KR20030086764A - 유기전기발광소자와 그 화소의 패터닝 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풀컬러(full color) 유기전기발광소자(electroluminescence device)를 제작하는데 있어서, 유기물질을 도포하고 패터닝하여 제작하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에서는 유기물질이 도포된 APR 수지가 유리기판에 접합하여 발광하는 화소영역으로 유기물질을 인쇄하는 롤코팅 방식을 이용하였는데, 이러한 방법은 두께 불균일도를 감소시켜 대면적에 사용하는데 적합할 뿐 아니라 간편하다는 장점을 가지고 있다.

전술한 바와 같은 APR 수지는 RGB 화소 패턴의 길이 방향이 인쇄하는 방향과 동일하게 패턴되어 있으며, 회전하는 인쇄롤에 부착되어 있다.

본 발명에서는 RGB 화소 패턴의 길이방향이 인쇄하는 방향과 동일하게 패턴되어 있어, APR 수지가 인쇄롤에 감겨 팽창하는 경우에도 일정간격을 가지는 화소 패턴을 할 수 있다는 장점을 가지고 있어, 기존의 롤코팅 방식에 의한 장점과 더불어 일정간격을 가지는 화소를 패턴할 수 있다는 점을 더욱 추가하였다.

Description

유기전기발광소자와 그 화소의 패터닝 방법 {Organic electroluminescent device and method of patterning pixels for the same}

본 발명은 유기전기 발광소자(OLED: organic light emitting display device)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컬러 패널을 제작하기 위하여 롤 코팅(roll coating)방법을 통하여 유기물질을 RGB별로 배열하는 유기전기 발광소자의 제조방법에 관한 것이다.

유기전기 발광은 양극 사이에 유기 전계 발광층을 형성하고, 양극에 전하를 주입하면 전자(electron)와 정공(hole)이 결합하여 여기자(exciton)를 형성하고 형성된 여기자로부터 특정한 파장의 빛이 발생되는 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 도 1에 도시한 바와 같이, 먼저 유리기판(12)상에 투명전극이며 양극으로 사용하는 애노드전극(50)이 증착되어 있으며, 그 위에 정공주입층(52), 발광층(54), 전자주입층(56)이 차례로 적층되어 있다. 전자주입층(56)의 상부에는 음극으로 사용하는 캐소드 전극(58)이 사용되는데, 애노드 전극(50)과 캐소드 전극(58)에 구동전압이인가되면 정공주입층(52)내의 정공과 전자주입층(56) 내의 전자는 각각 발광층(54) 쪽으로 이동하여 발광층 내의 형광물질을 여기시키게 된다.

이러한 유기전기 발광 소자는 저전압구동, 높은 발광 효율, 넓은 시야각, 그리고 빠른 응답속도 등의 장점을 가지고 있다.

유기전기 발광 소자로 사용되는 유기 재료는 종류에 따라 유기 단분자와 고분자로 나눌 수 있으며, 사용되는 유기재료에 따라 유기 단분자를 사용하는 단분자 유기전기 발광소자와 고분자를 사용하는 고분자전기 발광소자, 그리고 고분자/단분자를 동시에 사용하는 혼성 유기전기 발광소자로 구분할 수 있다.

단분자 유기전기 발광소자를 제작하는 방법으로는 일반적으로 저분자물질을 증착하기 위하여, 저항 가열식 열증착(thermal evaporation)방법을 이용한다.

이 방법은 새도우 마스크(shadow mask)를 이용하여 단위화소를 패턴하는 것으로 기판상에 화소모양으로 패턴된 새도우 마스크의 구멍을 통하여 기판에 저분자 유기물질이 열증착이 된다.

그런데, RGB 각 화소별로 새도우 마스크를 이용하여 증착을 반복해야 하기 때문에 화소의 크기가 작아진다. 또한, 디스플레이의 전체 면적이 넓어지게 되면 새도우 마스크가 쳐지는 현상 때문에 대면적에 적용하기가 어렵다는 문제점을 가지고 있다.

한편, 고분자 물질은 스핀 코팅 방법으로 기판상에 박막을 형성하는데, 저분자물질에 비하여 박막 형성이 용이하며 내충격성이 큰 장점이 있기 때문에 유기전기발광소자와 같이 초박막을 이용하는 전자 및 광학 소자에 가장 적합한 재료로 알려져 있다.

고분자 물질을 이용하여 스핀코팅 방법으로 풀칼라 유기 전기 발광디스플레이를 제조할 때, 이러한 방법은 재료비가 많이 들고 대면적으로 갈수록 스핀코팅의 공정상의 한계로 중간부와 사각의 끝단의 두께 차가 생겨 균일도를 떨어뜨리게 된다.

이러한 이유로 최근에는 고분자물질을 APR 수지에 RGB 화소형태로 패턴하고 패턴된 APR 수지를 롤러에 부착하여 유기전기발광소자용 고분자 물질을 도포 하는 롤 코팅방법이 대두되었다.

롤 코팅방법은 도 2에 도시한 바와 같이, 이동이 가능한 인쇄 테이블(10)상에 유리기판(12)을 고정시키고, RGB 화소의 형태로 패턴되여 요철형상을 가지는 APR 수지판(16)이 부착된 인쇄롤(14)을 회전시킨다.

패턴된 APR 수지판(16)에 고분자 유기물질을 도포하기 위하여 디스펜서(dispenser)(22)를 통하여 고분자 유기물질을 분사하고, 도시한 바와 같은 방향으로 애니록스롤(18)(anllox roll)을 회전하면 분사된 고분자 유기물질은 APR 수지판(16)에 도포 되게 된다.

한편, 참조부호 20은 닥터롤로서, 디스펜서(22)를 통하여 분사된 고분자 유기물질을 도포하는데 있어서, 균일한 두께로 형성시키기 위한 요소이다.

전술한 바와 같이, 고분자 유기물질이 도포된 APR 수지(16)는 인쇄롤(14)이 회전함에 따라 요철의 튀어나온 영역을 유리기판(12)에 접촉시켜 유리기판(12)상에 화소영역을 패턴한다.

이러한 롤코팅 방법은 균일한 두께로 대면적에 사용할 수 있으며, 간편하고 재료비를 절감할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있다.

그러나, 이러한 롤 코팅 방법에 의한 RGB 화소를 인쇄하는 공정에서는 APR 수지판이 인쇄롤에 붙어있기 때문에 인쇄롤이 회전하는 과정에서 APR 수지와 유리기판의 접촉력이 불균일할 경우 APR 수지의 일부영역이 팽창될 수 있다.

이러한 현상은 도 3a와 도 3b에 도시한 바와 같이, 애노드 전극인 투명전극(25)이 형성된 유리기판(12)상의 RGB 화소(26a, 26b, 26c)의 간격을 일정치 않게 하고, 화소의 모양 또한 영역별로 달라지게 되어 롤 코팅(roll coating)(14)시 RGB 화소 패턴 간격이 달라지게 된다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 고분자 유기물질을 이용한 유기전기발광소자를 제작하는데 있어서, 롤코팅 방법을 이용한 RGB 화소 패턴시 고분자 유기물질이 패턴되는 간격을 균일하게 유지하는데 목적이 있다.

도 1은 일반적인 유기전기발광소자의 단면도.

도 2는 종래의 롤코팅 장치를 도시한 도면.

도 3a은 롤코팅 방법에 의하여 다수의 RGB 화소패턴을 형성하는 과정을 도시한 도면.

도 3b는 기판상에 RGB 화소패턴을 형성한 단면도.

도 4는 제 1 실시예에 따라 인쇄방향과 다수의 RGB 화소패턴이 평행한 APR 수지판을 가지는 롤코팅 장치를 도시한 도면.

도 5는 제 1 실시예에 따라 인쇄방향과 평행한 다수의 RGB 화소패턴을 도시한 도면.

도 6a는 제 2 실시예에 따라 다수의 RGB 화소패턴의 이격된 사이에 격벽을 형성한 것을 도시한 도면.

도 6b는 제 2 실시예에 따라 형성한 다수개의 격벽과 그 사이에 형성한 RGB 화소패턴을 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

112 : 유리기판 114 : 인쇄롤

116 : APR 수지판 118 : 애니록스롤(anilox roll)

120 : 닥터블레이드(doctor blade) 122 : 디스펜서

130 : 격벽

본 발명에서는 유기전기발광소자와 그 패터닝하는 방법을 구성하는 제 1 특징으로 인쇄롤과; 상기 인쇄롤의 회전하는 면에 부착되고, 인쇄하는 방향과 RGB 화소패턴의 길이방향과 평행하도록 패턴한 APR 수지판과; 상기 APR 수지판에 유기물질을 도포하는 애니록스롤(anllox roll)과; 상기 애니록스롤에 도포되는 유기물질이 균일한 두께를 갖도록 조정하는 닥터블레이드(doctor blade)와; 상기 애니록스롤에 유기물질을 제공하는 디스펜서(dispenser)와; 상기 APR 수지판과 접촉하는 유리기판과; 상기 유리기판의 하부에 위치하며 이동이 가능한 인쇄 테이블을 포함하며, 상기 유기물질은 고분자유기물질이다.

또한, 상기 패턴된 APR 수지판은 다수의 패턴으로 구성되어 있다.

제 2 특징으로는, 회전하는 인쇄롤 상에 다수의 RGB 화소 패턴에 대응하는 형상을 가지는 APR 수지판을 부착하는 단계와; 상기 패턴된 APR 수지판에 유기물질을 도포하는 단계와; 상기 인쇄롤이 회전하여 패턴된 APR 수지판이 유리기판에 접합하여 상기 APR 수지판의 패턴의 길이방향과 동일한 방향으로 인쇄하는 단계이며, 상기 유기물질이 상기 유리기판에 인쇄되기 전에 각각의 화소영역이 이격된 사이에 격벽을 형성시키는 단계를 포함한다.

또한, 상기 격벽은 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막 또는 무기물이나 아크릴계 유기물이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

--실시예 1--

본 실시예에 의한 롤 코팅방법은 도 4에 도시한 바와 같이, 이동이 가능한 인쇄 테이블(110)상에 유리기판(112)을 고정시키고, RGB 화소의 형태로 패턴되어요철형상을 가지는 APR 수지판(116)이 부착된 인쇄롤(114)을 회전시키는데, 패턴된 RGB 화소의 패턴 길이 방향이 패턴을 인쇄하는 방향과 동일하게 형성되어 있다.

고분자 유기물질을 유리기판(112)에 도포하는 과정을 더욱 상세히 설명하면, 패턴된 APR 수지판(116)에 고분자 유기물질을 도포하기 위하여 디스펜서(dispenser)(122)를 통하여 고분자 유기물질이 분사되고, 도시한 바와 같은 방향으로 애니록스롤(anilox roll)이 회전하며 분사된 고분자 유기물질을 APR 수지판(116)에 도포 하는데, 닥터롤(120)은 디스펜서(122)를 통하여 분사된 고분자 유기물질을 도포하는데 이것은 고분자 유기물질을 균일한 두께로 형성시키기 위한 요소이다.

전술한 바와 같이, 고분자 유기물질을 도포한 APR 수지(116)는 인쇄롤(114)이 회전함에 따라 요철의 튀어나온 영역을 유리기판(112)에 접촉시켜 유리기판(112)상에 화소영역을 패턴하는데, 인쇄방향(124)과 RGB 화소 패턴(126a,126b,126c))이 형성되는 방향이 동일하기 때문에, 인쇄롤(114)에 APR 수지(116)가 감기면서 APR 수지(116)의 부분 팽창에 영향을 받지 않아 RGB 화소 패턴(126a,126b,126c) 간격이 균일하게 형성된다.

이러한 인쇄방향(124)과 동일하게 RGB 화소 패턴(126)을 하는 과정을 도 5를 통하여 도시하였다.

도 1에서 설명한 바와 같이, 유리기판(112)의 상부에 애노드전극인 투명전극(125)을 형성한 다음, 상부에 고분자 유기물질(126a, 126b, 126c)을 본 실시예에 따른 롤 코팅(114)에 의하여 RGB 화소로 패턴하는데, 도시한 바와 같이, 인쇄방향(124)과 RGB 화소패턴의 길이방향이 동일하기 때문에 각 화소간격이 균일하게 형성된다.

--실시예 2--

그런데 제 1 실시예와 같이 고분자유기물질을 롤 코팅하게 되면, 기판상에 형성된 고분자유기물질은 인쇄직후 막퍼짐 현상이 생길 수 있다.

막퍼짐 현상은 두께 불균일도를 높여 화면전체 특성을 일정치 못하게 하기 때문에, 본 실시예에서는 도 6a 와 도 6b를 통하여, 격벽(230)을 형성된 유리기판(212)상에 RGB 화소패턴(226a,226b,226c)을 하는 과정과 그로 인하여 형성된 구조를 도시하였다.

격벽(230)의 높이는 RGB 화소패턴(226a,226b,226c)의 구성물질인 고분자유기물질의 높이보다 높으며, 격벽의 구성 재료로는 절연물질인 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 또는 무기물이나 아크릴계 유기물을 사용한다.

공정순서는 애노드전극(225)으로 사용하는 투명전극을 형성한 유리기판상에 격벽(230)을 설치하고, 회전하는 인쇄롤(214)상에 부착된 RGB 화소패턴이 형성된 APR 수지판(미도시)이 유리기판(212)에 접촉하며 화소영역(226a,226b,226c)을 형성한다.

전술한 바와 같은 방법을 가지는 격벽을 가지는 롤코팅방법은 RGB 화소패턴을 보다 정확하게 구현할 수 있으며, 동시에 막퍼짐현상을 막아 화면의 균일도를 높일 수 있다.

본 발명은 고분자유기물질을 롤 코팅방법을 이용하여 효과적으로 패턴하는 것으로, APR 수지의 패턴 방향을 인쇄 방향과 동일하게 함으로써 패턴의 간격 및 형태의 정확도를 높여 공정이 단순해지고 대면적화된 유기전기발광소자에 응용할 수 있다.

Claims (6)

1. 인쇄롤과;

   상기 인쇄롤의 회전하는 면에 부착되고, 인쇄하는 방향과 RGB 화소패턴의 길이방향과 평행하도록 패턴한 APR 수지판과;

   상기 APR 수지판에 유기물질을 도포하는 애니록스롤(anilox roll)과;

   상기 애니록스롤에 도포되는 유기물질이 균일한 두께를 갖도록 조정하는 닥터블fp이드(doctor blade)와;

   상기 애니록스롤에 유기물질을 제공하는 디스펜서(dispenser)와;

   상기 APR 수지판과 접촉하는 유리기판과;

   상기 유리기판의 하부에 위치하며 이동이 가능한 인쇄 테이블

   을 포함하는 유기전기발광소자의 패터닝 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유기물질은 고분자유기물질인 유기전기발광소자의 패터닝 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 패턴된 APR 수지판은 다수의 패턴으로 구성된 유기전기발광소자의 패터닝 장치.
4. 회전하는 인쇄롤 상에 다수의 RGB 화소 패턴에 대응하는 형상을 가지는 APR 수지판을 부착하는 단계와;

   상기 패턴된 APR 수지판에 유기물질을 도포하는 단계와;

   상기 인쇄롤이 회전하여 패턴된 APR 수지판이 유리기판에 접합하여 상기 APR 수지판의 패턴의 길이방향과 동일한 방향으로 인쇄하는 단계

   를 포함하는 유기전기발광소자의 패터닝 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 유기물질이 상기 유리기판에 인쇄되기 전에 각각의 화소영역이 이격된 사이에 격벽을 형성시키는 단계 포함하는 유기전기발광소자의 패터닝 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 격벽은 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막 또는 무기물이나 아크릴계 유기물인 유기전기발광소자의 패터닝 방법.