KR20010091234A - 유기 전계발광 디스플레이 패널 제조방법 - Google Patents

유기 전계발광 디스플레이 패널 제조방법 Download PDF

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Abstract

유기 전계발광 디스플레이 패널 제조방법에 관한 것으로, 투명 기판 위에 형성된 제 1전극 및 제 2전극과, 그들 사이에 형성된 적어도 하나 이상의 유기 발광층들로 이루어진 다수 개의 화소들을 갖는 유기 전계발광 디스플레이 패널의 제조 방법에 있어서, 기판 위에 제 1전극을 형성하는 제 1단계와, 제 1전극 위에 제 1새도우 마스크를 이용하여 적어도 하나 이상의 유기 발광층을 순차적으로 형성하는 제 2단계와, 유기발광층 위에 제 2새도우 마스크를 이용하여 제 2전극을 형성하는 제 3단계와, 건식 식각법으로 인접하는 화소들 간의 전기적 절연을 위하여 패터닝하는 제 4단계로 이루어진다. 여기서, 제 1단계 후, 상기 제 1전극 위에 적어도 하나 이상의 스페이서를 형성할 수도 있다. 또한, 건식 식각법은 레이저빔, 이온빔, 플라즈마 중 어느 하나를 이용한다. 본 발명에 따르면 새도우 마스크와 건식 식각법을 이용하기 때문에 유기 전계발광 디스플레이 패널의 제조방법이 단순하고 제조 수율을 높일 수 있다.

Description

유기 전계발광 디스플레이 패널 제조방법{fabrication method of organic electroluminescent display panel}
본 발명은 디스플레이 소자에 관한 것으로, 특히 유기 전계발광 디스플레이 패널(organic electroluminescent display panel) 제조방법에 관한 것이다.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자 중 하나로서 전계발광소자가 주목되고 있다.
이 전계발광소자는 사용하는 재료에 따라 무기 전계발광소자와 유기 전계발광소자로 크게 나뉘어지는데, 이 중 유기 전계발광소자는 전자주입전극(cathode)과 정공주입전극(anode) 사이에 형성된 유기 발광층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자로서, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)이나 무기 전계발광소자 디스플레이에 비해 낮은 전압(5∼10V)으로 구동할 수 있다는 장점이 있어 연구가 활발하게 진행되고 있다.
또한, 유기 전계발광소자는 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, 플라스틱 같이 휠 수 있는(flexible) 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수 있고, 얇고 가벼우며 색감이 좋기 때문에 차세대 평면 디스플레이에 적합한 소자이다.
도 1은 이러한 용도를 갖는 단순 매트릭스 방식의 유기 전계발광 디스플레이패널의 평면도이다.
투명 기판(1) 위에 띠(stripe)형태로 형성된 제 1전극(2)들과, 제 1 전극(2)들 위에 진공증착법으로 형성된 유기 발광층(4)들과, 제 2전극(3)들로 이루어진다.
유기 발광층(4)은 제 1전극(2) 위에 형성되는 정공 주입층(Hole Injecting Layer:HIL) 그리고/또는 정공 수송층(Hole Transporting Layer:HTL)과, 정공 주입층 또는 정공 수송층 위에 형성되는 유기 발광층과, 유기 발광층 위에 형성되는 전자 수송층(electron transporting layer:ETL) 그리고/또는 전자 주입층(electron injection layer:EIL)으로 이루어진다.
이와 같이 형성되는 유기 전계발광 디스플레이 패널의 제 2전극(3)은 유기 발광층(4)의 전자 주입층 및/또는 전자 수송층을 통해 유기 발광층에 전자를 주입시켜주는 기능을 하고, 제 1전극(2)은 정공 주입층 및/또는 정공 수송층을 통해 유기 발광층에 정공을 주입시켜 주는 기능을 한다.
그러나, 이와 같은 유기 전계발광 디스플레이 패널은 제작시에 많은 어려움이 있는데, 그 중에서 가장 어려운 공정이 픽셀레이션(pixelation) 또는 패터닝(patterning)공정이다.
즉, 제 1전극(2) 띠로 흔히 쓰이는 ITO(Indium Tin Oxide)는 반도체 제조 공정에서 일반적으로 쓰이는 포토리소그래피(photolithogaphy) 공정을 이용하여 쉽게 정교한 패터닝을 할 수 있지만, 제 2전극의 패터닝은 그리 간단하지 않다.
그 이유는 제 2전극(3) 밑에 이미 형성되어 있는 유기 발광층(4)이 포토리소그래피 공정 중 물이나 솔벤트(solvent)에 노출될 경우 그 특성이 열화하기 때문에일반적인 포토리소그래피 공정을 사용하기 어렵다.
도 2는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래 기술의 제 1실시 예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 패널의 공정단면도로서, 투명 기판(1) 상에 제 1전극(2)과 유기 발광층(4)을 형성하고, 새도우 마스크(5)를 이용하여 제 2전극(3)을 형성하는 방법을 도시하고 있다.
그리고, 도 3은 종래 기술의 제 2실시 예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 패널의 공정단면도로서, 투명 기판(1) 상에 제 1전극(2)을 형성한 후, 버퍼층(7)을 형성하고, 형성된 버퍼층(7) 상에 포토레지스트로 격벽(6)을 형성한 후, 전면에 유기 발광층(4)을 형성하고, 다시 제 2전극(3)을 형성하여 유기 발광층(4) 및 제 2전극(3)을 패턴 분리하는 방법을 도시하고 있다.
그러나, 위의 방법들을 이용하면 단색(monochrome) 유기 전계발광 디스플레이 패널을 제작하는 것은 가능하지만, 다색 유기 전계발광 디스플레이 패널을 제작하기 위해서는 단색 유기 전계발광 디스플레이 패널을 제작하는 방법에 다른 기술들을 추가로 필요로 하기 때문에, 단색 유기 전계발광 디스플레이 패널을 제작하는 것에 비해 다소 복잡하다.
다색 유기 전계발광 디스플레이 패널을 제작하기 위한 종래의 기술들로는 다음과 같은 방법들을 들 수 있다.
백색광 및 컬러 필터와 청색광 및 컬러 변환 물질(Color Changing Medium:CCM)을 쓰는 방법과, 격벽과 새도우 마스크를 이용하는 방법과 건식 식각을 이용하는 방법 등을 고려할 수 있다.
여기서, 백색 광이나 청색 광을 각각 컬러 필터 또는 컬러 변환 물질에 입사시켜, 적색, 청색, 녹색의 3색을 얻는 방법은 후속 공정이 간단하다는 아주 중요한 장점에도 불구하고 강한 백색 광이나 청색 광을 내는 유기물, 그리고 효율이 높은 색 변환 물질 특히 적색 물질을 구하기 어렵다는 결정적인 문제점들이 있다.
그리고, 컬러 변환 물질이나 컬러 필터를 사용함으로서 여타 공정이 아주 복잡해져 가격 측면에서 보면 격벽과 새도우 마스크를 동시에 이용하는 방법이 가장 간단하여 선호되고 있다.
도 4는 종래 기술의 제 3실시 예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 패널의 공정단면도로서, 격벽과 새도우 마스크를 동시에 이용한 다색 유기 전계발광 디스플레이 패널의 공정을 도시하고 있다.
즉, 도 4a 내지 도 4d에 도시한 바와 같이, 새도우 마스크를 사용하여 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 빛을 발하는 유기 발광층을 따로따로 증착시키는 방법이다.
먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 투명 기판(1) 위에 제 1전극(2) 띠들을 형성하고, 기판 위에 제 2전극 띠를 형성하기 위해 미리 격벽(6)들을 형성한다.
그리고, 적색, 청색, 녹색의 3색을 위해 각각 준비된 새도우 마스크를 순차적으로 사용하여 각각의 색을 내는 유기 발광층(emitting layer)을 형성한다.
예를 들어, 녹색 발광층을 형성하는 동안에는 적색 및 청색을 내는 띠는 새도우 마스크에 의해 가려져 그 부분에 녹색 발광 물질이 입혀지지 않도록 한다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 적색 화소 부분만 뚫려있는 새도우 마스크(5)를이용하여 격벽(6) 세 개 건너뛰어서 하나의 적색 발광 물질(red emitting material)층(4-1)을 형성한다.
이어, 도 4b 및 도 4c에 도시한 바와 같이, 적색 발광 물질층(4-1)을 형성하는 방법과 마찬가지로 새도우 마스크(5)를 옆으로 한 칸씩 이동하면서 녹색 발광 물질층(4-2) 및 청색 발광 물질층(4-3)을 형성한다.
그리고 나서, 도 4d에 도시한 바와 같이, 새도우 마스크를 제거한 상태에서 전면에 제 2전극(3)을 형성하면 격벽(6)에 의해 제 2전극(3)의 분할이 일어나 다색 유기 전계발광 디스플레이 패널이 제작된다.
그러나, 새도우 마스크와 격벽을 동시에 이용하는 방법은 격벽을 만드는 공정이 복잡해서 생산성을 떨어뜨리는 요인이 될 수 있는 단점이 있다.
또한, 격벽 및 오버행은 보통 약한 포토레지스트로 이루어져 있으므로, 새도우 마스크를 순차적으로 이동시켜 적색, 청색, 녹색 발광층을 형성할 때, 새도우 마스크와 격벽의 마찰에 의하거나, 증착 과정중의 기판 이송 시에 새도우 마스크의 진동에 의해 오버행부가 무너지거나 격벽 자체가 파손되어 그 이후에 증착하는 제 2전극의 분할 역할을 하지 못해 제 2전극이 여러선 묶이거나, 제 1전극과 제 2전극간에 쇼트(short)를 일으켜 구동 시 치명적인 누화(crosstalk)를 일으킨다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 새도우 마스크를 이용하여 유기 발광층을 분리 증착하고, 건식 식각법을 이용하여 제 2전극의 패터닝을 수행함으로서, 공정이 단순하며 수율이 높은 다색 유기 전계발광 디스플레이패널의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술의 단순 매트릭스 방식에 따른 유기 전계발광 디스플레이 패널의 평면도.
도 2는 종래 기술의 제 1실시 예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 패널의 공정단면도.
도 3은 종래 기술의 제 2실시 예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 패널의 공정단면도.
도 4는 종래 기술의 제 3실시 예에 따른 유기 전계발광 디스플레이 패널의 공정단면도.
도 5는 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 패널의 공정단면도.
도 6은 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 패널의 공정평면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
501 : 투명 기판 506 : 녹색 유기 발광층
502 : 제 1전극 508 : 청색 유기 발광층
503 : 버퍼층 505, 510 : 새도우 마스크
504 : 적색 유기 발광층 511 : 제 2전극
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 패널의 특징은 투명 기판 위에 형성된 제 1전극 및 제 2전극과, 그들 사이에 형성된 적어도 하나 이상의 유기 발광층들로 이루어진 다수 개의 화소들을 갖는 유기 전계발광 디스플레이 패널의 제조 방법에 있어서, 기판 위에 제 1전극을 형성하는 제 1단계와, 제 1전극 위에 제 1새도우 마스크를 이용하여 적어도 하나 이상의 유기 발광층을 순차적으로 형성하는 제 2단계와, 유기발광층 위에 제 2새도우 마스크를 이용하여 제 2전극을 형성하는 제 3단계와, 건식 식각법으로 인접 화소의 분리를 전기적 절연을 위하여 패터닝하는 제 4단계로 이루어지는데 있다.
본 발명의 또 다른 특징은 제 1단계 후, 상기 제 1전극 위에 적어도 하나 이상의 스페이서를 형성할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 특징은 건식 식각법은 레이저빔, 이온빔, 플라즈마 중 어느 하나를 이용하는데 있다. 또한, 플라즈마를 이용하여 에칭하는 경우, 제 2전극을 형성한 후, 평탄화 공정을 추가하여 수행하는데 있다.
본 발명에 따르면 새도우 마스크와 건식 식각법을 이용하기 때문에 유기 전계발광 디스플레이 패널의 제조방법이 단순하고 제조 수율을 높일 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 패널의 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이, 투명 기판(501) 위에 제 1전극 패턴과 패드 패턴(502)을 형성한 후 그 위에 전기적 절연재로 버퍼층(buffer layer)(503)을 형성한다.
여기서, 버퍼층(503)으로는 유기물질 또는 무기 물질이 사용될 수 있는데, 예를 들면 포토레지스트(photoresist), 산화규소, 질화규소 등이 있다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 이러한 버퍼층은 스핀 코팅(spin coating), 닥터 블레이드(Dr. Blade)법, 열증착(thermal evaporation)법, 전자선 증착(e-beam evaporation)법, 스퍼터링(sputtering)법, 화학기상증착(chemical vapor deposition)법 등으로 형성된다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 발광 화소가 될 부분과 패드 연결부 위의 버퍼층(503)을 식각하여 제 1전극(502)을 노출시킨다.
이어서, 적어도 하나 이상의 스페이서를 형성할 수 있다.
여기서, 스페이서는 유기물 또는 무기물로 형성되는데, 예를 들어, 포토레지스트, 산화규소, 질화규소 중 어느 하나로 형성된다.
도 5c에 도시한 바와 같이, 제 1새도우 마스크(505)를 이용하여 적색 유기 발광층(504)을 형성한다.
이어서, 도 5d와 도 5e에 도시한 바와 같이, 제 1새도우 마스크(505)를 이동해 가며 녹색 유기 발광층(506)과 청색 유기 발광층(508)을 순차적으로 형성한다.
이 때, 각 픽셀에 공통적으로 필요한 유기물 또는 무기물, 예를 들어 전하주입층 및 전하수송층 등은 동시에 형성할 수도 있다.
도 5f에 도시한 바와 같이, 유기 발광층의 형성이 끝난 후, 제 2새도우 마스크(510)를 이용하여 제 2전극(511)을 증착한다.
이렇게 형성된 제 2전극(510)은 인접 전극간에 전기적 단락이 발생할 가능성이 있으므로, 건식 식각법을 써서 화소를 분리한다.
건식 식각법으로는 레이저빔, 이온빔, 플라즈마 등을 쓸 수 있다.
플라즈마를 이용하여 식각하는 경우에는 제 2전극을 형성한 후에 평탄화 공정을 더 수행하고, 평탄화 공정을 위해 유기물 또는 무기물을 코팅한다.
도 6은 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 패널의 공정평면도로서, 건식 식각법을 도시하고 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, A-A' 방향으로 제 2전극을 건식 식각한다.
마지막으로, 소자 위에 유, 무기물로 된 보호막을 입힌 후 불활성 기체 분위기에서 소자를 실링한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 유기 전계발광 디스플레이 패널은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 포토리소그래피 공정을 사용하지 않으므로, 소자에 치명적인 솔벤트에 대한 영향을 받지 않는다.
둘째, 격벽 공정을 생략할 수 있으므로, 공정이 간단하고 생산성이 향상되며, 불량률을 현저히 줄일 수 있다.
셋째, 건식 식각법을 사용하므로, 식각 폭이나 깊이를 조절할 수 있으며, 넓은 면적의 패널들을 간단하고 신속하게 처리할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 투명 기판 위에 형성된 제 1전극 및 제 2전극과, 그들 사이에 형성된 적어도 하나 이상의 유기 발광층들로 이루어진 다수 개의 화소들을 갖는 유기 전계발광 디스플레이 패널의 제조 방법에 있어서,
    상기 기판 위에 제 1전극을 형성하는 제 1단계;
    상기 제 1전극 위에 제 1새도우 마스크를 이용하여 적어도 하나 이상의 유기 발광층을 순차적으로 형성하는 제 2단계;
    상기 유기발광층 위에 제 2새도우 마스크를 이용하여 제 2전극을 형성하는 제 3단계;
    건식 식각법으로 상기 인접하는 화소들 간의 전기적 절연을 위하여 패터닝하는 제 4단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 패널 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1단계 후, 상기 제 1전극 위에 적어도 하나 이상의 스페이서를 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 패널 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 스페이서는 유기 또는 무기물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광 디스플레이 패널 제조방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 스페이서는 포토레지스트, 산화규소, 질화규소 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 패널 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 1단계 후, 상기 제 1전극 위에 전기적으로 절연성을 띠는 버퍼층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 패널 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 버퍼층은 포토레지스트, 산화규소, 질화규소 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 패널 제조 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 버퍼층은 스핀 코팅(spin coating), 닥터 블레이드(Dr. Blade)법, 열증착(thermal evaporation)법, 전자선 증착(e-beam evaporation)법, 스퍼터링(sputtering)법, 화학기상증착(chemical vapor deposition)법 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 패널 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 건식 식각법은 레이저빔, 이온빔, 플라즈마 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 패널 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 플라즈마를 이용하여 식각하는 경우, 상기 제 2전극을 형성한 후, 평탄화 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 패널 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 평탄화 공정을 위해 유기물 또는 무기물을 코팅하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 디스플레이 패널 제조방법.
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