KR101871227B1 - 유기 발광 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기판 상에 배치된 제1 화소 전극과, 제1 화소 전극의 가장자리를 덮도록 형성되고 제1 화소 전극의 일부를 노출시키는 제1 개구를 구비하는 제1 뱅크와, 제1 화소 전극과 제1 뱅크의 적어도 일부를 덮도록 형성된 제2 화소 전극과, 제2 화소 전극을 덮도록 배치된 유기 발광층과, 유기 발광층을 덮도록 배치된 대향 전극을 포함하는 유기 발광 소자와 그 제조 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 유기 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광 효율이 개선된 유기 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치는 저전압으로 구동이 가능하고, 경량의 박형이며, 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점으로 인해 차세대 디스플레이 장치로서 주목받고 있다.
이러한 유기 발광 표시 장치는 넓은 발광 파장을 가지며, 이에 따라 발광 효율이 떨어지고 색순도가 저하된다. 또한, 유기 발광층에서 방출되는 빛은 특정한 방향성이 없으므로, 임의의 방향으로 방출되는 광자 중 상당수가 유기 발광 소자의 내부 전반사에 의해 실제 관측자에게 도달하지 못하여 유기 발광 소자의 광 추출 효율을 떨어뜨린다. 이에, 유기 발광층의 두께를 조절하여 공진 구조를 형성하여 광 추출 효율을 높이는 방법이 이용되고 있다. 그러나 이러한 공진 구조는 프린팅 방법에 의해 유기 발광층을 형성하는 유기 발광 표시 장치에는 적용하기 어렵다는 문제가 존재한다. 또한, 프린팅 방법을 이용한 유기 발광 표시 장치는 도포된 액상 발광 재료가 건조하면서, 발광부의 가장자리 영역에서 유기 발광층의 두께가 균일하지 않게 형성되어, 발광이 균일하게 일어나지 않는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은 이중으로 구비된 화소 전극을 적용함으로써 발광 효율이 개선된 유기 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 프린팅 방법을 이용한 유기 발광 소자에 있어서, 발광부의 가장자리 영역의 발광을 억제하여 취출되는 광의 품질을 향상시킨 유기 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 기판 상에 배치된 제1 화소 전극과, 제1 화소 전극의 가장자리를 덮도록 형성되고 제1 화소 전극의 일부를 노출시키는 제1 개구를 구비하는 제1 뱅크와, 제1 화소 전극과 제1 뱅크의 적어도 일부를 덮도록 형성된 제2 화소 전극과, 제2 화소 전극을 덮도록 배치된 유기 발광층과, 유기 발광층을 덮도록 배치된 대향 전극을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 제1 뱅크 상에 형성되고, 제1 화소 전극을 노출시키며 제1 개구보다 넓게 형성된 제2 개구를 구비하는 제2 뱅크를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 화소 전극과 제2 화소 전극은 굴절률이 다른 물질로 형성될 수 있다.
상기 제2 화소 전극은 ITO, IZO, ZnO, In2O3, IGO, AZO를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제2 화소 전극의 두께는 100 nm 이하일 수 있다.
상기 제2 화소 전극은 금속 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 화소 전극의 두께는 10 nm 이하일 수 있다.
상기 제1 뱅크와 제2 뱅크는 동일한 유기 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1 뱅크의 높이는 1 μm 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 기판 상에 제1 화소 전극을 형성하는 단계와, 제1 화소 전극 상에 제1 화소 전극의 가장자리를 덮도록 형성되고 제1 화소 전극의 적어도 일부를 노출시키는 제1 개구를 구비하는 제1 뱅크와 제1 뱅크 상에 제1 개구보다 넓게 형성된 제2 개구를 구비하는 제2 뱅크를 형성하는 단계와, 제1 화소 전극 및 제1 뱅크의 적어도 일부를 덮는 제2 화소 전극을 형성하는 단계와, 제2 화소 전극을 덮도록 제2 개구에 의해 정의된 영역 내에 유기 발광층을 형성하는 단계와, 유기 발광층 상에 대향 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
상기 제1 뱅크와 제2 뱅크는 동일한 유기 물질로 형성할 수 있다.
상기 제1 뱅크와 제2 뱅크는 하프톤 마스크에 의해 동시에 형성할 수 있다.
상기 제2 화소 전극을 제1 화소 전극과 굴절률이 다른 물질로 형성할 수 있다.
상기 제2 화소 전극은 ITO, IZO, ZnO, In2O3, IGO, AZO를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하도록 형성할 수 있다.
상기 제2 화소 전극의 두께는 100 nm 이하로 형성할 수 있다.
상기 제2 화소 전극은 금속 물질을 포함하도록 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 화소 전극의 두께는 10 nm 이하로 형성할 수 있다.
상기 유기 발광층을 형성하는 단계는 제2 화소 전극 상에 액상 유기 물질을 도포하고, 액상 유기 물질을 건조시키는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예들에 관한 유기 발광 소자 및 이의 제조 방법은, 이중으로 구비된 화소 전극을 적용함으로써 발광 효율을 개선할 수 있다.
또한, 프린팅 방법을 이용한 유기 발광 소자에 있어서, 발광부의 가장자리 영역의 발광을 억제하여 취출되는 광의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2은 도 1의 유기 발광 소자의 공진 원리를 나타내는 개념도이다.
도 3는 도 1의 유기 발광 소자의 가장자리 영역에서 광의 취출이 억제되는 원리를 나타내는 개념도이다.
도 4 내지 도 9는 도 1의 유기 발광 소자의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 유기 발광 소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2은 도 1의 유기 발광 소자의 공진 원리를 나타내는 개념도이다.
도 3는 도 1의 유기 발광 소자의 가장자리 영역에서 광의 취출이 억제되는 원리를 나타내는 개념도이다.
도 4 내지 도 9는 도 1의 유기 발광 소자의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 유기 발광 소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 유기 발광 소자(100)의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(110) 상에 제1 화소 전극(120)이 배치된다.
기판(110)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명 재질의 글라스재로 형성될 수 있다. 그러나 기판(110)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 투명한 플라스틱재나 금속재 등 다양한 재질의 기판을 이용할 수 있다.
상기 기판(110)은, 도시하지는 않았지만, 각 화소당 배치된 복수의 화소 회로부를 포함할 수 있다. 각 화소 회로부는 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT; thin film transistor)를 포함한다. 상기 화소 회로부의 박막 트랜지스터에 구비된 소스 및 드레인 전극 중 하나는 상기 제1 화소 전극(120)의 적어도 일부와 접속된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 기판(110) 상의 제1 화소 전극(120)과 중첩된 영역에 배치될 수 있는데, 이외에도 제1 화소 전극(120)이 배치된 영역 이외의 영역에 배치될 수도 있다.
기판(110) 상에 형성되는 제1 화소 전극(120)은 투명 또는 반투명 전극일 수도 있고, 반사 전극일 수도 있다.
제1 화소 전극(120)이 투명 또는 반투명 전극인 경우에는, 인듐틴옥사이드(ITO; indium tin oxide), 인듐징크옥사이드(IZO; indium zinc oxide), 징크옥사이드(ZnO; zinc oxide), 인듐옥사이드(In2O3; indium oxide), 인듐갈륨옥사이드(IGO; indium galium oxide) 및 알루미늄징크옥사이드(AZO; aluminium zinc oxide)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다.
제1 화소 전극(120)이 반사 전극인 경우에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, 반사막 상에 형성된 상술한 투명 또는 반투명 전극층을 구비할 수 있다.
상기 제1 화소 전극(120)의 가장자리를 덮도록 뱅크(140)가 상기 기판(110) 상에 형성된다. 상기 뱅크(140)는 제1 뱅크(140a)와 제2 뱅크(140b)를 포함한다.
상기 제1 뱅크(140a)는 제1 화소 전극(120)의 가장자리를 덮도록 형성되고, 제1 화소 전극(120)의 적어도 일부를 노출시키는 제1 개구(C1)를 구비한다. 제2 뱅크(140b)는 제1 뱅크(140a) 상에 위치하고, 제1 화소 전극(120)과 제1 뱅크(140a)의 일부를 노출시키는 제2 개구(C2)를 구비한다. 따라서, 제2 개구(C2)는 제1 개구(C1) 보다 넓게 형성되고, 제1 뱅크(140a)와 제2 뱅크(140b)는 계단상으로 단차가 형성된 구조를 가지게 된다. 상기 제1 개구(C1)와 제2 개구(C2)는 테이퍼(taper)진 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제1 뱅크(140a)와 제2 뱅크(140b)는 동일한 물질에 의해 일체로 형성될 수 있는데, 폴리이미드(polyimide) 수지나 아크릴(acrylic) 수지와 같은 친수성(hydrophobic) 유기 물질로 형성될 수 있다. 상기 제2 뱅크(140b)의 표면은 유기 발광층(160)의 형성시 잉크의 범람을 막기 위해 소수성 처리를 할 수 있다. 상기 제1 뱅크(140a)와 제2 뱅크(140b)를 서로 다른 물질로 형성하는 경우에는, 제1 뱅크(140a)는 제2 뱅크(140b)보다 친수성(hydrophobic)이 강한 물질로 형성할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 뱅크(140a)와 제2 뱅크(140b)를 동일한 유기 물질로 형성하고 제2 뱅크(140b)에 불소 등을 추가 함유해서 사용할 수도 있다. 이때, 제1 뱅크(140a)와 제2 뱅크(140b)를 동일 물질로 형성하는 경우에는, 폴리이미드(polyimide) 수지나 아크릴(acrylic) 수지에 불소를 함유하여 높이에 따라 친수성 정도를 다르게 할 수 있다.
상기 제1 뱅크(140a)는 제1 화소 전극(120)의 단부로부터 대략 10 um 이하의 가장자리 영역을 덮도록 형성된다.
상기 제1 뱅크(140a)와 제2 뱅크(140b), 특히 제1 뱅크(140a)를 유기 물질로 형성하는 경우에는, 제1 뱅크(140a)의 패터닝 공정에 따른 제1 화소 전극(120) 표면의 손상을 방지할 수 있다. 즉, 무기 물질을 제1 화소 전극(120) 표면에 스퍼터링 등에 의해 형성할 필요가 없으므로, 제1 화소 전극(120) 표면에 손상을 일으킬 염려가 없게 된다.
상기 제2 뱅크(140b)는 유기 발광층(160)의 프린팅시 잉크가 도포되는 영역을 정의하는 역할을 수행한다. 이때, 제2 뱅크(140b)는 높이가 너무 낮으면 도포된 액상의 유기 물질이 제2 뱅크(140b)의 외부로 새나갈 수 있고, 높이가 너무 높으면 대향 전극(170)이 제2 뱅크(140b)에 의해 분리될 수 있으므로, 적절한 높이를 갖도로 형성한다. 이때, 제2 뱅크(140b)의 높이는 0.5 내지 3 um 정도일 수 있다.
제1 뱅크(140a) 상에는 제2 화소 전극(150)과 유기 발광층(160)이 형성되므로, 제1 뱅크(140a)의 높이는 낮게 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 제1 뱅크(140a)에 의해 제1 화소 전극(120)과 제2 화소 전극(150)이 절연되어야 하므로, 제1 뱅크(140a)는 일정한 크기의 높이를 가져야 한다. 이때, 제1 뱅크(140a)의 높이는 0.1 내지 0.5 um일 수 있다.
상기 제1 화소 전극(120)과 제1 뱅크(140a)의 적어도 일 영역 상에 제2 화소 전극(150)이 형성된다. 제2 화소 전극(150)은 제1 화소 전극(120)과 굴절률이 다른 재료로 형성된다. 제2 화소 전극(150)은 제1 화소 전극(120)을 구성하는 물질과 관계없이, 투명/반투명 전극으로 형성될 수 있다.
제2 화소 전극(150)이 투명 전극인 경우에는 인듐틴옥사이드(ITO; indium tin oxide), 인듐징크옥사이드(IZO; indium zinc oxide), 징크옥사이드(ZnO; zinc oxide), 인듐옥사이드(In2O3; indium oxide), 인듐갈륨옥사이드(IGO; indium galium oxide) 및 알루미늄징크옥사이드(AZO; aluminium zinc oxide)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다. 이렇게 제2 화소 전극(150)을 투명한 금속 산화물로 형성하는 경우, 전술한 제1 화소 전극(120)과 동일 물질이 되지 않도록 선택하는 것이 바람직하다. 이는, 후술하는 바와 같이 제2 화소 전극(150)이 공진 전극으로서 작용하도록 하기 위해서이다.
제2 화소 전극(150)이 상기의 투명 전극인 경우, 제2 화소 전극(150)은 100 nm 이하, 즉 수 nm 내지 수십 nm 정도의 두께를 갖도록 형성한다.
제2 화소 전극(150)이 금속 물질인 경우, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 화소 전극은 10 nm 이하, 즉 수 nm의 두께를 갖도록 형성해, 반투명 전극이 되도록 한다. 제2 화소 전극(150)이 금속 물질인 경우에는 광이 투과할 수 있어야 하므로, 제2 화소 전극(150)이 투명 전극인 경우보다 두께를 더 얇게 형성하여야 한다.
상기 제2 화소 전극(150)의 가장자리는 제1 뱅크(140a) 상에 형성되고, 중심 영역은 제1 화소 전극(120)과 접촉하도록 형성된다. 따라서 상기 제1 화소 전극(120)과 제2 화소 전극(150)은 가장자리 영역에서 제1 뱅크(140a)가 상기 제1 화소 전극(120)과 제2 화소 전극(150)의 사이에 개재된다.
유기 발광층(160)은 제2 화소 전극(150) 상에 상기 제2 개구(C2)에 의해 정의된 영역 내에 형성된다.
상기 유기 발광층(160)은 잉크젯 프린팅 또는 노즐 프린팅 방식에 의해 형성될 수 있다. 이때, 상기 유기 발광층(160)은 고분자 유기물일 수 있다. 유기 발광층(160)이 고분자 유기물일 경우, 유기 발광층(160) 외에 홀 수송층(HTL; hole transport layer)이 포함될 수 있다. 홀 수송층은 폴리에틸렌 디히드록시티오펜 (PEDOT; poly-(2,4)-ethylene-dihydroxy thiophene)이나, 폴리아닐린(PANI; polyaniline) 등을 사용할 수 있다. 이때, 사용 가능한 유기 재료로는 피피브이(PPV; poly-phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(polyfluorene)계 등의 고분자 유기물을 사용할 수 있다.
상기 유기 발광층(160)의 형성은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 저분자 유기물을 증착 등의 방법에 의해 형성할 수도 있다. 유기 발광층(160)이 저분자 유기물일 경우, 유기 발광층(160)을 중심으로 홀 수송층(HTL; hole transport layer), 홀 주입층(HIL; hole injection layer), 전자 수송층(ETL; electron transport layer) 및 전자 주입층(EIL; electron injection layer) 등이 적층될 수 있다. 이외에도 필요에 따라 다양한 층들이 적층될 수 있다. 이때, 사용 가능한 유기 재료로 구리 프탈로시아닌(CuPc; copper phthalocyanine), N'-디(나프탈렌-1-일)-N(N'-Di(naphthalene-1-yl)-N), N'-디페닐-벤지딘(NPB; N'-diphenyl-benzidine), 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(Alq3; tris-8-hydroxyquinoline aluminum) 등을 비롯하여 다양하게 적용 가능하다.
유기 발광층(160) 및 제2 뱅크(140b) 상에는 대향 전극(170)이 형성된다. 대향 전극(170)은 Al, Mg, Li, Ca, LiF/Ca 및 LiF/Al에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 대향 전극(170)은 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층이나 버스 전극을 더 포함할 수 있다. 대향 전극(170)은 유기 발광층(160) 상에 증착법이나 스퍼터링법 등을 이용하여 형성할 수 있다.
본 실시예는 제1 화소 전극(120)이 애노드로 사용되고, 대향 전극(170)이 캐소드로 사용되었지만, 전극의 극성은 반대로 적용될 수 있다.
도 2는 도 1의 유기 발광 소자(100)의 공진 원리를 나타내는 개념도이다. 도 2는 도 1의 A 영역을 확대하여 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 제1 화소 전극(120)은 굴절률 n1을 갖고, 제2 화소 전극(150)은 굴절률 n2를 갖는다. n1과 n2는 서로 다른 값을 갖는다. 상기 구성에 의해, 유기 발광층(160)에서 발광하여 제2 화소 전극(150)에 입사되는 광(L0)의 일부는 투과되고, 일부는 반사(L1)된다. 투과된 광은 제1 화소 전극(120)과 제2 화소 전극(150)의 계면에서 또다시 일부는 투과하고, 일부는 반사(L2)된다. 투과된 광의 일부는 제1 화소 전극(120)과 기판(110)의 계면에서 다시 반사(L3)된다. 상기 반사된 광들(L1)(L2)(L3)은 브래그의 법칙(bragg's law)을 만족하는 조건에서 서로 보강 간섭을 일으킨다. 즉, 제1 화소 전극(120)과 제2 화소 전극(150)은 공진 구조를 형성하므로, 유기 발광 소자(100)의 광 효율과 색 재현율이 향상된다.
이러한 공진 구조는 유기 발광층(160)을 프린팅 방법에 의해 형성하는 경우에 더욱 유용하다. 즉, 종래의 유기 발광층(160)을 프린팅 방법으로 형성하는 유기 발광 소자의 경우, 공진 구조를 적용하기가 어려웠다. 이는 용액을 이용하는 프린팅 방법의 특성상 유기 발광층의 각 두께를 정교하게 컨트롤하기가 어려우며, 더욱이 각 화소의 색상별로 두께를 상이하게 프린팅하기가 어렵기 때문이다. 이렇게 프린팅 조건을 상이하게 가져갈 경우 양산 택타임(tact-time)이 좋지 못하게 된다.
그러나, 본 발명의 상기와 같은 구조에 의하면 프린팅 방법을 적용한 유기 발광 소자라 하더라도 공진 구조를 손쉽게 구현할 수 있다.
도 3은 도 1의 유기 발광 소자(100)의 가장자리 영역에서 광의 취출이 억제되는 원리를 나타내는 개념도이다. 도 3은 도 1의 A 영역을 확대하여 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 제1 화소 전극(120)과 제2 화소 전극(150)의 가장자리가 제1 뱅크(140a)에 의해 분리되어 있다. 제1 뱅크(140a)는 식각 공정에서 노광량 차이에 의해 가장자리 영역이 테이퍼(taper)진 형상으로 형성될 수 있고, 제2 화소 전극(150)은 제1 뱅크(140a)의 테이퍼(taper)진 면을 따라 형성된다. 이때, 제1 화소 전극(120)은 대략 200 nm 이상의 두께를 가지고, 제2 화소 전극(150)은 수 내지 수십 nm의 두께를 갖는다.
제2 화소 전극(150)은 수 내지 수십 nm 정도의 두께를 가지므로, 높은 저항값(R1)(R2)(R3)을 갖는 고저항체로 작용할 수 있다. 이에 비하여 제1 화소 전극(120)은 상대적으로 작은 저항값(R4)을 갖는다. 또한, 제1 화소 전극(120)과 제2 화소 전극(150)을 분리하는 제1 뱅크(140a)는 제1 화소 전극(120)의 가장자리 영역을 덮도록 형성되고, 테이퍼진 형상을 따라 제1 화소 전극(120)의 외곽 영역으로 갈수록 점점 두께가 두꺼워진다. 제1 뱅크(140a)의 가장 두꺼운 영역의 높이는 0.1 내지 0.5 um일 수 있다. 따라서, 제1 뱅크(140a)도 높은 저항값(R5)를 갖는다.
제1 뱅크(140a)가 형성되지 않은 영역에서는 제1 화소 전극(120)이 제2 화소 전극(150)과 접촉되어 있는데, 이 경우, 제2 화소 전극(150)이 고저항체라 하더라도 터널링이 일어나기 때문에(Lt) 정공이 효과적으로 유기 발광층(160)에까지 전달될 수 있다. 이에 따라 유기 발광층(160)에서의 발광이 원활하게 일어나게 된다.
그러나, 제1 뱅크(140a)가 형성된 영역에서는 제1 화소 전극(120)으로부터 공급되는 정공이 제1 뱅크(140a) 및 제2 화소 전극(150)을 모두 지나 유기 발광층(160)으로 터널링이 일어날 수 없기 때문에, 이 영역에서는 정공이 유기 발광층(160)으로 도달할 수 없게 되어 발광이 일어날 수 없게 된다. 본 실시예는 제1 화소 전극(120)이 애노드로 작용하는 경우에 관한 것이지만, 제1 화소 전극(120)은 캐소드로 작용할 수도 있고, 이 경우에는 제1 화소 전극(120)은 정공이 아니라, 전자를 제공한다.
상기 유기 발광층(160) 등을 프린팅 방법에 의해 형성하는 경우, 액상 유기 물질의 건조 과정에서, 유기 발광층(160)의 양쪽 가장자리 부근의 두께가 불균일하게 형성된다. 이는 불균일한 발광을 일으키는 원인이 되어, 화소가 링 형상의 띠를 구비하고 있는 것처럼 보이게 된다(coffee ring effect). 이는 유기 발광 소자(100)의 품질을 저하시킨다.
본 발명의 경우 제1 뱅크(140a)가 형성된 영역에서 발광이 되지 않고, 제1 화소 전극(120)과 제2 화소 전극(150)이 접촉되어 있는 영역에서만 발광이 일어나게 된다. 따라서 전술한 화소가 링 형상의 띠를 구비하고 있는 것처럼 보이게 되는 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라 유기 발광 소자(100)의 화소 품질 및 발광 품질을 향상시킬 수 있다.
그러나, 본 발명은 잉크젯(inkjet) 프링팅이나 노즐(nozzle) 프린팅 방식에 의해 유기 발광층(160)을 형성하는 경우에 제한되지 않고, 스퍼터링(sputter)이나 증착법 등의 다른 방법에 의해 유기 발광층(160)을 형성하는 경우도 포함한다.
도 4 내지 도 9은 도 1의 유기 발광 소자의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도들이다, 이하, 도 1 및 도 4 내지 도 9를 참조로 도 1의 실시예에 관한 유기 발광 소자(100)의 제조 방법을 설명한다.
도 4를 참조하면, 기판(110) 상에 제1 화소 전극(120)이 형성된다. 상기 기판(110) 및 제1 화소 전극(120)은 전술한 바와 같다.
도 5를 참조하면, 제1 화소 전극(120) 상에 절연 물질(140')을 형성한 다음, 하프톤 마스크(M)에 의해 도 6과 같은 제1 뱅크(140a)와 제2 뱅크(140b)를 형성한다. 상기 절연 물질(140')은 유기 물질일 수 있고, 스핀 코팅 등의 방법에 의해 제1 화소 전극(120)을 덮도록 기판(110) 상의 전면에 형성할 수 있다. 제1 뱅크(140a)와 제2 뱅크(140b)은 하프톤 마스크(M)를 이용한 포토리소그라피 공정에 의해 형성될 수 있는데, 상기 절연 물질(140')은 감광 유기 물질이므로 별도의 포토레지스트를 도포할 필요는 없다. 하프톤 마스크(M)는 영역에 따라 투과율을 조절할 수 있는 마스크로, 제2 뱅크(140b)에 대응되도록 배치된 차단부(M1)와, 제1 뱅크(140a)에 대응되도록 배치된 반투과부(M2)와, 제1 화소 전극(120)이 노출되는 영역에 대응하도록 배치된 투과부(M3)를 구비한다.
상기 하프톤 마스크(M)에 노광 장치(미도시)로 노광을 수행한 후, 현상(developing), 식각(etching) 등을 수행함으로서, 높이가 다른 제1 뱅크(140a)와 제2 뱅크(140b)를 형성할 수 있다. 그러나, 제1 뱅크(140a)와 제2 뱅크(140b)를 형성하는 방법은 하프톤 마스크(M)를 이용한 방법에 한정되지 않는다. 또한, 제1 뱅크(140a)와 제2 뱅크(140b)는 반드시 동일한 유기 물질일 필요는 없고, 서로 다른 유기 물질일 수도 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 하프톤 마스크(M)나 슬릿 마스크를 이용하는 경우에는 1 마스크 공정에 의해 제1 뱅크(140a)와 제2 뱅크(140b)를 동시에 형성할 수 있으므로, 공정을 단순화할 수 있다.
도 7 내지 도 9을 참조하면, 제1 화소 전극(120) 및 제1 뱅크(140a)의 노출된 부분 상에 제2 화소 전극(150)을 형성하고, 잉크젯 프린팅, 노즐 프린팅 등의 프린팅 방법으로 제2 뱅크(140b)의 제2개구(C2)에 의해 한정된 영역 내에 잉크(160')를 도포하고, 건조 및/또는 경화시켜 유기 발광층(160)을 형성한다.
상기 유기 발광층(160)을 덮도록 제2 뱅크(140b) 위에 대향 전극(170)을 형성하여 도 1의 유기 발광 소자(100)를 구성할 수 있다. 상기 대향 전극(170)은 증착법이나 스퍼터링 등에 의해 형성될 수 있다.
이상 설명한 것은 제1 뱅크(140a) 및 제2 뱅크(140b)를 유기 물질에 의해 형성하는 것이었으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않으며, 무기 물질이 포함되도록 형성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 유기 발광 소자(200)를 개략적으로 도시한 단면도이다. 이하, 전술한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 10을 참조하면, 제1 화소 전극(220)의 가장자리를 덮도록 형성된 제1 뱅크(230)는 제1 뱅크(230) 상에 형성된 제2 뱅크(240)과 다른 물질로 형성되어 있다. 이때, 제1 뱅크(230)는 실리콘 나이트라이드(SiNx) 및/또는 실리콘 옥사이드(SiO2) 등과 같은 무기 물질이고, 제2 뱅크(240)은 유기 물질일 수 있다.
제1 뱅크(230)를 무기 물질로 형성하는 경우, 친수성이 높아 유기 발광층(260)과의 밀착성을 높일 수 있다. 제1 뱅크(230)는 무기 물질을 스핀 코팅 등의 방법으로 제1 화소 전극(220) 상에 형성한 후, 포토레지스터를 도포하고, 포토리소그라피 공정에 의해 패터닝하여 형성할 수 있다. 상기 제1 뱅크(230)를 형성한 후, 유기 물질을 사용하여 제2 뱅크(240)를 형성한다.
그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 제1 뱅크(230)가 상기 제2 뱅크(240)와 다른 유기 물질일 수도 있다. 이 경우에는 제1 뱅크(230)를 형성하는 과정에서 제1 화소 전극(220)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시예는 제1 뱅크(230)와 제2 뱅크(240)를 형성한 후, 제2 화소 전극(220)을 형성하는 경우를 예시하고 있지만, 제1 뱅크(230)을 형성한 후, 제2 화소 전극(220)을 형성하고, 제2 화소 전극(220)을 형성한 후, 제2 뱅크(240)를 형성할 수도 있다. 이 경우, 제2 뱅크(240)는 제2 화소 전극(220)을 완전히 노출시킬 수도 있지만, 제2 화소 전극(220)의 일부를 덮도록 형성될 수도 있다.
또한, 도 10은 대향 전극(270)이 제2 뱅크(240)에 의해 정의된 영역에만 형성되어 있는 경우를 예시하고 있다. 대향 전극(270)은 능동형 매트릭스 방식의 경우에는 공통 전극으로써, 전면에 형성될 수도 있지만, 수동형 매트릭스 방식의 경우에는 도 10에 도시된 것과 같이 유기 발광층(260) 상에만 형성될 수도 있다. 이 경우에는, 제2 뱅크(240)가 발광 영역을 정의하는 역할 이외에 세퍼레이터(separator)로써 기능할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110, 210: 기판 120, 220: 제1 화소 전극
140a, 230: 제1 뱅크 140b, 240: 제2 뱅크
150, 250: 제2 화소 전극 160, 260: 유기 발광층
170, 270: 대향 전극
140a, 230: 제1 뱅크 140b, 240: 제2 뱅크
150, 250: 제2 화소 전극 160, 260: 유기 발광층
170, 270: 대향 전극
Claims (19)
- 기판 상에 배치된 제1 화소 전극;
상기 제1 화소 전극의 가장자리를 덮도록 형성되고, 상기 제1 화소 전극의 일부를 노출시키는 제1 개구를 구비하는 제1 뱅크;
상기 제1 뱅크 상에 형성되고, 상기 제1 화소 전극을 노출시키며 상기 제1 개구보다 넓게 형성된 제2 개구를 구비하는 제2 뱅크;
상기 제1 화소 전극과 상기 제1 뱅크의 적어도 일부를 덮도록 형성된 제2 화소 전극;
상기 제2 화소 전극을 덮도록 배치된 유기 발광층; 및
상기 유기 발광층을 덮도록 배치된 대향 전극;을 포함하고,
상기 제2 화소 전극은 상기 제1 화소 전극과 접하는 중심 영역 및 상기 중심 영역으로부터 연장된 가장자리 영역을 포함하며, 상기 가장자리 영역은 상기 제2 개구를 통해 노출된 제1 뱅크 상에 배치된 유기 발광 소자. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 제1 화소 전극과 상기 제2 화소 전극은 굴절률이 다른 물질로 형성된 유기 발광 소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 화소 전극은 ITO, IZO, ZnO, In2O3, IGO, AZO를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 유기 발광 소자. - 제4 항에 있어서,
상기 제2 화소 전극의 두께는 100 nm 이하인 유기 발광 소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 화소 전극은 금속 물질을 포함하는 유기 발광 소자. - 제6 항에 있어서,
상기 제2 화소 전극의 두께는 10 nm 이하인 유기 발광 소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 뱅크와 상기 제2 뱅크는 동일한 유기 물질로 형성된 유기 발광 소자. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 뱅크의 높이는 1 μm 이하인 유기 발광 소자. - 기판 상에 제1 화소 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 화소 전극 상에 상기 제1 화소 전극의 가장자리를 덮도록 형성되고 상기 제1 화소 전극의 적어도 일부를 노출시키는 제1 개구를 구비하는 제1 뱅크와, 상기 제1 뱅크 상에 상기 제1 개구보다 넓게 형성된 제2 개구를 구비하는 제2 뱅크를 형성하는 단계;
상기 제1 화소 전극과 접하는 중심영역 및 상기 중심영역으로부터 연장된 가장자리 영역을 포함하며, 상기 가장자리 영역은 상기 제2 개구를 통해 노출된 상기 제1 뱅크 상에 배치된 제2 화소 전극을 형성하는 단계;
상기 제2 화소 전극을 덮도록 상기 제2 개구에 의해 정의된 영역 내에 유기 발광층을 형성하는 단계; 및
상기 유기 발광층 상에 대향 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 제1 뱅크와 상기 제2 뱅크를 형성하는 단계는, 상기 제1 뱅크과 상기 제2 뱅크를 동일한 유기 물질로 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법. - 제11 항에 있어서,
상기 제1 뱅크와 상기 제2 뱅크를 형성하는 단계는 상기 제1 뱅크과 상기 제2 뱅크를 하프톤 마스크에 의해 동시에 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 제2 화소 전극을 형성하는 단계는, 상기 제2 화소 전극을 상기 제1 화소 전극과 굴절률이 다른 물질로 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 제2 화소 전극을 형성하는 단계는, 상기 제2 화소 전극을 ITO, IZO, ZnO, In2O3, IGO, AZO를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하도록 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 제2 화소 전극을 형성하는 단계는, 상기 제2 화소 전극의 두께를 100 nm 이하로 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 제2 화소 전극을 형성하는 단계는, 상기 제2 화소 전극을 금속 물질을 포함하도록 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법. - 제16 항에 있어서,
상기 제2 화소 전극을 형성하는 단계는, 상기 제2 화소 전극의 두께를 10 nm 이하로 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법. - 제10 항에 있어서,
상기 유기 발광층을 형성하는 단계는, 상기 제2 화소 전극 상에 액상 유기 물질을 도포하고, 상기 액상 유기 물질을 건조시키는 단계를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법. - 삭제
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