KR102094142B1 - 유기전계 발광소자 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 챔버와, 상기 챔버 내부에 증착 소스가 충진되는 도가니와 상기 도가니가 안착되는 가열수단이 구비된 열 증착 장비를 이용하는 열 증착을 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법에 있어서, 상기 증착 소스는 순수 리튬 재질로 이루어진 그레뉼(granule) 타입인 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법을 제공한다.

Description

유기전계 발광소자 제조방법{method of fabricating the organic electroluminescent device}

본 발명은 순수 리튬 재질의 그레뉼 타입 증착 소스 및 이를 이용한 열 증착을 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)가 널리 개발되어 다양한 분야에 적용되고 있다.

이중, 유기발광 다이오드(organic light emitting diode: OLED)라고도 불리는 유기전계 발광소자 또는 유기전기 발광소자(organic electroluminescent display)는, 전자 주입 전극인 음극과 정공 주입 전극인 양극 사이에 형성된 발광층에 전하를 주입하여 전자와 정공이 쌍을 이루어 엑시톤을 형성한 후, 상기 엑시톤이 소멸하면서 빛을 내는 소자이다.

이러한 유기전계 발광소자는 플라스틱과 같은 유연한 기판(flexible substrate) 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 자체 발광에 의해 색감이 뛰어나며, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel)이나 무기 전기발광(EL) 디스플레이에 비해 낮은 전압에서 (10V이하) 구동이 가능하고, 전력 소모가 비교적 적다는 장점이 있다.

그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.

특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.

따라서, 전술한 바와 같은 장점을 갖는 유기전계 발광소자는 풀 컬러로 구현되는 경우 TV, 모니터, 핸드폰 등 다양한 IT기기에 이용되고 있으며, 나아가 백색광만을 구현하는 경우, 백라이트, 조명 등 다양한 응용 분야에 있어서 광범위하게 적용되고 있다.

이하, 백색광을 발광하는 유기전계 발광 소자의 기본적인 구조에 대해서 조금 더 상세히 설명한다.

백색광을 발광하는 상기와 같은 유기전계 발광소자는 각각 적색, 녹색 또는 청색 발광층을 갖는 화소영역을 구비함으로서 이 3개의 화소영역들에서 발광하는 빛을 혼색하여 백색광을 발광할 수 있으며, 또는, 적색 및 청색 유기 발광층이 적층된 구조 또는 적색, 녹색 및 청색 유기 발광층이 적층된 구조로 하나의 화소영역구성함으로써 백색광을 발광할 수도 있다.

이러한 다양한 구조 중 근래에는 백색광의 발광 효율적 측면에서 가장 우수한 서로 다른 2가지 색을 발광하는 유기 발광층을 포함하여 발광 효율 향상을 위한 다수의 보조층이 적층 구성된 다중 스텍 구조를 갖는 유기전계 발광소자가 주를 이루고 있다.

한편, 이러한 다중 스텍 구조의 유기전계 발광소자는 각각의 유기 발광층을 포함하는 서로 다른 스텍 간에는 전하생성층(charge generation layer)이 구비되고 있으며, 이때 이러한 전하생성층은 이와 인접한 보조층 사이에서 전하 분리가 일어나도록 하여 정공과 홀을 생성시키는 역할을 한다.

이러한 전하생성층은 p타입 및 n타입으로 구분되며, 이중 n타입 전하생성층은 주로 알카리 토금속 물질로 이루어지는데, 주로 알카리 토금속 물질 중 가장 안정성이 높은 리튬으로 이루어지고 있다.

이때, 이러한 전하생성층의 형성은 도가니를 이용한 열증착 공정에 의해 진행된다.

리튬은 은백색의 금속으로서 수분과 반응하여 열을 발산시킴으로서 화재의 위험성이 있고, 나아가 산소나 알코올과 접촉 시 이와 반응하여 수소가스 등을 발생시킨다.

따라서 이러한 특성을 갖는 리튬은 도 1(종래의 리튬이 소량 도핑된 필 타입 증착 소스를 나타낸 도면)을 참조하면, 통상적으로 보관 및 이동시 화재 발생의 가능성이 높아 수분 발생을 억제하는 게터(getter) 물질에 6 내지 15 mg 정도의 소량을 도핑한 상태의 필(pill) 타입으로 제조되어 전하생성층 형성을 위한 열 증착 공정에 증착 소스로 이용되고 있다.

하지만, 이러한 게터 물질에 리튬이 소량 도핑된 필(pill) 타입의 증착 소스를 이용하여 전하생성층을 형성하는 열 증착 공정을 진행 시에는 리튬 자체 뿐만 아니라 게터 물질이 도가니에 가해지는 열에 의해 휘산되어 아웃 게싱을 발생시킴으로서 상기 열 증착이 진행되는 진공 챔버 자체의 적정 진공에 도달하는 시간을 늦추고, 나아가 아웃 게싱은 그 자체로 선 증착된 유기 발광층 또는 보조층에 악영향을 주어 유기 발광층을 포함하는 유기전계 발광 다이오드의 수명 및 효율 저하를 야기시키고 있다.

나아가, 이러한 게터(getter) 물질에 6 내지 15 mg 정도의 소량을 도핑한 상태의 필(pill) 타입으로 제조된 증착 소스는 리튬은 매우 소량 포함하고 그 이외에는 게터 물질이 되고 있는 바 그 자체로 부피가 크므로 전하생성층 형성을 위해 필요로 되는 적정 리튬 량을 맞추기 위해서는 상대적으로 부피가 큰 도가니를 이용해야 한다.

이 경우 휘산되는 리튬이 적절한 각도와 분포 밀도를 갖도록 하기 위해서 도가니 자체를 가열하는 온도가 높아지게 되며, 이 경우 도가니 가열을 위한 시간이 더욱 소모되므로 제조 공정 시간을 늘리게 됨으로서 유기전계 발광소자의 양산성을 저하시키는 문제를 야기하고 있다.

본 발명은 별도의 열 증착 시 원 하는 물질 이외의 아웃 게싱(out gassing) 발생이 없으며, 이로 인한 유기발광 다이오드의 효율 및 수명 저하를 억제하며 양산성을 향상시킬 수 있는 리튬 재질의 증착 소스와 이를 이용한 유기전계 발광소자의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 제조 방법은, 챔버와, 상기 챔버 내부에 증착 소스가 충진되는 도가니와 상기 도가니가 안착되는 가열수단이 구비된 열 증착 장비를 이용하는 열 증착을 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법에 있어서, 상기 증착 소스는 순수 리튬 재질로 이루어진 그레뉼(granule) 타입인 것이 특징이다.

이때, 상기 증착 소스 각각의 그레뉼은 그 크기가 1㎛ 내지 3mm인 것이 특징이다.

그리고 상기 도가니는 티타늄 재질로 이루어지며, 상기 도가니의 분출구는 그 직경이 10 내지 15mm인 것이 특징이며, 이때, 상기 증착 소스는 상기 도가니의 내부에 60%이하로 충진되며, 상기 도가니 내부에 충진되는 증착 소스의 총량은 2 내지 10g 인 것이 특징이다.

그리고 상기 열 증착은, 상기 도가니에 상기 증착 소스를 충진시킨 후, 상기 도가니를 상기 가열수단에 안착시키고, 상기 챔버 내부의 진공도를 점진적으로 증가시키며, 동시에 상기 챔버 내의 상기 가열수단에 파워를 인가하여 상기 도가니를 상기 증착 소스가 휘산되는 상태까지 가열하는 단계를 포함하며, 상기 도가니의 가열은 프리 히팅 단계를 포함하며, 상기 프리 히팅 단계는 상기 증착 소스가 휘산되는 온도 보다 낮은 적어도 2개의 온도에서 각각 제 1 시간동안 유지하는 단계를 포함하는 것이 특징이다. 이때, 상기 증착 소스가 휘산되는 온도 보다 낮은 적어도 2개의 온도는 각각 제 1 온도와 상기 제 1 온도 보다 낮은 제 2 온도이며, 상기 제 1 시간은 30분 내지 60분인 것이 특징이며, 상기 프리 히팅 시간은 120분 이하로 진행되는 것이 특징이다.

또한, 상기 도가니는 상기 열 증착 전에 세정을 진행하며, 상기 도가니의 세정은 에탄올을 이용한 1차 세정 단계와, THF(Tetrahydrofuran)를 이용한 2차 세정단계와, DI(Deionized Water)를 이용한 린싱 단계와, CDA(Clean Dry Air)를 이용한 건조단계를 포함하며, 상기 1차 세정은 상기 도가니를 30 내지 40℃의 에탄올 용액에 디핑 시킨 후 80KHz의 초음파를 인가하며 3000 내지 3600초간 진행하며, 상기 2차 세정은 상기 1차 세정을 마친 도가니를 30 내지 40℃의 THF(Tetrahydrofuran) 용액에 디핑 시킨 후 80KHz의 초음파를 인가하며 3000 내지 3600초간 진행하며, 상기 린싱은 2차 세정을 마친 도가니를 DI(Deionized Water)에 디핑 시킨 후 80KHz의 초음파를 인가하며 1000 내지 1800초간 진행하며, 상기 건조는 상기 린싱을 마친 도가니를 80 내지 90℃의 CDA(clean dry air)에 노출시키는 것이 특징이다.

그리고 상기 열 증착 단계는 상기 챔버의 진공의 분위기를 대기압 분위기를 바꾸며 상기 도가니의 온도를 낮추는 상기 열 증착 장비의 유휴 단계를 포함하며, 상기 열 증착 장비의 유휴 단계는, 상기 챔버 내부의 온도가 110 내지 170℃에 도달하는 시점에서 상기 챔버를 N₂ 가스를 이용하여 벤트시키는 것이 특징이다.

또한, 상기 순수 리튬 재질로 이루어진 그레뉼(granule) 타입의 증착 소스는 진공의 분위기 또는 실리콘 오일 내에 보관되는 것이 특징이다.

또한, 상기 열 증착 단계는 제 1 기판 상에 전하생성층을 형성하는 것이 특징이며, 상기 전하생성층 형성 이전에 상기 제 1 기판 상에 제 1 기판 상에 스위칭 및 구동 박막트랜지스터를 형성하고, 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전극과 제 1 보조층과 제 1 유기 발광층과 제 2 보조층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 보호층 위로 상기 전하생성층을 형성한 이후에 상기 전하생성층 위로 제 3 보조층과 제 2 유기 발광층과 제 4 보조층 및 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 제 1 유기 발광층은 청색을 발광하는 발광층이며, 상기 제 2 유기 발광층은 적 및 녹색 인광물질이 섞여 적 및 녹색을 동시에 발광하는 적녹 발광층이며, 상기 제 1 보조층은 2개의 층으로 나뉘어 그 하부로부터 상부로 제 1 정공주입층과 제 1 정공 수송층을 이루며, 상기 제 2 보조층은 단일층으로 제 1 전자주입층을 이루며, 상기 제 3 보조층은 2개의 층으로 나뉘어 그 하부로부터 제 2 정공주입층과 제 2 정공수송층을 이루며, 상기 제 4 보조층은 2개의 층으로 나뉘어 그 하부로부터 상부로 전자수송층과 제 2 전자주입층을 이루는 것이 특징이다.

그리고상기 청색 제 1 유기 발광층을 이루는 청색 발광물질은 형광물질이며, 상기 제 2 유기 발광층을 이루는 물질은 적색을 발광하는 인광물질과 녹색을 발광하는 인광물질로 이루어져 1호스트 2도펀트의 구성을 갖는 것이 특징이다.

본 발명에 따른 순수 리튬 재질의 그레뉼 타입의 증착 소스로 이용하여 유기전계 발광소자를 제조 시는 종래의 필 타입 증착 소스를 이용하여 열 증착 공정 진행 시 발생되는 아웃 게싱이 없으므로 각 스텍을 이루는 유기전계 발광다이오드의 효율을 증대시키고 수명을 연장시키는 효과가 있으며, 아웃 게싱에 의한 챔버 내의 진공도가 변화되는 것을 억제하여 챔버의 진공 유지의 안정성을 갖는 장점이 있다.

또한 순수 리튬 재질의 그레뉼 타입의 증착 소스로 이용하여 전하생성층 형성을 위한 열 증착 진행 시 종래의 필 타입 증착 소스 대비 증착 소스 자체의 부피를 현저히 저감시킬 수 있으므로 이에 의해 도가니 자체에 인가되는 파워와 가열 온도를 낮출 수 있으므로 유기전계 발광소자의 제조 비용을 저감시키는 효과가 있다.

열 증착 공정 시 순수한 리튬 만이 휘산됨으로서 종래의 필 타입 증착 소스를 이용하여 열 증착 공정 대비 전하생성층의 증착 속도가 향상되며, 전하생성층의 두께 균일성이 향상되는 효과가 있다.

나아가 순수 리튬 재질의 그레뉼 타입의 증착 소스는 게터 물질과 이의 표면에 도핑된 소량의 리튬으로 이루어진 종래의 필 타입 증착 소스 대비 증착 소스 자체의 제조 비용이 1/10 이하로 저감됨으로서 더욱더 유기전계 발광소자의 제조 비용을 저감시키는 효과가 있다.

도 1은 종래의 리튬이 소량 도핑된 필 타입 증착 소스를 나타낸 도면.
도 2는 전하생성층을 포함하며 다중 스텍 구조를 갖는 유기전계 발광소자의 구동 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 순수 리튬만으로 이루어진 그레뉼 타입의 증착 소스에 대한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 그레뉼 타입 증착 소스를 이용 시 도가니를 가열하기 위해 가해지는 평균 파워와 평균 온도를 나타낸 그래프.
도 5는 비교예로서 종래의 필 타입 증착 소스를 이용 시 도가니를 가열하기 위해 가해지는 평균 파워와 전하생성층 형성을 위해 요구되는 적정 리튬 휘산량 발생 시의 도가니 내부의 평균 온도 및 기판 상에 증착되는 단위 시간당 증착율을 나타낸 그래프.
도 6은 도가니의 세정 단계를 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명에 따른 순수 리튬의 그레뉼 타입 증착 소스를 이용한 열 증착 공정 진행 시 도가니를 가열하는 시간 대비 및 인가하는 파워에 대한 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 순수 리튬의 그레뉼 타입 증착 소스가 충진된 도가니를 포함하는 열 증착 장비를 통해 기판 상에 전하생성층을 형성을 위한 열 증착을 진행하는 공정을 나타낸 도면.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

우선, 전하생성층을 포함하며 다중 스텍 구조를 갖는 유기전계 발광소자의 단면 구성에 대해 간략히 설명한다.

도 2는 전하생성층을 포함하며 다중 스텍 구조를 갖는 유기전계 발광소자의 구동 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도이다. 이때, 각 화소영역 내에서 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되는 영역을 구동영역(DA), 그리고 도면에는 나타내지 않았지만 스위칭 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역(미도시)이라 정의한다.

도시한 바와 같이, 전하생성층(163)을 포함하며 다중 스텍 구조를 갖는 유기전계 발광소자(100)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계 발광 다이오드(E)가 형성된 제 1 기판(110)과, 각 화소영역(P)에 대응하여 순차 반복하는 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(185a. 185b, 미도시)이 구비된 컬러필터층(185)을 포함하는 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(170)으로 구성되고 있다.

우선, 제 1 기판(110)의 구성에 대해 설명한다.

상기 제 1 기판(110) 상부로 상기 구동영역(DA) 및 스위칭 영역(미도시)에 대응하여 각각 순수 폴리실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 제 1 영역(113a) 그리고 상기 제 1 영역(113a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 제 2 영역(113b)으로 구성된 반도체층(113)이 형성되어 있다.

다음, 상기 스위칭 및 구동영역(미도시, DA)에 구비된 반도체층(113)을 덮으며 전면에 무기절연물질로써 게이트 절연막(116)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트 절연막 위로 상기 스위칭 및 구동영역(미도시, DA)에는 각각 상기 반도체층(113) 중 순수 폴리실리콘만으로 이루어진 제 1 영역(113a)에 대응하여 게이트 전극(121)이 형성되어 있다.

한편, 상기 게이트 전극(121) 위로는 무기절연물질로써 층간절연막(123)이 형성되어 있다. 이때, 상기 스위칭 및 구동영역(미도시, DA)에 있어서는 상기 불순물이 도핑된 제 2 영역(113b)에 대응하여 상기 층간절연막(123)과 그 하부의 게이트 절연막이 제거됨(116)으로써 상기 게이트 전극(121) 양측의 상기 제 2 영역(113b)을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀(125)이 구비되고 있다.

또한, 상기 층간절연막(123) 상부로 상기 스위칭 및 구동영역(미도시, DA)에 있어서는 상기 반도체 콘택홀(125)을 통해 상기 불순물 도핑된 폴리실리콘의 제 2 영역(113b)과 각각 접촉하며, 상기 게이트 전극(121)을 사이에 두고 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 각각 형성되어 있다.

이때, 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136)과, 이들 전극(133, 136)과 접촉하는 제 2 영역(113b)을 포함하는 반도체층(113)과, 상기 반도체층(113) 상부에 형성된 게이트 절연막(116) 및 게이트 전극(121)은 각각 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)를 이룬다.

이때, 전하생성층(163)을 포함하며 다중 스텍 구조를 갖는 유기전계 발광소자(100)에 있어서는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 폴리실리콘의 반도체층(113)을 가지며 탑 게이트 타입(Top gate type)으로 구성된 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)는 비정질 실리콘의 반도체층 또는 산화물 반도체 물질로 이루어진 반도체층(320)을 갖는 보텀 게이트 타입(Bottom gate type)으로 구성될 수도 있다.

상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터가 보텀 게이트 타입으로 구성되는 경우, 도면에 나타내지 않았지만, 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층과 서로 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층으로 이루어진 반도체층과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극의 적층구조를 갖거나, 또는 게이트 전극과, 게이트 절연막과, 산화물 반도체층과, 에치스토퍼와, 상기 에치스토퍼 상에서 서로 이격하며 각각 상기 산화물 반도체층과 접촉하는 소스 및 드레인 전극의 적층구조를 갖는다.

이러한 보텀 게이트 타입의 구동 및 스위칭 박막트랜지스터 형성된 제 1 기판의 경우, 상기 게이트 배선은 상기 게이트 전극이 형성된 동일한 층에 상기 스위칭 박막트랜지스터 게이트 전극과 연결되도록 형성되며, 상기 데이터 배선은 상기 스위칭 박막트랜지스터의 소스 전극이 형성된 동일한 층에 상기 소스 전극과 연결되도록 형성된 구성을 이루게 된다.

한편, 상기 층간절연막(123) 위로는 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 소스 전극(미도시)과 연결되며 상기 게이트 배선(130)과 교차하여 상기 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)이 형성되어 있으며, 상기 데이터 배선(130)과 나란하게 이격하며 전원배선(미도시)이 형성되어 있다.

한편, 상기 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시) 위로는 무기절연물질인 산화실리콘(SiO₂)으로써 보호층(140)이 형성되어 있으며, 이때 상기 보호층 (140)에는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)이 형성되어 있다.

상기 드레인 콘택홀(143)을 구비한 보호층(140) 위로는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)과 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 접촉되며, 각 화소영역(P) 별로 제 1 전극(147)이 형성되어 있다.

이때, 상기 제 1 전극(147)은 애노드 전극의 역할을 하는 것으로, 일함수 값이 비교적 크며 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어지고 있다.

한편, 발광 효율 증대를 위해 상기 제 1 전극(147)은 반사성이 우수한 금속물질 예를들면 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어진 하부층과 전술한 투명 도전성 물질로 이루어진 상부층의 이중층 구조를 이룰 수도 있다.

도면에 있어서 상기 제 1 전극(147)은 일례로 이중층 구조를 이루는 것을 나타내었다.

다음, 상기 제 1 전극(147) 위로 각 화소영역(P)의 경계에는 뱅크(150)가 형성되어 있다. 이때 상기 뱅크(150)는 각 화소영역(P)을 둘러싸는 형태로 상기 제 1 전극(147)의 테두리와 중첩하며 상기 제 1 전극(147)의 중앙부를 노출시키며 형성되고 있다.

한편, 상기 각 화소영역(P)의 상기 뱅크(150)로 둘러싸인 영역의 상기 제 1 전극(147) 상부에는 발광효율 향상을 위해 순차적으로 제 1 보조층(158)과, 제 1 유기 발광층(159)과, 제 2 보조층(161)과, 전하생성층(charge generation layer)(163)과, 제 3 보조층(168)과, 제 2 유기 발광층(169)과, 제 4 보조층(174)이 형성되어 있으며, 상기 제 4 보조층(174) 위로는 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질로서 캐소드 전극의 역할을 하는 제 2 전극(174)이 형성되어 있다.

이때, 상기 제 1 유기 발광층(159)은 일례로 청색을 발광하는 발광층이 될 수 있으며, 상기 제 2 유기 발광층(169)은 일례로 적 및 녹색 인광물질이 섞여 적 및 녹색을 동시에 발광하는 적녹 발광층이 될 수 있고, 이 경우 상기 청색 제 1 유기 발광층(159)을 이루는 청색 발광물질은 저전압 고효율의 형광물질인 것이 바람직하며, 상기 제 2 유기 발광층(169)을 이루는 유기 물질은 적색을 발광하는 인광물질과 녹색을 발광하는 인광물질로 이루어져 1호스트 2도펀트의 구성을 갖는 것이 바람직하다.

그리고 상기 제 1 보조층(158)은 2개의 층으로 나뉘어 그 하부로부터 상부로 제 1 정공주입층(155)과 제 1 정공 수송층(157)으로 구성되며, 상기 제 3 보조층(168)도 2개의 층으로 나뉘어 그 하부로부터 제 2 정공주입층(165)과 제 2 정공수송층(167)으로 구성되며, 상기 제 4 보조층(174)도 2개의 층으로 나뉘어 그 하부로부터 상부로 전자수송층(171)과 제 2 전자주입층(173)으로 구성되며, 상기 제 2 보조층(161)은 단일층으로 제 1 전자주입층(161)으로 구성될 수 있다.

한편, 전술한 바와같이 적층 구성에 의해 즉 상기 제 1 유기 발광층(159)을 제 1 및 제 2 보조층(158, 161) 사이에 구성하여 실질적으로 제 1 스택(S1)의 제 1 유기전계 다이오드를 이루도록 하고, 상기 제 1 유기전계 다이오드 상부로 전하생성층(163)을 개재한 상태에서 제 3 및 제 4 보조층(168, 174) 사이에 제 2 유기 발광층(169)을 구성하여 제 2 스택(S2)의 제 2 유기전계 다이오드를 이루도록 하여 수직적으로 총 2스택의 유기전계 발광 다이오드를 갖는 구조를 이루도록 함으로써 발광효율 및 색재현율이 우수한 다중 스텍 구조 유기전계 발광소자(100)를 이루게 되는 것이다.

한편, 전술한 구성을 갖는 제 1 기판(110)에 대응하여 제 2 기판(181)이 구비됨으로써 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(100)가 완성되고 있다.

이때, 상기 제 2 기판(181)에는 각 화소영역(P)에 대응하여 그 경계에 블랙매트릭스(183)가 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(183)와 그 테두리가 중첩되며 각 화소영역(P)에 대응하여 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(185a, 185b, 미도시)이 구비된 컬러필터층(185)이 형성되고 있다.

본 발명에 따른 유기전계 발광소자용 제 1 기판(110)은 실질적으로 하나의 화소영역(P) 내에 적녹 발광을 발광하는 제 2 유기 발광층(169)과, 청색을 발광하는 제 1 유기 발광층(159)이 모두 형성됨으로써 각 화소영역(P)이 화이트를 발광하게 되므로, 최종 컬러 구현을 위해 제 2 기판(180)에 각 화소영역(P) 각각에 대응하여 순차 반복하는 형태의 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴(185a, 185b, 미도시)이 대응되는 컬러필터층(185)이 형성되고 있는 것이다.

이후에는 전술한 구성을 갖는 전하생성층(163)을 포함하며 다중 스텍 구조를 갖는 유기전계 발광소자(100)의 제조 방법에 대해 설명한다. 이때, 전하생성층(163)을 포함하며 다중 스텍 구조를 갖는 유기전계 발광소자의 제조 방법(100)에 있어 본 발명의 가장 특징적인 구성은 전하생성층(163)을 형성하기 위한 열 증착 공정과 이러한 전하생성층(163)의 열 증착 공정에 이용되는 증착 소스에 있으므로 이를 위주로 상세히 설명한다.

우선, 본 발명의 실시예에 따른 다중 스텍 구조를 갖는 유기전계 발광소자(100)의 제조에 있어서 가장 특징적인 구성으로서 전하생성층(163) 더욱 정확히는 n타입 전하생성층 형성 시 이용되는 증착 소스에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 전하생성층(163) 형성에 사용되는 증착 소스는 도 3(본 발명에 따른 순수 리튬만으로 이루어진 그레뉼 타입의 증착 소스에 대한 도면)에 도시한 바와같이, 순수 리튬만으로 이루어진 그레뉼(granule) 타입인 것이 특징이다.

이때, 상기 순수 리튬만으로 이루어진 그레뉼 타입을 갖는 증착 소스에 있어 그 각각의 알갱이의 크기(지름 또는 직경)는 1 ㎛ 내지 3mm 인 것이 바람직하다.

그리고 이러한 리튬 재질의 그레뉼 타입의 증착 소스는 2 내지 10g 을 기준단위로 10^-2Torr 이하의 진공의 분위기를 갖는 곳에 실리콘 오일로 감싸 보관하며, 이러한 곳에 보관된 리튬 재질의 그레뉼 타입 증착 소스는 메탄올에 세척 후 건조후에 사용되는 것이 바람직하다.

전술한 바와같이 2 내지 10g 정도의 분량을 하나의 기준 단위로 하여 진공의 분위기에 보관하고, 사용하기 위해 이동하는 경우 리튬 자체의 수분과의 급격한 반응이 억제되며 매우 소량이 되므로 화재 등의 위험성이 거의 없음을 실험적으로 알 수 있었다.

한편, 이렇게 전하생성층 형성을 위한 열 증착 시 도가니 내부를 충진시키는 것으로 본 발명에서와 같이 순수 리튬만으로 이루어진 그레뉼 타입 증착 소스는 종래의 게터 물질에 소량의 리튬이 도핑된 필 타입 증착 소스 대비 그 부피면에서 수십 내지 수 백 배 더 작게 됨으로서 동일한 질량의 리튬을 충진시킨다고 가정할 경우, 본 발명의 실시예에 따른 그레뉼 타입 증착 소스를 중진시키는 도가니가 훨씬 더 작은 부피를 갖게 됨을 알 수 있다.

즉, 종래의 필 타입 증착 소스(도 1 참조)의 경우 하나의 필에는 90% 이상의 게터 물질이 되며, 약 10% 정도만이 리튬이 되고 있으며, 하나의 필에는 약 6.5mg의 리튬이 함유되고 있으므로 2g의 리튬을 도가니 내부에 충진시키기 위해서는 150개의 필 타입 증착 소스를 필요로 한다.

이 경우, 종래의 필 타입 증착 소스(도 1 참조)는 본 발명에 따른 순수 리튬만으로 이루어진 그레뉼 타입 증착 소스의 부피 대비 90배 정도 더 크게 된다.

따라서 종래의 필 타입의 증착 소스를 이용하는 경우 본 발명에 따른 도가니 또한 순수 리튬만으로 이루어진 그레뉼 타입 증착 소스를 충진시키기 위한 도가니 대비 90배 더 큰 것을 이용하거나, 또는 도가니 부피를 줄일 경우 더 작은 리륨 량을 갖도록 필 타입의 증착 소스가 충진되어야 함을 알 수 있다.

한편, 도가니의 부피가 커지거나, 또는 도가니 내부에 충진되는 증착 소스의 량이 증가할수록 도가니 자체를 가열하는 시간이 증가되거나 또는 휘산되는 리튬 기체가 적정 분포 밀도를 갖고 적정 각도를 유지시키기 위해 요구되는 온도 자체가 증가하게 된다.

그리고 도가니 내부에 충진되는 총 리튬량이 작을 경우 유기전계 발광소자 제조 특히 전하생성층 형성을 위해 열 증착 공정을 진행 시 도가니 교체 또는 도가니 내부에 리튬 충진을 더욱 빠른 간격으로 진행해야 하므로 열 증착의 유휴 시간이 늘어가게 되므로 이 또한 단위 시간당 양산 능력을 저감시키게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 그레뉼 타입 증착 소스를 이용 시 도가니를 가열하기 위해 가해지는 평균 파워와 평균 온도를 나타낸 그래프이며, 도 5는 비교예로서 종래의 필 타입 증착 소스를 이용 시 도가니를 가열하기 위해 가해지는 평균 파워와 전하생성층 형성을 위해 요구되는 적정 리튬 휘산량 발생 시의 도가니 내부의 평균 온도 및 기판 상에 증착되는 단위 시간당 증착율을 나타낸 그래프이다. 이때, 각 도가니에는 총 리튬 량이 2g이 되도록 충진시킨 후 열 증착을 실시한 것으로, 비교예의 필 타입 증착 소스는 6.5mg의 리튬이 도핑된 필 150개가 충진되었으며, 본 발명에 따른 그레뉼 타입 증착 소스는 2g이 충진된 것을 이용하였다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 그레뉼 타입 증착 소스를 이용한 경우 전하생성층 형성을 위해 요구되는 적정 휘산량 발생 시까지 도달하기 위해 180 내지 258W 정도의 파워가 요구되었으며, 평균적으로 210W 정도의 파워가 됨을 알 수 있었다. 또한 이 경우 도가니 내부의 평균 온도는 337 내지 357℃가 되며, 평균적으로 347℃가 됨을 알 수 있다.

이때, 기판 상에 리륨으로 이루어진 전하생성층이 증착되는 단위 시간당 증착율은 평균적으로 균일하게 2%가 됨을 알 수 있었다.

한편, 도 5를 참조하면, 비교예 따른 필 타입 증착 소스를 이용한 경우 전하생성층 형성을 위해 요구되는 적정 휘산량 발생 시까지 도달하기 위해 363 내지 435W 정도의 파워가 요구되었으며, 평균적으로 407W 정도의 파워가 됨을 알 수 있었다. 또한 이 경우 도가니 내부의 평균 온도는 667 내지 706℃가 되며, 평균적으로 688℃가 됨을 알 수 있다.

이때, 기판 상에 리륨으로 이루어진 전하생성층이 증착되는 단위 시간당 증착률은 공정 중간에 급격한 변화가 발생되는 부분이 생성됨을 알 수 있었으며, 따라서 증착 균일도 측면에서 본 발명 대비 현저히 떨어짐을 알 수 있었다.

따라서 본 발명에 따른 그레뉼 타입 증착 소스를 이용한 경우가 비교예에 따른 필 타입 증착 소스를 이용한 경우 대비 공급되는 파워측면에서 약 50% 정도 저감되며, 도가니의 가열 온도 측면에서도 약 50% 저감됨을 알 수 있다.

한편, 전술한 바와같이 본 발명에 따른 2 내지 10g 을 기준 단위로 한 리튬 재질의 그레뉼 타입의 증착 소스는 전하생성층 형성을 위한 열 증착 진행 시 도가니 내부에 하나의 기준단위로 충진되며, 한 기준 단위의 리튬 재질의 그레뉼 타입의 증착 소스는 상기 도가니 내부를 60% 정도까지 채우게 되는 것이 특징이다.

본 발명에 따른 리튬 재질의 그레뉼 타입의 증착 소스를 도가니 내부에 60% 정도 충진시킨 후, 상기 도가니를 열 증착 장치의 진공 챔버 내부에 위치시키고 파워를 인가하여 가열하는 경우, 상기 증착 소스는 순수 리튬만으로 이루어지고 있으므로 리튬 이외 물질에 기인한 아웃 게싱은 전혀 발생되지 않는다.

종래의 게터 물질의 표면에 소량이 리튬이 소량 도핑된 필 타입 증착 소스(도 1 참조)는 도가니가 가열됨에 따라 휘산이 발생되며 이때 게터 물질로부터 아웃 게싱이 발생됨으로서 유기전계 발광 다이오드의 수명 및 효율 저하와 더불어 진공 챔버내 진공도를 저감시키는 동시에 도가니 자체를 오염시키는 문제가 발생되었다.

하지만, 본 발명에 따른 리튬 재질의 그레뉼 타입의 증착 소스로 충진된 도가니를 이용하여 열 증착을 실시하는 경우 게터 물질로부터 나오는 아웃 게싱은 전혀 없으므로 유기전계 발광 다이오드의 수명 및 효율 저하를 억제하고 나아가 진공 챔버 내부의 진공도를 원활히 유지시키는 동시에 도가니 자체를 오염시키는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이후에는 구체적으로 본 발명에 따른 순수 리튬의 그레뉼 타입 증착 소스를 이용한 열 증착에 의한 전하생성층의 형성 방법에 대해 설명한다.

열 증착을 위한 도가니는 다양한 재질 예를들면 그레파이트, PBN이 코팅된 그레파이트, 티타늄 중 어느 하나로 이루어지고 있지만, 본 발명에 따른 순수 리튬의 그레뉼 타입 증착 소스를 이용하여 열 증착을 실시하는데 이용되는 도가니는 티타늄 재질의 도가니인 것이 바람직하다.

그레파이트(graphite) 또는 PBN이 코팅된 그레파이트 재질의 도가니의 경우, 순수 리튬의 그레뉼 타입 증착 소스를 이용하여 열 증착 진행 시 리튬이 그레파이트 공극에 침투하여 부피 팽창에 의해 파손되거나 또는 PBN 코팅이 벗겨져 불순물로 작용하여 리튬을 오염시켜 전하생성층에 이물이 함입되는 등의 문제를 야기시키지만, 티타늄 재질의 도가니의 경우 이러한 문제가 전혀 발생되지 않기 때문이다.

우선, 순수 리튬의 그레뉼 타입 증착 소스를 충진시킬 도가니의 세정공정을 진행한다.

상기 도가니의 세정공정은 도 6(도가니의 세정 단계를 나타낸 순서도)을 참조하면, 세부적으로 세정과 린싱 및 건조 공정으로 나뉘고 있다.

첫 번째 및 두 번째 스텝(st1, st2)으로 도가니를 30 내지 40℃의 에탄올 및 THF(Tetrahydrofuran) 용액에 순차적으로 디핑 시킨 후, 각각 80KHz 정도의 초음파를 인가하며 3000 내지 3600초간 세정한다.

1차 세정은 에탄올을 이용하고, 2차 세정은 THF(Tetrahydrofuran) 용액을 이용하여 진행하는 것이 바람직하다.

다음, 세 번째 스텝(st3)으로 1, 2차 세정을 마친 도가니를 DI(Deionized Water)에 디핑 시킨 후 80KHz 정도의 초음파를 인가하며 1000 내지 1800초간 린싱을 실시한다.

그리고 마지막 네 번째 스텝(st4)으로 린싱을 마친 도가니를 80 내지 90℃ 정도의 CDA(clean dry air)를 이용하여 1800 내지 3600초간 건조시킨다.

이렇게 도가니에 대해 열 증착전에 세정 공정을 진행하는 것은, 내부에 남은 리튬 찌꺼기를 완전히 제거하며, 나아가 장시간 열증착에 진행에 의해 부분적으로 오염되거나, 또는 휴 시간에 이물 등이 부착되었을지 모르며 이 경우 열 증착 시 아웃 게싱을 발생시키거나 또는 증량률 저하 또는 진공 챔버의 진공도 저하 등을 유발시킬 수 있으므로 이를 방지하기 위함이다.

다음, 전술한 세정공정을 마친 도가니 내부에 본 발명에 따른 순수 리튬의 그레뉼 타입 증착 소스를 2 내지 10g 을 충진시킨다. 이때, 상기 증착 소스는 상기 도가니 내부 전체 부피의 60% 정도가 되도록 충진시키는 것이 바람직하다.

이는 안정적으로 가열된 도가니로부터 증착소스로의 열전달이 전체적으로 균일하게 전달되도록 하고, 나아가 리튬 기체가 도가니 외부에서 적정 각도를 이루도록 하는 동시에 휘산량을 균일하게 유지하도록 하기 위함이다.

상기 순수 리튬의 그레뉼 타입 증착 소스를 60%보다 크게 충진 시 열증착 과정에서 급격한 휘산량에 의해 도가니의 분출구가 막히는 현상(clogging 현상)이 발생되며 이러한 클로깅 현상을 억제 또는 저감시키기 위해서는 실험적으로 순수 리튬의 그레뉼 타입 증착 소스는 60% 이하로 충진시키는 것이 바람직함을 알 수 있었다.

그리고, 상기 티타늄 재질의 도가니에 있어 휘산된 기체가 빠져나오는 분출구의 직경은 10 내지 15mm인 것이 바람직하다. 이는 상기 도가니의 휘산 분출구의 직경이 15mm 보다 큰 경우 휘산되는 리튬 기체가 너무 퍼짐이 크게 되어 전하생성층 증착을 위한 적정 리륨 휘산량 밀도 분포에 도달하니 못하는 경향이 있으며, 10mm보다 작은 경우 리륨 기체 휘산에 의해 분출구가 막히는 클로깅 현상이 빈번히 발생되므로 이를 방지하기 위함이다.

상기 도가니의 분출구가 10 내지 15mm의 직경을 갖는 경우, 휘산되는 기체가 적정 범위로 퍼지며, 이때 휘산 기체의 분포 밀도 또한 전하생성층 형성을 위해 요구되는 단위 시간당 증착률을 만족시키는 범위가 되며 분출구가 막히는 클로깅 현상 또한 거의 발생되지 않음을 실험적으로 알 수 있었다.

한편, 이렇게 도가니 내부에 순수 리튬의 그레뉼 타입 증착 소스를 충진시킨 후에는 열 증착 장비의 진공 챔버 내부에 구비된 상기 도가니 가열수단 내부에 상기 도가니를 안착시킨다.

이후 상기 도가니가 가열수단 내에 안착된 상태에서 상기 진공챔버 내부의 진공도를 서서히 올리는 동시에 상기 가열수단에 파워를 인가하여 도가니를 가열시킨다.

이때, 상기 진공 챔버 내부의 진공도는 서서히 점진적으로 증가시킴과 동시에 가열수단에 의한 도가니의 온도 상승은 다단계로 이루어지도록 하는 것이 특징이다.

즉, 상기 도가니의 가열은 적정 공정 온도까지 도달하기까지 최소 2회의 서로 다른 온도의 유지 단계를 진행하는 것이 특징이다.

도 7은 본 발명에 따른 순수 리튬의 그레뉼 타입 증착 소스를 이용한 열 증착 공정 진행 시 도가니를 가열하는 시간 대비 및 인가하는 파워에 대한 그래프이다.

도시한 바와같이, 본 발명에 따른 순수 리튬의 그레뉼 타입 증착 소스가 충진된 도가니의 경우, 온도 증가에 의한 리튬의 수분과의 반응성을 고려하여 열 증착을 위한 적정 온도에 도달하기 전에 상기 적정 온도보다 낮은 제 1 온도 및 제 2 온도에서 일정시간 약 30분 내지 1시간 동일한 온도를 유지하는 프리 히팅 단계를 진행한 후 최종적으로 열 증착 적정 온도를 유지시키도록 하여 열 증착을 진행하는 것이 특징이다.

이때, 프리 히팅은 상기 제 1 온도를 30분 내지 1시간 동안 유지시킨 후, 제 2 온도로 상승시키기 위해 인가되는 파워는 점진적으로 제 2 온도가 되는 파워로 상승시키는 것이 아니라 상기 제 1 온도를 유지시키는 파워에서 제 2 온도를 유지시키기 위한 파워로 바로 인가시키고, 제 2 온도를 또 다시 30분 내지 1시간 동안 유지시키도록 진행하고, 이후 공정 적정 온도가 되는 파워로 바로 인가시키도록 진행한다.

이러한 프레 히팅(preheating)은 그 총 시간이 2시간 이하로 진행하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 진공 챔버 내부는 상기 프리 히팅이 완료되는 시점 또는 프리 히팅 진행 중에 열 증착을 위한 적정 진공도 10^-4 내지 10^-5 Torr에 다다르게 되며, 상기 프리 히팅이 완료되는 시점에서 도가니 또한 리튬을 휘산 시킬 수 있는 공정 온도에 도달한 상태가 된다.

따라서, 이 시점에서 도 8(본 발명에 따른 순수 리튬의 그레뉼 타입 증착 소스가 충진된 도가니를 포함하는 열 증착 장비를 통해 기판 상에 전하생성층을 형성을 위한 열 증착을 진행하는 공정을 나타낸 도면)에 도시한 바와같이, 기판(110) 더욱 정확히는 적어도 하나의 스텍을 구비한 기판(110)을 상기 열 증착 장치(210)의 진공 챔버(295) 내부로 투입하여 도가니(200)의 분출구(215)로부터 적정 각도의 퍼짐 특성을 가지며 적정 분포 밀도를 가지며 휘산되는 리튬 기체(243)에 노출되도록 함으로서 전하생성층(미도시)을 형성하게 된다.

한편, 기판(110) 상에 전하생성층(미도시) 형성을 위한 열 증착 공정이 완료되거나, 또는 도가니(200) 내부의 증착 소스(240)가 거의 다 소진된 시점에서 기판(110) 투입은 억제되고, 상기 열 증착 장비(210)의 진공 챔버(295)는 상기 도가니(200)를 교체하기 위한 유휴 상태가 된다.

이러한 열 증착 장비(210)가 유휴 상태가 되면, 챔버 내부(295)의 진공도를 서서히 낮추며 대기압 분위기로 만드는 동시에 가열수단(230)의 자연 냉각이 진행되는데, 상기 도가니(200)의 내부 온도가 110 내지 170℃에 도달하는 시점에서 상기 진공 챔버(295) 내부의 벤트(vent)를 진행하는 것이 바람직하다. 이때 상기 벤트는 N₂ 가스를 이용한 벤트인 것이 바람직하다.

이는 추후 진공 챔버(295) 내부가 상온 및 대기 분위기를 이룬 상태에서 진공 챔버(295)의 도어를 오픈하게 되면 도가니(200) 내부에 남아있는 리튬 재질의 그레뉼 타입 증착 소스(240)와 진공 챔버(295) 내부의 미세 수분이 결합하여 H₂ 또는 NH₃ 가스를 발생시키는데 이를 저감 또는 억제시키기 위함이다.

실험적으로 상기 진공 챔버(295)의 질소 가스를 이용한 벤트가 100℃ 미만에서 이루어지게 되는 경우, 도어 오픈 시 수소 가스가 상당량 발생됨을 알 수 있었다. 100℃ 이상에서 벤트가 이루어지는 경우 챔버(295) 내부에 수분은 기화된 상태이므로 리튬과의 반응이 작게 발생되기 때문이다.

한편, 170℃보다 큰 온도에서 벤트가 이루어지는 경우, 리튬과 N₂ 가스와의 반응성이 우수하여 Li₃N이 되며 Li₃N은 Li대비 수분과의 반응성이 낮으므로 수소 또는 NH₃ 가스의 배출은 더욱 저감되지만, 대기압에서 리튬의 발화점은 179℃가 되되므로 발화로 인한 화재의 위험성이 있으므로 이를 방지하기 위해 170℃ 이하의 온도에서 벤트를 실시하는 것이다.

한편, 전술한 바와 같이 벤트가 진행되고 유휴 상태가 된 열 증착 장비(210) 내부에 있어 도가니(200) 등을 교체하고 세정된 도가니(200)에 리튬 그레뉼 타입 증착 소스(240)를 충진시킨 후 가열 수단(230)에 안착시키고, 이후 다시 전술한 방법을 통해 기판(110) 상에 전하생성층(미도시)을 형성할 수 있다.

한편, 도 2를 참조하면, 전술한 바와같이 진행하여 전하생성층(163)을 형성하기 이전까지의 단계 즉, 제 1 기판(110) 상에 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, Dtr)를 형성하고, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되는 제 1 전극(147)과 제 1 보조층(158)과 제 1 유기 발광층(159)과 제 2 보조층(161)을 형성하는 단계는 일반적인 다중 스텍 구조 유기전계 발광소자의 제조 방법과 동일하게 진행하므로 이에 대해서는 생략하였다.

그리고, 전술한 방법에 의해 상기 제 1 기판 상의 상기 제 2 보조층(161) 위로 전하생성층(163)을 형성한 이후, 상기 전하생성층(163)의 상부로 또 다시 제 3 보조층(168)과 제 2 유기 발광층(169)과 제 4 보조층(174) 및 제 2 전극(175)을 형성하는 단계 또한 일반적인 다중 스텍 구조 유기전계 발광소자의 제조 방법과 동일하게 진행하므로 이에 대해서는 생략하였다.

한편, 전술한 방법에 의해 다중 스텍(S1, S2)을 갖는 제 1 기판(110)을 완성하고 또 투명 기판에 대해 블랙매트릭스(183)와 컬러필터층(185)을 형성하여 제 2 기판(180)을 완성한 후, 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 180)을 상기 제 2 전극(175)과 컬러필터층(185)이 마주하도록 위치시키고 패이스 씰(미도시) 또는 프릿(미도시)를 개재하여 합착하거나, 또는 상기 제 1 또는 제 2 기판(110, 180)의 테두리를 따라 씰패턴(미도시)을 형성하고 불활성 기체 분위기 또는 진공의 분위기에서 상기 제 1 및 제 2 기판(110, 180)을 합착함으로서 다중 스텍 구조의 유기전계 발광소자(100)를 완성한다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.

110 : 기판
200 : 도가니
215 : 분출구
210 : 열 증착 장비
295 : 진공 챔버
230 : 가열수단
240 : 리튬 재질의 그레뉼 타입 증착 소스
243 : 휘산된 리튬 기체

Claims (13)

1. 챔버와, 상기 챔버 내부에 증착 소스가 충진되는 도가니와 상기 도가니가 안착되는 가열수단이 구비된 열 증착 장비를 이용하는 열 증착을 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법에 있어서,
   상기 증착 소스는 순수 리튬 재질로 이루어진 그레뉼(granule) 타입인 것이 특징이며,
   상기 열 증착 단계는 제 1 기판 상에 전하생성층을 형성하는 것이 특징이며,
   상기 전하생성층 형성 이전에 상기 제 1 기판 상에 제 1 기판 상에 스위칭 및 구동 박막트랜지스터를 형성하고, 상기 구동 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전극과 제 1 보조층과 제 1 유기 발광층과 제 2 보조층을 형성하는 단계를 포함하며,
   상기 제 2 보호층 위로 상기 전하생성층을 형성한 이후에 상기 전하생성층 위로 제 3 보조층과 제 2 유기 발광층과 제 4 보조층 및 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 증착 소스 각각의 그레뉼은 그 크기가 1㎛ 내지 3mm인 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 도가니는 티타늄 재질로 이루어지며, 상기 도가니의 분출구는 그 직경이 10 내지 15mm인 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 증착 소스는 상기 도가니의 내부에 60%이하로 충진되며, 상기 도가니 내부에 충진되는 증착 소스의 총량은 2 내지 10g 인 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 열 증착은,
   상기 도가니에 상기 증착 소스를 충진시킨 후, 상기 도가니를 상기 가열수단에 안착시키고, 상기 챔버 내부의 진공도를 점진적으로 증가시키며, 동시에 상기 챔버 내의 상기 가열수단에 파워를 인가하여 상기 도가니를 상기 증착 소스가 휘산되는 상태까지 가열하는 단계를 포함하며,
   상기 도가니의 가열은 프리 히팅 단계를 포함하며,
   상기 프리 히팅 단계는 상기 증착 소스가 휘산되는 온도 보다 낮은 적어도 2개의 온도에서 각각 제 1 시간동안 유지하는 단계를 포함하는 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 증착 소스가 휘산되는 온도 보다 낮은 적어도 2개의 온도는 각각 제 1 온도와 상기 제 1 온도 보다 낮은 제 2 온도이며, 상기 제 1 시간은 30분 내지 60분인 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 프리 히팅 시간은 120분 이하로 진행되는 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 도가니는 상기 열 증착 전에 세정을 진행하며,
   상기 도가니의 세정은,
   에탄올을 이용한 1차 세정 단계와, THF(Tetrahydrofuran)를 이용한 2차 세정단계와, DI(Deionized Water)를 이용한 린싱 단계와, CDA(Clean Dry Air)를 이용한 건조단계를 포함하며,
   상기 1차 세정은 상기 도가니를 30 내지 40℃의 에탄올 용액에 디핑 시킨 후 80KHz의 초음파를 인가하며 3000 내지 3600초간 진행하며,
   상기 2차 세정은 상기 1차 세정을 마친 도가니를 30 내지 40℃의 THF(Tetrahydrofuran) 용액에 디핑 시킨 후 80KHz의 초음파를 인가하며 3000 내지 3600초간 진행하며,
   상기 린싱은 2차 세정을 마친 도가니를 DI(Deionized Water)에 디핑 시킨 후 80KHz의 초음파를 인가하며 1000 내지 1800초간 진행하며,
   상기 건조는 상기 린싱을 마친 도가니를 80 내지 90℃의 CDA(clean dry air)에 노출시키는 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 열 증착 단계는 상기 챔버의 진공의 분위기를 대기압 분위기를 바꾸며 상기 도가니의 온도를 낮추는 상기 열 증착 장비의 유휴 단계를 포함하며,
   상기 열 증착 장비의 유휴 단계는, 상기 챔버 내부의 온도가 110 내지 170℃에 도달하는 시점에서 상기 챔버를 N₂ 가스를 이용하여 벤트시키는 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 순수 리튬 재질로 이루어진 그레뉼(granule) 타입의 증착 소스는 진공의 분위기 또는 실리콘 오일 내에 보관되는 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
    
11. 삭제
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 발광층은 청색을 발광하는 발광층이며, 상기 제 2 유기 발광층은 적 및 녹색 인광물질이 섞여 적 및 녹색을 동시에 발광하는 적녹 발광층이며,
    상기 제 1 보조층은 2개의 층으로 나뉘어 그 하부로부터 상부로 제 1 정공주입층과 제 1 정공 수송층을 이루며,
    상기 제 2 보조층은 단일층으로 제 1 전자주입층을 이루며,
    상기 제 3 보조층은 2개의 층으로 나뉘어 그 하부로부터 제 2 정공주입층과 제 2 정공수송층을 이루며,
    상기 제 4 보조층은 2개의 층으로 나뉘어 그 하부로부터 상부로 전자수송층과 제 2 전자주입층을 이루는 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 청색 제 1 유기 발광층을 이루는 청색 발광물질은 형광물질이며, 상기 제 2 유기 발광층을 이루는 물질은 적색을 발광하는 인광물질과 녹색을 발광하는 인광물질로 이루어져 1호스트 2도펀트의 구성을 갖는 것이 특징인 유기전계 발광소자의 제조 방법.

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