KR20060000982A - 상부발광 방식의 유기전계발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 상부발광 방식의 유기전계발광 소자는, 서로 대향되게 배치된 제 1기판 및 제 2기판과; 상기 제 1기판 상에 서브픽셀 별로 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결되어 상기 제 1기판 상에 형성되는 제 1전극과; 상기 제 1전극 상부에 순차적으로 형성되는 유기전계발광층 및 제 2전극과; 상기 제 1기판 및 제 2기판의 합착을 위해 기판의 가장자리부에 형성된 씰패턴이 포함되어 구성되며, 상기 제 1기판 및 제 2기판 간의 이격 공간이 진공상태로 유지됨을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 제 1기판과 제 2기판간의 이격 공간을 진공상태로 형성하여 제 2전극 상에 형성되는 보호막을 제거하고, 상기 이격 공간의 간격을 줄이고, 투명 흡습제의 두께를 줄임으로써, 광투과 특성을 향상시켜 광 효율을 증가시키고, 결과적으로 유기전계발광 소자의 수명 및 신뢰성 특성을 향상시키는 장점이 있다.
Description
도 1은 종래의 하부발광 방식 유기전계발광 소자에 대한 개략적인 단면도.
도 2는 종래의 상부발광 방식 유기전계발광 소자에 대한 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 상부발광 방식의 유기전계발광 소자의 개략적인 단면도.
도 4는 상기 도 3에 도시된 유기전계발광 소자의 하나의 서브픽셀 영역에 대한 확대 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
120 : 제 1전극 140 : 유기전계발광층
160 : 제 2전극 320 : 이격 공간
310 : 투명 흡습제
본 발명은 유기전계발광 소자에 관한 것으로, 특히 상부발광 방식의 유기전계발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
평판디스플레이(FPD ; Flat Panel Display) 분야에서, 지금까지는 가볍고 전력소모가 적은 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display Device)가 가장 주목받는 디스플레이 소자였지만, 상기 액정표시장치는 발광소자가 아니라 수광소자이며 밝기, 콘트라스트(contrast), 시야각, 그리고 대면적화 등에 기술적 한계가 있기 때문에 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 평판디스플레이 소자에 대한 개발이 활발하게 전개되고 있다.
새로운 평판디스플레이 중 하나인 상기 유기전계발광 소자는 자체발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 콘트라스트 등이 우수하며 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다.
그리고, 직류 저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용 온도범위도 넓으며, 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.
특히, 상기 유기전계발광 소자의 제조공정에는, 액정표시장치나 PDP(Plasma Display Panel)와 달리 증착 및 봉지(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에, 공정이 매우 단순하다.또한, 각 화소마다 스위칭 소자인 박막트랜지스터를 가지는 액티브 매트릭스방식으로 유기전계발광 소자를 구동하게 되면, 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비 전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점을 가진다.
도 1은 종래의 하부발광 방식 유기전계발광 소자에 대한 개략적인 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(10, 30)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(10, 30)의 가장자리부는 씰패턴(40 ; seal pattern)에 의해 봉지되어 있는 구조에 있어서, 제 1 기판(10)의 투명 기판(1) 상부에는 서브 픽셀별로 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 박막트랜지스터(T)와 연결되어 제 1 전극(12)이 형성되어 있고, 박막트랜지스터(T) 및 제 1 전극(12) 상부에는 박막트랜지스터(T)와 연결되어 제 1 전극(12)과 대응되게 배치되는 적(Red), 녹(Green), 청(Blue) 컬러를 띠는 발광물질을 포함하는 유기전계발광층(14)이 형성되어 있고, 유기전계발광층(14) 상부에는 제 2 전극(16)이 형성되어 있다.
상기 제 1, 2 전극(12, 16)은 유기전계발광층(14)에 전계를 인가해주는 역할을 한다.
그리고, 전술한 씰패턴(40)에 의해서 제 2 전극(16)과 제 2 기판(30) 사이는 일정간격 이격되어 있으며, 도면으로 제시하지는 않았지만, 제 2 기판(30)의 내부면에는 외부로부터 인입되는 수분을 흡수하는 흡습제(미도시) 및 흡습제와 제 2 기판(30)간의 접착을 위한 반투성 테이프(미도시)가 포함된다.
상기 하부발광방식 구조에서는 상기 제 1 전극(12)을 양극(anode)으로, 제 2 전극(16)을 음극(cathode)으로 구성한다.
이에 상기 제 1 전극(12)은 투명도전성 물질에서 선택되고, 제 2 전극(16)은 일함수가 낮은 금속물질에서 선택되며, 이런 조건 하에서 상기 유기전계발광층(14)은 제 1 전극(12)과 접하는 층에서부터 정공주입층(14a ; hole injection layer), 정공수송층(14b ; hole transporting layer), 발광층(14c ; emission layer), 전자 수송층(14d ; electron transporting layer) 순서대로 적층된 구조를 이룬다.
일 례로 상기 제 1전극(12)으로는 투명 전극으로서 ITO가 사용되는 것이 바람직하며, 상기 제 2전극(16)으로는 Al, Mg, Ca 등 일함수가 낮은 금속 물질이 사용되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 발광층(14c)은 서브픽셀별로 적, 녹, 청 컬러를 구현하는 발광물질이 차례대로 배치된 구조를 가진다.
그러나, 앞서 설명한 종래의 하부 발광방식의 유기전계발광 소자는 개구율의 제한이 있어 고해상도 제품에 적용하기 어렵다는 단점이 있다.
도 2는 종래의 상부발광 방식 유기전계발광 소자에 대한 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 상부발광 방식 유기전계발광 소자는 도 1에 도시된 하부발광 방식 유기전계발광 소자와 비교할 때, 유기전계발광층(24)에서 생성된 빛이 발광되는 방향이 하부에서 상부로 변경되는 점에서 그 차이가 있는 것으로, 이를 위해서는 제 1전극(22) 및 제 2전극(26)이 구성이 하부발광 방식과 달라지게 된다.
일 례로 상기 제 1전극(22)을 양극(anode), 제 2전극(26)을 음극(cathode)으로 구성할 경우, 상기 제 1전극(22)은 유기전계발광층(24)에서 생성된 빛을 반사하는 역할을 수행해야 하고, 제 2전극(26)은 유기전계발광층(24)에서 생성된 빛을 투과하는 역할을 수행해야 한다.
따라서, 상기 제 1전극(22)으로 ITO를 사용하게 되면, 그 하부에 반사판(28) 이 더 구비되어야 하며, 상기 제 2전극(26)은 빛이 투과될 수 있을 정도로 얇게 형성하여야 한다.
즉, 상기 상부발광 방식은 빛을 투과할 수 있는 얇은 제 2전극(26)이 구비되기 때문에 기존의 하부발광 방식에 비해 수분에 더욱 취약한 구조를 지니고 있다. 이에 따라 도시된 바와 같이 상기 제 2전극을 포함하는 보호층(29)의 증착은 필수적으로 요구된다.
또한, 상기 제 1, 2 기판(10, 30)간의 이격공간(32)은 비활성 기체(N2)가 충진되는 것이 일반적인데 종래의 경우 상기 이격공간(32)의 간격은 약 2.3??m 정도가 형성된다.
또한, 상기 제 2 기판(30)의 내부면에 형성된 투명 흡습제(31)도 약 4??m 이상의 두꺼운 막으로 형성된다.
상부발광 방식의 경우 유기전계발광층(140)에서 생성된 빛은 제 2전극(26)을 투과하고, 상기 이격공간(32) 및 제 2기판(30)을 통과하여 발광되는데, 상기 보호층(29), 이격공간(32)의 간격, 투명 흡습제(31)의 두께 등에 의해 광투과 특성이 떨어져 결과적으로 광 효율이 감소된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상부발광 방식 유기전계발광 소자에 있어서, 제 1기판과 제 2기판간의 이격 공간을 진공상태로 형성하여 제 2전극 상에 형성되는 보호막을 제거하고, 상기 이격 공간의 간격을 줄이고, 투명 흡습제의 두께를 줄임으로써, 광투과 특성을 향상시켜 광 효율을 증가시키고, 결과적으로 유기전계발광 소자의 수명 및 신뢰성 특성을 향상시키는 상부발광 방식의 유기전계발광 소자 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 상부발광 방식의 유기전계발광 소자는, 서로 대향되게 배치된 제 1기판 및 제 2기판과; 상기 제 1기판 상에 서브픽셀 별로 형성된 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터와 연결되어 상기 제 1기판 상에 형성되는 제 1전극과; 상기 제 1전극 상부에 순차적으로 형성되는 유기전계발광층 및 제 2전극과; 상기 제 1기판 및 제 2기판의 합착을 위해 기판의 가장자리부에 형성된 씰패턴이 포함되어 구성되며, 상기 제 1기판 및 제 2기판 간의 이격 공간이 진공상태로 유지됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 이격 공간의 간격이 2μm 이내이고, 상기 제 2기판 내부에는 투명 흡습제가 구비되며, 그 두께가 3μm 이내임을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1전극은 양극(anode), 제 2전극은 음극(cathode)이며, 상기 제 2전극은 상기 유기전계발광층에서 생성된 빛이 투과될 수 있도록 투과성 전극으로 구성되고, 상기 제 1전극은 ITO 또는 IZO 임을 특징으로 한다.
또한, 상기 유기전계발광층은 상기 제 1 전극과 접하는 층에서부터 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 발광층(emission layer), 전자수송층(electron transporting layer) 순서대로 적층된 구조를 이룬다.
또한, 본 발명에 의한 상부발광 방식의 유기전계발광 소자의 제조방법은, 제 1기판 상에 서브픽셀 단위로 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되도록 제 1전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1전극 상부에 순차적으로 유기전계발광층 및 제 2전극이 형성되는 단계와; 상기 제 1기판 및 상기 제 1기판과 소정의 이격 공간을 갖고 대향되는 제 2기판이 상기 이격 공간이 진공상태가 유지되면서 합착되는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 상부발광 방식의 유기전계발광 소자의 개략적인 단면도이며, 도 4는 상기 도 3에 도시된 유기전계발광 소자의 하나의 서브픽셀 영역에 대한 확대 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1, 2 기판(100, 300)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(100, 300)의 가장자리부는 씰패턴(400 ; seal pattern)에 의해 봉지되어 있는 구조에 있어서, 제 1 기판(100)의 기판(10) 상부에는 서브 픽셀별로 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있다.
또한, 상기 박막트랜지스터(T)와 연결되어 제 1 전극(120)이 형성되어 있고, 박막트랜지스터(T) 및 제 1 전극(120) 상부에는 박막트랜지스터(T)와 연결되어 제 1 전극(120)과 대응되게 배치되는 적(Red), 녹(Green), 청(Blue) 컬러를 띠는 발광물질을 포함하는 유기전계발광층(140)이 형성되어 있고, 유기전계발광층(140) 상부에는 제 2 전극(160)이 형성되어 있다.
상기 제 1, 2 전극(120, 160)은 유기전계발광층(140)에 전계를 인가해주는 역할을 한다.
그리고, 전술한 씰패턴(400)에 의해서 제 2 전극(160)과 제 2 기판(300) 사이는 일정간격 이격되어 있으며, 상기 제 2 기판(300)의 내부면에는 외부로부터 인입되는 수분을 흡수하는 흡습제가 포함된다. 본 발명의 경우 상부발광 방식이므로 상기 흡습제(310)는 투명 물질의 코팅제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 제 1기판(100)과 제 2기판(300)간의 이격 공간(320)을 진공상태로 형성하여 제 2전극(160) 상에 형성되는 보호막을 제거하고, 상기 이격 공간(320)의 간격을 줄이며, 상기 투명 흡습제(310) 즉, 코팅된 투명 물질의 두께를 줄임으로써 광투과 특성을 향상시켜 광 효율을 증가시키고, 결과적으로 유기전계발광 소자의 수명 및 신뢰성 특성을 향상시키도록 함을 그 특징으로 한다.
도 3에 도시된 실시예의 경우 상기 제 1 전극(120)을 양극(anode)으로, 제 2 전극(160)을 음극(cathode)으로 구성한다.
단, 이는 하나의 실시예에 불과한 것으로 상기 제 1전극(120)을 음극(cathode)으로, 제 2전극(160)을 양극(anode)로 구성하는 inverted EL 구조가 적용될 수도 있다.
도 3의 실시예에서와 같이 상기 제 1 전극(120)을 양극(anode)으로, 제 2 전극(160)을 음극(cathode)으로 구성하게 되면, 상기 유기전계발광층(140)은 제 1 전극(120)과 접하는 층에서부터 정공주입층(140a ; hole injection layer), 정공수송층(140b ; hole transporting layer), 발광층(140c ; emission layer), 전자수송층(140d ; electron transporting layer) 순서대로 적층된 구조를 이룬다.
이때, 상기 발광층(140c)은 서브픽셀별로 적, 녹, 청 컬러를 구현하는 발광물질이 차례대로 배치된 구조를 가진다.
이 경우, 상기 제 1전극(120)은 유기전계발광층(140)에서 생성된 빛을 반사하는 역할을 수행해야 하고, 제 2전극(160)은 유기전계발광층(140)에서 생성된 빛을 투과하는 역할을 수행해야 한다.
따라서, 상기 제 1전극(120)으로 ITO 또는 IZO를 사용하게 되면, 그 하부에 반사판(미도시)이 더 구비되어야 하며, 상기 제 2전극(160)은 빛이 투과될 수 있을 정도로 얇게 형성하여야 한다.
즉, 상기 제 2전극(160)은 광을 투과하는 역할을 수행하여야 하므로, 일함수가 낮은 Al, Mg, Ca 등의 금속을 빛이 투과될 수 있을 정도로 얇게 형성되는 것이다.
종래의 경우 상기 제 2전극(160)의 두께가 적으므로 상기 제 2전극(160)을 수분으로부터 보호하기 위한 소정 두께의 보호막이 반드시 구비되어야 했다. 그러나, 이는 광 투과율을 저하시키는 원인이 되었다.
본 발명은 이를 극복하기 위해 상기 제 1기판과 제 2기판 간의 이격공간(320)을 진공상태로 형성함으로써, 상기 제 2전극(160)이 보호막이 없어도 수분 침투의 영향에서 벗어날 수 있도록 함을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 이격 공간(160)을 진공상태로 형성함으로써, 기존의 이격 공간의 간격보다 좁게 상기 이격 공간을 유지할 수 있게 된다.
일 예로 종래의 경우 상기 이격 공간의 간격은 약 2.3μm 정도이었으나, 본 발명에서와 같이 상기 이격 공간(320)을 진공상태로 하게 되면, 상기 간격을 2μm 이내로 제작할 수 있게 된다.
또한, 상기 제 2 기판의 내부면에 형성된 투명 흡습제(310)의 두께도 줄일 수 있는데, 일 예로 종래의 경우 상기 투명 흡습제의 두께는 약 4μm 정도이었으나, 본 발명에서와 같이 상기 이격 공간(320)을 진공상태로 하게 되면, 상기 두께를 3μm 이내로 제작할 수 있게 된다.
이와 같이 상기 이격 공간(320)을 진공상태로 형성함으로써, 보호막을 제거하고 이격 공간의 간격 및 투명 흡습제(310)의 두께를 줄일 수 있게 되어, 광 투과특성을 향상시킬 수 있게 되며, 그에 따라 광 효율의 상승, 유기전계발광 소자의 수명 및 신뢰성 특성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
앞서 도 3을 통해 개략적으로 설명된 박막트랜지스터(T) 및 제 1전극(120), 유기전계발광층(140), 제 2전극(160)의 상세한 구조는 도 4를 통해 설명되어 진다.
도시한 바와 같이, 투명 기판(10) 상에는 반도체층(62), 게이트 전극(68), 소스 및 드레인 전극(80, 82)이 차례대로 형성되어 박막트랜지스터 영역을 이루고, 소스 및 드레인 전극(80, 82)에는 미도시한 전원공급 라인에서 형성된 파워 전극(72) 및 제 1전극(120), 유기전계발광층(140), 제 2전극(160)으로 구성된 유기전계발광 다이오드(E)가 각각 연결되어 있다.
그리고, 상기 파워 전극(72)과 대응하는 하부에는 절연체가 개재된 상태로 캐패시터 전극(64)이 위치하여, 이들이 대응하는 영역은 스토리지 캐패시터 영역을 이룬다.
상기 유기전계발광 다이오드(E)이외의 박막트랜지스터 영역 및 스토리지 캐패시터 영역에 형성된 소자들은 어레이 소자(A)를 이룬다.
상기 유기전계발광 다이오드(E)는 유기전계발광층(140)이 개재된 상태로 서로 대향된 제 1 전극(120) 및 제 2 전극(160)으로 구성된다. 상기 유기전계발광 다이오드(E)는 자체 발광된 빛을 외부로 방출시키는 발광 영역에 위치한다.
상기 설명한 본 발명의 실시예는 본 발명에 의한 상부발광 방식의 유기전계발광 소자를 설명하기 위한 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하고 균등한 예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 제 1기판과 제 2기판간의 이격 공간을 진공상태로 형성하여 제 2전극 상에 형성되는 보호막을 제거하고, 상기 이격 공간의 간격을 줄이고, 투명 흡습제의 두께를 줄임으로써, 광투과 특성을 향상시켜 광 효율을 증가시키고, 결과적으로 유기전계발광 소자의 수명 및 신뢰성 특성을 향상시키는 장점이 있다.
Claims (9)
- 서로 대향되게 배치된 제 1기판 및 제 2기판과;상기 제 1기판 상에 서브픽셀 별로 형성된 박막트랜지스터와;상기 박막트랜지스터와 연결되어 상기 제 1기판 상에 형성되는 제 1전극과;상기 제 1전극 상부에 순차적으로 형성되는 유기전계발광층 및 제 2전극과;상기 제 1기판 및 제 2기판의 합착을 위해 기판의 가장자리부에 형성된 씰패턴이 포함되어 구성되며,상기 제 1기판 및 제 2기판 간의 이격 공간이 진공상태로 유지됨을 특징으로 하는 상부발광 방식의 유기전계발광 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 이격 공간의 간격이 2μm 이내임을 특징으로 하는 상부발광 방식의 유기전계발광 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2기판 내부에는 투명 흡습제가 구비되며, 그 두께가 3μm 이내임을 특징으로 하는 상부발광 방식의 유기전계발광 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1전극은 양극(anode), 제 2전극은 음극(cathode)이며, 상기 제 2전극은 상기 유기전계발광층에서 생성된 빛이 투과될 수 있도록 투과성 전극으로 구성됨을 특징으로 하는 상부발광 방식의 유기전계발광 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1전극은 ITO 또는 IZO 임을 특징으로 하는 상부발광 방식의 유기전계발광 소자.
- 제 1항에 있어서,상기 유기전계발광층은 상기 제 1 전극과 접하는 층에서부터 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 발광층(emission layer), 전자수송층(electron transporting layer) 순서대로 적층된 구조를 이룸을 특징으로 하는 상부발광 방식의 유기전계발광 소자.
- 제 1기판 상에 서브픽셀 단위로 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되도록 제 1전극을 형성하는 단계와;상기 제 1전극 상부에 순차적으로 유기전계발광층 및 제 2전극이 형성되는 단계와;상기 제 1기판 및 상기 제 1기판과 소정의 이격 공간을 갖고 대향되는 제 2기판이 상기 이격 공간이 진공상태가 유지되면서 합착되는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 상부발광 방식의 유기전계발광 소자 제조방법.
- 제 7항에 있어서,상기 이격 공간의 간격이 2μm 이내임을 특징으로 하는 상부발광 방식의 유기전계발광 소자 제조방법.
- 제 7항에 있어서,상기 제 2기판 내부에는 투명 흡습제가 구비되는 단계가 더 포함되며, 상기 투명 흡습제의 두께가 3μm 이내임을 특징으로 하는 상부발광 방식의 유기전계발광 소자 제조방법.
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