KR102037487B1

KR102037487B1 - 유기전계 발광소자의 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 유기전계 발광소자

Info

Publication number: KR102037487B1
Application number: KR1020130098260A
Authority: KR
Inventors: 박준원; 임광수
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2019-10-28
Also published as: KR20150021212A

Abstract

본 발명은 유기전계 발광소자의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 유기전계 발광소자를 개시한다. 본 발명의 유기전계 발광소자의 제조방법은, 표시영역 및 비표시영역이 정의된 제1 기판을 준비하는 단계, 상기 표시영역에는 박막트랜지스터 및 유기발광다이오드 포함하는 발광부를 형성하고, 상기 비표시영역 중 일측에는 패드부를 형성하는 단계, 상기 표시 영역 및 상기 비표시 영역 전체에 걸쳐 봉지 보호막을 형성하는 단계 및 상기 봉지 보호막 상의 패드부 대응 영역에 구동 IC(driver integrated circuit) 또는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit; FPC)위치시킨 후 모듈 본딩을 통해 상기 패드부와 통전시키는 단계를 포함한다.

Description

유기전계 발광소자의 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 유기전계 발광소자 {Method for fabricating Organic Electroluminescence Device and the Organic Electroluminescence Device fabricated by the method}

본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로, 구체적으로는 마스크 없이 무기 봉지 박막을 구현할 수 있는 유기전계 발광소자의 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 유기전계 발광소자에 관한 것이다.

유기전계 발광소자(Organic Electroluminescence Device: OLED)는 전자주입전극과 정공주입전극 각각으로부터 발광층 내부로 주입된 전자와 정공의 결합으로형성된 엑시톤이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.

이러한 원리로 유기전계 발광소자는 자발광 특성을 가지며, 액정 표시장치와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 두께와 무게를 줄일 수 있다. 또한, 유기전계 발광소자는 낮은 소비전력, 높은 휘도 및 높은 반응속도 등의 고품위 특성을 나타내므로 모바일 전자 기기의 차세대 표시장치로 여겨지고 있다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 유기전계 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 1a를 참조하면, 종래의 유기전계 발광소자의 제조 방법은 표시영역(AA) 및 비표시영역(NA)이 정의된 제1 기판(20)을 준비하는 단계, 상기 표시영역(AA)상에는 발광부(40)을 형성하고, 상기 비표시영역(NA) 중 패드영역(PA)에는 패드부(30)를 형성하는 단계, 상기 패드부(30)를 제외한 전 영역에 봉지 보호막 (50)을 형성하는 단계, 상기 패드부(30)에 구동 IC(미도시) 또는 연성회로기판(FPCB, 미도시) 등을 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.

상기 표시영역(AA)에는 다수의 게이트라인(미도시)과 데이터라인(미도시)이 교차 형성되어 화소들을 정의한다. 상기 발광부(40)는 상기 화소들 각각에 형성된 박막트랜지스터(미도시) 및 이와 연결된 유기발광다이오드를 포함한다. 상기 유기발광 다이오드는 제1 전극(31), 상기 제1 전극(31) 상부에 형성된 유기발광층(33) 및 상기 유기 발광층(33) 상부에 형성된 제2 전극(34)을 포함한다. 상기 박막트랜지스터(미도시)는 구체적으로는 상기 유기발광 다이오드의 제1 전극(31)과 연결된다. 일반적으로 상기 제1 전극(31)은 양극(anode)이며, 상기 제2 전극(34)은 음극(cathode)이다. 상기 제2 전극(34)까지 형성되면 박막트랜지스터(미도시) 및 유기발광 다이오드를 포함하는 발광부(40)가 완성된다.

상기 비표시영역(NA) 중 패드영역(PA)에 형성된 상기 패드부(30)는 상기 표시영역(AA)의 다수의 게이트라인(미도시) 및 데이터라인(미도시)과 연결되어 있다. 상기 게이트라인(미도시) 및 데이터라인(미도시)은 상기 패드부(30)를 통해 구동 IC 또는 연성회로기판과 연결된다.

한편 상기 유기발광 다이오드의 유기발광층(33)은 공기 중의 수분과 산소에 매우 취약한 특성을 갖는다. 상기 봉지 보호막(50)은 이러한 유기발광층(33)이 형성된 발광부(40)를 밀봉시켜 수분 및 산소가 침투하지 못하도록 한다.

상기 봉지 보호막(50)은 상기 유기발광 다이오드의 제2 전극(34), 즉 음극(cathode) 위에 여러 유기물 및 무기물 중 적어도 하나를 증착하여 형성된다.이때 상기 봉지 보호막 (50)은 상기 발광부(40)가 형성된 표시영역(AA)을 충분히 덮도록 형성된다. 다만, 구동 IC(IntegratedCircuit)나 연성회로기판(FPCB) 이 접촉될 패드부(30)가 있는 패드 영역(PA)에는 형성되지 않는다.

도 1b를 참조하면, 패드 영역(PA)에 봉지 보호막 (50)이 증착되는 것을 막기 위해 마스크(1)가 사용된다. 한편 마스크 공정 대신 습식식각공정을 생각할 수 있으나, 유기발광 다이오드 형성 이후 습식 식각 공정은 진행이 불가하다. 앞서 설명하였듯이 유기발광 다이오드의 유기발광층(33)은 수분에 취약하기 때문이다.

그런데, 마스크(1)의 사용은 많은 문제점들을 초래한다. 그 예로서, 마스크(1)의 들뜸 또는 마스크(1)의 미스 얼라인에 따른 불량, 마스크(1)의 이물 유발에 의한 성막 품질 저하, 마스크(1)에 기인한 공정 챔버 내에서의 아크(arc) 발생, 마스크(1) 재질에 의한 증착막 특성 변화, 마스크(1)에 의한 정전기 유발 등이 있다. 또한 마스크(1)의 사용으로 증착막의 쉐도우(Shadow) 영역이 발생하여 공정 마진을 저하 시킨다.

이러한 문제점들은 수율을 크게 떨어뜨리는 요인이 된다. 또한, 마스크(1)는 고가의 미세 얼라인 시스템(fine align system)을 요구하므로, 고가의 장비 제작과 유지에 추가로 많은 비용이 소요되며, 미세 얼라인 공정에 따른 택 타임(tact time) 증가와 생산성 저하가 수반된다. 그리고 또한 증착막의 쉐도우(Shadow) 영역 발생으로 인해 네로우 베젤(narrow Bezel) 적용을 위한 패널 디자인 설계가 용이 하지 않다.

본 발명의 하나의 과제는 신뢰성 있는 초 박막의 봉지 보호막 구현을 통해 봉지 보호막 형성을 위한 마스크 공정을 생략할 수 있는 유기전계 발광소자의 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 유기전계 발광소자를 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 유기전계 발광소자의 제조방법을 제공한다. 상기 유기전계 발광소자의 제조방법은 표시영역 및 비표시영역이 정의된 제1 기판을 준비하는 단계, 상기 표시영역에는 박막트랜지스터 및 유기발광다이오드 포함하는 발광부를 형성하고, 상기 비표시영역 중 일측에는 패드부를 형성하는 단계, 상기 표시 영역 및 상기 비표시 영역 전체에 걸쳐 봉지 보호막을 형성하는 단계 및 상기 봉지 보호막 상의 패드부 대응 영역에 구동 IC(driver integrated circuit) 또는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit; FPC)위치시킨 후 모듈 본딩을 통해 상기 패드부와 통전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 일 측면은 유기전계 발광소자를 제공한다. 상기 유기전계 발광소자는 표시영역 및 비표시영역이 정의된 제1 기판 , 상기 표시영역에 형성된 박막트랜지스터 및 유기발광다이오드, 상기 비표시영역의 일측에 형성된 패드부, 상기 표시 영역 및 상기 비표시 영역 전체에 걸쳐 형성된 봉지 보호막 및 상기 봉지 보호막 상의 패드부 대응 영역에 위치되어 상기 패드부와 모듈 본딩된 구동 IC(driver integrated circuit) 또는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit; FPC)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 봉지 보호막 형성을 위한 마스크 공정을 생략할 수 있어 그에 따른 유기전계 발광소자제조공정의 비용절감을 꾀할 수 있다.

또한 본 발명은 봉지 보호막의 박막화를 통해 플렉서블 디스플레이에 적용시 곡률 반경을 줄일 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 유기전계 발광소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조 방법에 의해 제조된 유기전계 발광소자를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조 방법을 단계적으로 설명하기 위한 단면도들이다.

이하, 본 발명의 실시예를 유기전계 발광소자의 제조 방법 및 그 방법에 의해 제조된 유기전계 발광소자를 도시한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조 방법에 의해 제조된 유기전계 발광소자를 설명하기 위한 사시도이다.

도 2a를 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 유기전계 발광소자는 제1 기판(200), 상기 제1 기판(200) 상에 형성된 발광부(240) 및 패드부(300), 상기 발광부(240) 및 패드부(300)를 덮으며 상기 제1 기판(200) 전면에 형성된 봉지 보호막(250) 및 상기 봉지 보호막(250) 상의 패드부(300) 대응 부분에 위치하여 상기 패드부(300)와 통전된 구동 IC(270) 및 연성회로기판(290)을 포함한다.

상기 제1 기판(200)은 화상을 표시하는 표시영역(AA) 및 그 이외의 영역인 비표시영역(NA)을 포함하며, 상기 비표시영역(NA)의 일측 부분은 패드영역(PA)으로 정의된다. 상기 발광부(240)는 상기 표시영역(AA)에 형성된다. 상기 패드부(300)는 상기 패드영역(PA)에 형성된다.

상기 표시영역(AA)에는 다수의 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL) 및 전원 라인(PL)이 교차 형성되어 화소들이 정의된다. 상기 다수의 화소들은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 화소로 구성되며, 이러한 화소들이 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시하게 된다. 상기 발광부(240)는 이러한, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 화소 각각에 형성된 셀 구동부 및 상기 셀 구동부와 접속된 유기 발광 다이오드를 포함한다.

상기 셀 구동부는 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 접속된 스위치 박막 트랜지스터(TS), 상기 스위치 박막 트랜지스터(TS)와 전원 라인(PL) 및 유기발광다이오드와 접속된 구동 박막 트랜지스터(TD) 그리고 상기 전원 라인(PL)과 스위치 박막 트랜지스터(TS)의 드레인 전극(219b') 사이에 접속된 스토리지 커패시터(C)를 구비한다.

상기 화소들 중 하나를 확대한 확대도를 살펴보면, 스위치 박막 트랜지스터(TS)의 경우, 게이트 전극(215')은 게이트 라인(GL)으로부터 분기되고, 소스 전극(219a')은 데이터 라인(DL)으로부터 분기되며, 드레인 전극(219b')은 스토리지 캐패시터(C)의 하부전극(225)과 접속된다.

구동 박막트랜지스터(TD)의 경우, 소스 전극(219a)은 전원 라인(PL)으로부터 분기되고, 게이트 전극(215)은 상기 스토리지 캐패시터(C)의 하부전극(225)으로부터 분기되며, 드레인 전극(219b)은 유기발광다이오드의 제1 전극(231)과 접속된다.

상기 스토리지 캐패시터(C)의 경우, 상부 전극(229)은 상기 전원라인(PL)으로부터 분기되며, 하부 전극(225)은 상기 스위치 박막 트랜지스터(TS)의 드레인 전극(219b') 및 상기 구동 박막 트랜지스터(TD)의 게이트 전극(215)과 연결된다.

상기 스위치 박막 트랜지스터(TS)는 게이트 라인(GL)에 스캔 펄스가 공급되면 턴-온되어 데이터 라인(DL)에 공급된 데이터 신호를 스토리지 캐패시터(C) 및 구동 박막 트랜지스터(TD)의 게이트 전극(215)으로 공급한다. 상기 구동 박막 트랜지스터(TD)는 상기 게이트 전극(215)으로 공급되는 데이터 신호에 응답하여 전원 라인(PL)으로부터 유기 전계 발광 소자로 공급되는 전류를 제어함으로써 유기 전계 발광 소자의 발광량을 조절하게 된다. 그리고, 상기 스위치 박막 트랜지스터(TS)가 턴-오프되더라도 스토리지 캐패시터(C)에 충전된 전압에 의해 구동 박막 트랜지스터(TD)는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 일정한 전류(I)를 공급하여 유기 전계 발광 소자가 발광을 유지하게 한다.

상기 패드부(300)는 상기 표시영역(AA)의 게이트 및 데이터라인(GL, DL)과 연결된다. 상기 패드부(300)는 구동 IC(270) 및 연성회로기판(290)과 통전된다. 상기 패드부(300)와 상기 구동 IC(270) 및 연성회로기판(290) 사이에는 봉지 보호막(250)이 존재한다. 그러나 상기 봉지 보호막(250)은 그 두께가 수백 Å에 불과하다. 따라서 그 상부에 구동 IC(270) 및 연성회로기판(290)을 위치시킨 후 이방성 도전필름(260,280)을 이용하여 압력 본딩 작업시 패드부(300)와 통전 된다.

도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이다. 구체적으로는 본 발명에 따라 제조된 유기전계 발광소자의 표시영역(AA) 및 비표시영역(NA) 중 패드 영역(PA)의 일부를 도시한 단면도이다.

도 2b를 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 유기전계 발광소자는 제1 기판(200), 상기 제1 기판(200) 상의 표시영역(AA)에 형성된 구동 박막 트랜지스터(TD) 및 그 상부에 형성되어 상기 구동 박막 트랜지스터(TD)와 연결된 유기발광 다이오드(E), 상기 제1 기판(200) 상의 비표시영역(NA) 중 패드영역(PA)에 형성된 패드부(300), 상기 유기발광 다이오드(E) 및 패드부(300)를 덮으며 상기 제1 기판(200) 전면에 형성된 봉지 보호막(250) 및 상기 봉지 보호막(250) 상의 패드부(300) 대응 부분에 위치하여 상기 패드부(300)와 통전된 구동 IC(270) 및 연성회로기판(290)을 포함한다.

상기 표시영역(AA)에 형성된 구동 박막 트랜지스터(TD)는 제1 기판(200) 전면에 형성된 버퍼층(201), 상기 버퍼층(201) 상에 형성된 액티브층(210), 상기 액티브층(210) 상의 제1 기판(200) 전면에 형성된 게이트 절연막(214), 상기 게이트 절연막(214) 상의 상기 액티브층(210)에 대응되는 위치에 형성된 게이트 전극(215), 상기 게이트 전극(215) 상의 제1 기판(200) 전면에 형성된 제1 및 제2 층간 절연막(216,217), 상기 제2 층간 절연막(217) 상에 형성된 소스 전극(219a) 및 드레인 전극(219b)을 포함한다.

상기 액티브층(210)은 소스 영역(213) 및 드레인 영역(211)과 이들 사이를 연결하는 채널 영역(212)을 포함한다. 상기 게이트 전극은 구체적으로 상기 채널영역(212)에 대응되는 위치에 형성된다.

상기 소스 전극(219a) 및 드레인 전극(219b)은 상기 게이트 절연막(214)과 제1 및 제2 층간 절연막(216,217)에 형성된 제1 및 제2 콘택홀(218a, 218b)을 통해 액티브층(210)과 연결된다. 구체적으로 상기 소스 전극(219a)은 상기 제1 콘택홀(218a)을 통해 노출된 상기 액티브층(210)의 소스 영역(213)과 연결된다. 상기 드레인 전극(219b)은 상기 제2 콘택홀(218b)을 통해 노출된 상기 액티브층(210)의 드레인 영역(211)과 연결된다.

한편, 상기 소스 전극(219a)은 전원라인(PL)과 연결되어 있다. 상기 전원라인(PL)은 상기 구동 박막 트랜지스터(TD)를 통해 유기발광 다이오드(E)로 흐르는 전류를 제어하는 역할 하며, 다수의 화소 각각에 전원전압(Vdd)을 공통적으로 인가한다.

이상, 상기 구동 박막 트랜지스터(TD)의 경우로 코플레너(Coplanar)구조를 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 지금까지 알려진 모든 박막 트랜지스터의 구조 예를 들면, 반전 동일 평면 구조(inverted coplanar structure), 지그재그형 구조(staggered structure), 반전 지그재그형 구조(inverted staggered structure) 및 그 등가 구조 등 어느 것이라도 가능하다.

또한 도시되지는 않았으나 스위치 박막 트랜지스터(TS, 도 2a 참조) 역시 형성되어 있다.

상기 구동 박막 트랜지스터(TD) 상부에는 보호막(220) 및 평탄화막(221)이 순차적으로 형성된다. 상기 보호막(220) 및 평탄화막(221)은 표시영역(AA)에 한해 형성됨이 바람직하다. 상기 보호막(220) 및 평탄화막(221)에는 드레인 전극(219b)의 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀(230)이 형성된다.

상기 유기발광 다이오드(E)는 상기 드레인 콘택홀(230)을 통해 상기 구동 박막 트랜지스터(TD)와 연결되는 제1 전극(231), 상기 제1 전극(231)이 형성된 평탄화막(221)상에 형성되어 화소를 정의하는 유기 뱅크막(232), 상기 유기 뱅크막(232)에 형성된 개구부를 통해 노출된 상기 제1 전극(231) 상에 형성된 유기 발광층(233), 상기 유기 발광층(233) 상의 표시영역(AA)전면에 형성된 제2 전극(234)을 포함한다. 이로써 표시영역(AA)에 구동 박막트랜지스터(TD) 및 유기발광 다이오드(E)를 포함하는 발광부(240)가 완성된다.

상기 유기발광 다이오드(E) 및 패드부(300)를 덮으며 상기 제1 기판(200) 전면에 형성된 봉지 보호막(250)은 초 박막의 무기막이다. 따라서 그 상부의 구동 집적회로(driver integrated circuit) 및 연성회로기판(Flexible Printed Circuit; FPC) 등은 이방성 도전필름(260,280) 등을 이용한 COG/FOG 모듈본딩공정을 통해 상기 패드부(300)와 전기적으로 연결될 수 있다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 제조 방법을 단계적으로 설명하기 위한 단면도들이다.

도 3a를 참조하면, 먼저 표시영역(AA) 및 비표시영역(NA)이 정의된 제1 기판(200) 전면에 버퍼층(201)이 형성된다.

상기 제1 기판(200)은 통상의 글래스, 플라스틱, 폴리머 등으로부터 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 최근 주목받고 있는 플렉서블 기판인 경우, 상기 제1 기판(200)은 고온에서도 특성이 변하지 않는 고온용 유기막을 사용함이 바람직하다. 그 예로는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 가교형 에폭시(crosslinking type epoxy), 가교형 우레탄 필름(crosslinking type urethane)등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 이용한다. 그 중, 폴리이미드는 기계적 특성이 우수하고, 내열성이 있어 가장 바람직하다. 따라서 추후 플라스틱 막 상에 소자를 형성하는 경우, 고온 공정에서도 열적 안정성을 보인다.

상기 버퍼층(201)은 이후 액티브층(210)이나 유기발광층(233, 도 3b참조) 형성시, 제1 기판(200)의 불순물들이 확산되는 것을 방지한다. 상기 버퍼층(201)의 일례로는 실리콘 질화물(SiNx)층 또는 실리콘 질화물(SiNx)과 실리콘 산화물(SiOx)이 교대로 적층되어 형성된 멀티층(SiOx/SiNx/SiOx/SiNx/SiOx) 등이 있다.

상기 버퍼층(201) 상의 표시영역(AA)에 구동 박막 트랜지스터(TD)를 형성한다. 도시되지는 않았으나 스위치 박막 트랜지스터(TS, 도 2a 참조)도 형성한다. 상기 구동 박막 트랜지스터(TD)는 상기 버퍼층(201) 위에 형성된 액티브층(210), 소스 전극(219a), 드레인 전극(219b) 및 게이트 전극(215)을 포함한다.

상기 액티브층(210)을 이루는 물질은 비정질 실리콘(a-Si), 산화물 반도체, 유기물 반도체 및 폴리 실리콘 등으로부터 선택된다. 상기 액티브층(210)을 이루는 물질이 폴리 실리콘인 경우, 비정질 실리콘층 형성단계, 상기 비정질 실리콘층을 결정화하여 폴리실리콘 반도체층을 형성하는 단계, 상기 폴리실리콘 반도체층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 폴리실리콘 반도체층을 식각하는 단계 및 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 거쳐 형성된다. 상기 포토리소그래피 공정 및 식각 공정은 상기 비정질 실리콘층의 결정화 이전에 행할 수도 있다.

이후 상기 액티브층(210) 상의 표시영역(AA) 및 비표시영역(NA) 전면에 게이트 절연막(214)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(214)은 무기절연물질인 실리콘 질화물(SiNx) 또는 실리콘 산화물(SiO2) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 플렉서블 기판인 경우, 벤딩 스트레스에 강한 실리콘 산화물(SiO2)로 형성함이 바람직하다.

상기 게이트 전극(215)은 상기 게이트 절연막(214) 상의 상기 액티브층(210)에 대응되는 위치에 형성된다. 구체적으로 상기 게이트 전극(215)은 게이트 전극물질을 증착한 후 포토리소그래피 공정 및 식각공정을 거쳐 상기 액티브층(210)의 중앙부에 형성된다. 상기 액티브층(210)의 중앙부는 후술하는 채널영역(212)에 해당하는 부분이다. 상기 게이트 전극 물질은 금속, 일례로 MoW, Al, Cr, Ni, AlNd 및 Al/Cr 중 선택된 어느 하나일 수 있다.

이후 상기 액티브층(210)에 이온을 주입하는 단계를 거친다. 상기 이온 주입 단계는 제1 기판(200) 상에 적정 도즈량을 갖는 이온주입을 하여 n+ 또는 p+ 도핑을 실시하는 것이다. 상기 이온주입 단계는 저농도 영역 형성 단계와 고농도 영역 형성단계로 이루어진다. 상기 저농도 영역 형성단계는 상기 게이트전극(215)을 마스크로 하여 이온 주입을 하는 것이다. 상기 고농도 영역 형성단계는 소스 및 드레인영역(213, 211)이 될 부분을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 이온 주입을 하는 것이다. 상기 저농도 영역(미도시)은 구동 박막트랜지스터(TD)의 오프전류를 감소시키는 역할을 하며, 상기 고농도 영역은 소스 및 드레인 영역(213,211)이 된다. 또한 게이트전극(215)에 의해 이온주입이 블록킹된 부분은 채널 영역(212)이 된다.

이후 상기 게이트 전극(215) 상의 표시영역(AA) 및 비표시영역(NA) 전면에 걸쳐 제1 및 제2 층간 절연막(216,217)을 형성한다. 상기 제1 층간절연막(216)은 실리콘 산화물(SiO2)이고, 상기 제2 층간절연막(217)은 실리콘 질화물(SiNx)일 수 있다. 또는 둘다 실리콘 산화물(SiO2)일 수도 있다.

상기 게이트 절연막(214)과 제1 및 제2 층간 절연막(216,217)에는 제1 및 제2 콘택홀(218a, 218b)이 형성된다. 상기 제1 콘택홀(218a)을 통해 액티브층(210)의 소스 영역(213)이 노출되고, 상기 제2 콘택홀(218b)을 통해 액티브층(210)의 드레인 영역(211)이 노출된다. 노출된 소스 영역(213)에는 소스 전극(219a)이 연결된다. 상기 드레인 영역(211)에는 드레인 전극(219b)이 연결된다. 한편, 상기 소스 전극(219a)은 전원라인(PL)으로 부터 분기되어 있다. 상기 전원라인(PL)은 상기 구동 박막 트랜지스터(TD)를 통해 유기발광 다이오드(E, 도 3b참조)의 제1 전극(231, 도 3b참조)으로 흐르는 전류를 제어하는 역할 하며, 다수의 화소 각각에 전원전압(Vdd)을 공통적으로 인가한다. 상기 소스 전극(219a) 및 드레인 전극(219b)은 금속, 예를 들면 Ti/Al 또는 Ti/Al/Ti으로 이루어질 수 있다. 이상의 공정으로 구동박막 트랜지스터(TD)를 완성한다.

한편, 상기 패드 영역(PA)에는 상기 소스 전극(219a) 및 드레인 전극(219b)과 연결된 데이트 데이터 패드(미도시) 및 상기 게이트 전극(215)과 연결된 게이트패드(미도시)를 포함하는 패드부(300)를 형성한다.

이후 상기 구동 박막 트랜지스터(TD)가 형성된 표시영역(AA)의 상부에 보호막(220) 및 평탄화막(221)을 순차적으로 형성한다. 상기 보호막(220) 및 평탄화막(221)은 상기 패드부(300)를 노출시키기 위해 위와 같이 표시영역(AA)에 한해 형성함이 바람직하다. 상기 보호막(220) 및 평탄화막(221)에는 상기 드레인 전극(219b)의 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀(230)이 형성된다.

도 3b를 참조하면, 상기 평탄화막(221) 상에 화소별로 제1 전극(231)을 형성한다. 상기 제1 전극(231)은 드레인 콘택홀(230)을 통해 구동 박막 트랜지스터(TD)의 드레인 전극(219b)과 전기적으로 연결된다.

상기 제1 전극(231)은 투명 전도성물질을 증착한 후 포토리소그래피 공정 및 식각공정을 거쳐 형성된다. 상기 제1 전극(231)이 양극(anode)일 경우, ITO(Indium Tin Oxide), ITO(Indium Tin Oxide)/Ag, ITO(Indium Tin Oxide)/Ag/ITO, ITO(Indium Tin Oxide)/Ag/IZO(Indium Zinc Oxide) 등으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 ITO(Indium Tin Oxide)는 유기 발광층(233)에 대한 정공 주입 장벽이 작은 투명 도전막이다. 그러나 본 발명에서 상기 제1 전극(231)의 재질을 한정하는 것은 아니다.

상기 제1 전극(231)이 형성된 평탄화막(221)상에 화소를 정의하는 유기 뱅크막(232)을 형성한다. 상기 유기뱅크막(232)은 폴리이미드(polyimide) 등의 절연물질을 기판 전면에 증착한 후 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 거쳐 형성한다. 상기 유기뱅크막(232)에 의해 상기 제1 전극(231)의 일부가 노출된다. 이러한 유기 뱅크막(232)에 의해 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 화소 사이의 발광 경계 영역이 명확해진다. 또한, 상기 유기 뱅크막(232)은 인접한 화소의 제1 전극(미도시)을 전기적으로 서로 분리시킨다.

상기 유기 뱅크막(232)에 의해 노출된 제1 전극(231) 상에는 유기 발광층(233)이 형성된다. 상기 유기 발광층(233)상에는 표시영역(AA)의 전면을 덮는 제2 전극(234)이 형성된다.

한편, 상기 유기 발광층(233)은 전자와 정공이 만나 여기자(exciton)를 형성하여 발광하는 발광층(EMitting Layer, EML), 전자의 이동 속도를 적절히 조절하는전자 수송층(Electron Transport Layer, ETL), 정공의 이동 속도를 적절히 조절하는 정공 수송층(Hole Transport Layer, HTL)으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전자 수송층에는 전자의 주입 효율을 향상시키는 전자 주입층(Electron Injecting Layer, EIL)이 형성되고, 상기 정공 수송층에는 정공의 주입 효율을 향상시키는 정공 주입층(Hole Injecting Layer, HIL)이 더 형성될 수 있다.

상기 제2 전극(234)이 음극(cathode)일 경우, Al, MgAg 합금 및 MgCa 합금 등으로부터 선택할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이와 같이 제1 전극(231), 유기 발광층(233) 및 제2 전극(234)이 순차적으로 형성되어 유기 발광 다이오드(E)가 완성된다.

상기 유기 발광 다이오드(E)의 제1 및 제2 전극(231,234) 사이에 전압이 인가되면, 상기 제2 전극(234)으로부터 발생된 전자와 상기 제1 전극(231)으로부터 발생된 정공이 유기발광층(233) 쪽으로 이동된다. 이에 따라, 상기 유기발광층(233)에서는 공급된 전자와 정공이 충돌하여 재결합함으로써 빛이 발생하게 된다. 일반적인 경우와 같이 상기 제1 전극(231)은 양극(anode)이며, 상기 제2 전극(234)은 음극(cathode)인 경우를 설명하였다.

이상의 과정으로 표시 영역(AA)에는 구동 박막트랜지스터(TD) 및 유기 발광 다이오드(E)를 포함하는 발광부(240)가, 패드영역(AA)에는 패드부(300)가 형성된다.

이후, 도 3c를 참조하면, 상기 발광부(240) 및 패드부(300) 상의 제1 기판(200) 전면에 초 박막의 봉지보호막(250)을 형성한다. 이때 CVD 마스크는 사용하지 않는다.

그리고 상기 봉지보호막(250) 상의 패드부 대응영역에 구동 IC(270) 또는 연성회로기판(FPCB, 290)위치시킨 후 COG/FOG 모듈 본딩 작업을 진행한다. 상기 모듈 본딩 작업을 통해 상기 구동 IC(270) 또는 연성회로기판(FPCB, 290)은 상기 패드부(300)와 전기적으로 통전된다. 상기 봉지 보호막(250)은 그 두께가 매우 얇아 이를 사이에 두고 상기 모듈 본딩 작업을 진행하여도 상기 통전이 된다. 따라서 CVD 마스크 없는 봉지 공정이 가능한 것이다.

그런데 상기 봉지 보호막(250)의 두께가 매우 얇은 경우, 봉지 기능에 문제가 생길 수 있다. 이에 본 발명에서는 두께가 얇으면서도 신뢰성 있는 봉지 보호막(250) 구현을 위해 원자증착기술(ALD)을 이용한다. 이러한 원자증착기술(ALD)을 이용하여 박형 무기막을 형성할 경우, 수백 Å 두께로 기존 봉지용 무기막과 동질의 막을 구현할 수 있다.

상기 봉지 보호막(250)의 두께는 구체적으로 10nm 이상 100nm 이하로 함이 바람직하다. 100nm 이상인 경우, 구동 IC(270)와 연성회로기판(290)이 패드부(300)와 통전되기 어렵다. 그리고 10nm 이하인 경우, 원자증착기술(ALD)을 이용하더라도 신뢰성 있는 봉지 보호막 구현이 어렵다.

상기 봉지보호막(250)을 이루는 물질은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(Si02), 실리콘산질화물(SiON), 알루미나(Al2O3) 및 기타 수분 투습 방지용 무기물질 중에서 선택된 적어도 하나이다.

상기 COG/FOG 모듈 본딩 작업시 이방성 도전필름(260,280)을 이용한다. 그 밖에 도전성 유기 재료 또는 도전성 무기 재료 중 적어도 하나를 이용할 수도 있다. 상기 COG/FOG 모듈 본딩 공정은 기존의 COG/FOG 모듈본딩과 같다.

이처럼 본 발명에 의하면 CVD 마스크 없는 무기 봉지공정이 가능하다. 그 결과 기존의 CVD 마스크 공정 관련 불량을 해결할 수 있다. 그리고 봉지 보호막의 박막화를 통해 플렉서블 기판인 경우 곡률 반경 감소 효과도 얻을 수 있다.

20, 200 : 제1 기판
30, 300 : 패드부 31, 231 : 제1 전극
33, 233 : 유기발광층 34, 234: 제2 전극
50, 250 : 봉지 보호막
260, 280 : 이방성 도전필름
270 : 구동 IC 290 : 연성회로기판

Claims

표시영역 및 비표시영역이 정의된 제1 기판을 준비하는 단계;
상기 표시영역에는 박막트랜지스터 및 유기발광다이오드 포함하는 발광부를 형성하고, 상기 비표시영역 중 일측에는 패드부를 형성하는 단계;
상기 표시 영역 및 상기 비표시 영역 전체에 배치되고 상기 발광부 및 상기 패드부를 덮는 봉지 보호막을 형성하는 단계; 및
상기 봉지 보호막 중 상기 패드부에 대응되는 영역 상에 구동 IC(driver integrated circuit) 또는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit; FPC)를 위치시키고, 모듈 본딩을 이용하여 상기 구동 IC 또는 상기 연성회로기판을 상기 패드부에 통전시키는 단계를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 봉지 보호막을 형성하는 단계에서,
상기 봉지 보호막은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(Si0₂), 실리콘산질화물(SiON) 및 알루미나(Al₂O₃) 중 적어도 하나로 이루어지고,
상기 봉지 보호막의 두께는 10~100nm인 유기전계 발광소자의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 봉지 보호막을 형성하는 단계는 원자층성막장치(ALD)를 이용하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 모듈 본딩을 이용하여 상기 구동 IC 또는 상기 연성회로기판을 상기 패드부에 통전시키는 단계는 이방성 도전 필름(ACF), 도전성 유기 재료 및 도전성 무기 재료 중 선택된 적어도 하나를 이용하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
표시영역 및 비표시영역이 정의된 제1 기판;
상기 표시영역에 형성된 박막트랜지스터 및 유기발광다이오드를 포함하는 발광부;
상기 비표시영역의 일측에 형성된 패드부;
상기 표시 영역 및 상기 비표시 영역 전체에 배치되고 상기 발광부 및 상기 패드부를 덮는 봉지 보호막; 및
상기 봉지 보호막 중 상기 패드부에 대응되는 영역 상에 위치되고, 모듈 본딩을 이용하여 상기 패드부에 통전되는 구동 IC(driver integrated circuit) 또는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit; FPC)를 포함하는 유기전계 발광소자.
제5항에 있어서,
상기 봉지 보호막은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(Si0₂), 실리콘산질화물(SiON) 및 알루미나(Al₂O₃) 중 적어도 하나로 이루어지고,
상기 봉지 보호막의 두께는 10~100nm인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
제5항에 있어서,
상기 구동 IC(driver integrated circuit) 또는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit; FPC)은 이방성 도전 필름(ACF), 도전성 유기 재료 및 도전성 무기 재료 중 선택된 적어도 하나를 이용한 모듈 본딩으로 상기 패드부에 통전되는 유기전계 발광소자.