KR101143356B1 - 듀얼패널타입 유기전계발광 소자 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자는 종래의 유기절연물질로써 역테이퍼 형상의 격벽 형성 시 각 서브픽셀에 있어 제 2 전극 외부로 유기 발광층이 노출되는 현상 및 공정 진행시 기판의 가온에 의해 상기 유기절연물질로 이루어진 격벽에서 가스가 발생함으로써 수명을 저하시키는 현상을 무기절연물질로써 서로 이격하는 이중 구조의 격벽을 형성함으로서 가스 발생 및 유기 발광층의 노출에 의한 열화를 방지하여 수명을 연장시키는 구조를 제안한다.
유기전계발광 소자, 열화, 무기절연물질, 듀얼패널타입
Description
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 픽셀 구조를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 듀얼패널 타입 유기전계발광 소자에 대한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 듀얼패널 타입 유기전계발광 소자에 대한 단면도.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명에 따른 듀얼패널 타입의 유기전계발광 소자의 유기전계발광 다이오드가 형성된 기판을 제조 단계별 공정 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
111 : 제 1 기판 113 : 제 1 전극
120a, 120b : 제 1, 2 패턴 125, 126 : 제 1, 2 절곡패턴
125a, 126a : 제 1, 2 절곡패턴의 측면패턴
125b, 126b : 제 1, 2 절곡패턴의 상측패턴
130 : 이중구조 격벽 135 : 유기 발광층
140 : 제 2 전극 CA : 경계영역
E : 유기전계발광 다이오드
본 발명은 유기전계발광 소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것이며, 특히 듀얼패널타입 유기전계발광 소자에 관한 것이다.
새로운 평판 디스플레이(FPD ; Flat Panel Display Device)중 하나인 유기전계발광 소자는 자체발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 콘트라스트 등이 우수하며 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 그리고, 직류저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용온도 범위도 넓으며 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.
액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 기본 픽셀 구조를 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 주사선이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 형성되며, 서로 일정간격 이격된 신호선 및 전력공급 라인(powersupply line)이 형성되어 있어, 하나의 서브픽셀 영역을 정의한다.
상기 주사선과 신호선의 교차지점에는 어드레싱 엘리먼트(addressing element)인 스위칭 박막트랜지스터(switching TFT)가 형성되어 있고, 이 스위칭 박막트랜지스터 및 전력공급 라인과 연결되어 스토리지 캐패시터(CST)가 형성되어 있으며, 이 스토리지 캐패시터(CST) 및 전력공급 라인과 연결되어, 전류원 엘리먼트(current source element)인 구동 박막트랜지스터가 형성되어 있고, 이 구동 박막트랜지스터와 연결되어 유기전계발광 다이오드(Electroluminescent Diode)가 구성되어 있다.
이 유기전계발광 다이오드는 유기발광물질에 순방향으로 전류를 공급하면, 정공 제공층인 양극(anode electrode)과 전자 제공층인 음극(cathode electrode)간의 P(positive)-N(negative) 접합(Junction)부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하여, 상기 전자와 정공이 떨어져 있을 때보다 작은 에너지를 가지게 되므로, 이때 발생하는 에너지 차로 인해 빛을 방출하는 원리를 이용하는 것이다.
도 2는 일반적인 듀얼패널 타입 유기전계발광 소자에 대한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 제 1, 2 기판(11, 51)이 서로 일정간격 이격되게 배치되어 있고, 상기 제 1 기판(11)의 내부면에는 제 1 전극(13)이 형성되어 있고, 제 1 전극(13) 하부면에는 서브픽셀(P)별 경계영역(CA)에 절연막(17) 및 격벽(20)이 차례대로 형성되어 있고, 상기 격벽(20)에 의해 별도의 패터닝 공정없이 격벽(20)과 격벽(20) 사이의 영역 즉, 서브픽셀 영역(SP)에 유기 발광층(25) 및 제 2 전극(30)이 상기 제 1 전극(13) 하부로 순차적으로 형성되어 있으며, 이때, 상기 제 1, 2 전극(13, 30) 및 유기 발광층(25)은 유기전계발광 다이오드 소자(E)를 이룬다.
또한, 도면상에는 나타나지 않았지만, 상기 격벽(20)은 평면적으로 서브픽셀 (SP)별 경계부를 두르는 격자 구조로써 형성되고 있다.
다음, 상기 제 1 기판(11)과 마주하는 제 2 기판(51)의 내부면에는 서브픽셀(SP) 단위로 다수 개의 박막트랜지스터(미도시)를 포함하는 어레이 소자층(55)이 형성되어 있으며, 상기 어레이 소자층(55)내의 박막트랜지스터(미도시)의 일전극과 연결된 연결전극(58)이 형성되어 있다.
또한, 각 서브픽셀(SP)별로 전기적 연결패턴(70)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 기판(11) 하부의 제 2 전극(30)과 상기 제 2 기판(51)의 어레이 소자층(55)과 연결된 연결전극(58)과 접촉하며 이들 둘을 전기적으로 연결시키고 있다.
그리고, 상기 제 1, 2 기판(11, 51)의 가장자리부는 씰패턴(80)에 의해 봉지되고 있는데, 이때 상기 제 1, 2 기판(11, 51)의 내부 영역은 수분 및 대기 중에 노출되지 않도록 불활성 기체나 또는 진공의 상태에서 합착되어 봉지되고 있다.
전술한 구조를 갖는 유기전계발광 소자(1)를 제조함에 있어서, 특히 격벽(20)과 유기 발광층(25)이 형성된 제 1 기판(11)을 제조하는데 있어, 각 서브픽셀(SP)별로 독립적으로 상기 유기 발광층(25)을 형성하여야 하며 이러한 구조를 갖도록 하기 위해서, 상기 제 1 기판(11)에는 역테이퍼 구조 즉, 제 1 기판(11)면에 대해 상기 기판(11)과 가까운 쪽의 단면적이 작고, 상기 제 1 기판(11)에서 멀어질수록 그 단면적이 증가하는 구조로써 각 서브픽셀(SP)을 둘러싸며 유기절연물질로 이루어진 격벽(20)이 형성되고 있으며, 이러한 격벽(20)이 형성된 제 1 기판(11)에 유기 발광물질을 이베퍼레이션(evaporation) 공정을 진행하여 유기 발광층(25)을 형성한 후, 금속물질을 증착하여 제 2 전극(30)을 형성하고 있다.
이때, 증착과 이베퍼레이션(evaporation)의 특성으로 인해, 이베퍼레이션(evaporation)에 의한 유기 발광물질이 금속의 증착 시 보다는 확산이 잘 발생하여 각 서브픽셀(SP) 별로 유기 발광층(25)이 그 상부에 증착 형성된 제 2 전극(30)보다 더 넓은 면적을 가지며 형성됨으로서 상기 유기 발광층(25)의 끝단이 상기 제 2 전극(30) 외부로 노출되고 있다.
이렇게 제 2 전극(30) 외부로 유기 발광층(25)이 노출되면, 비록 그 내부가 진공 또는 불활성 분위기가 되더라도 상기 유기 발광층(25)의 열화가 더욱 빨리 진행됨으로써 유기전계발광 소자(1)의 수명을 단축시키게 된다.
또한, 종래의 유기전계발광 소자의 경우 통상적으로 상기 격벽(20)은 유기절연물질로 형성되고 있으며, 유기절연물질은 가온될 경우, 소량의 가스가 발생하게 되며, 유기 발광물질은 이러한 가스에 노출되면 열화가 빠른 속도로 진행되는데, 종래의 유기전계발광 소자(1)는 구조적, 제조 방법적 특성에 의해 즉, 역테이퍼 구조로 형성된 격벽(20)에 의해 소자 내부에서 상기 유기발광물질의 이베퍼레이션 진행시 상기 유기발광 물질이 상기 격벽(20)의 측면에는 형성되지 않아 상기 격벽은 상기 소자 내부에서 오픈된 구조가 되며, 이렇게 상기 소자 내부에서 노출된 유기절연물질로 이루어진 격벽(20)으로부터 가온 시 발생하는 가스에 의해 유기 발광층(25)의 열화를 초래함으로써 결과적으로 유기전계발광 소자(1)의 수명을 단축시키게 된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 무기절연물질로써 언더컷 구조를 갖는 격벽을 형성함으로써 각 서브픽셀 내에서 제 2 전극 외측으로 유기 발광층이 노출되지 않도록 하는 유기전계발광 소자를 제공함으로써 수명을 향상시키는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 듀얼패널타입 유기전계발광 소자는 화면을 구현하는 최소단위인 서브픽셀과, 상기 서브픽셀을 둘러싸며 각 서브픽셀 사이의 경계영역이 정의되어 있으며, 서로 일정간격 이격된 상태에서 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1 기판 내부면 전면에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 하부로 상기 각 경계영역에 서로 이격하며 상하에 형성된 패턴이 언더컷 구조를 갖는 이중 구조의 격벽과; 상기 격벽 사이의 각 서브픽셀별로 상기 제 1 전극 하부로 제 1 두께를 가지며 구성된 유기 발광층과; 상기 유기 발광층 하부에 각 서브픽셀별로 상기 유기 발광층을 완전히 덮으며 형성된 제 2 전극과; 상기 제 2 기판상에 서브픽셀별로 형성된 구동 박막트랜지스터를 포함하는 형성된 어레이 소자와; 상기 박막트랜지스터와 상기 제 2 전극을 전기적으로 연결시키며, 각 서브픽셀별로 독립적으로 구성된 전기적 연결패턴을 포함한다.
이때, 상기 이중구조의 격벽은 서로 제 1 거리만큼 이격하며 제 2 두께를 갖는 기둥형상의 제 1, 2 패턴과; 상기 제 1, 2 패턴을 각각을 외측면으로터 노출된 밑면을 감싸며 절곡 구성되며, 상기 밑면의 상부에 위치한 부분의 서로 마주보는 각 끝단이 상기 제 1 거리보다 작은 제 2 거리만큼 서로 이격하며, 제 3 두께를 갖는 제 1, 2 절곡패턴으로 구성된다.
또한, 상기 제 1, 2 패턴은 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 것이 특징이다.
또한, 상기 제 2 두께는 상기 제 1 두께보다 큰 값을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 3 두께는 상기 제 2 두께보다 같거나 큰 값을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 두께와 제 3 두께는 2000Å 내지 8000Å 의 크기를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 듀얼패널 타입 유기전계발광 소자의 제조 방법은 화면을 구현하는 최소단위인 서브픽셀과, 상기 서브픽셀을 둘러싸며 각 서브픽셀 사이의 경계영역이 정의된 기판상에 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극 상부로 질화실리콘을 전면에 증착하여 각 경계영역에 제 1 두께의 무기절연패턴을 형성하는 단계와; 상기 무기절연패턴 상부로 산화실리콘을 증착하여 제 2 두께의 무기절연층을 형성하는 단계와; 상기 무기절연층 위로 상기 무기절연패턴에 대응하여 상기 무기절연패턴의 소정폭의 중앙부분을 기준으로 이격하는 제 1, 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2 포토레지스트 패턴 사이로 노출된 무기절연층을 식각하여 절곡된 형태로 서로 이격하는 제 1, 2 절곡패턴을 형성하는 단계와; 상기 서로 이격한 제 1, 2 절곡패턴 사이로 노출된 상기 무기절연패턴을 식각하여 서로 이격하며 상기 제 1, 2 절곡패턴의 서로 마주하는 끝단보다 각각 내측에 위치하여 상기 제 1, 2 절곡패턴에 대하여 언더 컷(under cut) 형태를 갖는 제 1, 2 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2 절곡패턴 및 노출된 서브픽셀의 제 1 전극 위로 유기 발광층을 형성하는 단계와; 상기 유기 발광층 상부로 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 언더 컷 형태를 갖는 제 1, 2 패턴을 형성하는 단계는 상기 제 1, 2 절곡패턴과 상기 무기절연패턴을 식각비율을 달리하여 동시에 식각하여 형성되는 것이 특징이며, 이때, 상기 식각비율은 질화실리콘의 무기절연패턴이 상기 산화실리콘의 제 1, 2 절곡패턴보다 높은 것이 특징이다.
또한, 상기 제 2 두께는 제 1 두께와 같거나 또는 큰 값을 갖는 것이 바람직하며, 상기 제 1, 2 두께는 2000Å 내지 8000Å인 범위내에서 선택되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 가장 특징적인 것은, 가온 시 가스가 발생하는 유기절연물질 대신 무기절연물질을 이용하여 격벽을 형성한 것이며, 또한 격벽의 형태를 언더 컷이 상태를 갖는 이중 구조로 형성함으로써 기판면에 대해 역테이퍼 구조를 가지 않도록 하여 상기 제 2 전극이 그 하부의 유기 발광층을 완전히 덮도록 형성한 것이 또 다른 특징이 되고 있다. 이때, 이중구조의 격벽에 의해 상기 제 2 전극과 그 하부의 유기 발광층은 각 서브픽셀별로 독립적으로 형성되도록 한 것 또한 특징적인 면이 된다.
도 3은 본 발명에 따른 듀얼 패널 타입 유기전계발광 소자에 대한 단면도로서 하나의 서브픽셀(SP)영역에 대해서만 도시하였다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 듀얼 패널 타입 유기전계발광 소자(101)는 유기전계 발광 다이오드(E)가 형성된 제 1 기판(111)과 어레이 소자(Tr)가 구비된 제 2 기판(151)으로 이루어지고 있으며, 이들 두 기판(111, 151) 사이에 각 서브픽셀(SP)별로 상기 어레이 소자(Tr)와 상기 유기전계 발광 다이오드(E)를 전기적으로 연결하는 전기적 연결패턴(180)이 구비되고 있다.
또한 도면에는 나타나지 않았지만, 상기 제 1, 2 기판(111, 151)의 테두리를 두르며 씰패턴(미도시)이 형성되어 상기 두 기판(111, 151)을 봉지하고 있다.
좀 더 상세히 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 구조에 대해 설명한다.
우선, 본 발명의 특징적인 면이 있는 유기전계발광 다이오드가 형성된 상부의 제 1 기판의 구조에 대해 설명한다.
유기전계발광 다이오드(E)가 형성된 제 1 기판(111)의 상기 제 2 기판(151)과 마주보는 면 즉 내측면에는 일함수가 비교적 높은 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로써 전면에 제 1 전극(113)이 형성되어 있고, 제 1 전극(113) 하부로 경계영역(CA)에는 무기절연물질로 이루어진 이중 구조의 격벽(130)이 형성되어 있다.
상기 이중구조의 격벽(130)은 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx)으로써 이루어지며 서로 이격한 제 1, 2 패턴(120a, 120b)과, 상기 제 1, 2 패턴(120a, 120b) 각각을 서로 바라보는 내측면을 제외한 외측면으로부터 밑면을 덮는 절곡된 형태로 산화실리콘(SiO2)으로써 이루어진 제 1, 2 절곡패턴(125, 126)으로 구성되며, 상기 제 1, 2 패턴(120a, 120b) 자체가 상기 제 1, 2 절곡패턴(125, 126)에 대해 언더컷(under cut) 구조를 이루는 형태로 구성됨으로써 상기 이중 구조의 격벽(130)은 상기 제 1 기판(111) 하면으로부터 마치 상면이 서로 이격하며 내부가 빈 형태의 레일 구조로 이루어지는 것이 특징이다. 이때, 상기 제 1, 2 절곡패턴(125, 126)은 상기 제 1, 2 패턴(120a, 120b)과 측면접촉하는 제 1 패턴부(125a, 126a)와, 상기 제 1 패턴부(125a, 126a)에서 각각 외부로 노출된 상기 제 1, 2 패턴(120a, 120b)의 밑면을 덮으며 상기 각 밑면보다 소정 간격 더욱 연장 형성된 제 2 패턴부(125b, 126b)를 갖는 것이 특징이다.
따라서, 상기 제 1, 2 패턴(120a, 120b)은 서로 마주보는 내측면만이 외부로 노출된 형태가 되며, 이때, 상기 제 1, 2 패턴(120a, 120b)간 이격간격(d1)이 상기 제 1, 2 절곡패턴(125, 126)의 끝단의 이격간격(d2)보다 넓게 형성되는 것이 특징적인 면이 된다.
다음, 상기 이중 구조의 격벽(130)으로 둘러싸인 서브픽셀(SP)에는 상기 노출된 제 1 전극(113) 하부로 유기 발광층(135)이 형성되어 있으며, 그 하부로 상기 유기 발광층(135)을 완전히 덮으며 제 2 전극(140)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 전극(113)과 유기 발광층(135)과 제 2 전극(140)은 유기전계 발광 다이오드(E)를 형성하게 된다.
이때, 상기 유기 발광층(135)과 그 하부의 제 2 전극(140)은 각 서브픽셀(SP)별로 상기 이중 구조의 격벽(130)에 의해 분리되고 있는 것이 특징이다.
전술한 구조를 갖는 듀얼 패널타입 유기전계 발광소자(101)의 유기전계 발광 다이오드(E)가 형성된 제 1 기판(111)은 각 서브픽셀(SP)의 경계에 형성된 서로 이격하며 형성되는 이중구조의 격벽(130)에 의해 각 서브픽셀(SP)별로 상기 유기 발광층(135)과 그 하부의 제 2 전극(140)이 명확히 분리되며, 상기 제 2 전극(140)이 상기 유기 발광층(135)을 완전히 덮는 구조가 되는 바, 소자 내부에서 외부로 노출되는 유기 발광층(135)이 상기 제 2 전극(140) 외측으로 노출되지 않아 열화가 억제된다.
다음, 상기 제 1 기판(111)과 마주보는 하부의 제 2 기판(151)의 구조에 대해 간단히 설명한다.
상기 제 2 기판(151)의 내부면에는 도면에서는 하나의 박막트랜지스터가 형성된 것으로 나타내고 있으나 서브픽셀(SP) 단위로 형성된 다수 개의 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 소자(Tr)가 형성되어 있으며, 또한 상기 어레이 소자(Tr)와 연결되어 더욱 정확히는 상기 어레이 소자(Tr) 내의 다수의 박막트랜지스터 중 구동 박막트랜지스터와 연결되어 연결전극(175)이 형성되어 있고, 연결전극(175) 상부에는 전기적 연결패턴(180)이 형성되어 있다. 이때, 상기 전기적 연결패턴(180)은 제 2 기판(151)은 제 1 기판(111) 또는 제 2 기판(151) 중 어느 하나의 기판 제조 시 형성될 수 있다.
또한, 상기 전기적 연결패턴은 도면상에는 상기 격벽에 일부에 대응하여 형 성된 것으로 보이고 있으나, 서브픽셀(SP)의 내부에 형성될 수도 있다. 이 경우 본 발명에 따른 듀얼패널 타입 유기전계발광 소자(101)는 상부 발광방식이 되는 바, 화상 표시 품질 등의 저하는 발생하지 않는다.
다음, 전술한 구조를 갖는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자의 제조 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 이때, 본 발명에서는 유기전계발광 다이오드가 형성되는 제 1 기판에 특징이 있는 바, 상기 제 1 기판의 제조 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명에 따른 듀얼패널 타입의 유기전계발광 소자의 유기전계발광 다이오드가 형성된 기판을 제조 단계별 공정 단면을 도시한 것이다. 이때, 하나의 서브픽셀(SP) 영역에 대해서만 도시하였으며, 설명의 편의를 위해 유기 발광층이 형성되는 서브픽셀(SP)과, 상기 서브픽셀(SP)을 둘러싸며 격벽이 형성되는 영역을 경계영역(CA)이라 정의하였다.
우선, 도 4a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(111) 상에 투명 도전성 물질이며, 일함수가 상대적으로 타 금속대비 높은 물질 중 하나인 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 전면에 증착함으로써 기판 전체에 제 1 전극(113)을 형성한다.
다음, 도 4b에 도시한 바와 같이, 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx)을 2000Å 내지 8000Å정도의 두께를 갖도록 전면에 증착하여 제 1 무기절연층(미도시)을 형성하고, 그 상부로 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(미도시)을 형성한다.
이후, 상기 포토레지스트층(미도시) 위로 투과영역과 차단영역을 갖는 마스 크(미도시)를 위치시킨 후, 상기 마스크(미도시)를 통해 상기 포토레지스트층(미도시)에 노광을 실시하고, 상기 노광된 포토레지스트층(미도시)을 현상함으로써 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴(미도시) 외부로 노출된 상기 제 1 무기절연층(미도시)을 식각함으로써 도시한 바와 같은 2000Å 내지 8000Å정도의 높이를 갖는 연결된 상태의 무기절연 패턴(118)을 경계영역(CA)에 형성한다. 이때, 상기 무기절연 패턴(118)의 높이를 2000Å 내지 8000Å정도로 형성하는 이유는 추후 공정에 의해 형성될 유기 발광층이 통상적으로 1500Å 정도의 두께를 가지고 형성되며, 본 발명의 구조적 특성상 상기 유기 발광층보다는 더욱 높은 위치에 무기절연 패턴 상부로 제 1, 2 절곡 패턴이 형성되어야 하기 때문이다. 또한, 유기 발광층 이외에 발광 효율을 높이고자 전자 수송층, 정공 수송층 등의 유기 물질층이 상기 유기 발과층의 상부 또는 하부로 더욱 형성될 수 있는 바, 이러한 유기 물질층의 두께를 모두 반영한 두께가 된다.
다음, 도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 무기절연 패턴(118)이 형성된 기판(111) 상에 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2)을 증착하여 상기 무기절연 패턴(118) 상부로 전면에 상기 2000Å 내지 8000Å정도의 두께(t2)를 갖는 제 2 무기절연층(122)을 형성한다. 이때, 상기 제 2 무기절연층(122)의 두께(t2)는 상기 무기절연패턴(118)의 두께(t1)와 같거나 더 큰 값을 갖는 두께(t2)로 형성되는 것이 바람직하다.
다음, 상기 제 2 무기절연층(122) 위로 그 상부로 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(191)을 형성한다.
이후, 상기 포토레지스트층(191) 위로 투과영역(T)과 차단영역(B)을 갖는 마스크(195)를 위치시킨 후, 상기 마스크(195)를 통해 상기 포토레지스트층(191)에 노광을 실시하고, 상기 노광된 포토레지스트층(191)을 현상함으로써 도 4d에 도시한 바와 같이, 포토레지스트 패턴(192)을 형성한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 포토레지스트층(191)은 빛을 받은 부분이 현상 시 제거되는 네가티브 타입(negative type) 포토레지스트를 이용한 것을 보이고 있다.
다음, 도 4e에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트 패턴(192) 외부로 노출된 제 2 무기절연층(도 4d의 122)을 식각함으로써 서브픽셀(SP)에 있어서는 제 1 전극(113)을 노출시키고, 동시에 경계영역(CA)에서는 상기 무기절연 패턴(118)을 노출시키며, 서로 이격하는 제 1, 2 절곡패턴(125, 126)을 형성한다.
다음, 도 4f에 도시한 바와 같이, 상기 경계영역(CA)에서 서로 이격하는 제 1, 2 절곡패턴(125, 126) 사이로 노출된 무기절연 패턴(도 5e의 118)을 식각함으로써 서로 이격하는 제 1, 2 패턴(120a, 120b)을 형성한다. 이때, 상기 무기절연 패턴(도 5e의 118)은 질화실리콘(SiNx), 상기 제 1, 2 절곡패턴(125, 126)은 산화실리콘(SiO2)으로 형성되는 바, 이들 두 물질은 드라이 에칭 진행시 CF4 등의 가스 분위기에서 모두 식각되지만, 상기 가스에 반응하는 속도차이 즉 식각 비율의 차이가 발생하며, CF4등의 가스에 대해서는 질화실리콘(SiNx)이 산화실리콘(SiO2)보다 훨씬 빠른 식각 비율을 갖게 되는 바, 상기 서로 이격하는 제 1, 2 절곡패턴(125, 126) 사이로 노출된 무기절연 패턴(도 5e의 118)이 빠른 속도로 식각되며 하부의 제 1 전극(113)을 노출시키게 되며, 과식각(over etch)을 진행시킴으로써 상기 제 1, 2 절곡패턴(125, 126)의 각 상부패턴(125b, 126b)에 대해 그 내측으로 더욱 식각되어 도시한 바와 같이 상기 제 1, 2 절곡패턴(125, 126)에 대해 언더 컷(under cut) 형태로 상기 제 1, 2 패턴(120a, 120b)이 형성된다. 이들 제 1, 2 패턴(120a, 120b)과, 이를 외측면으로부터 상면까지 감싸며 형성된 제 1, 2 절곡패턴(125, 126)은 이중 구조의 격벽(130)을 이루게 된다.
이때, 경계영역(CA)내에서 상기 제 1, 2 패턴(120a, 120b)의 서로 마주 내측면 반대의 외측면은 상기 제 1, 2 패턴(120a, 120b)의 외측면까지 노출되지 않도록 과식각(over etch) 시간을 조절함으로써 최종적으로는 상기 제 1, 2 절곡패턴(125, 126)이 상기 제 1, 2 패턴(120a, 120b)의 외측면 및 그 상면을 덮는 형태로 형성되며, 이때, 상기 제 1, 2 절곡패턴(125, 126)의 상부패턴(125b, 126b)간 이격간격(d2)보다 상기 제 1, 2 패턴(120a, 120b)의 이격간격(d1)이 더욱 넓게 형성되는 것이 특징적인 면이 된다.
또한, 경계영역(CA)내에 형성된 이중 구조 격벽(130)에 있어, 상기 서브픽셀(SP)을 사이로 서로 마주하는 면은 역테이터 구조를 갖지 않도록 형성됨으로써 추후 공정에서 유기 발광층 및 제 2 전극을 형성 시 상기 이중 구조의 격벽(130)사이로 상기 격벽(130)의 외측면과 이격없이 상기 유기 발광층 및 제 2 전극이 형성되는 구조가 되는 것이 특징이다.
다음, 도 4g에 도시한 바와 같이, 경계영역(CA)에 이중 구조의 격벽(130)이 형성된 기판(111)상에 남아있는 포토레지스트 패턴(도 5f의 192)을 스트립(srtip) 또는 애싱(ashing)하여 제거하고, 유기 발광물질을 증착 더욱 정확히는 이베퍼레이션을 진행함으로써 상기 이중 구조의 격벽에 의해 각 서브영역별로 분리된 형태로 유기 발광층을 형성한다. 이때, 상기 유기 발광층을 경계영역에 서로 이격하며 언더 컷 형태로 제 1, 2 절곡패턴과 제 1, 2 패턴이 형성됨으로서 상기 이중 구조의 격벽 내부에서는 상기 에베퍼레이션에 의해 형성되는 유기 발광층의 끊김이 발생함으로 상기 유기 발광층은 각 서브픽셀(SP)별로 분리된 형태로 형성되는 것이다.
다음, 도 4h 도시한 바와 같이, 상기 유기 발광층이 형성된 기판 상에 일함수가 낮은 금속물질 예를들면 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)을 전면에 증착함으로써 상기 이중 구종의 격벽(130)에 의해 각 서브픽셀(SP)별로 분리된 형태로 제 2 전극(140)을 형성한다. 이때, 상기 제 2 전극은 서브픽셀(SP)영역 내에서는 상기 격벽(130)이 역테이퍼 구조가 아니므로 서브픽셀(SP)영역 및 상기 격벽(130)의 상부까지 연결되며 증착됨으로써 그 하부의 유기 발광층(135)이 노출되지 않도록 형성되어지게 된다. 따라서, 종래에서와 같이 상기 유기 발광층(도 2의 25)의 끝단이 각 서브픽셀(SP)영역 내에서 상기 제 2 전극(도 2의 130) 외부로 노출되는 등의 문제는 발생하지 않게 된다.
이후, 도면에는 나타내지 않았지만, 상기 제 2 전극(130) 상부로 금속물질로써 하부의 어레이 소자를 구비한 기판과 전기적으로 연결시키기 위한 전기적 연결패턴(미도시)을 더욱 형성할 수도 있다. 이때, 상기 전기적 연결패턴(미도시)은 어레이 소자가 구비된 제 2 기판상에 형성될 수도 있음은 자명하다.
전술한 바와 같이 제작된 유기전계발광 소자의 제 1 기판과, 어레이 소자가 구비된 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판상에 구비된 전기적 연결패턴을 상기 제 1 기판의 제 2 전극과 상기 제 2 기판의 어레이 소자내의 구동 박막트랜지스터와 연결된 연결전극 또는 상기 구동 박막트랜지스터의 일전극과 접촉하도록 한 후, 상기 제 1, 2 기판 테두리를 따라 씰패턴을 형성하여, 진공의 분위기 또는 불활성 기체의 분위기에서 상기 두 기판을 합착함으로써 본 발명에 따른 유기전계발광 소자를 완성한다.
본 발명에 따른 격벽 구조를 가지는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자는 어레이 소자와 유기전계발광 다이오드 소자를 서로 다른 기판 상에 각각 형성하기 때문에 생산수율 및 생산관리 효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 격벽을 서로 이격한 상태의 이중 구조로 형성함으로써 유기 발광층이 제 2 전극 외부로 노출되지 않는 구조가 되므로 상기 유기 전계 발광층의 열화를 방지하는 효과가 있다.
더욱이, 격벽을 무기절연물질로 형성하는 바, 공정 진행시 가온에 의해 상기 유기절연물질에서 발생하는 가스에 의한 유기 발광층에로의 영향에 의한 열화를 방지하는 효과가 있다.
Claims (11)
- 화면을 구현하는 최소단위인 서브픽셀과, 상기 서브픽셀을 둘러싸며 각 서브픽셀 사이의 경계영역이 정의되어 있으며, 서로 일정간격 이격된 상태에서 대향되게 배치된 제 1, 2 기판과;상기 제 1 기판 내부면 전면에 형성된 제 1 전극과;상기 제 1 전극 하부로 상기 각 경계영역에 서로 이격하며 상하에 형성된 패턴이 언더컷 구조를 갖는 이중 구조의 격벽과;상기 격벽 사이의 각 서브픽셀별로 상기 제 1 전극 하부로 제 1 두께를 가지며 구성된 유기 발광층과;상기 유기 발광층 하부에 각 서브픽셀별로 상기 유기 발광층을 완전히 덮으며 형성된 제 2 전극과;상기 제 2 기판상에 서브픽셀별로 형성된 구동 박막트랜지스터를 포함하는 형성된 어레이 소자와;상기 박막트랜지스터와 상기 제 2 전극을 전기적으로 연결시키며, 각 서브픽셀별로 독립적으로 구성된 전기적 연결패턴을 포함하는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 이중구조의 격벽은서로 제 1 거리만큼 이격하며 제 2 두께를 갖는 기둥형상의 제 1, 2 패턴과;상기 제 1, 2 패턴을 각각을 외측면으로터 노출된 밑면을 감싸며 절곡 구성되며, 상기 밑면의 상부에 위치한 부분의 서로 마주보는 각 끝단이 상기 제 1 거리보다 작은 제 2 거리만큼 서로 이격하며, 제 3 두께를 갖는 제 1, 2 절곡패턴으로 구성된 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1, 2 패턴은 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 두께는 상기 제 1 두께보다 큰 값을 갖는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 제 3 두께는 상기 제 2 두께보다 같거나 큰 값을 갖는 듀얼패널타입 유 기전계발광 소자.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 두께와 제 3 두께는 2000Å 내지 8000Å 의 크기를 갖는 듀얼패널타입 유기전계발광 소자.
- 화면을 구현하는 최소단위인 서브픽셀과, 상기 서브픽셀을 둘러싸며 각 서브픽셀 사이의 경계영역이 정의된 기판상에 제 1 전극을 형성하는 단계와;상기 제 1 전극 상부로 질화실리콘을 전면에 증착하여 각 경계영역에 제 1 두께의 무기절연패턴을 형성하는 단계와;상기 무기절연패턴 상부로 산화실리콘을 증착하여 제 2 두께의 무기절연층을 형성하는 단계와;상기 무기절연층 위로 상기 무기절연패턴에 대응하여 상기 무기절연패턴의 소정폭의 중앙부분을 기준으로 이격하는 제 1, 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;상기 제 1, 2 포토레지스트 패턴 사이로 노출된 무기절연층을 식각하여 절곡된 형태로 서로 이격하는 제 1, 2 절곡패턴을 형성하는 단계와;상기 서로 이격한 제 1, 2 절곡패턴 사이로 노출된 상기 무기절연패턴을 식각하여 서로 이격하며 상기 제 1, 2 절곡패턴의 서로 마주하는 끝단보다 각각 내측에 위치하여 상기 제 1, 2 절곡패턴에 대하여 언더 컷(under cut) 형태를 갖는 제 1, 2 패턴을 형성하는 단계와;상기 제 1, 2 절곡패턴 및 노출된 서브픽셀의 제 1 전극 위로 유기 발광층을 형성하는 단계와;상기 유기 발광층 상부로 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 듀얼패널 타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 언더 컷 형태를 갖는 제 1, 2 패턴을 형성하는 단계는상기 제 1, 2 절곡패턴과 상기 무기절연패턴을 식각비율을 달리하여 동시에 식각하여 형성되는 듀얼패널 타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 식각비율은 질화실리콘의 무기절연패턴이 상기 산화실리콘의 제 1, 2 절곡패턴보다 높은 것이 특징인 듀얼패널 타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 제 2 두께는 제 1 두께와 같거나 또는 큰 값을 갖는 듀얼패널 타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 제 1, 2 두께는 2000Å 내지 8000Å인 범위내에서 선택되는 듀얼패널 타입 유기전계발광 소자의 제조 방법.
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