KR100437533B1 - 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는, 발광 영역 및 발광 영역의 주변부를 이루는 비발광 영역이 정의된 기판 상에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 상부의 비발광 영역에 형성된 버퍼층과; 상기 버퍼층 상부에 고분자 물질로 이루어진 격벽과; 상기 격벽을 덮는 기판 전면에 형성되며, 상기 격벽과 대응된 상부면은 소수성 영역을 이루고, 그외 영역은 친수성 영역으로 이루어진 제 1 캐리어 전달층과; 상기 격벽 내 제 1 캐리어 전달층의 친수성 영역 상에, 수용성 고분자 발광물질 용액을 이용하여 코팅 방식으로 형성된 발광층과; 상기 발광층 상부를 덮는 기판 전면에 형성된 제 2 캐리어 전달층과; 상기 격벽 내 제 2 캐리어 전달층 상부에 형성된 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1 캐리어 전달층의 친수성 처리는 02플라스마에 의해 이루어지고, 소수성 처리는 소정 조건하에서 실리콘 고무로 이루어진 몰드와의 접착을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자를 제공함으로써, 반영구적인 실리콘 고무로 이루어진 몰드를 이용하여 캐리어 전달층을 선택적으로 소수성 처리를 하여, 비발광 영역에 존재하는 발광물질로 인한 화소의 오염을 방지할 수 있어, 화질특성이 향상된 고해상도 풀컬러 제품을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 유기전계발광 소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것으로, 특히 액티브 매트릭스 방식 유기전계발광 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
상기 유기전계발광 소자를 포함한 평판디스플레이(FPD ; Flat Panel Display) 분야에서, 지금까지는 가볍고 전력소모가 적은 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display Device)가 가장 주목받는 디스플레이 소자였지만, 상기 액정표시장치는 발광소자가 아니라 수광소자이며 밝기, 콘트라스트(contrast), 시야각, 그리고 대면적화 등에 기술적 한계가 있기 때문에 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 평판디스플레이 소자에 대한 개발이 활발하게 전개되고 있다.
새로운 평판디스플레이 중 하나인 상기 유기전계발광 소자는 자체발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 콘트라스트 등이 우수하며 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다. 그리고, 직류저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용온도범위도 넓으며 특히 제조비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.
특히, 상기 유기전계발광 소자의 제조공정에는, 액정표시장치나 PDP(Plasma Display Panel)와 달리 증착 및 봉지(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기때문에, 공정이 매우 단순하다.
한편, 이러한 유기전계발광 소자의 구동방식으로는 별도의 박막트랜지스터를 구비하지 않는 패시브 매트릭스(passive matrix)방식이 주로 이용됐었다.
그러나, 패시브 매트릭스 방식은 해상도나 소비전력, 수명 등에 많은 제한적인 요소를 가지고 있기 때문에, 고해상도나 대화면을 요구하는 차세대 디스플레이 제조를 위한 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자가 연구/개발되고 있다.
상기 패시브 매트릭스 방식에서는 주사선(scan line)과 신호선(signal line)이 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하는 반면, 액티브 매트릭스 방식에서는, 각 화소(pixel)를 개폐하는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 화소마다 위치하고, 이 박막트랜지스터가 스위치 역할을 하여, 제 1 전극은 화소단위로 온/오프(on/off)를 시키고, 이 제 1 전극과 대향하는 제 2 전극은 공통전극으로 사용한다.
이하, 도 1은 일반적인 유기전계발광 소자에 대한 밴드 다이어그램(band diagram)을 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 유기전계발광 소자는 양극(1 ; anode electrode)과 음극(7 ; cathode electrode) 사이에 정공수송층(hole transporting layer)(3)과 발광층(emission layer)(4), 그리고 전자수송층(electron transporting layer)(5)으로 구성된다.
그리고, 정공과 전자를 좀 더 효율적으로 주입하기 위해 양극(1)과 정공수송층(3) 사이, 그리고 전자수송층(5)과 음극(7) 사이에 정공주입층(hole injectionlayer)(2)과 전자주입층(electron injection layer)(6)을 각각 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 양극(1)으로부터 정공주입층(2)과 정공수송층(3)을 통해 발광층(4)으로 주입된 정공과, 음극(7)으로부터 전자주입층(6) 및 전자수송층(5)을 통해 발광층(4)으로 주입된 전자는 여기자(exciton)(8)를 형성하게 되는데, 이 여기자(8)로부터 정공과 전자 사이의 에너지에 해당하는 빛이 발하게 된다.
상기 양극(1)은 일함수가 높은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 투명 도전성 물질에서 선택되어, 양극(1)쪽으로 빛이 나오게 된다. 한편, 음극(7)은 일함수가 낮고 화학적으로 안정된 금속에서 선택된다.
이러한 유기전계발광 소자에 있어서, 풀컬러(full-color)를 구현하기 위한 액티브 매트릭스 방식에서는 서브픽셀 단위 발광 영역별로 적, 녹, 청 컬러를 가지는 발광층을 형성해야 하므로, 이를 위한 방법으로 절연물질로 이루어진 격벽을 이용하는 구조가 주로 이용된다. 상기 격벽을 이용하게 되면 유기전계발광 물질의 안정된 세팅 및 후속 공정에서 제작되는 음극을 별도의 패터닝 공정없이 화소별로 분리할 수 있는 역할을 겸하게 된다.
기존에는, 이러한 격벽구조를 가지는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자에서는 잉크타입의 유기전계발광물질 용액을 이용하여 드롭핑(dropping) 방식으로 격벽 사이 구간에 프린팅하는 방법이 주로 이용되었다.
도 2a 내지 2c는 기존의 잉크젯 프린팅 방식 유기전계발광 소자의 제조 공정을 단계별로 나타낸 단면도로서, 잉크젯 공정을 중심으로 설명한다.
도 2a에서, 발광 영역(I) 및 발광 영역(II)의 주변부를 이루는 비발광 영역(II)이 정의된 기판(10) 상에 양극(12)이 형성되어 있고, 양극(12) 상부의 비발광 영역(II)에는 버퍼층(14)이 각각 형성되어 있으며, 버퍼층(14) 상부에는 일정 높이를 가지는 격벽(16)이 형성되어 있다.
상기 버퍼층(14)을 이루는 물질은 실리콘 산화막(SiO2)이 주로 이용된다.
상기 격벽(16)은 폴리이미드(polyimide)를 이용하여, 잉크젯 프린팅 방식을 이용하는 고해상도 모델에서 유기전계발광층의 형성 및 후속 공정에서 제조되는 음극에 대한 별도의 패터닝 공정을 생략시키는 역할을 한다.
도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 상기 격벽(16)의 형상은 사진식각 공정에서의 노광량 차이에 따라 역 테이퍼를 가지는 역사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다.
전술한 잉크젯 프린팅 방식으로 유기전계발광층을 형성함에 있어서, 통상적으로 수용성을 띠는 잉크타입의 유기전계발광층 용액이 이용되므로, 격벽(16) 사이 구간의 양극(12) 및 버퍼층(14)은 잉크와의 접착력을 위해 친수성(hydrophilicity)을 띠어야 하며, 격벽(16)에 잉크가 묻어나는 것을 방지하기 위해 격벽(16)은 소수성(hydrophobicity)을 띠어야 한다.
즉, 잉크젯 프린팅 방식을 이용하는 고해상도 제품에서는, 유기전계발광층을 형성하기 전단계에서, 기판 표면의 젖음성(wettability)이 발광 영역(I)과 비발광부(II)가 서로 다르도록 변성시키는 단계가 요구된다.
도 2b에서는, 이러한 변성 단계로서, 기존에는 격벽(16)이 형성된 기판을 진공챔버(미도시) 내에 배치한 후, 챔버 내에 친수성 도입을 위한 02플라스마(plasma) 처리를 1차적으로 한 다음, 격벽(16) 부분에만 소수성을 도입하기 위하여, CF4가스를 이용한 플라스마 처리를 2차적으로 한다.
이에 따라, 상기 2차례에 걸친 플라스마 처리에 의해 격벽(16)의 외측 표면은 소수성을 띠게 되고, 발광 영역(I)에서의 양극(12) 및 격벽(16) 양측으로 노출된 버퍼층(14)의 외측 표면은 친수성을 띠게 된다.
도 2c는 상기 변성 단계를 거친 기판 상에 잉크젯 프린팅 방식에 의해, 발광 영역(I)별로 유기전계발광층(18)을 형성하는 단계이다.
이 단계에서는, 상기 격벽(16)의 외측 표면이 소수성을 가짐에 따라 수용성을 띠는 잉크 타입의 유기전계발광층 용액이 친수성을 이루는 양극(12) 및 버퍼층(14)에만 접촉됨에 따라 표면이 상방으로 볼록한 타원형을 이루게 된다.
도 2d에서는, 상기 유기전계발광층(18) 상부에 음극(20)을 형성하는 단계이다.
상기 음극(20)은 반사특성을 가지는 금속물질을 이용한 증착 공정을 통해 형성됨에 있어서, 상기 격벽(16)에 의해 별도의 패터닝 공정없이도 음극 패턴을 형성하게 된다.
이 단계에서 음극(20)을 형성함에 있어서 별도의 패터닝 공정을 생략하므로, 격벽(16) 상부에 음극물질(19)이 위치하고 있다.
이러한 기존의 잉크젯 프린팅 방식에 의한 유기전계발광 소자에서는 연속적인 플라스마 처리를 해야함으로 중첩되는 플라스마에 의해 의도하지 않은 영역에서 물리적/화학적 작용에 의해 기판에 결함이 발생되기 쉽고, 제품 특성에 따라 플라스마 조건을 다르게 조정해야 하는 등의 공정 상의 어려움이 따르는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 격벽 구조를 가지는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자에서, 간단한 공정을 통해 화질특성이 향상된 풀컬러 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명에서는 유기전계발광층에서 적, 녹, 청 컬러를 가지는 발광층을 노즐(nozzle) 장치 또는 롤러(roller)를 이용한 코팅방식으로 제작하고자 한다.
그러나, 코팅방식에 의해 발광층을 형성할 경우, 발광층을 형성하기 전단계에서 정공수송층(격벽 하부에 위치하는 유기전계발광 전극이 양극인 경우)을 격벽을 덮는 기판 전면에 증착 또는 스핀코팅 방식으로 형성한 다음, 연속적으로 코팅방식에 의해 발광층을 형성하게 되면 약간이 오차에도 발광층이 격벽의 상부면에 남게 되어 원하지 않는 픽셀로 다른 컬러의 발광물질이 들어갈 수 있어, 풀컬러 구현특성이 떨어질 수 있다.
그러므로, 전술한 격벽의 상부면과 대응되는 위치의 정공수송층의 표면만을소수성 처리하는 변성단계를 거친 다음 발광물질을 코팅하게 되면, 컬러별 발광층의 패터닝을 이룰 수 있다.
본 발명에서는 격벽구조 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자에 코팅방식으로 발광층을 형성하는 것을 특징으로 하며, 코팅 방식에 의해 발광층을 형성하는 단계 이전에 컬러별 격벽의 상부면을 소수성 처리하여 서로 다른 컬러 발광물질이 혼합되는 것을 방지하고자 한다.
또한, 상기 격벽의 하부에 위치하는 유기전계발광 전극이 캐소드인 경우, 전술한 정공수송층 대신 전자수송층이 위치하게 되며, 상기 격벽의 하부에 위치하는 전극의 종류에 따라 정공수송층 또는 전자수송층이 결정되므로, 이들을 캐리어 전달층(carrier transmitting)으로 통칭한다.
상기 캐리어 전달층의 변성 단계를 좀 더 상세히 설명하면, 캐리어 전달층이 형성된 기판 전면을 1차적으로 친수성 부여를 위한 02플라스마 처리 후, 소수성을 가지는 PDMS(polydimethylsiloxane)으로 이루어진 소프트 몰드(soft mold)를 격벽과 대응되는 위치의 정공수송층 표면에 접착한 다음, 소정의 온도/시간 조건 하에서 PDMS 몰드와 격벽간의 화학적 작용에 의하여 격벽의 상부 표면만을 소수성으로 변성하는 단계를 거치도록 한다.
즉, 상기 PDMS 몰드와 캐리어 전달층 간의 접착에 의해, PDMS 몰드로 격벽의 수산화기가 이동되어 결론적으로 격벽의 상부 표면만을 선택적으로 소수성을 띠도록 하는 것이다.
상기 PDMS 몰드는 경화제를 10 중량% 포함하며, 기판과의 흡착력이 우수하고, 코팅하고자 하는 용액에 대한 젖음성(wettability)이 적기 때문에, 용액의 코팅 후 몰드를 기판으로부터 제거시에 어떠한 결함도 주지 않으므로, 몰드재료로 주로 이용되고 있다.
이외에도, 본 발명에서는 전술한 PDMS 몰드이외에 폴리우레탄 고무(polyurethane rubber) 또는 엘라스토머(Elastomer) 등과 같은 실리콘 고무(silicone rubber)를 이용할 수 있다.
도 1은 일반적인 유기전계발광 소자에 대한 밴드 다이어그램(band diagram)을 나타낸 도면.
도 2a 내지 2c는 기존의 잉크젯 프린팅 방식 유기전계발광 소자의 제조 공정을 단계별로 나타낸 단면도.
도 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자에 대한 제조 공정을 단계별로 나타낸 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
110 : 기판 112 : 제 1 전극
114 : 버퍼층 116 : 격벽
118 : 제 1 캐리어 전달층 120 : 몰드
III : 발광 영역 IV : 비발광 영역
V : 소수성처리된 영역
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는 발광 영역 및 발광 영역의 주변부를 이루는 비발광 영역이 정의된 기판 상에 형성된 제 1 전극과; 상기 제 1 전극 상부의 비발광 영역에 형성된 버퍼층과; 상기 버퍼층 상부에 고분자 물질로 이루어진 격벽과; 상기 격벽을 덮는 기판 전면에 형성되며, 상기 격벽과 대응된 상부면은 소수성 영역을 이루고, 그외 영역은 친수성 영역으로 이루어진 제 1 캐리어 전달층과; 상기 격벽 내 제 1 캐리어 전달층의 친수성 영역 상에, 수용성 고분자 발광물질 용액을 이용하여 코팅 방식으로 형성된 발광층과; 상기 발광층 상부를 덮는 기판 전면에 형성된 제 2 캐리어 전달층과; 상기 격벽 내 제 2 캐리어 전달층 상부에 형성된 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1 캐리어 전달층의 친수성 처리는 02플라스마에 의해 이루어지고, 소수성 처리는 소정 조건하에서 실리콘 고무로 이루어진 몰드와의 접착을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자를 제공한다.
상기 제 1 전극은 하부 전극을 이루는 양극이고, 상기 제 2 전극은 상부 전극을 이루는 음극이며, 상기 발광층의 코팅 방식은 노즐(nozzle) 장치, 롤러(roller) 중 어느 하나를 이용하여 코팅되는 방식인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 1 캐리어 전달층은 정공주입층, 정공수송층이 차례대로 적층된 구조로 이루어지고, 상기 정공수송층을 이루는 물질은 PEDOT-PSS(poly(3,4 - ethylenedioxythiophene) - poly(styrene sulfonic acid))이며, 상기 제 2 캐리어 전달층은 전자주입층, 전자수송층이 차례대로 적층된 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 캐리어 전달층은 제 1 캐리어 전달층 및 발광층을 덮는 기판 전면에 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에서는, 발광 영역 및 발광 영역의 주변부를 이루는 비발광 영역이 정의된 기판 상에 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극 상의 비발광 영역에 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층 상부에 고분자 물질로 이루어진 격벽을 형성하는 단계와; 상기 격벽을 덮는 기판 전면에 제 1 캐리어 전달층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 캐리어 전달층이 형성된 기판을 02플라스마로 친수성(hydrophilicity) 처리하는 단계와; 상기 격벽과 대응된 위치의 친수성 처리된 제 1 캐리어 전달층 상부 전면에, 실리콘 고무로 이루어진 몰드를 접착시키는 단계와; 상기 몰드가 접착된 기판을 상온 내지 100 ℃에서 1 ~ 10분간 유지하여 상기 격벽의 상부 표면을 소수성(hydrophobicity) 처리하는 단계와; 상기 기판으로부터 몰드를 제거하고, 코팅 방식으로 수용성 고분자 발광물질 용액을 이용하여 상기 격벽 내 친수성 영역에 발광층을 형성하는 단계와; 상기 발광층 상부에 제 2 캐리어 전달층을 형성하는 단계와; 상기 제 2 캐리어 전달층 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법을 제공한다.
상기 몰드를 이루는 실리콘 고무는, PDMS(polydimethylsiloxane), 폴리우레탄 고무(polyurethane rubber), 엘라스토머(Elastomer) 중 어느 하나에서 선택되고, 상기 PDMS로 이루어진 몰드는 10 중량%의 경화제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 전극은 하부 전극을 이루는 양극이고, 상기 제 2 전극은 상부 전극을 이루는 음극이며, 상기 제 1 전극을 이루는 물질은 투명 도전성 물질에서 선택되고, 상기 제 2 전극을 이루는 물질은 일함수값이 낮은 금속물질에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
상기 몰드는, 상기 격벽의 상부 전면을 덮는 평탄한 면을 가지는 형상이고, 상기 발광층의 코팅 방식은 노즐(nozzle) 장치, 롤러(roller) 중 어느 하나를 이용하여 코팅되는 방식인 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 캐리어 전달층은 정공주입층, 정공수송층이 차례대로 적층된 구조로 이루어지며, 상기 정공수송층을 이루는 물질은 PEDOT-PSS(poly(3,4 - ethylenedioxythiophene) - poly(styrene sulfonic acid))이고, 상기 제 2 캐리어전달층은 전자주입층, 전자수송층이 차례대로 적층된 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 2 캐리어 전달층은 제 1 캐리어 전달층 및 발광층을 덮는 기판 전면에 위치하며, 상기 제 2 전극은 증착 공정에 의해 이루어지며, 상기 격벽 상부면에 제 2 전극 물질 패턴을 추가로 포함하고, 상기 제 2 전극물질 패턴은 상기 제 2 전극과 서로 독립된 패턴으로 위치하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3a 내지 3c는 본 발명에 따른 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자에 대한 제조 공정을 단계별로 나타낸 단면도로서, 서브픽셀 단위 발광부와 비발광부를 중심으로 도시하였다.
도 3a에서는, 발광 영역(III) 및 발광 영역(III)의 주변부를 이루는 비발광 영역(IV)이 정의된 기판(110) 상에 제 1 전극(112)을 형성하는 단계와, 제 1 전극(112) 상부의 비발광 영역(IV)에 버퍼층(114)을 형성하는 단계와, 버퍼층(114) 상부에 격벽(116)을 형성하는 단계와, 격벽(116)을 덮는 기판 전면에 제 1 캐리어 전달층(118)을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제 1 전극(112)이 하부 전극을 이루는 양극에 해당되고 하부발광모드로 구현된다면, 상기 제 1 전극(112)을 이루는 물질은 투명 도전성 물질에서 선택되고, 바람직하게는 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 중 어느 하나에서 선택되는 것이며, 이러한 전극 조건 하에서 전술한 제 1 캐리어 전달층(118)은 정공주입층 및 정공수송층이 차례대로 형성된 구조를 가지며, 한 예로 상기 정공수송층을 이루는 대표적인 물질은 강한 친수성을 띠는 PEDOT-PSS(poly(3,4 - ethylenedioxythiophene) - poly(styrene sulfonic acid))로 하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 제 1 전극(112)이 하부 전극을 이루는 음극에 해당되고, 상부발광모드로 구현된다면, 상기 제 1 전극(112)을 이루는 물질은 일함수값이 낮은 금속물질에서 선택될 수 있고, 이러한 전극 조건 하에서 전술한 제 1 캐리어 전달층(118)은 전자주입층, 전자수송층이 차례대로 적층된 구조로 이루어진다.
전술한 기판(110)은 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자용 기판에 해당되므로, 스위칭 박막트랜지스터 및 구동 박막트랜지스터 그리고, 스토리지 캐패시터를 포함하는 어레이 기판에 해당된다.
도 3b에서는, 상기 제 1 캐리어 전달층(118)이 형성된 기판에 친수성을 부여하기 위하여 02플라스마 처리하는 단계이다.
한 예로, 상기 02플라스마처리 단계에서는, 미도시한 진공챔버 내에 상기 제 1 캐리어 전달층(118)이 형성된 기판을 배치하는 단계와, 상기 진공챔버 내에 캐리어 가스인 Ar과 플라스마 가스인 02의 유량비를 8 : 2로 하고, 파워 전원을 1,000 W, 전압을 50 V로 하여 대략 30초동안 플라스마 처리하는 단계를 포함한다.
이 단계는, 전체 기판을 친수성 처리한 다음, 후속 공정에서 비발광 영역만을 선택적으로 소수성처리하기 위해 필요한 단계이다.
다음, 도 3c에서는 02플라스마 처리된 기판 상에 상기 격벽(116)의 상부면과 대응되는 제 1 캐리어 전달층(118) 표면에 몰드(120)를 접착하는 단계이다.
상기 몰드(120)는, 상기 격벽(116)의 상부면과 대응되는 제 1 캐리어 전달층(118)을 완전히 덮을 수 있는 면적으로 주형을 만드는 것으로, 한 예로 PDMS 및 약 10 중량%의 경화제를 혼합하여 대략 90℃에서 열경화 처리를 거쳐 제작될 수 있다.
이러한 단계를 거쳐 형성된 PDMS 몰드는 거의 반영구적인 사용이 가능하다.
이외에도, 상기 몰드(120)는 소수성을 띠는 실리콘 고무에서 선택되며, 바람직하게는 PDMS(polydimethylsiloxane), 폴리우레탄 고무(polyurethane rubber), 엘라스토머(Elastomer) 중 어느 하나에서 선택되는 것이다.
상기 몰드(120)는, 상기 격벽(116)의 상부면과 대응되는 위치의 제 1 캐리어 전달층(118) 표면을 완전히 덮도록 형성하는 것이 중요하므로 별도의 특정 패턴없이 기판 전면적을 덮을 수 있는 평탄한 형상으로 제작될 수 있다.
한 예로, PDMS 몰드로 이루어진 몰드(120)는 상온 ~ 100 ℃의 온도범위에서 1 ~ 10 분 정도 유지하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상온에서 10분간 유지하거나 또는 60 ℃에서 5분간 유지하는 것이다.
상기 조건 하에서 몰드(120)를, 격벽(116) 상부면과 대응되는 위치의 제 1 캐리어 전달층(118) 표면으로부터 떼어내는 것으로 몰드(120)와 접촉되었던 제 1 캐리어 전달층(118)의 "V" 영역이 소수성으로 변성된다.
도 3d에서는, 상기 소수성 처리된 기판의 발광 영역(III)에 코팅 방식으로 발광층(122)을 형성하는 단계이다.
한 예로, 노즐 장치를 이용한 발광층(122)의 제조 단계에서는 적, 녹, 청 컬러 발광물질이 연속적으로 내포된 노즐을 통해서 기판과 일정간격 이격된 상태에서 노즐부를 통해 발광물질을 기판 상에 코팅하게 되면, 이전 단계에서 비발광 영역 상의 제 1 캐리어 전달층(118)의 표면이 소수성처리되었기 때문에 이웃하는 서로 다른 컬러간의 섞임을 방지할 수 있다.
한편, 롤러 장치를 이용한 코팅 공정에서도 동일한 원리가 적용될 수 있다.
그리고, 상기 발광층(122)을 이루는 물질은 용액상태로 코팅되는 고분자 물질에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
도 3e에서는, 상기 발광층(122) 상부에 제 2 캐리어 전달층(124) 및 제 2 전극(126)을 차례대로 형성하는 단계이다.
이 단계에서, 상기 제 2 캐리어 전달층(124)은 전술한 제 1 캐리어 전달층(118)과 같이 기판 전면을 덮도록 형성될 수 있지만, 제 2 전극물질(125)은 제조 공정 특성상 전술한 격벽(116)이 가지는 두께감에 의해 발광 영역(III) 및 비발광 영역(IV)간에 서로 분리된 패턴으로 구성된 상태에서, 비발광 영역(IV)에 위치하는 제 2 전극물질(125)이 발광 영역(III)에서는 제 2 전극(126)으로 이용된다.
상기 제 2 전극(114)이 음극에 해당되는 경우, 상기 제 2 캐리어 전달층(124)은 전자수송층, 전자주입층이 차례대로 적층된 구조를 가진다.
상기 제 1, 2 전극(112, 126)과, 제 1, 2 전극(112, 126) 사이에 차례대로형성된 제 1 캐리어 전달층(118), 발광층(122), 제 2 캐리어 전달층(124)은 유기전계발광 다이오드(E)를 이룬다.
이와 같은 코팅방식에 의해 발광층을 형성하는 유기전계발광 소자의 제조방법은, 정밀하고 미세한 패턴이 요구되는 고해상도 풀컬러 제품에 적용할 수 있다.
그러나, 본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 어긋나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 코팅 방식에 의해 발광층을 형성하는 격벽 구조를 가지는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법에 따르면, 반영구적인 실리콘 고무로 이루어진 몰드를 이용하여 캐리어 전달층을 선택적으로 소수성 처리를 하여, 비발광 영역에 존재하는 발광물질로 인한 화소의 오염을 방지할 수 있어, 화질특성이 향상된 고해상도 풀컬러 제품을 제공할 수 있다.
Claims (20)
- 발광 영역 및 발광 영역의 주변부를 이루는 비발광 영역이 정의된 기판 상에 형성된 제 1 전극과;상기 제 1 전극 상부의 비발광 영역에 형성된 버퍼층과;상기 버퍼층 상부에 고분자 물질로 이루어진 격벽과;상기 격벽을 덮는 기판 전면에 형성되며, 상기 격벽과 대응된 상부면은 소수성 영역을 이루고, 그외 영역은 친수성 영역으로 이루어진 제 1 캐리어 전달층과;상기 격벽 내 제 1 캐리어 전달층의 친수성 영역 상에, 수용성 고분자 발광물질 용액을 이용하여 코팅 방식으로 형성된 발광층과;상기 발광층 상부를 덮는 기판 전면에 형성된 제 2 캐리어 전달층과;상기 격벽 내 제 2 캐리어 전달층 상부에 형성된 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1 캐리어 전달층의 친수성 처리는 02플라스마에 의해 이루어지고, 소수성 처리는 소정 조건하에서 실리콘 고무로 이루어진 몰드와의 접착을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 전극은 하부 전극을 이루는 양극이고, 상기 제 2 전극은 상부 전극을 이루는 음극인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 발광층의 코팅 방식은 노즐(nozzle) 장치, 롤러(roller) 중 어느 하나를 이용하여 코팅되는 방식인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 제 1 캐리어 전달층은 정공주입층, 정공수송층이 차례대로 적층된 구조로 이루어진 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
- 제 4 항에 있어서,상기 정공수송층을 이루는 물질은 PEDOT-PSS(poly(3,4 - ethylenedioxythiophene) - poly(styrene sulfonic acid))인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
- 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 제 2 캐리어 전달층은 전자주입층, 전자수송층이 차례대로 적층된 구조로 이루어진 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 캐리어 전달층은 제 1 캐리어 전달층 및 발광층을 덮는 기판 전면에 위치하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자.
- 발광 영역 및 발광 영역의 주변부를 이루는 비발광 영역이 정의된 기판 상에 제 1 전극을 형성하는 단계와;상기 제 1 전극 상의 비발광 영역에 버퍼층을 형성하는 단계와;상기 버퍼층 상부에 고분자 물질로 이루어진 격벽을 형성하는 단계와;상기 격벽을 덮는 기판 전면에 제 1 캐리어 전달층을 형성하는 단계와;상기 제 1 캐리어 전달층이 형성된 기판을 02플라스마로 친수성(hydrophilicity) 처리하는 단계와;상기 격벽과 대응된 위치의 친수성 처리된 제 1 캐리어 전달층 상부 전면에,실리콘 고무로 이루어진 몰드를 접착시키는 단계와;상기 몰드가 접착된 기판을 상온 내지 100 ℃에서 1 ~ 10분간 유지하여 상기 격벽의 상부 표면을 소수성(hydrophobicity) 처리하는 단계와;상기 기판으로부터 몰드를 제거하고, 코팅 방식으로 수용성 고분자 발광물질 용액을 이용하여 상기 격벽 내 친수성 영역에 발광층을 형성하는 단계와;상기 발광층 상부에 제 2 캐리어 전달층을 형성하는 단계와;상기 제 2 캐리어 전달층 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 몰드를 이루는 실리콘 고무는, PDMS(polydimethylsiloxane), 폴리우레탄 고무(polyurethane rubber), 엘라스토머(Elastomer) 중 어느 하나에서 선택되는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 PDMS로 이루어진 몰드는 10 중량%의 경화제를 더욱 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 1 전극은 하부 전극을 이루는 양극이고, 상기 제 2 전극은 상부 전극을 이루는 음극인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 제 1 전극을 이루는 물질은 투명 도전성 물질에서 선택되는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 제 2 전극을 이루는 물질은 일함수값이 낮은 금속물질에서 선택되는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 몰드는, 상기 격벽의 상부 전면을 덮는 평탄한 면을 가지는 형상인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 발광층의 코팅 방식은 노즐(nozzle) 장치, 롤러(roller) 중 어느 하나를 이용하여 코팅되는 방식인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 8 항 또는 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 제 1 캐리어 전달층은 정공주입층, 정공수송층이 차례대로 적층된 구조로 이루어진 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 정공수송층을 이루는 물질은 PEDOT-PSS(poly(3,4 - ethylenedioxythiophene) - poly(styrene sulfonic acid))인 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 8 항 또는 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 제 2 캐리어 전달층은 전자주입층, 전자수송층이 차례대로 적층된 구조로 이루어진 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 제 2 캐리어 전달층은 제 1 캐리어 전달층 및 발광층을 덮는 기판 전면에 위치하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 2 전극은 증착 공정에 의해 이루어지며, 상기 격벽 상부면에 제 2 전극 물질 패턴을 추가로 포함하고, 상기 제 2 전극물질 패턴은 상기 제 2 전극과 서로 독립된 패턴으로 위치하는 액티브 매트릭스형 유기전계발광 소자의 제조방법.
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