KR100676813B1 - 표시장치의 제조방법, 이에 의한 표시장치 및 이에사용되는 제조장치 - Google Patents

표시장치의 제조방법, 이에 의한 표시장치 및 이에사용되는 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표시장치의 제조방법, 이에 의한 표시장치 및 이에 사용되는 제조장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 표시장치의 제조방법은 절연기판 상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터에 전기적으로 연결되어 있는 전극을 형성하는 단계와; 상기 전극을 둘러싸는 격벽을 형성하는 단계와; 상기 격벽에 둘러싸인 상기 전극 상에 제1용매를 공급하는 단계와; 상기 제1용매가 공급된 상기 전극 상에 유기물과 제2용매를 포함하는 잉크를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 유기층의 두께가 균일한 표시장치가 제공된다.

Description

표시장치의 제조방법, 이에 의한 표시장치 및 이에 사용되는 제조장치{METHOD OF MAKING DISPLAY DEVICE, DISPLAY DEVICE THEREFROM AND MAKING APPARATUS THEREFOR}
도 1은 본 발명에 따른 표시장치의 제조에 사용되는 잉크젯 장치의 사시도이고,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 표시장치의 제조에 사용되는 잉크젯 장치의 노즐 헤드를 설명하기 위한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 표시장치의 제조에 사용되는 잉크젯 장치의 제어 블록도이고,
도 4는 본 발명에 따른 표시장치의 제조에 사용되는 잉크젯 장치에 기판이 장착된 상태를 나타내는 평면도이고,
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 화소에 대한 등가회로도이고,
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 단면도이고,
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 제조하는 다른 방법을 설명 하기 위한 도면이고,
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 제조하는 또 다른 방법을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *
110 : 절연기판 120 : 박막트랜지스터
131 : 보호막 132 : 화소전극
141 : 격벽 151 : 정공주입층
152 : 유기 발광층 161 : 공통전극
본 발명은 표시 장치의 제조방법, 이에 의한 표시장치 및 이에 사용되는 제조장치에 관한 것으로서, 더 자세하게는, 잉크의 증발조건을 균일하게 하여 유기층의 두께가 균일한 표시장치의 제조방법, 이에 의한 표시장치 및 이에 사용되는 제조장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치(flat panel display) 중 저전압 구동, 경량 박형, 광시야각 그리고 고속응답 등의 장점으로 인하여, 최근 OLED(organic light emitting diode)가 각광 받고 있다. OLED는 구동방식에 따라 수동형(passive matrix)과 능동형(active matrix)으로 나누어진다. 이중 수동형은 제조과정은 간단하지만 디스플레이 면적과 해상도가 증가할수록 소비전력이 급격히 증가하는 문제 가 있다. 따라서 수동형은 주로 소형 디스플레이에 응용되고 있다. 반면 능동형은 제조과정은 복잡하지만 대화면과 고해상도를 실현할 수 있는 장점이 있다.
능동형 OLED는 박막트랜지스터가 각 화소 영역마다 연결되어, 각 화소 영역별로 유기 발광층의 발광을 제어한다. 각 화소 영역에는 화소전극이 위치하고 있는데, 각 화소전극은 독립된 구동을 위해 인접한 화소전극과 전기적으로 분리되어 있다. 화소전극 상에는 정공주입층과 유기 발광층과 같은 유기층이 존재한다.
유기층은 통상 잉크 젯 방식으로 형성된다. 잉크 젯 방식에서는 격벽으로 둘러싸인 화소전극 상에 유기물이 용해되어 있는 잉크를 드로핑한 후, 잉크를 건조하여 유기층을 형성한다.
그런데 드로핑된 잉크의 중앙부와 가장자리 부분의 건조조건이 상이하여 유기층의 두께가 불균일해지는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 유기층의 두께가 균일한 표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 유기층의 두께가 일정한 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유기층의 두께가 균일한 표시장치를 제조하는 제조장치를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 절연기판 상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막트랜지스터에 전기적으로 연결되어 있는 전극을 형성하는 단계와; 상기 전극을 둘러싸는 격벽을 형성하는 단계와; 상기 격벽에 둘러싸인 상기 전극 상에 제1용매를 공급하는 단계와; 상기 제1용매가 공급된 상기 전극 상에 유기물과 제2용매를 포함하는 잉크를 공급하는 단계를 포함하는 표시장치의 제조방법에 의하여 달성된다.
상기 잉크가 공급되는 상기 전극을 둘러싸는 외곽 전극 중 적어도 일부에는 상기 제1용매가 공급되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제1용매와 상기 제2용매는 같은 성분인 것이 바람직하다.
상기 제1용매는 상기 제2용매보다 끓는 점이 낮은 것이 바람직하다.
상기 제2용매는 제1끓는 점을 가지는 제1서브용매과 상기 제1끓는 점보다 높은 제2끓는 점을 가지는 제2서브용매를 포함하며, 상기 제1용매는 상기 제1서브용매와 같은 성분인 것이 바람직하다.
상기 잉크의 공급은 제1방향으로 서로 나란히 배치되어 있으며 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로 연장되어 있는 복수의 공급 경로를 따라 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 잉크의 공급 시에, 상기 제1용매는 상기 잉크가 공급되는 상기 공급 경로에 인접한 상기 공급 경로를 따라 공급되는 것이 바람직하다.
상기 잉크의 공급은 상기 제1방향을 따라 상기 복수의 공급 경로에 대하여 순차적으로 이루어지며, 상기 제1용매가 공급되는 상기 공급 경로는 상기 잉크가 공급되는 상기 공급 경로보다 상기 제1방향을 따라 앞서 위치하는 것이 바람직하 다.
상기 제1용매의 공급과 상기 잉크의 공급은 동일한 상기 공급 경로 상에서 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 복수의 공급 경로는 최외곽에 위치하는 한 쌍의 외곽 공급 경로와 상기 한 쌍의 외곽 공급 경로 내부에 위치하는 내부 공급 경로를 포함하며, 상기 제1용매는 상기 내부 공급 경로보다 상기 한 쌍의 외곽 공급 경로에서 더 많이 공급되는 것이 바람직하다.
상기 복수의 공급 경로는 최외곽에 위치하는 한쌍의 외곽 공급 경로와 상기 한 쌍의 외곽 공급 경로 내부에 위치하는 내부 공급 경로를 포함하며, 상기 제1용매를 상기 외곽 공급 경로 바깥 영역에 공급하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 다른 목적은 절연기판 상에 형성되어 있는 박막트랜지스터와; 상기 박막트랜지스터에 전기적으로 연결되어 있는 전극과; 상기 전극을 둘러싸는 격벽과; 상기 격벽에 둘러싸여 있으며 상기 전극 상에 제1용매를 공급한 후 유기물과 제2용매를 포함하는 잉크를 공급하여 형성된 유기층을 포함하는 표시장치에 의하여 달성된다.
상기 잉크가 공급되는 상기 화소전극을 둘러싸는 외곽 화소전극 중 적어도 일부에는 상기 제1용매가 공급되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제1용매와 상기 제2용매는 동일한 것이 바람직하다.
상기 제1용매는 상기 제2용매보다 끊는 점이 낮은 것이 바람직하다.
상기 제2용매는 제1끓는 점을 가지는 제1서브용매과 상기 제1끓는 점보다 높은 제2끓는 점을 가지는 제2서브용매를 포함하며, 상기 제1용매는 상기 제1서브용매와 같은 성분인 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 또 다른 목적은 복수의 전극이 형성된 기판이 안착되는 안착영역을 가지는 스테이지와; 제1서브노즐헤드와 제2서브노즐헤드를 포함하는 노즐헤드부와; 상기 제1서브노즐헤드에 제1용매를 공급하며 상기 제2서브노즐헤드에 유기물과 제2용매를 포함하는 잉크를 공급하는 공급부와; 상기 노즐헤드부와 상기 스테이지를 상대 이송시키는 구동부와; 상기 제1용매가 공급된 상기 전극 상에 상기 잉크가 공급되도록 상기 공급부와 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 표시장치의 제조장치에 의하여 달성된다.
상기 노즐헤드부가 장착되는 헤드 몸체를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 구동부는 상기 노즐 헤드와 상기 스테이지를 제1방향과 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 상대이송시키는 것이 바람직하다.
상기 제1서브노즐헤드와 상기 제2서브노즐헤드는 상기 제1방향 또는 상기 제2방향을 따라 배치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 구동부는, 상기 노즐헤드를 상기 제1방향으로 이동시키는 제1서브구동부와; 상기 스테이지를 상기 제2방향으로 이동시키는 제2서브구동부를 포함하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하겠다.
여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여 하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.
설명에서 '상에' 또는 '위에'는 두 층(막) 간에 다른 층(막)이 개재되거나 개재되지 않는 것을 의미하며, '바로 위에'는 두 층(막)이 서로 접촉하고 있음을 나타낸다.
먼저 도 1, 도2a 및 도 2b를 참조하여 본 발명에 따른 표시장치의 제조에 사용되는 잉크젯 장치를 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 표시장치의 제조에 사용되는 잉크젯 장치의 사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 표시장치의 제조에 사용되는 잉크젯 장치의 노즐 헤드를 설명하기 위한 도면이다.
잉크젯 장치(1)는 기판이 안착되는 스테이지(10), 스테이지(10) 상부에 위치하며 잉크 젯팅을 위한 노즐(33)이 마련되어 있는 노즐 헤드(32), 스테이지(10)의 외곽에 위치하는 한 쌍의 스피툰부(41)를 포함한다.
노즐 헤드(32)와 스테이지(10)는 서로 직교하는 제1방향과 제2방향을 따라 상대이동할 수 있다. 잉크젯 장치(1)는 노즐 헤드(32)에 연결되어 있으며 제1방향으로의 상대이동을 위한 제1구동부(23)와, 스테이지(10)에 연결되어 있으며 제2방향으로의 상대이동을 위한 제2구동부(13)을 포함한다.
스테이지(10)는 대략 직사각형 형상이며 잉크 젯팅으로 유기층이 형성될 대상인 기판이 안착되는 안착영역을 형성한다. 스테이지(10)에는 안착된 기판을 고정하기 위한 진공척(11)이 마련되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 정전기척 등의 다른 고정수단으로 기판을 고정하는 것도 가능함은 물론이다.
스테이지(10)는 제2회전스크류(12)를 통해 제2구동부(13)에 연결되어 있다. 제2회전스크류(12)는 제2구동부(23)의 작동에 따라 정회전 또는 역회전하며, 제2회전스크류(12)의 회전에 따라 스테이지(10)는 스테이지(10)의 단변과 평행한 제2방향으로 왕복운동하게 된다. 제2구동부(13)은 모터를 포함할 수 있다.
잉크젯 장치(1)는 도시하지는 않았지만 스테이지(10)의 이동을 용이하게 하기 위한 레일을 더 포함할 수 있다.
스테이지(10)의 상부에는 대략 'ㄷ'자 형상이며 헤드 본체(31)를 지지하기 위한 지지본체(21)가 마련되어 있다. 헤드 본체(31)에는 복수의 노즐 헤드(32)가 장착되어 있다. 지지본체(21)는 제2방향의 수직방향으로 연장되어 있다.
지지본체(21)에는 제1회전 스크류(22)가 마련되어 있다. 제1회전스크류(22)는 일단은 지지본체(21)의 일 측변에 회전가능하게 연결되어 있으며, 타단은 지지본체(21)의 타 측변에 고정되어 있는 제1구동부(23)에 연결되어 있다. 제1회전스크류(22)에는 암나사산이 형성되어 있는 회전축 연결부(24)가 나사결합되어 있다. 회전축 연결부(24)는 제1회전스크류(22)의 회전방향에 따라 제1방향을 따라 왕복운동한다.
회전축 연결부(24)의 이동에 따라 회전축 연결부(24)에 연결되어 있는 헤드 본체(31)도 왕복운동한다. 제1회전스크류(22)가 제2방향과 수직으로 연장되어 있으므로 헤드 본체(31)의 이동은 스테이지(10)의 이동과 수직을 이룬다.
헤드 본체(31)는 제3구동부(25) 및 중간연결부(26)를 통해 회전축 연결부(24)과 연결되어 있다. 제3구동부(25)는 수축 신장이 가능하여 헤드 본체(31)는 스 테이지(10) 판면과 수직인 제3방향으로 왕복운동할 수 있다. 이에 따라 헤드 본체(31)는 스테이지(10)와 접근 또는 이격이 가능하다.
이상 설명한 스테이지(10)와 헤드본체(31)의 상대이동을 위한 구성은 일 실시예에 불과하며, 스테이지(10)와 헤드본체(31)를 상대이동시킬 수 있는 구성이라면 모두 적용가능하다.
도 2a 및 도 2b를 참조하여 노즐 헤드(32)를 더 상세히 설명한다. 도 2a는 노즐 헤드(32)가 장착되어 있는 헤드 본체(31)를 스테이지(10)에서 본 모습을 나타낸 것이다.
헤드본체(31)는 제1방향을 따라 연장된 직사각형 형상이다. 노즐 헤드(32)는2개의 서브 노즐 헤드(32a, 32b)로 이루어지며, 이들은 제1방향을 따라 헤드 본체(31)에 장착되어 있다. 각 노즐 헤드(32)는 제1방향과 일정한 각도를 이루고 있는데 이 각도는 잉크 젯 대상의 간격에 따라 결정된다. 각 노즐 헤드(32)에는 3개의 노즐(33)이 일렬로 장착되어 있다. 각 노즐 헤드(32)는 별도의 잉크 공급부(35)로부터 잉크를 공급받는다. 잉크공급부(35)는 잉크를 저장하는 잉크 탱크(36), 잉크 유량을 조절하는 유량조절기(mass flow controller, 37) 및 잉크 탱크(36)와 헤드 본체(31)를 연결하는 유로관(38)을 포함한다. 잉크 공급부(35)는 2개의 서브 잉크 공급부(35a, 35b)로 이루어지며, 각 서브 잉크 공급부(35a, 35b)는 연결되어 있는 서브 노즐 헤드(32a, 32b) 각각에 별도로 잉크를 공급한다. 잉크탱크(36), 유량조절기(37) 및 유로관(38) 역시 각각 2개씩의 서브 잉크탱크(36a, 36b), 서브 유량조절기(37a, 37b) 및 서브 유로관(38a, 38b)으로 이루어진다.
각 서브 잉크 공급부(35a, 35b)는 서로 다른 잉크를 공급하거나, 동일한 잉크를 공급할 수 있다.
유로관(38)을 통해 헤드 본체(31)로 공급된 잉크는 헤드 본체(31)와 노즐 헤드(32)에 마련된 유로(34)를 통해 노즐(33)로 공급되어 제팅된다.
다시 도 1로 돌아오면 스테이지(10)의 외곽에는 한 쌍의 스피툰부(41)가 마련되어 있다. 스피툰부(41)는 제팅되는 잉크를 수용하는데 용기 형성으로 마련되어 있다. 실시예와 달리 스피툰부(41)는 제팅되는 잉크를 흡수하는 천으로 마련될 수도 있다. 노즐(33)에서 잉크가 제팅되지 않으면 노즐(33)이 막히거나 성능이 저하될 수 있다. 따라서 기판 교체 과정과 같은 제팅 대기 시간 동안 헤드 본체(31)는 스피툰부(41) 상부로 위치하여 스피툰부(41)에 잉크를 제팅하게 된다.
스피툰부(41)는 제1회전스크류(22)에 하부에 위치하도록 마련되어 있다. 이에 따라 헤드 본체(31)는 제1회전스크류(22)를 따라 제1방향으로 이동하여 스피툰부(41) 상부에 위치할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 표시장치의 제조에 사용되는 잉크젯 장치의 제어 블록도이다. 제어부(51)는 각 구동부(13, 23, 25)를 제어하여 스테이지(10)와 헤드 본체(31)와의 상대적 위치를 조절하거나, 헤드 본체(31)를 스피툰부(41) 상에 위치할 수 있다. 제어부(51)는 또한 잉크 공급부(35)를 제어하여 노즐(33)을 통한 제팅을 실시하거나 정지시킬 수 있다. 이 때 제어부(51)는 각 서브 잉크 공급부(35a, 35b)별로 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 표시장치의 제조에 사용되는 잉크젯 장치에 기판이 장착된 상태를 나타내는 평면도이다.
기판(101)은 안착영역 상에 위치하며 내부에 잉크가 제팅될 제팅영역을 가지고 있으며 제팅영역은 대략 표시영역과 일치한다.
이상의 잉크젯 장치는 다양하게 변형될 수 있다.
예를 들어 잉크 공급부(35)는 잉크 탱크(36)와 헤드 본체(31) 사이에 위치하는 온/오프 밸브를 더 포함할 수 있다. 이 경우 제어부(51)는 배제영역에 위치하는 노즐 헤드(32)에 연결되어 있는 밸브를 오프시킬 수 있다.
잉크 공급부(35)는 또한 압력조절이 가능한 잉크 탱크를 포함하고 노즐(33)을 통한 잉크 제팅은 잉크 탱크의 압력을 조절하여 이루어질 수 있다. 이때 제어부(51)는 배제영역에 위치하는 노즐 헤드(32)에 연결되어 있는 잉크 탱크의 압력이 감소하도록 잉크 공급부(35)를 제어할 수 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 도 5과 도 6을 참조하여 살펴본다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 표시장치에서 화소에 대한 등가회로도이다.
하나의 화소에는 복수의 신호선이 마련되어 있다. 신호선은 주사신호를 전달하는 게이트선, 데이터 신호를 전달하는 데이터선 그리고 구동 전압을 전달하는 구동 전압선을 포함한다. 데이터선과 구동 전압선은 서로 인접하여 나란히 배치되어 있으며, 게이트선은 데이터선 및 구동 전압선과 수직을 이루며 연장되어 있다.
각 화소는 유기발광소자(LD), 스위칭 박막트랜지스터(Tsw), 구동 박막트랜지스터(Tdr), 축전기(C)를 포함한다.
구동 박막트랜지스터(Tdr)는 제어 단자, 입력 단자 및 출력단자를 가지는데, 제어단자는 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)에 연결되어 있고, 입력 단자는 구동 전압선에 연결되어 있으며, 출력 단자는 유기발광소자(LD)에 연결되어 있다.
유기발광소자(LD)는 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 출력 단자에 연결되는 애노드(anode)와 공통전압(Vcom)에 연결되어 있는 캐소드(cathod)를 가진다. 유기 발광 소자(LD)는 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 출력 전류에 따라 세기를 달리하여 발광함으로써 영상을 표시한다. 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 전류는 제어 단자와 출력 단자 사이에 걸리는 전압에 따라 그 크기가 달라진다.
스위칭 박막트랜지스터(Tsw)는 또한 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가지는데, 제어 단자는 게이트선에 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선에 연결되어 있으며, 출력 단자는 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 제어 단자에 연결되어 있다. 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)는 게이트선에 인가되는 주사 신호에 따라 데이터선에 인가되는 데이터 신호를 구동 박막트랜지스터(Tdr)에 전달한다.
축전기(C)는 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 제어 단자와 입력단자 사이에 연결되어 있다. 축전기(C)는 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 제어 단자에 입력되는 데이터 신호를 충전하고 유지한다.
도 6은 본 발명에 따라 제조된 표시 장치의 단면도이다.
본 발명에 따라 제조된 표시 장치(100)는 절연기판(110) 상에 형성되어 있는 박막트랜지스터(120), 박막트랜지스터(120)에 전기적으로 연결되어 있는 화소전극(132), 화소전극(132) 상에 형성되어 있는 유기층(150)을 포함한다.
도면에서는 비정질 실리콘을 사용한 박막트랜지스터(120)를 예시하였으나 폴리실리콘을 사용하는 박막트랜지스터를 사용할 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따라 제조된 표시 장치(100)를 자세히 살펴보면 다음과 같다.
유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 절연성 재질을 포함하여 만들어진 절연기판(110) 상에 게이트 전극(121)이 형성되어 있다.
절연기판(110)과 게이트 전극(121) 위에는 실리콘 질화물(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(122)이 형성되어 있다. 게이트 전극(121)이 위치한 게이트 절연막(122) 상에는 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체층(123)과 n형 불순물이 고농도 도핑된 n+ 수소화 비정질 실리콘으로 이루어진 저항성 접촉층(124)이 순차적으로 형성되어 있다. 여기서, 저항성 접촉층(124)은 게이트 전극(121)을 중심으로 양쪽으로 분리되어 있다.
저항 접촉층(124) 및 게이트 절연막(122) 위에는 소스 전극(125)과 드레인 전극(126)이 형성되어 있다. 소스 전극(125)과 드레인 전극(126)은 게이트 전극(121)을 중심으로 분리되어 있다.
소스 전극(125)과 드레인 전극(126) 및 이들이 가리지 않는 반도체층(123)의 상부에는 보호막(131)이 형성되어 있다. 보호막(131)은 실리콘 질화물(SiNx) 또는/그리고 유기막으로 이루어질 수 있다. 보호막(131)에는 드레인 전극(126)을 드러내는 접촉구(127)가 형성되어 있다.
보호막(131)의 상부에는 화소전극(132)이 형성되어 있다. 화소전극(132)은 음극(anode)이라고도 불리며 유기 발광층(152)에 정공을 공급한다. 화소전극(132) 은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)등의 투명한 도전물질로 이루어져 있으며 스퍼터링 방법에 의하여 형성된다. 화소전극(132)은 평면에서 보아 대략 사각형으로 패터닝되어 있을 수 있다.
각 화소전극(132) 간에는 격벽(141)이 형성되어 있다. 격벽(141)은 화소전극(132) 간을 구분하여 화소영역을 정의하며 박막트랜지스터(120)와 접촉구(127) 상에 형성되어 있다. 격벽(140)은 박막트랜지스터(120)의 소스 전극(125) 및 드레인 전극(126)이 공통전극(161)과 단락되는 것을 방지하는 역할도 한다. 격벽(141)은 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등의 내열성, 내용매성이 있는 감광물질이나 SiO2, TiO2와 같은 무기재료로 이루어질 수 있으며 유기층과 무기층의 2층 구조도 가능하다.
화소전극(132) 상부에는 정공주입층(151, hole injecting layer)과 유기 발광층(152)이 위치하고 있다.
정공주입층(151)으로는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 등의 폴리티오펜 유도체와 폴리스틸렌 술폰산(PSS) 등의 혼합물을 사용할 수 있다.
유기 발광층(152)은 적색을 발광하는 적색 발광층(152a), 녹색을 발광하는 녹색 발광층(152b), 청색을 발광하는 청색 발광층(152c)으로 이루어져 있다.
유기 발광층(152)은 폴리플루오렌 유도체, (폴리)파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리페닐렌 유도체, 폴리비닐카바졸, 폴리티오펜 유도체, 또는 이들의 고분자 재료에 페릴렌계 색소, 로더민계 색소, 루브렌, 페릴렌, 9,10-디페닐안트라센, 테트라페닐부타디엔, 나일 레드, 쿠마린 6, 퀴나크리돈 등을 도핑하여 사용할 수 있다.
화소전극(132)에서 전달된 정공과 공통전극(161)에서 전달된 전자는 유기 발광층(152)에서 결합하여 여기자(exciton)가 된 후, 여기자의 비활성화 과정에서 빛을 발생시킨다.
격벽(141) 및 유기 발광층(152)의 상부에는 공통전극(161)이 위치한다. 공통전극(161)은 양극(cathode)이라고도 불리며 유기 발광층(152)에 전자를 공급한다. 공통전극(161)은 칼슘층과 알루미늄층으로 적층되어 구성될 수 있다. 이 때 유기 발광층(152)에 가까운 측에는 일함수가 낮은 칼슘층이 배치되는 것이 바람직하다.
불화 리튬은 유기 발광층(152)의 재료에 따라서는 발광효율을 증가시키기 때문에, 유기 발광층(52)과 공통전극(161) 사이에 불화리튬층을 형성할 수도 있다. 공통전극(161)을 알루미늄, 은과 같은 불투명한 재질로 만들 경우 유기 발광층(152)에서 발광된 빛은 절연기판(110) 방향으로 출사되며 이를 바텀 에미션(bottom emission) 방식이라 한다.
도시하지는 않았지만 표시장치(100)는 유기 발광층(152)과 공통전극(161) 사이에 전자수송층(electron transfer layer)과 전자주입층(electron injection layer)을 더 포함할 수 있다. 또한 공통전극(161)의 보호를 위한 보호막, 유기층(150)으로의 수분 및 공기 침투를 방지하기 위한 봉지부재를 더 포함할 수 있다. 봉지부재는 밀봉수지와 밀봉캔으로 이루어질 수 있다.
이하 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 제조방법을 설명한다.
먼저 도 7과 같은 기판(101)을 제조한다. 기판(101)을 보면 절연기판(110) 상에 박막트랜지스터(120), 화소전극(132) 및 격벽(141)이 형성되어 있다.
박막트랜지스터(120)는 채널부가 비정질 실리콘으로 이루어져 있으며 공지의 방법으로 제조될 수 있다.
박막트랜지스터(120) 형성 후 박막트랜지스터(120) 상에 보호막(131)을 형성한다. 보호막(131)이 실리콘 질화물인 경우 화학기상증착법을 사용할 수 있으며, 유기물인 경우 스핀 코팅, 슬릿 코팅 등을 사용할 수 있다. 이 후 보호막(131)을 패터닝하여 드레인 전극(126)을 드러내는 접촉구(127)를 형성한다. 접촉구(127)를 형성한 후 접촉구(127)를 통해 드레인 전극(126)과 연결되어 있는 화소전극(132)을 형성한다. 화소전극(132)은 ITO를 스퍼터링 방식으로 증착한 후 패터닝하여 형성할 수 있다.
격벽(141)은 화소전극(132) 상에 감광성 물질을 코팅한 후 노광, 현상하여 형성할 수 있다.
다음, 도 8a 내지 도 8b와 같이 제팅영역에 제1용매(155)를 제팅한다. 도 8b는 도 8a의 Ⅷb-Ⅷb를 따른 단면도이다 헤드 본체(31)는 정지되어 있는 상태에서 스테이지(10)는 하부에서 상부로 향하며, 이에 따라 제팅방향은 상부에서 하부를 향한다.
노즐 헤드(32)에 있어서 좌측에 있는 서브 노즐헤드(32a)는 정공주입물질을 포함하는 제1잉크(156a)를 제팅하며, 우측에 있는 서브 노즐헤드(32b)는 제1용매(155)를 제팅한다. 이를 위해 서브 잉크 탱크(36a)에는 정공주입물질을 포함하는 제1잉크(156a)가 저장되어 있으며 서브 잉크 탱크(36b)에는 제1용매(155)가 저장되 어 있다.
제팅영역에는 어느 하나의 서브 노즐헤드(32a, 32b)에 대응하는 복수의 서브 제팅영역(102)이 마련되어 있다. 각 서브제팅영역(102)은 스테이지(10)의 이송방향을 따라 길게 연장되어 있다.
도 8a는 복수의 서브 제팅영역(102) 중 최 좌측에 위치한 서브 제팅영역(102a)에 제1용매(155)를 제팅하는 상태를 나타낸다. 이 때 서브 노즐헤드(32a)로부터의 제1잉크(156a)의 제팅은 정지되어 있다. 서브 제팅영역(102a)에 대한 제팅이 완료되면 헤드 본체(31)를 우측으로 소정 거리 이동시켜 제1용매(155)가 제팅되어 있는 서브 제팅영역(102a) 상에 제1잉크(156a)를 제팅하는 서브 노즐헤드(32a)가 위치하도록 한다.
도 9a 및 도 9b는 서브 제팅영역(102a)에 제1잉크(156a)를 제팅하는 상태를 나타낸다. 도 9b는 도 9a의 Ⅸb-Ⅸb를 따른 단면도이며 도 9c는 도 9a의 Ⅸc-Ⅸc를 따른 단면도이다.
스테이지(10)의 이송방향은 상부에서 하부를 향하며, 이에 의해 제팅은 하부에서 상부를 향하여 이루어진다. 이 때 제1용매(155)를 제팅하는 서브 노즐헤드(32b)는 서브 제팅영역(102b)에 위치하면서 제1용매(155)를 제팅한다. 서브 노즐헤드(32a)는 제1용매(155)가 제팅되어 있는 서브 제팅영역(102a) 상에 제1잉크(156a)를 제팅한다. 제팅된 제1잉크(156a)는 이미 제팅되어 있던 1용매(155)와 합해져 제2잉크(156b)를 형성한다.
사용되는 제1용매(155)와 제1잉크(156a)에 대하여 자세히 설명한다.
제1잉크(156a)는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 등의 폴리티오펜 유도체와 폴리스틸렌 술폰산(PSS) 등의 혼합물과 이들 혼합물이 용해되어 있는 제2용매를 포함한다. 제2용매로는, 예를 들어, 이소프로필알콜(IPA), n-부탄올, γ-부틸올락톤, N-메틸피를리돈(NMP), 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논(DMI) 및 그 유도체, 카비톨아세테이트, 부틸카비톨아세테이트 등의 글리콜에테류 등을 들 수 있다.
제1용매(155)는 다음과 같이 다양하게 마련될 수 있다.
첫째로 제1용매(155)는 제1잉크(156a)의 제2용매와 같은 성분이 사용될 수 있다.
둘째로 제1용매(155)는 제1잉크(156a)의 제2용매보다 끊는 점이 낮은 성분이 사용될 수 있다. 이는 제1용매(155)의 휘발성이 증가되면 제2잉크(156b)의 휘발조건을 균일하게 하는데 유리하기 때문이다.
셋째로, 제2용매가 끓는 점이 낮은 제1서브용매와 끊는 점이 높은 제2서브용매로 이루어진 경우, 제1용매(155)는 제1서브용매와 같은 성분이 사용될 수 있다. 이는 제1용매(155)의 휘발성이 증가되면 제2잉크(156b)의 휘발조건을 균일하게 하는데 유리하기 때문이다. 이 때 제1서브용매와 제2서브용매의 끊는 점 차이는 50℃이상인 것이 바람직하며, 구체적으로는 50℃ 내지 100℃ 사이일 수 있다.
제1용매의 역할을 도 9c를 참조하여 설명한다.
A지점과 B지점에는 제2잉크(156b)가 위치하고 있으며, A지점의 우측에 위치하는 C지점에는 제1용매(155)가 위치하고 있다.
먼저 실시예와 달리 C지점에 제1용매(155)가 위치하지 않을 경우, 인접한 서 브 제팅영역(102a, 102b)의 경계에 위치하는 A지점의 제2잉크(156b)의 건조특성을 살펴본다.
A지점의 제2잉크(156b)는 표면장력에 의하여 중심부(a1)가 두껍고 주변부(a2)가 얇은 형태를 가지며 용매의 증기밀도(vapor density)는 중심부(a1)가 주변부(a2)에 비하여 높게 된다. 용매의 건조 속도는 제2잉크(156b)를 둘러싸고 있는 증기 밀도에 반비례하기 때문에 중심부(a1)보다는 주변부(a2)에서 용매의 건조가 활발히 일어난다. 제2잉크(156b) 중의 정공주입물질은 용매의 건조가 활발히 일어나는 주변부(a2)로 이동하게 되며 이에 따라 형성되는 정공주입층(151)은 주변부(a2)가 중심부(a1)보다 높은 형태를 가지게 된다. 이러한 형태의 정공주입층(151)은 휘도감소, 개구율감소, 수명 단축 등을 유발한다.
한편 각 서브 제팅영역(102a, 102b, 102c)에 대하여 순차적으로 제팅이 되면서 서브제팅영역(102a, 102b, 102c)간에 건조조건이 달라진다. 이에 따라 서브제팅영역(102a, 102b, 102c)간에 정공주입층(151)의 형태가 달라지는 문제점도 있다.
다시 도 9c를 참조하면 A지점의 제2잉크(156b)의 건조는 주변에 위치하는 제2잉크(156b) 및 제1용매(155)에 의해 영향을 받는다. 즉, 주변에서 용매의 증기가 공급되기 때문에 중앙부(a1)와 주변부(a2)가 거의 같은 증기 밀도를 갖는 것이다. 이에 따라 A지점의 제2잉크(156b)는 전체에 걸쳐 용매의 건조가 균일하게 이루어져, 생성되는 정공주입층(151)은 균일한 두께를 가지게 된다.
한편 제2잉크(156b)는 먼저 제팅되어 있는 제1용매(155)에 의해 화소 필링(pixel filling) 특성이 향상된다.
또한 서브제팅영역(102b)에 위치하는 제1용매(155)에 의해 인접한 서브제팅영역(102a)의 중앙에 위치하는 B지점과 서브제팅영역(102a)의 주변에 위치하는 A지점의 제2잉크(156b)가 유사한 조건에서 건조된다. 따라서 서브제팅영역(102)에 따라서 정공주입층(151)의 형태가 달라지는 문제도 감소시킬 수 있다.
이후 도 10과 같이 지그재그 형식으로 헤드본체(31)를 이동시키면서 제팅하여 제1용매(155)와 제1잉크(156a)를 제팅하여 전 서브제팅영역(102)에 제2잉크(156b)를 형성한다. 제1용매(155)가 제1잉크(156a)보다 먼저 제팅되기 때문에, 제2잉크(156b)의 주위에는 제1용매(155)가 위치하면서 제2잉크(156b)의 용매가 균일하게 건조될 수 있도록 한다.
제2잉크(156b)를 건조하면 정공주입층(151)이 형성되며, 이 후 정공주입층(151) 형성과 유사한 방법으로 유기 발광층(152)을 형성한다.
마지막으로 격벽(141)과 유기 발광층(152) 상에 공통전극(161)을 형성하면 도 6과 같은 표시장치(100)가 완성된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 제조하는 다른 방법을 설명하기 위한 도면이다.
제팅영역 내에서 제1용매(155)와 제1잉크(156a)의 진행은 앞서 설명한 방법과 동일하다. 다만 기판(101) 상에는 제팅영역의 양 측에 용매 제팅 영역(103a, 103b)이 마련되어 있다. 좌측에 위치한 용매 제팅 영역(103a)에는 제팅영역에 대한 제팅 전에 제1용매(155)가 제팅되며, 우측에 위치한 용매 제팅 영역(103b)에는 제팅영역에 대한 제팅 후에 제1용매(155)가 제팅된다.
제팅영역의 양 단에 위치하는 서브 제팅영역(102a, 102n)은 좌측과 우측 중한쪽에만 제1용매(155) 또는 제2잉크(156b)가 위치하게 되어 제팅영역 내부에 위치하는 서브 제팅영역(102)와는 다른 건조 조건을 가지게 된다.
용매 제팅 영역(103a, 103b)에 제팅된 제1용매(155)는 양 단에 위치하는 서브 제팅영역(102a, 102n)의 건조 조건을 다른 서브 제팅영역(102)과 유사하게 한다. 이에 의해 정공주입층(151)의 품질이 균일해지며, 서브 제팅영역(102) 간에 정공주입층(151)의 형태 차이가 감소한다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치를 제조하는 또 다른 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 12b는 도 12a의 ⅩⅡb-ⅩⅡb를 따른 단면도이다.
이 방법에서는 노즐 헤드(32)가 3개로 마련되어 있으며 스테이지(10)의 이송방향인 제2방향을 따라 배치되어 있다. 노즐 헤드(32)는 제1잉크(156a)를 공급하는 서브노즐 헤드(32a)와, 서브노즐 헤드(32a)를 사이에 두고 있으며 제1용매(155)를 공급하는 한 쌍의 서브노즐 헤드(32b)로 이루어져 있다.
제팅과정을 보면, 노즐 헤드(32)는 하나의 서브제팅영역(102)에만 걸쳐 있으며 제1용매(155)가 먼저 공급되고 제1잉크(156a)가 공급된다. 헤드본체(31)의 진행방향에 따라 한 쌍의 서브노즐 헤드(32b) 중 하나에서만 제1용매(155)가 공급된다.
비록 본발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 유기층의 두께가 균일한 표시장치의 제조방법이 제공된다.
또한 유기층의 두께가 균일한 표시장치와 그 제조에 사용되는 제조장치가 제공된다.

Claims (21)

  1. 절연기판 상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 박막트랜지스터에 전기적으로 연결되어 있는 전극을 형성하는 단계와;
    상기 전극을 둘러싸는 격벽을 형성하는 단계와;
    상기 격벽에 둘러싸인 상기 전극 상에 제1용매를 공급하는 단계와;
    상기 제1용매가 공급된 상기 전극 상에 유기물과 제2용매를 포함하는 잉크를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잉크가 공급되는 상기 전극을 둘러싸는 외곽 전극 중 적어도 일부에는 상기 제1용매가 공급되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1용매와 상기 제2용매는 같은 성분인 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1용매는 상기 제2용매보다 끓는 점이 낮은 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2용매는 제1끓는 점을 가지는 제1서브용매과 상기 제1끓는 점보다 높은 제2끓는 점을 가지는 제2서브용매를 포함하며,
    상기 제1용매는 상기 제1서브용매와 같은 성분인 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 잉크의 공급은 제1방향으로 서로 나란히 배치되어 있으며 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로 연장되어 있는 복수의 공급 경로를 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 잉크의 공급 시에,
    상기 제1용매는 상기 잉크가 공급되는 상기 공급 경로에 인접한 상기 공급 경로를 따라 공급되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 잉크의 공급은 상기 제1방향을 따라 상기 복수의 공급 경로에 대하여 순차적으로 이루어지며,
    상기 제1용매가 공급되는 상기 공급 경로는 상기 잉크가 공급되는 상기 공급 경로보다 상기 제1방향을 따라 앞서 위치하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1용매의 공급과 상기 잉크의 공급은 동일한 상기 공급 경로 상에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 공급 경로는 최외곽에 위치하는 한 쌍의 외곽 공급 경로와 상기 한 쌍의 외곽 공급 경로 내부에 위치하는 내부 공급 경로를 포함하며,
    상기 제1용매는 상기 내부 공급 경로보다 상기 한 쌍의 외곽 공급 경로에서 더 많이 공급되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 공급 경로는 최외곽에 위치하는 한쌍의 외곽 공급 경로와 상기 한 쌍의 외곽 공급 경로 내부에 위치하는 내부 공급 경로를 포함하며,
    상기 제1용매를 상기 외곽 공급 경로 바깥 영역에 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  12. 절연기판 상에 형성되어 있는 박막트랜지스터와;
    상기 박막트랜지스터에 전기적으로 연결되어 있는 전극과;
    상기 전극을 둘러싸는 격벽과;
    상기 격벽에 둘러싸여 있으며 상기 전극 상에 제1용매를 공급한 후 유기물과 제2용매를 포함하는 잉크를 공급하여 형성된 유기층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 잉크가 공급되는 상기 화소전극을 둘러싸는 외곽 화소전극 중 적어도 일부에는 상기 제1용매가 공급되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1용매와 상기 제2용매는 동일한 것을 특징으로 하는 표시장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1용매는 상기 제2용매보다 끊는 점이 낮은 것을 특징으로 하는 표시장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제2용매는 제1끓는 점을 가지는 제1서브용매과 상기 제1끓는 점보다 높은 제2끓는 점을 가지는 제2서브용매를 포함하며,
    상기 제1용매는 상기 제1서브용매와 같은 성분인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  17. 복수의 전극이 형성된 기판이 안착되는 안착영역을 가지는 스테이지와;
    제1서브노즐헤드와 제2서브노즐헤드를 포함하는 노즐헤드부와;
    상기 제1서브노즐헤드에 제1용매를 공급하며 상기 제2서브노즐헤드에 유기물과 제2용매를 포함하는 잉크를 공급하는 공급부와;
    상기 노즐헤드부와 상기 스테이지를 상대 이송시키는 구동부와;
    상기 제1용매가 공급된 상기 전극 상에 상기 잉크가 공급되도록 상기 공급부와 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 노즐헤드부가 장착되는 헤드 몸체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 노즐 헤드와 상기 스테이지를 제1방향과 상기 제1방향에 수직인 제2방향으로 상대이송시키는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1서브노즐헤드와 상기 제2서브노즐헤드는 상기 제1방향 또는 상기 제2방향을 따라 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 노즐헤드를 상기 제1방향으로 이동시키는 제1서브구동부와;
    상기 스테이지를 상기 제2방향으로 이동시키는 제2서브구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조장치.
KR1020050118601A 2005-12-07 2005-12-07 표시장치의 제조방법, 이에 의한 표시장치 및 이에사용되는 제조장치 KR100676813B1 (ko)

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