KR20130105161A - 유기전계 발광소자 및 이의 제조 방법 - Google Patents

유기전계 발광소자 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의(定義)되며, 상기 각 화소영역에 대응하여 제 1 전극과 유기 발광층과 제 2 전극을 포함하는 유기전계 발광 다이오드가 구비되며, 상기 제 2 전극은 상기 비표시영역까지 연장 형성된 것을 특징으로 한 제 1 기판과; 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 내측면에 형성되며 비표시영역의 4개의 측면 중 적어도 어느 한 측면 이상이 요부와 철부를 갖는 요철구조를 이루는 보조전극과; 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성되는 접착층과; 상기 비표시영역에서 상기 보조전극과 상기 제 2 전극을 전기적으로 연결하는 도전패턴을 포함하는 유기전계 발광소자및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

유기전계 발광소자 및 이의 제조 방법{Organic electro luminescent device and method of fabricationg the same}
본 발명은 유기전계 발광소자(Organic electroluminescent device)에 관한 것이며, 특히 인캡슐레이션 기판과의 합착 진행시 발생될 수 있는 버(burr) 또는 버블의 생성 유무를 관찰할 수 있는 유기전계 발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
평판 디스플레이(FPD ; Flat Panel Display)중 하나인 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 갖는다.
또한 상기 유기전계 발광소자는 스스로 빛을 내는 자체발광형이기 때문에 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류 5 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.
이러한 특성을 갖는 유기전계 발광소자는 크게 패시브 매트릭스 타입과 액티브 매트릭스 타입으로 나뉘어지고 있다.
액티브 매트릭스 방식의 유기전계 발광소자에서는 화소영역을 온(on)/오프(off)하는 스위칭 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 각 화소영역별로 형성되고 있으며, 이러한 스위칭 박막트랜지스터와는 별도로 각 화소영역 구동을 위한 구동 박막트랜지스터가 구비되고 있으며, 이러한 구동 박막트랜지스터 및 전원배선과 연결되며 유기전계 발광 다이오드가 구비되고 있다.
이러한 구성을 갖는 액티브 매트릭스 방식의 유기전계 발광소자는 각 화소영역에 인가된 전압이 스토리지 커패시터(StgC)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame) 신호가 인가될 때까지 전원을 인가해 주도록 함으로써, 주사선 수에 관계없이 한 화면동안 계속해서 구동할 수 있다.
따라서, 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점을 가지므로 최근에는 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광소자가 주로 이용되고 있다.
한편, 유기전계 발광소자는 크게 어레이 소자와 유기전계 발광 다이오드가 구비된 어레이 기판과, 이와 대면하며 유기전계 발광 다이오드의 보호를 위한 인캡슐레이션용 기판으로 구성되고 있다.
도 1은 종래의 유기전계 발광소자의 개략적인 단면도이다.
도시한 바와 같이, 통상적으로 투명한 재질인 유리로 이루어진 제 1 기판(3)과, 상기 제 1 기판(3)과 마주하며 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(31)이 서로 대향되게 배치되어 있다. 이때 상기 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(31) 또한 상기 제 1 기판(3)을 이루는 동일한 물질인 유리재질이 되고 있다.
한편, 상기 제 1, 2 기판(3, 31)은 표시영역(AA) 전면 및 이의 주변에 위치하는 비표시영역(NA)의 소정폭의 영역에 형성되는 접착층에 의해 합착된 상태를 유지하고 있으며, 제 1 기판(3)의 상부에는 각 화소영역 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있고, 상기 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되어 제 1 전극(12)이 형성되어 있고, 상기 제 1 전극(12) 상부에는 적, 녹, 청색을 각각 발광하는 발광 물질 패턴(14a, 14b, 14c)을 포함하는 유기 발광층(14)이 형성되어 있고, 상기 유기 발광층(14) 상부에는 전면에 제 2 전극(16)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1, 2 전극(12, 16)은 상기 유기 발광층(14)에 전계를 인가해주는 역할을 하며, 이들 제 1, 2 전극(12, 16)과 그 사이에 형성된 유기 발광층(14)은 유기전계 발광 다이오드(도 1의 E)를 이룬다.
그리고, 전술한 접착층에 의해서 상기 제 1, 2 기판(3, 31)은 합착된 상태를 유지하며, 서로 이격하여 즉, 상기 제 1 기판(3) 상에 형성된 제 2 전극(16)과 상기 제 2 기판(31)은 일정간격 이격되어 있다.
한편, 상기 제 2 기판(31)의 내측면에는 상기 제 1 기판(3)의 표시영역(AA) 전면과 이의 주변에 위치하는 비표시영역(NA) 일부에 대응하여 저저항 금속물질로 이루어진 판 형태의 보조전극(35)이 구비되고 있으며, 이러한 보조전극(35)과 상기 유기전계 발광 다이오드(E)의 제 2 전극(16)은 도전패턴(55)에 의해 전기적으로 연결되고 있다.
이러한 구조를 갖는 종래의 유기전계 발광소자(1)는 상기 제 1 기판(3)과 제 2 기판(31)을 합착하는 과정에서 접착층(50)이 형성되며, 상기 접착층(50) 외측으로 도전패턴(55)을 형성하게 되는데, 상기 접착층(50)은 합착 과정에서 버(burr) 또는 버블(bubble)이 발생될 수 있는데, 종래의 유기전계 발광소자(1)의 경우, 상기 접착층(50)은 상기 저저항 금속물질로 이루어진 보조전극(35)에 의해 완전히 가려지는 구성이 되므로 합착 후 그 내부에 버(burr) 또는 버블(bubble)의 발생 여부를 관찰할 수 없는 실정이다.
상기 접착층 내부에 버(burr) 또는 버블(bubble)이 발생되는 경우, 상기 접착층(50)의 접합력을 약화시키며, 버블(bubble) 속에 포함되어 있는 산소 또는 수분이 빠져나오게 되는 경우 유기발광 다이오드(E) 내의 유기 발광층(14)으로 침투하여 수명을 저감시키며, 큰 버블(bubble)의 경우 화상 구현 시 얼룩으로 반영되어 표시품질을 저하시키는 문제가 발생되고 있다.
따라서, 상기 접착층 내부의 버(burr) 또는 버블(bubble) 발생 여부를 최종적으로 검사해야 하는데, 종래의 유기전계 발광소자는 이러한 버(burr) 또는 버블(bubble) 발생 유무 검사를 진행할 수 없는 실정이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 접착층을 개재하여 합착되어 패널을 이룬 상태에서 상기 접착층 내에 버(burr) 또는 버블(bubble) 발생 유무를 확인 할 수 있는 구성을 갖는 유기전계 발광소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계 발광 소자는, 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의(定義)되며, 상기 각 화소영역에 대응하여 제 1 전극과 유기 발광층과 제 2 전극을 포함하는 유기전계 발광 다이오드가 구비되며, 상기 제 2 전극은 상기 비표시영역까지 연장 형성된 것을 특징으로 한 제 1 기판과; 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과; 상기 제 2 기판 내측면에 형성되며 비표시영역의 4개의 측면 중 적어도 어느 한 측면 이상이 요부와 철부를 갖는 요철구조를 이루는 보조전극과; 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성되는 접착층과; 상기 비표시영역에서 상기 보조전극과 상기 제 2 전극을 전기적으로 연결하는 도전패턴을 포함한다.
이때, 상기 철부는 사각형, 삼각형, 반원형, 반타원형 형태를 갖는 것이 특징이다.
그리고, 상기 접착층은 상기 보조전극의 면적보다 작은 면적을 가지며, 상기 접착층의 측단은 상기 요철구조를 이루는 보조전극의 측면에 대응하여 상기 철부의 높이의 1/3 내지 2/3에 대응하는 부분에 위치하는 것이 특징이다.
또한, 상기 도전패턴은 상기 접착층과 이격하며 위치하며, 상기 보조전극의 요철구조를 이루는 부분에 대응해서는 상기 철부에 대응하여 형성된 것이 특징이며, 이때, 상기 도전패턴을 상기 접착층과 0.5mm 내지 3mm 이격하여 형성된 것이 특징이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계 발광 소자의 제조 방법은, 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의(定義)된 제 1 기판 상에, 상기 각 화소영역에 대응하여 제 1 전극과 유기 발광층과 상기 비표시영역까지 연장 형성된 것을 특징으로 한 제 2 전극을 포함하는 유기전계 발광 다이오드를 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판의 내측면에 비표시영역의 4개의 측면 중 적어도 어느 한 측면 이상이 요부와 철부를 갖는 요철구조를 이루는 보조전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 접착층을 형성하는 단계와; 상기 비표시영역에서 상기 보조전극과 상기 제 2 전극을 전기적으로 연결하는 도전패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 철부는 사각형, 삼각형, 반원형, 반타원형 형태를 가지며, 상기 접착층의 측단은 상기 요철구조를 이루는 보조전극의 측면에 대응하여 상기 철부의 높이의 1/3 내지 2/3에 대응하는 부분에 위치하도록 형성하는 것이 특징이다.
그리고, 상기 도전패턴은 상기 접착층과 이격하며 위치하며, 상기 보조전극의 요철구조를 이루는 부분에 대응해서는 상기 철부에 대응하여 형성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 도전패턴은 상기 접착층과 0.5mm 내지 3mm 이격하여 형성하는 것이 특징이다.
그리고, 상기 도전패턴을 형성하는 단계는, 상기 제 2 기판 상의 전면에 스퍼터링을 통해 금속층을 형성하는 단계와; 상기 금속층을 패터닝하여 4개의 측단 중 어느 하나 이상의 측단에 대해 요철구조를 갖도록 하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 어레이 기판과 인캡슐레이션 기판이 접착층을 개재하여 합착된 상태에서 상기 접착층 내의 버(burr) 또는 버블(bubble) 발생 여부를 관찰할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 상기 합착된 상태에서 접착층 내의 버(burr) 또는 버블(bubble) 발생여부를 관찰 할 수 있으므로, 이의 주기적 관찰에 의해 합착 장비 이상에 의해 발생될 수 있는 전수불량을 사전에 예방함으로서 제조 비용을 저감시키는 효과가 있다.
나아가 접착층 내에 이러한 버(burr) 또는 버블(bubble)이 발생된 경우, 합착된 상태를 해체하고 재 합착 공정을 진행함으로써 최종적인 합착 공정에 의한 불량을 저감시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 유기전계 발광소자의 개략적인 단면도.
도 2는 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계 발광소자의 한 화소에 대한 회로도.
도 3a와 3b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 표시영역과 비표시영역 일부를 포함하는 부분에 대한 단면도로서 도 3a는 보조전극의 철부를 포함하여 절단한 부분에 대한 단면도이며, 도 3b는 보조전극의 요부를 포함하여 절단한 부분에 대한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자에 있어서 가장 특징적인 구성을 갖는 보조전극과 접착층이 구비되는 제 2 기판에 대한 사시도.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자에 구비되는 보조전극의 다양한 형태를 나타낸 도면.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자에 있어 보조전극 측단에 구현되는 요철구조의 형태를 나타낸 도면.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조 단계별 공정도.
도 8은 본 발명의 변형예에 따른 유기전계 발광소자의 표시영역과 비표시영역 일부를 포함하는 부분에 대한 단면도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 유기전계 발광 소자의 기본적인 구조 및 동작 특성에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계 발광소자의 한 화소에 대한 회로도이다.
도시한 바와 같이 일반적인 유기전계 발광소자의 하나의 화소는 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 구동 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 커패시터(StgC) 그리고 유기전계 발광 다이오드(E)로 이루어진다.
제 1 방향으로 게이트 배선(GL)이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 배치되어 화소영역(P)을 정의하며 데이터 배선(DL)이 형성되어 있으며, 상기 데이터 배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(PL)이 형성되어 있다.
또한, 상기 데이터 배선(DL)과 게이트 배선(GL)이 교차하는 부분에는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 형성되어 있으며, 상기 각 화소영역(P) 내부에는 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 전기적으로 연결된 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.
이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)는 유기전계 발광 다이오드(E)와 전기적으로 연결되고 있다. 즉, 상기 유기전계 발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극과 연결되고, 타측 단자인 제 2 전극은 전원배선(PL)과 연결되고 있다. 이때, 상기 전원배선(PL)은 전원전압을 상기 유기전계 발광 다이오드(E)로 전달하게 된다.
또한, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에는 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되고 있다.
따라서, 상기 게이트 배선(GL)을 통해 신호가 인가되면 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 온(on) 되고, 상기 데이터 배선(DL)의 신호가 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극에 전달되어 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 되므로 유기전계발광 다이오드(E)를 통해 빛이 출력된다.
이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 상태가 되면, 전원배선(PL)으로부터 유기전계발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며 이로 인해 상기 유기전계 발광 다이오드(E)는 그레이 스케일(gray scale)을 구현할 수 있게 되며, 상기 스토리지 커패시터(StgC)는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 되었을 때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 함으로써 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 상태가 되더라도 다음 프레임(frame)까지 상기 유기전계 발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
도 3a와 3b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 표시영역과 비표시영역 일부를 포함하는 부분에 대한 단면도로서 도 3a는 보조전극의 철부를 포함하여 절단한 부분에 대한 단면도이며, 도 3b는 보조전극의 요부를 포함하여 절단한 부분에 대한 단면도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자에 있어서 가장 특징적인 구성을 갖는 보조전극과 접착층이 구비되는 제 2 기판에 대한 사시도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(100)는 표시영역(AA)과 상기 표시영역(AA)의 주변에 비표시영역(NA)이 정의되고, 상기 표시영역(AA)내에 다수의 화소영역(P)이 구비되며, 상기 각 화소영역(P) 내에 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)와 유기전계 발광 다이오드(미도시)가 구비된 제 1 기판(110)과 이와 대응하여 그 내측면에 보조전극(175)과 접착층(190) 및 도전패턴(195)이 구비되며 상기 제 1 기판(110)에 구성된 상기 유기전계 발광 다이오드(E)의 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)이 서로 대향하며 구비되고 있다.
이때, 상기 도전패턴(195)은 상기 제 1 기판(110)에 구비된 제 2 전극(160)과 상기 제 2 기판(170)의 내측면에 구비된 보조전극(175)을 전기적으로 연결시키고 있다.
그리고, 상기 접착층(190)은 상기 제 1 기판(110)의 최상부에 위치하는 구성요소인 제 2 전극(160)과 상기 제 2 기판(170)의 최상부에 위치하는 구성요소인 보조전극(175)과 동시에 접촉하며 구비됨으로써 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 170)이 합착되어 패널을 이룬 상태를 유지시키고 있다.
우선, 상기 제 1 기판(110)에 있어서 상기 표시영역(AA)에는 각 화소영역(P)의 경계에 서로 교차하며 화소영역(P)을 정의하며 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)이 형성되고 있으며, 상기 게이트 배선(미도시) 또는 상기 데이터 배선(미도시)과 나란하게 전원배선(미도시)이 형성되고 있다.
또한, 다수의 각 화소영역(P)에는 상기 게이트 및 데이터 배선(미도시)과 연결되며 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되어 있으며, 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 일 전극 및 상기 전원배선(미도시)과 연결되며 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되고 있다.
이때, 상기 구동박막트랜지스터(DTr)는 게이트 전극(115)과, 게이트 절연막(118)과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120a)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(120b)으로 구성된 반도체층(120)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)으로 구성되고 있으며, 도면에 나타내지 않았지만 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 또한 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조를 이루고 있다.
또한, 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr) 상부로 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)을 갖는 보호층(140)이 형성되어 있다.
또한, 상기 보호층(140) 위로 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(119)과 접촉하며 각 화소영역(P)별로 제 1 전극(150)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 전극(150) 위로 각 화소영역(P)의 경계에 상기 제 1 전극(150)의 테두리와 중첩하며 상기 제 1 전극(150)의 중앙부를 노출시키며 뱅크(153)가 형성되어 있다.
또한, 상기 뱅크(153)로 둘러싸인 각 화소영역(P)별로 상기 제 1 전극(150) 위로 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광패턴(155a, 155b, 155c)을 포함하는 유기 발광층(155)이 형성되어 있으며, 유기 발광층(155) 상부에는 상기 표시영역(AA) 전면에 제 2 전극(160)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 전극(150)과 유기 발광층(155)과 상기 제 2 전극(160)은 유기전계 발광 다이오드(E)를 이룬다.
한편, 본 발명의 실시예에 있어서는 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)가 순수 및 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체층(120)을 포함하여 보텀 게이트 구조를 갖는 것을 일례로 설명하였지만, 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)는 폴리실리콘의 반도체층(미도시)을 구비하여 탑 게이트 구조를 갖도록 구성될 수도 있다. 이 경우 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시)는 순수 폴리실리콘의 액티브층과 이의 양측에 불순물이 도핑된 폴리실리콘의 소스 및 드레인 영역으로 이루어진 반도체층과, 게이트 절연막과, 상기 액티브층과 중첩하여 형성된 게이트 전극과, 상기 소스 및 드레인 영역을 노출시키는 반도체 콘택홀을 갖는 층간절연막과, 상기 반도체층 콘택홀을 통해 각각 상기 소스 및 드레인 영역과 접촉하며 서로 이격하며 형성된 소스 및 드레인 전극을 포함하여 구성된다.
한편, 전술한 구조를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)의 제 1 기판(110)에 있어서는 상기 유기 발광층(155)은 적, 녹, 청색을 발광하는 적, 녹, 청색 유기 발광패턴(155a, 155b, 155c)으로 이루어진 것을 일례로 나타내었지만, 백색을 발광하는 유기 발광패턴(미도시)이 더욱 포함할 수도 있으며, 또는 백색을 발광하는 유기 발광패턴(미도시)만으로 이루어진 유기 발광층(미도시)이 형성될 수도 있다. 이러한 백색만을 발광하는 유기 발광층이 형성된 경우, 상기 유기전계 발광 다이오드(E) 하부 예를들면 상기 제 1 기판(110)과 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr) 사이 또는 상기 보호층(140)과 제 1 전극(150) 사이의 영역에 대응하여 각 화소영역(P)별로 순차 반복되는 적, 녹, 청색을 나타내는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(미도시)을 포함하는 컬러필터층(미도시)이 더욱 구비될 수 있다.
한편, 이러한 구성을 갖는 상기 제 1 기판(110)과 대향하며 위치하는 상기 제 2 기판(170)은 유리 또는 플라스틱 재질로 이루어지고 있으며, 그 내측면에는 저저항 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 은(Ag) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어지며 상기 표시영역(AA)과는 완전 중첩하며 상기 표시영역(AA) 외측의 비표시영역(NA)과 중첩하는 보조전극(175)이 형성되고 있다. 이러한 보조전극(175)은 상기 제 1 기판(110)에 형성된 제 2 전극(160)을 보조하기 위한 것으로, 표시영역(AA) 전면에 제 2 전극(160)을 통해 인가되는 전압의 크기 오차를 최소화하기 위해 형성한 것이다.
한편, 이러한 보조전극(175)은 상기 제 2 전극(160)과 전기적으로 연결되는 것에 한정되지 않고, 상기 제 1 전극(155) 또는 전원배선(미도시)을 포함하는 타 배선 등과도 연결되어 이들 구성요소의 위치별 전압강하 방지 및 내부 저항을 증가시키는 것을 억제할 수도 있다.
상기 제 1 기판(110)에 구비되는 제 2 전극(160)은 하부에 구비된 유기 발광층(155)에 손상을 주지 않기 위해 주로 진공 상태에서 열증착에 의해 형성되므로 일반적인 스퍼터링에 의해 형성되는 금속전극 대비 치밀성이 낮아 면저항이 상대적으로 크며, 면저항 향상을 위해 그 두께를 두껍게 형성하는 경우 접착층(190)과 접착시 부분적인 뭉게짐 등이 발생하여 두께차에 의해 표시영역(AA) 내에서 더욱 부분적으로 전압 차이를 갖는 불량이 발생할 수 있으므로 일정 두께 이상으로 형성하는 것은 어려운 실정이다.
따라서, 이러한 문제를 해결하고자 효율적으로 상기 제 2 전극(160)의 면저항을 저감시켜 표시영역(AA) 어느 위치에서건 작은 오차범위 내에서 동일한 크기의 전압이 인가되도록 하기 위해 상기 제 2 기판(170)의 내측면에 저저항 금속물질로서 스퍼터링에 의해 증착 형성되어 치밀한 내부 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 보조전극(175)을 구비하고 있는 것이다.
이러한 보조전극(175)은 도 4에 있어서는 4개의 측면 모두가 요철구조를 갖는 것을 일례로 도시하였지만, 상기 보조전극(175)의 평면 구성은 다양하게 변형될 수 있다.
조금 더 상세히 보조전극(175)의 평면 구성에 대해 살펴본다. 본 발명에 있어서 가장 특징적인 구성 중 하나로서 보조전극(175)의 다양한 형태를 나타낸 도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 상기 보조전극(175)은 상기 비표시영역(NA)과 중첩하는 4측면 중 적어도 하나의 측면에 대해서는 철부(A1)와 요부(A2)를 갖는 요철구조를 이루는 것이 특징이다.
즉, 상기 보조전극(175)은 도 5a에 도시한 바와같이, 4개의 측면 중 어느 하나의 측면만이 요철구조를 이루고 나머지 3개의 측면은 곧은 직선 형태를 갖도록 형성될 수도 있으며, 도 5b에 도시한 바와같이, 서로 이웃한 2개의 측면 또는 서로 마주하는 2개의 측면만이 요철 구조를 이루고 나머지 2개의 측면은 곧은 직선 형태를 갖도록 형성될 수도 있으며, 또는 5c에 도시한 바와같이, 4측면 중 어느 3 측면이 요철구조를 이루고 나머지 하나의 측면은 곧은 직선 형태를 이룰 수 있다. 그리고, 도 5d에 도시한 바와같이 4측면 모두가 요철구조를 이룰 수도 있다.
이때, 최종 완성된 유기전계 발광소자에 있어, 가로방향이 세로방향으로 더 긴 형태를 갖는 경우, 표시영역(AA)을 기준으로 이의 상부 및 하부에 위치하는 비표시영역(NA)에 대응하여 요철구조를 갖는 측단이 구비되며, 좌측 및 우측의 비표시영역(NA)에는 직선 형태의 측단이 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 보조전극(175) 측단에 구현되는 요철구조는 도 6a 내지 도 6c에 도시한 바와같이, 상기 철부(A1)가 사각형 형태(도 6a 참조) 또는 삼각형 형태(도 6b 참조)를 이루어 전체적으로 톱니형상이 될 수도 있으며, 또는 상기 철부(A1)가 반원 또는 반 타원 형태(도 6c 참조)를 이룰 수도 있다.
도 3a 와 3b 및 도 4를 참조하면, 이렇게 보조전극(175)의 4측단 중 적어도 어느 하나 이상의 측단이 요철구조를 가지며 비표시영역(NA)에 형성한 것은 상기 요철구조를 이루는 측단의 요부(A2)를 통해 상기 보조전극(175)을 덮으며 형성된 접착층(190)의 관찰할 수 있도록 하기 위함이다.
이러한 구성을 갖는 상기 보조전극(175) 위로는 상기 보조전극(175)의 면적보다 작아 그 측단이 상기 보조전극(175) 측단보다 내측에 위치하여 상기 보조전극(175)의 측단을 일정폭 노출시키며, 상기 표시영역(AA)과는 완전히 중첩하며 접착층(190)이 형성되어 있다.
이때, 상기 접착층(190)의 측단 외측으로 노출되는 상기 보조전극(175)의 측단의 폭 특히, 접착층(190) 측단 외측으로 노출되는 요철구조를 갖는 보조전극(175)의 폭은 상기 요부(A2)의 깊이 또는 철부(A1)의 높이의 1/3 내지 2/3 정도의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 구성적 특징에 의해 상기 접착층(190)의 측단은 상기 요철구조를 갖는 보조전극(175)의 측단 내측으로 상기 요부(A2) 및 철부(A1)를 관통하도록 위치하는 것이 특징이다. 이러한 구성을 갖도록 보조전극(175)과 접착층(190)을 형성하는 것은 상기 접착층(190)이 상기 보조전극(175)의 요부에 형성되도록 하여 버(burr) 또는 버블(bubble) 발생 유무를 관찰할 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 상기 제 2 기판(170)에는 상기 접착층(190) 외측으로 노출된 보조전극(175) 상에 상기 보조전극(175)과 접촉하며 도전성 특성을 갖는 물질 예를들면 은(Ag) 페이스트로서 이루어진 도전패턴(195)이 이격하며 다수 구비되고 있는 것이 특징이다. 이때, 상기 은(Ag) 페이스트에는 도전 특성 향상시키기 위해 금(Au) 재질로 이루어진 다수의 볼(Au ball)이 더욱 혼합될 수도 있다.
특히, 상기 도전패턴(195)은 상기 요철구조를 갖는 보조전극(175)의 측단에 대해서는 상기 측단의 철부(A1)에 대응해서만 형성될 수도 있고, 또는 요부 및 철부 모두에 대응하여 일정간격 이격하며 형성될 수도 있다.
이때, 상기 도전패턴(195)은 상기 접착층(190)의 측단과는 0.5mm 내지 3mm 정도 이격하여 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 접착층(190)은 합착 시 퍼짐 특성에 의해 퍼짐이 발생되며, 이 경우, 상기 도전패턴(195)이 유실되거나 밀림으로써 기울어져 제 1 기판(110)에 구비되는 제 2 전극(160)과 그 일끝단이 접촉하지 않을 수 있다.
따라서 합착 시 상기 접착층(190)의 퍼짐이 발생되더라도 이와 접촉하지 않을 정도의 거리인 0.5mm 내지 3mm 정도 이격간격을 두며 상기 도전패턴(195)이 다수 형성되고 있는 것이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)는 상기 제 1 기판(110)에 구비되는 제 2 전극(160)과 상기 제 2 기판(170)에 구비된 보조전극(175)이 서로 대향하며 이들 두 구성요소 사이에 개재된 상기 접착층(190)에 의해 합착되고 있으며, 상기 도전패턴(195)은 상기 제 2 전극(160)과 상기 보조전극(175)과 양 끝단이 각각 접촉함으로써 상기 제 2 전극(160)과 보조전극(175)을 도통시키고 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)는 표시영역(AA) 전면과 이의 주변에 위치하는 비표시영역(NA) 일부에 대응하여 보조전극(175)이 구비되고 있더라도 상기 보조전극(175)의 4측면 중 적어도 하나 이상의 측면이 요철구조를 이루며, 상기 접착층(190)의 측단은 상기 보조전극(175)의 요철구조를 이루는 부분의 중앙에 위치함으로써 상기 보조전극(175) 측단의 요부(A2)에 대응해서는 노출된 상태가 되므로 이 부분을 통해 접착층(190) 내에 버(burr) 또는 버블(bubble)이 발생되었는지를 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)는 합착 공정 진행시 불투명한 저저항 금속물질로 이루어진 보조전극(175)이 구비되면서도 이와 중첩하여 형성되는 접착층(190) 내부에 버(burr) 또는 버블(bubble) 발생 유무를 검사할 수 있으므로 양불 판정을 내려 불량이 발생된 패널에 대해서는 리워크 공정을 실시하도록 할 수 있으므로 최종 완제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
나아가 주기적인 접착층(190)의 검사를 통해 합착 장비의 오차로 인해 전수 불량을 사전에 방지할 수 있으므로 제조 수율을 더욱 향상시키고 제조 비용을 저감시키는 효과가 있다.
이후에는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조 방법에 대해 설명한다. 이때, 본 발명의 특징적인 구성은 인캡슐레이션용 기판에 있으므로 이의 제조 방법을 위주로 설명한다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조 단계별 공정도이다.
우선, 도 7a에 도시한 바와같이, 투명한 유리재질 또는 플라스틱 재질의 제 1 기판(110) 상에 일반적인 공정을 진행하여 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)과, 이들 두 배선(미도시) 중 어느 하나의 배선과 나란하게 전원배선(미도시)을 형성하고, 동시에 각 화소영역(P) 내에 스위칭 박막트랜지스터(미도시)와, 구동 박막트랜지스터(DTr)를 형성한다. 이러한 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)는 도면에서는 보텀 게이트 타입의 형태를 갖는 것을 도시하였지만 탑 게이트 타입의 형태를 갖는 구조를 가질 수도 있으며, 이들 보텀 또는 탑 게이트 타입을 갖는 박막트랜지스터는 일반적인 방법에 따라 제조되므로 그 설명은 생략한다.
그리고, 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr) 위로 보호층(140)을 형성하고, 상기 보호층(140) 위로 상기 각 화소영역(P) 내부에 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)과 접촉하는 제 1 전극(150)을 형성하고, 상기 제 1 전극(150)의 테두리를 둘러싸는 형태로 뱅크(153)를 형성한 후, 상기 뱅크(153)로 둘러싸인 각 화소영역(P) 내부에 상기 제 1 전극(150) 위로 유기 발광층(155)을 형성한다. 이때, 상기 유기 발광층(155)은 적, 녹, 청색의 유기 발광패턴(155a, 155b, 155c)이 순차 반복되는 형태를 이룰 수도 있으며, 또는 백색을 발광하는 유기 발광패턴(미도시)이 더욱 포함될 수도 있다.
다음, 상기 유기 발광층(155) 위로 표시영역(AA) 전면과 비표시영역(NA)에 대응하여 제 2 전극(160)을 형성함으로써 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제 1 기판(110)을 완성한다.
한편, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 유기전계 발광 다이오드(E)를 형성하기 이전에 유기전계 발광 다이오드(E) 하부 일례로 상기 보호층(140) 상부 또는 상기 제 1 기판(110)과 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr) 사이의 영역 표시영역(AA)에 대응하여 각 화소영역(P)별로 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(미도시)이 순차 반복하는 형태의 컬러필터층(미도시)을 더욱 형성될 수 있으며, 나아가 이 경우 상기 컬러필터층(미도시)의 보호를 위해 상기 컬러필터층(미도시) 위로 오버코트층(미도시)이 더욱 형성될 수도 있다.
변형예로서 도 8을 참조하면, 상기 제 2 전극(160) 상부에도 상기 제 2 전극(160)의 보호와 상기 유기 발광층(155)으로의 산소 또는 수분 침투를 방지하기 위해 제 2 보호층(165)이 더욱 구비될 수 있으며, 이 경우 상기 제 2 보호층(165)은 비표시영역(NA)에 구비되는 제 2 전극(160) 부분을 노출시키는 형태를 이루는 것이 특징이다. 이는 추후 공정에서 상기 제 2 전극(160)과 직접 접촉하며 도전패턴(195)을 형성해야 하기 때문이다.
한편, 상기 제 2 전극(160)은 표시영역(AA)을 완전히 덮으며 소정폭만이 비표시영역(NA)으로 연장 형성할 수도 있으며, 이 경우 상기 제 2 보호층(165)은 상기 제 2 전극(160)을 완전히 덮은 형태를 갖도록 형성할 수도 있다.
이러한 경우, 상기 도전패턴(195)은 상기 제 2 전극(160)과 직접적으로 접촉할 수 없다. 따라서 이러한 변형예의 경우, 상기 스위칭 또는 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)의 게이트 전극(115)을 형성하는 단계 또는 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 형성하는 단계에서 상기 별도의 연결패턴(138)을 더욱 형성하고, 이러한 연결패턴(138)과 제 2 전극(160)이 연결되도록 형성한 후, 상기 도전패턴(195)이 형성되는 부분에 대해서는 상기 연결패턴(138)과 접촉하는 연결패드(162)를 형성하고 이의 상부에 상기 도전패턴(195)을 형성할 수도 있다.
이러한 변형예의 경우 제 2 전극(160)은 연결패턴(138)과, 연결패드(162)와 도전패턴(195)을 통해 상기 보조전극(도 7f의 175)과 전기적으로 연결되게 된다.
다음, 도 7b에 도시한 바와같이, 투명한 재질 예를들면 유리재질 또는 플라스틱 재질의 제 2 기판(170) 상에 저저항 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 은(Ag) 중 어느 하나를 스퍼터링을 통해 증착하거나 또는 둘 이상을 스퍼터링을 통해 연속 증착함으로써 상기 제 2 기판(170) 전면에 금속층(173)을 형성한다.
이후, 도 7c에 도시한 바와같이, 상기 금속층(도 7b의 173)에 대해 포토레지스트의 도포, 포토레지스트의 노광, 노광된 포토레지스트의 현상, 금속층의 식각 및 포토레지스트의 스트립 등 일련의 단위 공정을 포함하는 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로서 표시영역(AA)에 대해서는 완전히 중첩하며 표시영역(AA) 외측에 위치하는 비표시영역(NA)에 대응해서는 4개의 측면 중 적어도 하나 이상의 측면은 요부(A2)와 철부(A1)를 구비하여 요철구조를 이루며 나머지 측면에 대해서는 직선 형태를 이루는 보조전극(175)을 형성한다. 이때, 상기 요철구조의 형태는 도 6a 내지 도 6c와 같이 다양하게 변형될 수 있다. 도면에 있어서는 4개의 측면이 모두 요철구조를 가지며 요철형태는 철부(A1)가 사각형 형태를 이루는 것을 일례로 도시하였다.
다음, 도 7d에 도시한 바와같이, 적어도 하나 이상의 측면이 요철구조를 이루는 상기 보조전극(175) 위로 접착특성을 갖는 접착물질을 슬릿 코팅장치(미도시)를 통해 코팅하거나 또는 롤 프린팅 장치(미도시)를 이용하여 프린팅함으로써 상기 표시영역(AA)과 완전중첩하며 비표시영역(NA)에 대해서는 상기 보조전극(175)의 측단을 노출시키는 형태를 갖도록 접착층(190)을 형성한다. 이때 상기 접착층(190)은 상기 보조전극(175)의 측단 중 요철구조를 이루는 측단에 대해서는 상기 보조전극(175)의 철부(A1)와 요부(A2)의 중앙 더욱 정확히는 상기 철부(A1)의 높이 또는 요부(A2)의 깊이를 기준으로 이의 1/3 내지 2/3 정도가 되는 지점에 측단이 위치하도록 형성하는 것이 특징이다.
따라서 이러한 구성에 의해 상기 접착층(190)은 상기 보조전극(175)의 철부(A1) 사이의 요부의 일정 폭 형성된 형태를 이루게 되며, 이러한 구성에 의해 합착 공정 진행 시 상기 접착층(190) 내부의 상태를 검사할 수 있는 구성을 갖게 된다.
다음, 도 7e에 도시한 바와같이, 상기 접착층(190) 외측으로 노출된 상기 보조전극(175) 상에 상기 비표시영역(NA)을 따라 이격하는 형태로 도전성 페이스트 일례로 은(Ag) 페이스트를 도팅하여 도전패턴(195)을 형성함으로서 인캡슐레이션용 기판인 제 2 기판(170)을 완성한다. 이때, 상기 도전패턴(195)은 특히 상기 보조전극(175)의 요철구조를 갖는 측단에 대응해서는 철부(A1)에 대응하여 형성되며 요부(A2)를 이루는 영역에 대해서는 형성되지 않는 것이 특징이다.
상기 보조전극(175)의 요철구조를 이루지 않고 직선 형태를 이루는 부분에 대응해서는 상기 보조전극(175) 상에 일정간격 이격하는 형태를 형성한다.
이 경우, 상기 도전패턴(195)은 상기 접착층(190)의 측단으로부터 0.5mm 내지 3mm 정도 이격간격을 갖도록 형성하는 것이 특징이다. 이는 추후 합착공정에서 상기 접착층(190)의 퍼짐이 발생되며, 이 경우 유실되거나 또는 밀림이 발생되지 않도록 하기 위함이다.
다음, 도 7f에 도시한 바와같이, 각각의 구성요소가 모두 구비된 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(170)을 각각 상기 제 2 전극(160)과 보조전극(175)이 마주하도록 위치시킨 후, 상기 접착층(190)이 상기 제 1 기판(110)의 최상층에 구비된 구성요소(도면에 있어서는 제 2 전극(160)이 되고 있지만 제 2 보호층(미도시)이 될 수도 있음)와 접촉하도록 합착공정을 진행한다.
이러한 합착 공정에 의해 상기 접착층(190)은 상기 보조전극(175) 및 제 2 전극(160)과 접착됨으로써 패널상태를 이루게 되며, 상기 도전패턴(195) 또한 그 일 끝단이 상기 제 2 전극(160)과 접촉하게 됨으로써 상기 제 2 전극(160)과 보조전극(175)을 전기적으로 도통시키는 역할을 하게 된다.
이후, 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(170)이 합착된 상태에서 상기 접착층(190)을 경화시킴으로써 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)를 완성한다.
한편, 본 발명은 전술한 실시예 및 변형예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
170 : 제 2 기판 175 : 보조전극
190 : 접착층 195 : 도전패턴
A1 : 철부 A2 : 요부
AA : 표시영역 NA : 비표시영역

Claims (11)

  1. 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의(定義)되며, 상기 각 화소영역에 대응하여 제 1 전극과 유기 발광층과 제 2 전극을 포함하는 유기전계 발광 다이오드가 구비되며,
    상기 제 2 전극은 상기 비표시영역까지 연장 형성된 것을 특징으로 한 제 1 기판과;
    상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과;
    상기 제 2 기판 내측면에 형성되며 비표시영역의 4개의 측면 중 적어도 어느 한 측면 이상이 요부와 철부를 갖는 요철구조를 이루는 보조전극과;
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 형성되는 접착층과;
    상기 비표시영역에서 상기 보조전극과 상기 제 2 전극을 전기적으로 연결하는 도전패턴을 포함하는 유기전계 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 철부는 사각형, 삼각형, 반원형, 반타원형 형태를 갖는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착층은 상기 보조전극의 면적보다 작은 면적을 갖는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 접착층의 측단은 상기 요철구조를 이루는 보조전극의 측면에 대응하여 상기 철부의 높이의 1/3 내지 2/3에 대응하는 부분에 위치하는 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전패턴은 상기 접착층과 이격하며 위치하며, 상기 보조전극의 요철구조를 이루는 부분에 대응해서는 상기 철부에 대응하여 형성된 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도전패턴을 상기 접착층과 0.5mm 내지 3mm 이격하여 형성된 것이 특징인 유기전계 발광소자.
  7. 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의(定義)된 제 1 기판 상에, 상기 각 화소영역에 대응하여 제 1 전극과 유기 발광층과 상기 비표시영역까지 연장 형성된 것을 특징으로 한 제 2 전극을 포함하는 유기전계 발광 다이오드를 형성하는 단계와;
    상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판의 내측면에 비표시영역의 4개의 측면 중 적어도 어느 한 측면 이상이 요부와 철부를 갖는 요철구조를 이루는 보조전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 접착층을 형성하는 단계와;
    상기 비표시영역에서 상기 보조전극과 상기 제 2 전극을 전기적으로 연결하는 도전패턴을 형성하는 단계
    를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 철부는 사각형, 삼각형, 반원형, 반타원형 형태를 가지며,
    상기 접착층의 측단은 상기 요철구조를 이루는 보조전극의 측면에 대응하여 상기 철부의 높이의 1/3 내지 2/3에 대응하는 부분에 위치하도록 형성하는 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 도전패턴은 상기 접착층과 이격하며 위치하며, 상기 보조전극의 요철구조를 이루는 부분에 대응해서는 상기 철부에 대응하여 형성하는 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 도전패턴은 상기 접착층과 0.5mm 내지 3mm 이격하여 형성하는 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 도전패턴을 형성하는 단계는,
    상기 제 2 기판 상의 전면에 스퍼터링을 통해 금속층을 형성하는 단계와;
    상기 금속층을 패터닝하여 4개의 측단 중 어느 하나 이상의 측단에 대해 요철구조를 갖도록 하는 단계
    를 포함하는 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
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