KR20110067366A - 유기전계발광소자 - Google Patents

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KR20110067366A
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김도열
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 특히, 유기전계발광소자의 구동불량을 방지할 수 있는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 OLED의 표시영역과 패드부의 사이에 경계를 형성하도록 댐 형상의 격벽을 형성하는 것이다. 이로 인하여, OLED를 보호필름을 통해 인캡슐레이션 하는 과정에서, 보호필름의 소성공정 시 가해지는 열과 압력에 의해 늘어지는 보호필름이 패드부로 늘어져 형성되지 않도록 할 수 있다.
이를 통해, 외부전원과 패드전극과의 접촉불량을 발생시켜, 외부전원으로부터 전달되는 신호 등이 게이트 또는 데이터배선으로 전달되지 못하는 오픈 불량을 발생시키게 되고, 최종적으로는 OLED의 구동 불량을 발생시키게 된다.
유기전계발광소자, 표시영역, 패드부, 보호필름

Description

유기전계발광소자{Organic electro-luminescence device}
본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 특히, 유기전계발광소자의 구동불량을 방지할 수 있는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
최근까지, CRT(cathode ray tube)가 표시장치로서 주로 사용되었다. 그러나, 최근에 CRT를 대신할 수 있는, 플라즈마표시장치(plasma display panel : PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 유기전계발광소자(organic electro-luminescence device : OLED)와 같은 평판표시장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.
위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기전계발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.
그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요 소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.
특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 최근에는 플라스틱 등과 같이 유연성 있는 재료를 사용하여 종이처럼 휘어져도 표시성능을 그대로 유지할 수 있게 제조된 플렉서블(flexible) OLED가 차세대 평판표시장치로 급부상중이다.
도 1은 일반적인 플렉서블 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면이며, OLED는 상부 발광방식이다.
도시한 바와 같이, 플렉서블 OLED(10)는 제 1, 2 기판(1, 2)이 서로 대향되게 배치되어 있고, 제 1, 2 기판(1, 2)은 보호필름(20)을 통해 서로 이격되어 합착된다.
이를 좀더 자세히 살펴보면, 유연한 특성을 갖는 플렉서블(flexible) 유리 또는 플라스틱, 스테인리스 스틸(stainless steel) 등으로 구성되는 기판(1)의 표시영역(AA)에는 각 화소영역(P) 별로 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있고, 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되는 제 1 전극(11)과 제 1 전극(11)의 상부에 특정한 색의 빛을 발광하는 유기발광층(13)과, 유기발광층(13)의 상부에는 제 2 전극(15)이 구성된다.
유기발광층(13)은 적, 녹, 청의 색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 화소마다 적, 녹, 청색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다.
이들 제 1 및 제 2 전극(11, 15)과 그 사이에 형성된 유기발광층(13)은 유기전계 발광다이오드(E)를 이루게 된다. 이때, 이러한 구조를 갖는 OLED(10)는 제 1 전극(11)을 양극(anode)으로 제 2 전극(15)을 음극(cathode)으로 구성하게 된다.
이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E) 상부에는 보호필름(20)을 구비하여, 표시영역(AA)은 보호필름(20)을 통해 인캡슐레이션(encapsulation)하게 된다.
이를 통해, OLED(10)는 유연한 특성을 갖게 된다.
전술한 구성에서, 표시영역(AA)의 외곽의 비표시영역(NA)은 외부로 노출되어, 외부전원(미도시)으로부터 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 유기전계발광 다이오드(E)에 신호전압을 인가하기 위한 패드전극(PAD)이 구비된 패드부(PA)가 구비된다.
한편, OLED(10)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)를 제 1 기판(1) 상에 형성하고, 제 2 기판(2) 상에 보호필름(20)을 부착한 뒤, 제 1 및 제 2 기판(1, 2)을 합착함으로써, OLED(10)를 인캡슐레이션 하게 된다.
여기서, OLED(10)를 인캡슐레이션 하기 위한 제 1 및 제 2 기판(1, 2) 합착 시, 보호필름(20)을 경화시키는 소성공정을 진행하게 되는데, 이때, 보호필름(20)에는 열과 압력이 가해지게 된다.
이렇게, 보호필름(20)에 열과 압력이 가해질 경우, 보호필름(20)이 OLED(10)의 표시영역(AA)만을 인캡슐레이션 하지 않고, 표시영역(AA)의 외곽에 형성되는 비표시영역(NA)의 패드부(PA)까지 보호필름(20)이 늘어나 형성되는 경우가 발생하게 된다.
이로 인하여, OLED(10)를 외부전원(미도시)과 연결하는 과정에서, 패드부(PA)까지 늘어나 형성된 보호필름(20)은 이물질로 작용하게 되어, 외부전원(미도시)과 패드전극(PAD)과의 접촉불량을 발생시키게 된다.
이를 통해, 외부전원(미도시)으로부터 전달되는 신호 등이 게이트 또는 데이터배선(미도시)으로 전달되지 못하는 오픈 불량을 발생시키게 된다.
따라서, 최종적으로는 OLED(10)의 구동 불량을 발생시킨다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, OLED의 인캡슐레이션을 위한 보호필름이 패드부로 늘어나 형성되지 않도록 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
이를 통해, OLED에 균일한 신호를 제공함으로써, OLED의 구동 불량이 발생하는 것을 방지하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 구동 박막트랜지스터와 제 1 및 제 2 전극과 발광층으로 이루어지는 유기전계발광 다이오드가 형성된 표시영역과 상기 표시영역의 외곽으로 패드부가 형성된 비표시영역으로 정의되는 제 1 기판과; 상기 패드부와 상기 표시영역의 사이에 형성되는 격벽과; 상기 제 1 기판과 이격되어 합착되는 제 2 기판과; 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재되는 보호필름을 포함하는 유기전계발광소자를 제공한다.
이때, 상기 격벽은 상기 패드부의 길이방향을 따라 댐 형상이며, 상기 격벽은 상기 제 2 기판에 근접한 단면적이 크고 멀어질수록 단면적이 감소하는 역 테이퍼(inversed taper) 구조이다.
그리고, 상기 격벽은 상기 제 1 기판에 근접한 단면적이 크고 멀어질수록 단면적이 감소하는 테이퍼(taper) 구조이며, 상기 제 2 기판은 상기 제 1 기판의 패드부를 노출하는 사이즈로 구비된다.
또한, 상기 구동 박막트랜지스터는 반도체층, 게이트전극 및 드레인 및 소스전극으로 이루어지며, 상기 제 1 전극은 상기 드레인전극과 전기적으로 연결된다.
여기서, 상기 보호필름은 소수성을 갖거나, 또는 흡습물질인 바륨 옥사이드(BaO) 또는 칼슘 옥사이드(CaO)를 포함한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 제 1 기판의 전압이 입력되는 일 가장자리와 전압이 입력되는 부위에서 먼 영역인 타측 가장자리에 제 1 및 제 2 캐소드전극배선을 형성함으로써, 음극전극의 전압강하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
이에 유기전계발광소자에 균일한 신호를 인가할 수 있어, 휘도 및 화상 특성을 균일하게 할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 모습을 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 2b는 도 2a의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 OLED(100)는 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된 제 1 기판(101)과, 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(102)으로 구성되고 있다.
이를 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 기판(101) 상에는, 화상을 표시하는 표시영역(AA)에 있어서 제 1 방향으로 연장하여 다수의 게이트배선(GL)이 형성되어 있으며, 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 연장하여 게이트배선(GL)과 더불어 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(DL)이 형성되어 있으며, 데이터배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(PL)이 형성되어 있다.
그리고, 각 화소영역(P)에는 게이트배선(GL)과 데이터배선(DL)이 교차하는 부분에 이들 두 배선과 연결되는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 형성되는데, 스위칭 박막트랜지스터(STr)는 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스토리지 캐패시터(StgC)와 연결되며, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 전원배선(PL) 및 유기전계발광 다이오드(E) 사이에 연결된다.
즉, 유기전계발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 구동 박막트랜지 스터(DTr)의 드레인전극과 연결되고, 타측 단자인 제 2 전극은 접지된다. 이때, 전원배선(PL)은 전원전압을 유기전계발광 다이오드로(E) 전달하게 된다.
한편, 표시영역(AA)의 외측의 비표시영역(NA)에는 다수의 게이트 및 데이터배선(GL)의 일끝단에 구성된 다수의 패드 집단인 패드부(PA)가 구성되고, 패드부(PA)를 통해 OLED(100)는 외부전원(미도시)으로부터 구동 박막트랜지스터(DTr) 및스위칭 박막트랜지스터(STr) 그리고 유기전계발광 다이오드(E)에 신호전압을 인가하게 된다.
이러한 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, STr)와 유기전계발광 다이오드(E) 상부에는 제 2 기판(102)을 구비하여, 제 1 기판(101)과 제 2 기판(102)은 흡습성 및 접착성을 갖는 보호필름(120)을 통해 서로 이격되어 합착된다.
이를 통해, OLED(100)는 인캡슐레이션된다.
이때, 본 발명은 표시영역(AA)과 패드부(PA)의 사이에 경계를 형성하도록 댐 형상의 격벽(200)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
격벽(200)은 표시영역(AA)을 인캡슐레이션하는 보호필름(120)으로부터 패드부(PA)를 보호하는 역할을 한다.
이의 구조에 대해 도 2b를 참조하여 좀더 자세히 살펴보면, 본 발명에 따른 OLED(100)의 제 1 기판(101)상의 화상을 표시하는 표시영역(AA)에 있어서 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr)는 소스 및 드레인전극(211, 213)과 이들 전극(211, 213)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(201b, 201c)을 포함하는 반도체층(201)과 반도체층(201) 상부에 형성된 게이트절연막(203) 및 게이트전극(205)으로 이루어진다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 기판(101) 상에는 반도체층(201)이 형성되는데, 반도체층(201)은 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(201a) 그리고 액티브영역(201a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(201b, 201c)으로 구성된다.
이러한 반도체층(201) 상부로는 게이트절연막(203)이 형성되어 있다.
게이트절연막(203) 상부로는 반도체층(201)의 액티브영역(201a)에 대응하여 게이트전극(205)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선이 형성되어 있다.
또한, 게이트전극(205)과 게이트배선(미도시) 상부 전면에 제 1 층간절연막(207a)이 형성되어 있으며, 이때 제 1 층간절연막(207a)과 그 하부의 게이트절연막(203)은 액티브영역(201a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(201b, 201c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(209a, 209b)을 구비한다.
다음으로, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(209a, 209b)을 포함하는 제 1 층간절연막(207a) 상부로는 서로 이격하며 제 1, 2 반도체층 콘택홀(209a, 209b)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(201b, 201c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극(211, 213)이 형성되어 있다.
그리고, 소스 및 드레인전극(211, 213)과 두 전극(211, 213) 사이로 노출된 제 1 층간절연막(207a) 상부로 드레인전극(213)을 노출시키는 드레인콘택홀(215)을 갖는 제 2 층간절연막(207b)이 형성되어 있다.
이때 도면에 나타나지 않았지만, 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선(도 2a의 DL)이 형성되어 있다. 그리고, 스위칭 박막트랜지스터(도 2a의 STr)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.
그리고, 스위칭 박막트랜지스터(도 2a의 STr) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)는 도면에서는 반도체층(201)이 폴리실리콘 반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입을 예로써 보이고 있으며, 이의 변형예로써 순수 및 불순물의 비정질질실리콘으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입으로 형성될 수도 있다.
또한, 제 2 층간절연막(207b) 상부의 실질적으로 화상을 표시하는 영역에는 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 제 1 전극(111)과 유기발광층(113) 그리고 제 2 전극(115)이 순차적으로 형성되어 있다.
제 1 전극(111)은 각 화소영역(P)별로 형성되는데, 각 화소영역(P) 별로 형성된 제 1 전극(111) 사이에는 뱅크(bank : 221)가 위치한다.
즉, 뱅크(221)는 제 1 기판(101) 전체적으로 격자 구조의 매트릭스 타입으로 형성되어, 뱅크(221)를 각 화소영역 별 경계부로 하여 제 1 전극(111)이 화소영역(P) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다.
이러한 제 1 전극(111)은 각 화소영역(P)의 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(213)과 연결된다.
한편, OLED(100)는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 이하 본 발명에서는 하부 발광방식을 일예로 설명하도록 하겠다.
이에, 제 1 전극(111)은 애노드(anode) 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 비교적 높은 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 제 2 전극(115)은 캐소드(cathode)의 역할을 하기 위해 비교적 일함수 값이 낮은 금속물질인 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)으로 이루어진다.
따라서, 유기발광층(113)에서 발광된 빛은 제 1 전극(111)을 향해 방출되는 하부 발광방식으로 구동된다.
그리고, 유기발광층(113)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층( hole transporting layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.
따라서, OLED(100)는 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(111)과 제 2 전극(115)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(111)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(115)으로부터 인가된 전자가 유기발광층(113)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.
이때, 발광된 빛은 투명한 제 1 전극(111)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, OLED(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.
이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E) 상부에는 제 2 기판(102)을 구비하여, 제 1 및 제 2 기판(101, 102)은 접착성을 갖는 보호필 름(120)을 통해 서로 이격되어 합착된다.
이를 통해, OLED(100)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.
이때, 보호필름(120)은 소수성 성질을 갖거나 내부에 흡습 특성을 갖는 바륨 옥사이드(BaO) 또는 칼슘 옥사이드(CaO)가 포함될 수 있다. 이로 인하여, 보호필름(120) 자체가 소수성을 띠게 되어 수분 침투를 방지하거나 또는 보호필름(120) 내부로 수분이 침투한다 하여도 흡습 특성에 의해 유기발광층(113)과의 접촉을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, OLED(100)는 유기전계발광 다이오드(E) 상부에 바로 보호필름(120)이 형성됨으로써, 별도의 실패턴(미도시)을 삭제할 수 있다.
이에, 고분자물질로 이루어져, 온도가 가열되거나 장시간 보관함에 따라 실패턴(미도시)을 통해 외부로부터 수분이나 가스(gas)와 같은 오염원이 OLED(100) 내부로 침투하는 문제점을 방지할 수 있다.
또한, OLED(100)는 외부로부터 누름 등의 압력이 가해져도 보호필름(120)에 의해 OLED(100)의 눌림이 발생되지 않아, 유기전계발광 다이오드(E)의 제 1 및 제 2 전극(111, 115) 또는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 크랙(crack)을 방지할 수 있다.
이에 따라 암점불량 등의 문제점이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 휘도나 화상 특성의 불균일이 발생되었던 문제점을 방지하게 된다.
여기서, 제 1 기판(101)은 유리, 플라스틱 재질등 투명한 재료로 하여 형성할 수 있으며, 제 2 기판(102)은 금속호일(metal foil)등을 재료로 하여 형성할 수 있다.
OLED(100)의 제 2 기판(102)을 금속호일로 형성하여, 유리로 제 2 기판을 형성하는 경우에 비해 제 2 기판(102)을 얇은 두께로 형성할 수 있다. 이로 인하여, OLED(100)의 전체적인 두께를 줄일 수 있다.
또한, OLED(100)의 두께를 줄임에도 불구하고 OLED(100) 자체의 내구성을 향상시킬 수 있으며, OLED(100)의 방열 특성 또한 향상시킬 수 있다.
한편, 제 1 기판(101)은 제 2 기판(102) 보다 큰 사이즈를 가지고 있어 이들의 합착 시, 제 1 기판(101)의 일측 가장자리가 외부로 노출되는데, 여기에는 각각 다수의 데이터배선(도 2a의 DL) 및 게이트배선(도 2a의 GL)과 연결된 다수개의 패드전극(PAD)이 구비되는 패드부(PA)가 구비된다.
이에, 패드부(PA)를 통해 테이프케리어패키지(tape carrier package : TCP) 같은 연결부재(미도시)를 매개로 OLED(100)의 표시영역(AA) 내에 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(도 2a의 STr)와 유기전계발광 다이오드(E)가 외부전원(미도시)과 연결된다.
이때, 표시영역(AA)과 패드부(PA) 사이에 경계를 형성하도록 댐 형상의 격벽(200)이 형성되는데, 격벽(200)은 표시영역(AA)을 인캡슐레이션하는 보호필름(120)으로부터 패드부(PA)를 보호하는 역할을 한다.
즉, 보호필름(120)은 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(도 2a의 STr)와 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된 표시영역(AA)을 덮도록 형성되는데, 이러한 보호필름(120)은 경화되기 위해 열과 압력이 가해지는 소성공정을 거치게 된다.
이렇게, 소성공정을 통해 열과 압력을 받아 경화되는 보호필름(120)은 특정 온도 이상 또는 특정 시간 이상으로 열과 압력을 받게 되면, 보호필름(120)이 일부 늘어나게 된다.
이에, 기존의 OLED(도 1의 10)는 보호필름(20)이 패드부(PA) 까지 늘어나 형성됨에 따라, 보호필름(20)이 패드부(PA)의 이물질로 작용하여, 외부전원(미도시)과 패드전극(PAD)과의 접촉불량을 발생시키게 된다.
따라서, 외부전원(미도시)으로부터 전달되는 신호 등이 게이트 또는 데이터배선(도 2a의 GL, DL)으로 전달되지 못하는 오픈 불량을 발생시키게 되고, 최종적으로는 OLED(100)의 구동 불량을 발생시키게 된다.
그러나, 본 발명은 표시영역(AA)과 패드부(PA) 사이에 댐 형상의 격벽(200)을 형성함으로써, 소성공정 시 늘어나는 보호필름(120)이 패드부(PA)로 늘어나는 것을 방지하게 됨으로써, 위와 같은 문제점이 발생하는 것을 방지하는 것이다.
여기서, 도면상에 격벽(200)을 제 2 기판(102)과 가까운 쪽의 단면적이 크고 멀어질수록 그 단면적이 줄어드는 구조로 도시하였으나, 이와 반대로, 제 2 기판(102)과 가까운 쪽의 단면적이 작고 멀어질수록 그 단면적이 증가하는 구조로서, 즉, 단면이 제 2 기판(102)의 내측면을 기준으로 역테이퍼(inversed taper) 구조로 구성할 수도 있다.
도 3a ~ 3b는 격벽 형성 여부에 따라, 패드부의 보호필름의 늘어난 여부를 확인할 수 있는 사진이다.
도 3a는 격벽 형성 없이, 보호필름을 통해 구동 박막트랜지스터 및 스위칭 박막트랜지스터와 유기전계발광 다이오드를 인캡슐레이션한 일반적인 OLED의 패드부의 사진이며, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 표시영역과 패드부 사이에 경계를 형성하도록 댐 형상의 격벽을 형성한 OLED의 패드부의 사진이다.
여기서, A영역이 보호필름에 의해 인캡슐레이션 되는 표시영역을 나타내며, B영역이 비표시영역에 형성된 패드부이다.
도 3a를 참조하면, 패드부로 보호필름이 늘어나 형성된 모습을 볼 수 있다.
이로 인하여, 패드부에 형성된 패드전극 상에 보호필름이 이물질로써 작용하게 되고, 이를 통해, 외부전원과 패드전극과의 접촉불량을 발생시켜, 외부전원으로부터 전달되는 신호 등이 게이트 또는 데이터배선으로 전달되지 못하는 오픈 불량을 발생시키게 되고, 최종적으로는 OLED의 구동 불량을 발생시키게 된다.
그러나, 도 3b를 참조하면 패드부에 보호필름이 늘어나 형성되지 않는 것을 확인할 수 있으며, 이는 표시영역과 패드부 사이에 형성된 격벽이 보호필름이 패드부로 늘어나는 것을 방지했음을 알 수 있다.
따라서, 패드부로 늘어나는 보호필름에 의해 외부전원과 패드전극과의 접촉불량을 발생되는 것을 방지하게 되며, 이를 통해, OLED의 구동 불량이 발생하는 것을 방지하게 된다.
도 4a ~ 4e는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 제조 단계별 공정 단면도이다.
우선, 도 4a에 도시한 바와 같이, 표시영역(AA)은 다수의 화소영역(P)으로 형성되어, 각 화소영역(P)에는 스위칭 박막트랜지스터(도 2a의 STr) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)가 구비되는 제 1 기판(101)을 준비한다.
여기서, 각 화소영역(P)에 형성된 스위칭 박막트랜지스터(도 2a의 STr) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 기판(101)의 각 화소영역(P)에 비정질 실리콘을 증착하여 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 이에 대해 레이저 빔을 조사하거나 또는 열처리를 실시하여 상기 비정질 실리콘층을 폴리실리콘층(미도시)으로 결정화시킨다.
이후, 마스크 공정을 실시하여 폴리실리콘층(미도시)을 패터닝하여 순수 폴리실리콘 상태의 반도체층(도 2b의 201)을 형성한다. 이때 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하기 전에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 절연기판(101) 전면에 증착함으로써 버퍼층(미도시)을 형성할 수도 있다.
다음으로, 순수 폴리실리콘의 반도체층(도 2b의 201) 위로 산화실리콘(SiO2)을 증착하여 게이트절연막(도 2b의 203)을 형성한다.
이후, 게이트절연막(도 2b의 203) 위로 저저항 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 하나를 증착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 반도체층(도 2b의 201)의 중앙부에 대응하여 게이트전극(도 2b의 205)을 형성한다.
다음, 게이트전극(도 2b의 205)을 블록킹 마스크로 이용하여 제 1 기판(101) 전면에 불순물 즉, 3가 원소 또는 5가 원소를 도핑함으로써 반도체층(도 2b의 201) 중 게이트전극(도 2b의 205) 외측에 위치한 부분에 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(도 2b의 201b, 201c)을 이루도록 하고, 도핑이 방지된 게이트전극(도 2b의 205)에 대응하는 부분은 순수 폴리실리콘의 액티브영역(도 2b의 201a)을 이루도록 한다.
다음으로 반도체층(도 2b의 201)이 형성된 제 1 기판(101) 전면에 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)과 같은 무기절연물질을 증착하여 전면에 제 1 층간절연막(도 2b의 207a)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 제 1 층간절연막(도 2b의 207a)과 하부의 게이트절연막(도 2b의 203)을 동시 또는 일괄 패터닝함으로써 반도체층(도 2b의 201)의 소스 및 드레인영역(도 2b의 201b, 201c)을 각각 노출시키는 제 1 및 제 2 반도체층콘택홀(도 2b의 209a, 209b)을 형성한다.
이후, 제 1 층간절연막(도 2b의 207a) 위로 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo) 중 하나를 증착하여 제 2 금속층(미도시)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 제 1 및 제 2 반도체층콘택홀(도 2b의 209a, 209b)을 통해 소스 및 드레인영역(도 2b의 201b, 201c)과 접촉하는 소스 및 드레인전극(도 2b의 211, 213)을 형성한다.
이때 반도체층(도 2b의 201)과 게이트절연막(도 2b의 203)과 게이트전극(도 2b의 205)과 제 1 층간절연막(도 2b의 207a)과 서로 이격하는 소스 및 드레인전극(도 2b의 211, 213)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이룬다.
다음으로 소스 및 드레인전극(도 2b의 211, 213)이 형성된 제 1 기판(101) 상에 포토아크릴(photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 등의 유기절연물질을 도포하고 마스크공정을 통해 패터닝함으로써, 제 2 층간절연막(도 2b의 207b)을 형성한다.
이때, 제 2 층간절연막(도 2b의 207b)은 드레인전극(도 2b의 213)을 노출하는 드레인전극 콘택홀(도 2b의 215)을 가진다.
다음으로, 제 2 층간절연막(도 2b의 207b)의 상부로 드레인콘택홀(도 2b의 215)을 통해 드레인전극(도 2b의 213)과 접촉하며 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로써 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(111)을 형성한다.
다음으로, 제 1 전극(111)의 상부에 감광성 유기절연 재질 예를 들면 블랙 수지, 그래파이트 파우더(graphite powder), 그라비아 잉크, 블랙 스프레이, 블랙 에나멜 중 하나를 도포하고 이를 패터닝함으로써 제 1 전극(111) 상부로 뱅크(도 2b의 221)를 형성한다.
뱅크(도 2b의 221)는 제 1 기판(101) 전체적으로 격자 구조의 매트릭스 타입으로 형성되어 화소영역(P) 간을 구분하게 된다.
다음으로, 뱅크(도 2b의 221) 상부에 유기발광물질을 도포 또는 증착하여 유기발광층(113)을 형성한다.
이때 도면에 나타나지 않았지만, 유기발광층(113)은 발광물질로 이루어진 단 일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층( hole transporting layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성할 수도 있다.
다음으로, 유기발광층(113) 상부에 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착한 제 2 전극(115)을 형성함으로써, 유기전계발광 다이오드(E)를 완성하게 된다.
이로써, OLED(도 2의 100)의 제 1 기판(101)이 완성된다.
이때 도면에 있어서는 3개의 화소영역(P)만이 도시되고 있으나 이는 편의를 위해 3개의 화소영역(P)만을 도시한 것이며 실질적으로는 수백에서 수천개의 화소영역이 구비된다.
그리고, 제 1 기판(101)의 표시영역(AA)의 일측의 비표시영역(NA)에는 패드부(PA)가 구비되는데, 패드부(PA)는 다수의 패드전극(PAD)으로 이루어진다. 이때, 패드전극(PAD)은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 하나를 증착하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 형성한다.
다음으로, 도 4b에 도시한 바와 같이, 표시영역(AA)과 패드부(PA) 사이에 댐 형상의 격벽(200)을 형성한다.
격벽(200)은 감광성의 유기절연물질인 포토아크릴(photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB)을 도포하고 이를 패터닝함으로써, 격벽(200)은 패드부(PA)의 길이방향을 따라, 제 1 기판(101)을 기준으로 이에 수직하게 절단하였을 경우 그 단면 구조가 제 1 기판(101)과 접촉하는 면이 좁고 상부로 갈수록 넓어지는 역사다리꼴 형태로 형성한다.
다음으로, 도 4c에 도시한 바와 같이 OLED(도 2의 100)의 제 1 기판(도 4b의 101)을 완성한 후, 최종적으로 OLED(도 2의 100)의 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(102)과 보호필름(120)을 부착하는 공정을 진행한다.
즉, 본 발명의 OLED(도 2의 100)는 제 2 기판(102)을 통해 인캡슐레이션하며, 제 1 기판(도 4b의 101)과 제 2 기판(102)은 접착성을 갖는 보호필름(120)을 통해 서로 이격된 상태로 합착시킨다.
제 2 기판(102)은 금속호일(metal foil)등을 재료로 하여 형성할 수 있다.
여기서, 제 1 기판(도 4b의 101)은 유리, 플라스틱 재질등 투명한 재료로 하여 형성할 수 있는데, 제 2 기판(102)은 금속호일(metal foil)을 사용함으로써, 제 1 기판(도 4b의 101)을 통해 빛이 발광해야 하므로, 제 1 기판(도 4b의 101)으로 투명한 유리를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 보호필름(120)은 소수성 특징을 갖거나, 또는 그 내부에 흡습 특성을 갖는 바륨 옥사이드(BaO) 또는 칼슘 옥사이드(CaO)가 포함된다.
그리고, 제 2 기판(102)과 접착되는 보호필름(120)의 타면에는 보호필름(120)을 보호하기 위한 보호테이프(120a)가 부착되며, 보호테이프(120a)는 차후 제 1 기판(도 4b의 101)과 제 2 기판(102)을 합착하는 단계에서 제거된다.
이때, 보호필름(120)은 제 2 기판(102) 사이즈에 비해 작은 사이즈로 구비되는데, 특히 제 2 기판(102)의 일가장자리에는 제 1 기판(도 4b의 101) 상에 형성된 격벽(도 4b의 200)에 대응되는 영역에 보호필름(120)이 형성되지 않도록 한다.
그리고, 제 2 기판(102)은 제 1 기판(도 4b의 101)의 패드부(도 4b의 PA)를 노출하도록, 제 1 기판(도 4b의 101)에 비해 작은 사이즈로 구성된다.
다음으로, 도 4d에 도시한 바와 같이 제 2 기판(102)의 보호테이프(도 4c의 120a)를 제거하여 보호필름(120)을 노출시킨 후, 제 2 기판(102)을 제 1 기판(101)과 마주하도록 위치시키고 얼라인을 실시한 후, 도 4e에 도시한 바와 같이 보호필름(120)과 제 1 기판(101) 상에 형성된 제 2 전극(115)이 완전히 밀착되도록 가압함으로써, 제 1 기판(101)과 제 2 기판(102)이 완전히 합착되어 패널 상태를 이루도록 한다.
이로써, 스위칭 박막트랜지스터(도 2a의 STr) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)와 제 1 전극(111)과 유기 발광층(113)과 제 2 전극(115)으로 이루어진 유기전계발광 다이오드(E)를 구비한 OLED(100)를 완성하게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 OLED는 표시영역과 패드부의 사이에 경계를 형성하도록 댐 형상의 격벽(200)을 형성함으로써, OLED를 보호필름을 통해 인캡슐레이션 하는 과정에서, 보호필름의 소성공정 시 가해지는 열과 압력에 의해 늘어지는 보호필름이 패드부로 늘어져 형성되지 않도록 할 수 있다.
이를 통해, 외부전원과 패드전극과의 접촉불량을 발생시켜, 외부전원으로부터 전달되는 신호 등이 게이트 또는 데이터배선으로 전달되지 못하는 오픈 불량을 발생시키게 되고, 최종적으로는 OLED의 구동 불량을 발생시키게 된다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1은 일반적인 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 모습을 개략적으로 도시한 평면도.
도 2b는 도 2a의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
도 3a ~ 3b는 격벽 형성 여부에 따라, 패드부의 보호필름의 늘어난 여부를 확인할 수 있는 사진.
도 4a ~ 4e는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 제조 단계별 공정 단면도.

Claims (8)

  1. 구동 박막트랜지스터와 제 1 및 제 2 전극과 발광층으로 이루어지는 유기전계발광 다이오드가 형성된 표시영역과 상기 표시영역의 외곽으로 패드부가 형성된 비표시영역으로 정의되는 제 1 기판과;
    상기 패드부와 상기 표시영역의 사이에 형성되는 격벽과;
    상기 제 1 기판과 이격되어 합착되는 제 2 기판과;
    상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재되는 보호필름
    을 포함하는 유기전계발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 패드부의 길이방향을 따라 댐 형상인 유기전계발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 제 2 기판에 근접한 단면적이 크고 멀어질수록 단면적이 감소하는 역 테이퍼(inversed taper) 구조인 유기전계발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 제 1 기판에 근접한 단면적이 크고 멀어질수록 단면적이 감소하는 테이퍼(taper) 구조인 유기전계발광소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은 상기 제 1 기판의 패드부를 노출하는 사이즈로 구비되는 유기전계발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 박막트랜지스터는 반도체층, 게이트전극 및 드레인 및 소스전극으로 이루어지는 유기전계발광소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 드레인전극과 전기적으로 연결되는 유기전계발광소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호필름은 소수성을 갖거나, 또는 흡습물질인 바륨 옥사이드(BaO) 또는 칼슘 옥사이드(CaO)를 포함하는 유기전계발광소자.
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