KR100718152B1 - 유기발광다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

잉크젯으로 발광부를 성막하는데 유리한 뱅크부 구조를 가진 유기발광다이오드와 그 제조방법이 개시된다. 개시된 유기발광다이오드는 다수의 뱅크부와, 그 뱅크부들 사이에 형성된 발광부를 포함하며, 뱅크부가 발광부 쪽으로 단차부가 형성된 구조인 것을 특징으로 한다. 이러한 구조의 유기발광다이오드는, 기존보다 넓어진 뱅크부 사이의 공간에 발광부 재료의 액적을 투하하기 때문에, 인접 화소간에 발광부가 접촉하면서 쇼트가 생기는 등의 문제를 방지할 수 있다.

Description

유기발광다이오드 및 그 제조방법{Organic light emitting diode(OLED) and manufacturing method thereof}

도 1 및 도 2는 잉크젯을 이용한 종래의 유기발광다이오드 성막 과정을 도시한 도면,

도 3은 도 1에 도시된 유기발광다이오드 성막 과정 중 쇼트가 발생되는 상황을 보인 도면,

도 4는 본 발명에 따른 유기발광다이오드를 성막하는 과정 중, 뱅크부 사이에 잉크 액적을 투하한 상태를 도시한 도면,

도 5는 도 4에 도시된 유기발광다이오드의 뱅크부를 만드는 과정을 보인 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100...뱅크부 110...단차부

200...발광부의 액적 300...전극

400...마스크 410...차광영역

420...하프톤(half tone)영역 430...노광영역

본 발명은 유기발광다이오드(organic light emitting diode)에 관한 것으로서, 특히 잉크젯으로 발광부를 형성할 때 유리하도록 뱅크부 구조가 개선된 유기발광다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 유기발광다이오드가 채용된 디스플레이는, 전기회선을 형성하는 TFT(thin film transistor)층 위에 상기 유기발광다이오드(OLED;organic light emitting diode)가 적층되어서, TFT층을 통해 제어되는 신호에 따라 유기발광다이오드의 발광부가 선택적으로 발광하는 구조를 가지고 있다.

이중에서, 상기 유기발광다이오드는 뱅크부에 의해 구획된 다수의 공간 안에 전극과 발광부가 적층된 구조로 이루어져 있는데, 각 발광부가 예를 들면 디스플레이의 한 화소에 해당되는 발광점이 되며, 상기 전극은 발광부를 사이에 두고 설치되어 통전경로를 형성하는 애노드(anode)와 캐소드(cathode)가 된다.

따라서, 애노드와 발광부 및 캐소드를 통과하여 전류가 흐르면, 통전에 따른 작용 즉, 정공과 전자가 발광부 안에서 결합되어 여기되면서 에너지를 빛의 형태로 방출하는 발광작용을 일으키게 된다. 이 빛이 상기한 바와 같이 디스플레이 패널의 한 화소에 해당되는 발광점이 된다. 상기 발광부는 더 자세히 분류하면 전자수송층, 정공수송층, 발광층 등으로 나뉘어질 수 있으며 각각 순차적으로 성막되어서 전체 발광부를 형성하게 된다.

한편, 이와 같은 유기발광다이오드의 발광부를 성막하는데 있어서 최근에는 해당 물질을 솔벤트(solvent)에 희석시켜서 뱅크부 사이에 잉크 액적(droplet)의 형태로 떨어뜨린 후 건조시키는 잉크젯 방식이 많이 사용되고 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 전극(30)과 뱅크부(10)를 예컨대 포토리소그래피 방식 등으로 먼저 형성한 후, 그 뱅크부(10)들 사이의 공간에 해당물질의 액적(20)을 잉크젯 노즐(미도시)로 떨어뜨리는 것이다. 이렇게 떨어진 액적(20)은 도면과 같이 일단 뱅크부(10) 위로 불룩하게 올라온 상태가 되는데, 실제로 이 안에 해당물질인 용질(solute)은 0.5~2vol%에 불과하고 나머지는 모두 용제인 솔벤트이다. 따라서, 이후 건조 공정을 거치게 되면 솔벤트가 모두 증발하면서 도 2와 같이 뱅크부(10) 속에 얇은 용질의 막(20')이 형성된다. 이것이 예컨대 상기 발광부를 이루는 전자수송층, 정공수송층, 발광층 중 한 층이 되며, 위와 같은 잉크 액적(20) 투하와 건조의 과정을 반복하여 각 층을 차례로 성막하게 된다.

그런데, 이와 같이 잉크 액적을 뱅크부(10) 사이에 투하하게 되면, 도 1에 도시된 바와 같이 액적(20)이 뱅크부(10) 위로 올라오게 되는데, 이때 조금만 액적의 양이 초과되면 도 3에 예시된 것처럼 인접한 화소의 액적끼리 닿아서 전기적으로 쇼트(short)가 발생될 위험이 높다. 물론, 솔벤트의 양을 줄여서 액적의 농도를 높이면 뱅크부(10) 위로 올라오는 높이도 줄고 액적(20)의 표면이 옆으로 퍼지는 경향도 줄어들지만, 그러한 고농도 액적을 사용할 경우 유동성이 떨어져서 액적을 투하하는 노즐이 막힐 가능성이 높아지는 또 다른 문제가 생길 수 있다. 또 다른 방안으로는 뱅크부(10)의 표면을 플라즈마 처리로 개질(改質)하여 액적(20)의 접촉각(θ)이 커지도록 하여 인접 화소간의 접촉 가능성을 줄이는 방법도 시도되고 있는데, 실제 그 효과는 미미한 수준이다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서는, 보다 안정적으로 인접한 화소들의 액적 간 접촉을 막을 수 있는 방안이 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 잉크 액적을 투하하여 발광부를 성막할 때 인접한 화소의 액적끼리 접촉될 가능성을 대폭 줄일 수 있도록 개선된 유기발광다이오드 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유기발광다이오드는, 다수의 뱅크부와, 그 뱅크부들 사이에 형성된 발광부를 포함하며, 상기 뱅크부가 상기 발광부 쪽으로 단차부가 형성된 구조인 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 발광부는, 전자수송층과, 발광층 및, 정공수송층 등을 포함할 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유기발광다이오드 제조방법은, 다수의 뱅크부를 형성하는 단계와, 그 뱅크부들 사이에 발광부를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 뱅크부 형성단계가, 포토레지스트로 상기 뱅크부가 형성될 층을 성막하는 단계와, 노광영역과 차광영역 사이에 노광량을 중간으로 할 수 있는 슬릿이 형성된 하프톤(half tone) 마스크를 준비하는 단계 및, 상기 하프톤 마스크로 상기 포토레지스트를 노광하고 현상하여 상기 슬릿에 해당되는 영역에 단차부가 형성된 뱅크부를 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 발광부 형성단계는, 잉크젯 노즐에서 해당 물질을 용제에 희석 시킨 액적을 상기 단차부가 형성된 뱅크부들 사이에 투하한 후 건조시키는 과정을 포함할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 4는 본 발명에 따른 유기발광다이오드를 성막하는 과정을 보인 것으로서, 뱅크부(100) 사이에 잉크 액적(200)을 투하한 상태를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 유기발광다이오드도 화소 단위를 구획하는 다수의 뱅크부(100)들 사이에 발광부의 해당 물질을 투하하고 건조시키는 잉크젯 방식으로 만들어진다. 그런데, 여기서의 뱅크부(100)는 기존과 다른 형상으로 이루어져 있다. 즉, 발광부 액적(200)이 투하되는 영역 쪽으로 계단형상의 단차부(110)가 형성되어 있는데, 이것은 기존의 뱅크부 측벽을 계단 형상으로 잘라낸 것과 같은 모양이 된다. 이렇게 되면, 액적(200)이 투하되는 공간이 기존보다 확대되는 효과가 생긴다. 즉, 기존에 뱅크부(100)가 차지했던 공간에 액적(200)이 채워질 수 있도록 잘라낸 것과 마찬가지이기 때문에, 그만큼 액적(200)이 차지할 수 있는 공간이 넓어지게 되고, 따라서 액적(200)이 위로 넘쳐서 인접 화소의 액적(200)과 닿게 될 위험도 줄어들게 된다.

이와 같은 뱅크부(100)의 형상은 예컨대 다음과 같은 공정을 통해 만들어낼 수 있다.

먼저, 포토레지스트로 상기 뱅크부(100)가 형성될 층을 성막한다. 여기서, 성막 위치는 전술한 TFT층과 같은 전기회선층 위가 될 것이고, 애노드나 캐소드 같은 전극(300)을 먼저 형성한 다음에 뱅크부(100)를 만들게 된다.

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이 차광영역(410)과 노광영역(430) 및 그 중간상태인 하프톤(half tone)영역(420)을 가진 마스크(400)를 준비한다. 상기 하프톤영역(420)은 다수개의 슬릿(421)을 형성하여 중간 정도로 노광이 진행되게 만든 영역으로서, 이 영역에 해당되는 부위에 단차부(110;도 4 참조)가 형성된다. 즉, 이 마스크(400)를 포토레지스트 층(100') 위에 설치하고 노광작업을 진행하면, 상기 차광영역(410)에 해당되는 부위는 광이 전혀 닿질 않기 때문에 경화되지 않고, 상기 노광영역(430)은 광에 노출되어 경화가 진행되며, 하프톤영역(420)은 그 중간 정도의 경화가 진행된다. 따라서, 이를 현상하게 되면, 차광영역(410)에 해당된 부위는 완전히 층이 제거되면서 발광부 재료의 액적(200)이 투하될 화소 공간이 되고, 상기 노광영역(430)에 해당되는 부위는 층(100')이 거의 그대로 남아서 뱅크부(100)의 중심 모양이 되며, 상기 하프톤영역(420)은 그 뱅크부(100) 중심에서 발광부(200) 쪽으로 연장된 단차부(110)가 되는 것이다.

따라서, 이와 같은 공정을 통해 뱅크부(100)의 단부에 단차부(110)를 만들게 되면, 전술한 바와 같이 액적(200)이 수용될 수 있는 공간이 더 넓어지기 때문에, 발광부 재료의 액적(200)을 투하하고 건조시킬 때 인접 화소끼리 액적(200)이 닿게 되는 등의 문제를 해결할 수 있게 된다.

여기서, 발광부는 전자수송층, 정공수송층, 발광층 등이 될 수 있으며, 각각의 재료를 솔벤트와 같은 용제에 희석시켜서 잉크 액적(200)의 형태로 상기 뱅크부(100) 사이의 공간에 투하한 후 건조시켜서 성막하게 된다.

결국, 기존보다 넓어진 공간에 액적을 투하하기 때문에, 인접 픽셀끼리의 쇼트가 생기는 등의 문제를 방지하여 보다 안정적인 유기발광다이오드를 만들 수 있게 된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 유기발광다이오드는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 뱅크부의 단부를 단차부 형상으로 만들어서 발광부가 차지하는 공간을 넓혀주었기 때문에, 발광부 재료의 액적이 투하되고 건조되는 과정에서 인접 픽셀 간에 쇼트가 발생되는 문제를 방지할 수 있다.

둘째, 픽셀간 쇼트 발생의 문제가 안정적으로 방지됨에 따라 인접 픽셀간의 거리를 더 좁힐 수 있어서, 고해상도 패널이 구현이 가능해진다.

셋째, 발광부가 차지하는 공간이 넓어지면 투하되는 액적의 양을 늘일 수 있기 때문에, 액적을 더 저농도로 운영할 수 있게 되고, 결국 유동성이 향상됨에 따 라 액적을 방출하는 노즐의 막힘 현상도 방지된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (4)

1. 다수의 뱅크부와, 그 뱅크부들 사이에 형성된 발광부를 포함하는 유기발광다이오드에 있어서,

   상기 뱅크부는 상기 발광부 쪽으로 단차부가 형성된 구조인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 발광부는 전자수송층과, 발광층 및, 정공수송층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
3. 다수의 뱅크부를 형성하는 단계와, 그 뱅크부들 사이에 발광부를 형성하는 단계를 포함하는 유기발광다이오드 제조방법에 있어서,

   상기 뱅크부 형성단계는,

   포토레지스트로 상기 뱅크부가 형성될 층을 성막하는 단계와,

   노광영역과 차광영역 사이에 노광량을 중간으로 할 수 있는 슬릿이 형성된 하프톤(half tone) 마스크를 준비하는 단계 및,

   상기 하프톤 마스크로 상기 포토레지스트를 노광하고 현상하여 상기 슬릿에 해당되는 영역에 단차부가 형성된 뱅크부를 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 제조방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 발광부 형성단계는,

   잉크젯 노즐에서 해당 물질을 용제에 희석시킨 액적을 상기 단차부가 형성된 뱅크부들 사이에 투하한 후 건조시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 제조방법.

Images