KR20030017096A - 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법 - Google Patents

유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음전극층을 보호막 내의 개구를 통하여 유기 발광층과 음전극층을 전기적으로 연결시켜 소자의 특성을 개선한 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로 투명 기판상의 줄 무늬 형상의 복수의 제 1 전극과 상기 투명 기판과 상기 제 1 전극상에 적층되며 상기 제 1 전극 사이와 상기 제 1 전극과 직교하는 영역에 형성되는 절연층 패턴과 상기 절연층 패턴을 포함한 투명 기판상의 유기 발광층과 상기 유기 발광층상의 보호층과 상기 제 1 전극과 직교하며 상기 유기 발광층이 노출되는 상기 보호층 내의 복수의 개구와 상기 개구를 통하여 상기 유기 발광층과 전기적으로 연결되는 복수의 제 2 전극을 포함한다.

Description

유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법{Organic Electroluminescent Device and Method of Making the Same}
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 음전극층을 보호막 내의 개구를 통하여 유기 발광층과 음전극층을 전기적으로 연결시켜 소자의 특성을 개선한 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 유기 전계 발광 소자는 평판 디스플레이 소자 중의 하나로 투명 기판상의 양전극층과 음전극층 사이에 유기 전계 발광층을 개재하여 구성하며, 매우 얇고, 매트릭스 형태로 형성할 수 있다. 15V 이하의 낮은 전압으로 구동이 가능하며 TFT-LCD에 비하여 휘도, 시야각, 응답속도 및 소비 전력 등에서 우수한 특성을 보이고 있다. 특히 다른 디스플레이 소자보다 우수한 유기 전계 발광 소자의 빠른 응답 속도로 인하여 동영상이 필수적인 IMT-2000용 휴대폰에 매우 적합한 소자이다.
그러나 이와 같은 유기 전계 발광 소자은 제조 공정에서 많은 어려움이 있는데, 그 중에서 가장 어려운 공정이 픽셀레이션(pixellation) 또는패터닝(patterning) 공정이다. 또한 유기 발광층 물질은 산소나 수분 등에 매우 취약하여 신뢰성을 확보하기 위하여 소자를 외부와 차단 및 밀폐시킴으로써 유기 발광층의 열화를 방지한다.
또한 유기물층 물질이 산소나 수분 등에 매우 취약하여 양전극층 형성 후의 모든 공정은 사진 석판 기술을 통하여 패턴을 형성하기 어렵다. 따라서 새도우 마스크(shadow mask)를 이용한 직접 픽셀레이션(direct pixellation)법이 널리 사용되었지만, 이 방법 역시 고해상도(high resolution)를 구현하기 위하여 픽셀 간의 피치(pitch) 즉 형성되는 각각의 유기물층 선과 선 사이의 간격이 줄이게 되면 사용하기가 어려웠다.
산소나 수분에 노출이 쉬운 마스크와 식각 공정을 포함하는 사진 석판 기술을 사용하지 않는 유기물층의 패턴을 형성하는 또 하나의 방법은 전기적 절연이 가능한 물질로 격벽을 미리 형성하고 유기물층을 적층할 때 격벽에 의해 서로 구분된 유기물층 패턴을 얻을 수 있다.
그러나 격벽을 사용하는 데도 문제가 있다. 즉 전기적으로 절연이 가능한 격벽 물질로 감광성 재료를 주로 사용하며, 이 감광성 재료는 유기 전계 발광 소자가 구동함에 따라 온도 변화가 일어나고, 이 온도 변화에 따라 가스방출(out gasing) 등의 우려가 있고, 특히 유기 전계 발광 소자를 보호하는 봉지판(encapsulation plate)의 봉인(seal)이 파손되었을 경우 심각한 불량을 초래할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 유기 전계 발광 소자 제조 방법에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술의 유기 전계 발광 소자의 평면도이다.
도 1a)와 같이, 투명 기판(1)상에 ITO(indium tin oxide) 등으로 구성되는 복수의 제 1 전극(2)이 줄 무늬 형상(stripe type)으로 배열된다.
도 1b)와 같이, 제 1 전극(2) 사이와 제 1 전극(2)과 직교하는 영역상에 격자 형상의 절연층 패턴(3)이 제 1 전극(2)과 투명 기판(1)상에 형성된다.
도 1c)와 같이, 제 1 전극(2)와 직교방향으로 절연층 패턴(3)상에 격벽(4)가 형성된다. 그리고 절연층 패턴(3) 및 격벽(4)을 포함하는 투명 기판(1)상에 적층되는 격벽, 유기 발광층, 그리고 제 2 전극(음전극층)은 도시하지 않았다.
도 2는 도 1을 A-A'로 절단한 종래 기술의 유기 전계 발광 소자의 제조 공정 단면도이다.
도 2a)와 같이, 투명 기판(1)상에 ITO(indium tin oxide) 등으로 구성되는 양전극 물질층(도면에 도시하지 않음)을 스퍼터링(sputtering) 방법을 사용하여 1,500 ~ 2,000 Å 두께로 적층한다. 양전극 물질층상에 감광막(도면에 도시하지 않음)을 도포하고, 노광 및 현상하여 줄무늬 형상(stripe type)의 감광막 패턴(도면에 도시하지 않음)을 형성한다. 감광막 패턴을 마스크로 이용하여 양전극 물질층을 식각하면, 줄무늬 형상의 제 1 전극(2)이 형성된다.
도 2b)와 같이, 제 1 전극(2)을 포함하는 투명 기판(1)상에 전기적으로 절연시킬 수 있는 절연층(도면에 도시하지 않음)을 적층한다. 절연층으로는 유기물 또는 무기물을 이용할 수 있다. 유기물로는 아크릴(acryl)계 수지 또는 감광막을 이용하고, 무기물로는 실리콘 산화막(silicon oxide), 실리콘 질화막(siliconnitride), 실리콘 산화질화막(silicon oxynitride)등을 사용한다. 절연층을 패터닝하여 복수의 제 1 전극(2)사이와 제 1 전극과 직교하며 일정 가격을 두고 배열되는 절연층 패턴(3)을 형성한다.
도 2c)와 같이, 절연층 패턴(3)상에 전기적인 절연물질로 네가티브 타입(negative type)의 유기 감광막(도면에 도시하지 않음)을 적층하고 패터닝을 실시하여 역경사를 가지는 격벽(4)을 형성한다. 그리고 새도우 마스크(도면에 도시하지 않음)를 이용하여 유기 발광층(5)과 제 2 전극(6)을 순차적으로 적층한다. 격벽(4)은 제 1 전극(2)과 직교하며 일정 간격을 두고 배열되며, 제 2 전극(6)이 인접 구성 요소와 단락이 되지 않도록 오버행(overhang)구조를 가진다.
유기 발광층(5)과 제 2 전극(6)을 증착 성막하고, 이어서 제 2 전극(6)을 포함한 전면에 유기 발광층(5)가 수분과 가스(gas) 등에 취약한 것을 보완하기 위하여 금속 또는 글라스(glass) 등으로 구성되는 봉지 판(encapsulation plate)을 설치하여 외부와 차단시킨다.
도 3은 도 1을 B-B'로 절단한 종래 기술의 유기 전계 발광 소자의 제조 공정 단면도이다.
이와 같은 종래 기술의 격벽을 사용하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법은 다음과 같은 문제가 있다.
유기 전계 발광 소자의 제조 공정에서 절연막과 격벽으로 감광성 재료을 주로 사용한다. 그리고 소자를 구동할 때 온도 변화에 따라 가스방출(out gas)의 위험과 보호층의 봉인이 파손되었을 때 심각한 불량을 초래할 수 있다.
또한 격벽을 형성하는 공정이 일반적인 패터닝과 달리 역경사의 각도에 주의해야 하며, 공정 진행시 다른 요인에 의해 격벽이 파손될 경우 인접 화소와 단락이 발생할 가능성이 높다. 또한 격벽의 높이도 높아 전체 소자의 두께를 두껍게 해야한다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 문제를 해결하기 위한 것으로 유기 발광층상에 절연층으로 보호막을 적층하고 보호막내의 개구를 통하여 유기 발광층과 음전극층을 전기적으로 연결시키는 것으로, 상기와 같은 가스 방출 또는 물리적으로 손상 우려가 있는 격벽이 필요하지 않아 매우 안정한 특성을 얻을 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술의 유기 전계 발광 소자의 평면도
도 2는 도 1을 A-A'로 절단한 종래 기술의 유기 전계 발광 소자의 제조 공정 단면도
도 3은 도 1을 B-B'로 절단한 종래 기술의 유기 전계 발광 소자의 제조 공정 단면도
도 4는 본발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 평면도
도 5은 도 4를 A-A'로 절단한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 공정 단면도
도 6은 도 4를 B-B'로 절단한 본 발명의 제 1실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 공정 단면도
도 7은 도 4를 A-A'로 절단한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 공정 단면도
도 8은 도 4를 B-B'로 절단한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 공정 단면도
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
21, 31 : 투명 기판 22, 32 : 제 1 전극
23, 33 : 절연층 패턴 24, 34 : 유기 발광층
25, 35 : 제 1 보호층 124, 26, 36 : 감광막 패턴
27, 37 : 제 1 개구부 28, 38 : 제 2 전극층
29, 39 : 제 2 개구부
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는
투명 기판상의 줄 무늬 형상의 복수의 제 1 전극; 상기 투명 기판과 상기 제 1 전극상에 적층되며 상기 제 1 전극 사이와 상기 제 1 전극과 직교하는 영역에 형성되는 절연층 패턴; 상기 절연층 패턴을 포함한 투명 기판상의 유기 발광층; 상기 유기 발광층상의 보호층; 상기 제 1 전극과 직교하며 상기 유기 발광층이 노출되는 상기 보호층 내의 복수의 개구; 상기 개구를 통하여 상기 유기 발광층과 전기적으로 연결되는 복수의 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 전계발광 소자의 제조 방법은 투명 기판상에 줄 무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 투명 기판과 상기 제 1 전극상에 상기 제 1 전극 사이와 상기 제 1 전극과 직교하는 영역에 형성되는 절연층 패턴을 형성하는 단계; 상기 절연층 패턴을 포함한 상기 투명 기판상에 유기 발광층을 형성하는 단계; 상기 유기 발광층상에 보호층을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극과 직교하며 상기 유기 발광층이 노출되도록 상기 보호층 내에 복수의 개구를 형성하는 단계; 상기 개구를 통하여 상기 유기 발광층과 전기적으로 연결되는 복수의 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은 투명 기판상에 줄 무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 투명 기판과 상기 제 1 전극상에 상기 제 1 전극 사이와 상기 제 1 전극과 직교하는 영역에 형성되는 절연층 패턴을 형성하는 단계; 상기 절연층 패턴을 포함한 투명 기판상에 유기 발광층을 형성하는 단계; 상기 유기 발광층상에 보호층을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극과 직교하며 상기 절연층 패턴과 대응되는 상기 보호층 영역상에 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 보호층 내에 상기 유기 발광층이 노출되는 복수의 개구를 형성하는 단계; 상기 감광막 패턴 및 상기 개구 내에 제 2 전극층을 형성하는 단계; 상기 감광막 패턴을 제거함으로써 상기 감광막 패턴상의 제 2 전극층을 동시에 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 평면도이다.
도 4a)와 같이, 투명 기판(21)상에 ITO(indium tin oxide) 등으로 구성되는 복수의 제 1 전극(22)이 줄 무늬 형상(stripe type)으로 배열된다.
도 4b)와 같이, 제 1 전극(22) 사이와 제 1 전극(22)과 직교하는 영역상에 격자 형상의 절연층 패턴(23)이 제 1 전극(22)과 투명 기판(21)상에 적층된다.
도 4c)와 같이, 제 1 전극(22)과 절연층 패턴(23)을 포함하는 투명 기판(21)상에 유기 발광층(도면에 도시하지 않음)과 유기 발광층상에 보호층(도면에 도시하지 않음)이 적층되고, 제 1 전극(22)와 직교하는 방향의 절연층 패턴(23)상에 복수의 감광막 패턴(124)가 형성된다. 그리고 복수의 감광막 패턴(124) 사이의 보호층을 식각하여 제 2 전극층(도면에 도시하지 않음)과 유기 발광층을 전기적으로 연결하는 개구(27)을 형성한다.
도 5은 도 4를 A-A'로 절단한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 5a)와 같이, 투명 기판(21)을 준비한다. 본 발명에서 투명 기판(21)으로는 투명한 석영 글라스 기판을 이용한다. 투명 기판(21)상에 ITO(indium tin oxide) 등으로 구성되는 양전극 물질층(도면에 도시하지 않음)을 1,500 ~ 2,000 Å 두께로 적층성막한다. 양전극 물질층의 면저항(sheet resistance)은 10 Ω/이하가 되도록 한다. 양전극 물질층은 세정한 투명 기판(21)상에 스퍼터링(sputtering) 방법을 사용하여 적층하고, 양전극 물질층상에 감광막(도면에 도시하지 않음)을 도포하고, 노광 및 현상하여 줄무늬 형상(stripe type)의 감광막 패턴(도면에 도시하지 않음)을 형성한다. 감광막 패턴을 마스크로 이용하여 양전극 물질층을 식각하면, 줄무늬 형상의 제 1 전극(22)이 형성된다.
도 5b)와 같이, 제 1 전극(22)을 포함하는 투명 기판(21)상에 전기적으로 절연시킬 수 있는 절연층(도면에 도시하지 않음)을 형성한다. 이러한 절연층은 제 1 전극(22)와 나중에 형성되는 제 2 전극(음전극층) 사이의 전기적 단락을 방지하기위하여 적층하는 것이다. 본 발명에서는 무기질의 절연층을 2,000 ~ 4,000 Å 정도 바람직하게는 3,000 Å 정도의 두께로 형성한다. 그리고 무기질의 절연층은 실리콘 산화막(silicon oxide), 실리콘 질화막(silicon nitride), 그리고 실리콘 산화질화막(silicon oxynitride) 중 하나를 선택하여 사용하며, 스퍼터링(sputtering) 방법 또는 화학 기상 증착 방법을 사용하여 적층한다.
이어서, 나중에 형성되는 유기 발광층이 제 1 전극(21)과 전기적으로 직접 접촉하기 위해서, 절연층에 제 1 개구부(27)을 형성하여 제 1 전극(22)의 일부를 노출시키기 위한 공정을 진행한다. 제 1 개구부(27)을 형성하기 위해서 절연층상에 감광막(도면에 도시하지 않음)을 도포하고 노광 및 현상 공정을 거쳐 제 1 전극(22) 사이와 제 1 전극(22)과 직교하는 영역상에 격자 형상의 감광막 패턴(도면에 도시하지 않음)을 형성한다. 계속해서 감광막 패턴을 마스크로 건식각 또는 습식각으로 절연층을 식각하여 격자 형상의 절연층 패턴(23)을 형성한다. 즉 감광막 패턴을 절연층에 전사시키는 것이다. 절연층을 식각하는 데 있어서, 건식각의경우는 CHF 가스 그리고 습식각의 경우는 HF와 NH4F를 혼합한 용액에서 실시한다. 본 발명에서는 건식각 방법으로 절연층을 식각하고 패터닝한다.
절연층 패턴(23)을 형성한 후, 제 1 개구부(27)를 포함하는 투명 기판(21)을 세정제를 포함한 순수를 이용하여 세정한다.
도 5c)와 같이, 세정한 투명 기판(21)을 유기 발광층(24)을 형성하는 진공 증착 장치 내로 이동하고, 절연층 패턴(23)을 포함하는 투명 기판(21)상에 유기 발광층(24)을 적층한다. 여기서 유기 전계 발광층(24)의 재료로는 Alq3, Anthrancene 등의 단분자 유기 물질과 PPV((p-phenylenevinylene)), PT(polythiophene)등과 그들의 유도체들인 고분자 유기 발광 물질 등을 사용한다. 저분자계 유기물질은 챔버(chamber)내에 새도우 마스크를 설치한 진공증착(evaporation)방법을 이용하여 원하는 곳에 패턴을 형성한다. 고분자계 유기물질은 감광막과 같이 회전도포(spin coating), 전사법, 잉크젯트(ink jet) 방법을 사용하여 원하는 위치에 패턴을 형성한다.
여기서 유기 발광층(24)의 형성 전에 정공 주입층과 정공 주입층상에 정공 수송층을 형성할 수 있다. 또한 유기 발광층(24)상에 전자 수송층과 전자 주입층을 형성할 수 있다. 정공 주입층은 일함수(work function)가 큰 정공 주입 전극을 이용하는 경우, 다량의 정공이 주입 가능하며 주입된 정공이 층(layer)중을 이동할 수 있어야 하고, 전자의 주입은 어렵고 주입이 가능하다 하여도 층중을 이동하기 어려운 성질을 가지는 박막층이다. 또한 전자 수송층은 일함수가 적은 전자 주입전극을 이용하는 경우에 다량의 전자가 주입 가능하며 주입된 전자가 층중을 이동할 수 있어야 하고, 정공의 주입은 어렵고 주입이 가능하다 하여도 층중을 이동하기 어려운 성질을 가지는 박막층이다.
그리고 유기 발광층(24)상에 제 1 보호층(25)을 형성한다. 본 발명에서 제 1 보호층으로 무기물을 스퍼터링 방법 또는 화학 기상 증착 방법을 사용하며, 2,000 ~ 4,000 Å 바람직하게는 3,000 Å 정도의 두께로 적층한다. 여기서 주의할 점은 유기 발광층(24)은 제 1 보호층(25)에 의해 완전히 감싸져 외부로 노출되지 않도록 하는 것이다. 제 1 보호층(25)는 기밀을 유지하고 부착 강도가 강해야 하고, 하층의 유기 발광층(24) 또는 제 1 전극(22)등에 손상을 주지않고 형성할 수 있어야 하고, 감광막 패턴의 형성 또는 건식각(dry etching)등에 대해서 내구성을 가져야 한다. 이러한 물질로는 실리콘 계열의 화합물, 즉, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 그리고 실리콘 산화질화막 중 하나를 선택하여 사용하거나 복수의 물질을 이용할 수 있다.
도 5d)와 같이, 나중에 형성되는 제 2 전극(음전극층)과 유기 발광층(24)을 전기적으로 연결하기 위하여 제 1 보호층(25) 내에 개구를 형성하여야 한다. 우선 제 1 보호층(25)을 포함하는 투명 기판(21)상에 감광막을 도포하고 노광 및 현상하여 제 1 전극(22)와 직교하며 제 2 전극과 연결되는 부분이 노출되는 복수의 줄 무늬 형상의 감광막 패턴(26)을 형성한다. 이 때 감광막 패턴(26)의 측면은 되도록 수직에 가깝도록 패터닝한다. 이것은 감광막 패턴(26)의 측면에 제 2 전극층(28)이 형성되는 것을 방지하기 위함이다.
도 5e)와 같이, 감광막 패턴(26)을 마스크로 하여 제 1 보호층(25)을 건식각 (dry etching) 또는 레이져(laser) 패터닝을 실시하여 유기 발광층(24)가 노출되도록 제 2 개구부(29)을 형성한다. 제 1 보호층(25)을 건식각하는 경우, 제 1 보호층(25)이 실리콘 산화막인 경우는 CHF 가스를 사용한다.
도 5f)와 같이, 제 2 개구부(29)을 포함한 감광막 패턴(26)상에 제 2 전극층(28)을 형성한다. 제 2 전극층(28)은 전기 전도도가 양호한 금속, 예를 들면 Al등을 주로 사용하며 진공증착(evaporation)방법 또는 스퍼터링 방법에 의해 적층성막한다. 도면에는 도시하지 않았지만 감광막 패턴(26)상의 제 2 전극층(28)과 감광막 패턴(26)을 제거하고, 제 2 보호층(도면에 도시하지 않음)을 형성할 수 있다.
도 6은 도 4를 B-B'로 절단한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의제조 공정 단면도이다.
도 7은 도 4를 A-A'로 절단한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 공정 단면도이다.
도 7a)와 같이, 투명 기판(31)을 준비한다. 본 발명에서 투명 기판(31)으로 투명한 석영 글라스 기판을 이용한다. 투명 기판(31)상에 ITO(indium tin oxide) 등으로 구성되는 양전극 물질층(도면에 도시하지 않음)을 1,500 ~ 2,000 Å 두께로 적층한다. 양전극 물질층의 면저항(sheet resistance)은 10 Ω/이하가 되도록 한다. 양전극 물질층은 세정한 투명 기판(31)상에 스퍼터링(sputtering) 방법을 사용하여 적층하고, 양전극 물질층상에 감광막(도면에 도시하지 않음)을 도포하고, 노광 및 현상하여 줄무늬 형상(stripe type)의 감광막 패턴(도면에 도시하지 않음)을형성한다. 감광막 패턴을 마스크로 이용하여 양전극 물질층을 식각하면, 줄무늬 형상의 제 1 전극(32)이 형성된다.
도 7b)와 같이, 제 1 전극(32)을 포함하는 투명 기판(31)상에 전기적으로 절연시킬 수 있는 절연층(도면에 도시하지 않음)을 형성한다. 이러한 절연층은 제 1 전극(32)와 나중에 형성되는 제 2 전극(음전극층) 사이의 전기적 단락을 방지하기 위하여 적층하는 것이다. 본 발명에서는 무기질의 절연층을 2,000 ~ 4,000 Å 정도 바람직하게는 3,000 Å 정도의 두께로 형성한다. 그리고 무기질의 절연층은 실리콘 산화막(silicon oxide), 실리콘 질화막(silicon nitride), 그리고 실리콘 산화질화막(silicon oxynitride) 중 하나를 선택하여 사용하며, 스퍼터링(sputtering) 방법 또는 화학 기상 증착 방법을 사용하여 적층한다.
이어서, 나중에 형성되는 유기 발광층이 제 1 전극(32)과 전기적으로 직접 접촉하기 위해서, 절연층에 제 1 개구부(37)을 형성하여 제 1 전극(32)의 일부를 노출시키기 위한 공정을 진행한다. 제 1 개구부(37)을 형성하기 위해서 절연층상에 감광막(도면에 도시하지 않음)을 도포하고 노광 및 현상 공정을 거쳐 제 1 전극(32) 사이와 제 1 전극(32)과 직교하는 영역상에 격자 형상의 감광막 패턴(도면에 도시하지 않음)을 형성한다. 계속해서 감광막 패턴을 마스크로 건식각 또는 습식각으로 절연층을 식각하여 격자 형상의 절연층 패턴(33)을 형성한다. 즉 감광막 패턴을 절연층에 전사시키는 것이다. 절연층의 식각하는 데 있어서, 건식각의 경우는 CHF 가스 그리고 습식각의 경우는 HF와 NH4F를 혼합한 용액에서 실시한다.본 발명에서는 건식각 방법으로 절연층을 식각하고 패터닝한다.
절연층 패턴(33)을 형성한 후, 제 1 개구부(37)를 포함하는 투명 기판(31)을 세정제를 포함한 순수를 이용하여 세정한다.
도 7c)와 같이, 세정한 투명 기판(31)을 유기 발광층(34)을 형성하는 진공 증착 장치 내로 이동하고, 절연층 패턴(33)을 포함하는 투명 기판(31)상에 유기 발광층(34)을 적층한다. 여기서 유기 전계 발광층(34)의 재료로는 Alq3, Anthrancene 등의 단분자 유기 물질과 PPV((p-phenylenevinylene)), PT(polythiophene)등과 그들의 유도체들인 고분자 유기 발광 물질 등을 사용한다. 저분자계 유기물질은 챔버(chamber)내에 마스크를 설치한 기상증착(evaporation)방법을 이용하여 원하는 곳에 패턴을 형성한다. 고분자계 유기물질은 감광막과 같이 회전도포(spin coating), 전사법, 잉크젯트(ink jet) 방법을 사용하여 원하는 위치에 패턴을 형성한다.
여기서 유기 발광층(34)의 형성 전에 정공 주입층과 정공 주입층상에 정공 수송층을 형성할 수 있다. 또한 유기 발광층(34)상에 전자 수송층과 전자 주입층을 형성할 수 있다. 정공 주입층은 일함수(work function)가 큰 정공 주입 전극을 이용하는 경우, 다량의 정공이 주입 가능하며 주입된 정공이 층중을 이동할 수 있어야 하고, 전자의 주입은 어렵고 주입이 가능하다 하여도 층중을 이동하기 어려운 성질을 가지는 박막층이다. 또한 전자 수송층은 일함수가 적은 전자 주입 전극을 이용하는 경우에 다량의 전자가 주입 가능하며 주입된 전자가 층중을 이동할 수 있어야 하고, 정공의 주입은 어렵고 주입이 가능하다 하여도 층중을 이동하기 어려운 성질을 가지는 박막층이다.
그리고 유기 발광층(34)상에 제 1 보호층(35)을 형성한다. 본 발명에서 제 1 보호층으로 무기물을 스퍼터링 방법 또는 화학 기상 증착 방법을 사용하며, 2,000 ~ 4,000 Å 바람직하게는 3,000 Å 정도의 두께로 적층한다. 여기서 주의할 점은 유기 발광층(34)은 제 1 보호층(35)에 의해 완전히 감싸져 외부로 노출되지 않도록 하는 것이다. 제 1 보호층(35)는 기밀을 유지하고 부착 강도가 강해야 하고, 하층의 유기 발광층(34) 또는 제 1 전극(32)등에 손상을 주지않고 형성할 수 있어야 하고, 감광막 패턴의 형성 또는 건식각(dry etching)등에 대해서 내구성을 가져야 한다. 이러한 물질로는 실리콘 계열의 화합물, 즉, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 그리고 실리콘 산화질화막 중 하나를 선택하여 사용하거나 복수의 물질을 이용할 수 있다.
도 7d)와 같이, 나중에 형성되는 제 2 전극(음전극층)과 유기 발광층(34)을 전기적으로 연결하기 위하여 제 1 보호층(35) 내에 개구를 형성하여야 한다. 우선 제 1 보호층(35)을 포함하는 투명 기판(31)상에 감광막을 도포하고 노광 및 현상하여 제 1 전극(32)와 직교하며 제 2 전극과 연결되는 부분이 노출되는 복수의 줄 무늬 형상의 감광막 패턴(36)을 형성한다. 이 때 감광막 패턴(36)의 측면은 되도록 수직에 가깝도록 패터닝한다. 이것은 감광막 패턴(36)의 측면에 제 2 전극층(38)이 형성되는 것을 방지하기 위함이다.
도 7e)와 같이, 감광막 패턴(36)을 마스크로 하여 제 1 보호층(35)을건식각(dry etching) 또는 레이져(laser) 패터닝을 실시하여 유기 발광층(34)가 노출되도록 제 2 개구부(39)을 형성한다. 제 1 보호층(35)을 건식각하는 경우, 제 1 보호층(35)이 실리콘 산화막인 경우는 CHF 가스를 사용한다.
도 7f)와 같이, 제 2 개구부(39)을 포함한 감광막 패턴(36)상에 제 2 전극층 (38)을 형성한다. 제 2 전극층(38)은 전기 전도도가 양호한 금속, 예를 들면 Al등을 주로 사용하며 진공증착(evaporation)방법 또는 스퍼터링 방법에 의해 적층한다.
도 7g)와 같이, 리프트 오프(lift off) 방식으로 감광막 패턴(36)과 감광막 패턴(36)상의 제 2 전극(38)를 제거한다. 리프트 오프 방식이란 감광막 패턴(36)을 제거하면 감광막 패턴(36)으로 지지되고 있는 감광막 패턴(36)상의 제 2 전극(38)도 함께 제거되는 것을 말한다. 그리고 도면에는 도시하지 않았지만 제 2 전극(38)을 포함한 제 1 보호층(35)상에 제 2 보호층(도면에 도시하지 않음)을 형성할 수 있다.
도 8은 도 4를 B-B'로 절단한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도이다.
이와 같은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
유기 발광층상에 절연층으로 보호막을 적층하고 보호막내의 개구를 유기 발광층과 음전극층을 전기적으로 연결시킴으로써,
첫 번째 상당한 높이를 차지하는 격벽을 형성하지 않아 전체 소자의 두께를 감소시킬 수 있고,
두 번째 격벽이 형성되지 않아 공정 진행시 격벽의 파손에 의한 인접 화소의 단락 위험을 방지하며,
세 번째 감광성 물질로 형성되는 격벽에 의한 가스 방출 또는 보호층의 봉인의 파손에 의한 소자의 불량을 방지할 수 있어 매우 안정한 특성을 가지는 유기 전계 발광 소자를 얻을 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다

Claims (9)

  1. 투명 기판상의 줄 무늬 형상의 복수의 제 1 전극;
    상기 투명 기판과 상기 제 1 전극상에 적층되며 상기 제 1 전극 사이와 상기 제 1 전극과 직교하는 영역에 형성되는 절연층 패턴;
    상기 절연층 패턴을 포함한 투명 기판상의 유기 발광층,
    상기 유기 발광층상의 보호층;
    상기 제 1 전극과 직교하며 상기 유기 발광층이 노출되는 상기 보호층 내의 복수의 개구;
    상기 개구를 통하여 상기 유기 발광층과 전기적으로 연결되는 복수의 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극은 ITO로 형성하고, 상기 제 2 전극은 Al으로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 보호층은 실리콘계 화합물, 즉, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 그리고 실리콘 산화질화막 중 하나를 선택하여 사용하거나 복수의 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  4. 투명 기판상에 줄 무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 투명 기판과 상기 제 1 전극상에 상기 제 1 전극 사이와 상기 제 1 전극과 직교하는 영역에 형성되는 절연층 패턴을 형성하는 단계;
    상기 절연층 패턴을 포함한 상기 투명 기판상에 유기 발광층을 형성하는 단계;
    상기 유기 발광층상에 보호층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극과 직교하며 상기 유기 발광층이 노출되도록 상기 보호층 내에 복수의 개구를 형성하는 단계;
    상기 개구를 통하여 상기 유기 발광층과 전기적으로 연결되는 복수의 제 2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법
  5. 제 4항에 있어서, 상기 개구를 형성하는 단계는
    상기 보호층상에 감광막을 형성하는 단계;
    상기 감광막을 패터닝하여 상기 제 1 전극과 직교하며 상기 유기 보호막층이 노출되는 감광막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 보호층을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 유기 발광층 형성 전에 정공 주입층과 정공 수송층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 유기 발광층 형성 후에 전자 수송층과 전자 주입층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 보호층은 실리콘계 화합물, 즉, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 그리고 실리콘 산화질화막 중 하나를 선택하여 사용하거나 복수의 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법
  9. 투명 기판상에 줄 무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 투명 기판과 상기 제 1 전극상에 상기 제 1 전극 사이와 상기 제 1 전극과 직교하는 영역에 형성되는 절연층 패턴을 형성하는 단계;
    상기 절연층 패턴을 포함한 투명 기판상의 유기 발광층을 형성하는 단계;
    상기 유기 발광층상에 보호층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극과 직교하며 상기 절연층 패턴과 대응되는 상기 보호층 영역상에 감광막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 보호층 내에 상기 유기 발광층이 노출되는 복수의 개구를 형성하는 단계;
    상기 감광막 패턴 및 상기 개구 내에 제 2 전극층을 형성하는 단계;
    상기 감광막 패턴을 제거함으로써 상기 감광막 패턴상의 제 2 전극층을 동시에 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
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