KR100970253B1 - 발광소자의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

발광소자의 제조 방법이 개시되어 있다. 발광소자의 제조 방법은 베이스 기판의 화소영역에 제 1 전극들을 매트릭스 형태로 형성하고, 제 1 전극들의 사이에 격리 부재를 형성한다. 베이스 기판 상에서 일정 간격을 갖도록 제 1 전극들 상에 유기 발광물질을 적하 하여 제 1 유기발광층을 형성하고, 제 1 유기 발광층의 사이에 배치되도록 제 1 전극들 상에 유기 발광물질을 적하 하여 제 2 유기발광층을 형성한다. 제 1 전극들 상에 유기 발광물질을 모두 적하 하기 위해 제 1 유기 발광층 및 제 2 유기 발광층의 사이에 다시 유기물질을 적하 한다. 제 1 및 제 2 유기발광층의 상면에 제 2 전극을 형성하여 발광소자를 제조한다. 이로써, 유기 발광층의 두께 균일성을 향상시켜 유기 발광층으로부터 발생한 광의 휘도 및 휘도 균일성을 보다 향상시킨다.

Description

발광소자의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING LIGHT EMITTING DEVICE}
도 1은 본 발명에 의한 발광소자의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 베이스 기판에 형성된 제 1 전극을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 A1-A2 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 제 1 전극들을 격리부재로 절연시킨 것을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 제 1 전극들 상에 제 1 유기발광층을 형성하는 것을 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5의 B1-B2를 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 제 1 전극들 상에 제 2 유기발광층을 형성하는 것을 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7의 C1-C2를 따라 절단한 단면도이다.
도 9는 도 7에 도시된 제 1 전극들 상에 제 2 유기발광층을 다시 형성하는 것을 도시한 평면도이다.
도 10은 도 9의 C1-C2를 따라 절단한 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 유기 발광층에 제 2 전극을 형성한 것을 도시한 단 면도이다.
본 발명은 발광소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 광의 휘도 및 광의 휘도 균일성을 향상시킨 발광소자의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 표시장치(display device)는 정보처리장치(information processing device)에서 처리된 데이터를 영상으로 표시하는 일종의 인터페이스 장치이다.
표시장치는 형광층에 도달하는 전자의 흐름을 제어하여 영상을 표시하는 음극선관 표시장치(Cathode Ray Tube display device, CRT), 액정을 이용하여 영상을 표시하는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device, LCD), 순방향 전류에 의하여 발광하는 유기 발광층을 갖는 유기 전계발광 표시장치(organic electroluminescent display device, EL), 플라즈마를 이용하여 영상을 표시하는 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel, PDP) 등 매우 다양한 종류가 개발되고 있다.
최근에는 매우 얇은 두께로 제작이 가능하며, 휘도가 높고, 색감이 풍부한 유기 전계발광 표시장치의 기술 개발이 급속히 이루어지고 있다.
유기 전계발광 표시장치는 응답속도가 액정표시장치보다 매우 빠르고, 풀-컬러 디스플레이가 가능하며, 소비전력량이 액정표시장치보다 작고, 작동 온도 범위 가 액정표시장치보다 넓으며, 생산 코스트가 낮은 장점을 갖는다.
유기 전계발광 표시장치는 기판에 매트릭스 형태로 배치된 애노드 전극(anode electrode), 기판의 전면적에 형성되며, 애노드 전극 부분이 선택적으로 개구되어 형성된 캐비티를 갖는 유기막, 캐비티에 적하 되어 애노드 전극 상에 형성된 유기 발광층, 유기 발광층을 덮는 캐소드 전극(cathode electrode)을 포함한다.
이와 같은 전형적인 구조를 갖는 유기 발광층은 정공 주입층(Hole Injection Layer, HIL), 발광층(Emitting Material Layer, EML) 및 선택적으로 전자 주입층(Electron Injection Layer, EIL)으로 구성된다.
유기 발광층은 슬릿 마스크(slit mask), 스핀 코팅(spin coating), 롤-투-롤(roll-to-roll), 진공 증착(vacuum deposition) 등에 의하여 형성된다. 최근에는 유기막에 형성된 캐비티의 내부에 액적(droplet) 형태의 유기 발광물질을 적하 하는 "잉크젯 방식"도 사용되고 있다.
잉크젯 방식으로 캐비티에 유기 발광층을 형성하기 위해서, 종래에는 복수개의 캐비티에 액적 형태의 유기 발광물질을 분사하는 유기 발광물질 분사장치가 이용된다. 유기 발광물질 분사장치는 잉크젯프린터의 작동 원리와 유사하다.
그러나, 유기 발광물질 분사장치로 매트릭스 형태로 배치된 캐비티에 액적 형태를 갖는 유기 발광물질을 동시에 분사하기 어렵기 때문에 종래 유기 발광물질 분사장치는 스캔 방식으로 각 캐비티에 유기 발광물질을 분사한다.
그러나, 유기 발광물질 분사장치가 스캔 방식으로 각 캐비티에 유기 발광물 질을 분사함으로써 유기 발광물질이 각 캐비티에 분사된 시간이 서로 다르게 되고, 이로 인해 유기 발광물질의 건조 시간이 달라져 각 캐비티에 분사된 유기 발광물질의 프로파일이 서로 다른 문제점을 갖는다.
각 캐비티에 분사된 유기 발광물질의 프로파일이 서로 다를 경우, 각 유기 발광층에서 발생한 광의 휘도, 광의 휘도 균일성이 서로 다르게 되어 치명적인 디스플레이 불량이 발생되는 문제점을 갖는다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 광의 휘도 및 휘도 균일성을 향상시킨 발광소자의 제조 방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위하여 본 발명은 베이스 기판의 화소영역에 제 1 전극들을 매트릭스 형태로 형성하는 제 1 단계, 제 1 전극들의 사이에 격리 부재를 형성하는 제 2 단계, 베이스 기판 상에서 일정 간격을 갖도록 제 1 전극들 상에 유기 발광물질을 적하 하여 제 1 유기발광층을 형성하는 제 3 단계, 제 1 유기 발광층의 사이에 배치되도록 제 1 전극들 상에 유기 발광물질을 적하 하여 제 2 유기발광층을 형성하는 제 4 단계, 제 1 전극들 상에 유기 발광물질을 모두 적하 하기 위해 제 3 단계 및 제 4 단계를 반복하여 형성하는 단계, 제 1 및 제 2 유기발광층의 상면에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법을 제공한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하 고자 한다.
도 1은 본 발명에 의한 발광소자의 제조 방법을 도시한 순서도이다. 도 2는 베이스 기판에 형성된 제 1 전극을 도시한 평면도이다. 도 3은 도 2의 A1-A2 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 발광소자를 제조하기 위해서, 먼저 베이스 기판(100)의 화소영역(pixel area; PA)에는 제 1 전극(120)들이 형성된다(S100). 제 1 전극(120)들을 갖는 화소영역(PA)은 주변영역(peripheral region; PR)에 의하여 감싸여 진다.
제 1 전극(120)들을 형성하기 위해서, 베이스 기판(100)에는 투명하면서 도전성인 물질, 예를 들면, 산화 주석 인듐(Indium Tin Oxide, ITO) 또는 산화 아연 인듐(Indium Zinc Oxide, IZO)이 스퍼터링, 화학 기상 증착 등에 의하여 증착 되어 도전성 투명 박막(미도시)이 형성된다.
이어서, 도전성 투명 박막은 박막 처리 공정, 예를 들면, 사진 공정, 현상 공정 및 식각 공정을 통해 패터닝되어 베이스 기판(100)에는 제 1 전극(120)들이 형성된다.
이때, 제 1 전극(120)들은 베이스 기판(100)의 화소영역(PA)에 매트릭스 형태로 배치된다. 예를 들면, 제 1 전극(120)들은 n 개의 행(row) 및 m 개의 열(column)로 배치된다.
도 4는 도 3에 도시된 제 1 전극들을 격리부재로 절연시킨 것을 도시한 단면 도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 제 1 전극(120)들이 베이스 기판(100)에 형성된 후, 베이스 기판(100)에는 격리부재(130)가 형성된다(S200). 격리부재(130)를 형성하기 위해서, 베이스 기판(100)에는 제 1 전극(120)이 덮이도록 후박한 유기막(미도시)이 스핀 코팅(spin coating) 또는 슬릿 코팅(slit coating) 등의 방법에 의하여 형성된다. 이때, 유기막은 감광물질을 포함하거나, 감광물질을 포함하지 않을 수 있다.
베이스 기판(100)에 형성된 유기막은 박막 처리 공정에 의하여 격자 형태를 갖는 벽 형상으로 패터닝되어, 베이스 기판(100) 상에는 제 1 전극(120)의 상부에 캐비티(cavity, 130a)가 형성된 격리부재(130)가 형성된다. 격리부재(130)는 제 1 전극(120)들의 사이에 배치되어 제 1 전극(120)들을 절연시킨다.
도 5는 도 4에 도시된 제 1 전극들 상에 제 1 유기발광층을 형성하는 것을 도시한 평면도이다. 도 6은 도 5의 B1-B2를 따라 절단한 단면도이다.
도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제 1 전극(120)들 중 일부에는 제 1 유기발광층(141)이 형성된다(S300). 제 1 유기 발광층(141)은 유기 발광물질을 분사하는 복수개의 노즐이 일렬로 나란히 배치된 유기 발광물질 분사장치(미도시)에 의하여 형성된다.
최근 들어, 발광소자의 해상도 및 사이즈가 크게 증가되면서 유기 발광물질을 분사하는 노즐의 개수는 행 방향으로 배치된 제 1 전극(120)들의 개수보다 작게 구성된다. 따라서, 유기 발광물질 분사장치가 모든 제 1 전극(120)들에 유기 발광물질을 공급하기 위해서는 복수개의 제 1 전극(120)들을 여러 번으로 나누어 유기 발광물질을 공급해야 한다.
이때, 유기 발광물질은 휘발성 용매를 포함하고 있기 때문에 각 제 1 전극(120)에 공급된 유기 발광물질로부터 휘발된 휘발성 용매의 증기압이 서로 다를 경우, 각 제 1 전극(120)에 공급된 유기 발광물질의 건조 속도가 다르게 되고, 이로 인해 각 제 1 전극(120)에 공급된 유기 발광물질로부터 형성된 유기 발광층의 두께가 서로 다르게 될 수 있다. 서로 다른 두께를 갖는 유기 발광층에서 발생한 광은 서로 다른 휘도를 갖는다.
이를 방지하기 위해, 본 실시예에서 유기 발광물질 공급장치는 유기 발광물질의 건조 속도를 일정하기 하기 위해 유기 발광물질이 상호 소정 간격 이격된 곳에 배치된 제 1 전극(120)들에 공급 되도록 한다.
이를 구현하기 위해, 도 5를 참조하면, 유기 발광물질 공급장치는, 예를 들어, 제 1 전극(120)들의 제 1 열 및 제 4 열에 속한 제 1 전극(120)들에 유기 발광물질을 공급한다. 이어서, 유기 발광물질 공급장치는, 예를 들어, 제 7 열 및 제 10 열에 속한 제 1 전극(120)들에 유기 발광물질을 공급한다. 이어서, 유기 발광물질 공급장치는, 예를 들어, 제 13 열 및 제 16 열에 속한 제 1 전극(120)들에 유기 발광물질을 공급한다.
이와 같은 과정을 반복하여 유기 발광물질 공급장치는, n-2 번째 열에 속한 제 1 전극(120)들까지 순차적으로 유기 발광물질을 공급한다. 즉, 유기 발광물질 공급장치는 3 번째 열에 속한 제 1 전극(120)마다 유기 발광물질을 공급하여 3 번째 열에 속한 제 1 전극(120)들 마다 제 1 유기 발광층(142)을 순차적으로 형성한다. 따라서, 제 1 유기 발광층(142)은 상호 소정 간격 이격 되어 있기 때문에 각 제 1 유기 발광층(142)에 포함된 휘발성 용매의 휘발에 따른 증기압은 거의 동일해 유사한 프로파일을 갖는다.
본 실시예에서는 바람직하게, 3 번째 열에 속한 제 1 전극(120)들 마다 제 1 유기 발광층(142)을 순차적으로 형성하였지만, 바람직하게 제 1 유기 발광층(142)은 2 ∼ 30 번째 열에 속한 제 1 전극(120)들 마다 형성될 수 있다.
도 7은 도 5에 도시된 제 1 전극들 상에 제 2 유기발광층을 형성하는 것을 도시한 평면도이다. 도 8은 도 7의 C1-C2를 따라 절단한 단면도이다.
도 1, 도 7 및 도 8을 참조하면, 유기 발광물질 공급장치는, 예를 들어, 제 1 유기 발광층(142)의 사이에 배치된 제 1 전극(120)들에 유기 발광물질을 공급하여 제 2 유기 발광층(142)을 형성한다(S400).
예를 들어, 유기 발광물질 공급장치는 제 1 열 및 제 4열의 사이에 배치된 제 2 열 및 제 5 열에 속한 제 1 전극(120)들에 유기 발광물질을 공급한다. 이어서, 유기 발광물질 공급장치는, 예를 들어, 제 8 열 및 제 11 열에 속한 제 1 전극(120)들에 유기 발광물질을 공급한다. 이어서, 유기 발광물질 공급장치는, 예를 들어, 제 14 열 및 제 17 열에 속한 제 1 전극(120)들에 유기 발광물질을 공급한다.
이와 같은 과정을 반복하여 유기 발광물질 공급장치는 n-1 번째 열에 속한 제 1 전극(120)들에 순차적으로 유기 발광물질을 공급한다. 이때, 제 2 유기 발광층(142)은 제 1 유기 발광층(141)과 마찬가지로 상호 소정 간격 이격 되어 형성되기 때문에 각 제 2 유기 발광층(142)에 포함된 휘발성 용매의 휘발에 따른 증기압이 거의 동일해 유사한 프로파일을 갖는다.
이때, 제 1 유기 발광층(141)이 3 번째 열 이상, 예를 들어, 3 ∼ 30 번째 열마다 형성될 경우, 제 2 유기 발광층(142)을 형성하여도 유기 발광물질이 공급되지 않은 제 1 전극(120)이 존재하게 된다.
이를 방지하기 위해서, 유기 발광물질이 공급되지 않은 제 1 전극(120)에는 유기 발광물질이 공급되지 않은 제 1 전극(120)들이 존재하지 않을 때까지 앞서 설명된 제 2 유기 발광층(142)을 형성하는 과정이 반복된다.
도 9는 도 7에 도시된 제 1 전극들 상에 제 2 유기발광층을 다시 형성하는 것을 도시한 평면도이다. 도 10은 도 9의 C1-C2를 따라 절단한 단면도이다.
도 1, 도 9 및 도 10을 참조하면, 유기 발광물질 공급장치는, 예를 들어, 제 1 유기 발광층(141) 및 제 2 유기 발광층(142) 사이에 유기 발광물질이 공급되지 않은 제 1 전극(120)들이 존재하는 가를 판단한다(단계 500).
판단결과, 유기 발광물질이 공급되지 않은 제 1 전극(120)들이 존재하면, 유기 발광물질이 공급되지 않은 제 1 전극(120)들에 유기 발광물질을 공급하여 다시 제 2 유기 발광층(142a)을 다시 형성한다.
예를 들어, 유기 발광물질 공급장치는 제 2 열 및 제 4열의 사이에 배치된 제 3 열 및 제 6 열에 속한 제 1 전극(120)들에 유기 발광물질을 공급한다. 이어서, 유기 발광물질 공급장치는, 예를 들어, 제 9 열 및 제 12 열에 속한 제 1 전극(120)들에 유기 발광물질을 공급한다. 이어서, 유기 발광물질 공급장치는, 예를 들어, 제 15 열 및 제 18 열에 속한 제 1 전극(120)들에 유기 발광물질을 공급한다.
이와 같은 과정을 반복하여 유기 발광물질 공급장치는, 예를 들어, 제 1 유기발광층(141) 및 제 2 유기발광층(142)의 사이에 배치된 제 1 전극(120)들에 다시 제 2 유기 발광층(142a)을 순차적으로 형성한다. 이때, 제 2 유기 발광층(142a)은 제 1 유기 발광층(141)과 마찬가지로 상호 소정 간격 이격 되어 형성되기 때문에 각 제 2 유기 발광층(142a)에 포함된 휘발성 용매의 휘발에 따른 증기압이 거의 동일해 유사한 프로파일을 갖는다.
본 실시예에서 제 1 유기 발광층(141) 및 제 2 유기 발광층(142,142a)은 공통적으로 전공 주입층 및 발광층으로 이루어지며, 제 1 유기 발광층(141) 및 제 2 유기 발광층(142,142a)은 전공 주입층을 도 1의 단계 100 및 단계 500을 거쳐 형성하고, 발광층 역시 전공 주입층을 형성한 후 단계 100 및 단계 500을 거쳐 형성한다. 이때, 발광층은 레드 발광층, 그린 발광층, 블루 발광층으로 이루어지며, 레드, 그린 및 블루 발광층은 교대로 형성된다.
이때, 정공 주입층은 2 ∼ 20 번째 열 마다 반복적으로 형성될 수 있으며, 발광층은 3 ∼ 30 번째 열 마다 반복적으로 형성될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 화소영역(PA)의 내부에 배치된 제 1 전극(120)에 제 1 유기 발광층(141)을 형성할 때, 화소영역(PA)과 주변영역(PR)의 경계에 배치된 제 1 전극(120)에 배치된 제 1 유기 발광층(141)의 두께가 불균일해 질 수 있음으로, 제 1 유기 발광층(141)을 형성하기 이전에 주변영역(PR)에 더미 유기 발광층(144)을 형성하는 것이 바람직하다.
도 11은 도 10에 도시된 유기 발광층에 제 2 전극을 형성한 것을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 11을 참조하면, 제 1 전극(120)들에 제 1 유기발광층(141) 및 제 2 유기발광층(142,142a)이 형성된 상태에서 베이스 기판(100)에는 전면적에 걸쳐 도전성 물질이 증착 되어 제 2 전극(150)이 형성된다. 이때, 제 2 전극(150)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지며, 스퍼터링 등의 공정에 의하여 이루어진다.
이상에서 상세하게 설명한 발광소자의 제조 방법에서 제 1 및 제 2 유기 발광층(141,142,142a)은, 예를 들어, 상호 소정 간격 이격된 열 방향으로 배치된 제 1 전극(120)에 형성되지만, 이와 다르게, 제 1 및 제 2 유기 발광층(141,142,142a)은 행 방향으로 배치된 제 1 전극(120)에 배치될 수 있다.
또한, 앞서 설명한 발광소자의 제조 방법에서 제 1 및 제 2 유기 발광층은 상호 일정한 간격으로 형성되는 것이 도시되고 설명되었지만, 제 1 및 제 2 유기 발광층은 랜덤한 간격을 갖도록 형성하는 것 또한 무방하다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 매트릭스 형태로 배치된 제 1 전극들에 일정 간격으로 제 1 유기 발광층을 불연속적으로 형성하고, 제 1 유기 발광층의 사이에 제 2 유기 발광층을 다시 배치하는 과정을 반복하여 제 1 유기 발광층 및 제 2 유기 발광층의 두께 균일성을 크게 향상시켜 제 1 유기 발광층 및 제 2 유기 발광층에서 발생한 광의 휘도 및 휘도 균일성을 크게 향상시킨다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 베이스 기판의 화소영역에 제 1 전극들을 매트릭스 형태로 형성하는 제 1 단계;
    상기 제 1 전극들의 사이에 격리 부재를 형성하는 제 2 단계;
    상기 베이스 기판 상에서 일정 간격을 갖도록 상기 제 1 전극들 상에 유기 발광물질을 적하 하여 제 1 유기발광층을 형성하는 제 3 단계;
    상기 제 1 유기 발광층의 사이에 배치되도록 상기 제 1 전극들 상에 상기 유기 발광물질을 적하 하여 제 2 유기발광층을 형성하는 제 4 단계;
    상기 제 1 전극들 상에 상기 유기 발광물질을 모두 적하 하기 위해 상기 제 3 단계 및 제 4 단계를 반복하여 형성하는 단계;
    상기 제 1 및 제 2 유기발광층의 상면에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유기발광층은 상기 제 1 전극들의 열(column) 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 유기발광층은 상기 제 1 전극이 이루는 열(column)을 기준으로 2 ∼ 30 번째 열마다 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유기발광층은 상기 베이스 기판에 상호 동일한 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 기판의 화소영역을 감싸는 주변영역에는 더미 유기발광층이 형성된 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 유기발광층을 형성하는 단계는 상기 전극의 상면에 정공 주입층을 형성하는 단계 및 상기 정공 주입층의 상면에 발광층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 발광층은 레드 발광층, 그린 발광층 및 블루 발광층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 유기 발광층은 랜덤하게 배치된 것을 특징으로 하는 발광소자의 제조 방법.
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