KR20070072165A - 유기전계발광표시소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대면적 적용이 용이한 유기전계발광표시소자의 제조방법에 관한 것으로, 발광소자가 형성될 제1기판을 준비하는 단계; 상기 제1기판 상에 상기 발광소자를 제어하기 위한 구동소자 및 스위칭소자를 형성하는 단계; 상기 제1기판 상에 제1전극을 형성하는 단계; 상기 제1기판 상에 발광용유기패턴을 형성하기 위한 제2기판을 준비하는 단계; 상기 제2기판 상에 발광용유기패턴을 형성하는 단계; 및 발광용유기패턴이 형성될 영역과 그 외부영역의 압력차이에 의해 상기 제2기판에 형성된 발광용유기패턴을 상기 제1전극 상에 전사시키는 단계를 포함하여 이루어지는 유기전계발광표시소자의 제조방법을 제공한다.
Description
도 1은 일반적이 유기발광소자의 개략적인 구성도.
도 2는 유기전계발광표시소자의 등가회로도를 나타낸 도면.
도 3은 유기전계발광표시소자의 단면을 타나낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 유기발광소자의 제조방법의 순서를 나타낸 흐름도.
도 5a ∼ 도 5c는 본 발명에 따른 유기전계발광 표시소자의 제조공정을 나타낸 공정 단면도.
도 6은 본 발명의 발광용유기패턴 형성용 기판에 형성된 실링재를 보여주기 위한 제2기판의 평면도.
도 7a ∼ 도 7f는 제1기판 및 제2기판에 형성될 수 있는 발광용유기층의 유기발광소자의 제1전극 및 구동소자의 액티브층을 형성하기 위한 회절마스크 공정을 나타낸 공정 단면도.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***
210: 제1기판 220: 제1전극
300: 실링재 310: 제2기판
320: 버퍼층 330: 발광용유기막
350: 어레이패턴 360: 발광용유기패턴
본 발명은 유기전계발광표시소자에 관한 것으로, 특히 대면적에 적용이 용이한 유기전계발광표시소자의 제조방법에 관한 것이다.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 표면표시소자 중 하나로서 전계발광소자가 주목되고 있다.
상기 전계발광소자는 사용하는 재료에 따라 무기전계발광소자와 유기전계발광소자로 나뉘어지는데, 이중 유기전계발광소자는 전자주입전극(음극)과 정공주입전극(양극) 사이에 형성된 유기발광층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후, 소멸하면서 빛을 내는 소자로써, 플라즈마 표시패널(Plasma Display Panel)이나 무기발광소자에 비해 낮은 전압(예컨대, 10V 이하)으로 구동할 수 있다는 장점이 있어 연구가 활발하게 진행되고 있다.
도 1은 유기전계발광소자의 구조를 걔략적으로 나타낸 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, 유기전계발광소자(10)는 유리와 같은 투명기판 상에 애노드전극(1)과 캐소드전극(3)이 유기발광층(5)의 개재하에 서로 대향하여 배치되며, 그 애노드전극(1)과 캐소드전극(3) 사이에 인가되는 전압에 의하여 유기발광층(5)에서 빛이 발광하게 된다. 이때, 애노드전극(1)은 정공을 원할하게 공급함과 아울러 유기발광층에서 발광된 빛이 잘 투과될 수 있도록 투명한 전도성 물질인 ITO(indium-tin- oxide) 박막으로 형성되며, 애노드전극은 전자를 원할하게 공급할 수 있도록 일함수가 낮은 금속으로 형성된다.
따라서, 상기 애노드전극(1)과 캐소드전극(3)에 각각 (+), (-) 전압이 인가되면, 애노드전극(1)으로부터 주입되는 정공과 캐소드전극(3)으로부터 주입되는 전자가 유기발광층 내에서 재결합하여 빛이 방출된다. 이때, 상기 유기발광층(5)을 형성하는 물질에 따라 발광색이 달라지게 된다. 즉, 상기 유기발광층(5)에 의해 R(red), G(green), B(blue)발광색이 달라지게 된다.
한편, 유기전계발광표시소자는 단위 화소가 매트릭스 형태로 배치되며, 각각의 단위 화소에 구비되는 구동소자 및 스위칭소자를 통해 단위 화소의 유기전계발광소자를 선택적으로 구동시킴으로써, 영상을 표시하게 되며, 상기 구동소자 및 스위칭소자는 박막트랜지스터로 이루어진다.
이때, R, G, B 세개의 단위화소가 기본단위를 이루어 구동하게 되는데, 상기 유기전계발광소자의 유기발광층은 쉐도우마스크방법(shadow mask method), 잉크젯방법(inkjet method), LITI방법(laser induced transfer imaging method) 및 마이크로패터닝방법(micropatterning method)등에 의해 형성할 수 있다.
쉐도우마스크방법은 성막하고자 하는 영역과 동일한 개구부를 갖는 마스크를 사용하여, 성막하고자 하는 기판 상에 얼라인을 통해 R, G, B 발광층을 각각 성막하는 방법으로, 마스크 가공이 어렵고 얼라인오차등으로 인해 고해상도를 얻기 힘들며, 특히 대면적화에 따라 마스크 가공이 힘들기 때문에 대면적화에 적합하지 않다.
잉크젯방법은 주로 고분자에 사용되는 방법으로 액체상태의 고분자를 잉크젯으로 원하는 위치에 적하시켜 R, G, B 발광층을 각각 형성하는 방법으로 주로 저분분자를 이용한 유기전계발광소자에 효율이 수명이 떨어진다.
LITI방법은 열흡수층이 있는 폴리머필름에 각각 R,G,B 발광층을 성막한 후, 성막하고자 하는 기판 위에 놓고 얼라인한 후, 레이져로 원하는 패턴 위치에만 열을 가하여 차례대로 전사시키는 방식으로, 전사키키기 위한 폴리머필름이 추가로 필요하고, 얼라인등의 공정 난이도가 높다.
마이크로패터닝방법은 에폭시몰드(epoxy mold)를 성막된 기판 위에 올려놓고 일정압력으로 눌러 원하지 않는 부분을 떼어내는 방식으로 패턴의 주변부가 깨끗하지 않기 때문에, 유기전계발광소자에 적합하지 않으다. 또한, 대면적화에 따라 에폭시몰드가 커지고 기판 전체에 걸쳐 균일한 압력인가가 어렵기 때문에 대면적화에 적합하고, 신뢰성이 떨어지게 된다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 대면적화에 적용이 용이한 유기전계발광표시소자의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 유기전계발광표시소자의 제조방법을 제공하는 데 있다.
기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유기전계발광 표시소자의 제조방법은 발광소자가 형성될 제1기판을 준비하는 단계; 상기 제1기판 상에 상기 발광소자를 제어하기 위한 구동소자 및 스위칭소자를 형성하는 단계; 상기 제1기판 상에 제1전극을 형성하는 단계; 상기 제1기판 상에 발광용유기패턴을 형성할 제2기판을 준비하는 단계; 상기 제2기판 상에 발광용유기패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제2기판에 형성된 발광용유기패턴을 상기 제1전극 상에 전사시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 제1기판 상에 전사된 발광용유기패턴 상에 제2전극을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 제2기판을 준비하는 단계는, 상기 제2기판 상에 발광용유기패턴 형성용 어레이패턴을 형성하는 단계가 추가로 이루어지며, 상기 발광용유기패턴 형성용 어레이패턴과 발광용유기패턴 사이에 발광용유기패턴이 제1기판으로의 전사를 용이하게 하기 위한 버퍼막을 추가로 형성할 수도 있다. 이때, 상기 버퍼막은 실리콘산화물(SiOx) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기막으로 형성하며, 그 표면에 표면에 수소처리가 추가로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1전극은 애노드(anode) 또는 캐소드일 수 있으며, 상기 제1전극이 애노드(anode)인 경우, 상기 제2기판 상에 발광용유기패턴을 형성하는 단계는, 상기 제2기판 상에 전자주입층을 형성하는 단계; 상기 전자주입층 상에 전자전송층을 형성하는 단계; 상기 전자전송층 상에 발광층을 형성하는 단계; 상기 발광 층 상에 정공전송층을 형성하는 단계; 및 상기 정공전송층 상에 제1정공주입층을 형성하는 단계로 이루어진다. 이때, 상기 제1기판의 제1전극 상에 상기 제1정공주입층과의 접착특성을 향상시키기 위한 접착층을 형성하거나, 상기 제1전극 상에 제2정공주입층을 형성할 수도 있다.
또한, 상기 제2기판 상에 발광용유기패턴을 형성하는 단계는, 상기 제2기판 상에 전자주입층을 형성하는 단계; 상기 전자주입층 상에 전자전송층을 형성하는 단계; 상기 제전자전송층 상에 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 발광층 상에 제1정공전송층을 형성하는 단계로 이루어질 수 있으며, 상기 제1전극 상에 정공주입층을 형성하거나, 제1전극 상에 정공주입층 및 제2정공전송층을 형성할 수도 있다.
또한, 상기 제2기판 상에 발광용유기패턴을 형성하는 단계는, 상기 제2기판 상에 전자주입층을 형성하는 단계; 상기 전자주입층 상에 전자전송층을 형성하는 단계; 및 상기 전자전송층 상에 발광층을 형성하는 단계로 이루어질 수 있으며, 이때, 상기 제1전극 상에 정공주입층 및 정공전송층을 형성할 수도 있다.
한편, 상기 제1전극이 캐소드인 경우, 상기 제2기판 상에 발광용유기패턴을 형성하는 단계는, 상기 제2기판 상에 정공주입층을 형성하는 단계; 상기 전자주입층 상에 정공전송층을 형성하는 단계; 상기 정공전송층 상에 발광층을 형성하는 단계; 상기 발광층 상에 전자전송층을 형성하는 단계; 및 상기 전자전송층 상에 제1전자주입층을 형성하는 단계로 이루어질 수 있으며, 이때, 상기 제1전극 상에 상기 제1전자주입층과의 접착특성을 향상시키기 위한 접착층을 형성하거나, 상기 제1전극 상에 제2전자주입층을 형성할 수 있다.
또한, 상기 제2기판 상에 발광용유기패턴을 형성하는 단계는, 상기 제2기판 상에 정공주입층을 형성하는 단계; 상기 전자주입층 상에 정공전송층을 형성하는 단계; 상기 정공전송층 상에 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 발광층 상에 제1전자전송층을 형성하는 단계로 이루어질 수 있으며, 이때, 제1전극 상에 전자주입층을 형성하거나, 상기 제1전극 상에 전자주입층 및 제2전자전송층을 형성할 수도 있다.
또한, 상기 제2기판 상에 발광용유기패턴을 형성하는 단계는, 상기 제2기판 상에 정공주입층을 형성하는 단계; 상기 전자주입층 상에 정공전송층을 형성하는 단계; 및 상기 정공전송층 상에 발광층을 형성하는 단계로 이루어질 수 있으며, 상기 제1전극 상에 전자주입층 및 전자전송층을 형성할 수도 있다.
상기 제1전극은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)과 같은 투명물질 또는 불투명물질로 형성할 수 있으며, 상기 제1전극이 투명물질인 경우, 상기 투명물질 표면에 발광용유기패턴과의 접착력을 향상시키기 위해 UV 조사, 오존(ozone)처리 또는 플라즈마처리등이 이루어질 수 있다.
상기 제2기판을 준비하는 단계는 유기발광패턴들이 형성될 액티브영역의 외곽을 따라 실링재를 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지며, 상기 제2기판의 발광용유기패턴을 상기 제1전극 상에 전사시키는 단계는, 상기 제1 및 제2기판을 진공챔버 내부에서 얼라인하는 단계; 상기 진공챔버 내부를 1차 펌핑하는 단계; 상기 제2기판의 실링재를 통해 제1기판에 접촉시키는 단계; 및 상기 진공챔버 내부를 벤팅시켜, 상기 실링재를 통해 액티브영역의 내부와 외부의 압력차이를 유지시켜주는 단계를 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 진공챔버 내부를 2차 펌핑하는 단계; 및 상기 제2기판을 제1기판으로 부터 분리시키는 단계를 더 포함하여 이루어지며, 상기 제1기판으로 부터 제2기판을 분리시키는 단계는 진공챔버 상부에 설치된 진공척을 통해 이루어진다.
상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 유기전계발광표시소자 제조방법은 발광용유기패턴을 형성하기 위해 별도의 기판을 마련하고, 상기 발광용유기패턴이 형성될 액티브영역의 내부압력과 그 외부압력의 압력차이를 이용하여 기판 전체에 걸쳐서 균일한 압력이 인가하여, 기판 상에 발광용유기패턴을 전사시키는 것으로, 기판 전체에 걸쳐서 균일한 특성을 갖는 유기발광소자를 제공한다.
아울러, 기계적인 압력이 아니고, 액티브영역 내부압력과 외부압력 차이에 의해 기판전체에 걸쳐서 균일한 압력을 인가하기 때문에, 기판의 면적에 상관없이 균일한 특성을 갖는 유기발광소자를 형성할 수 있으며, 특히, 대면적에 유리한 유기전계발광표시소자의 제조방법을 제공할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 통해 본 발명에 의한 유기전계발광표시소자의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 유기전계발광표시소자의 개략적인 구성을 설명하기 위한 등가회로도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 유기전계발광표시소자(100)는 게이트신호를 공급하는 제n행의 게이트라인(Gn)과, 데이터신호를 공급하는 제m열의 데이터라인(Dm) 및 전원전압을 공급하는 제m열의 파워라인(Pm)에 의해 구획된 영역에 제1, 제2박막 트랜지스터(TR1,TR2)가 설치되어 구성된다. 이때, 상기 게이트라인(Gn)과 데이터라인(Dm)은 서로 직교하고, 그 교차점 부근에 유기발광소자(EL) 및 그 유기발광소자(EL)를 구동하는 제1, 제2박막트랜지스터(TR1,TR2)가 구비된다.
도면에는 자세히 도시하지 않았지만, 상기 유기발광소자(EL)는 상기 제2박막트랜지스터(TR2)의 드레인전극(D2)에 접속되는 애노드전극과, 접지라인에 접속된 캐소드전극, 및 상기 캐소드전극과 애노드전극 사이에 형성된 유기발광층으로 구성되며, 유기발광층은 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층등을 포함하여 이루어진다.
또한, 일측전극이 상기 제1박막트랜지스터(TR1)의 드레인전극(D1) 및 제2박막트랜지스터(TR2)의 게이트전극(G2)에 공통접속하고, 타측전극이 제2박막트랜지스터의 소스전극(D2) 및 파워라인(Pm)에 접속되는 커패시터(Cst)가 구비된다.
여기서, 상기 제1박막트랜지스터(TR1)는 상기 게이트라인(Gn)에 접속되어 데이터 신호를 공급받는 소스전극(S1)과, 상기 제2박막트랜지스터(TR2)의 게이트전극(G2)에 접속되는 드레인전극(D1)으로 구성되어, 상기 유기발광소자(EL)를 스위칭한다.
그리고, 상기 제2박막트랜지스터(TR)는 상기 제1박막트랜지스터(TR1)의 드레인전극(D1)에 접속되는 게이트전극(G2)과, 상기 유기발광소자(EL)의 애노드전극에 접속되는 드레인전극(D2)과, 파워라인(Pm)에 접속되는 소스전극(S2)으로 구성되어, 상기 유기발광소자(EL)의 구동용소자로 작용한다.
도 3은 상기 제2박막트랜지스터(TR2), 유기발광소자(EL) 및 커패시터(Cst)의 단면을 개략적으로 나타낸 것으로, 상기한 바와 같은 소자들은 투명한 절연성기판(110) 상부에 형성된 절연층(105) 상에 형성되는데, 상기 상기 절연층(105)은 기판(1100)으로부터 이후 형성될 박막트랜지스터(TR2)로의 불순물 유입을 방지하기 위해서 형성되는 것이다.
앞서 설명한 바와 같이, 박막트랜지스터(TR2)는 구동소자로써, 액티브층(120), 게이트전극(130) 및 드레인/소스전극(150/160)으로 구성되며, 상기 게이트전극(130)과 액티브층(120) 사이에는 이들간의 절연을 위하여 게이트절연막(123)이 개재되어 있다. 또한, 상기 액티브층(120)의 양쪽 가장자리에는 고농도의 불순물이 주입된 드레인/소스영역(123A/123B)이 형성되어 있으며, 이들은 상기 드레인/소스전극 (150/160)에 각각 연결되어 있다.
유기발광소자(EL)는 상기 박막트랜지스터(TR2)의 드레인전극(150)과 접속된 애노드전극(170)과 캐소드전극(175) 및 그 사이에 개재된 유기발광층(172)으로 구성되며, 상기 애노드전극(170)은 화소전극으로써, 투명한 전도성물질로 형성되어 있다.
축적용량(Cst)은 스토리지 하부전극(121) 및 파원라인(140)과 이들 사이에 개재된 제1층간절연막(125)을 사이에 두고 커패시터(Cst)를 형성하게 된다. 그리고, 상기 파워라인(140)은 박막트랜지스터(TR2)의 소스전극(160)과 연결되어 있다
상기 파워라인(140) 상부에는 제2층간절연막(128)이 형성되고, 상기 드레인/소스전극(150/160) 및 상기 제2층간절연막(128) 상부에는 보호막(129)이 형성되어 있으며, 그 상부에는 제3층간절연막(131)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 유기발광 소자(EL)의 캐소드전극(175)은 상기 제3층간절연막(131)의 전면에 걸쳐서 형성되어 있다.
상기한 바와 같이 구성된 유기전계발광표시소자의 제조방법에 관하여 간략하게 설명하면, 우선, 투명한 기판(110) 상의 절연층(105) 상에 반도체층을 패터닝하여 박막트랜지스터의 액티브층(120)과 커패시터의 하부전극(121)을 동시에 형성한다. 반도체층은 비정질 실리콘 상에 레이저 열처리를 실시하여 다결정 실리콘으로 형성한다.
그 다음, 상기 액티브층(120)의 중앙영역에 게이트절연막(123)을 형성하고, 그 상부에 금속층을 증착한 후, 패터닝하여 박막트랜지스터의 게이트전극(130)을 형성한다.
이후, 상기 박막트랜지스터의 게이트전극(130)을 마스크로 이용하여 상기 액티브층(120)의 가장자리에 붕소(B)와 같은 불순물이온을 주입함으로써, 드레인영역(123A) 및 소스영역(123B)을 형성한다.
그 다음, 상기 박막트랜지스터의 게이트전극(130) 및 드레인/소스영역(123A/123B), 그리고 커패시터의 하부전극(121)을 포함한 상부전면에 제1층간절연막(125)을 형성한 후, 커패시터의 하부전극(121)에 대응하는 제1층간절연막(125) 상부에 파워라인(140)을 형성하여 커패시터의 하부전극(121), 제1층간절연막(125), 그리고 파워라인(140)이 적층된 커패시터(Cst)를 형성한다.
이후, 상기 파워라인(140)을 포함한 제1층간절연막(125)의 상부전면에 제2층간절연막(128)을 형성한 다음 상기 드레인/소스영역(123A,123B), 그리고 파워라인 (140) 일부가 노출되도록 제1층간절연막(125)과 제2층간절연막(128)을 선택적으로 식각한다.
그리고, 상기 드레인영역(123A)과 접속되는 드레인전극(150)과 상기 노출된 소스영역(123B)으로부터 파워라인(140)까지 연장되며 상기 소스영역(123B)과 파워라인(140)에 접속되는 소스전극(160)을 형성하여 박막트랜지스터(TR2)를 형성한 후, 그 상부에 드레인전극(150)을 노출시키는 보호막(129)을 형성한다.
이어서, 상기 드레인전극(150)과 접속하는 애노드전극(170)과 유기발광층 그리고, 상기 유기발광층을 포함하는 기판 전면에 캐소드전극(175)을 형성함으로써, 유기발광소자(EL)를 형성한다.
이때, 상기 유기발광층(172)은 유기발광패턴이 형성된 유기발광패턴 형성용 기판을 별도로 마련하여, 상기 애노드전극(170) 상에 전사시킴으로써 형성할 수 있으며, 본 발명에 따른 유기발광층의 형성방법에 대하여 도면을 통해 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명에 의한 유기발광층의 제조방법을 간략하게 나타낸 공정흐름도이고, 도 5a ~ 5c는 도 4에 따른 공정단면도를 나타낸 것으로, 설명의 편의를 위해 기판에 형성된 소자들(박막트랜지스터,커패시터)은 모두 생략하였다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 유기발광층이 형성될 제1기판, 즉, 박막트랜지스터 및 커패시터를 포함하며, 애노드전극이 형성된 제1기판과, 발광용유기패턴을 상기 제1기판 상에 전사시키기 위한 제2기판을 준비한 다음, 진공챔버 내부에서 두 기판을 얼라인(align)한다(S100). 이후에 상세하게 설명하겠지만, 상기 제1 기판 상에는 액티브영역(유기발광소자)이 형성될 주변을 따라 실링재가 도포되어 있다.
얼라인이 이루어진 상태에서, 1차펌핑을 통해 진공챔버 내부의 압력을 낮추어주면서, 상기 제2기판에 형성된 실링재에 의해 제2기판을 제1기판 상에 접촉시킨다(S200).
계속해서, 상기 진공챔버 내부를 벤팅(benting)시킨 후(S300), 상기 실링재에 의해 액티브영역 내부와 외부의 압력차이를 유지시켜준다(S400). 이때, 상기 액티브영역 내부와 외부의 압력차이로 인해 액티브영역 내부의 발광용유기패턴들이 제1기판의 전체에 걸쳐서 균일하게 압력을 인가함과 동시에 제1기판 상에 전사된다(S500).
이어서, 2차펌핑을 통해 액티브영역 외부의 압력을 내부의 압력보다 낮추어 줌으로써, 제2기판을 제1기판으로부터 분리한다(S600).
본 발명은 제2기판 상에 형성된 발광용유기패턴들을 기계적인 압력을 사용하지 않고, 액티브영역 내부와 외부의 압력차에 의해 제1기판 상에 전사시키기 때문에 기판 전체에 걸쳐서 균일한 압력을 인가할 수 있으며, 이에 따라 대면적에 용이하게 적용할 수가 있다.
도 5a ~ 도 5c의 도시된 유기발광용패턴을 형성하는 공정단면도를 통해 이를 좀더 상세하게 설명하면, 먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 유기발광소자를 형성하기 위해 제1전극(220)이 형성된 제1기판(210)과, 액티브영역에 복수의 발광용유기패턴 형성용 어레이패턴(350)이 형성되고, 상기 어레이패턴(350) 상부에 발광용유 기막(330)이 형성되며, 상기 액티브영역의 외곽을 따라 실링재(300)가 형성된 제2기판(310)을 준비한다.
상기 실링재(300)는 도 6에 도시된 바와 같이, 폐곡형태로 형성되어 있으며, 상기 어레이패턴(350)은 수 ㎛ 높이를 가지는 폴리머구조물로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 어레이패턴(350)과 발광용유기막(330) 사이에는 어레이패턴(350)과 발광용유기막(330)과의 접착력(adhesion)을 떨어트리기 위한 버퍼막(320)을 추가로 형성할 수 있으며, 예를들어, 실리콘산화물(SiOx) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 버퍼막 표면에 플라즈마처리 및 소수처리등의 공정추가를 통해 발광용유기막의 전사를 더욱 용이하게 할 수도 있다.
상기 발광용유기막(330)은 적색(red), 녹색(green) 또는 청색(blue)의 광을 발광시키는 유기막을 포함하고 있으며, 상기 발광용유기막(330)은 전자/정공주입층, 전자/정공전송층등을 포함하고 있다.
이때, 상기 제2기판(310)에 미리 형성된 발광용유기막(330)이 제1기판(210) 상에 용이하게 전사될 수 있도록 하기 위해 제1기판(210) 상에 접착층을 추가로 형성하거나, 정공주입층 또는 정공전송층등을 미리 형성할 수도 있다. 이와 같이, 제1기판 상에 접착층, 정공주입층 또는 정공전송층을 형성하는 것은 제2기판 상에 형성되어 제1기판 상에 전사된 발광용유기막(330)과의 접착력 및 이들의 유기층들간의 계면특성을 좋게하여 전사효율을 더욱 향상시키기 위한 것이다.
도 7a ~ 도 7f는 제1기판 상에 발광용유기막을 전사시키기 전에, 상기 제1 및 제2기판 상에 형성할 수 있는 발광용유기층들의 예들을 나타낸 것으로, 제2기판 상의 어레이패턴은 생략하였으며, 제1기판 상의 제1전극이 애노드전극인 것을 가정하였다.
먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제1기판(210) 상에는 제1전극(220)만을 형성하고, 제2기판(310)에는 발광층(351)을 사이에 그 상부 및 하부층에 전자/정공전송층(352,353) 및 전자/정공수송층(354,355)이 형성된 발광용유기막(350)을 형성할 수 있으며, 전자/정공전송층(352,353) 및 전자/정공수송층(354,355)등은 발광층(351)의 발광효율을 높여주기 위해 형성된 것이다. 제1전극(220)이 캐소드전극인 경우에는 전자/정공전송층(352,353) 및 전자/정공수송층(354,355)의 상하위치가 바뀌게된다.
한편, 상기 제1전극(220) 표면에 발광용유기막(350)과의 접착력 향상을 위해 UV조사,오존(ozone) 및 플라즈마(plasma)처리등의 전처리를 하거나, 얇은 금속층을 추가로 형성할 수도 있다.
또는, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 제1기판(210)의 제1전극(220) 상에 접착층(240)을 추가로 형성함으로써, 발광용유기막(350)과의 접착력을 향상시킬 수도 있다.
또한, 도 7c에 도시된 바와 같이, 제1전극(220) 상에 제2기판(310)의 제1정공주입층(355a)과 동일한 물질을 사용하여 제2정공주입층(355b)을 형성하여 계면특성 및 접착특성을 향상시킬 수도 있다. 상기 제1전극(220)이 캐소드인경우, 제1전극 상에는 제2전자주입층을 형성하여, 상기 제2기판의 제1전자주입층과 접촉하도록 한다.
또한, 도 7d에 도시된 바와 같이, 제1전극(220) 상에 정공주입층(355)을 형성하고, 제2기판(310)에는 전자주입층(354), 전자/정공전송층(352,353) 및 발광층(351)만을 형성할 수 있다.
또는, 도 7e에 도시된 바와 같이, 제1전극(220) 상에 정공주입층(355) 및 제2정공전송층(353b)을 형성하고, 제2기판(310)에는 전자주입층(354), 전자/제1정공전송층(352,353a) 및 발광층(351)을 형성할 수도 있다.
그리고, 도 7f에 도시된 바와 같이, 정공주입층(355) 및 정공전송층(353)을 제1전극(220) 상에 형성하고, 제2기판(310)에는 전자주입층(354)과 전자전송층(352) 및 발광층(351)만을 형성할 수 있다.
위 예들(도 7a ~ 도 7f)에서 보여준 바와 같이, 본 발명에서 유기발광소자를 형성할 제1기판(210)과 유기발광소자의 발광용유기막을 형성하기 위해 사용되는 제2기판(310)은 발광용유기막을 구성하는 유기층들의 구성을 다양하게 조절하여 형성할 수 있다. 특히, 제2기판에 미리 형성된 발광용유기막이 제1기판에 용이하게 전사하도록 유기층들을 형성할 수 있다.
계속해서 도 5a를 통해 발광용유기막의 형성방법을 설명하면, 제1전극(220)을 포함하는 제1기판(210)과 발광용유기막(330)을 포함하는 제2기판(310)을 진공챔버(미도시)로 옮긴 후, 제1 및 제2기판(210,310)을 얼라인한다. 즉, 제1기판의 제1전극(220) 상에 제2기판(310)의 어레이패턴(350)이 위치하도록 얼라인한 후, 진공챔버의 1차펌핑을 시작한다.
이어서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 제2기판(310)을 제1기판(210) 상에 접촉시킨 상태에서, 진공챔버를 벤팅시킴에 따라, 실링재(300)를 통해 실링재(300) 내부의 즉, 액티브영역 내부와 외부의 압력차이가 유지된다. 즉, 액티브영역의 내부압력(P1)은 액티브영역의 외부압력(P2)보다 낮게 유지된다. 이와 같이, 실링재 내부압력이 외부보다 낮은 상태에서, 제2기판의 어레이패턴(350)이 제1기판(210)에 일정한 압력을 인가하게 되고, 특히, 제1기판(210) 전체에 걸쳐서 균일한 압력을 인가하게 된다. 그리고, 상기 어레이패턴(350) 상에 형성된 발광용유기막(330)은 제1기판(210) 상에 전사된다.
이후에, 도 5c에 도시된 바와 같이, 2차펌핑을 통해 실링재 외부압력을 내부압력보다 낮추어줌으로써, 어레이패턴(350)으로 인해 제1기판(210) 상에 더이상의 압력이 인가되지 못하도록 한다. 그리고, 진공챔버 상부에 마련된 진공척(미도시)을 통해 제1기판(210)으로부터 제2기판(310)을 분리시킴으로써, 제1기판(210) 상에 발광용유기패턴(360)을 형성한다.
상기 발광용유기패턴(360)은 발광층을 구성하는 유기물질에 따라 그 발광색이 결정되며, 상기한 바와 같은 과정을 반복함으로써, 도 5d에 도시된 바와 같이, R,G,B 발광용유기패턴(360)을 형성할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 발광용유기패턴(360)을 모두 전사시킨 후에는, 그 상부에 제2전극을 형성함으로써, 유기발광소자를 완성할 수가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 유기전계발광표시소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 본 발명은 발광용유기패턴을 형성하기 위해 별도의 기판을 마련하고, 상기 발광용유기패턴이 형성될 액티브영역의 내부압력과 그 외부압력의 압력차이를 이용하여 기판 전체에 걸쳐서 균일한 압력이 인가하여, 기판 상에 발광용유기패턴을 전사시킴으로써, 기판 전체에 걸쳐서 균일한 특성을 갖는 유기발광소자를 제공한다.
또한, 본 발명의 기본 개념은 발광용유기패턴을 형성하기 위한 기판을 따로 준비하고, 진공챔버 내부에서 액티브영역 즉, 실링재 내부압력 및 외부압력의 차이에 의해 상기 발광용유기패턴을 유기전계발광표시소자의 기판 상에 전사시키는 것으로, 본 발명은 상부로 광을 발산시키는 탑방식과 하부로 광을 발산시키는 바텀방식 모두 포함할 수 있으며, 이외에 본 발명의 기본사상을 통해 이루어지는 유기전계발광표시소자를 포함할 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 발광용유기패턴을 형성하기 위해 별도의 기판을 마련하고, 상기 발광용유기패턴이 형성될 액티브영역의 내부압력과 그 외부압력의 압력차이를 이용하여 기판 전체에 걸쳐서 균일한 압력이 인가하여, 기판 상에 발광용유기패턴을 전사시킴으로써, 기판 전체에 걸쳐서 균일한 특성을 갖는 유기발광소자를 제공하여, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유기전계발광표시소자의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 기판 전체에 걸쳐서 균일한 압력을 인가하여 발광용유기패턴을 전사시킴으로써, 대면적에 유리한 유기전계발광표시소자의 제조방법을 제공한다.
Claims (34)
- 발광소자가 형성될 제1기판을 준비하는 단계;상기 제1기판 상에 상기 발광소자를 제어하기 위한 구동소자 및 스위칭소자를 형성하는 단계;상기 제1기판 상에 제1전극을 형성하는 단계;상기 제1기판 상에 발광용유기패턴을 형성하기 위한 제2기판을 준비하는 단계;상기 제2기판 상에 발광용유기패턴을 형성하는 단계; 및상기 제1 및 제2기판을 부착시킨 후, 상기 발광용유기패턴이 형성된 영역과 그 외부영역의 압력차에 의해 상기 제2기판에 형성된 발광용유기패턴을 상기 제1전극 상에 전사시키는 단계를 포함하여 이루어지는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1기판 상에 전사된 발광용유기패턴 상에 제2전극을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 제2기판을 준비하는 단계는,상기 제2기판 상에 발광용유기패턴 형성용 어레이패턴을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제3항에 있어서,상기 어레이패턴과 발광용유기패턴 사이에 발광용유기패턴이 제1기판으로의 전사를 용이하게 하기 위한 버퍼막을 추가로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 버퍼막은 무기막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제5항에 있어서,상기 무기막은 실리콘산화물(SiOx) 또는 실리콘질화물(SiNx)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제5항에 있어서,상기 무기막 표면에 수소처리가 추가로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1기판 상의 제1전극은 애노드(anode)인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자의 제조방법.
- 제8항에 있어서,상기 제2기판 상에 발광용유기패턴을 형성하는 단계는,상기 제2기판 상에 전자주입층을 형성하는 단계;상기 전자주입층 상에 전자전송층을 형성하는 단계;상기 전자전송층 상에 발광층을 형성하는 단계;상기 발광층 상에 정공전송층을 형성하는 단계; 및상기 정공전송층 상에 제1정공주입층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 제1기판의 제1전극 상에 상기 제1정공주입층과의 접착특성을 향상시키기 위한 접착층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 제1기판의 제1전극 상에 제2정공주입층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제8항에 있어서,상기 제2기판 상에 발광용유기패턴을 형성하는 단계는,상기 제2기판 상에 전자주입층을 형성하는 단계;상기 전자주입층 상에 전자전송층을 형성하는 단계;상기 제전자전송층 상에 발광층을 형성하는 단계; 및상기 발광층 상에 제1정공전송층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제12항에 있어서,상기 제1기판의 제1전극 상에 정공주입층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제13항에 있어서,상기 제1기판의 제1전극 상에 정공주입층을 형성하는 단계; 및상기 정공주입층 상에 제2정공전송층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제8항에 있어서,상기 제2기판 상에 발광용유기패턴을 형성하는 단계는,상기 제2기판 상에 전자주입층을 형성하는 단계;상기 전자주입층 상에 전자전송층을 형성하는 단계; 및상기 전자전송층 상에 발광층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제15항에 있어서,상기 제1기판의 제1전극 상에 정공주입층을 형성하는 단계; 및상기 정공주입층 상에 정공전송층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1기판 상의 제1전극은 캐소드(cathode)인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 표시소자의 제조방법.
- 제17항에 있어서,상기 제2기판 상에 발광용유기패턴을 형성하는 단계는,상기 제2기판 상에 정공주입층을 형성하는 단계;상기 전자주입층 상에 정공전송층을 형성하는 단계;상기 정공전송층 상에 발광층을 형성하는 단계;상기 발광층 상에 전자전송층을 형성하는 단계; 및상기 전자전송층 상에 제1전자주입층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제18항에 있어서,상기 제1기판의 제1전극 상에 상기 제1전자주입층과의 접착특성을 향상시키기 위한 접착층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제18항에 있어서,상기 제1기판의 제1전극 상에 제2전자주입층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제17항에 있어서,상기 제2기판 상에 발광용유기패턴을 형성하는 단계는,상기 제2기판 상에 정공주입층을 형성하는 단계;상기 전자주입층 상에 정공전송층을 형성하는 단계;상기 정공전송층 상에 발광층을 형성하는 단계; 및상기 발광층 상에 제1전자전송층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제21항에 있어서,상기 제1기판의 제1전극 상에 전자주입층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제21항에 있어서,상기 제1기판의 제1전극 상에 전자주입층을 형성하는 단계; 및상기 전자주입층 상에 제2전자전송층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제17항에 있어서,상기 제2기판 상에 발광용유기패턴을 형성하는 단계는,상기 제2기판 상에 정공주입층을 형성하는 단계;상기 전자주입층 상에 정공전송층을 형성하는 단계; 및상기 정공전송층 상에 발광층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제24항에 있어서,상기 제1기판의 제1전극 상에 전자주입층을 형성하는 단계; 및상기 전자주입층 상에 전자전송층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1전극은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)과 같은 투명물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제26항에 있어서,상기 투명물질 표면에 발광용유기패턴과의 접착력을 향상시키기 위한 전처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제27항에 있어서,상기 전처리단계는 UV 조사로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제27항에 있어서,상기 전처리단계는 오존(ozone)처리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제27항에 있어서,상기 전처리단계는 플라즈마처리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 제2기판을 준비하는 단계는 유기발광패턴들이 형성될 액티브영역의 외곽을 따라 실링재를 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제31항에 있어서,상기 제2기판의 발광용유기패턴을 상기 제1전극 상에 전사시키는 단계는,상기 제1 및 제2기판을 진공챔버 내부에서 얼라인하는 단계;상기 진공챔버 내부를 1차 펌핑하는 단계;상기 제2기판의 실링재를 통해 제1기판에 접촉시키는 단계; 및상기 진공챔버 내부를 벤팅시켜, 상기 실링재를 통해 액티브영역의 내부와 외부의 압력차이를 유지시켜주는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제32항에 있어서,상기 진공챔버 내부를 2차 펌핑하는 단계; 및상기 제2기판을 제1기판으로 부터 분리시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
- 제33항에 있어서,상기 제1기판으로 부터 제2기판을 분리시키는 단계는 진공챔버 상부의 진공척을 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광표시소자의 제조방법.
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