KR101286549B1 - 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 발광 소자의 정공 주입층 상부에 친수성 영역과 소수성 영역으로 구분이 가능한 개재막(interlayer)을 더 포함하여 발광층을 포함한 복수개의 층들을 형성함에 있어서, 새도우 마스크 없이 형성이 가능하여 수율 및 공정 효율을 향상시킨 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 유기 발광 표시 장치의 제조 방법은, 복수개의 화소 영역이 매트릭스상으로 정의된 기판을 준비하는 단계;와, 상기 각 화소 영역에 양극을 형성하는 단계;와, 상기 양극 상에 정공 주입층을 용액 공정으로 형성하는 단계;와, 상기 정공 주입층 상에, 소수성의 특징을 갖는 개재막을 용액 공정으로 형성하는 단계;와, 상기 개재막에 자외선을 선택적으로 조사하여 상기 개재막에 친수성 영역을 정의하는 단계;와, 상기 개재막 상에 용액 공정으로 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 발광층을 포함한 상기 기판 상에 음극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
개재막(interlayer), 발광층, 정공 주입층, 새도우 마스크, UV 처리, 소수성, 친수성

Description

유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법 {Organic Light Emmiting Display Device and Method for Manufacturing the same}
본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로 특히, 유기 발광 소자의 정공 주입층 상부에 친수성 영역과 소수성 영역으로 구분이 가능한 개재막(interlayer)을 더 포함하여 발광층을 포함한 복수개의 층들을 형성함에 있어서, 새도우 마스크 없이 형성이 가능하여 수율 및 공정 효율을 향상시킨 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display)분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판 표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 평판 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전 계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Device: OLED) 등을 들 수 있다.
이 중, 별도의 광원을 요구하지 않으며 장치의 컴팩트화 및 선명한 컬러 표시를 위해 유기 발광 표시 장치가 경쟁력 있는 어플리케이션으로 고려되고 있다.
이러한 유기 발광 표시 장치에는, 유기 발광층의 형성이 필수적인데, 종래 그 형성을 위해 새도우 마스크(shadow mask)를 이용한 증착 방법이 이용되었다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 유기 발광 표시 소자의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 새도우 마스크 및 이를 이용하여 발광층을 증착하는 공정을 나타낸 공정 사시도이다.
도 1과 같이, 종래의 새도우 마스크는 판상의 모재(1)에 일방향으로 길게 소정 폭을 갖는 형태의 슬릿(2)이 형성되어 이루어진다.
이러한 슬릿(2)을 통해 기상화된 발광 물질의 가스가 나와 기판(10) 상에 발광층(5)으로 증착된다.
도 2는 종래의 새도우 마스크의 단면과 이의 문제점을 나타낸 도면이다.
도 2와 같이, 실질적으로 상기 새도우 마스크(1)가 상기 기판(10)의 하측에 위치하도록 하며, 상기 기판(10)은 발광층 형성면에 상기 마스크(1)과 대향되도록 배치시킨다. 이 경우, 상기 마스크(1)의 하측에서 기상화된 가스를 공급함에 의해 상기 슬릿(2)을 통해 상기 슬릿(2)을 통해 발광층(5)이 형성되는 것이다.
그러나, 도 2와 같이, 새도우마스크는 대면적의 경우, 그 하중 때문에, 쳐짐 현상이 발생하고, 이로 인해 여러번 이용이 힘들고, 유기 발광층 패턴 형성에 불량이 발생한다. 즉, 예를 들어, 모재(1)가 휘어지는 왜곡이 발생할 수 있고, 세정 이후 클리닝제가 남을 수도 있으며, 새도우 마스크(1) 형성시 슬릿(2) 경계로 데미지가 발생할 수도 있으며, 혹은 정렬 오차가 발생할 수 있다. 경우에 따라, 이러한 증착 공정에서 발생된 파티클(1a)이 이후 연속되는 증착 공정에서 불량을 유발할 수도 있다.
이와 같이, 상술한 새도우 마스크의 문제점에 의해, 새도우 마스크를 대체하고자 하는 대안이 요구되고 있으며, 특히 대면적 장치에서는 상기 새도우 마스크의 자중에 의해 중앙부의 처짐이 발생하여 이를 대체할 증착 공정이 요구되고 있다.
상기와 같은 종래의 유기 발광 표시 장치의 제조 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
대면적 공정에서는 새도우 마스크가 갖는 자중에 의해 구현이 힘들며, 처짐에 의한 패턴 불량이 발생할 수 있다.
이에 의해 대면적 유기 발광 표시 장치를 형성함에 있어서, 발광층을 포함한 유기 반도체층을 형성하는데 새로운 공정이 요구되고 있다.
또한, 새도우 마스크를 이용한 기상화(evaporation)에 의해 일반적인 진공 증착의 경우 재료 소모가 크기 때문에, 재료 사용 효율을 높이고자 공정을 전환하는 연구가 제기되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 유기 발광 소자에 있어서, 정공 주입층 상부에 친수성 영역과 소수성 영역으로 구분이 가능한 개재막(interlayer)을 더 포함하여 발광층을 포함한 복수개의 층들을 형성함에 있어서, 새도우 마스크 없이 형성이 가능하여 수율 및 공정 효율을 향상시킨 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유기 발광 표시 장치의 제조 방법은, 복수개의 화소 영역이 매트릭스상으로 정의된 기판을 준비하는 단계;와, 상기 각 화소 영역에 양극을 형성하는 단계;와, 상기 양극 상에 정공 주입층을 용 액 공정으로 형성하는 단계;와, 상기 정공 주입층 상에, 소수성의 특징을 갖는 개재막을 용액 공정으로 형성하는 단계;와, 상기 개재막에 자외선을 선택적으로 조사하여 상기 개재막에 친수성 영역을 정의하는 단계;와, 상기 개재막 상에 용액 공정으로 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 발광층을 포함한 상기 기판 상에 음극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것에 그 특징이 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법은, 복수개의 화소 영역이 매트릭스상으로 정의된 기판을 준비하는 단계;와, 상기 각 화소 영역에 양극을 형성하는 단계;와, 상기 양극 상에 정공 주입층을 용액 공정으로 형성하는 단계;와, 상기 정공 주입층 상에 물접촉각이 70°이상인 소수성 특성을 갖는 개재막을 용액 공정으로 형성하는 단계;와, 상기 개재막에 선택적으로 자외선을 조사하여, 조사부위의 상기 개재막의 물접촉각을 70°미만으로 친수성 처리를 하는 단계;와, 상기 자외선이 조사되지 않은 부분에 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 발광층을 포함한 상기 기판 상에 음극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것에 그 특징이 있다.
상기 개재막을 형성하는 단계는, 상기 양극 및 정공 주입층이 형성된 기판을, 개재막 형성 물질 내에 디핑(dipping)하거나, 상기 양극 및 정공 주입층이 형성된 기판 상부에, 개재막 형성 물질을 스핀 코팅, 롤프린팅, 슬릿 코팅, 노즐 코팅, 잉크젯팅 중 어느 하나의 방법으로 이루어진다.
또한, 상기 발광층을 형성하는 단계는, 상기 양극, 정공 주입층 및 개재막이 형성된 기판을, 발광 물질 내에 디핑(dipping)하거나, 상기 양극, 정공 주입층 및 개재막이 형성된 기판 상부에, 발광 물질을 스핀 코팅, 롤프린팅, 슬릿 코팅, 노즐 코팅, 잉크젯팅 중 어느 하나의 방법으로 이루어진다.
상기 발광층의 형성 후에, 디핑, 스핀코팅, 노즐 코팅, 슬릿 코팅, 롤프린팅, 잉크젯팅 및 진공 증착의 어느 한 방법으로, 상기 발광층 상부에 전자 수송층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기 개재막은 자외선의 흡수 또는 분해능을 갖는 물질로 이루어진다. 이를 위해, 상기 개재막은 C-C, C=N, C=C, Si-O, C-O, C=O 중 적어도 어느 하나의 결합을 갖는 유기물을 포함한다. 상기 개재막은, 이미드(imide), 아민(amine), 실레인(silane), 탄산염(carbonate), 에스테르(ester), 아세테이트(acetate), 술폰염(sulfonate), 질산염(nitrate), 케톤(Ketone), 플루오렌(fluorene), 옥세탄(oxetane) 및 에폭시(epoxy) 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 더 바람직하게는, 상기 개재막은 트리 페닐 아민(tri phenyl amine)을 포함한다.
또한, 상기 자외선 조사시 그 파장은 150nm~260nm이며, 상기 자외선 조사시 그 압력은 1×10-5 torr 내지 800 torr로 한다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법은, 복수개의 화소 영역이 매트릭스상으로 정의된 기판을 준비하는 단계;와, 상기 각 화소 영역에 양극을 형성하는 단계;와, 상기 양극 상에 정공 주입층을 용액 공정으로 형성하는 단계;와, 상기 정공 주입층 상에 소수성의 특징을 갖는 개재막을 용액 공정으로 형성하는 단계;와, 상기 개재막에 자외선을 조사하여 상기 개재막을 패터닝하는 단계;와, 상기 개재막 상에 용액 공정으로 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 발광층을 포함한 상기 기판 상에 음극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것에 그 특징이 있다.
이와 같이, 제조된 본 발명의 유기 발광 표시 장치는, 복수개의 화소 영역이 매트릭스상으로 정의된 기판;과, 상기 각 화소 영역에 형성된 양극;과, 상기 양극 상에 형성된 정공 주입층;과, 상기 정공 주입층 상에 형성되며, 상기 정공 주입층과 접하는 면에서 동일한 계면 특성을 갖고, 상부 표면에서 소수성을 갖고 용액 공정으로 형성되어 자외선에 의해 친수성 및 소수성 영역이 구분되어 정의되는 개재막;과, 상기 개재막의 소수성 영역에 선택적으로 형성된 발광층 및 상기 발광층을 포함한 기판 상에 형성된 전자 수송층; 및 상기 전자 수송층 상에 형성된 음극을 포함하여 이루어진 것에 또 다른 특징이 있다.
상기와 같은 본 발명의 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
양극상에 정공 주입층을 형성 후, 개재막을 형성하여 상기 정공 주입층 상부에 형성될 층을 용액 공정으로 진행한다. 여기서, 상기 개재막의 표면에서의 물접촉각이 70°이상인 소수성 특성을 갖도록 하며, 개재막은 자외선에 반응하는 물질로 하여, 상기 개재막의 선택적 자외선 조사 후 물접촉각을 70°이상으로 친수성 처리되지 않은 부분에만 소수성의 발광층을 형성하여 패턴 영역에 정확이 얼라인이 가능하다. 즉, 상기 개재막은 용액 공정으로 형성시 소수성이며, 상기 자외선 조사에 의해 친수성 영역이 선택적으로 정의되는 것으로, 상부층의 형성을 위한 해당 솔벤트(solvent)가 소수성(hydrophobic)을 갖더라도, 상기 솔벤트와 상기 개재막의 소수 처리된 대응면이 접하게 되어, 패턴 영역에 솔벤트가 정확히 얼라인되어 형성이 가능하다.
또한, 개재막은 자외선에 반응하는 물질로 하여, 상기 개재막의 자외선 조사 후 표면처리된 영역 상에 얼라인되어 상부 층(발광층 및 전자 수송층)이 원하는 정확한 위치에 형성된다.
이러한 유기 발광 표시는 용액 공정으로 상기 정공 주입층 상부의 층(발광층을 포함한 그 상하부의 층)의 형성이 가능하여, 새도우 마스크를 생략할 수 있으며, 이로써, 새도우 마스크로 인한 공정 불량을 방지할 수 있다. 이로써 수율 향상을 꾀할 수 있으며, 막 처리와 그 성질에 의한 패터닝이 가능한 것으로, 대면적에도 용이하게 이용할 수 있다.
그리고, 상기 정공 주입층 상부의 개재막의 구비로 정공 주입층과 그 상부층간 계면에서 이상없이 용액 공정이 가능하게 되어, 상기 정공 주입층을 전도성 고분자 물질로 하여 전류 대비 휘도를 향상시킬 수 있으며, 수명 또한 증가시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 유기 발광 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3과 같이, 본 발명의 유기 발광 표시 장치는, 복수개의 화소 영역이 매트릭스상으로 정의된 기판(미도시)과, 상기 각 화소 영역에 형성된 양극(200)과, 상기 양극(200) 상에 형성된 정공 주입층(201)과, 상기 정공 주입층(201) 상에 형성되며, 친수성 영역(203)과 소수성 영역을 모두 갖는 개재막(202)과, 상기 소수성 영역의 개재막(202) 상에 형성된 발광층(204) 및 상기 발광층(204)을 포함한 기판 상에 형성된 전자 수송층(205); 및 상기 전자 수송층(205) 상에 형성된 음극(206)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 개재막(202)은, 용액 공정으로 초기 형성시 소수성의 성질을 가지나, 자외선을 선택적으로 조사하여 조사된 부위(203)를 친수성으로 변성시키거나 혹은 조사 부위를 제거하여, 이어 용액 공정으로 형성하는 막들의 형성이 선택적으로 이루어지게 한다.
상기 개재막(202)은, 정공 주입층(201)이 PEDOT:PSS (polystrene-sulphonate-doped polyethyene-dioxythiophene)과 같은 초친수성 전도성 고분자를 포함하여 형성할 경우, 초친수성으로 상기 정공 주입층(201) 상에 바로 소수성의 솔벤트(solvent)로 코팅하기 어려움을 해소하기 위해 구비된 층이다.
즉, 상기 개재막(202)은 기본적으로 소수성과 자외선 처리에 의해 친수성 영역(203)을 함께 갖는 것이다. 이 때, 상기 개재막(202) 상부에 형성되는 발광층(204)은, 용액 공정으로 상기 개재막(202) 상에 용액을 코팅시 선택적으로 자외선 처리되지 않은 소수성 영역에 선택적으로 형성된다.
이 때, 상기 개재막(202)의 상부, 특히, 발광층(204)이 형성되는 표면은, 물 접촉각이 70°이상이 되는 소수성을 갖는다.
재료적으로 상기 개재막(202)은 자외선의 흡수 또는 분해능을 갖는 물질로 이루어진다. 혹은 상기 개재막(202)은 자외선 조사에 의해 패터닝되지 않고, 그 물성만 친수성으로 변환하여 남아있을 수도 있다.
상기 개재막(202)은 C-C, C=N, C=C, Si-O, C-O, C=O 중 적어도 어느 하나의 결합을 갖는 유기물을 포함할 수 있다. 그 예로, 상기 개재막은, 이미드(imide), 아민(amine), 실레인(silane), 탄산염(carbonate), 에스테르(ester), 아세테이트(acetate), 술폰염(sulfonate), 질산염(nitrate), 케톤(Ketone), 플루오렌(fluorene), 옥세탄(oxetane), 에폭시(epoxy) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 아민(amine) 기를 갖는 예로, 트리 페닐 아민(tri phenyl amine)을 포함할 수 있다.
하기에는 보다 구체적으로 개재막(202)에 포함된 유기물 성분의 예를 나타낸 것이다.
Figure 112009041403364-pat00001
Figure 112009041403364-pat00002
Figure 112009041403364-pat00003
여기서, 상기 개재막(202), 발광층(204), 전자수송층(205)은 모두 용액 공정으로 진행할 수 있으며, 용액 공정(soluble process)의 예로는, 상기 양극(200) 및 정공 주입층(201)이 형성된 기판(미도시)을, 형성물질의 솔벤트(solvent) 내에 디핑(dipping)하거나, 상기 양극(200) 및 정공 주입층(201)이 형성된 기판 상부에, 형성물질의 솔벤트를 스핀 코팅(spin-coating)하거나 롤프린팅(roll-printing), 솔벤트를 연속하여 뿌리는 노즐 코팅(nozzle coating) 또는 판상의 슬릿(slit)을 구비하여 상기 슬릿에 대응되는 부분을 용액을 코팅하는 슬릿 코팅(slit-coating), 상기 솔벤트를 도팅 단위로 잉크젯팅(ink-jetting)하여 이루어지는 것과 같이 용액 공정으로 형성할 수 있다.
여기서, 도시된 바에 따르면, 음극(206)을 제외한 상기 정공 주입층(201), 개재막(202), 발광층(204), 전자 수송층(205)은 모두 상술한 용액 공정으로 형성 가능하다.
여기서, 상기 개재막(202)은 자외선 조사에 의해 선택적으로 친수성 영역(203)/소수성 영역의 구분이 가능하며, 조사 후에는 친수성과 소수성의 영역을 모두 갖게 된다. 이에 따라, 상기 개재막(202)의 소수성 영역의 자외선 조사 부위에서 친수성으로 변성이 이루어지게 되면 남아있는 패턴의 소수성기가 이어 용액 공정으로 형성될 층들의 솔벤트의 소수성기와 만나 코팅이 잘 유도된다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 공정을 나타낸 공정 단면도이며, 도 5a 내지 도 5c는 서로 다른 성질의 용액들의 물접촉각을 설명하는 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법은 다음과 같다.
먼저, 복수개의 화소 영역이 매트릭스상으로 정의된 기판(미도시)을 준비한다. 이 때, 상기 기판 상의 각 화소 영역에 박막 트랜지스터를 형성한다. 도시하지 않았지만, 상기 박막 트랜지스터는 기판 상에 소정영역에 형성된 게이트 전극, 상기 게이트 전극 상부에 게이트 절연막을 개재하여 그 상부에 형성된 반도체층 및 상기 반도체층 양측에 형성된 소오스/드레인 전극이 형성되어 이루어진다.
이어, 도 4a와 같이, 상기 각 화소 영역에 양극(200)을 형성한다. 상기 박막 트랜지스터와 접속되어 상기 양극(200)이 형성된다.
이어, 상기 양극(200) 상에 정공 주입층(201)을 형성한다. 앞서, 설명한 바와 같이, 상기 정공 주입층(201)은, 박막 트랜지스터의 손상을 방지하기 위해 산성 이 강하지 않은 재료이며, 전도성이 향상된 PEDOT:PSS의 재료로 형성한다. 이 경우, 정공 주입층(201)의 형성은 용액을 1000~3000 rpm으로 코팅 후 200℃ 내에서 5~30분간 베이킹한다. 코팅시 코팅성 향상 및 코팅 두께 조절을 위해 물, 알콜(alcohol), 글리콜(glycol) 등의 유기 용매의 첨가가 이뤄질 수 있다. 이 경우, 정공 주입층(201)의 재료는 상술한 PEDOT:PSS로 한정되는 것이 아니라 용액 공정으로 형성되는 재료라면 대체될 수 있을 것이다.
이어, 도 4b와 같이, 상기 정공 주입층(201) 상에 물접촉각이 70° 이상인 소수성의 표면특성을 갖는 개재막(202)을 형성한다. 여기서, 상기 개재막(202)은 이어 형성되는 층이 닿는 표면상이 소수성을 갖는 물질로 이루어진다.
도 5a 내지 도 5c와 같이, 물접촉각은 소정의 실험 기판상에 용액이 떨어졌을 때, 용액의 표면을 지나는 접선과 상기 실험 기판 상에 이루는 각을 말한다.
도 5a는 매우 친수성인 물질로, 실험 기판 상에 해당 용액(451)이 잘 퍼지게 되는 현상을 보여준다. 즉, 그 물접촉각이 Θ1이 20°도 이하로 매우 작은 것을 나타낸다.
도 5b는 친수성과 소수성의 경계에 해당하는 물접촉각(Θ2)을 갖는 용액(452)을 나타난 것으로, 대략 60°이하이다.
도 5c는 초소수성을 갖는 용액(453)을 나타내는 것으로, 이 때의 물접촉각(Θ3)은 90°이상의 값을 나타낸다. 이런 용액에 해당하는 물질은 그 상부에 소수성의 물질이 도포되면, 소수성 물질을 상기 초소수성 용액(452)의 표면에서 잡고 있 고, 친수성 물질이 도포되면, 밀어내어, 친수성 물질이 상기 초소수성 용액(452) 상에 남아있지 않다.
이러한 용액의 물접촉각이 작을수록 친수성이 큰 것이고, 물접촉각이 크게 되면, 소수성의 경향이 커지게 되는 것이다.
대략적으로 물접촉각의 값이 70°이상일 때, 이를 소수성 경향을 갖는다고 판단하고, 본 발명의 실시예에서 상기 개재막(202)은 도 5b 및 도 5c에 해당하는 물접촉각이 70°이상인 값의 소수성을 갖는 재료 중에서 선택한다.
여기서, 상기 개재막(202)을 형성하는 단계는, 상기 양극(200) 및 정공 주입층(201)이 형성된 기판(미도시)을, 개재막 형성 물질 내에 디핑(dipping)하거나, 혹은 상기 양극(200) 및 정공 주입층(201)이 형성된 기판 상부에, 개재막 형성 물질을 스핀 코팅(spin-coating)하거나 롤프린팅(roll-printing), 노즐 코팅(nozzle coating), 슬릿 코팅(slit coating) 또는 잉크젯팅(ink-jetting)하여 이루어지는 것과 같이 용액 공정으로 형성할 수 있다.
상술한 상기 개재막(202)의 재료에 들어가는 작용기로 C-C, C=N, C=C, Si-O, C-O, C=O 중 적어도 어느 하나의 결합을 포함할 수 있다. 그 예로, 상기 개재막(202)은, 이미드(imide), 아민(amine), 실레인(silane), 탄산염(carbonate), 에스테르(ester), 아세테이트(acetate), 술폰염(sulfonate), 질산염(nitrate), 케톤(Ketone), 플루오렌(fluorene), 옥세탄(oxetane), 에폭시(epoxy) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 보다 구체적인 예로, 상기 개재막은 트리 페닐 아민(tri phenyl amine)을 포함할 수 있다.
이어, 도 4c와 같이, 상기 개재막(202)에 마스크(300: 투과부(301), 차광부(302)를 포함)를 이용하여 자외선을 조사한다.
상기 개재막(202)의 재료는 자외선(UV:Ultra Violet) 조사에 의해, 도 4d와 같이, 자외선이 조사된 부위에서는 물접촉각이 70°이하가 되며 이로써 소수성에서 친수성으로 변성되어 상기 개재막(202) 내에 변환부(203)가 발생한다.
따라서, 상기 자외선 조사 후에 변성된 변환부(203)는 친수성이며, 나머지 조사되지 않은 부위는 소수성으로 남아있게 되어, 이어 연속적으로 상기 변환부(203)를 포함하는 개재막(202) 상에 용액 공정으로 막을 형성시 해당 막이 친수성 또는 소수성인지에 따라 선택적인 패터닝이 가능하다.
여기서, 상기 개재막(202)의 상기 자외선 조사시 그 파장은 100nm~ 400nm 로 하며, 그 중 150nm~260nm으로 하는 것이 바람직하다. 이 때, 자외선 조사시 그 압력은 1×10-5 torr 내지 800 torr로 한다.
이어, 도 4e와 같이, 상기 변환부(203)를 포함한 개재막(202) 상에 용액 공정을 진행하여, 자외선이 조사되지 않은 소수성 특성을 유지하는 부위에 선택적으로 발광층(204)을 형성한다. 이러한 선택적인 발광층(204)의 형성은, 외력이나 외부 환경을 조건하지 않고, 상기 개재막(202)이 친수성으로 변성된 변환부(203)를 구비함에 이루어지는 것으로, 상기 개재막(202)의 영역별 물성에 차이를 가짐에 따라 기인된 것이다. 즉, 상기 개재막(202)에 뿌려지는 용액이 선택적으로 상기 변환 부(203)를 제외한 개재막(202) 상에 남아있는 것이다.
도 4f와 같이, 상기 발광층(204)을 포함한 상기 기판 상에 전자 수송층(205)을 형성한다.
상술한 발광층(204) 및 전자 수송층(205)은 하나의 층으로 형성할 수 있다. 이 때, 상기 전자 수송층(205)은 소수성을 갖는 성분일 것이다.
여기서, 상술한 정공수송층(201), 개재막(202), 발광층(204) 및 전자 수송층(205)은 모두 용액 공정으로 형성 가능한 것으로 앞서 설명한, 디핑, 스핀 코팅, 노즐 코팅, 롤프린팅, 슬릿 코팅 또는 잉크젯팅으로 형성 가능하다.
더불어, 상기 전자 수송층(205)은 기판상에 전면 형성이 가능하므로 진공 증착으로도 형성 가능하다.
이어, 도 4g와 같이, 상기 전자 수송층(205) 상부에 음극(206)을 형성한다.
여기서, 상기 정공 주입층(201), 개재막(202), 발광층(204) 및 전자 수송층(205)은 각각 별개로 용액공정으로 형성할 수도 있고, 혹은 복수개 층을 묶어 형성할 수도 있다. 편의상 상기 개재막(202)에는, 영역 구분을 위해 자외선 조사 공정이 요구되므로, 개재막(202) 형성 공정 전후로 공정을 분리하여 이루어질 수 있다.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 공정을 나타낸 공정 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법은 다음의 순 서로 형성된다.
먼저, 복수개의 화소 영역이 매트릭스상으로 정의된 기판(미도시)을 준비한다. 이 때, 상기 기판 상의 각 화소 영역에 박막 트랜지스터를 형성한다. 도시하지 않았지만, 상기 박막 트랜지스터는 기판 상에 소정영역에 형성된 게이트 전극, 상기 게이트 전극 상부에 게이트 절연막을 개재하여 그 상부에 형성된 반도체층 및 상기 반도체층 양측에 형성된 소오스/드레인 전극이 형성되어 이루어진다.
이어, 도 6a와 같이, 상기 각 화소 영역에 상기 박막 트랜지스터와 접속하여 상기 양극(400)을 형성한다.
이어, 상기 양극(400) 상에 정공 주입층(401)을 형성한다. 앞서, 설명한 바와 같이, 상기 정공 주입층(401)은, 박막 트랜지스터의 손상을 방지하기 위해 산성이 강하지 않은 재료이며, 전도성이 향상된 PEDOT:PSS의 재료로 형성한다. 이 경우, 정공 주입층(401)의 형성은 용액을 1000~3000 rpm으로 코팅 후 200℃ 내에서 5~30분간 베이킹한다. 코팅시 코팅성 향상 및 코팅 두께 조절을 위해 물, 알콜(alcohol), 글리콜(glycol) 등의 유기 용매의 첨가가 이뤄질 수 있다. 이 경우, 정공 주입층(401)의 재료는 상술한 PEDOT:PSS로 한정되는 것이 아니라 친수성의 전도성 고분자 재료의 특성을 갖는다면 대체될 수 있을 것이다.
이어, 도 6b와 같이, 상기 정공 주입층(401) 상에 물 접촉각이 70°이상인 소수성 표면특성을 갖는 개재막(402)을 형성한다. 즉, 상기 개재막(402)은 이어 형성되는 층이 닿는 표면이 소수성을 갖는 재료 중에서 선택된다.
여기서, 상기 개재막(402)을 형성하는 단계는, 상기 양극(400) 및 정공 주입 층(401)이 형성된 기판(미도시)을, 개재막 형성 물질 내에 디핑(dipping)하거나, 혹은 상기 양극(400) 및 정공 주입층(401)이 형성된 기판 상부에, 개재막 형성 물질을 스핀 코팅(spin-coating)하거나 롤프린팅(roll-printing), 슬릿 코팅, 노즐 코팅(nozzle coating) 또는 잉크젯팅(ink-jetting)하여 이루어지는 것과 같이 용액 공정으로 형성할 수 있다.
상기 개재막(402)의 재료는 자외선 조사 후 패터닝이 이루어지는 것으로, 자외선의 흡수 또는 분해능을 갖는 물질로 이루어진다. 예를 들어, 자외선 분해능을 갖는다면 자외선 조사 부위가 조사 후 제거될 것이고, 자외선 흡수능과 가교 결합성을 갖는다면 자외선 조사 부위에서만 남아있게 될 것이다.
이러한 상기 개재막(402)은 코팅시에는 전면 코팅에 의해 상기 정공 주입층(402)의 친수성/소수성 여부에 관계없이 밀착성이 좋게 코팅되며, 이어 자외선 조사에 의한 패터닝에 의해서는 남아있는 패턴에서의 소수성기가 이어 연속될 발광층의 형성 공정에서, 용액으로 코팅되는 성분(소수성기)의 응착성을 도운다.
상술한 상기 개재막(402)의 재료에 들어가는 작용기로 C-C, C=N, C=C, Si-O, C-O, C=O 중 적어도 어느 하나의 결합을 포함할 수 있다. 그 예로, 상기 개재막은, 이미드(imide), 아민(amine), 실레인(silane), 탄산염(carbonate), 에스테르(ester), 아세테이트(acetate), 술폰염(sulfonate), 질산염(nitrate), 케톤(Ketone), 플루오렌(fluorene), 옥세탄(oxetane), 에폭시(epoxy) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 보다 구체적인 예로, 상기 개재막은 트리 페닐 아민(tri phenyl amine)을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 개재막을 이루는 재료는 교차 결합(cross-link)이 가능한 기(자외선 흡수능 포함)를 포함하거나 혹은 자외선에 의한 분해능을 가질 수 있는 기를 포함하는 재료이다.
이어, 도 6c와 같이, 상기 개재막(402)에 마스크(300: 투과부(301), 차광부(302)를 포함)를 이용하여 자외선을 조사하여 도 6d와 같이, 상기 개재막 패턴(402a)을 형성한다. 이러한 패터닝에 의해 소수성 영역이 남아 상기 개재막 패턴(402a)을 이룬다. 이 경우, 상기 자외선 조사에 의해 반응한 부분이 제거되어 그 상부에 도 6d와 같이, 표면이 소수성의 개재막 패턴(402a)이 남아있다. 여기서, 상기 개재막(402)에 상기 자외선 조사시 그 파장은 100nm~ 400nm 로 하며, 그 중 150nm~260nm으로 하는 것이 바람직하다. 바람직하다. 이 때, 자외선 조사시 그 압력은 1×10-5 torr 내지 800 torr로 한다. 도시된 그림에서 상기 개재막(402)은 분해능을 갖는 재료의 예를 든 것으로, 흡수능을 갖는 재료일 경우, 상기 마스크(300)의 형상은 도 6c에 도시된 바와 반전된 형상의 마스크를 이용하여 도 6d의 개재막 패턴(402a)과 같은 패터닝을 수행할 수 있다.
이어, 도 6e와 같이, 상기 소수성 영역으로 남은 상기 개재막 패턴(402a) 상에 용액 공정으로 발광층(404)을 형성한다. 이러한 발광층(404)의 형성은, 외력이나 외부 환경 조건을 가하지 않고, 자외선 조사에 의해 패터닝된 상기 소수성의 개재막 패턴(402a) 상에 형성되는 것이다. 이 때, 소수성 특성이 큰 유기 발광 물질 을 포함하는 발광층(404)은 상기 소수성의 개재막 패턴(402a) 상에 형성되는 것으로, 상기 개재막 패턴(402a)의 형성 부위와 그렇지 않은 부위간의물성에 차에 기인한다. 즉, 상기 개재막 패턴(402a)을 포함한 전면에 뿌려지는 용액이 선택적으로 상기 개재막 패턴(402a) 상에 형성되는 이유는, 개재막 패턴(402a) 사이사이의 하부에 노출된 정공 주입층(401)이 친수성을 갖기에, 소수성 특징을 갖는 상기 개재막 패턴(402a) 상에 형성되는 것이다.
또한, 상기 발광층(404)을 형성하는 용액 공정으로는, 발광 물질 내에 상기 양극(400), 정공 주입층(401) 및 개재막 패턴(402a)이 형성된 기판(미도시)을 디핑(dipping)하거나, 상기 양극(400), 정공 주입층(401) 및 개재막 패턴(402a)이 형성된 기판 상부에, 발광 물질을 스핀 코팅, 혹은 노즐 코팅하거나 롤프린팅 또는 잉크젯팅을 들 수 있을 것이다.
이어, 도 6f와 같이, 상기 발광층(404) 상을 포함한 기판(미도시) 전면에 전자 수송층(405)을 형성한다.
상술한 발광층(404)은 정공 수송층(미도시) 및 전자 수송층(405)를 포함하여 하나의 층으로 하여 형성할 수 있다.
여기서, 상술한 개재막(402), 정공수송층(403), 발광층(404) 및 전자 수송층(405)은 모두 용액 공정으로 형성 가능한 것으로 앞서 설명한, 디핑, 스핀 코팅, 노즐 코팅, 롤프린팅 또는 잉크젯팅으로 형성 가능하다.여기서, 상기 개재막(402), 발광층(404) 및 전자 수송층(405)은 각각 별개로 용액공정으로 형성할 수도 있고, 혹은 일회 패터닝으로 영역을 정의할 수도 있다.
더불어, 상기 전자 수송층(405)은 기판 상에 전면 형성이 가능하므로 진공 증착으로도 형성 가능하다.
이어, 도 6g와 같이, 상기 전자 수송층(405) 상부에 음극(406)을 형성한다.
이하, 본 발명의 유기 발광 표시 장치에서 이용되는 개재막의 재료적 성질을 고찰해본다.
본 발명의 정공 주입층 상에 형성된 개재막의 상부 표면은 소수성을 갖는 것으로, 그 상부에 형성되는 막이 소수성일 때, 일부 영역에 자외선으로 조사하여 조사된 부위만 친수성으로 변성시켜 마스크를 사용하지 않고, 용액 공정으로 상부 표면이 소수성인 부분에만 발광층의 선택적 형성이 가능한 것이다. 이러한 개재막은 그 상부 표면이 소수성을 갖는 것으로, 자외선 조사에 의해 친수성으로 변성 가능하거나 혹은 자외선 조사에 의해 분해능 혹은 흡수능이 있어, 조사부위만 남거나 제거되는 특징을 갖는다.
이와 같이, 본 발명의 유기 발광 표시 소자의 제조 방법은, 양극(200, 400)상에 정공 주입층(201, 401)을 형성 후, 개재막(202, 402)을 형성하여 상기 개재막(202, 402)을 자외선으로 조사하여 상기 개재막(202)에 친수성 영역(203)을 정의하거나 조사된 부위를 제거하여 개재막 패턴(402a)을 형성하여 하부 정공 주입층(201)이 선택적으로 노출되도록 하여, 친수성, 소수성 영역으로 구분하여, 상부에 형성되는 발광층(204, 404) 등의 형성을 상기 개재막 혹은 개재막 패턴(202, 402a)의 소수성 영역에만 선택하여 형성할 수 있다. 즉, 발광층(204, 404) 등과 같은 막의 형성시 이를 이루는 해당 솔벤트(solvent)가 소수성(hydrophobic)을 갖더라도, 상기 솔벤트와 상기 개재막의 소수 처리된 대응면이 접하게 되어, 패턴 영역에 형성될 솔벤트가 정확히 얼라인되어 형성이 가능하다.
또한, 개재막(202) 및 개재막 패턴(402a)은 자외선에 반응하는 물질, 예를 들어 조사 부위가 가교결합되거나 분해되거나 혹은 물성이 소수성에서 친수성으로 변화하는 식의 특징을 갖는 재료 중에서 선택하여, 상기 개재막의 자외선 조사 후 표면처리된 영역 상에 얼라인되어 상부 층(발광층(204, 404))이 원하는 정확한 위치에 형성된다.
이하, 이를 뒷받침하기 위해 상술한 화학식 1~3의 재료로 개재막을 형성시 자외선 조사 유무에 따른 결과를 살펴본다.
먼저, 화학식 1의 재료로 형성시 픽셀 정확도를 테스트한 결과, 각각 UV 처리시가 UV 미처리시에 비해 픽셀 정확도가 20% 이상 좋음을 알 수 있으며, UV처리시 픽셀 정확도가 모두 95% 이상으로 오정렬이 거의 발생하지 않음을 알 수 있다.
횟수 UV 처리시 픽셀 정확도(%) UV 미처리시 픽셀 정확도(%)
1 95 72
2 96 75
3 98 74
화학식 2의 재료로 형성시 픽셀 정확도를 테스트한 결과, 각각 UV처리시가 UV 미처리시에 비해 마찬가지로 픽셀 정확도가 20% 이상 좋고, UV처리시 픽셀 정확도가 94% 이상으로 오정렬이 발생하지 않음을 알 수 있다.
횟수 UV 처리시 픽셀 정확도(%) UV 미처리시 픽셀 정확도(%)
1 94 74
2 95 72
3 97 75
화학식 3의 재료로 형성시 픽셀 정확도를 테스트를 한 결과, 앞서 살펴본 결과와 거의 마찬가지로 픽셀 정확도가 각각 UV처리시가 UV 미처리시에 비해 마찬가지로 픽셀 정확도가 약 18% 이상 좋고, UV처리시 픽셀 정확도가 94% 이상으로 오정렬이 발생하지 않음을 알 수 있다.
횟수 UV 처리시 픽셀 정확도(%) UV 미처리시 픽셀 정확도(%)
1 96 78
2 97 74
3 94 76
이러한 유기 발광 표시는 용액 공정으로 상기 정공 주입층 상부의 층(개재막, 발광층, 전자 수송층 등을 포함한 층)의 형성이 가능하여, 새도우 마스크를 생략할 수 있으며, 이로써, 새도우 마스크로 인한 공정 불량을 방지할 수 있다. 이로써 수율 향상을 꾀할 수 있으며, 막 처리와 그 성질에 의한 패터닝이 가능한 것으로, 대면적에도 용이하게 이용할 수 있다.
그리고, 상기 정공 주입층 상부의 개재막의 구비로 정공 주입층과 그 상부층간 계면에서 이상없이 용액 공정이 가능하게 되어, 상기 정공 주입층을 전도성 고분자 물질로 하여 전류 대비 휘도를 향상시킬 수 있으며, 수명 또한 증가시킬 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 종래의 새도우 마스크 및 이를 이용하여 발광층을 증착하는 공정을 나타낸 공정 사시도
도 2는 종래의 새도우 마스크의 단면과 이의 문제점을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 유기 발광 표시 장치를 나타낸 단면도
도 4a 내지 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 공정을 나타낸 공정 단면도
도 5a 내지 도 5c는 서로 다른 성질의 용액들의 물접촉각을 설명하는 도면
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 공정을 나타낸 공정 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
200, 400 : 양극 201, 401 : 정공 주입층
202, 402 : 개재막 203 : 변환부(친수성 영역)
402a : 개재막 패턴
204, 404 : 발광층 205, 405 : 전자 수송층
206, 406 : 음극 300 : 마스크

Claims (21)

  1. 삭제
  2. 복수개의 화소 영역이 매트릭스상으로 정의된 기판을 준비하는 단계;
    상기 각 화소 영역에 양극을 형성하는 단계;
    상기 양극 상에 정공 주입층을 용액 공정으로 형성하는 단계;
    상기 정공 주입층 상에 물접촉각이 70°이상인 소수성 특성을 갖는 개재막을 용액 공정으로 형성하는 단계;
    상기 개재막에 선택적으로 자외선을 조사하여, 조사부위의 상기 개재막의 물접촉각을 70°미만이 되도록 친수성 처리를 하는 단계;
    상기 자외선이 조사되지 않은 부분에 발광층을 형성하는 단계; 및
    상기 발광층을 포함한 상기 기판 상에 음극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 개재막을 형성하는 단계는,
    상기 양극 및 정공 주입층이 형성된 기판을, 개재막 형성 물질 내에 디핑(dipping)하거나,
    상기 양극 및 정공 주입층이 형성된 기판 상부에, 개재막 형성 물질을 스핀 코팅, 롤프린팅, 슬릿 코팅, 노즐 코팅, 잉크젯팅 중 어느 하나의 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 발광층을 형성하는 단계는,
    상기 양극, 정공 주입층 및 개재막이 형성된 기판을, 발광 물질 내에 디핑(dipping)하거나,
    상기 양극, 정공 주입층 및 개재막이 형성된 기판 상부에, 발광 물질을 스핀 코팅, 롤프린팅, 슬릿 코팅, 노즐 코팅, 잉크젯팅 중 어느 하나의 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 발광층의 형성 후에, 디핑, 스핀코팅, 노즐 코팅, 슬릿 코팅, 롤프린팅, 잉크젯팅 및 진공 증착의 어느 한 방법으로,
    상기 발광층 상부에 전자 수송층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 개재막은 자외선의 흡수 또는 분해능을 갖는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 개재막은 C-C, C=N, C=C, Si-O, C-O, C=O 중 적어도 어느 하나의 결합을 갖는 유기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 개재막은, 이미드(imide), 아민(amine), 실레인(silane), 탄산염(carbonate), 에스테르(ester), 아세테이트(acetate), 술폰염(sulfonate), 질산염(nitrate), 케톤(Ketone), 플루오렌(fluorene), 옥세탄(oxetane) 및 에폭시(epoxy) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 개재막은 트리 페닐 아민(tri phenyl amine)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 자외선 조사시 그 파장은 150nm~260nm인 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 자외선 조사시 그 압력은 1×10-5 torr 내지 800 torr로 하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 복수개의 화소 영역이 매트릭스상으로 정의된 기판;
    상기 각 화소 영역에 형성된 양극;
    상기 양극 상에 형성된 정공 주입층;
    상기 정공 주입층 상에, 용액 공정으로 형성되며, 물접촉각이 70°이상인 소수성 영역과 자외선 조사로 물접촉각이 70°미만인 친수성 영역이 구분되어 형성된 개재막;
    상기 자외선이 조사되지 않은 개재막 상의 소수성 영역 상에만 형성된 발광층 및 전자 수송층; 및
    상기 전자 수송층 상에 형성된 음극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
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JP2004296424A (ja) * 2003-03-11 2004-10-21 Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd 金属層の形成方法、金属層、及び金属層を用いた表示装置
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