KR20140080235A - 플렉서블 유기전계 발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플렉서블 유기전계 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 개시된 발명은 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의된 기판; 상기 기판상의 상기 각 화소영역 및 비표시영역에 형성된 다수의 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터들을 포함한 기판 전면에 형성되고, 곡률 반경을 가지는 적어도 하나 이상의 오목 패턴을 구비한 평탄화 막; 상기 평탄화 막 상에 형성되고, 상기 표시영역의 박막트랜지스터과 연결된 제1 전극과; 상기 제1 전극을 포함한 기판의 각 화소영역 주위에 형성된 뱅크; 상기 제1 전극 위로 각 화소영역 별로 분리 형성된 유기 발광층; 상기 유기 발광층을 포함한 상기 기판 전면에 형성된 제2 전극; 상기 제2 전극을 포함한 기판 전면에 형성된 제1 패시베이션막; 상기 제1 패시베이션막 상에 형성된 유기막; 상기 유기막 및 제1 패시베이션막 상에 형성된 제2 패시베이션막; 상기 기판과 마주하며 위치한 보호필름; 및 상기 기판과 보호필름 사이에 개재되어 상기 기판과 보호필름을 접착하여 패널 상태를 이루도록 하는 점착제를 포함하여 구성된다.

Description

플렉서블 유기전계 발광소자 및 그 제조방법{FLEXIBLE ORGANIC LUMINESCENCE EMITTED DIODE DEVICE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 유기전계 발광소자(Organic Luminescence Emitted Diode Device, 이하 "OLED"라 칭함)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 벤딩(bending)에 의해 발생하는 스트레스의 차이를 보정하여 벤딩시에 발생하는 불량을 개선한 플렉서블 유기전계 발광소자 및 그 제조방법에 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 나누어지는데, 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 라인 수를 곱한 것만큼의 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.
도 1은 종래기술에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 "A"부의 확대 단면도로서, 종래기술에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자의 확대 단면도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 종래기술에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자(10)는 기판 (11)에 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 화소(P)가 구비되어 있으며, 상기 데이터 배선(미도시)과 나란하게 전원배선(미도시)이 구비되어 있다.
여기서, 상기 다수의 각 화소(P)에는 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 구동 박막트랜지스터(미도시)가 형성되어 있다.
종래기술에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자(10)를 구체적으로 설명하면, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 기판(11)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 표시영역(AA)에는 다수의 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 구동 박막트랜지스터(DTr)들이 형성되어 있으며, 상기 비표시영역(NA)의 기판(11)에는 스위칭 트랜지스터(STr)를 포함하는 구동회로들이 형성되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 구동 트랜지스터(DTr)는 동일한 구성으로 이루어져 있는데, 제1, 2, 3 영역(13a, 13b, 13c)으로 이루어진 반도체층(13)과 게이트 절연막(15) 및, 상기 반도체층(13) 상의 게이트 절연막(13) 상에 형성된 게이트 전극(17)과, 이 게이트 전극(17)을 포함한 게이트 절연막(13) 상에 형성되는 층간절연막(19) 상에 형성되고, 서로 이격하며 형성된 소스전극(21a) 및 드레인 전극(21b)으로 이루어진다.
한편, 상기 표시영역(AA)에 형성되는 상기 구동 박막트랜지스터(미도시) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 위로는 상기 구동 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(21b)을 노출시키는 드레인 콘택홀(미도시)을 갖는 층간절연막(19) 및 평탄화 막(23)이 적층되어 있다.
또한, 상기 평탄화 막(23) 위로는 상기 드레인 콘택홀(미도시)을 통해 상기 구동 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(21b)과 접촉되며, 각 화소(P) 별로 분리된 형태를 가지는 애노드(anode)인 제1 전극(25)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 제1 전극(25) 위로 각 화소(P)를 분리 형성하는 뱅크(29)가 형성되어 있다. 이때, 상기 뱅크(29)는 서로 인접하는 화소(P)들 사이에 배치되어 있다. 또한, 상기 뱅크(29)는 인접하는 화소(P)들 사이뿐만 아니라, 그 일부(29)는 패널 외곽부, 즉 비표시영역(NA)에도 형성되어 있다.
상기 뱅크(29)로 둘러싸인 각 화소(P) 내의 상기 제1 전극(25) 위로는 각각 적, 녹 및 청색을 발광하는 유기발광 패턴(미도시)으로 구성된 유기 발광층(29)이 형성되어 있다.
또한, 상기 유기 발광층(29)과 상기 뱅크(27)의 상부에는 상기 표시영역 (AA) 전면에 캐소드(cathode)인 제2 전극(31)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제1 전극(25)과 제2 전극(31) 및 이들 두 전극(25, 31) 사이에 개재된 유기 발광층(29)은 유기전계 발광 다이오드(E)를 이룬다. 이때, 상기 비표시영역(NA), 예를 들어 베젤영역에는 구동회로들이 배치되어 있으며, 상기 애노드전극인 제1 전극(25)과 유기발광층(29) 및 캐소드전극인 제2 전극(31)들이 형성되어 있지 않는다.
한편, 상기 제2 전극(31)을 포함한 기판 전면에는 투습을 방지하기 위한 절연막으로 제1 패시베이션막(33)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제1 패시베이션막(33) 상의 표시영역(AA)에는 폴리머(polymer)와 같은 고분자 유기 물질로 이루어진 유기막(35)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 유기막(35)을 포함한 상기 제1 패시베이션막(33) 상에는 상기 유기막(35)을 통해 수분이 침투되는 것을 차단하기 위해 제2 패시베이션막(37)이 추가로 형성되어 있다.
더욱이, 상기 제2 패시베이션막(37)을 포함한 기판 전면에는 상기 유기발광 다이오드(E)의 인캡슐레이션 및 상부 투습을 방지하기 위한 보호 필름(barrier film)(미도시)이 대향하여 위치하게 되는데, 상기 기판(11)과 보호 필름(미도시) 사이에는 점착제(Press Senstive Adhesive; 이하 PSA라 침함) (미도시)가 공기층 없이 상기 기판(11) 및 보호필름(미도시)과 완전 밀착되어 개재되어 있다. 이때, 상기 제2 패시베이션막(37), 점착제(미도시) 및 보호필름(미도시)은 페이스 씰(face seal) 구조를 이룬다.
이렇게 점착제(미도시)에 의해 상기 기판(11)과 보호필름(barrier film) (미도시)이 고정되어 패널 상태를 이룸으로써 종래기술에 따른 유기전계 발광소자(10)가 구성된다.
도 4는 종래기술에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자를 벤딩하였을 때의 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 종래기술에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자(10)를 벤딩하였을 때 한 지점에 스트레스(stress)가 물리는 현상이 발생하게 된다. 특히, 평탄화 막(23)이 기판(11) 전체에 일정한 두께로 균일하게 형성되어 있기 때문에, 플렉서블 디스플레이를 위한 벤딩 적용시에 한 곳에 스트레스가 몰리는 현상이 발생하게 된다.
특히, 하나의 패널 내에 균일한 곡률을 갖는다면 그 변형 역시 일정하므로 큰 문제가 되지는 않지만 발광 영역에 평면과 곡면이 함께 있거나 두 개 이상의 곡률을 갖는다면 장치 내에서 위치에 따라 스트레스를 받게 된다.
도 4에서와 같이, 종래기술에 따른 유기전계 발광소자(10) 중에서 전체 발광영역이 아닌 일부 영역에만 곡률을 적용하였을 때 표시된 부분(B)에서만 스트레스를 받게 된다.
도 5는 종래기술에 따른 유기전계 발광소자의 벤딩된 부분(B)에서 발생하는 크랙를 나타내는 단면 사진이다.
도 5에서와 같이, 벤딩된 부분(B)에서 크랙(crack) 등이 발생하여 화면에 치명적인 영향을 미치게 된다.
상기한 바와 같이, 종래기술에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자의 경우에, 평탄화막의 두께를 균일하게 유지하게 되는데, 플렉서블 디스플레이를 구현하기 위해 벤딩(bending)이 적용되게 되면, 일정 부분에 스트레스(stress)를 받아 치명적인 불량을 야기시킨다. 특히, 이러한 과정에서 발광영역 자체가 아니 일부분에만 곡률이 적용되거나, 발광영역 내의 두 개 이상의 곡률을 갖는 경우 패널 내에서 일정 부분이 받는 스트레스는 더욱더 심해지게 된다.
이에 본 발명은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 평탄화 막에 곡률 반경을 가지는 다수의 오목 패턴들을 형성하여 두께 편차를 둠으로써 벤딩(bending)에 의해 발생하는 스트레스의 차이를 보정하여 벤딩시에 발생하는 불량을 개선한 플렉서블 유기전계 발광소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자는, 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의된 기판; 상기 기판상의 상기 각 화소영역 및 비표시영역에 형성된 다수의 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터들을 포함한 기판 전면에 형성되고, 곡률 반경을 가지는 적어도 하나 이상의 오목 패턴을 구비한 평탄화 막; 상기 평탄화 막 상에 형성되고, 상기 표시영역의 박막트랜지스터과 연결된 제1 전극과; 상기 제1 전극을 포함한 기판의 각 화소영역 주위에 형성된 뱅크; 상기 제1 전극 위로 각 화소영역 별로 분리 형성된 유기 발광층; 상기 유기 발광층을 포함한 상기 기판 전면에 형성된 제2 전극; 상기 제2 전극을 포함한 기판 전면에 형성된 제1 패시베이션막; 상기 제1 패시베이션막 상에 형성된 유기막; 상기 유기막 및 제1 패시베이션막 상에 형성된 제2 패시베이션막; 상기 기판과 마주하며 위치한 보호필름; 및 상기 기판과 보호필름 사이에 개재되어 상기 기판과 보호필름을 접착하여 패널 상태를 이루도록 하는 점착제를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자 제조방법은, 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의된 기판을 제공하는 단계; 상기 기판상의 상기 각 화소영역 및 비표시영역에 다수의 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 박막트랜지스터들을 포함한 기판 전면에 곡률 반경을 가지는 적어도 하나 이상의 오목패턴을 구비한 평탄화 막을 형성하는 단계; 상기 평탄화 막 상에 상기 표시영역의 박막트랜지스터과 연결되는 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극을 포함한 기판의 각 화소영역 주위에 뱅크를 형성하는 단계; 상기 제1 전극 위로 각 화소영역 별로 유기 발광층을 형성하는 단계; 상기 유기 발광층을 포함한 상기 기판의 표시영역 전면에 제2 전극을 형성하는 단계; 상기 제2 전극을 포함한 기판 전면에 제1 패시베이션막과 유기막 및 제2 패시베이션막을 적층하는 단계; 상기 기판과 마주하며 위치한 보호필름을 형성하는 단계; 및 상기 기판과 보호필름 사이에 상기 기판과 보호필름을 접착하여 패널 상태를 이루도록 하는 점착제를 개재하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자 및 그 제조방법에 따르면, 평탄화 막의 상면에 다수의 오목 패턴들을 형성하여 두께 편차를 둠으로써 이 두께의 편차를 통해 패널 내에서 일정한 부분에 받는 스트레스를 분산시켜 치명적인 불량 발생을 사전에 차단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자 및 그 제조방법에 따르면, 평탄화 막의 상면 전체에 오목 패턴들을 형성하지 않고, 벤딩이 많이 발생하는 영역에만 적어도 하나 이상의 오목 패턴들을 형성하여 하나 이상의 곡률을 적용할 수 있게 함으로써 큰 불량없이 다양한 플렉서블 디스플레이를 적용할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자 및 그 제조방법에 따르면, 평탄화 막의 상면에 곡률 반경이 서로 다른 오목패턴들을 형성함으로써, 벤딩시에 큰 불량없이 다양한 플렉서블 디스플레이를 적용할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 "A"부의 확대 단면도로서, 종래기술에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자의 확대 단면도이다.
도 4는 종래기술에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자를 벤딩하였을 때의 개략적인 단면도이다.
도 5는 종래기술에 따른 유기전계 발광소자의 벤딩된 부분(B)에서 발생하는 크랙를 나타내는 단면 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도로서, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7의 "C"부의 확대 단면도로서, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자의 확대 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자를 벤딩하였을 때의 개략적인 단면도이다.
도 10a 내지 10j는 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자의 제조 공정 단면도들이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 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 6은 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도로서, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7의 "C"부의 확대 단면도로서, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자의 확대 단면도이다.
도 6 내지 8를 참조하면, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(100)는, 다수의 화소(P)를 포함하는 표시영역(AA)과 이의 외측으로 비표시영역(NA)이 정의된 기판 (101); 상기 기판(101) 상의 상기 각 화소(P)에 형성된 스위칭 박막트랜지스터(미도시)와 구동 박막트랜지스터(DTr); 상기 스위칭 박막트랜지스터와 구동 박막트랜지스터(DTr)를 포함한 기판(101) 전면에 형성되고, 곡률 반경을 가지는 적어도 하나 이상의 오목패턴(119)을 구비한 평탄화 막; 상기 평탄화 막(115) 상에 형성되고, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(113b)과 연결된 제1 전극 (121); 상기 제1 전극(121)을 포함한 기판의 각 화소(P) 주위에 형성된 뱅크(123); 상기 제1 전극(121) 위로 각 화소(P) 별로 분리 형성된 유기 발광층(125); 상기 유기 발광층(125)을 포함한 상기 기판 전면에 형성된 제2 전극(127); 상기 제2 전극 (127)을 포함한 기판 전면에 형성된 제1 패시베이션막(129); 상기 제1 패시베이션막(129) 상에 형성된 유기막(131); 상기 유기막(131) 및 제1 패시베이션막(129) 상에 형성된 제2 패시베이션막(133)을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자(100)를 구체적으로 설명하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 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 표시영역(AA)에는 다수의 스위칭 박막트랜지스터(미도시)와 구동 박막트랜지스터(DTr)들이 형성되어 있다.
상기 기판(101)으로는 유리기판 또는 플렉서블(Flexible)한 기판을 사용할 수 있는데, 플렉서블한 기판으로는 플렉서블 유기전계 발광소자(OLED)가 종이처럼 휘어져도 표시 성능을 그대로 유지할 수 있도록 유연한 특성을 갖는 플렉서블 (flexible) 유리기판이나 플라스틱 재질로 이루어진다.
도 7 및 8을 참조하면, 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 화소(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 층간 절연막(109)이 형성되어 있다. 이때, 상기 층간 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 층간 절연막(109) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하며, 상기 화소영역(P)을 정의하며 제2 금속 물질, 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.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 층간 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 스위칭 영역(미도시) 및 구동영역(미도시)에 순차적으로 적층된 상기 반도체층(103)과 게이트 절연막(105) 및 게이트 전극(107)과 층간 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(미도시)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, 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 박막트랜지스터가 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 형성된다.
한편, 상기 표시영역(AA)의 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)을 포함한 기판 전면에는 곡률 반경을 가지는 적어도 하나 이상의 오목패턴(119)을 구비한 평탄화 막(115)이 형성되어 있다. 이때, 상기 평탄화 막 (115)으로는 절연물질, 예를 들어 산화실리콘(SiO2)과 질화 실리콘 (SiNx)을 포함하는 무기절연물질 중에서 어느 하나 또는 포토 아크릴(Photo-Acyl)을 포함하는 유기 절연물질 중에서 어느 하나를 선택하여 사용한다. 또한, 상기 평탄화 막(115)에 형성된 적어도 하나 이상의 오목패턴(119)들은 동일한 곡률 반경을 가지거나, 서로 다른 곡률 반경을 가질 수 있다. 또한, 상기 오목패턴(119)은 패널의 벤딩시에 많이 벤딩되는 영역과 대응되는 평탄화 막(115)에 적어도 하나 이상 형성될 수도 있다. 이때, 상기 평탄화 막(115)은 곡률 반경을 가지는 오목패턴(119)들이 형성됨으로써, 평면들과 곡면들이 서로 형성된다. 본 발명에서는 동일한 곡률 반경을 가지는 다수의 오목 패턴 (119)들을 구비한 평탄화 막(115)의 경우를 실례로 들어 설명한다.
또한, 상기 기판(101)의 표시영역에 대응하는 평탄화 막(115)에는 후속 공정에서 형성되는 제1 전극(121)이 상기 드레인 전극(113b)과 전기적으로 접촉시키기 위한 드레인 콘택홀(미도시)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 평탄화 막(115) 위로는 상기 드레인 콘택홀(미도시)을 통해 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(113b)과 접촉되며, 각 화소영역(P) 별로 분리된 형태를 가지는 제1 전극(121)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제1 전극(121) 위로는 각 화소(P)를 분리 정의하도록 절연물질 특히 예를 들어 벤소사이클로부텐(BCB), 폴리 이미드(Poly -Imide) 또는 포토아크릴(photo acryl)로 이루어진 뱅크(123)가 형성되어 있다. 이때, 상기 뱅크(123)는 각 화소(P)를 둘러싸는 형태로 상기 제1 전극(121)의 테두리와 중첩되도록 형성되어 있으며, 표시영역(AA) 전체적으로는 다수의 개구부를 갖는 격자 형태를 이루고 있다. 또한, 상기 뱅크(123)는 패널 외곽부인 비표시영역(NA)에도 형성되어 있다.
한편, 상기 뱅크(123)로 둘러싸인 각 화소(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)를 포함한 기판의 표시영역 (AA)에는 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, 유기전계 발광소자(100)는 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 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 패시베이션막(129)을 형성함으로써 상기 유기발광층(127)으로의 수분 침투를 완전히 억제할 수 있게 된다.
또한, 상기 제1 패시베이션막(129) 상에는 폴리머(polymer)와 같은 고분자 유기 물질로 이루어진 유기막(131)이 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.
그리고, 상기 유기막(131) 및 제1 패시베이션막(129)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 추가로 형성되어 있다.
도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제2 패시베이션막(133)을 포함한 기판 전면에는 상기 유기발광 다이오드(E)의 인캡슐레이션을 위해 보호 필름(미도시)이 대향하여 위치하게 되는데, 상기 기판(101)과 보호 필름(미도시) 사이에는 투명하며 접착 특성을 갖는 프릿(frit), 유기절연물질, 고분자 물질 중 어느 하나로 이루어진 점착제(미도시)가 공기층 없이 상기 기판(101) 및 보호 필름(Barrier film) (미도시)과 완전 밀착되어 개재되어 있다. 이때, 본 발명에서는 상기 점착제(미도시)로는 PSA (Press Sensitive Adhesive)를 이용하는 경우를 일례로 들어 설명한다.
이렇게 점착제(137)에 의해 상기 기판(101)과 보호필름(Barrier film) (미도시)이 고정되어 패널 상태를 이룸으로써 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(100)가 구성된다.
도 9는 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자를 벤딩하였을 때의 개략적인 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자(100)를 벤딩하였을 때, 벤딩된 부분에 스트레스(stress)가 가해지지만, 평탄화 막(115)에는 곡률 반경을 가지는 오목패턴(119)들이 형성되어 있어, 일정한 부분, 즉 벤딩된 부분이 받는 스트레스가 분산되게 된다. 이는 상기 플렉서블 유기전계 발광소자(100)가 벤딩되더라도 상기 평탄화 막(115)에 형성된 오목패턴(119) 부분이 곡률 반경을 갖고 있기 때문에 벤딩으로 인한 어느 정도의 스트레스를 분산시켜 주는 역할을 주게 된다. 이때, 상기 곡률 반경을 가지는 오목패턴(119)은 패널이 벤딩되는 영역에 해당하는 평탄화 막(115) 부위에만 대응하여 형성시키거나, 또는 패널이 벤딩되는 영역에 무관하게 상기 평탄화 막(115)에 곡률 반경을 가지는 오목패턴(115)을 하나 또는 다수 개를 형성함으로써 다양한 플렉서블 디스플레이를 구현할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자에 따르면, 평탄화 막의 상면에 다수의 오목 패턴들을 형성하여 두께 편차를 둠으로써 이 두께의 편차를 통해 패널 내에서 일정한 부분에 받는 스트레스를 분산시켜 치명적인 불량 발생을 사전에 차단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자에 따르면, 평탄화 막의 상면 전체에 오목 패턴들을 형성하지 않고, 벤딩이 많이 발생하는 영역에만 적어도 하나 이상의 오목 패턴들을 형성하여 하나 이상의 곡률을 적용할 수 있게 함으로써 큰 불량없이 다양한 플렉서블 디스플레이를 적용할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자에 따르면, 평탄화 막의 상면에 곡률 반경이 서로 다른 오목패턴들을 형성함으로써, 벤딩시에 큰 불량없이 다양한 플렉서블 디스플레이를 적용할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자 제조방법에 대해 도 10a 내지 10j를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 10a 내지 10j는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자 제조방법을 개략적으로 도시한 공정 단면도들이다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 표시영역(AA)과, 상기 표시영역(AA) 외측으로 비표시영역(NA)이 정의된 기판(101)을 준비한다. 이때, 상기 기판(101)은 유리기판 또는 플렉서블(Flexible) 기판을 사용하는데, 상기 플렉서블(Flexible)한 기판으로는 플렉서블 유기전계 발광소자(OLED)가 종이처럼 휘어져도 표시 성능을 그대로 유지할 수 있도록 유연한 특성을 갖는 플렉서블(flexible) 유리기판이나 플라스틱 재질로 이루어진다.
그 다음, 상기 기판(101) 상에 절연물질 예를 들면 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼층(미도시)을 형성한다. 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.
이어서, 상기 버퍼층(미도시) 상부의 표시영역(AA) 내의 각 화소영역(P)에 상기 구동 영역(미도시) 및 스위칭 영역(미도시)과 비표시영역(NA)의 구동회로부에 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)을 형성한다.
그 다음, 상기 반도체층(103)을 포함한 버퍼층 상에 게이트 절연막(105)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(105) 상에 상기 구동 영역(미도시) 및 스위칭 영역(미도시)에 있어 상기 각 반도체층(103)의 제1 영역 (103a)에 대응하여 게이트 전극 (107)을 형성한다.
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.
그 다음, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(107)과 게이트 배선(미도시)을 포함한 기판 전면에 절연물질, 예를 들어 무기절연물질인 산화실리콘 (SiO2) 또는 질화 실리콘(SiNx)으로 이루어진 절연막(109)을 형성한다.
이어서, 상기 절연막(109)과 그 하부의 게이트 절연막(105)을 선택적으로 패터닝하여, 상기 각 반도체층의 제1 영역(103a) 양 측면에 위치한 상기 제2 영역 (103b, 103c) 각 각을 노출시키는 반도체층 콘택홀(미도시)을 형성한다.
그 다음, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 포함하는 상기 층간 절연막(109) 상부에 게이트 배선(미도시)과 교차하며, 상기 화소영역(P)을 정의하는 금속물질층(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 금속물질층(미도시)은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로서 이루어진다.
이어서, 상기 금속물질층(미도시)을 선택적으로 패터닝하여, 게이트 배선(미도시)과 교차하며, 상기 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(미도시)과 데이터 구동회로배선(미도시)과, 이와 이격하여 전원배선(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 전원배선(미도시)은 상기 게이트 배선(미도시)이 형성된 층, 즉 게이트 절연막 상에 상기 게이트 배선(미도시)과 이격하며 나란히 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 데이터 배선(미도시) 형성시에, 상기 절연막(109) 위로 상기 각 구동영역(미도시) 및 스위칭 영역(미도시)에 서로 이격하며 상기 반도체층 콘택홀(미도시)을 통해 노출된 상기 제2 영역(103b, 103c)과 각각 접촉하며 상기 데이터 배선(미도시)과 동일한 금속물질로 이루어진 소스전극(113a) 및 드레인전극 (113b)을 동시에 형성한다. 이때, 상기 구동영역(미도시)에 순차적으로 적층된 상기 반도체층(103)과 게이트 절연막(105) 및 게이트 전극(107)과 층간 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 드레인 전극(113b)은 모두 단일 층 구조를 갖는 것을 일례로 나타내고 있지만, 이들 구성 요소는 이중 층 또는 삼중 층 구조를 이룰 수도 있다.
이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 적층 구조를 갖는 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 또한 상기 표시영역(AA)의 스위칭 영역(미도시) 및 비표시영역(NA)의 구동회로부에 형성되어 있다. 이때, 상기 표시영역(NA)의 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, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)과 비표시영역(NA)의 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)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 형성된다.
그 다음, 도 10c에 도시된 바와 같이, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 와 비표시영역(NA)의 구동회로부 내의 스위칭 박막트랜지스터(STr) 위로는 평탄화 막(115)을 형성한다. 이때, 상기 평탄화 막(115)으로는 절연물질, 예를 들어 산화실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질 중에서 어느 하나 또는 포토 아크릴(Photo-Acyl)을 포함하는 유기기 절연물질 중에서 어느 하나를 선택하여 사용한다. 본 발명에서는 유기 절연물질을 이용하여 평탄화 막(115)을 형성하는 경우를 실례로 들어 설명한다.
이어서, 도 10d에 도시된 바와 같이, 회절 마스크인 하프톤 마스크(Half-Ton mask; 미도시)를 이용하여, 상기 평탄화 막(115)을 노광 및 현상 공정을 거친 후 선택적으로 패터닝하여, 상기 기판(101)의 표시영역에 대응하는 평탄화 막(115)에 후속 공정에서 형성되는 제1 전극(미도시, 도 10e의 121 참조)이 상기 드레인 전극 (113b)과 전기적으로 접촉시키기 위한 드레인 콘택홀(117)과 함께, 곡률 반경을 갖는 다수의 오목패턴(119)을 형성한다. 이때, 상기 평탄화 막(115)은 감광성을 띄는 유기 절연물질로 구성되어 있기 때문에 노광 공정시에 별도의 포토레지스트 (photoresist)와 같은 층을 형성하지 않아도 된다. 또한, 회절 마스크로 상기 하프톤 마스크(Half-Ton mask; 미도시) 이외에 슬릿 마스크(slit mask) 또는 기타 회절 특성을 이용하는 마스크를 사용할 수도 있다.
상기 하프톤 마스크(미도시)를 이용한 노광 공정시에, 상기 드레인 콘택홀 (117)이 형성될 상기 평탄화 막(115) 부위와 대응하는 하프톤 마스크(미도시)에는 별도의 광차단막 패턴(미도시)이 형성되어 있지 않으며, 상기 오목 패턴(119)이 형성될 상기 평탄화 막(115) 부위와 대응하는 하프톤 마스크(미도시)에는 반투과 패턴(미도시)이 형성된다. 이때, 상기 하프톤 마스크를 이용한 노광 공정시에, 상기 드레인 콘택홀(117)이 형성될 상기 평탄화 막(115) 부위와 대응하는 하프톤 마스크 (미도시)로는 광이 직접 통과되어 상기 평탄화 막(115)에 투과되고, 상기 오목 패턴(119)이 형성될 상기 평탄화 막(115) 부위와 대응하는 하프톤 마스크(미도시)의 광차단 패턴(미도시)으로는 광이 반투과 됨으로써, 상기 노광후 현상 공정을 통해, 상기 평탄화 막(115)에 드레인 콘택홀(117)과 함께 곡률 반경을 가지는 오목패턴 (119)들이 형성된다. 그러나, 상기 드레인 콘택홀(117)과 곡률 반경을 가지는 오목패턴(119)들을 형성하는 방법으로는, 상기 하프톤 마스크를 이용한 노광 방법 이외에 다른 노광 방법을 이용할 수도 있다.
한편, 상기 평탄화 막(115)에 형성된 적어도 하나 이상의 오목패턴(119)들은 동일한 곡률 반경을 가지거나, 서로 다른 곡률 반경을 가질 수도 있다. 또한, 상기 오목패턴(119)은 패널의 벤딩시에 많이 벤딩되는 영역과 대응되는 평탄화 막(115)에 적어도 하나 이상 형성될 수도 있다. 이때, 상기 평탄화 막(115)은 곡률 반경을 가지는 오목패턴(119)들이 형성됨으로써, 평면들과 곡면들이 서로 형성된다. 본 발명에서는 평탄화 막(115에 동일한 곡률 반경을 가지는 다수의 오목 패턴(119)들을 형성하는 경우를 실례로 들어 설명한다.
그 다음, 도 10e에 도시된 바와 같이, 상기 평탄화 막(115)을 포함한 기판 전면에 금속 물질층(미도시)을 증착한 후 이 금속 물질층을 선택적으로 패터닝하여, 상기 평탄화 막(115) 위로는 상기 드레인 콘택홀(117)을 통해 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(113b)과 접촉되며, 각 화소영역(P) 별로 분리된 형태를 가지는 제1 전극(121)을 형성한다. 이때, 상기 금속물질층(미도시)은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로서 이루어진다.
이어서, 도 10f에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극(121) 위로는 각 화소(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)를 형성한다. 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(123)는 패널 외곽부인 비표시영역(NA)에도 형성될 수 있다.
그 다음, 도 10g에 도시된 바와 같이, 상기 뱅크(123)로 둘러싸인 각 화소 (P) 내의 상기 제1 전극(121) 위로는 각각 적, 녹 및 청색을 발광하는 유기발광 패턴(미도시)으로 구성된 유기 발광층(125)을 형성한다. 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.
이어서, 도 10h에 도시된 바와 같이, 상기 유기 발광층(125)과 상기 뱅크 (123)를 포함한 기판 전면에, 예를 들어 ITO, IZO를 포함한 투명 도전 물질 중에서 어느 하나로 이루어진 투명 도전물질층(미도시)을 증착한 후, 이를 선택적으로 패터닝하여 상기 유기 발광층(125)과 상기 뱅크(123)를 포함한 기판의 표시영역(AA)에 제2 전극(127)을 형성한다. 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, 유기전계 발광소자(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.
그 다음, 도 10i에 도시된 바와 같이, 상기 제2 전극(127)을 포함한 기판 전면에는 절연물질, 특히 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제1 패시베이션막(129)을 형성한다. 이때, 상기 제2 전극(127) 만으로는 상기 유기발광층(125)으로의 수분 침투를 완전히 억제할 수 없기 때문에, 상기 제2 전극(127) 위로 상기 제1 패시베이션막(129)을 형성함으로써 상기 유기발광층 (125)으로의 수분 침투를 완전히 억제할 수 있게 된다.
이어서, 도 10j에 도시된 바와 같이, 상기 제1 패시베이션막(129) 상의 표시영역(AA)에는 폴리머(polymer)와 같은 고분자 유기 물질로 이루어진 유기막(131)을 형성한다. 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.
그 다음, 상기 유기막(131) 및 제1 패시베이션막(129)을 포함한 기판 전면에 상기 유기막(133)을 통해 수분이 침투되는 것을 차단하기 위해 절연물질, 예를 들어 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 제2 패시베이션막(133)을 추가로 형성한다.
이어서, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제2 패시베이션막(133)을 포함한 기판 전면에 상기 유기발광 다이오드(E)의 인캡슐레이션을 위해 보호 필름(미도시)을 대향하여 위치시키게 되는데, 상기 기판(101)과 보호 필름(미도시) 사이에 투명하며 접착 특성을 갖는 프릿 (frit), 유기절연물질, 고분자 물질 중 어느 하나로 이루어진 점착제(미도시)를 개재하여, 공기층 없이 상기 기판(101) 및 보호 필름 (미도시)이 완전 밀착되도록 형성함으로써, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자(100) 제조 공정을 완료한다. 이때, 본 발명에서는 상기 점착제(미도시)로는 PSA(Press Sensitive Adhesive)를 이용하는 경우를 일례로 들어 설명한다.
이렇게 점착제(미도시)에 의해 상기 기판(101)과 보호필름(barrier film) (미도시)이 고정되어 패널 상태를 이루도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자 제조방법에 따르면, 평탄화 막의 상면에 다수의 오목 패턴들을 형성하여 두께 편차를 둠으로써 이 두께의 편차를 통해 패널 내에서 일정한 부분에 받는 스트레스를 분산시켜 치명적인 불량 발생을 사전에 차단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자 제조방법에 따르면, 평탄화 막의 상면 전체에 오목 패턴들을 형성하지 않고, 벤딩이 많이 발생하는 영역에만 적어도 하나 이상의 오목 패턴들을 형성하여 하나 이상의 곡률을 적용할 수 있게 함으로써 큰 불량없이 다양한 플렉서블 디스플레이를 적용할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 플렉서블 유기전계 발광소자 제조방법에 따르면, 평탄화 막의 상면에 곡률 반경이 서로 다른 오목패턴들을 형성함으로써, 벤딩시에 큰 불량없이 다양한 플렉서블 디스플레이를 적용할 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: 층간 절연막 113a: 소스 전극
113b: 드레인 전극 115: 평탄화 막
117: 드레인 콘택홀 119: 오목 패턴
121: 제1 전극 123: 뱅크 125: 유기 발광층 127: 제2 전극 129: 제1 패시베이션막 131: 유기막 133: 제2 패시베이션막 AA: 표시영역 NA: 비표시영역 P: 화소영역

Claims (9)

  1. 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의된 기판;
    상기 기판상의 상기 각 화소영역 및 비표시영역에 형성된 다수의 박막트랜지스터;
    상기 박막트랜지스터들을 포함한 기판 전면에 형성되고, 곡률 반경을 가지는 적어도 하나 이상의 오목 패턴을 구비한 평탄화 막;
    상기 평탄화 막 상에 형성되고, 상기 표시영역의 박막트랜지스터와 연결된 제1 전극;
    상기 제1 전극을 포함한 기판의 각 화소영역 주위에 형성된 뱅크;
    상기 제1 전극 위로 각 화소영역 별로 분리 형성된 유기 발광층;
    상기 유기 발광층을 포함한 상기 기판 전면에 형성된 제2 전극;
    상기 제2 전극을 포함한 기판 전면에 형성된 제1 패시베이션막;
    상기 제1 패시베이션막 상에 형성된 유기막; 및
    상기 유기막 및 제1 패시베이션막 상에 형성된 제2 패시베이션막;을 포함하여 구성되는 플렉서블 유기전계 발광소자.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 오목패턴들은 동일한 곡률 반경을 가지거나 또는 다른 곡률 반경을 가진 것을 플렉서블 유기전계 발광소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 평탄화 막의 상면은 적어도 하나 이상의 평면부와 곡면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 유기전계 발광소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판은 유리기판, 플렉서블(flexible) 유리기판 또는 플라스틱 재질 중에서 선택된 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 유기전계 발광소자.
  5. 다수의 화소영역을 포함하는 표시영역과 이의 외측으로 비표시영역이 정의된 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판상의 상기 각 화소영역 및 비표시영역에 다수의 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막트랜지스터들을 포함한 기판 전면에 곡률 반경을 가지는 적어도 하나 이상의 오목패턴을 구비한 평탄화 막을 형성하는 단계;
    상기 평탄화 막 상에 상기 표시영역의 박막트랜지스터과 연결되는 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극을 포함한 기판의 각 화소영역 주위에 뱅크를 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 위로 각 화소영역 별로 유기 발광층을 형성하는 단계;
    상기 유기 발광층을 포함한 상기 기판의 표시영역 전면에 제2 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 전극을 포함한 기판 전면에 제1 패시베이션막과 유기막 및 제2 패시베이션막을 적층하는 단계;를 포함하여 구성되는 플렉서블 유기전계 발광소자 제조방법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 오목패턴들은 동일한 곡률 반경을 가지거나 또는 다른 곡률 반경을 가진 것을 플렉서블 유기전계 발광소자 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 평탄화 막의 상면은 적어도 하나 이상의 평면부와 곡면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 유기전계 발광소자 제조방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 평탄화 막에 적어도 하나 이상의 오목패턴을 형성하는 단계는, 하프톤 마스크를 포함하는 회절 마스크 중에서 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 유기전계 발광소자 제조방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 기판은 유리기판, 플렉서블(flexible) 유리기판 또는 플라스틱 재질 중에서 선택된 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 유기전계 발광소자 제조방법.

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