KR20060008602A - 유기 전계 발광층 증착 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막 형상 및 가공 특성상 대형화된 기판과 동일한 규격으로 제조할 수 없는 마스크의 단점을 보완하여 기판의 규격과 관계없이 소정의 마스크를 이용하여 기판 표면에 발광층을 균일하게 형성할 수 있는 증착 방법을 개시한다. 본 발명에 따른, 대형 기판 표면에 유기 전계 발광층을 형성하는 증착 방법은 증착막이 증착될 대형 기판 표면을 증착원의 규격에 따라 다수의 영역들로 구분하는 단계; 선택된 영역 하부에 마스크 및 증착원이 위치하도록 대형 기판을 위치시키는 단계; 증착원 또는 대형 기판을 이동시켜 대형 기판 표면의 선택된 영역 표면에 재료 증기를 분사하여 발광층을 형성하는 단계; 다른 영역들 각각에 대하여 대형 기판 위치 선택 단계 및 발광층 형성 단계를 반복적으로 진행하는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법을 수행하는 과정에서, 대형 기판과 마스크의 사이에는 선택된 영역과 대응하는 부분이 개방된 셔터 부재가 설치함으로서 선택된 영역 주변으로 재료 증기가 분사되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 기판 또는 증착원의 이동은 증착원이 대형 기판의 선택된 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 이루어지는 바람직하다.

유기 전계 발광층

Description

유기 전계 발광층 증착 방법{Method for depositing organic electroluminescent layer}

도 1은 선형 증착원과 기판과의 관계를 개략적으로 도시한 사시도.

도 2a는 도 1의 상태에서 발광층이 일부 표면에 형성된 상태를 도시한 기판의 평면도.

도 2b는 도 1에 도시된 증착원(또는 기판)을 이동시킨 상태에서 발광층의 증착을 완료한 상태를 도시한 기판의 평면도.

도 3은 대형 기판의 평면도로서, 편의상 점선을 이용하여 4개의 구역으로 구분된 상태를 도시함.

도 4는 본 발명에 따른 증착 방법을 설명하기 위한 도면.

본 발명은 유기 전계 발광층의 증착 방법에 관한 것으로서, 특히 대형 마스크를 이용하지 않고서도 대형 기판의 전체 표면에 균일한 발광층을 형성할 수 있는 증착 방법에 관한 것이다.

열적 물리적 기상 증착은 증착 재료를 기화시켜 기판 표면에 발광층을 형성 하는 공정으로서, 증착 재료는 컨테이너 내에 수용되고 기화 온도까지 가열되며, 증착 재료의 증기는 증착 재료가 수용된 컨테이너 밖으로 이동한 후 코팅될 기판 상에서 응축된다. 이러한 증착 공정은 10^-7 내지 10^-2 Torr 범위의 압력 상태의 용기 내에서 기화될 증착 재료를 수용하는 컨테이너 및 코팅될 기판을 갖고 진행된다.

일반적으로, 증착 재료를 수용하는 증착원(deposition source)은 전류가 벽(부재)들을 통과할 때 온도가 증가되는 전기적 저항 재료로 만들어진다. 증착원에 전류가 인가되면, 그 내부의 증착 재료는 증착원의 벽으로부터의 방사열 및 벽과의 접촉으로부터의 전도열에 의하여 가열된다. 전형적으로, 증착원은 상부가 개방된 박스형이며, 이 개방부는 기판을 향한 증기의 분산(유출)을 허용한다.

가장 일반적인 유기 전계 발광층(이하, "발광층"이라 칭함) 형성 방법은 원통형의 포인트 증착원(point source)을 이용하여 증착 증기를 기판에 분사시키는 소위 "포인트 소스(point source)" 방법이다. 이 방법을 이용한 증착 장치는 기판이 회전하는 동안 기판 표면에서 재료 증기의 증착이 이루어지므로 기판의 규격(넓이)에 제약이 뒤따른다.

또다른 발광층 형성 방법으로는 도 1에 도시된 바와 같이 일정한 폭 및 길이를 갖는 선형 증착원(linear source)을 이용한 방법이 있다. 선형 증착원(11)은 일정한 폭과 길이를 가진 상부 부재, 측부 부재 및 바닥 부재로 이루어지며, 상부 부재에는 그 길이 방향으로 소정 길이(L)의 개구(11A)가 형성되어 있다. 각 부재가 형성하는 공간 내에는 증착 재료(유기 전계 발광 재료)가 수용된다.

증착원(11)을 구성하는 각 부재는 전류가 통과할 때 온도가 증가되는 전기적 저항 재료로 만들어지며, 따라서 증착원(11)에 전류가 인가되면, 그 내부의 증착 재료는 증착원을 구성하는 부재로부터의 방사열 및 부재와의 접촉으로 인한 전도열에 의하여 가열된다. 상술한 바와 같이, 증착원(11)에 전류가 인가되면, 그 내부의 증착 재료가 가열되어 증기가 발생하게 되며, 증착 재료의 증기는 상부 부재에 형성된 절개부(11A)를 통하여 배출되어 기판(12)으로 분산된다.

도 2a는 도 1의 상태에서 발광층이 일부 표면에 형성된 상태를 도시한 기판의 평면도로서, 위에서 설명한 바와 같이 구성된 증착원(11)을 이용하여 기판(12)의 표면에 발광층을 증착한 경우, 증착원(11) 상부의 개구(11A)를 통하여 비산된 증착 재료의 증기는 기판(12) 표면의 전 폭에 걸쳐 균일하게 분산, 증착된다. 이후, 기판(12) 또는 증착원(11)을 수평 이동시켜 증착되지 않은 표면에 대한 증착을 계속적으로 진행함으로서 기판(12)의 전체 표면에 균일한 상태의 발광층이 증착된다.

한편, 도 1에는 도시되지 않았지만, 기판(12)의 전면(즉, 증착원과의 대응면)에는 소정의 패턴이 형성된 마스크가 위치한다. 따라서 기판(12)의 표면에는 마스크의 패턴과 동일한 패턴의 발광층이 형성된다.

도 2b는 도 1에 도시된 증착원(또는 기판)을 수평 이동(도 1의 화살표 "a"방향) 시키면서 증착 공정을 진행한 후의 발광층 증착 상태를 도시한 기판의 평면도로서, 증착원(11) 또는 기판(12)을 기판(12)의 길이 방향으로 이동시킴으로서 기판(12)의 표면 전체에 발광층을 균일하게 형성할 수 있다. 즉, 증착원(11) 또는 기판 (12)을 증착 장치 내에서 수평 운동(직선 운동)시키면, 도 2a에 도시된 발광층이 기판(12) 표면의 전 폭에 걸쳐 연속적으로 증착되며, 발광층의 증착을 완료한 상태를 도시한 기판의 평면도인 도 2b에 도시된 바와 같이 기판(12) 표면 전체에 발광층이 균일하게 형성된다.

도 1 및 도 2 그리고 위의 설명을 통하여 알 수 있듯이, 발광층이 형성될 기판(12)의 폭(b)은 증착원(11)에 형성된 개구(11A)의 길이(L)보다 작아야만 그 전체 표면에 걸쳐 발광층이 균일하게 형성될 수 있다.

대량 생산을 위하여 단일 기판 표면에 보다 많은 셀들을 구성하는 것이 요구되며, 이를 위하여 기판이 점차적으로 대형화되어 가는 추세이다.

기판의 대형화에 따라 기판 표면에 소정의 패턴을 갖는 발광층을 형성하기 위하여 이용되는 마스크 역시 기판의 규격에 맞추어 대형화되어야 하나, 기판과 달리 마스크의 대형화에는 한계가 있다. 즉, 외곽부가 프레임에 의하여 지지되는 마스크는 박막(thin film) 형태이며, 따라서 그 규격이 커짐에 따라 처짐 및 패턴의 변형이 발생될 가능성이 높아진다. 일반적으로 마스크를 370mm×470mm 규격까지 제조할 수 있으나, 상기 이유로 인하여 마스크를 그 이상의 규격으로 대형화시킬 수는 없다.

또한, 대형 마스크에 다수의 패턴(관통 구멍)을 형성하는 공정이 매우 어려워 마스크의 대형화에는 제약이 뒤따른다.

본 발명은 박막 형상 및 가공 특성상 대형화된 기판과 동일한 규격으로 제조 할 수 없는 마스크로 인하여 발생되는 증착 공정 상의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판의 규격과 관계없이 소정의 마스크를 이용하여 기판 표면에 발광층을 균일하게 형성할 수 있는 증착 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른, 대형 기판 표면에 유기 전계 발광층을 형성하는 증착 방법은 증착막이 증착될 대형 기판 표면을 증착원의 규격에 따라 다수의 영역들로 구분하는 단계; 선택된 영역 하부에 마스크 및 증착원이 위치하도록 대형 기판을 위치시키는 단계; 및 증착원 또는 대형 기판을 이동시켜 대형 기판 표면의 선택된 영역 표면에 재료 증기를 분사하여 발광층을 형성하는 단계를 포함하며, 다른 영역들 각각에 대하여 대형 기판 위치 선택 단계 및 발광층 형성 단계를 반복적으로 진행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 방법을 수행하는 과정에서, 대형 기판과 마스크의 사이에는 선택된 영역과 대응하는 부분이 개방된 셔터 부재를 설치함으로서 선택된 영역 주변으로 재료 증기가 분사되는 것을 차단할 수 있다.

또한, 기판 또는 증착원의 이동은 증착원이 대형 기판의 선택된 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 이루어지는 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 유기 전계 발광층 증착 방법을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 3은 대형 기판의 평면도로서, 본 발명을 설명하기 위하여 대형 기판(S)의 증착 표면을 사용되는 증착원의 크기에 따라 4개의 구역(S1, S2, S3 및 S4)으로 구 분된 상태를 도시하였다. 도 4는 본 발명에 따른 증착 과정을 설명하기 위한 단면도로서, 프레임(F)에 고정된 대형 기판(S), 마스크(M) 및 선형 증착원(100)의 관계를 도시하고 있다.

프레임의 일종인 정전척(electrostatic chuck; 이하, "프레임(F)"이라 칭함)에 대형 기판(S)을 장착한 후, 프레임(F)을 증착원(100)의 상부에 설치하며, 프레임(F) 하부에 마스크(M)를 위치시킨다. 이후 증착원(100)을 가동하여 증착 공정을 진행한다. 한편, 증착원(100)과 프레임(F) 사이에는 일정 부분이 개방된 셔터 부재(C)가 설치된다.

설정된 증착 공정 순서에 따라 먼저 증착원(100)은 대형 기판(S)의 제 1 영역(S1) 하부에 위치하며, 이후 기판(S; 실질적으로는 프레임(F)) 또는 증착원(100)이 수평 이동하면서 대형 기판(S)의 제 1 영역(S1) 표면에 대한 증착 공정을 진행한다(도 1 참조).

이때, 재료 증기가 셔터(C) 표면에 분사되어 고가의 증착 재료가 불필요하게 낭비될 수 있으며, 이러한 점을 방지하기 위하여 기판(S)에 대한 선형 증착원(100)의 상대 이동이 선형 증착원(100)이 기판(S)의 제 1 영역(S1)을 벗어나지 않은 범위 내에서 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

제 1 영역(S1)에 대한 증착 공정이 진행되는 과정에서 증착원(100)에서 생성, 분사된 재료 증기는 셔터 부재(C)에 의하여 그 분사 범위가 일부 제한되며, 따라서 제 1 영역(S1)에 인접한 제 2 영역, 제 3 영역 및 제 4 영역(S2, S3 및 S4) 표면으로 재료 증기가 도달되지 않는다. 결과적으로 대형 기판(S)의 각 영역에 증 착막이 중첩되게 형성되지 않으며, 따라서 불필요한 증착막의 형성으로 인하여 야기될 수 있는 소자의 불량을 방지할 수 있다.

제 1 영역(S1)에 대한 증착 공정이 완료되면 제 2 영역(S2)에 대한 증착 공정이 진행된다. 이를 위해서 먼저 프레임(F)의 위치를 변경시켜 대형 기판(S)의 제 2 영역(S2)이 증착원(100) 상부에 위치되도록 한다. 이 때, 마스크(M)와 셔터 부재(C)는 그 위치를 변경시킬 필요가 없다.

한편, 프레임(F)을 고정시킨 상태, 즉 대형 기판(S)을 고정시킨 상태에서 증착원(100)과 마스크(M)를 대형 기판(S)의 제 2 영역(S2) 하부에 위치시키고, 개방부가 제 2 영역(S2) 하부에 위치하도록 셔터 부재(C)를 이동시켜 증착 공정을 진행할 수도 있음은 물론이다.

위와 같이 대형 기판(S)의 제 2 영역(S2) 하부에 마스크(M) 및 증착원(100)을 위치시킨 상태에서 제 2 영역(S2)에 대한 증착 공정을 진행한다. 제 2 영역(S2)에 대한 증착 공정이 완료되면, 상술한 바와 같은 과정을 동일하게 실시하여 대형 기판(S)의 제 3 영역과 제 4 영역(S3 및 S4)에 대한 증착 공정을 순차적으로 진행한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 증착 방법은 기판의 구획된 부분들에 대하여 선택적으로 그리고 연속적으로 증착 공정을 수행할 수 있다. 따라서 대형화된 기판에 대한 증착 공정을 수행하기 위하여 기판의 규격에 맞추어 마스크를 별도로 제작할 필요가 없이 기존의 마스크를 이용하여 증착 공정을 진행할 수 있다.

또한, 증착 공정이 이루어지는 영역에 인접한 영역들에는 재료 증기가 도달하지 않아 각 영역에 증착막이 반복적으로 형성되는 것을 방지할 수 있다.

위에서 설명한 본 발명은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이다. 따라서, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (4)

1. 대형 기판 표면에 유기 전계 발광층을 형성하는 증착 방법에 있어서,

   a) 증착막이 증착될 대형 기판 표면을 증착원의 규격에 따라 다수의 영역들로 구분하는 단계;

   b) 선택된 영역 하부에 마스크 및 증착원이 위치하도록 대형 기판을 위치시키는 단계; 및

   c) 증착원 또는 대형 기판을 이동시켜 대형 기판 표면의 선택된 영역 표면에 재료 증기를 분사하여 발광층을 형성하는 단계를 포함하는 유기 전계 발광층 증착 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 c) 단계 후 다른 영역들 각각에 대하여 상기 b) 단계 및 c) 단계를 반복적으로 진행하는 단계를 더 포함하는 유기 전계 발광층 증착 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판과 마스크의 사이에는 선택된 영역과 대응하는 부분이 개방된 셔터 부재가 설치되어 선택된 영역 주변으로 재료 증기가 분사되는 것을 차단하는 유기 전계 발광층 증착 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 또는 증착원의 이동은 증착원이 기판의 선택된 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 이루어지는 유기 전계 발광층 증착 방법.

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