KR20040076334A - 다중 새도우 마스크를 사용한 유기 전계발광소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 새도우 마스크를 사용한 유기 전계발광소자의 제조방법에 관한 것으로, 열에 의한 마스크의 열 팽창을 최소화하여 마스크의 변형 또는 처짐을 방지할 수 있고, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 유기 전계 발광층의 구현시 새도우 현상을 최소화하여 고효율의 유기 전계발광소자를 제조할 수 있다.

Description

다중 새도우 마스크를 사용한 유기 전계발광소자의 제조 방법{Fabricating method of organic electroluminescence device using multiple shadow mask}

본 발명은 다중 새도우 마스크를 사용한 유기 전계발광소자(organicelectroluminescence device : OELD, 이하, "유기 EL 소자"라 칭함)의 제조방법에 관한 것이다.

최근 표시장치(디스플레이)의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있다. 이러한 문제를 해결할 가능성이 있는 디스플레이로서 최근 유기 발광 재료를 사용한 유기 EL 소자가 많은 주목을 받고 있다.

유기 EL 소자는 저전압구동, 자기발광, 높은 발광 효율, 경량박형, 넓은 시야각 및 빠른 응답속도 등의 장점을 가지고 있고, 발광물질을 선택하여 풀 칼라 발광이 가능하여 차세대 평판 디스플레이 기술 중의 하나로서 기술개발이 활발하게 진행되고 있다.

유기 전계 발광은 유기물(저분자 또는 고분자) 박막에 음극과 양극을 통하여 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 재결합(recombination)하여 여기자 (exition)를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생되는 현상이다.

이러한 현상을 이용한 유기 EL 소자는 도 1에 도시된 바와 같은 기본적인 구조를 갖고 있다. 도 1은 통상의 유기 EL 소자를 나타내는 개략도이다.

유기 EL 소자의 기본적인 구성은, 도 1과 같이, 투명기판(1)과, 상기 투명기판(1) 상부에 스트라이프 형태로 일렬로 배열된 양극 전극(2)과, 상기 양극 전극(2) 상에 적층되어 형성된 유기 전계발광층(3) 및 상기 유기 전계발광층(3) 상에서 양극 전극과 교차하고 띠 모양으로 형성된 음극 전극(4)인 금속 전극이 순차적으로 적층된 구조이다.

유기 전계발광층(3)은, 양극 전극(2)으로부터 주입된 정공을 발광층으로 수송하는 정공 수송층(3B, hole transport layer); 양극 전극(2)과 음극 전극(4)으로부터 공급된 정공과 전자의 재결합이 이루어지면서 발광이 일어나는 영역인 발광층(3C, emitting layer); 및 음극 전극(4)으로부터 공급되는 전자의 원활한 수송을 위한 전자 수송층(3D, electron transport layer)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 경우에 따라서는 소자 내에 정공 및 전자의 주입이 원활하게 하기 위한 정공 주입층(hole injection layer) 및 전자 주입층(electron injection layer)을 더 적층할 수 있다.

이러한 구조를 갖는 유기 EL 소자는 다음의 단계들을 거쳐 제조된다. 먼저, 투명의 유리기판(1) 상에 진공 증착법을 이용하여 양극용 투명전극(2)를 증착하고, 사진식각법(photolithography)으로 패터닝(patterning)한다. 이후, 절연막을 사진식각법으로 형성한 후, 유기 전계발광층(3)과 금속전극(4)의 분리를 위한 격벽을 마찬가지의 사진 식각법으로 형성한다. 여기에 유기 전계발광층(3, 정공주입층, 발광층, 전자주입층 등의 발광용도의 화합물 포함)과 음극 전극(4)을 금속성 새도우 마스크를 이용하여 차례로 증착시킨다.

상기 유기물 증착은 도 2에서 나타낸 것과 같이, 스트라이프 형태의 양극이 형성된 기판(10)을 패턴 형성을 위해 소정의 부위에 형성된 개구부를 갖는 새도우 마스크(12)로 덮고, 유기물 소스(16)에 열을 가하여 유기물을 증기화(18)시켜 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 유기층을 선택적으로 구현하면서 유기물을 성막한다. 상기 새도우 마스크는 금속성 재질로 되어 있어, 유기물 소스에서 유기물을 성막함과 동시에 열에 의해 마스크가 팽창하게 되며, 특히 풀컬러 마스크의 경우 열을 받는 면적이 대면적이기 때문에 열팽창이 쉽게 일어난다.

이와 같이, 종래의 유기 EL 소자의 제조에 있어 문제점은 한 개의 새도우 마스크를 사용하여 유기물을 증착하기 때문에, 유기물 소스에 의해 풀컬러 마스크의 열 팽창으로 인한 마스크의 처짐 현상이 발생하고, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 화소 구현시 정 위치가 아닌 인접 셀에 새도우 현상이 발생하는 문제가 있다. 또한 열팽창이 심하게 되면 열에 의한 마스크의 변형이 발생하게 된다.

이에 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 유기 전계발광층 형성시에 다중의 새도우 마스크를 사용하여 유기물을 증착할 경우, 열에 의한 마스크의 열 팽창을 방지할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 새도우 마스크의 변형을 최소화하여 유기 전계 발광층의 미세한 고정세 패턴을 형성할 수 있는 유기 EL 소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 통상의 유기 전계발광소자를 나타내는 개략도이고,

도 2는 종래의 단일 새도우 마스크를 사용하여 유기 전계 발광층을 증착하는 방법을 나타낸 개략 단면도이며,

도 3은 본 발명의 일예에 따른 2중 새도우 마스크를 사용하여 유기 전계 발광층을 증착하는 방법을 나타낸 개략 단면도이고

도 4는 본 발명의 다른 일예에 따른 2중 새도우 마스크를 사용하여 유기층을 증착하는 방법을 나타낸 개략 단면도이다

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10, 20, 30 : 양극이 형성된 투명기판 12, 22 : 풀컬러 새도우 마스크

24, 32, 34 : 에어리어 새도우 마스크 16, 26, 36 : 유기물 소스

18, 28, 38 : 증기화된 유기물

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 스트라이프 형태의 제1 전극을 투명 기판위에 형성하는 단계; 상기 제1 전극상에 다중 새도우 마스크를 사용하여 유기 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 유기 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 다중 새도우 마스크는 2중, 3중, 4중 등으로 제조할 수 있고, 특히 2중으로 하는 것이 비용적인 면이나, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 화소의 고정세 배열에 적합하다.

상기 다중 새도우 마스크를 구성하는 각각의 새도우 마스크는 에어리어 마스크 또는 풀컬러 마스크에서 선택할 수 있다. 따라서, 2중의 새도우 마스크를 사용하여 유기 전계 발광층을 형성할 경우, 에어리어 마스크 및 풀컬러 마스크로 구성되거나, 2장의 에어리어 마스크로 구성된 2중 새도우 마스크를 사용할 수 있다.

또한 2중으로 새도우 마스크를 형성시에 기판에 인접한 제1 마스크의 패턴 형성용 개구부와 유기물 소스에 인접한 제2 마스크의 패턴 형성용 개구부는 이의 크기를 동일하게 할 수 있으나, 제2 마스크의 패턴 형성용 개구부를 약간 넓게 형성하여 유기물 증착의 효율을 높이는 것이 바람직하다.

본 명세서에 사용된 용어 "풀컬러(full-color) 마스크"는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 유기 전계 발광층중 발광층을 형성할 때 사용하는 새도우 마스크를 말하며, 용어 "에어리어(area) 마스크"는 유기 전계 발광층중 상기 발광층 이외의 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 또는 전자 수송층을 형성할 때 사용하는 새도우 마스크를 말한다.

상기 다중 새도우 마스크중의 각각의 새도우 마스크 간의 간격은 1∼50mm가 바람직하며, 보다 바람직하게는 5∼25mm, 특히 바람직하게는 10∼15mm 이다. 각각의 새도우 마스크 간의 간격은 1mm 미만일 경우, 새도우 마스크를 형성하는데 어려움이 있으며, 50mm를 초과할 경우는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 화소의 고정세 패턴화가 어려워 바람직하지 못하다.

상기 다중 새도우 마스크가 2중의 새도우 마스크로 구성된 경우, 유기 전계 발광층중 발광층의 형성은 에어리어 마스크 및 풀컬러 마스크 구성된 2중 새도우 마스크를 사용하는 것이 바람직하며, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송층의 형성은 2장의 에어리어 마스크로 구성된 2중 새도우 마스크를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 다중 새도우 마스크가 3중의 새도우 마스크로 구성된 경우, 유기 전계 발광층중 발광층의 형성은 풀컬러 마스크 및 2장의 에어리어 마스크로 구성된 3중 새도우 마스크를 사용하는 것이 바람직하며, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송층의 형성은 3장의 에어리어 마스크로 구성된 3중 새도우 마스크를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예들에 대한 설명을 통하여 보다 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명을 도면을 통한 바람직한 실시예의 설명을 통하여 상세히 설명한다.

제 1 실시예

도 3은 풀컬러 마스크(22) 및 에어리어 마스크(24)로 구성된 2중 새도우 마스크를 사용하여 발광층을 증착하는 방법을 나타낸 개략 단면도이다.

먼저 유리 기판 상에 진공 증착법을 이용하여 ITO층을 증착하고, 사진식각법(photolithography)으로 소정의 간격을 갖는 스트라이프 형태로패터닝(patterning)하였다. 그 다음에, 보조전극을 형성하고, 절연막을 사진식각법으로 형성하고, 절연막상에 격벽을 사진식각법으로 형성하였다. 그 후, 스트라이프 형태로 양극이 형성된 기판(20)에 유기 전계발광층을 상기 2중의 새도우 마스크를 이용하여 형성하였다.

유기 전계발광층중, 정공 수송층 및 정공 주입층을 통상의 새도우 마스크를 사용하여 증착하고, 그 후, 상기 2중 새도우 마스크를 이용하여 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 유기물 소스(26)를 순차적으로 증기화하여 발광층을 성막하였다. 그후, 통상의 새도우 마스크를 사용하여 전자 수송층 및 전자 주입층을 적층하여 유기 전계 발광층을 형성하였다. 유기 전계발광층 형성후에, 음극 전극을 금속성 새도우 마스크를 이용하여 증착하여 유기 EL 소자를 제조하였다.

상기와 같이 다중 새도우 마스크를 사용하여 발광층을 형성한 결과, 유기물 증발시의 열원으로 인한 풀컬러 마스크의 처짐이나 변경현상은 하단의 에어리어 마스크에 의한 열의 차단으로 인해 전혀 발견되지 않고, 유기물 성막시의 새도우 현상도 발견할 수 없었다.

제 2 실시예

도 4는 2장의 에어리어 마스크(32, 34)로 구성된 2중 새도우 마스크를 사용하여 유기 전계 발광층 이외의 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 수송층, 전자 주입층 등의 유기층을 증착하는 방법을 나타낸 개략 단면도이다.

제1 실시예와 마찬가지로, 유리 기판 상에 ITO층, 보조전극을 형성하고, 절연막을 사진식각법으로 형성하였다. 그 다음에, 절연막 상에 격벽을 사진식각법으로 형성하였다. 그 후, 스트라이프 형태로 양극이 형성된 기판(30)에 유기 전계발광층을 본 발명의 2중의 새도우 마스크를 이용하여 형성하였다.

우선 2장의 에어리어 마스크(32, 34)로 구성된 도 4의 2중 새도우 마스크를 사용하여 정공 주입층용 유기물 소스(26)를 증기화하여 정공 주입층을 성막하고, 순차적으로 정공 수송층을 마찬가지 방법으로 성막하였다. 그 다음에, 상기 도 3의 2중 새도우 마스크를 사용하여 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 유기물 소스를 순차적으로 증기화하여 발광층을 성막하였다. 그 후, 다시 도 4의 2중 새도우 마스크를 사용하여 전자 수송층 및 전자 주입층을 적층하여 유기 전계 발광층을 형성하였다. 유기 전계 발광층 적층 후, 음극 전극을 금속성 새도우 마스크를 이용하여 증착하여 유기 EL 소자를 제조하였다.

상기와 같이 다중 새도우 마스크를 사용하여 유기 전계 발광층을 형성한 결과, 유기물 증발시의 열원으로 인한 풀컬러 마스크의 처짐이나 변경현상은 하단의 에어리어 마스크에 의한 열의 차단으로 인해 전혀 발견되지 않고, 유기물 성막시의 새도우 현상도 전혀 발견할 수 없었다.

이상과 같이 본 발명의 방법을 사용하면, 종래의 단일 새도우 마스크 사용에 따른 열에 의한 마스크의 열 팽창을 최소화하여 마스크의 변형 또는 처짐을 방지할 수 있고, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 유기 전계 발광층의 구현시 새도우 현상을 최소화 하여 고효율의 유기 전계발광소자를 제조할 수 있다.

Claims (4)

1. 스트라이프 형태의 제1 전극을 투명 기판위에 형성하는 단계;

   상기 제1 전극상에 다중 새도우 마스크를 사용하여 유기 발광층을 형성하는 단계; 및

   상기 유기 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자의 제조 방법
2. 제1항에 있어서, 상기 다중 새도우 마스크는 2중인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다중 새도우 마스크를 구성하는 각각의 새도우 마스크는 에어리어(area) 마스크 또는 풀컬러(full-color) 마스크에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다중 새도우 마스크를 구성하는 각각의 새도우 마스크 간의 간격이 1∼50mm인 것을 특징으로 하는 방법.