KR20050063159A - 유기 전계발광 소자 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화소영역에만 전극을 형성하는 데 용이하고 각 화소영역의 전극들을 절연시키는 데 효과적인 유기 전계발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은, 일정한 간격으로 복수개의 화소영역을 갖는 유리기판 위에 형성된 제 1 전극과; 상기 각 화소영역 사이의 상기 제 1 전극 위에 형성된 절연막과; 상기 절연막 위의 양측에 형성되며 상기 화소영역 바깥쪽을 향해 서로 다른 방향으로 기울어진 격벽과; 상기 제 1 전극 위의 화소영역에 형성된 발광층과; 상기 발광층 위에 형성된 제 2 전극을 포함한다.
Description
본 발명은 유기 전계발광 소자에 관한 것으로, 특히 이중 격벽을 갖는 유기 전계발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전계발광 소자(electroluminescence device; 이하, ELD)는 넓은 시야각, 고개구율, 고색도 등의 특징을 갖고 있기 때문에 차세대 평판 표시소자로서 주목을 받고 있다. 특히, 유기 ELD는 정공 주입 전극과 전자 주입 전극 사이에 형성된 유기 발광층에 전하가 주입되면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛이 발생되는 원리에 의한 것이기 때문에 다른 표시소자에 비해 낮은 전압으로도 구동이 가능하다.
유기 ELD는 그 구동방식에 따라 수동 전계발광 소자(passivation ELD)와 능동 전계발광 소자(active matrix ELD)로 나뉘어진다. 수동 전계발광 소자는 투명기판 위의 투명전극과, 상기 투명전극 위의 유기 EL층과, 상기 유기 EL층 위의 캐소드 전극으로 구성된다. 능동 전계발광 소자는 기판 위에서 화소 영역을 정의하는 스캔 라인들 및 데이터 라인들과, 상기 스캔 라인들 및 데이터 라인들과 전기적으로 연결되고 상기 전계발광 소자를 제어하는 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결되며 상기 기판 위의 화소영역에 형성된 투명전극(anode)과, 상기 투명전극 위의 유기 EL층과, 상기 유기 EL층 위의 메탈전극(cathode)으로 구성된다. 능동 전계발광 소자는 수동 전계발광 소자와 달리 스위칭 소자를 더 포함하며 이 스위칭 소자는 박막 트랜지스터이다.
능동 전계발광 소자는 탑-이미션(top-emission) 방식과 바텀-이미션(bottom emission) 방식으로 구분된다. 탑-이미션 방식의 능동 전계발광 소자는 바텀-이미션 방식의 그것과는 달리 유기 EL층에서 메탈 공통전극(cathode) 쪽으로 광을 발산하기 때문에, 탑-이미션 방식의 능동 전계발광 소자의 상기 메탈 공통전극은 효율적인 광 투과를 위해 얇게 형성되어야 한다.
도 1은 일반적인 유기 전계발광 소자의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 유리 기판(11) 상부에 양극전극(12)이 스트라이프(stripe) 형태로 형성되어 있고, 상기 양극전극(12) 상부에 절연막 패턴(15)과 격벽(16)이 형성되어 진다. 그리고, 상기 양극전극(12) 위에 유기 발광층(13)이 형성되어 지고, 상기 유기 발광층(13) 상부에 음극전극(14)이 형성된다. 상기 격벽(16)은 상기 음극전극(14)을 화소 영역에만 형성하기 위해 형성된 것으로, 하부에 비해 상부의 폭이 더 넓은 네거티브(negative)형으로 형성되어져 상기 음극전극(14)들을 전기적으로 절연시키는 기능도 갖는다.
그러나 상기와 같이 화소 영역에만 전극을 형성하기 위해 금속성 용액을 상기 격벽(16)들 사이에 채우면, 용액의 특성상 표면장력에 의해 용액이 상기 격벽(16) 부근에 집중된다. 따라서, 상기 격벽(16)의 표면에도 전극이 형성되어 전기적으로 절연되지 못하는 경우가 발생한다. 또한, 상기 격벽(16)이 네거티브형이기 때문에 표면 세정 등과 같은 공정이 용이하지 못하다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 화소영역에만 전극을 형성하는 데 용이하고 각 화소영역의 전극들을 서로 절연시키는 데 효율적인 유기 전계발광 소자 및 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 유기 전계발광 소자는, 일정한 간격으로 복수개의 화소영역을 갖는 유리기판 위에 형성된 제 1 전극과; 상기 각 화소영역 사이의 상기 제 1 전극 위에 형성된 절연막과; 상기 절연막 위의 양측에 형성되며 상기 화소영역 바깥쪽을 향해 서로 다른 방향으로 기울어진 격벽과; 상기 제 1 전극 위의 화소영역에 형성된 발광층과; 상기 발광층 위에 형성된 제 2 전극을 포함한다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 제조방법은, 일정한 간격으로 복수개의 화소영역이 정의된 유리기판 위에 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 화소영역 사이의 상기 제 1 전극 위에 절연막을 형성하는 단계와; 상기 절연막 위의 양측에 서로 다른 방향으로 기울어진 이중 격벽을 형성하는 단계와; 상기 화소영역에 대응된 상기 제 1 전극 위에 발광층을 형성하는 단계와; 상기 발광층 위에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 이중 격벽을 형성하는 단계는, 상기 제 1 전극 및 상기 절연막의 전면에 감광물질층을 형성하는 단계와, 상기 감광물질층을 두 번 노광한 후 현상하는 단계를 포함한다.
상기 감광물질층을 두 번 노광하는 단계에서, 마스크를 이용하여 상기 감광물질층 위와 아래에서 각각 빛을 조사한다.
상기 제 2 전극을 형성하는 단계에서, 잉크젯 방식으로 금속용액을 상기 이중 격벽 사이의 상기 발광층 위에 채운 후 경화시킨다.
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 제조방법에 관해 설명하면 다음과 같다. 도 2a 내지 2e는 본 발명의 유기 전계발광 소자(ELD)의 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 유리 기판(21) 위에 통상적인 공정을 통해 박막 트랜지스터(도시하지 않음)를 형성한다. 상기 박막 트랜지스터는 소오스/드레인 영역들과, 채널 영역, 게이트 절연막, 그리고 게이트 전극을 포함한다. 이후, 상기 기판(21)과 박막 트랜지스터 위에 제 1 절연막(22)이 형성된다. 그리고 상기 제 1 절연막(22)의 전면에 금속물질을 증착하여 양극전극(23)을 형성한다. 이때, 하부 발광(bottom-emission) 방식의 EL 소자인 경우에는 상기 양극전극(23)을 ITO(indium-tin-oxide)와 같은 투명한 물질로 형성하고, 반대로 상부 발광(top-emission) 방식의 EL 소자 인 경우에는 반사율과 일함수가 높은 금속물질로 상기 양극전극(23)을 형성한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 양극전극(23)의 전면에 절연물질을 증착한 후, 상기 절연물질층을 선택적으로 제거하여 화소 영역을 제외한 나머지 영역, 즉 화소 영역들 간의 경계영역에 제 2 절연막(24)을 형성한다.
이어, 상기 양극전극(23) 및 상기 제 2 절연막(24) 위의 전면에 감광물질층(25)을 도포하고, 포토 마스크(100,200)를 이용하여 상기 제 2 절연막(24) 위에 있는 상기 감광물질층(25)을 선택적으로 노광시킨다. 여기서, 상기 감광물질층(25)은 두 차례에 걸쳐 노광되는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 한번은 상기 포토 마스크(100)를 이용하여 상기 감광물질층(25) 위에서 광이 조사되고 다른 한번은 상기 기판(21) 밑에서 상기 포토 마스크(200)를 이용하여 광이 조사된다. 상기 기판(21) 밑에서 광이 조사되는 노광 공정에서는 상기 포토 마스크(200) 대신에 기판(21)에 형성된 데이터 배선 및 게이트 배선 등과 같은 금속패턴(도시하지 않음)을 마스크로 활용할 수 있다.
상기의 노광 공정 이후 상기 감광물질층(25)을 현상액으로 현상하여 도 2c에서와 같이, 상기 제 2 절연막(24) 상의 양측단부에 마름모 형태의 이중 격벽(25a,25b)을 형성한다. 상기 격벽(25a,25b)들은 각 화소영역의 바깥쪽을 향해 기울어져 있다. 상기 격벽(25a,25b)의 형상으로 인해 화소영역은 하부에 비해 상부의 면적이 더 커진다. 따라서, 화소영역 내부에 박막을 형성하기에 용이하며 상기 격벽(25a,25b)의 표면을 처리하기에 용이하다. 본 발명의 실시예에서는 상기 격벽(25a,25b)을 감광물질로 형성하였으나 유기 절연물질 또는 무기 절연물질로도 형성할 수 있다.
이어, 도 2d에 도시된 바와 같이, 쉐도우 마스크(도시하지 않음) 및 상기 격벽(25a,25b)을 마스크로 이용하여 상기 양극전극(23) 위에 유기 전계발광(electroluminous;EL)층(26)을 증착한다. 상기 유기 전계발광층(26)은 발광색에 따라 RED, GREEN, BLUE 유기 전계발광층으로 구분되며, 이들 R, G, B 유기 전계발광층(26)들은 각 화소 영역에 차례로 형성되어진다. 상기 유기 전계발광층(26)은 화소 영역에만 증착된다. 여기서, 상기 유기 전계발광층(26)은 정공 주입층(도시하지 않음), 정공 전달층(도시하지 않음), 발광층(도시하지 않음), 전자 주입층(도시하지 않음), 그리고 전자 전달층(도시하지 않음)의 적층된 구조로 이루어진다. 상기 정공 주입층 및 정공 전달층은 상기 양극전극(23)에서 공급되는 정공을 발광층에 주입, 전달하고, 상기 전자 주입층 및 전자 전달층은 음극전극(27)에서 공급되는 전자를 상기 발광층 내로 주입, 전달한다.
그리고, 상기 유기 전계발광층(26) 위에 금속용액을 잉그젯 방식으로 분사한 후 이를 경화시켜 음극전극(27)을 형성한다. 하부 발광(bottom-emission) 방식의 EL 소자인 경우에 상기 음극전극(27)을 반사율이 높은 금속물질로 형성하고, 반대로 상부 발광 방식의 EL 소자인 경우에는 상기 음극전극(27)을 ITO와 같은 투명한 물질로 형성한다. 상기 격벽(25a,25b)은 상기 음극전극(27)을 화소영역에만 형성되도록 한다. 특히, 상기 격벽(25a,25b)들이 화소영역의 바깥쪽을 향해 기울어져 있기 때문에 잉크젯 방식으로 금속용액을 화소영역 내부에 채우기에 용이하다. 그리고 상기 음극전극(27)은 하부에 비해 상부의 너비 및 면적이 더 크다. 또한, 상기 격벽(25a,25b)들이 이중으로 형성되어 있기 때문에 각 화소영역의 음극전극(27)들이 격벽(25a,25b) 표면에서 서로 연결되는 것을 방지할 수 있다.
도면에 도시되지 않았지만, 이후 상기 유기 전계발광층(26)을 산소나 수분으로부터 보호하기 위하여 보호막(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 봉지재(sealant)와 투명 기판을 이용하여 보호캡을 형성한다.
본 발명은 격벽들을 각 화소영역의 바깥쪽을 향해 기울게 형성하기 때문에 쉐도우 마스크 없이 잉크젯 방식으로 전극을 형성하는 데 용이하다. 또한, 격벽들이 이중으로 형성되어 있기 때문에 격벽 주위에서 각 화소영역의 전극들을 효과적으로 절연시킬 수 있다.
이상에서 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 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래의 유기 전계발광 소자를 나타내는 단면도;
도 2a 내지 2d는 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 제조방법을 나타내는 단면도;
도 3은 본 발명의 노광 방법을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
21 : 기판 22 : 제 1 절연막
23 : 양극전극 24 : 제 2 절연막
25 : 감광막층 25a, 25b : 격벽
26 : 유기 전계발광층 27 : 제 2 전극
100 : 제 1 마스크 200 : 제 2 마스크
Claims (7)
- 일정한 간격으로 복수개의 화소영역을 갖는 유리기판 위에 형성된 제 1 전극과;상기 각 화소영역 사이의 상기 제 1 전극 위에 형성된 절연막과;상기 절연막 위의 양측에 형성되며 상기 화소영역 바깥쪽을 향해 서로 다른 방향으로 기울어진 격벽과;상기 제 1 전극 위의 화소영역에 형성된 발광층과;상기 발광층 위에 형성된 제 2 전극을 포함하는 유기 전계발광 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 전극의 면적은 하부에 비해 상부에서 더 넓은 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자.
- 일정한 간격으로 복수개의 화소영역이 정의된 유리기판 위에 제 1 전극을 형성하는 단계와;상기 화소영역 사이의 상기 제 1 전극 위에 절연막을 형성하는 단계와;상기 절연막 위의 양측에 서로 다른 방향으로 기울어진 이중 격벽을 형성하는 단계와;상기 화소영역에 대응된 상기 제 1 전극 위에 발광층을 형성하는 단계와;상기 발광층 위에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기 전계발광 소자의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 이중 격벽은 인접하는 화소영역의 바깥쪽을 향해 기울어진 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 이중 격벽을 형성하는 단계는,상기 제 1 전극 및 상기 절연막의 전면에 감광물질층을 형성하는 단계와,상기 감광물질층을 두 번 노광한 후 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 감광물질층을 두 번 노광하는 단계에서,마스크를 이용하여 상기 감광물질층 위와 아래에서 각각 빛을 조사함을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 2 전극을 형성하는 단계에서,잉크젯 방식으로 금속용액을 상기 이중 격벽 사이의 상기 발광층 위에 채운 후 경화시킴을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 제조방법.
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