KR100448349B1 - 평판 표시소자에 사용되는 전극이 삽입된 기판구조와 소자및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판 표시소자에 사용되는 전극이 삽입된 기판구조와 및 그 제조방법에 관한 것으로서 특히, 평판 표시소자에 사용되는 기판 위에 전극을 제작할 경우 전극이 돌출되어 발생하는 문제점을 개선하고, 단면적을 증가시켜 전극의 저항을 감소시키고, 발광소자의 전면으로의 발광량을 증가시키고, 전극의 두께를 증가시켜도 평평한 표면을 유지시킬 수 있는 것으로서, 평판 표시소자를 위한 기판(10)의 상측면을 일정 패턴으로 식각한 후에, 상기 식각된 부분(홈: 11)에 전극을 삽입하여 제작하고, 상기 기판(10)에 소자를 구성함으로써, 정공수송층이나 전자수송층을 제작한 후에도 평탄한 형태를 유지할 수 있고, 균일한 모양을 유지할 수 있으며, 소자의 수율을 증가시키고, 표시소자가 대면적화 되었을 경우에 전극에서 발생하는 전압강하를 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라 발광소자의 전면으로부터의 발광량을 증가시키는 것이다.

Description

평판 표시소자에 사용되는 전극이 삽입된 기판구조와 소자 및 그 제조방법{Method and structure for substrate having inserted electrodes for flat display device and the device using the structure}

본 발명은 평판 표시소자에 사용되는 전극이 삽입된 기판구조와 소자(device) 및 그 제조방법에 관한 것으로서 특히, 평판 표시소자에 사용되는 기판 위에 전극을 제작할 경우 전극이 돌출되어 발생하는 문제점을 개선하고, 전극의 두께를 증가시켜도 평평한 표면을 유지시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 전극의 두께를 조절할 수 있을 뿐만 아니라 소자가 대면적화 되었을 때 전극에 의한 전압강하를 최소화하고, 소자의 전면으로의 발광량을 증가시키는 평판 표시소자에 사용되는 전극이 삽입된 기판구조와 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기발광소자에 사용되는 전극물질은 기판전체에 박막의 형태로 제작되어 제공되는데, 공정의 목적에 따라 특정한 형태로 패터닝(patterning)해서 사용한다.

평판표시소자에 사용되는 종래의 전극을 제작하는 방법은 기판 위에 마스크를 대고 노출된 부분만 박막을 제작하는 방법과, 전체적으로 전극을 제작한 다음에 불필요한 부분을 식각하는 두 가지 방법이 있다.

특히, 전기발광소자(electroluminescent display)에서 사용되는 산화주석이 첨가된 산화 인듐(In₂O₃:Sn, ITO)의 경우는 후자의 방법을 주로 사용하며, 라인 또는 특정한 형태를 가지게 식각된다.

상기와 같은 종래의 형태를 가지는 경우 그 제작공정은 다음과 같다.

즉, 기판세정단계와, 기판전체에 박막의 형태의 전극을 제작하는 단계와, 포토 레지스트를 도포하는 단계와, 패턴이 그려진 마스크를 대고 노광시켜 현상하는 단계와, 불필요한 포토 레지스트 제거하고 불필요한 전극 식각하는 단계와, 남아있는 포토 레지스트 제거 및 제정하는 단계들로 구성된다.

그러므로, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 종래의 기판(1) 위에 제작된 전극(2)은 돌출된 형태를 가지게 된다. 전극의 위에 제작되는 박막은 전극의 형태를 따라 제작되어서 전극(2)이 남아있는 부분은 돌출되게 되고, 전극(2)이 식각된 부분 위에는 안으로 파인 형태를 가지게 된다.

이러한 요철형태의 박막 위에 다른 극성을 가지는 전극을 제작하게 되면, 박막의 불균일성과 전극의 모서리 부분에 전기장이 집중됨으로 인해 전극 사이에서 전기장이 불균일하게 분포하게 된다.

이러한 문제점은 전극과 전극사이에 누설전류를 발생시키는 원인이 되어, 화소간의 발광특성이 일정하지 않거나 소자의 효율을 저하시키는 등의, 여러 가지 문제점을 일으키게 된다.

더욱이, 상기와 같은 문제를 완화시키기 위해 기판 위에 제작되는 전극의 두께를 줄이게 되면 전극 자체의 저항이 증가하여 전극 내에서 전압강하가 발생하게 된다.

특히 표시소자의 크기가 증가하는 경우에는 전극에서 발생하는 전압강하가 소자의 작동을 제한하는 문제점이 있었다.

또한 화소의 크기가 감소하는 경우, 예를 들어 마이크로 디스플레이 같은 경우에는 전극 라인의 선폭이 감소하게 되므로, 상기와 같은 종래의 방법으로는 제작상에 많은 어려움이 따를 뿐 아니라, 전극 라인에서 발생하는 전압강하에 의해 그 실현이 어려운 단점이 있었다.

본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 평판 표시소자에 사용되는 기판 위에 전극을 제작할 경우 전극이 돌출되어 발생하는 문제점을 개선하고, 전극의 두께를 증가시켜도 평평한 표면을 유지시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 전극의 돌출정도를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 전극의 단면적을 증가시켜 전극라인에 의한 전압강하를 감소시키고, 소자의 전면으로의 발광량을 증가시키는 평판 표시소자에 사용되는 전극이 삽입된 기판구조와 소자 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은, 평판 표시소자를 위한 기판의 상측면을 일정간격 일정깊이로 평행하게 식각한 후에, 상기 식각된 부분에 전극을 삽입하여 기판구조를 제작하고, 그 위에 소자를 제작함으로써 달성된다.

본 발명의 다른 관점으로서, 본 발명의 목적은, 기판을 세척하는 세척단계와; 상기 기판 위에 포토 레지스트를 도포하는 도포단계와; 상기 포토 레지스트 위에 패턴이 그려진 마스크를 위치시키는 마스킹단계와; 상기 마스킹된 표면을 노광시켜 현상하는 현상단계와; 불필요한 포토 레지스트를 제거하는 제거단계와; 상기 기판에서 전극이 삽입되는 부분을 식각하는 식각단계를 구성함으로써 달성된다.

도 1은 종래의 평판 표시소자에 사용되는 기판과 그 위에 제작된 전극의

형태를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명의 평판 표시소자에 사용되는 전극이 삽입된 기판의 제조방법

을 나타내는 순서도,

도 3은 본 발명의 평판 표시소자에 사용되는 전극이 삽입된 기판의 제조방법

에 의하여 제작된 기판구조를 나타내는 사시도,

도 4는 도 3의 기판구조 상에 제작된 유기전기발광소자를 나타내는 사시도.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 기판구조 상에 이용될 수 있는 음극분리 절연

격벽을 형성하는 기술의 단계를 나타내는 참고도,

도 6은 본 발명의 평판 표시소자에 사용되는 전극이 삽입된 기판의 제조방법

의 다른 실시예에 의하여 제작된 기판구조를 나타내는 사시도,

도 7은 도 6의 기판구조 상에 제작된 전기발광소자의 경계면을 나타내는

확대단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

S1 : 세척단계 S2 : 도포단계

S3 : 마스킹단계 S4 : 현상단계

S5 : 제거단계 S6 : 식각단계

S7 : 전극제작단계 S8 : 제정단계

10 : 기판 20 : 전극

30 : 정공수송층 40 : 전자수송층

50 : 반대극성전극

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 평판 표시소자에 사용되는 전극이 삽입된 기판의 제조방법을 나타내는 순서도로서, 기판을 세척하는 세척단계(S1)와; 상기 기판 위에 포토 레지스트를 도포하는 도포단계(S2)와; 상기 포토 레지스트 위에 패턴이 그려진 마스크를 위치시키는 마스킹단계(S3)와; 상기 마스킹된 표면을 노광시켜 현상하는 현상단계(S4)와; 불필요한 포토 레지스트를 제거하는 제거단계(S5)와; 상기 기판에서 전극이 삽입되는 부분을 식각하는 식각단계(S6)로 구성되는 것을 그 기술상의 특징으로 한다.

또한 상기의 단계에 부가되어, 상기 식각단계(S6) 후에, 상기 식각된 기판부분에 전극을 제작하는 전극제작단계(S7)와; 상기 남아있는 포토 레지스트를 제거 및 제정하는 제정단계(S8)가 추가 구성하여, 그 방법을 보다 구체화 할 수 있다.

상기 제작되는 전극의 높이는 상기 식각단계(S6)에서 식각된 기판의 표면과 같게 할 수 있고, 경우에 따라서는 더 높거나 더 낮도록 하여, 기판의 가져야 하는 전기적 특성에 맞추도록 하는 것이 바람직하며, 이러한 전극의 높이는 그 위에 제작될 박막의 특성에 따라 결정되어야 한다.

또한, 상기 세척단계(S1)와 도포단계(S2) 사이에는 기판에 절연막을 제작하는 절연막 제작단계가 추가 구성될 수도 있다. 이는 기판으로 유리를 사용하는 경우에는 유리에 있는 나트륨 등의 이온이 확산하여 투명전극의 전도도에 영향을 주는 것을 경감하기 위한 것으로, 보통 SiO_2,Al₂O₃등과 같은 절연막을 유리 위에 입히는 공정이 필요한 경우가 있다.

도 3은 본 발명의 평판 표시소자에 사용되는 전극이 삽입된 기판의 제조방법에 의하여 제작된 기판구조를 나타내는 사시도로서, 평판 표시소자를 위한 기판(10)의 상측면을 일정간격 일정깊이로 평행하게 식각하여 홈(11)을 형성한 후에, 상기 식각된 부분에 전극(20)을 삽입하여 제작되어, 일정 패턴으로 홈(11)이 형성된 기판(10)과, 상기 홈(11)에 제작된 전극(20)을 도시하고 있다.

또한, 도 4는 본 발명의 기판구조와 함께 제작된 유기전기발광소자를 나타내는 사시도로서, 상기의 기판(10) 위에 구성되는 정공수송층(30), 전자수송층(발광층)(40), 상기 전극(10)과 반대의 극성을 가지는 반대극성전극(50) 등으로 이루어짐을 나타내고 있다.

경우에 따라서는 도 5a 내지 도 5d에서 도시하듯이, 상기의 본 발명의 기판구조에 전기 발광소자를 제작함에 있어서, 상기 제작된 전극(10: 이 경우는 양극이 된다.)이 삽입된 기판 위에 음극분리 절연격벽(cathode separator: 60)을 형성하는 기술을 이용하여 그 효과를 높일 수 있다.

유기 전기 발광소자를 제작하는 경우에는 규칙적인 선형패턴을 가진 음극전극을 형성시키는 것이 필요하나, 유기 재료의 특성상 일반적으로 wet etching이 어려웠으나, ITO 양극전극 위에 유기물을 적층하기에 앞서 포토 리소그라피(photo- lithography)를 이용하여 음극분리 절연격벽(60)을 형성함으로써 상기의 한계를 극복할 수 있다.

이러한 제작방법을 본 발명의 기판구조 상에 적용을 시킬 경우에는 ITO 양극(전극: 10)이 돌출되지 않고 평탄하게 제작된 상태에서 그 위에 절연격벽(60)을 형성하여 제작할 수가 있고, 따라서 그 효과를 극대화시킬 수 있는 것이다.

또한, 다른 실시예로서, 상기 식각단계(S6)에서는 상기 도 6 및 도 7에서 도시하는 바와 같이, 상기 기판(10)이 빛을 집속할 수 있도록, 식각된 부분(홈: 11)의 단면이 타원형, 반원형, 포물선형 등의 곡선형을 이루도록 식각 할 수도 있다. 이러한 구조는 ITO와 유리의 굴절률차이에 의해 기판의 상층에서 만들어진 빛이 삽입된 전극을 통해 전파될 뿐만 아니라 끝 부분의 곡면에 의해 렌즈 효과를 발휘하여 전면 발광의 세기를 보다 증가시킬 수 있다. 이상적인 경우는 포물선형을 이루도록 하는 것이 좋으나, 반원형으로 하는 경우에도 그 목적을 달성할 수 있다.

상기 식각된 기판부분에 전극을 제작하는 전극제작단계(S7)에서의 전극에 사용되는 물질은 indium-tin-oxide, aluminium 또는 indium이 도핑된 zinc oxide, tin oxide, zinc가 도핑된 tin-oxide, magnesium-indium-oxide, nickel-tungsten oxide, cadmium-tin-oxide, gallium-indium-oxide, gallium-oxide, copper-aluminium-oxide, copper-gallium-oxide, strontium-copper-oxide, silver-indium-oxide 등의 투명한 금속산화물들과 titanium-nitride, gallium-nitride, indium-nitride, gallium-indium-nitride, aluminium-indium-nitride, aluminum-gallium-indium-nitride 및 silicon, magnesium 혹은 germanium이 도핑된 gallium-nitride, indium-nitride, alluminium-gallium-indium-nitride 등의 질화물과 빛이 10 % 이상 투과되도록 두께를 조절한 금속 박막 등을 이용하여 전극을 제작할 수 있다.

이하, 상기 도 2 내지 도 4를 참고하여 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

평판 표시소자에서 기판 위에 제작되는 전극의 형태는 그 위에 제작되는 박막의 형태를 좌우하는 매우 중요한 요소이다.

본 발명의 전극이 삽입된 기판구조 및 그 제조방법을 이용하면, 기판(10) 위에 제작된 전극(20)이 상기 기판(10)과 같은 높이에 있기 때문에 정공수송층(30)과 전자수송층(40)을 제작한 후에도 평탄한 형태를 유지할 수 있으므로, 종래의 문제점인 박막이 불균일하게 만들어짐으로 인하여 발생하는 가장자리 문제를 해결할 수있다.

특히, 본 발명의 경우에 전극의 두께와는 무관하게 기판 면과 전극 면의 높이를 조절할 수 있으므로, 전극을 두껍게 할 수 있고, 따라서 전극 라인에서 발생하는 전압강하를 최소화 할 수 있는 것이며, 이는 표시소자가 대면적화 되었을 경우에 특히 그 효과를 발휘한다.

또한, 상기 전극 라인의 깊이에 제한이 없어 전극의 저항을 용이하게 조절할 수 있는 것이다.

이하, 도 6과 도 7을 이용하여 다른 실시예의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

최근에 식각 기술의 발달에 의하여 상기와 같이, 단면을 직사각형 형태 뿐 아니라 식각된 부분(홈: 11)의 단면이 타원형, 반원형, 포물선형 등의 곡선형을 이루도록 식각하는 것이 가능하며, 이와 같이 식각을 행하고 그 위에 전극(20)을 제작하는 경우에는 전극(20)과 기판(10)의 경계면이 렌즈의 역할을 하여 전면의 발광세기를 증가시키는 효과가 있다.

즉, 기판(10)은 유리를 사용하므로 그 굴절률이 대략 1.5 정도이나, 상기 식각된 곳에 제작되는 전극(20)은 굴절률이 대략 1.9 내지 2.1인 투명한 전극인 ITO가 주로 사용되므로, 발광층(30)에서 발광된 빛이 상기 기판을 통하여 발산될 때, 상기 내측 단면이 구면인 끝 부분에서 집속(focusing)되는 효과에 의하여 그 발광세기가 증가되게 되며, 또한 도 7에서 도시하는 바와 같이, 경계면을 통하여 전반사가 발생하여 그 발광효율이 더욱 증가될 수 있는 것이다. 이러한 구조를 만드는데 있어서 투명전극을 기판의 홈 전체에 채워 넣는 기술상의 문제는 홈을 판 후 굴절률이 맞는 물질로 홈의 일부분을 먼저 채우고 그 다음 그 위에 투명전극을 제작함으로서 해결할 수 있다.

상기한 내용과 더불어 투명 전극과 반대극성의 전극 사이에 한층 이상의 유기물질로 구성되는 유기전기 발광소자를 삽입된 전극 위에 제작하되, 반대극성의 전극까지 기판의 홈보다 낮게 제작하는 것도 가능하다. 다시 말해, 기판에 홈을 파고 투명전극을 삽입한 후 기 제작된 홈과는 수직하게 별도의 홈을 제작한다.즉, 상기 반대극성의 전극은, 상기 홈에 제작된 전극과 같은 높이를 가지고, 이 홈에 대하여 수직한 방향으로 기판 전면에 걸쳐 별도의 홈을 제작하여, 이 별도의 홈에 반대 극성의 전극을 구성하는 것이다.

그 위에 유기 박막을 제작하고 각각의 화소를 가리는 쉐도우 마스크 없이 전체적으로 반대극성의 전극 물질로 이루어진 박막을 제작하게 되면, 투명전극과는 수직으로 파인 홈에 의해서 반대극성의 전극이 서로 전기적으로 절연되게 되어 별도로 쉐도우 마스크를 사용하지 않더라도 절연된 전극을 제작할 수 있다.

이러한 경우 유기 박막은 파여진 홈 속에 놓이게 되어 결과적으로 대기와 노출되는 부분이 감소하게 되어 별도의 보호층이 없이도 유기 박막의 열화를 개선할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이상과 같은 본 발명은 평판표시소자의 전극에서 발생하는 문제점을 극복할 수 있다. 특히 이러한 발명이 유기전기발광소자에 적용되었을 경우, 정공수송층이나 전자수송층을 제작한 후에도 평탄한 형태를 유지할 수 있고, 절연격벽을 적용하기 용이하게 균일한 모양을 유지할 수 있으며, 그 결과 화소의 가장자리에서 발생할 수 있는 문제점을 해결하여 소자의 수율을 증가시키고, 표시소자가 대면적화 되었을 경우에 전극에서 발생하는 전압강하를 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라 전면발광의 세기를 증가시키는 등의 효과가 있는 발명인 것이다.

Claims (10)

1. 평판 표시소자를 위한 기판의 상측면을, 빛을 집속할 수 있도록 식각된 부분(홈)의 단면이 곡선형을 이루도록 식각한 후에, 상기 식각된 부분에 전극을 삽입하여 제작하는 것을 특징으로 하는 평판 표시소자에 사용되는 전극이 삽입된 기판구조.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 식각된 기판 홈에 전극물질과 동일하거나 이종의 물질을 일부 또는 전부를 채운 후 전극을 제작하는 것을 특징으로 하는 평판 표시소자에 사용되는 전극이 삽입된 기판구조.
4. 제 1항에 있어서, 상기 전극으로 이용하는 물질은 indium-tin-oxide, aluminium 또는 indium 이 도핑된 zinc oxide, tin oxide, zinc가 도핑된 tin-oxide, magnesium-indium-oxide, nickel-tungsten oxide, cadmium-tin-oxide, gallium-indium-oxide, gallium-oxide, copper-aluminium-oxide, copper-gallium-oxide, strontium-copper-oxide, silver-indium-oxide 등의 투명한 금속산화물들과 titanium-nitride, gallium-nitride, indium-nitride, gallium-indium-nitride, aluminium-indium-nitride, aluminum-gallium-indium-nitride 및 silicon, magnesium 혹은 germanium이 도핑된 gallium-nitride, indium-nitride, alluminium-gallium-indium-nitride 등의 질화물과 빛이 10 % 이상 투과되도록 두께를 조절한 금속 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시소자에 사용되는 전극이 삽입된 기판의 제조방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 기판 위에는, 상기 전극과 반대 극성의 전극이 배치되고, 상기 두 전극 사이에 한 층 이상의 유기 박막이 삽입된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 유기전기발광소자.
6. 제 5항에 있어서, 상기 반대 극성의 전극의 구성은, 상기 홈에 제작된 전극과 같은 높이를 가지고 이 홈에 대하여 수직한 방향으로 기판 전면에 걸쳐 별도의 홈을 제작하여, 이 별도의 홈에 반대 극성의 전극을 구성함을 특징으로 하는 유기전기발광소자.
7. 제 5항에 있어서, 상기 전극이 삽입된 기판구조와, 반대 극성의 전극과, 상기 두 전극 사이에 삽입된 한층 이상의 유기 박막은, 기판에 파여진 홈에 전체적인 구조가 구성됨을 특징으로 하는 유기전기발광소자.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제