KR101238004B1 - 전계발광소자의 제조방법 및 몰드기판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 전계발광소자의 제조방법은, 제1전극이 형성된 소자기판을 준비하는 기판 준비단계; 하나 이상의 양각부가 형성된 몰드기판의 양각부에 소스를 형성하는 소스 형성단계; 소자기판에 형성된 제1전극과 몰드기판에 형성된 양각부를 상호 이격 대응시킨 후 양각부에 형성된 소스를 제1전극 상에 전사하여 발광층을 형성하는 소스 전사단계; 및 소자기판 상에 형성된 발광층 상에 제2전극을 형성하는 전극 형성단계를 포함한다.
전계발광소자, 몰드기판, 서브픽셀
Description
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전계발광소자의 제조 공정도.
도 4는 제1실시예의 소스 전사단계시 기판을 일정온도로 가열하는 것을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 몰드의 제조 공정도.
도 6은 제2실시예의 몰드기판 상에 코팅재료를 형성한 도면.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
110: 소자기판 120: 제1전극
140: 제2전극 S : 소스
150: 몰드기판 160: 양각부
본 발명은 전계발광소자의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 몰드기판을 이용한 서브픽셀의 유기물 형성방법에 관한 것이다.
유기전계발광소자는 전자(election) 주입전극(cathode)과 정공(hole) 주입전 극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자와 정공이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
이러한, 유기전계발광소자(organic light emitting diode; OLED) 등의 디스플레이를 풀컬러(full color)로 구현하기 위해서는 픽셀(pixel)에 적(red), 녹(green), 청(blue) 3가지 색의 서브픽셀(sub pixel)을 유기물로 형성하였다.
종래 서브픽셀(sub pixel)에 유기물을 형성하는 방법은, 발광 유기물질이 저분자(small molecule)인지 고분자(polymer)인지에 따라 구분된다.
여기서, 저분자의 경우, 일반적으로 가장 많이 사용되는 것은 증착 기법 (evaporation) + 섀도마스크 기법(shadow mask) 이었다. 이 방법은 소형면적, 저해상도 디스플레이 제작에는 매우 적합하지만 대화면, 고해상도 디스플레이의 경우에는 섀도 마스크(shadow mask)의 제작 자체가 어려울 뿐만 아니라 실제 공정 시 마스크가 휘는(bending) 문제가 발생하였다.
또한, 고분자의 경우는 잉크젯프린팅 기법(ink-jet printing) 이 개발되었다. 이 방법은 대면적에 매우 적합한 방법이지만 불균일한 도포 문제로 인해 상용화하는데 어려움을 겪고 있었다. 그리고 이밖에 LITI(Laser Induced Thermal Imaging), 백색발광소자(White OLED) + 컬러필터(color filter) 및 컬러변환기(Color changing Media) 등의 방법이 개발되고 있었다.
그러나 위의 방법들은 서브픽셀 상에 각 색상에 해당하는 유기물을 형성하는 장치의 비용이 매우 고가이며 유기물을 형성하는 방법상에 어려움 또한 많았었다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 임프린트(Imprint) 기술을 사용하여 전계발광소자의 전극 상에 색상을 형성하는 소자의 제조방법과 그 장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전계발광소자의 제조방법은, 제1전극이 형성된 소자기판을 준비하는 기판 준비단계; 하나 이상의 양각부가 형성된 몰드기판의 양각부에 소스를 형성하는 소스 형성단계; 소자기판에 형성된 제1전극과 몰드기판에 형성된 양각부를 상호 이격 대응시킨 후 양각부에 형성된 소스를 제1전극 상에 전사하여 발광층을 형성하는 소스 전사단계; 및 소자기판 상에 형성된 발광층 상에 제2전극을 형성하는 전극 형성단계를 포함한다.
여기서, 소스는 고분자나 저분자 또는 고분자와 저분자를 포함하는 물질 중 어느 하나이다.
여기서, 양각부는 몰드기판 상에 다수개 패턴되어 있으며, 몰드기판은 제1전극 상에 형성하고자 하는 색상별로 양각부의 형성된 위치, 모양 및 개수가 각각 다르도록 개별로 형성되어 있는 것이다.
여기서, 소스 전사단계에서는, 소자기판을 적정온도로 가열한 상태에서 소스 전사단계를 수행하는 것이다.
여기서, 소스 형성단계 및 소스 전사단계에서는, 제1전극 상에 적색, 녹색, 청색에 해당하는 유기 발광층을 각각 형성하는 것이다.
여기서, 소자기판 상에 형성된 제1전극 및 제2전극은 하나 이상의 박막트랜지스터부와 발광층이 전기적으로 연결되어 박막트랜지스터부의 구동에 의해 발광층이 발광하는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 몰드기판 형성방법은, 제1기판 상에 하나 이상의 양각부를 형성하고, 제1기판 상에 형성된 양각부를 이용하여 제2기판 상에 형성된 평탄층에 양각부의 반대되는 음각부를 형성하는 것을 포함한다.
여기서, 양각부는 제1기판에 포토 리소그라피 공정 또는 전자빔 리소그라피 공정을 하여 패터닝하거나 제1기판 상에 금속층을 형성하고 식각하여 형성하는 것 중 어느 하나이다.
여기서, 음각부는 제1기판과 제2기판을 대응되도록 하고, 제1기판과 제2기판을 가압하여 양각부로 평탄층을 눌러서 형성하는 것이다.
여기서, 평탄층은 제1기판 상에 형성된 양각부보다 강성이 낮은 것이다.
여기서, 평탄층은 폴리머 계열 중 어느 하나이다.
여기서, 음각부는 일정간격으로 다수개 패턴되어 있으며, 그 표면 상에는 음각부보다 강성이 높은 코팅재료를 더 형성하는 것이다.
여기서, 코팅재료는 금속성 재료이다.
여기서, 제2기판 상에 형성된 음각부는 제1기판 상에 형성된 양각부의 위치, 모양 및 개수에 따라 각각 다르게 패턴되는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
<제1실시예>
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전계발광소자의 제조 공정도이고, 도 4는 제1실시예의 소스 전사단계시 기판을 일정온도로 가열하는 것을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제1실시예에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 전계발광소자의 제조방법을 설명한다.
먼저, 기판 준비단계(a)는, 제1전극(120)이 형성된 소자기판(110)을 준비하는 단계이다. 여기서, 소자기판(110) 상에는 제1전극(120)이 패턴되어 있고, 절연막 등을 이용하여 각 전극을 절연한 후 패터닝을 하여 제1전극(120) 상에 소스를 형성할 준비를 한다.
이후, 소스 형성단계(b)는, 하나 이상의 양각부(160)가 형성된 몰드기판(150)의 양각부(160)에 소스(S)를 형성하는 단계이다. 여기서, 양각부(160)는 몰드기판(150)에 포토 리소그라피 또는 전자빔 리소그라피 공정을 이용하여 패터닝하거나, 몰드기판(150) 상에 금속층을 형성하고 식각하여 형성한 것이다.
여기서, 몰드기판(150) 표면 상에 양각부(160)보다 강성이 높은 코팅재료를 더 형성할 수 있다. 그 예로, 금속성 재료 중 금(Gold) 등을 얇게 (10~50nm) 코팅하면, 양각부(160)의 내구성이 증가할 뿐만 아니라, 소스(S)의 전사특성도 향상된다.
몰드기판(150)에 형성된 양각부(160)는, 몰드기판(150) 상에 다수개 패턴되어 있으며, 몰드기판(150)은 제1전극(120) 상에 형성하고자 하는 색상별로 양각부 (160)의 형성된 위치, 모양 및 개수가 각각 다르도록 개별로 형성되어 있다.
본 단계에서, 제1전극(120) 상에 적색, 녹색, 청색의 3가지 색상을 형성한다면, 적색, 녹색 및 청색의 몰드기판(150)으로 나뉘어 각 색상에 해당하는 소스(S)를 소스원(180)으로부터 양각부(160)의 밑면에 로딩하게 된다. 소스(S)는 고분자나 저분자 또는 고분자와 저분자를 포함하는 물질 중 어느 하나일 수 있으며, 적절한 용매(solvent)에 녹여서 섞거나 또는 독립적으로 특정 용매에 녹인 후 사용 가능하다.
이와 같이, 고분자 또는 저분자 소스(S)를 용매에 녹인 것을 잉크(Ink)라 하며, 이 잉크의 점도(viscosity) 및 농도(concentration)는 디스플레이의 균일도(uniformity)와 휘도(밝기)에 큰 영향을 준다. 점도 및 농도의 조절은 첨가되는 바인더(binder)와 분산제(dispersant)의 양에 의해 조절이 가능하다. 점도는 패턴의 싸이즈에 영향을 받지만 일반적으로는 2cps ~ 20cps (25 ℃) 정도이며 농도는 재료에 따라 아주 다양할 수 있다.
이후, 소스 전사단계(c,d,e,f,g)는, 소자기판(110)에 형성된 제1전극(120)과 몰드기판(150)에 형성된 양각부(160)를 상호 이격 대응시킨 후 양각부(160)에 형성된 소스(S)를 제1전극(120) 상에 전사하는 단계이다. 여기서, 소자기판(110)의 제1전극(120)과 몰드기판(150)의 양각부(160) 배열이 틀어지지 않도록 하는 것이 매우 중요하다.
배열을 한 후 양각부(160)에 형성된 소스(S)를 제1전극(120) 상에 전사를 하는 과정에서 도 4에 도시된 바와 같이, 소자기판(110)을 적정온도로 가열한 상태에 서 소스(S)를 전사하는 것이 보다 효율적이다. 그러나 가열 온도가 너무 높으면 용매(solvent)가 빨리 기화되어 소스(S)가 양각부(160)에서 굳어지게 되므로 적정온도를 유지한다.
도시된 도 2 및 도 3의 소스 전사단계(c,d,e,f,g)는 각각 R 몰드, G 몰드, B 몰드 등으로 기판이 나뉘어져 각각 양각부(160)에 묻어 있는 소스(S)로 소자기판(110)의 제1전극(120)에 유기 발광층을 형성하는 것을 나타낸다.
덧붙여, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 개별 몰드(R 몰드, G 몰드, B 몰드)를 사용하므로 패턴 면적을 조절할 수 있고, R,G,B별 픽셀의 면적 제어가 가능하여 픽셀구조가 복잡한 구조에 매우 활용 적이다.
본 제조방법의 공정에서는, 소스 형성단계(b) 및 소스 전사단계(c,d,e,f,g)를 통해, 제1전극(120) 상에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)에 해당하는 유기물 소스(S)를 각각 형성한다.
이후, 전극 형성단계(h)는, 소자기판(110) 상에 형성된 발광층(R,G,B) 상에 제2전극(140)을 형성하는 단계이다. 여기서, 제2전극(140)은 진공챔버 내에서 일반적인 증착방법을 이용하여 발광층(R,G,B) 상에 제2전극(140)을 형성할 수 있다.
한편, 위와 같은 제조방법은 도시되어 있지는 않지만, 소자기판 상에 형성된 제1전극 및 제2전극은 하나 이상의 박막트랜지스터부와 발광층이 전기적으로 연결되어 박막트랜지스터부의 구동에 의해 발광할 수도 있다. 덧붙여, 소자기판(110) 상에 형성된 전극과 발광층(R,G,B)을 보호하기 위해 밀봉시 게터 등을 삽입할 수도 있다.
그리고 위와 같은 제조방법에 있어서, 각 공정은 진공챔버 내에서 이루어지는 것이 유리하다.
덧붙여, 위와 같은 제조방법은 임프린트(Imprint) 기술을 이용하여 전계발광소자의 전극 상에 색상을 저렴한 비용으로 형성할 수 있으며, 저분자나 고분자 또는 저분자와 고분자를 섞어서 형성할 수 있는 방법을 제공한다.
또한, 색상을 형성하기 위해 별도의 마스크를 이용할 필요가 없어 마스크 처짐 등에 의해 픽셀손상이 일어나는 문제를 해결할 수 있게 된다.
<제2실시예>
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 몰드의 제조 공정도이고, 도 6은 제2실시예의 몰드기판 상에 코팅재료를 형성한 도면이다.
본 발명의 제2실시예에서는, 도 5 와 도 6을 참조하여 몰드기판의 제조방법을 설명한다.
도 5를 참조하면, 제1기판(310) 상에 하나 이상의 양각부(양각부)를 형성하고, 제1기판(310) 상에 형성된 양각부(양각부)를 이용하여 제2기판(350) 상에 형성된 평탄층(360)에 양각부(양각부)의 반대되는 음각부(음각부)를 형성하는 것을 포함한다.
도시되어 있지는 않지만, 양각부(양각부)는 제1기판(310)에 포토 리소그라피 공정 또는 전자빔 리소그라피 공정을 하여 패터닝하거나 제1기판(310) 상에 금속층을 형성하고 식각하여 형성할 수 있다.
여기서, 음각부(음각부)는 제1기판(310)과 제2기판(350)을 대응되도록 하고, 제1기판(310)과 제2기판(350)을 가압하여 양각부(양각부)로 평탄층(360)을 눌러서 형성한다. 평탄층(360)은 제1기판(310) 상에 형성된 양각부(양각부)보다 강성이 낮은 것이고, 폴리머 계열 중 어느 하나인 그 예로 PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate) 계통이 될 수도 있다.
여기서, 제2기판(350) 상에 형성된 음각부(음각부)는 제1기판(310) 상에 형성된 양각부(양각부)의 위치, 모양 및 개수에 따라 각각 다르게 일정간격으로 패턴되어 다수개의 요철을 형성하게 된다.
한편, 스핀코팅(spin coating) 등의 방법을 이용하여 제2기판(350) 상의 평탄층(360)으로 폴리머(polymer)를 입히고, 제1기판(310)으로 압력을 가하면 제1기판(310)에 형성된 양각부(양각부)와 반대되는 음각부(음각부)가 평탄층(360)에 찍히는 임프린트(Imprint) 방법을 이용하는 것이 제작비용을 절감할 수 있게 된다.
덧붙여, 임프린트시 제1기판(310)과 제2기판(350)의 압력조건과 온도는 매우 중요한데, 압력은 기판의 재질 및 두께에 큰 영향을 받게 되며, 만약 압력이 낮으면 임프린트가 되지 않을 수 있으며, 압력이 너무 높으면 기판이 파손될 위험이 있을 수 있다. 또한, 온도가 너무 낮으면 임프린트시 패턴의 선명성이 떨어지게 될 수 있고, 온도가 너무 높으면 제1기판(310)을 떼어낼 때 스티킹(sticking) 현상이 발생할 수도 있다.
따라서, 통상 100psi ~ 2000psi의 압력과 100℃ ~ 200℃의 온도 범위 내에서 임프린트를 하는 것이 유리하다.
만약, 제1기판(310)의 보존 상태만 양호하게 유지되면 이를 이용하여 제2기판(350)의 음각부(음각부)를 제작하는데 반영구적으로 사용가능하므로 경제성을 가질 수 있게 된다.
한편, 음각부(음각부)를 폴리머로 형성하였을 경우 외부로부터 손상을 입을 수 있으므로, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 표면 상에 형성된 폴리머(460) 음각부보다 강성이 높은 코팅재료(470)를 더 형성할 수 있다. 그 예로, 금속성 재료 중 금(Gold) 등을 얇게 (10~50nm) 코팅하면, 폴리머(460)의 내구성이 증가한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 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, 임프린트 기술을 이용하여 전계발광소자의 전극 상에 색상을 저렴한 비용으로 형성할 수 있으며, 저분자나 고분자 또는 저분자와 고분자를 섞어서 형성할 수 있는 방법을 제공하는 효과가 있다.
Claims (14)
- 제1전극이 형성된 소자기판을 준비하는 기판 준비단계;하나 이상의 양각부가 형성된 몰드기판의 상기 양각부에 소스를 형성하는 소스 형성단계;상기 소자기판에 형성된 상기 제1전극과 상기 몰드기판에 형성된 상기 양각부를 상호 이격 대응시킨 후 상기 양각부에 형성된 상기 소스를 상기 제1전극 상에 전사하여 발광층을 형성하는 소스 전사단계; 및상기 소자기판 상에 형성된 상기 발광층 상에 제2전극을 형성하는 전극 형성단계를 포함하되,상기 양각부는 상기 몰드기판 상에 다수개 패턴되어 있으며, 상기 몰드기판은 상기 제1전극 상에 형성하고자 하는 색상별로 상기 양각부에 형성된 위치, 모양 및 개수가 각각 다르도록 개별로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전계발광소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 소스는,고분자나 저분자 또는 상기 고분자와 저분자를 포함하는 물질 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전계발광소자의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 소스 전사단계에서는,상기 소자기판을 적정온도로 가열한 상태에서 상기 소스 전사단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 전계발광소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 소스 형성단계 및 소스 전사단계에서는,상기 제1전극 상에 적색, 녹색, 청색에 해당하는 유기 발광층을 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 전계발광소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 소자기판 상에 형성된 상기 제1전극 및 상기 제2전극은 하나 이상의 박막트랜지스터부와 상기 발광층이 전기적으로 연결되어 상기 박막트랜지스터부의 구동에 의해 상기 발광층이 발광하는 것을 특징으로 하는 전계발광소자의 제조방법.
- 제1기판 상에 하나 이상의 양각부를 형성하고, 상기 제1기판 상에 형성된 상기 양각부를 이용하여 제2기판 상에 형성된 평탄층에 상기 양각부에 반대되는 음각부를 형성하는 것을 포함하는 몰드기판 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 양각부는,상기 제1기판에 포토 리소그라피 공정 또는 전자빔 리소그라피 공정을 하여 패터닝하거나 상기 제1기판 상에 금속층을 형성하고 식각하여 형성하는 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 몰드기판 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 음각부는,상기 제1기판과 상기 제2기판을 대응되도록 하고, 상기 제1기판과 상기 제2기판을 가압하여 상기 양각부로 상기 평탄층을 눌러서 형성하는 것을 특징으로 하는 몰드기판 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 평탄층은,상기 제1기판 상에 형성된 상기 양각부보다 강성이 낮은 것을 특징으로 하는 몰드기판 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 평탄층은,폴리머 계열 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 몰드기판 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 음각부는 일정간격으로 다수개 패턴되어 있으며,그 표면 상에는 상기 음각부보다 강성이 높은 코팅재료를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 몰드기판 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 코팅재료는 금속성 재료인 것을 특징으로 하는 몰드 기판 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 제2기판 상에 형성된 상기 음각부는 상기 제1기판 상에 형성된 상기 양각부의 위치, 모양 및 개수에 따라 각각 다르게 패턴되는 것을 특징으로 하는 몰드기판 제조방법.
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