KR101001997B1 - 유기전계발광표시소자의 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수율 및 해상도를 향상시킬 수 있는 유기전계발광표시소자의 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 유기전계발광표시소자의 제조방법은 매트릭스 형태의 다수의 화소영역이 정의된 제1 및 제2 기판을 마련하는 단계와; 상기 제1 기판 상에 박막 트랜지스터 어레이를 형성하는 단계와; 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계와; 상기 화소영역이 정의된 격벽을 상기 제1 전극 상에 형성하는 단계와; 상기 화소영역과 대응하는 매트릭스 형태의 양각패턴을 갖는 수지판에 유기발광물질을 도포하는 단계와; 상기 수지판을 이용하여 상기 유기발광물질을 상기 제2 기판 상에 인쇄하여 상기 격벽의 화소영역들 각각에 유기발광층을 형성하는 단계와; 상기 제2 기판 상에 제2 전극을 형성하는 단계와; 상기 제2 기판과 상기 제1 기판을 합착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기전계발광표시소자의 제조방법 및 장치{Method and Apparatus For Fabricating of Organic Electro-luminescence Display Device}

도 1은 종래 하부발광방식 유기전계발광표시소자를 나타내는 단면도이다.

도 2는 종래 유기전계발광표시소자의 발광원리를 설명하기 위한 다이어그램을 나타내는 도면이다.

도 3은 종래 유기전계발광표시소자의 서브화소를 나타내는 회로도이다.

도 4는 도 3에 도시된 서브화소를 상세히 나타내는 평면도이다.

도 5a 내지 도 5c는 종래 유기전계발광표시소자의 제조장치를 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 상부발광방식의 유기전계발광표시소자를 간략하게 나타내는 단면도이다.

도 7a 내지 도 7c는 도 6에 도시된 유기전계발광표시소자의 박막 트랜지스터 어레이부의 제조방법을 나타내는 도면이다.

도 8a 내지 도 8d는 도 6에 도시된 유기전계발광표시소자의 발광부의 제조방법을 나타내는 도면이다.

도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 따른 유기전계발광표시소자의 제조장치를 나 타내는 도면이다.

도 10은 수지판에 유기물질을 도포하기 위한 또 다른 방법을 나타내는 도면이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

52 : 기판 78 : 패키징 판

76.300 : 실런트 8,108 : 공급롤러

10,160 : 디스펜서 100 : 제1 전극

18,208 : 유기발광층 16,166 : 블레이드

204 : 격벽 6,166 : 수지판

본 발명은 유기전계발광표시소자에 관한 것으로 특히, 수율 및 해상도를 향상시킬 수 있는 유기전계발광표시소자의 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

최근들어, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 "LCD"라 함), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 PDP"라 함) 및 일렉트로 루미네센스(Electro-luminescence:이하 "EL "이라 함)소자 등이 있다. 이와 같은 평판표시장치의 표시품질을 높이고 대화면화를 시도하는 연구들이 활발히 진행되고 있다.

이들 중 PDP는 구조와 제조공정이 단순하기 때문에 경박 단소하면서도 대화면화에 가장 유리한 표시장치로 주목받고 있지만 발광효율과 휘도가 낮고 소비전력이 큰 단점이 있다. 이에 비하여, 스위칭 소자로 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 적용된 액티브 매트릭스 LCD는 반도체공정을 이용하기 때문에 대화면화에 어렵고 백라이트 유닛으로 인하여 소비전력이 큰 단점이 있고, 편광필터, 프리즘시트, 확산판 등의 광학소자들에 의해 광손실이 많고 시야각이 좁은 특성이 있다.

이에 비하여, EL소자는 발광층의 재료에 따라 무기EL소자와 유기EL소자로 대별되며 스스로 발광하는 자발광소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 무기EL소자는 유기EL소자에 비하여 전력소모가 크고 고휘도를 얻을 수 없으며 R, G, B의 다양한 색을 발광시킬 수 없다. 반면에, 유기EL소자는 수십 볼트의 낮은 직류 전압에서 구동됨과 아울러, 빠른 응답속도를 가지고, 고휘도를 얻을 수 있으며 R, G, B의 다양한 색을 발광시킬 수 있어 차세대 평판 디스플레이소자에 적합하다.

이러한 유기EL소자를 구동하는 방식은 수동 매트릭스형(passive matrix type)과 능동 매트릭스형(active matrix type)으로 나눌 수 있다.

수동 매트릭스형 유기EL소자는 그 구성이 단순하여 제조방법 또한 단순 하나 높은 소비전력과 표시소자의 대면적화에 어려움이 있으며, 배선의 수가 증가하면 할 수록 개구율이 저하되는 단점이 있다.

반면 능동 매트릭스형 유기EL소자는 높은 발광효율과 고화질을 제공할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 하부 발광방식 유기EL소자의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 유기EL소자는 투명한 기판(52)의 상부에 박막트랜지스터(T) 어레이부(74)와, 상기 박막트랜지스터(T) 어레이부(74)의 상부에 제1 전극(100)과 유기 발광층(78)과 제 2 전극(70)이 구성된다.

이때, 유기 발광층(78)은 적(R),녹(G),청(B)의 컬러를 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 화소(P)마다 적, 녹, 청색을 발광하는 별도의 유기물질이 패터닝됨으로 형성된다.

이러한, 유기EL소자는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 전극(100)과 제2 전극(70) 사이에 전압이 인가되면, 제2 전극(70)으로부터 발생된 전자는 전자 주입층(78a) 및 전자 수송층(78b)을 통해 발광층(78c) 쪽으로 이동된다, 또한, 제1 전극(100)으로 부터 발생된 정공은 정공 주입층(78d) 및 정공 수송층(78d)을 통해 발광층(18c) 쪽으로 이동한다. 이에 따라, 발광층(18c)에서는 전자 수송층(78b)과 정공 수송층(78d)으로부터 공급되어진 전자와 정공이 충돌하여 재결합함으로써 빛이 발생하게 되고, 이 빛은 제1 전극(100)을 통해 외부로 방출되어 화상이 표시되게 된다.

이러한 유기EL소자에는 수분 및 산소에 쉽게 열화되는 특성을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 봉지(Encapsulation) 공정이 실시됨으로써 유기EL어레이(60)가 형성된 기판(52)과 패키징 판(78)이 실런트(76)를 통해 합착된다.

패키징 판(78)은 EL소자의 발광시 발생하는 열을 방출함과 아울러 외력이나 대기중의 산소 및 수분으로부터 유기EL어레이(60)를 보호하게 된다.

게터(getter)(72)는 패키징 판(78)의 일부가 식각된 후 식각된 부분에 채워지고 반투막(75)에 의해 고정된다.

이러한 유기EL소자를 이용하는 액티브 매트릭스 EL 표시패널은 도 3에 도시된 바와 같이 게이트라인(GL)과 데이터라인(DL)의 교차로 정의된 영역에 각각 배열되어진 서브화소(150)를 구비한다. 서브화소(150)들 각각은 게이트라인(GL)에 게이트펄스가 공급될 때 데이터라인(DL)으로부터의 데이터신호를 공급받아 그 데이터신호에 상응하는 빛을 발생하게 된다.

이를 위하여, 서브화소들(150) 각각은 기저 전압원(GND)에 음극이 접속된 EL 셀(0EL)과, 게이트라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 공급 전압원(VDD)에 접속되고 EL 셀(OEL)의 양극에 접속되어 그 EL 셀(OEL)을 구동하기 위한 셀 구동부(152)를 구비한다. 셀구동부(152)는 스위칭용 박막트랜지스터(T1), 구동용 박막트랜지스터(T2) 및 캐패시터(C)를 구비한다.

스위칭용 박막 트랜지스터(T1)는 게이트 라인(GL)에 스캔 펄스가 공급되면 턴-온되어 데이터 라인(DL)에 공급된 데이터 신호를 제1 노드(N1)에 공급한다. 제1 노드(N1)에 공급된 데이터 신호는 캐패시터(C)에 충전됨과 아울러 구동용 박막 트 랜지스터(T2)의 게이트 단자로 공급된다. 구동용 박막 트랜지스터(T2)는 게이트 단자로 공급되는 데이터 신호에 응답하여 공급 전압원(VDD)으로부터 EL 셀(OEL)로 공급되는 전류량(I)을 제어함으로써 EL 셀(OEL)의 발광량을 조절하게 된다. 그리고, 스위칭용 박막 트랜지스터(T1)가 턴-오프되더라도 캐패시터(C)에서 데이터 신호가 방전되므로 구동용 박막 트랜지스터(T2)는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 공급 전압원(VDD)으로부터의 전류(I)를 EL 셀(OEL)에 공급하여 EL 셀(OEL)이 발광을 유지하게 한다.

도 4는 도 3에 도시된 셀 구동부를 상세히 나타내는 평면도이다.

도 4를 참조하면, 종래 셀 구동부는 게이트라인(GL)과 공급전압원에 접속된 공급라인(RL)의 교차부에 형성되는 구동용 박막트랜지스터(T2)와, 구동용박막트랜지스터(T2)와 접속되는 스위칭용 박막트랜지스터(T1)를 구비한다.

스위칭용 박막트랜지스터(T1)는 게이트라인(GL)에 포함된 게이트전극(130)과, 데이터라인(DL)과 접속된 소스전극(106)과, 구동용 박막트랜지스터(T2)의 게이트전극(104)과 접촉홀(118)을 통해 접속된 드레인전극(108)과, 소스전극(106)과 드레인전극(108)간에 도통채널을 형성하기 위한 액티브층(102)을 구비한다. 액티브층(102)은 각각 제1 및 제2 스위칭용 접촉홀(116a,116b)을 통해 소스전극(106) 및 드레인전극(108)과 접속된다.

구동용 박막트랜지스터(T2)는 스위칭용 박막트랜지스터(T1)의 드레인전극(108)과 접속된 게이트전극(104)과, 공급라인(RL)과 공급접촉홀(134)을 통해 접속된 소스전극(112)과, 제1 전극(100)과 접촉홀(132)을 통해 접속된 드레인 전극(110)과, 소스전극(112)과 드레인전극(110) 간에 도통채널을 형성하기 위한 액티브층(114)을 구비한다. 액티브층(114)은 각각 제1 및 제2 스위칭용 접촉홀(120a,120b)을 통해 소스전극(112) 및 드레인전극(110)과 접속된다. 이러한 구동용 박막트랜지스터(T2)는 게이트라인(GL)으로부터의 데이터신호에 응답하여 공급라인(RL)으로부터의 공급전압신호(VDD)를 선택적으로 양극역할을 하는 화소전극(100)에 공급한다. 이러한 제1 전극(100) 상에 유기발광층층(78) 및 제2 전극(70)을 순차적으로 형성함으로써 유기EL표시소자가 완성된다.

한편, 종래 유기발광층(78)은 진공증착에 의해 패터닝되어 형성되거나, 잉크젯 분사헤드 또는 인쇄방식을 이용한 코팅방법으로 패터닝된다.

도 5는 유기발광층(78)을 인쇄방식을 이용하여 형성하기 위한 유기 EL의 제조장치를 나타내는 도면이다.

도 5a에 도시된 유기 EL 제조장치는 EL 물질이 도포되는 공급롤러(8)와, 공급롤러(8)의 표면에 도포된 EL 물질을 담기 위한 수지판(6)이 부착된 인쇄롤러(4)와, 인쇄롤러(4)의 아래쪽으로 로딩되는 기판(2)을 구비한다.

공급롤러(8)에는 상측에 설치된 디스펜서(10)로부터 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 각각의 EL 물질이 떨어지게 된다. 이러한 공급롤러(8)의 표면에는 블레이드(Blade)(16)가 설치되어 EL물질이 수지판(6) 상에 균일하게 도포된다. 인쇄롤러(4)는 회전력에 의해 회전하면서 부착된 수지판(6)의 패턴라인에 공급롤러(8)에 도포된 EL물질을 전사하여 기판(2) 상에 인쇄함으로써 기판(2) 상에 EL층이 형성된다. 수지판(6)은 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이 기저면(14)과, 기저면(14) 상에 돌출되어 형성되는 제1 내지 제n 패턴라인(SL1 내지 SLn)을 구비한다. 이 제1 내지 제n 패턴라인(SL1 내지 SLn)은 기판(2) 상에 형성된 화소의 모양과 동일한 형상으로 기판(2)의 제1 내지 제n 서브화소영역(P1 내지 Pn)과 대응되는 위치에 형성된다. 패턴라인들(SL)은 도 5b에 도시된 바와 같이 소정간격을 사이에 두고 스트라이프(stripe) 형태로 돌출되게 형성된다. 이러한 패턴라인(SL)의 표면에는 도 5c에 도시된 바와 같이 반구형 홈들(30)이 다수개 형성된다. 이 패턴라인(SL)은 EL물질이 도포된 공급롤러(8)와 접촉됨으로써 패턴라인(SL) 상에 EL물질이 소정두께로 균일하게 전사된 후 기판(2) 상에 인쇄된다. 인쇄롤러(4)의 아래쪽에는 인쇄하고자 하는 기판(2)이 안착된 인쇄 테이블(1)이 도시하지 않은 로딩장치에 의해 로딩된다. 여기서, 기판(2)에는 EL 표시소자 구성을 위한 전극패턴 및 각종 재료층이 형성되어 있을 수 있다.

이와 같은 종래의 고분자 유기 EL 표시소자의 제조장치의 동작을 설명하면, 인쇄 테이블(1)에 안착된 기판(2)이 도시하지 않은 로딩장치에 의해 로딩된다. 이 기판(2)이 로딩되면 디스펜서(10)로부터 EL 물질이 공급되어 공급롤러(8)의 표면에 도포된다. 도포된 EL 물질은 인쇄롤러(4)가 회전함에 따라 수지판(6)의 패턴라인(SL)에 담겨진다. 이 패턴라인(SL)에 담긴 EL 물질은 해당하는 기판(2) 상에 떨어진 후 소성되어 기판(2) 상에 EL층이 형성된다. 이렇게 특정색(예를 들어, 적색)의 EL층이 형성된 후, 같은 방법으로 다른 색(예를 들어, 녹색 및 청색)의 EL층이 형성된다. 이로써, 서로 다른 색을 구현하는 각각의 서브화소가 스트라입 형태로 분리된 EL층이 형성된다.

이러한 구조를 갖는 종래 하부발광방식의 유기EL소자는 박막 트랜지스부가 정상적으로 형성되었다 하더라도 유기발광층(78)의 불량이 발생하게 되면 유기전계발광표시소자 전체가 패기 처분되는 등의 수율이 저하되는 문제가 발생된다.

또한, 하부발광방식은 패키징판(78)에 의한 안정성이 높은 반면, 개구율이 제한이 있어 고해상도 제품에 적용하기 어려운 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 수율 및 해상도를 향상시킬 수 있는 유기전계발광표시소자의 제조방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유기전계발광표시소자의 제조방법은 매트릭스 형태의 다수의 화소영역이 정의된 제1 및 제2 기판을 마련하는 단계와; 상기 제1 기판 상에 박막 트랜지스터 어레이를 형성하는 단계와; 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계와; 상기 화소영역이 정의된 격벽을 상기 제1 전극 상에 형성하는 단계와; 상기 화소영역과 대응하는 매트릭스 형태의 양각패턴을 갖는 수지판에 유기발광물질을 도포하는 단계와; 상기 수지판을 이용하여 상기 유기발광물질을 상기 제2 기판 상에 인쇄하여 상기 격벽의 화소영역들 각각에 유기발광층을 형성하는 단계와; 상기 제2 기판 상에 제2 전극을 형성하는 단계와; 상기 제2 기판과 상기 제1 기판을 합착하는 단계를 포함하는 것 을 특징으로 한다.

상기 양각패턴은 표면이 요철되어진 것을 특징으로 한다.

상기 유기발광층을 형성하는 단계는 외부로 부터 공급되는 유기물질이 도포된 제1 롤러를 상기 수지판의 양각패턴에 접촉시켜 상기 유기물질을 상기 양각패턴에 공급하는 제1 단계와; 상기 유기물질이 공급된 양각패턴을 상기 화소영역에 정합시키는 제2 단계와; 제2 롤러를 이용하여 상기 격벽이 형성된 기판과 상기 수지를 가압하여 상기 유기물질을 상기 화소영역에 인쇄하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유기물질을 상기 수지판의 양각패턴에 공급하는 단계는 상기 유기물질이 도포된 제1 롤러에 상기 수지판이 부착된 제2 롤러를 회동시켜 상기 유기물질을 상기 양각패턴에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 내지 제3 단계를 반복하여 상기 화소영역에 적색, 녹색 및 청색의 유기발광층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 격벽은 상기 화소영역을 정의하는 격자형 격벽인 것을 특징으로 한다.

상기 박막 트랜지스터 어레이를 형성하는 단계는 상기 게이트 전극, 액티브층 및 소스/드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자 및 구동소자를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 박막 트랜지스터 어레이를 형성하는 단계는 상기 구동소자의 드레인 전극과 접속됨과 아울러 상기 발광부의 제2 전극과 접속되는 연결전극을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조장치는 상기 화소영역과 대응하는 매트릭스 타입의 양각패턴을 가지며 상기 양간패턴에 유기발광물질이 도포 가능한 수지판을 구비하고; 상기 수지판 상에 도포된 유기발광물질은 상기 화소영역이 정의된 격벽이 위치하는 기판 상에 인쇄되는 것을 특징으로 한다.

상기 수지판의 양각패턴과 접촉하여 상기 유기물질을 상기 양각패턴에 공급하는 제1 롤러를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 양각패턴은 표면이 요철되어진 것을 특징으로 한다.

상기 유기물질을 상기 제1 롤로에 공급하는 디스펜서를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 수지판의 배면에 위치하여 상기 수지판의 양각패턴에 도포된 유기물질이 상기 기판의 화소영역에 인쇄되로록 상기 수지판을 가압하는 제2 롤러를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 상부발광방식의 유기전계발광소자를 나타내는 도면이다.

도 6에 도시된 유기전계발광표시소자는 박막트랜지스터 어레이부가 형성된 제1 기판(101)과, 발광부가 형성된 제2 기판(200)을 구비하고, 실런트(sealant)(300)를 통해 제1 기판(101) 및 제2 기판(200)이 합착된다.

제1 기판(101) 상에 형성된 박막 트랜지스터 어레이부는 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 게이트라인(GL)과 공급전압원에 접속된 공급라인(RL)의 교차부에 형성되는 구동용 박막트랜지스터(T2)와, 구동용박막트랜지스터(T2)와 접속되는 스위칭용 박막트랜지스터(T1)를 구비한다.

스위칭용 박막트랜지스터(T1)는 게이트라인(GL)에 포함된 게이트전극(130)과, 데이터라인(DL)과 접속된 소스전극(106)과, 구동용 박막트랜지스터(T2)의 게이트전극(104)과 접촉홀(118)을 통해 접속된 드레인전극(108)과, 소스전극(106)과 드레인전극(108)간에 도통채널을 형성하기 위한 액티브층(102)을 구비한다. 액티브층(102)은 각각 제1 및 제2 스위칭용 접촉홀(116a,116b)을 통해 소스전극(106) 및 드레인전극(108)과 접속된다.

구동용 박막트랜지스터(T2)는 스위칭용 박막트랜지스터(T1)의 드레인전극(108)과 접속된 게이트전극(104)과, 공급라인(RL)과 공급접촉홀(134)을 통해 접속된 소스전극(112)과, 화소전극(100)과 화소접촉홀(132)을 통해 접속된 드레인전극(110)과, 소스전극(112)과 드레인전극(110) 간에 도통채널을 형성하기 위한 액티브층(114)을 구비한다. 액티브층(114)은 각각 제1 및 제2 스위칭용 접촉홀(120a,120b)을 통해 소스전극(112) 및 드레인전극(110)과 접속된다. 이러한 구동용 박막트랜지스터(T2)는 연결전극(224)을 통해 제2 기판(200) 상에 형성된 제2 전극(210)과 전기적으로 연결된다.

발광부는 제2 기판(200)의 전면에 순차적으로 적층된 제1 전극(202), 유기 유기발광층(208)과, 제 2 전극(210)을 구비하며, 제2 전극(210)과 유기발광층(208)을 분리시키는 격자 형상의 격벽(204)을 구비한다.

이로써, 제2 전극(210)은 격벽(204)을 통해 상기 화소영역(P)에 대응하는 위치마다 독립적으로 구성되며 이때, 격벽(204)은 격자형상으로 형성된다. 제2 전극(210)은 구동 박막 트랜지스터(T_D)의 드레인 전극(110)과 별도의 연결전극(224)을 통해 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 연결전극(224)을 제1 기판(101)에 구성하고 제1 및 제2 기판(101,200)을 합착하면 상기 연결전극(224)이 발광층(208)의 상부에 구성된 제2 전극(210)과 접촉하게 된다.

이때, 연결전극(224)은 상기 제 2 전극(210)과 동일한 물질 또는 도전성 금속으로 형성될 수 있다.

이러한, 상부발광방식의 유기EL소자는 제1 전극(202)과 제2 전극(210) 사이에 전압이 인가되면, 제2 전극(210)으로부터 발생된 전자는 전자 주입층 및 전자 수송층을 통해 발광층 쪽으로 이동된다. 또한, 제1 전극(202)으로 부터 발생된 정공은 정공 주입층 및 정공 수송층을 통해 발광층 쪽으로 이동한다. 이에 따라, 발광층(208)에서는 전자 수송층과 정공 수송층으로부터 공급되어진 전자와 정공이 충돌하여 재결합함으로써 빛이 발생하게 되고, 이 빛은 제1 전극(202)을 통해 유기EL소자의 상부로 방출되어 화상이 표시되게 된다.

이하, 도 7a 내지 도 7c는 도 6에 도시된 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 박막트랜지스터 어레이부의 제조방법을 나타내는 도면이다.

먼저, 다수의 화소영역(P)이 정의된 제1 기판(101) 상에 SiN_x 및 SiO₂ 중적어도 하나를 포함하는 버퍼층(203)이 형성된다.

버퍼층(203)이 형성된 제1 기판(101) 상에 비정질 실리콘이 증착된 후 탈수소화 과정과 열을 이용한 결정화 공정을 진행하여 다결정 실리콘층이 형성된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정에 의해 실리콘층이 패터닝됨으로써 액티브층(204)이 형성된다.

상기 액티브층(204)은 제1 액티브 영역(204a)과, 제1 액티브 영역(204a)의 양측을 각각 제 2 액티브 영역(204b)으로 정의한다.

상기 액티브층(204)이 형성된 제1 기판(101) 상에 SiN_x, SiO₂ 등의 절연물질의 게이트 절연막(217)이 형성된다. 여기서, 상기 게이트 절연막(217)은 그대로 남겨 둘 수도 있고, 상기 게이트 전극(215)과 동일한 형상으로 식각됨으로써 형성될 수 도 있다.

게이트 절연막(217)이 형성된 제1 기판(101) 상에 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 게이트 금속물질이 증착된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정에 의해 게이트 금속물질이 패터닝됨으로써 게이트 전극(215)이 형성된다.

게이트 전극(215)이 형성된 제1 기판(101) 상에 불순물을 주입하여 상기 제2 액티브 영역(204b)은 소스영역 및 드레인영역으로 형성된다.

게이트 전극(215)이 형성된 제1 기판(101) 상에 절연물질이 증착된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정에 의해 절연물질이 패터닝됨으로써 도 7a에 도시된 바와 같이 액티브층(204)의 소스영역 및 드레인 영역을 노출시키는 소스컨택홀(211) 및 드레인 컨택홀(219)을 포함하는 층간 절연막(221)이 형성된다.

상기 게이트 전극(215)은 Al(알루미늄), 알루미늄 합금, Cu(구리), W(텅스텐), Ta(탄탈륨), Mo(몰리브덴) 중 적어도 하나를 포함하는 도전성 금속이 이용된다.

이어서, 상기 층간 절연막(221)이 형성된 제1 기판(101) 상에 스포터링 등의 증착방법을 통해 소스/드레인 금속층이 증착된 후, 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정에 의해 패터닝됨으로써 액티브층(204)의 소스영역 및 드레인 영역에 각각 접촉하는 소스 전극(227)과 드레인 전극(229)을 포함하는 소스/드레인 패턴이 형성된다.

이어서, 상기 소스드레인 패턴이 형성된 제1 기판(101) 상에 절연물질이 증착된 후 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정에 의해 절연물질이 패터닝됨으로써 도 7b에 도시된 바와 같이 드레인전극(229)을 노출시키는 화소컨택홀(225)을 갖는 보호막(231)이 형성된다.

이어서, 보호막(231)이 형성된 제1 기판(101) 상에 도전성 금속을 증착된 후 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정에 의해 도전성 금속이 패터닝됨으로써 드레인 전극(229)과 접촉되는 연결전극(224)이 형성됨으로써 도 7c에 도시된 바와 같이 박막 트랜지스터 어레이부가 형성된다. 한편, 상기 구동 박막 트랜지스터와 연결되는 스위칭 박막 트랜지스터(도시하지 않음)는 구동 박막 트랜지스터와 동일한 공정에 의해 형성된다.

이하, 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 상기 유기전계발광소자의 발광부의 제조공정 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제2 기판(200) 상에 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 투명전극 물질이 전면 증착됨으로써 도 8a에 도시된 바와 같이 제 1 전극(202)이 형성된다. 여기서, 투명전극물질로는 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO)이나 주석산화물(Tin Oxide : TO) 또는 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO)이 이용된다.

제1 전극(202)이 형성된 제2 기판(200) 상에 유기 또는 무기 절연물질이 증착 또는 도포된 후 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정에 의해 절연물질이 패터닝됨으로써 도 8b에 도시된 바와 같이 격자형 격벽(204)이 형성된다. 이 격자형 격벽(204)은 박막트랜지스터 어레이부에 정의된 화소영역(P) 간의 경계영역에 대응되도록 형성되며, 상기 화소영역(P)에 대응되로록 화소영역(P)과 동일한 형상의 투과홀(206)을 구비한다. 한편, 제1 전극(202)과 격벽(204) 사이에 절연막(도시하지 않음)이 더 형성됨으로써 격자형 격벽(204)이 절연막 상에 형성될 수 도 있다.

이어서, 도 8c에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 전극(202) 상에 인쇄방식을 이용하여 코팅방식에 의해 각 화소영역(P)에 대응하여 위치 적(R), 녹(G), 청색(B)의 빛을 발광하는 유기발광층(208)이 형성된다.

이때, 상기 유기 발광층(208)은 단층 또는 다층으로 구성할 수 있으며, 상기 유기막이 다층으로 구성될 경우에는, 발광층에 정공 수송층, 정공 주입층과 전자 수송층, 전자 주입층 등을 더욱 구성한다.

이하, 유기발광층(208)의 형성방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 9a는 유기 발광층(208)을 인쇄방식을 이용하여 형성하기 위한 유기EL의 제조장치를 나타내는 도면이다.

도 9a에 도시된 유기EL 제조장치는 EL 물질이 도포되는 공급롤러(168)와, 공급롤러(168)의 표면에 도포된 EL 물질을 담기 위한 수지판(166)과, 수지판(166)의 하부에 로딩되는 제2 기판(200)과, 상기 제2 기판(200)과 수지판(166)을 압착하기 위한 압착롤러(도시하지 않음)를 구비한다. 여기서, 제2 기판(200)에는 소정의 어 레이가 형성될 수 도 있다.

공급롤러(168)에는 상측에 설치된 디스펜서(160)로부터 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 각각의 EL 물질이 떨어지게 된다. 이러한 공급롤러(168)의 표면에는 블레이드(Blade)(176)가 위치하여 공급롤러(168) 상에 위치하는 EL물질을 균일하게 한다.

수지판(166)은 도 9b 및 도 9c에 도시된 바와 같이 기저면(164)과, 기저면(164) 상에 매트릭스 형태로 돌출된 양각패턴(165)을 구비한다. 양각패턴(165)은 제2 기판(200) 상에 형성된 매트릭스 형태의 화소영역 즉, 격자형 격벽(204)의 투과홀(206)과 대응되는 영역에 돌출되게 형성된다. 이러한 양각패턴(165)의 표면에는 도 9b에 도시된 바와 같이 요철형태의 반구형 홈들(130)이 다수개 형성된다. 이 양각패턴(165)은 EL물질이 도포된 공급롤러(168)와 접촉됨으로써 EL물질이 양각패턴(165) 상에 소정두께로 균일하게 도포된다.

격자형 격벽(204)이 형성된 제2 기판(200)이 안착된 인쇄 테이블이 도시하지 않은 로딩장치에 의해 로딩된다. 여기서, 격져형 격벽(204)은 화소영역을 정의하는 투과홀(206)을 갖는다. 이후, 도 9d에 도시된 바와 같이 수지판(166)의 양각패턴(165)이 제2 기판(200) 상에 형성된 격자형 격벽(204)의 투과홀(206)과 정합되도록 제2 기판(200) 및 수지판(166)을 정위치시킨 후, 9e에 도시된 바와 같이 압축롤러(185)를 이용하여 수지판(166)을 압박한다. 이에 따라, 수지판(166)의 패턴부(165)에 전사된 EL물질이 격자형 격벽(204)에 의해 정의되는 화소영역에 형성된다.

한편, 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조장치는 도 10에 도시된 바와 같이 공급롤러(168)에 인접하게 위치하는 수지판(166)이 부착된 별도의 인쇄롤러(174)를 더 구비하고 인쇄롤러(174)가 회전력에 의해 회전하면서 부착된 수지판(166)의 양각패턴에 공급롤러(168)에 도포된 EL물질이 공급된 후, 수지판(166)과 제2 기판(200)을 정합시켜 EL물질을 제2 기판(200) 상에 형성할 수 도 있다.

이와 같이 격자형 격벽(204)에 의해 정의된 화소영역 즉, 투과홀(206) 상에 인쇄된 EL물질이 소성공정을 거치게 됨으로써 유기발광층이 형성된다. 이렇게 특정색(예를 들어, 적색)의 유기발광층이 형성된 후, 같은 방법으로 다른 색(예를 들어, 녹색 및 청색)의 유기발광층이 형성된다. 이로써, 서로 다른 색을 구현하는 각각의 서브화소가 격자자 격벽(204)에 의해 분리된 유기발광층(208)이 형성된다.

이어서, 상기 유기발광층(208)의 상부에 스퍼터링등의 증착방법을 통해 도 8d에 도시한 바와 같이 제2 전극(210)이 형성된다.

이때, 상기 격벽(204)의 형상은 단면적으로 역 사다리꼴 형상으로 구성되기 때문에, 상기 격벽(204)의 양측 표면에는 금속층이 증착될 수 없는 구성이다.

따라서, 상기 제 2 전극(210)을 형성하기 위한 금속층은 격벽(204)의 상부와 격벽(204) 사이에 존재하는 유기발광층(208)의 상부에만 존재하게 되어, 각 화소영역(P)마다 독립적으로 형성된다.

상기 제 2 전극(210)을 형성하는 물질은 알루미늄(Al)과 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)중 선택된 하나로 형성하거나 리튬플루오린/알루미늄(LIF/Al)의 이중 금속층으로 형성할 수 있다.

이와 같이 발광부가 형성된 제2 기판(200)과 박막 트랜지스터 어레이부가 형성된 제1 기판(101)이 실런트(300)를 통해 합착됨으로써 상부발광방식의 유기전계발광소자가 형성된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 상부발광방식의 유기전계발광표시소자 및 그 제조방법은 상부 발광방식을 채용함으로써 박막 트랜지스터 어레이부의 형상에 영향을 받지 않으므로 종래 하부발광방식에 비해 개구율이 확보된다. 또한, 박막 트랜지스터 어레이부와 발광부가 별도의 공정에 의해 형성됨으로써 어느 하나에 불량이 발생되더라도 유기전계발광표시소자 전체가 패기되는 경우를 방지할 수 있게 된다. 이로써, 수율이 향상된다.

또한, 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조장치는 매트릭스 형태의 양각패턴을 갖는 수지판을 이용하여 유기발광층을 형성한다. 즉, 종래의 패턴라인이 형성된 수지판은 상부발광방식 유기전계발광소자의 매트릭스 형태의 유기발광층을 형성할 수 없으나 본 발명에 따른 수지판은 매트릭스 형태의 양각패턴을 구비함으로 써 인쇄방식을 이용한 유기발광층의 형성이 가능하게 된다.

한편, 이와 같은 본 발명에 따른 유기EL소자의 제조장치는 상부발광방식 뿐만 아니라 수동형, 하부발광방식 등 매트릭스 형태의 화소영역 위한 격자형 격벽이 이용되는 어떠한 유기EL소자의 제조장치로 이용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계발광표시소자는 상부발광방식의 유기전계발광소자를 형성함으로써 하부발광방식에 비해 개구율 및 해상도가 향상된다. 또한, 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조방법 및 그 제조장치는 매트릭스 형태의 양각패턴을 갖는 수지판을 이용하여 매트리스 형태의 유기발광층을 형성한다. 이에 따라, 종래의 하부발광방식의 유기발광층 형성시 이용되는 인쇄방식이 상부발광방식에도 그대로 이용될 수 있게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해 져야만 할 것이다.

Claims (13)

1. 매트릭스 형태의 다수의 화소영역이 정의된 제1 및 제2 기판을 마련하는 단계와;

   상기 제1 기판 상에 박막 트랜지스터 어레이를 형성하는 단계와;

   상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계와;

   상기 화소영역이 정의된 격벽을 상기 제1 전극 상에 형성하는 단계와;

   상기 화소영역과 대응하는 매트릭스 형태의 양각패턴을 갖는 수지판에 유기발광물질을 도포하는 단계와;

   상기 수지판을 이용하여 상기 유기발광물질을 상기 제2 기판 상에 인쇄하여 상기 격벽의 화소영역들 각각에 유기발광층을 형성하는 단계와;

   상기 제2 기판 상에 제2 전극을 형성하는 단계와;

   상기 제2 기판과 상기 제1 기판을 합착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 양각패턴은 표면이 요철되어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유기발광층을 형성하는 단계는

   외부로 부터 공급되는 유기물질이 도포된 제1 롤러를 상기 수지판의 양각패턴에 접촉시켜 상기 유기물질을 상기 양각패턴에 공급하는 제1 단계와;

   상기 유기물질이 공급된 양각패턴을 상기 화소영역에 정합시키는 제2 단계와;

   제2 롤러를 이용하여 상기 격벽이 형성된 기판과 상기 수지를 가압하여 상기 유기물질을 상기 화소영역에 인쇄하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 유기물질을 상기 수지판의 양각패턴에 공급하는 단계는

   상기 유기물질이 도포된 제1 롤러에 상기 수지판이 부착된 제2 롤러를 회동시켜 상기 유기물질을 상기 양각패턴에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 내지 제3 단계를 반복하여 상기 화소영역에 적색, 녹색 및 청색의 유기발광층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 격벽은 상기 화소영역을 정의하는 격자형 격벽인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 박막 트랜지스터 어레이를 형성하는 단계는

   상기 제1 기판 상에 게이트 전극, 액티브층 및 소스/드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자 및 구동소자를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 박막 트랜지스터 어레이를 형성하는 단계는

   상기 구동소자의 드레인 전극과 접속됨과 아울러 상기 제2 전극과 접속되는 연결전극을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
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