KR100299053B1 - 롤-도포기술을이용한다원색고분자전기발광디스플레이의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투명전극이 형성된 기판의 상부에 분리막을 형성한 후 그 위에 발광 고분자가 흡착된 롤러를 이용하여 발광 고분자를 도포하는 다원색 고분자 전기발광 디스플레이의 제조방법에 관한 것으로, 이에 의해 본 발명은 기존의 발광소자 제조방법에 비하여 다원색 화소의 제작을 용이하게 하며 대면적의 디스플레이 소자의 제조를 가능하게 한다. 또한 발광소자의 크기가 분리막에 의하여 결정되므로 하나의 화소를 수십 혹은 수백개의 소자로 제조 가능하게 된다. 따라서 하나의 소자가 제 기능을 할 수 없더라도 그 소자가 포함된 화소의 정보는 나머지 다른 소자들에 의하여 균일한 해상도로서 나타낼 수 있게 된다.

Description

롤-도포 기술을 이용한 다원색 고분자 전기발광 디스플레이의 제조방법{Method for fabricating full-color polymer electroluminescent displays using roll-coating technique}

본 발명은 전기장하에서 빛의 삼원색 혹은 서로 다른 색을 내는 발광 고분자 물질들을 두 가지 혹은 그 이상을 사용하여 다원색을 발광하는 디스플레이(이하, '다원색 고분자 디스플레이'라 칭함)를 제조하는 방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 전기발광소자는 발광 고분자를 이용하여 빛을 발산하는 소자로서, 도1에 도시된 바와 같이 투명기판(1) 상에 양극으로 사용하기 위한 투명전극(2)을 패터닝되어 있고, 그 위에 발광 고분자(3)가 형성되며, 다시 그 위에 음극으로 사용하기 위한 금속전극(4)이 형성된 구조를 갖는다.

그리고, 이러한 전기발광소자를 이용한 다원색 고분자 전기발광 디스플레이를 제조하기 위해서는 다수의 발광 고분자 패턴들을 기판 상에 형성하기 위하여 발광 고분자를 패터닝하는 기술이 필요한 바, 이를 위한 종래기술들을 살펴본다.

첫째, 투명전극이 형성된 기판 상에 회전 도포(spin coating) 방법에 의해 발광 고분자를 도포하고 그 위에 음극의 전극을 패터닝한 후, 이 음극의 전극을 마스크로하여 발광 고분자를 건식식각하므로써 패터닝하는 방법이 있다.

둘째, 발광 고분자를 도포한 다음, 발광되지 않을 영역의 발광 고분자에 자외선(UV : ultraviolet)을 조사하여 자외선이 조사된 부분을 표백시키므로써 발광영역을 정의하는 광표백 방법이 있다.

셋째, 잉크젯 프린트를 이용하여 발광 고분자를 기판에 직접 패턴을 형성하며 도포하는 방법이 있다.

그러나, 상술한 종래기술들은 회전 도포를 위한 장치, 건식 식각 장치 혹은 프린트 등에 의하여 그 면적이 제한되므로 대면적 디스플레이의 제조에 응용하는데 많은 어려움이 있다.

본 발명의 목적은 대면적 디스플레이 제조가 용이한 고분자 전기발광 소자의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 어느 한 화소로부터 균일한 해상도를 얻을 수 있는 전기발광 디스플레이 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

도1은 통상적인 고분자 전기발광소자의 단면도.

도2a 내지 도2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기발광 디스플레이의 제조방법을 나타내는 단면도.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 다원색 고분자 전기발광 디스플레이의 평면도.

도4는 본 발명의 다원색 고분자 전기발광 디스플레이의 제작시 형성되는 분리막의 형상을 나타내는 단면도.

도5a 내지 도5f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기발광 디스플레이의 제조방법을 나타내는 단면도.

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 다원색 고분자 전기발광 디스플레이의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판 2 : 투명전극

5 : 분리막 6 : 박막 마스크

7a : 발광 고분자 8 : 롤러

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고분자 전기발광소자의 제조방법에 있어서, 기판상에 상기 발광고분자물질이 형성될 영역이 오픈된 분리막을 형성하는 단계; 및 롤-코팅에 의해 상기 오픈된 영역에 발광고분자 물질을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 분리막은 그 상부에 오버행을 갖는 "T" 형 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 하며, 바람직하게, 상기 오픈된 영역은 최대 수십μm의 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 전기발광디스플레이 제조방법은, 서로 다른 색을 발하는 적어도 3개의 발광고분자를 기판 상에 형성하기 위한 고분자 전기발광 디스플레이 제조방법에 있어서, 제1전극이 형성된 기판을 준비하는 제1단계; 상기 제1전극 상에 절연막을 형성하는 제2단계; 리소그라피공정으로 상기 절연막을 패터닝하여 상기 제1전극의 일부 표면이 선택적으로 노출되는 다수의 요부를 형성하는 제3단계; 상기 제3단계가 완료된 기판 상에 상기 다수의 요부중 제1요부를 노출시키는 마스크를 올리고 제1발광고분자가 흡착된 롤러를 사용한 도포에 의해 상기 제1요부 내에 제1발광고분자패턴을 형성하는 제4단계; 상기 마스크를 이동시켜 상기 다수의 요부중 제2요부를 노출시키고 제2발광고분자가 흡착된 롤러를 사용한 도포에 의해 상기 제2요부 내에 제2발광고분자패턴을 형성하는 제5단계; 및 상기 마스크를 이동시켜 상기 다수의 요부중 제3요부를 노출시키고 제3발광고분자가 흡착된 롤러를 사용한 도포에 의해 상기 제3요부 내에 제3발광고분자패턴을 형성하는 제6단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 전기발광 디스플레이 제조방법에서 상기 기판은 구부림이 가능한 플라스틱 재질을 사용할 수 있고, 상기 고분자패턴의 하부에 정공수송물질층을 형성하고 상기 고분자패턴 상에 정공수송물질층을 형성하여 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 제1, 제2 및 제3 요부 내에 각각 상기 제1, 제2 및 제3 고분자패턴을 용이하게 형성하기 위하여, 상기 절연막의 패터닝시 그 상부에 오버행을 갖는 "T"형 패턴으로 상기 절연막을 패터닝하고, 상기 제1, 제2 및 제3 고분자패턴은 각각 상기 제1, 제2, 제3 요부내에서 상기 오버행 하부의 절연막 두께로 형성할 수 있다.

또한, 상기 박막마스크의 어느 한 개구가 다수개의 요부를 노출시키도록, 상기 제1, 제2 밑 제3 요부를 최대 수십μm의 크기를 갖도록 형성할 수 있는데, 이는 임의의 한 화소내에 포함된 어느 한 발광소자가 다수개의 서브발광소자로 구성되어 화소에서 균일한 해상도를 얻기 위함이다.

상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 전기발광 디스플레이는, 서로다른 색을 발하는 적어도 3개의 발광소자에 의해 단위 화소를 이루는 전기발광 디스플레이에 있어서, 상기 단위 화소를 구성하는 각각의 발광소자는 다수의 서브발광소자를 구비하고, 상기 서브발광소자는 분리막에 의해 서로 분리된 다수의 발광고분자층과, 상기 발광고분자층에 전계를 인가하기 위하여 상기 발광고분자층 상부 및 하부에 각각 형성된 제1 및 제2전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 서브발광소자는 1μm 내지 수십μm의 크기로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 투명전극이 형성된 기판의 상부에 분리막을 리소그라피 방법으로 형성한 후 그 위에 발광 고분자가 흡착된 롤러를 이용하여 발광 고분자를 도포하는데 그 특징적 구성을 갖고 있으며, 이에 의해 본 발명은기존의 발광소자 제조방법에 비하여 다원색 화소의 제작을 용이하게 하며 대면적의 디스플레이 소자의 제조를 가능하게 한다. 또한 발광소자의 크기가 분리막에 의하여 결정되므로 하나의 화소를 구성하는 발광소자가 수∼수십μm 크기로 제조 가능하므로 수십 혹은 수백개의 소자로 구성된 화소의 제조가 가능하게 된다. 따라서 하나의 소자가 제 기능을 할 수 없더라도 그 소자가 포함된 화소의 정보는 나머지 다른 소자들에 의하여 균일한 해상도로서 나타낼 수 있게 된다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도2a 내지 도2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 다원색 고분자 전기발광 디스플레이의 제조방법을 나타내는 단면도들이다.

먼저, 도2a에 도시된 바와 같이 투명기판(1)의 상부에 투명전극(2)을 형성한 후, 투명 전극의 패턴을 형성하여 양극을 만든다.

이어서, 도2b와 같이 분리막(5) 형성을 위해 전기적으로 절연성을 갖는 절연막을 도포한 후 리소그라피(lithography) 공정을 통해 오버 행(over hang)의 형태를 유지하면서 고분자가 형성될 영역의 투명전극이 노출되도록 절연막을 패터닝한다. 이에 의해 다수의 발광 고분자 패턴들이 형성될 영역은 요부로서 정의된다.

이어서, 도2c와 같이 분리막(5)의 상부에 박막 마스크(6)를 올려놓고 제1 발광 고분자(7a)가 흡착된 롤러(8)를 이용하여 제1 발광 고분자(7a)를 도포한다. 박막 마스크(6)는 다수의 요부중 제1 발광 고분자(7a)가 형성될 요부와 중첩되는 영역에서만 개구되어 있고, 분리막(5)은 그 상부에 오버행을 갖기 때문에, 제1 발광 고분자(7a)는 그가 형성될 요부내에서 박막 마스크(6) 상에 도포되는 제1 발광 고분자와 안전하게 분리되어 형성되게 된다.

이어서, 도2d에 도시된 바와 같이 박막 마스크(6)를 분리막(5)의 폭 만큼 좌 또는 우로 이동시킨 후, 다른 특정 요부에 앞서 설명한 동일한 방법으로 제2 발광 고분자(7b)를 형성하고, 도2e에 도시된 바와 같이 역시 동일한 방법으로 또다른 특정 요부에 제3 발광 고분자(7c)를 형성한다.

도2f는 제1, 제2 및 제3 발광 고분자(7a, 7b, 7c)들의 상부에 공지의 방법으로 금속전극(9)을 패터닝하여 음극을 형성한 상태이다.

도3은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 다원색 고분자 전기발광 디스플레이를 나타내는 평면도로서, 제1, 제2 및 제3 발광 고분자(7a, 7b, 7c)에 의해 세가지 색을 갖는 각 전기발광소자가 하나의 화소(11)를 구성하여 다원색 디스플레이를 가능하게 한다.

도4는 본 발명의 다원색 고분자 전기발광 디스플레이의 제작시 형성되는 분리막(5)의 형상을 나타내는 단면도로서, 분리막(5) 상부에 오버 행(12)이 형성되어 롤러로 고분자를 도포할 때 고분자가 롤러로부터 떨어져 양극위에 양호하게 형성되게 된다. 이때 양극상에 형성되는 고분자의 두께는 분리막의 오버 행 이하의 두께(t)에 의하여 결정된다.

이상의 과정을 통하여 제작된 고분자 전기발광 디스플레이는 양의 전극과 음의 전극 간에 전기장이 인가되면 두 전극이 겹치는 영역(도2f의 도면부호 10)에서 발광 고분자의 색을 갖는 빛이 발하게 된다.

도5a 내지 도5f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다원색 고분자 전기발광 디스플레이의 제조방법을 나타내는 단면도들이다.

먼저, 도5a에 도시된 바와 같이 투명기판(1)의 상부에 투명전극(2)을 형성한 후, 투명 전극의 패턴을 형성하여 양극을 만든다.

이어서, 도5b와 같이 분리막(5) 형성을 위해 전기적으로 절연성을 갖는 절연막을 도포한 후 리소그라피(lithography) 공정을 통해 오버 행(over hang)의 형태를 유지하면서 고분자가 형성될 영역의 투명전극이 노출되도록 절연막을 패터닝한다. 이에 의해 다수의 발광 고분자 패턴들이 형성될 영역은 요부로서 정의된다. 이때 요부의 크기는 그 직경이 1μm 내지 수십μm의 크기로 반복되도록 제작한다.

이어서, 도5c와 같이 분리막(5)의 상부에 박막 마스크(6)를 올려놓고 제1 발광 고분자(7a)가 흡착된 롤러(8)를 이용하여 제1 발광 고분자(7a)를 도포한다. 이때 박막 마스크(6)의 어느한 개구는 다수의 요부를 노출시킨다.

이어서, 도5d에 도시된 바와 같이 박막 마스크(6)를 원하는 폭 만큼 좌 또는 우로 이동시킨 후, 앞서 설명한 동일한 방법으로 다른 특정 요부에 제2 발광 고분자(7b)를 형성하고, 도5e에 도시된 바와 같이 역시 동일한 방법으로 또다른 특정 요부에 제3 발광 고분자(7c)를 형성한다.

도5f는 제1, 제2 및 제3 발광 고분자(7a, 7b, 7c)들의 상부에 공지의 방법으로 금속전극(9)을 패터닝하여 음극을 형성한 상태이다.

도6은 상술한 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 다원색 고분자 전기발광 디스플레이를 나타내는 평면도로서, 제1, 제2 및 제3 발광 고분자(7a, 7b, 7c)에 의해 세가지 색을 갖는 각 전기발광소자가 하나의 화소(11)를 구성하고 있으며, 화소의 어느한 전기발광소자는 1μm 내지 수십μm의 크기를 갖는 다수의 서브 발광소자(60)가 반복하여 배열된다. 어느한 전기발광소자를 구성하는 상기 서브 발광소자(60)들은 동일한 금속전극(9)에 의해 전계를 인가 받는다.

이상의 과정을 통하여 제작된 본 발명의 다른 실시예에 따른 다원색 고분자 전기발광 디스플레이는, 수 십 혹은 수 백개의 서브 발광소자에로 구성된 발광소자들에 의하여 하나의 화소가 결정되므로, 하나의 서브 발광소자가 제 기능을 할 수 없더라도 다른 서브 발광소자에 의하여 발광 빛의 균일도가 유지되므로 그 소자가 포함된 화소는 나타내고자 하는 정보를 균일한 해상도로 표시할 수 있게 된다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 종래기술에 비해 공정이 간단하며, 대면적의 디스플레이 제조에 용이하다. 또한 롤러 도포를 위하여 형성하는 분리막 개구의 직경 크기를 1μm 내지 수십μm의 크기로 반복하여 형성함으로써 수 십 혹은 수 백개의 서브 발광소자로 구성된 발광소자들로 하나의 화소를 구성할 수 있게 되어, 어느한 하나의 소자가 제 기능을 할 수 없더라도 하나의 화소가 표시하고자 하는 정보를 충분히 표시할 수 있는 장점이 있다.

Claims (14)

1. 서로 다른 색을 발하는 적어도 3개의 발광고분자를 기판 상에 형성하기 위한 고분자 전기발광 디스플레이 제조방법에 있어서,

   제1전극이 형성된 기판을 준비하는 제1단계;

   상기 제1전극 상에 절연막을 형성하는 제2단계;

   리소그라피공정으로 상기 절연막을 패터닝하여 상기 제1전극의 일부 표면이 선택적으로 노출되는 다수의 요부를 형성하는 제3단계;

   상기 제3단계가 완료된 기판 상에 상기 다수의 요부중 제1요부를 노출시키는 마스크를 올리고 제1발광고분자가 흡착된 롤러를 사용한 도포에 의해 상기 제1요부 내에 제1발광고분자층을 형성하는 제4단계;

   상기 마스크를 이동시켜 상기 다수의 요부중 제2요부를 노출시키고 제2발광고분자가 흡착된 롤러를 사용한 도포에 의해 상기 제2요부 내에 제2발광고분자층을 형성하는 제5단계; 및

   상기 마스크를 이동시켜 상기 다수의 요부중 제3요부를 노출시키고 제3발광고분자가 흡착된 롤러를 사용한 도포에 의해 상기 제3요부 내에 제3발광고분자층을 형성하는 제6단계

   를 포함하여 이루어진 고분자 전기발광 디스플레이 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 마스크에 의해 노출되는 제1, 제2 및 제3 요부는 각각 행 또는 열을 따라 서로 이웃하는 다수의 요부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 전기발광 디스플레이 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 기판은 구부림이 가능한 플라스틱 재질임을 특징으로 하는 고분자 전기발광 디스플레이 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1, 제2 및 제3 발광고분자층의 하부에 정공수송물질층을 형성하고, 상기 제1, 제2 및 제3 발광고분자층 상에 전자수송물질층을 형성하는 단계를 더 포함하는 고분자 전기발광 디스플레이 제조방법.
5. 제1항 내지 제4항중 어느한 항에 있어서,

   상기 제3단계에서, 그 상부에 오버행을 갖는 "T" 형 패턴으로 상기 절연막을 패터닝하는 것을 특징으로 하는 고분자 전기발광 디스플레이 제조방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1, 제2 및 제3 발광고분자패턴은 각각 상기 제1, 제2 및 제3 요부내에서 상기 오버행 하부의 절연막 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 고분자 전기발광 디스플레이 제조방법.
7. 적어도 두 개 이상의 발광소자에 의해 단위화소를 이루는 전기발광 디스플레이에 있어서,

   상기 단위화소를 구성하는 각각의 발광소자는 다수의 서브발광소자를 구비하며,

   상기 서브발광소자는 제1전극과, 상기 제1전극 상부에 다수의 오픈부를 갖도록 패턴되어 발광고분자을 분리하기 위한 분리막과, 상기 오픈부내에 형성된 발광고분자층과, 상기 발광고분자층 상부에 형성된 제2전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전기발광 디스플레이.
8. 제7항에 있어서,

   상기 서브발광소자는 1μm 내지 수십μm의 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 전기발광 디스플레이.
9. 제7항에 있어서,

   상기 발광고분자층과 상기 제1전극 사이에 형성된 정공수송물질층과, 상기 발광고분자층과 상기 제2전극 사이에 형성된 전자수송물질층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기발광 디스플레이.
10. 제7항 내지 제9항중 어느한 항에 있어서,

    상기 분리막은 그 상부에 오버행을 갖는 "T" 형 패턴임을 특징으로 하는 전기발광 디스플레이.
11. 제10항에 있어서,

    상기 발광고분자층은 상기 오버행 하부의 상기 분리막 높이에 해당하는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 전기발광 디스플레이.
12. 제7항 내지 제9항중 어느한 항에 있어서,

    상기 제1전극은 투명전극이며, 상기 제2전극은 금속전극임을 특징으로 하는전기발광 디스플레이.
13. 고분자 전기발광소자의 제조방법에 있어서,

    기판상에 발광고분자물질이 형성될 영역이 오픈된 분리막을 형성하는 단계; 및

    롤-코팅에 의해 상기 오픈된 영역에 발광고분자층을 형성하는 단계

    를 포함하여 이루어진 고분자 전기발광소자 제조방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 분리막은, 그 상부에 오버행을 갖는 "T" 형 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 고분자 전기발광소자 제조방법.