KR20020016127A - Method for manufacturing organic electroluminescent device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기 박막층의 기능 저하를 방지하면서도 음극 패턴의 미세화가 가능한 유기 전계발광소자(organic electroluminescent device)의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an organic electroluminescent device capable of miniaturization of a cathode pattern while preventing degradation of an organic thin film layer.
전계발광소자는 전극 사이에 개재된 전계발광물질을 포함하며, 전극상에 소정 전압을 인가하여 전계를 형성함으로써 전계발광물질이 발광하여 소정 화상을 구현하도록 구성된다. 이러한 전계발광소자는 이용되는 전계발광물질에 따라 무기 전계발광소자와 유기 전계발광소자로 나눌 수 있다. 그 중 무기 전계발광소자는 일부 실용화되어 시계의 백라이트로 널리 사용되고 있으며, 유기 전계발광소자는 상기 무기 전계발광소자에 비하여 휘도 및 효율이 높고 저전압에서 구동이 가능하며 응답 속도가 빠르고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있어서 이에 대한 연구가 보다 활발히 진행되고 있다.The electroluminescent element includes an electroluminescent material interposed between the electrodes, and is configured to apply a predetermined voltage to the electrode to form an electric field so that the electroluminescent material emits light to implement a predetermined image. Such electroluminescent devices may be classified into inorganic electroluminescent devices and organic electroluminescent devices according to electroluminescent materials used. Among them, inorganic electroluminescent devices have been partially used and widely used as backlights for watches, and organic electroluminescent devices have higher brightness and efficiency than the inorganic electroluminescent devices, can be driven at low voltage, have fast response speed, and can be multicolored. Because of this, research is being actively conducted.
도 1은 일반적인 유기 전계발광소자의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a general organic electroluminescent device.
도면을 참조하면, 투명 기판(110)에는 애노드 전극(112)이 스트라이프상으로 제공되고, 애노드 전극(112)의 위에는 홀 주입층(hole transport layer), 발광층(emission layer), 전자 주입층(electron transport layer)으로 이루어지는 유기 박막층(114)이 기판(110)의 전면(全面)에 제공되며, 이 층(114)의 위에는 스트라이프상의 캐소드 전극(116)이 애노드 전극(112)과 교차하는 방향으로 제공된다.Referring to the drawing, an anode electrode 112 is provided in a stripe shape on the transparent substrate 110, and a hole transport layer, an emission layer, and an electron injection layer are disposed on the anode electrode 112. An organic thin film layer 114 composed of a transport layer is provided on the entire surface of the substrate 110, and on the layer 114, a stripe cathode electrode 116 is provided in a direction crossing the anode electrode 112. do.
여기에서, 상기 유기 박막층(114)은 유기 전계발광물질의 재질에 따라 홀 주입층과 전자 주입성 발광층으로 구성하거나, 또는 홀 주입성 발광층과 전자 주입층으로 구성하는 등 그 구조를 다양하게 형성할 수 있다.The organic thin film layer 114 may be formed of a hole injection layer and an electron injecting light emitting layer or a hole injection light emitting layer and an electron injecting layer according to the material of the organic electroluminescent material. Can be.
이러한 구성을 갖는 유기 전계발광소자를 제조함에 있어서, 유기박막층(114) 위의 캐소드 전극(116)을 형성할 때에는 주로 금속 마스크를 이용한 진공 열증착법이 사용되고 있는바, 상기 금속 마스크는 물리적인 갭의 최소값에 한계가 있기 때문에 마스크를 이용한 패턴 형성 방법은 향후 요구되는 수십㎛ 수준의 미세 음극 패턴을 갖는 유기 전계발광소자에서는 적용이 어렵다. 따라서, 상기 마스크를 이용한 패턴 형성 방법의 대용으로 애노드 전극(112)의 패턴 형성시에 사용하는 포토리소그라피와 같은 습식 식각 공정으로 패턴을 형성하는 방법이 대두되고 있다.In manufacturing the organic electroluminescent device having such a configuration, when forming the cathode electrode 116 on the organic thin film layer 114, a vacuum thermal deposition method using a metal mask is mainly used, the metal mask has a physical gap of Since the minimum value is limited, the pattern formation method using a mask is difficult to apply to an organic electroluminescent device having a fine cathode pattern of several tens of 탆. Accordingly, a method of forming a pattern by a wet etching process such as photolithography used in forming the anode electrode 112 in place of the pattern forming method using the mask has emerged.
이와 같이, 습식 식각 공정을 이용한 방법은 미세 음극 패턴을 갖는 유기 전계발광소자를 제조할 수 있는 장점이 있지만, 캐소드 전극 위에 마스킹 물질을 코팅, 노광 및 현상하여 전극 패턴을 형성함으로써 마스킹 물질의 유기 용매 및 잔류된 현상액들이 유기 박막층과 반응하여 유기 박막층의 기능이 저하될 우려가 있다.As such, the method using the wet etching process has an advantage in that an organic electroluminescent device having a fine cathode pattern can be manufactured, but the organic solvent of the masking material is formed by coating, exposing and developing the masking material on the cathode electrode to form an electrode pattern. And residual developer reacts with the organic thin film layer, thereby degrading the function of the organic thin film layer.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유기 박막층의 기능 저하를 방지하면서도 음극 패턴의 미세화가 가능한 유기 전계발광소자의 제조 방법을 제공함에 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an organic electroluminescent device capable of miniaturizing a cathode pattern while preventing a decrease in function of an organic thin film layer.
도 1은 일반적인 유기 전계발광소자의 구성을 나타내는 도면.1 is a view showing the configuration of a general organic electroluminescent device.
도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 유기 전계발광소자를 제조하는 방법을 나타내는 공정도를 도시한 것으로,2 to 6 show a process diagram showing a method of manufacturing an organic electroluminescent device according to the present invention.
도 2는 제1 전극층을 습식 식각하여 애노드 전극 및 보조 캐소드 전극을 형성하는 단계를 나타내는 평면도.FIG. 2 is a plan view illustrating a step of wet etching a first electrode layer to form an anode electrode and an auxiliary cathode electrode; FIG.
도 3은 유기 박막층을 형성하는 단계를 나타내는 평면도.3 is a plan view showing a step of forming an organic thin film layer.
도 4는 제2 전극층을 형성하는 단계를 나타내는 평면도.4 is a plan view illustrating a step of forming a second electrode layer.
도 5는 마스킹 물질을 전사하는 단계를 나타내는 평면도.5 is a plan view illustrating the step of transferring the masking material.
도 6은 캐소드 전극을 형성하는 단계를 나타내는 평면도.6 is a plan view showing a step of forming a cathode electrode;
도 7은 도 6의 "A-A" 부분 단면도.FIG. 7 is a partial cross-sectional view taken along line “A-A” of FIG. 6.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above object,
투명 기판의 표면에 제1 전극층을 형성하는 단계와;Forming a first electrode layer on the surface of the transparent substrate;
상기 전극층을 패터닝하여 스트라이프 타입의 애노드 전극 및 이 전극의 외측에서 상기 전극에 수직한 방향으로 스트라이프 타입의 보조 캐소드 전극을 형성하는 단계와;Patterning the electrode layer to form a stripe type anode electrode and a stripe type auxiliary cathode electrode in a direction perpendicular to the electrode outside the electrode;
상기 애노드 전극의 표면에 유기 박막층을 형성하는 단계와;Forming an organic thin film layer on a surface of the anode electrode;
상기 보조 캐소드 전극의 일부를 덮도록 상기 유기 박막층 및 보조 캐소드 전극의 표면에 제2 전극층을 형성하는 단계와;Forming a second electrode layer on the surface of the organic thin film layer and the auxiliary cathode electrode to cover a portion of the auxiliary cathode electrode;
마스킹 물질을 갖는 전사 필름을 기판의 상측에 위치시킨 후, 열 전사법으로 상기 제2 전극층의 표면에 마스킹 물질을 패터닝하는 단계와;Placing a transfer film having a masking material on the upper side of the substrate, and then patterning the masking material on the surface of the second electrode layer by thermal transfer;
기전사된 전사 필름을 제거하는 단계와;Removing the transfer transcription film;
마스킹 물질이 패터닝되지 않은 부분의 제2 전극층을 건식 식각법에 의해 식각하여 상기 보조 캐소드 전극과 전기적으로 연결되는 캐소드 전극을 형성하는 단계;Etching the second electrode layer in the portion where the masking material is not patterned by dry etching to form a cathode electrode electrically connected to the auxiliary cathode electrode;
를 포함하는 유기 전계발광소자의 제조 방법에 의해 달성된다.It is achieved by a method for producing an organic electroluminescent device comprising a.
이하, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 유기 전계발광소자의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.2 to 6 are process charts showing the manufacturing method of the organic electroluminescent device according to the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 투명 기판(10)의 전면(全面)에는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 금(Au) 등의 높은 일함수를 가지는 물질로 이루어진 제1 전극층이 제공되고, 이 전극층은 포토리소그라피 등의 습식 식각 공정에 의해 패터닝된다.As illustrated in FIG. 2, a first electrode layer made of a material having a high work function such as indium tin oxide (ITO) or gold (Au) is provided on the entire surface of the transparent substrate 10. It is patterned by wet etching processes, such as photolithography.
이와 같은 패터닝 작업에 의해 상기 기판(10)에는 스트라이프 타입의 애노드 전극(12)과, 이 전극(12)의 외측에서 상기 전극(12)에 수직한 방향으로 스트라이프 타입의 보조 캐소드 전극(14)이 제공되는바, 상기 보조 캐소드 전극(14)은 이후 설명할 캐소드 전극이 전기적으로 연결되도록 하기 위한 것이다.As a result of the patterning operation, the stripe type anode electrode 12 and the stripe type auxiliary cathode electrode 14 are formed on the substrate 10 in a direction perpendicular to the electrode 12 from the outside of the electrode 12. As provided, the auxiliary cathode electrode 14 is to allow the cathode electrode to be described later to be electrically connected.
이어서, 도 3에 도시한 바와 같이 홀 주입층과 전자 주입성 발광층으로 이루어지는 유기 박막층(16)을 스핀 코팅 또는 열증착 공정에 의해 애노드 전극(12)의 표면에 형성한다.Next, as shown in FIG. 3, the organic thin film layer 16 which consists of a hole injection layer and an electron injection light emitting layer is formed in the surface of the anode electrode 12 by a spin coating or a thermal deposition process.
여기에서, 상기 유기 박막층(16)은 유기 전계발광물질의 재질에 따라 홀 주입층과 발광층 및 전자 주입층으로 구성하거나, 또는 홀 주입성 발광층과 전자 주입층으로 구성하는 등 그 구조를 다양하게 형성할 수 있다.Herein, the organic thin film layer 16 may be formed of a hole injection layer, a light emitting layer, and an electron injection layer according to the material of the organic electroluminescent material, or may be formed in various structures such as a hole injection light emitting layer and an electron injection layer. can do.
이와 같이, 유기 박막층(16)을 형성한 후에는 도 4에 도시한 바와 같이, Mg:Ag 합금, Al, Ca/Al 이중막, LiF/Al 이중막, Li:Al 합금 등의 낮은 일함수를 가지는 물질로 이루어지는 제2 전극층(18)을 형성한다.Thus, after forming the organic thin film layer 16, as shown in FIG. 4, low work functions such as Mg: Ag alloy, Al, Ca / Al double layer, LiF / Al double layer, Li: Al alloy, etc. The second electrode layer 18 made of a material is formed.
이때, 상기 제2 전극층(18)은 제1 전극층에 의해 형성된 보조 캐소드 전극(14)의 일부를 덮도록 상기 유기 박막층(16) 및 보조 캐소드 전극(14)의 표면에 형성한다.In this case, the second electrode layer 18 is formed on the surfaces of the organic thin film layer 16 and the auxiliary cathode electrode 14 to cover a part of the auxiliary cathode electrode 14 formed by the first electrode layer.
이어서, 마스킹 물질(예를 들어 청색 칼라 물질 등)을 갖는 통상의 전사 필름을 기판(10)과 일정 간격만큼 떨어진 위치에 진공으로 고정한 다음, 이 전사 필름에 에너지원을 조사하여 유기 박막층(16)의 위에 마스킹 물질(20)을 전사시킨다.Subsequently, a conventional transfer film having a masking material (for example, a blue color material or the like) is fixed in a vacuum at a position spaced apart from the substrate 10 by vacuum, and then an energy source is irradiated to the organic thin film layer 16. The masking material 20 is transferred over.
이와 같은 전사 작업에 의해, 유기 박막층(16)의 위에는 도 5에 도시한 바와 같이, 보조 캐소드 전극(14)과 동일 라인상에서 상기 전극(14)의 상측 일부에 걸쳐지도록 마스킹 물질(20)이 스트라이프 타입으로 전사된다.As a result of this transfer operation, the masking material 20 is striped on the organic thin film layer 16 so as to cover a portion of the upper side of the electrode 14 on the same line as the auxiliary cathode electrode 14. It is transferred to a type.
상기와 같이 마스킹 물질(20)을 전사한 후에는 기판(10)을 건식 식각 장치로이동시킨 후 식각함으로써 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 마스킹 물질(10)이 전사되어 있지 않은 부분의 제2 전극층(18)을 제거하여 스트라이프 타입의 캐소드 전극(22)을 형성한다.After the masking material 20 is transferred as described above, the substrate 10 is moved to a dry etching apparatus and then etched, thereby as shown in FIGS. 6 and 7, where the masking material 10 is not transferred. The second electrode layer 18 is removed to form a stripe type cathode electrode 22.
여기에서, 상기 캐소드 전극(22)을 형성할 때에는 플라즈마 에칭(PE), 이온 빔 에칭(IBE), 마그네트론 이온 에칭(MIE) 등의 건식 식각 공정이 사용될 수 있다.Here, a dry etching process such as plasma etching (PE), ion beam etching (IBE), magnetron ion etching (MIE), or the like may be used to form the cathode electrode 22.
이후, 상기 마스킹 물질은 제거될 수 있으며, 마스킹 물질의 하측에 제공된 캐소드 전극이 보조 캐소드 전극과 접촉되어 있으므로 이 마스킹 물질을 제거하지 않아도 무방하다.Thereafter, the masking material may be removed, and since the cathode electrode provided under the masking material is in contact with the auxiliary cathode electrode, the masking material may not be removed.
그리고, 도시하지는 않았지만, 상기 공정이 완료된 후 기판에는 소자 내부를 밀봉하기 위해 쉴드 글라스가 설치된다.Although not shown, a shield glass is installed on the substrate to seal the inside of the device after the process is completed.
이하, 상기 공정에 따른 유기 전계발광소자의 제조 방법을 구체적인 실시예를 들어 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an organic electroluminescent device according to the above process will be described in detail with reference to specific examples.
[실시예 1]Example 1
패턴화된 투명 전극층(ITO)이 형성되어 있는 기판위에 정공 수송층으로 PEDOT을 스핀 코팅한 후 그 위에 발광성 고분자(MEH-PPV)를 다시 스핀 코팅하였다. 그리고, 그 위에 특별한 마스크없이 전면에 알루미늄을 열증착하여 음극을 형성하였다. 이 기판과 일정 간격으로 떨어져 있는 위치에 도너 필름(SB000203-1-2-R2 : Blue Colorant)을 진공으로 결착시킨 다음, 이 도너 필름상에 에너지원을 조사하였다. 이때 에너지원으로는 Nd:YAG 16W 레이저로서 100㎛의 빔 크기를 갖는 레이저 빔을 100㎳ 속도로 스캔하여 도너 필름으로부터 미세 패턴의 포토레지스트막을 형성하였다. 상기와 같이 음극위에 포토레지스트막이 패터닝되어 있는 기판을 건식 식각장치로 이동시켜 포토레지스트막의 패턴이 형성되어 있지 않은 음극을 건식 식각법으로 제거하였다. 이때, 플라즈마 에칭(Inductively Coupled Plasma Etching)법을 건식 식각법으로 선택하였고, 식각 기체로는 Cl2를 사용하였다.The PEDOT was spin-coated with a hole transport layer on the substrate on which the patterned transparent electrode layer (ITO) was formed, followed by spin-coating the luminescent polymer (MEH-PPV) thereon. Then, aluminum was thermally deposited on the entire surface without a special mask thereon to form a cathode. A donor film (SB000203-1-2-R2: Blue Colorant) was bound in a vacuum at a position spaced apart from the substrate by vacuum, and then an energy source was irradiated onto the donor film. At this time, as an energy source, a laser beam having a beam size of 100 μm was scanned at a speed of 100 Hz using an Nd: YAG 16W laser to form a fine pattern photoresist film from a donor film. As described above, the substrate on which the photoresist film was patterned on the cathode was moved to a dry etching apparatus to remove the cathode, on which the pattern of the photoresist film was not formed, by dry etching. In this case, a plasma etching method was selected as a dry etching method, and Cl 2 was used as an etching gas.
이와 같이 제조된 유기 전계발광소자는 전자 주사 현미경(SEM)을 이용하여 미세 패턴 상태를 조사한 결과 그 프로파일 상태가 우수한 것을 알 수 있으며, 인가 전압에 따른 전류 및 휘도의 특성 변화를 살펴본 결과 기존의 금속 마스크를 사용하여 캐소드 전극을 형성한 소자의 발광 특성과 차이가 없는 것으로 나타났다.The organic electroluminescent device manufactured as described above was found to be excellent in profile state as a result of examining the fine pattern state using an electron scanning microscope (SEM). It was found that there was no difference in the light emission characteristics of the device in which the cathode was formed using the mask.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 소자 제조 방법은 열 전사법을 이용하여 마스킹 물질을 제2 전극층에 전사하므로 캐소드 전극의 미세 패턴 형성이 가능하고, 건식 식각 공정을 이용하여 제2 전극층을 선택적으로 식각하므로 습식 식각 공정을 이용하여 식각할 때 발생하는 문제점, 즉 마스킹 물질의 유기 용매 및 잔류된 현상액들이 유기 박막층과 반응함으로 인해 유기 박막층의 기능이 저하되는 것을 제거할 수 있다.As described above, the device fabrication method of the present invention transfers the masking material to the second electrode layer by using a thermal transfer method, thereby forming a fine pattern of the cathode electrode, and selectively etching the second electrode layer by using a dry etching process. Therefore, it is possible to eliminate a problem that occurs when etching by using a wet etching process, that is, the organic solvent of the masking material and the remaining developer are reacted with the organic thin film layer to reduce the function of the organic thin film layer.
또한, 애노드 전극과 동일 평면상에 보조 캐소드 전극이 제공되고, 이 보조 캐소드 전극에 캐소드 전극이 전기적으로 연결되므로 캐소드 전극 상측의 마스킹 물질을 제거할 필요가 없게 되어 작업 공정을 단순화 할 수 있는 등의 효과가 있다.In addition, an auxiliary cathode electrode is provided on the same plane as the anode electrode, and since the cathode electrode is electrically connected to the auxiliary cathode electrode, there is no need to remove the masking material on the upper side of the cathode electrode, thereby simplifying the work process. It works.
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|---|---|---|---|---|
| US8350238B2 (en) | 2004-12-30 | 2013-01-08 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Device patterning using irradiation |
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