KR100432344B1 - 유기 발광 다이오드 제조 방법 - Google Patents
유기 발광 다이오드 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 유기 발광 다이오드의 제조 방법을 제공한다. 이 방법은 마스크를 사용하여 기판을 식각하고 그 기판 내에 복수의 그루브를 형성함에 의해 양극 위치를 만든다. 다음으로, 양극은 그루브의 바닥에 형성된다. 도트-매트릭스형 마스크는 양극 상부 및 미리 결정된 음극 위치 아래에 유기 발광층을 형성하는데 사용된다. 홀 주입층, 홀 수송층 및 전자 수송층은 그루브 내부에 형성된다. 더 자세하게는, 양극, 유기 발광층, 홀 주입층 홀 수송층 및 전자 수송층의 전체 두께는 기판이 매끄러운 표면을 가지도록 그루브의 깊이와 같다. 마지막으로, 다른 마스크가 사용되어 기판 상에 스트립형 음극을 형성하고, 그에 따라 유기 발광 다이오드의 제조는 완성된다.
Description
본 발명은 발광 다이오드 제조 방법에 관한 것이다. 더 자세하게는, 본 발명은 유기 발광 다이오드 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 두 전극 사이의 발광 특성을 가지는 유기막을 사용한다. 직류전압이 상기 전극들에 인가되었을 때, 홀은 양극으로부터 주입되고, 전자는 음극으로부터 주입될 것이다. 인가 전압에 의해 발생된 포텐셜 차로 인하여, 캐리어(carrier)는 운동하여 박막에서 결합하고, 전자-홀의 일부는 입자를 방출하고 여기시킬 에너지를 내는 전자와 결합하여, 하나의 여기된 입자를 형성한다. 상기 하나의 여기 입자가 기판으로 돌아가면서 에너지를 낼때, 광자를 발산함에 의해 방출되는 에너지와 방사되는 에너지의 표준 비율이 있다. 상기 설명은 유기 발광 다이오드에 대한 것이다.
에너지 밴드 모델은 일반적으로 ECM 모델(electric charge movable model)을 설명하는데 주로 이용된다. 하지만, 유기 물질은 금속 또는 반도체와 다르기 때문에, 상기 유기물질은 넓은 에너지 밴드를 형성한다. 그 결과로, 유기물질의 에너지 밴드는 사실 상기 전자-홀에 의한 연속적인 에너지 레벨을 형성한다. 이러한 에너지 밴드 모델은 전하가 전극으로부터 주입된 후, 에너지 갭 사이에서 결합하고 광자를 방출하는 과정을 쉽게 설명한다.
유기 발광 다이오드의 기초 기판 구조는 유리이고 금속인 음극과 투명한 인듐-주석-산화막(ITO)의 양극 사이에 개재된 발광 특성을 가진 유기 반도체를 포함한다. 더 자세히는, 상기 캐리어는 유기 반도체 층의 다층 구조에서 주입 및 수송 사이의 균형에 쉽게 도달한다. 상기 구조는 전하에 의해 주입되고 홀 수송층으로 전달되는 전자-홀을 포함하는 박막을 사용한다. 상기 전자-홀은 전자와 결합하여 상기 발광층에서 빛을 발산한다. 상기 구조는 또한 홀 주입층을 포함한다. 전압이낮을때, 전자-홀은 여전히 상기 유기층으로 주입될 수 있다.
따라서, 색 디스플레이는 단색 및 다색 디스플레이가 될 수 있다. 상기 디스플레이가 단색 디스플레이라면, 디스플레이는 하나의 발산층을 가진다. 상기 디스플레이가 다색(적, 녹, 청, 즉 삼색) 디스플레이라면, 그것은 쉬프터블(shiftable) 마스크에 의해 형성될 수 있다.
도 1은 종래의 유기발광 다이오드의 구조를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 유리 기판(100)은 복수의 스트립형태의 양극(110)을 가진다. 상기 양극(110)의 상부에는 다층구조(120)가 위치한다. 이 다층구조(120)는 홀 주입층(122), 홀 수송층(124), 유기 발광층(126) 및 전자 수송층(128)을 포함한다. 상기 다층구조(120)의 상부에는 복수의 스트립 형태의 음극(130)이 위치한다.
도 2A에서 도 2D까지는 종래의 유기 발광 다이오드 제조 방법을 보여준다.
도 2A를 참조하면, 인듐-주석-산화막(ITO) 층은 유리 기판(200) 위에 형성된다. 그후, 통상의 사진 및 식각 공정을 사용하여 상기 인듐-주석-산화막 층을 식각함으로써 복수의 스트립형태의 양극(210)이 형성된다.
도 2B를 참조하면, 폴리머층(212)은 각각의 양극 사이에서 형성되어서 각각의 양극의 절연을 위해 사용된다. 부가적으로, 이 폴리머층(212)는 상기 기판의 표면 위에서 평탄화될 수 있다. 그렇지만 상기 폴리머층(212)의 물질은 안정적이지 않으며 쉽게 그 모양이 변하고, 그래서 제대로 평탄화되지 않는다. 상기 폴리머층(212)는 상기 양극들(210) 사이의 공간을 위한 부가적인 코팅이다.
도 2C를 참조하면, 다층구조(220)는 상기 양극(210)의 상부에 형성된다. 상기 다층구조(220)는 차례로 적층된 홀 주입층(222), 홀 수송층(224), 유기 발광층(226) 및 전자 수송층(228)을 포함한다. 하지만, 상기 폴리머층(212)이 그다지 평탄하지 않은 이유로, 이후 형성되는 다층구조(220)는 평탄하지않은 표면 위에 형성된다.
도 2D를 참조하면, 상기 다층구조(220)는 마스크에 의해 가려지고, 그 결과 복수의 스트립형 금속으로 형성된 음극(230)이 만들어진다. 상기 음극(230)은 상기 스트립형 양극(210)에 대해 수직하게 위치한다.
상기 유기발광 다이오드 제조를 위한 종래의 방법에서, 상기 양극의 두께는 더 두꺼워지고, 그 결과 상기 양극은 상기 기판 상에 위치하면서 상기 공정후 평탄하지 않은 표면을 가진다. 비록 상기 양극 및 음극의 길다란 스트립들이 상기 폴리머층에 의해 절연될지라도, 크로스 토크 간섭 문제(cross talk interference problem)은 여전히 발생한다.
또한 종래의 방법은 더 매끈한 표면을 만들기 위해 상기 폴리머를 사용한다. 이 방법은 비용이 많이 들고 또한 공정 시간을 증가시킨다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 낮은 휘도와 불안정성을 유발할 수 있는 유기발광 다이오드의 크로스 토크 간섭을 발생시키는 비평탄한 표면을 방지하는 유기발광 다이오드 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공정 시간과 비용을 절약할 수 있도록, 절연 및 평탄화를 위해 폴리머를 사용하지 않는 유기 발광 다이오드 제조방법을 제공하는 것이다.
첨부한 도면들은 본 발명의 더 나은 이해를 제공하기 위해 포함되어졌고, 이 설명서에서 구체화되며 그 일부를 구성한다. 상기 도면들은 본 발명의 구체화를 나타내고, 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는데 이바지한다. 상기 도면들에서,
도 1은 종래의 유기발광 다이오드를 나타내는 구조이며,
도 2A 내지 도 2D는 종래의 유기발광 다이오드 제조를 위한 공정단계들을 나타내며,
도 3A 내지 도 3E는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기발광 다이오드의 공정단계들을 나타낸다.
도 3F는 도 3A 내지 도 3E에 상응하는 유기발광 다이오드를 나타내는 3차원 다이어그램(diagram)이다.
본 발명은 유기 발광 다이오드의 제조 방법을 제공한다.
여기서 구체적으로 그리고 폭넓게 설명되는 바와 같이, 본 발명은 기판을 제공하며 상기 기판을 식각하여 양극의 위치를 제공하기 위한 마스크를 사용한다. 그래서 복수의 그루브가 기판에 형성된다. 상기 양극은 상기 그루브의 바닥에 형성된다. 도트-매트릭스형 마스크가 상기 양극과 상기 음극 사이의 유기 발광층을 형성하는데 사용되고, 홀 주입 층, 홀 수송층 및 전자 수송층을 상기 그루브 내에 형성하기 위해 사용된다. 더 자세하게는, 상기 양극, 상기 유기 발광층, 상기 홀 주입층, 상기 홀 수송층, 및 상기 전자 수송층의 전체 두께는 상기 그루브의 깊이와 같다. 그래서, 상기 기판은 매끄러운 표면을 가질 수 있다. 마지막으로, 또다른 마스크가 상기 기판에 사용되어 상기 유기 발광 다이오드 제조를 완성하는 상기 음극 스트립을 형성한다.
앞서의 일반적인 설명과 이후의 자세한 설명은 모두 전형적이라고 이해되며, 따라서 청구항에의해 본 발명의 더 자세한 설명을 제공하고자 한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 유기발광 다이오드를 나타내는 도 3A에서부터 도 3E까지의 도면과 함께 설명되어질 것이다.
도 3A를 참조하면, 기판(300)이 제공된다. 상기 기판은, 예를 들자면, 유리 또는 플라스틱으로 만들어진다. 마스크(302)는 상기 기판(300) 상에 형성되며, 양극 위치를 정한다. 그후 상기 기판(300)은 상기 기판 위에 복수의 그루브(304)를형성하기 위해 상기 마스크(302)를 사용하여 식각된다. 상기 기판 식각의 방법에는 플라즈마 건식식각, 레이저 카빙(carving), 건-습식 식각(dry-wet etching) 또는 인그레이빙(engraving)등이 있다. 상기 그루브(304)의 깊이는 상기 양극, 상기 유기발광층, 상기 홀 주입층, 상기 홀 수송층 및 상기 전자 수송층의 전체 두께와 같다.
상기 그루브(304)은 상기 양극의 위치를 정하기 위해 형성된다. 이를 통해 두 양극 사이에 절연을 위해 폴리머를 형성하는 종래의 방법에 비해 비용을 낮출 수 있다. 상기 기판(300)의 물질은 매우 안정적이며, 그 결과 상기 폴리머를 대신하여 더 고른 표면을 가질 수 있다.
도 3B를 참조하면, 양극(310)은 상기 그루브(304)의 바닥에 형성된다. 상기 양극은 상기 그루브(304) 내에 인듐-주석-산화막을 증착한 후, 상기 기판의 상부를 덮는 불필요한 인듐-주석-산화막을 전면식각함으로써 형성된다. 또는, 상기 기판(300)이 상기 그루브들(도 3A의 304)을 형성하기 위해 식각될때, 식각률을 조절함으로써 상부에서는 좁고 하부에서는 넓은 그루브(304)를 형성한다. 그 결과 인듐-주석-산화막은 상기 그루브(304)의 바닥에 스퍼터링 증착에 의해 형성되어서 양극이 된다. 상기 양극(310)의 두께는 대략 1500Å~2500Å이다.
도 3C를 참조하면, 유기발광층(326)은 미리 형성한, 도시되지 않은 음극점들(cathode spots) 하부에 형성된다. 상기 유기발광층(326)을 형성하는 방법은 상기 미리 형성한 음극점들 하부 및 상기 양극(310) 상부에 상기 유기발광층(326)을 형성하기 위해 도트-매트릭스형의 금속 마스크(312)를 사용한다. 상기 유기발광층(326)의 두께는 대략 550Å~650Å이다. 상기 유기발광 다이오드가 (적,녹,청의 삼색을 포함하는) 다색이라면, 상기 유기발광층은 다른 유형의 도트 매트릭스 금속 마스크를 사용함으로 형성될 수 있다. 유기발광 다이오드의 상기 구조에서 상기 캐리어들이 주입과 수송에 의해 균형에 쉽게 도달하게하는 다층(320)의 구조가 부가된다. 상기 다층(320)의 구조는 홀주입층(322), 홀 수송층(324) 및 전자 수송층(328)을 포함한다. 상기 다층(320) 구조는 상기 그루브(304) 내에 형성될 수 있다. 상기 홀 주입층(322), 상기 홀 수송층(324) 및 상기 전자 수송층(328)의 총 두께는 대략 250Å~350Å이다.
도 3D를 참조하면, 상기 그루브(304)내의 물질층은 상기 양극(310) 및 상기 다층(320)을 포함하며, 상기 총두께는 그루브(304)의 깊이과 같다. 상기 기판(300)의 표면은 매끈하다. 상기 양극(310), 상기 유기 발광층(326), 상기 홀 주입층(322), 상기 홀 수송층(324) 및 상기 전자 수송층(328)의 전체 두께는 상기 그루브(304)의 깊이와 같다. 그래서, 상기 기판(300)의 표면은 상기 물질들이 상기 그루브 내부를 채울때 더 평탄해진다.
도 3E를 참조하면, 다른 마스크가 유기 발광 다이오드의 음극인 스트립형 금속층을 형성하기 위해 상기 기판(300) 상에 정의된다. 상기 음극은 상기 그루브(304)에 수직하다. 이는 상기 유기발광 다이오드의 마지막 제조 단계이다.
도 3F를 참조하면, 도 3A에서 도 3E까지의 제조 도면들에 따른 상기 유기발광 다이오드의 3차원 도면이 제공되었다. 상기 기판은 상기 그루브(304)에 평행한 복수의 스트립를 포함한다. 상기 기판(300)의 상부에는 상기 스트립(304)에 수직한복수의 음극 스트립이 위치한다. 상기 그루브(304)의 바닥에는 상기 양극(330)이 위치한다. 상기 양극(310)의 위에는 상기 음극스트립(330)의 바로 아래에 위치하는 상기 다층구조(320)가 위치한다. 상기 다층구조(320)은 상기 유기발광층(326), 상기 홀 주입층(322), 상기 홀 수송층(324) 및 상기 전자 수송층(328)을 포함한다. 상기 양극 및 상기 다층구조 모두의 전체 두께는 상기 그루브(304)의 깊이와 같다. 상기 유기 발광 다이오드는 상기 양극(310) 및 상기 음극(330) 사이에 개재된 상기 유기 발광층(326)을 포함한다.
종래의 디자인에서, 상기 전체 양극, 유기 발광층, 음극 및 다층구조들은 모두 상기 기판 표면 상에 위치되어진다. 상기 양극의 두께는 대략 수천 옹스트롬 깊이로 매우 두껍다. 상기 유기 발광층 및 상기 다층 구조의 두께는 단지 수백 옹스트롬 깊이로 매우 얇다. 따라서 종래의 디자인에서, 상기 폴리머는 상기 양극 사이의 공간에 형성되며 더 부드러운 표면을 만들지만, 크로스 토크 간섭은 상기 양극 사이 또는 상기 양극과 상기 음극 사이에서 여전히 발생한다. 그런까닭에, 본 발명은 상기 양극, 상기 유기 발광층 및 상기 다층 구조를 배치시키는 그루브를 제공한다. 그것은 상기 크로스 토크 간섭의 문제를 예방할 것이다.
앞서의 설명의 견지에서, 본 발명은 세가지 장점이 있다.
1. 상기 양극 및 상기 음극은 다른 높이에, 즉 상기 양극은 상기 그루브의 바닥에 위치하고 상기 음극은 기판의 상부에 위치되어진다. 그런까닭에, 이웃한 양극 및 음극으로 부터의 간섭을 예방할 수 있고, 그 결과 밝기와 안정성이 증가한다.
2. 상기 유기층은 상기 음극 하부에 위치하여야 한다. 따라서 상기 절연은 이후 패키징 공정동안 진공 또는 질소이다.
3. 상기 폴리머는 상기 종래 방법에서 상기 기판의 표면을 매끄럽게 하는데 사용되어진다. 그것은 비용 및 시간을 증가시킨다. 따라서, 본 발명은 상기 양극을 절연하는 데 그리고 상기 기판의 표면을 매끈하게 하기위해 상기 그루브를 사용한다. 그것은 제조 시간 및 비용을 절감할 수 있게한다.
본 발명의 범위 또는 정신으로부터의 이탈없이 본 발명의 상기 구조를 만들수 있는 것은 상기 분야에 경험있는 사람에게는 당연하다. 앞서의 견해에서, 현재 발명은 이후 청구항 및 상응하는 것의 범위 내에 해당하도록 제공된 본 발명의 수정 및 변형을 포함하는 것을 의도한다.
본 발명은 폴리머를 사용하지 않으면서도 각 전극 사이를 절연시키고, 음극 금속의 표면을 평탄화시키는 유기발광 다이오드 제조 방법을 제공한다. 그 결과 본 발명은 크로스 토크 간섭 문제를 예방하고, 공정의 시간과 비용을 절약할 수 있다.
Claims (24)
- 기판을 제공하는 단계;상기 기판에 복수의 그루브를 형성하는 단계;상기 그루브의 바닥에 양극을 형성하는 단계;상기 양극 상에 유기 발광층을 형성하되, 상기 양극 및 유기 발광층의 총두께가 상기 그루브의 깊이와 같도록 상기 그루브 내에만 형성하는 단계; 및상기 기판 상에 복수의 음극을 형성하는 단계를 포함하는 유기발광 다이오드 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 그루브를 제조하는 방법은 플라즈마 건식식각에 의해 상기 기판을 식각하는데 마스크를 사용하는 유기발광 다이오드 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 그루브를 제조하는 방법은 레이저 칼빙(carving)에 의해 상기 기판을 식각하는데 마스크를 사용하는 유기발광 다이오드 제조 방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 유기 발광층의 제조 방법이 음극의 위치를 결정하는 상기 유기 발광층 형성을 위해 도트-매트릭스형 금속 마스크를 사용하는 것을 포함하는 유기발광 다이오드 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,홀 주입층 및 홀 수송층이 상기 유기 발광층 및 상기 양극 사이에서 형성되는 유기발광 다이오드 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 홀 주입층 및 상기 홀 수송층의 두께는 각각 300Å~700Å인 유기발광 다이오드 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,전자 수송층 역시 상기 유기 발광층 및 상기 양극 사이에 형성되는 유기발광 다이오드 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 전자 수송층의 두께는 300Å~700Å인 유기발광 다이오드 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 유기 발광 층의 두께는 450Å~950Å인 유기발광 다이오드 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판을 형성하는 물질은 글래스 또는 플라스틱 중 하나인 유기발광 다이오드 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 양극을 형성하는 물질은 인듐-주석-산화막(ITO)인 유기발광 다이오드 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 양극의 두께는 1500Å~2500Å인 유기발광 다이오드 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 음극을 제조하는 방법은 상기 기판 상부에 형성된 마스크를 사용하여 상기 음극 스트립을 형성하는 유기발광 다이오드 제조 방법.
- 복수의 그루브를 갖는 기판;상기 그루브의 바닥에 형성된 양극;상기 그루브 바닥에 형성된 양극 상부에만 형성되되, 상기 양극 및 유기 발광층의 총두께가 상기 그루브의 깊이와 같도록 형성된 유기 발광층; 및상기 기판 상에 위치하면서 상기 그루브에 수직한 복수의 음극 스트립를 포함하는 유기발광 다이오드 구조.
- 삭제
- 제 15 항에 있어서,홀 주입층 및 홀 수송층은 상기 유기 발광층 및 상기 양극 사이에 형성되는 유기발광 다이오드 구조.
- 제 17 항에 있어서,상기 홀 주입층 및 상기 홀 수송층의 두께는 300Å~700Å인 유기발광 다이오드 구조.
- 제 15 항에 있어서,전자 수송층은 상기 유기 발광층 및 상기 음극 스트립들 사이에 개재되는 유기발광 다이오드 구조.
- 제 19 항에 있어서,상기 전자 수송층의 두께는 300Å~700Å인 유기발광 다이오드 구조.
- 제 15 항에 있어서,상기 유기 발광층의 두께는 450Å~950Å인 유기발광 다이오드 구조.
- 제 15 항에 있어서,상기 양극의 두께는 1500Å~2500Å인 유기발광 다이오드 구조.
- 제 15 항에 있어서,상기 기판을 형성하는 물질은 글래스 또는 플라스틱 중 하나인 유기발광 다이오드 구조.
- 제 15 항에 있어서,상기 양극을 형성하는 물질은 인듐-주석-산화막(ITO)인 유기발광 다이오드 구조.
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