KR100587340B1 - 유기 ｅｌ 소자의 제조방법 - Google Patents

유기 ｅｌ 소자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기 EL 소자의 제조방법에 관한 것으로, 어노드 전극을 분리시킬 부분에 격벽을 형성하는 단계와, 상기 격벽을 포함한 전면에 어노드 전극용 물질을 성막하여 상기 격벽을 통해 저절로 분리되는 어노드 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
따라서, 어노드 전극 분리를 위한 포토 공정을 실시하지 않아도 되므로 포토 공정에 사용한 포토레지스트 제거시에 어노드 전극이 박리되는 현상을 방지할 수 있다.
유기 EL, 어노드(anode) 전극, 격벽

Description

유기 ＥＬ 소자의 제조방법{Method for Fabricating Organic Electro-luminance Device}
도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 유기 EL 소자의 제조공정 단면도
도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따른 유기 EL 소자 제조시에 발생될 수 있는 문제점을 설명하기 위한 도면
도 3a 내지 3e는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 제조 공정에 따른 평면도
도 4a 내지 도 4e는 각각 도 2a 내지 도 3e 공정에서의 A-A 방향 단면도
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 격벽 구조를 예시한 도면
**도면의 주요 부분에 대한 부호 설명**
31 : 투명 기판 32 : TFT
33 : 제 1 절연막 34 : 콘택
35 : 제 2 절연막 36 : 평탄화 절연막
37 : 비아홀 38 : 격벽
39 : 어노드 전극 40 : 절연막
본 발명은 평면표시소자에 관한 것으로 특히, 소자의 신뢰성을 향상시키고, 제조 공정을 단순화키기에 적합한 유기 EL 소자의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자 중 하나로서 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode : OLED)라고도 불리는 유기 전계발광소자의 기술이 빠른 속도로 발전하고 있으며, 이미 여러 시제품들이 발표된 바 있다.
유기 전계발광소자는 전자주입전극(Cathode)인 제 1 전극과, 정공주입전극(Anode)인 제 2 전극 사이에 형성된 유기 발광층에 각각 전자와 정공을 주입하면 전자와 정공이 결합하여 쌍을 이루어 생성된 액시톤(Exciton)이 여기 상태로부터 기저상태로 떨어지면서 소멸하여 발광하는 소자이다.
이러한 유기 전계발광소자는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : PDP)이나 무기 전계발광소자 디스플레이에 비해 낮은 전압(5~10V)으로 구동할 수 있다는 장점이 있어 연구가 활발히 진행되고 있다.
그리고, 유기 전계발광소자는 넓은 시야각, 고속 응답성, 고 콘트라스트(Contrast) 등의 뛰어난 특징을 갖고 있으므로, 그래픽 디스플레이의 픽셀(Pixel), 텔레비전 영상 디스플레이나 표면광원(Surface Light Source)의 픽셀로서 사용될 수 있으며, 플라스틱 같이 휠 수 있는(Flexible) 투명 기판상에도 소자를 형성할 수 있고, 매우 얇고 가볍게 만들 수 있으며, 색감이 좋기 때문에 차세대 평면 디스플레이(Flat Panel Display : FPD)에 적합한 소자이다.
또한, 이미 잘 알려진 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD)에 비해 백라이트(Backlight)가 필요치 않아 전력소비가 적고 색감이 뛰어나다는 장점도 있다.
일반적으로, 유기 전계 발광소자는 그 구조 및 구동방법에 있어 크게 패시브(Passive) 매트릭스와 액티브(Active) 매트릭스로 구분된다.
상기 액티브 매트릭스는 패시브 매트릭스와는 달리 글라스(Glass)면으로 발광시키는 경우(통상, 바텀 이미션(Bottom Emission)이라 함) TFT(Thin Film Transistor)의 크기나 수가 많아질수록 개구율이 기하급수적으로 줄어들어 디스플레이 소자로서의 사용이 어렵게 된다.
이러한 문제점을 극복하기 위하여 개구율이 상기 TFT와 상관성을 갖지 않도록 글라스 반대면으로 발광시키는 탑 이미션(Top Emission) 방식이 대두되었다.
탑 이미션 방식의 유기 전계 발광 소자는 TFT 및 저장 커패시터를 포함하는 기판과, 기판상에 형성되는 반사층, 상기 반사층상에 차례로 형성되는 유기 발광층과 투명 전극층을 포함하여 구성되어, 상기 유기 발광층에서의 발광이 상기 반사층에 부딪혀 기판면의 반대쪽으로 이루어진다. 때문에 상기 TFT에 의한 개구율 저하가 발생되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 탑 이미션 방식의 액티브 매트릭스 유기 EL 소자의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 종래 기술에 따른 탑 이미션 방식의 액티브 매트릭스 유기 EL 소자의 제조공정 단면도이다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이 투명 기판(11)상에 픽셀 단위로 TFT(Thin Film Transistor)(12)를 형성한다.
즉, 투명 기판(11)상에 비정질 실리콘(amorphous silicon)을 형성하고, 비정질 실리콘의 표면에 레이저를 조사함으로써 비정질 실리콘을 용융 재결정화하여 다결정 실리콘(poly Silicon)막을 형성한 다음에 포토 및 식각 공정으로 상기 다결정 실리콘막을 섬 형상으로 패터닝하여 반도체막(12a)을 형성하고, 반도체막(12a)을 포함한 전면에 게이트 절연막(12b)을 형성하고, 게이트 절연막(12b)상에 예를 들어 크롬(Cr)으로 이루어진 금속막을 형성한 후 포토 및 식각 공정으로 게이트 절연막(12b)상의 반도체막(12a)의 중앙 부분에 대응하여 중첩되는 위치에 게이트 전극(12c)을 형성한다.
그 다음, 상기 게이트 전극(12c)을 마스크로 상기 반도체막(12a)에 대하여 p형 또는 n형의 불순물을 주입하고, 주입된 불순물을 활성화시키기 위해서 가열 처리를 실시하여, 반도체막(12a)에 소오스 영역(12d) 및 드레인 영역(12e)을 형성한다.
이렇게 해서, TFT(12)를 완성한다.
이어, 상기 TFT(12)를 포함한 전면에 제 1 절연막(13)을 형성하고, 상기 제 1 절연막(13)과 게이트 절연막(12b)을 관통하여 TFT(12)의 소오스 전극(12d) 및 드레인 전극(12e)에 각각 연결되는 콘택(14)을 형성하고, 전면에 제 2 절연막(15)을 형성한다.
이어, 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 제 2 절연막(15)상에 평탄화 절연막(16)을 형성하고, 포토 및 식각 공정으로 상기 드레인 전극(12e)에 연결되는 콘택(14) 표면이 노출되도록 상기 평탄화 절연막(16) 및 제 2 절연막(15)을 선택적으로 제거하여 비아홀(Via-hole)(17)을 형성한다.
이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이 상기 비아홀(17)이 매립될 수 있도록 상기 비아홀(17)을 포함한 평탄화 절연막(16)상에 어노드(anode) 전극용 물질(18)을 증착한다.
이어, 도 1d에 도시된 비와 같이 어노드 전극이 픽셀 단위로 분리될 수 있도록 포토 및 식각 공정으로 상기 어노드 전극용 물질(18)을 선택적으로 제거하여 어노드 전극(18a)을 형성하고, 발광부를 제외한 부분에 절연막(21)을 형성한다.
그 다음에 도 1e에 도시된 바와 같이, 전면에 유기 EL층(22)을 형성하고 이어서, 도 1f에 도시된 바와 같이 상기 유기 EL층(22)상에 캐소드 전극(23)을 형성한다.
이로써, 종래 기술에 따른 탑-이미션 방식의 액티브 매트릭스 유기 EL 소자를 완성한다.
그런데, 상기 어노드 전극(18a)과 평탄화 절연막(16)간은 접착력이 좋이 않다. 때문에, 상기 어노드 전극을 분리하기 위한 포토 및 식각 공정에서 사용된 포토레지스트를 제거할 때, 어노드 전극(18a)이 평탄화 절연막(16)으로부터 박리되는 현상이 함께 발생될 우려가 크다.
이와 같은 종래 기술에 따른 문제점을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따른 유기 EL 소자 제조시에 발생될 수 있 는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
상기 도 1c에서와 같이 어노드 전극용 물질(18) 증착을 완료한 다음에 어노드 전극이 픽셀 단위로 분리될 수 있도록 포토 및 식각 공정을 진행해야 한다.
즉, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 어노드 전극용 물질(18)상에 포토레지스트(19)를 도포하고 픽셀의 가장자리 부분을 노출하도록 패터닝된 마스크(20)를 투명 기판(11)상에 얼라인시킨 다음, 상기 마스크(20) 위에서 투명 기판(11)을 향해 빛을 조사하여 상기 포토레지스트(19)를 노광시킨다.
이어, 상기 마스크(20)를 제거하고 상기 포토레지스트(19)를 현상하면 도 2b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(19)의 노광된 부위가 제거되게 되게 된다.
이어, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트(19)를 마스크로 어노드 전극용 물질(18)을 제거하여 픽셀 단위로 어노드 전극(18a)을 형성한 다음에 상기 투명 기판(11)을 스트립퍼(stripper)에 넣어 도 2d에 도시된 바와 같이 포토레지스트(19)를 제거한다.
이때, 상기 평탄화 절연막(16)과 어노드 전극(18a)간의 접착력(adhesion)이 좋지 않음으로 인하여 어노드 전극(18a)이 평탄화 절연막(16)으로부터 박리되는 현상이 발생되게 된다.
따라서, 소자의 신뢰성이 크게 저하되게 된다.
따라서, 상기와 같은 종래의 유기 EL 소자의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 어노드 전극과 평탄화 절연막간에 접착력이 좋지 않아 포토레지스트 제거시에 어노드 전극이 평탄화 절연막으로부터 박리되게 된다.
둘째, 어노드 전극이 박리됨으로 인하여 소자의 신뢰성이 저하되게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 어노드 전극의 박리 현상을 방지할 수 있는 유기 EL 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유기 EL 소자의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 제조방법은 어노드 전극을 분리시킬 부분에 격벽을 형성하는 단계와, 상기 격벽을 포함한 전면에 어노드 전극용 물질을 성막하여 상기 격벽을 통해 저절로 분리되는 어노드 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, TFT가 형성된 투명 기판위에 절연막을 형성하는 단계와, 상기 절연막을 관통하여 TFT의 소오스 전극 및 드레인 전극에 연결되는 콘택을 형성하는 단계와, 전면에 평탄화 절연막을 형성하는 단계와, 상기 드레인 전극에 연결된 콘택 표면이 노출되도록 상기 평탄화 절연막에 비아홀을 형성하는 단계와, 어노드 전극을 분리시킬 부분에 격벽을 형성하는 단계와, 전면에 어노드 전극용 물질을 성막하여 상기 격벽을 통해 저절로 분리되는 어노드 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 격벽을 오버행(Over-hang) 구조로 형성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 격벽을 역사다리꼴 형태로 형성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 격벽을 처마 모양으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 격벽을 다층 레이어로 형성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 격벽을 유기물, 무기물, 메탈 및 이들의 혼합물을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 어노드 전극을 형성한 다음에 픽셀의 발광부를 제외한 부분에 절연막을 형성하는 단계와, 전면에 유기 EL층과 캐소드 전극을 차례로 적층하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 3e는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 제조 공정에 따른 평면도이고, 도 4a 내지 도 4e는 각각 도 3a 내지 도 3e 공정에서의 A-A 방향 단면도이다.
본 발명에 따른 유기 EL 소자의 제조방법은 우선, 도 3a 및 도 4a에 도시된 바와 같이, 투명 기판(31)상에 픽셀 단위로 TFT(Thin Film Transistor)(32)를 형성한다.
즉, 투명 기판(31)상에 비정질 실리콘(amorphus silicon)을 형성하고, 비정 질 실리콘의 표면에 레이저를 조사함으로써 비정질 실리콘을 용융 재결정화하여 다결정 실리콘(poly Silicon)막을 형성한 다음에 포토 및 식각 공정으로 상기 다결정 실리콘막을 섬 형상으로 패터닝하여 반도체막(32a)을 형성하고, 반도체막(32a)을 포함한 전면에 게이트 절연막(32b)을 형성하고, 게이트 절연막(32b)상에 예를 들어 크롬(Cr)으로 이루어진 금속막을 형성한 후 포토 및 식각 공정으로 상기 금속막을 패터닝하여 게이트 절연막(32b)상의 반도체막(32a)의 중앙 부분에 대응하여 중첩되는 위치에 게이트 전극(32c)을 형성한다.
그 다음, 상기 게이트 전극(32c)을 마스크로 상기 반도체막(32a)에 대하여 p형 또는 n형의 불순물을 주입하고, 주입된 불순물을 활성화시키기 위해서 가열 처리를 실시하여, 반도체막(32a)에 소오스 영역(32d) 및 드레인 영역(32e)을 형성한다.
이렇게 해서, TFT(32)를 완성한다.
이어, 상기 TFT(32)를 포함한 전면에 제 1 절연막(33)을 형성한 다음에 상기 제 1 절연막(33)과 게이트 절연막(32b)을 관통하여 TFT(32)의 소오스 전극(32d) 및 드레인 전극(32e)에 각각 연결되는 콘택(34)을 형성하고, 전면에 제 2 절연막(35)을 형성한다.
그 다음으로 도 3b 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제 2 절연막(35)상에 평탄화 절연막(36)을 형성하고, 상기 드레인 전극(32e)에 연결되는 콘택(34) 표면이 노출되도록 상기 평탄화 절연막(36)과 제 2 절연막(35)을 선택적으로 제거하여 비아홀(37)을 형성한다.
이어, 도 3c 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 어노드 전극을 분리시킬 부분(픽셀의 경계 부분)에 격벽(38)을 형성한다.
이때, 상기 격벽(38)은 하부에서보다 상부에서 넓은 폭을 갖도록 오버행(Over-hang) 구조로 형성한다.
예를 들어, 도 5a와 같이 역사다리꼴 모양으로 형성하거나, 도 5b 및 도 5c와 같이 처마 형태로 형성한다. 또한, 도 5d 및 도 5e와 같이 다층 레이어(layer)를 사용해도 되며, 그 재료로는 유기물, 무기물, 메탈 및 이들의 혼합물을 이용한다.
그 다음에 도 3d 및 4d에 도시된 바와 같이, 상기 바이홀(37)이 매립될 수 있도록 전면에 어노드 전극용 물질을 증착한다.
상기 어노드 전극용 물질로는 반사율이 좋은 도전성 물질 특히, Cr, Cu, W, Au, Ni, Al, AlNd, Ag, Ti, Ta 등의 메탈이나, 이것들의 합금 또는 이들을 이용한 다층막을 사용한다.
상기 격벽(38)이 어노드 전극을 분리시킬 부분에 형성되어 있으므로 어노드 전극용 물질 증착시에 자동적으로 어노드 전극이 분리되게 된다.
즉, 상기 어노드 전극용 물질은 평탄화 절연막(36) 위에 뿐만 아니라 격벽(38)에도 형성되게 되는데, 격벽(38) 위의 어노드 전극용 물질과 평탄화 절연막(36) 위의 어노드 전극용 전극 물질은 자동적으로 분리되게 되며, 상기 평탄화 절연막(36) 위에는 어노드 전극(39)이 형성되게 되는 것이다.
이어, 도 3e 및 도 4e에 도시된 바와 같이, 발광 영역을 제외한 나머지 부분에 절연막(40)을 형성한다.
상기 절연막(40)으로는 무기 절연체 또는 유기 절연체를 이용한다.
이때, 절연막(40)으로 무기 절연체를 이용하는 경우에는 예를 들어 SiNx, SiOx를 사용하는 것이 바람직하고, 유기 절연체를 사용하는 경우에는 예를 들어 폴리미드(polyimide), 폴리아크릴(polyacryl), novolac 계열의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 도시하지 않았지만, 상기 절연막(40)을 포함한 전면에 유기 EL층을 형성하고 유기 EL층상에 캐소드 전극을 적층시켜 본 발명에 따른 유기 EL 소자를 완성한다.
상기와 같은 본 발명의 유기 EL 소자의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
어노드 전극을 분리시킬 부분에 미리 격벽을 형성하여 어노드 전극용 물질 성막시에 자동적으로 어노드 전극이 분리되게 된다.
따라서, 어노드 전극의 분리를 위해 포토 공정을 실시하지 않아도 되므로, 포토레지스트 제거 공정으로 인해 어노드 전극이 평탄화 절연막으로부터 박리되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 어노드 전극이 박리되는 현상이 방지되므로 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 복잡한 포토 공정(포토레지스트 도포 공정, 마스크 얼라인 공정, 노광 및 현상 공정, 어노드 전극 분리, 포토레지스트 제거 공정)을 실시하지 않아도 되므로 소자 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (8)

  1. 어노드 전극을 분리시킬 부분에 격벽을 형성하는 단계;
    상기 격벽을 포함한 전면에 어노드 전극용 물질을 성막하여 상기 격벽을 통해 저절로 분리되는 어노드 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조방법.
  2. TFT가 형성된 투명 기판위에 절연막을 형성하는 단계;
    상기 절연막을 관통하여 TFT의 소오스 전극 및 드레인 전극에 연결되는 콘택을 형성하는 단계;
    전면에 평탄화 절연막을 형성하는 단계;
    상기 드레인 전극에 연결된 콘택 표면이 노출되도록 상기 평탄화 절연막에 비아홀을 형성하는 단계;
    어노드 전극을 분리시킬 부분에 격벽을 형성하는 단계;
    전면에 어노드 전극용 물질을 성막하여 상기 격벽을 통해 저절로 분리되는 어노드 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 격벽을 오버행(Over-hang) 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 격벽을 역사다리꼴 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 격벽을 처마 모양으로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 격벽을 다층 레이어로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 격벽을 유기물, 무기물, 메탈 및 이들의 혼합물을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 어노드 전극을 형성한 다음에 픽셀의 발광부를 제외한 부분에 절연막을 형성하는 단계;
    전면에 유기 EL층과 캐소드 전극을 차례로 적층하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 제조방법.
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