KR19990057103A - 유기전계발광소자 제조방법 - Google Patents

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Abstract

유기전계발광소자(Organic Electroluminescence Device) 제조방법에 관한 것으로, 투명기판상에 청색변환물질과 포토레지스트로 이루어진 혼합물질을 형성하고 그 혼합물질을 패터닝하여 투명기판상의 소정영역에 청색변환매체를 형성한다. 그리고, 이와 동일한 방법으로 녹색변환매체와, 적색변환매체를 형성하고, 청색변환매체, 녹색변환매체, 적색변환매체를 포함한 전면에 보호층을 형성한 다음, 보호층상에 양극, 유기전계발광층, 음극을 순차적으로 형성함으로써, 제조공정을 보다 간단하고 효율적으로 실시하여 생산효율을 극대화시킬 수 있다.

Description

유기전계발광소자 제조방법
본 발명은 디스플레이 소자에 관한 것으로, 특히 유기전계발광소자(Organic Electroluminescence Device) 제조방법에 관한 것이다.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자중 하나로서 전계발광소자가 주목되고 있다.
이 전계발광소자는 사용하는 재료에 따라 무기전계발광소자와 유기전계발광소자로 크게 나뉘어진다.
무기전계발광소자는 일반적으로 발광부에 높은 전계를 인가하고 전자를 이 높은 전계중에서 가속하여 발광 중심으로 충돌시켜 이에 의해 발광 중심을 여기함으로써 발광하는 소자이다.
또한, 유기전계발광소자는 전자주입전극(cathode)과 정공주입전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광부내로 주입시켜 주입된 전자와 홀이 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
상기와 같은 동작원리를 갖는 무기전계발광소자는 높은 전계가 필요하기 때문에 구동전압으로서 100~200V의 높은 전압을 필요로 하는 반면에 유기전계발광소자는 5~20V정도의 낮은 전압으로 구동할 수 있다는 장점이 있어 연구가 활발하게 진행되고 있다.
또한, 유기전계발광소자는 넓은 시야각, 고속 응답성, 고 콘트라스트(contrast) 등의 뛰어난 특징을 갖고 있으므로 그래픽 디스플레이의 픽셀(pixel), 텔레비젼 영상 디스플레이나 표면광원(surface light source)의 픽셀로서 사용될 수 있으며, 얇고 가벼우며 색감이 좋기 때문에 차세대 평면 디스플레이에 적합한 소자이다.
이와 같은 유기전계발광소자를 만드는데 있어서 풀-컬러(full-color)를 구현하는 방법으로는 여러 가지 방법들이 있다.
그 중에서 가장 많이 사용되는 방법은 도 1a 내지 1d에 도시된 바와 같다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 고분자 수지에 청색변환물질(blue color conversion material)을 혼합한 색변환매체(color conversion medium)(2)를 투명기판(1)상에 형성한다.
그리고, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 사용하여 투명기판(1)상의 소정영역에만 남도록 색변환매체(2)를 패터닝한다.
이어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 도 1a의 공정을 반복하여 투명기판(1)상에 고분자 수지에 녹색변환물질을 혼합한 색변환매체(2) 및 고분자 수지에 적색변환물질을 혼합한 색변환매체(2)를 각각 형성한다.
그리고, 도 1c에 도시된 바와 같이, 색변환매체(2)를 포함한 전면에 보호층(3)을 형성하고, 도 1d에 도시된 바와 같이, 보호층(3)상에 양극(4), 유기전계발광층(5), 음극(6)을 순차적으로 형성하여 유기전계발광소자를 제작한다.
그러나, 유기전계발광소자의 색변환매체를 패터닝하는데 있어서는 많은 공정수가 필요한 문제가 발생하였다.
색변환매체를 패터닝하기 위한 공정은 도 2에 도시된 바와 같이 6단계의 공정을 필요로 한다.
즉, 색변환매체를 패터닝하기 위한 공정은 투명기판(11)상에 색변환매체(12)를 형성하는 제 1단계, 색변환매체(12)상에 포토레지스트(13)를 형성하는 제 2단계, 포토마스크(14)를 이용하여 포토레지스트(13)의 소정영역을 제외한 전면을 자외선에 노출시키는 제 3단계, 자외선에 노출된 포토레지스트(13)를 현상하는 제 4단계, 남아있는 포토레지스트(13)를 마스크로 하여 색변환매체(12)를 에칭하는 제 5단계, 그리고 남아있는 포토레지스트(13)를 제거하는 제 6단계로 이루어진다.
그러므로, 적색, 녹색, 청색의 3가지 색변환매체를 패터닝한다고 하면 18단계의 공정을 거쳐야 한다.
종래 기술에 따른 유기전계발광소자 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
색변환매체를 패터닝하기 위한 공정수가 많아 공정수가 상승하고, 공정시간이 길며, 소자의 신뢰성이 떨어진다.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 간단한 방법으로 공정을 단순화시킬 수 있는 유기전계발광소자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 1d는 종래 기술에 따른 유기전계발광소자 제조공정을 보여주는 공정단면도
도 2는 종래 기술에 따른 색변환매체를 패터닝하기 위한 공정을 보여주는 공정단면도
도 3a 내지 3e는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조공정을 보여주는 공정단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
21 : 투명기판 22 : 혼합물질
22a : 색변환매체 23 : 포토마스크
24 : 보호층 25 : 양극
26 : 유기전계 발광층 27 : 음극
본 발명에 따른 유기전계발광소자 제조방법의 주요 특징은 포토레지스트에 색변환물질이 혼합된 혼합물질을 사용하여 색변환매체를 패터닝하기 위한 공정수를 줄이는데 있다.
본 발명의 다른 특징은 투명기판상에 제 1색변환물질과 포토레지스트로 이루어진 혼합물질을 형성하는 스텝과, 혼합물질을 패터닝하여 투명기판상의 소정영역에 제 1색변환매체를 형성하는 스텝과, 색변환매체를 포함한 전면에 보호층을 형성하는 스텝과, 보호층상에 제 1전극, 유기전계발광층, 제 2전극을 순차적으로 형성하는 스텝으로 이루어지는데 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 유기전계발광소자 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 개념은 색변환매체 형성시 사용되었던 기존의 고분자 수지대신에 포토레지스트를 사용함으로써 포토리소그래피 공정을 줄이는데 있다.
즉, 기존에는 고분자 수지에 색변환물질을 혼합한 혼합물질을 사용하여 6개의 공정을 거쳐 색변환매체가 패터닝된 반면에 본 발명에서는 포토레지스트에 색변환물질을 혼합한 혼합물질을 사용하여 단 3개의 공정으로 색변환매체를 패터닝할 수 있다.
도 3a 내지 3e는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조공정을 보여주는 공정단면도로서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 먼저 청색변환물질을 포토레지스트에 혼합시킨 다음, 그 혼합물질(22)을 투명기판(21)상에 형성한다.
여기서, 포토레지스트에 혼합되는 색변환물질의 비율은 0.01~99.9%까지 가능하다.
그리고, 색변환물질로 사용되는 물질은 특정파장을 받으면 사용자가 원하는 파장의 빛을 다시 발하는 물질이면 모두 사용될 수 있다.
이어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 포토마스크(23)를 이용하여 광을 선택적으로 투과시켜 혼합물질(22)을 노광시킨다.
여기서, 광은 혼합물질(22)의 포토레지스트 종류에 따라 달라질 수 있다.
그리고, 도 3c에 도시된 바와 같이, 노광된 부분과 노광이 안된 부분이 선택적으로 녹는 용액으로 혼합물질(22)을 선택적으로 현상(development)하여 색변환매체(22a)를 형성한다.
그리고, 필요에 따라 하드닝(hardening)을 실시할 수 있다.
여기서, 필요한 때라는 것은 하나의 색변환매체를 패터닝한 후에 다른 색변환매체를 패터닝할 때에 먼저 형성한 색변환매체와 나중에 형성한 색변환매체가 서로 섞일 때이거나 또는 하나의 색변환매체를 패터닝한 후에 다른 색변환매체를 패터닝할 때에 그 현상용액이 먼저 형성한 색변환매체와 반응성이 있을 때를 의미한다.
하드닝 방법은 열 에너지(thermal energy)로 실시하거나, 아로매틱 솔벤트(aromatic solvent)에 소우킹(soaking)하거나, 유브이 에너지(UV energy)로 실시하거나, 이들을 혼합하여 실시한다.
이어, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 도 3a 내지 3c의 공정을 반복하여 청색변환물질과 포토레지스트로 이루어진 색변환매체(22a)의 일측에 녹색변환물질과 포토레지스트로 이루어진 색변환매체(22a)와 적색변환물질과 포토레지스트로 이루어진 색변환매체(22a)를 형성한다.
그리고, 도 3e에 도시된 바와 같이, 색변환매체(22a)들을 포함한 전면에 보호층(24)을 형성하고, 그 보호층(24)상에 양극(25), 유기전계발광층(26), 음극(27)을 순차적으로 형성하여 유기전계발광소자를 제작한다.
여기서, 보호층(24)은 투명한 절연물질을 사용한다.
이와 같은 방법으로 형성된 본 발명은 기존에 비해 많은 공정수를 줄일 수 있는 장점이 있다.
즉, 하나의 색변환매체를 패터닝하기 위한 공정수가 기존에 비해 6개에서 3개로 줄어들기 때문에 적색, 녹색, 청색 3가지의 색변환매체를 패터닝한다고 하면 공정수가 기존에 비해 18개에서 9개의 공정으로 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 유기전계발광소자 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
색변환매체의 패터닝 공정수를 줄여 제조공정을 보다 간단하고 효율적으로 실시함으로써, 생산효율을 극대화시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 투명기판상에 제 1색변환물질과 포토레지스트로 이루어진 혼합물질을 형성하는 제 1스텝;
    상기 혼합물질을 패터닝하여 상기 투명기판상의 소정영역에 제 1색변환매체를 형성하는 제 2스텝;
    상기 색변환매체를 포함한 전면에 보호층을 형성하는 제 3스텝; 그리고
    상기 보호층상에 제 1전극, 유기전계발광층, 제 2전극을 순차적으로 형성하는 제 4스텝으로 이루어짐을 특징으로 하는 유기전계발광소자 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 포토레지스트에 혼합되는 색변환물질의 비율은 0.01~99.9% 임을 특징으로 하는 유기전계발광소자 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1, 제 2, 제 3색변환매체를 각각 형성한 후에 하드닝(hardening)공정을 수행함을 특징으로 하는 유기전계발광소자 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 보호층은 투명한 절연물질임을 특징으로 하는 유기전계발광소자 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 2스텝과 제 3스텝 사이에 상기 제 1색변환매체를 포함한 전면에 제 2색변환물질과 포토레지스트로 이루어진 혼합물질을 형성하고, 그 혼합물질을 패터닝하여 상기 제 1색변환매체의 일측에 제 2색변환매체를 형성하는 제 2'스텝을 더 포함함을 특징으로 하는 유기전계발광소자 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 2'스텝과 제 3스텝 사이에 상기 제 2색변환매체를 포함한 전면에 제 3색변환물질과 포토레지스트로 이루어진 혼합물질을 형성하고, 상기 제 2색변환매체의 일측에 제 3색변환매체를 형성하는 제 2"스텝을 더 포함함을 특징으로 하는 유기전계발광소자 제조방법.
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