KR100670343B1 - 유기발광소자 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 R, G, B 발광층중 2개의 발광층을 하나의 챔버에서 증착가능한 유기발광소자 및 그의 제조방법을 개시한다.
본 발명의 유기발광소자는 기판의 전면과 배면상에 각각 배열되는 다수의 전면 애노드전극 및 다수의 배면 애노드전극과; 상기 전면 애노드전극중 화소영역에 대응하는 부분을 노출시키는 다수의 전면 개구부를 구비하는 전면 절연막과; 상기 배면 애노드전극중 화소영역에 대응하는 부분을 노출시키는 다수의 배면 개구부를 구비하는 배면 절연막과; 상기 전면 애노드전극 및 배면 애노드전극과 각각 교차하는 방향으로 배열되는 다수의 전면 캐소드전극 및 배면 캐소드전극과; 상기 전면 개구부에 대응하는 상기 전면 애노드전극과 전면 캐소드 전극사이에 배열되는 다수의 전면 발광층과; 상기 배면 개구부에 대응하는 상기 배면 애노드전극과 배면 캐소드전극사이에 배열되는 다수의 배면 발광층을 구비하며, 상기 전면 발광층과 배면 발광층은 서로 다른 색을 나타내는 광을 방출하기 위한 적어도 2개의 발광층을 포함하며, 상기 전면 발광층은 적어도 2개의 발광층중 적어도 하나를 구비하고, 상기 배면 발광층은 나머지 발광층을 구비한다.
Description
도 1은 종래의 유기발광소자의 단면도,
도 2a 내지 도 2d는 종래의 유기발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 유기발광소자의 단면도,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 유기발광소자의 단면도,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 유기발광소자의 단면도,
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 유기발광소자의 단면도,
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 유기발광소자의 단면도,
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 제4실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도,
도 10은 본 발명의 제6실시예에 따른 유기발광소자의 단면도,
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
210, 310, 410, 510, 610, 710 : 기판
220, 320, 420, 520, 620, 720 : 전면 애노드전극
225, 325, 425, 525, 525, 725 : 배면 애노드전극
240, 340, 440, 540, 640, 740 : 전면 발광층
245, 345, 445, 545, 545, 745 : 배면 발광층
250, 350, 450, 550, 650, 750 : 전면 캐소드전극
255, 355, 455, 555, 555, 755 : 배면 캐소드전극
본 발명은 평판표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 R, G, B 유기발광층이 기판의 양면에 형성된 유기발광소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
유기발광소자는 자발광형 표시소자로서, 액정표시소자에 비하여 시야각이 넓고, 콘트라스트가 우수하며, 응답속도가 빠르다는 이점으로 차세대 평판표시소자로 주목받고 있다. 유기발광소자는 일반적으로, 기판상에 서로 일정간격을 두고 교차하도록 애노드전극과 캐소드전극이 배열되고, 이 두 전극사이에 발광층이 개재된 구조를 갖는다.
유기발광소자는 애노드전극과 캐소드전극에 제공되는 전압에 따라 두 전극사이에 개재된 발광층으로 광을 발광시키는데, 유기발광층으로부터 광이 발광되는 방향에 따라 배면발광구조, 전면발광구조 및 양면발광구조를 갖는다. 전면발광형 유기발광소자는 각 화소의 유기발광층으로부터 발광되는 광이 기판과 반대방향으로 방출되는 소자이고, 배면발광형 유기발광소자는 기판방향으로 유기발광층으로부터 발광된 광이 방출되는 소자이다. 양면발광형 유기발광소자는 유기발광층으로부터 발광되는 광이 기판방향과 기판과 반대방향으로 동시에 방출되는 소자이다.
도 1은 종래의 유기발광소자의 단면도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 유기발광소자(100)는 기판(110)상에 일방향으로 일정간격을 두고 배열되는 다수의 애노드전극(120)이 형성되고, 상기 애노드전극(120)중 화소에 대응하는 부분을 노출시키는 다수의 개구부(130R, 130G, 130B)를 구비한다. 다수의 개구부(130R, 130G, 130B)중 제1개구부(130R)는 R, G, B 화소중 R 화소를 위한 개구부이고, 제2개구부(130G)는 G 화소를 위한 개구부이며, 제3개구부(130B)는 B 화소를 위한 개구부이다.
상기 각 개구부(130R, 130G, 130B)에 R, G, B 발광층(140R, 140G, 140B)이 형성되고, 상기 애노드전극(120)과 교차하는 방향으로 다수의 캐소드전극(150)이 형성된다. 도면상에는 도시되지 않았으나, 상기 유기발광층(140R, 140G, 140B)과 애노드전극(120)사이에는 공통층으로 정공주입층과 정공수송층중 선택되는 전하수송층이 배열되거나 또는 상기 유기발광층(140R, 140G, 140B)과 캐소드전극(140)사이에는 공통층으로 전자주입층, 전자수송층 및 정공억제층으로부터 선택되는 전하수송층이 배열될 수도 있다.
도 2a 내지 도 2d는 종래의 유기발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도를 도시한 것이다.
도 2a를 참조하면, 기판(110)상에 애노드 전극물질(도면상에는 도시되지 않 음)을 증착한 다음 패터닝하여 일정간격을 두고 배열되는 다수의 애노드전극(120)을 형성한다. 이어서, 기판상에 절연막(130)을 증착한 다음 사진식각하여 상기 애노드전극(120)중 R, G, B 화소에 대응하는 부분을 노출시키는 다수의 개구부(130R, 130G, 130B)를 형성한다.
도 2b를 참조하면, R 화소의 개구부(130R)에 대응하는 부분에 개구부(12)를 구비한 미세금속 마스크(11)를 기판에 정렬시킨 다음 R 발광을 위한 유기물질을 증착하여 애노드전극(120)상에 R 발광층(140R)을 형성한다. 도 2c를 참조하면, G 화소의 개구부(130G)에 대응하는 부분에 개구부(14)를 구비한 미세금속 마스크(13)를 기판에 정렬시킨 다음 G 발광을 위한 유기물질을 증착하여 애노드전극(120)상에 G 발광층(140G)을 형성한다.
도 2d를 참조하면, B 화소의 개구부(130B)에 대응하는 부분에 개구부(16)를 구비한 미세금속 마스크(15)를 기판에 정렬시킨 다음 B 발광을 위한 유기물질을 증착하여 애노드전극(120)상에 B 발광층(140B)을 형성한다. R, G, B 발광층(140R, 140G, 140B)을 순차 형성한 다음 상기 애노드전극(120)과 교차하는 방향으로 배열되는 다수의 캐소드전극(150)을 형성한다.
상기한 바와같은 종래의 유기발광소자의 제조방법은 R, G, B 발광층(140R, 140G, 140B)을 위해서는 3개의 챔버, 즉, R 발광층(140R)을 증착하기 위한 제1챔버, G 발광층(140G)을 증착하기 위한 제2챔버 및 B 발광층(140B)을 증착하기 위한 제3챔버가 필요하게 되어 설비가격이 상승하게 되고, 3번의 증착공정을 통해 R, G, B 발광층을 형성하기 때문에 제조시간이 길어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판의 양면에 발광층을 동시에 증착하여 공정을 단순화하고, 제조단가를 감소시킬 수 있는 유기발광소자 및 그의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전면과, 상기 전면에 대향하는 배면을 구비하는 기판과; 상기 기판상에 배열되는 서로 다른 색을 방출하는 적어도 2개의 화소를 구비하며, 상기 2개의 화소중 적어도 하나는 기판의 전면상에 배열되고, 나머지 화소는 상기 기판의 배면상에 배열되는 유기발광소자를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 화소는 R, G, B 화소를 포함하며, R, G, B 화소중 발광효율이 가장 낮은 화소는 상기 기판의 전면과 배면에 각각 배열되고, R, G, B 화소중 발광효율이 가장 낮은 화소를 제외한 나머지 2개의 화소는 각각 상기 기판의 전면과 배면에 배열된다. 상기 R, G, B 화소중 기판의 전면과 배면에는 B 화소가 각각 배열되며, 상기 기판의 전면과 배면에는 R 및 G화소중 임의 화소가 각각 배열된다.
상기 화소는 R, G, B 화소를 포함하며, 상기 기판의 전면상에는 R, G, B 화소중 임의 2개의 화소가 배열되고, 기판의 배면상에는 나머지 화소가 배열된다.
상기 기판은 투명기판을 포함하며, 바람직하게는 유리기판 또는 플라스틱 기판을 포함한다. 상기 화소로부터 발광되는 광은 기판방향으로 방출되거나, 기판과 반대방향으로 방출되거나 또는 기판방향 및 기판과 반대방향으로 동시에 방출된다.
또한, 본 발명은 전면과, 상기 전면에 대향하는 배면을 구비하는 기판과; 상기 기판의 전면상에 배열되는 다수의 전면 애노드전극과; 상기 기판의 배면상에 배열되는 다수의 배면 애노드전극과; 상기 전면 애노드전극중 화소영역에 대응하는 부분을 노출시키는 다수의 전면 개구부를 구비하는 전면 절연막과; 상기 배면 애노드전극중 화소영역에 대응하는 부분을 노출시키는 다수의 배면 개구부를 구비하는 배면 절연막과; 상기 전면 애노드전극과 교차하는 방향으로 배열되는 다수의 전면 캐소드전극과; 상기 배면 애노드전극과 교차하는 방향으로 배열되는 다수의 배면 캐소드전극과; 상기 전면 개구부에 대응하는 상기 전면 애노드전극과 전면 캐소드 전극사이에 배열되는 다수의 전면 발광층과; 상기 배면 개구부에 대응하는 상기 배면 애노드전극과 배면 캐소드전극사이에 배열되는 다수의 배면 발광층을 구비하며,
상기 전면 발광층과 배면 발광층은 서로 다른 색을 나타내는 광을 방출하기 위한 적어도 2개의 발광층을 포함하며,
상기 전면 발광층은 적어도 2개의 발광층중 적어도 하나를 구비하고, 상기 배면 발광층은 나머지 발광층을 구비하는 유기발광소자를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 전면 발광층과 배면발광층은 R, G, B 발광층을 포함하며, 전면 발광층과 배면발광층은 모두 R, G, B 발광층중 발광효율이 가장 낮은 발광층은 포함하고, R, G, B 발광층중 발광효율이 가장 낮은 화소를 제외한 나머지 2개의 발광층은 상기 기판의 전면과 배면에 각각 배열된다. 전면 발광층과 배면 발광층은 모두 B 발광층을 포함하며, 전면발광층은 R 발광층과 G 발광층중 하나를 포함하고, 배면 발 광층은 R 발광층과 G 발광층중 나머지 하나를 포함한다.
상기 전면 발광층과 배면 발광층은 R, G, B 발광층을 포함하며, 상기 전면발광층은 R, G, B 발광층중 임의의 2개의 발광층을 포함하고, 상기 배면발광층은 나머지 하나의 발광층을 포함한다.
상기 전면 캐소드전극은 불투과전극을 포함하고, 상기 배면 캐소드전극은 투과전극을 포함한다. 상기 전면 캐소드전극은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물 등을 포함하고, 상기 배면 캐소드전극은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물로부터 선택되는 금속막과 ITO, IZO, ZnO 및 In2O3 로부터 선택되는 투명도전막을 포함한다.
상기 전면 캐소드전극과 배면 캐소드전극은 투과전극을 포함한다. 상기 전면 캐소드전극과 배면 캐소드전극은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물로부터 선택되는 금속막과 ITO, IZO, ZnO 및 In2O3 로부터 선택되는 투명도전막을 포함한다.
상기 전면 캐소드전극은 투과전극을 포함하고, 상기 배면 캐소드전극은 불투과전극을 포함하한다. 상기 전면 캐소드전극은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물로부터 선택되는 금속막과 ITO, IZO, ZnO 및 In2O3 로부터 선택되는 투명도전막을 포함하고, 상기 배면 캐소드전극은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물 등을 포함한다.
또한, 본 발명은 기판의 전면과 배면상에 각각 전면 애노드전극과 배면 애노드전극을 형성하는 단계와; 상기 전면 애노드전극과 배면 애노드전극상에 각각 전 면 절연막과 배면 절연막을 형성하는 단계와; 상기 전면 절연막과 배면 절연막을 각각 식각하여, 상기 전면 절연막에 상기 전면 애노드전극의 화소영역을 한정하는 전면 개구부를 형성하고, 상기 배면 애노드전극의 화소영역을 한정하는 배면 개구부를 형성하는 단계와; 상기 기판의 전면과 배면에 각각 제1마스크와 제2마스크를 정렬시키는 단계와; 상기 기판의 전면에 R, G, B 발광층중 R 발광층을 증착하고, 기판의 배면에 G 발광층을 증착하는 단계와; 상기 기판의 전면에 제3마스크를 정렬시키는 단계와; 상기 기판의 전면에 B 발광층을 증착하는 단계와; 상기 기판의 전면상에 전면 캐소드전극을 형성하고, 상기 기판의 배면상에 배면 캐소드전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기발광소자의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 제3마스크의 정렬단계에서 기판의 배면에 제4마스크를 정렬시키고, 상기 B 발광층의 증착단계에서 기판의 배면에도 B 발광층을 동시에 증착시켜준다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 유기발광소자의 단면도를 도시한 것이다. 제1실시예에 따른 유기발광소자는 발광층으로부터 발광되는 광이 기판방향으로 방출되는 배면발광구조를 갖는다.
도 3을 참조하면, 제1실시예에 따른 유기발광소자(200)는 투명한 기판(210)을 구비한다. 상기 기판(210)은 유리기판 또는 플라스틱 기판 등을 구비한다. 상기 플라스틱기판은 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르 이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN, polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate: CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 플라스틱 필름을 포함한다.
기판의 전면(210a)상에 다수의 전면 애노드전극(220)이 형성되고, 기판의 전면(210a)상에는 전면 절연막(230)이 형성된다. 상기 전면 절연막(230)은 상기 전면 애노드전극(220)중 각 화소에 대응하는 부분을 노출시켜 주는 전면개구부(230R), (230B)를 구비한다. 또한, 기판의 배면(210b)상에 다수의 배면 애노드전극(225)이 형성되고, 기판의 배면(210b)상에는 배면 절연막(235)이 형성된다. 상기 배면 절연막(235)은 상기 배면 애노드전극(225)중 각 화소에 대응하는 부분을 노출시켜 주는 배면개구부(235G), (235B)를 구비한다.
상기 전면 애노드전극(220)은 투명도전막을 포함하며, 바람직하게는 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3을 포함한다. 또한, 상기 배면 애노드전극(225)은 투명도전막을 포함하며, 바람직하게는 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3를 포함한다. 상기 전면 절연막(230)과 배면 절연막(235)은 질화막 또는 산화막 등을 포함한다.
상기 전면 개구부(230R), (230B)에 의해 노출된 전면 애노드전극(220)상에는 R 발광층(240R)과 B 발광층(240B)이 형성되며, 상기 배면 개구부(235G), (235B)에 의해 노출된 배면 애노드전극(225)상에는 G 발광층(245G)과 B 발광층(245B)이 형성된다. 기판의 전면(210a)상에 전면 캐소드전극(250)이 형성되고, 기판의 배면 (210b)상에는 배면 캐소드전극(255)이 형성된다.
제1실시예에 따른 유기발광소자(200)가 배면발광구조로서, 화살표로 표시된 바와같이 기판의 전면(210a)과 배면(210b)에 배열된 R, G, B 발광층(240R, 240B, 245G, 245B)으로부터 발광되는 광이 기판방향으로 방출되어 화상을 표시하게 된다. 그러므로, 상기 전면 캐소드전극(250)은 불투과전극을 구비하고, 상기 배면 캐소드전극(255)은 투과전극을 구비한다.
상기 전면 캐소드전극(250)과 배면 캐소드전극(255)은 일함수가 낮은 물질을 포함한다. 상기 전면 캐소드전극(250)은 반사물질을 포함하며, 바람직하게는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 또는 이들의 화합물 등을 포함한다. 상기 배면 캐소드전극(255)은 금속막과 투명도전막의 적층막을 포함하며, 바람직하게는 상기 금속막으로는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 또는 이들의 화합물 등을 포함하고, 상기 투명도전막으로는 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등을 포함한다.
도 3은 캐소드전극의 길이방향을 따라 절단된 단면도를 도시한 것으로서, 도면상에는 도시되지 않았으나, 상기 전면 캐소드전극(250)과 배면 캐소드전극(255)은 각각 상기 전면 애노드전극(220) 및 배면 애노드전극(225)과 교차하는 방향으로 나란하게 배열되는 다수의 전극을 구비한다.
본 발명의 제1실시예에서는 상기 전면 애노드전극(220)과 배면 애노드전극(225)상에 R, G, B 발광층이 배열되는 것을 도시하였으나, R, G, B 발광층으로부터 발광되는 광의 효율을 증대시키기 위하여 전면 애노드전극 및 배면 애노드전극과 발광층사이에 정공주입층 및/또는 정공수송층과 같은 전하수송층이 공통층으로 배 열되고, 전면 캐소드전극 및 배면 캐소드전극과 발광층사이에 전자주입층, 전자수송층 및/또는 정공억제층과 같은 전하수송층이 공통층으로 배열될 수도 있다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 제1실시예의 유기발광소자의 제조방법을 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4a를 참조하면, 기판(210)의 전면(210a)과 배면(210b)상에 각각 투명도전막을 증착한 다음 패터닝하여 서로 일정간격 떨어져 나란하게 배열되는 전면 애노드전극(220)과 배면 애노드전극(225)을 형성한다. 상기 기판(210)은 유리기판 또는 플라스틱 기판과 같은 투명기판을 포함한다. 상기 애노드전극(220), (225)은 투명도전막을 포함한다.
도 4b를 참조하면, 기판(210)의 전면(210a)과 배면(210b)상에 각각 전면 절연막(230)과 배면 절연막(235)을 증착한 다음 화소영역을 한정하기 위하여 상기 전면 절연막(230)과 배면 절연막(235)을 패터닝한다. 상기 전면 절연막(230)은 상기 전면 애노드전극(220)중 화소에 대응하는 부분을 노출시키는 전면 개구부(230R), (230B)을 구비하고, 상기 배면 절연막(235)은 상기 배면 애노드전극(225)중 화소에 대응하는 부분을 노출시키는 배면 개구부(235G), (235B)을 구비한다.
도 4c를 참조하면, 기판(210)의 전면(210a)과 제1미세메탈 마스크(21) 그리고 기판(210)의 배면(210b)과 제2미세메탈 마스크(23)를 정렬시킨 다음 R, G, B 색중 서로 다른 2색의 발광층을 기판의 전면(210a)과 배면(210b)에 동시에 증착한다. 즉, 상기 제1미세메탈 마스크(21)는 상기 전면 개구부(230R)에 대응하는 개구부(22)를 구비하며, 제2미세메탈 마스크(23)는 상기 배면 개구부(235G)에 대응하는 개구부(24)를 구비한다. 제1미세메탈 마스크(21)과 제2미세메탈 마스크(23)를 이용하여 기판전면(210a)과 기판배면(210b)에 각각 R 색의 유기발광물질과 G 색의 유기발광물질을 동시에 증착하여 기판전면(210a)의 전면 애노드전극(220)상에 R 발광층(245R)을 형성하고 이와 동시에 기판배면(210b)의 배면 애노드전극(225)상에 G 발광층(245G)를 형성한다.
도 4d를 참조하면, 기판(210)의 전면(210a)과 제3미세메탈 마스크(25) 그리고 기판(210)의 배면(210b)과 제4미세메탈 마스크(27)를 정렬시킨 다음 R, G, B 색중 나머지 1색의 발광층을 기판의 전면(210a)과 배면(210b)에 동시에 증착한다. 즉, 상기 제3미세메탈 마스크(25)는 상기 전면 개구부(230B)에 대응하는 개구부(26)를 구비하며, 제4미세메탈 마스크(27)는 상기 배면 개구부(235B)에 대응하는 개구부(28)를 구비한다. 제3미세메탈 마스크(25)과 제4미세메탈 마스크(27)를 이용하여 기판전면(210a)과 기판배면(210b)에 각각 B 색의 유기발광물질을 동시에 증착하여 기판전면(210a)의 전면 애노드전극(220)상에 B 발광층(240B)을 형성하고 이와 동시에 기판배면(210b)의 배면 애노드전극(225)상에 B 발광층(245B)를 형성한다.
이어서, R, G, B 발광층을 기판의 전면과 배면에 모두 증착한 다음, 기판의 전면(210a)에 상기 전면 애노드전극(220)과 교차하는 전면 캐소드전극(250)을 형성하고, 기판의 배면(210b)에 상기 배면 애노드전극(225)과 교차하는 배면 캐소드전극(250)을 형성한다. 상기 전면 캐소드전극(250)은 불투과전극을 포함하고, 상기 배면 캐소드전극(255)은 투과전극을 포함한다.
상기한 바와 같이 제1실시예에서는 제1챔버내에서 R, G, B 발광층중 R 발광 층과 G 발광층을 기판의 전면과 배면에 동시에 증착하고 제2챔버내에서 나머지 B 발광층을 기판의 전면과 배면에 동시에 증착하므로, 2개의 챔버를 이용하여 R, G, B 발광층을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 서로 다른 2색의 발광층을 동시에 형성하므로 공정시간을 단축시킬 수 있게 된다.
한편, 제1실시예에서처럼 제1챔버내에서 R, G, B 발광층중 R 및 G 발광층을 동시에 증착하고 제2챔버내에서 B 발광층을 동시에 증착하는 대신에, 제1챔버내에서 기판의 전면과 배면에 R 및 B 발광층을 동시에 증착한 다음 제2챔버내에서 기판의 전면과 배면에 B 및 G 발광층을 동시에 증착하는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 유기발광소자의 단면도를 도시한 것이다. 제2실시예에 따른 유기발광소자는 발광층으로부터 발광되는 광이 기판과 반대방향으로 방출되는 전면발광구조를 갖는다.
제2실시예에 따른 유기발광소자(300)는 제1실시예에 따른 유기발광소자(200)와 동일하다. 다만, 제2실시예에 따른 유기발광소자(300)가 전면 발광구조를 가지므로, 상기 전면 캐소드전극(350)은 투과전극을 구비하고, 상기 배면 캐소드전극(355)은 불투과전극을 구비한다.
상기 전면 캐소드전극(350)은 금속막과 투명도전막의 적층막을 포함하며, 바람직하게는 상기 금속막으로는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 또는 이들의 화합물 등을 포함하고, 상기 투명도전막으로는 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등을 포함한다. 상기 배면 캐소드전극(355)과 배면 캐소드전극(355)은 일함수가 낮은 물질을 포함한다. 상기 전면 캐소드전극(350)은 반사물질을 포함하며, 바람직하게는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 또는 이들의 화합물 등을 포함한다.
그러므로, 제2실시예에 따른 유기발광소자(300)가 전면발광구조를 가지므로, 도 5의 화살표로 표시된 바와같이 기판의 전면(310a)과 배면(310b)에 배열된 R, G, B 발광층(340R, 340B, 345G, 345B)으로부터 발광되는 광이 기판과 반대방향으로 방출되어 화상을 표시하게 된다.
도 5에 도시된 유기발광소자는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 제1실시예에 따른 유기발광소자를 제조하기 위한 방법과 동일한 방법으로 2개의 챔버를 이용하여 R, G, B 발광층을 증착하여 제조하게 된다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 유기발광소자의 단면도를 도시한 것이다. 제3실시예에 따른 유기발광소자는 발광층으로부터 발광되는 광이 기판방향 및 기판과 반대방향으로 방출되는 양면발광구조를 갖는다.
제3실시예에 따른 유기발광소자(400)는 제1실시예에 따른 유기발광소자(200)와 동일하다. 다만, 제3실시예에 따른 유기발광소자(400)가 양면 발광구조를 가지므로, 상기 전면 캐소드전극(450)은 투과전극을 구비하고, 상기 배면 캐소드전극(455)도 투과전극을 구비한다. 상기 전면 캐소드전극(450)과 배면 캐소드전극(455)은 금속막과 투명도전막의 적층막을 포함하며, 바람직하게는 상기 금속막으로는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 또는 이들의 화합물 등을 포함하고, 상기 투명도전막으로는 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등을 포함한다.
그러므로, 제3실시예에 따른 유기발광소자(400)가 전면발광구조를 가지므로, 도 5의 화살표로 표시된 바와같이 기판의 전면(410a)과 배면(410b)에 배열된 R, G, B 발광층(440R, 440B, 445G, 445B)으로부터 발광되는 광이 기판과 반대방향으로 방출되어 화상을 표시하게 된다.
본 발명의 제1 내지 제3실시예에서는, R, G, B 색중 가장 효율이 낮은 B 색의 발광효율을 증대시켜 화이트 밸런스를 개선할 수 있도록, 기판의 전면과 배면에 각각 B 발광층을 형성하는 것을 예시하였으나, 이에 반드시 한정되는 것이 아니라 유기발광소자가 R, G, B, W(white) 색을 구현하고자 하는 경우에는 기판전면에는 R, G, B 및 W 발광층중 R발광층과 B 발광층을 형성하고, 기판배면에는 G 발광층과 W 발광층을 형성할 수도 있다.
또한, 기판의 전면과 배면에 배열되는 전면 애노드전극과 배면 애노드전극이 서로 엇갈리도록 배열되는 것을 예시하였으나, 이에 반드시 한정되는 것이 아니라 하나의 챔버내에서 서로 다른 색의 발광층을 기판의 양면에 동시에 증착하여 2개의 챔버내에서 적어도 R, G, B 발광층을 증착할 수 있는 배열구조는 모두 적용가능함은 물론이다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 유기발광소자의 단면도를 도시한 것이다. 제4실시예에 따른 유기발광소자는 발광층으로부터 발광되는 광이 기판방향으로 방출되는 배면발광구조를 갖는다. 제4실시예에 따른 유기발광소자(500)는 제1실시예의 유기발광소자(200)와는, 기판의 전면(510a)에 R, G, B 색의 발광층중 R 및 B 발광층이 배열되고, 기판의 배면(510b)에 나머지 G 발광층이 배열되는 것만이 다르다.
도 7을 참조하면, 제4실시예에 따른 유기발광소자(500)는 투명한 기판(510) 을 구비한다. 상기 기판(510)은 유리기판 또는 플라스틱 기판 등을 구비한다. 기판의 전면(510a)상에 다수의 전면 애노드전극(520)이 형성되고, 기판의 전면(510a)상에는 전면 절연막(530)이 형성된다. 기판의 배면(510b)상에 다수의 배면 애노드전극(525)이 형성되고, 기판의 배면(510b)상에는 배면 절연막(535)이 형성된다.
상기 배면 애노드전극(525)은 전면 애노드전극(520)과 교대로 배열되는 것이 아니라, 이웃하는 2개의 전면 애노드전극사이마다 배열되도록 형성되어, R, G, B 화소가 순차적으로 배열되도록 한다. 상기 전면 절연막(530)과 배면 절연막(535)은 각각 상기 전면 애노드전극(520)과 배면 애노드전극(525)중 각 화소에 대응하는 부분을 노출시켜 주는 전면개구부(530R), (530B) 및 배면개구부(535B)를 구비한다.
상기 전면 애노드전극(520)과 배면 애노드전극(525)은 투명도전막을 포함하며, 바람직하게는 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3를 포함한다. 상기 전면 절연막(530)과 배면 절연막(535)은 질화막 또는 산화막 등을 포함한다.
상기 전면 개구부(530R), (530B)에 의해 노출된 전면 애노드전극(520)상에는 R 발광층(540R)과 B 발광층(540B)이 형성되며, 상기 배면 개구부(535B)에 의해 노출된 배면 애노드전극(525)상에는 B 발광층(545B)이 형성된다. 기판의 전면(510a)상에 전면 캐소드전극(550)이 형성되고, 기판의 배면(510b)상에는 배면 캐소드전극(555)이 형성된다.
제4실시예에 따른 유기발광소자(500)가 배면발광구조로서, 화살표로 표시된 바와같이 기판의 전면(510a)과 배면(510b)에 배열된 R, G, B 발광층(540R, 545G, 545B)으로부터 발광되는 광이 기판방향으로 방출되어 화상을 표시하게 된다. 그러 므로, 상기 전면 캐소드전극(550)은 불투과전극을 구비하고, 상기 배면 캐소드전극(555)은 투과전극을 구비한다.
상기 전면 캐소드전극(550)과 배면 캐소드전극(555)은 일함수가 낮은 물질을 포함한다. 상기 전면 캐소드전극(550)은 반사물질을 포함하며, 바람직하게는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 또는 이들의 화합물 등을 포함한다. 상기 배면 캐소드전극(555)은 금속막과 투명도전막의 적층막을 포함하며, 바람직하게는 상기 금속막으로는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 또는 이들의 화합물 등을 포함하고, 상기 투명도전막으로는 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등을 포함한다.
그러므로, 제4실시예에 따른 유기발광소자(500)가 전면발광구조를 가지므로, 도 5의 화살표로 표시된 바와같이 기판의 전면(510a)과 배면(510b)에 배열된 R, G, B 발광층(540R, 545G, 540B)으로부터 발광되는 광이 기판과 반대방향으로 방출되어 화상을 표시하게 된다.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 유기발광소자의 단면도를 도시한 것이다. 제5실시예에 따른 유기발광소자는 발광층으로부터 발광되는 광이 기판과 반대방향으로 방출되는 전면발광구조를 갖는다.
제5실시예에 따른 유기발광소자(600)는 제4실시예에 따른 유기발광소자(500)와 동일하다. 다만, 제5실시예에 따른 유기발광소자(600)가 전면 발광구조를 가지므로, 상기 전면 캐소드전극(650)은 투과전극을 구비하고, 상기 배면 캐소드전극(655)은 불투과전극을 구비한다.
그러므로, 제5실시예에 따른 유기발광소자(600)가 전면발광구조를 가지므로, 도 8의 화살표로 표시된 바와같이 기판의 전면(610a)과 배면(610b)에 배열된 R, G, B 발광층(640R, 645G, 640B)으로부터 발광되는 광이 기판과 반대방향으로 방출되어 화상을 표시하게 된다.
도 10은 본 발명의 제6실시예에 따른 유기발광소자의 단면도를 도시한 것이다. 제6실시예에 따른 유기발광소자는 발광층으로부터 발광되는 광이 기판방향 그리고 기판과 반대방향으로 동시에 방출되는 양면발광구조를 갖는다.
제6실시예에 따른 유기발광소자(700)는 제4실시예에 따른 유기발광소자(500)와 동일하다. 다만, 제5실시예에 따른 유기발광소자(700)가 양면 발광구조를 가지므로, 상기 전면 캐소드전극(750)과 배면 캐소드전극(755)은 투과전극을 모두 투과전극을 구비한다.
그러므로, 제6실시예에 따른 유기발광소자(700)가 양면발광구조를 가지므로, 도 10의 화살표로 표시된 바와같이 기판의 전면(710a)과 배면(710b)에 배열된 R, G, B 발광층(740R, 745G, 740B)으로부터 발광되는 광이 기판방향 및 기판과 반대방향으로 방출되어 화상을 표시하게 된다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 제5실시예의 유기발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 방법을 설명하기 위한 단면도를 도시한 것이다.
도 9a를 참조하면, 기판(610)의 전면(610a)과 배면(610b)상에 각각 투명도전막을 증착한 다음 패터닝하여 서로 일정간격 떨어져 나란하게 배열되는 전면 애노드전극(620)과 배면 애노드전극(625)을 형성한다. 도 9b를 참조하면, 기판(610)의 전면(610a)과 배면(610b)상에 각각 전면 절연막(630)과 배면 절연막(635)을 증착한 다음 패터닝하여 화소영역을 한정하기 위한 개구부를 형성한다. 상기 전면 절연막(630)은 상기 전면 애노드전극(620)중 화소에 대응하는 부분을 노출시키는 전면 개구부(630R), (630B)을 구비하고, 상기 배면 절연막(635)은 상기 배면 애노드전극(625)중 화소에 대응하는 부분을 노출시키는 배면 개구부(635B)을 구비한다.
도 9c를 참조하면, 기판(610)의 전면(610a)과 제1미세메탈 마스크(31) 그리고 기판(610)의 배면(610b)과 제2미세메탈 마스크(33)를 정렬시킨 다음 R, G, B 색중 서로 다른 2색의 발광층을 기판의 전면(610a)과 배면(610b)에 동시에 증착한다. 즉, 상기 제1미세메탈 마스크(31)는 상기 전면 개구부(630R)에 대응하는 개구부(32)를 구비하며, 제2미세메탈 마스크(33)는 상기 배면 개구부(635G)에 대응하는 개구부(34)를 구비한다. 제1미세메탈 마스크(31)과 제2미세메탈 마스크(33)를 이용하여 기판전면(610a)과 기판배면(610b)에 각각 R 색의 유기발광물질과 G 색의 유기발광물질을 동시에 증착하여 기판전면(610a)의 전면 애노드전극(620)상에 R 발광층(645R)을 형성하고 이와 동시에 기판배면(610b)의 배면 애노드전극(625)상에 G 발광층(645G)를 형성한다.
도 9d를 참조하면, 기판(610)의 전면(610a)과 제3미세메탈 마스크(35)를 정렬시킨 다음 R, G, B 색중 나머지 1색의 발광층을 기판의 전면(610a)에 증착한다. 즉, 상기 제3미세메탈 마스크(35)는 상기 전면 개구부(630B)에 대응하는 개구부(36)를 구비하며, 제3미세메탈 마스크(35)를 이용하여 기판전면(610a)에 B 색의 유기발광물질을 증착하여 기판전면(610a)의 전면 애노드전극(620)상에 B 발광층(640B)을 형성한다.
이어서, R, G, B 발광층을 기판의 전면과 배면에 모두 증착한 다음, 기판의 전면(610a)에 상기 전면 애노드전극(620)과 교차하는 전면 캐소드전극(650)을 형성하고, 기판의 배면(610b)에 상기 배면 애노드전극(625)과 교차하는 배면 캐소드전극(650)을 형성한다. 상기 전면 캐소드전극(650)은 불투과전극을 포함하고, 상기 배면 캐소드전극(655)은 투과전극을 포함한다.
상기한 바와같이 제4 내지 제6실시예에서는 제1챔버내에서 R, G, B 발광층중 R 발광층과 G 발광층을 기판의 전면과 배면에 동시에 증착하고 제2챔버내에서 나머지 B 발광층을 기판의 전면에 증착하므로, 2개의 챔버를 이용하여 R, G, B 발광층을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 서로 다른 2색의 발광층을 동시에 형성하므로 공정시간을 단축시킬 수 있게 된다.
한편, 제4 내지 제6실시예에서는 제1챔버내에서 R, G, B 발광층중 R 및 G 발광층을 동시에 증착하고 제2챔버내에서 B 발광층을 증착하는 하였으나, 이에 반드시 한정되는 것이 아니라 R, G, B 발광층중 2개의 발광층을 증착한 다음 나머지 하나의 발광층을 증착하는 방법은 모두 적용하능하다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 제5실시예에 따른 유기발광소자를 제조하는 방법을 예시하였으나, 제4실시예 및 제6실시예에 따른 유기발광소자도 상기한 바와같은 방법으로 제조한다.
본 발명의 실시예에서와 같이 기판의 전면과 배면에 각각 발광층을 배열하는 경우 광경로차에 의한 시차발생은 기판의 두께 또는 편광필름의 두께를 최적화시켜 보정할 수 있다. 또한, 기판의 전면과 배면에 동시에 유기막층을 증착하기 위하여 기판의 전면과 배면에 2개의 미세메탈 마스크를 사용할 때, 2개의 미세메탈 마스크를 서로 다른 극성으로 순간 자화시켜 서로 합착시켜 기판과 마스크간의 갭이 발생되지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 다수의 애노드전극과 캐소드전극이 교차하도록 배열되는 패시브 매트릭스형 유기발광소자에 한정하여 설명하였으나, 이에 반드시 한정되는 것이 아니라 박막 트랜지스터를 스위칭소자로 이용하는 액티브 매트릭스형 유기발광소자에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 각 화소가 R, G, B 색을 방출하는 R, G, B 화소에 한정하여 설명하였으나, 이에 반드시 한정되는 것이 아니라 서로 다른 색을 방출하는 화소의 유기발광층을 기판의 양면에 동시에 증착형성하는 유기발광소자에도 적용가능하다.
상기한 바와같은 본 발명의 실시예에 따르면, 기판의 양면에 애노드전극을 형성한 다음 R, G, B 발광층중 서로 다른 색의 발광층을 동시에 증착하여 줌으로써, 공정설비를 단순화하고, 공정시간을 단축시킬 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (18)
- 전면과, 상기 전면에 대향하는 배면을 구비하는 기판과;상기 기판상에 배열되는 서로 다른 색을 방출하는 적어도 2개의 화소를 구비하며,상기 2개의 화소중 적어도 하나는 기판의 전면상에 배열되고, 나머지 화소는 상기 기판의 배면상에 배열되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 제1항에 있어서, 상기 화소는 R, G, B 화소를 포함하며,R, G, B 화소중 발광효율이 가장 낮은 화소는 상기 기판의 전면과 배면에 각각 배열되고,R, G, B 화소중 발광효율이 가장 낮은 화소를 제외한 나머지 2개의 화소는 각각 상기 기판의 전면과 배면에 배열되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 제2항에 있어서, 상기 R, G, B 화소중 기판의 전면과 배면에는 B 화소가 각각 배열되며,상기 기판의 전면과 배면에는 R 및 G화소중 임의 화소가 각각 배열되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 제1항에 있어서, 상기 화소는 R, G, B 화소를 포함하며,상기 기판의 전면상에는 R, G, B 화소중 임의 2개의 화소가 배열되고, 기판의 배면상에는 나머지 화소가 배열되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 제1항에 있어서, 상기 기판은 투명기판을 포함하며, 상기 화소로부터 발광되는 광은 기판방향으로 방출되거나, 기판과 반대방향으로 방출되거나 또는 기판방향 및 기판과 반대방향으로 동시에 방출되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 전면과, 상기 전면에 대향하는 배면을 구비하는 기판과;상기 기판의 전면상에 배열되는 다수의 전면 애노드전극과;상기 기판의 배면상에 배열되는 다수의 배면 애노드전극과;상기 전면 애노드전극중 화소영역에 대응하는 부분을 노출시키는 다수의 전면 개구부를 구비하는 전면 절연막과;상기 배면 애노드전극중 화소영역에 대응하는 부분을 노출시키는 다수의 배면 개구부를 구비하는 배면 절연막과;상기 전면 애노드전극과 교차하는 방향으로 배열되는 다수의 전면 캐소드전극과;상기 배면 애노드전극과 교차하는 방향으로 배열되는 다수의 배면 캐소드전극과;상기 전면 개구부에 대응하는 상기 전면 애노드전극과 전면 캐소드 전극사이 에 배열되는 다수의 전면 발광층과;상기 배면 개구부에 대응하는 상기 배면 애노드전극과 배면 캐소드전극사이에 배열되는 다수의 배면 발광층을 구비하며,상기 전면 발광층과 배면 발광층은 서로 다른 색을 나타내는 광을 방출하기 위한 적어도 2개의 발광층을 포함하며,상기 전면 발광층은 적어도 2개의 발광층중 적어도 하나를 구비하고, 상기 배면 발광층은 나머지 발광층을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 제6항에 있어서, 상기 전면 발광층과 배면발광층은 R, G, B 발광층을 포함하며,전면 발광층과 배면발광층은 모두 R, G, B 발광층중 발광효율이 가장 낮은 발광층은 포함하고,R, G, B 발광층중 발광효율이 가장 낮은 화소를 제외한 나머지 2개의 발광층은 상기 기판의 전면과 배면에 각각 배열되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 제7항에 있어서, 전면 발광층과 배면 발광층은 모두 B 발광층을 포함하며,전면발광층은 R 발광층과 G 발광층중 하나를 포함하고, 배면 발광층은 R 발광층과 G 발광층중 나머지 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 제6항에 있어서, 상기 전면 발광층과 배면 발광층은 R, G, B 발광층을 포함 하며,상기 전면발광층은 R, G, B 발광층중 임의의 2개의 발광층을 포함하고, 상기 배면발광층은 나머지 하나의 발광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 제6항에 있어서, 상기 기판은 투명기판을 포함하며, 상기 전면 캐소드전극은 불투과전극을 포함하고, 상기 배면 캐소드전극은 투과전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 제10항에 있어서, 상기 전면 캐소드전극은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물 등을 포함하고,상기 배면 캐소드전극은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물로부터 선택되는 금속막과 ITO, IZO, ZnO 및 In2O3 로부터 선택되는 투명도전막을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 제6항에 있어서, 상기 기판은 투명기판을 포함하고, 상기 전면 캐소드전극과 배면 캐소드전극은 투과전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 제12항에 있어서, 상기 전면 캐소드전극과 배면 캐소드전극은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물로부터 선택되는 금속막과 ITO, IZO, ZnO 및 In2O3 로부터 선택되는 투명도전막을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소 자.
- 제6항에 있어서, 상기 기판은 투명기판을 포함하고, 상기 전면 캐소드전극은 투과전극을 포함하고, 상기 배면 캐소드전극은 불투과전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 제14항에 있어서, 상기 전면 캐소드전극은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물로부터 선택되는 금속막과 ITO, IZO, ZnO 및 In2O3 로부터 선택되는 투명도전막을 포함하고,상기 배면 캐소드전극은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화합물 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
- 기판의 전면과 배면상에 각각 전면 애노드전극과 배면 애노드전극을 형성하는 단계와;상기 전면 애노드전극과 배면 애노드전극상에 각각 전면 절연막과 배면 절연막을 형성하는 단계와;상기 전면 절연막과 배면 절연막을 각각 식각하여, 상기 전면 절연막에 상기 전면 애노드전극의 화소영역을 한정하는 전면 개구부를 형성하고, 상기 배면 애노드전극의 화소영역을 한정하는 배면 개구부를 형성하는 단계와;상기 기판의 전면과 배면에 각각 제1마스크와 제2마스크를 정렬시키는 단계 와;상기 기판의 전면에 R, G, B 발광층중 R 발광층을 증착하고, 기판의 배면에 G 발광층을 증착하는 단계와;상기 기판의 전면에 제3마스크를 정렬시키는 단계와;상기 기판의 전면에 B 발광층을 증착하는 단계와;상기 기판의 전면상에 전면 캐소드전극을 형성하고, 상기 기판의 배면상에 배면 캐소드전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 제조방법.
- 제16항에 있어서, 상기 제3마스크의 정렬단계에서 기판의 배면에 제4마스크를 정렬시키고, 상기 B 발광층의 증착단계에서 기판의 배면에도 B 발광층을 동시에 증착시켜주는 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 제조방법.
- 제16항에 있어서, 상기 기판은 투명기판을 포함하고, 상기 기판의 전면과 배면에 형성된 발광층으로부터 발광되는 광은 기판방향으로 방출되거나, 기판과 반대방향으로 방출되거나 또는 기판방향 및 기판과 반대방향으로 동시에 방출되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자의 제조방법.
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