KR20140060151A

KR20140060151A - 플렉서블 유기전계발광소자

Info

Publication number: KR20140060151A
Application number: KR1020120126905A
Authority: KR
Inventors: 김도형; 송상무; 타로 하스미
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2014-05-19
Also published as: KR101956227B1

Abstract

본 발명은 플렉서블 유기전계 발광소자에 관한 것으로, 개시된 발명은 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의된 기판; 상기 기판상의 상기 각 화소영역에 형성된 스위칭 박막트랜지스터와 구동 박막트랜지스터; 상기 스위칭 박막트랜지스터와 구동 박막트랜지스터를 포함한 기판상에 형성되고, 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 층간 절연막; 상기 층간 절연막 상의 각 화소영역에 형성되고, 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결된 제1 전극; 상기 제1 전극을 포함한 기판의 각 화소영역 주위 및 비표시영역에 형성된 뱅크; 상기 제1 전극 위로 각 화소영역 별로 분리 형성된 유기 발광층; 상기 유기 발광층 위로 상기 표시영역 전면에 형성된 제2 전극; 상기 제2 전극을 포함한 기판 전면에 형성된 제1 패시베이션막; 상기 제1 패시베이션막 상에 형성된 유기막; 상기 유기막과 제1 패시베이션막 상에 형성된 제2 패시베이션막; 상기 유기막을 포함한 제1 패시베이션막 상에 형성된 제2 패시베이션막; 상기 기판과 마주하며 위치한 보호필름; 상기 기판과 보호필름 사이에 개재되어 상기 기판과 보호필름을 접착하며, 1.5× 박막트랜지스터로부터 제2 패시베이션막까지의 적층 두께(s)보다 크고, 8×박막트랜지스터로부터 제2 패시베이션막까지의 적층 두께 (s)보다 작은 두께(t)를 갖는 점착제;를 포함하여 구성된다.

Description

플렉서블 유기전계발광소자{FLEXIBLE ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE}

본 발명은 유기전계 발광소자(Organic Electroluminescent Device, 이하 "OLED"라 칭함)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 수분이 유기전계 발광소자 내부로 침투하는 것을 차단하여 유기전계 발광소자의 수명을 향상시킬 수 있는 플렉서블 유기전계 발광소자에 관한 것이다.

평판 디스플레이(FPD: Flat Panel Display) 중 하나인 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 갖는다. 또한, 스스로 빛을 내는 자체 발광형이기 때문에 명암 대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(μs) 정도로 동화상 구형이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며, 저온에서도 안정적이고, 직류 5 내지 15 V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.

또한, 상기 유기전계 발광소자의 제조공정은 증착(Deposition) 및 인캡슐레이션(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에 제조 공정이 매우 단순하다.

이러한 특성을 갖는 유기전계 발광소자는 크게 패시브 매트릭스 타입과 매트릭스 타입으로 나뉘어지는데, 패시브 매트릭스 방식에서는 주사선(scan line)과 신호선(signal line)이 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하며, 각각의 픽셀을 구동하기 위하여 주사선을 시간에 따라 순차적으로 구동하므로, 요구되는 평균 휘도를 나타내기 위해서는 평균 휘도에 라인수를 곱한 것 만큼의 순간 휘도를 내야만 한다.

그러나, 액티브 매트릭스 방식에서는, 화소영역을 온(on)/오프(off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)가 각 화소영역별로 위치하고, 이러한 스위칭 박막트랜지스터와 연결되며 구동 박막트랜지스터가 전원배선 및 유기전계 발광 다이오드와 연결되며, 각 화소영역별로 형성되고 있다.

이때, 상기 구동 박막트랜지스터와 연결된 제1 전극은 화소영역 단위로 온(on)/오프(off)되고, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극은 공통전극의 역할을 함으로써 이들 두 전극 사이에 개재된 유기 발광층과 더불어 상기 유기전계 발광 다이오드를 이룬다.

이러한 특징을 갖는 액티브 매트릭스 방식에서는 화소영역에 인가되는 전압이 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame) 신호가 인가될 때까지 전원을 인가해 주도록 함으로써, 주사선 수에 관계없이 한 화면동안 계속해서 구동한다.

따라서, 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점을 가지므로 최근에는 액티브 매트릭스 타입의 유기전계 발광소자가 주로 이용되고 있다.

이러한 액티브 매트릭스형 유기전계발광소자의 기본적인 구조 및 동작 특성에 대해 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역에 대한 구성 회로도이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역은 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 구동 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 커패시터(Cst), 그리고 유기전계 발광 다이오드(E)로 이루어진다.

제1 방향으로 게이트 배선(GL)이 형성되어 있고, 이 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 배치되어 상기 게이트 배선(GL)과 더불어 화소영역(P)을 정의하며 데이터 배선(DL)이 형성되어 있으며, 상기 데이터 배선(DL)과 이격하며 전원 전압을 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 연결되어 있다. 즉, 상기 유기전계발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제1 전극은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극과 연결되고, 타측 단자인 제2 전극은 전원배선(PL)과 연결되어 있다. 이때, 상기 전원배선(PL)은 전원 전압을 상기 유기전계 발광 다이오드(E)로 전달하게 된다. 또한, 상기 구동 박막트랜지스터 (DTr)의 게이트전극과 소스 전극사이에는 스토리지 커패시터(Cst)가 형성되어 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 유기전계발광 다이오드(E)는 그레이 스캐일(gray scale)을 구현할 수 있게 되며, 상기 스토리지 커패시터(Cst)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.

이러한 일반적인 유기전계 발광소자를 구성하는 구성 요소들 중에서, 기존의 기존의 페이스 씰(face seal) 구조, 예를 들어 상기 패시베이션막, 점착제(Press Sensitive Adhesive; 이하, PSA라 약칭함) 및 보호필름의 적층 구조에서 상기 패시베이션막과 보호필름은 투습을 방지하는 장벽 (brrier) 역할을 하지만, 점착제는 상대적으로 장벽(barrier) 역할이 떨어진다. 이는 재료적인 이슈(issue)로서 상부 투습에 비해서 측면 투습이 발생할 확률이 높음을 의미한다.

또한, 페이스 씰 구조에서 각 박막 사이의 이물 또는 크랙(crack)이 발생하지 않을 경우에는 이상적으로 투습이 발생하지 않지만, 하지막 공정 상 발생하는 이물 등에 의해 투습이 발생하고 있다.

특히, 패시베이션막의 나쁜 스텝 커버리지(step coverage)는 이물 주위의 경계면을 형성하게 되는데, 이는 수분 침투의 경로로 작용하게 된다.

따라서, 낮은 장벽 능력을 가진 점착제를 통해 투입된 수분(H₂O)은 이물의 경계부를 통해서 1차 투습이 되며, 박막트랜지스터부의 하부 유기막, 예를 들어 뱅크, 평탄화막 등을 통해서 2차 투습이 확산되어 유기전계 발광소자의 캐소드 전극을 산화시키게 된다. 특히, 점착제는 페이스 씰을 구성하는 구성요소들 중에서 장벽 역할이 가장 낮기 때문에, 수분이 가장 빠르게 유입되는 단점이 있다.

본 발명은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 페이스 씰을 구성하는 점착제의 두께를 최대한 얇게 형성함으로써 패널 내부로 유입되는 수분의 양을 최대한 줄여 신뢰성 불량을 개선시킬 수 있는 플렉서블 유기전계 발광소자를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자는, 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의된 기판과; 상기 기판상의 상기 각 화소영역에 형성된 스위칭 박막트랜지스터와 구동 박막트랜지스터와; 상기 스위칭 박막트랜지스터와 구동 박막트랜지스터를 포함한 기판상에 형성되고, 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 층간 절연막; 상기 층간 절연막 상의 각 화소영역에 형성되고, 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결된 제1 전극과; 상기 제1 전극을 포함한 기판의 각 화소영역 주위 및 비표시영역에 형성된 뱅크와; 상기 제1 전극 위로 각 화소영역 별로 분리 형성된 유기 발광층과; 상기 유기 발광층 위로 상기 표시영역 전면에 형성된 제2 전극과; 상기 제2 전극을 포함한 기판 전면에 형성된 제1 패시베이션막과; 상기 제1 패시베이션막 상에 형성된 유기막과; 상기 유기막과 제1 패시베이션막 상에 형성된 제2 패시베이션막과; 상기 유기막을 포함한 제1 패시베이션막 상에 형성된 제2 패시베이션막과; 상기 기판과 마주하며 위치한 보호필름과; 상기 기판과 보호필름 사이에 개재되어 상기 기판과 보호필름을 접착하며, 1.5×박막트랜지스터로부터 제2 패시베이션막까지의 적층 두께(s)보다 크고, 8×박막트랜지스터로부터 제2 패시베이션막까지의 적층 두께(s)보다 작은 두께(t)를 갖는 점착제;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자에 따르면, 기판과 보호필름 사이에 개재되어 페이스 씰을 구성하는 점착제의 두께를 최대한 얇게, 예를 들어 1.5×박막트랜지스터로부터 제2 패시베이션막까지의 적층 두께(s)보다 크고, 8×박막트랜지스터로부터 제2 패시베이션막까지의 적층 두께(s)보다 작은 두께(t)를 갖게 형성함으로써 패널 내부로 유입되는 수분의 양을 최대한 줄여 신뢰성 불량을 개선시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 단차 보상 목적인 점착제의 두께를 최대한 줄여 패널 측면으로 유입되는 절대 수분량을 낮춤으로써, 이물에 의한 제1, 2 패시베이션막들의 스텝 커버리지(step coverage)가 커서 투습 침투가 발생하더라도 유입되는 절대 수분량이 적으므로 투습 발생 시점의 지연이 가능하며, 제품 전체의 두께를 줄임으로써 제품 경쟁력을 확보할 수 있다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역에 대한 구성 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 "A"부의 확대 단면도로서, 점착제가 구비된 플렉서블 유기전계 발광소자의 개략적인 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유기전계 발광소자에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 3은 도 2의 "A"부의 확대 단면도로서, 점착제가 구비된 플렉서블 유기전계 발광소자의 개략적인 확대 단면도이다.

본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자는 발광된 빛의 투과 방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 이하 본 발명에서는 상부 발광방식을 일례로 설명하도록 하겠다.

도 2, 3을 참조하면, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계 발광소자(E)가 형성된 기판(101)이 보호필름(137)에 의해 인캡슐레이션(encapsulation)되어 있다.

본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자를 구체적으로 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 플렉서블(flexible) 특성을 갖는 기판(101)에는 표시영역(AA)이 정의되어 있으며, 상기 표시영역(AA) 외측으로 비표시영역(NA)이 정의되어 있으며, 상기 표시영역(AA)에는 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)에 의해 포획되는 영역으로 정의되는 다수의 화소영역(P)이 구비되어 있으며, 상기 데이터 배선(미도시)과 나란하게 전원배선(미도시)이 구비되어 있다.

여기서, 상기 플렉서블(Flexible)한 기판(101)은 플렉서블 유기전계 발광소자 (OLED)가 종이처럼 휘어져도 표시 성능을 그대로 유지할 수 있도록 유연한 특성을 갖는 플렉서블(flexible) 유리기판이나 플라스틱 재질로 이루어진다.

또한, 상기 기판(101) 상에는 절연물질 예를 들면 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼층(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 버퍼층(미도시)을 후속 공정에서 형성되는 반도체층(103) 하부에 형성하는 이유는 상기 반도체층(103)의 결정화시에 상기 기판(101)의 내부로부터 나오는 알칼리 이온의 방출에 의한 상기 반도체층(103)의 특성 저하를 방지하기 위함이다.

또한, 상기 버퍼층(미도시) 상부의 표시영역(AA) 내의 각 화소영역(P)에는 상기 구동 영역(미도시) 및 스위칭 영역(미도시)에 대응하여 각각 순수 폴리실리콘으로 이루어지며, 그 중앙부는 채널을 이루는 제1 영역(103a) 그리고 상기 제1 영역 (103a) 양 측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 제2 영역(103b, 103c)으로 구성된 반도체층(103)이 형성되어 있다.

상기 반도체층(103)을 포함한 버퍼층 상에는 게이트 절연막(105)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(105) 위로는 상기 구동 영역(미도시) 및 스위칭 영역(미도시)에 있어 상기 각 반도체층(103)의 제1 영역(103a)에 대응하여 게이트 전극 (107)이 형성되어 있다.

또한, 상기 게이트 절연막(105) 위로는 상기 스위칭 영역(미도시)에 형성된 게이트 전극(107)과 연결되며 일 방향으로 연장하며 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 전극(107)과 게이트 배선(미도시)은 저저항 특성을 갖는 제1 금속물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나로 이루어져 단일층 구조를 가질 수도 있으며, 또는 둘 이상의 상기 제1 금속물질로 이루어짐으로써 이중 층 또는 삼중 층 구조를 가질 수도 있다. 도면에 있어서는 상기 게이트 전극(107)과 게이트 배선(미도시)이 단일 층 구조를 갖는 것을 일례로 도시하였다.

한편, 상기 게이트 전극(107)과 게이트 배선(미도시)을 포함한 기판의 표시영역 전면에 절연물질, 예를 들어 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 절연막(109)이 형성되어 있다. 이때, 상기 절연막(109)과 그 하부의 게이트 절연막(105)에는 상기 각 반도체층(103)의 제1 영역 (103a) 양 측면에 위치한 상기 제2 영역(103b, 103c) 각각을 노출시키는 반도체층 콘택홀(미도시)이 구비되어 있다.

상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 포함하는 상기 절연막(109) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하며, 상기 화소영역(P)을 정의하며 제2 금속물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로서 이루어진 데이터배선(미도시)과, 이와 이격하여 전원배선(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 상기 전원배선(미도시)은 상기 게이트 배선(미도시)이 형성된 층, 즉 게이트 절연막(105) 상에 상기 게이트 배선(미도시)과 이격하며 나란히 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 절연막(109) 상의 각 구동영역(미도시) 및 스위칭 영역(미도시)에는 서로 이격하며 상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 통해 노출된 상기 제2 영역(103b, 103c)과 각각 접촉하며 상기 데이터 배선(미도시)과 동일한 제2 금속물질로 이루어진 소스전극(113a) 및 드레인 전극(113b)이 형성되어 있다. 이때, 상기 구동영역(미도시)에 순차적으로 적층된 상기 반도체층(103)과 게이트 절연막(105) 및 게이트 전극(107)과 절연막(109)과 서로 이격하며 형성된 상기 소스전극(113a) 및 드레인 전극(113b)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이룬다.

한편, 도면에 있어서는 상기 데이터배선(미도시)과 소스전극(113a) 및 드레인전극(113b)은 모두 단일 층 구조를 갖는 것을 일례로 나타내고 있지만, 이들 구성 요소는 이중 층 또는 삼중 층 구조를 이룰 수도 있다.

이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 적층 구조를 갖는 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 또한 상기 스위칭 영역(미도시)에 형성되어 있다. 이때, 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 상기 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(113)과 전기적으로 연결되어 있다. 즉, 상기 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)은 각각 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 게이트 전극(미도시) 및 소스 전극(미도시)과 연결되어 있으며, 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극(107)과 전기적으로 연결되어 있다.

한편, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자용 기판(101)에 있어서는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 폴리실리콘의 반도체층 (103)을 가지며, 탑 게이트 타입(Top gate type)으로 구성된 것을 일례로 나타내고 있지만, 상기 구동 스위칭 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 비정질 실리콘의 반도체층을 갖는 바텀 게이트 타입(Bottom gate type)으로 구성될 수 있음은 자명하다.

상기 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시; STr)가 바텀 게이트 타입으로 구성되는 경우, 그 적층 구조는 게이트 전극/ 게이트절연막/ 순수 비정질 실리콘의 액티브층과 서로 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 오믹 콘택층으로 이루어진 반도체층과/ 서로 이격하는 소스전극 및 드레인 전극으로 이루어지게 된다. 이때, 게이트 배선은 상기 게이트 전극이 형성된 층에 상기 스위칭 박막트랜지스터의 게이트 전극과 연결되도록 형성되며, 상기 데이터 배선은 상기 스위칭 박막트랜지스터의 소스전극이 형성된 층에 상기 소스 전극과 연결되도록 형성되는 것이 특징이다.

한편, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 위로는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(113b)을 노출시키는 드레인 콘택홀(미도시)을 갖는 층간 절연막(115)이 적층되어 있다. 이때, 상기 층간 절연막 (115)으로는 절연물질, 예를 들어 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화 실리콘(SiNx)이 사용된다.

또한, 상기 층간 절연막(115) 위로는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(113c)과 상기 드레인 콘택홀(미도시)을 통해 접촉되며, 각 화소영역(P) 별로 분리된 형태를 가지는 제1 전극(121)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 제1 전극(121) 위로는 각 화소영역(P)의 경계 및 비표시영역 (NA)에는 절연물질 특히 예를 들어 벤소사이클로부텐 (BCB) , 폴리 이미드 (Poly-Imide) 또는 포토아크릴 (photo acryl)로 이루어진 뱅크(123, 123a)가 형성되어 있다. 이때, 상기 뱅크(123)는 각 화소영역(P)을 둘러싸는 형태로 상기 제1 전극(121)의 테두리와 중첩되도록 형성되어 있으며, 표시영역(AA) 전체적으로는 다수의 개구부를 갖는 격자 형태를 이루고 있다. 또한, 상기 뱅크(123a)는 패널 외곽부인 비표시영역(NA)에 형성되어 있다.

한편, 상기 뱅크(123, 123a)로 둘러싸인 각 화소영역(P) 내의 상기 제1 전극 (121) 위로는 각각 적, 녹 및 청색을 발광하는 유기발광 패턴(미도시)으로 구성된 유기 발광층(125)이 형성되어 있다. 상기 유기 발광층(125)은 유기 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 또는 도면에 나타나지 않았지만 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 발광 물질층(emitting material layer), 전자 수송층 (electron transporting layer) 및 전자 주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.

또한, 상기 유기 발광층(125)과 상기 뱅크(123)의 상부에는 상기 표시영역 (AA) 전면에 제2 전극(127)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제1 전극(121)과 제2 전극(127) 및 이들 두 전극(121, 127) 사이에 개재된 유기 발광층(125)은 유기전계 발광 다이오드(E)를 이룬다.

따라서, 상기 유기전계 발광 다이오드(E)는 선택된 색 신호에 따라 제1 전극 (121)과 제2 전극(127)으로 소정의 전압이 인가되면, 제1 전극(121)으로부터 주입된 정공과 제2 전극(127)으로부터 제공된 전자가 유기발광층(125)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선 형태로 방출된다. 이때, 발광된 빛은 투명한 제2 전극 (127)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, 플렉서블 유기전계 발광소자는 임의의 화상을 구현하게 된다.

한편, 상기 제2 전극(127)을 포함한 기판 전면에는 절연물질, 특히 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제1 패시베이션막 (129)이 약 0.1 μm 내지 1 μm 로 형성되어 있다. 이때, 상기 제2 전극(127) 만으로는 상기 유기발광층(125)으로의 수분 침투를 완전히 억제할 수 없기 때문에, 상기 제2 전극 (127) 위로 상기 제1 보호층(129)을 형성함으로써 상기 유기발광층 (125)으로의 수분 침투를 완전히 억제할 수 있게 된다. 또한, 상기 제1 패시베이션막(129)의 두께는 0.1 μm 내지 1 μm 로 한정하는 것은 아니며, 경우에 따라 그 이상 두께로 형성할 수도 있다.

또한, 상기 제1 패시베이션막(129) 상의 표시영역(AA)에는 폴리머(polymer)와 같은 고분자 유기 물질로 이루어진 유기막(131)이 약 1 μm 내지 10 μm 두께로 형성되어 있다. 이때, 상기 유기막(131)을 구성하는 고분자 박막으로는 올레핀계 고분자(polyethylene, polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 에폭시 수지 (epoxy resin), 플루오르 수지(fluoro resin), 폴리실록산(polysiloxane) 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 유기막(131)의 두께는 1 μm 내지 10 μm 로 한정하는 것은 아니며, 경우에 따라 그 이상 두께로 형성할 수도 있다.

그리고, 상기 유기막(131)을 포함한 기판 전면에는 상기 유기막(131)을 통해 수분이 침투되는 것을 차단하기 위해 절연물질, 예를 들어 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제2 패시베이션막(133)이 약 0.1 μm 내지 1 μm 두께로 형성되어 있다. 또한, 상기 제2 패시베이션막(133)의 두께는 0.1 μm 내지 1 μm 로 한정하는 것은 아니며, 경우에 따라 그 이상 두께로 형성할 수도 있다.

이때, 상기 박막트랜지스터로부터 제2 패시베이션막(133) 까지의 적층 두께 (s), 예를 들어 박막트랜지스터부 상의 층간절연막(115), 뱅크(123), 제 1 패시베이션막(129), 유기막(131) 및 제2 패시베이션막(133)의 전체 두께(s)는 약 3 μm 내지 12 μm 정도이지만, 반드시 이값에 한정하는 것은 아니며, 필요에 따라 전체 두께(s)는 조정될 수 있다.

상기 제2 패시베이션막(133)을 포함한 기판 전면에는 상기 유기발광 다이오드(E)의 인캡슐레이션을 위해 보호 필름(137)이 대향하여 위치하게 되는데, 상기 기판(101)과 보호 필름(137) 사이에는 투명하며 접착 특성을 갖는 프릿(frit), 유기절연물질, 고분자 물질 중 어느 하나로 이루어진 점착제(135)가 공기층 없이 상기 기판(101) 및 보호 필름(Barrier film) (137)과 완전 밀착되어 개재되어 있다. 이때, 본 발명에서는 상기 점착제(미도시)로는 PSA(Press Sensitive Adhesive)를 이용하는 경우를 일례로 들어 설명한다.

이때, 상기 점착제(135)는 최대한 얇게, 예를 들어 1.5× 박막트랜지스터로부터 제2 패시베이션막(133) 까지의 적층 두께(s)보다 작은 두께(t)를 갖게 형성하는 것이 바람직하다.

이에 대해 좀더 구체적으로 설명하면, 신뢰성에 이슈(issue)가 있는 미합착 버블 (bubble)이 발생하는 점착제(135) 두께(t)의 최소 기준은, 1.5×박막트랜지스터로부터 제2 패시베이션막(133)까지의 적층 두께(s), 예를 들어, 상기 박막트랜지스터 상의 층간절연막(115), 뱅크(123), 제 1 패시베이션막 (129), 유기막(131) 및 제2 패시베이션막(133)의 적층 두께(s)의 합이 12μm 인 경우에, 점착제(135)의 최소 두께(t)는 1.5×12 μm 이므로 약 18 μm 가 된다.

또한, 합착기인 버블(bubble)이 없게 되는 점착제(135) 두께(t)의 최대 기준은, 8×박막트랜지스터로부터 제2 패시베이션막(133)까지의 적층 두께(s)의 합으로 설정한다. 예를 들어, 상기 박막트랜지스터부 상의 층간절연막(115), 뱅크 (123), 제 1 패시베이션막(129), 유기막(131) 및 제2 패시베이션막(133)의 적층 두께(s)가 12μm 인 경우에, 상기 점착제(135)의 최대 두께(t)는 8×12 μm 이므로 약 96 μm 가 된다. 따라서, 상기 점착제의 두께(t)는 약 12μm 내지 96 μm 범위를 갖는다.

이렇게 점착제(135)에 의해 상기 기판(101)과 보호필름(Barrier film) (137)이 고정되어 패널 상태를 이룸으로써 본 발명에 따른 유기전계 발광소자가 구성된다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자는, 기판과 보호필름 사이에 개재되어 페이스 씰을 구성하는 점착제의 두께를 최대한 얇게, 예를 들어 1.5×박막트랜지스터로부터 제2 패시베이션막(133)까지의 적층 두께(s)보다 크고, 8×박막트랜지스터로부터 제2 패시베이션막(133)까지의 적층 두께(s)보다 작은 두께(t)를 갖게 형성함으로써 패널 내부로 유입되는 수분의 양을 최대한 줄여 신뢰성 불량을 개선시킬 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

101: 기판 103: 반도체층
103a: 제1 영역 103b, 103c: 제2 영역
105: 게이트 절연막 107: 게이트 전극
109: 절연막 113a: 소스 전극
113b: 드레인 전극 115: 층간 절연막
121: 제1 전극 123, 123a: 뱅크
125: 유기발광층 127: 제2 전극
129: 제1 패시베이션막 131: 유기막
133: 제2 패시베이션막 AA: 표시영역
NA: 비표시영역 P: 화소영역
s: 박막트랜지스터로부터 제2 패시베이션막 까지의 적층 두께
t: 점착제의 두께(t)

Claims

다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의된 기판;
상기 기판상의 상기 각 화소영역에 형성된 스위칭 박막트랜지스터와 구동 박막트랜지스터;
상기 스위칭 박막트랜지스터와 구동 박막트랜지스터를 포함한 기판상에 형성되고, 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 층간 절연막;
상기 층간 절연막 상의 각 화소영역에 형성되고, 상기 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결된 제1 전극;
상기 제1 전극을 포함한 기판의 각 화소영역 주위 및 비표시영역에 형성된 뱅크;
상기 제1 전극 위로 각 화소영역 별로 분리 형성된 유기 발광층;
상기 유기 발광층 위로 상기 표시영역 전면에 형성된 제2 전극;
상기 제2 전극을 포함한 기판 전면에 형성된 제1 패시베이션막;
상기 제1 패시베이션막 상에 형성된 유기막;
상기 유기막과 제1 패시베이션막 상에 형성된 제2 패시베이션막;
상기 유기막을 포함한 제1 패시베이션막 상에 형성된 제2 패시베이션막;
상기 기판과 마주하며 위치한 보호필름;
상기 기판과 보호필름 사이에 개재되어 상기 기판과 보호필름을 접착하며, 1.5 × 박막트랜지스터부로부터 제2 패시베이션막 까지의 적층 두께(s)보다 크고, 8 × 박막트랜지스터부로부터 제2 패시베이션막 까지의 적층 두께(s)보다 작은 두께(t)를 갖는 점착제;를 포함하여 구성되는 플렉서블 유기전계 발광소자.
제1 항에 있어서, 상기 점착제의 두께(t)는 12μm 내지 96 μm 인 것을 포함하여 구성되는 플렉서블 유기전계 발광소자.
제1항에 있어서, 상기 점착제의 최소 두께(t)는 1.5×박막트랜지스터부로부터 제2 패시베이션막 까지의 적층 두께(s)인 것을 특징으로 하는 플렉서블 유기전계 발광소자.
제1항에 있어서, 상기 점착제의 최소 두께(t)는 8×박막트랜지스터부로부터 제2 패시베이션막 까지의 적층 두께(s)인 것을 특징으로 하는 플렉서블 유기전계 발광소자.
제1항에 있어서, 상기 박막트랜지스터부로부터 제2 패시베이션막 까지의 적층 두께(s)는 상기 박막트랜지스터 상의 층간절연막, 뱅크, 제 1 패시베이션막, 유기막 및 제2 패시베이션막의 적층 두께인 것을 특징으로 하는 플렉서블 유기전계 발광소자.
제1항에 있어서, 상기 기판은 플렉서블(flexible) 유리기판 또는 플라스틱 재질 중에서 선택된 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 유기전계 발광소자.