KR100348893B1 - 패릴린박막 증착장치, 유기발광소자 제조방법 및유기발광소자 - Google Patents

패릴린박막 증착장치, 유기발광소자 제조방법 및유기발광소자 Download PDF

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Abstract

패릴린박막 증착장치, 유기발광소자 제조방법 및 유기발광소자가 개시되어 있다.
본 발명에 따른 패릴린박막 증착장치는, 공정챔버, 상기 공정챔버 상측부에서 내부로 연장 연결되고 단부에 분사노즐이 설치됨으로써 상기 공정챔버 내부로 승화된 패릴린을 공급할 수 있는 가스공급라인, 상기 공정챔버 하측부에서 내부로 연장되어 상하이동 및 회전운동이 가능한 이동축, 상기 이동측 단부에 연결되어 기판을 고정하며, 상기 기판을 냉각시키기 위한 냉각수단이 구비된 서셉터 및 상기 공정챔버의 내부압력을 조절하는 배기라인을 구비하여 이루어지며, 본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법은, 유기발광소자 제조용 기판 상에 하부전극을 형성하는 단계, 상기 하부전극 상에 패릴린 층간절연막을 형성하는 단계, 상기 패릴린 층간절연막 상에 발광물질막을 형성하는 단계, 상기 발광물질막 상에 상부전극을 형성하는 단계 및 상기 상부전극 상에 패릴린 보호막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지며, 본 발명에 따른 유기발광소자에 층간절연막 및 보호막으로 패릴린박막이 구비된 것을 특징으로 한다.
따라서, 유기발광소자의 누화현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

패릴린박막 증착장치, 유기발광소자 제조방법 및 유기발광소자{Apparatus for depositing parylene film, method for manufacturing organic light emitting devices and organic light-emitting device}
본 발명은 패릴린박막 증착장치, 유기발광소자 제조방법 및 유기발광소자에 관한 것으로서. 보다 상세하게는 실온 이하의 저온상태에서 기판 상에 저유전율의 패릴린박막을 증착하여 유기발광소자를 제조하는 패릴린박막 증착장치, 유기발광소자 제조방법 및 유기발광소자에 관한 것이다.
통상, 유기발광소자는 유리기판 상에 굴절율이 큰 유기물과 굴절율이 작은 유기물을 교대로 증착시켜 DBR층(Distrubuted Bragg Reflection Layer)을 형성하고, 상기 DBR층 상부에 투명 전도막(ITO : Indium Tin Oxide)을 형성하여 양극(+) 금속전극을 형성하고, 상기 투명 전도막 상부에 진공시스템을 이용하여 유기발광물질층을 증착하고, 상기 유기발광물질층 상부에 마그네슘, 알루미늄, 인듐 및 은-마그네슘 중에서 어느 하나의 재질로 음극(-) 금속전극을 형성하는 공정을 포함한다.
이하, 도1a 내지 도1e를 참조하여 종래의 유기발광소자 제조방법을 구체적으로 설명한다.
종래의 유기발광소자 제조방법은, 먼저 도1a에 도시된 바와 같이 플라스틱기판(10) 상에 ITO막(Indium Tin Oxide Layer : 12)을 형성한다.
다음으로, 도1b에 도시된 바와 같이 상기 ITO막(12)을 통상의 사진식각공정으로 식각하여 ITO전극(14) 즉, (+) 금속전극을 형성한다.
이어서, 도1c에 도시된 바와 같이 ITO전극(14) 상부에 고유의 발광파장을 갖는 유기발광물질을 도포 혹은 코팅하여 발광물질막(16)을 형성한다. 여기서, 상기 ITO전극(14)과 발광물질막(16) 사이에는 정공수송층이나 전자수송층을 더 삽입할 수도 있다.
계속해서, 도1d에 도시된 바와 같이 상기 발광물질막(16) 상부에 섀도우마스크 (Shadow mask)를 위치시킨 후, 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 인듐 및 은-마그네슘 중의 어느 하나의 금속물질을 열증착하여 도전전극(18) 즉, 음극(-) 금속전극을 형성한다.
마지막으로, 도1e에 도시된 바와 같이 도전전극(18) 상에 에폭시수지(Epoxy resin) 등의 고분자 화합물을 이용하여 보호막(20)을 형성한다.
그런데, 최근에 유기발광소자는 화소 크기를 보다 작게 형성하기 위하여 ITO전극(14) 즉, 양극(+)금속전극의 전극간과 도전전극(18) 즉, 음극(-) 금속전극 사이의 간격을 점점 작게 형성하고 있다.
그러나, 양극(+)금속전극 사이의 간격과 음극(-)금속전극 사이의 간격이 점차 작아짐에 따라 누화(Cross-talk)현상이 발생하여 유기발광소자의 기능을 열화시키고 있다. 특히, 누화현상을 방지하기 위하여 반도체소자 제조공정에 사용되는 이산화규소(SiO2)를 사용하여 층간절연막을 형성하려고 하여도 이산화규소의 증착온도가 600 ℃ 이상으로 매우 높아 고열에 의해서 유기물이 손상됨으로써 적용이 불가능하다.
또한, 도전전극(18) 상에 형성되는 보호막(20)은 에폭시수지(Epoxy resin) 등의 고분자 화합물을 사용하는 것으로 한정되어 응용의 폭이 좁은 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 실온 이하의 저온상태에서 기판 상에 저유전율의 패릴린을 증착할 수 있는 패릴린박막증착장치, 유기발광소자 제조방법 및 유기발광소자를 제공하는 데 있다.
도1a 내지 도1e는 종래의 유기발광소자 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패릴린박막 증착장치의 구성도이다.
도3a 내지 도3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자 제조방법 및 유기발광소자를 설명하기 위한 단면도들이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 30 : 기판 12, 32 : ITO막
14, 34 : ITO전극 16, 38 : 발광물질막
18, 40 : 도전전극 20 : 에폭시 보호막
36 : 패릴린 층간절연막 42 : 패릴린 보호막
50 : 공정챔버 52, 62 : 가열테이프
54 : 윈도우 56 : 가스공급원
58 : 가스공급라인 59 : 분사노즐
60, 74 : 매뉴얼밸브 64 : 서셉터
66 : 기판 68 : 이동축
70 : 자석 72 : 배기라인
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 패릴린박막 증착장치는, 공정챔버; 상기 공정챔버 상측부에서 내부로 연장 연결되고 단부에 분사노즐이 설치됨으로써 상기 공정챔버 내부로 승화된 패릴린을 공급할 수 있는 가스공급라인; 상기 공정챔버 하측부에서 내부로 연장되어 상하이동 및 회전운동이 가능한 이동축; 상기 이동측 단부에 연결되어 기판을 고정하며, 상기 기판을 냉각시키기 위한 냉각수단이 구비된 서셉터; 및 상기 공정챔버의 내부압력을 조절하는 배기라인;을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 공정챔버의 내벽 및 상기 가스공급라인 외측에는 가열테이프가 부착될 수 있다.
그리고, 상기 서셉터의 냉각수단은 상기 서셉터 내부에 설치되어 전원인가에 의해서 냉각수가 유통되는 냉각수 파이프로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 가스공급라인은 상기 패릴린을 가열 승화하여 공급하는 가스공급원과 연결됨이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법은, 유기발광소자 제조용 기판 상에하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극 상에 패릴린 층간절연막을 형성하는 단계; 상기 패릴린 층간절연막 상에 발광물질막을 형성하는 단계; 상기 발광물질막 상에 상부전극을 형성하는 단계; 및 상기 상부전극 상에 패릴린 보호막을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 패릴린 층간절연막 및 패릴린 보호막은 상기 유기발광소자 제조용 기판을 공정챔버 내부의 서셉터 상에 위치시키는 단계, 상기 공정챔버의 내부온도 및 내부압력을 조절하는 단계, 상기 서셉터의 온도를 실온 이하의 저온상태로 유지하는 단계, 상기 공정챔버 내부로 승화 패릴린을 가스공급라인을 통해서 공급하는 단계 및
상기 기판상에 절연막으로 패릴린박막을 증착하는 단계를 수행하여 형성될 수 있다.
그리고, 상기 패릴린박막을 증착하기 이전에 상기 기판 상에 금속전극을 형성하는 단계가 수행될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기발광소자는, 기판 상에 발광물질막을 사이에 두고 양극(+) 금속전극과 음극(-) 금속전극이 구비된 유기발광소자에 있어서, 상기 금속전극 상에 패릴린박막이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 패릴린박막은 층간절연막 또는 보호막으로 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따라 실온이하의 저온상태에서 패릴린박막을 증착할 수 있는 패릴린박막 증착장치의 구성도이다.
본 발명에 따른 패릴린박막 증착장치는 도2에 도시된 바와 같이 패릴린박막 증착공정이 진행되는 공정챔버(50)를 구비한다. 여기서 공정챔버(50) 외벽에는 가열테이프(52)가 감겨져 있어서 100℃ 이상의 온도를 유지할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 600℃ 이상의 고온 가열에 의해서 승화된 패릴린을 공급하는 가스공급원 (56)과 연결된 가스공급라인(58)이 공정챔버(50) 상측부에서 내부로 연장 연결되어 있고, 상기 가스공급라인(58) 단부와 분사노즐(59)이 연결되어 있다. 여기서 상기 가스공급원(56)은 승화된 패릴린을 아르곤(Ar)가스, 질소(N2)가스 등의 운반가스와 함께 공급하도록 되어 있으며, 상기 가스공급라인(58) 상에는 매뉴얼밸브(60)가 설치되어 있고, 상기 가스공급라인(58) 외측에는 가스공급라인(58)을 통과하는 승화 패릴린이 다시 응축하는 것을 방지하기 위한 가열테이프(62)가 감겨져 있다.
여기서, 본 발명에 따라 공정챔버(50) 내부로 공급되는 패릴린은 유전율이 2.35 내지 3.15 사이의 값을 가지며, 수분 투과성이 낮고, 파괴필드(Breakdown field)가 높으며, 실온이하의 저온상태에서 증착이 가능하고, 열팽창계수가 낮으며, 필름내의 응력이 높은 등의 특성을 가진다.
또한, 공정챔버(50) 일측부에는 작업자가 외부에서 내부의 공정진행 상태를 육안으로 확인할 수 있도록 윈도우(Window : 54)가 설치되어 있다.
그리고, 공정챔버(50) 하측부에서 내부로 연장되어 자석(70)의 자장에 의해서 상하이동 및 회전운동이 가능한 이동축(68)이 설치되어 있고, 이동측(68) 단부에 기판(66)을 고정하기 위한 서셉터(64)가 설치되어 있다. 여기서 서셉터(64) 내부에는 전원인가에 의해서 냉각수가 유통되는 냉각수 파이프가 설치되어 기판(66)을 실온이하의 저온상태로 냉각시킬 수 있도록 되어 있다.
또한, 공정챔버(50)의 하측 저면부에 공정챔버(50)의 내부압력을 조절할 수 있도록 진공챔버(도시되지 않음)와 연결된 배기라인(72)이 설치되어 있다. 상기 배기라인(72) 상에는 매뉴얼밸브(74)가 설치되어 있다.
따라서, 배기라인(72) 상에 설치된 매뉴얼밸브(74)를 개방한 후, 진공펌프를 가동시켜 공정챔버(50)의 내부압력는 10-3Torr 이하로 형성된다.
다음으로, 기판(66)이 고정된 서셉터(64)와 연결된 이동축(68)을 회전시켜 기판 (66)을 회전시킨다.
이어서, 가스공급라인(58) 상에 설치된 매뉴얼밸브(60)를 개방함에 따라 가스공급원(56)에서 승화된 패릴린은 운반가스와 함께 가스공급라인(58)을 통과한 후 분사노즐(59)을 통해서 공정챔버(50) 내부로 공급된다. 이때, 가스공급라인(58) 외측에는 가열테이프(62)가 감겨져 140 ℃ 이상의 온도를 유지함으로써 승화된 패릴린이 가스공급라인(58)을 통해서 이동하는 과정에 다시 응축하는 것이 방지되며, 또한 공정챔버(50) 외측벽에 가열테이프(52)가 감겨져 있으므로 100 ℃ 이상의 온도를 유지함으로써 승화된 패릴린이 공정챔버(50) 내측벽에서 응축되는 것이 방지된다.
마지막으로, 공정챔버(50) 내부로 공급된 승화된 패릴린은 중합반응에 의해서 기판(66) 상에 증착된다. 이때, 기판(66)을 고정하는 서셉터(64)에는 전원 인가에 의해서 공급된 냉각수가 서셉터(64) 내부의 냉각수공급라인을 유통함으로써 기판(66)은 실온이하의 저온상태를 유지하여 용이하게 패릴린 증착공정이 진행된다.
도3a 내지 도3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자 제조방법 및 유기발광소자를 설명하기 위한 단면도들이다.
본 발명에 따른 유기발광소자는 도3a에 도시된 바와 같이 먼저 플라스틱기판(30) 상에 ITO막(Indium Tin Oxide Layer :32)을 형성한다.
다음으로, 도3b에 도시된 바와 같이 상기 ITO막(32)을 통상의 사진식각공정으로 식각하여 ITO전극(34) 즉, (+) 금속전극을 형성한다.
이어서, 도3c에 도시된 바와 같이 ITO전극(34) 상부에 층간절연막으로 패릴린 층간절연막(36)을 증착한다. 상기 패릴린박막(36)은 도2에 도시된 패릴린박막 증착장치를 이용하여 기판의 온도가 실온이하의 저온상태에서 형성한다.
다음으로, 도3d에 도시된 바와 같이 고유의 발광파장을 갖는 MEH-PPV[poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1, 4-phenylene-vinylene)]와 같은 PPV계열의 유도체 및 Alq3(tris(8-hydroxy qunolinate)aluminum) 등과 같은 유기발광물질을 도포 혹은 코팅하여 발광물질막(38)을 형성한다.
계속해서, 도3e에 도시된 바와 같이 상기 발광물질막(38) 상부에 섀도우마스크 (Shadow mask)를 위치시킨 후, 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 인듐 및 은-마그네슘 중의 어느 하나의 금속물질을 열증착하여 도전전극(40) 즉, 음극(-) 금속전극을 형성한다.
마지막으로, 도3e에 도시된 바와 같이 도전전극(40) 상에 패릴린 보호막(42)을 형성한다. 상기 패릴린 보호막(42)은 도2에 도시된 패릴린박막 증착장치를 이용하여 형성한다.
따라서, 본 발명에 의한 패릴린 증착장치를 이용하여 실온이하의 저온상태에서 증착이 가능한 패릴린을 용이하게 기판 상에 증착할 수 있으며, 유기발광소자의 전극 상에 층간절연막으로 패릴린박막을 구비하여 유기발광소자의 누화현상의 발생을 방지하고, 보호막으로 패릴린박막을 사용할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (10)

  1. 공정챔버;
    상기 공정챔버 상측부에서 내부로 연장 연결되고 단부에 분사노즐이 설치됨으로써 상기 공정챔버 내부로 승화된 패릴린을 공급할 수 있는 가스공급라인;
    상기 공정챔버 하측부에서 내부로 연장되어 상하이동 및 회전운동이 가능한 이동축;
    상기 이동측 단부에 연결되어 기판을 고정하며, 상기 기판을 냉각시키기 위한 냉각수단이 구비된 서셉터; 및
    상기 공정챔버의 내부압력을 조절하는 배기라인;
    을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 패릴린박막 증착장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정챔버의 내벽 및 상기 가스공급라인 외측에는 가열테이프가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 패릴린박막의 증착장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서셉터의 냉각수단은 상기 서셉터 내부에 설치되어 전원인가에 의해서 냉각수가 유통되는 냉각수 파이프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 패릴린박막 증착장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스공급라인은 상기 패릴린을 가열 승화하여 공급하는 가스공급원과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 패릴린박막 증착장치.
  5. 유기발광소자 제조용 기판 상에 하부전극을 형성하는 단계;
    상기 하부전극 상에 패릴린 층간절연막을 형성하는 단계;
    상기 패릴린 층간절연막 상에 발광물질막을 형성하는 단계;
    상기 발광물질막 상에 상부전극을 형성하는 단계; 및
    상기 상부전극 상에 패릴린 보호막을 형성하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 패릴린 층간절연막 및 패릴린 보호막은 상기 유기발광소자 제조용 기판을 공정챔버 내부의 서셉터 상에 위치시키는 단계, 상기 공정챔버의 내부온도 및 내부압력을 조절하는 단계, 상기 서셉터의 온도를 실온 이하의 저온상태로 유지하는 단계, 상기 공정챔버 내부로 승화 패릴린을 가스공급라인을 통해서 공급하는 단계 및
    상기 기판상에 절연막으로 패릴린박막을 증착하는 단계를 수행하여 형성된 것을 특징으로 하는 상기 유기발광소자의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 패릴린박막을 증착하기 이전에 상기 기판 상에 금속전극을 형성하는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 상기 유기발광소자의 제조방법.
  8. 기판 상에 발광물질막을 사이에 두고 양극(+) 금속전극과 음극(-) 금속전극이 구비된 유기발광소자에 있어서,
    상기 금속전극 상에 패릴린박막이 더 구비된 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 패릴린박막은 층간절연막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 유기발광소자.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 패릴린박막은 보호막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 유기발광소자.
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