KR20210153020A - 유기전계 발광소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 측면이 톱니형태 혹은 계단형태를 갖는 뱅크를 구비하여 액상의 유기 발광층 형성 시 각 화소영역 내에서 가장자리 부분과 중앙부의 두께 차이로 인해 발생되는 개구율 저하 및 이에 따른 수명 저하를 억제할 수 있는 유기전계 발광소자에 관한 것으로, 다수의 발광영역이 정의된 제 1 기판과, 상기 다수의 발광영역 별로 구비된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극의 가장자리와 중첩하며 상기 다수의 발광영역 각각 둘러싸는 구성되며, 그 측면이 계단형태 또는 톱니형태를 이루는 것이 특징인 뱅크와, 상기 뱅크로 둘러싸인 상기 다수의 발광영역 각각의 내부에 상기 제 1 전극 및 상기 뱅크 측면에 구비된 유기 발광층과, 상기 유기 발광층 상부에 구비된 제 2 전극을 포함하는 유기전계 발광소자를 제공한다.
Description
본 발명은 유기전계 발광소자(Organic Electro-luminescent Device)에 관한 것이며, 특히 측면이 톱니형태 혹은 계단형태를 갖는 뱅크를 구비하여 액상의 유기 발광층 형성 시 각 화소영역 내에서 가장자리 부분과 중앙부의 두께 차이로 인해 발생되는 개구율 저하 및 이에 따른 수명 저하를 억제할 수 있는 유기전계 발광소자에 관한 것이다.
평판 디스플레이 중 하나인 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 갖는다.
그리고 유기전계 발광소자는 스스로 빛을 내는 자 발광형 소자이기 때문에 명암대비(contrast ratio)가 크고 별도의 추가적인 광원을 필요로 하지 않으므로 초박형 디스플레이의 구현이 가능하다.
또한 유기전계 발광소자는 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 작아 동화상 구현에도 잔상 등이 발생하지 않아 우수한 표시품질을 가지며, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류 5V 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이한 장점이 있다.
따라서 전술한 바와 같은 장점을 갖는 유기전계 발광소자는 최근에는 TV, 모니터, 핸드폰 등 다양한 IT기기에 이용되고 있다.
이하, 유기전계 발광소자의 기본적인 구조에 대해서 조금 더 상세히 설명한다.
유기전계 발광소자는 크게 어레이 소자와 유기전계 발광 다이오드로 이루지고 있다. 상기 어레이 소자는 게이트 및 데이터 배선과 연결된 스위칭 박막트랜지스터와, 상기 유기전계 발광 다이오드와 연결된 구동 박막트랜지스터로 이루어지며, 상기 유기전계 발광 다이오드는 상기 구동 박막트랜지스터와 연결된 제 1 전극과 유기 발광층 및 제 2 전극으로 이루어지고 있다.
이러한 구성을 갖는 유기전계 발광소자는 상기 유기 발광층으로부터 발생된 빛이 상기 제 1 전극 또는 제 2 전극을 향해 출사됨으로써 화상을 표시하게 되며, 개구율 등을 고려할 때, 근래에는 통상 상기 제 2 전극을 향해 출사되는 빛을 이용하여 화상을 표시하는 상부 발광 방식으로 제조되고 있다.
한편, 이러한 일반적인 유기발광 표시장치에 있어 상기 유기 발광층은 통상 쉐도우 마스크를 이용한 열 증착법에 의해 형성되고 있다.
하지만, 근래들어 표시장치의 대형화 혹은 대면적화에 의해 보다 큰 쉐도우 마스크가 필요로 되고 있으며, 대형화된 쉐도우 마스크는 처짐 및 자체 휘어짐 등이 심하게 발생되어 증착 불량이 증가됨으로서 대면적의 기판에 대해서는 적용이 점점 어려워지고 있는 실정이다.
또한, 쉐도우 마스크를 이용한 열 증착의 경우 쉐도우 이팩트(shadow effect) 등이 발생됨으로서 현 기술력으로는 250PPI 이상의 고해상도를 갖는 유기전계 발광소자를 제조하는데 무리가 있다.
따라서 대면적의 유기전계 발광소자 제조를 위해 쉐도우 마스크를 이용한 열증착 공정을 대체하는 유기 발광층의 형성 방법이 제안되었다.
제안된 유기 발광층의 형성방법은 액상의 유기 발광물질을 잉크젯 장치 또는 노즐 코팅 장치를 통해 뱅크로 둘러싸인 영역에 분사 또는 드롭핑 한 후 경화시키는 것이다.
도 1은 종래의 잉크 젯 장치를 통해 액상의 유기 발광물질을 드롭핑하여 유기 발광층을 형성한 후 건조단계를 진행한 후의 상태를 나타낸 유기전계 발광소자의 단면도이다.
액상의 유기 발광물질을 잉크젯 장치(미도시)를 통해 각 발광영역별로 분사하거나 또는 노즐 코팅 장치를 통해 드롭핑을 하기 위해서는 액상 상태의 유기 발광물질이 각 발광영역(EA1) 내에서 주위로 흘러가는 것을 방지하기 위해 필수적으로 제 1 전극(50)이 형성된 각 발광영역(EA1)을 둘러싸는 형태의 뱅크(53)가 필요로 되고 있다.
따라서 도시한 바와같이 유기 발광층(55)이 구비되기 전에 각 발광영역(EA1)의 경계를 따라 댐 형태를 갖는 뱅크(53)가 구비되고 있다. 설명의 편의를 위해 상기 뱅크로 둘러싸인 영역을 제 1 발광영역(EA1)이라 정의한다.
이때, 상기 뱅크(53)는 소수성 특성을 갖는 유기물질로 이루어지고 있다. 이렇게 뱅크(53)가 소수성 특성을 갖도록 하는 것은 액상의 유기 발광 물질이 잉크 젯 장치 또는 노즐 코팅 장치를 통해 분사 또는 드롭핑 될 때 장비 자체가 가지는 오차 등에 의해 뱅크(53)로 둘러싸인 제 1 발광영역(EA1) 내의 중앙부 분사되지 않고 약간 치우쳐 분사되어 뱅크(53) 상에도 소정량 분사되더라도 상기 뱅크(53)에서 흘러내려 각 제 1 발광영역(EA1) 내에 위치하도록 하고, 나아가 액상의 유기 발광 물질의 분사량이 조금 과하게 이루어졌을 경우도 상기 뱅크(53) 상부로 넘쳐 흐르는 것을 억제시키기 위함이다.
상기 뱅크(53)로 둘러싸인 각 제 1 발광영역(EA1) 내에 잉크젯 장치의 헤드 또는 노즐 코팅 장치의 노즐이 위치하여 액상의 유기 발광 물질을 분사 또는 드롭핑 하게 되면 각 제 1 발광영역(EA1) 내에 액상의 유기 발광 물질이 채워지게 되며, 이러한 상태에서 열 처리를 진행하여 상기 액상의 유기 발광 물질을 건조 및 경화시킴으로서 유기 발광층(55)이 형성되고 있다.
하지만, 전술한 바와같이 잉크 젯 장치 또는 노즐 코팅 장치를 통해 유기 발광층(55)을 형성하고 이에 대해 건조공정을 진행하게 되면 각 뱅크(53)로 둘러싸인 제 1 발광영역(EA1) 내의 중앙부 대비 상기 뱅크(53)와 인접하는 가장자리 부분의 두께가 두껍게 형성되는 파일 업(pile up) 현상이 발생되고 있다.
이러한 파일 업 현상(pole up)은 상기 유기 발광 물질이 건조되어 경화되는 과정에서 상기 뱅크(53)와 접촉하는 부분을 포함하여 이의 주변은 상기 제 1 기판(10) 표면을 기준으로 평행하지 않고 소정의 각도를 가지며 형성됨으로서 상대적으로 느리게 건조되며, 각 제 1 발광영역(EA1)의 중앙부로부터 건조가 이루어지면서 내부적으로 유기 발광 물질이 가장자리 부분으로 이동하고 이 상태에서 최종적으로 건조되기 때문이다.
따라서 이러한 파일 업(pile up) 현상에 의해 각 화소영역(P) 내에서 상기 유기 발광층(55)은 중앙부에 대해서는 그 두께 편차가 거의 없이 평탄하게 형성되지만, 상기 뱅크(53)와 인접하는 부분으로 갈수록 점진적으로 그 두께가 증가하는 단면 형태를 이루게 된다.
한편, 각 발광영역(EA1) 내에서 유기 발광층(55)은 두께가 다를 경우, 동일한 크기의 전류가 인가됨에 의해 그 발광 효율의 차이가 발생되며 이로 인해 뱅크(53) 주변으로 상기 유기 발광층(55)이 평탄한 표면을 갖지 못하고 타 영역 대비 두껍게 형성된 부분이 어둡게 나타나게 되며, 이러한 어둡게 표시되는 부분은 사용자가 바라볼 때 얼룩처럼 느끼게 되므로 이렇게 두껍게 형성되는 부분에 대해서는 이를 사용자에게 보이지 않도록 하여 실질적인 발광영역(EA2)에 포함되지 않도록 하고 있다.
따라서 이러한 구성을 갖는 종래의 유기전계 발광소자(1)의 경우, 사용자측을 향하여 빛이 방출되는 영역은 뱅크(53)로 둘러싸인 제 1 발광영역(EA1) 전면이 아니라 유기 발광층(55)이 평판한 표면을 가지며 형성되어 균일한 휘도를 가지며 발광되는 제 2 발광영역(EA2)이 되고 있으며, 이에 의해 종래의 유기전계 발광소자는 개구율이 매우 저하되고 있는 실정이다.
나아가 이러한 종래의 유기전계 발광소자(1)는 파일 업(pile up) 현상이 발생됨으로서 개구율 저하와 더불어 휘도 성능 및 수명 저하와 신뢰성 또한 저하되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 뱅크로 둘러싸인 영역에서 뱅크와 인접하는 주변부에서의 파일 업 현상을 최소화하여 뱅크로 둘러싸인 영역 내에서 유기 발광층이 평탄한 표면을 갖는 면적이 증대되도록 하여 각 화소영역 내에서 균일한 발광 특성을 갖는 부분을 확장시킴으로서 개구율과 소자 성능 나아가 소자 수명 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유기전계 발광소자를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자는, 다수의 발광영역이 정의된 제 1 기판을 준비하는 단계와, 상기 다수의 발광영역 별로 제 1 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 1 전극의 가장자리와 중첩하며 상기 다수의 발광영역 각각 둘러싸며 밑면과 윗면 및 측면으로 구성되며, 상기 측면은 계단형태 또는 톱니형태를 이루는 뱅크를 형성하는 단계와, 상기 뱅크로 둘러싸인 상기 다수의 발광영역 각각의 내부에 상기 제 1 전극 및 상기 뱅크 측면으로 유기 발광층을 형성하는 단계와, 상기 유기 발광층 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 측면은 레이저빔을 일단으로부터 타단으로 갈수록 단위 면적당 에너지 밀도가 작아지도록 조사하여 형성하는 유기전계 발광소자의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 조사된 레이저빔에 노출된 상기 뱅크의 측면은 연소된 후 제거되며, 상기 측면은 상기 레이저빔의 세기에 비례하여 서로 다른 두께로 연소된다.
그리고, 상기 뱅크는 상기 밑면의 폭이 상기 윗면의 폭보다 크게 형성되며, 상기 뱅크는 상기 측면이 상기 제 1 기판의 표면에 수직한 제 1 부분과 상기 제 1 기판의 표면에 나란한 제 2 부분으로 구성되며, 상기 제 1 및 제 2 부분은 상기 제 1 전극의 표면을 기준으로 다수의 단차부를 이룬다.
여기서, 상기 윗면과 상기 제 1 부분의 제 1-1 부분을 통해 일단이 연결되는 상기 제 2 부분의 제 2-1 부분은, 상기 제 2-1 부분의 타단과 상기 제 1 부분의 제 1-2 부분을 통해 연결되는 상기 제 2 부분의 제 2-2 부분과 서로 중첩되지 않고 상기 유기 발광층과 각각 접촉되며, 상기 뱅크의 상기 측면과 상기 제 2 전극 사이로는 상기 유기 발광층이 개재되며, 상기 뱅크의 상기 측면과 상기 제 2 전극은 서로 접촉되지 않는다,
그리고, 상기 뱅크는 상기 측면에 있어, 상기 제 1 전극의 표면과 가장 인접하는 단차부가 상기 제 1 부분을 대신하여 상기 제 1 기판의 표면에 대해 기울기를 갖는 제 3 부분으로 구성되며, 상기 뱅크는 상기 측면에 있어, 상기 제 1 기판의 표면에 대해 기울어진 제 1 각도를 갖는 제 3 부분과 상기 제 1 기판의 표면에 대해 나란한 상기 제 2 부분으로 구성된다.
그리고, 상기 뱅크는 상기 측면에 있어, 상기 제 1 기판의 표면에 대해 기울어진 제 1 각도를 갖는 제 3 부분과 상기 제 1 기판의 표면에 대해 기울어진 상기 제 1 각도와 다른 제 2 각도를 갖는 제 4 부분으로 구성되며, 상기 제 3 부분으로는 상기 레이저빔이 상기 제 1 기판의 표면에 대해 기울어진 상태에서 단위 면적당 에너지 밀도를 변화시키며 조사되며, 상기 제 3 부분에는 상기 레이저빔이 조사되지 않는다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는, 그 측면이 계단형태 혹은 톱니형태를 갖는 뱅크가 구비됨으로서 상기 뱅크 주변에서의 파일 업 현상이 최소화되므로 종래의 매끈한 표면의 측면을 갖는 뱅크가 구비된 유기전계 발광소자 대비 각 발광영역 내에서 그 발광영역이 확장되므로 개구율을 향상시키는 효과가 있다.
나아가, 각 발광영역 내에서 평탄한 표면을 갖는 유기 발광층이 확대됨으로서 균일한 휘도 특성을 갖게 되며 이에 의해 휘도 불균일에 의한 얼굴 불량이 억제되어 표시품질과 소자 성능 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
그리고 상기 뱅크로 둘러싸인 발광영역에서 유기 발광층의 두께 균일도가 향상됨으로서 유기 발광층의 열화를 억제하여 유기전계 발광소자의 수명을 향상시키며 효과가 있다.
도 1은 종래의 잉크 젯 장치를 통해 액상의 유기 발광물질을 분사하여 유기 발광층을 형성한 후 건조 단계를 진행한 후의 유기전계 발광소자의 단면도.
도 2는 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역에 대한 회로도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 표시영역 일부에 대한 단면도
도 4는 뱅크를 포함하는 유기 발광층이 형성된 상태의 발광영역 일부를 확대도시한 단면도로서 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자와 비교예로서 종래의 유기전계 발광소자를 동시에 나타낸 도면.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 뱅크의 다양한 변형예를 나타낸 단면도로서, 각각 제 1, 2, 3 변형예에 따른 뱅크의 단면 형태를 도시한 도면.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자에 있어 그 측면이 계단형태를 갖는 뱅크를 형성하는 단계를 나타낸 공정 단면도.
도 2는 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역에 대한 회로도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 표시영역 일부에 대한 단면도
도 4는 뱅크를 포함하는 유기 발광층이 형성된 상태의 발광영역 일부를 확대도시한 단면도로서 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자와 비교예로서 종래의 유기전계 발광소자를 동시에 나타낸 도면.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 뱅크의 다양한 변형예를 나타낸 단면도로서, 각각 제 1, 2, 3 변형예에 따른 뱅크의 단면 형태를 도시한 도면.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자에 있어 그 측면이 계단형태를 갖는 뱅크를 형성하는 단계를 나타낸 공정 단면도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 유기전계 발광소자의 구성 및 동작에 대해서 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역에 대한 회로도인 도 2를 참조하여 간단히 설명한다.
도시한 바와 같이 유기전계 발광소자의 각 화소영역(P) 에는 스위칭(switching) 박막트랜지스터(STr)와 구동(driving) 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 커패시터(StgC), 그리고 유기전계 발광 다이오드(E)가 구비되고 있다.
즉, 제 1 방향으로 게이트 배선(GL)이 형성되어 있고, 상기 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 데이터 배선(DL)이 형성됨으로써 상기 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)에 의해 둘러싸인 영역으로 정의되는 화소영역(P)이 구비되고 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 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 전기적으로 연결된 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.
상기 유기전계 발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극과 연결되고 있으며, 타측 단자인 제 2 전극은 접지되고 있다. 이때, 상기 전원배선(PL)을 통해 전달되는 전원전압은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)를 통해 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 된다. 그리고 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 유기전계발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 표시영역 일부에 대한 단면도이며, 이때 설명의 편의를 위해 각 화소영역 내에 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되는 영역을 구동영역(DA), 그리고 도면에는 나타내지 않았지만 각 화소영역(P) 내에 스위칭 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역(미도시)이라 정의하였다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계 발광 다이오드(E)가 형성된 제 1 기판(110)과, 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)으로 구성되고 있다. 이때, 인캡슐레이션을 위한 상기 제 2 기판(170)은 상기 제 2 전극 상부에 수분 침투를 억제하기 위한 무기절연막 또는(및) 유기절연막이 형성되거나, 혹은 발광된 빛의 추출 효율 등대를 위해 캡핑막이 형성되는 경우 생략될 수 있다.
우선, 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계 발광 다이오드(E)가 구비된 제 1 기판(110)의 구성에 대해 설명한다.
상기 제 1 기판(110) 상의 상기 구동영역(DA) 및 스위칭 영역(미도시)에는 각각 순수 폴리실리콘으로 이루어지며, 그 중앙부는 채널의 통로를 이루는 제 1 영역(113a) 그리고 상기 제 1 영역(113a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 제 2 영역(113b)으로 구성된 반도체층(113)이 형성되어 있다.
이때, 상기 반도체층(113)과 상기 제 1 기판(110) 사이에는 전면에 무기절연물질 예를들면, 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 버퍼층(미도시)이 더욱 구비될 수도 있다. 상기 버퍼층(미도시)은 상기 반도체층(113)의 결정화시 상기 제 1 기판(110) 내부로부터 나오는 알카리 이온의 방출에 의한 상기 반도체층(113)의 특성 저하를 방지하기 위함이다.
또한, 상기 반도체층(113)을 덮으며 게이트 절연막(116)이 전면에 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(116) 위로 상기 구동영역(DA) 및 스위칭 영역(미도시)에는 상기 각 반도체층(113)의 제 1 영역(113a)에 대응하여 각각 게이트 전극(120)이 형성되어 있다. 그리고 상기 게이트 절연막(116) 위로는 상기 스위칭 영역(미도시)에 형성된 게이트 전극(미도시)과 연결되며 일방향으로 연장하며 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있다.
다음, 상기 게이트 전극(120)과 게이트 배선(미도시) 위로 무기절연물질 예를들면, 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 층간절연막(123)이 형성되어 있다. 이때, 상기 층간절연막(123)과 그 하부의 게이트 절연막(116)에는 상기 제 1 영역(113a) 양측면에 위치한 상기 제 2 영역(113b)을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀(125)이 구비되고 있다.
다음, 상기 반도체층 콘택홀(125)이 구비된 상기 층간절연막(123) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하는 데이터 배선(미도시)과, 이와 이격하여 나란하게 전원배선(미도시)이 형성되고 있다.
또한, 상기 층간절연막(123) 위로 각 구동영역(DA) 및 스위칭 영역(미도시)에는 서로 이격하며 상기 반도체층 콘택홀(125)을 통해 노출된 제 2 영역(113b)과 각각 접촉하며 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 형성되어 있다.
한편, 상기 구동영역(DA)에 순차 적층된 상기 반도체층(113)과 게이트 절연막(116)과 게이트 전극(120)과 층간절연막(123)과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이룬다. 이때, 상기 스위칭 영역(미도시)에도 상기 구동영역(DA)에 형성된 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조의 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되고 있다.
상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)과 전기적으로 연결되고 있으며, 나아가 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 도 연결되고 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)에 있어서는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 폴리실리콘의 반도체층(113)을 가지며 탑 게이트 타입(Top gate type)으로 구성된 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)는 비정질 실리콘의 반도체층 또는 산화물 반도체 물질로 이루어진 반도체층을 갖는 보텀 게이트 타입(Bottom gate type)으로 구성될 수도 있다.
상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)가 보텀 게이트 타입으로 구성되는 경우, 그 하부로부터 상부로 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층과 서로 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층으로 이루어진 반도체층과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극이 적층된 적층구조를 갖거나, 또는 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 산화물 반도체층과, 에치스토퍼와, 상기 에치스토퍼 상에서 서로 이격하며 각각 상기 산화물 반도체층과 접촉하는 소스 및 드레인 전극의 적층구조를 갖는다.
이러한 보텀 게이트 타입의 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)가 형성된 제 1 기판(110)의 경우, 상기 게이트 배선(미도시)은 상기 게이트 전극(120)이 형성된 동일한 층에 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 게이트 전극(미도시)과 연결되도록 형성되며, 상기 데이터 배선미도시)은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 소스 전극(133)이 형성된 동일한 층에 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 소스 전극(미도시)과 연결되도록 형성된 구성을 이루게 된다.
한편, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시) 상부로 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)을 갖는 제 1 보호층(140)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 보호층(140)은 평탄한 표면을 이루도록 유기절연물질 예를들면 포토아크릴로 이루어지고 있다. 이때, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 상기 제 1 보호층(1740) 사이에 무기절연물질로 이루어진 제 2 보호층(미도시)이 더욱 형성될 수도 있으며, 이 경우, 상기 드레인 콘택홀(143)은 상기 제 1 및 제 2 보호층(140, 미도시)에 대해 형성된다.
다음, 상기 제 1 보호층(140) 위로 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)과 접촉하며 각 화소영역(P1, P2, P3)별로 제 1 전극(147)이 형성되어 있다.
이때, 상기 제 1 전극(150)은 일함수 값이 비교적 큰 즉, 4.8eV 내지 5.2eV 정도의 일함수 값을 갖는 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어짐으로서 애노드 전극의 역할을 한다.
한편, 상기 제 1 전극(147)은 일함수 값이 큰 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 경우, 유기전계 발광소자가 상부발광 방식으로 동작 시에는 유기전계 발광 다이오드(E)의 상부로의 발광효율 증대를 위해 반사율이 우수한 금속물질인 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd) 중 어느 하나로 이루어진 반사층(미도시)이 상기 제 1 전극(150) 하부에 더욱 구비될 수 있다. 이러한 반사층(미도시)이 상기 제 1 전극(150) 하부에 구비되는 경우, 상기 제 1 전극(150)의 상부에 형성되는 유기 발광층(155)으로부터 발광된 빛이 상기 반사층(미도시)을 통해 반사되어 상부로 반사시킴으로서 발광된 빛의 이용 효율을 증대시켜 최종적으로 휘도 특성을 향상시키는 효과를 갖게 된다.
이때, 상기 반사층(미도시)은 상기 제 1 전극(150) 하부로 별도로 구성되지 않고, 상기 제 1 전극(150) 자체가 이중층 구조를 이룸으로서 즉, 반사효율이 우수한 금속으로 이루어진 하부층(150a)과 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 상부층(150b)의 이중층 구조를 이루도록 하여 유기전계 발광소자(101)가 상부발광 방식으로 구동되도록 할 수도 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)에 있어서 가장 특징적인 구성으로, 상기 제 1 전극(150) 위로 유기 발광층(155)이 구비되는 발광영역(EA3)의 경계에 상기 제 1 전극(150)의 가장자리와 소정폭 중첩하여 상기 발광영역(EA3)을 둘러싸며 상기 제 1 전극(150)의 중앙부를 노출시키는 뱅크(153)가 형성되어 있다.
이러한 뱅크(153)는 소수성 특성을 갖는 고분자 물질 예를들면 불소(F)가 함유된 폴리이미드(poly imide), 스티렌(styrene), 메틸마사크릴레이트(methyl mathacrylate), 폴리테트라플로우틸렌(polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합된 물질로 이루어지고 있다.
이때, 상기 뱅크(153)는 상기 제 1 전극(150) 상부에 구비되는 유기 발광층(155)과 접촉하는 그 양 측면이 평탄한 표면을 이루지 않고 톱니형태 더욱 정확히는 하부로부터 상부로 우상향 혹은 좌상향의 계단형태를 이루는 것이 특징이다.
즉, 상기 뱅크(153)는 서로 좌우로 혹은 상하로 이웃하는 발광영역(EA)을 사이에 두고 상기 발광영역(EA)을 가로지르는 방향으로 절단했을 경우 그 단면의 전체적인 형태는 사다리꼴을 이루며, 이러한 사다리꼴 형상에 있어 양 측면은 각각 직선형태의 빗변을 이루는 것이 아니라 계단형태를 이루는 것이 특징이다. 이러한 뱅크(153)는 그 단면 구조에 있어 상기 사다리꼴 형태의 뱅크(153)의 좌변은 우 상향의 계단형태를 우변의 경우 좌상향의 계단 형태를 이룬다.
따라서 상기 뱅크(153)는 전술한 바와 같은 단면구조를 가지므로 실제적으로 상기 뱅크(153)는 밑변과 윗면 그리고 이러한 밑면과 윗면을 연결하는 양 측면이 구비되며, 이때 상기 밑면의 폭이 윗면의 폭보다 크며 상기 윗면은 밑면과 완전 중첩하는 형태를 이루는 것이 특징이다.
이러한 구성을 갖는 뱅크(153)는 그 측면이 계단형태를 이룸으로서 상기 뱅크(153)의 각 측면은 상기 제 1 기판(110)의 표면과 수직한 다수의 제 1 부분(pt1)과 상기 제 1 기판(110)의 표면과 나란한 다수의 제 2 부분(pt2)으로 이루어지는 것이 특징이다.
본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)는 전술한 바와같은 그 측면이 계단형태를 갖는 뱅크(153)가 형성됨으로서 잉크 젯 또는 노즐 코팅 방식에 의해 유기 발광층(155)을 형성하는 경우, 파일 업 현상이 최소화될 수 있는 것이며, 이에 의해 상기 뱅크(153)로 둘러싸인 발광영역(EA3) 내에서의 평탄한 표면을 갖는 유기 발광층(155)의 면적이 증가됨으로서 실제 발광영역(EA4)이 확장됨에 의해 개구율 및 휘도 특성을 향상시킴과 동시에 수명을 향상시키는 효과를 갖는 것이다.
측면이 계단형태의 단면 구조를 갖는 뱅크(153)를 구비한 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(110)가 파일 업 현상을 최소화하고, 개구율을 향상시킬 수 있는 이유를 뱅크를 확대 도시한 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 뱅크를 포함하는 유기 발광층이 형성된 상태의 발광영역 일부를 확대도시한 단면도로서 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자와 비교예로서 종래의 유기전계 발광소자를 동시에 나타낸 도면이다. 이때, 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 유기전계 발광소자의 발광영역은 뱅크의 상면의 면적이 동일하도록 형성하고, 상기 뱅크의 상면이 일치하도록 배치하였으며, 편의를 위해 다른 구성요소는 생략하고 뱅크와 유기 발광층만을 도시하였다.
도시한 바와같이, 비교예에 따른 종래의 유기전계 발광소자(1)의 경우 뱅크(53)의 단면을 살펴보면 제 1 폭(w1)을 갖는 밑변과 상기 제 1 폭(w1)보다 작은 제 2 폭(w2)을 갖는 윗변과 상기 윗변과 밑변을 잇는 직선 형태의 빗변이 형성되고 있다.
반면, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(110)에 있어 뱅크(153)는 윗변의 제 2 폭(w2)을 갖는 반면 밑변은 상기 제 2 폭(w2)보다는 크지만 제 1 폭(w1)보다 작은 제 3 폭(w3)을 갖게 됨을 알 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(110)의 뱅크(153)의 단면도에 있어 빗변은 상기 제 1 기판(미도시) 표면을 기준으로 이에 수직한 제 1 부분(pt1)과 나란한 제 2 부분(pt2)이 교대하는 형태로 이루어져 계단형태를 이루고 있다.
이러한 측면이 계단형태를 갖는 뱅크(153)를 구비한 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(110)의 경우, 밑변의 제 3 폭(w3)이 비교예의 제 1 폭(w1) 대비 작게 형성됨으로서 줄어든 만큼 실제 발광영역((EA4))의 면적을 증가시키게 된다.
나아가 계단 형태의 측면을 갖는 뱅크(153)에 있어 유기 발광층(155)을 잉크 젯 장치(미도시)를 통해 분사한 상태에서 건조 공정에 진행하면, 상기 뱅크(153)에는 상기 제 1 기판(미도시)의 표면 나란하게 배치되는 제 2 부분(pt2)이 다수 존재하게 되며 이들 제 2 부분(pt2)에 대해서는 유기 발광층(155)이 상기 발광영역(EA3)의 중앙부와 유사한 수준으로 건조가 이루어지게 됨으로서 상기 뱅크(153) 주변에서의 파일 업 현상이 비교예 대비 저감된다.
더욱이 제 1 부분(pt1)과 제 2 부분(pt2)이 만나는 모서리 부분에서는 상기 유기 발광층(155)이 거의 형성되지 않게 됨으로서 상기 뱅크(153) 측면에 건조된 상태의 유기 발광층(155)은 그 두께가 더욱더 줄어들게 되는 것이다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)의 경우, 뱅크(153)의 밑면 폭(w3)이 비교예 대비 작아지는 것과 측면에 형성되는 유기 발광층(155)의 두께가 줄어듦에 의해 비교예에 따른 종래의 유기전계 발광소자(1) 대비 뱅크(153)와 이와 인접한 주변에서의 파일 업 현상이 현저히 줄어들게 됨으로서 각 발광영역(EA3) 내에서의 평탄한 표면을 갖는 유기 발광층(155) 면적을 증가시키게 되며, 이에 의해 실제 발광영역(EA4)의 개구율이 증가되며, 동시에 개구율 증가에 의해 실제 발광영역(EA4)의 휘도 특성이 향상되는 것이다.
도면을 참조하면, 비교예에 따른 종래의 유기전계 발광소자(1)의 경우, 뱅크(53)의 측면에서 유기 발광층(55)의 두께가 상대적으로 두껍게 형성됨에 의해 전체 발광영역에서 유기 발광층(55)이 평탄한 표면을 갖는 면적은 서로 이웃한 뱅크(53) 사이의 거리로 정의된 제 4 폭(w4)이 되고 있는 반면, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)의 경우 뱅크(153) 측면에서의 유기 발광층(155)의 두께 저감과 뱅크(153)의 밑면 폭(w3)이 동일한 윗면 크기를 갖는 종래의 유기전계 발광소자(1)의 뱅크(53)의 밑면 폭(w1) 대비 소정량 줄어듦에 의해 전체 발광영역에서 유기 발광층이 평탄한 표면을 갖는 실제 발광영역(EA4)은 상기 제 4 폭(w5)보다 큰 제 5 폭(w5)이 됨을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예의 경우, 뱅크(153)의 구조적 특징에 의해 뱅크(153) 주변에서의 파일 업 현상이 저감되어 비교예에 따른 종래의 유기전계 발광소자(1) 대비 각 발광영역 내에서 평탄한 표면을 갖는 유기 발광층(155)의 면적이 증가하게 되어 실제 발광영역(EA4)이 확장되므로 개구율과 휘도 특성 측면에서 비교예 대비 향상되는 것이며, 나아가 특성 저하를 야기시키는 파일 업 되는 부분의 면적이 작아짐에 의해 특성 저하를 억제하는 동시에 열화를 늦추게 되므로 수명에 있어서도 비교예에 따른 종래의 유기전계 발광소자(1) 대비 향상되는 것이다.
실험상으로 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)에 있어 그 실제 발광영역(EA4)은 비교예에 따른 유기전계 발광소자(1)의 실제 발광영역(EA2) 대비 약 14% 증가되었음을 알 수 있었다.
한편, 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)의 경우, 뱅크(153)는 그 측면이 상기 제 1 기판(110) 표면에 수직한 다수의 제 1 부분(pt1)과 나란한 제 2 부분(pt2)이 교대하는 계단형태를 이루는 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 뱅크(153)의 측면의 계단형태는 다양하게 변형될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 뱅크의 다양한 변형예를 나타낸 단면도로서, 각각 제 1, 2, 3 변형예에 따른 뱅크의 단면 형태를 도시한 도면이다. 이때 설명의 편의를 위해 뱅크(153)의 계단형태의 측면에 있어 최하부에 단차진 부분을 하단부, 상기 뱅크(153)의 상면과 가장 인접하는 단차부를 상단부라 정의하고, 상기 상단부와 하단부 사이에 다수의 단차부를 중간 단차부라 정의한다.
제 1 변형예를 나타낸 도 5a를 참조하면, 상기 제 1 변형예에 따른 뱅크(253)는 중간 단차부와 상단부는 실시예에 따른 뱅크(도 3의 153)와 동일한 구성을 갖지만, 하단부는 상이함을 알 수 있다.
즉, 제 1 변형예에 따른 뱅크(253)의 경우 하단부는 제 2 부분(pt2)과 연결되는 제 1 부분을 대신하여 상기 제 1 기판(미도시) 표면과 수직 혹은 수평이 아니 0도 보다 크고 90도 보다 작은 범위의 기울기를 가져 상기 제 1 기판(미도시)의 표면에 대해 빗변을 이루는 제 3 부분(pt3)으로 구성되고 있는 것이 특징이다.
이때, 상기 제 3 부분(pt3)은 비교예에 따른 뱅크(도 1의 53)의 빗변과 동일한 수준의 기울기를 갖는다.
따라서 이러한 구성을 갖는 제 1 변형예에 따른 뱅크(253)는 상면의 폭(w1)과 더불어 밑면의 폭(w2) 또한 그 단면 형태가 사다리꼴 형상을 갖는 비교예에 따른 뱅크(도 1의 53)의 상면의 폭(도 1의 w1) 및 밑면의 폭(도 1의 w2)과 동일한 크기 즉 제 1 폭(w1) 및 제 2 폭(w3)이 된다.
이러한 구성을 갖는 제 1 변형예에 따른 뱅크(253)를 구비한 유기전계 발광소자의 경우 상기 뱅크(253)의 하단부를 제외한 중간 단차부와 상단부에 구현된 계단형태의 빗면에 의해 뱅크(253) 주면의 파일 업 현상이 저감될 수 있다.
이에 의해 뱅크(253)의 상면 폭을 종래의 유기전계 발광소자(도 1의 1)와 일치시킬 경우, 종래의 유기전계 발광소자(도 1의 1)에 구비된 뱅크(도 1의 53) 대비 그 밑면 폭(w2)의 저감은 발생되지 않는 바 비록 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(도 3의 101)의 효과보다는 작지만 비교예에 따른 종래의 유기전계 발광소자(도 1의 1) 대비 개구율 및 휘도 향상의 효과를 갖는다.
한편, 제 2 변형예를 나타낸 도 5b를 참조하면, 상기 제 2 변형예에 따른 뱅크(353)는 그 빗면에 있어 하단부를 포함하여 중간 단차부와 상단부 모두가 상기 제 1 기판(미도시) 표면에 대해 수직이 아닌 소정의 각도를 갖는 제 3 부분(pt3)과 상기 제 1 기판(미도시) 면에 나란한 제 2 부분(pt2)이 교대하는 형태로 연결 구성된 것이 특징이다.
즉, 제 2 변형예에 따른 뱅크(353)는 본 발명의 실시예에 따른 뱅크(도 3의 153)와 동일하게 제 2 부분(pt2)은 구성되지만, 상기 제 1 기판(미도시) 표면에 대해 수직한 제 1 부분(도 3의 pt1)을 대신하여 상기 제 1 기판(미도시) 표면에 대해 수직하지 않고 소정 각도의 기울기를 갖는 제 3 부분(pt3)으로 대체된 것이다.
이러한 제 2 변형예에 따른 뱅크(353)는 그 상면 폭을 종래의 유기전계 발광소자(도 1의 1)의 뱅크(도 1의 53)의 상면 폭(도 1의 w1)과 일치하도록 형성했을 경우, 그 밑면 폭(w6)은 종래의 유기전계 발광소자(도 1의 1)의 뱅크(도 1의 53)의 밑면 폭(도 1의 w2) 대비 줄어줄게 됨으로서(w6 < 도 1의 w2) 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(도 3의 101)와 동일한 수준의 발광영역의 개구율 증대의 효과를 가질 수 있다.
그리고 도 5c를 참조하면, 제 3 변형예에 따른 뱅크(453)는 그 빗면에 있어 상기 제 1 기판(미도시) 표면에 대해 소정의 기울기를 갖는 제 3 부분(pt3)과 더불어 상기 제 1 기판(미도시) 표면에 나란한 제 2 부분(도 3의 pt2)을 대신하여 상기 제 1 기판(미도시) 표면에 대해 나란하지 않고 소정의 각도를 가지며 상기 제 3 부분(도 5a의 pt3)과 다른 기울기를 갖는 제 4 부분(pt4)에 의해 지그재그 형태 혹은 톱니형태를 이루는 것이 특징이다.
이러한 제 3 변형예에 따른 뱅크(453)는 그 상면 폭을 종래의 유기전계 발광소자(도 1의 1)의 뱅크(도 1의 53)의 상면 폭(도 1의 w1)과 일치하도록 형성했을 경우, 그 밑면 폭(w7)은 종래의 유기전계 발광소자(도 1의 1)의 뱅크(도 1의 53)의 밑면 폭(도 1의 w2) 대비 줄어줄게 됨으로서(w7 < 도 1의 w2) 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(도 3의 101)와 동일한 수준의 발광영역의 개구율 증대의 효과를 가질 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)는 측면이 계단형태를 갖는 상기 뱅크(153)로 둘러싸인 발광영역(EA3) 내부에 상기 제 1 전극(150) 위로 유기 발광층(155)이 구비되고 있다.
이때, 상기 유기 발광층(155)은 각 화소영역(P)에 대해 순차 반복하는 형태로 각각 적, 녹, 청색을 발광하는 물질로 이루어질 수도 있으며, 또는 전체의 발광영역(EA3) 각각에 대해 화이트를 발광하는 유기 발광 물질로 이루어질 수도 있다.
이러한 유기 발광층(155)은 액상의 유기 발광 물질을 잉크젯 장치 또는 노즐 코팅 장치를 통해 분사 또는 드롭핑 하여 형성한 후 건조하여 경화시킴으로서 완성된 것이 특징이다.
한편, 상기 유기 발광층(155)은 도면에 있어서는 유기 발광 물질만으로 이루어진 단일층으로 구성됨을 보이고 있지만, 발광 효율을 높이기 위해 다중층 구조로 이루어질 수도 있다.
상기 유기 발광층(155)이 다중층 구조를 이루는 경우, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 애노드 전극의 역할을 하는 상기 제 1 전극(150) 상부로부터 순차적으로 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transporting layer), 유기 발광 물질층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 5중층 구조로 형성될 수도 있으며, 또는 정공수송층(hole transporting layer), 유기 발광 물질층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 4중층 구조를 이룰 수도 있으며, 나아가 정공수송층(hole transporting layer), 유기 발광 물질층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer)의 3중층 구조로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 유기 발광층(155) 상부에는 상기 표시영역 전면에 제 2 전극(160)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 2 전극(160)은 상기 제 1 전극(150) 대비 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 알루미늄마그네슘 합금(AlMg) 중 하나로 이루어짐으로서 캐소드 전극의 역할을 한다.
이 경우, 상기 발광영역(EA3)에 순차 적층된 상기 제 1 전극(150)과 유기 발광층(155)과 상기 제 2 전극(160)은 유기전계 발광 다이오드(E)를 이룬다.
한편, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)의 제 1 기판(110)에 대응하여 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)이 구비되고 있다.
상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(170)은 그 가장자리를 따라 실란트 또는 프릿으로 이루어진 접착제(미도시)가 구비되고 있으며, 이러한 접착제(미도시)에 의해 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(170)이 합착되어 패널상태를 유지하고 있다. 이때, 서로 이격하는 상기 제 1 기판(110)과 제 2 기판(170) 사이에는 진공의 상태를 갖거나 또는 불활성 기체로 채워짐으로써 불활성 가스 분위기를 가질 수 있다.
이 경우. 상기 인캡슐레이션을 위한 상기 제 2 기판(170)은 유연한 특성을 갖는 플라스틱으로 이루어질 수도 있으며, 또는 유리기판으로 이루어질 수도 있다.
한편, 전술한 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)는 제 1 기판(110)과 마주하여 이격하는 형태로 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)이 구비된 것을 나타내고 있지만, 상기 제 2 기판(170)은 점착층을 포함하는 필름 형태로 상기 제 1 기판(110)의 최상층에 구비된 상기 제 2 전극(160)과 접촉하도록 구성될 수도 있으며, 혹은 상기 제 2 전극(160) 상부로 유기절연막(미도시) 또는 무기절연막(미도시)이 더욱 구비되어 캡핑막(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 유기절연막(미도시) 또는 무기절연막(162)은 그 자체로 인캡슐레이션 막(미도시)으로 이용될 수도 있으며, 이 경우 상기 제 2 기판(170)은 생략할 수도 있다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(101)는, 그 측면이 계단형태 혹은 톱니형태를 갖는 뱅크(153)가 구비됨으로서 매끈한 표면을 갖는 종래의 유기전계 발광소자(도 1의 1) 대비 잉크 젯 장치 또는 노즐 코팅장치를 이용하여 유기 발광 물질을 분사 또는 드롭핑하여 발광영역(EA3)에 액상의 유기 발광층(미도시)을 이룬 상태에서 건조 공정 진행에 의해 상기 액상의 유기 발광층(미도시)의 건조 시 뱅크(153) 주변에서의 파일 업 현상이 저감됨으로서 발광영역(EA3)에서 건조된 상태의 유기 발광층(155)에 있어 평탄한 표면을 갖는 부분의 면적이 증가함에 따라 실재 발광영역(EA4)의 확장에 의해 개구율을 향상시키는 효과가 있다.
나아가, 각 발광영역(EA3) 내에서 평탄한 표면을 갖는 유기 발광층(155) 부분이 증가함에 의해 휘도 향상과 더불어 균일한 휘도 특성을 갖게 됨으로서 휘도 불균일에 의한 얼굴 불량이 억제되어 표시품질을 향상시키는 효과가 있다.
그리고 각 발광영역(EA) 내에서 파일 업 현상이 저감되어 유기 발광층(155)의 두께 균일도가 향상됨으로서 유기 발광층(155)의 열화를 억제하여 수명을 연장시키는 효과가 있다.
이후에는 전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조 방법에 대해 설명한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자는 그 측면에 계단형태 혹은 톱니형태를 갖는 뱅크의 구성에 특징이 있으며, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터를 형성하는 단계와, 뱅크 형성 후 잉크 젯 장치를 이용한 유기 발광층의 형성과 제 2 전극의 형성하는 단계는 일반적인 방법에 의해 제조되므로 이에 대해서는 그 설명을 생략하거나 간략히 하며, 그 측면이 계단형태를 갖는 뱅크의 형성 방법을 위주로 하여 설명한다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자에 있어 그 측면이 계단형태를 갖는 뱅크를 형성하는 단계를 나타낸 공정 단면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 스위칭 및 구동 박막트랜지스터 등의 구성요소는 생략하였으며, 뱅크와 상기 뱅크 하부에 위치하여 이와 접촉하는 보호층과 제 1 전극만을 도시하였다.
우선, 투명한 재질의 제 1 기판(미도시) 상에 일반적인 방법을 진행하여 서로 교차하는 게이트 배선(미도시) 및 데이트 배선(미도시)과, 상기 데이터 배선(미도시)과 나란한 전원배선(미도시)을 형성하고, 나아가 스위칭 영역(미도시)에 상기 게이트 및 데이터 배선(미도시)과 연결된 스위칭 박막트랜지스터(미도시)를 형성하고, 동시에 구동영역(미도시)에 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 전원배선(미도시)과 연결된 구동 박막트랜지스터(미도시)를 형성한다.
이후 도 5a에 도시한 바와같이, 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시) 위로 유기절연물질 예를들면 포토아크릴을 도포함으로서 평탄한 표면을 갖는 제 1 보호층(140)을 형성하고, 이에 대해 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 구동 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)을 노출시키는 드레인 콘택홀(미도시)을 형성한다.
다음, 상기 드레인 콘택홀(미도시)을 구비한 제 1 보호층 위로 각 화소영역 더욱 정확히는 각 발광영역(미도시) 별로 상기 구동 박막트랜지스터(미도시)와 상기 드레인 콘택홀(미도시)을 통해 접촉하는 제 1 전극(150)을 형성한다. 이때, 상기 제 1 전극(150)은 반사성이 우수한 금속물질과 일함수 값이 큰 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 이중층 구조를 이루도록 한 것을 일례로 나타내었다.
이후, 상기 제 1 전극(150) 위로 감광성 물질이 포함되어 감광성 특성을 가지며, 나아가 소수성 특성을 갖는 고분자 물질 예를들면 불소(F)가 함유된 폴리이미드(poly imide), 스티렌(styrene), 메틸마사크릴레이트(methyl mathacrylate), 폴리테트라플로우틸렌(polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합된 물질을 도포함으로서 뱅크 물질층(미도시)을 형성한다.
이후, 이러한 감광성 특성을 갖는 상기 뱅크 물질층(미도시) 상부로 일반적인 빛의 투과영역과 차단영역을 갖는 노광 마스크(미도시)를 위치시키고, 상기 뱅크 물질층(미도시)에 대해 상기 노광 마스크(미도시)를 통한 노광을 실시하고, 노광된 뱅크 물질층(미도시)을 현상함으로서 각 발광영역(미도시)의 경계에 상기 제 1 전극(150)의 가장자리와 소정폭 중첩하며 그 단면 형태가 사다리꼴인 댐 형태를 갖는 1차 뱅크(152)를 형성한다.
다음, 상기 그 단면이 사다리꼴 형태를 갖는 상기 1 차 뱅크(152)의 상부에 상기 1차 뱅크(152)를 이루는 고분자 물질을 연소시킬 수 있는 정도의 에너지를 갖는 레이저 빔(LB)을 상기 1차 뱅크(152)에 대해 수직한 방향으로 조사한다. 이때, 상기 레이저 빔(LB)은 상기 제 1 뱅크(152)의 각 단차부에 대응하여 수회 조사되는데, 각 단차부 상에서 일 방향으로 갈수록 점진적으로 그 단위 면적당 에너지 밀도가 작아지도록 레이저 빔(LB)이 조사되거나, 혹은 각 단차부 상에서 일 방향으로 갈수록 점진적으로 그 단위 면적당 에너지 밀도가 커지도록 레이저 빔(LB)이 조사되는 것이 특징이다.
일례로 상기 레이저 빔 조사장치(190)가 좌측에서 우측으로 이동하며 레이저 빔(LB)을 조사한다고 가정하면, 상기 1차 뱅크(152)의 좌측면에 대해서는 각 단차부에 대응하여 점진적으로 에너지 밀도가 큰 레이저 빔(LB)을 각 단차부에 조사하고, 상기 1차 뱅크(152)의 우측면에 대응해서는 각 단차부에 대응하여 점진적으로 에너지 밀도가 작은 레이저 빔(LB)을 각 단차부에 조사하는 하는 것이 특징이다.
이렇게 레이저 빔(LB)이 1차 뱅크(152)의 양측면에 대해 조사되는 경우, 레이저 빔(LB)의 점진적인 강도 즉 단위 면적당 에너지 밀도 차에 의해 1차 뱅크(152)의 측면에 대응하여 연소되는 두께가 달리하게 됨으로서 1차 뱅크(152)의 측면에 계단형태를 이루도록 할 수 있다.
이 경우, 본 발명의 실시예에 개시된 1차 뱅크(152)의 경우 그 측면의 양 끝단의 소정폭에 대해서 레이저 빔(LB)의 조사를 실시한 것이며, 제 1 변형예에 따른 뱅크(도 5a의 253)의 경우 1차 뱅크(152)의 양 끝단의 소정폭에 대해서는 레이저 빔(LB)의 조사가 이루어지지 않음으로서 사다리꼴의 빗면 형태를 그대로 유지함으로서 하단부는 제 3 부분(도 5a의 pt3)으로 이루어지도록 한 것이다.
그리고 제 2 및 제 3 변형예에 따른 뱅크(도 5b의 353, 도 5c의 453)의 경우 상기 레이저 빔(LB)을 1차 뱅크(152)의 윗면을 기준으로 이에 대해 수직하게 상기 1차 뱅크(152)의 측면에 조사되도록 하지 않고, 상기 1차 뱅크(152)의 윗면을 기준으로 좌 또는 우측으로 소정의 각도를 갖도록 기울어진 상태에서 상기 1차 뱅크(152)의 측면에 레이저 빔(LB)이 단위 면적당 에너지 밀도를 변화시키며 조사되도록 함으로서 형성할 수 있다.
한편, 이러한 레이저 빔(LB) 조사에 의해 상기 1차 뱅크(152)에 있어 상기 레이저 빔(LB)이 조사된 부분은 상기 레이저 빔(LB)에 노출됨으로서 연소되며, 상기 레이저 빔(LB)이 조사되지 않은 부분은 레이저 빔(LB)에 노출되지 않으므로 현 상태를 그대로 유지하게 된다.
이때, 상기 다양한 세기(혹은 강도)를 갖는 상기 레이저 빔(LB)의 조사 시간을 적절히 조절하여 상기 1차 뱅크(152)의 양끝단의 소정폭을 제외한 측면의 중앙부에 대응하는 부분은 상기 제 1 전극(150) 혹은 제 1 보호층(미도시)의 표면이 노출되도록 완전히 연소되지 않고 상기 레이저 빔(LB)의 세기(혹은 강도)에 비례하여 서로 다른 두께로 소정량이 연소될 수 있는 정도로 조사되는 것이 특징이다.
다음, 도 6b에 도시한 바와같이, 레이저 빔이 조사된 1차 뱅크(152)가 구비된 제 1 기판(미도시)에 대해 세정을 실시하거나, 또는 진공 흡입을 실시함으로서 상기 1차 뱅크(152)가 연소된 부분을 제거하게 되면, 도 6c에 도시한 바와같이 그 측면이 계단형태를 갖는 뱅크(153)가 형성된다.
이러한 측면이 계단형태 혹은 톱니형태를 갖는 뱅크(153)를 형성한 후에는 도 3을 참조하면, 잉크 젯 장치 혹은 노즐 코팅장치를 이용하여 유기 발광 물질을 분사 혹은 드롭핑하고, 상기 각 발광영역(EA3)에 분사 혹은 드롭핑된 액상의 유기 발광 물질을 건조시킴으로서 유기 발광층(155)을 형성한다.
이후 상기 유기 발광층(155) 위로 표시영역 전면에 제 2 전극(160)을 진공 열증착을 통해 형성한 후, 상기 제 2 전극(160) 상부로 필름(미도시) 혹은 캡핑막(미도시)을 형성하거나 혹은 제 2 기판(170)을 합착함으로서 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자(101)를 완성한다.
본 발명은 전술한 실시예 및 변형예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
101 : 유기전계 발광소자
110 : 제 1 기판
113(113a, 113b) : 반도체층(제 1 영역, 제 2 영역)
116 : 게이트 절연막
120 : 게이트 전극
123 : 층간절연막
125 : 반도체층 콘택홀
133 : 소스 전극
136 : 드레인 전극
140 : 제 1 보호층
143 : 드레인 콘택홀
150(150a, 150b) : 제 1 전극(하부층, 상부층)
153 : 뱅크
155 : 유기 발광층
160 : 제 2 전극
170 : 제 2 기판
DTr : 구동 박막트랜지스터
E : 유기전계 발광 다이오드
EA3 : 발광영역
EA4 : 실제 발광영역
pt1, pt2 : 제 1 부분, 제 2 부분
110 : 제 1 기판
113(113a, 113b) : 반도체층(제 1 영역, 제 2 영역)
116 : 게이트 절연막
120 : 게이트 전극
123 : 층간절연막
125 : 반도체층 콘택홀
133 : 소스 전극
136 : 드레인 전극
140 : 제 1 보호층
143 : 드레인 콘택홀
150(150a, 150b) : 제 1 전극(하부층, 상부층)
153 : 뱅크
155 : 유기 발광층
160 : 제 2 전극
170 : 제 2 기판
DTr : 구동 박막트랜지스터
E : 유기전계 발광 다이오드
EA3 : 발광영역
EA4 : 실제 발광영역
pt1, pt2 : 제 1 부분, 제 2 부분
Claims (12)
- 다수의 발광영역이 정의된 제 1 기판을 준비하는 단계와;
상기 다수의 발광영역 별로 제 1 전극을 형성하는 단계와;
상기 제 1 전극의 가장자리와 중첩하며 상기 다수의 발광영역 각각 둘러싸며 밑면과 윗면 및 측면으로 구성되며, 상기 측면은 계단형태 또는 톱니형태를 이루는 뱅크를 형성하는 단계와;
상기 뱅크로 둘러싸인 상기 다수의 발광영역 각각의 내부에 상기 제 1 전극 및 상기 뱅크 측면으로 유기 발광층을 형성하는 단계와;
상기 유기 발광층 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계
를 포함하며, 상기 측면은 레이저빔을 일단으로부터 타단으로 갈수록 단위 면적당 에너지 밀도가 작아지도록 조사하여 형성하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 조사된 레이저빔에 노출된 상기 뱅크의 측면은 연소된 후 제거되는 유기전계 발광소자의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 측면은 상기 레이저빔의 세기에 비례하여 서로 다른 두께로 연소되는 유기전계 발광소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 뱅크는 상기 밑면의 폭이 상기 윗면의 폭보다 크게 형성되는 유기전계 발광소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 뱅크는 상기 측면이 상기 제 1 기판의 표면에 수직한 제 1 부분과 상기 제 1 기판의 표면에 나란한 제 2 부분으로 구성되며, 상기 제 1 및 제 2 부분은 상기 제 1 전극의 표면을 기준으로 다수의 단차부를 이루는 유기전계 발광소자의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 윗면과 상기 제 1 부분의 제 1-1 부분을 통해 일단이 연결되는 상기 제 2 부분의 제 2-1 부분은, 상기 제 2-1 부분의 타단과 상기 제 1 부분의 제 1-2 부분을 통해 연결되는 상기 제 2 부분의 제 2-2 부분과 서로 중첩되지 않고 상기 유기 발광층과 각각 접촉되는 유기전계 발광소자의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 뱅크의 상기 측면과 상기 제 2 전극 사이로는 상기 유기 발광층이 개재되며, 상기 뱅크의 상기 측면과 상기 제 2 전극은 서로 접촉되지 않는 유기전계 발광소자의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 뱅크는 상기 측면에 있어, 상기 제 1 전극의 표면과 가장 인접하는 단차부가 상기 제 1 부분을 대신하여 상기 제 1 기판의 표면에 대해 기울기를 갖는 제 3 부분으로 구성되는 유기전계 발광소자의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 뱅크는 상기 측면에 있어, 상기 제 1 기판의 표면에 대해 기울어진 제 1 각도를 갖는 제 3 부분과 상기 제 1 기판의 표면에 대해 나란한 상기 제 2 부분으로 구성되는 유기전계 발광소자의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 뱅크는 상기 측면에 있어, 상기 제 1 기판의 표면에 대해 기울어진 제 1 각도를 갖는 제 3 부분과 상기 제 1 기판의 표면에 대해 기울어진 상기 제 1 각도와 다른 제 2 각도를 갖는 제 4 부분으로 구성되는 유기전계 발광소자의 제조방법.
- 제 8 항 내지 제 10 항 중 선택된 한 항에 있어서,
상기 제 3 부분으로는 상기 레이저빔이 상기 제 1 기판의 표면에 대해 기울어진 상태에서 단위 면적당 에너지 밀도를 변화시키며 조사되는 유기전계 발광소자의 제조방법.
- 제 8 항 내지 제 10 항 중 선택된 한 항에 있어서,
상기 제 3 부분에는 상기 레이저빔이 조사되지 않는 유기전계 발광소자의 제조방법.
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