KR100556525B1 - 유기전계 발광소자와 그 제조방법 - Google Patents

유기전계 발광소자와 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로, 흡습층을 내부에 구성한 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 구성과 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 발광부와 박막트랜지스터 어레이부를 별도의 기판에 구성하고, 상기 발광부 또는 박막트랜지스터 어레이부에 흡습층과 흡습층의 상부에 이를 포함하는 금속 보호막을 더욱 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 흡습층을 소자의 내부에 구성하게 되면, 수분제거를 통해 소자의 수명을 연장할 수 있고 동시에, 소자의 신뢰성을 개선할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 어레이부와 발광부를 별도로 구성하기 때문에, 탑에미션(top emission)방식으로 구동하는 것이 가능하여, 고개구율 및 고휘도를 구현할 수 있고 생산관리의 측면에서 양호한 장점이 있다.

Description

유기전계 발광소자와 그 제조방법{The organic electro-luminescence device and method for fabricating of the same}
도 1은 유기전계 발광소자를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 2는 종래의 유기전계 발광소자의 한 화소를 나타내는 등가회로도이고,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,
도 5a와 도 5b는 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 한 화소에 해당하는 박막트랜지스터 어레이부를 도시한 확대 단면도이고,
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
100 : 제 1 기판 200 : 제 2 기판
202 : 양극 전극 204 : 차단층
206 : 격벽 208 : 발광층
210 : 음극 전극 212 : 흡습층
214 : 금속 보호막 300 : 씰패턴
400 : 연결 전극
본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로 특히, 박막트랜지스터 어레이부와 유기 발광부를 별도의 기판에 제작한 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자에 있어서, 상기 발광부 또는 박막트랜지스터 어레이부에 흡습층과 이를 보호하는 금속 보호막을 더욱 구성한 유기전계 발광소자의 구성과 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기전계 발광소자는 전자 주입전극(cathode electrode)과 정공 주입전극(anode electrode)으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
이러한 원리로 인해 종래의 박막 액정표시소자와는 달리 별도의 광원을 필요 로 하지 않으므로 소자의 부피와 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 유기전계 발광소자는 고품위 패널특성(저 전력, 고휘도, 고 반응속도, 저중량)을 나타낸다. 이러한 특성 때문에 OLED는 이동통신 단말기, CNS(Car Navigation System), PDA, Camcorder, Palm PC등 대부분의 consumer전자 응용제품에 사용될 수 있는 강력한 차세대 디스플레이로 여겨지고 있다.
또한 제조 공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 LCD보다 많이 줄일 수 있는 장점이 있다.
이러한 유기전계 발광소자를 구동하는 방식은 수동 매트릭스형(passive matrix type)과 능동 매트릭스형(active matrix type)으로 나눌 수 있다.
상기 수동 매트릭스형 유기전계 발광소자는 그 구성이 단순하여 제조방법 또한 단순 하나 높은 소비전력과 표시소자의 대면적화에 어려움이 있으며, 배선의 수가 증가하면 할 수록 개구율이 저하되는 단점이 있다.
반면 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자는 높은 발광효율과 고 화질을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 능동 매트릭스형 유기전계 발광소자의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 유기전계 발광소자(10)는 투명하고 유연성이 있는 제 1 기판(12)의 상부에 박막트랜지스터(T) 어레이부(14)와, 상기 박막트랜지스터 어레이부(14)의 상부에 화소마다 독립적으로 패턴된 제 1 전극(16)과, 유기 발광층(18)과, 유기 발광층 상부의 기판의 전면에 제 2 전극(20)을 구성한다.
이때, 상기 발광층(18)은 적(R),녹(G),청(B)의 컬러를 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 상기 각 화소(P)마다 적,녹,청색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다.
상기 제 1 기판(12)이 흡습제(22)가 부착된 제 2 기판(28)과 실런트(26)를 통해 합착됨으로써 유기전계 발광소자(10)가 완성된다.
이때, 상기 흡습제(22)는 캡슐내부에 침투할 수 있는 수분을 제거하기 위한 것이며, 기판(28)의 일부를 식각하고 식각된 부분에 분말형태의 흡습제(22)를 놓고 테이프(25)를 부착함으로서 흡습제(22)를 고정한다.
전술한 바와 같은 구성은, 투명한 양극전극(16)이 어레이부에 형성되어 하부 발광식으로 동작하게 된다.
전술한 바와 같은 유기전계 발광소자의 한 화소에 대한 구성을 이하, 도 2의 등가회로도를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 종래의 유기전계 발광소자의 한 화소에 해당하는 등가회로도이다.
도시한 바와 같이, 기판(30)의 일 방향으로 게이트 배선(36)과 이와는 수직하게 교차하는 데이터 배선(49)이 구성된다.
상기 데이터 배선(49)과 게이트 배선(36)의 교차지점에는 스위칭 소자(TS)가 구성되고, 상기 스위칭 소자(TS)와 전기적으로 연결된 구동 소자(TD)가 구성된다.
이때, 상기 구동 소자(TD)는 p타입 박막트랜지스터이기 때문에, 박막트랜지스터의 소스 전극(52)과 게이트 전극(34)사이에 스토리지 캐패시터(CST)가 구성되 고, 상기 구동 소자(TD)의 드레인 전극(54)은 유기 발광층(E)의 양극 전극(도 1의 16, anode electrode)과 접촉하여 구성된다.
전술한 구성에서, 상기 구동소자(TD)의 게이트 전극(34)과 소스 전극(52)사이에 스토리지 캐패시터(CST)가 구성된다.
상기 구동 소자(TD)의 소스 전극(52)과 전원배선(62)을 연결하여 구성한다.
전술한 바와 같이 구성된 유기전계 발광소자의 동작특성을 이하, 간략히 설명한다.
먼저, 상기 스위칭 소자(TS)의 게이트 전극(32)에 게이트 신호가 인가되면 상기 데이터 배선(49)을 흐르는 전류 신호는 상기 스위칭 소자(TS)를 통해 전압 신호로 바뀌어 구동 소자(TD)의 게이트 전극(34)에 인가된다.
이와 같이 하면, 상기 구동 소자(TD)가 동작되어 상기 발광부(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며 이로 인해 유기발광층은 그레이 스케일(grey scale)을 구현할 수 있게 된다.
이때, 상기 스토리지 캐패시터(CST)에 저장된 신호는 상기 게이트 전극(34)의 신호를 유지하는 역할을 하기 때문에, 상기 스위칭 소자(TS)가 오프 상태가 되더라도 다음신호가 인가될 때까지 상기 발광부(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
상기 스위칭 소자(TS)와 구동 소자(TD)는 비정질 박막트랜지스터 또는 다결정 박막트랜지스터로 구성할 수 있으며, 비정질 박막트랜지스터는 다결정 박막트랜지스터에 비해 간편한 공정으로 제작할 수 있다는 장점이 있다.
그런데, 전술한 종래의 유기전계 발광소자는 단일 기판 상에 박막트랜지스터 어레이부와 발광부를 형성하는 경우, 박막트랜지스터의 수율과 유기 발광층의 수율의 곱이 박막트랜지스터와 유기 발광층을 형성한 패널의 수율을 결정하게 된다.
따라서, 종래의 경우와 같이 구성된 하판은 상기 유기 발광층의 수율에 의해 패널의 수율이 크게 제한되는 문제점을 가지고 있었다.
특히, 박막트랜지스터가 양호하게 형성되었다 하더라도, 1000Å정도의 박막을 사용하는 유기 발광층의 형성시 이물이나 기타 다른 요소에 의해 불량이 발생하게 되면 패널은 불량등급으로 판정된다.
이로 인하여 양품의 박막트랜지스터를 제조하는데 소요되었던 제반 경비 및 원재료비의 손실로 이어지고, 수율이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 전술한 바와 같은 하부 발광방식은 인캡슐레이션에 의한 안정성 및 공정의 자유도가 높은 반면 개구율의 제한이 있어 고해상도 제품에 적용하기 어려운 문제점이 있다.
앞서 설명하지는 않았지만, 종래의 상부 발광방식은 빛이 상부로 나오기 때문에 빛이 나아가는 방향이 하부의 박막트랜지스터 어레이부와 무관하여 박막트랜지스터 설계가 용이하고, 개구율 향상이 가능하기 때문에 제품수명 측면에서 유리 하지만, 기존의 상부 발광방식 구조에서는 유기전계 발광층 상부에 통상적으로 음극이 위치함에 따라 재료 선택폭이 좁기 때문에 투과도가 제한되어 광효율이 저하되는 점과, 광투과도의 저하를 최소화하기 위해 박막형 보호막을 구성해야 하는 경우 외기를 충분히 차단하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 목적으로 제안된 것으로, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자를 상부 발광식인 듀얼 플레이트 구조로 형성한다.
특히, 상기 유기 발광부및 박막트랜지스터 어레이부에 수분을 흡수하는 수단인 흡습층과 이를 보호하는 금속 보호막을 더욱 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조의 유기전계 발광소자는, 종래의 구조와 달리 투명한 애노드전극(anode)층이 기판의 상부에 위치할 수 있으므로, 탑에미션(top emission)방식으로 동작이 가능하여 개구영역을 더욱 확보할 수 있어 고휘도를 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 하부 어레이부를 설계할 때 개구영역에 대해 고려할 필요가 없기 때문에 설계의 자유도가 매우 높고, 어레이부와 발광부를 별도로 제작하기 때문에 불량이 발생하여도 불량난 기판만을 교체하면 되므로 생산 수율을 개선할 수 있는 장점이 있다.
더욱이, 유기 발광부 또는 박막트랜지스터 어레이부에 수분을 흡수하는 흡습층과 이를 보호하는 금속 보호막을 더욱 구성함으로써, 유기발광부의 수명을 연장 할 수 있는 장점이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따른 유기전계 발광소자는 이격 하여 구성되고 다수의 화소 영역이 정의된 제 1 기판과, 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 상에, 상기 화소 영역의 일측과 이에 수직한 타측에 대응하여 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 각각 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극으로 구성된 스위칭 소자와 이에 연결된 구동소자와; 상기 제 2 기판의 일면에 구성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극의 상부에 구성된 발광층과; 상기 발광층의 상부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고, 상기 구동소자의 드레인 전극과 전기적으로 연결된 제 2 전극과; 상기 제 2 전극의 상부에 구성된 흡습층과; 상기 흡습층의 상부에 구성된 금속 보호막을 포함한다.
상기 구동 소자와 연결된 전원배선이 더욱 구성되며, 상기 제 1 전극은 양극 전극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극 전극(cathode electrode)이다.
상기 제 2 전극과 상기 구동소자의 드레인 전극과 전기적으로 연결된 연결전극이 더욱 구성된다.
상기 흡습층의 전도성이 뛰어날 경우, 상기 연결전극은 상기 금속 보호막 및 흡습층을 통해 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 흡습층의 전도성이 좋 지 않을 경우에는 상기 연결전극은 상기 제 2 전극과 직접 접촉하여 구성된다.
상기 스위칭 소자의 드레인 전극과, 상기 구동 소자의 게이트 전극이 접촉하여 구성된다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 유기전계 발광소자 제조방법은 제 1 기판과 제 2 기판에 다수의 화소 영역을 정의하는 단계와; 상기 제 1 기판 상에, 상기 화소 영역의 일측과 이에 수직한 타측에 대응하여 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 각각 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극으로 구성된 스위칭 소자와 구동소자를 형성하는 단계와; 상기 제 2 기판의 일면에 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극의 상부에 발광층을 형성하는 단계와; 상기 발광층의 상부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고, 상기 구동소자와 전기적으로 연결된 제 2 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 2 전극의 상부에 흡습층을 형성하는 단계와; 상기 흡습층의 상부에 이를 보호하는 금속 보호막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 구동소자와 상기 제 2 전극 사이에 연결전극이 더욱 형성되며, 상기 흡습층의 전도성이 뛰어날 경우, 상기 연결전극은 상기 금속 보호막 및 흡습층을 통해 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 흡습층의 전도성이 좋지 않을 경우에는 상기 연결전극은 상기 제 2 전극과 직접 접촉하여 형성된다.
상기 흡습층은 4A족인 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti),하프늄(Hf)등 5A족인 바나듐(V),니오브(Nb),탄탈륨(Ta),크롬(Cr),몰리브덴(Mo),텅스텐(W)등, 7A족인 철(Fe), 루테늄(Ru),오스뮴(OS)등, 8A족인 니켈(Ni), 코발트(Co)등, 이밖에도 1B, 3B,1A,5B족을 포함하는 물질그룹 중 선택하여 형성하고, 상시 상기 금속 보호막은 백금(Pt)과 니켈(Ni)등을 포함하는 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성된다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 유기전계 발광소자는 다수의 화소 영역이 정의된 제 1 기판과 제 2 기판과; 상기 제 1 기판 상에, 상기 화소 영역의 일측과 이에 수직한 타측에 대응하여 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 각각 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극, 상기 스위칭 소자와 구동 소자가 형성된 화소 영역에 구성된 흡습층과; 상기 흡습층의 상부에 구성된 금속 보호막과; 상기 제 2 기판의 일면에 구성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극의 상부에 구성된 발광층과; 상기 발광층의 상부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고, 상기 구동소자와 전기적으로 연결된 제 2 전극을 포함한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 유기전계 발광소자의 제조방법은 제 1 기판과 제 2 기판에 다수의 화소 영역을 정의하는 단계와; 상기 제 1 기판 상에, 상기 화소 영역의 일측과 이에 수직한 타측에 대응하여 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 각각 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극으로 구성된 스위칭 소자와 구동소자를 형성하는 단계와; 상기 스위칭 소자와 구동 소자가 형성된 화소 영역에 흡습층을 형성하는 단계와; 상기 흡습층의 상부에 이를 보호하는 금속 보호막을 형성하 는 단계와; 상기 제 2 기판의 일면에 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극의 상부에 구성된 발광층을 형성하는 단계와; 상기 발광층의 상부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고, 상기 구동소자와 전기적으로 연결된 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 실시예 1--
본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 상부 발광식 듀얼플레이트 구조이며,
별도의 기판에 구성한 박막트랜지스터 어레이부 또는 유기 발광부에 수분 흡습층과 이를 보호하는 금속 보호막을 더욱 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 3은 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자의 구성을 도시한 확대 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 듀얼 플레이트 구조의 유기전계 발광소자(99)는 박막트랜지스터(T)와 어레이부가 구성된 어레이기판(AS)과, 유기 발광부가 구성된 발광기판(ES)으로 구성된다.
상기 어레이기판(AS)과 발광기판(ES)은 실런트(300)를 이용하여 합착한다.
상기 어레이기판(AS)과 발광 기판(ES)을 다수의 화소 영역(P)으로 정의하고 도시하지는 않았지만, 어레이기판(AS)에는 투명한 제 1 기판(100)상에 스위칭 소자(미도시)와 이에 연결된 구동 소자(TD)를 구성한다.
상시 스위칭 소자(미도시)와 구동 소자(TD)는 화소 영역(P)마다 형성한다.
상기 발광기판(ES)은 투명한 제 2 기판(200)상에 제 1 전극인 양극 전극(anode electrode)(202)을 구성하고, 제 1 전극(202)의 하부에는 유기 발광층(208)을 구성하고, 유기 발광층(208)의 하부에는 제 2 전극인 음극 전극(210,cathode electrode)을 구성한다.
상기 화소 영역(P)의 경계에 대응하여 격벽(206)을 구성하고, 상기 격벽(206)의 하부에는 차단층(204)을 구성 한다.
상기 격벽(206)에 의해 상기 음극 전극(210)은 화소 영역(P)마다 독립적으로 패턴될 수 있다.
상기 제 2 전극(210)의 하부에는 흡습층(212)을 구성하고, 상기 흡습층(212)의 하부에는 이를 보호하는 금속 보호막(214)을 구성한다.
이때, 상기 흡습층(212)을 형성하는 물질은 일반적으로 진공 흡습용(게터용)으로 사용하는 물질이면 모두 가능하며 이러한 물질의 몇몇을 예를 들면 4A족인 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti),하프늄(Hf)등 5A족인 바나듐(V),니오브(Nb),탄탈륨(Ta),크롬(Cr),몰리브덴(Mo),텅스텐(W)등, 7A족인 철(Fe), 루테늄(Ru),오스뮴(OS)등, 8A족인 니켈(Ni), 코발트(Co)등, 이밖에도 1B, 3B,1A,5B족까지 모두 가능하다.
상기 금속 보호막(214)은 백금(Pt)과 니켈(Ni)등의 금속을 증착하여 형성한다.
전술한 제 2 전극(210)은 어레이기판(AS)의 구동 소자(TD)와 연결하여 구성하는데 이때, 두 기판(AS,ES)의 갭을 고려하여 소정 높이를 가지는 연결 전극(400)을 음극 전극(210)과 구동소자(TD)사이에 구성할 수 있다.
이때, 상기 흡습층(212)이 전술한 바와 같은 나열된 물질 중 도전성 물질로 형성하였다면, 도시한 바와 같이, 상기 연결전극(400)은 상기 금속 보호막(214)과 상기 구동소자(TD)와 연결하여 형성하는 것이 가능하다.
전술한 구성에서, 상기 금속 보호막(214)은 상기 흡습층(212)이 대기에 노출된 경우 대기중의 가스를 합착함으로써, 상기 흡습층(212)의 성능이 떨어지는 것을 방지하기 위한 것이다.
전술한 구성에서, 상기 흡습층 및 이를 보호하는 금속 보호막(212,214)을 더욱 구성함으로써, 유기소자 내의 수분을 제거하는 효과로 인해 유기발광소자의 수명을 연장할 수 있는 장점이 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기전계 발광소의 발광부(발광기판)의 제조방법을 설명한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 발광부(발광기판)의 제조방법을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(200)상에 다수의 화소 영역(P)을 정의한다.
상기 화소 영역(P)이 정의된 기판(200)의 전면에 제 1 전극(202, 양극전극)을 형성한다. 상기 제 1 전극(202)은 유기 발광층(미도시)에 홀(hole)을 주입하는 홀 주입 전극으로 주로 투명하며 일 함수(work function)가 높은 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 증착하여 형성한다.
다음으로, 상기 제 1 전극(202)의 앞서 언급한 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 화소 영역의 경계에 대응하여 차단층(204)을 형성한다. 상기 차단층(204)은 상기 제 1 전극(202)과 이후 형성된 제 2 전극간의 상하 쇼트(shot)를 방지하기 위한 것이다.
다음으로, 상기 차단층(204)이 형성된 기판(200)의 전면에 감광성 유기막을 두텁게 도포한 후 패턴하여, 상기 화소 영역(P)의 경계에 대응하는 차단층(204)의 상부에 격벽(206)을 형성한다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 격벽(206)으로 주변이 둘러싸인 화소 영의 제 1 전극 상에 적(R), 녹(G), 청색(B)의 빛을 발광하는 유기 발광층(208)을 형성한다.
이때, 상기 유기 발광층(208)은 단층 또는 다층으로 구성할 수 있으며, 상기 유기 발광층이 다층으로 구성될 경우에는, 발광층(208a)에 홀 수송층(Hole Transporting Layer)(208b)과 전자 수송층(Electron Transporting Layer : ETL)(208c)을 더욱 구성한다.
다음으로, 상기 발광층(208)이 형성된 기판(200)의 전면에 일함수(work function)가 낮은 도정선 금속을 증착하여, 상기 각 화소 영역(P)에 독립적으로 증착된 제 2 전극(210)을 형성한다.
상기 제 2 전극(210)은 알루미늄(Al)과 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)중 선택된 하나로 형성하거나 리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중 금속층으로 형성할 수 있다.
상기 제 2 전극(210)을 화소영역(P)마다 독립적으로 증착하기 위해서는, 전술한 바와 같이 양측이 역테이퍼지게 형성한 격벽(206)을 통해 증착과 동시에 화소 영역(P)마다 별도로 증착될 수 있도록 할 수 도 있고, 상기 격벽(206) 없이 별도의 섀도우 마스크(shadow mask)를 사용하여 화소 영역(P)마다 독립적으로 형성할 수 있다.
도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 전극의 상부에 4A족인 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti),하프늄(Hf)등 5A족인 바나듐(V),니오브(Nb),탄탈륨(Ta),크롬(Cr),몰리브덴(Mo),텅스텐(W)등, 7A족인 철(Fe), 루테늄(Ru),오스뮴(OS)등, 8A족인 니켈(Ni), 코발트(Co)등, 이밖에도 1B, 3B,1A,5B족까지를 포함하는 물질그룹 중 선택된 하나를 증착하여 흡습층(212)을 형성한다.
상기 흡습층(212)의 상부에 백금(Pt)과 니켈(Ni)등의 금속을 증착하여 금속보호막(214)을 형성한다.
전술한 바와 같은 공정을 통해 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조의 유기 발광 기판을 형성할 수 있다.
전술한 유기 발광 기판과 접촉하는 하부 어레이기판의 구성 및 공정을 이하 도 5a와 도 5b를 참조하여 설명한다.
도 5a와 도 5b는 전술한 유기발광 기판과 합착되는 박막트랜지스터 어레이 기판의 한 화소에 대한 단면 구성을 도시한 확대 단면도이다.
도시한 바와 같이 기판(100)상에 화소 영역(P)을 정의하고, 화소 영역(P)의 일측에 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)을 정의한다.
상기 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)에 각각 게이트 전극(102,104)을 형성하고, 게이트 전극(102,104)이 형성된 기판(100)의 전면에 게이트 절연막(106)을 형성한다.
상기 각 게이트 전극(102,104)상부의 게이트 절연막(106)상에 액티브층(110,114)과 오믹 콘택층(112,116)을 형성한다.
다음으로, 상기 오믹 콘택층(112,116)이 형성된 기판(100)의 전면에 도전성 금속을 증착하고 패턴하여, 상기 구동 영역(D)과 스위칭 영역(S)의 오믹 콘택층(112,116) 상에 각각 이격된 소스 전극(118,122)과 드레인 전극(120,124)을 형성한다.
이때, 상기 스위칭 영역(S)의 드레인 전극(120)이 구동 영역(D)의 게이트 전극(104)과 연결되도록 형성한다.
이로써, 상기 스위치 영역(S)과 구동 영역(D)에 각각 스위칭 소자(TS)와 구동 소자(TD)를 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 스위칭 영역(S)과 구동 영역(D)이 형성된 기판(100)의 전면에 앞서 언급한 무기절연물질 그룹 중 선택한 물질을 증착하여 제 1 보호막(125)을 형성하고, 상기 구동 소자(TS)의 소스 전극(122)을 노출한다.
다음으로, 상기 제 1 보호막(125)의 상부에는 전원 배선(126)을 형성하는데 이때, 상기 전원 배선(126)은 구동 소자(TS)의 소스 전극(122)과 연결되도록 한다.
상기 전원 배선(126)이 형성된 기판(100)의 전면에 제 2 보호막(128)을 형성한 후 상기 구동소자(TS)의 드레인 전극(124)을 노출하는 공정을 진행한다.
다음으로, 앞서 유기 발광 기판에 형성된 제 2 전극(222)과 접촉하는 연결전극(400)을 상기 드레인 전극(124)에 연결하여 형성한다.
이때, 유기 발광기판과 어레이 기판의 갭을 고려하여, 상기 연결전극(400)을 높여줄 필요가 있는데, 이를 위해 연결전극(400)의 하부에 소정 높이를 가지는 유기막 패턴(350)을 더욱 형성하기도 한다.
전술한 바와 같은 공정으로 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조의 유기전계 발광소자를 제작할 수 있다.
이하, 제 2 실시예를 통해 상기 제 1 실시예의 변형예를 제안한다.
-- 제 2 실시예--
본 발명의 제 2 실시예의 특징은 전술한 제 1 실시예의 구성에서, 상기 제 2 전극(음극 전극)과 연결전극이 직접 접촉하도록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 어레이기판(AS)과 발광기판(ES)은 실런트(300)를 이용하여 합착한다.
상기 어레이기판(AS)과 발광 기판(ES)을 다수의 화소 영역(P)으로 정의하고 도시하지는 않았지만, 어레이기판(AS)에는 투명한 제 1 기판(100)상에 스위칭 소자(미도시)와 이에 연결된 구동 소자(TD)를 구성한다.
상기 스위칭 소자(미도시)와 구동 소자(TD)는 화소 영역(P)마다 형성한다.
상기 발광기판(ES)은 투명한 제 2 기판(200)상에 제 1 전극인 양극 전극(anode electrode)(202)을 구성하고, 제 1 전극(202)의 하부에는 유기 발광층(208)을 구성하고, 유기 발광층(208의 하부에는 제 2 전극인 음극 전극(210,cathode electrode)을 구성한다.
상기 화소 영역(P)의 경계에 대응하여 격벽(206)을 구성하고, 상기 격벽(206)의 하부에는 차단층(204)을 구성 한다.
상기 격벽(206)에 의해 상기 음극 전극(210)은 화소 영역(P)마다 독립적으로 패턴될 수 있다.
상기 제 2 전극(210)의 하부에는 흡습층(212)을 구성하고, 상기 흡습층(212)의 하부에는 이를 보호하는 금속 보호막(214)을 구성한다.
이때, 상기 흡습층(212)을 형성하는 물질은 일반적으로 진공 흡습용(게터용)으로 사용하는 물질이면 모두 가능하며 이러한 물질의 몇몇을 예를 들면 4A족인 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti),하프늄(Hf)등 5A족인 바나듐(V),니오브(Nb),탄탈륨(Ta),크롬(Cr),몰리브덴(Mo),텅스텐(W)등, 7A족인 철(Fe), 루테늄(Ru),오스뮴(OS)등, 8A족인 니켈(Ni), 코발트(Co)등, 이밖에도 1B, 3B,1A,5B족까지 모두 가능하다.
상기 금속 보호막(214)은 백금(Pt)과 니켈(Ni)등의 금속을 증착하여 형성한다.
전술한 제 2 전극(210)은 어레이기판(AS)의 구동 소자(TD)와 연결하여 구성하는데 이때, 두 기판(AS,ES)의 갭을 고려하여 소정 높이를 가지는 연결 전극(400)을 음극 전극(210)과 구동소자(TD)사이에 구성할 수 있다.
이때, 상기 흡습층(212)이 전술한 바와 같은 나열된 물질 중 도전성이 좋지 않은 물질로 형성하였다면, 도시한 바와 같이, 상기 연결전극(400)은 상기 제 2 전극(210, 음극 전극)과 직접 접촉하도록 구성한다.
즉, 상기 보호막(214)과 흡습층(212)을 상기 제 2 전극(210)과 연결전극(400)의 접촉부에 형성하지 않는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에서, 상기 금속 보호막(214)은 상기 흡습층(212)이 대기에 노출된 경우 대기중의 가스를 합착함으로써, 상기 흡습층(212)의 성능이 떨어지는 것을 방지하기 위한 것이다.
전술한 구성에서, 상기 흡습층 및 이를 보호하는 금속 보호막을 더욱 구성함으로써, 유기소자 내의 수분을 제거하는 효과로 인해 유기발광소자의 수명을 연장할 수 있는 장점이 있다.
이하, 제 3 실시예를 통해 본 발명에 따른 제 2 실시예의 변형예를 제안한다.
-- 제 3 실시예--
본 발명의 제 3 실시예는 상기 제 2 실시예의 구성에서, 상기 흡습층과 이를 보호하는 금속 보호막을 박막트랜지스터 어레이부에 형성하는 것을 특징으로 한다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 듀얼플레이트 유기전계 발광소자는 상기 어레이기판(AS)과 발광기판(ES)은 실런트(300)를 이용하여 합착한다.
상기 어레이기판(AS)과 발광 기판(ES)을 다수의 화소 영역(P)으로 정의하고 도시하지는 않았지만, 어레이기판(AS)에는 투명한 제 1 기판(100)상에 스위칭 소자(미도시)와 이에 연결된 구동 소자(TD)를 구성한다.
상기 스위칭 소자(미도시)와 구동 소자(TD)는 화소 영역(P)마다 형성한다.
상기 구동 소자 및 스위칭 소자(미도시, TD)를 포함하는 박막트랜지스터 어레이부는 앞서 언급한 도 5a와 도 5b에 도시한 단면 구성을 가진다.
즉, 스위칭 소자와 구동 소자를 형성한 후 제 1 보호막(도 5b의 125)을 형성하고, 구동소자(TD)의 드레인 전극(도 5b의 124)을 노출한다.
상기 어레이부의 화소 영역에 대응하여 흡습층(150)을 구성하고, 상기 흡습층(150)의 상부에는 이를 보호하는 금속 보호막(152)을 구성한다.
이때, 상기 흡습층(150)을 형성하는 물질은 일반적으로 진공 흡습용(게터용)으로 사용하는 물질이면 모두 가능하며 이러한 물질의 몇몇을 예를 들면 4A족인 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti),하프늄(Hf)등 5A족인 바나듐(V),니오브(Nb),탄탈륨(Ta),크롬(Cr),몰리브덴(Mo),텅스텐(W)등, 7A족인 철(Fe), 루테늄(Ru),오스뮴(OS)등, 8A족인 니켈(Ni), 코발트(Co)등, 이밖에도 1B, 3B,1A,5B족까지 모두 가능하다.
상기 금속 보호막(152)은 백금(Pt)과 니켈(Ni)등의 금속을 증착하여 형성한다.
상기 발광기판(ES)은 투명한 제 2 기판(200)상에 제 1 전극인 양극 전극(anode electrode)(202)을 구성하고, 제 1 전극(202)의 하부에는 유기 발광층(208)을 구성하고, 유기 발광층(208)의 하부에는 제 2 전극인 음극 전극(210,cathode electrode)을 구성한다.
상기 화소 영역(P)의 경계에 대응하여 격벽(206)을 구성하고, 상기 격벽(206)의 하부에는 차단층(204)을 구성 한다.
상기 격벽(206)에 의해 상기 음극 전극(210)은 화소 영역(P)마다 독립적으로 패턴될 수 있다.
전술한 제 2 전극(210)은 어레이기판(AS)의 구동 소자(TD)와 연결하여 구성하는데 이때, 두 기판(AS,ES)의 갭을 고려하여 소정 높이를 가지는 연결 전극(400)을 제 2 전극(210)과 구동소자(TD)사이에 구성할 수 있다.
이때, 상기 흡습층(212)이 전술한 바와 같은 나열된 물질 중 도전성 물질로 형성하였다면, 상기 연결전극(400)은 상기 보호막(214)과 제 2 전극(210)과 연결하여 형성하는 것이 가능하다.
반면, 상기 흡습층(150)을 형성한 물질의 전도성이 떨어진다면, 상기 연결전극(400)은 상기 제 2 전극(210)과 상기 구동소자(TD)와 직접 연결하여 구성한다.
전술한 구성에서, 상기 금속 보호막(214)은 상기 흡습층(212)이 대기에 노출된 경우 대기중의 가스를 흡착함으로써, 상기 흡습층(212)의 성능이 떨어지는 것 을 방지하기 위한 것이다.
전술한 구성에서, 상기 흡습층 및 이를 보호하는 금속 보호막을 더욱 구성함으로써, 유기소자 내의 수분을 제거하는 효과로 인해 유기발광소자의 수명을 연장할 수 있는 장점이 있다.
전술한 제 1 내지 제 3 실시예를 통해 본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조 유기전계 발광소자를 제작할 수 있다.
본 발명에 따른 듀얼플레이트 구조의 유기전계 발광소자의 박막트랜지스터 어레이부 또는 발광부에 흡습층과 이를 보호하는 금속 보호막을 형성함으로써, 수분제거를 통한 소자의 수명을 연장할 수 있는 장점이 있다.
또한, 유기전계 발광소자를 듀얼플레이트 구조로 형성하여, 종래의 구조와 달리 투명한 양극 전극(anode electrode)층이 기판의 상부에 위치할 수 있으므로, 탑에미션(top emission)방식으로 동작이 가능하여 개구영역을 더욱 확보할 수 있어 고휘도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 하부 어레이부를 설계할 때 개구영역에 대해 고려할 필요가 없기 때문에 설계의 자유도가 매우 높고, 어레이부와 발광부를 별도로 제작하기 때문에 불량이 발생하여도 불량난 부분만 교체하면 되므로 생산 수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (29)

  1. 이격 하여 구성되고 다수의 화소 영역이 정의된 제 1 기판과, 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상에, 상기 화소 영역의 일측과 이에 수직한 타측에 대응하여 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 각각 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극으로 구성된 스위칭 소자와 이에 연결된 구동소자와;
    상기 제 2 기판의 일면에 구성된 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극의 상부에 구성된 발광층과;
    상기 발광층의 상부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고, 상기 구동소자의 드레인 전극과 전기적으로 연결된 제 2 전극과;
    상기 제 2 전극의 상부에 구성된 흡습층과;
    상기 흡습층의 상부에 구성된 금속 보호막
    을 포함하는 유기전계 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 소자와 연결된 전원배선이 더욱 구성된 유기전계 발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 양극 전극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극 전극(cathode electrode)인 유기전계 발광소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 전극과 상기 구동소자의 드레인 전극과 전기적으로 연결된 연결전극이 더욱 구성된 유기전계 발광소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연결전극은 상기 금속 보호막 및 흡습층을 통해 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결된 구성 또는 상기 제 2 전극과 직접 접촉하는 구성인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자의 드레인 전극과, 상기 구동 소자의 게이트 전극이 접촉하 여 구성된 유기전계 발광소자.
  7. 제 1 기판과 제 2 기판에 다수의 화소 영역을 정의하는 단계와;
    상기 제 1 기판 상에, 상기 화소 영역의 일측과 이에 수직한 타측에 대응하여 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 각각 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극으로 구성된 스위칭 소자와 구동소자를 형성하는 단계와;
    상기 제 2 기판의 일면에 제 1 전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 전극의 상부에 발광층을 형성하는 단계와;
    상기 발광층의 상부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고, 상기 구동소자와 전기적으로 연결된 제 2 전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 2 전극의 상부에 흡습층을 형성하는 단계와;
    상기 흡습층의 상부에 이를 보호하는 금속 보호막을 형성하는 단계
    를 포함하는 유기전계 발광소자 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동소자와 상기 제 2 전극 사이에 연결전극이 더욱 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 연결전극은 상기 금속 보호막 및 흡습층을 통해 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결된 구성 또는 상기 제 2 전극과 직접 접촉하는 구성인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동 소자의 드레인 전극과 접촉한 전원 배선이 더욱 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자의 드레인 전극은 상기 구동 소자의 게이트 전극과 접촉하는 유기전계 발광소자 제조방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 양극 전극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극 전극(cathode electrode)인 유기전계 발광소자 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 양극 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 형성되고, 상기 음극 전극은 리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중 금속 또는 알루미늄(Al)과 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)중 선택된 하나로 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 흡습층은 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti),하프늄(Hf)을 포함하는 4A족과, 바나듐(V),니오브(Nb),탄탈륨(Ta),크롬(Cr),몰리브덴(Mo),텅스텐(W)을 포함하는 5A족과, 철(Fe), 루테늄(Ru),오스뮴(OS)을 포함하는 7A족과, 니켈(Ni), 코발트(Co)를 포함하는 8A족과 1B, 3B,1A,5B족을 포함하는 물질그룹 중 선택된 하나로 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속 보호막(512)은 백금(Pt)과 니켈(Ni)중 선택된 하나로 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  16. 다수의 화소 영역이 정의된 제 1 기판과 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상에, 상기 화소 영역의 일측과 이에 수직한 타측에 대응하여 구성된 게이트 배선과 데이터 배선과;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 각각 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극으로 구성된 스위칭 소자와 구동소자와;
    상기 스위칭 소자와 구동 소자가 형성된 화소 영역에 구성된 흡습층과;
    상기 흡습층의 상부에 구성된 금속 보호막과;
    상기 제 2 기판의 일면에 구성된 제 1 전극과;
    상기 제 1 전극의 상부에 구성된 발광층과;
    상기 발광층의 상부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고, 상기 구동소자와 전기적으로 연결된 제 2 전극을
    을 포함하는 유기전계 발광소자.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 구동 소자와 연결된 전원배선이 더욱 구성된 유기전계 발광소자.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 양극 전극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극 전극(cathode electrode)인 유기전계 발광소자.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 연결전극은 상기 금속 보호막 및 흡습층을 통해 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결된 구성 또는 상기 제 2 전극과 직접 접촉하는 구성인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자의 드레인 전극과, 상기 구동 소자의 게이트 전극이 접촉하여 구성된 유기전계 발광소자.
  21. 제 1 기판과 제 2 기판에 다수의 화소 영역을 정의하는 단계와;
    상기 제 1 기판 상에, 상기 화소 영역의 일측과 이에 수직한 타측에 대응하여 게이트 배선과 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 위치하고, 각각 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극으로 구성된 스위칭 소자와 구동소자를 형성하는 단계와;
    상기 스위칭 소자와 구동 소자가 형성된 화소 영역에 흡습층을 형성하는 단계와;
    상기 흡습층의 상부에 이를 보호하는 금속 보호막을 형성하는 단계와;
    상기 제 2 기판의 일면에 제 1 전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 전극의 상부에 구성된 발광층을 형성하는 단계와;
    상기 발광층의 상부에 상기 화소 영역마다 독립적으로 구성되고, 상기 구동소자와 전기적으로 연결된 제 2 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 유기전계 발광소자 제조방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 구동소자와 상기 제 2 전극 사이에 연결전극이 더욱 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 연결전극은 상기 금속 보호막 및 흡습층을 통해 상기 제 2 전극과 전기적으로 연결된 구성 또는 상기 제 2 전극과 직접 접촉하는 구성인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자 제조방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 구동 소자의 드레인 전극과 접촉한 전원 배선이 더욱 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자의 드레인 전극은 상기 구동 소자의 게이트 전극과 접촉하는 유기전계 발광소자 제조방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 양극 전극(anode electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극 전극(cathode electrode)인 유기전계 발광소자 제조방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 양극 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 형성되고, 상기 음극 전극은 리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중 금속 또는 알루미늄(Al)과 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)중 선택된 하나로 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  28. 제 21 항에 있어서,
    상기 흡습층은 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti),하프늄(Hf)을 포함하는 4A족과, 바나듐(V),니오브(Nb),탄탈륨(Ta),크롬(Cr),몰리브덴(Mo),텅스텐(W)을 포함하는 5A족과, 철(Fe), 루테늄(Ru),오스뮴(OS)을 포함하는 7A족과, 니켈(Ni), 코발트(Co)를 포함하는 8A족과 1B, 3B,1A,5B족을 포함하는 물질그룹 중 선택된 하나로 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
  29. 제 21 항에 있어서,
    상기 금속 보호막은 백금(Pt)과 니켈(Ni)중 선택된 하나로 형성된 유기전계 발광소자 제조방법.
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