KR101233144B1 - 유기전계 발광소자 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역의 정의되며 서로 마주하는 제 1 , 2 기판과; 상기 제 1 기판의 표시영역에 형성된 유기전계발광 다이오드와; 상기 제 1 기판의 비표시영역에 상기 제 1 기판의 테두리를 따라 댐 형태로 형성된 철(凸)부와; 상기 제 2 기판에 상기 철(凸)부가 삽입되는 요(凹)부와; 상기 요(凹)부의 내측면을 따라 삽입된 상기 철(凸)부를 덮으며 형성된 씰패턴을 포함하는 유기전계 발광소자를 제공함으로써 상기 씰패턴과 제 1 또는 제 2 기판과의 경계면을 통한 수분의 침투를 최소화 하는 것을 특징으로 한다.
유기전계발광소자, 씰패턴, 열화, 수분침투, 철(凸)부, 요(凹)부
Description
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 한 화소에 대한 회로도.
도 2는 종래의 유기전계 발광소자에 대한 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 단면도.
도 5a 내지 5d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계발광 다이오드를 포함하는 제 2 기판의 제조 단계별 공정 단면도.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼 패널타입 유기전계발광 소자용 제 1 기판의 제조 단계별 공정 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
201 : 제 1 기판 203 : 게이트 전극
206 : 게이트 전극 210 : 반도체층
217 : 소스 전극 219 : 드레인 전극
222 : 보호층 225 : 드레인 콘택홀
226 : 컬럼 스페이서 227 : 철(凸)부
230 : 연결전극 235 : 금속패턴
251 : 제 2 기판 253 : 요(凹)부
255 : 제 1 전극 268 : 버퍼패턴
273 : 격벽 276 : 유기 발광층
280 : 제 2 전극 290 : 씰패턴
d1 : 요부의 깊이 DTr : 구동 박막트랜지스터
t1 : 철(凸)부의 높이 t2 : 컬럼 스페이서의 높이
w1 : 요(凹)의 폭 w2 : 철(凸)부의 폭
본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로 특히, 수분의 침투를 극소화 할 수 있는 유기전계 발광소자(OLED)와 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기전계 발광소자는 전자(electron)를 주입하는 음극(cathode)과 정공(hole)을 주입하는 양극(anode)으로부터 이들 두 전극 사이에 개재된 유기 발광층 내부로 각각 전자와 정공을 주입시켜, 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 것을 이용한 표시소자이다.
이러한 원리에 의해 유기전계 발광소자는 구동되므로 인해 종래의 박막 액정표시소자와는 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 소자의 부피와 무게를 줄일 수 있는 장점이 있으므로 최근 평판표시소자로써 주목받고 있다.
이하, 이러한 구조를 갖는 유기전계 발광소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 한 화소에 대한 회로도이다.
도시한 바와 같이 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 하나의 화소는 스위칭(switching) 박막트랜지스터(STr)와 구동(driving) 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 캐패시터(StgC), 그리고 유기전계발광 다이오드(E)로 이루어진다.
즉, 제 1 방향으로 게이트 배선(GL)이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되어 화소영역(P)을 정의하며 데이터 배선(DL)이 형성되어 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.
이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)는 유기전계발광 다이오드(E)와 전기적으로 연결되고 있다. 즉 상기 유기전계발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극 은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극과 연결되고, 타측 단자인 제 2 전극은 전원배선(PL)과 연결되고 있다. 이때, 상기 전원배선(PL)은 전원전압을 상기 유기전계발광 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 유기전계발광 다이오드(E)는 그레이 스케일(gray scale)을 구현할 수 있게 되며, 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 2는 종래의 유기전계 발광소자에 대한 개략적인 단면도이다.
도시한 바와 같이, 통상적으로 유리로 이루어진 제 1 기판(3)과, 상기 제 1 기판(3)과 마주하며 단지 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(31)이 서로 대향되게 배치되어 있다.
또한, 상기 제 1, 2 기판(3, 31)의 가장자리부는 씰패턴(40 ; seal pattern)에 의해 봉지되어 있으며, 제 1 기판(3)의 상부에는 각 화소영역 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있고, 상기 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되어 제 1 전극(12)이 형성되어 있고, 상기 제 1 전극(12) 상부에는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되며 적, 녹, 청색을 각각 발광하는 발광 물질 패턴(14a, 14b, 14c)을 포함하는 유기 발광층(14)이 형성되어 있고, 상기 유기 발광층(14) 상부에는 전면에 제 2 전극(16)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1, 2 전극(12, 16)은 상기 유기 발광층(14)에 전계를 인가해주는 역할을 하며, 이들 제 1, 2 전극(12, 16)과 그 사이에 형성된 유기 발광층(14)은 유기전계발광 다이오드(E)를 이룬다.
그리고, 전술한 씰패턴(40)에 의해서 상기 제 1, 2 기판(3, 31)은 합착된 상태를 유지하며, 서로 이격하여 즉, 상기 제 1 기판(3) 상에 형성된 제 2 전극(16)과 상기 제 2 기판(31)은 일정간격 이격되어 있으며, 상기 제 2 기판(31)의 내부면에는 외부로의 수분을 차단하는 바륨 옥사이드(BaO) 또는 칼슘 옥사이드(CaO)로 제작된 흡습제(32)가 형성되어 있다.
이렇게 흡습제(32)를 포함하는 제 2 기판(31)으로 인캡슐레이션 하는 이유는 상기 유기 발광층(14)은 산소 및 수분에 노출되면 쉽게 열화되는 특성이 있기 때문에 반드시 외부로부터 침투되는 산소 및 수분을 차단하기 위함이다.
이 경우, 조금 더 상세히 종래의 인캡슐레이션을 위한 방법에 대해 설명하면, 반응성이 없는 불활성 기체 예를들면 질소(N2) 가스 분위기 또는 진공의 분위기 에서 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)의 어레이 소자와 유기전계 발광 다이오드(E)가 구성된 제 1 기판(3)의 상부로 씰란트로 이루어진 씰패턴(40)를 이용하여, 금속 또는 유리재질의 상기 제 2 기판(31)을 부착하고 있다.
그러나, 전술한 종래의 유기전계 발광소자의 인캡슐레이션에 의해서는 상기 씰패턴(40)에 의해 접착된 제 1 기판(3)과 인캡슐레이션을 위한 상기 제 2 기판(31) 사이가 들뜰 염려가 있으며, 또한 상기 씰패턴(40)과 제 1, 2 기판(3, 31)이 이루는 계면으로 통해 다량의 수분이 침투함으로써 비록 그 내부에 흡습제(32)가 구비되어 있더라도 그 흡습의 한계가 있는 바, 상기 유기 발광층(14)의 열화를 촉진시키는 문제가 발생하고 있다.
더욱이, 상기 제 1, 2 기판(3, 31)을 합착시키기 위한 상기 씰패턴(40)의 폭이 일정하지 않아 그 폭이 얇게 형성된 부분을 통해 집중적으로 수분이 침투하는 문제가 발생하며, 상기 제 1, 2 기판(3, 31)의 합착 공정을 진행 시, 상기 씰패턴(40)의 일부가 과도한 압력을 받게되어 너무 넓게 퍼지게 되는 경우 내부의 통전을 위한 구성요소 예를들면 게이트 또는 데이터 배선과 전극 등의 부분까지 덮게되어 접촉 불량 등을 발생시키게 된다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로 상기 씰패턴과 제 1, 2 기판의 계면이 일직선이 아닌 다중 절곡된 형태를 갖도록 함으로써 수분 침투 경로를 길게하는 동시에 수분 침투가 용이하지 않는 구조를 갖도록 하여 유기 발광층의 열 화를 방지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 씰패턴의 퍼짐 폭을 일정하게 유지함으로써 접촉 불량 등을 방지하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따른 유기전계 발광소자는 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역의 정의되며 서로 마주하는 제 1 , 2 기판과; 상기 제 1 기판의 표시영역에 형성된 유기전계발광 다이오드와; 상기 제 1 기판의 비표시영역에 상기 제 1 기판의 테두리를 따라 댐 형태로 형성된 철(凸)부와; 상기 제 2 기판에 상기 철(凸)부가 삽입되는 요(凹)부와; 상기 요(凹)부의 내측면을 따라 삽입된 상기 철(凸)부를 덮으며 형성된 씰패턴을 포함한다.
이때, 상기 제 1 기판 상의 상기 유기전계발광 다이오드 하부에는 게이트 전극과 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 포함하는 구동 박막트랜지스터와 이와 동일한 구조를 갖는 스위칭 박막트랜지스터가 더욱 형성되며,상기 제 1 기판에는 상기 스위칭 박막트랜지스터와 각각 연결되며 서로 교차하는 게이트 배선과 데이터 배선이 더욱 형성된다.
또한, 상기 유기전계발광 다이오드와 상기 스위칭 박막트랜지스터 사이에는 보호층이 더욱 형성되며, 상기 철(凸)부는 상기 보호층 위로 상기 보호층과 접촉하며 형성된 것이 특징이며, 이때 상기 보호층과 상기 철(凸)부는 동일한 물질로 이 루어진 것이 특징이다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 유기전계 발광소자는 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역의 정의되며 서로 마주하는 제 1 , 2 기판과; 상기 제 1 기판의 표시영역에 형성된 게이트 전극과 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 포함하는 구동 박막트랜지스터와; 상기 보호층 위로 상기 비표시영역에 상기 제 1 기판의 테두리를 따라 댐 형태로 형성된 철(凸)부와; 상기 보호층 및 컬럼 스페이서 위로 상기 드레인 전극과 연결되며 형성된 연결전극과; 상기 제 2 기판 하면의 비표시영역에 상기 철(凸)부와 대응하여 상기 철(凸)부가 삽입될 수 있도록 형성된 요(凹)부와; 상기 제 2 기판 하면의 표시영역에 상기 연결전극과 접촉하며 형성된 유기전계발광 다이오드와; 상기 요(凹)부의 내측면을 따라 삽입된 상기 철(凸)부를 덮으며 형성된 씰패턴을 포함한다.
이때, 상기 구동 박막트랜지스터 위로 전면에 형성된 보호층과; 상기 보호층 위로 상기 표시영역에 형성된 컬럼 스페이서를 더욱 포함하며, 상기 철(凸)부는 상기 보호층 위로 접촉하며 형성되며, 상기 철부와 상기 보호층은 동일한 물질로 이루어진 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 기판에는 상기 구동 박막트랜지스터와 연결된 스위칭 박막트랜지스터와; 상기 스위칭 박막트랜지스터와 각각 연결되며 서로 교차하는 게이트 배선과 데이터 배선이 더욱 형성된다.
상기 제 1, 2 특징에 따른 유기전계발광 소자 있어서, 상기 씰패턴의 폭방향의 단면은 "∩"형태인 것이 특징이며, 또한, 상기 유기전계발광 다이오드는, 제 1 전극 및 제 2 전극과, 이들 제 1, 2 전극 사이에 형성된 유기 발광층으로 이루어진 것이 특징이며, 또한, 상기 요(凹)부는 상기 제 2 기판 자체가 식각됨으로써 형성된 것이 특징이다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 유기전계 발광소자의 제조 방법은 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역의 정의된 제 1 기판의 상기 표시영역에 유기전계발광 다이오드를 형성하는 단계와; 상기 유기전계 발광소자가 형성된 상기 제 1 기판의 비표시영역에 상기 제 1 기판의 테두리를 따라 댐 형태로 형성된 철(凸)부를 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판을 식각함으로써 상기 비표시영역에 상기 철(凸)부와 대응하여 도랑 형태의 요(凹)부를 형성하는 단계와; 상기 요(凹)부의 내측 또는 상기 철(凸)부의 상부에 씰패턴을 형성하는 단계와; 상기 철(凸)부를 상기 요(凹)부에 삽입시키며 합착함으로써 상기 철(凸)부와 요(凹)부 사이에 형성된 씰패턴이 상기 철(凸)부를 감싸며 상기 요(凹)부의 밑면과 내측면을 따라 퍼지도록 하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 요(凹)부를 형성하는 단계는, 상기 제 2 기판에 상기 요(凹)부 형성 영역을 제외한 영역에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 상기 제 2 기판 영역을 식각액에 노출시켜 식각하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 스트립하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 유기전계발광 다이오드를 형성하기 이전에는, 상기 제 1 기판 상에 게이트 전극과 게이트 절연막과 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 포함하는 구동 박막트랜지스터와 이와 동일한 구조인 스위칭 소자를 형성하는 단계를 더욱 포 함하며, 상기 구동 박막트랜지스터와 상기 유기전계발광 다이오드 사이에는 전면에 보호층을 더욱 형성하며, 이때, 상기 철(凸)부는 상기 보호층 위로 상기 보호층과 동일한 물질로 형성되는 것이 특징이다.
본 발명의 제 4 특징에 따른 유기전계 발광소자의 제조 방법은 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역의 정의된 제 1 기판의 상기 표시영역에 게이트 전극과 게이트 절연막과 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 포함하는 구동 박막트랜지스터와 이와 동일한 구조인 스위칭 소자를 형성하는 단계와; 상기 구동 박막트랜지스터 위로 전면에 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층 위로 상기 비표시영역에 상기 제 1 기판을 둘러싸는 댐 형태의 철(凸)부를 형성하는 단계와; 상기 보호층 위로 상기 드레인 전극과 접촉하는 연결전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판에 상기 철(凸)부와 대응하여 도랑 형태의 요(凹)부를 형성하는 단계와; 상기 요(凹)부가 형성된 제 1 기판의 상기 표시영역에 유기전계 발광 다이오드를 형성하는 단계와; 상기 요(凹)부의 내측 또는 상기 철(凸)부의 상부에 씰패턴을 형성하는 단계와; 상기 연결전극이 상기 유기전계발광 다이오드와 접촉하며 동시에 상기 철(凸)부를 상기 요(凹)부에 삽입시키며 합착함으로써 상기 철(凸)부와 요(凹)부 사이에 형성된 씰패턴이 상기 철(凸)부를 감싸며 상기 요(凹)부의 밑면과 내측면을 따라 퍼지도록 하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 연결패턴을 형성하는 단계는 상기 철(凸)부와 보호층이 만나는 모서리를 덮는 형태의 금속패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 연결전극을 형성하기 이전에 상기 보호층 위로 컬럼 스페이서를 형성하는 단계를 더욱 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계 발광소자(100)는 서로 대향하며 제 1, 2 기판(101, 151)이 위치하고 있으며, 상기 1 기판(101) 상의 표시영역(AA)에는 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 및 데이터 배선(미도시)과, 이들 두 배선(미도시)과 연결되며 이들 두 배선(미도시)의 교차지점에 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되어 있으며, 또한 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)와 전기적으로 연결되며 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다. 또한, 상기 데이터 배선(미도시)과 이격하며 전원배선(미도시)이 더욱 형성되어 있다.
또한, 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr) 상부로 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(119)을 노출시키는 드레인 콘택홀(125)을 갖는 보호층(122)이 형성되어 있다.
또한, 상기 보호층(122) 위로 상기 드레인 콘택홀(125)을 통해 상기 드레인 전극(119)과 접촉하며 각 화소영역(P)별로 제 1 전극(130)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 전극(130) 위로 각 화소영역(P)별로 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광패턴(176a, 176b, 176c)을 포함하는 유기 발광층(176)이 형성되어 있으며, 상기 유기 발광층(176) 위로 표시영역(AA) 전면에 제 2 전극(180)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 전극(130)과 유기 발광층(176)과 제 2 전극(180)은 유기전계발광 다이오 드(E)를 이룬다.
또한, 상기 제 1 기판(101)의 상기 표시영역(AA)을 둘러싸는 비표시영역(NA)에는 상기 보호층(122) 위로 소정의 폭(w1)과 높이(t1)를 갖는 철(凸)부(127)가 형성되어 있다. 이때, 상기 철(凸)부(127)는 평면적으로는 상기 제 1 기판(101)을 테두리하는 댐 형태로 형성되고 있는 것이 특징이다.
한편, 상기 제 1 기판(101)과 대향하는 제 2 기판(151)에 있어서, 상기 제 2 전극(180)과 마주하는 표시영역(AA)의 내측면에는 바륨 옥사이드(BaO) 또는 칼슘 옥사이드(CaO)로 제작된 흡습제(161)가 고정 부착되어 있으며, 비표시영역(NA)에는 상기 댐 형태의 철(凸)부에 대응하여 상기 철(凸)부의 폭(w1)보다 더 큰 폭(w2)을 갖는 요(凹)부(153)가 형성되어 있다.
또한, 상기 요(凹)부(153)의 내측에는 씰란트(sealant)가 구비됨으로써 상기 제 2 기판(151)의 테두리를 따라 형성된 요(凹)부(153) 내측으로 씰패턴(190)이 형성되어 있다.
이때, 상기 씰패턴(290)은 상기 제 2 기판(151)에 일정한 폭(w2)을 가지며 형성된 상기 요(凹)부(153) 내측에 형성되는 바, 그 폭이 상기 요부의 폭(w2)과 동일하게 일정하게 형성되는 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 기판(101)에 형성된 철(凸)부(127)는 상기 제 2 기판(151)에 형성된 요(凹)부(153)에 삽입되며 유기전계 발광소자(100)를 이루게 된다. 따라서, 상기 철(凸)부(127)가 상기 요(凹)부(153)에 삽입된 상태에서 가압됨으로써 상기 요(凹)부(153) 내측에 구비된 씰패턴(190)이 상기 요(凹)부(153) 내부에서 퍼지 고 최종적으로는 상기 요(凹)부(153)와 철(凸)부(127)가 맞닿는 부분 전체에 대해 형성되게 된다.
따라서, 최종적으로 상기 씰패턴(190)이 형성된 단면(씰패턴의 폭방향으로 자름) 형태는 "∩"모양이 됨을 알 수 있다.
이 경우, 외부의 공기 또는 수분이 상기 씰패턴(190)을 따라 침투하더라도 그 단면 구조가 다중 절곡된 형태를 갖게됨으로써 그 단면구조가 절곡된 부분없이 "-"형태로 형성되는 종래의 유기전계 발광소자 대비 수분의 침투가 용이하지 않음을 알 수 있다.
게다가 수분 침투 경로의 길이 또한 종래대비 길어지게 되므로 만약이 수분이 상기 씰패턴을 따라 침투한다고 가정하더라도 수분 침투 시간이 길어지게 되어 결과적으로는 상기 유기전계발광 다이오드(E)의 열화를 늦추어 수명을 연장시키게 된다.
이 경우, 상기 철(凸)부(127)는 제 1 기판(101)에 상기 요(凹)부(153)는 제 2 기판(151)에 형성된 것을 보이고 있으나, 상기 제 2 기판(151)에 철(凸)부를 상기 제 1 기판(101)에 요(凹)부를 형성해도 무방하다. 하지만, 상기 요(凹)부(153)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 배선 등이 형성되는 상기 제 1 기판(101)에 형성되기 보다는 흡습제(161)만이 형성되는 상기 제 2 기판(151)에 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
<제 2 실시예>
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 단면도이다.
본 발명의 제 2 실시예는 듀얼패널 타입의 유기전계 발광소자에 특징적인 구조를 갖는 씰패턴을 형성한 것을 보이고 있다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계 발광소자(200)는 제 1 기판의 표시영역(AA)에는 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 및 데이터 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 이들 두 배선(미도시)의 교차지점에는 이들 두 배선(미도시)과 연결되는 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되어 있으며, 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)와 연결되며 게이트 전극(203)과 게이트 절연막(206)과 반도체층(210)과 소스 및 드레인 전극(217, 219)을 포함하는 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.
또한, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시) 위로 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(219)을 노출시키는 드레인 콘택홀(225)을 갖는 보호층(222)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(222) 위로 화소영역(P)에는 컬럼 스페이서(226)가 형성되어 있다.
또한, 상기 보호층(222) 및 컬럼 스페이서(226)를 덮으며 각 화소영역(P)별로 상기 드레인 콘택홀(225)을 통해 상기 드레인 전극(219)과 접촉하는 연결전극(230)이 형성되어 있다.
또한, 상기 제 1 기판(201)의 비표시영역(NA)에 있어서 상기 보호층(222) 상부에는 상기 제 1 기판(201)을 테두리하며 댐 형태로 제 1 폭(w1)과 제 1 높이(t1)를 갖는 철(凸)부(227)가 형성되어 있다. 이때, 상기 철(凸)부(227)와 보호층(222) 이 만나는 경계면 가장자리부에는 상기 연결전극(230)과 동일물질로 동일한 공정에 의해 형성된 금속패턴(235)이 더욱 형성되어 있다. 이는 상기 보호층(222)과 철(凸)부(227)의 경계면을 통해 수분이 침투하는 것을 방지하기 위함이다. 하지만 상기 금속패턴(235)은 생략될 수 있다. 이는 상기 보호층(222)과 이의 상부에 형성된 철(凸)부(227)는 종래의 유기전계 발광소자에 있어서 씰패턴을 이루는 씰란트와 보호층과의 접촉된 부분보다는 훨씬 접촉력 및 접합력이 우수하므로 상기 부분을 통해서 수분이 침투할 가능성을 거의 없기 때문이다.
한편, 이와 대향하며 위치한 제 2 기판(251)의 내측면에는 표시영역(AA) 전면에 형성된 제 1 전극(255)과, 각 화소영역(P)에 대응하여 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광 패턴(276a, 276b, 276c)을 포함하는 유기 발광층(276)과 그 하부로 각 화소영역(P)별로 독립 형성된 제 2 전극(280)을 포함하는 유기전계 발광 다이오드(E)가 형성되어 있다. 이때, 상기 유기 발광층(276)과 그 하부의 제 2 전극(280)은 각 화소영역(P)의 경계에 형성된 역테이퍼 구조의 격벽(273)에 의해 각 화소영역(P)별로 분리되며 형성되고 있으며, 상기 격벽(273)과 제 1 전극(255) 사이에는 버퍼패턴(268)이 더욱 형성되고 있다.
또한, 상기 제 2 기판(251)의 비표시영역(NA)에는 상기 제 1 기판(201)의 댐 형태의 철(凸)부(227)에 대응하여 상기 철(凸)부(227)가 삽입될 수 있는 요(凹)부(253)가 소정 폭(w2) 및 깊이(d1)를 가지며 상기 제 2 기판의 테두리를 따라 도랑 형태로 형성되어 있다.
전술한 구조를 각각 갖는 상기 제 1, 2 기판(201, 251)은 표시영역(AA)에 있 어서는 각 화소영역(P)별로 상기 컬럼 스페이서(226)를 덮으며 형성된 연결전극(230)이 상기 제 2 전극(280)과 접촉하고 있으며, 비표시영역(NA)에 있어서는 상기 철(凸)부(227)가 상기 요(凹)부(253)에 삽입된 상태에서 상기 요(凹)부(253)에 구비된 씰란트(sealant)로 이루어진 씰패턴(290)에 의해 접착 고정됨으로써 되어 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자(200)를 이루고 있다.
따라서, 전술한 구조를 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자(200) 또한 씰패턴(290)이 상기 요(凹)부(253) 내측에 위치하는 바, 상기 요(凹)부(253)의 폭(w2)과 동일한 폭(w2)을 가지며 구성되며, 상기 철(凸)부(227)와 요(凹)부(253)에 의해 그 단면 모양이 "∩"형태를 가지게 됨에 따라 다수의 절곡부(A)가 존재하므로 상소 또는 수분 등의 침투가 용이하지 않은 구조가 됨을 알 수 있다.
또한, 상기 씰패턴(290)의 단면 구조가 종래의 "-"형태대비 "∩"형태로 이루어지게 되는 바, 침투 경로가 길어지게 되므로 수분 등이 침투된다 하더라도 종래의 구조 보다는 내부로 침투시까지 시간이 길어지게 된다.
전술한 제 2 실시예에 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자는 도면에 나타내지 않았지만, 상기 요(凹)부(253) 내측에 형성된 씰패턴(290) 더욱 정확히는 상기 철(凸)부의 내측으로 흡습패턴(미도시)이 더욱 형성될 수도 있다.
이후에는 상기 요(凹)부와 철(凸)부를 갖는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 제 1 및 제 2 기판을 제조하는 방법에 대해 설명한다.
우선, 철(凸)부를 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼 패널타입 유기전계발광 소자용 제 1 기판을 제조하는 방법에 대해 설명한다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼 패널타입 유기전계발광 소자용 제 1 기판의 제조 단계별 공정 단면도이다.
우선, 도 5a에 도시한 바와 같이, 제 1 기판(251) 상에 게이트 절연막(206)을 개재하여 그 하부 및 상부에 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 데이터 배선(미도시)이 형성된 동일한 층에 동일한 물질로 상기 데이터 배선(미도시)과 이격하는 전력배선(미도시) 또한 형성한다.
이후, 각 화소영역(P)에 상기 게이트 및 데이터 배선(미도시)과 연결되는 스위칭 박막트랜지스터(미도시)와 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)와 연결되며 동일한 구조를 갖는 구동 박막트랜지스터(DTr)를 형성한다. 이때 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)는 최하부로부터 게이트 전극(203), 게이트 절연막(206), 반도체층(210) 그리고 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(217, 219)으로 구성된다.
다음, 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시) 위로 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(219)을 노출시키는 드레인 콘택홀(225)을 갖는 보호층(222)을 형성한다.
다음, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 보호층(222) 위로 각 화소영역(P)에 컬럼 스페이서(226)를 형성하고, 연속하여 비표시영역(NA)에 상기 보호층(222)과 접촉 특성이 우수하고 접합력 또한 우수한 물질 바람직하게는 상기 보호층(222)을 이루는 물질과 동일한 물질로써 상기 제 1 기판(251)을 테두리하는 댐 형태의 철(凸)부(227)를 형성한다. 이때, 상기 철(凸)부(227)는 그 높이(t1)가 상기 컬럼 스페이서(226)의 높이(t2)보다 2배 이상 수배가 되도록 높게 형성하는 것이 바람직하다.
또는 그 변형예로써 상기 보호층(222) 형성 시 반투과영역을 갖는 노광 마스크를 이용한 회절노광 또는 하프톤 노광을 실시함으로써 상기 컬럼 스페이서와(226) 철(凸)부(227)를 동시에 형성할 수도 있다.
다음, 도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 컬럼 스페이서(226) 및 철(凸)부(227) 위로 금속물질을 증착하고 패터닝함으로써 각 화소영역(P)별로 상기 드레인 콘택홀(225)을 통해 상기 드레인 전극(219)과 접촉하며 상기 컬럼 스페이서(226)를 덮는 연결전극(230)을 형성한다. 이때, 상기 댐 형태의 철(凸)부(227)에 있어서 상기 철(凸)부(227)와 보호층(222)이 만나는 모서리 부분을 충분히 덮도록 상기 모서리 부분에는 금속패턴(235)을 형성하는 것이 바람직하다. 이는 철(凸)부(227)가 상기 보호층(222)으로부터 뜯김에 의해 떨어나감을 방지하며 더욱이 상기 모서리부를 통해 수분이 침투하는 것을 더욱 방지하기 위함이다. 하지만 상기 금속패턴(235)을 형성하지 않아도 무방하다. 이는 상기 보호층(222)과 이의 상부에 형성된 철(凸)부(227)는 종래의 씰패턴을 이루는 씰란트와 상기 보호층과의 접촉된 부분보다는 훨씬 접촉력 및 접합력이 우수하므로 상기 부분을 통해서 수분이 침투할 가능성을 거의 없기 때문이다.
한편, 제 1 실시예의 경우, 상기 도 5b에 제시된 단계 이후에 상기 보호층 위로 유기전계 발광 다이오드를 형성한다. 즉, 상기 보호층 위로 상기 드레인 콘택홀을 통해 드레인 전극과 접촉하며 각 화소영역별로 제 1 전극을 형성하고, 이후 각 화소영역별로 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광패턴을 포함하는 유기 발광층을 형성한다. 이후 상기 유기 발광층 위로 표시영역 전면에 제 2 전극을 형성한다.
이후, 비표시영역에 상기 보호층 상부로 댐 형태의 철(凸)부를 형성함으로써 제 1 실시예에 따른 제 1 기판을 완성할 수 있다.
다음, 요(凹)부를 갖는 제 2 기판의 제조방법에 대해 설명한다.
도 6a 내지 6d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 요(凹)부 및 유기전계발광 다이오드를 포함하는 제 2 기판의 제조 단계별 공정 단면도이다.
우선, 도 6a에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 기판(251) 상에 포토레지스트를 포토하여 포토레지스트층을 형성한 후 이를 패터닝하여 요(凹)부가 형성되어야 할 부분만을 노출시키는 포토레지스트 패턴(296)을 형성한다.
이후 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트 패턴(296) 외부로 노출된 부분에 상기 제 2 기판(251)의 식각액을 스프레이 하는 방식으로 식각을 실시한다.
이 경우, 일반적으로 상기 제 2 기판(251)은 유리재질로 이루어지는 바, 상기 식각액은 불산(HF) 또는 질산(HNO3)이 되며, 상기 불산(HF) 또는 질산(HNO3)에 상기 제 2 기판(251)을 적정 시간 노출시키면 식각되어 상기 제 2 기판(251)을 테 두리하는 도랑 형태의 요(凹)부(253)가 형성된다.
변형예로써 상기 포토레지스트 패턴(296) 외부로 노출된 제 2 기판(251)에 스프레이 방식으로 식각액에 노출시키는 방법 이외에, 상기 포토레지스트 패턴(296)이 형성된 면의 반대쪽의 기판에 대해 전면에 포토레지스트층(미도시)을 더욱 형성한 후, 즉, 상기 제 2 기판(251)의 일면에는 요(凹)부가 형성될 부분에 대해서는 상기 제 2 기판(251)을 노출시키는 포토레지스트 패턴(296)을 형성하고, 그 반대면에는 전면에 포토레지스트층(미도시)을 형성한 상태에서 식각액에 담구는 방식의 식각을 진행하여도 동일한 결과를 얻을 수 있다.
다음, 도 6c에 도시한 바와 같이, 도랑형태의 요(凹)부(253)가 형성된 제 2 기판(251)을 상기 포토레지스트 패턴(도 5b의 296)과 반응하는 스트립(strip)액에 노출시킴으로써 상기 포토레지스트 패턴(도 5b의 296)(변형예의 경우 포토레지스트층도 함께 제거함)을 상기 제 2 기판(251)에서 제거한다.
이후, 도 6d에 도시한 바와같이, 상기 요(凹)부(253)가 형성된 면에 대해 표시영역 전면에 제 1 전극(255)을 형성하고, 상기 제 1 전극(255) 위로 각 화소영역(P)의 경계에 버퍼패턴(268)과 역테이퍼 구조의 격벽(273)을 형성한다. 이후, 상기 제 1 전극(255) 위로 상기 격벽(273)에 의해 자연적으로 화소영역(P)별로 분리된 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광 패턴(276a, 276b, 276c)을 포함하는 유기 발광층(276)을 형성하고, 상기 유기 발광층(276) 상부로 상기 화소영역(P)별로 분리된 형태의 제 2 전극(280)을 형성함으로써 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널 타입 유기전계 발광소자용 제 2 기판(251)을 완성한다.
이때, 상기 화소영역(P)의 경계 형성되는 상기 격벽(273)은 생략될 수 있다. 이는 상기 유기 발광층(276)을 쉐도우 마스크 등을 이용하여 증착함으로써 각 화소영역(P)별로 분리되도록 형성할 수 있기 때문이다.
한편, 듀얼패널 타입의 유기전계 발광소자용 제 2 기판이 아니라 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드가 모두 하나의 기판에 형성되는 것을 특징으로 하는 제 1 실시예에 따른 제 2 기판의 경우, 전술한 도 6a 내지 도 6c까지의 공정만을 진행함으로써 완성할 수 있다.
다음, 전술한 방법에 의해 제조된 제 1, 2 기판 중 어느 하나의 기판 더욱 정확히는 제 1 기판인 경우 상기 철(凸)부의 끝단부에 씰란트를 디스펜싱하여 씰패턴을 형성하고 또는 제 2 기판인 경우 상기 요(凹)부 내측면에 씰란트를 디스펜싱하여 씰패턴을 형성한다.
이후, 상기 철(凸)부와 요(凹)부가 대응되도록 한 후, 불활성 가스 분위기 예를들면 질소 가스 분위기 또는 진공의 분위기에서 상기 컬럼 스페이서 끝단에 형성된 연결전극이 상기 제 2 전극과 접촉하도록 한 상태에서 이들 두 기판을 합착한다.
이 경우, 상기 요(凹)부와 철(凸)부가 결합됨으로써 자연적으로 상기 요(凹)부 내측에 형성된 씰패턴이 눌려지게 되어 삽입되는 철(凸)부의 측면부까지 퍼지게 된다. 따라서, 상기 요(凹)부 내측의 씰패턴은 철(凸)부의 상면 및 측면부를 따라 형성됨으로써 "∩"형태로 다수의 절곡부를 가지며 형성되게 된다.
한편, 본 발명은 상기 실시예 들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 서로 마주하는 각각의 기판에 테두리를 따라 서로 대응하여 삽입되는 요(凹)부와 철(凸)부를 형성하여 상기 요(凹)부 내에 씰패턴을 형성한 것을 특징으로 유기전계 발광소자는 상기 씰패턴의 단면구조가 "∩"형태가 되어 다수의 절곡부를 가짐으로써 수분 침투를 방지하며, 더욱이 상기 씰패턴과의 경계가 "-"형태를 갖는 종래 대비 수분 침투 경로가 길어지게 되어 더욱 수분 침투를 효과적으로 방지할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 상기 씰패턴이 일정한 폭을 갖는 요(凹)부 내측으로 형성되는 바, 합착에 의해 그 퍼짐폭을 달리함으로써 발생하는 좁게 형성된 부분에 대해서는 수분 침투 경로가 짧아짐으로써 더욱 수분이 빨리 침투하게 되어 열화시키는 문제와 넓게 형성된 부분에서는 배선 등을 가리게 됨으로써 접촉 불량 유발시키는 등의 문제를 방지하는 효과가 있다.
Claims (21)
- 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역의 정의되며 서로 마주하는 제 1 , 2 기판과;상기 제 1 기판의 표시영역에 형성된 유기전계발광 다이오드와;상기 제 1 기판의 비표시영역에 상기 제 1 기판의 테두리를 따라 댐 형태로 형성된 철(凸)부와;상기 제 1 기판의 비표시영역에 상기 철부의 하단 내측과 외측의 가장자리를 덮는 금속패턴과;상기 제 2 기판에 상기 철(凸)부가 삽입되는 요(凹)부와;상기 요(凹)부의 내측면을 따라 삽입된 상기 철(凸)부를 덮으며 형성된 씰패턴을 포함하는 유기전계 발광소자.
- 삭제
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- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 유기전계발광 다이오드 하부 전면에는 보호층이 형성되고, 상기 철(凸)부는 상기 보호층 위로 상기 보호층과 접촉하며 형성된 것이 특징인 유기전계 발광소자.
- 제 5 항에 있어서,상기 보호층과 상기 철(凸)부는 동일한 물질로 이루어진 것이 특징인 유기전계 발광소자.
- 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역의 정의되며 서로 마주하는 제 1 , 2 기판과;상기 제 1 기판의 표시영역에 형성된 게이트 전극과 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 포함하는 구동 박막트랜지스터와;상기 구동 박막트랜지스터 위로 전면에 형성된 보호층과;상기 보호층 위로 상기 비표시영역에 상기 제 1 기판의 테두리를 따라 댐 형태로 형성된 철(凸)부와;상기 보호층 위로 상기 드레인 전극과 연결되며 형성된 연결전극과;상기 철부의 내측과 외측의 상기 보호층과 상기 철부가 만나는 모서리 부분에 형성된 금속패턴과;상기 제 2 기판 하면의 비표시영역에 상기 철(凸)부와 대응하여 상기 철(凸)부가 삽입될 수 있도록 형성된 요(凹)부와;상기 제 2 기판 하면의 표시영역에 상기 연결전극과 접촉하며 형성된 유기전계발광 다이오드와;상기 요(凹)부의 내측면을 따라 삽입된 상기 철(凸)부를 덮으며 형성된 씰패턴을 포함하는 유기전계 발광소자.
- 제 7 항에 있어서,상기 보호층 위로 상기 표시영역에 형성된 컬럼 스페이서를 더욱 포함하는 유기전계 발광소자.
- 제 8 항에 있어서,상기 철(凸)부는 상기 보호층 위로 접촉하며 형성되며, 상기 철부와 상기 보호층은 동일한 물질로 이루어진 것이 특징인 유기전계 발광소자.
- 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 씰패턴의 폭방향의 단면은 "∩"형태인 것이 특징인 유기전계 발광소자.
- 삭제
- 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 요(凹)부는 상기 제 2 기판 자체가 식각됨으로써 형성된 것이 특징인 유기전계 발광소자.
- 삭제
- 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역의 정의된 제 1 기판의 상기 표시영역에 유기전계발광 다이오드를 형성하는 단계와;상기 유기전계 발광소자가 형성된 상기 제 1 기판의 비표시영역에 상기 제 1 기판의 테두리를 따라 댐 형태로 형성된 철(凸)부를 형성하는 단계와;상기 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판을 식각함으로써 상기 비표시영역에 상기 철(凸)부와 대응하여 도랑 형태의 요(凹)부를 형성하는 단계와;상기 요(凹)부의 내측 또는 상기 철(凸)부의 상부에 씰패턴을 형성하는 단계와;상기 철(凸)부를 상기 요(凹)부에 삽입시키며 합착함으로써 상기 철(凸)부와 요(凹)부 사이에 형성된 씰패턴이 상기 철(凸)부를 감싸며 상기 요(凹)부의 밑면과 내측면을 따라 퍼지도록 하는 단계를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
- 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 14 항에 있어서,상기 요(凹)부를 형성하는 단계는,상기 제 2 기판에 상기 요(凹)부 형성 영역을 제외한 영역에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;상기 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 상기 제 2 기판 영역을 식각액에 노출시켜 식각하는 단계와;상기 포토레지스트 패턴을 스트립하는 단계를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 14 항에 있어서,상기 유기전계발광 다이오드를 형성하는 단계 이전에 상기 제 1 기판 전면에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 철(凸)부는 상기 보호층 위로 상기 보호층과 동일한 물질로 형성되는 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
- 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역의 정의된 제 1 기판의 상기 표시영역에 게이트 전극과 게이트 절연막과 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 포함하는 구동 박막트랜지스터와 이와 동일한 구조인 스위칭 소자를 형성하는 단계와;상기 구동 박막트랜지스터 위로 전면에 보호층을 형성하는 단계와;상기 보호층 위로 상기 비표시영역에 상기 제 1 기판을 둘러싸는 댐 형태의 철(凸)부를 형성하는 단계와;상기 보호층 위로 상기 드레인 전극과 접촉하는 연결전극을 형성하는 단계와;상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판에 상기 철(凸)부와 대응하여 도랑 형태의 요(凹)부를 형성하는 단계와;상기 요(凹)부가 형성된 제 1 기판의 상기 표시영역에 유기전계 발광 다이오 드를 형성하는 단계와;상기 요(凹)부의 내측 또는 상기 철(凸)부의 상부에 씰패턴을 형성하는 단계와;상기 연결전극이 상기 유기전계발광 다이오드와 접촉하며 동시에 상기 철(凸)부를 상기 요(凹)부에 삽입시키며 합착함으로써 상기 철(凸)부와 요(凹)부 사이에 형성된 씰패턴이 상기 철(凸)부를 감싸며 상기 요(凹)부의 밑면과 내측면을 따라 퍼지도록 하는 단계를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 연결전극을 형성하는 단계는 상기 철(凸)부와 보호층이 만나는 모서리를 덮는 형태의 금속패턴을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 연결전극을 형성하기 이전에 상기 보호층 위로 컬럼 스페이서를 형성하는 단계를 더욱 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
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