KR20060030436A - 유기 ｅｌ 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기 EL 소자의 콘트라스트를 증가시켜 휘도 및 수명을 개선하는 유기 EL 소자에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 유기 EL 소자는 투명 기판 위에 어느 한 방향으로 길게 형성되어 있는 복수의 제1전극과, 복수의 제1 전극과 직교하는 제1 영역과 복수의 제1 전극과 평행하는 제2 영역 위에 형성되어 있는 절연층과, 절연층의 제1 영역 위에 형성되어 있는 복수의 격벽층과, 복수의 제1 전극 위에 형성되어 있는 복수의 유기 박막층 및 복수의 유기 박막층 위에 형성되어 있는 복수의 제2 전극을 포함하고, 절연층은 감광성 블랙 페이스트막으로 이루어져 있다.

유기EL, 절연층, 블랙페이스트, 콘트라스트, 크로스토크

Description

유기 ＥＬ 소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 EL 소자의 배치도이고,

도 2는 도 1의 유기 EL 소자를 II-II'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

100 : 기판 110 : 양전극층

120 : 절연층 130 : 격벽층

140 : 유기 박막층 150 : 음전극층

본 발명은 유기 EL 소자에 관한 것으로, 특히 유기 EL 소자의 콘트라스트를 증가시킬 수 있는 유기 EL 소자에 관한 것이다.

일반적으로, 유기 EL 소자는 평판 디스플레이 소자 중 하나로 웨이퍼 상에 양전극층(anode layer)과 음전극층(cathode layer) 사이에 유기 전계 발광층인 유 기 박막층을 개재하여 구성하며, 매우 얇은 두께의 매트릭스 형태를 이룬다.

이러한 유기 EL 소자는 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형 등의 장점이 있다. 또한, 좁은 광 시야각, 느린 응답 속도 등 종래에 LCD에서 문제로 지적되어 온 결점을 해결할 수 있으며, 다른 형태의 디스플레이와 비교하여, 특히, 중형 이하에서 다른 디스플레이와 동등하거나(예를 들어, "TFT LCD") 그 이상의 화질을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 제조 공정이 단순화하다는 점에서, 차세대 평판 디스플레이로 주목받고 있다.

한편, 종래 기술에 따르면 이와 같은 유기 EL 소자는, 전기적 절연이 가능한 물질로 절연층(insulator layer) 및 격벽층(separator)을 양전극층과 기판 위에 미리 순차 형성하고, 형성된 격벽층의 역테이퍼 구조를 통해 음전극층을 패터닝하여 이루어진다.

그런데, 종래의 유기 EL 소자는 유기 EL 소자의 패널에 대한 휘도 및 수명을 향상시키기 위해 콘트라스트(contrast)를 증가시켜야만 하기 때문에 콘트라스트를 증가시키기 위한 방법이 절실히 요구되고 있다.

이에 따라, 종래에는 유기 EL 소자의 콘스라스트를 증가시키기 위한 방법으로 유기 EL 소자를 제작한 다음 후속 공정으로 유기 EL 소자의 디스플레이부에 편광판을 부착하는 방법과, 유기 EL 소자를 제작하는 중간 공정으로 유기 EL 소자 내부에 광흡수층을 형성하거나, 유기 EL 소자의 에지(edge) 영역에 블랙 매트릭스로 지칭되는 광 흡수재료의 매트릭스를 형성하는 방법을 주로 이용한다.

그러나, 상기와 같은 유기 EL 소자의 콘트라스트를 증가 방법 중 유기 EL 소 자의 내부에 광흡수층을 형성하는 방법은 광흡수층이 유기 EL 소자의 주변 광을 흡수하는 동시에 유기 EL 소자의 발광 또한 일부분을 흡수하기 때문에 디스플레이의 휘도가 감소하는 바, 콘트라스트를 증가시키는데 한계가 있다.

또한, 유기 EL 소자의 에지(edge) 영역에 블랙 매트릭스로 지칭되는 광 흡수재료의 매트릭스를 형성하는 방법 역시, 반사율을 감소시켜 콘트라스트를 증가시키기 위한 것이나 유기 EL 소자의 양전극층(anode)의 반사로 인해 콘트라스트를 증가시키는데 어려움이 있다.

특히, 이러한 블랙 매트릭스는 유기 EL 소자의 에지 영역에만 형성될 뿐, 각 화소 간의 경계면에는 전혀 형성되지 않으므로, 상기 양전극층의 반사 등으로 인해 발광 영역의 빛이 인접하는 비발광 영역에 영향을 주는 소위 크로스토크(crosstalk)의 문제점이 크게 발생하는 바, 이 때문에 콘트라스트의 향상이 크게 제약된다.

물론, 이러한 문제점으로 인하여, 블랙 매트릭스를 각 화소 형성 영역의 경계면에 형성하는 유기 EL 소자의 구조 역시 제안된 바 있으나, 이러한 유기 EL 소자에서는 블랙 매트릭스의 일부가 화소 형성 영역의 개구부 일부를 가림으로써, 유기 EL 소자의 휘도 및 수명을 낮추는 문제점이 여전히 존재하였다.

따라서, 종래 기술에 따른 유기 EL 소자의 콘트라스트(contrast)를 증가시키기 위한 방법은 별도의 콘트라스트를 증가시키기 위한 추가적인 공정이 필요함에도 불구하고 한계가 있는 바, 유기 EL 소자의 콘트라스트에 따른 휘도 및 수명은 향상시키지 못하고, 유기 EL 소자의 전반적인 제조 공정 시간만 길어지게 하여 유기 EL 소자의 수율을 낮추는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 콘트라스트를 증가시켜 유기 EL 소자의 휘도 및 수명을 개선하는 유기 EL 소자를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 투명 기판 위에 어느 한 방향으로 길게 형성되어 있는 복수의 제1전극과, 상기 복수의 제1 전극과 직교하는 제1 영역과 상기 복수의 제1 전극과 평행하는 제2 영역 위에 형성되어 있는 절연층과, 상기 절연층의 제1 영역 위에 형성되어 있는 복수의 격벽층과, 상기 복수의 제1 전극 위에 형성되어 있는 복수의 유기 박막층 및 상기 복수의 유기 박막층 위에 형성되어 있는 복수의 제2 전극을 포함하고, 상기 절연층은 감광성 블랙 페이스트막으로 이루어진 유기 EL 소자를 제공한다.

여기서, 상기 감광성 블랙 페이스트막은 바인더 수지, 다기능 모노머, 블랙피그먼트, 광개시제, 실리콘계 첨가제와 유기용제 및 글라스 프릿을 주성분하여 이루어지는 것이 바람직하며, 그로 인해 감광성 블랙 페이스트막으로 이루어진 절연층의 투과도는 5% 이하이고, 반사도는 10% 이하를 가진다. 이는 절연층을 이용하여 화소를 정의하는 동시에 유기 EL 소자의 콘트라스트를 증가시키는 블랙 매트릭스로 사용하기 위함이다.

또한, 상기 격벽층은 역테이퍼 구조를 가지는 것이 바람직하며, 그로 인해 인접하는 제2 전극이 단락되는 것을 방지할 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 유기 EL 소자의 구조에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 EL 소자의 배치도이고, 도 2는 도 1의 유기 EL 소자를 II-II'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 투명 기판(100) 위에 복수의 제1 전극(110)이 형성되어 있다. 제1 전극(110)은 양전극층(anode)으로 ITO와 같은 투명 전극으로 이루어져 있으며, 어느 한 방향으로 길게 뻗어 있는 줄무늬 형상(stripe type)을 가진다.

상기 복수의 제1 전극(110)과 투명 기판(100)의 일부분 즉, 복수의 제1 전극 (110)과 직교하는 제1 영역과 복수의 제1 전극(110)과 평행하는 제2 영역 위에 절연층(120)이 형성되어 있다. 이때, 절연층(120)은 개구부를 가지는 격자 형상을 가지고 있고, 개구부는 제1 전극(110)이 노출된 부분으로 화소 형성 영역을 정의한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 절연층(120)은 바인더 수지, 다기능 모노머, 블랙피그먼트, 광개시제, 실리콘계 첨가제와 유기용제 및 글라스 프릿을 주성분하는 감광성 블랙 페이스트막으로 이루어져 투과도가 5% 이하이고, 반사도가 10% 이하인 블랙 매트릭스 역할을 하여 콘트라스트를 증가시킨다.

여기서, 상기 감광성 블랙 페이스트막을 구성하는 바인더 수지, 다기능 모노머 , 블랙 피그먼트, 광 개시제, 실리콘계 첨가제와 유기 용제 및 글라스 프릿 등은 종래의 감광막과 블랙 매트릭스를 각각 구성하는 물질들로써, 상기 감광성 블랙 페이스트막은 이들 모든 물질을 혼합하여 형성되는 것이므로, 감광막과 블랙 매트릭스의 역할을 동시에 수행할 수 있게 되는 것이다.

즉, 종래에는 각 화소 형성 영역을 정의하는 절연층을 감광막으로 형성하고, 이와 별도로 유기 EL 소자의 콘트라스트를 증가시키기 위한 블랙 매트릭스를 형성하는데 비해, 본 발명에서는 이러한 감광막 및 블랙 매트릭스의 역할을 동시에 행하는 감광성 블랙페이스트막을 이용하여 절연층(120)을 형성함으로써, 콘트라스트 향상을 위한 별도의 공정을 진행할 필요 없게 되는 것이다.

또한, 상기 감광성 블랙 페이스트막으로 이루어진 절연층(120)은 복수의 제1 전극(110)과 직교하는 제1 영역과 복수의 제1 전극(110)과 평행하는 제2 영역 즉, 화소와 화소 간의 경계 영역 사이에 형성되어 있기 때문에, 이를 블랙 매트릭스로 이용하게 되면 화소 간에 발광 영역의 빛이 인접하는 비발광 영역에 크로스토크(crosstalk) 결함이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 각 화소 간의 경계면에 절연층 이외에는 별도의 블랙 매트릭스를 형성할 필요가 없게 되어 블랙 매트릭스가 절연층 이상으로 화소의 개구부를 가릴 우려가 없으므로 화소의 개구부 면적을 증가시킬 수 있으며, 이는 유기 EL 소자의 휘도 및 수명을 증가 시킬 수 있다.

그리고, 상기 절연층(120) 위에는 전기적인 절연 물질로 이루어진 격벽층(130)이 형성되어 있다. 격벽층(130)은 제1 전극(110)과 직교하며 도트 형태의 개구부 사이의 절연층(120) 위에 일정 간격을 두고 배열되어 있다. 또한, 상기 격벽층(130)은 격벽층(130)은 측벽이 역경사면을 가지는 역테이퍼 구조로 형성되어 있으며, 이는 후술하는 제2 전극(150)이 인접하는 구성 요소, 예를 들어 인접하는 화소와 단락되는 것을 방지하는 역할을 한다.

그리고, 상기 절연층(120)에 의해 노출된 제1 전극(110) 위에는 제2 전극(150)이 형성되어 있으며. 제1 전극(110)과 제2 전극(150) 사이에는 유기 전계 발광층인 유기 박막층(140)이 삽입되어 있다. 이때, 제2 전극(150)은 음전극층(cathode)으로 일함수가 낮은 금속인 Ca, Li, Al/Li, Mg/Ag 등으로 이루어진다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기 EL 소자는 화소를 정의하는 절연층을 감광성 블랙 페이스트막으로 형성함으로써, 별도의 콘트라스트를 증가시키기 위한 공정 없이 콘트라스트를 증가시킬 수 있는 동시에 화소 개구부의 면적을 증가시킬 수 있어 휘도 및 수명 또한 증가 시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 화소를 정의하는 절연층을 이용하여 블랙 매트릭스 역할을 수행함으로써, 화소 간의 크로스토크 결함을 방지하는 동시에 콘트라스트를 증가시키고 화소 개구부의 면적을 확보할 수 있어 유기 EL 소자의 휘도 및 수명을 향상시킬 수 있다.

또한, 블랙 매트릭스를 형성하기 위한 별도의 공정이 생략할 수 있어, 유기 EL 소자의 전반적인 제조 공정 단계를 단순화함으로써, 유기 EL 소자의 전반적인 제조 공정의 경제성 및 수율 향상에 크게 기여할 수 있다.

Claims (4)

1. 투명 기판 위에 어느 한 방향으로 길게 형성되어 있는 복수의 제1전극과,

   상기 복수의 제1 전극과 직교하는 제1 영역과 상기 복수의 제1 전극과 평행하는 제2 영역 위에 형성되어 있는 절연층과,

   상기 절연층의 제1 영역 위에 형성되어 있는 복수의 격벽층과,

   상기 복수의 제1 전극 위에 형성되어 있는 복수의 유기 박막층 및

   상기 복수의 유기 박막층 위에 형성되어 있는 복수의 제2 전극을 포함하고,

   상기 절연층은 감광성 블랙 페이스트막으로 이루어진 유기 EL 소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 감광성 블랙 페이스트막은 바인더 수지, 다기능 모노머, 블랙피그먼트, 광개시제, 실리콘계 첨가제와 유기용제 및 글라스 프릿을 주성분하여 이루어진 유기 EL 소자.
3. 제1항에 있어서,

   상기 절연층의 투과도는 5% 이하이고, 반사도는 10% 이하인 유기 EL 소자.
4. 제1항에 있어서,

   상기 격벽층은 역테이퍼 구조를 가지는 유기 EL 소자.

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