KR100784553B1 - 전계발광소자와 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 전계발광소자는, 비발광 영역에 적어도 하나 이상의 홀을 갖는 불투명한 재질의 기판과, 기판 상에 형성된 제1전극과 제2전극 사이에 내재된 유기 발광부를 포함하며, 홀은 기판의 하면 또는 상면 중 하나를 기준으로 내각이 50˚ 이상 90˚미만의 범위인 것을 특징으로 하는 전계발광소자를 제공한다.
전계발광소자, 얼라인 키, 제조방법

Description

전계발광소자와 그 제조방법{Light Emitting Device and Method for Manufacturing the same}
도 1은 종래 기판과 섀도 마스크가 얼라인되는 공정을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기판과 섀도 마스크를 나타낸 도면.
도 3은 기판 상에 형성된 홀의 내각을 나타낸 도면.
도 4는 기판 상에 형성된 홀의 다양한 형태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 기판과 섀도 마스크가 얼라인되는 공정을 개략적으로 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
210: 챔버 220: 소스
230: 섀도 마스크 240: 기판
250: 시창 260: 카메라
본 발명은 전계발광소자와 그 제조방법에 관한 것이다.
전계발광표시장치에 사용되는 전계발광소자는 두 개의 전극 사이에 발광층이 형성된 자발광소자였다. 전계발광소자는 발광층의 재료에 따라 무기전계발광소자와 유기전계발광소자로 나눌 수 있었다.
또한, 전계발광소자는 빛이 방출되는 방향에 따라 전면발광(Top-Emission) 방식, 배면발광(Bottom-Emission) 방식 및 양면발광(Dual-Emission) 방식이 있고, 구동방식에 따라 수동매트릭스형(Passive Matrix)과 능동매트릭스형(Active Matrix)으로 나누어져 있다.
일반적으로 전계발광소자는 애노드전극 패터닝, 절연막 공정, 유기물 및 캐소드전극 증착을 하고, 보호막(passivation)과 봉지(encapsulation) 공정을 거쳐 제작되었다. 이 공정 중에서 유기물 및 캐소드전극 증착 공정은 섀도 마스크(shadow mask)를 이용하여 증착하였다.
도 1은 종래 기판과 섀도 마스크가 얼라인되는 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래와 같이 진공 챔버(110) 내에서 섀도 마스크(130)를 이용하여 증착할 경우, 정확한 위치에 물질을 증착하기 위해서는 통상적으로 50마이크로미터 이내로 공차를 유지하여야 했다. 이때 얼라인(align) 장비에 형성된 시창(150)과 외부에 설치된 카메라(160)를 이용하여 기판(140)에 미리 형성해둔 얼라인 키(미도시)(align key)와 섀도 마스크에 형성해 놓은 얼라인 키(131) 를 이용하여 정확한 위치로 기판(140) 또는 섀도 마스크(130)를 이동시켰다.
일반적으로 전계발광소자 제작시 사용하는 기판(140)은 유리 기판으로 투명하기 때문에 증착되는 면의 반대 면에서 카메라(160)를 이용하여 기판(140)에 형성되어 있는 얼라인 키(미도시)와 섀도 마스크(130)에 형성되어 있는 얼라인 키(131)를 얼라인할 수 있었다.
그러나 이와는 다르게 휘는 표시장치(flexible display)를 금속 기판을 이용하여 형성할 경우 기판 자체가 투명하지 않기 때문에 기판 상에 형성된 얼라인 키를 이용하여 얼라인을 하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고해상도의 전계발광소자를 제작할 수 있는 기판의 구조와 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 전계발광소자는, 비발광 영역에 적어도 하나 이상의 홀을 갖는 불투명한 재질의 기판과, 기판 상에 형성된 제1전극과 제2전극 사이에 내재된 유기 발광부를 포함하며, 홀은 기판의 하면 또는 상면 중 하나를 기준으로 내각이 50˚ 이상 90˚미만의 범위인 것을 특징으로 하는 전계발광소자를 제공한다.
여기서, 홀은, 섀도 마스크와 대응되는 위치 또는 기판의 각 모서리 영역에 형성된 것일 수 있다.
여기서, 홀은, 원형, 십자형, 삼각형, 사각형, 별 또는 네 잎 클로버형 중 어느 하나일 수 있다.
삭제
여기서, 홀은, 섀도 마스크의 홀과 얼라인 하기 위한 홀이며, 섀도 마스크의 홀보다 상대적으로 큰 것일 수 있다.
여기서, 기판은, 스테인리스 강, 불변 강, 티타늄, 몰리브덴 또는 니켈 중 어느 하나 이상을 포함하여 형성된 것일 수 있다.
여기서, 제1전극에는 전기적으로 연결된 구동부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 전계발광소자의 제조방법은, 불투명한 기판 내에 하나 이상의 홀 및 제1전극을 형성하고, 소스가 형성된 챔버 내에 기판의 홀과 섀도 마스크의 홀이 대응되도록 얼라인(align)하는 기판 얼라인단계, 챔버 내의 소스를 이용하여 제1전극 상에 유기 발광부를 형성하는 발광부 형성단계, 및 발광부 상에 제2전극을 형성하는 전극 형성단계를 포함하며, 홀은 기판의 하면 또는 상면 중 하나를 기준으로 내각이 50˚ 이상 90˚미만의 범위인 것을 특징으로 하는 전계발광소자의 제조방법을 제공한다.
여기서, 기판 얼라인단계에서, 홀은, 원형, 십자형, 삼각형, 사각형, 별 또는 네 잎 클로버형 중 어느 하나일 수 있다.
삭제
여기서, 제1전극에 전기적으로 연결되도록 구동부를 형성하는 구동부 형성단계를 더 포함할 수 있다.
<일실시예>
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기판과 섀도 마스크를 나타낸 도면이고, 도 3은 기판 상에 형성된 홀의 내각을 나타낸 도면이며, 도 4는 기판 상에 형성된 홀의 다양한 형태를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전계발광소자는 하나 이상의 홀(241)을 갖는 불투명한 재질의 기판(240)으로 형성된다.
기판(240) 상에는 도시되어 있진 않지만, 제1전극과 제2전극 사이에 내재된 발광부를 포함한다.
여기서, 전계발광소자가 배면 발광형일 경우를 일례로 했을 때, 이러한 기판(240) 상에는 제1전극(예: Indium Tin Oxide)이 형성되고 제1전극은 절연막 등으로 절연된다. 이러한 절연막은 제1전극 상의 일부가 패턴된 오픈부를 갖고, 오픈부에는 발광부가 형성된다. 발광부는 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층 또는 전자수송층 중 어느 하나 이상의 층에 발광층이 내재된 것을 포함할 수 있다.
일반적으로, 절연막 상에는 격벽이 형성되고, 격벽은 제2전극(예: Aluminum)이 용이하게 분리 형성되도록 한다. 이와 같이 형성된 제1전극과 제2전극은 기판(240) 상에 형성된 데이터라인과 스캔라인에 전기적으로 연결되어 구동IC(Integrated Circuit)로부터 데이터신호와 스캔신호를 공급받을 수 있다.
여기서, 발광부는 유기물로 형성되나 유기물이 아닌 무기물로도 형성가능하며 이들에 한정되지는 않는다. 그리고 제1전극에는 전기적으로 연결된 구동부가 포함될 수 있다. 구동부는 하나 이상의 트랜지스터와 커패시터를 포함하며, 스캔신호와 데이터신호에 의해 트랜지스터가 구동함에 따라 발광부가 발광한다. 또한, 본 발명은 배면 발광형에 한정되지 않고, 전면 발광형 또는 양면 발광형에도 적용가능 함을 인지해야 한다.
여기서, 기판(240) 내에 형성된 홀(241)은 특히 비발광 영역에 위한다. 여기서, 비발광 영역이라 함은 유기물로 형성된 발광부가 위치하지 않는 영역을 말한다.
이와 같이 비발광 영역에 형성된 홀(241)은 섀도 마스크(230)의 홀(231)과 얼라인(align)하기 위한 얼라인 키(align key)이며, 홀(241)은 섀도 마스크(230)의 홀(231)과 대응되는 위치 또는 기판(240)의 각 모서리 영역에 형성될 수 있다. 그리고, 홀(241)은 새도 마스크(230)의 홀(231)보다 상대적으로 크게 형성될 수 있다. 이는 보다 정확히 섀도 마스크(230)와 얼라인 할 수 있도록 하기 위함이다.
여기서, 기판(240)은 전계발광소자를 형성하기 위한 마더 기판일 수 있다.
도 3을 참조하면, 앞서 설명한 홀(241)은, 기판(240)의 하면 또는 상면 중 하나를 기준으로 내각(r)이 50˚ 이상 90˚미만의 범위일 수 있다. 홀(241)을 이와 같은 각도로 형성하는 것은 기판(240)과 얼라인되는 섀도 마스크(230) 간의 정밀도를 위한 것이다. 홀(241)의 내각(r)이 50˚이상이면 기판(240)의 하단에 얼라인된 섀도 마스크(230)의 홀(231)과 용이하게 구분하여 얼라인 할 수 있을 것이다.
도 4를 참조하면, 홀(241)은 원형, 십자형, 삼각형, 사각형, 별 또는 네 잎 클로버형 중 어느 하나일 수 있다. 홀(241)의 형상은 이에 한정되지 않고, 기판(240)과 섀도 마스크(230)의 홀(231)이 용이하게 얼라인될 수 있는 형상이면 어떤 형상이라도 가능하다.
이와 같이 기판(240) 내에 홀(241)을 형성하는 것은 휘는 표시장치(flexible display)를 목적으로 하기 때문이며, 기판(240)의 재질이 금속인 이유로 기판(240) 상에 형성된 얼라인 키로는 섀도 마스크(230)와의 얼라인이 매우 어렵기 때문이다.
위에서 설명한 기판(240)은 스테인리스 강(STS 또는 SUS), 불변 강(invar), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo) 또는 니켈(Ni) 중 어느 하나 이상을 포함하여 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명은 불투명한 금속 기판 내에 홀을 형성하여 섀도 마스크의 얼라인 키와의 얼라인을 용이하게 할 수 있는 얼라인 키를 제공한다.
<제조방법>
도 5는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 기판과 섀도 마스크가 얼라인되는 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전계발광소자의 제조방법은 다음과 같은 공정을 포함한다.
먼저, 기판 얼라인단계는 불투명한 기판(240) 상에 기판의 비발광 영역에 적어도 하나 이상의 홀(241) 및 제1전극(미도시)을 형성하고, 소스(220)가 형성된 챔버(210) 내에 기판(240)의 홀(241)과 섀도 마스크(230)의 홀(231)이 대응되도록 얼라인하는 단계이다.
여기서, 홀(241)은 기판의 하면 또는 상면 중 하나를 기준으로 내각(r)이 50˚ 이상 90˚미만의 범위로 형성할 수 있다. 그리고 홀(241)은 섀도 마스크(230)의 홀(231)보다 상대적으로 더 크게 형성하여 얼라인을 보다 정밀하게 할 수도 있다.
이에 따라, 얼라인 장비에 형성된 시창(250)과 외부에 설치된 카메라(260)를 이용하여 기판(240) 내의 형성된 홀(241)과 섀도 마스크(230)에 형성된 홀(231)을 이용하여 정확한 위치로 정밀하게 얼라인 할 수 있다.
여기서, 기판(240)은 휘는 표시장치를 목적으로 하기 때문이며, 스테인리스 강(STS 또는 SUS), 불변 강(invar), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo) 또는 니켈(Ni) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 기판(240)은 0.05mm ~ 3mm 두께의 시트(sheet)를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
여기서, 기판(240)은 전계발광소자를 형성하기 위한 마더 기판일 수 있다.
여기서, 홀(241)은 섀도 마스크(230)의 홀(231)과 얼라인하기 위한 얼라인 키이며, 홀은(241), 원형, 십자형, 삼각형, 사각형, 별 또는 네 잎 클로버형 중 어느 하나일 수 있다.
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한편, 기판(240) 내에 형성되어 있는 홀(241)의 내부에서 보이는 섀도 마스크(230)의 홀(231) 모양은 작아도 문제는 없으며, 기판(240) 상에 형성된 홀(241)의 모양과 일치하지 않을 수도 있다.
홀(241)의 형성 방법은 화학적 에칭 또는 레이저가공 등으로 형성할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
이후, 발광부 형성단계는 챔버(210) 내의 소스(220)를 이용하여 제1전극(미도시) 상에 유기 발광부(미도시)를 형성하는 단계이다.
기판(240) 상에는 제1전극(예: Indium Tin Oxide)이 형성되고 제1전극은 절연막 등으로 절연되어 제1전극 상의 일부가 패턴된 오픈부가 형성될 수 있으며, 발광부는 챔버(210) 내에서 오픈부 내에 형성될 수 있다.
여기서, 발광부는 유기물로 형성되나 유기물이 아닌 무기물로도 형성가능하며 이들에 한정되지는 않는다.
이후, 전극 형성단계는 발광부 상에 제2전극을 형성하는 단계이다.
전극 형성단계에서는 각 발광부 상에 제2전극(예: Aluminum)을 분리 형성한다.
이후, 소자를 보호하기 위한 인캡슐레이션 공정이나 구동IC(Integrated Circuit) 등을 전기적으로 연결하여 전계발광소자를 제작할 수 있다.
한편, 이와 같이 제조된 전계발광소자는, 제1전극에 전기적으로 연결되도록 구동부를 형성하는 구동부 형성단계를 더 포함할 수 있다.
이는 기판 얼라인단계에서, 기판(240) 상에 형성된 제1전극에 전기적으로 연결된 하나 이상의 트랜지스터와 커패시터를 포함하고, 이에 따라, 스캔신호와 데이터신호에 의해 트랜지스터가 구동하여 발광부가 발광한다.
한편, 전계발광소자는 배면 발광형, 전면 발광형 또는 양면 발광형 모두에 적용가능하다.
이와 같이 기판(240)의 비발광 영역 내에 홀(241)을 형성하는 것은 휘는 표시장치를 목적으로 하기 때문이며, 기판(240)의 재질이 금속인 이유로 기판(240) 상에 형성된 얼라인 키로는 섀도 마스크(230)와의 얼라인이 매우 어렵기 때문이다.
이상과 같은 방법으로 기판(240) 내에 홀(241)을 형성하여 얼라인 키로 사용하는 것은 다음과 같은 큰 효과가 있을 수 있다.
일반적으로 사용하는 핀 얼라인(pin align) 만으로 소자를 증착할 경우 공차가 ± 200 마이크로 정도가 일반적이기 때문에 고해상도의 소자를 제작할 수 없으나 기판(240) 내에 얼라인 키인 홀(241)을 형성함으로써 이것이 가능하다.
따라서, 본 발명은 불투명한 금속 기판 상에 홀을 형성하여 섀도 마스크의 얼라인 키와의 얼라인을 용이하게 할 수 있는 얼라인 키를 제공하여 고해상도의 전계발광소자 제작을 용이토록 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 고해상도의 전계발광소자를 제작할 수 있는 기판의 구조와 제조방법을 제공하는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 비발광 영역에 적어도 하나 이상의 홀을 갖는 불투명한 재질의 기판과;
    상기 기판 상에 형성된 제1전극과 제2전극 사이에 내재된 유기 발광부를 포함하며,
    상기 홀은 상기 기판의 하면 또는 상면 중 하나를 기준으로 내각이 50˚ 이상 90˚미만의 범위인 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 홀은,
    상기 기판의 비발광 영역 중에서 상기 기판의 각 모서리 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 홀은,
    원형, 십자형, 삼각형, 사각형, 별 또는 네 잎 클로버형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 홀은,
    섀도 마스크의 홀과 얼라인 하기 위한 홀이며, 상기 섀도 마스크의 홀보다 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기판은,
    스테인리스 강, 불변 강, 티타늄, 몰리브덴 또는 니켈 중 어느 하나 이상을 포함하는 전계발광소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극에는 전기적으로 연결된 구동부를 포함하는 전계발광소자.
  8. 불투명한 기판 상에 상기 기판의 비발광 영역에 위치하는 적어도 하나 이상의 홀 및 제1전극을 형성하고, 소스가 형성된 챔버 내에 상기 기판의 상기 홀과 섀도 마스크의 홀이 대응되도록 얼라인(align)하는 기판 얼라인단계;
    상기 챔버 내의 상기 소스를 이용하여 상기 제1전극 상에 유기 발광부를 형성하는 발광부 형성단계; 및
    상기 발광부 상에 제2전극을 형성하는 전극 형성단계를 포함하며,
    상기 홀은 상기 기판의 하면 또는 상면 중 하나를 기준으로 내각이 50˚ 이상 90˚미만의 범위인 것을 특징으로 하는 전계발광소자의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 기판 얼라인단계에서,
    상기 홀은, 원형, 십자형, 삼각형, 사각형, 별 또는 네 잎 클로버형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전계발광소자의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1전극에 전기적으로 연결되도록 구동부를 형성하는 구동부 형성단계를 더 포함하는 전계발광소자의 제조방법.
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