KR100770580B1

KR100770580B1 - 유기 ｅｌ 소자의 제조 방법

Info

Publication number: KR100770580B1
Application number: KR1020040099189A
Authority: KR
Inventors: 윤석원; 최병권
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2007-10-26
Also published as: KR20060060255A

Abstract

본 발명은 유기 EL 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 유기 EL 소자 중 음전극층과 인접 구성 요소와의 단락을 방지하기 위한 격벽층이 역테이퍼 구조로 인하여 부러지거나 틀어지는 것을 방지하는 동시에 격벽층의 형성 면적을 줄여 개구율을 향상시키는 유기 EL 소자의 제조 방법에 관한 것이다.

유기EL, 격벽층, 개구율, 역테이퍼

Description

유기 ＥＬ 소자의 제조 방법{MANUFACTURING PROCESS FOR ORGANIC ELECTRO LUMINESCENCE DEVICE}

도 1은 종래에 유기 EL 소자의 제조 방법에 의해 제조된 유기 EL 소자를 나타낸 배치도이고,

도 2는 도 1의 유기 EL 소자를 II-II'선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 EL 소자의 제조 방법에 의해 제조된 유기 EL 소자를 나타낸 배치도이고,

도 4a 내지 도 4d는 도 3의 유기 EL 소자를 IV-IV'선을 따라 잘라 도시한 단면도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 EL 소자의 격벽층을 제조하기 위한 공정을 순차적으로 나타낸 도면들이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

100 : 기판 110 : 양전극층

120 : 절연층 130 : 격벽층

130a : 제1 격벽 패턴 130b : 제2 격벽 패턴

140 : 유기박막층 150 : 음전극층

본 발명은 유기 EL 소자 중 음전극층과 인접 구성 요소의 단락을 방지하기 위한 격벽층의 형성 면적을 최소화하여 화소의 개구율을 향상시키는 유기 EL 소자의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 유기 EL 소자는 평판 디스플레이 소자 중 하나로 웨이퍼 상에 양전극층(anode layer)과 음전극층(cathode layer) 사이에 유기 전계 발광층인 유기 박막층을 개재하여 구성하며, 매우 얇은 두께의 매트릭스 형태를 이룬다.

한편, 종래 기술에 따르면 이와 같은 유기 EL 소자는, 전기적 절연이 가능한 물질로 절연층(insulator layer) 및 격벽층(separator)을 양전극층과 기판 위에 미리 순차 형성하고, 형성된 격벽층의 역테이퍼 구조를 통해 음전극층을 패터닝하여 이루어진다.

여기서, 상기 절연층은 양전극층 위에 도트(dot) 형태의 개구부(open area)를 제외한 전영역에 걸쳐 형성하고, 개구부에 의해 화소(pixel)를 정의해주고, 양전극의 단부(edge)에서의 누설 전류를 억제시키는 역할을 한다.

또한, 상기 절연층 위에 형성되는 격벽층은 양전극층과 직교하며 일정 간격을 가지게 배열하고, 인접 화소 간의 음전극층을 분리시키는 역할을 한다.

그런데, 상기 절연층 위에 형성되는 격벽층은 인접 화소 간의 음전극층을 분리시키는 역할을 하기 위해 역테이퍼 구조를 가지고 있기 때문에, 절연층과 접하고 있는 격벽층의 하부 면적보다 상부 면적이 더 넓게 형성되어 화소의 경계 일부분을 가려 개구율이 감소하는 문제가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기 종래 기술에 따른 유기 EL 소자의 제조 방법에 따라 제조된 유기 EL 소자의 격벽층으로 인한 문제점에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 종래에 유기 EL 소자의 제조 방법에 의해 제조된 유기 EL 소자를 나타낸 배치도이고, 도 2는 도 1의 유기 EL 소자를 II-II'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 투명 기판(100) 위에 복수의 양전극층(110)이 형성되어 있으며, 상기 양전극층(110) 사이 및 복수의 양전극층(110)과 직교하는 영역 위에는 개구부를 가지는 격자 형상의 절연층(120)이 위치하여 화소 형성 영역을 정의한다.

그리고, 상기 절연층(120) 위에는 격벽층(130)이 형성되어 있다. 이때, 격벽층(130)은 양전극층(110)과 직교하며 도트 형태의 개구부 사이의 절연층(120) 위에 일정 간격을 두고 배열되어 있다.

또한, 상기 격벽층(130)은 네거티브 감광막의 특성을 이용하여 역테이퍼 구조로 형성되어 있는 바, 격벽층(130)의 측벽 경사각을 이용하여 인접하는 화소 간의 유기박막층(140)과 음전극층(150)을 분리하는 역할을 한다.

그러나, 상기와 같이 역테이퍼 구조를 통한 격벽층(130)의 측벽 경사각을 확보하기 위해서는 네거티브 감광막이 소정 높이를 유지하여야 하나, 역테이퍼 구조 의 격벽층(130)은 절연층(120)과 접하고 있는 하부면의 면적이 상부면의 면적보다 더 좁게 형성되기 때문에 격벽층(130)이 무너지거나 틀어지는 문제가 있다.

한편, 종래에는 이를 해결하기 위해 격벽층(130)의 상부면 너비(d₁)와 격벽층(130)의 상부면과 하부면이 이루는 높이(h₁)가 4:1의 비를 가지도록 형성함으로써, 역테이퍼 구조로 인해 격벽층(130)이 무너지거나 틀어지는 현상을 방지하였다.

그런데, 상기와 같이 격벽층의 상부면 너비가 높이에 비례하여 4배로 커지게 되면 절연층(120)에 의해 P₁으로 정의된 화소의 너비가 격벽층(130)의 끝단부에 의해 일부분을 가려지게 되어 화소의 너비는 P₁-P₂만큼 감소하기 때문에 화소의 개구율이 감소시킨다.

그러나, 이와 같이 화소의 개구율이 감소하게 되면 원하는 휘도를 얻기 위해 높은 전류 구동이 필요하게 되고, 이는 소비전력 증가시키는 동시에 유기 EL 소자의 수명 또한 감소시키는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 유기 EL 소자 중 음전극층이 인접 구성 요소와 단락되는 것을 방지하기 위한 격벽층의 형성 면적을 최소화하여 비발광 영역의 면적은 감소시키는 동시에 발광 영역의 면적을 증가시켜 화소의 개구율 증가시키는 유기 EL 소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 투명 기판 위에 어느 한 방향으로 길게 형성되어 있는 복수의 양전극층과, 상기 복수의 양전극층과 직교하는 제1 영역과 상기 복수의 양전극층과 평행하는 제2 영역 위에 형성되어 있는 절연층과, 상기 절연층의 상부면 위에 역테이퍼 구조를 가지는 격벽 패턴이 2층 이상 적층되어 이루어진 복수의 격벽층과, 상기 복수의 양전극층 위에 형성되어 있는 복수의 유기 박막층 및 상기 복수의 유기 박막층 위에 형성되어 있는 복수의 음전극층을 포함하는 유기 EL 소자를 제공한다.

상기한 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은 투명 기판 위에 어느 한 방향으로 뻗어 있는 복수의 양전극층을 형성하는 단계와, 상기 복수의 양전극층과 직교하는 제1 영역과 상기 복수의 양전극층과 평행하는 제2 영역 위에 절연층을 형성하는 단계와, 상기 제1 영역 위에 위치하는 절연층 위에 격벽층을 형성하는 단계와, 상기 격벽층이 형성된 기판의 양전극층 위에 유기 박막층 및 음전극층을 순차 형성하는 단계를 포함하고, 상기 격벽층은 역테이퍼 구조를 가지는 격벽 패턴을 2층 이상 적층하여 형성하는 유기 EL 소자의 제조 방법을 제공한다.

여기서, 상기 역테이퍼 구조를 가지는 격벽 패턴은 상부면의 너비와 상부면과 하부면 사이의 높이가 4 : 1의 비를 가지도록 형성하는 것이 바람직하며, 이에 따라 격벽 패턴은 역테이퍼 구조로 인해 무너지거나 틀어지는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 상기 격벽층은 소정 두께의 네거티브 감광막을 도포하는 단계와, 상기 네거티브 감광막을 격벽용 마스크를 이용하여 선택적 사진식각하는 단계를 한 주기로 2회 이상 진행하여 형성하는 것이 바람직하다. 이는 격벽층을 2층 이상의 격벽 패턴으로 형성함으로써, 상기 격벽층의 전체적인 일정 높이는 유지하되, 4: 1의 비를 가지는 격벽 패턴의 상부면의 너비를 최소화하여 화소의 발광 면적을 증가 시킬 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 유기 EL 소자의 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 3 및 도 4d를 참고로 하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 EL 소자의 제조 방법에 의해 제작된 유기 EL 소자의 구조에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 EL 소자의 제조 방법에 의해 제조된 유기 EL 소자를 나타낸 배치도이고, 도 4d는 도 3의 유기 EL 소자를 IV-IV'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 3 및 도 4d에 도시한 바와 같이, 투명 기판(100) 위에 복수의 양전극층(110)이 형성되어 있다. 양전극층(110)은 ITO와 같은 투명 전극으로 이루어져 있으며, 어느 한 방향으로 길게 뻗어 있는 줄무늬 형상(stripe type)을 가진다.

상기 양전극층(110)과 기판(100)의 일부분 즉, 복수의 양전극층(110)과 직교하는 제1 영역과 복수의 양전극층(110)과 평행하는 제2 영역 위에 절연층(120)이 형성되어 있다. 즉, 절연층(120)은 개구부를 가지는 격자 형상으로 형성되어 있으며, 이때, 개구부는 양전극층(110)이 노출된 부분으로 화소 형성 영역을 정의한다.

그리고, 상기 양전극층(110)의 제1 영역 위에 위치하는 절연층(120) 위에는 전기적인 절연 물질 중 네거티브 감광 물질로 이루어진 역테이퍼 구조의 격벽 패턴이 2층 이상 순차 적층되어 있는 격벽층(130)이 형성되어 있다.

보다 상세하게 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 격벽층(130)은 상부면의 너비(d₂)와 상부면과 하부면 사이의 높이(h₂)가 4:1의 비를 가지는 역테이퍼 구조의 제1 격벽 패턴(130a)과 제2 격벽 패턴(130b)이 순차 적층되어 있는 구조를 가진다.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 격벽층(130)을 구성하는 제1 및 제2 격벽 패턴(130a, 130b)은 상부면의 너비(d₂)와 상부면과 하부면 사이의 높이(h₂)가 4:1의 비를 가지고 있기 때문에 역테이퍼 구조로 인해 무너지거나 틀어지는 현상을 방지한다. 또한, 상기 격벽층(130)을 구성하는 제1 및 제2 격벽 패턴(130a, 130b)의 상부면과 하부면 사이의 높이(h₂)가 종래 기술에 따른 단일층으로 이루어진 격벽층(도 1의 130 참조)의 높이(h₁)에 비해 낮기 때문에 격벽 패턴(130a, 130b)의 상부 면 너비(d₂) 또한 작게 형성되어 화소의 면적을 P₃만큼 확보하여 화소의 개구율을 증가시킬 수 있다.

그리고, 상기 절연층(120)에 의해 노출된 양전극층(110) 위에는 음전극층(150)이 형성되어 있으며, 양전극층(110)과 음전극층(150) 사이에는 유기 전계 발광층인 유기 박막층(140)이 삽입되어 있다.

그러면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 EL 소자의 제조 방법에 대하여 도 4a 내지 도 4c와 상술한 도 3 및 도 4d를 참고로 하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 투명 기판(100) 위에 양전극 형성 물질인 ITO(indium tin oxide) 등의 투명 물질을 일정한 두께로 적층한 다음, 사진 식각 공정을 진행하여 어느 한 방향으로 길게 뻗어 있는 줄무늬 형상(stripe type)의 양전극층(110)을 형성한다.

그리고, 상기 양전극층(110) 사이 및 복수의 양전극층(110)과 직교하는 영역 위에 양전극층(110)을 노출하는 개구부를 가지는 격자 형상의 절연층(120)을 형성한다. 이때, 상기 절연층(120)은 포지티브 감광 물질을 선택적 사진 식각하여 형성한다.

그 다음, 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 복수의 양전극층(110)과 직교하 는 제1 영역에 대응하는 절연층(120)이 형성된 결과물 전면에 제1 네거티브 감광 물질(도시하지 않음)을 도포한 다음, 이를 선택적 사진 식각하여 절연층(120) 위에 상부면의 너비(d₂)와 상부면과 하부면 사이의 높이(h₂)가 4:1의 비를 가지는 제1 격벽 패턴(130a)을 형성한다.

그리고, 도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 제1 격벽 패턴(130a)이 형성된 결과물 전면에 제2 네가티브 감광 물질(도시하지 않음)을 도포한 다음, 이를 선택적 사진 식각하여 제1 격벽 패턴(130a) 위에 상부면의 너비(d₂)와 상부면과 하부면 사이의 높이(h₂)가 4:1의 비를 가지는 제2 격벽 패턴(130b)을 형성하여 제1 및 제2 격벽 패턴(130a, 130b)이 순차 적층되어 있는 구조를 가지는 격벽층(130)을 형성한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 격벽층은 두개의 격벽패턴이 순차 적층되어 있는 2중 구조로 한정되는 것이 아니며, 격벽층을 이루는 격벽 패턴의 층수는 공정 조건 및 특성에 따라 2층 이상으로 형성하는 것이 가능하다.

이어, 상기 격벽층(135)이 형성된 기판(100) 전체에 유기 박막층(140) 및 일함수가 낮은 금속인 Ca, Li, Al/Li, Mg/Ag 등으로 이루어진 음전극층(150)을 순차 형성한다(도3 및 도 4d 참조).

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 유기 EL 소자의 격벽층을 역테이퍼 구조를 격벽 패턴을 두개층 이상 순차 형성하여 형성함으로써, 역테이퍼 구조로 인하여 격벽층이 무너지거나 틀어지는 것을 방지하여 유기 EL 소자이 신뢰성을 향상시키는 동시에 격벽층의 형성 면적을 최소화하여 소자의 크기를 감소시킬 수 있다.

또한, 격벽층의 형성 면적의 최소화로 인해 발광 영역의 면적을 증가시켜 화소의 개구율을 향상시킴으로써, 동일 휘도를 보다 낮은 전력으로 구동 가능할 뿐만 아니라 작은 크기의 유기 EL 소자에서 높은 해상도를 구현 할 수 있다.

Claims

투명 기판 위에 어느 한 방향으로 길게 형성되어 있는 복수의 양전극층과,

상기 복수의 양전극층과 직교하는 제1 영역과 상기 복수의 양전극층과 평행하는 제2 영역 위에 형성되어 있는 절연층과,

상기 복수의 양전극층 위에 형성되어 있는 복수의 유기 박막층,

상기 복수의 유기 박막층 위에 형성되어 있는 복수의 음전극층,

상기 절연층의 상부면 위에 네가티브 감광막을 이용하여 복수층으로 된 격벽층을 형성하되, 상기 복수층으로 된 격벽층에 있어서, 상기 각각의 격벽층은 역테이퍼 구조를 가지고 하부격벽층의 상부면의 너비가 상부격벽층의 하부면의 너비 보다 넓게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
제1항에 있어서,

상기 역테이퍼 구조를 가지는 격벽 패턴은 상부면의 너비와 상부면과 하부면 사이의 높이가 4 : 1의 비를 가지는 유기 EL 소자.
투명 기판 위에 어느 한 방향으로 뻗어 있는 복수의 양전극층을 형성하는 단계와,

상기 복수의 양전극층과 직교하는 제1 영역과 상기 복수의 양전극층과 평행하는 제2 영역 위에 절연층을 형성하는 단계와,

상기 제1 영역 위에 위치하는 절연층 위에 소정 두께의 네거티브 감광막을 도포하는 단계와, 상기 네거티브 감광막을 격벽용 마스크를 이용하여 선택적 사진식각하는 단계를 한 주기로 2회 이상 진행하여 격벽층을 형성하는 단계와,

상기 격벽층이 형성된 기판의 양전극층 위에 유기 박막층 및 음전극층을 순차 형성하는 단계를 포함하고,

상기 격벽층은 역테이퍼 구조를 가지는 격벽 패턴을 2층 이상 적층하여 형성하는 유기 EL 소자의 제조 방법.
제3항에 있어서,

상기 역테이퍼 구조를 가지는 격벽 패턴은 상부면의 너비와 상부면과 하부면 사이의 높이가 4 : 1의 비를 가지도록 형성하는 유기 EL 소자의 제조 방법.
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