KR101992261B1 - 표시소자용 메탈마스크, 및 이를 이용한 유기전계발광 표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기발광층의 불량을 방지하기 위한 메탈마스크에 관한 것으로, 차단영역과 모기판에 형성되는 패널영역 대응하는 영역에 형성된 복수의 투과영역; 상기 차단영역에 형성되어 모기판의 모서리에 형성되는 제1정렬마크와 정렬되는 제1정렬홀; 및 각각의 투과영역에 형성되어 모기판의 패널영역에 형성되는 제2정렬마크와 정렬되는 제2정렬홈으로 구성된다

Description

표시소자용 메탈마스크, 및 이를 이용한 유기전계발광 표시소자 및 그 제조방법{METAL MASK, ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THEREOF}

본 발명은 표시소자용 표시소자용 메탈마스크, 및 이를 이용한 유기전계발광 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 모기판 단위의 정렬마크 이외에 패널 단위의 정렬마크에 의해 마스크를 정렬함으로써 오정렬에 의한 불량을 방지할 수 있는 표시소자용 메탈마스크, 및 이를 이용한 유기전계발광 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

근래, 공액고분자(conjugate polymer)의 하나인 폴리(p-페닐린비닐린)(PPV)을 이용한 유기전계 발광소자가 개발된 이래 전도성을 지닌 공액고분자와 같은 유기물에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이러한 유기물을 박막트랜지스터(Thin Film Transistor), 센서, 레이저, 광전소자 등에 응용하기 위한 연구도 계속 진행되고 있으며, 그 중에서도 유기전계발광 표시소자에 대한 연구가 가장 활발하게 진행되고 있다.

인광물질(phosphors) 계통의 무기물로 이루어진 전계발광소자의 경우 작동전압이 교류 200V 이상 필요하고 소자의 제작 공정이 진공증착으로 이루어지기 때문에 대형화가 어렵고 특히 청색발광이 어려울 뿐만 아니라 제조가격이 높다는 단점이 있다. 그러나, 유기물로 이루어진 전계발광소자는 뛰어난 발광효율, 대면적화의 용이화, 공정의 간편성, 특히 청색발광을 용이하게 얻을 수 있다는 장점과 함께 휠 수 있는 전계발광소자의 개발이 가능하다는 점등에 의하여 차세대 표시장치로서 각광받고 있다.

특히, 현재에는 액정표시장치와 마찬가지로 각 화소(pixel)에 능동형 구동소자를 구비한 액티브 매트릭스(Active Matrix) 전계발광 표시소자가 평판표시장치(Flat Panel Display)로서 활발히 연구되고 있다.

유기전계발광 표시소자는 애노드와 캐스드 및 그 사이의 유기발광층을 포함하는데, 이러한 유기발광층은 통상적으로 메탈마스크(metal mask)를 이용한 열증착법에 의해 형성된다.

도 1에 종래 유기전계발광 표시소자의 유기발광층용 메탈마스크를 나타내는 도면이고 도 2는 메탈마스크를 이용하여 유기발광층을 형성하는 것을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 메탈마스크(20)는 투과부(21)와 차단부(22)로 이루어져, 유기발광물질을 열증착하는 경우, 투과부(21)에만 유기발광증기가 통과하여 상기 투과부(21)에 대응하는 영역에만 유기발광층이 형성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 메탈마스크(20)는 기판(10)의 하부에 배치되어 기판(10)으로 증착되는 유기발광증기을 차단하고 투과시킨다. 이때, 기판(10)은 모기판으로서 복수의 패널영역(1)이 형성된다. 이들 패널영역(1)의 기판(10)에서의 공정들, 예를 들면, 박막트랜지스터와 각종 금속을 형성하기 위한 포토공정, 각종 절연층을 형성하기 위한 공정, 유기발광층을 형성하기 위한 열증착공정이 종료되어 각각의 패널영역(1)에 유기전계발광 표시소자가 형성되면, 절단수단에 의해 각각의 유기발광 표시소자로 분리된다.

메탈마스크(20)의 투과부(21)는 모기판(10)의 패널영역(1)에 대응한다. 패널영역(1)에는 복수의 화소영역이 형성된다. 따라서, 도면에서는 투과부(21) 전체가 오픈되어 있는 형상으로 도시되어 있지만, 실질적으로 상기 투과부(21)는 패널영역(1)에 형성될 복수의 화소영역 각각의 유기발광층에 대응하는 영역만이 오픈되어 있고 다른 영역은 오픈되지 않는다. 다시 말해서, 메탈마스크(20)의 개구부(21)에는 유기발광층에 대응하는 수많은 슬릿(slit)이 형성되어 이 슬릿을 통해 유기발광물질이 열증착되어 미세패턴의 유기발광층이 형성되는 것이다.

상기와 같이, 메탈마스크(20)에 의해 모기판(10)을 차단한 상태에서 유기발광물질을 열증착하면, 증기(26)가 메탈마스크(20)의 투과부(21)를 통해서만 통과하여 모기판(10)의 패널영역(1)에 유기발광물질이 증착되어 열증착된다. 이러한 열증착공정은 R,G,B 유기발광층에 대하여 반복할 수 있다.

한편, 모기판(10)의 네모서리에는 정렬마크(aligning key;13)가 형성되며, 메탈마스크(20)의 네모서리에는 정렬홀(aligning hole;23)이 형성된다. 이 정렬마크(13)와 정렬홀(23)은 메탈마스크(20)와 모기판(10)을 정렬하여 열증착시 항상 유기발광물질이 원하는 위치에 증착되도록 하여, 유기전계발광 표시소자를 완성했을 때 유기발광층의 정렬불량에 의한 불량을 방지할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 유기전계발광 표시소자에도 다음과 같은 문제가 있다.

통상적으로 메탈마스크(20)는 복수의 모기판(10)에 유기발광층을 형성하기 위해 반복하여 사용된다. 그런데, 열증착시 발생하는 유기발광물질의 증기는 고온으로서, 반복적인 메탈마스크(20)가 고온의 유기발광물질의 증기에 노출됨에 따라 열에 의해 메탈마스크(20)가 팽창과 수축을 반복하게 된다. 메탈마스크(20)의 반복적인 수축 및 팽창은 메탈마스크(20)의 투과부(21)의 위치를 원래의 위치와 다르게 하며(즉, 투과부(21) 사이의 간격이 원래의 설정된 간격과 다르게 되며), 그 결과 비록 모기판(10)과 메탈마스크(20)를 정렬마크(12)와 정렬홀(23)에 의해 정렬한 후 열증착을 진행하여도 메탈마스크(20)의 투과부(21)의 위치가 변경되었기 때문에, 열증착에 의해 형성되는 유기발광층에는 불량이 발생하게 된다.

더욱이, 근래 고해상도의 유기전계발광 표시소자를 제작함에 다라 패널영역에 형성되는 화소의 크기가 감소하게 되며, 그 결과 화소에 형성되는 유기발광층의 크기 역시 감소하게 된다. 따라서, 이러한 미세한 구조의 유기발광층을 형성하기 위해서는 투과부(21)에 형성되는 슬릿 역시 미세한 크기로 형성되어야만 한다. 그런데, 열증착이 반복함에 따라 유기물들이 슬릿 사이의 립(rib) 사이에 점착하게 되는데, 이러한 유기물의 점착은 유기물 사이의 화학적 결합력에 의해 메탈마스크(20)의 수축을 야기하게 된다. 따라서, 미세한 크기의 슬릿에 변화가 발생하게 되며, 이 메탈마스크(20)에 의해 유기발광층을 형성했을 때 불량이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 모기판의 패널영역에 정렬마크를 형성하고 이에 대응하는 마스크의 투과부에도 정렬홀을 형성하여 모기판과의 오정렬을 방지할 수 있는 메탈마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기 메탈마스크를 이용하여 제작된 유기전계발광 표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 마스크는 차단영역과 모기판에 형성되는 패널영역 대응하는 영역에 형성된 복수의 투과영역; 상기 차단영역에 형성되어 모기판의 모서리에 형성되는 제1정렬마크와 정렬되는 제1정렬홀; 및 각각의 투과영역에 형성되어 모기판의 패널영역에 형성되는 제2정렬마크와 정렬되는 제2정렬홈으로 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자는 더미영역 및 표시영역을 포함하는 기판; 상기 기판의 표시영역의 복수의 화소영역 각각에 형성된 박막트랜지스터; 상기 표시영역의 화소영역에 형성된 화소전극; 상기 표시영역의 화소영역에 형성되어 광을 발광하는 유기발광부; 상기 유기발광부 위에 형성되어 유기발광층에 신호를 인가하는 공통전극; 더미영역 및 표시영역에 형성된 제1보호층, 유기절연층 및 제2보호층; 및 상기 더미영역에 형성되어 마스크를 기판에 정렬시키는 정렬마크로 구성된다.

상기 정렬마크는 제1절연층 또는 제2절연층 위에 형성된다.

그리고, 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자 제조방법은 더미영역과 표시영역을 포함하는 기판을 제공하는 단계; 상기 기판의 표시영역의 복수의 화소영역 각각에 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 기판의 더미영역에 정렬마크를 형성하는 단계; 상기 표시영역의 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계; 상기 표시영역의 화소영역에 광을 발광하는 유기발광부를 형성하는 단계; 상기 유기발광부 위에 공통전극을 형성하는 단계; 및 더미영역 및 표시영역에 제1보호층, 유기절연층 및 제2보호층를 형성하는 단계로 구성된다.

본 발명에서는 모기판 단위로 정렬마크를 형성할 뿐만 아니라 패널영역 단위로 정렬마크를 형성하고, 메탈마스크의 정렬홀도 마스크의 모서리 뿐만 아니라 패널영역에 대응하는 투과부에도 형성하여, 메탈마스크를 모기판에 정확하게 정렬할 수 있게 된다. 따라서, 오정렬에 의한 유기발광층의 불량을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 유기전계발광 표시소자용 종래 메탈마스크를 나타내는 도면.
도 2는 종래 메탈마스크를 이용하여 모기판의 패널영역에 유기발광층을 형성하는 것을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 메탈마스크를 이용하여 모기판의 패널영역에 유기발광층을 형성하는 것을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자의 구조를 나타내는 단면도.
도 5a-도 5f는 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자의 유기발광물질을 증착하는 것을 나타내는 개략도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 모기판(110) 상에는 복수의 패널영역(101)이 형성되며, 그 하부(또는 상부)에는 메탈마스크(120)가 배치된다. 이때, 메탈마스크(120)에는 모기판(110)의 패널영역(101)에 대응하는 영역에 투과부(121)가 형성된다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 투과영역(121)에는 패널영역(101)의 복수의 화소에 형성되는 유기발광층의 형성영역에 대응하는 위치에 복수의 슬릿이 형성되어 증착시 상기 슬릿을 통해 모기판(110)의 유기발광층 형성영역에 유기물질이 증착되어 유기발광층이 형성된다.

모기판(110)의 네모서리에는 제1정렬마크(113)가 형성되어 있으며, 각각의 패널영역(101)의 하단 일측에는 제2정렬마크(114)가 형성되어 있다. 또한, 상기 모기판(110)과 정렬되는 메탈마스크(120)의 네모서리에도 제1정렬홀(123)이 형성되어 있고 각각의 투과부(121)의 하단 일측에도 제2정렬홀(124)이 형성된다.

상기 제1정렬마크(113)와 제2정렬마크(114), 제1정렬홀(123) 및 제2정렬홀(124)은 메탈마스크(120)를 모기판(110)과 정확하게 정렬하기 위한 것이다. 즉, 메탈마스크(120)를 모기판(110)에 정렬할 때, 제1정렬마크(113)와 제1정렬홀(123)을 정렬하여 전체적으로 메탈마스크(120)를 모기판(110)과 정렬하고, 제2정렬마스크(114)를 제2정렬홀(124)에 정렬하여 각각의 개구부(120)를 패널영역(101)에 정렬한다.

이와 같이, 제1정렬마크(113)와 제2정렬마크(114), 제1정렬홀(123) 및 제2정렬홀(124)을 이용하여 메탈마스크(120)를 모기판(110)에 정렬한 상태에서 유기발광물질을 열증착에 의해 모기판(110)의 패널영역(101)으로 적층함으로써 유기발광층을 형성할 수 있게 된다.

이때, 제1정렬마크(113)와 제1정렬홀(123)의 정렬, 제2정렬마크(114)와 제2정렬홀(124)의 정렬은 작업자가 육안으로 제1정렬홀(123) 및 제2정렬홀(124)을 통해 각각 나타나는 제1정렬마크(113) 및 제2정렬마크(114)를 관찰함으로서 판단할 수도 있고 카메라에 의해 정렬된 제1정렬마크(113)와 제1정렬홀(123), 제2정렬마크(114)와 제2정렬홀(124)을 촬영한 후, 영상처리에 의해 정렬을 자동으로 판단할 수 있게 된다.

모기판(110)의 각각의 패널영역(101)에는 R,G,B의 유기발광층이 형성되므로, 각각의 유기발광층을 형성하기 위한 유기발광물질의 증착공정은 적어도 3회 반복되며, 또한 각각의 R,G,B 유기발광층에 대한 메탈마스크(120)도 슬릿의 위치가 라는 적어도 3개의 마스크가 필요하게 되며, 이들 3개의 메탈마스크(120)에 의해 증착공정을 반복함으로써 화소영역내에 R,G,B의 유기발광층을 형성할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 제1정렬마크(113)와 제1정렬홀(123)에 의해 메탈마스크(120)를 모기판(110)에 단순히 정렬하는 것이 아니라 제2정렬마크(114)와 제2정렬홀(124)에 의해 각각의 패널영역(101)을 메탈마스크(120)의 개구부(121)와 정렬함으로써 각각의 패널영역(101)에 형성되는 유기발광층을 정확한 위치에 형성할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에서는 패널영역 단위로 메탈마스크(120)와 모기판(110)을 정렬하기 때문에, 열증착공정 등에 의해 메탈마스크(120)가 팽창 및 수축을 반복하여 변형이 발생하는 하는 경우에도 패널영역의 원하는 위치에 유기발광층을 형성할 수 있게 된다.

도 4는 상기 메탈마스크를 이용하여 제작된 본 발명의 유기전계발광 표시소자를 나타내는 단면도이다. 이때, 도면에서는 설명의 편의를 위해 패널의 표시영역의 최외각 화소와 패널용 제2정렬마크가 형성된 더미영역만을 도시하였다. 즉, 더미기판에 형성되는 제1정렬마크는 패널영역 단위로 가공된 유기전계발광 표시소자에는 포함되지 않으므로, 생략하였다.

도 4에 도시된 바와 같이, 플라스틱과 같은 연성 물질 또는 유리와 같은 강성 물질로 이루어진 기판(210)의 표시부에는 구동박막트랜지스터가 형성된다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 구동박막트랜지스터는 R,G,B화소영역에 각각 형성되며, 기판(210) 위에 형성된 버퍼층(222)과, 상기 버퍼층(222) 위에 R,G,B 화소영역에 형성된 반도체층(212)과, 상기 반도체층(212)이 형성된 기판(210) 전체에 걸쳐 형성된 제1절연층(223)과, 상기 제1절연층(223) 위에 형성된 게이트전극(211)과, 상기 게이트전극(211)을 덮도록 기판(210) 전체에 걸쳐 형성된 제2절연층(224)과, 상기 제1절연층(223) 및 제2절연층(224)에 형성된 컨택홀을 통해 반도체층(212)과 접촉하는 소스전극(214) 및 드레인전극(215)으로 구성된다.

버퍼층(222)은 단일층 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있으며, 상기 반도체층(212)은 결정질 실리콘 또는 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)와 같은 투명산화물반도체로 형성할 수 있으며, 중앙영역의 채널층과 양측면의 도핑층으로 이루어져 소스전극(214) 및 드레인전극(215)이 상기 도핑층과 접촉한다.

상기 게이트전극(211)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금 등의 금속으로 형성될 수 있으며, 제1절연층(223) 및 제2절연층(224)은 SiO₂나 SiNx와 같은 무기절연물질로 이루어진 단일층 또는 SiO₂ 및 SiNx으로 이루어진 이중의 층으로 이루어질 수 있다. 또한, 소스전극(214) 및 드레인전극(215)은 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금으로 형성할 있다.

더미영역의 제2절연층(224) 위에는 정렬마크(284)이 형성된다. 상기 정렬마크(284)는 모기판에 모서리에 형성되는 마크가 아니라 패널영역의 하단부에 형성되는 정렬마크이다.

상기 정렬마크(284)는 유기발광층의 형성시 메탈마스크의 정렬홀과 정렬되어 메탈마스크를 기판(210)과 정렬하기 위한 것으로, 금속으로 형성될 수 있다. 특히, 상기 정렬마크(284)는 소스전극(214) 및 드레인전극(215)과 동일한 공정에 의해 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금으로 형성할 수 있다.

또한, 상기 정렬마크(284)는 제2절연층(224)이 아닌 제1절연층(223) 위에 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 정렬마크(284)는 게이트전극(211)과 동일한 금속으로 동일한 공정에 의해 형성될 것이다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 더미영역에는 구동박막트랜지스터의 게이터전극(211)에 주사신호를 인가하는 게이트패드와 화소전극에 신호를 인가하는 데이터패드가 형성된다.

상기 구동박막트랜지스터가 형성된 기판(210)에는 제3절연층(226)이 형성되고 그 위에 화소전극(220)이 형성된다. 상기 제3절연층(226)은 SiO₂와 같은 무기절연물질로 형성될 수 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제3절연층(226) 위에는 기판(210)을 평탄화시키기 위한 오버코트층(overcoat layer)이 형성될 수도 있다.

표시영역내의 화소영역에 각각 형성되는 구동박막트랜지스터의 드레인전극(215)의 상부 제3절연층(226)에는 컨택홀(229)이 형성되어, 상기 제3절연층(226) 위에 형성되는 화소전극(220)이 상기 컨택홀(229)을 통해 구동박막트랜지스터의 드레인전극(215)과 전기적으로 접속된다. 상기 화소전극(220)은 Ca, Ba, Mg, Al, Ag 등과 같은 금속으로 이루어지고 구동박막트랜지스터의 드레인전극(215)을 통해 외부로부터 화상신호가 인가된다.

표시영역 내의 상기 제3절연층(226) 위의 각 화소영역의 경계에는 뱅크층(228)이 형성된다. 상기 뱅크층(228)은 일종의 격벽으로서, 각 화소영역을 구획하여 인접하는 화소영역에서 출력되는 특정 컬러의 광이 혼합되어 출력되는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한, 상기 뱅크층(228)은 컨택홀(229)의 일부를 채우기 때문에 단차를 감소시키며, 그 결과 유기발광부의 형성시 과도한 단차에 의한 유기발광부에 불량이 발생하는 것을 방지한다. 상기 뱅크층(228)은 외곽영역에도 일부 연장되어 형성된다.

뱅크층(228) 사이의 화소전극(220) 위에는 유기발광부(225)가 형성된다. 상기 유기발광부(225)는 각각 적색광을 발광하는 R-유기발광층, 녹색광을 발광하는 G-유기발광층, 청색광을 발광하는 B-유기발광층을 포함한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 유기발광부(225)에는 유기발광층 뿐만 아니라 유기발광층에 전자 및 정공을 각각 주입하는 전자주입층 및 정공주입층과 주입된 전자 및 정공을 유기발광층으로 각각 수송하는 전자수송층 및 정공수송층이 형성될 수도 있을 것이다.

또한, 유기발광층은 백색광을 발광하는 백색 유기발광층으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 백색 유기발광층의 하부, 예를 들어 절연층(224) 위의 R,G,B 서브화소영역에는 각각 R,G,B 컬러필터층이 형성되어 백색 유기발광층에서 발광되는 백색광을 적색광, 녹색광, 청색광으로 변환시킨다. 이러한 백색 유기발광층은 R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 유기물질이 혼합되어 형성되거나 R,G,B의 단색광을 각각 발광하는 복수의 발광층이 적층되어 형성될 수 있다.

유기발광층은 정렬마크(284)에 의해 메탈마스크를 기판(210)과 정렬한 상태에서 열증착에 의해 유기물질을 증착함으로써 형성된다. 이러한 열증착에 의해 형성되는 것은 유기발광부(225)의 유기발광층만이 아니라 전자주입층, 정공주입층, 전자수송층 및 정공수송층과 같이 유기물질로 이루어진 다른 유기발광부를 형성하는데에도 사용할 수 있다. 즉, 동일한 메탈마스크 또는 다른 메탈마스크를 이용하여 전자주입층, 정공주입층, 전자수송층, 정공수송층 및 유기발광층을 형성하는 것이다.

상기 표시부의 유기발광부(225) 위에는 공통전극(230)이 형성된다. 상기 공통전극(230)은 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oixde)와 같은 투명한 산화금속물질로 이루어진다.

이때, 상기 공통전극(230)이 유기발광부(225)의 애노드이고 화소전극(220)이 캐소드로서, 공통전극(230)과 화소전극(220)에 전압이 인가되면, 상기 화소전극(220)으로부터 전자가 유기발광부(225)로 주입되고 공통전극(230)으로부터는 정공이 유기발광부(225)로 주입되어, 유기발광층내에는 여기자(exciton)가 생성되며, 이 여기자가 소멸(decay)함에 따라 발광층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)와 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 차이에 해당하는 광이 발생하게 되어 외부(도면에서 공통전극(230)의 상부방향)로 출사하게 된다.

더미영역 및 표시영역의 공통전극(230) 상부 및 뱅크층(228) 상부, 제3절연층(226) 상부에는 기판(210) 전체에 걸쳐서 제1보호층(passivation layer;241)이 형성된다. 상기 제1보호층(241)은 SiO₂나 SiNx와 같은 무기물질로 형성된다.

또한, 상기 제1보호층(241) 위에는 폴리머 등의 유기물질로 이루어진 유기층(242)이 형성되고 그 위에 SiO₂나 SiNx와 같은 무기물질로 이루어진 제2보호층(244)이 형성된다.

상기 제2보호층(244) 위에는 접착제가 도포되어 접착층(246)이 형성되며, 그 위에 보호필름(248)이 배치되어, 상기 접착층(246)에 의해 보호필름(248)이 부착된다.

상기 접착제로는 부착력이 좋고 내열성 및 내수성이 좋은 물질이라면 어떠한 물질을 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 주로 에폭시계 화합물, 아크릴레이트계 화합물 또는 아크릴계 러버과 같은 열경화성 수지를 사용한다. 이때, 상기 접착층(246)은 약 5-100㎛의 두께로 도포되며, 약 80-170도의 온도에서 경화된다. 또한, 상기 접착제로서 광경화성 수지를 사용할 수도 있으며, 이 경우 접착층에 자외선과 같은 광을 조사함으로써 접착층(246)을 경화시킨다.

상기 접착층(246)은 기판(210) 및 보호필름(248)을 합착할 뿐만 아니라 상기 유기전계발광 표시소자 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 봉지제의 역할도 한다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에서 도면부호 246의 용어를 접착제라고 표현하고 있지만, 이는 편의를 위한 것이며, 이 접착층을 봉지제라고 표현할 수도 있을 것이다.

상기 보호필름(248)은 접착층(246)을 봉지하기 위한 봉지캡(encapsulation cap)으로서, PS(Polystyrene)필름, PE(Polyethylene)필름, PEN(Polyethylene Naphthalate)필름 또는 PI(Polyimide)필름 등과 같은 보호필름으로 이루어질 수 있다.

상기 보호필름(248) 상부에는 편광판(249)이 부착될 수 있다. 상기 편광판(249)은 유기전계발광 표시소자로부터 발광된 광은 투과하고 외부로부터 입사되는 광은 반사하지 않도록 하여, 화질을 향상시킨다.

도 5a-도 5f는 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자의 제조방법을 나타내는 도면이다. 이때, 도면은 단면도로서, 표시영역 및 더미영역을 포함한다. 이때, 본 발명이 휨이 가능한 연성 유기전계발광 표시소자 및 휨이 불가능한 유기전계발광 표시소자 모두에 적용되지만 이하에서는 연성 유기전계발광 표시소자에 대해서 설명한다.

우선, 도 5a에 도시된 바와 같이, 폴리이미드(PI)와 같은 플라스틱물질로 이루어진 기판(210)을 유리 등으로 이루어진 대면적의 모기판(280)에 접착제 등에 의해 부착한다.

그 후, 상기 기판(210) 위에 무기물질 등으로 이루어진 버퍼층(222)을 형성한다. 이때, 상기 버퍼층(222)을 단일층 또는 복수의 층으로 형성할 수 있다. 이어서, 기판(210) 전체에 걸쳐 투명산화물반도체 또는 결정질 실리콘 등을 CVD법에 의해 적층한 후 식각하여 버퍼층(222)위에 반도체층(212)을 형성한다. 이때, 결정질실리콘층은 결정질 실리콘을 적층하여 형성할 수도 있고, 비정질실리콘을 적층한 후 레이저결정법 등과 같은 다양한 결정법에 의해 비정질물질을 결정화함으로써 형성할 수도 있다. 상기 결정질실콘층의 양측면에는 n⁺ 또는 p⁺형 불순물을 도핑하여 도핑층을 형성한다.

이어서, 상기 반도체층(212) 위에 CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의해 SiO₂나 SiOx와 같은 무기절연물질을 적층하여 제1절연층(223)을 형성한 후, 그 위에 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법(sputtering process)에 의해 적층하고 사진식각방법(photolithography process)에 의해 식각하여, 표시부의 각 화소영역에 게이트전극(211)을 형성한다.

이어서, 상기 게이트전극(211)이 형성된 기판(210) 전체에 걸쳐 CVD법에 의해 무기절연물질을 적층하여 제2절연층(224)을 형성한다.

그 후, 상기 제1절연층(223)과 제2절연층(224)을 식각하여 반도체층이 노출되는 컨택홀을 형성한 후, 기판(210) 전체에 걸쳐 Cr, Mo, Ta, Cu, Ti, Al 또는 Al합금과 같이 도전성이 좋은 불투명 금속을 스퍼터링법에 의해 적층한 후 식각하여, 표시부에 컨택홀을 통해 반도체층(212)과 전기적으로 접속하는 소스전극(214) 및 드레인전극(215)을 형성하고 더미영역에 정렬마크(284)을 형성한다.

한편, 도면에서는 정렬마크(284)를 제2절연층(224)위에 형성하지만, 제1절연층(223) 위에 게이트전극(211)과 동일한 공정에 의해 형성할 수도 있다.

이어서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 소스전극(214) 및 드레인전극(215)과 제2절연층(224) 및 정렬마크(284)가 형성된 기판(210) 전체에 걸쳐 무기절연물질을 적층하여 제3절연층(226)을 형성하고 일부 영역을 식각하여 표시영역에 컨택홀(229)을 형성한다. 이때, 상기 제3절연층(226)은 SiO₂를 적층함으로써 형성할 수 있으며 상기 컨택홀(229)에 의해 박막트랜지스터의 드레인전극(215)이 외부로 노출된다.

그 후, 상기 기판(210) 전체에 걸쳐 Ca, Ba, Mg, Al, Ag와 같은 금속을 적층하고 식각하여 표시부에 컨택홀(229)를 통해 구동박막트랜지스터의 드레인전극(215)과 접속되는 화소전극(220)을 형성한다.

이어서, 도 5c에 도시된 바와 같이, 표시영역 및 더미영역의 일부에 뱅크층(228)을 형성한다. 표시부내의 뱅크층(228)은 각 화소를 구획하여 인접하는 화소에서 출력되는 특정 컬러의 광이 혼합되어 출력되는 것을 방지하며 컨택홀(229)의 일부를 채워 단차를 감소시키는 역할을 한다. 이때, 상기 뱅크층(228)은 유기절연물질을 적층한 후 식각하여 형성하지만, 무기절연물질 CVD법에 적층하고 식각하여 형성할 수도 있다.

그 후, 기판(210) 위에 투과부(291) 및 차단부(292)가 형성된 메탈마스크(290)를 위치시키고 수동 또는 자동으로 정렬홀(294)을 기판(210)에 형성된 정렬마크(284)에 정렬하여 상기 메탈마스크(290)를 기판(210) 위에 정렬한 상태에서 열증착법에 의해 유기물질을 상기 화소전극(220) 위의 뱅크층(228) 사이에 증착함으로써 유기발광부(225)를 형성한다.

이때, 메탈마스크(290)에 의해 마스킹된 상태에서 전자주입 유기물질, 전자수송 유기물질, 유기발광 유기물질, 정공수송 유기물질 및 정공주입 유기물질을 차례로 증착하여 전자주입층, 전자수송층, 유기발광층, 정공수송층 및 정공주입층이 형성된다.

또한, 상기 유기발광부(225)는 R,G,B 유기발광부로 이루어지기 때문에, 상기와 같은 메탈마스크(290)를 이용한 열증착공정을 반복함으로써 R,G,B 유기발광부를 형성할 수 있게 된다.

상기 설명에서는 뱅크층(228)을 형성하고 그 사이에 유기발광부(225)를 형성하지만, 유기발광부(225)를 먼저 형성하고 뱅크층(228)을 형성할 수도 있다.

이어서, 도 5d에 도시된 바와 같이, 뱅크층(228)과 유기발광부(225) 위에 ITO나 IZO와 같은 투명한 도전물질을 스퍼터링법에 의해 적층하고 식각하여 공통전극(230)을 형성한 후, 공통전극(230) 상부와 뱅크층(228) 위에 무기물질을 적층하여 제1보호층(241)을 형성한다.

그 후, 도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 제1보호층(241) 위에 폴리머 등의 유기물질을 적층하여 유기층(242)을 형성한다. 이때, 상기 유기층(242)은 스크린프린팅법에 의해 형성될 수 있다. 즉, 도면에는 도시하지 않았지만 스크린을 기판(210) 위에 배치하고 폴리머를 스크린 위에 충진한 후, 닥터블레이드나 롤에 의해 압력을 인가함으로써 유기층(242)을 형성한다. 상기 유기층(242)은 약 8-10㎛의 두께로 형성되어 더미영역 및 더미영역(챔퍼링영역)의 일정 영역까지 연장되어 뱅크층(228)을 완전히 덮게 된다. 이어서, 유기층(242) 위에 SiO²나 SiOx와 같은 무기물질을 적층하여 상기 유기층(242) 위에 제2보호층(244)을 형성한다.

그 후, 도 5f에 도시된 바와 같이, 상기 제2보호층(244) 위에 접착제를 적층하여 접착층(246)을 형성하며 그 위에 보호필름(248)을 위치시키고 압력을 인가하여 보호필름(248)을 접착시킨다. 이때, 상기 접착제로는 열경화성 수지 또는 광경화성 수지를 사용할 수 있다. 열경화성 수지를 사용하는 경우 보호필름(248)의 접착후 열을 인가하고, 광경화성 수지를 사용하는 경우 보호필름(248)의 접착후 광을 조사하여 접착층(246)을 경화시킨다. 이어서, 상기 보호필름(248) 위에 편광판(249)을 부착함으로써 유기전계발광 표시소자를 완성한다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 유기전계발광 표시소자는 모기판 단위로 복수개 형성되고 유기발광부의 증착도 모기판과 정렬되는 메탈마스크에 의해 이루어지며, 패널영역 단위로 표시소자가 완성되면(즉 보호필름이 부착되거나 편광판이 부착되면), 절단수단에 의해 절단됨으로서 개개의 유기전계발광 표시소자가 완성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 모기판 단위로 정렬마크를 형성할 뿐만 아니라 패널영역 단위로 정렬마크를 형성하고, 메탈마스크의 정렬홀도 마스크의 모서리 뿐만 아니라 패널영역에 대응하는 투과부에도 형성하여, 메탈마스크를 모기판에 정확하게 정렬할 수 있게 된다.

한편, 상술한 상세한 설명에서는 특정 구조의 유기전계발광 표시소자가 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 특정한 구조의 유기전계발광 표시소자에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 상술한 유기전계발광 표시소자에서는 광이 상부방향, 즉 보호필름을 통해 출사되는 구조가 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 구조에만 한정되는 것이 아니라 광이 하부방향, 즉 기판을 통해 출사되는 구조도 적용될 수 있을 것이다. 이 경우, 화소전극으로는 투명한 도전물질이 사용되고 공통전극으로는 불투명한 금속이 사용될 수 있다.

또한, 상세한 설명에서는 구동박막트랜지스터의 구조 역시 탑게이트(top gate)구조로 이루어져 있지만, 바텀게이트(bottom gate)구조도 가능하며, 다른 다양한 구조의 박막트랜지스터를 적용할 수 있다.

다시 말해서, 상세한 설명에서는 구동박막트랜지스터의 구조, 전극구조 및 유기발광부의 구조가 특정 구조로 개시되어 있지만, 본 발명이 이러한 특정 구조에만 한정되는 것이 아니라 다양한 구조에 적용되는 것이다. 즉, 본 발명에서는 유기전계발광 표시소자의 최외곽영역에 보호층을 형성하지 않고 기판(11)을 노출시키는 구조로 형성한다면, 현재 알려진 모든 구동박막트랜지스터의 구조, 전극구조 및 유기발광부의 구조가 적용될 수 있을 것이다.

210 : 기판 220 : 화소전극
222 : 버퍼층 223,224,226 : 절연층
225 : 유기발광부 228 : 뱅크층
230 : 공통전극 241,244 : 보호층
242 : 유기층 280 : 모기판
284 : 정렬마크 290 : 메탈마스크
294 : 정렬홀

Claims (17)

1. 삭제
2. 삭제
3. 더미영역 및 표시영역을 포함하는 기판;
   상기 기판의 표시영역의 복수의 화소영역 각각에 형성된 박막트랜지스터;
   상기 표시영역의 화소영역에 형성된 화소전극;
   상기 표시영역의 화소영역에 형성되어 광을 발광하는 유기발광부;
   상기 유기발광부 위에 형성되어 유기발광층에 신호를 인가하는 공통전극;
   더미영역 및 표시영역에 형성된 제1보호층, 유기절연층 및 제2보호층; 및
   상기 더미영역에 형성되어 마스크를 기판에 정렬시키는 정렬마크를 포함하고,
   상기 박막트랜지스터는,
   상기 기판 상의 반도체층;
   상기 반도체층이 형성된 상기 기판에 형성된 제1절연층;
   상기 제1절연층 위에 형성된 게이트전극;
   상기 게이트전극을 덮도록 상기 기판 위에 형성된 제2절연층; 및
   상기 제2절연층 위에 형성된 소스전극 및 드레인전극을 포함하며,
   상기 정렬마크는, 상기 제1절연층 상에서 상기 게이트전극과 동일한 물질로 동시에 형성되거나, 상기 제2절연층 상에서 상기 소스전극 및 상기 드레인전극과 동일한 물질로 동시에 형성되는 유기전계발광 표시소자.
4. 제3항에 있어서, 상기 기판은 연성기판인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
5. 제4항에 있어서, 상기 연성기판은 폴리이미드로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
6. 제3항에 있어서,
   상기 제2보호층 위에 형성된 접착층; 및
   상기 접착층에 의해 제2보호층에 접착되는 보호필름을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 더미영역과 표시영역을 포함하는 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판의 표시영역의 복수의 화소영역 각각에 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
    기판의 더미영역에 정렬마크를 형성하는 단계;
    상기 표시영역의 화소영역에 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 표시영역의 화소영역에 광을 발광하는 유기발광부를 형성하는 단계;
    상기 유기발광부 위에 공통전극을 형성하는 단계; 및
    더미영역 및 표시영역에 제1보호층, 유기절연층 및 제2보호층를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 박막트랜지스터를 형성하는 단계는,
    상기 기판 상에 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층이 형성된 상기 기판에 제1절연층을 형성하는 단계;
    상기 제1절연층 위에 게이트전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트전극을 덮도록 상기 기판 위에 제2절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2절연층 위에 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 정렬마크를 형성하는 단계는, 상기 게이트전극을 형성하는 단계와 동시에 이루어짐으로써 상기 제1절연층 상에서 상기 정렬마크와 상기 게이트전극이 동일한 물질로 이루어지거나,
    상기 정렬마크를 형성하는 단계는, 상기 소스전극 및 상기 드레인전극을 형성하는 단계와 동시에 이루어짐으로써 상기 제2절연층 상에서 상기 정렬마크와 상기 소스전극 및 상기 드레인전극이 동일한 물질로 이루어지는 유기전계발광 표시소자 제조방법.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 제10항에 있어서, 상기 기판을 제공하는 단계는 연성기판이 부착된 모기판을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자 제조방법.
17. 제16항에 있어서, 제1보호층, 유기절연층 및 제2보호층를 형성한 후, 모기판으로부터 연성기판을 분리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 유기전계발광 표시소자 제조방법.
    
    

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