KR100773938B1 - 유기 발광 소자의 제조 방법 - Google Patents

유기 발광 소자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보다 신뢰성 높은 유기 발광 소자를 용이하게 제조할 수 있게 하는 유기 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 유기 발광 소자의 제조 방법은, 투명 기판 위에 어느 한 방향으로 배열되는 복수의 양전극층을 형성하는 단계; 상기 투명 기판 위에 비감광성 절연층을 형성하는 단계; 상기 비감광성 절연층 위에 복수의 화소 개구부를 정의하는 격자 형태의 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 감광막 패턴을 마스크로 상기 비감광성 절연층을 제 1 차 식각하는 단계; 상기 제 1 감광막 패턴을 제거하는 단계; 상기 비감광성 절연층 위에, 상기 복수의 화소 개구부를 포함하면서 상기 복수의 양전극층과 직교하는 방향으로 배열된 줄무늬 형태의 개구부를 정의하는 제 2 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 2 감광막 패턴 및 비감광성 절연층 표면에 플라즈마를 가하여 식각 마스크를 형성하는 단계; 상기 복수의 화소 개구부의 비감광성 절연층이 모두 제거될 때까지, 상기 제 2 감광막 패턴을 마스크로 상기 비감광성 절연층을 제 2 차 등방성 식각하는 단계; 상기 제 2 감광막 패턴을 제거하는 단계; 상기 화소 개구부의 양전극층 위에 유기 박막층을 형성하는 단계; 및 상기 유기 박막층 위에 음전극층을 형성하는 단계를 포함한다.
유기 발광 소자, 절연막, 비감광성 절연층

Description

유기 발광 소자의 제조 방법{MANUFACTURING PROCESS OF ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 형성된 유기 발광 소자를 개략적으로 나타내는 평면도이고,
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법을 순차적으로 나타내는 도 1의 a-a' 방향의 단면도이고,
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법을 순차적으로 나타내는 도 1의 b-b' 방향의 단면도이고,
도 4는 도 2 및 도 3에 나타난 유기 발광 소자의 제조 방법에서 제 1 감광막 패턴을 형성하기 위한 제 1 노광 마스크를 개략적으로 나타낸 평면도이고,
도 5는 도 2 및 도 3에 나타난 유기 발광 소자의 제조 방법에서 제 2 감광막 패턴을 형성하기 위한 제 2 노광 마스크를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
본 발명은 보다 신뢰성 높은 유기 발광 소자를 용이하게 제조할 수 있게 하는 유기 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 발광 소자는 평판 디스플레이 소자의 하나로서 투명 기판 상의 양전극층과 음전극층 사이에 유기 발광층을 포함하는 유기 박막층 등을 개재하여 구성하며, 매우 얇은 두께의 매트릭스 형태를 이룬다.
이러한 유기 발광 소자는 15V 이하의 낮은 전압으로 구동이 가능하고, 다른 디스플레이 소자, 예를 들어, TFT-LCD에 비해 휘도, 시야각 및 소비 전력 등에서 우수한 특성을 나타낸다. 더구나, 유기 발광 소자는 다른 디스플레이 소자에 비해 1㎲의 빠른 응답 속도를 가지기 때문에 동영상 구현이 필수적인 차세대 멀티미디어용 디스플레이에 적합한 소자이다.
한편, 종래에는 이하에서 약술하는 제조 방법을 통해 상기 유기 발광 소자를 제조하였다.
우선, 기판 위에 어느 한 방향으로 배열된 복수의 양전극층을 형성한다. 그리고 나서, 상기 기판의 전면에 감광막을 형성하고, 상기 감광막에 대한 노광 및 현상 공정 등을 진행해 상기 감광막을 패터닝함으로서, 상기 기판 및 양전극층 위에 격자 형태의 절연막을 형성한다. 이러한 격자 형태의 절연막에 의해 상기 양전극층 상에 복수의 화소 개구부가 정의된다. 또한, 상기 절연막은 상기 복수의 양전극층과 직교하는 방향으로 음전극층이 타고 넘어갈 수 있도록 정경사 단면을 가지 게 형성된다.
상기 절연막을 형성한 후에는, 상기 절연막 중 상기 복수의 양전극층이 배열된 방향과 직교하는 방향의 절연막 위에, 역경사 단면을 가지는 격벽을 형성한다. 이러한 격벽 역시 감광막에 대한 노광 및 현상 공정 등을 진행해 형성할 수 있다. 그리고, 상기 격벽이 역경사 단면을 가지게 형성됨으로서, 상기 복수의 양전극층이 배열된 방향을 따라 서로 인접하는 음전극층이 연결되어 단락되는 것을 방지할 수 있다.
상기 격벽을 형성한 후에는, 상기 화소 개구부의 양전극층 위에 유기 발광층 등을 포함하는 유기 박막층을 형성하고, 이러한 유기 박막층 위에 음전극층을 형성함으로서 최종적으로 유기 발광 소자를 제조한다.
즉, 상기 종래 기술에 의한 유기 발광 소자의 제조 방법에서는, 양전극층과 음전극층의 전기적 절연을 위하여, 감광막을 이용한 노광 및 현상 공정으로 절연막 및 격벽을 형성하였다. 그런데, 상기 격벽은 서로 인접하는 음전극층 등의 단락을 방지하기 위해 역경사 단면을 가지도록 형성하여야 하는 바, 상기 노광 및 현상 공정을 통해 이러한 역경사 단면을 형성하기 위해서는 매우 정밀한 공정 조건의 조절이 필요하게 되어, 상기 격벽의 형성 공정에 큰 어려움이 뒤따르게 되었다.
더구나, 현재 적용되는 노광 장치 및 노광 공정에서의 해상도 한계 등으로 인해, 상기 절연막 및 격벽이 미세화될수록 그 제조 공정이 더욱 어려워지는 문제점 또한 있었으며, 또한, 상기 절연막 및 격벽이 2개 층의 분리된 감광막으로부터 각각 형성됨에 따라, 상기 절연막과 격벽 사이의 접착력이 떨어져 상기 격벽이 무 너지는 등의 문제점 역시 나타나게 되었다.
부가하여, 상기 절연막 및 격벽을 이루는 감광막은 기본적으로 소정의 용매에 중합체를 용해시킨 조성물을 포함하는데, 상기 절연막 및 격벽의 형성 공정 중에 이들을 이루는 감광막 내의 잔류 유기 용매 또는 수분 등을 완전히 제거하지 않을 경우, 최종 제조된 유기 발광 소자의 사용 중에 이러한 잔류 유기 용매 또는 수분 등이 아웃개싱(outgassing)되어 수분 등에 취약한 유기 박막층을 손상시키고, 이에 따라, 유기 발광 소자의 신뢰성을 크게 저하시키는 문제점도 있었다.
한편, 대한민국 특허 등록 제 408091 호, PCT/KR2004/002366 호 및 대한민국 특허 출원 제 2004-99179 호에는, 단일층의 감광막을 이용해 상기 절연막 및 격벽을 일체화된 구조로 형성하는 유기 발광 소자의 제조 방법이 개시된 바 있다.
그러나, 이러한 유기 발광 소자의 제조 방법에 따르더라도, 상기 격벽이 무너지는 문제점을 일부 해결할 수 있을 뿐, 나머지 문제점은 거의 해결할 수 없으며, 특히, 이러한 제조 방법에서는 매우 정밀한 공정 제어가 요구되는 상변환제 또는 하프톤 마스크 등이 사용되기 때문에, 상기 절연막 및 격벽의 형성 공정이 더더욱 어려워지는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하여, 보다 신뢰성 높은 유기 발광 소자를 용이하게 제조할 수 있게 하는 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 투명 기판 위에 어느 한 방향으로 배열되는 복수의 양전극층을 형성하는 단계; 상기 투명 기판 위에 비감광성 절연층을 형성하는 단계; 상기 비감광성 절연층 위에 복수의 화소 개구부를 정의하는 격자 형태의 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 감광막 패턴을 마스크로 상기 비감광성 절연층을 제 1 차 식각하는 단계; 상기 제 1 감광막 패턴을 제거하는 단계; 상기 비감광성 절연층 위에, 상기 복수의 화소 개구부를 포함하면서 상기 복수의 양전극층과 직교하는 방향으로 배열된 줄무늬 형태의 개구부를 정의하는 제 2 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 2 감광막 패턴 및 비감광성 절연층 표면에 플라즈마를 가하여 식각 마스크를 형성하는 단계; 상기 복수의 화소 개구부의 비감광성 절연층이 모두 제거될 때까지, 상기 제 2 감광막 패턴을 마스크로 상기 비감광성 절연층을 제 2 차 등방성 식각하는 단계; 상기 제 2 감광막 패턴을 제거하는 단계; 상기 화소 개구부의 양전극층 위에 유기 박막층을 형성하는 단계; 및 상기 유기 박막층 위에 음전극층을 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
상기 본 발명에 의한 유기 발광 소자의 제조 방법에서, 상기 비감광성 절연층은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함하는 비감광성 절연 물질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 본 발명에 의한 유기 발광 소자의 제조 방법에서, 상기 제 1 차 식각 단계 및 제 2 차 등방성 식각 단계는 건식 식각 공정으로 진행할 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 제 1 차 식각 단계 및 제 2 차 등방성 식각 단계에서는 CHF3, CF4 또는 SF6와 불활성 기체가 혼합된 식각 가스를 플라즈마화하여 상기 비감광성 절연층을 건식 식각할 수 있다.
또한, 상기 본 발명에 의한 유기 발광 소자의 제조 방법은, 상기 식각 마스크의 형성 단계 전에, 상기 제 2 감광막 패턴을 마스크로, CHF3, CF4, SF6 또는 O2 가스를 포함하는 식각 가스를 플라즈마화하여 상기 비감광성 절연층을 건식 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 본 발명에 의한 유기 발광 소자의 제조 방법에서, 상기 식각 마스크의 형성 단계에서는 탄화불소계 플라즈마를 사용할 수 있으며, 상기 탄화불소계 플라즈마로는 C4F8 또는 C4F6 가스를 플라즈마화한 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 본 발명에 의한 유기 발광 소자의 제조 방법에서, 상기 비감광성 절연층은 상기 양전극층, 유기 박막층 및 음전극층의 두께 합보다 500Å-3㎛만큼 더 두껍게 형성될 수 있고, 이 경우, 상기 제 1 차 식각 단계에서는, 상기 유기 박막층의 두께 내지 이보다 500Å만큼 큰 두께로 상기 비감광성 절연층을 식각할 수 있다.
그리고, 상기 본 발명에 의한 유기 발광 소자의 제조 방법에서, 상기 화소 개구부의 면적은 각 화소에서 상기 유기 박막층의 형성 면적에 해당하는 발광 면적 이상으로 될 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 또한, 본 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 형성된 유기 발광 소자를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법을 순차적으로 나타내는 도 1의 a-a' 방향의 단면도이고, 도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법을 순차적으로 나타내는 도 1의 b-b' 방향의 단면도이다.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 형성된 유기 발광 소자에 대하여 설명하기로 한다.
도 1, 도 2f 및 도 3f를 참조하면, 상기 유기 발광 소자에는, 투명 기판(100) 위에 어느 한 방향으로 배열된 복수의 양전극층(102)이 형성되어 있다. 상기 투명 기판(100)은, 예를 들어, 유리 또는 플라스틱 등의 광투과성 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 복수의 양전극층(102)은, 예를 들어, ITO 또는 IZO 등의 투명 도전 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 투명 기판(100) 및 복수의 양전극층(102) 위에는 격자 형태의 절연막(104)이 형성되어 있다. 이러한 격자 형태의 절연막(104)에 의해 상기 양전극층(102) 상에 복수의 화소 개구부(106)가 정의된다. 또한, 상기 격자 형태의 절연막(104) 중, 상기 복수의 양전극층(102)이 배열된 방향과 직교하는 방향의 상기 절연막(104)은 단면으로 보아 역경사를 포함하도록 형성되어 있다(도 2f 참조). 이와 같이, 상기 복수의 양전극층(102)과 직교하는 방향에서 상기 절연막(104)이 역경사를 포함하게 형성됨으로서, 상기 복수의 양전극층(102)이 배열된 방향을 따라 인접하는 음전극층(112)이 서로 연결되어 단락되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 유기 발광 소자에서는 상기 절연막(104)이, 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 비감광성 절연 물질로 이루어져 있다. 추후에도 설명하겠지만, 상기 유기 발광 소자에서는, 이러한 비감광성 절연 물질을 식각해 패터닝하여 상기 양전극층(102)과 음전극층(112)의 전기적 절연을 위한 절연막(104; 상기 유기 발광 소자에서의 절연막(104)은 종래 기술에서의 절연막 및 격벽이 일체화된 것으로 볼 수 있다.)을 형성하게 되므로, 종래 기술에서 감광막에 대한 노광 및 현상 공정을 통해 절연막 등을 형성하면서 나타나는 제조 공정상의 어려움이 최소화될 수 있다.
더구나, 상기 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물과 같은 비감광성 절연 물질로 상기 절연막(104)이 형성됨에 따라, 최종 제조된 유기 발광 소자의 사용시에 상기 절연막(104) 내에 잔류하는 유기 용매 또는 수분이 아웃개싱(outgassing)될 염려도 없으며, 이로 인해, 유기 발광 소자의 신뢰성 및 수명을 보다 향상시킬 수 있 다.
한편, 상기 유기 발광 소자에서는, 상기 화소 개구부(106)의 양전극층(102) 위에 유기 발광층 등을 포함하는 유기 박막층(110)이 형성되어 있고, 상기 유기 박막층(110) 위에 음전극층(112)이 형성되어 있다. 상기 유기 박막층(110)은 상기 유기 발광층 외에 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 또는 전자 주입층 등을 더 포함할 수 있으며, 상기 음전극층(112)은 알루미늄(Al), 산화칼슘(CaO), 구리(Cu), 알루미늄 합금 또는 구리 합금 등의 저저항 금속 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 음전극층(112)은 상기 복수의 양전극층(102)과 직교하는 방향의 역경사를 가진 절연막(104) 사이에서 상기 복수의 양전극층(102)이 배열된 방향과 직교하는 방향으로 연결되도록 형성된다. 그리고, 각 화소에서 상기 유기 박막층(110)이 형성되어 있는 면적, 즉, 각 화소의 실질적인 발광 면적은, 상기 절연막(104)에 의해 정의되는 화소 개구부(106)의 면적 이하로 되고, 만일, 상기 유기 박막층(110)의 형성 면적이 상기 화소 개구부(106)의 면적과 동일하게 되면 각 화소의 실질적인 발광 면적이 극대화되어 바람직하다.
다음으로, 상술한 유기 발광 소자를 제조하는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법을 상술하기로 한다.
우선, 도 2a 및 도 3a를 참조하면, 본 실시예에 따라 유기 발광 소자를 형성함에 있어서는, 우선, 투명 기판(100) 위에 어느 한 방향으로 배열되는 복수의 양전극층(102)을 형성한다. 상기 투명 기판(100)은 유리 또는 플라스틱 등의 광투과성 물질로 형성될 수 있으며, 상기 복수의 양전극층(102)은 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 양전극층(102)은 상기 투명 기판(100) 위에 상기 투명 도전 물질을 증착 형성하고, 이러한 투명 도전 물질 위에 감광막 패턴을 형성해 이를 통해 상기 투명 도전 물질을 식각함으로서 형성할 수 있다. 상기 양전극층(102)을 형성한 후에는 상기 감광막 패턴을 제거한다.
그리고 나서, 상기 복수의 양전극층(102)이 매립되도록, 상기 투명 기판(100) 위에 비감광성 절연층(114)을 형성한다. 이러한 비감광성 절연층(114)은, 예를 들어, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등의 비감광성 절연 물질을 화학적 기상 증착법(CVD) 또는 스핀코팅법으로 증착하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 비감광성 절연층(114)은 상기 양전극층(102)과 추후에 형성될 유기 박막층 및 음전극층의 두께 합보다 500Å-3㎛만큼 더 두껍게 형성될 수 있다. 이는 추후의 절연막 형성 공정에서 충분한 공정 마진을 두어 바람직한 특성을 가진 절연막을 형성하기 위함이다.
상기 비감광성 절연층(114)을 형성한 후에는, 상기 비감광성 절연층(114) 위에 복수의 화소 개구부(106)를 정의하는 제 1 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 이러한 제 1 감광막 패턴은, 상기 비감광성 절연층(114) 위에 일반적으로 사용되는 감광막을 형성하고 이러한 감광막에 대해 노광 및 현상 공정을 진행함으로서 형성할 수 있다. 상기 제 1 감광막 패턴의 형성을 위한 노광 공정에서 사용되는 제 1 노광 마스크(200)의 간략한 구성은 도 4에 도시된 바와 같다. 도 4를 참조하면, 상기 제 1 노광 마스크(200)는 상기 화소 개구부(106)에 대응하게 형성된 복수의 개방 영역(210)을 포함하고 있다. 또한, 상기 제 1 감광막 패턴에 의해 정의되는 상 기 복수의 화소 개구부(106)는 추후에 각 화소에서 유기 박막층이 형성될 면적, 즉, 각 화소의 실질적인 발광 면적 이상의 면적을 가지며, 상기 유기 박막층의 형성 면적이 상기 화소 개구부(106)의 면적과 동일하게 되면 각 화소의 실질적인 발광 면적이 극대화되어 바람직하다.
한편, 상기 제 1 감광막 패턴을 형성한 후에는, 도 2b 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 감광막 패턴을 마스크로 상기 비감광성 절연층(114)을 제 1 차 식각한다. 이러한 제 1 차 식각 공정에서는, 추후에 형성될 유기 박막층 이상의 두께, 보다 구체적으로, 상기 유기 박막층의 두께 내지 이보다 500Å만큼 큰 두께만큼 상기 비감광성 절연층(114)을 식각할 수 있다. 이로서, 추후에 절연막(104)이 모든 영역에서 유기 박막층보다 두껍게 형성되어, 유기 박막층이 상기 화소 개구부(106)의 양전극층(102) 위에만 선택적으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 차 식각 공정은, 상기 비감광성 절연층(114)의 종류에 따라, 불산 수용액 또는 기타 불화수소 수용액을 사용하는 습식 식각 공정으로 진행할 수도 있지만, 상기 비감광성 절연층(114)이 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어진 경우에는, 예를 들어, CHF3, CF4 또는 SF6와 불활성 기체의 혼합 가스를 식각 가스로 사용하는 건식 식각 공정으로 진행함이 보다 바람직하다. 보다 구체적으로, 상기 건식 식각 공정은 소정의 바이어스 파워를 가해 식각 가스를 플라즈마화하여 상기 비감광성 절연층을 식각함으로서 진행할 수 있다.
상술한 방법으로 상기 제 1 차 식각 공정을 진행하면, 상기 화소 개구부 (106)의 양전극층(102) 위에 상기 비감광성 절연층(114)이 제 1 차 식각된 두께만큼 감소된 두께로 상기 복수의 양전극층(102) 위에 잔류하게 되고, 나머지 영역의 상기 비감광성 절연층(114)은 최초 형성된 두께를 유지하게 된다.
상기 제 1 차 식각 공정을 진행한 후에는, 상기 제 1 감광막 패턴을 제거한다. 이러한 제 1 감광막 패턴을 제거하기 위해, 애싱 등의 건식 식각 공정이나 감광막 박리제를 사용하는 습식 식각 공정을 모두 진행할 수 있으나, 상기 애싱을 통해 상기 제 1 감광막 패턴을 제거함이 바람직하다.
상기 제 1 감광막 패턴을 제거한 후에는, 도 2c 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 비감광성 절연층(114) 위에, 상기 복수의 양전극층(102)과 직교하는 방향으로 배열된 줄무늬 형태의 개구부를 정의하는 제 2 감광막 패턴(116)을 형성한다. 이 때, 상기 줄무늬 형태의 개구부는 상기 복수의 화소 개구부(106)를 모두 포함하게 된다.
이러한 제 2 감광막 패턴(116) 역시 상기 비감광성 절연층(114) 위에 일반적으로 사용되는 감광막을 형성하고, 이러한 감광막에 대해 노광 및 현상 공정을 진행함으로서 형성할 수 있다. 상기 제 2 감광막 패턴(116)의 형성을 위한 노광 공정에서 사용되는 제 2 노광 마스크(300)의 간략한 구성은 도 5에 도시된 바와 같다. 도 5를 참조하면, 상기 제 2 노광 마스크(300)는 상기 화소 개구부(106)에 해당하는 영역을 모두 포함하면서 상기 복수의 양전극층(102)과 직교하는 방향으로 배열된 줄무늬 형태의 개방 영역(310)을 포함하고 있다.
상기 제 2 감광막 패턴(116)을 형성한 후에는, 상기 제 2 감광막 패턴(116) 및 비감광성 절연층(114) 전면에 플라즈마를 가하여 반응시킴으로서, 상기 제 2 감광막 패턴(116)과 비감광성 절연층(114)의 표면에 식각 마스크(118)를 형성한다. 이 때, 상기 플라즈마로는, 예를 들어, C4F8 또는 C4F6 가스의 플라즈마와 같은 탄화불소계 플라즈마를 사용할 수 있다.
또한, 상기 화소 개구부(106)에 잔류하는 비감광성 절연층(114)의 두께가 지나치게 두꺼워 추후에 진행할 제 2 차 식각 공정을 통해 절연막을 제대로 형성할 수 없다고 보이는 경우, 상기 식각 마스크(118)의 형성 단계 직전에, 상기 제 2 감광막 패턴(116)을 마스크로, CHF3, CF4, SF6 또는 O2 가스를 포함하는 식각 가스를 플라즈마화하여 상기 비감광성 절연층(114)의 일부 두께를 건식 식각해 제거하는 단계를 더 진행할 수 있다.
한편, 상기 식각 마스크(118)를 형성한 후에는, 도 2d 및 도3d에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 화소 개구부(106)의 비감광성 절연층(114)이 모두 제거될 때까지, 상기 제 2 감광막 패턴(116)을 마스크로 상기 비감광성 절연층(114)을 제 2 차 등방성 식각하여 절연막(104)을 형성한다.
상기 제 2 차 식각 공정 역시, 불산 수용액 또는 기타 불화수소 수용액을 사용하는 습식 식각 공정 또는 CHF3, CF4 또는 SF6와 불활성 기체의 혼합 가스 등을 식각 가스로 사용하는 건식 식각 공정으로 진행할 수 있으나, 상기 건식 식각 공정으로 진행함이 보다 바람직하다. 또한, 상기 제 2 차 식각 공정은 바이어스 파워를 감소시키는 등의 당업자에게 자명한 방법으로 등방성 식각 조건 하에서 진행한다. 그리고, 상기 제 2 차 식각 공정은 상기 복수의 화소 개구부(106)의 비감광성 절연층(114) 및 그 표면의 식각 마스크(118)가 모두 제거될 때까지 충분한 시간 동안 진행한다.
상술한 방법으로 상기 제 2 차 식각 공정을 진행하면, 이러한 제 2 차 식각 공정의 초기 단계에서는, 상기 화소 개구부(106)의 비감광성 절연층(114) 상면에 형성된 식각 마스크(118)가 제거되면서 하부의 비감광성 절연층(114)이 드러나고, 이후에는 이러한 비감광성 절연층(114)이 계속적으로 식각 제거된다. 이 때, 투명 기판(100)에 평행한 방향보다는 수직한 방향으로의 식각 속도가 빠르게 되므로, 상기 비감광성 절연층(114) 측벽에 형성된 식각 마스크(118)는 그대로 잔류하게 된다.
그런데, 상기 제 2 차 식각 공정이 계속 진행됨에 따라, 상기 화소 개구부(106)의 비감광성 절연층(114)의 높이가 낮아지면서, 측벽에 식각 마스크(118)가 형성되지 않은 비감광성 절연층(114)이 드러나게 되며, 이에 따라, 상기 제 2 차 식각 공정의 등방성으로 인해, 상기 화소 개구부(106) 양측의 비감광성 절연층(114)의 밑단부, 즉, 측벽에 식각 마스크(118)가 없는 비감광성 절연층(114)의 일부가 식각되므로, 상기 복수의 양전극층(102)과 직교하는 방향으로 배열된 상기 비감광성 절연층(114)은 단면에서 보아 밑단부에 역경사를 포함하게 된다(도 2d 참조).
이와 함께, 상기 화소 개구부(106)의 양전극층(102) 위에 잔류하는 비감광성 절연층(114)이 모두 제거되어 상기 화소 개구부(106)에서 양전극층(102)이 노출됨 으로서, 상기 비감광성 절연층(114)이 전체적으로 격자 형태를 띄게 된다.
그리고, 상기 복수의 양전극층(102)과 평행한 방향으로는, 상기 비감광성 절연층(114)의 일부 두께 및 그 상면의 식각 마스크(118)가 식각되어, 상기 양전극층(102)과 추후에 형성될 유기 박막층의 두께 합 이상의 두께로 잔류하게 된다(도 3d 참조).
결국, 상술한 비감광성 절연층(114)에 대한 제 2 차 등방성 식각 공정까지를 진행하면, 비감광성 절연 물질로 이루어지며 상기 양전극층(102) 및 추후에 형성될 음전극층을 전기적으로 절연할 수 있는 격자 형태의 절연막(104)이 형성된다.
상기 절연막(104)을 형성한 후에는, 도 2e에 도시된 바와 같이, 애싱 등의 방법으로 상기 제 2 감광막 패턴(116)을 제거한다. 이 때, 상기 제 2 감광막 패턴(116) 및 비감광성 절연층(114)의 측벽에 잔류하고 있는 상기 식각 마스크(118)를 함께 제거할 수 있다. 다만, 상기 식각 마스크(118) 역시 절연 물질로 이루어지므로 상기 식각 마스크(118)를 완전히 제거하지 않아도 무방하다.
상기 제 2 감광막 패턴(116)을 제거하고 나서, 도 2f 및 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 화소 개구부(106)의 양전극층(102) 위에, 유기 발광층 등을 포함하는 유기 박막층(110)을 형성하고, 상기 유기 박막층(110) 위에 음전극층(112)을 형성한다. 여기서, 상기 유기 박막층(110)을 형성하기 전에, 상기 절연막(104)이 형성된 투명 기판(100)을 산소 플라즈마로 처리하거나 자외선 또는 오존으로 세정할 수 있다. 이로서, 상기 양전극층(102)의 일함수와 유기 박막층(110)의 HOMO 레벨이 비슷해져서 상기 양전극층(102)으로부터의 정공의 주입이 보다 용이해질 수 있다.
또한, 상기 유기 박막층(110)은 유기 발광층 외에 정공 수송층, 전자 수송층, 정공 주입층 또는 전자 주입층 등의 유기 박막을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 음전극층(112)은 알루미늄(Al), 산화칼슘(CaO), 구리(Cu), 알루미늄 합금 또는 구리 합금 등의 저저항 금속 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 음전극층(112)은 상기 복수의 양전극층(102)과 직교하는 방향의 역경사를 가진 절연막(104) 사이에서, 상기 복수의 양전극층(102)과 직교하는 방향으로 연결되도록 형성된다.
상술한 제조 방법에 따라, 도 1, 도 2f 및 도 3f에 도시된 바와 같은 유기 발광 소자가 최종 형성될 수 있다.
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 발명에 따르면, 감광막 대신 실리콘 산화막 등의 비감광성 절연 물질로 형성된 절연막을 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공할 수 있게 된다.
따라서, 종래 기술에서 감광막에 대한 노광 및 현상 공정을 통해 절연막 및 격벽을 형성하면서 나타나는 제조 공정상의 어려움이 최소화될 수 있다.
또한, 최종 제조된 유기 발광 소자의 사용시에 잔류 유기 용매 또는 수분이 절연막으로부터 아웃개싱(outgassing)될 염려도 없으며, 이로 인해, 유기 발광 소자의 신뢰성 및 수명을 보다 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 투명 기판 위에 어느 한 방향으로 배열되는 복수의 양전극층을 형성하는 단계;
    상기 투명 기판 위에 비감광성 절연층을 형성하는 단계;
    상기 비감광성 절연층 위에 복수의 화소 개구부를 정의하는 격자 형태의 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제 1 감광막 패턴을 마스크로 상기 비감광성 절연층을 제 1 차 식각하는 단계;
    상기 제 1 감광막 패턴을 제거하는 단계;
    상기 비감광성 절연층 위에, 상기 복수의 화소 개구부를 포함하면서 상기 복수의 양전극층과 직교하는 방향으로 배열된 줄무늬 형태의 개구부를 정의하는 제 2 감광막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제 2 감광막 패턴 및 비감광성 절연층 표면에 플라즈마를 가하여 식각 마스크를 형성하는 단계;
    상기 복수의 화소 개구부의 비감광성 절연층이 모두 제거될 때까지, 상기 제 2 감광막 패턴을 마스크로 상기 비감광성 절연층을 제 2 차 등방성 식각하는 단계;
    상기 제 2 감광막 패턴을 제거하는 단계;
    상기 화소 개구부의 양전극층 위에 유기 박막층을 형성하는 단계; 및
    상기 유기 박막층 위에 음전극층을 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 소 자의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 비감광성 절연층은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함하는 비감광성 절연 물질로 형성되는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 차 식각 단계 및 제 2 차 등방성 식각 단계는 건식 식각 공정으로 진행하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 차 식각 단계 및 제 2 차 등방성 식각 단계에서는 CHF3, CF4 또는 SF6와 불활성 기체가 혼합된 식각 가스를 플라즈마화하여 상기 비감광성 절연층을 건식 식각하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 식각 마스크의 형성 단계 전에,
    상기 제 2 감광막 패턴을 마스크로, CHF3, CF4, SF6 또는 O2 가스를 포함하는 식각 가스를 플라즈마화하여 상기 비감광성 절연층을 건식 식각하는 단계를 더 포 함하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 식각 마스크의 형성 단계에서는 탄화불소계 플라즈마를 사용하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  7. 재 6 항에 있어서, 상기 탄화불소계 플라즈마로는 C4F8 또는 C4F6 가스를 플라즈마화한 것을 사용하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 비감광성 절연층은 상기 양전극층, 유기 박막층 및 음전극층의 두께 합보다 500Å-3㎛만큼 더 두껍게 형성되는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 제 1 차 식각 단계에서는, 상기 유기 박막층의 두께 내지 이보다 500Å만큼 큰 두께로 상기 비감광성 절연층을 식각하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 화소 개구부의 면적은 각 화소에서 상기 유기 박막층의 형성 면적에 해당하는 발광 면적 이상으로 되는 유기 발광 소자의 제조 방법.
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