KR20100064187A - 표시소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스페이서 상에 형성된 완충층이 형성된 표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 표시소자는 서로 대향하여 합착되는 제 1 기판 및 제 2 기판; 상기 제 1 기판 상에 형성된 구동수단; 상기 구동수단에 연결된 연결전극; 상기 제 2 기판의 화소영역 상에 형성된 표시수단; 상기 제 2 기판의 화소영역 상에 형성된 스페이서; 상기 표시수단과 상기 연결전극을 전기적으로 연결하기 위해 상기 스페이서 상에 형성된 보조연결전극; 상기 스페이서와 상기 보조연결전극 사이의 완충층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
표시소자, 완충층, 경질층, 연질층

Description

표시소자 및 그의 제조방법 {Display Device and Method for Fabricating The Same}
본 발명은 표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 스페이서 상에 형성된 완충층이 형성된 표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
평판표시장치 중 하나인 유기전계 발광소자는 고휘도 및 직류의 5V 내지 15V에서 구동하는 저전압 동작특성을 가진다. 유기전계 발광소자는 자체발광형이므로 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 표시장치의 구현이 가능하다. 또한, 유기전계 발광소자는 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 매우 빠르므로 동화상 구현이 용이하고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.
이러한 특성을 갖는 유기전계 발광소자는 수동 매트릭스 방식과 능동 매트릭스 방식으로 구분된다. 수동 매트릭스 방식은 다수의 주사선(scan line)과 다수의 신호선(signal line)이 교차하면서 매트릭스 형태의 다수의 픽셀이 구성되고, 각각 의 픽셀을 구동하기 위하여 다수의 주사선이 시간에 따라 순차적으로 구동하므로, 요구되는 평균휘도를 나타내기 위해서는 평균휘도에 라인수를 곱한 것 만큼의 순간 휘도를 내야만 한다. 그러나, 능동 매트릭스 방식에서는, 화소를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 화소 별로 위치하고, 박막트랜지스터와 연결된 제 1 전극은 화소 단위로 온/오프되고, 제 1 전극과 대향하는 제 2 전극은 전면에 형성되어 공통전극이 된다.
능동 매트릭스 방식에서는 픽셀에 인가된 전압이 스토리지 커패시터(storage capacitor: Cst)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame)의 신호가 인가될 때까지 전원을 인가해 주도록 함으로써, 주사선의 수에 관계없이 한 화면동안 계속해서 구동한다. 따라서, 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점으로 최근에는 능동 매트릭스 방식의 유기전계 발광소자가 주로 이용되고 있다. 이러한 능동 매트릭스 방식의 유기전계 발광소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서는 이하 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 종래기술에 따른 유기전계 발광소자의 단위 화소를 나타낸 회로도이고, 도 2는 종래기술에 따른 유기전계 발광소자의 단면도이고, 도 3은 종래기술에 따른 유기전계 발광소자에서 결함이 발생한 표시기판의 평면사진이고, 도 4는 도 3에서 패턴드 스페이서를 확대한 평면사진이고, 도 5는 도 3에서 패턴드 스페이서를 확대한 단면사진이다.
유기전계 발광소자는, 일방향으로 형성된 게이트 배선(GL), 게이트 배선(GL)과 수직 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(DL), 데이터 배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(PL), 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)의 교차지점에는 스위칭 트랜지스터(Ts), 스위칭 트랜지스터(Ts)와 전기적으로 연결된 구동 트랜지스터(Td), 및 구동 트랜지스터(Td)와 전기적으로 연결되는 유기발광 다이오드(E)를 포함한다.
유기발광 다이오드(E)의 제 1 전극은 구동 트랜지스터(Td)의 드레인 전극과 연결되고, 제 2 전극은 전원배선(PL)과 연결된다. 전원배선(PL)은 전원전압을 유기발광 다이오드(E)로 전달하는 기능을 한다. 구동 트랜지스터(Td)의 게이트 전극과 소스전극 사이에는 스토리지 커패시터(Cst)가 형성된다. 게이트 배선(GL)을 통해 신호가 인가되면 스위칭 트랜지스터(Ts)가 턴-온(turn-on) 되고, 데이터 배선(DL)의 신호가 구동 트랜지스터(Td)의 게이트 전극에 전달되어 구동 트랜지스터(Td)의 턴-온으로 이에 연결된 유기발광 다이오드(E)의 전계-전공쌍에 의해 빛이 출력된다.
구동 트랜지스터(Td)가 턴-온 상태가 되면, 전원배선(PL)으로부터 유기발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며 이로 인해 유기발광 다이오드(E)는 그레이 스케일(gray scale)을 구현할 수 있게 되고, 스토리지 커패시터(Cst)는 스위칭 트랜지스터(Ts)가 오프(off) 되었을 때, 구동 트랜지스터(Td)의 게이트 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 함으로써 스위칭 트랜지스터(Ts)가 오프(off) 상태가 되더라도 다음 프레임(frame)까지 유기발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
일반적으로, 유기전계 발광소자는 하나의 기판에 박막트랜지스터 등의 구동수단과 애노드 및 캐소드 전극과 유기 발광층을 포함하는 유기발광 다이오드가 형성되고 있으나, 적층 구조가 복잡해짐에 따른 단차 불량을 해소하기 위한 일환으로 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드를 서로 다른 기판에 구성하고, 이들을 기둥형태의 연결전극으로 연결한 구조를 가지는 듀얼플레이트 타입의 유기전계 발광소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 1 및 도 2와 같이, 종래기술에 따른 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자(10)는 화상을 구현하는 표시영역(AA) 및 화상이 구현되지 않는 비표시 영역(NAA)으로 구분되고, 서로 대향하여 합착되는 제 1 기판(12)과 제 2 기판(14)을 포함한다. 표시영역(AA)은 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)이 교차하여 정의되는 화소영역(P), 구동 트랜지스터(Td)가 형성되는 구동영역(Dr), 데이터 배선(DL)이 형성되는 데이터 영역(D)으로 세분화된다.
구동기판으로써 제 1 기판(5) 상에는 서로 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL), 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)의 교차지점에 위치하는 스위칭 트랜지스터(Ts), 스위칭 트랜지스터(Ts)에 연결된 구동 트랜지스터(Td), 스위칭 트랜지스터(Ts)와 구동 트랜지스터(Td)를 피복하고, 구동 트랜지스터(Td)의 드레인 전극(34)을 노출하는 드레인 콘택홀(DCH)을 포함하는 보호막(55), 드레인 콘택홀(DCH)을 통하여 드레인 전극(34)과 연결되는 연결전극(70)이 순차적으로 형성된다. 구동 트랜지스터(Td)는 게이트 전극(25), 액티브층(40)과 오믹 콘택층(41)으로 이루어진 반도체층(42)과 소스 전극(32) 및 드레인 전극(34)을 포함한다.
표시기판으로써 제 2 기판(10) 상에는 표시영역(AA)의 전면에 형성된 제 1 전극(80), 제 1 전극(80) 상의 다수의 보조전극(60), 보조전극(60) 상의 버퍼패턴(62), 버퍼패턴(62) 상에 위치하고, 역경사 형태의 단면을 가지는 다수의 격벽(64), 격벽(64) 사이의 화소영역(P)에서 버퍼패턴(62) 상에 위치하는 패턴드 스페이서(50), 다수의 격벽(64)에 의해 화소영역(P) 별로 분리되고 제 1 전극(80)과 패턴드 스페이서(50)의 측면 및 상면 상의 유기 발광층(82), 및 유기 발광층(82) 상의 제 2 전극(84)이 차례로 형성된다. 제 1 전극(80), 유기 발광층(82) 및 제 2 전극(84)을 포함하여 유기발광 다이오드(E)라 한다.
보조전극(60)은 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금을 포함하는 금속물질을 사용하 고, 제 1 전극(80)은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 일함수가 비교적 높은 투명한 도전성 물질을 사용한다. 보조전극(60)은 비교적 저항이 큰 물질로 이루어진 제 1 전극(80)의 저항값을 낮추기 위해 형성되는 것으로, 필요에 따라서는 생략하는 것이 가능하다. 버퍼패턴(62) 상에 설치되는 패턴드 스페이서(50)는 제 1 기판(5)과 제 2 기판(10) 간의 셀 갭을 일정하게 유지시켜주는 기능을 한다.
패턴드 스페이서(50)의 상면에 형성된 제 2 전극(84)이 연결전극(70)과 접촉되어야 유기발광 다이오드(E)가 동작할 수 있다. 제 1 기판(5)과 제 2 기판(10)의 비표시 영역(NAA)에 대응된 부분은 보호막(55)과 버퍼패턴(62)에 의해 피복된다. 제 1 기판(5)과 제 2 기판(10)은 비표시 영역(NAA), 다시 말하면, 제 1 기판(5) 및 제 2 기판(10)의 외주연을 따라 보호막(55) 및 버퍼패턴(62)에 각각 접촉하는 씰 패턴(90)이 위치한다. 패턴트 스페이서(50)는 감광막으로 형성되고, 유기 발광층(82)은, 화소영역(P)별로 적색, 녹색, 및 청색을 발광하는 유기물질로 이루어진다. 그리고, 제 1 기판(5)의 연결전극(70)은 몰리브덴 등을 포함한 금속층으로 형성되고, 패턴드 스페이서(50)에 의해서 연결전극(70)과 접촉하는 제 2 전극(84)은 알루미늄 등을 포함한 금속층으로 형성된다.
제 1 기판(5)의 표시영역(AA)을 감싸는 비표시 영역(NAA)을 따라 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지로 이루어진 씰 패턴(90)을 형성하고, 일정한 셀 갭 을 유지하면서 제 1 기판(5)이 제 2 기판(10)과 합착된다. 씰 패턴(90)은 제 1 기판(5)과 제 2 기판(10)의 일정한 셀 갭을 유지하고, 제 1 기판(5)과 제 2 기판(10) 사이의 공간을 진공상태로 유지하는 기능을 한다.
패턴드 스페이스(50)에 의해 연결전극(70)과 제 2 전극(84)이 전기적으로 접촉시키면서, 표시수단을 구동하기 위한 구동수단이 설치되는 구동기판으로써 제 1 기판(5)과 표시수단이 설치되는 표시기판으로써 제 2 기판(10)을 합착하는 것에 의해 유기전계 발광소자(1)가 동작한다. 따라서, 유기전계 발광소자(1)는 제 1 및 제 2 기판(5, 10)이 합착되기 때문에, 셀 갭에 대하여 매우 민감하다. 그리고, 감광막으로 구성되는 패턴드 스페이서(50) 상에는 유기물질의 유기 발광층(82) 및 금속층의 제 2 전극(84)가 형성된다. 따라서, 패턴드 스페이스(50)와 제 2 전극(84)이 유기 발광층(82)보다 기계적 강도가 강한 경질층이고, 유기 발광층(82)은 패턴드 스페이서(50)와 제 2 전극(84)보다 기계적 강도가 약한 연질층이다.
제 1 기판(5)과 제 2 기판(10)의 합착과정에서 제 2 전극(84)과 연결전극(70)이 전기적으로 접촉될 때, 패턴드 스페이서(50)의 상면과 대응되는 제 2 전극(84)과, 제 2 전극(84)과 연결되는 연결전극(70)에 합착압력이 전달된다. 제 2 전극(84)과 연결전극(70)에 일정수준의 합착압력이 전달될 때, 제 2 전극(84)의 하부에 위치한 연질층의 유기 발광층(82)이 합착압력을 지지하지 못하는 경우, 제 2 전극(84)에 균열(crack)이 발생한다.
연결전극(70)의 하부는 무기물질 또는 유기물질로 구성되는 보호층(55)으로써 합착압력을 지지할 수 있다. 제 2 전극(84)에 발생된 균열에 의해서, 점결함(point defect) 또는 부정형의 얼룩(mura)가 발생할 수 있다. 제 2 전극(84)의 균열은 제 1 및 제 2 기판(5, 10)의 합착시에만 발생하는 것이 아니라, 외부적 환경에 따라 유기전계 발광소자(1)의 수축 및 팽창에 의해, 스트레스(stress)가 패턴드 스페이스(50)의 상면에 위치한 제 2 전극(84)에 전달될 때 발생될 수 있다.
도 3은 제 1 기판(5)과 제 2 기판(10)의 합착 후에, 패턴드 스페이서(50)의 상면에 위치한 제 2 전극(84)에서 균열이 발생한 경우, 점결함 또는 부정형의 얼룩이 발생한 유기전계 발광소자(1)에서, 제 1 기판(5)과 제 2 기판(10)을 분리하여, 제 2 기판(10)을 촬영한 사진이고, 도 4 및 도 5는 도 3에서 패턴드 스페이서(50)를 상면을 확대 촬영한 평면 및 단면 사진이다. 도 4 및 도 5에서, 패턴드 스페이서(50)의 상면 중심부부에서 파손된 부위가 관찰된다.
상기와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 스페이서 상에 완충층을 형성하여, 구동기판과 표시기판을 합착시킬 때 합착압력이 완충층에 의해 흡수 및 분산시켜, 구동수단의 캐소드 전극의 균열을 방지하는 표시소자 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시소자는, 서로 대향하여 합착되는 제 1 기판 및 제 2 기판; 상기 제 1 기판 상에 형성된 구동수단; 상기 구동수단에 연결된 연결전극; 상기 제 2 기판의 화소영역 상에 형성된 표시수단; 상기 제 2 기판의 화소영역 상에 형성된 스페이서; 상기 표시수단과 상기 연결전극을 전기적으로 연결하기 위해 상기 스페이서 상에 형성된 보조연결전극; 상기 스페이서와 상기 보조연결전극 사이의 완충층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 표시소자에 있어서, 상기 완충층은 경질층과 연질층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 표시소자에 있어서, 상기 완충층은 다수의 경질층과 다수의 연질층이 교번하여 적층되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 표시소자에 있어서, 상기 경질층은 금속층으로 형성되고, 상기 연질층은 유기 물질층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 표시소자에 있어서, 상기 표시수단은 유기 발광다이오드로써 상기 제 2 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상의 유기 발광층, 및 상기 유기 발광층 상에 위치하고 상기 보조연결전극과 연결되는 제 2 전극을 포함하고, 상기 스페이서의 측면 및 상면에 상기 유기 발광층, 상기 제 2 전극, 완충층 및 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되는 상기 보조연결전극이 순차적으로 피복되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 표시소자에 있어서, 상기 구동수단은, 상기 제 1 기판 상에 형 성되는 스위칭 트랜지스터, 상기 스위칭 트랜지스터와 연결되는 구동 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 상기 연결전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 표시소자의 제조방법은, 제 1 기판 상에 구동수단을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판 상에 상기 구동수단을 전기적으로 연결하는 연결전극을 형성하는 단계; 제 2 기판의 화소영역 상에 표시수단을 형성하는 단계; 상기 제 2 기판의 상기 화소영역 상에 스페이서를 형성하는 단계; 상기 스페이서 상에 완충층을 형성하는 단계; 상기 완충층 상에 상기 표시수단과 전기적으로 연결되는 보조연결전극을 형성하는 단계; 상기 보조연결전극과 상기 연결전극이 전기적으로 연결되도록 정렬하고, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 대향하여 합착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 표시소자의 제조방법에 있어서, 상기 제 2 기판의 상기 화소영역 상에 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극과 상기 스페이서의 측면 및 상면에 유기 발광층을 형성하는 단계; 상기 유기 발광층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계; 상기 스페이서와 대응되는 상기 제 2 전극 상에, 경질층과 연질층이 교번하여 적층되는 상기 완충층을 형성하는 단계; 상기 완충층 상에 상기 제 2 전극과 연결되는 상기 보조연결전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 표시소자의 제조방법에 있어서, 상기 보조연결전극은 상기 경질층과 동일한 물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 표시소자의 제조방법에 있어서, 상기 연질층은 상기 유기 발광 층과 동일한 물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 표시소자 및 그의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
표시수단을 구동시키는 구동수단으로써 스위칭 트랜지스터와 구동 트랜지스터가 제 1 기판 상에 형성되고, 애노드 전극, 유기 발광층 및 캐소드 전극으로 구성되는 표시수단은 제 2 기판 상에 형성된다. 구동수단과 표시수단을 전기적으로 연결시키기 위해, 제 1 기판 상에 구동 트랜지스터의 드레인 전극은 연결전극에 연결되고, 제 2 기판 상에 상부에 캐소드 전극이 위치하는 스페이서가 설치된다.
본 발명에서는, 스페이서 상부에 다수의 경질층과 연질층이 교번적으로 적층되는 완충층과 완충층 상에 보조연결전극을 형성하여, 제 1 및 제 2 기판을 합착했을 때, 보조연결전극에 전달되는 합착압력을 완충층에 의해 흡수 및 분산시켜 보조연결전극의 균열 및 파괴를 방지한다. 따라서, 스페이서와 대응되는 부분에서 발생할 수 있는 점결함(point defect) 또는 부정형의 얼룩(mura)을 방지한다.
또한 표시소자에는 합착압력 외에, 외부적 요인 또는 다른 요인에 의해, 지속적 또는 주기적으로 스페이서에 압력이 전달될 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 완충층에 의해 압력을 분산 및 흡수하므로 보조연결전극 및 캐소드 전극의 균열을 방지할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 단면도이고, 도 7a 내지 도 7d은 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제 1 기판의 공정 단면도이고, 도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제 2 기판의 공정 단면도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 스페이서의 상세도이다. 본 발명의 유기전계 발광소자의 단위화소의 회로도는 종래기술과 동일하므로, 도 1을 참조하여 설명한다.
도 6과 같이, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(101)는 화상을 구현하는 표시영역(AA)과, 화상을 구현하지 않는 비표시 영역(NAA)으로 구분되고, 서로 대향하여 합착된 제 1 기판(105)과 제 2 기판(110)을 포함한다. 표시영역(AA)은 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)이 교차하여 정의되는 화소영역(P), 화소영역(P)의 내부에 정의되는 구동 트랜지스터(Td)가 형성되는 구동영역(Dr), 데이터 배선(DL)이 형성되는 데이터 영역(D) 등으로 세분화된다.
화소영역(P), 구동영역(Dr), 및 데이터 영역(D)이 정의된 제 1 기판(105) 상에는 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(Gl) 및 데이터 배선(DL), 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)의 교차지점에 위치하는 스위칭 트랜지스터(Ts) 및 스위칭 트랜지스터(Ts)에 연결된 구동 트랜지스터(Td), 스위칭 트랜지스터(Ts)와 구동 트랜지스터(Td)를 피복하고, 구동 트랜지스터(Td)의 드레인 전극(134)을 노출하는 드레인 콘택홀(DCH)을 가지는 보호막(155), 및 보호막(155)의 상부로 드레인 콘택홀(DCH)을 통해 드레인 전극(134)과 전기적으로 연결되는 연결전극(170)이 순차적으로 형성된다. 구동기판으로서 제 1 기판(105) 상에 형성되는 게이트 배선(GL), 데이터 배선(DL), 스위칭 트랜지스터(Ts), 구동 트랜지스터(Td) 및 연결전극(170) 등을 표시소자를 구동시키는 구동수단이라 칭한다.
보호막(155)은 산화 실리콘(SiO2) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기절연물을 사용하거나, 필요에 따라서는 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene) 또는 포토 아크릴(photo acryl)을 포함하는 유기절연물을 사용할 수 있다. 연결전극(170)은 제 1 층(170a)과 제 2 층(170b)의 이중충으로 구성될 수 있으며, 제 1 층(170a)은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질을 사용하고, 제 2 층(170b)은 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금을 포함하는 금속물질을 사용한다. 구동 트랜지스터(Td)는 게이트 전극(125), 액티브층(140)과 오믹 콘택층(141)으로 이루어진 반도체층(142)과 소스 전극(132) 및 드레인 전극(134)을 포함한다.
표시기판으로서 제 2 기판(110) 상에는 데이터 영역(D)에 대응된 보조전극(160), 보조전극(160)과 대응되는 표시영역(AA)을 피복하는 제 1 전극(180), 보조전극(160)과 대응되는 제 1 전극(180)과 비표시 영역(NAA)을 피복하는 버퍼패턴(162), 보조전극(160)과 대응되는 버퍼패턴(162) 상에 역경사의 형태의 단면을 가지는 격벽(164), 격벽(164) 사이의 화소영역(P)에서 버퍼패턴(162) 상에 형성되는 패턴드 스페이서(150), 화소영역(P) 별로 분리되어 패턴드 스페이서(150)의 측면 및 상면과 제 1 전극(180) 상의 유기 발광층(182), 유기 발광층(182) 상에 제 2 전극(184), 및 패턴드 스페이서(150)와 대응되는 제 2 전극(184) 상의 완충층(172) 및 완충층(172) 상의 보조연결전극(174)이 순차적으로 형성된다. 제 1 전극(180), 유기 발광층(182) 및 제 2 전극(184)에 의해 유기발광 다이오드(E)가 형성된다. 유기발광 다이오드(E)를 표시수단이라 칭한다.
보조전극(160)은 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금을 포함하는 금속물질을 사용하고, 제 1 전극(180)은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 일함수가 비교적 높은 투명한 도전성 물질을 사용한다. 보조전극(160)은 비교적 저항이 큰 물질로 이루어진 제 1 전극(180)의 저항값을 낮추기 위해 형성되는 것으로, 필요에 따라서는 생략하는 것이 가능하다. 버퍼패턴(162) 상에 설치되는 패턴드 스페이서(150)는 제 1 기판(105)과 제 2 기판(110) 간의 셀 갭을 일정하게 유지시켜주는 기능을 한다.
패턴드 스페이서(150)의 측면, 상면, 및 패턴드 스페이서(150)과 인접한 제 2 전극(184) 상에 완충층(172)을 형성한다. 완충층(172)은 다수의 경질층(172a) 및 연질층(172b)의 각각이 교번적으로 적층되는 구조이다. 경질층(172a)은 알루미늄과 같은 금속층으로 형성하고, 연질층(172b)는 유기 발광층(182)을 형성하는 유기물질층으로 형성한다. 완충층(172) 상에 형성된 보조연결전극(174)에 의해서, 제 2 전극(184)와 제 1 기판(105)의 연결전극(170)이 전기적으로 연결된다.
화소영역(P) 내에 형성된 유기 발광층(182)은 역경사 형태를 가지는 격벽(164)에 의해 인접한 화소영역(P)과 분리되며, 패턴드 스페이서(150)의 측면 및 하부면과 제 1 전극(180)을 피복한다. 유기 발광층(182)은 화소영역(P) 별로 적색, 녹색, 및 청색을 발광하는 유기물질로 이루어지도록 설계하여 풀 컬러를 구현한다. 제 2 전극(184)은 삼중층의 구조로 형성될 수 있다. 삼중층의 제 2 전극(184)에서, 제 1 층은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)으로, 제 2 층은 은(Ag)으로, 제 3 층은 칼슘(Ca)으로 이루어진다. 제 2 전극(184)에서, 제 1 층은 유기 발광층(182)과, 제 3 층은 연결전극(170)과 각각 접촉되어야 한다.
유기 발광층(182)과 애노드 전극의 역할을 하는 제 1 전극(180) 사이에는 정공수송층(hole transporting layer)과 정공주입층(hole injection layer)을, 유기 발광층(182)과 캐소드 전극으로의 역할을 하는 제 2 전극(184) 사이에 전자주입층(electron injection layer) 및 전자수송층(electron transporting layer)을 더 욱 형성할 수도 있다.
제 1 기판(105)의 표시영역(AA)을 감싸는 비표시 영역(NAA)을 따라 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지로 이루어진 씰 패턴(190)을 형성하고, 일정한 셀 갭을 유지하면서 제 1 기판(105)이 제 2 기판(110)이 합착된다. 씰 패턴(190)은 제 1 기판(105)과 제 2 기판(110)의 일정한 셀 갭을 유지하고, 제 1 기판(105)과 제 2 기판(110) 사이의 공간을 진공상태로 유지하는 기능을 한다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하여, 본 발명의 유기전계 발광소자(101)의 제 1 기판(105)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 7a와 같이, 제 1 기판(105) 상에 제 1 전도층(도시하지 않음)을 형성하고, 패터닝하여 게이트 전극(125) 및 게이트 배선(GL)을 형성한다. 제 1 전도층은 알루미늄, 알루미늄합금, 몰리브덴, 크롬, 구리, 및 구리합금 중 하나를 선택하여 형성하거나, 또는 알루미늄합금 상에 몰리브덴 등을 적층한 이중층의 구조를 사용한다.
도 7b와 같이, 게이트 전극(125)을 포함한 제 1 기판(105) 상에 무기절연물질인 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 게이트 절연막(145)을 형성하고, 게이트 절연막(145) 상에 비정질 실리콘층(도시하지 않음)과 비정질 실리콘층 상에 불 순물이 도핑된 불순물 반도체층(도시하지 않음)을 형성한다. 비정질 실리콘층과 불순물 반도체층을 패터닝하여 액티브층(140)과 오믹 콘택층(141)로 구성되는 반도체층(142)을 형성한다.
도 7c와 같이, 반도체층(142)을 포함한 제 1 기판(105) 상에 금속층을 형성하고 패터닝하여, 반도체층(142)과 연결되는 소스전극(132), 소스전극(132)과 이격되는 드레인 전극(134), 및 데이터 배선(DL)을 형성한다. 도 7d와 같이, 소스전극(132), 드레인 전극(134) 및 데이터 배선(DL)을 포함하는 제 1 기판(105) 상에 보호층(155)을 형성한다. 드레인 전극(134)와 대응되는 보호층(155)을 식각하여, 드레인 전극(134)을 노출시키는 드레인 콘택홀(DCH)을 형성한다. 드레인 콘택홀(DCH)을 포함하는 보호층(155) 상에 제 2 전도층(도시하지 않음)을 형성하고 패터닝하여, 드레인 콘택홀(DCH)을 통하여 드레인 전극(134)과 연결되는 연결전극(170)을 형성한다.
도 8a 내지 도 8d를 참조하여, 본 발명의 유기전계 발광소자(110)의 제 2 기판(110)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 8a와 같이, 표시기판으로써 제 2 기판(110) 상에 금속층을 형성하고 패터닝하여 보조전극(160)을 형성하고, 보조전극(160)을 포함한 제 2 기판(110) 상에 투명한 도전성 물질을 적층하고 패터닝하여 제 1 전극(180)을 형성한다. 도 8b와 같이, 제 1 전극(180)을 포함한 제 2 기판(110) 상에 절연물질을 적층하고 패터닝하여 버퍼패턴(162)을 형성한다. 버퍼패턴(162)은 보조전극(160)과 대응되는 제 1 전극(180) 상에 적층되고, 또한 비표시 영역(NAA)과 대응되는 제 2 기판(110)까지 연장되어 설치된다.
도 8c와 같이, 버퍼패턴(162)을 포함한 제 1 전극(180) 상에 제 1 감광물질(도시하지 않음)을 도포한다. 제 1 감광물질은 노광부분이 현상에 의해 잔류하는 네가티브 타입(negative type)이다. 제 1 감광물질을 노광하고 현상하여, 보조패턴(160)과 대응되는 제 1 전극(180) 상에 역경사의 단면을 가지는 격벽(164)을 형성한다.
격벽(164)을 포함하는 제 1 전극(180) 상에 제 2 감광물질(도시하지 않음)을 도포한다. 제 2 감광물질은 비노광부분이 현상에 의해 잔류하는 포지티브 타입(positive type)이다. 제 2 감광물질을 노광하고 현상하여, 화소영역(P)의 버퍼패턴(162) 상에 패턴드 스페이서(150)를 형성한다. 패턴드 스페이서(150)는 경사의 단면을 가진다. 패턴드 스페이서(150)의 높이는 격벽(164)의 높이보다 높다.
도 8d와 같이, 격벽(164) 및 패턴드 스페이서(150)가 형성된 제 2 기판(110) 상에, 제 1 쉐도우 마스크(shadow mask)(도시하지 않음)를 이용하여, 기상상태의 유기발광물질을 증착(evaporation) 또는 액상상태의 유기발광물질을 잉크젯 또는 노즐을 이용하여 분사하는 방법으로 격벽(164)에 의해서 분리되는 각각의 화소영역(P)에서 제 1 전극(180) 상에 유기 발광층(182)을 형성한다. 유기 발광층(182)은 화소영역(P) 별로 분리되고, 패턴드 스페이서(150)의 상면 및 측면을 피복한다.
유기 발광층(182)은 물질을 달리함으로써 화소영역(P) 별로 순차 반복적으로 적색, 녹색, 및 청색을 발광하도록 형성할 수 있다. 유기 발광층(182)을 형성하기 전에 정공수송층(hole transporting layer), 정공주입층(hole injection layer)을 화소영역(P) 별로 형성할 수 있고, 유기 발광층(182)을 형성한 후, 유기 발광층(182) 상에 전자주입층(electron injection layer) 및 전자수송층(electron transporting layer)을 형성할 수 있다.
제 1 쉐도우 마스크를 사용하여, 유기 발광층(182) 상에 제 2 전극(184)을 형성한다. 제 2 전극(184)은 일함수 값이 비교적 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)으로 형성되는 제 1 층(도시하지 않음), 제 1 층 상에 은(Ag)으로 형성되는 제 2 층(도시하지 않음), 및 제습 특성을 가지는 칼슘(Ca)으로 형성되는 제 3 층(도시하지 않음)으로 구성된다. 역경사를 가지는 격벽(164)에 의해서, 유기 발광층(182)과 제 2 전극(184)은 화소영역(P) 별로 분리되어 형성된다.
패턴드 스페이서(150)와 대응되는 개구부를 가지는 제 2 쉐도우 마스크(도시 하지 않음)을 사용하여, 패턴드 스페이서(150)의 측면, 상면 및 패턴드 스페이서(150)와 인접한 제 2 전극(184) 상에 완충층(172)을 형성한다. 완충층(172)은, 금속으로 형성되는 다수의 경질층(172a)과 유기 물질층으로 형성되는 다수의 연질층(172a)이 교번적으로 적층되는 구조를 가진다.
경질층(172a)은 제 2 쉐도우 마스크의 개구부로 기상상태의 금속물질을 공급하여 패턴드 스페이서(150)의 측면 및 상면에 형성한다. 경질층(172a)은 패턴드 스페이서(150)와 인접한 제 2 전극(184) 상에 형성된다. 완충층(172) 상에 제 2 쉐도우 마스크를 이용하여 금속층으로 형성되는 보조연결전극(174)을 형성한다. 보조연결전극(174)도 경질층(172a)와 동일하게, 패턴드 스페이서(150)와 인접한 제 2 전극(184) 상에 형성되어야 한다.
연질층(172b)은 제 2 쉐도우 마스크의 개구부로 기상상태의 유기물질을 공급하여, 패턴드 스페이서(150)의 측면 및 상면에 형성하지만, 패턴드 스페이서(150)와 인접한 제 2 전극(184) 상에 가능한 형성되지 않도록 한다. 경질층(172a) 및 보조연결전극(174)을 형성하기 위한 기상상태의 금속물질은 개구부를 통하여, 측면으로 확산되도록 경사진 제 1 입사각으로 공급되어, 패턴드 스페이서(150)와 인접한 제 2 전극(184) 상에 형성되도록 한다.
연질층(172b)을 형성하기 위한 기상상태의 유기물질은 제 2 쉐도우 마스크의 개구부를 통하여, 측면으로 확산되지 않도록 가능한 수직에 근접한 제 2 입사각으로 공급되어, 패턴드 스페이서(150)와 인접한 제 2 전극(184) 상에 형성되지 않도록 한다. 보조연결전극(174)은 경질층(172a)과 동일하게 제 1 입사각으로 제 2 쉐도우 마스크의 개구부를 통하여 기상상태의 금속물질을 공급하여 형성한다. 제 1 입사각은 제 1 입사각보다 크다. 도 9는 패턴드 스페이서(150)를 확대하여 도시한 도면으로, 연질층(172b)이 패턴드 스페이스(150)의 측면으로 확장되지 않고 적층되는 것을 보여준다.
또한, 연질층(172b)이 패턴드 스페이서(150)와 인접한 제 2 전극(184) 상에 형성될지라도, 화소영역(P)에서 제 2 전극(184)으로 확장된 경질층(172a) 및 보조연결전극(174)의 거리가 연질층(172a)보다 길어야 한다. 경질층(172a) 및 보조연결전극(174)의 확장거리를 연질층(172b)보다 길게 확보하는 이유는, 제 2 전극(184)과 연결전극(170)을 연결하는 보조연결전극(174)이 연질층(172b)에 의해 전기적 연결을 방해받지 않게 하기 위함이다. 경질층(172a)과 연질층(172b)을 1 회 이상 교번하여 적층할 수 있다. 연질층(172b)은 경질층(172a)보다 가능한 얇게 제작한다.
패턴드 스페이서(150)의 상면에 다수의 경질층(172a) 및 연질층(172b)로 구성되는 완충층(172)을 형성하면, 제 1 기판(105)과 제 2 기판(110)의 합착압력이 패턴드 스페이서(150)의 보조연결전극(174))에 전달될 때, 합착압력이 완충층(172)에 의해 흡수되어, 보조연결전극(174)에서 균일이 발생되는 것을 방지한다. 경질 층(172a)과 연질층(172b)의 2 회 이상 다수의 교번회수를 가진다면, 각각의 경질층(172a) 및 연질층(172b)은 보다 얇은 두께로 형성되어야 하고, 합착압력을 효율적으로 흡수할 수 있다.
경질층(172a)과 보조연결전극(174)은 제 2 전극(184)에서 제 1 층으로 사용하는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)을 사용하고, 연질층(172b)은 유기 발광층(182)을 형성할 때 사용하는 유기물질을 사용한다. 경질층(172a) 및 연질층(172b)은 금속 및 유기소스물질이 공급되는 동일 챔버(도시하지 않음)에서 교번적으로 증착할 수 있다.
하나의 챔버에 금속 및 유기소스가 공급되면, 경질층(172a) 및 연질층(172b)의 증착시 상호 교차오염이 발생할 수 있다. 그러나, 완충층(172)은 전기적인 특성을 필요로 하는 것이 아니고, 물질자체의 탄성과 같은 기계적인 특성을 요구하기 때문에, 상호교차 오염으로 인한 문제는 발생하지 않는다. 그러나, 보조연결전극(174)은 다른 소스물질의 오염이 발생되지 않는 챔버에서 형성하는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 제 1 및 제 2 기판(105, 110)을 형성한 후, 제 1 기판(105) 또는 제 2 기판(110)의 표시영역(AA)을 감싸는 비표시 영역(NAA)을 따라 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지로 이루어진 씰 패턴(190)을 형성하고, 일정한 셀 갭을 유지하면서 제 1 기판(105)이 제 2 기판(110)을 합착한다. 제 1 및 제 2 기판(105, 110)을 합착압력이 완충층(172)에 의해서 흡수 및 분산되므로, 패턴드 스페이서(150)의 상면과 대응되는 보조연결전극(174) 및 제 2 전극(184)의 균열을 방지할 수 있다.
유기전계 발광소자(101)에는 합착압력 외에, 외부적 요인 또는 다른 요인에 의해, 지속적 또는 주기적으로 패턴드 스페이서(150)에 압력이 전달될 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 완충층(172)에 의해 압력을 분산 및 흡수하므로 보조연결전극(174) 및 제 2 전극(184)의 균열을 방지할 수 있다. 본 발명에서는 유기전계 발광소자에서, 패턴드 스페이서에 완충층을 설치하였으나, 패턴드 스페이서를 사용하는 모든 표시소자에도 동일하게 해당된다.
그리고, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형 및 변경할 수 있다는 것은 자명한 사실일 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 유기전계 발광소자의 단위 화소를 나타낸 회로도이고, 도 2는 종래기술에 따른 유기전계 발광소자의 단면도이고, 도 3은 종래기술에 따른 유기전계 발광소자에서 결함이 발생한 표시기판의 평면사진이고, 도 4는 도 3에서 패턴드 스페이서를 확대한 평면사진이고, 도 5는 도 3에서 패턴드 스페이서를 확대한 단면사진이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 단면도이고, 도 7a 내지 도 7d은 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제 1 기판의 공정 단면도이고, 도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제 2 기판의 공정 단면도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 패턴드 스페이서의 상세도이다. 본 발명의 유기전계 발광소자의 단위화소의 회로도는 종래기술과 동일하므로, 도 1을 참조하여 설명한다.

Claims (10)

  1. 서로 대향하여 합착되는 제 1 기판 및 제 2 기판;
    상기 제 1 기판 상에 형성된 구동수단;
    상기 구동수단에 연결된 연결전극;
    상기 제 2 기판의 화소영역 상에 형성된 표시수단;
    상기 제 2 기판의 화소영역 상에 형성된 스페이서;
    상기 표시수단과 상기 연결전극을 전기적으로 연결하기 위해 상기 스페이서 상에 형성된 보조연결전극;
    상기 스페이서와 상기 보조연결전극 사이의 완충층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충층은 경질층과 연질층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충층은 다수의 경질층과 다수의 연질층이 교번하여 적층되는 것을 특징으로 하는 표시소자.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 경질층은 금속층으로 형성되고, 상기 연질층은 유기 물질층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시수단은 유기 발광다이오드로써 상기 제 2 기판 상에 형성된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상의 유기 발광층, 및 상기 유기 발광층 상에 위치하고 상기 보조연결전극과 연결되는 제 2 전극을 포함하고, 상기 스페이서의 측면 및 상면에 상기 유기 발광층, 상기 제 2 전극, 완충층 및 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되는 상기 보조연결전극이 순차적으로 피복되는 것을 특징으로 표시소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동수단은, 상기 제 1 기판 상에 형성되는 스위칭 트랜지스터, 상기 스위칭 트랜지스터와 연결되는 구동 트랜지스터, 상기 구동 트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는 상기 연결전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시소자.
  7. 제 1 기판 상에 구동수단을 형성하는 단계;
    상기 제 1 기판 상에 상기 구동수단을 전기적으로 연결하는 연결전극을 형성하는 단계;
    제 2 기판의 화소영역 상에 표시수단을 형성하는 단계;
    상기 제 2 기판의 상기 화소영역 상에 스페이서를 형성하는 단계;
    상기 스페이서 상에 완충층을 형성하는 단계;
    상기 완충층 상에 상기 표시수단과 전기적으로 연결되는 보조연결전극을 형성하는 단계;
    상기 보조연결전극과 상기 연결전극이 전기적으로 연결되도록 정렬하고, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 대향하여 합착하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시소자의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 상기 화소영역 상에 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극과 상기 스페이서의 측면 및 상면에 유기 발광층을 형성하는 단계;
    상기 유기 발광층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계;
    상기 스페이서와 대응되는 상기 제 2 전극 상에, 경질층과 연질층이 교번하여 적층되는 상기 완충층을 형성하는 단계;
    상기 완충층 상에 상기 제 2 전극과 연결되는 상기 보조연결전극을 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시소자의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 보조연결전극은 상기 경질층과 동일한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시소자의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 연질층은 상기 유기 발광층과 동일한 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시소자의 제조방법.
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WO2021174511A1 (zh) * 2020-03-05 2021-09-10 京东方科技集团股份有限公司 盖板、显示组件和显示装置

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