KR20070050786A - 오엘이디 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

발광 효율을 증가시킬 수 있는 오엘이디 소자가 제공된다. 본 발명에 의한 오엘이디 소자는 화소 영역에 형성된 에어갭을 포함하는 기판; 기판 상에 일 방향으로 형성되는 양전극층; 기판의 화소 영역 상에 형성된 양전극층 상에 형성되는 발광유기물층; 및 발광유기물층 상에 양전극층과 수직 교차하는 방향으로 형성되는 음전극층을 포함한다. 또한, 본 발명에 의한 오엘이디 소자의 제조방법도 제공된다.

오엘이디, 에어갭, 굴절률

Description

오엘이디 소자 및 그 제조방법{Organic light emitting diode device and method for manufacturing the same}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오엘이디 소자를 설명하기 위해 도시한 단면도이다.

도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 따른 오엘이디 소자의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 제조공정도들이다.

도 3은 종래기술에 따른 오엘이디 소자에서의 발광 효율을 보여주기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오엘이디 소자에서의 발광 효율을 보여주기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 기판 102: 화소 영역

110: 포토레지스트 120: 에어갭용 패턴

130: 양전극층 140: 에어갭

150: 발광유기물층 160: 음전극층

본 발명은 오엘이디 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판과 양전극층 사이에 에어갭을 형성함으로써 굴절률에 따른 빛의 손실을 막아주어 발광 효율을 증가시킬 수 있는 오엘이디 소자의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 오엘이디(OLED: Organic Light Emitting Diode)는 낮은 전압에서 구동이 가능하고 박형화, 광시야각, 빠른 응답속도 등 LCD에서 문제로 지적되고 있는 결점을 해소할 수 있으며, 다른 디스플레이 소자에 비해 중형 이하에서는 TFT-LCD와 동등하거나 그 이상의 화질을 가질 수 있다는 점과 제조 공정이 단순하여 향후 가격 경쟁에서 유리하다는 등의 장점을 가진 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.

이러한 오엘이디는 투명 유리 기판 상에 양전극으로서 ITO 투명 전극 패턴이 형성되어 있는 형태를 가진 하판과 기판 상에 음전극으로서 금속 전극이 형성되어 있는 상판 사이의 공간에 유기 발광성 소재가 형성되어, 투명 전극과 금속 전극 사이에 소정의 전압이 인가될 때 유기 발광성 소재에 전류가 흐르면서 빛을 발광하는 성질을 이용하는 디스플레이 장치이다.

그런데, 유기 발광성 소재로부터 발생한 빛은 투명 전극을 지나 유기 기판을 통과할 때 대부분의 빛이 굴절률이 큰 매질인 투명 전극과 유리 기판을 지나면서 75% 정도가 손실되고 25% 정도만이 사람의 눈에 보이게 된다.

이에 따라, 이러한 굴절률에 의한 빛의 손실을 감소시켜 주어 발광 효율을 증가시킬 수 있는 오엘이디 소자가 요청된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기판과 양전극층 사이에 에어갭을 형성함으로써 굴절률에 따른 빛의 손실을 막아주어 발광 효율을 증가시킬 수 있는 오엘이디 소자를 제공하는 데에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 오엘이디 소자를 제조하는 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 오엘이디 소자는, 화소 영역에 형성된 에어갭을 포함하는 기판; 상기 기판 상에 일 방향으로 형성되는 양전극층; 상기 기판의 화소 영역 상에 형성된 상기 양전극층 상에 형성되는 발광유기물층; 및 상기 발광유기물층 상에 상기 양전극층과 수직 교차하는 방향으로 형성되는 음전극층을 포함한다.

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 오엘이디 소자의 제조방법은, 기판 상에 포토레지스트를 도포한 후 화소 영역만 노출되도록 패터닝하는 단계; 상기 기판의 노출된 상기 화소 영역을 에칭한 후 상기 기판 상에 패터닝된 상기 포토레지스트를 제거하는 단계; 상기 에칭된 화소 영역에 상기 포토레지스트를 도포하여 에어갭용 패턴을 형성하는 단계; 상기 에어갭용 패턴이 형성된 상기 기판 상에 일 방향으로 양전극층을 형성하는 단계; 상기 에어갭용 패턴을 제거하여 상기 기판과 상기 양전극층 사이에 에어갭을 형성하는 단계; 상기 화소 영역 상에 형성된 상기 양전극층 상에 발광유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 발광유기물층 상에 상기 양전극층과 수직 교차하는 방향으로 음전극층을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 기판의 노출된 상기 화소 영역을 에칭하는 단계는 습식 또는 건식 에칭에 의해 수행되는 것이 바람직하다.

상기 에어갭용 패턴을 제거하는 단계에서, 상기 에어갭용 패턴은 포토레지스트 스트리퍼를 이용하여 제거되는 것이 바람직하다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

또한, 도면에서 층과 막 또는 영역들의 크기 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 막 또는 층이 다른 막 또는 층의 "상에" 형성된다라고 기재된 경우, 상기 어떤 막 또는 층이 상기 다른 막 또는 층의 위에 직접 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 다른 막 또는 층이 개재될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오엘이디 소자를 설명하기 위해 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 오엘이디 소자는 기판(100), 양전극층(130), 발광유기물층(150) 및 음전극층(160)을 포함한다.

기판(100)은 본 발명의 실시예에 따른 오엘이디 소자를 형성하기 위한 베이스 층으로서, 유리 기판과 같은 투명한 절연 기판이 주로 사용된다. 하지만, 투명성이 뛰어난 플라스킥 기판을 사용할 수도 있다.

이러한 기판(100)의 화소 영역(102)에는 에어갭(140)이라는 공기층이 형성되는데, 이러한 에어갭(140)은 기판(100)에 비해 굴절률이 상대적으로 낮기 때문에 빛의 손실분을 감소시켜줄 수 있다.

즉, 종래에는 도 3에 도시한 바와 같이, 발광유기물층(30)으로부터 발생한 빛이 양전극층(20)과 기판(10)을 차례대로 통과하면서 빛의 손실분이 매우 컸지만, 본 발명의 실시예에서와 같이 기판(100)의 화소 영역(102)과 양전극층(130) 사이에 에어갭(140)을 형성하게 되면, 도 4에 도시한 바와 같이, 발광유기물층(150)으로부터 발생한 빛이 양전극층(130)을 통과한 후 굴절률이 작은 에어갭(140)을 통과한 다음 기판(100)을 통과하게 되므로, 빛의 손실이 많이 감소하게 된다. 이에 따라 오엘이디 소자의 발광 효율을 증가시킬 수 있다.

양전극층(130)은 기판(100) 상에 일 방향으로 길게 뻗는 스트라이프 형상으로 형성된다. 이러한 양전극층(130)은 발광유기물층(150)에서 발광되는 빛이 투과되어야 하므로 투명한 성질을 지녀야 하는데, 일반적으로 ITO(Indium Tin Oxide) 전극이 주로 사용된다.

그러나, ITO 전극도 산화물 전극이므로 전기전도도가 낮아 신호의 전달 속도가 현저하게 떨어져 신호 지연(signal delay)의 원인이 될 수 있는바, 이 문제를 해결하기 위해 도면에는 도시되지 않았지만 투명한 ITO 패턴을 따라 실선 형태의 크롬(Cr) 전극을 배치할 수도 있다.

발광유기물층(150)은 전기장을 받으면 전기적으로 여기되어 그 결과 빛을 발생하는 물질로서, 기판(100)의 화소 영역(102) 상에 형성된 양전극층(130) 상에 형성된다. 이러한 발광유기물층(150)은 발광층을 포함하여 단층 또는 다층 구조를 이룬다. 참고로, 발광층의 재료로는 일반적으로 알루미늄착체(Alq3)가 가장 많이 사용되고 있다.

음전극층(160)은 발광유기물층(150) 상에 양전극층(130)과 수직 교차하는 방향으로 형성된다. 음전극층(160)은 일반적으로 크롬(Cr), 알루미늄(Al)등과 같은 금속 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 한편, 음전극층(160)의 표면(발광유기물 층(150)과 마주보는 면)은 발광유기물층(150)에서 발생하는 빛을 기판(100) 방향으로 반사시킬 수 있도록 거울면으로 형성될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 오엘이디 소자를 제조하는 방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 실시예에 따른 오엘이디 소자의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 제조공정도들이다.

먼저, 도 2a을 참조하면, 기판(100) 상에 포토레지스트(Photo Resist)(110)를 도포한 후 화소 영역(102)만 노출되도록 패터닝한다. 여기서, 포토레지스트(110)를 기판(100)의 화소 영역(102)만 노출되도록 패터닝하는 것은 이후의 공정에서 기판(100)의 화소 영역(102)만을 에칭할 수 있도록 하기 위함이다.

기판(100)은 본 발명의 실시예에 따른 오엘이디 소자를 형성하기 위한 베이스 층으로서, 유리 기판과 같은 투명한 절연 기판이 주로 사용된다. 하지만, 투명성이 뛰어난 플라스틱 기판을 사용할 수도 있다.

다음에, 도 2b 및 도 2c를 참조하면, 기판(100)의 노출된 화소 영역(102)을 습식 에칭 또는 건식 에칭한 후 기판(100) 상에 패터닝된 포토레지스트(110)를 제거한다. 이때, 패터닝된 포토레지스트(110)는 포토레지스트 스트리퍼(Photo Resist Stripper)를 이용하여 제거할 수 있다.

다음에, 도 1d를 참조하면, 상기의 과정에 의해 에칭된 기판(100)의 화소 영역(102)에 포토레지스트를 도포하여 에어갭용 패턴(120)을 형성한다.

다음에, 도 2e를 참조하면, 상기 에어갭용 패턴(120)이 형성된 기판(100) 상 에 일 방향으로 양전극층(130)을 형성한다. 양전극층(130)은 이후의 공정에서 형성되는 발광유기물층에서 발광된 빛이 투과되어야 하므로 투명한 성질을 지녀야 하는데, 일반적으로 ITO(Indium Tin Oxide) 전극이 주로 사용된다.

그러나, ITO 전극도 산화물 전극이므로 전기전도도가 낮아 신호의 전달 속도가 현저하게 떨어져 신호 지연(signal delay)의 원인이 될 수 있는바, 이 문제점을 해결하기 위해 도면에는 도시되지 않았지만 투명 ITO 패턴을 따라 실선 형태의 크롬(Cr) 전극을 배치할 수도 있다.

이러한 양전극층(130)은 스퍼터링(Sputtering) 또는 이온 플랜팅(Ion Planting) 방법을 이용하여 형성할 수 있다.

다음에, 도 2f를 참조하면, 기판(100)의 화소 영역(102)과 양전극층(130) 사이에 형성된 에어갭용 패턴(도 2e의 '120')을 제거하여 기판(100)의 화소 영역(102)과 양전극층(130) 사이에 에어갭(140)을 형성한다. 이때, 에어갭용 패턴은 포토레지스트 스트리퍼를 이용하여 제거하는 것이 바람직하다.

이와 같이 기판(100)의 화소 영역(102)과 양전극층(130) 사이에 공기층인 에어갭(140)을 형성하게 되면, 기판(100)에 비해 에어갭(140)의 굴절률이 상대적으로 낮기 때문에(에어갭(140)의 굴절률=1.0), 에어갭(140)을 통과한 빛은 기판(100)을 통과할 때 손실분이 많이 감소하게 된다.

즉, 종래에는 도 3에 도시한 바와 같이 발광유기물층(30)으로부터 발생한 빛이 양전극층(20)과 기판(10)을 차례대로 통과하면서 빛의 손실분이 매우 컸지만, 본 발명의 실시예에서와 같이 기판(100)의 화소 영역(102)과 양전극층(130) 사이에 에어갭(140)을 형성하게 되면, 도 4에 도시한 바와 같이 발광유기물층(150)으로부터 발생한 빛이 양전극층(130)을 통과한 후 굴절률이 작은 에어갭(140)을 통과한 다음 기판(100)을 통과하게 되므로, 빛의 손실이 많이 감소하게 된다. 이에 따라 오엘이디 소자의 발광 효율을 증가시킬 수 있다.

다음에, 도 2g를 참조하면, 기판(100)의 화소 영역(102) 상에 형성된 양전극층(130) 상에 발광유기물층(150)을 형성한다. 발광유기물층(150)은 전기장을 받으면 전기적으로 여기되어 그 결과 빛을 발생하는 물질로서, 발광층 등을 포함하여 단층 또는 다층 구조를 이룬다. 참고로, 발광층의 재료로는 일반적으로 알루미늄착체(Alq3)가 가장 많이 사용되고 있다.

이러한 발광유기물층(150)은 CVD(Chemical Vapor Deposition)를 사용하여 형성할 수도 있으나, 일반적으로 진공증착법을 이용하여 형성한다.

다음에, 도 2h를 참조하면, 발광유기물층(150) 상에 양전극층(130)과 수직 교차하는 방향으로 음전극층(160)을 형성한다. 음전극층(160)은 일반적으로 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 등과 같은 금속 물질을 이용하여 형성한다. 한편, 음전극층(160)의 표면(발광유기물층(150)과 마주보는 면)은 발광유기물층(150)에서 발생하는 빛을 기판(100) 방향으로 반사시킬 수 있도록 거울면으로 형성할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 오엘이디 소자는 기판의 화소 영역과 양전극층 사이에 공기층인 에어갭을 형성함으로써 굴절률에 따른 빛의 손실을 막아주어 발광 효율을 증가시킬 수 있도록 해준다.

이상 첨부된 도면 및 표를 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 실시예에 따른 오엘이디 소자 및 그 제조방법에 의하면, 기판과 양전극층 사이에 공기층인 에어갭을 형성함으로써 굴절률에 따른 빛의 손실을 막아주어 발광 효율을 증가시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 화소 영역에 형성된 에어갭을 포함하는 기판;

   상기 기판 상에 일 방향으로 형성되는 양전극층;

   상기 기판의 화소 영역 상에 형성된 상기 양전극층 상에 형성되는 발광유기물층; 및

   상기 발광유기물층 상에 상기 양전극층과 수직 교차하는 방향으로 형성되는 음전극층을 포함하는 오엘이디 소자.
2. 기판 상에 포토레지스트를 도포한 후 화소 영역만 노출되도록 패터닝하는 단계;

   상기 기판의 노출된 상기 화소 영역을 에칭한 후 상기 기판 상에 패터닝된 상기 포토레지스트를 제거하는 단계;

   상기 에칭된 화소 영역에 상기 포토레지스트를 도포하여 에어갭용 패턴을 형성하는 단계;

   상기 에어갭용 패턴이 형성된 상기 기판 상에 일 방향으로 양전극층을 형성하는 단계;

   상기 에어갭용 패턴을 제거하여 상기 기판과 상기 양전극층 사이에 에어갭을 형성하는 단계;

   상기 화소 영역 상에 형성된 상기 양전극층 상에 발광유기물층을 형성하는 단계; 및

   상기 발광유기물층 상에 상기 양전극층과 수직 교차하는 방향으로 음전극층을 형성하는 단계를 포함하는 오엘이디 소자의 제조방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 기판의 노출된 상기 화소 영역을 에칭하는 단계는 습식 또는 건식 에칭에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 오엘이디 소자의 제조방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 에어갭용 패턴을 제거하는 단계에서,

   상기 에어갭용 패턴은 포토레지스트 스트리퍼를 이용하여 제거되는 것을 특징으로 하는 오엘이디 소자의 제조방법.

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