KR20110108049A

KR20110108049A - 유기전계발광소자 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20110108049A
Application number: KR1020100027329A
Authority: KR
Inventors: 유준석; 박종현
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2011-10-05

Abstract

본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로 고개구율을 구현하는 동시에 고색재현율 및 고해상도를 구현할 수 있는 화소배열을 갖는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 R 서브픽셀과 G 서브픽셀은 도트(dot)형태로, R 서브픽셀과 G 서브픽셀을 서브픽셀의 세로방향인 열방향으로 순차적으로 반복 배치되도록 하며, B 서브픽셀은 서브픽셀의 가로방향인 행방향으로 배치되도록 함으로써, 서로 이웃하여 서로 다른 색을 발하는 유기박막패턴의 색혼합이 발생하는 것을 방지할 수 있는 동시에 고개구율을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 유기박막패턴을 기존과 동일한 면적을 갖도록 할 경우에는 기존에 비해 서로 다른 색을 발하는 유기박막패턴 간의 일정간격 이격거리를 유지하는 동시에 단위 면적당 더욱 많은 화소를 구현할 수 있으므로, 고색재현율 및 고해상도를 구현할 수 있다.

Description

유기전계발광소자 및 이의 제조방법{Organic electro-luminescence device and method of fabricating the same}

본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로 고개구율을 구현하는 동시에 고색재현율 및 고해상도를 구현할 수 있는 화소배열을 갖는 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 구성요소가 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.

이러한 플렉서블 OLED는 유기전계발광 다이오드를 통해 발광하는 자발광소자로서, 유기전계발광 다이오드는 유기전계발광현상을 통해 발광하게 된다.

도 1은 일반적인 유기전계발광현상에 의한 발광원리를 갖는 유기전계발광 다이오드의 밴드다이어그램이다.

도시한 바와 같이, 유기전계발광 다이오드(10)는 애노드 및 캐소드전극(21, 25)과 이들 사이에 위치하는 정공수송막(hole transport layer : HTL)(33)과 전자수송막(electron transport layer : ETL)(35) 그리고 정공수송막(33)과 전자수송막(35) 사이로 개재된 발광물질막(emission material layer : EML)(40)으로 이루어진다.

그리고, 발광 효율을 향상시키기 위하여 애노드전극(21)과 정공수송막(33) 사이로 정공주입막(hole injection layer : HIL)(37)이 개재되며, 캐소드전극(25)과 전자수송막(35) 사이로 전자주입막(electron injection layer : EIL)(39)이 개재된다.

이러한 유기전계발광 다이오드(10)는 애노드전극(21)과 캐소드전극(25)에 각각 양(+)과 음(-)의 전압이 인가되면 애노드전극(21)의 정공과 캐소드전극(25)의 전자가 발광물질막(40)으로 수송되어 엑시톤을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이될 때 빛이 발생되어 발광물질막(40)에 의해 가시광선의 형태로 방출된다.

전술한 바와 같은 구조를 갖는 유기전계발광 다이오드(10)는, 애노드 및 캐소드전극(21, 25)을 제외한 나머지 구성요소인 정공주입막(37), 정공수송막(33), 발광물질막(40), 전자수송막(35) 및 전자주입막(39) 등과 같은 유기발광층은 통상 진공열증착방법을 통해 형성한다.

진공열증착방법은, 유기발광층을 형성하는 유기물질은 배출구를 갖는 증착원에 놓여지고, 증착원은 진공이 유지되는 챔버에서 가열되어 배출구를 통해 증발된 유기물질을 방출하며, 방출된 유기물질은 기판 상에 증착된다.

원하는 패턴을 갖는 유기발광층이 다수일 경우 다수의 개구부 패턴을 갖는 쉐도우마스크를 이용하는데, 즉, 다수의 개구부를 갖는 쉐도우마스크를 기판과 근접하여 위치시킨 후, 유기물질을 쉐도우마스크 통해 기판에 증착시킴으로써 소정의 패턴형태로 다수의 이격하는 패턴을 갖는 유기발광층을 형성하는 것이다.

한편, 최근 풀컬러 유기전계발광소자의 연구가 활발히 진행되고 있는 추세에서, 이러한 쉐도우마스크(10)에 의해 형성된 다수의 유기발광층의 유기박막패턴은 각각 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 발하게 된다.

이때, 서로 다른 색를 발하는 각 유기박막패턴은 형성과정 시 유기박막패턴이 인접 유기박막패턴과 경계가 모호해지도록 형성되는 쉐도잉현상(shadowing effect)을 방지하기 위하여, 서로 일정간격 이격거리를 유지해야 한다.

여기서, 서로 다른 색를 발하는 유기박막패턴 사이의 이격거리는 실질적으로 발광부로 사용할 수 없는 영역으로 데드존(dead zone)이라 하는데, 고색재현율 및 고해상도를 구현하기 위해서 단위 면적당 더욱 많은 화소를 형성하기 위하여, 데드존을 줄이는 것이 바람직하나 현 기술로는 데드존을 줄이기 어려워, 고색재현율 및 고해상도를 구현하기 위해서는 실질적인 발광부인 유기박막패턴의 면적을 줄이고 있는 실정이다.

이는 유기전계발광소자의 한 화소내에 형성되는 유기박막패턴의 면적이 줄어듦으로써, 전체적인 개구율을 감소시키게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고색재현율 및 고해상도를 구현하는 동시에 개구율이 향상된 유기전계발광소자를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판 상에 제 1 방향 및 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향을 따라 복수의 행들 및 열들을 이루어 배열되며, 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)을 발하는 서브픽셀로 이루어지는 화소와; 상기 각 서브픽셀 별로 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)을 발하는 유기박막패턴으로 이루어지는 유기발광층과 제 1 및 제 2 전극을 포함하는 유기전계발광 다이오드를 포함하며, 상기 하나의 화소내에서 상기 적색(red)을 발하는 서브픽셀과 상기 녹색(green)을 발하는 서브픽셀은 상기 제 2 방향으로 배치되며, 상기 청색(blue)을 발하는 서브픽셀은 상기 적색(red)을 발하는 서브픽셀과 상기 녹색(green)을 발하는 서브픽셀의 상기 제 1 방향으로 배열되는 유기전계발광소자를 제공한다.

이때, 상기 적색(red)을 발하는 서브픽셀과 상기 녹색(green)을 발하는 서브픽셀의 일 가장자리와 상기 청색(blue)을 발하는 서브픽셀의 일 가장자리가 서로 마주보며, 상기 적색(red)을 발하는 서브픽셀과 상기 녹색(green)을 발하는 서브픽셀은 도트(dot) 형태이며, 상기 각 화소에 배열된 상기 각각의 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)을 발하는 서브픽셀은 상기 제 1 및 제 2 방향으로 서로 이웃하는 화소의 경계부를 기준으로 서로대칭을 이룬다.

그리고, 서로 이웃하는 상기 화소의 서로 동일한 색을 발하는 상기 각 서브픽셀은 서로 이웃하여 위치하며, 상기 각 유기박막패턴은 상기 제 1 방향의 제 1 행에 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)이 순차적으로 반복 배치되고, 상기 제 1 행에 이웃한 제 2 행의 상기 각 유기박막패턴은 상기 제 1 행에 배치된 상기 유기박막패턴과 인접하여 위치한다.

또한, 본 발명은 화소영역이 정의된 기판을 준비하는 단계와; 상기 각 화소영역에 대응하여 일정한 이격간격을 가지고 개구부를 포함하는 쉐도우마스크를 제공하는 단계와; 상기 쉐도우마스크를 통해 상기 기판의 화소영역에 선택적으로 유기물질을 증착하여 서로 동일한 색을 발하는 유기박막패턴을 기판 상에 각각 일정간격 이격하여 형성하는 단계를 포함하며, 상기 쉐도우마스크는 이웃한 상기 화소영역의 동일한 색을 발하는 유기박막패턴을 하나의 개구부를 통해 형성하는 유기전계발광소자 제조방법을 제공한다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 R 서브픽셀과 G 서브픽셀은 도트(dot)형태로, R 서브픽셀과 G 서브픽셀을 서브픽셀의 세로방향인 열방향으로 순차적으로 반복 배치되도록 하며, B 서브픽셀은 서브픽셀의 가로방향인 행방향으로 배치되도록 함으로써, 서로 이웃하여 서로 다른 색을 발하는 유기박막패턴의 색혼합이 발생하는 것을 방지할 수 있는 동시에 고개구율을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 유기박막패턴을 기존과 동일한 면적을 갖도록 할 경우에는 기존에 비해 서로 다른 색을 발하는 유기박막패턴 간의 일정간격 이격거리를 유지하는 동시에 단위 면적당 더욱 많은 화소를 구현할 수 있으므로, 고색재현율 및 고해상도를 구현할 수 있다.

또한, 서로 이웃하는 화소의 서로 동일한 색을 발하는 R, G, B 유기박막패턴은 서로 이웃하여 위치하도록 함으로써, 다수개의 유기박막패턴을 쉐도우마스크의 하나의 개구부를 통해 형성할 수 있어, 쉐도우마스크의 고정한계 해상도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 이는 또한 공정의 수율을 향상시키게 된다.

도 1은 일반적인 유기전계발광현상에 의한 발광원리를 갖는 유기전계발광 다이오드의 밴드다이어그램.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광소자를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 화소 배치도를 개략적으로 도시한 평면도.
도 4a ~ 4c는 본 발명의 실시예에 따른 화소의 면적과 기존 화소의 면적을 비교하기 위해 개략적으로 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 화소 배치도를 개략적으로 도시한 평면도.
도 6a는 도 5의 R, G, B 서브픽셀에 형성된 R, G, B 유기박막패턴의 모습을 개략적으로 도시한 평면도.
도 6b ~ 6d는 도 6a의 R, G, B 유기박막패턴을 형성하고자 하는 쉐도우마스크의 평면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.

설명에 앞서, 유기전계발광소자(100 : 이하, OLED라 함)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.

도시한 바와 같이, OLED(100)는 제 1 기판(101)과, 제 1 기판(101)과 마주하는 제 2 기판(103)으로 구성되며, 제 1 및 제 2 기판(101, 103)은 서로 이격되어 이의 가장자리부를 실패턴(seal pattern : 120)을 통해 봉지되어 합착된다.

이를 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 기판(101)의 상부에는 각 화소영역 별로 스위칭(switching) 박막트랜지스터(미도시)와 구동(driving) 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 캐패시터(미도시)가 형성되어 있고, 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되는 제 1 전극(111)과 제 1 전극(111)의 상부에 위치하며 특정한 색의 빛을 발광하는 유기발광층(113)과, 유기발광층(113)의 상부에 위치하는 제 2 전극(115)으로 이루어지는 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된다.

이때 도면에 나타나지 않았지만 이들에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 게이트전극과 반도체층 그리고 소스 및 드레인전극으로 이루어진다.

이때, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 폴리실리콘 반도체층을 포함하여 탑 게이트(top gate) 타입이거나, 순수 및 불순물의 비정질질실리콘으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입으로 형성할 수도 있다.

여기서, 탑게이트 타입의 구동 박막트랜지스터(DTr)를 일예로 설명하면, 반도체층은 폴리실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역 그리고 액티브영역 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역으로 구성되며, 이러한 반도체층 상부로는 게이트절연막이 형성되어 있다.

그리고, 게이트절연막 상부로는 반도체층에 대응하여 게이트전극이 형성되어 있으며, 소스 및 드레인영역과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극이 형성되어 있다.

그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr) 상부의 실질적으로 화상을 표시하는 영역에는 유기전계발광 다이오드(E)가 구성되는데, 유기전계발광 다이오드(E)의 제 1 전극(111)은 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극과 연결된다.

이와 같은 경우에, 제 1 전극(111)은 애노드(anode) 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 비교적 큰 투명 도전성 물질 예를 들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로서 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 제 2 전극(115)은 캐소드(cathode) 전극의 역할을 하도록 불투명한 도전성물질로 이루어질 수 있다.

여기서, 제 2 전극(115)은 일함수 값이 제 1 전극(111)에 비해 비교적 낮은 금속물질인 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 알루미늄 마그네슘 합금(AlMg) 중에서 선택된 하나의 물질로 형성하는 것이 바람직하다.

이에 따라 유기발광층(113)에서 발광된 빛은 제 1 전극(111) 방향으로 방출되는 하부 발광방식으로 구동된다.

유기발광층(113)은 적(R), 녹(G), 청(B) 유기박막패턴으로 이루어지며, 각각의 적(R), 녹(G), 청(B) 유기박막패턴은 유기물질을 증착하여 형성된다.

이때, 본 발명의 OLED(100)는 유기박막패턴의 면적을 줄이지 않음에도 서로 다른 색을 발하는 유기박막패턴의 쉐도잉현상이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 일정간격을 유지하는 동시에 고색재현율 및 고해상도를 구현할 수 있다.

이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

여기서, 유기발광층(113)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입막(hole injection layer), 정공수송막( hole transporting layer), 발광물질막(emitting material layer), 전자수송막(electron transporting layer) 및 전자주입막(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.

이러한 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 제공된 전공과 제 2 전극(115)으로 주입된 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.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 화소 배치도를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도시한 바와 같이, 화상 표현의 기본 단위인 복수개의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)은 매트릭스 형태로 배열되며, 각각의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)에는 R, G, B 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)이 형성되어, R, G, B의 색을 발하게 된다.

R, G, B 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)은 하나의 화소(pixel : P)를 이루게 된다.

이때, 본 발명의 R 서브픽셀(R-SP)과 G 서브픽셀(G-SP)은 도트(dot)형태로, R 서브픽셀(R-SP)과 G 서브픽셀(G-SP)을 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)의 세로방향인 열방향으로 순차적으로 반복 배치되도록 한다.

그리고, B 서브픽셀(B-SP)은 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)의 가로방향인 행방향으로 배치되도록 하여, 열방향으로 배치된 R 서브픽셀(R-SP)과 G 서브픽셀(G-SP)과 이웃하여 위치하도록 하는 것을 특징으로 한다.

즉, R 서브픽셀(R-SP)과 G 서브픽셀(G-SP)은 동일한 열에 배치되어, B 서브픽셀(B-SP)을 두 개로 분할한 구조를 이루게 된다.

이에, R 서브픽셀(R-SP)과 G 서브픽셀(G-SP)이 하나의 서브픽셀(R,G-SP)이라 가정하면, R, G 서브픽셀(R,G-SP)과 B 서브픽셀(B-SP)은 가로방향인 행방향으로 순차적으로 반복 배치하며, 세로방향인 열방향으로는 동일 색상이 배치되어, 전체적인 화소(P)의 배치구조는 스트라이프(strip) 배열 형태로 이루어진다.

즉, 각 화소(P) 내의 행방향으로는 R 서브픽셀(R-SP)과 G 서브픽셀(G_SP)이 도트(dot)형태로 세로방향인 열방향으로 순차적으로 배치된 R, G 서브픽셀(R,G-SP)과 B 서브픽셀(B-SP)이 서로 인접하여 배치되며, 이 화소(R,G-SP, B-SP)들이 반복적으로 배열되어 행을 이루게 되고, 이러한 행은 열방향으로 반복 배열되는 것이다.

이와 같이, 각 R, G, B 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)을 배치함으로써 각 R, G, B 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)은 일정간격 이격거리를 유지할 수 있는데, 이를 통해 각 R, G, B 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)의 형성공정시 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)이 인접 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)과 경계가 모호해지도록 형성되는 쉐도잉현상(shadowing effect)을 방지할 수 있다.

또한, 각 R, G, B 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)은 일정간격 이격거리를 유지하는 동시에 기존에 비해 각 R, G, B 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)의 전체적인 면적을 넓게 형성할 수 있다. 이로 인하여, 고개구율을 갖게 된다.

또는, 각 R, G, B 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)을 기존과 동일한 면적으로 형성할 경우, 본 발명의 화소(P)는 기존에 비해 화소의 전체적인 면적을 줄일 수 있다.

즉, 단위면적당 더욱 많은 화소(P)를 구현할 수 있어, 고색재현율 및 고해상도의 OLED(100)를 구현할 수 있는 것이다.

도 4a ~ 4c는 본 발명의 실시예에 따른 화소의 면적과 기존 화소의 면적을 비교하기 위해 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 4a ~ 4c에 도시한 바와 같이, 화소(P)는 3개의 R, G, B 서브픽셀(SP)에 형성된 R, G, B 유기박막패턴(60)에 의해 R, G, B의 색을 발하게 된다.

즉, R, G, B 유기박막패턴(60)의 면적이 실질적으로 발광부로 사용되는 것이다.

이때, 하나의 화소(P)를 이루는 3개의 서브픽셀(SP)에 각각 형성된 R, G, B 유기박막패턴(60)은 서로 이웃하는 유기박막패턴(60)의 쉐도잉현상이 발생하는 것을 방지하기 위하여 서로 일정간격 이격거리(d1)를 유지해야 한다.

이때, 도 4a에 도시한 바와 같이 일반적인 화소(P)에 형성된 R, G, B 유기박막패턴(60)은 서로 이웃하는 유기박막패턴(60)과의 이격거리(d1)를 유지하기 위하여, 각 서브픽셀(SP) 면적의 15% 정도의 면적으로만 형성된다.

즉, 실제 설계된 서브픽셀(SP)의 면적이 100%일 경우, 각 서브픽셀(SP) 내에 형성되는 유기박막패턴(60)의 면적은 15% 밖에 되지 않으며, 이는 OLED(도 3의 100)의 개구율이 15% 밖에 되지 않음을 의미하며, OLED(도 3의 100)의 실질적으로 발광하는 면적이 각 서브픽셀(SP) 면적의 15% 밖에 되지 않음을 의미한다.

이에 반해, 도 4b에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 R 서브픽셀(R-SP)과 G 서브픽셀(G-SP)을 도트(dot)형태로, 세로방향인 열방향으로 순차적으로 반복 배치되도록 하고, B 서브픽셀(B-SP)은 가로방향인 행방향으로 배치되도록 하여, 열방향으로 배치된 R 서브픽셀(R-SP)과 G 서브픽셀(G-SP)과 이웃하여 위치함으로써, 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 내에 형성된 각 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)과의 이격거리(d1)를 기존과 동일하게 유지할 수 있으므로, 쉐도잉현상(shadowing effect)을 방지할 수 있다.

그리고 이와 동시에 각각의 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)의 면적을 기존에 비해 전체적으로 넓게 형성할 수 있어, 고개구율을 갖게 된다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)에 형성된 R, G, B 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)의 면적은 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 면적의 25 ~ 36%에 해당하는 면적으로 형성할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 OLED(도 3의 100)는 30%의 개구율을 가질 수 있으며, OLED(도 3의 100)의 실질적으로 발광하는 면적이 각 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP) 면적의 25 ~ 36%로, 이는 기존의 개구율에 약 1.6 ~ 2.4배 향상됨을 알 수 있다.

이렇게 본 발명의 OLED(도 3의 100)는 개구율이 향상됨에 따라, OLED(도 3의 100)의 수명 또한 향상시킬 수 있는데, 이는, OLED(도 3의 100)의 개구율이 작을수록 유기전계발광 다이오드(도 2의 E)의 유기발광층(도 2의 113)의 열화가 빨리 진행되고, 이에 따라 OLED(도 3의 100)의 수명이 줄어들기 때문이다.

따라서, 개구율이 향상되면 OLED(도 3의 100)의 열화를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, OLED(도 3의 100)의 수명을 연장시키는 결과를 가져올 수 있는 것이다.

또는, 도 4c에 도시한 바와 같이 각 R, G, B 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)을 기존과 동일한 면적으로 형성할 경우, 본 발명의 화소(P)는 기존에 비해 화소(P)의 전체적인 면적을 줄일 수 있다.

즉, 화소(P)의 면적은 기존에 비해 약 1.5배 정도 감소시킬 수 있으며, 이는, 단위면적당 더욱 많은 화소(P)를 구현할 수 있음을 나타낸다.

이를 통해, 고색재현율 및 고해상도의 OLED(도 3의 100)를 구현할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 화소 배치도를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도시한 바와 같이, R 서브픽셀(R-SP)과 G 서브픽셀(G-SP)을 도트(dot)형태로, 세로방향인 열방향으로 순차적으로 반복 배치되도록 하고, B 서브픽셀(B-SP)은 가로방향인 행방향으로 배치되도록 하여, 열방향으로 배치된 R 서브픽셀(R-SP)과 G 서브픽셀(G-SP)과 이웃하여 위치하여, 하나의 화소(P)를 이루게 된다.

이때, 각 화소(P)를 이루는 R, G, B 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)은 행과 열방향으로 서로 이웃하는 화소(P)의 경계부를 기준으로 대칭을 이뤄 형성되는 것을 특징으로 한다.

즉, R, G, B 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)로 이루어지는 화소(P)는 매트릭스 형태로 배열되는데, 이때, 행방향으로 배치되는 제 1-1 화소(1-1P) 및 제 1-2 화소(1-2P)의 R, G, B 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)은 제 1-1 화소(1-1P) 및 제 1-2 화소(1-2P)의 경계부를 기준으로 서로 대칭을 이루도록 형성되며, 열방향으로 배치되는 제 1-1 화소(1-1P) 및 제 2-1 화소(2-1P)의 R, G, B 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)은 제 1-1 화소(1-1P) 및 제 2-1 화소(2-1P)의 경계부를 기준으로 서로 대칭을 이루도록 형성되는 것이다.

일예로, 행방향으로 이웃한 제 1-1 화소(1-1P) 및 제 1-2 화소(1-2P)의 경우, 제 1-1 화소(1-1P)가 제 1 행의 제 1 열에 R 서브픽셀(R-SP)이 위치하며, 제 2 행의 제 1 열에는 G 서브픽셀(G-SP)이 위치하며, B 서브픽셀(B-SP)은 제 1 행 및 제 2 행의 제 2 열에 위치하면, 제 1-2 화소(1-2P)는 제 1 행 및 제 2 행의 제 1 열에 B 서브픽셀(B-SP)이 위치하며, 제 1 행의 제 1 열에 R 서브픽셀(R-SP)이, 제 2 행의 제 1 열에 G 서브픽셀(G-SP)이 위치하도록 하는 것이다.

그리고, 열방향으로 이웃한 제 1-1 화소(1-1P)와 제 2-1 화소(2-1P)의 경우, 제 2-1 화소(2-1P)는 제 1 행의 제 1 열에 G 서브픽셀(G-SP)이 위치하며, 제 2 행의 제 1 열에는 R 서브픽셀(R-SP)이 위치하며, B 서브픽셀(B-SP)은 제 1 행 및 제 2 행의 제 2 열에 위치하는 것이다.

이를 통해, 서로 이웃하는 화소(P)는 서로 동일한 색을 발하는 R, G, B 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)이 서로 이웃하여 위치하게 된다.

이를 통해, 각각의 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)에 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)을 진공열증착방법을 통해 형성하는 과정에서 다수개의 개구부를 갖는 하나의 쉐도우마스크를 동일한 색을 발하는 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)을 형성함으로써, 서로 이웃한 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)의 동일한 색을 발하는 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)은 하나의 개구부를 통해 형성할 수 있다.

따라서, 쉐도우마스크의 공정한계 해상도를 향상시킬 수 있으며, 공정의 수율을 향상시킬 수 있다.

이에 대해 도 6a ~ 6d를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 6a는 도 5의 R, G, B 서브픽셀에 형성된 R, G, B 유기박막패턴의 모습을 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 6b ~ 6d는 도 6a의 R, G, B 유기박막패턴을 형성하고자 하는 쉐도우마스크의 평면도이다.

도 6b는 기판 상에 R 유기박막패턴을 형성하기 위한 쉐도우마스크이며, 도 6c는 G 유기박막패턴을 그리고 6d는 B 유기박막패턴을 형성하기 위한 쉐도우마스크이다.

도 6a에 도시한 바와 같이, R, G, B 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)은 R 유기박막패턴(200a)과 G 유기박막패턴(200b)을 도트(dot)형태로, 세로방향인 열방향으로 순차적으로 반복 배치되도록 하고, B 유기박막패턴(200c)은 가로방향인 행방향으로 배치되도록 하여, 열방향으로 배치된 R 유기박막패턴(200a)과 G 유기박막패턴(200b)과 이웃하여 위치하여, 하나의 화소(P)를 이루도록 한다.

이때, 각 화소(P)를 이루는 R, G, B 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)은 행과 열방향으로 서로 이웃하는 화소(P)의 경계부를 기준으로 대칭을 이뤄 형성되어, 서로 이웃하는 화소(P)의 서로 동일한 색을 발하는 R, G, B 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)은 서로 이웃하여 위치한다.

여기서, 앞서 전술한 바와 같이, R, G, B 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)은 진공열증착방법을 통해 기판 상에 형성하는데, 진공열증착방법은 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)을 형성하는 유기물질을 배출구를 갖는 증착원에 놓은 후, 증착원을 진공이 유지되는 챔버 내에서 가열하여 배출구를 통해 증발된 유기물질을 방출되도록 함으로써, 유기물질이 기판 상에 증착되도록 한다.

이러한 진공열증착방법은 동일한 색을 발하는 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)은 다수개의 개구부(320a, 320b, 320c)를 갖는 하나의 쉐도우마스크(300a, 300b, 300c)를 통해 형성하게 되는데, 도 6b에 도시한 바와 같이, R 유기박막패턴(200a)을 형성하기 위한 쉐도우마스크(300a : 이하, R 쉐도우마스크라 함)는 다수의 개구부(320a)와, 개구부(320a)와 개구부(320a) 사이의 차폐부(310)로 이루어진다.

그리고, 도 6c에 도시한 바와 같이 G 유기박막패턴(200b)을 형성하기 위한 쉐도우마스크(300b : 이하, G 쉐도우마스크라 함) 또한 다수의 개구부(320b)와, 개구부(320b)와 개구부(320b) 사이의 차폐부(310)로 이루어지며, 도 6d에 도시한 바와 같이 B 유기박막패턴(200c)을 형성하기 위한 쉐도우마스크(300c : 이하, B 쉐도우마스크라 함)는 스트라이프 형태의 다수의 개구부(320c)와, 개구부(320c)와 개구부(320c) 사이의 차폐부(310)로 이루어진다.

이때, 본 발명은 서로 이웃하는 화소(P)의 서로 동일한 색을 발하는 R, G, B 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)은 서로 이웃하여 위치하도록 함으로써, R, G, B 쉐도우마스크(300a, 300b, 300c)는 행과 열방향으로 서로 이웃하여 위치하여 동일한 색을 발하는 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)을 하나의 개구부(320a, 320b, 320c)를 통해 형성할 수 있다.

따라서, 쉐도우마스크(300a, 300b, 300c)의 공정한계 해상도를 향상시킬 수 있으며, 공정의 수율을 향상시킬 수 있다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 쉐도우마스크(300a, 300b, 300c)의 개구부(320a, 320b, 320c) 및 차폐부(310)의 폭 또는 길이는 수십 ㎛ 내지 수백 ㎛ 정도로, 진공열증착방법을 통해 각각의 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)을 증착하는 과정에서 열에 의해 쉐도우마스크(300a, 300b, 300c)의 팽창이 발생하게 되며, 이로 인하여, 쉐도우마스크(300a, 300b, 300c)의 처짐 현상 또는 쉐도우마스크(300a, 300b, 300c)의 변형을 초래하게 된다.

이는 결국 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)이 인접 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)과 경계가 모호해지도록 형성되는 쉐도잉현상(shadowing dffect)을 발생시키게 된다.

이에, 쉐도우마스크(300a, 300b, 300c)는 열에 의한 처짐 현상 또는 변형이 발생되지 않을정도의 강도를 가져야 하므로, 개구부(320a, 320b, 320c)와 개구부(320a, 320b, 320c) 사이의 차폐부(310)의 폭을 줄이는데 한계가 있으며, 이는 쉐도우마스크(300a, 300b, 300c) 상에 형성할 수 있는 개구부(320a, 320b, 320c)의 크기 및 개수 또한 한계를 가져오게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예와 같이 행과 열방향으로 서로 이웃하여 위치하여 동일한 색을 발하는 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)을 하나의 개구부(320a, 320b, 320c)를 통해 형성함으로써, 쉐도우마스크(300a, 300b, 300c) 상에는 더욱 많은 개구부(320a, 320b, 320c)를 형성할 수 있어, 쉐도우마스크(300a, 300b, 300c)의 고정한계 해상도를 향상시킬 수 있는 것이다.

이는 또한 공정의 수율을 향상시키게 된다.

한편, R, G, B 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)의 면적을 각각 다르게 형성할 수 있는데, 이는 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)의 발광효율이 각각 다르기 때문이다.

즉, 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)의 발광효율은 R, G 및 B 유기박막패턴(200a, 200b, 200c) 가운데 G 유기박막패턴(200b)이 가장 높고, B 유기박막패턴(200c)이 가장 낮다. 따라서, 위의 발광 효율에 따라 G 유기박막패턴(200b)의 면적을 R, G 및 B 유기박막패턴(200a, 200b, 200c) 가운데 가장 작게 형성하고, B 유기박막패턴(200c)의 면적을 가장 크게 형성하는 것이다.

이로써, R, G 및 B 유기박막패턴(200a, 200b, 200c) 가운데, 발광효율이 가장 높은 G 유기박막패턴(200b)에서 두드러지게 나타나는 무라(mura)로 기인한 휘도의 불균일이 줄어들고, 화이트 밸런스의 조절이 용이해질 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 OLED(도 3의 100)는 R 서브픽셀(R-SP)과 G 서브픽셀(G-SP)을 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)의 세로방향인 열방향으로 순차적으로 반복 배치되도록 하며, B 서브픽셀(B-SP)은 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)의 가로방향인 행방향으로 배치되도록 하여, 열방향으로 배치된 R 서브픽셀(R-SP)과 G 서브픽셀(G-SP)과 이웃하여 위치하도록 함으로써, 서로 다른 색을 발하는 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)을 일정간격 이격거리를 갖는 동시에 기존에 비해 넓은 면적으로 형성할 수 있다.

이로 인하여, 서로 이웃하여 서로 다른 색을 발하는 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)의 색혼합이 발생하는 것을 방지할 수 있는 동시에 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)의 전체적인 면적이 기존에 비해 넓어짐으로써, 고개구율을 갖게 된다.

또한, 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)을 기존과 동일한 면적을 갖도록 할 경우에는 기존에 비해 서로 다른 색을 발하는 유기박막패턴(200a, 200b, 200c) 간의 일정간격 이격거리를 유지하는 동시에 단위 면적당 더욱 많은 화소(P)를 구현할 수 있으므로, 고색재현율 및 고해상도를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 OLED(도 3의 100)는 R 서브픽셀(R-SP)과 G 서브픽셀(G-SP)은 도트(dot)형태로, R 서브픽셀(R-SP)과 G 서브픽셀(G-SP)은 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)의 세로방향인 열방향으로 순차적으로 반복 배치되도록 하며, B 서브픽셀(B-SP)은 서브픽셀(R-SP, G-SP, B-SP)의 가로방향인 행방향으로 배치하는 동시에, 서로 이웃하는 화소(P)의 서로 동일한 색을 발하는 R, G, B 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)은 서로 이웃하여 위치하도록 함으로써, 다수개의 유기박막패턴(200a, 200b, 200c)을 하나의 개구부(320a, 320b, 320c)를 통해 형성할 수 있다.

이로 인하여, 쉐도우마스크(300a, 300b, 300c) 상에는 더욱 많은 개구부(320a, 320b, 320c)를 형성할 수 있어, 쉐도우마스크(300a, 300b, 300c)의 고정한계 해상도를 향상시킬 수 있다. 이는 또한 공정의 수율을 향상시키게 된다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

P : 화소, SP : 서브픽셀
200a, 200b, 200c : 적색, 녹색, 청색 유기박막패턴

Claims

기판 상에 제 1 방향 및 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향을 따라 복수의 행들 및 열들을 이루어 배열되며, 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)을 발하는 서브픽셀로 이루어지는 화소와;
상기 각 서브픽셀 별로 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)을 발하는 유기박막패턴으로 이루어지는 유기발광층과 제 1 및 제 2 전극을 포함하는 유기전계발광 다이오드
를 포함하며, 상기 하나의 화소내에서 상기 적색(red)을 발하는 서브픽셀과 상기 녹색(green)을 발하는 서브픽셀은 상기 제 2 방향으로 배치되며, 상기 청색(blue)을 발하는 서브픽셀은 상기 적색(red)을 발하는 서브픽셀과 상기 녹색(green)을 발하는 서브픽셀의 상기 제 1 방향으로 배열되는 유기전계발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 적색(red)을 발하는 서브픽셀과 상기 녹색(green)을 발하는 서브픽셀의 일 가장자리와 상기 청색(blue)을 발하는 서브픽셀의 일 가장자리가 서로 마주보는 유기전계발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 적색(red)을 발하는 서브픽셀과 상기 녹색(green)을 발하는 서브픽셀은 도트(dot) 형태인 유기전계발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 각 화소에 배열된 상기 각각의 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)을 발하는 서브픽셀은 상기 제 1 및 제 2 방향으로 서로 이웃하는 화소의 경계부를 기준으로 서로대칭을 이루는 유기전계발광소자.
제 4 항에 있어서,
서로 이웃하는 상기 화소의 서로 동일한 색을 발하는 상기 각 서브픽셀은 서로 이웃하여 위치하는 유기전계발광소자.
제 4 항에 있어서,
상기 각 유기박막패턴은 상기 제 1 방향의 제 1 행에 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)이 순차적으로 반복 배치되고, 상기 제 1 행에 이웃한 제 2 행의 상기 각 유기박막패턴은 상기 제 1 행에 배치된 상기 유기박막패턴과 인접하여 위치하는 유기전계발광소자.
화소영역이 정의된 기판을 준비하는 단계와;
상기 각 화소영역에 대응하여 일정한 이격간격을 가지고 개구부를 포함하는 쉐도우마스크를 제공하는 단계와;
상기 쉐도우마스크를 통해 상기 기판의 화소영역에 선택적으로 유기물질을 증착하여 서로 동일한 색을 발하는 유기박막패턴을 기판 상에 각각 일정간격 이격하여 형성하는 단계
를 포함하며, 상기 쉐도우마스크는 이웃한 상기 화소영역의 동일한 색을 발하는 유기박막패턴을 하나의 개구부를 통해 형성하는 유기전계발광소자 제조방법.