KR100712212B1 - 유기전계발광소자의 제조방법 - Google Patents

유기전계발광소자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화소정의막의 테이퍼 각도를 완화시켜 상기 화소정의막 상에 적층되는 유기막층으로 인한 소자불량을 방지하고 화질을 개선할 수 있는 유기전계발광소자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 반도체층, 게이트 전극 및 소스/드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 구비하는 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 평탄화막을 형성하는 단계; 상기 평탄화막을 식각하여 비어홀 및 트랜치를 형성하는 단계; 상기 평탄화막 상에 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극 상에 화소정의막을 형성하는 단계; 상기 화소정의막 상에 유기막층을 형성하는 단계; 및 상기 유기막층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계;를 특징으로 한다.
유기전계발광소자

Description

유기전계발광소자의 제조방법{The Method For Fabricating Of Organic Electroluminescence Device}
도 1은 종래 유기전계발광소자의 단면도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유기전계발광소자의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유기전계발광소자의 평면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유기전계발광소자의 단면도.
<도면 주요부호에 대한 부호의 설명>
200 : 기판 210 : 버퍼층
220 : 반도체층 230 : 게이트 절연막
240 : 게이트 전극 250 : 층간 절연막
251,252 : 소스/드레인 전극
260 : 평탄화막 270 : 제 1 전극
280 : 화소정의막 290 : 유기막층
300 : 제 2 전극
본 발명은 유기전계발광소자의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 화소정의막의 테이퍼 각도를 완화시켜 상기 화소정의막 상에 적층되는 유기막층으로 인한 소자불량을 방지하고 화질을 개선할 수 있는 유기전계발광소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기전계발광소자는 전자(electron)주입전극(cathode)과 정공(hole)주입전극(anode)으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
이러한 원리로 인해 종래의 액정 박막 표시 소자와는 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 소자의 부피와 무게를 줄일 수 있는 장점이 있어 최근 각광받고 있다.
도 1은 종래의 유기전계발광소자의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(100)상에 버퍼층(110)과, 상기 버퍼층(110)의 상부에 비정질 실리콘을 증착하고 결정화하여 폴리실리콘막을 형성한다. 다음, 상기 폴리실리콘막을 패터닝하여 반도체층(120)을 형성한다. 이어서, 상기 기판(100) 상에 게이트 절연막(130)을 증착한다.
상기 게이트 절연막(130) 상부에 게이트 메탈을 증착하고, 상기 게이트 메탈 을 패터닝하여 반도체층(120) 상부의 게이트 절연막(130) 상에 게이트 전극(140)을 형성한다.
상기 기판(100) 상에 산화막으로 이루어지는 층간 절연막(150)을 형성하고, 상기 층간 절연막(150)을 사진 식각하여 상기 반도체층(120)의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성한다.
상기 콘택홀을 포함한 층간 절연막(150) 상에 도전 물질을 증착한 후, 상기 도전 물질을 패터닝하여 콘택홀을 통해 상기 반도체층(120)에 연결되는 소스/드레인 전극(151,152)을 형성한다.
상기 소스/드레인 전극(151,152)이 형성된 기판(100) 상에 평탄화막(160)을 증착하고, 상기 평탄화막(160)에 상기 소스/드레인 전극(151,152)중 어느 하나에 연결되는 비아홀(161)을 형성한다.
상기 비아홀(161)을 포함한 평탄화막(160) 상에 제 1 전극 물질을 증착한 후, 상기 제 1 전극 물질을 패터닝하여 제 1 전극(170)을 형성한다.
상기 형성된 제 1 전극(170) 상에는 제 1 전극(170)의 표면 일부를 노출시키는 화소정의막(180)과 적어도 유기발광층을 포함하는 유기막층(190)을 형성한다. 이어서, 상기 유기막층(190) 상에 투명 전극으로 제 2 전극(195)을 형성하여 완성한다.
그러나, 종래의 유기전계발광소자는 상기한 바와 같이 제 1 전극(170)을 형성한 후 상기 제 1 전극(170) 상에 발광영역을 정의하는 화소정의막(180)을 형성하고 상기 화소정의막(180)의 상부에 유기막층(190)과 제 2 전극(195)을 형성하는 과 정에 의해 이루어지는데, 유기전계발광소자의 구동시 제 1 전극(170)과 화소정의막(180)에 의해 이루어지는 에지(edge) 부분은 테이퍼 형상으로 되어 있으며, 상기 테이퍼 각도가 클수록 상부에 형성되어 있는 유기막층(190)이 뜰뜨거나 오픈(open) 불량이 발생되는 문제점이 야기된다. 이로 인해 결국에는 표시장치의 수명이 짧아지는 등의 문제점이 있었다.
특히, 유기막층(190)을 레이저 열전사법(LITI)에 의하여 형성하는 경우에는 화소정의막(180)의 테이퍼 각도가 클수록 유기막층(190)이 들뜨므로 오픈불량이 생기는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 화소정의막의 테이퍼 각도를 완화시켜 상기 화소정의막 상에 적층되는 유기막의 소자불량을 방지하고 화질을 개선할 수 있는 유기전계발광소자의 제조방법를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 반도체층, 게이트 전극 및 소스/드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 구비하는 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 평탄화막을 형성하는 단계; 상기 평탄화막을 식각하여 비어홀 및 트랜치를 형성하는 단계; 상기 평탄화막 상에 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극 상에 화소정의막 을 형성하는 단계; 상기 화소정의막 상에 유기막층을 형성하는 단계; 및 상기 유기막층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 또한 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유기전계발광표시장치의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 기판(200)을 제공한다. 상기 기판(200)은 유리 또는 플라스틱을 사용할 수 있다.
상기 기판(200) 상에 버퍼층(210)을 형성한다. 상기 버퍼층(210)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 다중층으로 형성할 수 있고, 상기 기판(200)에서 발생하는 불순물을 추후 상부에 형성되는 층들로부터 막아주는 역할을 한다.
상기 버퍼층(210) 상에 반도체층(220)을 형성한다. 상기 반도체층(220)은 비정질 실리콘막 또는 비정질 실리콘막을 결정화한 다결정 실리콘막일 수 있다. 상기 반도체층(220) 상에 게이트 절연막(230)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(230)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 다중층일 수 있다.
이어서, 상기 게이트 절연막(230) 상에 게이트 전극물질을 적층하고 패터닝 하여 상기 반도체층(220)과 대응되는 영역에 게이트 전극(240)을 형성한다.
상기 기판(200) 상에 층간 절연막(250)을 형성한다. 상기 층간 절연막(250)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 다중층일 수 있다. 상기 층간 절연막(250) 상에 상기 반도체층(220)을 노출시키는 콘택홀들을 형성한다. 상기 콘택홀들이 형성된 기판(200) 상에 도전막을 적층한 후, 패터닝하여 소스/드레인 전극(251,252)을 형성한다. 상기 소스 전극 및 드레인 전극(251,252)은 상기 콘택홀을 통해 상기 반도체층(220)에 연결된다.
상기 소스/드레인 전극(251,252)과 층간 절연막(250) 상에 평탄화막(260)을 형성한다. 상기 평탄화막(260)은 폴리아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly(phenylenethers) resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(poly(phenylenesulfides) resin) 및 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB)으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 평탄화막(260)을 하프톤 마스크를 이용하여 비어홀을 형성하는 공정과 동시에 트랜치(a1, a2, a3)를 형성한다. 상기 비어홀영역은 완전 식각하여 제거하고, 상기 트랜치(a1, a2, a3)는 상기 비어홀영역과 이후 공정에서 제 1 전극이 형성되는 위치를 제외한 영역에 형성한다.
이때, 추후 제 1 전극이 형성되는 영역의 하부에 형성되는 상기 평탄화막(260)의 테이퍼 각도를 조절하기 위해 디포커싱(Defocusing)방법을 사용한다. 상기 디포커싱방법은 노광시, 렌즈(Lense)와 스테이지(Stage)의 거리를 조절하여 테이퍼(Taper) 각도를 조절하는 방법으로 상기 평탄화막(260)의 테이퍼 각도를 약 20~90°로 형성할 수 있다.
또한, 평탄화막(260)의 테이퍼 각도를 조절하고 추후 형성되는 화소정의막의 균일성을 위해, 상기 평탄화막(260)의 두께는 2 내지 3㎛로 형성할 수 있고, 상기 평탄화막(260)의 트랜치(a1, a2, a3)의 두께는 0.5 내지 1㎛로 형성하여, 하부의 층들이 드러나지 않게 모두 덮을 수 있도록 한다.
이후에, 도 3을 참조하면, 상기 기판(200) 상에 투명도전물질을 적층한 후, 패터닝하여 상기 평탄화막(260) 상에 제 1 전극(270)을 형성한다. 상기 제 1 전극(270)은 ITO 또는 IZO를 사용할 수 있다.
이어서, 상기 기판(200) 상에 스핀코팅방법으로 화소정의막(280)을 형성한다. 상기 화소정의막(280)은 폴리아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly(phenylenethers) resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(poly(phenylenesulfides) resin) 및 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB)으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질을 사용 하고, 또한, 상기 화소정의막(280)의 두께는 스핀코팅으로 성막되는 막의 균일성을 위해 0.5 내지 1㎛로 형성한다.
상기 화소정의막(280)을 형성하는데 있어서, 상기 화소정의막(280)은 상기 트랜치(a1, a2, a3)를 갖는 평탄화막(260) 및 상기 제 1 전극(270)의 에지부상에 0도의 테이퍼 각도를 갖는 것이 가장 바람직하지만, 상기 화소정의막(280)이 형성되는 두께산포를 조절하기 힘들고, 추후 공정에서 유기막층을 레이저 열전사법으로 형성할 때, 유기막층의 에지부가 들뜨지 않게 하기 위해 상기 화소정의막(280)은 상기 제 1 전극(270)의 하부로 -30도 내의 테이퍼 각도(θ)를 이루면서 형성될 수 있다.
또한, 도면에는 표시하지 않았지만, 상기 화소정의막(280)은 상기 제 1 전극(270)의 상부로 상기 테이퍼 각도(θ)가 +30도 이내로 형성될 수도 있다.
그러므로, 본 발명의 상기 화소정의막(280)의 테이퍼 각도(θ)는 -30 내지 30도를 갖을 수 있다. 여기서, 상기 제 1 전극(270)의 하부로 형성되는 상기 화소정의막(280)의 테이퍼 각도(θ)는 -30도로 서술하였고, 상기 제 1 전극(270)의 상부로 형성되는 상기 화소정의막(280)의 테이퍼 각도(θ)는 +30도로 서술하였음을 참고한다.
이어서, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유기전계발광소자의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 평탄화막(260)의 트랜치 너비(a)와 상기 화소정의막(280)의 너비(b) 사이의 간격(w)은 0 내지 5㎛로 형성할 수 있다. 이는 상기 평탄 화막(260)의 트랜치 너비(a)와 상기 화소정의막(280)의 너비(b) 사이의 간격(w)을 더 넓게 형성하려해도 상기 비어홀 영역의 존재로 인해 더 이상 넓어질 수 없기 때문이다.
이후에, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유기전계발광소자의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 제 1 전극(270) 및 화소정의막(280) 상에 레이저열전사법(Laser Induced Thermal Imaging : LITI)으로 유기막층(290)을 형성한다. 상기 유기막층(290)은 적어도 유기발광층을 포함하며 그 외에 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층 중 어느 하나 이상의 층을 추가로 포함할 수 있다.
이후에, 상기 기판(200) 전면에 투명하면서 일함수가 낮은 Mg, Ag, Al, Ca 및 이들의 합금으로 이루어진 제 2 전극(300)을 형성함으로써 본 발명의 유기전계발광소자를 완성한다.
상기와 같이, 트랜치를 가지는 평탄화막을 이용하여, 화소정의막의 테이퍼 각도를 낮춤으로써, 레이저열전사법으로 유기막층을 형성하는 경우에 픽셀 에지부의 유기막층이 들떠 쉽게 열화되는 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 유기전계발광소자의 제조방법은 화소정의막의 테이퍼 각도를 낮춤으로써, 유기막층의 오픈불량을 방지하여 소자의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 반도체층, 게이트 전극 및 소스/드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 구비하는 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 상에 평탄화막을 형성하는 단계;
    상기 평탄화막을 식각하여 비어홀 및 트랜치를 형성하는 단계;
    상기 평탄화막 상에 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극 상에 화소정의막을 형성하는 단계;
    상기 화소정의막 상에 유기막층을 형성하는 단계; 및
    상기 유기막층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 평탄화막은 하프톤 마스크를 이용하여 비어홀 및 트랜치를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 평탄화막의 트랜치의 너비와 화소정의막의 너비 사이의 간격은 0 내지 5㎛ 내외로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소정의막은 -30 내지 +30도의 테이퍼 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소정의막의 두께는 0.5 내지 1㎛인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 평탄화막의 두께는 2 내지 3㎛인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜치는 비어홀 영역과 제 1 전극하부의 영역을 제외한 영역에 형성하 는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기막층은 레이저 열전사법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
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