KR102629378B1 - 레이저 쉐이빙을 이용한 0led 제조 방법과 이에 의한 oled 및 이의 제조를 위한 제조 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 애노드 기판의 상면에 증착된 정공 이동층의 상면에 제 1 발광층을 증착하는 제 1 발광층 증착 단계와, 상기 제 1 발광층을 레이저 쉐이빙을 통하여 식각하여 제 1 발광 소자를 형성하는 제 1 발광 소자 형성 단계와, 제 1 발광 소자의 주변으로 노출되는 정공 이동층의 상면을 포함하는 영역에 제 2 발광층을 증착하는 제 2 발광층 증착 단계와, 상기 제 2 발광층을 식각하여 제 2 발광 소자를 형성하는 제 2 발광 소자 형성 단계와, 상기 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자의 주변으로 노출되는 정공 이동층의 상면을 포함하는 영역에 제 3 발광층을 증착하는 제 3 발광층 증착 단계 및 상기 제 3 발광층을 식각하여 제 3 발광 소자를 형성하는 제 3 발광 소자 형성 단계를 포함하는 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법과 이에 의한 OLED 및 이를 위한 OLED 제조 장치를 개시한다.
Description
본 발명은 평판 디스플레이 패널용 OLED 제조 방법과 이에 의한 OLED 및 이의 제조를 위한 장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이 패널에 사용되는 발광 소자로는 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode; OLED)와 양자점 발광 다이오드(Quantum dot light-emitting diodes; QLED)가 있다.
유기발광다이오드(OLED)는 애노드(Anode) 전극과 정공 주입층(HIL)과 정공 이동층(HTL)과 발광층(EML)과 전자 이동층(ETL)과 전자 주입층(EIL) 및 캐소드 전극(Cathode)이 순차적으로 적층되어 형성된다. 또한, 상기 유기발광다이오드는 발광층이 R 발광 소자와 G 발광 소자 및 B 발광 소자를 형성하여 색상을 구현할 수 있다.
상기 RGB 발광 소자는 각각 서로 다른 종류의 유기물이 증착되어 형성된다. 상기 RGB 발광 소자는 일반적으로 파인 메탈 마스크(Fine Metal Mask)를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 파인 메탈 마스크는 종이보다 얇은 메탈 소재판으로 RGB 발광 소자를 형성시키는 소모성 핵심 부품이다. 상기 파인 메탈 마스크는 마이크로미터 크기의 수많은 작은 소자 홀을 구비한다. 상기 RGB 발광 소자를 형성하는 유기물은 파인 메탈 마스크의 소자 홀을 통과하면서 기판의 해당 소자의 위치에 증착되어 RGB 소자를 형성할 수 있다.
상기 파인 메탈 마스크는 증착 공정 후에 마이크로미터 크기의 소자 홀과 그 주변에 잔류 유기물이 잔존하게 되므로 주기적으로 세정이 요구된다. 또한, 상기 파인 메탈 마스크는 증착 공정 중에 또는 세정 공정 중에 손상되거나 소자 홀이 변형될 수 있다.
또한, 상기 파인 메탈 마스크의 소자 홀은 마이크로 또는 수십 나노미터 이하의 크기로 형성되기 어려우며, 파인 메탈 마스크는 초고해상도의 패널을 제조하는데 적용되기 어려운 측면이 있다.
본 발명은 레이저 쉐이빙을 이용하여 초고해상도의 OLED를 제조하는 방법과 이에 의한 OLED 및 이의 제조를 위한 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법은 애노드 기판의 상면에 증착된 정공 이동층의 상면에 제 1 발광층을 증착하는 제 1 발광층 증착 단계와, 상기 제 1 발광층을 레이저 쉐이빙을 통하여 식각하여 제 1 발광 소자를 형성하는 제 1 발광 소자 형성 단계와, 제 1 발광 소자의 주변으로 노출되는 정공 이동층의 상면을 포함하는 영역에 제 2 발광층을 증착하는 제 2 발광층 증착 단계와, 상기 제 2 발광층을 식각하여 제 2 발광 소자를 형성하는 제 2 발광 소자 형성 단계와, 상기 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자의 주변으로 노출되는 정공 이동층의 상면을 포함하는 영역에 제 3 발광층을 증착하는 제 3 발광층 증착 단계 및 상기 제 3 발광층을 식각하여 제 3 발광 소자를 형성하는 제 3 발광 소자 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제 3 발광 소자 형성 단계후에 상기 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자의 상면을 추가로 식각하는 발광 소자 식각 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 발광 소자 식각 단계에서 제 3 발광 소자 형성 단계후에 상기 제 3 발광 소자의 상면도 함께 식각할 수 있다.
또한, 본 발명은 제 1 발광층이 제 1 발광 소자의 두께보다 1 ∼ 20% 두꺼운 두께로 증착되고, 제 2 발광층이 제 2 발광 소자의 두께보다 1 ∼ 20% 두꺼운 두께로 증착될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제 1 발광층과 제 2 발광층이 제 3 발광층보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제 1 발광층과 제 2 발광층이 제 3 발광층의 두께보다 1 ∼ 20% 두꺼운 두께로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제 1 발광 소자 형성 단계와 상기 제 2 발광 소자 형성 단계 및 제 3 발광 소자 형성 단계가 상기 애노드 기판을 냉각하거나, 상기 발광층의 상부로 냉각 가스를 분사하면서 진행될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 레이저가 조사되는 영역으로 불활성 가스를 블로잉하면서 진행될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 레이저가 텔레센트릭 렌즈를 통하여 조사될 수 있다.
또한, 본 발명의 OLED는 상기와 같은 제조 방법에 의하여 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 OLED 제조 장치는 상기와 같은 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법을 적용하기 위한 제조 장치로서, 애노드 기판에 유기물을 증착하는 유기물 증착 모듈과, 상기 애노드 기판을 안착시키는 기판 지지대의 하부에 위치하며 애노드 기판을 필요한 온도로 냉각시키는 기판 냉각 모듈과, 상기 레이저를 조사하는 레이저 조사 모듈 및 상기 레이저가 조사되는 영역으로 불활성 가스를 블로잉하는 가스 블로잉 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법과 이에 의한 OLED 및 이의 제조를 위한 제조 장치는 파인 메탈 마스크를 사용하지 않고도 초고해상도의 OLED을 위한 발광 소자를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법과 이에 의한 OLED 및 이의 제조를 위한 제조 장치는 파인 메탈 마스크를 사용하지 않으므로 파인 메탈 마스크의 잔류 유기물 세정에 따른 공정 시간 증가 또는 파인 메탈 마스크의 변형과 손상에 따른 교체 시간 및 교체 비용의 증가에 따른 비용 증가를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법과 이에 의한 OLED 및 이의 제조를 위한 제조 장치는 파인 메탈 마스크를 사용하는 경우와 대비하여 초고해상도의 OLED 을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법과 이에 의한 OLED 및 이의 제조를 위한 제조 장치는 파인 메탈 마스크의 소자 홀이 막힘에 따라 발생될 수 있는 발광 소자의 불량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 1 발광층 증착 단계에 대한 공정도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 1 발광 소자 형성 단계에 대한 공정도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 2 발광층 증착 단계에 대한 공정도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 2 발광 소자 형성 단계에 대한 공정도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 3 발광층 증착 단계에 대한 공정도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 3 발광 소자 형성 단계에 대한 공정도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 발광 소자 식각 단계에 대한 공정도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법에 의한 OLED의 부분 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 1 발광층 증착 단계에 대한 공정도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 1 발광 소자 형성 단계에 대한 공정도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 2 발광층 증착 단계에 대한 공정도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 2 발광 소자 형성 단계에 대한 공정도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 3 발광층 증착 단계에 대한 공정도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 3 발광 소자 형성 단계에 대한 공정도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 발광 소자 식각 단계에 대한 공정도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법에 의한 OLED의 부분 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하며 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법과 이에 의한 OLED 및 이의 제조를 위한 제조 장치에 대하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 순서도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 1 발광층 증착 단계에 대한 공정도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 1 발광 소자 형성 단계에 대한 공정도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 2 발광층 증착 단계에 대한 공정도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 2 발광 소자 형성 단계에 대한 공정도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 3 발광층 증착 단계에 대한 공정도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 제 3 발광 소자 형성 단계에 대한 공정도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법의 발광 소자 식각 단계에 대한 공정도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법에 의한 OLED의 부분 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법은, 도 1 내지 도 9를 참조하면, 제 1 발광층 증착 단계(S10)와 제 1 발광 소자 형성 단계(S20)와 제 2 발광층 증착 단계(S30)와 제 2 발광 소자 형성 단계(S40)와 제 3 발광층 증착 단계(S50) 및 제 3 발광 소자 형성 단계(S60)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법은 발광 소자 식각 단계(S70)를 더 포함할 수 있다.
상기 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법은 유기발광 다이오드 패널에서 발광 소자를 형성하는 방법을 중심으로 이루어진다. 따라서, 상기 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법은 애노드 기판의 상부에 정공 주입층(HIL)과 정공 이동층(HTL)이 형성된 후에 진행될 수 있다. 또한, 상기 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법이 진행된 후에 전자 이동층(ETL) 형성 공정과 전자 주입층(EIL) 형성 공정 및 캐소드 형성 공정이 진행될 수 있다. 상기 유기발광 다이오드 패널을 구성하는 다른 층들을 형성하는 공정은 기존에 알려진 일반적인 공정에 의하여 진행될 수 있다.
또한, 상기에서 제 1 발광층과 제 1 발광 소자는 R 발광층과 R 발광 소자, G 발광층과 G 발광 소자, B 발광층과 B 발광 소자중 어느 하나이며, 제 2 발광층과 제 2 발광 소자는 다른 어느 하나이며, 제 3 발광층과 제 3 발광 소자는 나머지 하나일 수 있다.
이하에서, 상기 제 1 발광층과 제 1 발광 소자는 R 발광층과 R 발광 소자, 제 2 발광층과 제 2 발광 소자는 G 발광층과 G 발광 소자, 제 3 발광층과 제 3 발광 소자는 B 발광층과 B 발광 소자인 것을 기준으로 설명한다. 또한, 이하의 설명 과정에서 제 1 발광층과 제 2 발광층 및 제 3 발광층의 구분이 필요없는 경우에 발광층으로 언급하며, 제 1 발광 요소와 제 2 발광 요소 및 제 3 발광 요소의 구분이 필요없는 경우에 발광 소자로 언급할 수 있다. 상기 발광층은 각각 연속적으로 코팅된 층을 의미하며, 발광 소자는 발광층이 레이저 식각되면서 서로 분리되어 개별적으로 형성되는 박막을 의미할 수 있다.
상기 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법은 애노드 기판에서 RGB 발광 소자들이 형성되는 전체 영역에 제 1 발광층 형성을 위한 유기물을 증착시킨 후에 제 1 발광 소자가 형성되는 영역을 제외한 영역에서 제 1 발광층을 식각하여 제 1 발광 소자를 형성하는 초정밀 쉐이빙 방식으로 진행될 수 있다. 여기서, 상기 레이저 쉐이빙은 레이저를 이용하여 발광층을 식각하는 과정을 의미할 수 있다. 상기 레이저 쉐이빙을 이용한 0LED 제조 방법은 RGB 발광 소자별로 발광층 증착과 식각을 반복적으로 시행하여 R 발광 소자와 G 발광 소자 및 B 발광 소자를 형성할 수 있다.
상기 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법은 마이크로 또는 나노 크기의 레이저 쉐이빙을 통하여 초고해상도를 갖는 OLED 패널의 구현이 가능할 수 있다. 상기 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법은 레이저를 이용하여 발광층을 식각하여 발광 소자를 형성할 수 있다. 따라서, 상기 발광층은 레이저 식각 과정에서 원활하게 식각되면서도 식각되는 식각 단면이 형태를 유지할 수 있는 특성을 갖는 유기물로 형성될 수 있다. 즉, 상기 발광층의 유기물은 레이저에 의하여 적절한 식각을 위하여 최적의 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 발광층의 하부에 위치하는 정공 이송층은 레이저의 식각에 의하여 손상이 최소화되는 물질로 형성될 수 있다. 상기 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법은 레이저로 발광층을 초단층 식각하여 발광 소자를 형성할 수 있다.
또한, 상기 레이저는 발광층의 정밀한 식각을 위하여 레이저의 빔 형태 및 크기, 레이저의 중첩 조사, 레이저의 파워, 레이저의 파장, 레이저 조사 시간, 레이저의 스캔 속도, 레이저의 스캔 폭이 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 레이저는 세기와 조사 시간을 제어하여 식각되는 발광층의 두께와 크기를 나노 스케일로 정밀하게 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법은 발광층이 10nm이하의 두께로 형성되며, 레이저 쉐이빙을 통하여 발광층이 10nm이하의 두께로 균일하게 식각할 수 있다. 또한, 상기 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법은 8.5마이크로미터 이하의 크기로 발광 소자를 형성할 수 있다.
또한, 상기 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법은 발광층을 식각하는 과정에서 정공 이동층이 손상되는 경우에 먼저 정공 이동층을 다시 증착한 후에 발광층을 형성할 수 있다.
또한, 상기 레이저는 텔레센트릭 렌즈를 이용한 수직 조사 방식으로 조사되면서 발광층을 보다 정확하게 식각하여 패터닝할 수 있다. 또한, 상기 레이저는 텔레센트릭 렌즈를 이용하여 조사하므로 대면적으로 발광층에 균일하게 발광 소자를 형성할 수 있다. 또한, 상기 레이저는 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, 수직 공진 표면 발광 레이저)을 이용할 수 있다.
또한, 상기 레이저는 텔레센트릭 렌즈와 레이저 투과 제어 레티클(reticle)을 이용하여 조사될 수 있다. 상기 레이저 투과 제어 레티클은 레이저의 투과면과 비투과면의 특성을 조절하여 발광층에서 발광 소자가 형성되는 영역을 제외한 발광층이 정밀하게 제거되도록 할 수 있다. 예를 들면, 상기 레이저 투과 제어 레티클은 레이저의 투과면과 비투과면의 투과율을 제어하여 발광 소자가 형성되는 영역을 제외한 발광층이 나노 스케일로 정밀하게 제거되도록 할 수 있다.
상기 레이저 투과 제어 레티클은 휘발되는 유기물이 증착되는 영역을 포함하는 영역에 소수성이 부여될 수 있다. 예를 들면, 상기 레이저 투과 제어 레티클은 소수성 코팅막이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 레이저 투과 제어 레티클은 휘발되는 유기물이 잔류되는 것을 최소화되며, 부착되는 유기물이 손쉽게 제거될 수 있다.
또한, 상기 발광층의 하부에 위치하는 정공 이동층은 발광층의 식각 과정에서 조사되는 레이저에 의하여 손상되는 것이 최소화될 수 있는 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 애노드 기판은 발광층의 식각 과정에서 조사되는 레이저에 의하여 손상되는 것이 최소화될 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 애노드 기판은 발광층의 식각 과정에서 발광층이 원활하게 식각되면서 다른 층이 영향을 최소로 받도록 적정한 온도로 냉각될 수 있다. 또한, 상기 발광층의 상면으로 적정한 온도로 냉각된 냉각 가스를 분사하여 발광층과 발광층의 하부에 위치하는 정공 주입층과 정공 이동층을 냉각할 수 있다. 또한, 상기 발광층의 상부에 위치하는 전자 이동층과 전자 주입층도 냉각 가스에 의하여 냉각될 수 있다. 상기 냉각 가스는 불활성 가스가 사용될 수 있다. 상기 발광층에 레이저가 조사될 때 조사 영역의 주변에서 애노드 기판의 상부에 형성되는 정공 주입층과 정공 이동층에서 발생되는 열화 현상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 발광층에 레이저를 조사하여 식각하는 과정에서 발광층이 휘발되어 형성되는 흄 또는 증기를 신속하게 제거하기 위하여 레이저 조사 위치에 인접하여 불활성 가스(N2 가스, 아르곤 가스)를 블로잉할 수 있다. 또한, 상기 흄 또는 증기를 흡입하여 외부로 배출할 수 있다. 이러한 경우에 휘발된 발광층의 유기물이 다시 정공 이동층이나 발광층에 재증착되는 것을 최소화시킬 수 있다. 한편, 상기 블로잉 가스는 냉각되어 분사되는 경우에 상기에서 언급한 애노드 기판 또는 정공 주입층과 정공 이동층의 냉각 작용을 함께 수행할 수 있다.
또한, 상기 발광층을 식각하는 과정에서 발광 소자를 개별로 식각하거나, 줄 단위로 식각한 후에 각각의 소자가 형성되도록 식각할 수 있다.
상기 제 1 발광층 증착 단계(S10)는 정공 이동층(30)의 상면에 제 1 발광층(40a)을 증착하는 단계이다. 상기 정공 이동층(40a)은 애노드 기판(10)과 정공 주입층(20)의 상부에 형성될 수 있다. 여기서, 상기 애노드 기판(10)은 베이스 기판의 상면에 애노드 전극이 형성된 구조이거나, 애노드 기판(10)이 애노드 전극으로 형성되는 구조일 수 있다. 상기 베이스 기판은 유리 기판, 가요성 기판일 수 있다. 상기 제 1 발광층은 제 1 발광 소자를 형성하기 위하여 일반적으로 사용되는 다양한 유기물로 증착될 수 있다. 상기 제 1 발광층 증착 단계(S10)는 일반적으로 사용되는 다양한 유기물 증착 방법을 적용할 수 있다. 상기 정공 이동층(30)은 애노드 기판(10)의 전체 면적에 증착된 정공 주입층(20)의 상면에 증착될 수 있다.
상기 제 1 발광 소자 형성 단계(S20)는 제 1 발광층(40a)을 레이저 쉐이빙을 통하여 식각하여 제 1 발광 소자(40)를 형성하는 단계이다. 상기 제 1 발광 소자 형성 단계(S20)는 제 1 발광층(40a)에서 제 1 발광 소자(40)가 형성되는 영역을 제외한 영역에 레이저(a)를 조사하여 제 1 발광층에서 제 1 발광 소자(40)를 제외한 영역을 식각할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 발광 소자 형성 단계(S20)는 제 1 발광 소자(40)와, 제 1 발광 소자(40)가 형성된 영역을 제외한 정공 이동층(30)의 상면을 노출시킬 수 있다. 상기 제 1 발광 소자(40)는 정공 이동층(30)의 상면에서 제 1 발광 소자(40)가 형성되는 영역에 형성된다.
상기 제 1 발광 소자 형성 단계(S20)는 제 1 발광층(40)을 식각하는 과정에서 제 1 발광층(40a)의 하부에 위치하는 정공 이동층(30)의 손상을 최소화하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 제 1 발광 소자 형성 단계(S20)는 레이저 쉐이빙 과정에서 소프트 레이저 스캐닝(soft laser scanning)을 이용하여 제 1 발광층(40a)의 식각 두께를 제어할 수 있다. 또한, 상기 제 1 발광 소자 형성 단계(S20)는 애노드 기판(10)의 온도를 제어하면서 진행될 수 있다. 예를 들면, 상기 애노드 기판(10)의 하면에 온도 제어 수단을 구비하여 애노드 기판(10)을 필요한 공정 온도로 가열하거나 냉각시킬 수 있다.
상기 제 2 발광층 증착 단계(S30)는 제 1 발광 소자(40)의 주변으로 노출되는 정공 이동층(30)의 상면에 제 2 발광층(50a)을 증착하는 단계이다. 또한, 상기 제 2 발광층 증착 단계(S30)는 제 1 발광 소자(40)의 상면에도 제 2 발광층(50a)을 증착할 수 있다. 상기 제 2 발광층(50a)은 제 2 발광 소자(50)를 형성하기 위하여 일반적으로 사용되는 다양한 유기물로 증착될 수 있다. 상기 제 2 발광층 증착 단계(S30)는 제 1 발광층 증착 단계(S10)와 동일한 방법으로 진행될 수 있다.
상기 제 2 발광 소자 형성 단계(S40)는 제 2 발광층(50a)을 식각하여 제 2 발광 소자(50)를 형성하는 단계이다. 상기 제 2 발광 소자 형성 단계(S40)는 레이저 (a)로 제 2 발광층(50a)을 식각할 수 있다. 상기 제 2 발광 소자 형성 단계(S40)는 제 2 발광 소자(50)가 형성되는 영역을 제외한 영역의 정공 이동층(30)의 상면에 증착된 제 2 발광층(50a)을 모두 식각할 수 있다. 또한, 상기 제 2 발광 소자 형성 단계(S40)는 제 1 발광 소자(40)의 상면에 증착된 제 2 발광층(50a)도 함께 식각할 수 있다. 이때, 상기 제 2 발광 소자 형성 단계(S40)는 제 1 발광 소자(40)의 상면이 손상되지 않도록 제 2 발광층(50a)을 식각할 수 있다. 상기 제 2 발광 소자 형성 단계(S40)는 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50) 및 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)가 형성된 영역을 제외한 정공 이동층(30)의 상면을 노출시킬 수 있다.
한편, 상기 제 2 발광층은 제 1 발광 소자(40)의 상면에 증착된 후에 제거되므로 제 1 발광층(40a)을 형성하는 물질과 반응성이 적은 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 2 발광층(50a)은 제 1 발광층(40a)을 형성하는 물질과 용이하게 분리되는 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제 3 발광층 증착 단계(S50)는 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)의 주변으로 노출되는 정공 이동층(30)의 상면에 제 3 발광층(60a)을 증착하는 단계이다. 또한, 상기 제 3 발광층 증착 단계(S50)는 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)의 상면에도 제 3 발광층(60a)을 증착할 수 있다. 상기 제 3 발광층(60a)은 제 3 발광 소자(60)를 형성하기 위하여 일반적으로 사용되는 다양한 유기물로 증착될 수 있다. 상기 제 3 발광층 증착 단계(S50)는 제 1 발광층 증착 단계(S10)와 동일한 방법으로 진행될 수 있다.
상기 제 3 발광 소자 형성 단계(S60)는 제 3 발광층(60a)을 식각하여 제 3 발광 소자(60)를 형성하는 단계이다. 상기 제 3 발광 소자 형성 단계(S60)는 레이저 (a)로 제 3 발광층(60a)을 식각할 수 있다. 상기 제 3 발광 소자 형성 단계(S60)는 제 3 발광 소자(60)가 형성되는 영역을 제외한 영역의 정공 이동층(30)의 상면에 증착된 제 3 발광층(60a)을 모두 식각할 수 있다. 또한, 상기 제 3 발광 소자 형성 단계(S60)는 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)의 상면에 증착된 제 3 발광층(60a)도 함께 식각할 수 있다. 이때, 상기 제 3 발광 소자 형성 단계(S60)는 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)의 상면이 손상되지 않도록 제 3 발광층(60a)을 식각할 수 있다. 상기 제 3 발광 소자 형성 단계(S60)는 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)와 제 3 발광 소자(60) 및 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)와 제 3 발광 소자(60)가 형성된 영역을 제외한 정공 이동층(30)의 상면을 노출시킬 수 있다.
따라서, 상기 제 3 발광 소자 형성 단계(S60) 후에는 정공 이동층(30)의 상면에는 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50) 및 제 3 발광 소자(60)가 수평 방향으로 서로 이격되어 형성될 수 있다.
상기 발광 소자 식각 단계(S70)는 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)의 상면을 추가로 레이저(a)로 식각하는 단계이다. 또한, 상기 발광 소자 식각 단계(S70)는 제 3 발광 소자(60)의 상면을 추가로 레이저(a)로 식각할 수 있다. 상기 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)는 각각 상면에 제 2 발광층(50a) 또는 제 3 발광층(60a)이 증착된 후에 식각되므로, 상면에 제 2 발광층(50a) 또는 제 3 발광층(60a)의 유기물이 잔류될 수 있다. 따라서, 상기 발광 소자 식각 단계(S70 )는 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)의 상면을 추가로 식각하여 각각의 상면에 잔류하는 유기물을 제거할 수 있다. 상기 제 3 발광 소자(60)는 제 1 발광 소자(40) 및 제 2 발광 소자(50)와 두께를 맞추기 위하여 동일한 높이로 식각될 수 있다. 따라서, 상기 발광 소자 식각 단계(S70) 후에 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50) 및 제 3 발광 소자(60)는 동일한 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 발광 소자 식각 단계(S70)는 제 3 발광층(60a)을 식각하여 제 3 발광 소자(60)를 형성하는 단계와 함께 진행될 수 있다. 이를 위하여, 상기 제 1 발광층(40a)을 증착할 때, 최종의 제 1 발광 소자(40)의 두께보다 더 두꺼운 두께로 제 1 발광층(40a)을 증착할 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 발광층(40a)은 제 1 발광 소자(40)의 최종 두께의 1 ∼ 20% 두꺼운 두께로 증착될 수 있다. 또한, 상기 제 2 발광층(50a)도 동일하게 제 2 발광 소자(50)의 최종 두께의 1 ∼ 20% 두꺼운 두께로 증착될 수 있다. 또한, 상기 제 1 발광층(40a)과 제 2 발광층(50a)은 제 3 발광층(60a)보다 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 상기 제 1 발광층(40a)과 제 2 발광층(50a)은 제 3 발광층(60a)보다 1 ∼ 20% 두꺼운 두께로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)는 제 3 발광층(60a)을 식각하여 제 3 발광 소자(60)를 형성하는 과정에서 오버 식각되어 필요로 하는 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 3 발광층(60a)은 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)와 동일하게 식각되도록 하기 위하여 제 3 발광 소자(60)의 두께에 대응되는 두께로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제 3 발광층(60a)은 제 3 발광 소자(60)의 두께와 동일한 두께로 증착될 수 있다. 상기 제 3 발광층(60a)이 식각되는 과정에서는 제 3 발광층(60a)의 두께와 제 1 발광층(40a)과 제 2 발광층(50a)의 증가된 두께만큼을 식각 할 수 있다. 이러한 경우에 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)의 상면은 오버 식각되면서 상면에 다른 유기물이 잔류하지 않게 된다.
예를 들면, 상기 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50) 및 제 3 발광 소자(60)의 최종 설정 두께가 300nm라고 하면, 제 1 발광층(40a)과 제 2 발광층(50a)은 310nm의 두께로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)는 제 1 발광층(40a)과 제 2 발광층(50a)이 식각되는 과정에서 일차로 310nm로 형성될 수 있다. 다음으로 상기 제 3 발광층(60a)이 300nm의 두께로 증착된 후에, 제 3 발광 소자(60)가 형성되는 과정에서 310nm의 두께로 식각될 수 있다. 이러한 경우에 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)는 10nm가 추가로 식각되면서 상면에 잔류하는 다른 유기물이 함께 제거될 수 있다. 최종에서는 상기 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50) 및 제 3 발광 소자(60)는 각각 300nm의 두께로 형성될 수 있다.
한편, 상기 제 3 발광층(60a)은 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)의 상면에 증착된 후에 제거되므로 제 1 발광층(40a)을 형성하는 물질 및 제 2 발광층(50a)을 형성하는 물질과 반응성이 적은 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 3 발광층(60a)은 제 1 발광층(40a) 및 제 2 발광층(50a)을 형성하는 물질과 용이하게 분리되는 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기에서는 제 1 발광 소자(40)를 R 발광 소자로 하고, 제 2 발광 소자(50)를 G 발광 소자로 하고, 제 3 발광 소자(60)를 B 발광 소자로 하여 설명을 하였다. 즉, 상기 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50) 및 제 3 발광 소자(60)가 순차적으로 형성되므로, R 발광 소자와 G 발광 소자 및 B 발광 소자가 순차적으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 R 발광 소자와 G 발광 소자 및 B 발광 소자는 형성되는 순서가 다를 수 있다. 즉, 상기 B 발광 소자가 먼저 형성되고 R 발광 소자와 G 발광 소자가 형성될 수 있다. 한편, 상기 G 발광 소자를 형성하는 유기물의 특성이 우수하고, B 발광 소자를 형성하는 유기물의 특성이 민감하므로, G 발광 소자가 먼저 형성되고 R 발광 소자와 B 발광 소자가 순차적으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 G 발광 소자를 형성하는 유기물은 레이저에 잘 식각되고, B 발광 소자를 형성하는 유기물은 상대적으로 레이저에 잘 식각되지 않는 경우에 B 발광 소자를 가장 늦게 형성하여 레이저에 의한 식각이 최소화되도록 할 수 있다.
또한, 상기 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법은 발광층을 형성한 후에 발광 소자 형성을 위한 레이저 쉐이빙을 진행하는 것으로 설명하였다.
추가로, 상기 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법은 발광층과 전자 이동층 및 전자 주입층을 형성한 후에 레이저 쉐이빙을 진행할 수 있다. 즉, 상기 제 1 발광 소자(40)를 형성하는 과정에서 제 1 발광층(40a)과 전자 이동층 및 전자 주입층을 형성한 후에 레이저 쉐이빙을 진행한다. 이때, 상기 레이저 쉐이빙 과정에서는 제 1 발광 소자(40)가 형성되는 영역을 제외한 영역의 제 1 발광층(40a)과 전자 이동층 및 전자 주입층이 식각될 수 있다.
또한, 상기 제 2 발광 소자(50)를 형성하는 과정에서 제 2 발광층(50a)과 전자 이동층 및 전자 주입층을 형성한 후에 레이저 쉐이빙을 진행할 수 있다. 이때, 상기 레이저 쉐이빙 과정에서는 제 2 발광 소자(50)가 형성되는 영역을 제외한 영역의 제 2 발광층(50a)과 전자 이동층 및 전자 주입층이 식각될 수 있다.
또한, 상기 제 3 발광 소자(60)를 형성하는 과정에서 제 3 발광층(60a)과 전자 이동층 및 전자 주입층을 형성한 후에 레이저 쉐이빙을 진행할 수 있다. 이때, 상기 레이저 쉐이빙 과정에서는 제 3 발광 소자(60)가 형성되는 영역을 제외한 영역의 제 3 발광층(60a)과 전자 이동층 및 전자 주입층이 식각될 수 있다.
또한, 상기 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법은 제 1 발광 소자(40)를 형성하는 과정에서 제 1 발광층(40a)을 식각할 때 하부에 위치하는 정공 이동층을 함께 식각할 수 있다. 또한, 상기 제 2 발광층(50a)을 증착할 때 정공 이동층을 먼저 증착하고 제 2 발광층(50a)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제 2 발광 소자(50)를 형성할 때 제 2 발광층(50a)과 정공 이동층을 함께 식각할 수 있다. 또한, 상기 제 3 발광층(60a)을 증착할 때 정공 이동층을 먼저 증착하고 제 3 발광층(60a)을 형성할 수 있다. 상기 제 3 발광 소자(60)를 형성할 때 제 3 발광층(60a)만을 식각할 수 있다.
이러한 경우에, 상기 발광층과 정공 이동층을 식각하는 과정에서 정공 주입층이 손상되면 먼저 정공 주입층을 다시 증착할 수 있다.
또한, 상기 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법은 제 1 발광 소자(40)를 형성하는 과정에서 제 1 발광층(40a)을 식각할 때 하부에 위치하는 정공 이동층과 정공 주입층을 함께 식각할 수 있다. 또한, 상기 제 2 발광층(50a)을 증착할 때 정공 이동층과 정공 주입층을 먼저 증착하고 제 2 발광층(50a)을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제 2 발광 소자(50)를 형성할 때 제 2 발광층(50a)과 정공 이동층과 정공 주입층을 함께 식각할 수 있다. 또한, 상기 제 3 발광층(60a)을 증착할 때 정공 이동층과 정공 주입층을 먼저 증착하고 제 3 발광층(60a)을 형성할 수 있다. 상기 제 3 발광 소자(60)를 형성할 때 제 3 발광층(60a)만을 식각할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 OLED는 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법에 의하여 제조될 수 있다. 따라서, 상기 OLED는 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50)는 상면에 레이저에 의하여 식각된 흔적이 잔존할 수 있다. 또한, 상기 제 3 발광 소자(60)도 상기에서 설명한 바와 같이 식각되는 경우에 동일하게 상면에 식각된 흔적이 잔존할 수 있다. 일반적으로는 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50) 및 제 3 발광 소자(60)는 증착에 의하여 형성되므로 상면에 식각에 의한 흔적이 잔존하지 않는다.
또한, 상기 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50) 및 제 3 발광 소자(60)는 측면에 레이저에 의하여 식각된 흔적이 잔존할 수 있다. 또한, 상기 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50) 및 제 3 발광 소자(60)는 그 크기의 정밀도와 간격이 균일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 OLED는, 도 9를 참조하면, 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50) 및 제 3 발광 소자(60)가 하나의 화소를 이루도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 QLED는 제 1 발광 소자(40)와 제 2 발광 소자(50) 및 제 3 발광 소자(60)에 의한 화소가 격자 형상으로 배열되어 평판 디스플레이 패널을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 제조 장치는 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법을 적용하기 위한 제조 장치일 수 있다. 따라서, 상기 OLED 제조 장치는 유기물을 증착하는 증착 모듈과 함께 레이저 조사 모듈과 기판 냉각 모듈 및 가스 블로잉 모듈을 포함할 수 있다.
상기 증착 모듈은 일반적으로 사용되는 유기물 증착 모듈로 형성될 수 있다.
상기 레이저 조사 모듈은 발광층을 식각하기 위한 레이저를 조사할 수 있다. 또한, 상기 레이저 조사 모듈은 조사되는 레이저의 빔 형태 및 크기, 레이저의 중첩 조사, 레이저의 파워, 레이저의 파장, 레이저 조사 시간, 레이저의 스캔 속도, 레이저의 스캔 폭이 제어될 수 있다.
또한, 상기 레이저 조사 모듈은 텔레센트릭 렌즈를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 레이저 조사 모듈은 텔레센트릭 렌즈와 레이저 투과 제어 레티클(reticle)을 포함할 수 있다.
상기 기판 냉각 모듈은 기판을 안착시키는 기판 지지대의 하부에 위치하며 기판을 필요한 온도로 냉각시킬 수 있다. 상기 기판 냉각 모듈은 기판 지지대에 형성되는 냉각 유로 또는 기판 지지대의 하부에 위치하는 냉각 수단을 구비할 수 있다.
상기 가스 블로잉 모듈은 레이저가 조사되는 영역으로 불활성 가스를 블로잉할 수 있다. 상기 가스 블로잉 모듈은 불활성 가스를 분사하는 노즐과 노즐에 가스를 공급하는 가스 관을 포함할 수 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 발명을 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 애노드 기판
20: 정공 주입층 30: 정공 이동층
40a: 제 1 발광층 40: 제 1 발광 소자
50a: 제 2 발광층 50: 제 2 발광 소자
60a: 제 3 발광층 60: 제 3 발광 소자
20: 정공 주입층 30: 정공 이동층
40a: 제 1 발광층 40: 제 1 발광 소자
50a: 제 2 발광층 50: 제 2 발광 소자
60a: 제 3 발광층 60: 제 3 발광 소자
Claims (11)
- 애노드 기판의 상면에 증착된 정공 이동층의 상면에 제 1 발광층을 증착하는 제 1 발광층 증착 단계와,
상기 제 1 발광층을 레이저 쉐이빙을 통하여 식각하여 제 1 발광 소자를 형성하는 제 1 발광 소자 형성 단계와,
제 1 발광 소자의 주변으로 노출되는 정공 이동층의 상면을 포함하는 영역에 제 2 발광층을 증착하는 제 2 발광층 증착 단계와,
상기 제 2 발광층을 식각하여 제 2 발광 소자를 형성하는 제 2 발광 소자 형성 단계와,
상기 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자의 주변으로 노출되는 정공 이동층의 상면을 포함하는 영역에 제 3 발광층을 증착하는 제 3 발광층 증착 단계와,
상기 제 3 발광층을 식각하여 제 3 발광 소자를 형성하는 제 3 발광 소자 형성 단계 및
상기 제 1 발광 소자와 상기 제 2 발광 소자 및 상기 제 3 발광 소자의 상면을 추가로 식각하여 상기 제 1 발광 소자와 상기 제 2 발광 소자 및 상기 제 3 발광 소자를 동일한 두께로 형성하고, 상기 제 1 발광 소자 및 제 2 발광 소자의 상면에 잔류하는 유기물을 제거하는 발광 소자 식각 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
제 1 발광층은 제 1 발광 소자의 두께보다 1 ∼ 20% 두꺼운 두께로 증착되고, 제 2 발광층은 제 2 발광 소자의 두께보다 1 ∼ 20% 두꺼운 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 발광층과 제 2 발광층은 제 3 발광층보다 두꺼운 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 발광층과 제 2 발광층은 제 3 발광층의 두께보다 1 ∼ 20% 두꺼운 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 발광 소자 형성 단계와 상기 제 2 발광 소자 형성 단계 및 제 3 발광 소자 형성 단계는 상기 애노드 기판을 냉각하거나, 상기 발광층의 상부로 냉각 가스를 분사하면서 진행되는 것을 특징으로 하는 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 레이저가 조사되는 영역으로 불활성 가스를 블로잉하면서 진행되는 것을 특징으로 하는 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 레이저는 텔레센트릭 렌즈를 통하여 조사되는 것을 특징으로 하는 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법. - 제 1 항 및 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 항에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법에 의하여 제조되는 OLED.
- 제 1 항 및 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 항에 따른 레이저 쉐이빙을 이용한 OLED 제조 방법을 적용하기 위한 제조 장치로서,
애노드 기판에 유기물을 증착하는 유기물 증착 모듈과,
상기 애노드 기판을 안착시키는 기판 지지대의 하부에 위치하며 상기 애노드 기판을 필요한 온도로 냉각시키는 기판 냉각 모듈과,
상기 레이저를 조사하는 레이저 조사 모듈 및
상기 레이저가 조사되는 영역으로 불활성 가스를 블로잉하는 가스 블로잉 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED 제조 장치.
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