KR101154294B1 - 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법 - Google Patents

유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대면적의 유기 전계발광 표시소자 제조에 적합한 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법에 관한 것으로, 제1전극과 세퍼레이터가 형성된 투명 기판 상부에 하부 공통층, 발광층, 상부 공통층 및 제2전극을 갖는 유기 전계발광 소자의 발광층을 형성하는 방법에 있어서, 전기 절연성의 기판 상부에 인쇄용 전극 패턴을 형성하여 인쇄용 기판을 마련하는 제1단계(S10)와; 상기 인쇄용 기판 상부에 유기 발광 물질을 도포하는 제2단계(S20)와; 제1전극, 세퍼레이터 및 하부 공통층이 형성된 투명 기판 상부에 상기 제2단계에서 제작된 인쇄용 기판을 안착 고정시킨 후에 상기 인쇄용 전극 패턴 상부에 도포된 유기 발광 물질을 선택적으로 상기 투명 기판의 하부 공통층에 증착시키는 제3단계(S30)를 포함하여, 대면적의 유기 전계발광 표시소자의 양산에 적합하고 공정 속도를 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법{Method for fabricating organic emission layer of OLED}
본 발명은 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법에 관한 것으로서, 특히 대면적의 유기 전계발광 표시소자 제조에 적합한 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 유기 전계발광 표시소자는 유기 화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 자발광형 표시소자로서, 정공 주입 전극인 애노드 전극과 발광층인 유기 박막과 전자 주입 전극인 캐소드 전극의 구조로 이루어진다. 애노드 전극과 캐소드 전극으로부터 각각 정공과 전자를 유기박막 내부로 주입시키게 되면, 주입된 정공과 전자가 결합한 엑시톤(Exciton)이 여기상태에서 기저상태로 떨어지면서 발광이 이루어진다.
도 1은 일반적인 유기 전계발광 표시소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참고하면, 유기 전계발광 표시소자는 투명 기판(10)과, 이 투명 기판(10) 상부에 형성되는 제1전극(20)과, 이 제1전극(20)과 직교하는 방향으로 형성되는 세퍼레이터(cathode separator)(30)와, 이 세퍼레이터(30) 사이 공간으로 제1전극(20)의 상부에 적층되는 다층의 유기 박막층(40)과, 제2전극(50)으로 이루어진다.
제1전극(20)은 ITO와 같은 투명 전극이 이용될 수 있으며 유기 박막층(40)에 정공을 공급하며, 제2전극(50)은 유기 박막층(40)에 전자를 공급하는 전극으로 작용한다.
세퍼레이터(30)는 상단부가 하단부보다 넓은 폭을 갖는 오버행(overhang) 구조로 형성된다.
유기 박막층(40)은 화소별 색상에 관계없이 공통적으로 증착되는 하부 공통층과, 발광층 및 상부 공통층을 포함한다.
도 2는 도 1의 유기 박막층의 세부 구조를 보여주는 단면도로서, 하부 공통층(41)(42)은 정공 주입층(41)과 정공 수송층(42)을 포함하며, 상부 공통층(44)(45)은 전자 수송층(44)과 전자 주입층(45)을 포함한다. 이러한 공통층은 정공과 전자가 효과적으로 발광층(43)에 전달될 수 있도록 하는 기능을 하며, 발광층(43)에서 정공과 전자의 밀도가 균형을 이루도록 하여 발광 효율을 높일 수가 있다. 이러한 정공층의 세부적인 적층 구조는 다양한 형태로 변형이 가능하다.
유기 박막층(40)은 화소별 색상에 따라서 개별적으로 증착되는 발광층으로 이루어진다.
이러한 유기 전계발광 표시소자를 제작함에 있어서, 세퍼레이터는 통상의 포토리소그래피(photolithography) 공정에 의해 쉽게 제작이 이루어질 수 있으며, 유기 박막층의 상,하부 공통층, 제2전극 구조는 오픈 마스크(open mask)를 이용한 증착 공정을 이용하여 쉽게 제작이 가능하다.
그러나, 화소 형성을 위한 유기 발광층의 형성 공정에 있어서 기존의 증착 공정을 이용하는 경우에는 미세 마스크(fine mask)를 필요로 하게 되나, 대면적의 미세 마스크를 제작하는 것은 상당한 어려움이 있다.
유기 전계발광 표시소자의 제작에서 발광층 형성 방법으로는 증착 공정 이외에 광에너지를 열에너지로 변환하여 발광층을 전이시키도록 하는 레이저 전이방식(Laser Induced Thermal Imaging)이나 잉크젯(Ink-jet)을 활용한 대면적 패터닝 기법 등이 나와 있다.
본 발명은 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법에 있어서, 마스크를 사용하지 않고 대면적의 유기 전계발광 표시소자의 제작에 적합한 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층의 형성 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법은, 제1전극과 세퍼레이터가 형성된 투명 기판 상부에 하부 공통층, 발광층, 상부 공통층 및 제2전극을 갖는 유기 전계발광 소자의 발광층을 형성하는 방법에 있어서, 전기 절연성의 기판 상부에 인쇄용 전극 패턴을 형성하여 인쇄용 기판을 마련하는 제1단계와; 상기 인쇄용 기판 상부에 유기 발광 물질을 도포하는 제2단계와; 제1전극, 세퍼레이터 및 하부 공통층이 형성된 투명 기판 상부에 상기 제2단계에서 제작된 인쇄용 기판을 안착 고정시킨 후에 상기 인쇄용 전극 패턴 상부에 도포된 유기 발광 물질을 선택적으로 상기 투명 기판의 하부 공통층에 증착시키는 제3단계를 포함한다.
본 발명의 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법은 전기 절연성 기판에 인쇄용 전극 패턴을 형성하고 유기 발광 물질을 도포하여 인쇄용 기판을 마련하며, 이 인쇄용 기판을 증착을 위한 투명 기판에 고정하여 유기 발광 물질이 투명 기판에 증착되어 발광층의 증착이 이루어지도록 함으로써, 발광층의 증착 공정이 용이하고 대면적의 표시소자 제작에 적합한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법은 인쇄용 기판에 형성된 유기 발광 물질의 증착 시에 교류 자기장에 의한 인덕션 히팅에 의해 증착이 가능하여 공정 속도를 개선하며 증착 과정에서 유기 물질의 손상을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 유기 전계발광 표시소자를 개략적으로 보여주는 도면,
도 2는 도 1의 유기 박막층의 세부 구조를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 제조 공정을 간략히 보여주는 순서도,
도 4 내지 도 8은 본 발명의 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 제조 공정을 설명하기 위한 도면,
도 9 및 도 10은 본 발명의 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 제조 공정의 다른 실시예를 보여주는 도면,
도 11 내지 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 제조 공정을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법은, 제1전극과 세퍼레이터가 형성된 투명 기판 상부에 하부 공통층, 발광층, 상부 공통층 및 제2전극을 갖는 유기 전계발광 소자의 발광층을 형성하는 방법에 있어서, 전기 절연성의 기판 상부에 인쇄용 전극 패턴을 형성하여 인쇄용 기판을 마련하는 제1단계(S10)와; 상기 인쇄용 기판 상부에 유기 발광 물질을 도포하는 제2단계(S20)와; 제1전극, 세퍼레이터 및 하부 공통층이 형성된 투명 기판 상부에 상기 제2단계에서 제작된 인쇄용 기판을 안착 고정시킨 후에 상기 인쇄용 전극 패턴 상부에 도포된 유기 발광 물질을 선택적으로 상기 투명 기판의 하부 공통층에 증착시키는 제3단계(S30)를 포함한다.
이하, 각 공정에 대하여 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1단계는 유리 기판과 같은 전기 절연성의 기판(110)에 인쇄용 전극 패턴(120)을 형성하여 인쇄용 기판(100)을 마련하는 공정이다. 기판(110)에 형성되는 인쇄용 전극 패턴은 예를 들어, 주지의 포토 공정(photolithography)에 의해 쉽게 제작이 이루어질 수 있다.
한편, 인쇄용 기판(100)은 증착에 필요한 발광층의 색상(R)(G)(B)에 따라서 별도로 마련되며, 각각의 인쇄용 기판(100)은 증착 발광층 색상에 따라서 서로 일정 간격(D) 쉬프트(shift)된 인쇄용 전극 패턴을 갖는다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2단계는 제1단계에서 마련된 인쇄용 기판(100) 상부에 유기 발광 물질(130)을 도포하는 공정이다.
유기 발광 물질(130)의 도포 공정은 진공 증착 공정에 의해 이루어질 수 있다. 도 4에서 설명한 각각의 발광층의 색상에 따라서 각각의 발광 물질이 도포된 인쇄용 기판이 마련된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제3단계는 제1전극(210), 세퍼레이터(220) 및 하부 공통층(230)이 형성된 투명 기판(200)에 제2단계에서 제작된 인쇄용 기판(100)을 고정시킨 후에 인쇄용 전극 패턴(120) 상부에 도포된 유기 발광 물질(130)을 선택적으로 상기 투명 기판(200)의 하부 공통층(230)에 증착시키는 과정이다.
제1전극, 세퍼레이터 및 하부 공통층이 형성된 투명 기판의 제작은 종래기술과 동일하게 이루어질 수 있다.
인쇄용 기판(100)과 투명 기판(200)은 미도시된 클램핑 수단에 의해 고정된 상태로 이루어지며, 대기압 상태에서 증착 공정이 이루어질 수 있으나 진공 상태에서 증착 공정이 이루어지는 것이 바람직하다.
인쇄용 기판에 도포된 유기 발광 물질(130)은 인쇄용 전극 패턴(120)에 전원을 인가하여 줄 가열(Joule heating)하여 인쇄용 전극 패턴 상부에 도포된 유기 발광 물질만이 선택적으로 투명 기판(200)에 증착이 이루어지도록 할 수 있다.
투명 기판(200)에는 각 셀 영역들이 세퍼레이터(220)에 의해 나뉘므로 증발된 유기 발광 물질은 인쇄용 전극 패턴과 인접한 특정 셀 영역에만 증착이 이루어지며 주변 셀 영역으로 확산되지는 않는다.
도 7은 이와 같은 공정에 의해 투명 기판(200)의 하부 공통층(230)에 유기 발광 물질이 증착된 상태를 보여주고 있다. 예를 들어, 적색을 발광하는 유기 발광 물질이 도포된 인쇄용 기판을 이용한 유기 발광 물질 증착 공정 후에는 투명 기판(100)의 특정 셀영역의 하부 공통층(230)에 적색의 유기 발광 물질(130R)만이 증착된다.
하나의 색상을 발광하는 유기 발광 물질의 증착이 완료된 후에는 다른 색상을 발광하기 위한 유기 발광 물질이 도포된 인쇄용 기판을 다시 투명 기판과 고정하여 유기 발광 물질을 증발시켜 유기 발광층의 증착 공정이 완료될 수 있다. 도 8은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 발광하는 유기 발광 물질(130R)(130G)(130B)이 모두 증착된 상태의 투명 기판(200)을 보여주고 있다.
이와 같이 유기 발광 물질이 모두 증착된 이후에는 상부 공통층과 제2전극이 순차적으로 증착되어 유기 전계발광 표시소자의 제작이 이루어진다.
한편, 본 발명의 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법에 있어서, 제3단계에서 유기 발광 물질은 유도 가열에 의해 증착이 이루어질 수 있음을 특징으로 한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 유기 발광 물질이 도포된 인쇄용 기판(100)과 투명 기판(200)을 정렬하여 고정시킨 후에 인덕션히터(induction heater)를 이용하여 교류 자기장(B)에 노출시킴으로써 인쇄용 기판(100)의 인쇄용 전극 패턴(120a)에는 소용돌이 전류가 발생하여 인쇄용 전극 패턴(120a)의 상부에 도포된 유기 발광 물질(130)이 증발되어 증착이 이루어질 수 있다.
인덕션히터를 이용하여 유기 발광 물질의 증착이 이루어지는 경우에는 각 인쇄용 전극 패턴에 전원 공급을 위한 배선을 필요로 하지 않으며 비접촉 방식으로 인쇄용 전극 패턴을 순간 가열하게 되므로 공정 속도를 높일 수가 있으며 유기 물질의 손상을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
특히, 유도 가열에 의해 유기 발광 물질의 증착이 이루어지는 경우에는 인쇄용 전극 패턴이 전기적으로 전원과 연결될 필요 없이 서로 전기적으로 절연된 다수의 저항체로 구성될 수가 있다. 따라서 인쇄용 전극 패턴은 스트립 형상 이외에도 화소 형성 방법에 따라서 다양하게 변형이 가능한 장점이 있다.
도 10은 유도 가열에 적용 가능한 인쇄용 기판의 인쇄용 전극 패턴의 예를 보여주는 도면으로, 표시소자의 픽셀 형태에 따라서 일정한 간격을 가지며 전기적으로 절연된 원형의 저항체(120a)들이거나 육각형의 저항체(120b) 등과 같이 다양한 형상의 패턴과 배열이 적용될 수가 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 제조 공정을 설명하기 위한 도면으로, 본 발명에 있어서 제1단계는 인쇄용 전극 패턴(320)들 사이에 배리어(330)를 형성하는 단계가 추가로 구비될 수가 있다.
유기 발광층의 증착 공정에 있어 유기 물질은 열에 손상되기 쉬우며, 따라서 증착 공정 중에 열에 의해 손상되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 특히, 투명 기판에 증착되는 하부 공통층의 정공 주입층이나 정공 수송층에 증착되는 유기 물질들은 열에 의해 손상되기 쉽니다.
따라서, 본 발명에서는 투명 기판에 증착된 하부 공통층의 유기 물질들이 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있도록 가능한 범위 내에서 인쇄용 전극 패턴과 투명 기판 사이는 충분한 간격을 확보하는 것이 바람직하다.
이를 위하여 본 발명에서는 인쇄용 기판(310)의 인쇄용 전극 패턴(320)들 사이에 베리어(330)가 추가될 수가 있다.
본 발명에 있어 인쇄용 기판에 인쇄용 전극 패턴을 포토 공정에 의해 형성한 후에 다시 포토 공정에 의해 베리어가 형성되도록 할 수 있으며, 또는 인쇄용 기판에 베리어를 포토 공정에 의해 형성한 후에 메탈 증착을 통해 인쇄용 전극 패턴을 형성할 수가 있다.
도 12를 참고하면, 이와 같이 인쇄용 전극 패턴(320)과 베리어(330)가 형성된 인쇄용 기판(310)에 유기 발광 물질(340)을 도포한 후에 유기 발광 물질을 투명 기판에 증착시키는 과정은 앞서 설명한 과정과 동일하다.
도 13은 베리어(330)가 추가 형성된 인쇄용 기판(310)과 투명 기판(200)을 고정시킨 후에 증착 공정이 이루어지는 것을 도시한 것으로, 인쇄용 기판(310)에 형성된 베리어(330)는 투명 기판(200)에 형성된 세퍼레이터(220)와 접하여 인쇄용 기판(310)와 투명 기판(200)이 고정된다.
인쇄용 전극 패턴(320)에 전원을 인가하거나 또는 유도 가열에 의해 유기 발광 물질(340)이 투명 기판에 증착이 이루어진다.
한편, 인쇄용 기판(310)에 추가 형성된 베리어(330)는 인쇄용 전극 패턴(320)과 하부 공통층(230) 사이에 충분한 간격(d)이 확보되도록 함으로써 유기 발광 물질의 증착 과정에서 인쇄용 전극 패턴에서 발생된 열에 의해 하부 공통층(230)이 영향을 받지 않도록 할 수 있다.
상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.
100 : 인쇄용 기판 110 : 기판
120 : 인쇄용 전극 패턴 130 : 유기 발광 물질
200 : 투명 기판 210 : 제1전극
220 : 세퍼레이터 230 : 하부 공통층

Claims (7)

  1. 제1전극과 세퍼레이터가 형성된 투명 기판 상부에 하부 공통층, 발광층, 상부 공통층 및 제2전극을 갖는 유기 전계발광 소자의 발광층을 형성하는 방법에 있어서,
    전기 절연성의 기판 상부에 인쇄용 전극 패턴을 형성하여 인쇄용 기판을 마련하는 제1단계와;
    상기 인쇄용 기판의 상부 전체에 유기 발광 물질을 도포하는 제2단계와;
    제1전극, 세퍼레이터 및 하부 공통층이 형성된 투명 기판 상부에 상기 제2단계에서 제작된 인쇄용 기판을 안착 고정시킨 후에 상기 인쇄용 전극 패턴 상부에 도포된 유기 발광 물질을 선택적으로 상기 투명 기판의 하부 공통층에 증착시키는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1단계는 상기 인쇄용 전극 패턴들 사이에 베리어를 형성하는 제1-1단계가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제3단계에서 상기 인쇄용 기판은 발광 색상에 따라서 선택된 다수의 발광 물질이 각각 증착된 다수의 인쇄용 기판들이되, 각 발광 색상의 인쇄용 기판들은 서로 일정 간격 쉬프트된 인쇄용 전극 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 발광 물질은 적색, 녹색, 청색을 발광하는 물질로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제3단계에서 상기 인쇄용 전극 패턴에 전원이 인가되어 줄 가열(Joule heating)에 의해 상기 유기 발광 물질의 증착이 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 인쇄용 전극 패턴은 표시소자의 픽셀 영역과 대응되는 서로 전기적으로 절연된 다수의 저항체인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제3단계에서 상기 유기 발광 물질은 유도 가열에 의해 증착이 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 표시소자의 유기 발광층 형성방법.
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