KR102631680B1 - 디스플레이용 rgb 서브 픽셀 형성 방법 및 그 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기층의 미세 패턴화를 통한 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법 및 그 구조체에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 FMM(Fine Metal Mask) 없이 DPR(Dry Patterning Resin)를 이용하여 RGB OLED 서브 픽셀을 형성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법은, 기판, 애노드 전극, Dry Patterning Resin(DPR, 건식 패터닝 수지)층을 순차적으로 적층 형성하고, RGB 서브 픽셀 중 어느 하나의 패턴을 형성시킬 위치에 UV 및 열을 가하여 특정 영역의 DPR층을 팽창시키고, 상기 DPR층의 팽창된 DPR을 제거하여 RGB OLED 서브 픽셀 중 어느 하나의 패턴 영역을 형성시킬 수 있다.

Description

디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법 및 그 구조체{METHODS OF FORMING RGB SUB-PIXEL FOR DISPLAY DEVICE AND RGB SUB-PIXEL STRUCTURE MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 유기층의 미세 패턴화를 통한 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법 및 그 구조체에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 FMM(Fine Metal Mask) 없이 DPR(Dry Patterning Resin)를 이용하여 RGB OLED 서브 픽셀을 형성하는 방법에 관한 것이다.
유기층을 이용한 디스플레이 장치는 유기 광기전 셀(OPV), 유기 광검출기(OPD), 유기 박막 트랜지스터(OTFT) 및 유기 발광 다이오드(OLED)가 이용되고 있다.
유기층을 이용한 디스플레이 장치의 제조에 공지된 방법의 문제점 중 하나는 현재 이용 가능한 패턴화 기술의 제한에 관련될 수 있고, 특히 FMM(Fine Metal Mask)를 사용하는 기술의 제한에 관련될 수 있다.
일반적으로 OLED 디스플레이는 진공증착장비 안에 있는 OLED 재료에 열을 가하여 승화 및 기화시키고 상부의 FMM(Fine Metal Mask)을 거쳐 선택적으로 증착하는 방식을 이용하여 화소를 형성한다.
하지만, 낮은 재료 사용률과 고가의 장비 사용으로 생산 단가가 높으며, 기체 상태의 유기물이 FMM을 통과하면서 발생하는 Shadow effect와 FMM처짐은 향후 8K 이상의 초고해상도 디스플레이를 구현하는 데 어려움이 있다.
현 디스플레이 산업은 8K이상 프리미엄 초고해상도 organic light-emitting diode(OLED) 디스플레이 제작에 초점을 맞추어 가고 있기 때문에, 디스플레이의 해상도를 높이기 위해서는, 같은 면적에 장착되는 화소의 수를 증가시켜야 하므로, RGB 서브 픽셀이 차지하는 면적은 더욱 작아져야 한다.
현재 OLED에서 상용화된 화소 패터닝 기술은 FMM법이 주로 사용된다.
FMM은 진공 챔버 내 기판 아래에 얇은 금속 섀도우 마스크가 존재하여, 마스크의 open된 영역에만 원하는 색의 발광층 (EML)유기물이 증착되도록 한다.
따라서, FMM 방식으로 초고해상도 디스플레이를 제작하기 위해서는 금속 마스크 패턴을 아주 정교하게 제작해야 하는 문제가 있고, 또한 마스크 두께로 발생되는 shadow effect를 없애기 위해서는 금속판이 화소의 크기보다 얇은 두께를 가져야 하는 문제가 있고, 또한 마스크의 두께가 얇아짐에 따라 무게가 가벼워져 중력에 의한 마스크가 처지는 mask sagging 현상이 발생되는 문제가 있다.
이러한 금속 마스크 제작은 기술적으로 쉽지 않으며 비용적인 문제도 있기 때문에, FMM을 이용한 초고해상도 OLED 제작방식은 한계가 있다.
보다 작은 화소를 패터닝 하기 위해서 기존 FMM법이 가지고 있는 한계를 극복한 새로운 방법이 개발되고 있다.
새로운 방법으로 고려되고 있는 기술은 반도체 포토리소그래피 공정을 도입하는 것이다.
반도체에서 주로 사용되어 온 PR을 이용한 미세패터닝으로 차세대 고해상도 디스플레이의 과제를 해결하는 방법이다.
대한민국 특허공개 10-2018-0021002에는 '유기층의 고해상도 패턴화 방법'으로 PR를 이용하여 OLED 픽셀을 형성하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, OLED 구조에 사용되는 대부분의 재료는 많은 요소(예: 공기, 습기, 용제 등)에 매우 민감하기 때문에 제조 공정 중 사용이 제한된다.
이러한 이유로 대한민국 특허공개 10-2018-0021002에서는 유기층 상에 공기 및 습기의 차단을 위해 수용성 차폐층, 소수성 보호층 등을 형성하여 유기재료에 민감한 요소들을 차단하는 기술이 개시되나, RGB OLED 서브 픽셀을 형성하는 데 있어 반복적으로 수용성 차폐층, 소수성 보호층 및 포토레지스트층 형성 공정이 이루어지고, 각각의 공정이 Vacuum line과 Fab. line를 반복하게 됨으로써, 생산 공정의 복잡성을 발생시키고 유기층이 공기, 습기 및 용제에 노출되는 문제로 인해 생산성이 떨어지는 문제를 안고 있다.
따라서, 공기, 습기, 용제 등이 제한된 새로운 미세 패터닝 기술이 필요하다.
대한민국 공개특허 10-2018-0021002
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명은, FMM(Fine Metal Mask) 없이 RGB OLED 서브 픽셀을 형성할 수 있는 유기층의 미세 패턴화 방법을 제공하고자 한다.
또한, 유기층 미세 패턴 하기 위하여 Dry Patterning Resin(DPR)의 광활성과 팽창성을 이용하여 미세패턴을 형성하고, 형성된 미세패턴을 통하여 각각의 RGB OLED 서브 픽셀을 형성하는 방법을 제공하고자 한다.
또한, 각각의 RGB OLED 서브 픽셀을 일련의 순차적 공정으로 형성하여 하나의 RGB OLED 픽셀을 형성할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 형태에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법은, 기판, 애노드 전극, 수지층을 순차적으로 적층 형성하고, RGB 서브 픽셀 중 어느 하나의 패턴을 형성시킬 위치에 UV 및 열을 가하여 특정 영역의 수지층을 팽창시키고, 상기 수지층의 팽창된 수지층을 제거하여 RGB OLED 서브 픽셀 중 어느 하나의 패턴 영역을 형성시킬 수 있다.
여기서, 상기 DPR층 상부면에 EPL(Easy Peeling Layer, 이형층)을 더 형성시켜, 이후 공정에서의 불필요한 유기층 스택 및 캐소드 전극을 제거하는 데 이용될 수 있다.
여기서, 상기 EPL 상에 어느 하나의 발광색을 포함하는 유기층 스택 및 캐소드 전극을 순차적으로 적층 형성하는 공정을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 어느 하나의 패턴 영역 내의 유기층 스택 및 캐소드 전극을 남기고 나머지 영역상의 유기층 스택 및 캐소드 전극을 제거하는 공정을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 애노드 전극, 수지층 및 EPL 형성은 Fab. Line 공정에서 이루어지고, 상기 Fab. Line 공정에 연속하여, 상기 수지층 팽창 및 제거, 유기층 스택 및 캐소드 전극 형성 및 제거는 Vacuum Chamber Line 공정에서 이루어져 유기층의 환경 제한 문제를 극복하여 일련의 공정으로 서브 픽셀 패턴의 형성을 용이하게 할 수 있다.
여기서, 상기 어느 하나의 서브 픽셀 형성 후, 특정 영역의 팽창된 수지층 제거와, 다른 하나의 발광색을 포함하는 유기층 스택 및 캐소드 전극의 순차적인 적층과, 패턴 영역을 제외한 나머지 영역의 유기층 스택 및 캐소드 전극을 제거 공정을 통해 다른 하나의 서브 픽셀을 형성하는 공정을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 수지층은 베이스 수지, 유기용매 및 광활성제를 혼합한 수지인 Dry Patterning Resin(DPR, 건식 패터닝 수지)일 수 있다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법은, 기판 상에 애노드 전극을 형성하는, 애노드 전극 형성단계; 상기 기판 및 애노드 전극 상에 수지층을 형성하는, DPR층 형성단계; 상기 수지층 상부에 EPL(Easy Peeling Layer, 이형층)를 형성하는, EPL 형성단계; 제1 서브 픽셀 패턴을 형성시킬 수지층에 대응되는 마스크를 상부에 배치하고 UV 및 열을 가하여 패턴 영역의 수지층을 팽창시키는, 제1 서브 픽셀용 수지층 팽창단계; 및 상기 팽창된 수지층을 제거시켜 제1 서브 픽셀 패턴 영역을 형성시키는, 제1 서브 픽셀 패턴 영역 형성단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 EPL 및 상기 제1 서브 픽셀 패턴 영역 상에 제1색의 유기층 스택을 형성하는, 제1색의 유기층 스택 형성단계; 및 상기 제1색의 유기층 스택 상에 캐소드 전극을 형성하는, 제1 서브 픽셀 캐소드 전극 형성단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 패턴 영역 내의 제1색의 유기층 스택 및 캐소드 전극을 남기고 나머지 영역의 제1색의 유기층 스택 및 캐소드 전극을 제거하는, 제1 서브 픽셀 형성단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 애노드 전극은 RGB 서브 픽셀용으로 서로 이격되어 상기 기판 상에 형성되고, 상기 수지층은 상기 기판 및 상기 애노드 전극을 덮은 채로 형성되고, 상기 EPL은 상기 수지층의 상면 전체에 코팅 또는 증착될 수 있다.
여기서, 상기 제1 서브 픽셀 상에 제거된 EPL를 다시 증착하는, EPL 재형성단계; 상기 수지층 상부에 마스크를 배치하고 UV 및 열을 가하여 제2 패턴 영역의 수지층을 팽창시키는, 제2 서브 픽셀용 수지층 팽창단계; 및 상기 팽창된 수지층을 제거시켜 제2 서브 픽셀의 제2 패턴 영역을 형성시키는, 제2 패턴 영역 형성단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 EPL 상에 제2색의 유기층 스택을 형성하는, 제2색의 유기층 스택 형성단계; 상기 제2색의 유기층 스택 상에 캐소드 전극을 형성하는, 제2 서브 픽셀용 캐소드 전극 형성단계; 및 상기 제1 패턴 영역 내의 제2색의 유기층 스택 및 캐소드 전극과, 상기 제2 패턴 영역 내의 제2색 유기층 스택 및 캐소드 전극을 남기고, 나머지 영역의 제2색 유기층 스택 및 캐소드 전극을 제거하는, 제2 서브 픽셀 형성단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 서브 픽셀 및 상기 제2 서브 픽셀 상에 EPL를 다시 증착하는, EPL 재형성단계; 상기 수지층 상부에 마스크를 배치하고 UV 및 열을 가하여 제3 패턴 영역의 수지층을 팽창시키는, 제3 서브 픽셀용 수지층 팽창단계; 및 상기 팽창된 수지층을 제거시켜 제3 서브 픽셀의 제3 패턴 영역을 형성시키는, 제3 패턴 영역 형성단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 EPL 상에 제3색의 유기층 스택을 형성하는, 제3색의 유기층 스택 형성단계; 상기 제3색의 유기층 스택 상에 캐소드 전극을 형성하는, 제3색의 서브 픽셀용 캐소드 전극 형성단계; 및 상기 제1 패턴 영역 내의 제3색의 유기층 스택 및 캐소드 전극과, 상기 제2 패턴 영역 내의 제3색의 유기층 스택 및 캐소드 전극과, 상기 제3 패턴 영역 내의 제3색의 유기층 스택 및 캐소드 전극을 남기고, 나머지 영역의 제3색의 유기층 스택 및 캐소드 전극을 제거하는, 제3 서브 픽셀 형성단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 RGB 서브 픽셀 영역을 제외한 잔존하는 상기 수지층 및 EPL을 제거하는, 잔존층 제거단계; 및 상기 제1 서브 픽셀 영역 내의 제2색의 유기층 스택 및 캐소드 전극과, 제3색의 유기층 스택 및 캐소드 전극과, 상기 제2 서브 픽셀 영역 내의 제3색의 유기층 스택 및 캐소드 전극을 제거하는, RGB 서브 픽셀 형성단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이용 RGB OLED 서브 픽셀 구조체는 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법에 의해 제조될 수 있다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, FMM(Fine Metal Mask) 없이 RGB OLED 서브 픽셀을 형성할 수 있다.
또한, 유기층 미세 패턴 하기 위하여 Dry Patterning Resin(DPR, 건식 패터닝 수지)의 광활성과 팽창성을 이용하여 미세패턴을 형성하고, 형성된 미세패턴을 통하여 각각의 RGB OLED 서브 픽셀을 형성할 수 있다.
또한, FMM의 근본적 제거로 공정 효율성을 증가 시키고 공정단가를 줄일 수 있으며, 발광층 (EML)유기물 증착 시 DPR(두께 1~10um)로 Mask 하기때문에 Shadow effect, Sagging, Alignment issue 등의 현상을 근본적으로 차단할 수 있다.
또한, 각각의 RGB OLED 서브 픽셀을 일련의 순차적 공정으로 형성하여 하나의 RGB OLED 픽셀을 형성할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 개념을 설명하기 위한, UV 조사 및 가열에 의한 DPR의 팽창과 미세 패턴의 형성을 모식한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 픽셀 형성 방법의 전체 공정을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법을 형성하는 공정도이다.
도 4는 도 3의 각 서브 픽셀 형성 공정을 구체화한 공정도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법 중 기본 공정(전공정)의 공정도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법 중 픽셀 공정(후공정) 상의 R OLED 서브 픽셀의 패턴 및 형성 공정도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법 중 픽셀 공정(후공정) 상의 G OLED 서브 픽셀의 패턴 및 형성 공정도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법 중 픽셀 공정(후공정) 상의 B OLED 서브 픽셀의 패턴 및 형성 공정도를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법에 의해 형성된 RGB OLED 픽셀을 도시한 것이다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법에 의해 형성시킨 DPR의 팽창 사진과 DPR이 패턴화된 사진이다.
실시 형태의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 칩, RGB OLED 픽셀, RGB OLED 서브 픽셀은 다음과 같이 정의될 수 있다.
칩은 RGB 칩, R 칩, G 칩, B 칩, 미니(Mini) OLED 칩 및 마이크로(Micro) OLED 칩 등을 모두 포함하는 개념이다.
RGB OLED 픽셀은 Red OLED, Green OLED 및 Blue OLED를 하나의 픽셀 단위로 정의된 하나의 OLED 픽셀을 의미한다.
RGB OLED 서브 픽셀은 Red OLED, Green OLED, Blue OLED 각각을 하나의 서브 픽셀 단위로 정의된 하나의 OLED 서브 픽셀을 의미한다.
도 1은 본 발명의 개념을 설명하기 위한, UV 조사 및 가열에 의한 DPR의 팽창과 미세 패턴의 형성을 모식한 것이다.
본 발명은 Dry Patterning Resin(DPR, 건식 패터닝 수지)의 열화 특성과 팽창성을 이용한다.
DPR은 베이스 수지(Base Resin), 유기용매 및 광활성제를 혼합한 수지로서, UV 조사에 의해 광반응이 일어나고 Acid가 발생되며, UV 조사 영역만이 팽창되는 특성을 가진 수지로 정의될 수 있다.
베이스 수지에 UV가 조사되면 내부 노볼락레진과 광활성제 등에서 광반응이 일어나 Acid가 발생되며, 이 Acid는 액체상태로 Hop Plate위에서 웨이퍼를 올리고 온도를 가할시 UV 조사가 된 영역만 팽창이 진행되고, 팽창은 DPR 내부에 갖혀 있는　액상인 Acid가 열에 의해 급격히 부피가 증가하면 발생된다.
여기서, 베이스 수지의 팽창력을 증가시켜 OLED 서브 픽셀을 형성할 미세 패터닝이 가능하게 된다.
본 발명의 DPR은 베이스 수지(Base Resin), 유기용매 및 광활성제를 혼합한 전사용 수지로 제조될 수 있다.
베이스 수지는 페놀수지, 에폭시수지, UV 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 또는 아크릴 수지 중 하나 이상의 수지로 선택될 수 있고, 바람직한 일실시예로는 페놀수지중 노볼락 레진이 적용될 수 있다.
유기용매(솔벤트)는 알코올류, 석유계물질, 방향족용제, 케톤류, 글리콜에테르류, 아세테이트류 또는 디엠씨류 중 하나 이상의 솔벤트로 선택될 수 있고, 바람직한 일실시예로는 아세테이트, 아세톤 또는 PGMEA이 적용될 수 있다.
광활성제는 광산발산제(PAG, Photo Acid Generator), PAC(Photo Active compound), 광개시제, 감광성 화합물 또는 광활성 화합물 중 어느 하나를 지칭하는 포괄적인 의미의 물질을 의미한다.
광활성제는 Oxime-ester계, s-Triazine 계, Phosphineoxide계 광개시제 들이며, 이중 하나 이상으로 구성된 PAC 물질을 사용할 수 있고, 본 발명의 바람직한 일실시예는 에스테르계 물질중 2-디아조-1-나프톤-5-슬폰산 클로라이드의 에스테르 화합물이 적용될 수 있다.
(A)를 참조하면, 기판(101) 상에 애노드 전극(103)을 형성하고, 애노드 전극(103)을 덮도록 DPR(105)를 도포하고, DPR(105)의 상부면에 Easy Peeling Layer(EPL(이형층), 107)를 형성시킨다.
그 상부 측에 마스크(109)를 배치하여 UV를 조사한다.
(B)를 참조하면, UV가 조사되는 영역은 DPR(105)이 팽창을 하게 되며, UV가 조사되지 않은 영역은 DPR(105)이 팽창을 하지 않게 된다.
즉, 마스크 패턴에 따라 UV 조사의 유무 영역에 따라 DPR(105)의 조사 영역이 상방향으로 팽창하게 된다.
(C)를 참조하면, 팽창된 DPR(115)은 리프트 오프(Lift-off) 방식으로 팽창된 DPR를 제거시키면 제거된 영역은 RGB OLED 서브 픽셀의 각각이 형성될 패턴 영역(125)으로 남게 된다.
리프트 오프(lift-off)법은 어떠한 패턴을 형성하기 위해 식각 마스크로 이용하기 위해 형성한 포토레지스트 패턴을 애싱하여 제거하지 않고, 포토레지스트 패턴을 포함하여 전면에 물질층을 형성한 후, 포토레지스트 패턴을 기판으로부터 제거함으로써 포토레지스트 패턴 상부에 형성된 물질층이 함께 제거되어 소정의 패턴을 형성하는 방법을 의미하며, 본 발명에서는 포토레지스트 패턴으로 DPR 패턴을 적용하여 동일한 방법으로 DPR 패턴을 형성할 수 있다.
DPR 내의 광활성제 함량과 팽창배율을 실험적으로 검증하면, PAC 함량이 4 내지 6wt% 에서 기울기 값이 급경사를 이루고 있는 것을 볼 수 있으며, 이 범위 내에서 PAC 함량에 따른 최대 효율치의 팽창력을 갖는 것을 알 수 있다.
PAC 함량이 4 내지 6wt%을 함유할 때 DPR의 팽창 배율은 1.8~5.6배의 팽창력을 가지게 됨을 알았다.
PAC 함량이 10wt% 이상에서는 팽창배율 6.0배에 수렴하는 것으로 나타나며, 팽창배율만 보면 6wt% 이상에서는 팽창률은 큰 차이가 없으나, PAC 함량을 6wt%이상 즉, 한 예로 12.7wt%로 가져가면 결과적으로 불량률이 현저히 감소하는 결과를 가져올 수 있었다.
본 발명의 DPR은 용제(아세톤)를 더 포함할 수 있으며, 베이스 수지는 30~35 중량%, 유기용매는 45~50 중량%, 용제는 5~10 중량% 및 광활성제는 10~15 중량%를 혼합하여 제조된 혼합 수지인 것이 바람직하다.
본 발명의 DPR은 수지의 강성을 높일 수 있는 필러가 더 추가될 수 있으며, 발포 성능을 향상시키는 데 보조 역할을 하는 초순수(DI Water)가 더 추가될 수 있다.
필러는 SiOF 계열, SiOF2 계열, SiOF3 계열 등에서 선택될 수 있고, 바람직한 실시예로서 SiOF3 계열의 그 크기는 3um 수준의 필러를 사용할 수 있다.
필러는 0.1wt% 내지 10wt%이고, 초순수는 0.1wt% 내지 10wt%를 혼합할 수 있다.
또한, DPR은 소정의 온도 이상에서 DPR의 팽창이 이루어지며, 어떤 특정 가열 온도에서 DPR의 팽창율은 최대값을 가질 수 있다.
DPR의 팽창 후에는 더 높은 온도를 가열한다고 하더라도 팽창율의 더 커지지는 않는다.
본 발명에서는 DPR의 팽창을 개시하기 위한 소정의 온도값과 최대 팽창이 이루어지는 특정 온도를 반복적인 실험을 통해 확인하였지만, 본 발명은 이러한 DPR의 팽창 속성을 이용하는 것이므로 상세한 팽창 온도값은 개시하지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법의 전체 공정을 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법은 기본 공정과 픽셀 형성 공정으로 구분될 수 있다.
기본 공정은 RGB 픽셀을 형성하기 위한 전공정으로서, 일반적인 Fab. Line 공정에서 이루어질 수 있다.
픽셀 형성 공정은 RGB 픽셀(또는 R 서브 픽셀, G 서브 픽셀, B 서브 픽셀)을 형성하는 후공정으로서, 이때에는 Vacuum Chamber Line의 진공 상태에서의 공정으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 유기층 미세 패턴은 DPR과 DPR의 열화 특성과 팽창성을 이용하기 때문에 미세 패턴을 형성하기 용이하고, 공기, 습기 및 용제 등에 민감한 유기화합물(유기층)의 특성을 고려하여, 전공정과 후공정 각각 Fab.Line과 Vacuum Chamber Line으로 구분하여 미세 패턴을 형성시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 기존의 FMM(Fine Metal Mask)의 사용에 따른 문제점을 해결할 수 있고, PR 마스크를 이용하고 공기나 습기를 차단하기 위한 특수층을 형성할 필요가 없이 단순한 공정으로 제작이 가능하고, Fab.Line과 Vacuum Chamber Line을 반복함으로써 발생할 수 있는 공기 및 습기의 노출로 인한 유기층 형성의 불량율을 고려할 필요가 없다.
기본 공정(전공정)은 다음과 같다.
기판 및 애노드 전극을 정렬시키는 단계(S201), 기판 및 애노드 전극 상부에 DPR을 코팅하는 단계(S202), DPR 상부에 EPL을 코팅하는 단계(S203)를 통해 R OLED, G OLED, B OLED 서브 픽셀 및 RGB OLED 픽셀을 형성하기 위한 기본 베이스 공정을 수행한다.
기본 공전(전공정)은 Fab.Line에서 이루어질 수 있다.
픽셀 공정(후공정)은 다음과 같다.
기본 공정(전공정)을 통해 형성된 기판, 애노드 전극 및 DPR 층에 패턴을 형성시킬 영역에 대응되는 마스크를 상부에 배치하고 UV 및 열을 가하여 패턴 영역의 DPR층을 팽창시키고 Lift-Off 또는 드라이 에칭을 통해 팽창된 DPR을 제거시키는 단계(S204)를 거친다.
S204 단계후, 각각의 유기층을 코팅하고 각각의 서브 픽셀 패턴 영역을 제외한 나머지 영역의 유기층을 Lift-Off 및 Full Dry Etching 공정으로 제거하여, 각각의 R 서브 픽셀을 형성하는 단계(S205), G 서브 픽셀을 형성하는 단계(S206) 및 B 서브 픽셀을 형성하는 단계(S207)을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법의 각 서브 픽셀을 형성하는 공정도이다.
도 3을 참조하면, 각각의 R 서브 픽셀을 형성하는 단계(S205), G 서브 픽셀을 형성하는 단계(S206) 및 B 서브 픽셀을 형성하는 단계(S207)를 확인할 수 있다.
각 서브 픽셀의 유기층은 전자(electron)를 주입하는 캐소드 전극(Cathode electrode)과 정공을 주입하는 애노드 전극(Anode electrode) 및 두 전극 사이에 형성된 유기층으로 이루어질 수 있다.
유기층은 정공 주입층(Hole Injection Layer: HIL), 정공 수송층(Hole Transport Layer: HTL), 전자 주입층(Electron Injection Layer: EIL)/전자 수송층(Electron Transport Layer: ETL) 및 발광층(EML)을 포함할 수 있다.
여기서, 발광 물질층(EML)은 적색 광을 생성하는 적색 발광 물질층(Red EML), 녹색 광을 생성하는 녹색 발광 물질층(Green EML) 및 청색 광을 생성하는 청색 발광 물질층(Blue common EML)을 포함할 수 있다.
각각의 R 서브 픽셀, G 서브 픽셀, B 서브 픽셀의 형성은 순차적으로 다음과 같은 공정으로 이루어질 수 있다.
우선, R 서브 픽셀의 형성(S205)은 도 3의 기본 공정(전공정)을 통해 형성된 기판, 애노드 전극 및 DPR 층에 R 서브 픽셀을 형성시킬 영역에 대응되는 마스크를 상부에 배치하고 UV 및 열을 가하여 R 서브 픽셀 영역의 DPR층을 팽창시키고 Lift-Off 또는 드라이 에칭을 통해 팽창된 DPR을 제거시키는 R 서브 픽셀 패턴 형성 단계를 포함한다(S301).
형성된 R 서브 픽셀 패턴 내에 적색 유기층 스택을 형성한다(S303).
R 서브 픽셀 패턴 내의 적색 유기층 스택을 남기고 나머지 영역의 적색 유기층 스택을 Lift-Off 방식으로 제거한다(S305).
다음으로, G 서브 픽셀의 형성(S206)은 R 서브 픽셀의 형성(S205) 및 도 3의 기본 공정(전공정)을 통해 형성된 기판, 애노드 전극 및 DPR 층에 G 서브 픽셀을 형성시킬 영역에 대응되는 마스크를 상부에 배치하고 UV 및 열을 가하여 G 서브 픽셀 영역의 DPR층을 팽창시키고 Lift-Off 또는 드라이 에칭을 통해 팽창된 DPR을 제거시키는 G 서브 픽셀 패턴 형성 단계를 포함한다(S311).
형성된 G 서브 픽셀 패턴 내에 녹색 유기층 스택을 형성한다(S313).
G 서브 픽셀 패턴 내의 녹색 유기층 스택을 남기고 나머지 영역의 녹색 유기층 스택을 Lift-Off 방식으로 제거한다(S315).
그 다음으로, B 서브 픽셀의 형성(S207)은 R 서브 픽셀의 형성(S205), R 서브 픽셀의 형성(S206) 및 도 3의 기본 공정(전공정)을 통해 형성된 기판, 애노드 전극 및 DPR 층에 B 서브 픽셀을 형성시킬 영역에 대응되는 마스크를 상부에 배치하고 UV 및 열을 가하여 B 서브 픽셀 영역의 DPR층을 팽창시키고 Lift-Off 또는 드라이 에칭을 통해 팽창된 DPR을 제거시키는 B 서브 픽셀 패턴 형성 단계를 포함한다(S321).
형성된 B 서브 픽셀 패턴 내에 청색 유기층 스택을 형성한다(S323).
B 서브 픽셀 패턴 내의 청색 유기층 스택을 남기고 나머지 영역의 청색 유기층 스택을 Lift-Off 방식으로 제거한다(S325).
각각의 RGB 서브 픽셀의 형성(S205, S206, S207) 공정은 Vacuum Chamber Line에서 이루어지고, RGB 순으로 각각의 서브 픽셀이 형성되며, 기본 공정(전공정)의 Fab. Line 공정에서 형성된 베이스 층을 그대로 가져와 Vacuum Chamber Line에서 각각의 서브 픽셀을 순차적으로 형성하는 것이 가능하다.
도 4는 도 3의 각 서브 픽셀 형성 공정을 구체화한 공정도이다.
기판 상에 RGB OLED 서브 픽셀을 형성할 애노드 전극들을 소정 간격으로 이격시켜 형성한 후, 기판과 애노드 전극을 덮도록 DPR층을 도포한다(S401).
DPR층 상에 Easy Peeling Layer(EPL)을 코팅 또는 증착한다(S402).
EPL 상부의 소정 위치에 마스크를 위치시키고 UV를 조사하고 열을 가하면, 그 영역이 팽창하게 되고, Lift-Off 또는 Dry Etching 공정으로 팽창 영역을 제거시키면 제1 서브 픽셀이 형성될 제1 패턴 영역이 형성된다(S403).
전체 영역 상부에 제1색의 유기층 스택(Organic Layer Stack)을 증착하고, 그 상부에 캐소드 전극을 형성시킨다(S404).
제1색의 유기층 스택 및 캐소드 전극 중 제1 패턴 영역을 제외한 나머지 부분의 제1색의 유기층 스택 및 캐소드 전극은 Lift-Off 또는 Dry Etching에 의해 제거된다(S405).
S405 공정에 의해 제1 서브 픽셀이 형성될 수 있다(S406).
제1 서브 픽셀은 일반적으로 R 서브 픽셀일 수 있으며, 선택에 따라 G 서브 픽셀 또는 B 서브 픽셀일 수 있다.
S401 내지 S406 단계는 OLED 장치에서 하나의 서브 픽셀을 형성시키기 위한 공정으로서, 단일 공정일 수 있고 반복 공정일 수 있다.
S405 공정에 연이어, 제2 서브 픽셀을 형성할 수 있다(S407).
제2 서브 픽셀을 형성하는 공정을 살펴보면, 기존 제1 서브 픽셀시 적층 및 형성되었던 DPR과 EPL을 그대로 이용하게 된다.
DPR과 EPL 코팅 또는 증착은 Fab.Line에서 이루어지고, 나머지 후공정들은 Vacuum Chamber Line에서 이루어지므로, DRP과 EPL을 그대로 사용하기 때문에 제1 내지 제3 서브 픽셀 형성 공정은 하나의 동일한 진공 라인에서 공정이 이루어지므로 유기층의 환경 제한 문제를 해결할 수 있다.
S405 공정 후에 연이어서, EPL 상부의 소정 위치에 마스크를 위치시키고 UV를 조사하고 열을 가하면, 그 영역이 팽창하게 되고, Lift-Off 또는 Dry Etching 공정으로 팽창 영역을 제거시키면 제2 서브 픽셀이 형성될 제2 패턴 영역이 형성된다(S408).
전체 영역 상부에 제2색의 유기층 스택(Organic Layer Stack)을 증착하고, 그 상부에 캐소드 전극을 형성시킨다(S409).
제2색의 유기층 스택 및 캐소드 전극 중 제1 및 제2 패턴 영역을 제외한 나머지 부분의 제2색의 유기층 스택 및 캐소드 전극은 Lift-Off 또는 Dry Etching에 의해 제거된다(S410).
S410 공정 후에 의해 제2 서브 픽셀이 형성될 수 있다.
S410 공정에 연이어, 제3 서브 픽셀을 형성할 수 있다(S411).
EPL 상부의 소정 위치에 마스크를 위치시키고 UV를 조사하고 열을 가하면, 그 영역이 팽창하게 되고, Lift-Off 또는 Dry Etching 공정으로 팽창 영역을 제거시키면 제3 서브 픽셀이 형성될 제3 패턴 영역이 형성시킨다(S412).
전체 영역 상부에 제3색의 유기층 스택(Organic Layer Stack)을 증착하고, 그 상부에 캐소드 전극을 형성시킨다(S413).
제3색의 유기층 스택 및 캐소드 전극 중 제1 내지 제3 패턴 영역을 제외한 나머지 부분의 제3색의 유기층 스택 및 캐소드 전극은 Lift-Off 또는 Dry Etching에 의해 제거된다(S414).
S414 공정에 의해 제3 서브 픽셀이 형성될 수 있다.
이어서, S414 단계 이후 Lift-Off 및 Full Dry Etching 공정으로 잔존하는 DPR층 및 그 DPR층 상에 잔존하는 EPL을 제거한 후, Lift-Off 및 Full Dry Etching 공정으로 각 패턴 영역의 EPL 상의 유기층 스택과 캐소드 전극을 EPL과 함께 제거한다.
최종적으로 제1 서브 픽셀, 제2 서브 픽셀 및 제3 서브 픽셀이 형성된 OLED RGB 픽셀을 형성시킬 수 있다(S415).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법 중 기본 공정(전공정)의 공정도를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 기본 공정(전공정)은 Fab.Line 공정으로 이루어진다.
먼저, 기판(501) 상에 RGB OLED 서브 픽셀을 형성할 애노드 전극(503)을 형성한다(A1).
기판(501)은 TFT(Thin Film Transistor) 기판일 수 있으며, 채널의 종류(활성 층위 종류)에 따라서 a-si TFT, Oxide TFT, LTPS TFT 중 어느 기판을 사용할 수 있고, 나아가 당업자에게 공지된 임의의 그 외의 적합한 기판일 수 있다.
각 서브 픽셀의 유기층은 전자(electron)를 주입하는 캐소드 전극(Cathode electrode)과 정공을 주입하는 애노드 전극(Anode electrode) 및 두 전극 사이에 형성된 유기층으로 이루어질 수 있다.
애노드 전극(503)은 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 형성될 수 있고, 이후 공정에서 형성될 캐소드 전극은 빛을 반사하는 전도성 메탈 물질로 형성될 수 있다.
A1 단계 이후, 기판(501)과 애노드 전극(503)을 덮도록 DPR층(505)을 도포한다(B1).
DPR층(505)은 스핀 코팅된 후 연질 베이킹 단계를 행할 수 있다.
B1 단계 이후, DPR층(505) 상에 Easy Peeling Layer(EPL, 507)을 형성한다(C1).
EPL(507)은 이형층의 일 종류로서, RGB OLED 서브 픽셀(및 픽셀)을 형성하는 공정 상에서 EPL(507) 상부에 남아있는 유기층들을 Lift-Off 공정 또는 Dry Etching을 통해 제거할 수 있다.
EPL(507)은 불소계열의 레이어이고, Fab. Line 공정 상에서 코팅 또는 건식 증착이나 습식 증착으로 증착할 수 있다.
이와 같은 기본 공정(전공정)에 따라 RGB OLED 서브 픽셀(또는 RGB OLED 픽셀)의 패턴화 및 형성 공정을 준비할 수 있고, 전공정의 모든 처리 공정은 유기층이 형성되기 전이므로 일반적인 Fab.Line에서 진행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법 중 픽셀 공정(후공정) 상의 R OLED 서브 픽셀의 패턴 및 형성 공정도를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 도 5의 기본 공정(전공정)을 Fab.Line 상에서 공정이 진행된 후, 패턴 형성과 유기층 형성을 위해 Vacuum Chamber Line 상에서 공정이 진행될 수 있다.
먼저, 도 5의 기본 공정(전공정)에서 형성시킨 기판(501), 애노드 전극(503), DPR층(505) 및 EPL(507) 상부의 소정 위치 마스크(509)를 위치시키고 UV를 조사하고 열을 가한다(A2).
이때 DPR층(505) 내의 UV에 의해 노광된 노광 영역이 열에 의해 팽창되면서 그 부피가 부풀어 오르며 노광/팽창 영역(601)이 형성된다.
반대로 노광되지 않은 영역에서는 팽창이 없으므로 DPR층(505) 원래의 코팅된 상태 그대로 유지된다.
노광되지 않은 영역의 DPR층(505)은 이후 G, B OLED 서브 픽셀의 패턴 형성시 그대로 이용되어, 1회의 DPR층(505) 형성에 의해 RGB OLED 서브 픽셀의 패턴 형성을 그대로 이용할 수 있다.
여기서, DPR층(505)은 UV에 의한 노광 공정과 열에 의한 팽창 공정만이 있을 뿐 현상(Develop) 공정을 진행하지 않는다는 점에서 패턴 형성과 같은 반도체 공정 상의 감광성 수지의 용도와는 기본적으로 다르다.
그 다음, Lift-Off 또는 Dry Etching 공정으로 노광/팽창 영역(601)을 제거시키면 R OLED 서브 픽셀이 형성될 R 패턴 영역(603)이 형성된다(B2).
이때, 노광/팽창 영역(601)이 제거되면서 그 영역 상에 형성된 EPL(507)도 함께 제거된다.
B2 단계 이후, 전체 영역 상부에 적색 유기층 스택(Red Organic Layer Stack, 605)을 증착하고, 적색 유기층 스택(605) 상에 캐소드 전극(607)을 형성시킨다(C2).
적색 유기층 스택은 애노드 전극(503)과 캐소드 전극(607) 사이에 제공되고, 애노드 전극(503) 및 캐소드 전극(607) 각각에 접촉하며, 그리고 전자 수송층, 정공 수송층, 및 정공 수송층과 전자 수송층 사이에 제공된 적색 발광층을 포함할 수 있다.
C2 단계에 도시된 바와 같이, R 패턴 영역(603) 내에서 적색 유기층 스택(605)은 상측으로 캐소드 전극(607)에 접촉되고, 하측으로 애노드 전극(503)과 접촉되어 형성된다.
그리고, R 패턴 영역(603) 외의 다른 영역에서는 EPL(507) 상부로 적색 유기층 스택(605)과 캐소드 전극(607)이 순차적으로 형성된다.
이후, C2 단계에서 형성된 적색 유기층 스택(605) 및 캐소드 전극(607) 중 R 패턴 영역(603)을 제외한 나머지 부분의 적색 유기층 스택(605) 및 캐소드 전극(607)은 Lift-Off 또는 Dry Etching에 의해 제거된다(D2).
이때 Lift-Off 또는 Dry Etching 공정시 EPL(507)이 없는 R 패턴 영역(603) 내에서는 적색 유기층 스택(605a)과 캐소드 전극(607a)은 그대로 남아 있고, 다른 영역은 EPL(507)이 존재하므로 적색 유기층 스택(605)과 캐소드 전극(607)은 제거될 수 있다.
D2 단계에서, 최종적으로 기판(501), 애노드 전극(503), 적색 유기층 스택(605a) 및 캐소드 전극(607a)의 R OLED 서브 픽셀이 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법 중 픽셀 공정(후공정) 상의 G OLED 서브 픽셀의 패턴 및 형성 공정도를 도시한 것이다.
도 7의 공정도는 G OLED 서브 픽셀의 패턴 형성 공정으로서, 독립적인 공정이 아닌, 도 5의 기본 공정(전공정)과 도 6의 R OLED 서브 픽셀 공정에 이어 연속적으로 행해지는 공정이다.
먼저, 도 5 및 도 6의 공정에서 형성된 기판(501), 애노드 전극(503), DPR층(505) 및 EPL(507)에서 패터닝된 R OLED 서브 픽셀 상부에 EPL(507a)일 코팅 또는 증착하고(A3), 소정 위치로 이격된 마스크(509)를 위치시키고 UV를 조사하고 열을 가한다(B3).
여기서, 패터닝된 R OLED 서브 픽셀 상부에 증착되는 EPL(507a)은 진공챔버 내에서 이루어지므로 플라즈마 증착 공정이나 건식 증착 공정으로 이루어질 수 있다.
이때 DPR층(505) 내의 UV에 의해 노광된 노광 영역이 열에 의해 팽창되면서 그 부피가 부풀어 오르며 노광/팽창 영역(701)이 형성된다.
반대로 노광되지 않은 영역에서는 팽창이 없으므로 DPR층(505) 원래의 코팅된 상태 그대로 유지된다.
노광되지 않은 영역의 DPR층(505)은 이후 B OLED 서브 픽셀의 패턴 형성시 그대로 이용되어, 1회의 DPR층(505) 형성에 의해 RGB OLED 서브 픽셀의 패턴 형성을 그대로 이용할 수 있다.
그 다음, Lift-Off 또는 Dry Etching 공정으로 노광/팽창 영역(701)을 제거시키면 R OLED 서브 픽셀이 형성될 G 패턴 영역(703)이 형성된다(C3).
이때, 노광/팽창 영역(701)이 제거되면서 그 영역 상에 형성된 EPL(507)도 함께 제거된다.
C3 단계 이후, 전체 영역 상부에 녹색 유기층 스택(Green Organic Layer Stack, 705)을 증착하고, 녹색 유기층 스택(705) 상에 캐소드 전극(707)을 형성시킨다(D3).
녹색 유기층 스택(705)은 애노드 전극(503)과 캐소드 전극(707) 사이에 제공되고, 애노드 전극(503) 및 캐소드 전극(707) 각각에 접촉하며, 그리고 전자 수송층, 정공 수송층, 및 정공 수송층과 전자 수송층 사이에 제공된 녹색 발광층을 포함할 수 있다.
D3 단계에 도시된 바와 같이, G 패턴 영역(703) 내에서 녹색 유기층 스택(705)은 상측으로 캐소드 전극(707)에 접촉되고, 하측으로 애노드 전극(503)과 접촉되어 형성된다.
그리고, G 패턴 영역(703) 외의 다른 영역에도 EPL(507, 507a) 상부로 녹색 유기층 스택(705)과 캐소드 전극(707)이 순차적으로 형성된다.
이후, D3 단계에서 형성된 녹색 유기층 스택(705) 및 캐소드 전극(707) 중 G 패턴 영역(703)을 제외한 나머지 부분의 녹색 유기층 스택(705) 및 캐소드 전극(707)은 Lift-Off 또는 Dry Etching에 의해 제거된다(E3).
R 패턴 영역(603)과 G 패턴 영역(703)은 DPR 두께가 수 um 정도이고,　유기층 및 전극 메탈은 0.5um 이하이므로 웰(Well) 형태로서 내부의 녹색 유기층 스택(705) 및 캐소드 전극(707)은 그대로 남아 있게 된다.
따라서, 이때 Lift-Off 또는 Dry Etching 공정시 R 패턴 영역(603)과 G 패턴 영역(703) 내에서는 녹색 유기층 스택(705a)과 캐소드 전극(707a)은 그대로 남아 있고, 다른 영역은 EPL(507, 507a)이 존재하고 웰의 상단에 존재하므로 녹색 유기층 스택(705)과 캐소드 전극(707)은 제거될 수 있다.
E3 단계에서, 최종적으로 기판(501), 애노드 전극(503), 적색 유기층 스택(605a) 및 캐소드 전극(607a)의 R OLED 서브 픽셀(녹색 유기층 스택(705a) 및 캐소드 전극(707a)이 잔존된 상태)과, 기판(501), 애노드 전극(503), 녹색 유기층 스택(705a) 및 캐소드 전극(707a)의 G OLED 서브 픽셀이 형성되어 있음을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법 중 픽셀 공정(후공정) 상의 B OLED 서브 픽셀의 패턴 및 형성 공정도를 도시한 것이다.
도 8의 공정도는 B OLED 서브 픽셀의 패턴 형성 공정으로서, 독립적인 공정이 아닌, 도 5의 기본 공정(전공정)과 도 6의 R OLED 서브 픽셀 공정과 도 7의 G OLED 서브 픽셀 공정에 이어 연속적으로 행해지는 공정이다.
먼저, 도 5 내지 도 7의 공정에서 형성된 기판(501), 애노드 전극(503), DPR층(505) 및 EPL(507, 507a)에서 R OLED 서브 픽셀 상부 및 G OLED 서브 픽셀 상부에 EPL(507b)을 코팅 또는 증착하고(A4), 소정 위치로 이격된 마스크(509)를 위치시키고 UV를 조사하고 열을 가한다(B4).
이때 DPR층(505) 내의 UV에 의해 노광된 노광 영역이 열에 의해 팽창되면서 그 부피가 부풀어 오르며 노광/팽창 영역(801)이 형성된다.
반대로 노광되지 않은 영역에서는 팽창이 없으므로 DPR층(505) 원래의 코팅된 상태 그대로 유지된다.
그 다음, Lift-Off 또는 Dry Etching 공정으로 노광/팽창 영역(801)을 제거시키면 B OLED 서브 픽셀이 형성될 B 패턴 영역(803)이 형성된다(C4).
이때, 노광/팽창 영역(801)이 제거되면서 그 영역 상에 형성된 EPL(507)도 함께 제거된다.
C4 단계 이후, 전체 영역 상부에 청색 유기층 스택(Blue Organic Layer Stack, 805)을 증착하고, 청색 유기층 스택(805) 상에 캐소드 전극(807)을 형성시킨다(D4).
청색 유기층 스택(805)은 애노드 전극(503)과 캐소드 전극(807) 사이에 제공되고, 애노드 전극(503) 및 캐소드 전극(807) 각각에 접촉하며, 그리고 전자 수송층, 정공 수송층, 및 정공 수송층과 전자 수송층 사이에 제공된 청색 발광층을 포함할 수 있다.
D4 단계에 도시된 바와 같이, B 패턴 영역(803) 내에서 청색 유기층 스택(805)은 상측으로 캐소드 전극(807)에 접촉되고, 하측으로 애노드 전극(503)과 접촉되어 형성된다.
그리고, B 패턴 영역(803) 외의 다른 영역에도 EPL(507, 507a, 507b) 상부로 녹색 유기층 스택(805)과 캐소드 전극(807)이 순차적으로 형성된다.
이후, D4 단계에서 형성된 청색 유기층 스택(805) 및 캐소드 전극(807) 중 B 패턴 영역(803)을 제외한 나머지 부분의 청색 유기층 스택(805) 및 캐소드 전극(807)은 Lift-Off 또는 Dry Etching에 의해 제거된다(E4).
R 패턴 영역(603), G 패턴 영역(703) 및 B 패턴 영역(803)은 DPR 두께가 수 um 정도이고,　유기층 및 전극 메탈은 0.5um 이하이므로 웰(Well) 형태로서 내부의 청색 유기층 스택(805) 및 캐소드 전극(807)은 그대로 남아 있게 된다.
따라서, 이때 Lift-Off 또는 Dry Etching 공정시 R 패턴 영역(603), G 패턴 영역(703) 및 B 패턴 영역(803) 내에서는 청색 유기층 스택(805a)과 캐소드 전극(807a)은 그대로 남아 있고, 다른 영역은 EPL(507, 507a, 507b)이 존재하고 웰의 상단에 존재하므로 청색 유기층 스택(805)과 캐소드 전극(807)은 제거될 수 있다.
E4 단계에서, 최종적으로 기판(501), 애노드 전극(503), 적색 유기층 스택(605a) 및 캐소드 전극(607a)의 R OLED 서브 픽셀(녹색 유기층 스택(705a) 및 캐소드 전극(707a)과 청색 유기층 스택(805a) 및 캐소드 전극(807a)이 잔존된 상태)과, 기판(501), 애노드 전극(503), 녹색 유기층 스택(705a) 및 캐소드 전극(707a)의 G OLED 서브 픽셀(청색 유기층 스택(805a) 및 캐소드 전극(807a)이 잔존된 상태)과, 기판(501), 애노드 전극(503), 청색 유기층 스택(805a) 및 캐소드 전극(807a)의 B OLED 서브 픽셀이 형성되어 있음을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법에 의해 형성된 RGB OLED 픽셀을 도시한 것이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 도 8의 E4 단계 이후 Lift-Off 및 Full Dry Etching 공정으로 잔존하는 DPR층(505) 및 그 DPR층(505) 상에 잔존하는 EPL(507, 507a, 507b)를 제거한다.
그리고, 잔존하는 DPR층(505)이 제거됨으로써 각 패턴 영역의 웰(Well) 구조가 제거되므로 그 다음으로 Lift-Off 및 Full Dry Etching 공정으로 각 패턴 영역의 EPL(507, 507a, 507b) 및 그 EPL(507, 507a, 507b) 상의 유기층 스택과 캐소드 전극을 제거한다.
최종적으로 도 9에서와 같이, R OLED 서브 픽셀(900R), G OLED 서브 픽셀(900G) 및 B OLED 서브 픽셀(900B)을 형성시킬 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 일 실시예에 따른 유기층의 미세 패턴화 방법에 의해 형성시킨 DPR의 팽창 사진과 DPR이 패턴화된 사진이다.
도 10의 (A)는 DPR 팽창 후 광학현미경 사진이고, (B)는 (A)의 V-V 단면의 DPR 팽창 후 SEM 단면 사진을 나타낸다.
도 10의 (A) 및 (B)는 기판 상에 형성된 DPR은 UV 조사 및 열을 가함으로써 RGB OLED 서브 픽셀을 형성할 패턴 영역에서 팽창됨을 보여준다.
도 11의 (A)는 DPR 패터닝 후 광학현미경 사진이고, (B)는 (A)의 V-V 단면의 DPR 패터닝 후 SEM 단면 사진을 나타낸다.
도 11의 (A) 및 (B)는 기판 상에 형성된 DPR이 도 10의 팽창 후, Lift-Off 또는 Dry Etching 공정에 의해 RGB OLED 서브 픽셀이 형성될 패턴 영역이 패터닝되어 있는 것을 보여준다.
이상에서 실시 형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101, 501 : 기판
103, 503 : 애노드 전극
105, 505 : Dry Patterning Resin(DPR, 건식 패터닝 수지)
107, 507, 507a, 507b : EPL(Easy Peeling Layer, 이형층)
109, 509 : 마스크
601, 701, 801 : 노광/팽창 영역
603 : R 패턴 영역
605, 605a : 적색 유기층 스택
607, 707, 807, 607a, 707a, 807a : 캐소드 전극
703 : G 패턴 영역
705, 705a : 녹색 유기층 스택
803 : B 패턴 영역
805, 805a : 청색 유기층 스택
900R : R OLED 서브 픽셀
900G : G OLED 서브 픽셀
900B : B OLED 서브 픽셀

Claims (18)

  1. 기판, 애노드 전극, 수지층을 순차적으로 적층 형성하고,
    상기 수지층 상부면에 EPL(Easy Peeling Layer, 이형층)을 형성시키고,
    RGB 서브 픽셀 중 어느 하나의 패턴을 형성시킬 위치에 UV 및 열을 가하여 특정 영역의 상기 수지층을 팽창시키고, 상기 수지층의 팽창된 부분 및 팽창된 부분 상의 EPL를 제거하여 RGB OLED 서브 픽셀 중 어느 하나의 패턴 영역을 형성시키고,
    상기 어느 하나의 패턴 영역 내에 어느 하나의 발광색을 포함하는 유기층 스택 및 캐소드 전극을 순차적으로 적층 형성하여 하나의 서브 픽셀을 형성하고,
    상기 어느 하나의 서브 픽셀 형성 후, 특정 영역의 팽창된 수지층 제거와, 다른 하나의 발광색을 포함하는 유기층 스택 및 캐소드 전극을 순차적으로 적층 형성하고, 상기 특정 영역을 제외한 상기 어느 하나의 패턴 영역에 형성된 다른 하나의 발광색을 포함하는 유기층 스택 및 캐소드 전극을 제거하여 다른 하나의 서브 픽셀을 형성하는, 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 애노드 전극, 수지층 및 EPL 형성은 Fab. Line 공정에서 이루어지고,
    상기 Fab. Line 공정에 연속하여, 상기 수지층 팽창 및 제거, 유기층 스택 및 캐소드 전극 형성 및 제거는 Vacuum Chamber Line 공정에서 이루어지는, 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수지층은 베이스 수지, 유기용매 및 광활성제를 혼합한 수지인, 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법.
  8. 기판 상에 애노드 전극을 형성하는, 애노드 전극 형성단계;
    상기 기판 및 애노드 전극 상에 수지층을 형성하는, 수지층 형성단계;
    상기 수지층 상부에 EPL(Easy Peeling Layer, 이형층)를 형성하는, EPL 형성단계;
    제1 서브 픽셀 패턴을 형성시킬 상기 수지층에 대응되는 마스크를 상부에 배치하고 UV 및 열을 가하여 패턴 영역의 DPR층을 팽창시키는, 제1 서브 픽셀용 수지층 팽창단계;
    상기 팽창된 수지층을 제거시켜 제1 서브 픽셀 패턴 영역을 형성시키는, 제1 서브 픽셀 패턴 영역 형성단계;
    상기 EPL 및 상기 제1 서브 픽셀 패턴 영역 상에 제1색의 유기층 스택을 형성하는, 제1색의 유기층 스택 형성단계;
    상기 제1색의 유기층 스택 상에 캐소드 전극을 형성하는, 제1 서브 픽셀 캐소드 전극 형성단계;
    상기 제1 서브 픽셀 상에 제거된 EPL를 다시 증착하는, EPL 재형성단계;
    상기 수지층 상부에 마스크를 배치하고 UV 및 열을 가하여 제2 서브 픽셀 패턴 영역의 수지층을 팽창시키는, 제2 서브 픽셀용 수지층 팽창단계; 및
    상기 팽창된 수지층을 제거시켜 제2 서브 픽셀 패턴 영역을 형성시키는, 제2 서브 픽셀 패턴 영역 형성단계;를 포함하고,
    상기 제1 서브 픽셀 패턴 영역 내의 제1색의 유기층 스택 및 캐소드 전극을 남기고 나머지 영역의 제1색의 유기층 스택 및 캐소드 전극을 제거하는, 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 애노드 전극은 RGB 서브 픽셀용으로 서로 이격되어 상기 기판 상에 형성되고,
    상기 수지층은 상기 기판 및 상기 애노드 전극을 덮은 채로 형성되고,
    상기 EPL은 상기 수지층의 상면 전체에 코팅 또는 증착되는, 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법.
  12. 삭제
  13. 제8항에 있어서,
    상기 EPL 상에 제2색의 유기층 스택을 형성하는, 제2색의 유기층 스택 형성단계;
    상기 제2색의 유기층 스택 상에 캐소드 전극을 형성하는, 제2 서브 픽셀용 캐소드 전극 형성단계; 및
    상기 제1 서브 픽셀 패턴 영역 내의 제2색의 유기층 스택 및 캐소드 전극과, 상기 제2 서브 픽셀 패턴 영역 내의 제2색 유기층 스택 및 캐소드 전극을 남기고, 나머지 영역의 제2색 유기층 스택 및 캐소드 전극을 제거하는, 제2 서브 픽셀 형성단계;를 더 포함하는, 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 서브 픽셀 및 상기 제2 서브 픽셀 상에 EPL를 다시 증착하는, EPL 재형성단계;
    상기 수지층 위에 마스크를 배치하고 UV 및 열을 가하여 제3 서브 픽셀 패턴 영역의 수지층을 팽창시키는, 제3 서브 픽셀용 수지층 팽창단계; 및
    상기 팽창된 수지층을 제거시켜 제3 서브 픽셀 패턴 영역을 형성시키는, 제3 서브 픽셀 패턴 영역 형성단계;를 더 포함하는, 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 EPL 상에 제3색의 유기층 스택을 형성하는, 제3색의 유기층 스택 형성단계;
    상기 제3색의 유기층 스택 상에 캐소드 전극을 형성하는, 제3색의 서브 픽셀용 캐소드 전극 형성단계; 및
    상기 제1 서브 픽셀 패턴 영역 내의 제3색의 유기층 스택 및 캐소드 전극과, 상기 제2 서브 픽셀 패턴 영역 내의 제3색의 유기층 스택 및 캐소드 전극과, 상기 제3 서브 픽셀 패턴 영역 내의 제3색의 유기층 스택 및 캐소드 전극을 남기고, 나머지 영역의 제3색의 유기층 스택 및 캐소드 전극을 제거하는, 제3 서브 픽셀 형성단계;를 더 포함하는, 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 RGB 서브 픽셀 영역을 제외한 잔존하는 상기 수지층 및 EPL을 제거하는, 잔존층 제거단계; 및
    상기 제1 서브 픽셀 영역 내의 제2색의 유기층 스택 및 캐소드 전극과, 제3색의 유기층 스택 및 캐소드 전극과, 상기 제2 서브 픽셀 영역 내의 제3색의 유기층 스택 및 캐소드 전극을 제거하는, RGB 서브 픽셀 형성단계;를 더 포함하는, 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 수지층은 베이스 수지, 유기용매 및 광활성제를 혼합한 수지인, 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법.
  18. 제1항, 제5항, 제7항, 제8항, 제11항, 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항의 디스플레이용 RGB 서브 픽셀 형성 방법에 의해 제조되는, 디스플레이용 RGB OLED 서브 픽셀 구조체.
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