KR100846709B1 - 유기 전계 발광 표시장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

유기 전계 발광 표시장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

유기 발광 소자의 제1 화소 전극이 하부 구조물 상에 형성되는 금속막과, 상기한 금속막 및 화소 정의막 상에 형성되는 적어도 1층 이상의 투명 또는 반투명 도전막을 포함하는 유기 전계 발광 표시장치를 제공한다. 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 금속막은 은(Ag)으로 형성할 수 있고, 투명 또는 반투명 도전막은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크 옥사이드(IZO)로 형성할 수 있다. 그리고, 상기 금속막은 투명 또는 반투명 도전막을 패터닝하는 동안 화소 정의막 및 투명 또는 반투명 도전막에 의해 식각액으로부터 보호된다.
유기, 발광, 파티클, 부산물, 애노드, 암점,

Description

유기 전계 발광 표시장치 및 이의 제조 방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE AND FABRICATION METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전면 발광형 유기 전계 발광 표시장치의 개략적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 애노드 전극까지 형성한 상태의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전면 발광형 유기 전계 발광 표시장치의 제조 방법을 나타내는 공정 블록도이다.
본 발명은 유기 전계 발광 표시장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중막 구조로 이루어진 애노드 전극을 구비하는 유기 전계 발광 표시장치와, 이 장치를 효과적으로 제조하는 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 음극선관의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치는 액정 표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 전계 방출 표시장치(FED: Field Emission Display), 플라즈마 표시장치(PDP: Plasma Display Panel) 및 유기 전계 발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display Device) 등이 있다.
이 중에서 상기 유기 전계 발광 표시장치는 유기 화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 자발광형 표시 소자로서, N×M 개의 유기 발광 소자들을 전압 구동 또는 전류 구동하여 영상을 표현할 수 있도록 되어 있다.
상기 유기 발광 소자는 다이오드 특성을 가지므로 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode)라고도 불리며, 정공 주입 전극인 애노드 전극(이하에서는 '제1 화소 전극'이라 한다)과, 발광층인 유기막과, 전자 주입 전극인 캐소드 전극(이하에서는 '제2 화소 전극'이라 한다)을 포함하고, 각 전극으로부터 유기막 내부로 주입된 정공과 전자가 결합한 엑시톤(exiton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광이 이루어진다.
상기한 유기 전계 발광 표시장치는 발광 형식에 따라 전면 발광형, 배면 발광형 및 양면 발광형 등으로 구분할 수 있다.
여기에서, 상기 전면 발광형은 유기막의 빛이 이 층의 상측에 제공된 제2 화소 전극과 인캡 부재를 투과하여 표시되는 방식을 말하고, 배면 발광형은 유기막의 빛이 이 층의 하측에 제공된 제1 화소 전극과 기판을 투과하여 표시되는 방식을 말하며, 양면 발광형은 유기막의 빛이 인캡 부재와 기판의 양측 모두를 투과하여 표시되는 방식을 말한다.
따라서, 상기한 전면 발광형 유기 전계 발광 표시장치에서는 유기막의 빛을 제2 화소 전극 쪽으로 반사시키기 위해 상기한 제1 화소 전극을 투명 도전막과 금속막을 이용한 다중막 구조로 형성하고 있다.
상기한 제1 화소 전극의 한 예로, 종래에는 ITO/Ag/ITO의 3중막 구조로 이루어진 제1 화소 전극이 개시되어 있다.
통상적으로, 상기한 3중막 구조의 제1 화소 전극은 박막 트랜지스터를 덮는 평탄화막 상에 ITO/Ag/ITO의 3중막을 형성한 후, 식각액(etchant)을 이용하여 상기한 3중막을 패터닝하여 형성하고 있다.
그런데, 상기한 식각액을 이용하여 3중막을 패터닝하는 동안에는 식각액에 포함된 Cl 성분이 Ag와 화학 반응을 일으켜 비용융성의 부산물이 발생된다.
그리고, 상기한 비용융성의 부산물은 세정 과정에서 세정액 내에 용융되지 못하고 기판 상에 파티클(particle)로 잔존하게 되어 제2 화소 전극과 쇼트(short)를 유발시키게 된다.
따라서, 상기한 구조의 제1 화소 전극을 갖는 유기 전계 발광 표시장치는 상기한 비용융성의 부산물로 인해 파티클성 암점이 발생되고, 이로 인해 수율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제1 화소 전극을 패터닝하는 동안 발생되는 비용융성의 부산물로 인해 파티클성 암점이 발생되는 것을 방지할 수 있는 유기 전계 발광 표시장치의 제조 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 상기한 제조 방법에 의해 제조되어 파티클성 암점 발생이 억제된 유기 전계 발광 표시장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 기술적 과제는 유기 발광 소자의 제1 화소 전극이 하부 구조물 상에 형성되는 금속막과, 상기한 금속막 및 화소 정의막 상에 형성되는 적어도 1층 이상의 투명 또는 반투명 도전막을 포함하는 유기 전계 발광 표시장치에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 금속막은 은(Ag)으로 형성할 수 있고, 투명 또는 반투명 도전막은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크 옥사이드(IZO)로 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 화소 전극은 은/인듐-틴-옥사이드의 2중막 구조로 형성할 수 있다.
상기 제1 화소 전극은 애노드 전극으로 사용되고, 제2 화소 전극은 캐소드 전극으로 사용될 수 있으며, 상기 하부 구조물은 상기 유기 발광 소자를 구동하는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터를 덮는 평탄화막을 포함할 수 있다.
이러한 구성의 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시장치는,
기판의 표면에 하부 구조물을 형성하는 단계, 금속막을 형성하는 단계, 제1 식각액을 사용하여 상기 금속막을 패터닝하는 단계, 화소 정의막을 형성하는 단계, 투명 또는 반투명 도전막을 형성하는 단계, 제2 식각액을 사용하여 상기 투명 또는 반투명 도전막을 패터닝함으로써 상기 패터닝된 금속막 및 반투명 도전막을 포함하는 제1 화소 전극을 형성하는 단계, 유기막을 형성하는 단계 및 제2 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.
상기한 방법을 이용하여 유기 전계 발광 표시장치를 제조할 때, 상기 화소 정의막을 형성하는 단계 이전에 제1 세정 공정을 실시할 수 있고, 상기 유기막을 형성하는 단계 이전에 제2 세정 공정을 실시할 수 있으며, 제1 세정 공정 및 제2 세정 공정에서는 순수 또는 메가소닉을 사용할 수 있다.
그리고, 상기 제1 식각액으로는 은과 화학반응하여 비용융성의 부산물을 발생시키지 않는 비염소계 용액으로 이루어진 식각액을 사용할 수 있으며, 제2 식각액으로는 기존에 3중막 구조의 제1 화소 전극을 일괄적으로 식각하는데 사용하는 공지의 식각액을 사용할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하의 실시예를 설명함에 있어서, 층, 막 등의 부분이 다른 부분의 "상에" 형성된다고 할 때, 이는 다른 부분의 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시장치의 개략적인 구성을 나타내는 단면도로서, 특히 전면 발광 방식의 능동형 유기 전계 발광 표시장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 주요부 확대 단면도이다.
그리고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시장치의 제조 방법을 나타내는 공정 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시장치는 복수의 박막 트랜지스 터(10) 및 유기 발광 소자(20)들이 표시 영역에 제공되는 기판(30)과, 상기한 표시 영역을 봉지하도록 씰런트에 의해 기판(30)에 봉착되는 인캡 글라스(미도시함)를 포함한다.
여기에서, 상기 기판(30)으로는 투명한 재질의 글라스 기판, 불투명한 재질의 수지재 또는 메탈 기판이 사용될 수 있다.
상기 기판(30) 위에는 버퍼막(32)이 제공되고, 버퍼막(32) 위의 일부 영역에는 박막 트랜지스터(10)가 제공되며, 박막 트랜지스터(10)의 상부에는 유기 발광 소자(20)가 배치된다.
이하에서는 상기 박막 트랜지스터(10) 및 유기 발광 소자(20)의 구성을 보다 상세히 설명한다.
버퍼막(32) 위에는 반도체층(10a)이 제공되며, 반도체층(10a) 및 버퍼막(32) 위에는 게이트 절연막(10b)이 제공된다.
게이트 절연막(10b) 위에는 게이트 전극(10c)이 제공되고, 게이트 전극(10c)과 게이트 절연막(10b) 위에는 층간 절연막(10d)이 제공되며, 층간 절연막(10d) 위에는 소스/드레인 전극(10e)이 제공된다. 이때, 상기 소스/드레인 전극(10e)은 층간 절연막(10d)의 접속홀을 통해 반도체층(10a)과 전기적으로 연결된다.
그리고, 상기 소스/드레인 전극(10e) 및 층간 절연막(10d) 위에는 평탄화막(10f)이 제공되고, 평탄화막(10f) 위에는 제1 화소 전극(22)이 제공되며, 제1 화소 전극(22)은 평탄화막(10f)의 접속홀을 통해 상기 소스/드레인 전극(10e)과 전기적으로 연결된다.
상기 제1 화소 전극(22)은 평탄화막(10f) 상에 형성되는 금속막(22a)과, 금속막(22a) 및 화소 정의막(28) 상에 형성되는 적어도 1층 이상의 투명 또는 반투명 도전막(22b)으로 이루어진다.
여기에서, 상기 금속막(22a)은 은(Ag)으로 형성할 수 있으며, 투명 또는 반투명 도전막(22b)은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 형성할 수 있다.
도 2는 상기 제1 화소 전극(22)의 한 예로 Ag/ITO의 2중막 구조로 형성된 제1 화소 전극(22)을 도시하고 있다.
이와 같이, 금속막(22a) 상에 투명 또는 반투명 도전막(22b)을 배치하는 것은 상기 금속막(22a)을 패터닝할 때 비용융성의 부산물이 발생되는 것을 방지하기 위한 것이다.
이를 위해, 상기 금속막(22a)을 습식 식각할 때에는 은(Ag)과 화학반응하면서 비용융성의 부산물을 발생시키지 않는 비염소계 용액으로 이루어진 제1 식각액을 사용한다.
상기 금속막(22a)은 평탄화막(10f) 위에 형성되는 화소 정의막(Pixel Defining Layer: 28)에 의해 화소 부분이 노출되며, 노출된 금속막(22) 및 화소 정의막(28) 상에는 상기 투명 또는 반투명 도전막(22b)가 형성된다.
그리고, 반투명 도전막(22b) 위에는 유기막(24) 및 제2 화소 전극(26)이 순차적으로 형성된다.
여기에서, 상기 제1 화소 전극(22)은 애노드 전극으로 사용될 수 있고, 제2 화소 전극(26)은 캐소드 전극으로 사용될 수 있다.
그리고, 상기 제2 화소 전극(26)은 유기막(24)에서 발광된 빛을 투과시킬 수 있도록 투명 또는 불투명 도전막, 예컨대 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 형성할 수 있다.
상기 유기막(24)은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중의 어느 한 색상을 표시할 수 있도록 구성된 것으로, 정공 주입층(Hole Injection Layer), 정공 수송층(Hole Transport Layer) 및 전자 수송층(Electron Transport Layer)를 포함하는 다층 구조로 이루어질 수 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 전자 수송층과 캐소드 전극(26) 사이에는 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer)이 더욱 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 화소 전극(22)과 제2 화소 전극(26)의 위치는 서로 바뀔 수도 있다. 이 경우에는 제2 화소 전극을 상기한 구조의 제1 화소 전극과 동일한 구조로 형성할 수 있다.
이하, 상기한 구성의 유기 전계 발광 표시장치를 제조하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 기판(30)에 하부 구조물을 형성한다. 상기 하부 구조물은 소자의 구동 방식 및 발광 방식에 따라 여러 가지 형태로 표시될 수 있지만, 본 발명의 실시예에서는 전면 발광 방식의 능동형 유기 전계 발광 표시장치를 예로 들어 설명하고 있으므로, 본 실시예에서의 하부 구조물은 평탄화막(10f) 및 이 막(10f)의 하층에 제공된 구성 요소들, 예컨대 박막 트랜지스터(10)를 포함한다.
하부 구조물을 형성한 후에는 증착 챔버의 내부에서 전극 형성 물질(Ag)을 평탄화막(10f) 상에 증착하고, 제1 식각액, 예컨대 비염소계 용액으로 이루어진 식각액을 이용하여 패터닝 공정을 실시함으로써 금속막(22a)을 형성한다.
이어서, 순수 세정 방식을 이용하여 제1 세정 공정을 실시함으로써, 금속막(22a) 표면의 부산물을 제거한다.
계속하여, 화소 정의막(28)을 형성하여 상기 금속막(22a)의 화소 영역을 노출시키고, 투명 또는 반투명 도전막, 예컨대 인듐-틴-옥사이드를 전면 증착한 후 제2 식각액을 이용하여 패터닝 공정을 실시함으로써 금속막(22a) 및 투명 또는 반투명 도전막(22b)으로 이루어진 제1 화소 전극(22)을 형성한다.
이때, 상기 제2 식각액으로는 기존의 3중막 구조로 이루어진 제1 화소 전극을 패터닝할 때 사용되는 일괄 식각액을 사용할 수 있으며, 투명 또는 반투명 도전막(22b)은 도 2에 도시한 바와 같이 화소 정의막(28)의 상부까지 연장하여 형성할 수 있다.
그리고, 상기 투명 또는 반투명 도전막(22b)은 화소별로 분리되게 형성하며, 상기 도전막(22b)을 화소 정의막(28)의 측벽 부분까지만 형성하는 것도 가능하다.
제1 화소 전극(22)을 형성한 후에는 제2 세정 공정을 실시하여 부산물을 제거하고, 유기막(24)과 제2 화소 전극(26)을 형성하여 제1 화소 전극(22), 유기막(24) 및 제2 화소 전극(26)을 포함하는 유기 발광 소자(20)를 형성한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 의하면, 화학 반응에 따른 비용융성의 부산물을 생성하지 않는 제1 식각액을 이용하여 금속막을 먼저 패터닝하고, 화소 정의막을 형성한 후, 투명 또는 반투명 도전막을 패터닝하고 있다.
따라서, 금속막은 화소 정의막 및 투명 또는 반투명 도전막에 의해 보호되고 있으므로, 투명 또는 반투명 도전막을 패터닝할 때 사용되는 제2 식각액에 염소계 성분이 포함되어 있다 하더라도 상기 제2 식각액이 금속막과 화학반응을 일으킬 염려가 제거되고, 이로 인해 비용융성의 부산물이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기한 패터닝시에 발생되는 부산물은 세정 공정에 의해 제거함으로써, 부산물로 인한 파티클성 암점 발생을 효과적으로 방지할 수 있으며, 파티클성 암점으로 인한 수율 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. 기판 상에 제공되는 하부 구조물;
    상기 하부 구조물 상에 형성되며, 제1 화소 전극과 유기막 및 제2 화소 전극이 적층되어 형성되는 유기 발광 소자; 및
    상기 유기 발광 소자를 인접 소자와 분리하는 화소 정의막
    을 포함하며,
    상기 제1 화소 전극은 상기 하부 구조물 상에 형성되는 금속막과, 상기한 금속막 및 상기 화소 정의막 상에 형성되는 적어도 1층 이상의 투명 또는 반투명 도전막을 포함하는 유기 전계 발광 표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속막이 은(Ag)으로 이루어지는 유기 전계 발광 표시장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 투명 또는 반투명 도전막이 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크 옥사이드(IZO)로 이루어지는 유기 전계 발광 표시장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 화소 전극이 은/인듐-틴-옥사이드의 2중막 구조로 이루어지는 유기 전계 발광 표시장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 화소 전극은 애노드 전극으로 사용되고, 제2 화소 전극은 캐소드 전극으로 사용되는 유기 전계 발광 표시장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하부 구조물은 상기 유기 발광 소자를 구동하는 박막 트랜지스터, 및 상기 박막 트랜지스터를 덮는 평탄화막을 포함하는 유기 전계 발광 표시장치.
  7. 기판 상에 제공되는 하부 구조물;
    상기 하부 구조물 상에 형성되는 금속막;
    상기 금속막의 화소 영역을 노출시키는 화소 정의막;
    상기 금속막의 화소 영역과 화소 정의막 상에 형성되는 투명 또는 반투명 도전막;
    상기 투명 또는 반투명 도전막 상에 형성되는 유기막; 및
    상기 유기막 상에 형성되며, 유기막에서 발생된 빛을 투과시키는 제2 화소 전극
    을 포함하는 유기 전계 발광 표시장치.
  8. 기판의 표면에 하부 구조물을 형성하는 단계;
    금속막을 형성하는 단계;
    제1 식각액을 사용하여 상기 금속막을 패터닝하는 단계;
    화소 정의막을 형성하는 단계;
    투명 또는 반투명 도전막을 형성하는 단계;
    제2 식각액을 사용하여 상기 투명 또는 반투명 도전막을 패터닝함으로써, 패터닝된 상기 금속막 및 반투명 도전막을 포함하는 제1 화소 전극을 형성하는 단계;
    유기막을 형성하는 단계; 및
    제2 화소 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 유기 전계 발광 표시장치의 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 화소 정의막을 형성하는 단계 이전에 제1 세정 공정을 실시하는 유기 전계 발광 표시장치의 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 유기막을 형성하는 단계 이전에 제2 세정 공정을 실시하는 유기 전계 발광 표시장치의 제조 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 세정 공정 및 제2 세정 공정에서는 순수 또는 메가소닉을 사용하는 유기 전계 발광 표시장치의 제조 방법.
  12. 제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속막을 은(Ag)으로 형성하는 유기 전계 발광 표시장치의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 식각액으로는 비염소계 용액을 사용하는 유기 전계 발광 표시장치의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 투명 또는 반투명 도전막을 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 형성하는 유기 전계 발광 표시장치의 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 하부 구조물을 형성하는 단계에서는 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성한 후, 상기 박막 트랜지스터를 덮는 평탄화막을 형성하는 유기 전계 발광 표시장치의 제조 방법.
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