KR20080058141A - 유기전계발광 소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광층의 색순도를 향상시킬 수 있는 유기전계발광 소자의 제조방법에 관한 것으로, 제 1 발광영역, 제 2 발광영역, 제 3 발광영역으로 구분된 기판 상에 제 1 전극 및 제 1 캐리어 전달층을 형성하는 단계; 상기 제 2 발광영역 및 제 3 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 1 소수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 1 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 1 친수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 1 친수성 물질상에 제 1 발광층을 형성하는 단계; 상기 제 1 소수성 물질을 제거하는 단계; 상기 제 3 발광영역 및 제 1 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 2 소수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 2 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 2 친수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 2 친수성 물질상에 제 2 발광층을 형성하는 단계; 상기 제 2 소수성 물질을 제거하는 단계; 상기 제 3 발광영역의 제 1 캐리어 전달층, 제1 발광층 및 제2 발광층 상에 제 3 친수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 3 친수성 물질상에 제 3 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 제 3 발광층 상에 제 2 캐리어 전달층 및 제 2 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것이다.
소수성, 친수성, 발광층
Description
도 1은 일반적인 유기전계발광 소자의 단위 픽셀에 대한 밴드 다이어그램(band diagram)을 나타낸 도면
도 2a 내지 2k는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계발광 소자 공정 단면도
도 3a 내지 3e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계발광 소자 공정 단면도
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
11: 기판 110: 제 1 전극
122a, 122b, 122c: OTS 패턴 124a, 124b, 124c: 아민그룹패턴
126a, 126b, 126c, 126c': 발광층 129: 제 2 전극
본 발명은 유기전계발광 소자(Organic Electroluminescent Device)에 관한 것으로, 특히 각 발광층의 색순도를 향상시킬 수 있는 유기전계발광 소자의 제조방 법에 관한 것이다.
일반적으로, 평판디스플레이(FPD; Flat Panel Display) 분야에서, 지금까지는 가볍고 전력소모가 적은 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display Device)가 가장 주목받는 디스플레이 소자였다. 하지만, 상기 액정표시장치는 자체 발광소자가 아니라 별도의 백라이트를 이용하여 영상을 표시하므로, 밝기, 콘트라스트(contrast), 시야각, 그리고 대면적화 등에 기술적 한계가 있다. 따라서, 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 평판디스플레이 소자에 대한 개발이 활발하게 전개되고 있다.
새로운 평판디스플레이 중 하나인 상기 유기전계발광 소자는 자체 발광형이기 때문에 액정표시장치에 비해 시야각, 콘트라스트 등이 우수하며 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량박형이 가능하고, 소비전력 측면에서도 유리하다.
그리고, 직류 저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부충격에 강하고 사용 온도 범위도 넓으며 특히 제조 비용 측면에서도 저렴한 장점을 가지고 있다.
특히, 상기 유기전계발광 소자의 제조공정에는, 액정표시장치나 PDP(Plasma Display Panel)와 달리 증착 및 봉지(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에, 공정이 매우 단순하다.
이하, 도 1은 일반적인 유기전계발광소자의 단위 픽셀에 대한 밴드 다이어그램(band diagram)을 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 유기전계발광소자는 양극(1 ; anode electrode)과 음극 (7 ; cathode electrode) 사이에 정공수송층(hole transporting layer)(3)과 발광층(emission layer)(4), 그리고 전자수송층(electron transporting layer)(5)으로 구성된다.
그리고, 정공과 전자를 좀 더 효율적으로 주입하기 위해 양극(1)과 정공수송층(3) 사이, 그리고 전자수송층(5)과 음극(7) 사이에 정공주입층(hole injection layer)(2)과 전자주입층(electron injection layer)(6)을 각각 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 양극(1)으로부터 정공주입층(2)과 정공수송층(3)을 통해 발광층(4)으로 주입된 정공과, 음극(7)으로부터 전자주입층(6) 및 전자수송층(5)을 통해 발광층(4)으로 주입된 전자는 여기자(exciton)(8)를 형성하게 되는데, 이 여기자(8)로부터 정공과 전자 사이의 에너지에 해당하는 빛이 발하게 된다.
상기 양극(1)은 일함수가 높은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 투명 도전성 물질에서 선택되어, 양극(1)쪽으로 빛이 나오게 된다. 한편, 음극(7)은 일함수가 낮고 화학적으로 안정된 금속에서 선택된다.
이러한 유기전계발광 소자에 있어서,각 단위 픽셀마다 적, 녹, 청 컬러를 가지는 발광 물질로 발광층을 형성한다.
그러나, 상기와 같은 발광물질 형성 공정시, 각 색 영역들에 형성된 발광물질의 건조 시간 및 점도 차이로 인해 발광층은 불균일한 패턴이 형성되어 수 um의 미세 발광층을 형성하는데 한계가 있고, 뿐만 아니라 발광층의 경계 부위가 혼색되 어 각 발광층의 색순도 저하를 야기하는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 각 발광층의 색순도 향상시키고, 수 um의 미세 발광층을 형성할 수 있는 유기전계발광소자의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조방법은, 제 1 발광영역, 제 2 발광영역, 제 3 발광영역으로 구분된 기판 상에 제 1 전극 및 제 1 캐리어 전달층을 형성하는 단계; 상기 제 2 발광영역 및 제 3 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 1 소수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 1 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 1 친수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 1 친수성 물질상에 제 1 발광층을 형성하는 단계; 상기 제 1 소수성 물질을 제거하는 단계; 상기 제 3 발광영역 및 제 1 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 2 소수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 2 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 2 친수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 2 친수성 물질상에 제 2 발광층을 형성하는 단계; 상기 제 2 소수성 물질을 제거하는 단계; 상기 제 3 발광영역의 제 1 캐리어 전달층, 제1 발광층 및 제2 발광층 상에 제 3 친수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 3 친수성 물질상에 제 3 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 제 3 발광층 상에 제 2 캐리어 전달층 및 제 2 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계발광소자 의 제조방법은, 제 1 발광영역, 제 2 발광영역, 제 3 발광영역으로 구분된 기판 상에 제 1 전극 및 제 1 캐리어 전달층을 형성하는 단계; 상기 제 2 발광영역 및 제 3 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 1 소수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 1 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 1 친수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 1 친수성 물질상에 제 1 발광층을 형성하는 단계; 상기 제 1 소수성 물질을 제거하는 단계; 상기 제 3 발광영역 및 제 1 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 2 소수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 2 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 2 친수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 2 친수성 물질상에 제 2 발광층을 형성하는 단계; 상기 제 2 소수성 물질을 제거하는 단계; 상기 제 1, 제 2 발광층상에 제 3 소수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 2 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 3 친수성 물질을 형성하는 단계; 상기 제 3 친수성 물질상에 제 3 발광층을 형성하는 단계; 상기 제 1, 제 2, 제 3 발광층들 상에 제 2 캐리어 전달층 및 제 2 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 또 다른 특징이 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 2k는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 제조 방법을 단계별로 나타낸 공정 단면도이고, 화면이 구현되는 최소단위인 서브픽셀의 발광영역들을 중심으로 도시하였다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 제조 방법은 다음과 같 다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 적색발광영역(R), 녹색 발광영역(G), 청색 발광영역(B)으로 구분 정의된 기판(11) 전면에 제1 전극(110)을 형성하고, 상기 제 1 전극(110) 상에 제 1 캐리어 전달층(118)을 형성한다.
상기 제1 전극(110)이 하부 전극을 이루는 양극에 해당되고, 상기 제 1 전극(110)을 이루는 물질은 투명 도전성 물질에서 선택되고, 바람직하게는 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 중 어느 하나에서 선택되는 것이며, 이러한 전극 조건 하에서 전술한 제 1 캐리어 전달층(118)은 정공주입층 및 정공수송층이 차례대로 형성된 구조를 가진다.
전술한 기판(11)은 유기전계발광 소자용 기판에 해당되므로, 박막트랜지스터 및 스토로지 커패시터를 포함하는 어레이 기판에 해당된다.
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 캐리어 전달층(118)이 형성된 기판(11)상에 제 1 PDMS(Polydimethylsiloxane)스탬프(120)를 정렬한다. 상기 제 1 PDMS(Polydimethylsiloxane)스탬프(120)는 상기 녹색 발광영역(G) 및 청색 발광영역(B)에 대응되는 부분은 돌출되고, 상기 적색 발광영역(R)에 대응되는 부분은 함몰된 구조를 갖는다.
이때, 상기 녹색 발광영역(G) 및 청색 발광영역(B)에 대응되는 상기 제 1 캐리어 전달층(118)의 돌출면에는 발광층 형성 재료와 유사한 소수성(hydrophobic)의 제 1 OTS(octadecyltrichlorosilane)패턴(122a)이 형성되어 있다.
이어, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 OTS패턴(122a)이 형성된 제 1 PDMS 스탬프(120)를 상기 제 1 캐리어 전달층(118)과 접촉시켜 상기 제 1 OTS패턴(122a)을 녹색 발광영역(G) 및 청색 발광영역(B)의 제 1 캐리어 전달층(118)으로 이전시킨다.
상기에서, 상기 PDMS 스탬프를 통해 상기 제 1 OTS 패턴(122a)을 형성하는 방법을 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 인쇄판을 이용하여 인쇄 롤러에 OTS패턴을 형성한 후,상기 OTS 패턴을 상기 제 1 캐리어 전달층(118)상에 전사하여 OTS 패턴을 형성하는 롤 프린팅법으로 통해 형성할 수도 있다.
다음으로, 상기 제 1 OTS패턴(122a)이 형성된 기판(11)을 친수성(hydrophilic)의 아민그룹(amine group)이 함유된 솔벤트(solvent)에 담궈두면 상기 적색 발광영역(R)의 제 1 캐리어 전달층(118)위에만 친수성(hydrophilic)의 제1 아민그룹패턴(124a)이 형성된다.
따라서, 상기 녹색 발광영역(G) 및 청색 발광영역(B)의 제 1 캐리어 전달층(118)에는 소수성의 제 1 OTS패턴(122a)으로 인해 소수성(hydrophobic)영역으로 정의되고, 상기 적색 발광영역(R)의 제 1 캐리어 전달층(118)에는 친수성의 제 1 아민그룹패턴(124a)으로 인해 친수성(hydrophilic)영역으로 정의된다.
다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 친수성 및 소수성 영역으로 정의된 기판(11) 상에 적색 발광용액을 잉크젯(ink jet)과 같은 코팅 방식으로 코팅하면, 친수성의 제 1 아민그룹패턴(124a)상에만 적색 발광층(126a)이 290 ~ 390Å 두께로 형성된다. 즉, 적색 유기발광용액이 코팅될 때, 유기발광용액이 소수성의 제 1 OTS패턴(122a)상에는 코팅되지 않고, 친수성의 제 1 아민그룹패턴(124a)상에만 코팅된다.
상기 적색 발광층(126a)을 형성하는 적색발광용액은 가시광선영역에 에너지 밴드갭을 갖는 반도체 물질 즉, CdSe, CdTe, InP와 같은 QD(quantum Dot)에 친수성용매로 처리한 QD 솔루션 또는 저분자재료를 유기용매에 분산시킨 솔루션과 덴드리머(dendrimer)등 솔루션 프로세싱이 가능한 재료를 선택적으로 사용할 수 있다.
상기 적색 발광용액의 코팅 방법에는, 펜, 블레이드 또는 슬릿을 발광용액이 도포된 기판 표면에 밀착시키고 압력을 가하며 한 방향으로 밀어주는 펜 타입 코터(pen type coater)법, 바 코터(bar coater)법 또는 슬릿 다이 코팅(slit die coating)법, 선택적으로 발광용액이 도포되도록 친수성 또는 소수성의 솔벤트를 사용하는 솔벤트법, 인쇄판을 이용하여 인쇄 롤러에 소정 패턴을 형성한 후, 그 패턴을 기판상에 전사함으로써 원하는 패턴을 형성하는 롤프린팅법 등을 사용할 수 있다.
이어, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 OTS패턴(122a)을 제거함으로써, 적색 발광층(126a)의 형성 공정을 완료한다.
다음으로, 도 2f에 도시된 바와 같이, 상기 적색 발광층(126a)이 형성된 제 1 캐리어 전달층(118)상에 제 2 OTS 패턴이 형성된 제 2 PDMS(Polydimethylsiloxane)스탬프를 정렬하고, 상기 제 2 PDMS 스탬프를 기판(11)과 접촉시켜 상기 제 2 OTS 패턴(122b)을 청색 발광영역(B)의 제 1 캐리어 전달층(118) 및 적색 발광영역(R)의 적색 발광층(126a) 상으로 이전시킨다.
이때, 상기 적색 발광영역(R)에는 이미 적색 발광층(126a) 형성되어 있으므 로 상기 적색 발광영역(R)과 청색 발광영역(B) 사이에는 단차가 발생하지만, 상기 제 2 PDMS 스탬프가 유연성을 갖고 있기 때문에 상기 녹색 발광영역(G)을 제외한 청색 발광영역(B)의 제 1 캐리어 전달층(118)과 적색 발광영역(R)의 적색 발광층(126a) 상에 제 2 OTS 패턴(122b)을 형성할 수 있다.
상기 제 2 PDMS 스탬프는, 도 2b에 도시한 바와 같은 구조를 갖고, 단 상기 청색 발광영역(B) 및 적색 발광영역(R)에 대응되는 부분은 돌출되고, 상기 녹색 발광영역(G)에 대응되는 부분은 함몰된 구조를 갖는다.
상기에서, 상기 제 2 PDMS 스탬프를 통해 상기 제 2 OTS 패턴(122b)을 형성하는 방법을 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 인쇄판을 이용하여 인쇄 롤러에 OTS 패턴을 형성한 후,상기 OTS 패턴을 상기 제 1 캐리어 전달층(118) 및 적색 발광층(126a)상에 전사하여 OTS 패턴을 형성하는 롤 프린팅법으로 통해 형성할 수도 있다.
다음으로, 상기 제 2 OTS 패턴(122b)이 형성된 기판(11)을 친수성의 아민그룹(amine group)이 함유된 솔벤트(solvent)에 담궈두면 녹색 발광영역(G)의 제 1 캐리어 전달층(118)에만 친수성의 제 2 아민그룹패턴(124b)이 형성된다.
따라서, 청색 발광영역(B)의 제 1 캐리어 전달층(118) 및 적색 발광영역(R)의 적색 발광층(126a)에는 소수성의 제2 OTS패턴(122b)으로 인해 소수성 영역으로 정의되고, 녹색 발광영역(G)의 제 1 캐리어 전달층(118)에는 친수성의 제 2 아민그룹패턴(124b)으로 인해 친수성영역으로 정의된다.
다음으로, 도 2g에 도시된 바와 같이, 상기 친수성 및 소수성 영역으로 정의 된 기판(11) 상에 녹색 발광용액을 잉크젯(ink jet)과 같은 코팅 방식으로 코팅하면, 친수성의 제 2 아민그룹패턴(124b)상에만 녹색 발광층(126b)이 290 ~ 390Å 두께로 형성된다. 즉, 녹색 유기발광용액이 코팅될 때, 유기발광용액이 소수성의 제 2 OTS패턴(122b)상에는 코팅되지 않고, 친수성의 제 2 아민그룹패턴(124b)상에만 코팅된다.
상기 녹색 발광층(126b)을 형성하는 녹색 발광용액은 가시광선영역에 에너지 밴드갭을 갖는 반도체 물질 즉, CdSe, CdTe, InP와 같은 QD(quantum Dot)에 친수성용매로 처리한 QD 솔루션 또는 저분자재료를 유기용매에 분산시킨 솔루션과 덴드리머(dendrimer)등 솔루션 프로세싱이 가능한 재료를 선택적으로 사용할 수 있다.
상기 녹색 발광용액의 코팅 방법에는, 펜, 블레이드 또는 슬릿을 발광용액이 도포된 기판 표면에 밀착시키고 압력을 가하며 한 방향으로 밀어주는 펜 타입 코터(pen type coater)법, 바 코터(bar coater)법 또는 슬릿 다이 코팅(slit die coating)법, 선택적으로 발광용액이 도포되도록 친수성 또는 소수성의 솔벤트를 사용하는 솔벤트법, 인쇄판을 이용하여 인쇄 롤러에 소정 패턴을 형성한 후, 그 패턴을 기판상에 전사함으로써 원하는 패턴을 형성하는 롤프린팅법 등을 사용할 수 있다.
이어, 도 2h에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 OTS패턴(122b)을 제거함으로써, 녹색 발광층(126b)의 형성공정을 완료한다.
다음으로, 도 2i에 도시된 바와 같이, 녹색 발광층(126b)이 형성된 기판(11)을 친수성의 아민그룹(amine group)이 함유된 솔벤트(solvent)에 담궈두면 청색 발 광영역(B)의 제 1 캐리어 전달층(118), 적색 발광층(126a) 및 녹색 발광층(126b)상에 친수성의 제 3 아민그룹패턴(124c)이 형성된다.
따라서, 청색 발광영역(B)의 제 1 캐리어 전달층(118) 및 적색 발광층(126a) 및 녹색 발광층(126b) 상에는 친수성의 제 3 아민그룹패턴(124c)으로 인해 친수성의 영역으로 정의된다.
다음으로, 도 2j에 도시된 바와 같이, 상기 친수성 영역으로 정의된 기판(11)상에 청색 발광용액을 잉크젯(ink jet)과 같은 코팅 방식으로 코팅하면, 친수성의 제 3 아민그룹패턴(124c)상에만 청색 발광층(126c)이 형성된다.
상기 청색 발광층(126c)을 형성하는 청색 발광용액은 가시광선영역에 에너지 밴드갭을 갖는 반도체 물질 즉, CdSe, CdTe, InP와 같은 QD(quantum Dot)에 친수성용매로 처리한 QD 솔루션 또는 저분자재료를 유기용매에 분산시킨 솔루션과 덴드리머(dendrimer)등 솔루션 프로세싱이 가능한 재료를 선택적으로 사용할 수 있다.
이때, 청색 발광층(126c)은 적색 발광영역(R), 녹색 발광영역(G), 청색 발광영역(B)에 모두 형성된 제 3 아민 그룹패턴(124c)에 의해 세 영역에 모두 형성된다. 그리고, 청색 발광영역(B)에 형성된 청색 발광층(126c)은 300~400Å정도의 두께로 형성되고, 적색 발광영역(R)에 형성된 적색 발광층(126a) 또는 녹색 발광영역(G)에 형성된 녹색 발광층(126b)은 290~ 390Å정도의 두께로 형성되어 있으므로, 상기 적색 발광영역(R) 및 녹색 발광영역(G)에 형성된 청색 발광층(126c)은 5~ 10Å정도의 두께로 형성된다. 이와 같이 적색 발광영역(R) 및 녹색 발광영역(G) 상에 형성된 청색 발광층(126c)은 정공 차단층(hole blocking layer: HBL)의 역할을 한 다.
상기 정공 차단층은 상기 정공을 상기 발광층(126a, 126b)의 내부에 좀더 오래 머무르도록 하는 기능을 하는데, 이는 각 발광층의 서로 다른 에너지 밴드갭 위치로 인해 감소된 재결합 확률을 높일 수 있게 된다.
상기 청색 발광용액의 코팅 방법에는, 펜, 블레이드 또는 슬릿을 발광용액이 도포된 기판 표면에 밀착시키고 압력을 가하며 한 방향으로 밀어주는 펜 타입 코터(pen type coater)법, 바 코터(bar coater)법 또는 슬릿 다이 코팅(slit die coating)법, 선택적으로 발광용액이 도포되도록 친수성 또는 소수성의 솔벤트를 사용하는 솔벤트법, 인쇄판을 이용하여 인쇄 롤러에 소정 패턴을 형성한 후, 그 패턴을 기판상에 전사함으로써 원하는 패턴을 형성하는 롤프린팅법 등을 사용할 수 있다.
도 2k에 도시된 바와 같이, 상기 청색 발광층(126c) 상부에 제 2 캐리어 전달층(128) 및 제 2 전극(129)을 차례대로 형성한다.
상기 제 2 전극(129)이 음극에 해당되는 경우, 상기 제 2 전극(129)을 이루는 물질은 알루미늄(Al)과 같은 일함수값이 낮은 금속물질에서 선택될 수 있고, 상기 제 2 캐리어 전달층(128)은 전자수송층, 전자주입층이 차례대로 적층된 구조를 가진다.
상기 제 1, 2 전극(110, 129)과, 제 1, 2 전극(110, 129) 사이에 차례대로 형성된 제 1 캐리어 전달층(118), 발광층(126a, 126b, 126c), 제 2 캐리어 전달층(128)은 유기전계발광 소자(E)를 이룬다.
한편, 도 3a 내지 3e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 공정 단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예의 유기전계발광 소자의 제조 방법에서는, 상기 청색 발광층을 청색 발광영역 뿐만아니라, 적색 발광층(126a) 및 녹색 발광층(126b)상에도 형성하였다. 그러나, 상기 청색 발광층을 청색 발광영역(B)에만 형성할 수 있다. 이와 같은 방법을 본 발명의 제 2 실시예에서 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제 2 실시예의 유기전계발광 소자의 제조 방법 중 일부는 본 발명의 제 1 실시예와 같다. 즉, 도 2a 내지 도 2h와 동일한 공정으로 적색 및 녹색 발광층(126a, 126b)을 형성한다.
그리고, 도 3a에 도시한 바와 같이, 제 3 OTS 패턴(122c)이 형성된 제 3 PDMS(Polydimethylsiloxane)스탬프(도면에는 도시되지 않음, 도 2b 참조)를 상기 적색 및 녹색 발광층(126a, 126b)이 형성된 기판에 정렬하고, 상기 제 3 PDMS 스탬프를 기판(11)과 접촉시켜 상기 제 3 OTS 패턴(122c)을 상기 적색 및 녹색 발광층(126a, 126b)상으로 이전시킨다.
상기 제 3 PDMS 스탬프는, 도 2b에 도시한 바와 같은 구조를 갖고, 단 상기 적색 및 녹색 발광영역(R, G)에 대응되는 부분은 돌출되고, 상기 청색 발광영역(B)에 대응되는 부분은 함몰된 구조를 갖는다.
상기에서, 상기 제 3 PDMS 스탬프를 통해 상기 제 3 OTS 패턴(122c)을 형성하는 방법을 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 인쇄판을 이용하여 인쇄 롤러에 OTS 패턴을 형성한 후, 상기 OTS 패턴을 상기 적색 및 녹색 발광층(126a, 126b)상 에 전사하여 OTS 패턴을 형성하는 롤 프린팅법으로 통해 형성할 수도 있다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 OTS 패턴(122c)이 형성된 기판(11)을 친수성의 아민그룹(amine group)이 함유된 솔벤트(solvent)에 담궈두면 청색 발광영역(B)의 제 1 캐리어 전달층(118)에만 친수성의 제 3 아민그룹패턴(124c)이 형성된다.
따라서, 상기 적색 및 녹색 발광층(126a, 126b)에는 소수성의 제 3 OTS 패턴(122c)으로 인해 소수성 영역으로 정의되고, 청색 발광영역(B)의 제 1 캐리어 전달층(118)에는 친수성의 제 3 아민그룹패턴(124c)으로 인해 친수성영역으로 정의된다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 친수성 및 소수성 영역으로 정의된 기판(11) 상에 청색 발광용액을 잉크젯(ink jet)과 같은 코팅 방식으로 코팅하면, 친수성의 제 3 아민그룹패턴(124c)상에만 청색 발광층(126c')이 290 ~ 390Å 두께로 형성된다. 즉, 청색 발광용액이 코팅될 때, 상기 발광용액이 소수성의 제 3 OTS 패턴(122c)상에는 코팅되지 않고, 친수성의 제 3 아민그룹패턴(124c)상에만 코팅된다.
상기 청색 발광층(126c')을 형성하는 청색 발광용액은 가시광선영역에 에너지 밴드갭을 갖는 반도체 물질 즉, CdSe, CdTe, InP와 같은 QD(quantum Dot)에 친수성용매로 처리한 QD 솔루션 또는 저분자재료를 유기용매에 분산시킨 솔루션과 덴드리머(dendrimer)등 솔루션 프로세싱이 가능한 재료를 선택적으로 사용할 수 있다.
상기 청색 발광용액의 코팅 방법에는, 펜, 블레이드 또는 슬릿을 발광용액이 도포된 기판 표면에 밀착시키고 압력을 가하며 한 방향으로 밀어주는 펜 타입 코터(pen type coater)법, 바 코터(bar coater)법 또는 슬릿 다이 코팅(slit die coating)법, 선택적으로 발광용액이 도포되도록 친수성 또는 소수성의 솔벤트를 사용하는 솔벤트법, 인쇄판을 이용하여 인쇄 롤러에 소정 패턴을 형성한 후, 그 패턴을 기판상에 전사함으로써 원하는 패턴을 형성하는 롤프린팅법 등을 사용할 수 있다.
이어, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 OTS패턴(122c)을 제거함으로써, 청색 발광층(126c')의 형성 공정을 완료한다.
다음으로, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 적색, 녹색 및 청색 발광층(126a, 126b, 126c')들이 형성된 기판(11)상에 제 2 캐리어 전달층(128) 및 제 2 전극(129)을 차례대로 형성한다.
상기 제 2 전극(129)이 음극에 해당되는 경우, 상기 제 2 전극(129)을 이루는 물질은 알루미늄(Al)과 같은 일함수값이 낮은 금속물질에서 선택될 수 있고, 상기 제 2 캐리어 전달층(128)은 전자수송층, 전자주입층이 차례대로 적층된 구조를 가진다.
상기 제 1, 2 전극(110, 129)과, 제 1, 2 전극(110, 129) 사이에 차례대로 형성된 제 1 캐리어 전달층(118), 발광층(126a, 126b, 126c'), 제 2 캐리어 전달층(128)은 유기전계발광 소자(E)를 이룬다.
한편, 친수성의 아민그룹 패턴 형성공정은 상술한 실시예인 친수성의 물질들 이 함유된 솔벤트를 통해 형성되는 것에 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
그리고, 소수성의 OTS 패턴 형성공정은 상술한 실시예인 OTS가 형성된 PDMS를 통해 형성하는 것에 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
그리고, 적색 발광층을 형성한 후 녹색 발광층을 형성하는 공정인 상술한 실시예에 대해서만 한정하는 것이 아니고, 녹색 발광층 형성 후 적색 발광층을 형성할 수도 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
상기 유기전계발광 소자의 제조방법은 발광층이 형성공정시 발광층이 형성될 영역을 친수성영역으로, 발광층이 형성되지 않을 영역을 소수성영역으로 각각 정의한 후 발광층 형성공정을 수행함으로써, 발광층의 건조시간 및 점도차이로 인한 유기 발광층의 패턴 불균일을 방지하여 수 um의 미세 발광층의 형성에 용이하고, 격벽등의 형성 및 제거공정을 수행하지 않아도 되므로 공정단순화의 효과가 있다.
또한, 상기 유기전계발광 소자의 제조방법은 발광층이 형성공정시 발광층이 형성될 영역을 친수성영역으로, 발광층이 형성되지 않을 영역을 소수성영역으로 각각 정의한 후, 발광층 형성공정을 수행함으로써, 유기 발광층의 경계부위가 혼색되는 것을 방지하여 각 발광층의 색순도 향상을 가져오는 효과가 있다.
Claims (13)
- 제 1 발광영역, 제 2 발광영역, 제 3 발광영역으로 구분된 기판 상에 제 1 전극 및 제 1 캐리어 전달층을 형성하는 단계;상기 제 2 발광영역 및 제 3 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 1 소수성 물질을 형성하는 단계;상기 제 1 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 1 친수성 물질을 형성하는 단계;상기 제 1 친수성 물질상에 제 1 발광층을 형성하는 단계;상기 제 1 소수성 물질을 제거하는 단계;상기 제 3 발광영역 및 제 1 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 2 소수성 물질을 형성하는 단계;상기 제 2 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 2 친수성 물질을 형성하는 단계;상기 제 2 친수성 물질상에 제 2 발광층을 형성하는 단계;상기 제 2 소수성 물질을 제거하는 단계;상기 제 3 발광영역의 제 1 캐리어 전달층, 제1 발광층 및 제2 발광층 상에 제 3 친수성 물질을 형성하는 단계;상기 제 3 친수성 물질상에 제 3 발광층을 형성하는 단계; 및상기 제 3 발광층 상에 제 2 캐리어 전달층 및 제 2 전극을 순차적으로 형성 하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 소수성 물질을 형성하는 단계는,상기 제 2, 제 3 발광영역에 상응하는 부분에 돌출부를 갖는 제 1 PDMS스탬프를 준비하는 단계와,상기 제 1 PDMS스탬프의 돌출부에 제 1 OTS 패턴을 형성하는 단계와,상기 제 1 PDMS스탬프를 상기 기판상에 정렬한 후 접촉시켜 상기 제 2, 제 3 발광영역의 제 1 캐리어 전달층에 상기 제 1 OTS패턴을 이전시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 소수성 물질을 형성하는 단계는,상기 제 1, 제 3 발광영역에 상응하는 부분에 돌출부를 갖는 제 2 PDMS스탬프를 준비하는 단계와,상기 제 2 PDMS스탬프의 돌출부에 제 2 OTS 패턴을 형성하는 단계와,상기 제 2 PDMS스탬프를 상기 기판상에 정렬한 후 접촉시켜 상기 제 1, 제 3 발광영역의 제 1 캐리어 전달층에 상기 제 2 OTS패턴을 이전시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1, 제 2, 제 3 친수성 물질을 형성하는 단계는,아민그룹(amine group)이 함유된 솔벤트에 담궈두어 상기 제 1 캐리어 전달층에 아민그룹패턴을 형성함을 특징으로 하는 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제3 발광층은, 청색 발광층인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 발광층은 적색 발광층이고, 제 2 발광층은 녹색 발광층인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 발광층은 녹색 발광층이고, 제 2 발광층은 적색 발광층인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 1 발광영역, 제 2 발광영역, 제 3 발광영역으로 구분된 기판 상에 제 1 전극 및 제 1 캐리어 전달층을 형성하는 단계;상기 제 2 발광영역 및 제 3 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 1 소수성 물질을 형성하는 단계;상기 제 1 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 1 친수성 물질을 형성하는 단계;상기 제 1 친수성 물질상에 제 1 발광층을 형성하는 단계;상기 제 1 소수성 물질을 제거하는 단계;상기 제 3 발광영역 및 제 1 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 2 소수성 물질을 형성하는 단계;상기 제 2 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 2 친수성 물질을 형성하는 단계;상기 제 2 친수성 물질상에 제 2 발광층을 형성하는 단계;상기 제 2 소수성 물질을 제거하는 단계;상기 제 1, 제 2 발광층상에 제 3 소수성 물질을 형성하는 단계;상기 제 2 발광영역의 상기 제 1 캐리어 전달층상에 제 3 친수성 물질을 형성하는 단계;상기 제 3 친수성 물질상에 제 3 발광층을 형성하는 단계;상기 제 1, 제 2, 제 3 발광층들 상에 제 2 캐리어 전달층 및 제 2 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 3 소수성 물질을 형성하는 단계는,상기 제 1, 제 2 발광영역에 상응하는 부분에 돌출부를 갖는 제 3 PDMS스탬프를 준비하는 단계와,상기 제 3 PDMS스탬프의 돌출부에 제 3 OTS 패턴을 형성하는 단계와,상기 제 3 PDMS스탬프를 상기 기판상에 정렬한 후 접촉시켜 상기 제 1, 제 2 발광층상에 상기 제 3 OTS패턴을 이전시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 1, 제 2, 제 3 친수성 물질을 형성하는 단계는,아민그룹(amine group)이 함유된 솔벤트에 담궈두어 상기 제 1 캐리어 전달층에 아민그룹패턴을 형성함을 특징으로 하는 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 3 발광층은, 청색 발광층인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 1 발광층은 적색 발광층이고, 제 2 발광층은 녹색 발광층인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 제 1 발광층은 녹색 발광층이고, 제 2 발광층은 적색 발광층인 것을 특징으로 하는 유기전계발광 소자의 제조방법.
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