KR20060061912A - 유기전계발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

유기전계발광 소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자 및 그 제조방법이 개시된다.
제1 기판 상에 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자가 형성된다. 제1 기판과 대향된 제2 기판에는 다수의 서브픽셀이 정의되어 있고, 전면에 제1 전극이 형성된다. 각 서브픽셀 사이의 영역에 버퍼가 형성된다. 버퍼 상에는 제1 격벽이 형성되고, 버퍼의 단차부를 포함하는 영역에는 제2 격벽이 형성된다. 제1 격벽은 역 테이퍼 형상으 갖고, 제2 격벽은 역 테이퍼에 역 대칭된 형상을 갖는다. 제2 격벽에 의해 구분된 영역 내에 유기전계발광층이 형성되고, 그 위에 제2 전극이 형성된다. 이러한 경우, 박막트랜지스터와 제2 전극 사이는 전도성 스페이서에 의해 전기적으로 연결된다.
따라서, 본 발명은 제1 격벽의 형상에 역 대칭된 형상을 갖는 제2 격벽을 추가 형성하여 잉크 용액의 편향 현상을 방지하여 균일한 유기전계발광층을 형성할 수 있으므로, 균일한 휘도를 확보하여 화질을 향상시킬 수 있다.
유기전계발광 소자, 듀얼 패널 타입, 버퍼, 격벽, 고분자

Description

유기전계발광 소자 및 그 제조방법{Organic electro-luminescence device and fabrication method thereof}
도 1은 종래의 유기전계발광 소자에 대한 개략적인 단면도.
도 2는 일반적인 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자의 개략적인 단면도.
도 3은 도 2의 특정 부분(A)에 대한 상세 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자의 개략적인 단면도.
도 5은 도 4의 특정 부분(B)에 대한 상세 단면도.
도 6a 및 도 6b는 도 4에 도시된 본 발명에 의한 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자의 제 2기판에 대한 개략적인 평면도.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명에 의한 유기전계발광 소자의 제조 공정을 나타내는 공정단면도.
본 발명은 유기전계발광 소자에 관한 것으로, 특히 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
가볍고 전력소모가 적은 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display Device)는 가장 주목받는 평판디스플레이(FPD ; Flat Panel Display) 소자이다. 그러나, 상기 액정표시장치는 발광소자가 아니라 수광소자이며, 밝기, 콘트라스트(contrast), 시야각, 그리고 대면적화 등에 기술적 한계가 있다. 이에 따라, 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 평판디스플레이 소자에 대한 개발이 활발하게 전개되고 있다.
새로운 평판디스플레이 소자 중 하나인 유기전계발광 소자는 자체발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 콘트라스트 등이 우수하며, 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 또한, 유기전계발광 소자는 직류 저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 외부충격에 대한 내성이 강하고 사용 온도범위도 넓으며, 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.
특히, 상기 유기전계발광 소자는 액정표시장치나 PDP(Plasma Display Panel)와 달리 증착 및 봉지(encapsulation) 공정만이 요구되므로 공정이 매우 단순하다.
또한, 상기 유기전계발광 소자가 각 화소마다 스위칭 소자인 박막트랜지스터를 가지는 액티브 매트릭스방식으로 구동되는 경우, 낮은 전류를 인가하더라도 패널 전 영역에 걸쳐 동일한 휘도를 가지므로 저소비 전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점을 가진다.
도 1은 종래의 유기전계발광 소자에 대한 개략적인 단면도로서, 이는 하부 발광방식으로 동작하는 AMOLED의 단면 구조를 나타내고 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(10, 30)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(10, 30)의 가장자리 영역은 씰패턴(40 ; seal pattern)에 의해 봉지되어 있다. 상기 제 1 기판(10)의 투명 기판(1) 상부에는 서브 픽셀별로 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 상기 박막트랜지스터(T)와 연결되어 제 1 전극(12)이 형성되어 있고, 상기 박막트랜지스터(T) 및 상기 제 1 전극(12) 상부에는 적(Red), 녹(Green), 청(Blue) 컬러를 띠는 발광물질을 포함하는 유기전계발광층(14)이 형성되어 있고, 상기 유기전계발광층(14) 상부에는 제 2 전극(16)이 형성되어 있다. 상기 제 1, 2 전극(12, 16)은 상기 유기전계발광층(14)에 소정의 전계를 인가해주는 역할을 한다.
상기 씰패턴(40)에 의해서 상기 제 2 전극(16)과 상기 제 2 기판(30) 사이는 일정간격 이격되어 있으며, 도 1에 도시되지 않았지만, 상기 제 2 기판(30)의 내부면에는 외부로부터 인입되는 수분을 흡수하는 흡습제(미도시) 및 상기 흡습제와 상기 제 2 기판(30)간의 접착을 위한 반투명성 테이프(미도시)가 포함된다.
한 예로, 하부발광방식 구조에서 상기 제 1 전극(12)을 양극(anode)으로, 제 2 전극(16)을 음극(cathode)으로 구성할 경우 제 1 전극(12)은 투명도전성 물질에서 선택되고, 제 2 전극(16)은 일함수가 낮은 금속물질에서 선택된다. 이러한 경우 상기 유기전계발광층(14)은 제 1 전극(12)과 접하여 정공주입층(14a ; hole injection layer), 정공수송층(14b ; hole transporting layer), 발광층(14c ; emission layer) 및 전자수송층(14d ; electron transporting layer)의 순서로 적층된 구조를 갖는다.
이때, 상기 발광층(14c)은 서브픽셀별로 적, 녹, 청 컬러를 구현하는 발광물질이 차례대로 배치된 구조를 가진다.
이와 같이, 종래의 유기전계발광 소자는 박막트랜지스터(T)를 포함하는 어레이 소자와 유기전계발광층(14)을 포함하는 유기전계발광 다이오드가 동일 기판(예컨대, 상기 제1 기판(10) 상에 적층된 구조로 갖는다.
종래의 유기전계발광 소자는, 상기 어레이 소자 및 유기전계발광 다이오드가 형성된 기판과 별도의 인캡슐레이션용 기판의 합착을 통해 제작된다.이 경우 어레이 소자의 수율과 유기전계발광 다이오드의 수율의 곱에 의해 유기전계발광 소자의 수율이 결정된다. 따라서, 종래의 유기전계발광 소자는 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드가 동일 기판 상에 형성되고, 이에 따라 어레이 소자가 불량없이 형성되더라도 후반 공정에 해당되는 유기전계발광 다이오드가 불량이 발생되는 경우 최종 불량이 되므로 전체 공정 수율이 크게 제한되는 문제점이 있다. 예를 들어, 어레이 소자가 양호하게 형성되었다 하더라도, 1000Å 정도의 박막을 사용하는 유기전계발광층의 형성 시 이물이나 기타 다른 요소에 의해 불량이 발생하게 되면, 유기전계발광 소자는 불량 등급으로 판정된다.
이로 인하여, 양품의 어레이 소자를 제조하는데 소요되었던 제반 경비 및 재료비 손실이 초래되고, 생산수율이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 하부발광방식은 인캡슐레이션에 의한 안정성 및 공정이 자유도가 높은 반면 개구율의 제한이 있어 고해상도 제품에 적용하기 어려운 문제점이 있다. 상부발광방식은 박막트랜지스터 설계가 용이하고 개구율 향상이 가능하기 때문에 제품 수명 측면에서 유리하지만, 유기전계발광층 상부에 통상적으로 음극이 위치함에 따라 재료선택폭이 좁기 때문에 투과도가 제한되어 광효율이 저하되는 등의 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자가 제안되었다.
이하 일반적인 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 일반적인 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자의 개략적인 단면도로서, 설명의 편의상 하나의 픽셀 영역을 중심으로 도시하였다.
도 2에 도시한 바와 같이, 일반적인 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자는 서로 일정간격 이격 되게 제 1, 2 기판(110, 130)이 배치되어 있고, 제 1 기판(110)의 투명 기판(100) 상부에는 어레이 소자(120)가 형성되어 있으며, 제 2 기판(130)의 투명 기판(101) 하부에는 유기전계발광 다이오드 소자(E)가 형성되어 있다.
상기 제 1 및 2기판(110, 130)의 가장자리 영역은는 씰패턴(140 ; seal pattern)에 의해 봉지 된다.
상기 유기전계발광 다이오드(E)은, 공통전극으로 이용되는 제 1 전극(132)과, 제 1 전극(132) 하부에서 각 서브픽셀별의 경계부에 위치하는 격벽(134 ; second electrode separator)과, 격벽(134) 사이의 영역에 형성된 유기전계발광층(136)및 상기 유기전계발광층 상부에 형성된 제 2 전극(138)을 포함한다.
각 서브픽셀 내에 형성되는 유기전계발광층(136)을 구획하고, 전도성 스페이서(114)에 의해 상기 제 1전극(132) 및 제 2전극(138)이 단락되는 것을 방지하기 위해 버퍼(133)가 형성된다.
상기 격벽(134)은 인접하는 각 서브픽셀을 분리하는 역할을 수행하는 것으로, 도시된 바와 같이 상기 버퍼(133) 상에 역 테이퍼(taper) 형상으로 형성된다. 상기 격벽(134) 상에는 전극 패턴(138a)이 형성되는데, 이는 상기 제2 전극(138)을 형성할 때 동시에 형성될 수 있다. 필요에 따라, 상기 전극 패턴(138a)는 형성되지 않을 수도 있다.
상기 유기전계발광층(136)은 제 1 캐리어 전달층(136a), 발광층(136b), 제 2 캐리어 전달층(136c)가 차례대로 적층된 구조로 이루어지며, 상기 제 1, 2 캐리어 전달층(136a, 136c)은 발광층(136b)에 전자(electron) 또는 정공(hole)을 주입(injection) 및 수송(transporting)하는 역할을 한다.
상기 제 1, 2 캐리어 전달층(136a, 136c)은 양극 및 음극의 배치구조에 따라 정해지는 것으로, 한 예로 상기 발광층(136b)이 고분자 물질에서 선택되고, 제 1 전극(132)을 양극, 제 2 전극(138)을 음극으로 구성하는 경우에는 제 1 전극(132)과 연접하는 제 1 캐리어 전달층(136a)은 정공주입층, 정공수송층이 차례대로 적층된 구조를 이루고, 제 2 전극(138)과 연접하는 제 2 캐리어 전달층(136c)은 전자주입층, 전자수송층이 차례대로 적층된 구조로 이루어진다.
또한, 상기 유기전계발광층(136)은 고분자 물질 또는 저분자 물질에 의해 형성될 수 있다.예컨대, 저분자 물질에 의해 형성되는 경우 진공 증착법이 이용되고, 고분자 물질에 의해 잉크젯 방법이 이용될 수 있다.
상기 어레이 소자(120)는 박막트랜지스터(T)를 포함한다.
상기 전도성 스페이서(114)에 의해 상기 박막트랜지스터(T)와 상기 제 2 전극(138)가 전기적으로 연결된다. 상기 전도성 스페이서(114)는 기둥 형상을 가지고, 서브픽셀 단위로 배치된다. 따라서, 상기 박막트랜지스터(T) 및 상기 전도성 스페이서(114)를 경유하여 상기 유기전계발광 다이오드(E)에 소정의 전류가 공급될 수 있다.
상기 전도성 스페이서(114)는 일반적인 액정표시장치용 스페이서와 달리, 셀갭 유지 기능 뿐 아니라두 기판을 전기적으로 연결시키는 것을 그 목적으로 하는 것으로, 두 기판 간의 사이 구간에서 기둥형상으로 일정 높이를 가지는 특성을 갖는다.
즉, 상기 전도성 스페이서(114)는 제 1기판(110)에 서브픽셀 단위로 구비된 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(112)과 제 2기판(130)에 구비된 제 2전극(138)을 전기적으로 연결하는 역할을 수행하며, 이는 유기절연막 등으로 형성된 기둥형상의 스페이서에 금속이 입혀져 구성된다. 이와 같은 상기 전도성 스페이서(114)는 상기 제 1, 2기판(110, 130)의 픽셀을 일대일로 합착하여 전류를 통하게 한다.
상기 전도성 스페이서(114)와 박막트랜지스터(T)의 연결부위를 좀 더 상세히 설명하면, 박막트랜지스터(T)를 덮는 영역에 드레인 전극(112)을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(122)을 가지는 보호층(124)이 형성되어 있고, 보호층(124) 상부에는 드레인 콘택홀(122)을 통해 드레인 전극(112)과 연결되어 전도성 스페이서(114)가 위치한다.
상기 박막트랜지스터(T)는, 상기 유기전계발광 다이오드(E)와 연결되는 구동용 박막트랜지스터에 해당된다.
상기 전도성 스페이서(114)의 외부를 이루는 금속은 전도성 물질에서 선택되며, 바람직하기로는 연성을 띠고, 비저항값이 낮은 금속물질에서 선택되는 것이 바람직하다.
상기 유기전계발광 소자는 상기 유기전계발광층(136)에서 발광된 빛을 제 2 기판(130) 쪽으로 발광시키는 상부발광방식이다.
이에 따라, 상기 제 1 전극(132)은 투광성을 가지는 도전성 물질에서 선택되고, 상기 제 2 전극(138)은 불투명 금속물질에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 제 1, 2 기판(110, 130)간의 이격공간(I)은 비활성 기체 또는 절연성 액체로 채워질 수 있다.
도면으로 제시하지 않았지만, 상기 어레이 소자(120)는 주사선과, 주사선과 교차하며 서로 일정간격 이격되는 신호선 및 전력 공급선과, 주사선과 신호선이 교차하는 지점에 위치하는 스위칭 박막트랜지스터 그리고, 스토리지 캐패시터를 더욱 포함한다.
이와 같은 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자는, 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판 상에 구성하기 때문에, 기존의 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 동일 기판 상에 형성하는 경우와 비교할 때, 어레이 소자의 수율에 유기전계발광 다이오드 소자가 영향을 받지 않아 공정 수율이 향상될 수 있다.
또한, 전술한 조건 하에서 상부발광방식으로 화면을 구현하게 되면, 개구율을 염두하지 않고 박막트랜지스터를 설계할 수 있어 어레이 공정효율을 높일 수 있고, 고개구율/고해상도 제품을 제공할 수 있으며, 듀얼 패널(dual panel) 타입으로 유기전계발광 다이오드 소자를 형성하기 때문에, 종래의 상부발광방식보다 외기를 효과적으로 차단할 수 있어 제품의 안정성을 높일 수 있다.
또한, 종래의 하부발광방식 유기전계발광 소자에서 제한을 받은 박막트랜지스터 설계의 자유도에 대해서도 유기전계발광 다이오드 소자와 별도의 기판에 구성함에 따라, 박막트랜지스터 배치에 대한 자유도를 충분히 얻을 수 있고, 유기전계발광 다이오드 소자의 제 1 전극(132)을 투명 기판 상에 형성하기 때문에, 기존의 어레이 소자 상부에 제 1 전극을 형성하는 구조와 비교해볼 때, 제 1 전극에 대한 자유도를 높일 수 있는 장점을 가지게 된다.
상기 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자에서, 상기 유기전계발광층(136)을 고분자 물질로 형성하는 경우, 앞서 설명한 바와 같이 잉크젯 방식이 이용된다. 이러한 경우, 고분자 물질을 잉크젯 방식을 이용하여 유기전계발광층(136)을 형성할 경우, 잉크 용액이 버퍼(133) 외부로의 넘침(overflow) 현상을 방지하고, 버퍼(133) 내의 서브픽셀 영역 안에 상기 고분자 물질을 한정시켜 유기전계발광층(136)의 프로파일(profile) 및 두께를 조절해야 하기 때문에, 버퍼(133)의 소수처리가 필수적이다.
그러나, 버퍼(133) 상에 형성된 격벽(134)이 역 테이퍼 형상으로 이루어져 있으므로, 버퍼(133) 측면의 소수처리가 어려우며, 이에 따라 상기 유기전계발광층(136)을 이루는 고분자 물질 잉크가 상기 버퍼(133)를 넘어 상기 역 테이퍼 형상의 격벽 측면으로 편향되어 흘러 들어가기 쉬우며, 이로 인해 각 서브픽셀 간 넘침(overflow) 및 제 2전극 연결로 인한 흑화 현상, 유기전계발광층(136)의 두께 조절 통제 어려움에 따른 발광 불균일이 발생되고, 이는 결과적으로 유기전계발광 소자의 화질 저하 등의 불량을 야기시키게 된다.
도 3은 도 2의 특정 부분(A)에 대한 상세 단면도이고, 도 3을 통해 이를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 듀얼 패널 타입 유기전계발광 소자의 제 2기판(130)의 제 1 전극(132) 상에 형성된 버퍼(133)는 각 서브픽셀 내의 발광영역을 구획하는 역할을 하는 것으로, 각 버퍼(133) 사이의 영역에 유기전계발광층(136)이 형성된다.
또한, 상기 버퍼(133)의 상부에는 역 테이퍼 형상의 격벽(134)이 형성되는데, 상기 격벽(134)은 인접한 각 서브픽셀을 분리하는 역할을 한다. 상기 격벽(134)에 의해 상기 유기전계발광층(136) 상에 형성된 제 2전극(138)이 각 서브픽셀 별로 개별적으로 형성되므로, 상기 제2 전극(138)은 전도성 스페이서(미도시)을 경유하여 각 서브픽셀에 대응되는 제 1기판(110)의 박막트랜지스터로부터 개별적인 화소 전압을 제공받게 된다.
단, 상기 구조로 제 2기판이 형성될 경우 상기 버퍼(133) 상에 형성된 격벽(134)이 역 테이퍼 형상으로 이루어져 있으므로, 측면의 소수처리가 어렵다는 문제 가 있다.
이에 따라 상기 유기전계발광층(136)을 이루는 고분자 물질 잉크가 상기 역 테이퍼 형상의 격벽(134) 측면으로 편향되어 흘러 들어가기 쉬우며, 이로 인해 각 서브픽셀 간 넘침(overflow) 및 제 2전극(138) 연결로 인한 흑화 현상, 유기전계발광층(136) 필름의 두께 조절 통제 어려움에 따른 발광 불균일이 발생되고, 이는 결과적으로 유기전계발광 소자의 화질 저하 등의 불량을 야기시키게 된다.
본 발명은 버퍼 상에 제1 격벽 외에 제2 격벽을 추가 형성하여 각 서브픽셀 영역에 균일한 유기전계발광층이 형성되도록 함으로써, 균일한 휘도를 확보하여 화질을 향상시킬 수 있는 유기전계발광 소자 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 유기전계발광 소자는, 다수의 서브픽셀이 정의되어 있으며, 서로 일정간격 이격되어 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1기판의 각 서브픽셀에 형성된 박막트랜지스터를 갖는 어레이 소자와; 상기 제 2기판에 형성된 제 1전극과; 상기 각 서브픽셀 사이의 영역에 대응된 상기 제1 전극 상에 형성된 버퍼와; 상기 버퍼 상에 형성된 제 1격벽과; 상기 버퍼의 단차부를 포함하는 영역에 형성된 제 2격벽과; 상기 각 서브 픽셀에 형성된 유기전계 발광층과; 상기 유기전계 발광층 상에 형성된 제 2전극과; 상기 박막트랜지스터와 상기 제2 전극을 전기적으로 연결한 전도성 스페이서를 포함한다.
본 발명에 의한 유기전계발광 소자 제조방법은, 제1 기판의 다수의 서브픽셀에 박막트랜지스터를 갖는 어레이 소자를 형성하는 단계와; 상기 제 2기판에 제 1전극을 형성하는 단계와; 상기 각 서브픽셀 사이의 영역에 대응된 상기 제1 전극 상에 버퍼를 형성하는 단계와; 상기 버퍼 상에 제 1격벽을 형성하고 상기 버퍼의 단차부를 포함하는 영역에 제 2격벽을 형성하는 단계와; 상기 제2 격벽에 의해 구분된 영역 내에 유기전계 발광층을 형성하는 단계와; 상기 유기전계 발광층 상에 제 2전극을 형성하는 단계와; 상기 제1 및 제2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 창출된 것으로 이하 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자의 개략적인 단면도이고, 도 5는 도 4의 특정 부분(B)에 대한 상세 단면도이다.
단, 도 2와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명은 듀얼 패널 타입 유기전계발광 소자에 있어서, 제 2기판(530)의 버퍼(533) 상에 형성된 역 테이퍼 형상의 제 1격벽(534) 뿐 아니라, 상기 버퍼(533)의 단차부를 포함하는 영역에 예컨대, 라운드 테이퍼 형상의 제 2격벽(535)을 추가 형성함으로써, 잉크젯 방식에 의해 고분자 물질로 이루어지는 유기전계발광층(136)을 균일하게 형성하도록 함으로써, 균일한 휘도에 의해 화질을 향상시킬 수 있다.
이 때, 상기 제 2격벽(535)은 버퍼(533)의 단차부를 포함하는 영역에 형성되는 것으로, 즉, 유기전계발광층(136)이 형성되는 영역을 둘러싸는 타입(well type) 으로 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계발광 소자는, 제 2기판(530)의 투명 기판(101) 상에 유기전계발광 다이오드(E)의 제 1전극(132)이 전면에 형성되어 있으며, 상기 제 1전극(132)의 상부의 소정 영역 즉, 각 서브픽셀 사이의 영역에 버퍼(533)가 형성되고, 상기 버퍼(533) 상의 소정 영역, 예컨대 중심 영역에 제 1격벽(534)이 형성되고, 상기 제1 격벽(534)과 소정 간격 이격되고 상기 버퍼(533)의 단차부를 포함하는 영역에 제 2격벽(535)이 형성된다. 따라서, 종래에는 각 서브픽셀 내의 유기전계발광층 형성영역을 구획하는 역할을 버퍼가 수행하였으나, 상기와 같은 본 발명의 구조에 의하면 이러한 역활이 상기 제 2격벽(535)에 의해 수행된다.
또한, 상기 제 1격벽(534) 및 제 2격벽(535)은 제 2전극(138)을 각 서브픽셀 별로 분리하는 역할을 수행한다. 여기서, 상기 제 1격벽(534)은 역 테이퍼(taper) 형상으로 형성되고, 상기 제 2격벽(535)은 타원형 또는 원형을 포함하는 라운드 테이퍼 형상을 갖는다. 상기 제2 격벽(535)은 또한 삼각형, 사각형 또는 다각형을 포함하는 각진 테이퍼 형상을 가질 수도 있다.
듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자에 있어, 상기 유기전계발광층(136)은 고분자 물질로부터 잉크젯 방식을 이용하여 형성한다. 이 때 잉크젯 고분자 물질로 유기전계발광층(136)을 형성할 때는 잉크가 버퍼 외부로의 넘침(overflow) 현상을 방지하고, 버퍼 내의 발광영역 안에 한정시켜 필름의 프로파일(profile) 및 두께를 조절해야 하기 때문에 유기전계발광층의 소수처리가 필수적이다.
이 경우 도 3과 같이 종래의 경우에는 버퍼(133) 상에 형성된 격벽(134)은 역 테이퍼 형상으로 이루어져 있어 측면의 소수처리가 어려우며, 이에 따라 유기전계발광층(136)을 형성하기 위한 고분자 물질을 이루는 잉크 용액이 상기 역 테이퍼 형상의 격벽(134) 측면으로 편향되어 흘러 들어가기 쉽게 된다는 문제가 있었다.
하지만, 본 발명은 적어도 역 테이퍼에 역 대칭된 형상을 갖는 제 2격벽(535)을 상기 버퍼(533)의 단차부를 포함하는 영역에 추가로 형성함으로써, 상기 제2 격벽(535)의 측면을 소수 처리가 가능하다. 따라서, 상기 소수 처리된 제2 격벽(535)에 의해 상기 유기전계발광층(136)을 형성하기 위한 고분자 물질을 이루는 잉크 용액이 역 테이퍼 형상의 제 1격벽(534) 측면 또는 버퍼(535)의 단차부로 편향되어 흘러 들어가는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.
즉, 상기 제 2격벽(535)은 상기 역 테이퍼 형상의 제 1격벽(534) 및 버퍼(533)의 단차부에 의한 잉크 편향(sttraction)의 차폐효과를 얻을 수 있다.
결과적으로 상기 제 2격벽(535)을 상기 버퍼(533)의 단차부를 포함하는 영역에 형성함으로써, 각 서브픽셀 간 넘침(overflow) 및 제 2전극(138) 연결로 인한 흑화 현상, 유기전계발광층(136)의 두께 조절 통제 어려움에 따른 발광 불균일 문제를 극복할 수 있으며, 이를 통해 유기전계발광 소자의 화질 향상을 이룰 수 있게 된다.
또한, 상기 각 서브픽셀 별 제 2격벽(535)에 의해 구획되는 영역에 유기전계 발광층(136)이 형성되고, 상기 유기전계발광층(136) 상에 제 2전극(138)이 형성된다. 이때, 상기 제2 전극(138)과 동일한 물질이 동일한 공정에 의해 상기 제1 격벽 (534) 상에 전극 패턴(138a)으로 형성될 수도 있다. 필요에 따라, 상기 전극 패턴(138a)은 형성되지 않을 수도 있다.
상기 유기전계발광층(136)은 잉크젯 방식을 이용하여 고분자 물질로부터 형성될 수 있다. 상기 제 2전극(138)은 제 1, 2격벽(534, 535)에 의해 각 서브픽셀 별로 나뉘어 지므로 결과적으로 화소전극의 역할을 수행하게 된다.
또한, 전도성 스페이서(114)는 금속 재질로 형성되어 있으므로, 상기 제 2전극(138)과 전기적으로 연결된 상태에 있다.
한편, 제 1기판(110) 상에 형성된 어레이 소자(120)는 구동 박막트랜지스터(T)과, 상기 구동 박막 트랜지스터(T)에 보호층(124)이 형성된다. 상기 보호층(124)에는 상기 구동 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극의 일부가 노출되도록 드레인 콘택홀이 형성되어 있다. 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 전도성 스페이서(114)가 상기 구동 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극과 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 전도성 스페이서(114)는 상기 제 2기판(530)의 제2 전극(138)과도 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 구동 박막트랜지스터(T) 및 상기 전도성 스페이서(114)를 경유하여 소정의 전류가 상기 유기전계발광 다이오드(E)에 공급될 수 있다.
따라서, 본 발명은 소수 처리가 어려운 역 테이퍼 형상의 제 1격벽의 문제를 극복하기 위해 적어도 상기 제1 격벽과 역 대칭된 형상을 갖는 제2 격벽을 버퍼의 단차부를 포함하는 영역에 추가로 형성함으로써, 제2 격벽의 측면으로 소수처리가 가능하게 되어 유기전계발광층을 형성하기 위한 고문자 물질을 이루는 잉크 용액의 넘침(overflow)과 편향 현상을 극복함으로써, 발광영역을 한정하는 버퍼 내부에 상기 잉크가 한정되지 못하고 쉽게 넘치는 현상을 방지할 수 있게 되어, 결과적으로 도시된 바와 같이 각 서브픽셀 간 넘침(overflow) 및 제 2전극 연결로 인한 흑화 현상을 극복할 수 있으며, 이를 통해 유기전계발광 소자의 화질 향상을 이룰 수 있게 된다.
도 6a 및 도 6b는 도 4에 도시된 본 발명에 의한 듀얼 패널 타입의 유기전계발광 소자의 제 2기판에 대한 개략적인 평면도로서, 설명의 편의상 하나의 픽셀 영역(즉, 3개의 서브픽셀)을 중심으로 도시하였다.
단, 이는 본 발명의 실시예에 불과한 것으로, 상기 구조 이외의 다양한 구조가 본 발명에 적용될 수 있는 것이다.
도 6a를 참조하면, 각각의 서브픽셀은 직사각형 구조로 갖는다. 각각의 서브픽셀은 버퍼(533) 및 제1, 2격벽(534, 535)에 의해 서로 간에 구획, 분리되어 있다.
상기 제1 격벽(534)은 직사각형 라인 패턴으로 형성되는데 반해, 상기 제2 격벽(535)은 상기 제1 격벽(534)과 소정 간격 이격되어 웰(well) 형상의 라인 패턴으로 형성된다. 특히, 상기 제 2격벽(535)은 상기 버퍼(533)의 단차부를 포함하는 영역에 형성된다. 상기 제2 격벽(535)에 의해 각 서브픽셀의 발광영역(800)이 정의되며, 상기 발광영역(800)에 대응되어 유기전계발광층(136)이 형성된다.
여기서, 제 1기판(110)의 각 서브픽셀에 구비된 전도성 스페이서(114)와 접촉되는 영역(810)은, 상기 유기전계발광층(136)이 고분자 물질로 형성되는 경우 고 분자 잉크의 흐름을 방해하지 않아 균일한 필름을 얻을 수 있도록 제 2기판(530) 상의 발광영역(800) 외부, 즉 비발광 영역(820)에 형성한다.
또한, 도 6b를 참조하면, 각각의 서브픽셀은 다각형 구조를 갖는다. 각각의 서브픽셀은 버퍼(533) 및 제1, 2격벽(534, 535)에 의해 서로 간에 구획, 분리되어 있다.
상기 제1 격벽(534)은 다각형 라인 패턴으로 형성되는데 반해, 상기 제2 격벽(535)은 상기 제1 격벽(534)과 소정 간격 이격되어 웰(well) 형상의 라인 패턴으로 형성된다. 그 외에는 도 6a와 동일하므로 더 이상의 설명을 생략한다.
단, 도 6a 및 6b에 도시된 실시예의 경우 상기 전도성 스페이서 접촉부(810)가 상기 발광영역(800) 내에 위치하지 않도록 하기 위해 제 1기판(110) 및 제 2기판(530)이 일정간격 미스얼라인(misalign) 되도록 합착될 수 있다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명에 의한 유기전계발광 소자의 제조 공정을 나타내는 공정단면도이다. 단, 이는 도 4에 도시된 단면도를 중심으로 도시된 것이다.
먼저 도 7a를 참조하면, 제 1 기판(110) 상에 어레이 소자(120)가 형성된다.
일 례로 상기 어레이 소자(120)는 다음가 같이 형성된다. 상기 박막트랜지스터(T)가 폴리 실리콘로 이루어지는 경우, 투명 기판(100) 상에 반도체층 및 캐패시터 전극가 형성되고, 상기 반도체층 상부에 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극가 형성되며, 상기 캐패시터 전극 상부에 대응하여 상기 소스 전극과 연결되는 파워 공급라인이 형성된다.
상기 박막트랜지스터(T)를 덮는 영역에 드레인 전극(112)의 일부를 노출시킨 드레인 콘택홀(122)을 갖는 보호층(124)이 형성되어 있다.
상기 드레인 콘택홀(122)을 통해 상기 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극 상에 기둥 형상의전도성 스페이서(114)가 형성된다. 상기 전도성 스페이서(114)는 상기 제1 기판(110)와 이와 대향된 제2 기판 간을 전기적으로 연결시킨다. 도 7a에는 도시되지 않았지만, 상기 전도성 스페이서(114)와 상기 박박트랜지스터(T) 사이에는 전기적 연결 패턴이 형성될 수 있다. 상기 전기적 연결 패턴은 상기 전도성 스페이서(114)와 상기 드레인 전극 간의 접촉 저항을 최소화하여 손실을 최소화한다.
상기 전도성 스페이서(114)는 상기 제 1기판(110) 상의 어레이 소자(120)가 형성된 후 형성되는 것이 바람직하다.
또는 상기 전도성 스페이서(114)는 상기 제2 기판 상에 형성될 수도 있다. 따라서, 상기 전도성 스페이서(114)는 필요에 따라 상기 제1 기판(110) 또는 제2 기판 중 어느 하나에 형성될 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 제 2기판의 투명기판(101) 상에 유기전계발광 다이오드의 제 1전극(132)이 전면에 형성된다.
이 때, 상기 제 1전극(132)은 투명 도전물질로서 ITO(Indium-Tin-Oxide) 전극이 사용되는 것이 바람직하다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 제 1전극(132)의 상부의 소정 영역 즉, 각 서브픽셀 사이의 영역에 버퍼(533)가 형성되고, 상기 버퍼(533)가 형성된 소정의 영역 상에 제 1격벽(534) 및 상기 버퍼의 단차부를 포함하는 영역에 제 2격벽(535)이 형성된다. 상기 제1 격벽(534)은 상기 버퍼(533)의 중앙 영역에 형성되고, 상기 제2 격벽(535)은 상기 제1 격벽(534)와 소정 간격 이격되어 상기 버퍼(533)의 단차부를 포함하는 영역에 형성된다. 상기 제2 격벽(535)은 발광영역을 정의하고, 웰 형상의 라인 패턴으로 형성된다.
또한, 상기 제 1격벽(534) 및 제 2격벽(535)은 각 서브픽셀에 형성되는 제 2전극을 각 서브픽셀 별로 분리하는 역할을 수행한다. 여기서, 상기 제 1격벽(534)은 역 테이퍼(taper) 형상으로 형성되고, 상기 제 2격벽(535)은 적어도 역 테이퍼에 역 대칭된 형상으로 형성된다. 예를 들어, 상기 제2 격벽(535)은 상기 격벽은 라운드 테이퍼 형상, 각진 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다.
이와 같이 상기 역 테이퍼에 역 대칭된 형상을 갖는 제 2격벽(535)이 버퍼의 단차부를 포함하는 영역에 추가로 형성됨으로써, 측면의 소수 처리가 가능하며, 이를 통해 상기 유기전계발광층을 형성하기 위한 고분자 물질을 이루는 잉크 용액이 역 테이퍼 형상의 제 1격벽(534)의 측면 및 버퍼(533)의 단차부로 편향되어 흘러 들어가는 문제를 극복할 수 있게 된다.
즉, 상기 제 2격벽(535)은 상기 역 테이퍼 형상의 제 1격벽(534) 및 버퍼(533)의 단차부에 의한 잉크 편향(sttraction)의 차폐효과를 얻을 수 있다.
도 7d에 도시된 바와 같이, 유기전계 발광층(136)이 상기 제 2격벽(535)에 의해 정의된 영역, 즉 발광 영역 내에 형성된다.
여기서, 상기 유기전계발광층(136)은 고분자 물질로 형성됨을 특징으로 하며, 상기 제 1전극(132)이 양극(anode), 제 2전극이 음극(cathode)으로 가정할 경우, 정공 전달층(136a), 발광층(136b), 전자 전달층(136c)가 차례대로 적층된 구조 로 이루어지며, 상기 정공/전자 전달층(136a, 136c)은 발광층(136b)에 정공(hole) 또는 전자(electron)를 주입(injection) 및 수송(transporting)하는 역할을 한다. 물론, 상기 유기전계발광층(136)은 저분자 물질로 형성될 수도 있다.
이 때, 상기 제 1 전극(132)과 연접하는 정공 전달층(136a)은 정공주입층, 정공수송층이 차례대로 적층된 구조를 이루고, 추후 제 2 전극과 연접하는 전자 전달층(136c)은 전자주입층, 전자수송층이 차례대로 적층된 구조로 이루어 질 수 있다.
이와 같이 상기 유기전계 발광층(136)이 상기 제 2격벽(535)에 의한 발광영역 내에 형성되면, 도 7e에 도시된 바와 같이, 그 상부에 유기전계발광 다이오드의 제 2전극(138)이 형성된다. 상기 제2 전극(138)과 함께 상기 제2 전극(138)과 동일 물질을 갖는 전극 패턴(138a)이 상기 제1 격벽(534) 상에 형성될 수 있다.
상기 제 2전극(138)은 제 1, 2격벽(534, 535)에 의해 각 서브픽셀 별로 개별적으로 구비되므로, 결과적으로 화소전극의 역할을 수행하게 되며, 상기 전도성 스페이서(114)는 금속 재질로 형성되어 있으므로, 상기 제 2전극(138)과 전기적으로 연결된 상태에 있다.
또한, 상기 제 2전극(138)은 일함수가 낮은 금속 중에서 선택되는 것이 바람직한 것으로, 그 예로 알루미늄(Al) 등을 들 수 있다.
도 7f에 도시된 바와 같이, 상기 제 1, 2기판(110, 530)을 합착하고, 인캡슐레이션 하게 되면 상기 제 1, 2기판(110, 530)이 상기 전도성 스페이서(114)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 상기 전도성 스페이서(114)에 의해 상기 제 2기판 (530) 상에 형성된 유기전계발광 다이오드의 제 2전극(138)과, 제 1기판(410) 상에 형성된 구동 박막트랜지스터(T)의 드레인 전극(112)이 전기적으로 연결되어, 상기 구동 박막트랜지스터(T)에 흐르는 소정의 전류가 상기 전도성 스페이서(114)를 통해 상기 제2 전극(138)에 공급된다. 이에 따라, 상기 유기전계발광층(136)에서 소정의 컬러광이 발광된다. 각 서프픽셀로부터 발광된 컬러광의 조합으로 소정의 화상이 표시될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 첫째, 생산수율 및 생산관리 효율을 향상시킬 수 있고, 둘째, 상부발광 방식이기 때문에 박막트랜지스터 설계가 용이해지고 고개구율/고해상도 구현이 가능하며, 셋째, 기판 상에 유기전계발광 다이오드용 전극을 구성하기 때문에, 재료선택 폭을 넓힐 수 있으며, 넷째, 상부발광 방식이면서 인캡슐레이션 구조이기 때문에, 외기로부터 안정적인 제품을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 버퍼의 단차부를 포함하는 영역에 적어도 역 테이퍼에 역 대칭된 형상을 갖는 격벽을 추가 형성함으로써, 고분자 물질로 이루어지는 유기전계발광층을 균일하게 형성할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 고분자 물질의 잉크젯 공정에 있어 버퍼의 단차부를 제거함으로써, 잉크젯 공정시 잉크의 편향효과를 감소시켜 잉크의 방향성 마진(jetting directionality margin)을 넓힐 수 있다는 장점이 있다.
따라서, 각 서브픽셀별로 유기전계발광층을 균일하게 형성할 수 있으므로, 균일한 휘도를 확보하여 화질을 향상시킬 수 있다.

Claims (21)

  1. 다수의 서브픽셀이 정의되어 있으며, 서로 일정간격 이격되어 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과;
    상기 제 1기판의 각 서브픽셀에 형성된 박막트랜지스터를 갖는 어레이 소자와;
    상기 제 2기판에 형성된 제 1전극과;
    상기 각 서브픽셀 사이의 영역에 대응된 상기 제1 전극 상에 형성된 버퍼와;
    상기 버퍼 상에 형성된 제 1격벽과;
    상기 버퍼의 단차부를 포함하는 영역에 형성된 제 2격벽과;
    상기 각 서브 픽셀에 형성된 유기전계 발광층과;
    상기 유기전계 발광층 상에 형성된 제 2전극과;
    상기 박막트랜지스터와 상기 제2 전극을 전기적으로 연결한 전도성 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1격벽은 역 테이퍼(taper) 형상을 갖고, 상기 제 2격벽은 상기 역 테이퍼에 역 대칭된 형상을 갖는 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 역 대칭된 형상은 라운드 테이퍼 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 역 대칭된 형상은 각진 테이퍼 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격벽은 직사각형 라인 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 격벽은 다각형 라인 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 격벽은 웰 형상의 라인 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 격벽은 상기 버퍼 상에 상기 제1 격벽을 기준으로 소정 간격 이격되어 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 유기전계발광층은 고분자 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 격벽에 의해 발광 영역과 비발광 영역이 정의되고, 상기 전도성 스페이서는 상기 비발광 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 서브픽셀은 직사각형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 서브픽셀은 다각형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 유기전계발광층은 상기 제2 격벽에 의해 구분된 영역 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자.
  14. 제1 기판의 다수의 서브픽셀에 박막트랜지스터를 갖는 어레이 소자를 형성하는 단계와;
    상기 제 2기판에 제 1전극을 형성하는 단계와;
    상기 각 서브픽셀 사이의 영역에 대응된 상기 제1 전극 상에 버퍼를 형성하는 단계와;
    상기 버퍼 상에 제 1격벽을 형성하고 상기 버퍼의 단차부를 포함하는 영역에 제 2격벽을 형성하는 단계와;
    상기 제2 격벽에 의해 구분된 영역 내에 유기전계 발광층을 형성하는 단계와;
    상기 유기전계 발광층 상에 제 2전극을 형성하는 단계와;
    상기 제1 및 제2 기판을 합착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터와 상기 제2 전극을 전기적으로 연결한 전도성 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전도성 스페이서는 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 어느 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제 1격벽은 역 테이퍼(taper) 형상을 갖고, 상기 제 2격벽은 상기 역 테이퍼에 역 대칭된 형상을 갖는 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제2 격벽은 웰 형상의 라인 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 제2 격벽은 상기 버퍼 상에 상기 제1 격벽을 기준으로 소정 간격 이격되어 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
  20. 제 14항에 있어서,
    상기 유기전계발광층은 고분자 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 고분자 물질은 잉크젯 방식에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자 제조방법.
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