KR19980033341A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
유기 전기 루미네센트 표시 장치에 있어서의 음극과 양극의 전기적 단락을 방지하고, 또 대면화에서 자유 자재로 표시 화소를 가능하게 한다.
투명 지지 기판상에 투명 전극으로 이루어지는 패터닝된 애노드를 갖고, 상기 애노드 및 투명 지지 기판 상에 유기 일렉트로 루미네센트 재료로 이루어지는 유기 EL층이 형성되며, 복수의 캐소드가 상기 유기 EL층을 상기 애노드를 사이에 두고 형성되어 이루어지는 표시 장치에 있어서, 복수로 패터닝되어 절연성을 갖는 격벽이 상기 애노드상에 배열되고, 상기 유기 EL층이 상기 격벽상 및 애노드 상에 형성되며, 이웃하는 상기 격벽 사이에 서로 분리된 캐소드가 배치된다.
Description
본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 평면 디스플레이에 이용하는데 적당한 유기 일렉트로 루미네센트 화상 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
도 7에 종래의 유기 일렉트로 루미네센트 표시 장치(이하, 유기 EL 표시 장치라고 함)의 일례의 단면도를 도시한다. 투명 지지 기판(31)에 최초로 패터닝할 전극에는 투명 전극, 통상 산화 인듐(ITO)이 이용된다. ITO의 패터닝은 종래 잘 알려져 있는 포토리소그래피 기술을 사용하고, 염화 제2철을 함유하는 화학 약품액중에서 습식 에칭법으로 행한다. 이 패터닝된 ITO는 애노드(32)로서, 이것을 갖는 투명 지지 기판상에 진공 증착법으로 유기 EL층(35)을 성막하고, 이 유기 EL층(35)상에 다시 캐소드(37)를 패터닝하여 형성하지 않으면 않된다.
이것을 포토레지스트 기술을 이용한 습식 에칭법으로 행하였을 경우, 레지스트를 박리할 시 및 이 포토레지스트로서 캐소드를 선택적으로 에칭할 시에, 수분이 유기 EL층 및 유기 EL층과 캐소드와의 경계면으로 침투하게 된다. 이 때문에, 표시 장치의 발광 성능 및 수명 특성을 현저하게 열화시켜 버린다는 문제가 있었다.
이와 같은 부적합을 회피하는 최근 잘 알려진 유기 EL 표시 장치와 그 제조 방법으로서, 섀도우 마스크를 이용해 복수의 유기 일렉트로 루미네센트 재료(이하, 유기 EL 재료라고 함)와 캐소드를 증착하여 얻어지는 구조인 것과 그 방법이 있다.
이 섀도우 마스크법에서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 유리와 같은 투명 지지 기판(31)상에 ITO 등의 투명 전극을 스퍼터링법 등으로 성막하고, 스트라이프 형상으로 패터닝한 애노드(32)를 형성한다. 그래서, 전면을 피복하도록 제1 유기 EL층(33)과 제2 유기 EL층(34)를 적층하여 형성한다. 이 제1 및 제2 유기 EL층이 유기 EL층(35)을 구성한다.
그래서, 금속 등을 재료로 한 섀도우 마스크로, 스트라이프 형상으로 복수의 슬릿이 들어가는 스트라이프형 차폐부(36)를 갖는 섀도우 마스크를, 이들의 슬릿이 상기 애노드(32)의 패턴에서 교차하도록 배치하고, 유기 EL층(35)이 형성된 투명 지지 기판(31)에 밀착시킨다. 그런 후, 이 유기 EL층(35) 표면에 섀도우 마스크를 매개로 캐소드 재료를 진공 증착하여, 패터닝된 캐소드(37)를 얻는다.
그 외, 특개평5-275172호 공보에 있어서, 첸운탄이 유기 EL 표시 장치와 그 제조 방법의 기술에 대해서 개시하고 있다. 첸운탄은 투명 지지 기판(35)상에서 횡방향으로 간격을 두어 배치하는 일련의 평행한 ITO의 애노드라인 형성 기술에 대해서 기재하고 있다. 이 애노드라인에 교차하는 방향에서 종방향으로 간격을 두어 벽을 배치하고, ITO의 애노드라인 및 벽을 갖는 투명 지지 기판 표면의 상부에 유기 EL층을 부착시킨다. 이 때, 벽의 높이는 유기 EL층의 두께를 상회하는 높이로 설정하고 있다. 그런 후, 캐소드를 형성하는 금속의 기상 퇴적용 소스원을, 투명 지지 기판 표면에 대해서 상기 소스원과 유기 EL층 표면의 인접 부분 사이에 각 벽을 사이에 끼울 각도로 설정한다. 이와 같이 하여, 캐소드용 금속막을 부착시켜 캐소드를 형성하고 있다.
여기서, 상기의 벽을 형성하기 위한 재료로서, 네가티브형 포토레지스트를 스핀 코팅한 막 혹은 건조막을 이용하고 있다. 그래서, 이들의 포토레지스트 혹은 건조막에 소정의 광학 패턴의 광을 노광하고, 노광 영역의 포토레지스트를 가교(架橋)하여 불용형으로 하는 한편으로, 미노광 영역을 현상 및 세정 기법으로 제거하여 포토레지스트에 의한 벽을 만든다.
또한, 이들 방법 대신 벽 형성 방법으로서 첸운탄은 포토레지스트를, 형성하고자 하는 벽을 포위하는 영역에 패터닝시켜 부착하고, 실리카(silica), 질화 규소, 알루미늄 등의 벽 형성 재료를 벽 형성 영역에 부착시키고, 그런 후 용제 리프트오프(lift-off) 등의 방법으로 포토레지스트를 제거하여, 벽을 형성하는 방법도 개시하고 있다.
캐소드를 형성하는 금속을 진공 증착하면, 유기 EL층과의 사이에 벽을 사이에 두고 있는 부분에서는 벽을 따라 금속은 격리되고, 따라서 원하는 패턴으로 캐소드를 형성할 수 있었던 유기 EL 표시 장치가 얻어진다.
이와 같이 하여 제작된 유기 EL 표시 장치는, 원하는 화소를 구성하는 애노드와 캐소드 사이에 통상 5∼20V의 전압을 인가하여 유기 EL층에 전류를 흘리고, 임의의 패턴을 발광시켜 표시 장치로서 사용된다.
이미 서술한 바와 같이 유기 EL 표시 장치는, 유기 EL층을 애노드와 캐소드가 끼워진 구조를 하고 있다. 애노드와 캐소드 사이에 전압을 인가하여 유기 EL층층 발광시킴으로써 임의의 모양의 표시를 하는데는, 애노드와 캐소드의 전극을 임의의 모양으로 패터닝할 필요가 있다. 그래서, 도트매트릭스 디스플레이에서는 애노드와 캐소드를 격자상으로 교차하는 모양으로 배치하여 각 전극을 패터닝하면 된다.
종래의 기술에서 서술한 바와 같이, 투명 지지 기판상의 애노드의 패터닝은 용이하다. 문제는 유기 EL층(35)상에 다시 캐소드(37)를 패터닝하여 형성하지 않으면 않된다는 점이다. 이것을 포토레지스트 기술을 이용한 건식 에칭법으로 행하였을 경우 레지스트를 박리할 시 및 이 레지스트에 의해 캐소드를 선택적으로 에칭할 시에 수분이 유기 EL층 및 유기 EL층과 캐소드와의 경계면으로 침투하고 있기 때문에 그 발광 성능 및 수명 특성을 현저하게 열화시켜 버린다는 문제가 있었다.
이와 같은 부적합을 회피하는 수단으로서, 유기 EL층(35)상에 캐소드를 형성할 때 상술한 바와 같은 섀도우 마스크를 사용하는 방법과, 포토레지스트 기술을 사용하여 벽을 제작해 벽을 캐소드의 패터닝에 이용하는 방법이 있다.
그러나, 전자의 섀도우 마스크를 사용하는 방법에 있어서, 큰 기판 사이즈에서는 섀도우 마스크의 스스로의 무게에 의해 투명 지지 기판의 중앙부에서는 유기 EL층(35)에 밀착할 수 없고, 캐소드가 원하는 장소에서 분리되지 않아 단락해 버린다. 그리고, 정밀한 캐소드의 패터을 형성할 수 없다. 또한, 큰 기판 사이즈가 아니어도 미세한 패턴에서는 섀도우 마스크의 제작상, 섀도우 마스크의 두께를 얇게 할 필요가 있지만, 얇은 섀도우 마스크는 강성(剛性)이 적고, 따라서 기판의 유기 EL층(35)에 밀착시키는 것이 매우 곤란하게 된다.
그래서, 자성 재료로서 얇은 섀도우 마스크를 제작하고, 투명 지지 기판(31)에서 유기 EL층(35)을 부착시킨 면의 반대측에 자석을 배치하여, 섀도우 마스크의 스트라이프형 차폐부(36)를 자력(磁力)으로 유기 EL층(35)에 밀착시키는 기술이 사용된다. 그러나, 섀도우 마스크가 유기 EL층(35)에 밀착하기까지 유기 EL층(35)에 대한 찰상(38)을 내버린다. 구동 전압을 20V 이하로 막기 위해, 유기 EL층(35)은 통상 그 두께가 통상 1㎛보다 얇기 때문에, 이 찰상(38)은 용이하게 유기 EL층(35) 하부의 애노드(32)에 도달해 버린다. 도 7에서 도시하는 바와 같이, 이와 같은 찰상(38)이 캐소드(37)가 패터닝되야 할 부위에 존재하면, 캐소드 형성 공정에서 캐소드 재료의 금속이 이 찰상(38)을 통해 애노드(32)와 접촉하고, 캐소드와 애노드가 전기적으로 단락해 버린다. 캐소드와 애노드가 단락하면 그들의 전극에 끼워진 유기 EL층(35)에, 발광에 필요한 전압이 인가되지 않게 되고, 따라서 그 해당하는 표시 화소가 발광하지 않는다는 문제가 발생한다. 그리고, 표시 장치의 제조 수융을 저하시킨다.
또한, 포토레지스트를 이용한 벽을 사용하는 후자의 방법에서는, 유기 EL층과 캐소드용 금속의 증착 소스 사이에 벽을 배치할 필요가 있기 때문에, 큰 면적인 투명 지지 기판의 캐소드의 패터닝에는 큰 진공 성막 장치가 필요로 되고 설비 투자가 고액으로 된다는 결점이 있다. 그리고, 고액의 설비 투자에 따라 제조 원가도 높게다는 문제도 있다.
또, 캐소드용 금속의 증착 소스원과 유기 EL층에 끼워진 벽이 그 벽을 따라 유기 EL층 표면으로 투영하는 영역의 폭과 그 벽 자신의 폭과의 합계의 거리가, 인접하는 캐소드와의 분리폭으로 된다. 이 때문에, 대면적의 표시 기판에서는 캐소드용 금속 증착 소스원에 가까운 부분과 먼 부분에서는 벽이 투영하는 화소의 분리폭이 다르게 되어 있다는 부적합도 있다.
또한, 캐소드 금속의 증착 소스원과 투명 지지 기판을 연결하는 직선과 거의 평행행 패턴에서는, 벽을 유기 EL층으로 투영할 부분이 존재하지 않게 되기 때문에 패터닝할 수 없다는 결점도 있다.
본 발명의 목적은, 대면적의 표시 장치에서도 미세한 캐소드의 패터닝을 간단하면서 염가로 형성할 수 있고, 게다가 임의의 형상인 캐소드의 패터닝이 가능한 유기 EL 표시를 제공하는 데 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 표시 장치에서는, 투명 지지 기판상에 투명 전극으로 이루어지는 패터닝된 애노드를 갖고, 상기 애노드 및 투명 지지 기판상에 유기 일렉트로 루미네센트 재료로 이루어지는 유기 EL층이 형성되며, 복수의 캐소드가 상기 유기 EL층을 상기 애노드를 사이에 두고 형성되어 이루어지는 표시 장치에 있어서, 복수로 패터닝되어 절연성을 갖는 간벽이 상기 애노드상에 배열되고, 상기 유기 EL층이 상기 간벽상 및 애노드상에 형성되며, 인접하는 상기 간벽 사이에 서로 분리된 캐소드가 배치되어 있다.
여기서, 상기 패터닝된 애노드와 상기 패터닝된 간벽이 서로 교차하도록 형성되어 있다.
혹은, 교차하고 있는 행과 열에서 배치된 복수의 발광 화소로 이루어지는 상기 표시 장치에 있어서, 상기 애노드는 스트라이프 형상으로 행방향으로 배열되고, 상기 간벽은 스트라이프 형상으로 열방향으로 배열되어 있다.
또한, 상기 간벽의 두께가 상기 유기 EL층의 두께보다 크게 되어 있다.
본 발명의 표시 장치의 제조 방법은, 투명 지지 기판상에 투명 전극으로 이루어지는 애노드를 패터닝하는 공정과, 상기 투명 지지 기판상 및 패터닝된 애노드상에 패터닝된 간벽을 설치하는 공정, 상기 간벽을 형성한 후에 유기 EL층을 상기 간벽상 및 애노드상에 형성하는 공정, 상기 투명 지지 기판상에 상기 간벽을 매개로 섀도우 마스크를 설치해 상기 섀도우 마스크의 스트라이프형 차폐부를 상기 간벽 상부에 밀착시켜 전면에 금속 원자를 밀착시키는 공정, 상기 섀도우 마스크를 투명 지지 기판으로부터 갈라 놓아 상기 간벽 상부의 스트라이프형 차폐부를 제거하여 패터닝한 캐소드를 형성하는 공정을 포함한다.
여기서, 상기 섀도우 마스크에는 다수의 슬릿이 형성되고, 상기 슬릿 사이가 상기 스트라이프형 차폐부로 되어 있다.
이와 같이 본 발명에서는, 간벽이 유기 EL 층에서 튀어나오도록 형성되어 있기 때문에, 이 유기 EL층은 섀도우 마스크의 접촉에 의한 손상 등으로부터 완전히 보호된다. 또한, 캐소드 형성 공정에 있어서, 섀도우 마스크의 스트라이프형 차폐부가 간벽 상부에 밀착하기 때문에 캐소드 재료인 금속의 증착으로 날아오는 금속 원자의 방향은 등방성을 갖고 있어도 패터닝된 캐소드를 형성할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태를 설명하기 위한 표시 장치의 평면도.
도 2a에서 2b는 상기 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정순의 단면도.
도 3a에서 3c은 상기 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정순의 단면도.
도 4는 상기 표시 장치의 제조 공정에서 사용하는 섀도우 마스크의 평면도.
도 5a에서 5b는 상기 표시 장치의 제조 공정에서 사용하는 섀도우 마스크의 평면도.
도 6a에서 6b는 본 발명의 제2 실시 형태를 설명하기 위한 제조 공정순의 단면도.
도 7은 종래의 기술을 설명하기 위한 표시 소자의 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 31 : 투명 지지 기판
2, 18, 32 : 애노드
3 : 격벽
4, 35 : 유기 EL층
4a : α-NPD층
4b : Alq3층
5, 21, 37 : 캐소드
6 : 건조막 레지스트
7 : 포토마스크
8 : 근자외광(近紫外光)
9 : 차광 패턴
10 : 증착 유기 분자
11, 11a, 11b : 섀도우 마스크
12, 19, 36 : 스트라이프형 차폐부
13, 13a, 13b : 슬릿부
14 : 자석
15, 20 : 증착 금속
16 : 합금층
17 : 브릿지부
33 : 제1 유기 EL층
34 : 제2 유기 EL층
38 : 찰상(擦傷)
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 형태를 도시하는 일부 잘라낸 평면도이다.
도1 에 도시한 바와 같이 두께가 1.1㎜인 유리 기판을 투명 지지 기판(1)으로 했다. 투명 지지 기판(1)상에 ITO막을 스퍼터법으로 100㎚의 두께로 성막하였다. 유리 기판은 수분의 흡착은 적은 무알카리 유리판이 바람직하지만, 기판 건조를 충분히 행하는 등 공정에 주의를 기울이면 염가인 저알카리 유리판 혹은 소다라임 유리판이어도 좋다.
이 유리 기판에 성막한 ITO막을 포토리소그래피 기술과 에칭 기술로 간격을두어 횡방향으로 스트라이프 형상으로 패터닝한 것을 애노드(2)로 하였다. ITO막은 애노드로서 기능시킴과 동시에 유기 EL층에서 발생시킨 발광을 이 ITO막을 통과하여 외부로 추출하여 표시 장치로 하는 것이기 때문에 보다 저저항이고, 또한 보다 광투과율이 높은 것이 바람직하다. ITO의 패턴은 라인 피치 1.0㎜, 라인폭은 0.6㎜, 길이 45㎜로 128개의 열을 구성한다. 이 애노드(2)의 라인은 표시 소자의 행을 구성하는 것이다.
그리고, 애노드(2)에 교차하도록 격벽(3)을 형성하였다. 격벽(3)의 패턴은 피치 1.0㎜, 폭 0.4㎜이고, 높이는 40㎛ 내지 50㎛이다. 이 격벽(3)은 표시 소자의 열 라인을 구성한다.
그리고, 진공 증착 장치에서 유기 EL층(4)을 사각형으로 형성하고, 그런 후, 격벽(3)과 격벽(3)의 사이가 슬릿형으로 되는 섀도우 마스크를 이용해 금속을 진공 증착하여 열 라인을 구성하는 캐소드(5)를 형성하였다.
다음에, 이 제1 실시 형태의 표시 장치의 제조 방법을 도2 내지 도 5에 기초하여 설명한다. 여기서, 도 2 및 도 3은 투명 지지 기판(1)에 애노드(2)를 패터닝한 후 유기 EL층(4)을 형성하고 캐소드(5)를 형성할 때까지의 공정순의 단면도이다. 도4 및 도 5는 표시 소자의 제조 공정에서 이용하는 섀도우 마스크의 평면도이다.
도 2a에 도시하는 바와 같이, 투명 지지 기판(1)에 스트라이프 형상의 애노드(2)를 형성한다. 여기서, 이 애노드(2)는 ITO로 구성된다. 다음에, 네가티브형의 드라이브 필름 레지스트(6)를 라미네이터(laminater)로 투명 지지 기판(1)상에 붙인다. 그리고, 포토마스크(7)를 사용해 노광기에 의해 근자외광(8)을 조사하고, 스트라이프 형상의 광학 패턴을 드라이브 필름 레지스트(6)에 전사한다. 여기서, 네가티브형의 드라이브 필름 레지스트(6)는 동경 오우까 공업(주) 제조의 상품명 α-450을 사용하였다. 또한, 투명 지지 기판(1)으로의 라미네이트는 온도 85∼115℃, 압력 2∼4㎏/cm2의 조건으로 매분 1∼3m의 속도로 행하였다. 또한, 포토마스크(7)의 차광 패턴(9)은 ITO의 스트라이프열에 대해 교차하도록 배열되고, 폭 0.4㎜이고 간격 피치 1.0㎜인 스트라이프의 행 31개로 된다. 그리고, 양단의 행 2개의 외측으로 각각 간격 0.6㎜ 떨어져 충분히 폭이 넓은 차광 패턴을 배치하고 있다.
이 근자외광(8)의 조사로서, 노광 영역은 가교하여 불용성으로 되고, 미노광 부분은 현상 및 박리 세정에 의해 제거할 수 있도록 된다. 다음에 Na2CO3의 0.8∼1.2% 수용액으로 현상한다. 그리고, 박리 세정을 KOH의 2∼4% 수용액으로 행한다. 이와 같은 현상 및 박리 세정은 투명 지지 기판상의 드라이브 필름 레지스트(6)를 아랫면으로 하여 400rpm으로 회전시키고, 현상액 또는 박리액을 레지스트에 스프레이하여 행하였다. 그리고, 박리 후 3000rpm으로 60초간 회전시키고, 130℃의 클린 오븐 내에서 60분 건조시켰다.
이와 같이 하여 도 2b에서 도시하는 바와 같이, 투명 지지 기판(1)상에 드라이브 필름 레지스트에 의한 격벽(3)의 열 라인을 형성한다. 격벽(3)의 높이는 후술하는 유기 EL층에 섀도우 마스크가 닿지 않을 정도의 거리를 유지하는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 통상의 레지스트의 강도를 감안하면 10㎛에서 200㎛ 두께의 드라이브 필름 레지스트를 이용하는 것이 바람직하다.
다음에, 격벽(3)을 아랫면으로 하여 이 투명 지지 기판(1)을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 고정하고, 진공 증착 장치 내의 저항 가열 보트(boat)에 N, N'- 디페닐-N, N'-비스(α-나프틸)-[1, 1'-비페닐]-4, 4'-디아민(이하, α-NPD라고 함)을 넣는다. 그리고, 별도의 저항 가열 보트에 트리스(8-키노리노라트) 알루미늄 착체(이하 Alq3이라고 함)를 넣고 진공 펌프로 진공 증착 장치 내를 1× 10-8Torr 이하로 배기한다.
그런 후, 유기 EL층을 증착하는 범위를 사각형으로 도려낸 금속제의 마스크를, 상술한 바와 같이 하여 형성한 격벽(3)을 갖는 투명 지지 기판(1)의 표면에 고정하도록 설치한다. 그리고, 투명 지지 기판(1)과 상기 마스크와의 하부에 배치되어 있는α-NPD의 저항 가열 보트에 전류를 흘려 가열한다. 그리고, α-NPD층(4a)이 막두께 50㎚ 정도로 되도록 증착한다. 그 후, Alq3을 넣은 저항 가열 보트에 전류를 흘리고, α-NPD층(4a)의 표면에 Alq3층(4b)을 막두께 50㎚까지 증착한다. 이와 같이 하여, 도 3a에 도시하는 바와 같이 α-NPD층(4a)과 Alq3층(4b)으로 구성하게 되는 유기 EL층(4)을 형성한다. 또한, α-NPD층(4a)은 정공을 수송하는 층으로서 기능하고, Alq3층(4b)은 전자를 수송하는 층 및 발광층으로서 기능한다.
여기서 α-NPD 및 Alq3의 증착 유기 분자(10)는 도 3a에 도시하는 바와 같이, 격벽(3)의 바로 아래 방향부터 있지만 격벽(3)에 차광되는 부분이 없도록 또는 증착막의 두께가 보다 균일하게 되도록 증착중에 투명 지지 기판(1)을 증착 소스원에 대해 수평면 내에서 회전시키는 쪽이 바람직하다.
다음에 도4 에 도시하는 바와 같은 SUS430제의 섀도우 마스크(11)를 미리 진공 증착 장치 내에 배치해 두고, 섀도우 마스크(11)상에 유기 EL층(4)을 형성한 투명 지지 기판(1)을 설치한다.
이 섀도우 마스크(11)에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 스트라이프형 차광부(12)가 형성되어 슬릿부(13)가 설치되어 있다. 그리고, 투명 지지 기판(1)상의 격벽(3)의 열 라인에 스트라이프형 차폐부(12)가 위치하도록 형성되어 있다. 이 칫수는 두께 0.4㎜, 폭 0.4㎜, 길이 130㎜이다. 또한 스트라이프형 차폐부(12)는 중심 피치 1.0㎜으로 32개 평행하게 배치되어 있다.
도 3b에 도시하는 바와 같이, 섀도우 마스크(11)의 스트라이프형 차폐부(12)가 격벽(3)상에 단단하게 고정하도록 자석(14)으로 끌어당긴다. 따라서, 섀도우 마스크(11)의 재질은 자력으로 끌어당겨지는 자성 재료인 것이 바람직하다.
다음에 진공 증착 장치 내의 저항 가열 보트에 마그네슘을 넣고, 또한 별도의 저항 가열 보트에 은을 넣어 마그네슘 : 은의 비율이 10 : 1로 되는 증착 속도로 마찬가지로 증착하였다. 이 때, 증착 소스원에서 오는 증착 금속(15)은 섀도우 마스크(11)에 대해 바로 아래 방향부터 거의 등방성을 갖고 날은다. 여기서, 증착 중에 투명 지지 기판(1)을 증착 소스원에 대해 수평면 내에서 회전시키는 쪽이 바람직하다.
이와 같이 하여 도 3b에 도시하는 바와 같이, 격벽(3), 유기 EL층(4) 및 섀도우 마스크의 스트라이프형 차폐부(12)를 피복하도록 막 두께가 200㎚ 정도의 합금층(16)을 형성한다.
다음에 투명 지지 기판(1)을 섀도우 마스크(11)로부터 떼어 놓는다. 이와 같이 하여 도 3c에 도시한 바와 같이, 투명 지지 기판(1)을 진공조로부터 추출하지 않고 마그네슘과 은의 혼합 비율로 이루어지는 캐소드(5)를 32개, 유기 EL층(4)상에 형성한다.
이상과 같이 하여 투명 지지 기판(1)상에 행 라인의 애노드(2), 일정 간격으로 형성된 열 라인의 격벽(3), 유기 EL층(4) 및 캐소드(5)를 갖는 표시 소자가 형성된다.
이와 같은 방법에서는, 격벽(3)을 통해 투명 지지 기판(1)에 섀도우 마스크를 밀착시킬 수 있기 때문에 애노드상의 유기 EL층(4)에는 섀도우 마스크가 접촉하지 않는다. 이 때문에 발광에 기여하는 부분의 유기 EL층(4)은 섀도우 마스크에 의해 전혀 손상되지 않는다.
이와 같이 하여 형성한 표시 소자에 ITO 전극을 애노드로, 마그네슘 : 은 전극을 캐소드로 하고 캐소드를 듀티 팩터 1/32 또 프레임 주파수 150㎐로 시분할 주사하는 모양으로 8V의 펄스 전압을 인가하였다. 이 때, 비선택의 캐소드에는 +8V가 인가되고, 선택되어 있는 캐소드는 0V로 된다. 128개의 애노드에는 캐소드의 주사 타이밍에 맞춰 원하는 점등시키고 싶은 화소에 연결되는 애노드에 정전류 회로로부터 300㎃/㎠, 최대 8V의 펄스 전류를 흘리고, 점등시키고 싶지 않는 화소에 연결되는 애노드는 0V로 되도록 제어하였다. 이 결과, 화소의 휘도 600cd/㎡로 원하는 표시 패턴을 통상의 실내에서 관찰할 수 있었다.
이와 같이 표시 장치의 캐소드를 형성하기 위해 이용하는 섀도우 마스크로서는 이 밖에 여러 종류의 것이 생각된다. 이와 같은 섀도우 마스크에 대해 도 5를 참조하여 설명한다.
이 섀도우 마스크의 경우에는 도 4에서 설명한 것과 달리 가늘고 긴 스트라이프형 차폐부(12)는 형성되지 않는다. 도 5a에 도시하는 바와 같이, 섀도우 마스크(11a)에는 단책형의 슬릿부(13a)가 다수 설치되고, 도 4에서 설명한 섀도우 마스크(11)의 슬릿부(13)에 다수의 슬릿이 형성되어 있는 구조로 된다. 즉, 도 5a의 슬릿부(13a) 사이에 브릿지부(17)가 설치된다.
도 3b의 공정에서 합금층(16)을 형성할 때 이와 같은 섀도우 마스크(11a)를 사용해도 문제는 생기지 않느다. 여기서, 격벽(3)의 높이가 40㎛에서 50㎛이기 때문에 섀도우 마스크(11a)에 슬릿부(17)가 있어도 그 브릿지부(17)의 양측으로부터 각각 경사 방향에서도 금속이 증착된다. 도 3b에 있어서, 유기 EL층(4)의 두께는 1㎛로 만족하지 않기 때문에 유기 EL층(4)의 표면으로부터 섀도우 마스크(11a)의 상면까지는 거의 40㎛에서 50 ㎛로 된다. 진공 증착 장치 내에서 투명 지지 기판(1)을 수평면에서 회전시킬 때는, 유기 EL층(4)의 표면에 대해 금속 증착 소스원으로부터 날아 오는 증착 금속의 방향은 사출각 15도 이상을 확보할 수 있도록 설계하고 있다. 이 때문에 폭 20㎛의 브릿지부(17)의 바로 아래에 대응하는 위치의 증착면에도 합금층(16)을 형성할 수 있게 된다.
마찬가지로, 섀도우 마스크로서 도 5b에 도시하는 바와 같이 부채꼴의 것도 사용된다. 이 경우도 섀도우 마스크(11b)에 슬릿부(13b)가 다수 형성된다. 그리고, 전체적으로 부채꼴의 슬릿이 설치된다. 이와 같은 형상은 표시 장치의 표시 모양에 맞춰 형성되게 된다.
도 5에 도시하는 바와 같은 섀도우 마스크는, 슬릿부가 브릿지부에서 메시형으로 지지되고 있기 때문에, 50㎛라고 하는 얇은 금속판에서도 섀도우 마스크로서 사용할 수 있다. 여기서, 적용할 수 있는 브릿지의 폭, 격벽의 높이 및 섀도우 마스크의 두께는 이용하는 성막 장치에서 어느 정도의 사출각을 확보할 수 있는지를 결정하지만, 강도 상, 섀도우 마스크는 두께 50㎛ 이상이 바람직하고, 이 경우 브릿지부의 폭은 20㎛ 정도가 바람직하다. 또한 상술한 바와 같이 격벽의 높이는 40㎛ 이상이 바람직하다.
다음에 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 제2 실시 형태를 도시하기 위한 제조 공정순의 단면도이다.
도 6a에 의하면, 유리 제품의 투명 지지 기판(1)에 ITO로 애노드(18)를 형성한다. 이 애노드(18)는 행 라인을 구성하고, 라인 피치 0.35㎜, 라인폭은 0.25㎜, 길이 29㎜로 256개로 하였다.
이 투명 지지 기판(1)에 네가티브형 드라이브 필름 레지스트를 라미네이터로 붙이고, 포토마스크를 사용해 노출광에 의해 제1 실시 형태에서 설명한 것과 마찬가지로 하여 광학 패턴을 전사하였다. 그리고, 현상 및 박리 세정 공정을 통과하여 격벽(3)을 형성한다. 이 스트라이프 형상의 격벽(3)은 행 라인에 대해 교차하도록 배열되고, 폭 0.1㎜으로 격벽 피치 0.35㎜인 63개로 되어 있다. 또한, 격벽(3)의 높이는 40㎛∼50㎛로 되어 있다. 또, 양단의 열 라인 2개의 외측에 각각 격벽 0.25㎜ 떨어져서 충분히 폭이 넓은 패턴을 배치하고 있다.
그리고, 제1 실시 형태와 마찬가지로 α-NPD층(4a), Aq3층(4b)으로 이루어지는 유기 EL층(4)을 진공 증착법으로 성막한다. 그런 후, 자석(14)을 이용해 SUS430제로 두께 50㎛의 섀도우 마스크를 투명 지지 기판(1)상에 세트한다. 이와 같이 하여, 도 6a에 도시하는 바와 같이 격벽(3)상에 섀도우 마스크의 스트라이프형 차폐부(19)가 설치된다. 여기서, 스트라이프형 차폐부(19)의 폭은 격벽(3)의 폭과 같은 정도 혹은 그 이상으로 되도록 설정되어 있다. 이 스트라이프형 차폐부(19)는 투명 지지 기판(1)상의 격벽(3)에 대응하는 부분이 폭 0.1㎜의 스트라이프 형상으로 되어 있다.
다음에, 스퍼터법 등으로 마그네슘과 은의 혼합 금속을 성막한다. 이 경우에는 직진성이 있는 증착 금속(20)이 투명 지지 기판(1)에 대해 거의 수직에서 날아 오게 된다. 그리고, 유기 EL층(4)상 혹은 스트라이프형 차폐부(19) 상에 캐소드(21)를 형성한다.
다음에 투명 지지 기판(1)으로부터 섀도우 마스크를 떼어내고 스트라이프형 차폐부(19)를 벗긴다. 이 때, 격벽(3)상의 캐소드(21)는 제거된다. 이와 같이 하여 도 6b에 도시하는 바와 같이 투명 지지 기판(1)상에 행 라인의 애노드(18), 일정 간격으로 형성된 열 라인의 격벽(3), 유기 EL층(4)상에서 격벽(21) 사이에 매설되도록 형성된 캐소드(21)를 갖는 표시 소자가 형성된다.
이 제2 실시 형태에서는 0.35㎜와 같이 비교적 좁은 피치로 전극을 분리하여 형성하지 않으면 않될 때 매우 유효하게 된다
이상 설명한 바와 같이 본 발명에서는, 패터닝된 ITO 전극을 애노드로서 갖는 투명 지지 기판상에 패터닝한 격벽을 설치하여 유기 EL층을 형성한 후, 그 위에 섀도우 마스크를 설치하여 캐소드로 되는 금속층을 형성하는 구조로 하고 있다.
이 때문에, 섀도우 마스크는 유기 EL층을 손상시키지 않게 되어 큰 면적의 표시 장치에서도 애노드와 캐소드를 단락시키지 않고 캐소드를 용이하게 패터닝할 수 있다. 이 때문에 표시 장치의 제조 수율이 큰 폭으로 향상한다.
또한, 격벽의 높이를 적당하게 선택함으로써, 경사 방향으로부터의 증착에서는 패터닝할 수 없는 임의의 캐소드의 패턴을 형성할 수 있게 된다.
또, 투명 지지 기판이 회전할 수 있기 때문에 증착 소스를 유효하게 이용할 수 있고, 또한 균일하게 금속막의 성막이 가능하다. 그리고, 금속막의 성막 장치를 보다 소형으로 할 수 있게 된다.
Claims (6)
- 투명 지지 기판상에 투명 전극으로 이루어지는 패터닝된 애노드를 갖고, 상기 애노드 및 투명 지지 기판상에 유기 일렉트로 루미네센트 재료로 이루어지는 유기 EL층이 형성되고, 복수의 캐소드가 상기 유기 EL층을 상기 애노드와 사이에 두고 형성되어 이루어지는 표시 장치에 있어서,복수로 패터닝되어 절연성을 갖는 격벽이 상기 애노드 상부에 배열되고, 상기 유기 EL층이 상기 격벽 상부 및 애노드 상부에 형성되어, 서로 이웃하는 상기 격벽 사이에 서로 분리된 캐소드가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 패터닝된 애노드와 상기 패터닝된 격벽이 서로 교차하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항에 있어서, 교차하고 있는 행과 열에 배치된 복수의 발광 화소로 이루어지는 상기 표시 장치에서, 상기 애노드는 스트라이프 형상으로 행방향으로 배열되고, 상기 격벽은 스트라이프 형상으로 행방향으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 격벽의 두께가 상기 유기 EL층의 두께보다 크게 되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
- 투명 지지 기판상에 투명 전극으로 이루어지는 애노드를 패터닝하는 공정과,상기 투명 지지 기판 상부 및 패터닝된 애노드의 위에 패터닝된 격벽을 설치하는 공정과,상기 격벽을 형성한 후에 유기 EL층을 상기 격벽 상부 및 애노드 상부에 형성하는 공정과,상기 투명 지지 기판상에 상기 격벽을 사이에 두고 섀도우 마스크를 설치하여 상기 섀도우 마스크의 스트라이프형 차폐부를 상기 격벽 상부에 밀착시켜 전면(全面)에 금속 원자를 증착시키는 공정, 및상기 섀도우 마스크를 투명 지지 기판으로부터 떼어 놓고 상기 격벽 상부의 스트라이프형 차폐부를 제거하여 패터닝한 캐소드를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 섀도우 마스크에는 다수의 슬릿이 형성되고, 상기 슬릿 사이가 상기 스트라이프형 차폐부로 되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
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