KR100404204B1 - 유기 ｅｌ 소자 - Google Patents

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KR100404204B1
KR100404204B1 KR10-2001-0050324A KR20010050324A KR100404204B1 KR 100404204 B1 KR100404204 B1 KR 100404204B1 KR 20010050324 A KR20010050324 A KR 20010050324A KR 100404204 B1 KR100404204 B1 KR 100404204B1
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Abstract

본 발명은 유기 EL 소자를 제공하기 위한 것으로, 투명기판 상에 제1전극 및 제2전극이 교차하는 영역에 의해 정의되는 다수개의 화소를 가진 유기 EL 소자에 있어서, 상기 투명기판 상에 형성된 다수의 제1전극; 상기 제1전극과 연결되도록 제1전극과 일부 중첩하여 상기 투명기판 상에 형성된 보조전극; 상기 화소 상에 형성된 제1전극의 상부에 형성된 유기발광층; 상기 유기발광층 상에 형성되고 상기 제1전극과 교차하여 형성된 제2전극을 포함하여 구성되며, 제1전극 상에 보조전극을 일부분 중첩되게 형성을 하여 제1전극 상부에만 보조전극이 형성되는 것에 비해 화소 영역의 면적을 증가시켜 개구율을 향상시킨다.

Description

유기 ＥＬ 소자{organic electroluminescence device}
본 발명은 유기 EL 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 평판 디스플레이 패널을 제작할 때 구동칩이 기존방식보다 적게 들고, 개구율이 높은 유기 EL 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
패시브 매트릭스(passive matrix) 유기 EL 디스플레이 패널에서 고해상도의 패널일수록 픽셀의 수가 많아지고, 이에 따라 스캔 라인 및 데이터 라인의 수가 많아진다.
스캔 라인의 수가 많아지면 한 픽셀이 발광하는 시간이 그만큼 짧아지고, 이에 따라 단위 시간당 발광하는 시간이 짧아지게 되므로 순간 휘도도 그만큼 높아져야 한다.
도1과 같이 양극 스트립을 반으로 나누어 독자적으로 스캔을 하게 함으로써 스캔의 수를 반으로 줄여 발광 효율 및 수명을 좋게 한다.
도2와 같이 양극 스트립을 폭 방향으로 기존 폭 대비 반으로 나누고, 스캔을 기존 스캔 폭 대비 두배의 넓이로 형성하여 스캔수를 반으로 줄인 방식이 있다.
그러나 도1 및 도2와 같은 방식은 데이터가 양쪽으로 나뉘게 됨으로써 데이터용 칩을 양쪽에 모두 사용하게 됨으로써 원가 상승 문제가 발생한다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 유기 EL을 이용하여 평판 디스플레이 패널을 제작할 때 구동 칩이 기존방식보다 적게 들고, 개구율을 증가시키는 유기 EL 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 투명전극인 제1전극 패턴을 미리 형성하여 화소영역의 면적을 증가시켜 개구율을 향상시키고, 이후 형성되는 보조전극을 제1전극 패턴과 소정 영역 겹치게 하여 화소 영역을 증가시켜 유기 EL 소자의 개구율을 향상시키는데 있다.
도1 및 도2는 종래 기술에 따른 유기 EL 소자의 스캔 구동 개념도.
도3은 본 발명에 따른 더블 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도이고, 도4a 내지 도4c는 도3의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도에 따른 상기 유기 EL 소자의 제조 공정도.
도5는 본 발명에 따른 더블 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도이고, 도6a 내지 도6c는 도5의 Ⅱ-Ⅱ'의 단면도에 따른 상기 유기 EL 소자의 제조 공정도.
도7a 내지 도7c는 본 발명에 따른 더블 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도에 다른 제조공정도이고, 도8a 내지 도8c는 도7a 내지 도7c의 Ⅲ-Ⅲ'의 단면도에 따른 상기 유기 EL 소자의 제조 공정도.
도9는 종래 기술에 따른 더블 스캔 구조의 유기 EL 소자의 제조 공정도.
도10a 및 도10b는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 평면도에 다른 제조공정도이고, 도11a 및 도11c는 도10a 및 도10b의 Ⅳ-Ⅳ'의 단면도에 따른 상기 유기 EL 소자의 제조 공정도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 투명기판 2, 2a, 2b : 보조전극
3a : 홀수번째 화소 3b : 짝수번째 화소
4-1, 4-2 : 절연막 5, 5a, 5b, 5c, 5d : 제1전극
6 : 격벽
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 특징은 투명기판 상에 제1전극 및 제2전극이 교차하는 영역에 의해 정의되는 다수개의 화소를 가진 유기 EL 소자에 있어서, 상기 투명기판 상에 형성된 다수의 제1전극; 상기 제1전극과 연결되도록 제1전극과 일부 중첩하여 상기 투명기판 상에 형성된 보조전극; 상기 화소 상에 형성된 제1전극의 상부에 형성된 유기발광층; 상기 유기발광층 상에 형성되고 상기 제1전극과 교차하여 형성된 제2전극을 포함하여 구성되는데 있다.
상기 제1전극은 일방향으로 배열된 화소 어레이 당 하나의 라인으로 화소에 형성되거나, 상기 제1전극은 일방향으로 배열된 화소 어레이 중 인접한 두 개의 화소 어레이가 동시에 스캔 구동되도록 화소에 형성되고, 상기 화소가 연결되도록 상기 한 화소 어레이 당 두 라인으로 형성된다.
상기 두 라인으로 형성되는 경우 상기 제1전극의 두 라인은 요철형태의 라인을 가진다.
본 발명의 특징에 따른 작용은 제1전극 상에 보조전극을 일부분 중첩되게 형성을 하여 제1전극 상부에만 보조전극이 형성되는 것에 비해 화소 영역의 면적을 증가시켜 개구율을 향상시킨다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 더블 스캔 구조의 유기 EL 소자 및 그 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도3은 본 발명에 따른 더블 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도를 도시하였고, 도4a 내지 도4c는 도3의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도에 따른 상기 유기 EL 소자의 제조 공정을 도시하였다.
도3에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 유기 EL 소자는 제1전극(5) 및 제2전극(미도시)이 교차하는 영역으로 정의되는 다수개의 화소를 갖고, 일방향으로 배열된 화소 어레이 중 인접한 두 개의 화소 어레이가 동시에 스캔 구동된다.
상기와 같은 유기 EL 소자는 투명기판(1) 상에 일방향으로 배열된 화소 어레이와 수직한 방향으로 하나의 화소 어레이당 두 라인으로 배열되어, 홀수번째 화소(3a)는 한 라인에 연결되고, 짝수번째 화소(3b)는 다른 한 라인에 연결된 보조전극(2a, 2b)과, 상기 보조전극(2a, 2b)과 연결되도록 상기 홀수 및 짝수번째 화소(3a, 3b)에 패터닝되어 형성된 제1전극(5)과, 상기 제1전극(5) 상부에 위치하는 유기발광층(미도시)과, 상기 유기발광층 상에 형성된 제2전극(미도시)을 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 제1전극(5) 패턴의 에지 부분을 커버하도록 상기 투명기판(1) 상에 형성된 제2절연막(6)과, 상기 일방향으로 배열된 두 화소 어레이 당 하나씩 형성되어 상기 두 화소 어레이가 동시에 스캔 구동되도록 상기 제2전극을 상기 두 화소 어레이 당 전기적으로 격리시키는 격벽(6)을 더 포함하여 구성된다.
상기와 같은 유기 EL 소자의 제조방법은 도3과, 도4a 내지 도4c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도4a와 같이 투명기판(1) 상에 일방향으로 배열된 화소 어레이와 수직한 방향으로 하나의 화소 어레이당 두 라인으로 홀수번째 화소(3a)는 한 라인에 연결되고, 짝수번째 화소(3b)는 다른 한 라인에 연결되도록 보조전극(2a, 2b)을 형성한다.
그리고 도4b와 같이 상기 보조전극(2a, 2b)과 전기적으로 연결되도록 화소에 제1전극(5)을 형성한다. 이때 상기 제1전극(5)은 상기 화소와 인접하는 다른 보조전극과 전기적으로 절연되도록 보조전극과 소정거리(A)만큼 간격을 가지고 형성되어야 하므로 이로 인해 개구율이 상당히 낮아진다.
그리고 도4c와 같이 상기 제1전극(5) 패턴의 에지 부분을 커버하도록 상기 투명기판(1) 상에 절연막(4-2)을 더 형성한다.
이어 상기 일방향으로 배열된 두 화소 어레이가 외부의 스캔라인과 연결되어 상기 두 화소 어레이가 동시에 스캔 구동되도록 제2전극을 상기 두 화소 어레이 당 전기적으로 격리시키는 격벽(6)을 형성하고, 상기 제1전극(5)의 상부에 유기발광층을 형성한다.
즉, 상기 보조전극(2a, 2b)과 교차하는 방향의 두 화소(3a, 3b) 어레이당 하나씩 격벽(6)을 형성한 후, 상기 유기 발광층 상에 제2전극(미도시)을 형성한 후, 패시베이션, 인캡슐레이션을 하면 소자가 완성된다.
상기 일방향으로 배열된 화소 어레이 중 인접한 두 개의 화소 어레이가 동시에 스캔 구동되도록 상기 보조전극(2a, 2b)과 교차하는 방향의 인접한 두 화소 어레이 당 하나의 스캔라인(미도시)을 연결하는 단계를 더 포함하여 이루어진다.
도5는 본 발명에 따른 더블 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도를 도시하였고, 도6a 내지 도6c는 도5의 Ⅱ-Ⅱ'의 단면도에 따른 상기 유기 EL 소자의 제조 공정을 도시하였다.
도5에 도시한 바와 같이 상기 도3의 구성과 동일하고, 두 라인의 보조전극(2a, 2b)이 각각 홀수 및 짝수번째 화소(3a, 3b)를 제어하도록 상기 보조전극(2a, 2b)의 상부 소정영역에 형성된 절연막(4-1)을 형성한 점이 상이하다.
상기 제1전극(5)이 절연막(4-1)과 소정간격을 갖고 떨어져 형성되거나 일부 중첩 또는 전부 중첩되어 형성하여도 상기 절연막(4-1)으로 인해 상기 제1전극(5)과 이웃하는 보조전극이 절연된다.
따라서 홀수 및 짝수번째에 위치한 각 화소(3a, 3b)가 각 두 라인의 보조전극(2a, 2b)에 의해 독립적으로 제어되기 위해 보조전극과 제1전극(5)이 절연될 필요가 없으므로 제1전극(5)을 보조전극과 소정간격을 갖도록 형성할 필요가 없다. 따라서 제1전극(5)이 형성되는 영역을 넓혀 화소의 개구율을 증가할 있다.
그러나 보조전극용 절연막(4-1)을 사용하면 개구율을 높일 수 있지만, 절연막 공정이 한번도 들어가기 때문에 비용 및 수율면에서 좋지 않다.
도7a 내지 도7c는 본 발명에 따른 더블 스캔 구조의 유기 EL 소자의 평면도에 다른 제조공정을 도시하였고, 도8a 내지 도8c는 도7a 내지 도7c의 Ⅲ-Ⅲ'의 단면도에 따른 상기 유기 EL 소자의 제조 공정을 도시하였다.
도7c와 같이, 일방향으로 배열된 화소 어레이 중 인접한 두 개의 화소 어레이가 동시에 스캔 구동되도록 화소에 형성되고, 상기 화소가 연결되도록 상기 한 화소 어레이 당 두 라인으로 화소의 연결부에 형성되는 제1전극(5a, 5b, 5c, 5d)과, 상기 화소의 연결부에 형성된 제1전극(5a, 5b) 상에 상기 제1전극(5a, 5b)과 일부 중첩하여 형성된 보조전극(2a, 2b)과, 상기 화소 상에 형성된 제1전극(5c, 5d)의 상부에 형성된 유기발광층(미도시)과, 상기 유기발광층 상에 형성되고 상기 제1전극과 교차하여 형성된 제2전극(미도시)을 포함하여 구성되는데 있다.
상기 화소의 연결부에 형성된 제1전극(5a, 5b)은 요철형태를 가진다.
상기 제1전극을 폭방향으로 나눌 때, 화소의 연결부에 형성할 제1전극(5a, 5b)을 스트라이프 패턴으로 형성하면 인접 화소와의 격리를 위해 화소에 형성되는 제1전극(5c, 5d)의 면적이 감소하여 화소(3a, 3b)의 개구율이 떨어지지만, 요철형태로 형성을 하면 화소에 형성되는 제1전극(5c, 5d)의 면적을 증가시킬 수 있다.
또한 상기 보조전극(2a, 2b) 패턴은 상기 화소의 연결부에 형성된 요철형태의 제1전극(5a, 5b) 패턴의 역패턴을 갖는 요철형태로 상기 제1전극(5a, 5b) 패턴과 중첩영역을 갖도록 상기 보조전극(2a, 2b)을 제1전극 패턴과 빗나가게 형성함으로써 상부에 절연막(4-2)이 화소 영역을 덮는 면적이 줄어들어 개구율에서 이득을 볼 수 있다.
그리고, 상기 제1전극(5) 패턴의 에지 부분을 커버하도록 상기 투명기판(1) 상부에 형성된 절연막(4-2)과, 일방향으로 배열된 두 화소 어레이 당 하나씩 형성되어 상기 두 화소 어레이가 동시에 스캔 구동되도록 상기 제2전극을 상기 두 화소 어레이 당 전기적으로 격리시키는 격벽(6)을 더 포함하여 구성된다.
본 실시예에서는 상기 제1전극을 일방향으로 배열된 화소 어레이 당 두라인으로 나누었지만, 두라인 이상으로 나누는 것도 가능하다.
상기와 같은 유기 EL 소자의 제조방법은 도7c 및 도8a 내지 도8c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도7a, 8a와 같이 상기 투명기판(1) 상에 스캔전극 방향에 위치한 화소 어레이 중 두 화소 간격상에 위치한 화소(3a, 3b)끼리 연결하도록 상기 화소의 연결부가 요철형태를 갖도록 제1전극(5a, 5b)을 형성하고 및 화소에 제1전극(5c, 5d)을 형성한다.
상기 홀수 및 짝수번째 화소(3a, 3b)와, 상기 두 라인의 제1전극이 각각 홀수, 짝수번째 화소(3a, 3b)를 제어하도록 상기 화소(3a, 3b)를 제어하는 보조전극(2a, 2b)의 상부에 투명 도전성 물질을 패터닝하여 제1전극(5)을 형성한다.
제1전극 패턴과 패턴간의 갭 a, 제1전극 패턴의 폭 b는 장비보다는 공정조건, 소자특성에 의존하게 되므로 최소 선폭, 최소 갭이 존재하게 되며, 보통 10㎛내외가 된다.
이어, 도7b, 8b와 같이 상기 화소의 연결부에 형성된 제1전극(5a, 5b) 상에 보조전극(2a, 2b)을 형성한다.
보조전극(2a, 2b) 패턴의 폭은 저항을 고려하여 1~100㎛정도로 형성하고, 인접한 제1전극 패턴과의 갭 c, 제1전극 패턴과 겹치는 부분인 d가 생성되게 빗나가게 형성한다.
상기 c, d 부분은 장비의 얼라인(align) 공차에 의존하게 되며 통상 1~2㎛로 a, b 보다는 훨씬 작은 값을 가진다.
이어 도7c, 도8c와 같이 상기 제1전극(5) 패턴의 에지 부분을 커버하도록 상기 투명기판(1) 상에 절연막(4-2)을 더 형성한다.
도9는 종래 기술에 따른 더블 스캔 구조의 유기 EL 소자의 제조 공정 단면도로, 본 발명에 따른 도8c와 비교시에 A', B' 차만큼 화소의 개구율이 떨어짐을 알 수 있다.
도9는 제1전극(5a, 5b) 패턴 상에 보조전극(2a, 2b)을 형성하였고, 도8c는 제1전극(5a, 5b) 패턴과 빗나가게 보조전극을 형성한 차이가 있다.
상기 보조전극(2a, 2b)을 제1전극 패턴과 빗나가게 형성함으로써 상부에 절연막(4-2)이 화소 영역을 덮는 면적이 줄어들어 상기 절연막(4-2)이 빗나간 부분만큼 개구율에서 이득을 볼 수 있다.
도10a 및 도10b는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 평면도에 다른 제조공정을 도시하였고, 도11a 및 도11c는 도10a 및 도10b의 Ⅳ-Ⅳ'의 단면도에 따른 상기유기 EL 소자의 제조 공정을 도시하였다.
도10b와 같이, 투명기판(1) 상에 제1전극(5) 및 제2전극(미도시)이 교차하는 영역에 의해 정의되는 다수개의 화소를 가진 유기 EL 소자에 있어서, 상기 투명기판(10) 상에 형성된 다수의 제1전극(5)과, 상기 제1전극(5)과 연결되도록 제1전극(5)과 일부 중첩하여 상기 투명기판(1) 상에 형성된 보조전극(2)과, 상기 화소 상에 형성된 제1전극(5)의 상부에 형성된 유기발광층(미도시)과, 상기 유기발광층 상에 형성되고 상기 제1전극(5)과 교차하여 형성된 제2전극(미도시)을 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 제1전극(5) 패턴의 에지 부분을 커버하도록 상기 투명기판(1) 상부에 형성된 절연막(4-2)과, 일방향으로 배열된 하나의 화소 어레이 당 하나씩 형성되어 상기 제2전극을 하나의 화소 어레이 당 전기적으로 격리시키는 격벽(미도시)을 더 포함하여 구성된다.
상기 보조전극(2)을 제1전극 패턴과 일부 겹치게 투명기판(1) 상에 형성함으로써 상부에 절연막(4-2)이 화소 영역을 덮는 면적이 줄어들어 상기 절연막(4-2)이 빗나간 부분만큼 개구율에서 이득을 볼 수 있다.
그리고 상기 보조전극의 재료는 전도성 물질을 사용하면 되며, 특히 Cr, Mo, Al, Cu 이것의 합금 및 두 개 이상 동시에 사용하는 것도 가능하다. 두께는 0.01~10㎛이고, 선폭은 소자에 따라 다르게 형성할 수 있다.
절연막의 재료로는 무기 및 유기 절연막 모두 사용 가능하며, 무기절연막에는 산화계 절연막(oxide류, SiO2)와 질화계 절연막(nitride류, SiNx)가 좋으며, 유기 절연막은 폴리머(특히 polyacryl류, polyimidefb, novolac, polyphenyl, polystylene)면 된다. 또한 절연막의 두께는 0.01~10㎛면 되며, 가시광선에 대하여 흡광도가 낮은 물질이 좋다.
또한 발광 영역내의 제1전극의 일부분은 상기 절연막으로 덮어야 한다. 즉, 상기 절연막은 제1전극과 제2전극의 단락을 방지하기 위해 공정 중에 에지부분이 손상되기 쉬운 상기 제1전극의 에지부분을 커버하도록 형성한다.
그리고 상기 제1전극은 투명전극이고, 제2전극은 금속전극이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 유기 EL 소자는 다음과 같은 효과가 있다.
투명전극인 제1전극 패턴을 미리 형성하여 화소영역의 면적을 증가시켜 개구율을 향상시키고, 이후 형성되는 보조전극을 제1전극 패턴과 소정 영역 겹치게 하여 중첩되는 영역만큼 화소 영역을 증가시켜 유기 EL 소자의 개구율을 향상시킨다.
제1전극을 폭방향으로 나눌 때, 화소의 연결부에 형성할 제1전극을 스트라이프 패턴으로 형성하지 않고, 소정의 요철을 갖도록 형성하여 화소영역의 면적을 증가시켜 개구율을 향상시키고, 이후 형성되는 보조전극을 제1전극 패턴과 소정 영역 겹치게 하여 제1전극 상부에만 보조전극이 형성되는 것에 비해 절연막이 화소 영역을 덮는 면적이 줄어들어 상기 절연막이 투명기판 상에 형성되는 부분만큼 개구율을 향상시킨다.
그리고, 투명전극인 제1전극을 먼저 스트라이프 패턴이나 요철형상으로 형성하고, 보조전극을 상기와 같이 형성하여 절연막을 형성할 필요가 없으므로 수율 및 비용면에서 좋다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 투명기판 상에 제1전극 및 제2전극이 교차하는 영역에 의해 정의되는 다수개의 화소를 가진 유기 EL 소자에 있어서,
    상기 투명기판 상에 형성된 다수의 제1전극;
    상기 제1전극과 연결되도록 제1전극과 일부 중첩하여 상기 투명기판 상에 형성된 보조전극;
    상기 화소 상에 형성된 제1전극의 상부에 형성된 유기발광층;
    상기 유기발광층 상에 형성되고 상기 제1전극과 교차하여 형성된 제2전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1전극은 일방향으로 배열된 화소 어레이 당 하나가 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1전극은 일방향으로 배열된 화소 어레이 중 인접한 두 개의 화소 어레이가 동시에 스캔 구동되도록 화소에 형성되고, 상기 화소가 연결되도록 상기 한 화소 어레이 당 두 라인으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1전극의 두 라인은 요철형태의 라인을 가지는 것을특징으로 하는 유기 EL 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1전극 패턴의 에지 부분을 커버하도록 상기 투명기판 상에 형성된 제2절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  6. 제1항에 있어서, 일방향으로 배열된 적어도 하나의 화소 어레이 당 하나씩 형성되어 상기 제2전극을 적어도 하나의 화소 어레이 당 전기적으로 격리시키는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
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