KR20050000826A - 유기 전계발광 소자의 격벽 제조장치 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
기판 위에는 제 1전극, 유기 발광층, 제 2전극이 순차적으로 적층되며, 상기 제 1전극의 소정 위치에 절연막이 형성되고, 상기 절연막 위에 각각의 화소를 구분하는 격벽이 형성되는 유기 전계발광 소자의 제조방법에 있어서,
상기 제 1전극 및 절연막이 형성된 기판이 세정되는 제 1단계와; 상기 세정된 기판 상에 마스크가 위치하고, 상기 마스크 위로 유기 모노머가 뿌려지는 제 2단계와; 상기 유기 모노머가 플라즈마 화학기상 증착법(PECVD)에 의해 상기 세정된 기판의 소정부분에 증착되는 제 3단계와; 상기 증착된 유기 모노머가 고분자 격벽으로 형성되는 제 4단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 격벽 형성 후 세정 공정을 삭제하여 격벽이 손상되는 것을 방지하고, 격벽 형성 공정에서 ITO 전극의 전처리까지 하나의 시스템에서 같이 할 수 있으며, 또한 대면적으로 격벽을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
Description
본 발명은 유기 전계발광 소자에 관한 것으로, 특히 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)를 이용하여 유기 모너머(monomer)를 플라즈마(plasma) 처리에 의해 고분자 유기전자발광소자의 고분자 격벽으로 형성하는 유기 전계발광 소자의 격벽 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면 표시소자 중 하나로서 전계발광 소자가 주목되고 있다. 상기 전계발광 소자는 사용하는 재료에 따라 무기 전계발광 소자와 유기 전계발광 소자로 크게 나뉘어 진다.
상기 무기 전계발광 소자는 일반적으로 발광부에서 높은 전계를 인가하고, 전자를 이러한 높은 전계 중에서 가속하여 발광 중심으로 충돌시켜 이에 의해 발광 중심을 여기함으로써 발광하는 소자이다.
이에 반해 유기 전계발광 소자는 전자주입 전극(cathode)과 정공 주입전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 유기 발광층 내로 주입시켜 주입된 전자와 홀이 결합하여 생성된 엑시톤(exiton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
도 1은 일반적인 유기 전계발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하여 일반적인 유기 전계발광 소자를 설명하면 다음과 같다.
기판(3) 위에는 정공 주입전극인 제 1전극(4), 유기물질로 구성되는 유기 발광층(9), 전자 주입전극인 제 2전극(11)이 순차적으로 적층되며, 상기 제 1전극(4)의 소정 위치에는 절연막(5)이 형성되고, 상기 절연막(5) 위에는 전체면이 아닌 화소 각각에서 발광하도록 화소를 구분하는 격벽(7)이 형성된다. 또한, 상기 격벽(7) 위에는 역시 유기 발광층(9) 및 제 2전극(11)이 순차적으로 적층된다.
여기서, 상기 제 1전극(4)은 ITO와 같은 투명전극으로 구성되며, 제 2전극(11)은 일함수가 낮은 금속(Ca, Li, Al : Li, Mg : Ag 등)으로 구성된다.
또한, 상기 유기 발광층(9)의 재료는 저분자 또는 고분자 물질로 구분할 수 있으며 저분자 물질은 진공 증착법을 사용하고, 고분자 물질은 스핀 코팅 방법으로 기판 상에 박막을 형성한다. 또한, 낮은 전압에서 소자를 동작시키기 위해 그 두께는 약 1000?? 정도로 매우 얇게 제작하는데, 박막이 균일하며 핀 홀(pin hole)과 같은 결함이 없어야 한다.
이러한 상기 유기 발광층(9)은 단일 물질로 제작할 수 있으나, 일반적으로 여러 유기물질의 다층 구조를 주로 사용한다. 이는 유기 물질의 경우 정공과 전자의 이동도가 크게 차이가 나므로 상기 유기 발광층과 제 1전극, 제 2전극이 접촉하는 면에 각각 정공 전달층(HTL)과 전자 전달층(ETL)을 사용하면 정공과 전자가 유기 발광층으로 효과적으로 전달될 수 있기 때문이다.
이렇게 하여 상기 유기 발광층(9)에서 정공과 전자의 밀도가 균형을 이루도록 하면 발광 효율이 높아지게 된다. 또한, 경우에 따라서는 양극과 정공 전달층 상에 전도성 고분자 또는 Cu-PC 등의 정공 주입층(HIL)을 추가로 삽입하여 정공 주입의 에너지 장벽을 낮추며, 더 나아가 음극과 전자 전달층 사이에 LiF 등의 약 5 ~ 10Å 정도의 얇은 완충층(전자 주입층(EIL))을 추가하여 전자 주입의 에너지 장벽을 줄여서 발광 효율을 증가시키고 구동 전압을 낮출 수도 있다.
또한, 상기 격벽(7)은 유기물의 진공박막 공정에서 제 2전극을 형성할 경우 각 화소들의 음극 라인(cathode line)에 의한 전기적 쇼트(short)를 방지하기 위해 반드시 필요한 것이며, 상기 격벽용으로 적용 가능한 물질로는 우선적으로 전기적 절연효과가 있어야 하고, 인접 화소들간의 음극 라인(cathode line)을 차단시킬 수 있는 reverse taper angle의 형성이 가능한 것이어야 하며, 종래의 경우 negative PR이 일반적으로 사용되고 있다.
이에 따라 격벽(7)은 상기 negative PR이 도포 되고, 그 이후 일반적인 포토 공정을 통해 형성되는 것이며, 이와 같이 종래의 방법에 의해 격벽이 형성된 뒤에는 상기 격벽 형성 공정 중에 발생되는 불순물 등을 제거하기 위한 기판의 세정 작업이 이루어져야 한다.
상기 세정 작업은 종래의 경우 초음파 분해 처리(sonication)에 의해 이루어지는데, 이와 같은 상기 초음파 분해 처리에 의한 세정을 하게 되면 상기 격벽이 손상되는 단점이 있다.
또한, 상기 격벽이 손상되면 그 위에 유기 발광층 즉, 고분자를 코팅할 때 균일도 확보가 어렵게 되며, 또한 세정후 건조(drying)을 하고 제 1전극을 다른 시스템에서 다시 전처리를 해야 하기 때문에 시간이 많이 걸리게 되는 단점이 있다.
본 발명은 격벽을 형성하기 전에 기판 세정 공정을 실시하고, 마스크를 사용하여 PECVD 방법으로 안정성 있는 격벽을 형성함으로써, 격벽 형성 후 세정 공정을 삭제하여 격벽이 손상되는 것을 방지하고, 대면적으로 격벽을 형성할 수 있는 유기전계발광 소자의 격벽 제조장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 유기 전계발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 유기 전계발광 소자의 격벽 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 의한 유기 전계발광 소자의 격벽 형성 공정을 나타내는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200 : 비등기 210 : 적응기
212 : 샤워 헤드 214 : 고정기
220 : 통로 30 : 기판
32 : 제 1전극 34 : 절연막
36 : 마스크 38 : 유기 모노머
40 : 고분자 격벽
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 유기 전계발광 소자의 격벽 제조방법은, 기판 위에는 제 1전극, 유기 발광층, 제 2전극이 순차적으로 적층되며, 상기 제 1전극의 소정 위치에 절연막이 형성되고, 상기 절연막 위에 각각의 화소를 구분하는 격벽이 형성되는 유기 전계발광 소자의 제조방법에 있어서,
상기 제 1전극 및 절연막이 형성된 기판이 세정되는 제 1단계와; 상기 세정된 기판 상에 마스크가 위치하고, 상기 마스크 위로 유기 모노머가 뿌려지는 제 2단계와; 상기 유기 모노머가 플라즈마 화학기상 증착법(PECVD)에 의해 상기 세정된 기판의 소정부분에 증착되는 제 3단계와; 상기 증착된 유기 모노머가 고분자 격벽으로 형성되는 제 4단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 4단계 후에 마스크가 제거되고 플라즈마로 상기 기판 상의 제 1전극을 표면 처리하는 제 5단계가 더 포함될 수 있다.
여기서, 상기 마스크는 상기 기판과 소정 간격 이격되어 있으며, 상기 유기 모노머가 상기 기판에 증착되도록 소정 영역에 빈 공간이 형성되어 있고, 상기 제 2단계에서 제 5단계는 진공에서 이루어 지며, 상기 기판의 세정은 초음파 분해 처리(sonication)에 의해 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 유기 전계발광 소자의 격벽 제조장치는 액체 상태의 유기 모노머를 비등시키는 비등(沸騰)기(bubbler)와; 기판 및 마스크를 고정시키는 고정기(holder)와, 상기 마스크 위로 상기 비등된 유기 모노머를 뿌리는 샤워 헤드(shower head)가 구비된 적응기(reactor)와; 상기 비등기에서 발생된 기체상태의 유기 모노머를 상기 적응기의 샤워 헤드로 전달하는 통로가 포함되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 고정기 및 샤워 헤드는 각각 플라즈마 화학기상 증착(PECVD)에서 방전을 위한 전원이 입력되는 전극이고, 상기 적응기 내부는 진공 상태이며, 상기 비등기에 캐리어 가스(carrier gas)로서의 질소를 공급하는 장치가 더 구비됨을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 격벽 형성 후 세정 공정을 삭제하여 격벽이 손상되는 것을 방지하고, 격벽 형성 공정에서 ITO 전극의 전처리까지 하나의 시스템에서 같이 할 수 있으며, 또한 대면적으로 격벽을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 의한 유기 전계발광 소자의 격벽 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 이는 액체 상태의 유기 모노머(monomer)(202)를 비등시키는 비등(沸騰)기(bubbler)(200)와; 상기 비등된 즉, 기체화된 유기 모노머를 적응기(reactor)(210)로 전달토록 하는 통로(220)와; 상기 기체화된 유기 모노머를 플라즈마 화학기상 증착법(PECVD)을 이용하여 유기 전계발광 소자의 제 1전극(ITO 전극) 및 절연막이 형성된 기판(216) 상에 일정한 형태로 증착하여 격벽(219)을 형성토록 하는 적응기(reactor)(210)로 구성된다.
상기 액체 상태의 유기 모노머(202)는 80 ~ 90℃ 정도에 비등되므로 상기 비등기(200)는 이 온도를 유지 하도록 해야 하며, 상기 비등된 유기 모노머가 적응기(210)로 잘 전달되게 하기 위해 상기 비등기(200)에 캐리어 가스(carrier gas)로서의 질소를 공급하는 장치(230)가 더 구비된다.
또한, 이와 같이 상기 유기 모노머 및 질소를 적응기(210)로 전달하는 통로(220)는 그 내부의 온도를 120℃ 정도를 유지하도록 하는 것이 바람직 하다.
여기서, 상기 적응기(210) 내부에는 기판(216) 및 마스크(218)를 고정시키는 고정기(holder)(214)와, 상기 마스크(218) 위로 상기 비등된 유기 모노머를 뿌리는 샤워 헤드(shower head)(212)가 구비되어 있으며, 진공 상태이다.
또한, 상기 적응기(210) 내부에 유입되는 기판(216)은 앞서 앞서 설명한 바와 같이 유기 전계발광 소자의 제 1전극(ITO 전극) 및 절연막이 형성된 기판(216)이며, 종래와는 달리 격벽 형성 전에 초음파 분해 처리(sonication)로 세정됨을 그 특징으로 한다.
이는 종래의 경우와 같이 격벽 형성후 세정 공정을 할 경우 상기 격벽이 손상되는 것을 극복하기 위함이다.
또한, 상기 고정기(214) 및 샤워 헤드(212)는 각각 플라즈마 화학기상 증착(PECVD)에서 방전을 위한 전원이 입력되는 전극이 된다.
일반적으로 PECVD에서 방전을 일으키는 전원은 직류(DC) 또는 고주파 전원으로 구분되며, 상기 고주파 전원으로는 RF와 Microwave가 사용되고, 이러한 플라즈마 방식은 양 전극에 인가되는 전원에 의해 상기 적응기 내부에 글로우 방전을 발생시키는 방법이다.
이 때 상기 기판(216)은 접지된 전극 즉, 고정기(214)에 놓이며, 상기 샤워 헤드(212)를 통해 분사되는 유기 모노머가 PECVD에 의해 상기 기판(216)에 증착되는 것이다.
여기서, 상기 기판(216) 위에 소정간격 이격되어 형성된 마스크(218)는 상기 유기 모노머가 기판 상에 증착되는 영역을 결정시키는 역할을 하는 것으로, 즉 상기 마스크(218)는 상기 기판(216) 상에 격벽(219)이 형성되는 위치에 대해서는 빈 공간이 형성되어 상기 분사되는 유기 모노머가 상기 빈 공간을 통과하여 기판(216) 상에 증착되도록 한다.
이와 같이 상기 기판(216) 상에 증착된 유기 모노머는 지속적인 플라즈마 반응에 의해 열적 안정성이 큰 고분자화된 thick film으로 형성되게 되고, 이는 결국 고분자 격벽(219)이 되는 것이다.
이와 같은 방식으로 격벽(219)을 형성할 경우에는 격벽 형성시 불순물이 발생되지 않아 격벽 형성 후 별도의 세정 공정을 거칠 필요가 없게 된다.
또한, 고분자 격벽(219) 형성 후 마스크(218)를 제거하고 플라즈마로 기판(216) 상의 제 1전극(ITO 전극)(미도시)을 표면 처리할 수 있어 격벽 형성 공정에서 ITO 전극의 전처리까지 하나의 시스템에서 같이 하게 되는 것이다.
또한, 적응기(210)의 샤워 헤드(212)에서 유기 모노머를 분사시켜 격벽(219)을 형성하므로 대면적의 유기 전계발광 소자의 제작도 가능하다.
도 3은 본 발명에 의한 유기 전계발광 소자의 격벽 형성 공정을 나타내는 단면도이다.
도 2 및 3을 참조하면, 먼저 제 1전극(ITO 전극)(32) 및 절연막(34)이 형성된 기판(30)이 세정된다. 종래의 경우에는 격벽이 형성된 이후에 격벽 형성시 발생되는 불순물 등을 제거하기 위해 진행되나 본 발명에 의할 경우에는 격벽 형성 전에 이루어 진다.
이를 통해 종래의 경우 발생되던 격벽 손상을 극복할 수 있게 되는 것이다. 이 때 상기 세정 공정은 초음파 분해 처리(sonication)로 세정됨이 바람직하다.(ST1)
다음으로는 상기 세정된 기판(30) 상에 마스크(36)가 위치하고, 상기 마스크(36) 위로 유기 모노머(38)가 뿌려지게 된다. 이 때 상기 유기 모노머(38)는 기체 상태이며, 유기 모노머(38) 외에 질소가 추가되어 뿌려질 수 있다. (ST2)
이와 같이 상기 유기 모노머(38)가 상기 기판(30) 및 마스크(36) 위에 분사됨과 함께 상기 유기 모노머(38)가 플라즈마 화학기상 증착법(PECVD)에 의해 상기 세정된 기판(30)의 소정부분 즉, 절연막(34) 상부에 증착된다. (ST3)
이 때, 상기 마스크(36)는 상기 기판(30)과 소정 간격 이격되어 있으며, 상기 유기 모노머(38)가 상기 기판(30)에 증착되도록 소정 영역에 빈 공간이 형성되어 있다.
그 다음으로 상기와 같이 증착된 유기 모노머(38)는 지속적인 플라즈마 반응에 의해 열적 안정성이 큰 고분자화된 thick film으로 형성되게 되고, 이는 결국 고분자 격벽(40)이 된다. (ST4)
또한, 고분자 격벽(40) 형성 후에는 마스크(36)를 제거하고 플라즈마로 기판 상의 제 1전극(ITO 전극)(32)을 표면 처리할 수 있다. 단, 상기 PECVD 및 ITO 표면처리 공정은 진공 상태에서 이루어진다. (ST5)
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 격벽 제조장치 및 그 제조방법에 의하면, 격벽 형성 후 세정 공정을 삭제하여 격벽이 손상되는 것을 방지하고, 격벽 형성 공정에서 ITO 전극의 전처리까지 하나의 시스템에서 같이 할 수 있으며, 또한 대면적으로 격벽을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
Claims (9)
- 기판 위에는 제 1전극, 유기 발광층, 제 2전극이 순차적으로 적층되며, 상기 제 1전극의 소정 위치에 절연막이 형성되고, 상기 절연막 위에 각각의 화소를 구분하는 격벽이 형성되는 유기 전계발광 소자의 제조방법에 있어서,상기 제 1전극 및 절연막이 형성된 기판이 세정되는 제 1단계와,상기 세정된 기판 상에 마스크가 위치하고, 상기 마스크 위로 유기 모노머가 뿌려지는 제 2단계와,상기 유기 모노머가 플라즈마 화학기상 증착법(PECVD)에 의해 상기 세정된 기판의 소정부분에 증착되는 제 3단계와,상기 증착된 유기 모노머가 고분자 격벽으로 형성되는 제 4단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 격벽 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 4단계 후에 마스크가 제거되고 플라즈마로 상기 기판 상의 제 1전극을 표면 처리하는 제 5단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 격벽 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 마스크는 상기 기판과 소정 간격 이격되어 있으며, 상기 유기 모노머가 상기 기판에 증착되도록 소정 영역에 빈 공간이 형성되어 있음을특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 격벽 제조방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 제 2단계에서 제 5단계는 진공에서 이루어 짐을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 격벽 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 기판의 세정은 초음파 분해 처리(sonication)에 의해 이루어짐을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 격벽 제조방법.
- 액체 상태의 유기 모노머를 비등시키는 비등(沸騰)기(bubbler)와;기판 및 마스크를 고정시키는 고정기(holder)와, 상기 마스크 위로 상기 비등된 유기 모노머를 뿌리는 샤워 헤드(shower head)가 구비된 적응기(reactor)와;상기 비등기에서 발생된 기체상태의 유기 모노머를 상기 적응기의 샤워 헤드로 전달하는 통로가 포함되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 격벽 제조장치.
- 제 6항에 있어서,상기 고정기 및 샤워 헤드는 각각 플라즈마 화학기상 증착(PECVD)에서 방전을 위한 전원이 입력되는 전극임을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 격벽 제조장치.
- 제 6항에 있어서,상기 적응기 내부는 진공 상태임을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 격벽 제조장치.
- 제 6항에 있어서,상기 비등기에 캐리어 가스(carrier gas)로서의 질소를 공급하는 장치가 더 구비됨을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 격벽 제조장치.
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| KR (1) | KR20050000826A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100695236B1 (ko) * | 2005-12-16 | 2007-03-14 | 엘지전자 주식회사 | 유기 발광 디스플레이 소자 제조 장치 및 제조 방법 |
-
2003
- 2003-06-25 KR KR1020030041379A patent/KR20050000826A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100695236B1 (ko) * | 2005-12-16 | 2007-03-14 | 엘지전자 주식회사 | 유기 발광 디스플레이 소자 제조 장치 및 제조 방법 |
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