KR100654498B1

KR100654498B1 - 표시 장치 및 표시 장치 제조 방법

Info

Publication number: KR100654498B1
Application number: KR1020047017171A
Authority: KR
Inventors: 군너알렉; 스미스유안; 그레고리하이든
Original assignee: 캠브리지 디스플레이 테크놀로지 리미티드
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2006-12-05
Also published as: EP1497866A2; JP2005524201A; US20050236968A1; WO2003092072A3; HK1080213A1; AU2003226560A1; WO2003092072A2; KR20040102174A; CN1659703A; GB0209513D0

Abstract

(a) 기판, (b) 기판 상에 형성된 제 1 전극, (c) 픽셀 영역 사이에 위치한 복수의 뱅크, (d) 픽셀 영역 상에 형성된 발광층, (e) 발광층 상에 형성된 제 2 전극을 포함하되, 뱅크가 지그재그 패턴으로 배열된 표시 장치를 제공한다. 또한, (a) 기판 상에 제 1 전극을 증착하는 단계, (b) 기판 상에 복수의 뱅크를 증착하는 단계, (c) 복수의 픽셀 영역 상에 발광층을 증착하는 단계, (d) 발광층 상에 제 2 전극을 증착하는 단계를 포함하되, 뱅크가 지그재그 패턴으로 증착되는 표시 장치를 생산하는 방법을 제공한다.

Description

표시 장치 및 표시 장치 제조 방법{DISPLAY DEVICES}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 이러한 표시 장치에 유용하게 사용되는 유기 발광 장치(OLED)에 관한 것이다. 본 발명은 특히 강도가 향상되고 넓은 표시 영역을 갖는 표시 장치에 관한 것이다.

표시 장치의 새로운 영역에서는 발광에 유기 물질을 사용한다. 발광 유기 물질은 공개된 국제 특허 WO 90/13148과 특허 명세서 US 4,539,507에 공개되어 있다. 이 두 문서의 내용은 여기에서 참조된다.

이러한 장치의 기본 구조는 일반적으로 예를 들어 두 전극 사이에 놓인 폴리(피-페닐렌비닐렌, p-phenylenevinylene)(PPV라 함)의 필름인 발광 유기층을 포함한다. 전극 중 하나(캐소드)가 음의 전하 반송체(전자)를 주입하고 다른 전극(애노드)이 양의 전하 반송체(정공)를 주입한다. 전자와 정공은 유기층에서 결합하여 광자를 생성한다. 공개된 국제 출원 WO 90/13148에서는 유기 발광 물질이 폴리머이다. US 4,539,507에서 유기 발광 물질은 (8-하이드록시키노리노, 8-hydroxyquinolino) 알루미늄(Alq3이라 함)과 같은 저분자 물질로 알려진 유형이다. 실제 장치에서 전극 중 하나는 일반적으로 투명해서 광자가 장치를 빠져나갈 수 있게 한다.

도 1(a)는 전형적인 유기 발광 장치의 단면을 도시한 것이다. 일반적으로 OLED는 인듐-주석-산화물(ITO)과 같은 투명한 제 1 전극(2)으로 코팅된 유리 또는 플라스틱 기판(1) 위에 만들어진다. 이렇게 코팅된 기판은 상업적으로 구입할 수 있다. 이 ITO로 코팅된 기판은 적어도 전기 발광 유기 물질(3)의 박막층과 전형적으로 금속이나 합금인 제 2 전극(4)를 형성하는 마지막 층으로 덮인다. 예를 들어, 전극과 발광 물질 사이의 전하 이동을 향상시키기 위한 다른 층이 장치에 더해질 수도 있다. 전하 반송체(정공 또는 전자)를 주입하는 다른 전하 이동층(5)를 구비한 장치가 도 1(b)에 도시되어 있다.

이러한 장치를 제조하는 과정에서 생산 비용을 줄이고 장치 자체의 성능과 특성을 향상시키는 제조 방법이 요구되어 왔다. 일반적으로 이러한 장치를 구성하는 층을 패터닝하는 것은 표준 포토리쏘그래피 기술 또는 새도우 마스크를 이용한 기상 증착법을 사용하여 이루어진다.

공개된 미국 출원 US 2001/0009689에서는 유기 전기 발광 장치의 제조 과정이 공개되어 있다. 이 제조 과정은 여러가지 환경 하에서 유기 전기 발광 요소의 특성을 저하시키지 않고 패터닝의 정확성을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 이 제조 과정은 액상 증착 기술(잉크 젯 인쇄법과 같은) 또는 기상 증착을 이용하여 장치의 층을 패터닝한다. 적어도 일부가 발광 층의 두께 보다 높은 스페이서가 포토리쏘그래피에 의해 증착된다. 스페이서는 새도우 마스크가 스페이서와 접촉하여 위치함에도 불구하고 기승 증착에 의해 증착될 때 캐소드를 분리하는 분리자 역할을 한다. 스페이서는 새도우 마스크가 층의 표면에 층을 상하지 않는 한 가깝게 위치하도록 하여 보다 정확한 패터닝을 가능하게 한다. 액상 처리 기술이 사용될 때에는 뱅크도 액체가 장치의 다른 영역으로 흐르지 않도록 한다.

공개된 유럽 출원 EP-A-0 969 701은 전기 발광 장치를 향상시키기 위해 포토리쏘그래피를 이용한다. 이 출원은 뱅크를 기판 표면에서 애노드와 직교하도록 형성하는 방법을 개시하고 있다. 캐소드는 뱅크를 이용하여 패터닝된다. 이 방법에서 뱅크는 캐소드의 하나의 스트립을 캐소드의 인접한 다른 스트립과 분리하도록 한다. 이 방법을 이용하여 장치의 표면 전체에서 인접한 캐소드 요소와 분리된 캐소드를 새도우 마스크를 사용하지 않고 증착할 수 있다.

장치의 패터닝의 정확도가 향상하였음에도 불구하고, 여전히 개선점이 남아 있다. 또한, 본 방법에 따라 발광 영역을 넓히고, 장치의 효율을 증가시키며, 장치의 수명을 증가시키고, 사용 가능한 장치의 수율을 증가시킴으로써 장치의 성능을 향상시킬 필요가 여전히 존재한다.

본 발명은 종래의 방법 및 장치에 관련된 상기 문제점들을 극복하는 것을 목적으로 한다. 또한 제조하기 쉽고, 더 넓은 발광 영역을 가지며, 더 낮은 밝기로 구동될 수 있고, 더 긴 수명을 가지며, 제조 과정에서 더 높은 수율로 생산될 수 있는 표시 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

따라서, 본 발명은 (a) 기판; (b) 기판 상에 형성된 제 1 전극; (c) 픽셀 영역 사이에 위치한 복수의 뱅크; (d) 상기 픽셀 영역 상에 형성된 발광층; 그리고 (e) 발광층 상에 형성된 제 2 전극을 포함하되 뱅크가 지그재그 패턴으로 배열된 표시 장치를 제공한다.

본 발명에서 지그재그 패턴이라는 용어는 각각의 뱅크를 형성하는 포토레지스트가 그 일부의 방향을 바꾸어가며 형성되는 패턴을 의미한다. 예를 들어, 각각의 일부는 직선이거나 대체로 직선이며 각각의 끝이 다음의 일부와 연결되어 전형적인 지그재그(∧∧∧∧)의 형태를 이룬다. 이러한 형태에서 각각의 꼭지점은 지그재그의 정도를 정의하는 내각(작은 각)과 외각(큰 각)을 갖는다. 지그재그는 정형적인 것(모든 부분이 같은 길이이거나 대체로 같은 길이이며, 모든 내각이 동일하거나 대체로 동일한 것)이 바람직하지만, 본 발명에서는 정형적인 지그재그로 한정되지 않는다. 따라서, 다른 실시예에서 '지그' 부분은 '재그' 부분과 또는 서로 다른 길이일 수 있으며/있거나 내각은 뱅크의 길이 방향에 따라 변할 수 있다. 각도는 이웃하는 뱅크가 서로 접하지 않는 한 후술하는 한도 내에서 변할 수 있다.

뱅크는 서로 평행 또는 대체로 평행을 유지하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 평행은 인접하는 뱅크끼리 서로 접하지 않는 것을 의미하며/하거나 적어도 제 2 전극을 분리시키는 분리자 역할을 할 수 있을 정도로 서로 충분한 거리를 유지하는 것 만을 의미한다. 인접한 뱅크는 전체 길이에서 서로 동일한 거리 또는 대체로 동일한 거리를 유지하는 것이 바람직하다. 뱅크가 두 세트의 직선 부분('지그'와 '재그')으로 형성되는 것이 바람직하지만, 본 발명에서 사용되는 지그재그라는 용어는 뱅크가 곡선 부분, 예를 들어 지그재그의 꼭지점 부분이 휘어진, 보다 정확하게는 S 형태의 패턴 또는 사인파 패턴을 갖는 것도 포함한다. 휘어진 뱅크의 경우에 지그재그의 내각은 인접한 지그와 재그의 중간점 또는 전환점들에 대한 접선들 사이의 각도로부터 결정된다. 이와 달리 이러한 휘어진 뱅크의 모양은 뱅크에 의해 그려진 곡선의 반경에 의해 기술될 수도 있다.

본 발명에서 픽셀 영역은 발광층이 증착되어 표시 픽셀을 형성하는 영역을 의미한다. 픽셀 영역은 뱅크 자체에 의해 정의될 수도 있으며, 또는 장치가 픽셀을 형성하는 발광층이 그 내부에 증착될 수 있는 우물을 정의하는 추가적인 층을 포함할 수도 있다(후술함). 특히 나중 실시예는 적색, 녹색, 청색의 픽셀이 서로 분리될 필요가 있고 개별적으로 어드레싱되는 완전 컬러 디스플레이에 바람직하다.

본 발명에서 지그재그 패턴은 특히 중요하며 이에 대해서는 후술할 것이다.

EP-A-969 701에 기재된 방법과 같이 뱅크를 이용하는 종래의 방법의 문제점은 뱅크가 너무 좁게 형성되면 약하고 부서지기 쉽다는 것이다. 뱅크는 그 끝보다 아래 부분이 더 좁은데 이는 이러한 모양이 한개의 전극 스트립과 그 다음 스트립 사이에 간격이 생기게 하는 자연스러운 새도우를 제공하기 때문이다. 이 모양은 이러한 이유로는 유리하지만, 뱅크의 아래 부분이 약하게 되어 더 부서지기 쉽게 된다. 뱅크가 너무 쉽게 부서지면 생산한 장치의 중요 부분이 기능하지 않게 되어, 비용을 증가시키고 전체 생산 공정의 수율을 떨어뜨린다. 그러나, 최대의 발광 영역을 제공하기 위하여 뱅크는 가능한 한 작게 만들어져야 한다. 뱅크가 크면 클수록 기판에서 차지하는 영역이 커져 발광 물질을 위한 픽셀 영역이 작아지게 된다( 도 2 참조). 발광 영역이 작으면, 장치는 이를 보상하기 위해 더 밝게 구동되어야 하고 이는 장치의 수명을 단축시킨다. 따라서, 종래의 방법에서는 뱅크를 충분히 강하게 하는 반면 충분한 발광 영역을 제공해야 하는 절충이 필요하다.

본 발명에서 채용하는 지그재그 뱅크의 이점은 지그재그 구조가 뱅크의 강도를 감소시키지 않으면서 아주 좁은 뱅크를 형성할 수 있다는 점이다. 따라서, 종래의 방법에서 뱅크는 전형적으로 4.0×10^-5 m의 폭을 갖는 반면, 본 발명에서 약 2.0×10^-5 m의 폭을 갖는 뱅크를 사용할 수 있게 된다. 이로써 장치를 더 낮은 밝기에서 구동시킬 수 있기 때문에, 발광 영역에서 10% 이상의 증가를 가져올 수 있으며 장치의 성능을 향상시키고 또한 장치의 수명을 증가시킬 수 있다. 뿐만 아니라 뱅크를 더욱 강하게 형성할 수 있기 때문에 불량률이 낮아져 제조 공정은 더욱 효율적이며 더 높은 수율을 얻을 수 있다. 또한, 장치가 제조 과정 중 강한 세정 공정과 조작에 더욱 잘 견딜 수 있으므로 생산된 장치의 전체적인 성능이 향상될 수 있다. 예를 들어, 장치에서 가장 문제가 되는 결함 중 하나는 유리에 있다. 일반적으로 기판이 유리이기 때문에 제조 과정에서 유리의 작은 입자가 자주 생성된다. 강하게 세정(예를 들어, 높은 압력의 스프레이)하는 것이 이 입자들을 제거하는 유일한 방법이기 때문에 장치를 손상시키지 않고서 입자들을 장치로부터 제거하는 것이 아주 어렵다. 그러나, 본 발명의 지그재그 뱅크는 이러한 강한 세정을 견딜 수 있다.

본 발명은 다음의 도면을 참조하여 더욱 자세하게 설명될 것이다.

도 1(a)는 전형적인 유기 발광 장치의 단면 구조를 도시한 도면이다.

도 1(b)는 전하 이동층을 더 포함하는 유기 발광 장치의 단면 구조를 도시한 도면이다.

도 2는 폭이 y인 뱅크로 분리되고 한 변의 길이가 L인 픽셀의 육각형 매트릭스의 단위 셀(정삼각형)과 셀의 픽셀 영역의 백분율 공식, 3(½Lx)/½z(2x+y)*100을 도시한 도면이다.

도 3은 뱅크 아래쪽에서 발광층이 증착되는 우물(8)을 정의하는 추가층(7)을 도시하고 있으며, 추가층(7)은 픽셀 영역을 둘러싸고 있고, 표시된 우물을 정의하는 앞쪽과 뒤쪽의 부분은 선명하게 도시되어 있지 않다.

도 4는 반지름이 80㎛이고 폭이 20㎛인 곡선을 갖는 사인파형 뱅크를 도시하는 본 발명에 따르는 기판의 사진이다.

도 5는 반지름이 80㎛이고 폭이 20㎛인 곡선을 갖는 사인파형 뱅크를 도시하는 본 발명에 따르는 기판의 다른 사진이다.

본 발명에서 사용하는 지그재그 각도는 지그재그가 뱅크를 강하게 하는데 충분하면 특별히 제한되지 않는다. 각각의 내부(또는 외부) 각은 (각각의 지그 또는 재그는 하나의 작은 내부 각과 하나의 큰 외부각을 갖는다) 각 뱅크의 길이를 따라서 동일한 것이 바람직하지만, 본 발명은 이 바람직한 실시예에 제한되지 않는다(각은 뱅크의 길이에 따라 다를 수 있다). 따라서, 아래 언급된 각도의 바람직한 값은 뱅크의 길이를 따르거나 또는 바람직하게는 표시 장치 전체에 대해 평균 내부 각도이다. 따라서 지그재그의 평균 내부 각도는 예각(90°이하) 또는 직각(90°) 또는 둔각(90° 보다 크고 180° 보다 작은)이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 평균 내부 지그재그 각도는 둔각이다. 특히 평균 내부 지그재그 각도가 100° 내지 150°인 것이 바람직하다. 가장 바람직한 평균 내형 각도는 120° 내지 140°이다.

장치가 곡선 뱅크를 포함할 경우, 이 곡선은 사인파형 패턴을 가지는 것이 바람직하며, 특히 곡선의 반지름이 20 내지 180㎛인 것이 바람직하고, 뱅크의 곡선의 반지름이 40 내지 100㎛인 것이 더욱 바람직하다. 사인파형 패턴을 가지는 뱅크를 구비한 기판은 도 4 및 도 5에 도시되어 있다. 도 4는 뱅크(1)와 우물(2)을 포함하는 기판의 사진이며, 뱅크는 20㎛의 폭과 80㎛의 반지름을 갖는다. 도 5는 도 4의 기판의 더 넓은 표면 영역 위에서 뱅크(1)와 우물(2)의 윤곽을 도시하고 있다.

다른 실시예에서 뱅크는 물질의 두개의 평행 라인을 포함할 수 있는데, 그 결과 뱅크는 두개의 뱅크로 형성된 것으로 기술될 수 있다. 이러한 구조의 이점은 US6005344에 공개되어 있다.

본 장치의 픽셀 영역의 모양은 특히 제한되지 않으며 지그재그 뱅크는 어떤 픽셀 모양을 갖는 장치에도 효과적으로 이용될 수 있다. 뱅크는 픽셀의 모양을 정의하는데 도움을 줄 수 있으나 픽셀 영역은 뱅크를 증착하기 전에 제 1 전극 위에 추가층을 증착함으로써 정의되는 것이 바람직하다. 이 추가층은 각각의 픽셀 영역을 둘러싸고 발광층을 수용하는 우물을 정의한다. 이 추가층은 포토리쏘그래피를 이용하여 증착되고 패터닝되는 것이 바람직하다.

픽셀 영역은 육각형 또는 대체로 육각형인 것이 바람직하다. 픽셀 영역이 육각형이면 지그재그의 평균 내부 각도는 약 120°인 것이 바림직하다. 육각형이라는 용어는 정형의 육각형의 의미를 넘어 확장되거나 잘린 육각형도 포함될 수 있으며, 또는 다른 비정형의 육면을 가진 도형도 포함한다. 육각형의 픽셀 영역의 특별한 이점은 통상적인 사각형 픽셀과 비교해서 구석(corner)이 보다 개방적이라는 것이다(90°에 비해 120°). 이러한 개방된 구조는 발광층을 형성하는 물질이 구석으로 보다 쉽게 흘러 전체 픽셀 영역을 덮을 수 있게 한다.

제 2 전극은 기상 증착으로 증착되는 것이 바람직하다. 뱅크의 기능은 전극의 인접 섹션(일반적으로 평행 스트립) 사이에서 구별짓게 하는 ‘새도우’가 존재하도록 하는데 있다. 뱅크의 모양은 이것이 성취되는 한 제한되지 않는다. 그러나 일반적으로 뱅크는 위로 돌출한 부분을 포함하며 아래쪽 보다 끝이 더 넓다(즉, 단면이 뒤집힌 사다리꼴 모양인 돌출부를 포함한다). 이 때문에 ‘네가티브 월 프로파일’이라고 불리며 하나의 픽셀 영역 상에 형성된 제 2 전극과 인접한 픽셀 영역 상에 형성된 제 2 전극을 분리하는 충분한 ‘새도우’가 존재하도록 한다. 뱅크의 단면 모양과는 무관하게 뱅크의 폭은 3.0×10^-5m 이하인 것이 바람직하다. 뱅크의 폭은 2.5×10^-5m인 것이 더욱 바람직하다. 뱅크의 폭은 1.0×10^-5 내지 2.5×10 ^-5m 인 것이 가장 바람직하다. 이 폭은 뱅크가 네가티브 월 프로파일, 또는 포지티브 월 프로파일을 갖는지, 또는 사각형인지에 따라 끝, 바닥부에서의 뱅크의 돌출부의 폭이거나 평균 폭일 수 있다.

본 발명의 지그재그 뱅크를 사용하여 더 큰 발광층을 갖는 장치를 제작할 수 있다. 본 발명을 사용함으로써 가능한 발광 영역과 종래의 장치의 비교는 픽셀의 육각형 매트릭스에 대한 단위 셀(정삼각형)을 도시한 도 2를 참조하여 알 수 있다. 한 변의 길이가 L인 육각형 픽셀에서 단위 셀의 전체 영역은 ½z(2x + y)이다. 픽셀이 차지하는 영역은 3(½Lx)이다. 종래의 장치에서 뱅크의 폭은 일반적으로 약 4.0×10^-5m이다. 픽셀의 한 변의 길이는 전형적으로 24.0×10^-5m이다. 따라서 공지의 장치에서 픽셀이 차지하는 영역의 백분율은 약 83%이다. 그러나, 1.0×10^-5m로 좁은 폭을 가질 수 있는 본 발명의 뱅크를 사용하면 동일한 변의 길이를 갖는 픽셀의 발광 영역의 백분율은 95% 이상이다.

따라서, 본 장치에서는 픽셀 영역이 전체 기판 영역의 85% 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 픽셀 영역은 전체 기판 영역의 90% 이상을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 픽셀 영역은 전체 기판 영역의 95% 이상을 포함하는 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 유기 전기 발광 장치에 적당한 기판은 유리, 세라믹, 그리고 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 그리고 시클릭 올핀 수지와 같은 플라스틱을 포함한다. 기판은 투명, 반투명, 또는 빛이 반대쪽으로부터 발광하는 경우에는 불투명할 수 있다. 기판은 딱딱하거나 유연할 수 있으며 예를 들어 EP 0,949,850에 기재된 유리와 플라스틱의 합성물과 같이 합성 물질을 포함할 수도 있다.

본 발명의 장치에서 제 1 전극은 복수의 평행한 스트립(예를 들어, 가는 스트립으로 연결된 육각형 영역)를 포함하며 뱅크는 제 1 전극의 스트립과 직교하도록 배향되어 있다. 이로 인해 제 2 전극이 제 1 전극과 수직인 뱅크에 의해 전극 스트립으로 증착되고 분리된다. 제 1 전극은 투명할 수 있으며 이 경우 기판도 투명한 것이 바람직하다. 그러나, 다른 배열 형태에서 제 2 전극이 투명할 수 있으며 이 경우 기판과 제 1 전극은 투명할 필요가 없다. 따라서, 적어도 하나의 전극이 적당히 광 전도적이며 그리고 발광 영역으로부터 빛을 방출하기에 적당하도록 투명한 것이 바람직하다. 제 1 전극은 애노드인 것이 바람직하다.

발광층에 사용되는 유기 전기 발광 물질은 폴리머 물질인 것이 적당하며, 반도체 폴리머 물질과 결합한(전체적으로 또는 부분적으로) 폴리머 물질인 것이 바람직하다. 이와 달리 전기 발광 물질은 작은 분자 물질, 올리고머(oligomer) 물질 또는 모노머(monomer) 물질과 같은 비 폴리머 유기 물질일 수 있다. 유기 전기 발광 물질은 예를 들어 혼합물 또는 공중합체(copolymer)와 같은 하나, 둘 또는 그 이상의 전기 발광 성분을 포함할 수 있다.

본 장치는 발광층에 인접한 하나 또는 그 이상의 전하 이동층과 같이 원하는 경우 하나 또는 그 이상의 추가층을 포함할 수 있다. 전하 이동층은 제 1 전극과 발광층 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 제 1 전극이 ITO와 같은 애노드일 경우 전하 이동층은 정공 주입층인 것이 바람직하다. 하나 또는 각각의 전하 이동층은 폴리스티렌 술폰산 도핑된 폴리에틸렌 디옥시오펜("PEDOT-PSS"), 폴리(2,7-(9,9-di-n-옥틸플루오렌)-(1,4-페닐렌-(4-이미노(벤조산))-1,4-페닐렌-(4-이미노(벤조산))-1,4-페닐렌))(“BFA"), 폴리아닐린 그리고 PPV와 같은 하나 또는 그 이상의 폴리머를 적절하게 포함할 수 있다.

포토리쏘그래피는 특히 필요한 지그재그 배열로 뱅크를 패터닝할 경우에 유용하다. 포토리쏘그래피의 또 다른 장점은 추가층을 패터닝할 수 있어 추가층이 픽셀 영역을 둘러싸 발광층이 픽셀 영역 위에 증착되며 기판의 다른 부분 위에는 증착되지 않도록 한다. 일반적으로 발광층은 잉크 젯 인쇄법에 의해 증착되기 때문에 이러한 방법에 유용하다. 이 방법에서 발광층은 우물로 흐르고 기판의 다른 부분으로는 흐르지 않는다.

또한 본 발명은 위에서 정의한 표시 요소를 포함하는 전기 또는 전기 발광 장치를 제공한다. 장치를 구동하는데 있어서 제 1 전극은 애노드이고 제 2 전극은 캐소드인 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 위에서 기술한 표시 장치를 포함하는 방법을 제공한다. 이 방법은

(a) 기판 상에 제 1 전극을 증착하는 단계;

(b) 기판 상에 복수의 뱅크를 증착하는 단계;

(c) 복수의 픽셀 영역 상에 발광층을 증착하는 단계;

(d) 발광층 상에 제 2 전극을 증착하는 단계를 포함하되, 뱅크는 지그재그 패턴으로 증착되고, 포토리쏘그래피에 의해 증착되는 것이 바람직하다.

이제 이 공정을 더욱 자세하게 설명할 것이다.

제 1 전극을 증착하는 방법은 특별히 제한되지 않으며 액상 프로세싱 또는 기상 증착 방법과 같은 당업계에 알려진 적절한 방법을 이용할 수 있다. 따라서 제 1 전극은 스퍼터링에 의해 증착될 수 있다. 제 1 전극은 포토레지스트를 이용하여 예를 들어 가는 스트립으로 연결된 육각형 영역에서와 같이 픽셀 영역이 발광층을 수용하는 모양으로 패터닝하는 것이 바람직하다. 제 1 전극에서 가는 스트립 섹션과 같이 픽셀 영역이 아닌 부분은 금속화되어 제 1 전극의 도전성을 증가시킨다. 제 1 전극이 투명할 경우 픽셀 영역의 일부가 되는 제 1 전극의 부분은 투명한 상태로 남아 있어야 하므로 금속화되지 않는다.

바람직한 실시예에서, 제 1 전극(바람직하게는 애노드)은 결과물인 발광 장치의 높은 일 함수(work function)를 갖는 도전성 물질층을 포함한다. 기판을 통과하여 발광하는 빛이 요구되는 경우 이 도전성 물질은 투명하거나 반투명해야 하며 금속 산화물과 같이 일 함수가 4.3eV보다 큰 물질 중에서 적절하게 선택된다. 제 1 전극으로 바람직한 물질은 인듐-주석-산화물(ITO), 주석 산화물(TO), 알루미늄 도핑된 아연 산화물, 인듐 도핑된 아연 산화물, 마그네슘-인듐 산화물, 카드뮴-주석산화물, 금, 은, 니켈, 팔라듐, 그리고 백금을 포함한다.

이후 기판 상의 도전층이 전형적으로 패터닝된다. 일반적으로 이 패터닝은 포토리쏘그래피를 이용하여 수행되며 제 1 전극 층은 포토레지스트로 코팅되고 예를 들어 자외선 소스와 광 마스크를 이용하여 패터닝되며 적절한 전개 용액을 사용 하여 전개된다. 이후 노출된 전극은 화학 에칭으로 제거되며 패터닝된 층이 남는다. 전극은 전형적으로 패터닝되어 일련의 평행 스트립을 형성하고 육각형과 같은 원하는 픽셀 모양을 갖는 픽셀 영역을 포함하는 것이 바람직하다.

일반적으로 하나 또는 그 이상의 포토레지스트 층(플루오르화 폴리아미드와 같은)이 패터닝된 기판 상에 증착된다. 포토레지스트는 스핀 코팅, 닥터 블레이드 코팅이나 다른 적절한 기술에 의해 증착될 수 있다. 이러한 포토레지스트 층은 픽셀 영역 및 제 2 전극을 분리하는 뱅크를 정의하는 우물을 형성한다.

전형적으로 증착 후 포토레지스트 층이 통상적인 포토리쏘그래픽 기법을 이용하여 패터닝된다. 예를 들어 증착된 후 포토레지스트는 건조되고, 마스크를 통하여 자외선에 노출되고, 약하게 구워지며, 예를 들어 수산화 테트라메틸암모늄을 이용하여 세척되고, 강하게 구워진다. 전술한 바와 같이 지그재그 패턴의 뱅크 또는 우물을 정의하는 패턴이 바람직하며, 이는 역시 전술한 바와 같이 포토레지스트에 2차원의 함몰 형태의 패턴이다. 포토레지스트의 뱅크 사이에 제 1 전극의 영역이 노출된다.

바람직한 실시예에서 뱅크를 증착하기 위해 사용된 포토리쏘그래피 방법은 네가티브 포토리쏘그래피이다. 이것은 조사되지 않은 포토레지스트가 아니라 조사된 포토레지스트를 제거한다. 이 방법은 뱅크의 상방 돌출부의 역전된 사다리꼴 단면(네가티브 월 프로파일)을 만들어내며 본 발명에서 바람직하다. 픽셀 영역의 우물을 정의하는 추가층은 포토리쏘그래피에 의해 증착하는 것이 바람직하지만, 우물에 대해서는 포지티브 웰 프로파일도 바람직하다. 따라서, 추가층은 조사되지 않은 포토레지스트가 제거되는 포지티브 포토리쏘그래피를 사용하여 증착하는 것이 바람직하다. 추가층은 뱅크와 동일한 포토레지스트 또는 다른 포토레지스트로부터 형성될 수 있다. 뱅크 또는 추가층에 사용되는 포토레지스트 물질은 폴리아미드가 바람직하며 또는 플루오르화 폴리아미드가 더욱 바람직하다. 플루오르화 폴리아미드 포토레지스트는 전형적으로 감광 이미드 모노머 유닛과 플루오르화 모노머 유닛으로부터 형성된 공중합체(co-polymer)이다. 본 발명에서 사용될 수 있는 플루오르화 폴리아미드의 한 예는 HD Microsystems의 PI2771^®이다. 본 발명에서 사용할 수 있는 폴리아미드 포토레지스트는 Brewer Polyin T15010^®가 있다.

네가티브 월 프로파일을 갖는 뱅크를 얻는데 사용되는 기술은 당업계에 알려져 있으며 전형적으로 네가티브 포토레지스트의 경우에는 포토레지스트를 과소 노출시킨 후 과잉 전개한다. 뱅크에 네가티브 월 프로파일을 제공하는 것은 기판의 추가적인 프로세싱에 유리하며 특히 네가티브 월 프로파일을 갖는 뱅크는 금속 캐소드의 패터닝된 증착을 돕는다. EP 0,969,701은 유기 전기 발광 장치에서 캐소드를 증착할 때 네가티브 월 프로파일을 갖는 뱅크를 사용하는 방법이 공개되어 있다. 포토레지스트가 일반적으로 포지티브 월 프로파일을 갖는 우물의 패턴을 포함하는 경우에는 증착된 용액이 우물 속으로 보다 쉽게 흐른다. 포지티브 월 프로파일을 갖는 우물을 얻는 기술은 당업계에 공지되어 있으며 포지티브 포토레지스트의 경우에는 전형적으로 포토레지스트를 과잉 노출시킨 후 과소 전개한다.

특히, 지그재그 뱅크는 제 1 전극(ITO와 같은)의 이미 패터닝된 층 위 또는 우물이나 픽셀 영역을 정의하는 이미 패터닝된 포토레지스트 층 위에 포토레지스트 층을 코팅하고, 원하는 지그재그 패턴의 마스크를 이용하여 자외선에 포토레지스트를 노출시키고, 노출된 포토레지스트의 층을 약하게 굽고, 포토레지스트를 전개하고, (네가티브 또는 포지티브 포토레지스트가 사용되는 지에 따라) 노출되거나 노출되지 않은 포토레지스트를 제거하기 위해 세척하며, 마지막으로 포토레지스트를 강하게 구워 증착하는 것이 바람직하다.

유리 기판을 ITO로 코팅하고, 포토리쏘그래피를 이용하여 270×10^-6m(270㎛)의 두께와 그 사이에 15×10^-6m(15㎛)의 간격을 갖는 평행 선들을 포함하는 애노드를 형성하였다.

이후 기판을 O₂/CF₄ 플라즈마 처리에 노출시켜 액상 증착에 적절한 ITO의 표면 에너지를 제공하였다. O₂/CF₄ 플라즈마 처리는 300㎜의 지름, 450㎜의 깊이, 산소에 0.5 - 2% CF₄의 혼합 가스, 200Pa (1.5Torr)의 압력 그리고 400W의 전력으로 RF 배럴 에처(barrel etcher)에서 수행하였다.

이후 폴리아미드 층(Brewer Science의 Polyin^® T15010)을 기판 상에 스핀 코팅하였다. 폴리아미드는 포토리쏘그래피로 정형의 지그재그 뱅크(약 250×10^-6m(250㎛)의 지그/재그 길이와 약 120°의 평균 내부 각도를 갖는)로 패터닝하며 10×10^-6m(10㎛)의 높이와 20×10^-6m(20㎛)의 두께를 갖는 ITO의 평행 선에 직교하는 뱅크를 형성하며 뱅크 사이에 265×10^-6m(265㎛)의 폭을 갖는 노출된 ITO의 채널을 남겼다.

0.5wt.% 수용액의 PEDOT:PSS 층(전하 이동층)(Bayer의 Baytron^®)을 기판 상에 잉크 젯으로 인쇄하여 ITO의 노출된 영역 위로 50㎚ 두께의 층을 형성하였다(잉크 젯 프린터는 미국 Litrex로 부터). 이후 폴리플루오르 발광 폴리머층(발광층)을 PEDOT:PSS 층 위에 크실렌:트리메틸벤젠 용매에 1.5wt.%의 용액으로 잉크 젯으로 인쇄하였다. 이러한 방법으로 100㎚ 두께의 폴리플루오르 층이 PEDOT:PSS 상에 형성되었다.

50㎚ 두께의 칼슘 층과 250㎚ 두께의 알루미늄 층을 포함하는 캐소드를 폴리플루오르 층 위에 진공 증착으로 증착하였다. 이후 이 장치를 금속 캔으로 밀폐하였다.

이 장치를 테스트하였고, 지그재그 뱅크가 폭이 20×10^-6m(20㎛)에 불과하지만 부서지지 않고 캐소드 분리자로서 성공적으로 동작하는 것을 보였다.

포토리쏘그래피를 이용하여 제공된 우물의 추가층을 구비한 추가 기판을 전술한 방법에 따라 준비하였다. 전술한 바와 같이 우물의 층 위로 뱅크를 제공하였다. 각각의 경우 뱅크의 두께는 20㎛였다. 평균 내부 각도가 127°인 직선부를 갖는 지그재그 패턴을 갖는 뱅크와 곡선의 반지름이 40㎛와 80㎛인 사인파 패턴을 갖는 뱅크를 구비한 기판을 마련하였다. 뱅크의 후자는 도 4 및 5에 도시되어 있다. 기판의 우물에 Litrex 140L 잉크 젯 프린터(Litrex로부터 이용 가능)를 이용하여 잉크 젯 인쇄법에 의해 PEDOT:PSS 층을 제공하였다. PEDOT:PSS 위로 발광 폴리머층을 제공하였고 발광 장치에 캐소드를 제공하고 전술한 바와 같이 밀폐시켰다.

여기서 기술된 내용으로 본 발명의 다른 많은 실시예와 효과적인 대체물을 만들어 낼 수 있음은 당업자에게 자명하다. 본 발명은 여기 기술된 특정 실시예에 한정되지 않으며 당업자에게 자명한 변형을 포함하며 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 정신과 범위 내에 있다.

Claims

기판,

상기 기판 상에 형성된 제 1 전극,

픽셀 영역 사이에 위치한 복수의 뱅크,

상기 픽셀 영역 상에 형성된 발광 영역,

상기 발광 영역상에 형성된 제 2 전극을 포함하되,

상기 뱅크는 그들의 길이를 따라 지그재그 패턴으로 배열된

표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판은 투명 기판인

표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 지그재그 패턴의 내부 평균각은 둔각인

표시 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 지그재그 패턴의 내부 평균각은 100°내지 150°인

표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 뱅크는 휘어 있는

표시 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 뱅크는 곡률 반경이 20 내지 180㎛인 사인파형 패턴을 갖는

표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 뱅크는 위쪽으로 돌출한 부분을 포함하며, 상기 돌출한 부분은 네가티브 월 프로파일(negative wall profile)을 가지며, 또한 상기 돌출한 부분은 인접한 픽셀 영역 상에 형성된 상기 제 2 전극으로부터 하나의 픽셀 영역 상에 형성된 상기 제 2 전극을 분리하는

표시 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 장치는 상기 픽셀 영역을 둘러싸는 우물을 정의하는 추가층을 포함하는

표시 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 우물을 정의하는 상기 추가층은 상기 뱅크와 분리되어 있고, 상기 뱅크는 상기 추가층 상에 형성되는

표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 픽셀 영역은 전체 기판 영역의 85.0% 이상을 포함하는

표시 장치.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 픽셀 영역은 육각형인

표시 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 장치는 상기 발광 영역에 인접하는 추가적인 전하 이동층을 포함하는

표시 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 전극은 복수의 평행 스트립을 포함하고, 상기 뱅크는 상기 제 1 전극의 상기 스트립에 직교하도록 배향된

표시 장치.
기판 상에 제 1 전극을 증착하는 단계,

상기 기판 상에 복수의 뱅크를 증착하는 단계,

복수의 픽셀 영역 상에 발광층을 증착하는 단계,

상기 발광층 상에 제 2 전극을 증착하는 단계를 포함하되,

상기 뱅크는 그들의 길이를 따라 지그재그 패턴으로 증착되는

표시 장치 제조 방법.
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삭제
삭제
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제 18 항에 있어서,

상기 픽셀 영역을 둘러싸는 우물을 정의하는 추가층이 증착되는

방법.
제 24 항에 있어서,

상기 우물을 정의하는 상기 추가층은 상기 뱅크로부터 분리되어 있고 상기 뱅크를 형성하기 이전에 증착되는

방법.
제 18 항, 제 24 항 및 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 뱅크를 증착하기 위해 사용하는 포토리쏘그래피 방법은 네가티브 포토리쏘그래피 방법을 포함하는

방법.
삭제
제 18 항, 제 24 항 및 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 방법은 상기 발광층에 인접한 전하 이동층을 증착하는 추가적인 단계를 포함하는

방법.
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삭제
제 28 항에 있어서,

상기 제 1 전극은 상기 발광층을 수용하는 상기 픽셀 영역을 형성하기 위해 포토리쏘그래피에 의해 패터닝되는

방법.
제 1 항 내지 제 7 항, 제 9 항 내지 제 11 항, 제 14 항, 제 15 항 및 제 17 항 중 어느 한 항에서 정의된 표시 장치를 포함하는 전기 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 지그재그 패턴의 내부 평균각은 120°내지 140°인

표시 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 뱅크는 곡률 반경이 40 내지 100㎛인 사인파형 패턴을 갖는

표시 장치.
제 1 항 내지 제 7 항, 제 9 항 내지 제 11 항, 제 14 항, 제 15 항 및 제 17 항 중 어느 한 항에서 정의된 표시 장치를 포함하는 전기 발광 장치.