KR20050051683A - 발광 디스플레이 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 상에 복수의 발광 소자를 포함하는 발광 디스플레이의 제조 방법에 관한 것으로, 발광 소자를 형성하도록 유체 발광 물질의 증착을 위해 적어도 부분적으로 둘러싸는 구역에 관해서 적어도 1개의 경계 설정 수단이 기판 상에 또는 기판 위에 제공된다. 이러한 경계 설정 수단의 적어도 1개의 적어도 일부는 유체 발광 물질에 대해 반발된다. 반발 부분은 소수성 흐름 장벽을 포함할 수 있다. 이러한 방법은, 특히 유체 발광 물질이 잉크제트 인쇄에 의해 증착되고, 다른 컬러의 광을 생성하기 위한 다른 물질을 수반할 때, 발광 소자의 해상도가 증대된다는 장점을 가진다.

Description

발광 디스플레이 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING A LIGHT EMITTING DISPLAY}

본 발명은 기판 상에 복수의 발광 소자를 포함하는 발광 디스플레이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에서 상기 발광 소자를 형성하도록 유체 발광 물질의 증착을 위한 적어도 부분적으로 둘러싸는 구역에 관한 적어도 하나의 경계 설정 수단이 상기 기판 상에 또는 위에 제공된다.

본 발명은 또한 발광 디스플레이와 그러한 디스플레이를 포함하는 전자 디바이스에 관한 것이다.

EP-A-0 892 028호는 투명한 기판 상에 투명한 픽셀 전극이 형성되는 유기 EL 소자를 개시한다. 포토리소그라피식으로 한정된 뱅크(bank)가 잉크 적하 방지 벽으로서의 픽셀 전극 사이에 형성된다.

하지만, 잉크 적하 방지 벽으로서의 뱅크의 적용은, 뱅크의 높이 또는 두께가 제한되므로, 제공된 구조물의 인접하는 부분으로의 잉크의 흐름을 방지하기에는 불충분할 수 있다. 또한, 그러한 뱅크는 견고성이라는 필요사항을 충족시키지 않을 수 있다.

도 1 내지 도 4는 발광 디스플레이에 관한 제 1 내지 제 4 제조 단계를 개략적으로 설명하는 도면.

도 5는 도 4에 따른 제 4 제조 단계에서의 평면도를 개략적으로 설명하는 도면.

도 6은 발광 디스플레이에 관한 제 5 제조 단계를 개략적으로 설명하는 도면.

도 7은 제 5 제조 단계 동안의 발광 소자의 확대도를 개략적으로 설명하는 도면.

도 8 내지 도 13은 발광 디스플레이에 관한 제 6 내지 제 11 제조 단계를 개략적으로 설명하는 도면.

도 14는 발광 디스플레이를 개략적으로 설명하는 도면.

본 발명의 목적은 발광 디스플레이의 개선된 제조 방법을 제공하는 것이다.

이 목적은 상기 경계 설정 수단의 적어도 하나의 적어도 일부가 상기 유체 발광 물질에 반발되는 것을 특징으로 하는 발광 디스플레이를 제조하는 방법을 제공함으로써 달성된다. 이들 반발 부분을 제공함으로써, 유체 발광 물질은 이러한 물질용으로 의도된 구역에서 정확하게 적용될 수 있다. 경계 설정 수단의 반발 부분은 물질이 인접 구역으로 흐르는 것을 방지한다. 그 결과, 해상도, 즉 인접하는 구역의 피치가 증대된다. 유체 발광 물질은 전계발광 물질이나 그것의 선구 물질을 포함하는 유체일 수 있다는 점이 주목된다. 유체는 예를 들어 용액, 분산액 또는 유액일 수 있다. 유체는 예를 들어 전계발광을 나타내는 가용 폴리머를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 반발 부분은 소수성(hydrophobic) 물질을 포함한다. 이러한 소수성 물질은 바람직하게 선택적인 이온 충격, 플루오로폴리머의 적용 또는 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane)과 같은 방수 프라이머(water repellent primer)의 적용을 사용하는 국부적인 플루오르화에 의해 레지스트 구조 상에 적용된다.

본 발명은 컬러 발광 디스플레이용으로 유리하게 적용될 수 있다. 이러한 타입의 디스플레이에서는 다른 구역은 다른 컬러의 광을 생성하기 위해 다른 발광 물질을 포함할 수 있다. 이들 물질은 디스플레이용으로 충분한 해상도를 얻기 위해 서로 상대적으로 가까운 구역에 증착되어, 이들 구역 사이의, 본 발명에 따른 상대적으로 좁은 경계 설정 수단이나 반발 부분의 적용이 그러한 디스플레이용으로 유리하다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 유체 발광 물질은 인쇄 처리에 의해 구역에 증착된다. 그러한 인쇄 처리에 있어서, 개선된 가장자리 한정 또는 증착 구역에서의 인쇄된 유체 발광 물질의 더 나은 제어가, 반발 부분을 구비한 경계 설정 수단을 써 얻어질 수 있다.

WO 00/16938호는 기판과 상기 기판으로 통합된, 광 방출을 위한 복수의 발광 다이오드 구동기를 포함하는 컬러 발광 디스플레이 디바이스의 제조 방법을 개시한다는 점이 주목된다. 이 기판은 증대된 해상도를 구비한 발광 디스플레이를 얻기 위해, 습식 처리에 의해 컬러 변경 매체의 패터닝을 가능하게 하도록, 투명하고, 소수성인 패시베이션(passivation) 층으로 덮여진다. 하지만, 컬러 변경 매체의 패터닝은 발광 소자의 해상도를 증대시키기 위한 간접적인 접근이다. 또한, 컬러 변경 매체는 항상 발광 디스플레이 디바이스에 적용되는 것은 아니다.

본 발명은 또한 기판 상에 복수의 발광 소자를 포함하는 발광 디스플레이에 관한 것으로, 상기 발광 소자는 발광 물질을 포함하는 상기 기판 상의 또는 위의 구역에 의해 한정되는 디스플레이에 관한 것으로, 상기 구역의 적어도 일부가 소수성 흐름 장벽에 의해 적어도 부분적으로 경계가 정해지는 것을 특징으로 한다. 이러한 소수성 흐름 장벽은 레지스트 구조 상에 또는 위에서 바람직하게 적용되고, 디스플레이는 발광 소자를 구동하기 위한 제 1 및 제 2 전극을 더 포함한다. 그러한 디스플레이는 발광 소자에 관해서 증대된 해상도를 가질 수 있다. 바람직하게 상기 디스플레이는 컬러 디스플레이이다.

본 발명은 또한 이전 단락에서 기술된 바와 같은 발광 디스플레이를 포함하는 전기 디바이스에 관한 것이다. 그러한 전기 디바이스는 모바일 폰, PDA 또는 포터블 컴퓨터와 같은 핸드헬드(handheld) 디바이스와, 개인용 컴퓨터, 텔레비전 세트 또는 예를 들어 자동차의 계기판 상의 디스플레이와 같은 디바이스에 관한 것일 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 더 상세히 설명되고, 첨부 도면은 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도시한다.

도 1에서는 발광 디스플레이(14)(도 14에 도시된 바와 같은)의 제조를 위한 기판(1)이 제공된다. 바람직하게, 기판(1)은 발광 소자(7R, 7B)(도 6에 도시된 바와 같은)에 의해 방출될 광에 관해서 투명하다. 적합한 기판 물질에는 구부러지기 쉽거나 쉽지 않을 수 있는 합성 수지, 석영, 세라믹, 및 유리가 포함된다. 기판의 전체 두께는 통상 100 내지 700㎛의 범위 내에 존재한다.

통상 애노드라고 불리는 제 1 전극 층(2)이 예를 들어 진공 증착 또는 스퍼터링에 의해 기판(1) 상에 또는 위에 증착된다. 제 1 전극 층은 이후 포토리소그라피에 의해 패터닝될 수 있다. 바람직하게, 제 1 전극 층(2)은 발광 디스플레이(14)의 동작시 발광 소자에 의해 방출될 광에 관해서 투명하다. 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 투명한 홀-주입 전극 물질이 사용된다.

도 2에 다음 제조 단계가 도시되어 있고, 여기서 저항이 낮은 금속, 예를 들어 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(MAM) 층(3)이 제 1 전극 층(2) 상에 또는 위에 증착된다. MAM 층(3)은 이후, 어떠한 광도 생성되지 않은 위치에서, 포토리소그라피식으로 한정된다. MAM 층(3)은 접촉 목적으로 및 제 1 전극 층(2)으로의 전기 저항을 감소시킬 목적으로 적용된다. MAM 층(3)의 전체 두께는 통상 0.5㎛까지의 범위를 가진다.

도 3에서, 다음 제조 단계가 도시되고, 여기서 노볼락이나 아크릴레이트와 같은 절연층이 도 2에 도시된 구조 위에 스핀 코팅되고, 이후 포토피소그라피에 의해 패터닝된다. 절연층은 예를 들어 220℃에서 30분간 소성 된다(baked). 절연층을 패터닝할 때, 경계 설정 수단(4)이 추가로 그 위에 증착될 발광 소자(7R, 7B)를 위한 경계 설정 수단(4) 사이의 공동이나 구역(5)을 한정한다. 또한, 경계 설정 수단(4)은 이후 좀더 상세하게 설명되는 바와 같이, 제 2 전극 층의 분리를 돕는다. 경계 설정 수단(4)의 폭은 통상 20㎛이고 약 3㎛의 두께를 가진다. 절연층 또는 경계 설정 수단(4)은 소수성 특성이 있는데, 즉 액체 상태의 물질 상에서 끌어당기는 힘을 발휘할 수 있다.

도 4에 그 다음 제조 단계가 도시되고, 여기서 유체 발광 물질이 이후 증착되는 것을 반발하는 부분(6)이 발광 소자의 구역(5)을 둘러싸는 경계 설정 수단(4) 상에 또는 위에 적용된다. 반발 부분은 예를 들어, 반발 물질의 스트립(strip)일 수 있다. 이들 반발 부분(6)은 다양한 방식으로 얻어질 수 있다. 제 1 방식은 스핀코팅에 의해 도 3에 도시된 구조 상에 또는 위에 레지스트 물질의 층(미도시)을 적용하고, 이후 반발 부분 수단이 포토리소그라피식으로 위치가 정해질 장소를 한정하는 것이다. 그 다음 이러한 구조가 소수성 특성의 반발 부분(6)을 얻기 위해 선택적인 이온 충격에 의해 한정된 장소를 플루오르화하기 위해 CF4 처리에 노출될 수 있다. 마지막으로, 레지스트 물질이 제거된다. 대안적으로, 소수성 화합물을 포함하는 포토폴리머(photopolymer)가 적용되고, 포토리소그라피식으로 패터닝된다. 이러한 식으로, 소수성 특징을 제공하기 위해 어떠한 CF4 처리도 필요하지 않게 된다. 또 다른 대안으로는, HMDS(헥사메틸디실라잔)과 같은 소수성 프라이머가 적용된다. 먼저, HMDS의 단분자 층이 120℃의 진공 상태의 오븐에서 적용되고 이후 포토레지스트 물질의 스핀코팅이 이어지게 된다. 그 다음 구조는 자외선 소스에 패턴 방식으로(pattern wise) 노출되고, 이후 노출된 구조는 현상을 거친 후 HMDS 프라이머의 부분적인 제거가 이루어져서 반발 부분 또는 스트립(6)이 포토레지스트 층 아래에 남게 된다. 마지막으로 포토레지스트 층이 HMDS 층을 침범하지 않는 아세톤과 같은 용매에서 제거된다. 반발 부분의 폭은 10㎛과 같은 5 내지 15㎛의 범위를 가질 수 있다.

도 5는 반발 부분(6)이 적용된 후의 발광 디스플레이 부분의 평면도를 도시한다. 도 5에서, 반발 부분(6)이 다수의 방식으로 공동이나 구역(5)을 둘러싸도록 적용될 수 있다는 점이 설명된다. 도 5는 예로서, 구역(5){공동이나 구역(5)의 좌측 열}의 전체 주위를 따라 반발 부분(6)에 의해 둘러싸는 것과, 반발 부분(6){공동이나 구역(5)의 우측 열}에 의해 부분적으로 둘러싸는 것을 도시하고 있다. 반발 부분(6)이 구역(5)을 둘러싸는 방식은 유체 발광 물질의 증착 또는 다양한 공동 또는 구역(5)에 관한 컬러의 배치를 위해 선택된 과정에 의존할 수 있다. 만약 예를 들어 동일한 컬러가 한 열에서 증착된다고 한다면, 도 5의 우측 열에 따라, 구역(5)을 오직 부분적으로 둘러싸는 반발 부분(6)이 사용될 수 있는데, 이는 이러한 열에서의 구역(5) 사이의 물질의 흐름이 유해하지 않을 수 있기 때문이다.

도 6에 다음 제조 단계가 도시되고, 여기서 유체 발광 물질이 발광 소자(7)를 얻기 위해 공동이나 구역(5)에서 증착된다. 발광 소자(7)는 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT) 층과 폴리페닐렌비닐렌(PPV)과 같은 몇가지 도전성 폴리머 층을 포함할 수 있다는 점이 주목된다. 컬러 발광 디스플레이에 관해서는 다른 물질이 사용될 수 있다. 도 6에서 발광 소자(7R)는 적색 발광 물질을 가리키고 발광 소자(7B)는 청색 발광 물질을 가리킨다. 종래 기술과 마찬가지로 녹색 광을 방출하는 제 3의 물질(G)이 적용된다. 발광 물질(R, G, B)은 전계발광 물질인 것이 바람직하고 잉크젯-인쇄에 의해 증착된다. 발광 소자의 길이는 예를 들어 240㎛이다.

도 7은 공동이나 구역(5)의 상세한 도면을 도시하는데, 여기서 유체 적색 발광 물질이 증착되었고 증착 후의 건조 과정의 다양한 단계로 도시되어 있다. 사용된 용매의 증발로 인해, 화살표로 표시된 수축이 일어나 공동이나 구역(5) 뒤에 적색 발광 물질을 남기게 된다. 적색 발광 물질 층은 발광 디스플레이가 동작한다면, 즉 전압이 발광 층 위에 인가된다면, 숏컷(shortcut)이 발산하는 것을 회피하기 위해 구역(5)에 대해서 다소 과도하게 크기가 커질 필요가 있다. 절연층(4)이나 경계 설정 수단(4')이 친수성을 가지므로 과도하게 크기가 커진 적색 발광 물질이 얻어진다.

하지만, 발광 소자(7R)의 유체 발광 물질이 다른 컬러의 발광을 포함하는 인접하는 발광 소자(7B)로 흐르지 않아야 한다. 이러한 효과가 반발 부분(6)으로서 소수성 장벽을 이용함으로써 달성된다는 점이 예시되어 있다.

도 8에 다음 제조 단계가 도시되어 있고, 여기서 발광 소자(7R, 7B) 상에 또는 위에 금속화가 적용된다. 이러한 금속화는 예를 들어 전자를 주입하기 위해 장벽 레벨을 감소시키기 위한 바륨 층(8')으로 이루어지고, 그 상부에는 통상 캐소드라고 불리는 제 2 전극 층(9)이 증착된다. 하지만, 여기에 적용된 제조 과정에서는 추가적인 몰리브덴 또는 티타늄 층(8")이 적용되고, 이는 습식 에칭 용액에 관해서 발광 소자(7R, 7B)를 보호하기 위한 확산 장벽으로서 작용한다. 도 8에서 바륨층(8')과 티타늄 또는 몰리브덴 층(8")이 단일 층(8)으로 도시되어 있다. 바륨 층(8')의 두께는 예를 들어 5㎚이고 티타늄이나 몰리브덴 층(8")의 두께는 예를 들어 100㎚이며 캐소드 층(9)의 두께는 예를 들어 2㎛이다. 종래 기술의 캐소드 층은 약 최대 0.5㎛의 두께를 가진다. 본 발명의 이러한 실시예에서의 두꺼운 캐소드 층(9)의 결과로서, 발광 소자(7)로 전압을 인가하기 위한 전기 저항은 상당히 감소되었다.

도 9에 제조 과정의 다음 단계가 도시되고, 여기서 캐소드 층(9)이 패터닝된다. 캐소드 층(9)은 예를 들어 알루미늄으로 제조된다. 캐소드 층(9)의 패터닝은 포토리소그라피에 의해 수행되고, 이후 캐소드 층(9)에서 습식 에칭 오목부(10)가 생긴다. 습식 에칭 과정은, 티타늄층이나 몰리브덴 층(8")이 습식 에칭 수단으로의 확산 장벽으로 작용하기 때문에, 발광 소자(7R, 7B)에 영향을 미치지 않는다. 알루미늄의 에칭을 위해, 예를 들어 아세트산, 인산, 및 질산의 혼합물이 사용될 수 있다.

도 10에 다음 제조 과정 단계가 도시되고, 여기서 층(8)은 CF4/Ar 환경에서의 플라즈마 에칭에 의해 오목부(10)에서 부분적으로 제거된다.

도 11에서 다음 제조 과정 단계가 도시되고, 여기서 SiN 층(11)이 도 10에 도시된 구조 위에 증착된다. 이 층(11)은 예를 들어, 오목부(10)를 통해 발광 층이나 소자(7R, 7B)에 영향을 미칠 수 있는 액체나 수분으로부터 구조물을 밀봉한다. 도 10과 도 11에 도시된 제조 과정 단계는 클러스터 툴(cluster tool)을 사용하여 함께 수행될 수 있다는 점이 주목된다. 이 경우 구조물은 확산 장벽의 에칭과 SiN을 사용한 밀봉 사이에서 공기에 노출되지 않는다. SiN 층(11)은 예를 들어 0.5㎛의 두께를 가진다.

도 12에 다음 제조 과정 단계가 도시되고, 여기서 보호 층(12)이 도 11에 도시된 구조물 상에 또는 위에 적용된다. 이 보호 층(12)은 예를 들어 레지스트를 스핀 코팅하거나 건조한 필름 레지스트를 적층함으로써 얻어지고, 예를 들어 10㎛의 두께를 가진다. 오목부(13)는 포토리소그라피에 의해 얻어질 수 있다. 레지스트(12)는 예를 들어 120℃에서 30분간 소성 된다.

도 13에서, 최종 제조 과정 단계가 도시되고, 여기서는 SiN 층(11)이 캐소드 층(9)이 발광 디스플레이를 동작시키기 위한 리드(lead)를 연결함으로써 접촉하게 되는 위치에서 부분적으로 제거되었다. SiN 층(11)은 예를 들어 CF4 플라즈마에서 제거될 수 있다.

도 14에서는, 폴리머나 작은 분자 발광 다이오드 디바이스일 수 있는 발광 디스플레이(14)가 전기 디바이스(15)의 일부로서 도시되어 있다. 발광 디스플레이(14)는 예를 들어 적색, 녹색, 및 청색 발광 소자(7R, 7G, 7B)를 포함하는 행과 열의 매트릭스로 배열된 디스플레이 픽셀(16)을 포함하는 컬러 디스플레이이다. 이들 발광 소자는 발광 다이오드일 수 있다. 발광 소자(7R, 7G, 7B)는 직사각형이나 삼각형 구성과 같은 디스플레이 픽셀(16)을 형성하기 위한 몇가지 구성으로 배열될 수 있다는 점이 주목된다. 발광 소자(7R, 7B)는 적절한 방식으로 애노드(2) 및/또는 캐소드(9)로 신호를 인가함으로써 동작될 수 있다.

본 발명의 가르침 목적을 위해, 발광 디스플레이의 제조를 위한 방법의 바람직한 실시예가 위에서 기술되었다. 당업자라면 본 발명의 실제 정신으로부터 벗어나지 않으면서 본 발명의 다른 대안과 동등한 실시예를 생각할 수 있고 실행할 수 있으며, 본 발명의 범위는 오직 청구항에 의해서만 제한된다는 점이 분명하게 될 것이다.

본 발명은 기판 상에 복수의 발광 소자를 포함하는 발광 디스플레이의 제조와, 그러한 디스플레이를 포함하는 전자 디바이스에 이용 가능하다.

Claims (10)

1. 기판 상에 복수의 발광 소자를 포함하는 발광 디스플레이의 제조 방법으로서, 상기 발광 소자를 형성하기 위해 유체 발광 물질의 증착을 위해 구역을 적어도 부분적으로 둘러싸기 위한 상기 기판 상에 또는 위에 적어도 하나의 경계 설정 수단이 제공되는 방법에 있어서,

   상기 경계 설정 수단 중 적어도 하나의 적어도 일부는 상기 유체 발광 물질에 반발되는 것을 특징으로 하는, 발광 디스플레이의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 반발 부분은 소수성 물질을 포함하는, 발광 디스플레이의 제조 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 구역은 레지스트 구조물로 둘러싸이고, 상기 반발 부분은 국부적인 플루오르화 반응, 플루오로폴리머의 적용 또는 방수 프라이머의 적용에 의해 상기 레지스트 구조물 상에 적용되는, 발광 디스플레이의 제조 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 방수 프라이머는 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane)인, 발광 디스플레이의 제조 방법.
5. 제 1항에 있어서, 다른 컬러의 광을 생성하도록 적응된 상기 다른 유체 발광 물질은 다른 구역에 증착되는, 발광 디스플레이의 제조 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 유체 발광 물질은 인쇄 처리에 의해 상기 구역에 증착되는, 발광 디스플레이의 제조 방법.
7. 기판 상에 복수의 발광 소자를 포함하는 발광 디스플레이로서, 상기 기판 상에 또는 위에 있는 구역에 의해 한정되는 상기 발광 소자는 발광물질을 포함하고,

   상기 구역 중 적어도 일부는 소수성 흐름 장벽에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는, 발광 디스플레이.
8. 제 7항에 있어서, 상기 소수성 흐름 장벽은 레지스트 구조물 상에 또는 위에 적용되고, 상기 디스플레이는 상기 발광 소자를 구동하기 위한 제 1 및 제 2 전극을 더 포함하는, 발광 디스플레이.
9. 제 7항에 있어서, 상기 디스플레이는 컬러 디스플레이인, 발광 디스플레이.
10. 제 7항에 따른 발광 디스플레이를 포함하는 전기 디바이스.