KR20130018007A - 유기발광소자 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 OLED에 관한 것으로, 특히 공정의 효율성이 향상된 OLED의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 OLED의 패시베이션층을 형성함에 있어, 건식식각을 통해 패시베이션층을 선택적으로 제거하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 패시베이션층을 형성함에 있어 별도의 증착마스크를 삭제할 수 있어, 증착마스크와 기판과의 얼라인 및 증착마스크 세정 공정 등의 공정비용 상승 및 공정의 효율성을 낮추는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 기판과 증착마스크의 정렬시 기판과 증착마스크의 접촉에 따른 소자의 오염이 발생하는 것 또한 방지할 수 있다.
본 발명은 OLED의 패시베이션층을 형성함에 있어, 건식식각을 통해 패시베이션층을 선택적으로 제거하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 패시베이션층을 형성함에 있어 별도의 증착마스크를 삭제할 수 있어, 증착마스크와 기판과의 얼라인 및 증착마스크 세정 공정 등의 공정비용 상승 및 공정의 효율성을 낮추는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 기판과 증착마스크의 정렬시 기판과 증착마스크의 접촉에 따른 소자의 오염이 발생하는 것 또한 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 OLED에 관한 것으로, 특히 공정의 효율성이 향상된 OLED의 제조방법에 관한 것이다.
최근까지, CRT(cathode ray tube)가 표시장치로서 주로 사용되었다. 그러나, 최근에 CRT를 대신할 수 있는, 플라즈마표시장치(plasma display panel : PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 유기발광소자(organic light emitting diodes : OLED)와 같은 평판표시장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.
위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.
그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.
특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.
이러한 특성을 갖는 OLED는 크게 패시브 매트릭스 타입(passive matrix type)과 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)으로 나뉘어 지는데, 패시브 매트릭스 타입은 신호선을 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하는 반면, 액티브 매트릭스 타입은 화소를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 화소 별로 위치하도록 한다.
최근, 패시브 매트릭스 타입은 해상도나 소비전력, 수명 등에 많은 제한적인 요소를 가지고 있어, 고해상도나 대화면을 구현할 수 있는 액티브 매트릭스 타입 OLED의 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입 OLED를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, OLED(10)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, STr)와 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된 어레이기판(1)과, 인캡슐레이션을 위한 인캡기판(2)으로 구성된다.
여기서, 어레이기판(1)은 화상을 표시하는 표시영역(AA)과 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 비표시영역(NA)으로 구분되는데, 표시영역(AA)에는 제 1 방향으로 연장하여 다수의 게이트배선(GL)이 형성되어 있으며, 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 연장하여 게이트배선(GL)과 더불어 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(DL)이 형성되어 있으며, 데이터배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(PL)이 형성되어 있다.
그리고, 각 화소영역(P)에는 게이트배선(GL)과 데이터배선(DL)이 교차하는 부분에 이들 두 배선과 연결되는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 형성되는데, 스위칭 박막트랜지스터(STr)는 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 스토리지 캐패시터(StgC)와 연결되며, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 전원배선(PL) 및 유기전계발광 다이오드(E) 사이에 연결된다.
그리고 표시영역(AA) 외측의 비표시영역(NA)에는 데이터구동부(30)가 형성되어 있으며, 데이터구동부(30)가 형성된 가장자리에 수직한 일측 가장자리에는 게이트구동부(20)가 형성되어, 다수의 화소영역(P)을 나누어 스캔한다.
또한, 비표시영역(NA)의 데이터구동부(30)가 형성된 가장자리에 수직한 타측 가장자리에는 유기전계발광 다이오드(E)의 각 전극에 전원을 공급하는 전원공급라인(40)이 형성되며, 이러한 게이트 및 데이터구동부(20, 30)와 전원공급라인(40)은 비표시영역(NA)의 패드부(PA)를 통해 외부로부터 제공된 신호를 처리하게 된다.
패드부(PA)에는 필름형태의 FPC(60)와 전기적으로 접속되기 위한 패드전극(PAD)이 형성되며, 외부로부터 FPC(60)를 통해 신호가 입력되고, 패드전극(PAD)과 전원공급라인(40)및 게이트 및 데이터구동부는 각각 전원링크배선(50)을 통해 패드전극(PAD)과 연결된다.
그리고, 게이트 및 데이터구동부(20, 30)는 각각 게이트 및 데이터신호링크배선(미도시)을 통해 화소영역(P)의 각 게이트 및 데이터배선(GL, DL)과 연결된다.
패드전극(PAD)을 통해 외부로부터 전원공급라인(40)과 게이트 및 데이터구동부(20, 30)로 신호가 입력되면 게이트구동부(20) 및 데이터구동부(30)는 스캔신호 및 데이터신호를 각각 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL)으로 공급하게 된다.
따라서, 각각의 화소영역(P)은 게이트배선(GL)을 통해 신호가 인가되면 각 화소영역(P) 별로 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 온(on) 되고, 데이터배선(DL)의 신호가 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트전극에 전달되어 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 되므로 유기전계발광 다이오드(E)를 통해 빛을 출력하게 된다.
이러한 OLED(10)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, STr)와 유기전계발광 다이오드(E) 상부에는 패시베이션층(미도시)이 형성되며, 패시베이션층(미도시) 상부에는 인캡기판(2)을 구비되어, 어레이기판(1)과 인캡기판(2)은 서로 이격되어 합착된다.
이를 통해, OLED(10)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.
여기서, 패시베이션층(미도시)은 무기물질로 이루어짐으로써, 화학기상증착법(CVD)에 의한 기상증착 등에 의해 형성할 수 있다.
따라서, 패시베이션층(미도시)을 형성하기 위해서는 별도의 증착마스크(미도시)를 필요로 하며, 어레이기판(1)과 증착마스크(미도시)를 정렬하고 무기물질을 증착 및 패턴하여 형성하게 된다.
이러한 패시베이션층(미도시) 형성방법은 무기물질을 증착하는데 있어 별도의 증착마스크(미도시)를 필요로 함에 따라, 공정비용을 증가시키거나, 증착마스크(미도시)를 위한 별도의 공정장비(미도시)나 증착마스크(미도시) 세정 등의 공정을 더욱 필요로 함에 따라 공정의 효율성을 낮추는 문제점을 야기하게 된다.
또한, 어레이기판(1)과 증착마스크(미도시)의 정렬시 어레이기판(1)과 증착마스크(미도시) 접촉에 따른 소자의 오염이나 불량을 초래하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, OLED의 패시베이션층을 형성하는데 있어 증착마스크로 인한 문제점이 발생하는 것을 방지하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
이를 통해, 공정비용 절감 및 공정의 효율성을 향상시키고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 표시부와 비표시부를 포함하는 제 1 기판 상에 스위칭 및 구동 박막트랜지스터와 유기전계발광 다이오드와, 상기 비표시부에 위치하며 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 패드전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판의 전면에 무기박막층을 형성하는 단계와; 상기 표시부에 대응하여 인캡기판을 상기 무기박막층 상부에 부착하는 단계와; 상기 인캡기판을 마스크로 이용하여, 노출된 무기박막층을 건식식각을 통해 제거함으로써, 상기 패드전극을 노출하는 단계를 포함하는 유기발광소자 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 인캡기판의 외면에는 식각방지막이 코팅되며, 상기 식각방지막은 스프레이방식, 박막코팅방식, 디핑방식 중 선택된 하나로 형성한다.
그리고, 상기 식각방지막은 알루미늄 산화물(AlOx) 을 포함하는 세라믹재질, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 및 테프론(Teflon)을 포함하는 플라스틱 재질 또는 니켈(Ni), 텅스텐(W)을 포함하는 금속재질 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 인캡기판의 내측면에는 아크릴레이트 모노머(acrylate monomer), 페닐아세틸렌(phenylacetylene), 디아민(diamine) 및 디안하이드라이드(dianhydride), 실롯산(siloxane), 실란(silane), 파릴렌(parylene)를 포함하는 모노머(monomer) 또는 올레핀계 고분자(polyethylene, polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 플루오르수지(fluororesin), 폴리실록산(polysiloxane)를 포함하는 유기물질로 이루어지는 접착층이 구비된다.
또한, 상기 무기박막층은 실리콘산화막(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 산화질화막(SixOyNz), TIO, ZnO, HFO2 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 제 1 기판 상에는 다수의 단위 어레이패턴이 형성된다.
그리고, 상기 패드전극을 노출하는 단계 이후, 상기 제 1 기판은 상기 단위 어레이패턴 별로 절단하여, 어레이기판을 형성하는 단계와; 상기 어레이기판과 상기 인캡기판이 접착되도록 합착하여 패널을 이루도록 하는 단계를 포함한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명의 OLED는 패시베이션층을 형성함에 있어, 건식식각을 통해 패시베이션층을 선택적으로 제거함으로써, 패시베이션층을 형성함에 있어 별도의 증착마스크를 삭제할 수 있는 효과가 있다.
이를 통해, 증착마스크와 기판과의 얼라인 및 증착마스크 세정 공정 등의 공정비용 상승 및 공정의 효율성을 낮추는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기판과 증착마스크의 정렬시 기판과 증착마스크의 접촉에 따른 소자의 오염이 발생하는 것 또한 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입 OLED를 개략적으로 도시한 평면도.
도 2는 본 발명의 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a ~ 3f는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 제조 단계별 공정 단면도.
도 2는 본 발명의 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a ~ 3f는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 제조 단계별 공정 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
설명에 앞서, OLED(100)는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 하부 발광방식은 안정성 및 공정이 자유도가 높아, 하부 발광방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이하 본 발명에서는 하부 발광방식을 일예로 설명하도록 하겠다.
도시한 바와 같이, OLED(100)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된 어레이기판(101)과, 인캡슐레이션을 위한 인캡기판(102)으로 구성된다.
이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 어레이기판(101)은 화상을 표시하는 표시영역(AA)과 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 비표시영역(NA)으로 구분된다.
그리고 표시영역(AA)의 화소영역(P)에는 반도체층(103)이 형성되는데, 반도체층(103)은 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(103a) 그리고 액티브영역(103a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)으로 구성된다.
이러한 반도체층(103) 상부로는 게이트절연막(105)이 형성되어 있다.
게이트절연막(105) 상부로는 반도체층(103)의 액티브영역(103a)에 대응하여 게이트전극(107)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선이 형성되어 있다.
또한, 게이트전극(107)과 게이트배선(미도시) 상부 전면에 제 1 층간절연막(109a)이 형성되어 있으며, 이때 제 1 층간절연막(109a)과 그 하부의 게이트절연막(105)은 액티브영역(103a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b)을 구비한다.
다음으로, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b)을 포함하는 제 1 층간절연막(109a) 상부로는 서로 이격하며 제 1, 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극(113, 115)이 형성되어 있다.
그리고, 소스 및 드레인전극(113, 115)과 두 전극(113, 115) 사이로 노출된 제 1 층간절연막(109a) 상부로 드레인전극(115)을 노출시키는 드레인콘택홀(117)을 갖는 제 2 층간절연막(109b)이 형성되어 있다.
이때, 소스 및 드레인 전극(113, 115)과 이들 전극(113, 115)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 포함하는 반도체층(103)과 반도체층(103) 상부에 형성된 게이트전극(107)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다.
한편, 도면에 나타나지 않았지만, 게이트배선과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선이 형성되어 있다. 그리고, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.
그리고, 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)는 도면에서는 반도체층(103)이 폴리실리콘 반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입을 예로써 보이고 있으며, 이의 변형예로써 순수 및 불순물의 비정질질실리콘으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입으로 형성될 수도 있다.
그리고, 어레이기판(101)의 표시영역(AA) 외곽의 비표시영역(NA)에는, 외부전원(미도시)으로부터 구동 박막트랜지스터(DTr) 및 유기전계발광 다이오드(E)에 신호전압을 인가하기 위한 패드전극(PAD)이 형성된 패드부(PA)가 구비된다.
또한, 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(115)과 연결되며, 제 2 층간절연막(109b) 상부의 실질적으로 화상을 표시하는 영역에는 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(211)이 형성되어 있는데, 제 1 전극(211)은 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 이루어져, 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로써 작용한다.
이러한 제 1 전극(211)은 각 화소영역(P) 별로 형성되는데, 각 화소영역(P) 별로 형성된 제 1 전극(211) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다.
즉, 뱅크(119)를 각 화소영역(P) 별 경계부로 하여 제 1 전극(211)이 화소영역(P) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다.
그리고 제 1 전극(211)의 상부에 유기발광층(213)이 형성되어 있다.
여기서, 유기발광층(213)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입막(hole injection layer), 정공수송막(hole transport layer), 발광막(emitting material layer), 전자수송막(electron transport layer) 및 전자주입막(electron injection layer)의 다중막으로 구성될 수도 있다.
이러한 유기발광층(213)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 화소영역(P) 마다 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다.
그리고, 유기발광층(213)의 상부로는 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(215)이 형성되어 있다.
이때, 제 2 전극(215)은 불투명한 도전성물질로 이루어질 수 있는데, 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질인 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 알루미늄 마그네슘 합금(AlMg) 중에서 선택된 하나의 물질로 형성하는 것이 바람직하다.
따라서, 유기발광층(213)에서 발광된 빛은 투명한 제 1 전극(211) 방향으로 방출되는 하부 발광방식으로 구동된다.
이러한 OLED(100)는 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(211)과 제 2 전극(215)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(211)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(215)으로부터 제공된 전자가 유기발광층(213)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.
이때, 발광된 빛은 투명한 제 1 전극(215)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, OLED(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.
그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태의 패시베이션층(passivation layer : 120)이 형성되며, 패시베이션층(120) 상부에는 인캡기판(102)을 구비하여, 어레이기판(101)과 인캡기판(102)은 접착특성을 갖는 접착층(130)을 통해 서로 이격되어 합착된다.
이를 통해, OLED(100)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.
이때, 어레이기판(101)의 비표시영역(NA)에 형성된 패드부(PA)는 노출되어, 패드부(PA)의 패드전극(PAD)이 필름형태의 FPC(미도시)와 전기적으로 접속되어, 외부로부터 FPC(미도시)를 통해 신호가 입력되도록 한다.
한편, 패시베이션층(120)은 외부 습기가 유기전계발광 다이오드(E) 내부로 침투되는 것을 방지하여 어레이기판(101) 상에 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)를 보호하는 막으로, 유기전계발광 다이오드(E)를 에워싸며 어레이기판(101) 상에 형성된다.
여기서, 패시베이션층(120)은 실리콘산화막(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 산화질화막(SixOyNz), TIO, ZnO, HFO2 등의 무기물질로 이루어질 수 있다.
이러한 패시베이션층(120)은 0.1 ~ 10㎛의 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 접착층(130)은 모노머(monomer) 또는 고분자 박막과 같은 유기물질로 이루어진다.
여기서, 모노머로는 아크릴레이트 모노머(acrylate monomer), 페닐아세틸렌(phenylacetylene), 디아민(diamine) 및 디안하이드라이드(dianhydride), 실롯산(siloxane), 실란(silane), 파릴렌(parylene) 등이 사용될 수 있으며, 또한, 고분자 박막으로는 올레핀계 고분자(polyethylene, polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 플루오르수지(fluororesin), 폴리실록산(polysiloxane) 등이 사용될 수 있다.
이러한 접착층은 0.1 ~ 100㎛의 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 어레이기판(101)은 유리, 플라스틱 재질, 스테인리스 스틸(stainless steel) 등을 재료로 하여 형성할 수 있으며, 인캡기판(102)은 유리, 스테인리스 스틸(stainless steel) 등을 재료로 하여 형성할 수 있으며, 인캡기판(102)의 외면에는 식각방지막(140)이 코팅되어 있다.
식각방지막(140)은 알루미늄 산화물(AlOx) 등의 세라믹재질로 이루어지거나, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 및 테프론(Teflon) 등의 플라스틱 재질 또는 니켈(Ni), 텅스텐(W) 등의 내식성 및 내부식성이 높은 금속재질로 이루어질 수 있다.
이러한 식각방지막(140)은 인캡기판(102)이 접착층(130)을 통해 패시베이션층(120)과 접촉되는 일면 만을 제외하고, 인캡기판(102)의 외면에 모두 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 식각방지막(140)은 스프레이방식을 통해 인캡기판(102)의 외면에 분사되어 형성하거나, 박막코팅방식을 통해 형성할 수 있다. 또한, 디핑방식을 통해 형성할 수도 있으며, 이러한 식각방지막(140)은 0.1 ~ 5000㎛의 두께를 갖도록 형성할 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 OLED(100)는 패시베이션층(120)을 형성함에 있어, 별도의 증착마스크(미도시)를 필요로 하지 않는다.
즉, OLED(100)는 스위칭 및 구동박막트랜지스터(미도시, DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)가 구비되는 어레이기판(101)을 준비하는데 있어, OLED(도 2의 100)를 제조하는데 생산성을 높이고자 하나의 큰 모기판(103, 도 3a참조)을 이용하여 모기판(103, 도 3a참조)에 추후 절단되어 하나의 셀 단위의 어레이기판(101)을 이루도록 다수의 단위 어레이패턴(DA, 도 3a참조)을 형성한 후, 절단함으로써 OLED(100)의 셀 단위의 어레이기판(101)을 완성하게 된다.
따라서, 패시베이션층(120)을 형성하는 과정에서도 공정의 효율성을 높이기 위하여 모기판(103, 도 3a참조)의 전면에 패시베이션층(120) 형성을 위한 무기물질을 증착하여 형성하게 된다.
그러나, OLED(100)의 각 셀 단위의 어레이기판(101) 상에는 패시베이션층(120)이 형성되어서는 안되는 영역 즉, 외부로부터 신호를 주고받기 위한 패드부(PA)가 존재하므로, 기존에는 패시베이션층(120)을 형성하는 과정에서 증착마스크(미도시)를 이용하여 패드부(PA)를 가리도록 함으로써, 패드부(PA) 상에 패시베이션층(120)이 형성되지 않도록 한다.
그러나, 이러한 패시베이션층(120) 형성방법은 별도의 증착마스크(미도시)를 필요로 하게 되고, 증착마스크(미도시)와 기판(101)과의 얼라인 및 증착마스크(미도시) 세정 공정 등의 공정비용 상승 및 공정의 효율성을 낮추는 문제점을 야기하게 된다.
이에 반해, 본 발명의 OLED(100)는 패시베이션층(120)을 형성하는 과정에서 별도의 증착마스크(미도시)를 사용하지 않아도 패드부(PA)에 패시베이션층(120)이 형성되지 않도록 형성할 수 있어, 증착마스크(미도시)로 인한 위와 같은 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이에 대해 아래 도 3a ~ 3f를 참조하여, 본원발명의 실시예에 따른 OLED의 제조방법을 통해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 3a ~ 3f는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 제조 단계별 공정 단면도이다.
우선, 도 3a에 도시한 바와 같이, 스위칭 및 구동박막트랜지스터(미도시, DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)가 구비되는 어레이기판(도 2의 101)을 준비하는데, 이때 어레이기판(도 2의 101)은 OLED(도 2의 100)를 제조하는데 있어서 생산성을 높이고자 하나의 큰 모기판(103)을 이용하여 모기판(103)에 추후 절단되어 하나의 셀 단위의 어레이기판(도 2의 101)을 이루도록 다수의 단위 어레이패턴(DA)을 형성한 후, 절단함으로써 OLED(도 2의 100)의 셀 단위의 어레이기판(도 2의 101)을 완성하게 된다.
여기서, 모기판(103) 상에 형성된 단위 어레이패턴(DA)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 단위 어레이패턴(DA)은 표시영역(AA)과 비표시영역(NA)으로 정의되며, 표시영역(AA)의 화소영역(도 2의 P)에 비정질 실리콘을 증착하여 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 이에 대해 레이저 빔을 조사하거나 또는 열처리를 실시하여 비정질 실리콘층을 폴리실리콘층(미도시)으로 결정화시킨다.
이후, 마스크 공정을 실시하여 폴리실리콘층(미도시)을 패터닝하여 순수 폴리실리콘 상태의 반도체층(도 2의 103)을 형성한다. 이때 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하기 전에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 단위 어레이패턴(DA)의 전면에 증착함으로써 버퍼층(미도시)을 형성할 수도 있다.
다음으로, 순수 폴리실리콘의 반도체층(도 2의 103) 위로 산화실리콘(SiO2)을 증착하여 게이트절연막(도 2의 105)을 형성한다.
이후, 게이트절연막(도 2의 105) 위로 저저항 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 하나를 증착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 반도체층(도 2의 103)의 중앙부에 대응하여 게이트전극(도 2의 107)을 형성한다.
다음, 게이트전극(도 2의 107)을 블록킹 마스크로 이용하여 단위 어레이패턴(DA)의 전면에 불순물 즉, 3가 원소 또는 5가 원소를 도핑함으로써 반도체층(도 2의 103) 중 게이트전극(도 2의 107) 외측에 위치한 부분에 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(도 2의 103b, 103c)을 이루도록 하고, 도핑이 방지된 게이트전극(도 2의 107)에 대응하는 부분은 순수 폴리실리콘의 액티브영역(도 2의 103a)을 이루도록 한다.
다음으로 반도체층(도 2의 103)이 형성된 단위 어레이패턴(DA)의 전면에 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)과 같은 무기절연물질을 증착하여 전면에 제 1 층간절연막(도 2의 109a)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 제 1 층간절연막(도 2의 109a)과 하부의 게이트절연막(도 2의 105)을 동시 또는 일괄 패터닝함으로써 반도체층(도 2의 103)의 소스 및 드레인영역(도 2의 103b, 103c)을 각각 노출시키는 제 1 및 제 2 반도체층콘택홀(도 2의 111a, 111b)을 형성한다.
이후, 제 1 층간절연막(도 2의 109a) 위로 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo) 중 하나를 증착하여 제 2 금속층(미도시)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 제 1 및 제 2 반도체층콘택홀(도 2의 111a, 111b)을 통해 소스 및 드레인영역(도 2의 103b, 103c)과 접촉하는 소스 및 드레인전극(도 2의 113, 115)을 형성한다.
이때 반도체층(도 2의 103)과 게이트절연막(도 2의 105)과 게이트전극(도 2의 107)과 제 1 층간절연막(도 2의 109a)과 서로 이격하는 소스 및 드레인전극(도 2의 113, 115)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이룬다.
다음으로 소스 및 드레인전극(도 2의 113, 115)이 형성된 단위 어레이패턴(DA) 상에 포토아크릴(photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 등의 유기절연물질을 도포하고 마스크공정을 통해 패터닝함으로써, 제 2 층간절연막(도 2의 109b)을 형성한다.
이때, 제 2 층간절연막(도 2의 109b)은 드레인전극(도 2의 115)을 노출하는 드레인전극 콘택홀(도 2의 117)을 가진다.
다음으로, 제 2 층간절연막(도 2의 109b)의 상부로 드레인콘택홀(도 2의 117)을 통해 드레인전극(도 2의 115)과 접촉하며 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로써 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(도 2의 211)을 형성한다.
다음으로, 제 1 전극(도 2의 211)의 상부에 감광성 유기절연 재질 예를 들면 블랙 수지, 그래파이트 파우더(graphite powder), 그라비아 잉크, 블랙 스프레이, 블랙 에나멜 중 하나를 도포하고 이를 패터닝함으로써 제 1 전극(도 2의 211) 상부로 뱅크(도 2의 119)를 형성한다.
뱅크(도 2의 119)는 단위 어레이패턴(DA) 전체적으로 격자 구조의 매트릭스 타입으로 형성되어 화소영역(도 2의 P) 간을 구분하게 된다.
다음으로, 뱅크(도 2의 119) 상부에 유기발광물질을 도포 또는 증착하여 유기발광층(도 2의 213)을 형성한다.
이때 도면에 나타나지 않았지만, 유기발광층(도 2의 213)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입막(hole injection layer), 정공수송막(hole transporting layer), 발광막(emitting material layer), 전자수송막(electron transporting layer) 및 전자주입막(electron injection layer)의 다중층으로 구성할 수도 있다.
다음으로, 유기발광층(도 2의 213) 상부에 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착한 제 2 전극(도 2의 215)을 형성함으로써, 유기전계발광 다이오드(E)를 완성하게 된다.
이로써, OLED(도 2의 100)의 모기판(103) 상에 단위 어레이패턴(DA)이 완성된다.
그리고, 모기판(103)의 각 단위 어레이패턴(DA)의 표시영역(AA)의 가장자리인 비표시영역(NA)에는 다수의 패드전극(PAD)으로 이루어지는 패드부(도 2의 PA)가 구비된다. 이때, 패드전극(PAD)은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 하나를 증착하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 형성한다.
다음으로, 도 3b에 도시한 바와 같이, 유기전계발광 다이오드(E)와 패드전극(PAD)을 포함하는 모기판(103)의 전면에 무기박막층(120a)을 형성한다.
무기박막층(120a)은 실리콘산화막(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 산화질화막(SixOyNz), TIO, ZnO, HFO2 등으로 이루어진다.
이러한 무기박막층(120a)은 화학기상증착법(CVD)에 의한 기상증착 등에 의해 형성할 수 있는데, 이러한 무기박막층(120a) 형성시 설비의 배치는 독립설비로 운영할 수도 있으나, 전공정 완료 후에 대기 노출없이 인라인 방식으로 무기박막층(120a) 형성공정을 진행할 수도 있다.
즉, 유기전계발광 다이오드(E)의 제 2 전극(도 2의 215) 증착 후 진공배기 없이 무기박막층(120a)을 증착하면, OLED(도 2의 100)의 무기박막층(120a)이 대기와 접촉하는 것을 차단시킬 수 있으므로, 제조공정에서의 인라인 방식이 OLED(도 2의 100)를 외부 산소나 습기로부터 보호하는 방안이 될 수 있다.
특히, 본 발명의 무기박막층(120a)은 패드전극(PAD)을 포함하는 모기판(103)의 전면에 형성함으로써, 무기박막층(120a) 형성을 위한 별도의 증착마스크(미도시)를 필요로 하지 않는다.
다음으로, 도 3c에 도시한 바와 같이 일면에 접착층(130)이 구비된 인캡기판(102)을 모기판(103)의 무기박막층(120a)과 서로 마주하도록 위치시키고 얼라인을 실시한 후, 인캡기판(102)을 접착층(130)을 통해 무기박막층(120a) 상에 부착한다.
이를 통해, 모기판(103)과 인캡기판(102)은 가합착된다.
이때, 인캡기판(102)은 모기판(103)의 각 단위 어레이패턴(DA)의 표시영역(AA)에 대응하여 무기박막층(120a) 상부에 부착되며, 이를 통해, 각 단위 어레이패턴(DA)의 비표시영역(NA)에 형성된 패드전극(PAD) 상부에 형성된 무기박막층(120a)은 외부로 노출된다.
이때, 도면에 도시하지는 않았지만, 인캡기판(102)을 모기판(103)의 무기박막층(120a) 상부에 부착하기 전에, 인캡기판(102)과 접착층(130)을 부착하는 공정 및 접착층(130)의 보호필름(미도시)을 제거하는 공정 등 일렬의 공정이 더욱 진행될 수 있다.
여기서, 인캡기판(102)은 유리, 스테인리스 스틸(stainless steel) 등으로 이루어질 수 있으며, 이때, 본 발명의 인캡기판(102)의 외면에는 식각방지막(140)이 코팅되어 있다.
식각방지막(140)은 인캡기판(102)을 모기판(103)과 가합착 하기 전에, 인캡기판(102)에 코팅되어 형성되거나, 또는 인캡기판(102)을 모기판(103)과 가합착 한 후에 인캡기판(102)의 외면에 코팅하여 형성할 수도 있다.
이러한 식각방지막(140)은 알루미늄 산화물(AlOx) 등의 세라믹재질로 이루어지거나, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 및 테프론(Teflon) 등의 플라스틱 재질 또는 니켈(Ni), 텅스텐(W) 등의 내식성 및 내부식성이 높은 금속재질로 이루어진다.
다음으로 도 3d에 도시한 바와 같이, 인캡기판(102)이 가합착된 모기판(103)을 건식식각(dry etching) 공정이 가능한 챔버(미도시) 내부에 위치시킨 후, 건식식각을 실시함으로써, 노출된 무기박막층(120a)을 제거한다.
건식식각은 플라즈마 방전에 의해 챔버(미도시)에 주입된 가스가 이온(ion)이나 라디칼(radical) 그리고 전자(electron)들로 분리된다. 이때, 인가된 전기장(electric field)에 의해 충돌과 상호반응이 일어나면서 이온은 전기장에 의해, 라디칼은 확산에 의해 글라스 상의 박막과 반응하여, 물리적 충돌과 화학적 반응에 의한 동시작용으로 식각하게 된다.
예를들면, 본원발명의 무기박막층(120a)이 실리콘산화막(SiO2)인 경우 식각 가스는 CF4가 주로 사용된다. 이 가스에 주어진 에너지는 불소가 실리콘산화막(SiO2)과 반응하게 하여 불소, 실리콘, 산소를 포함하는 가스를 발생시키고, 이 가스는 진공에 의해 제거된다.
이때, 모기판(03)의 각 단위 어레이패턴(DA)의 표시영역(AA)에 대응하여 가합착된 인캡기판(102)이 무기박막층(120a)의 건식식각 공정에 있어 마스크의 차단부 역할을 하게 됨으로써, 도 3e에 도시한 바와 같이 모기판(103)의 각 단위 어레이패턴(DA)의 비표시영역(NA) 상부에 위치하는 무기박막층(120a) 만이 제거된다.
따라서, 모기판(103)의 각 단위 어레이패턴(DA)의 비표시영역(NA)에 형성된 패드부(도 2의 PA)의 패드전극(PAD)를 노출하게 되며, 모기판(103)과 인캡기판(102) 사이에는 패터닝된 패시베이션층(120)을 형성하게 된다.
이를 통해, 본원발명은 패드부(도 2의 PA)를 노출하기 위하여 패시베이션층(120)을 형성하는 과정에서 증착마스크(미도시)를 사용하지 않아도 됨으로써, 증착마스크(미도시)와 기판(103)과의 얼라인 및 증착마스크(미도시) 세정 공정 등의 공정비용 상승 및 공정의 효율성을 낮추는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이때, 인캡기판(102)의 외면에는 식각방지막(140)이 코팅되어 있으므로, 유리 또는 스테인리스 스틸로 이루어지는 인캡기판(102)이 건식식각 공정시 식각가스에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 3f에 도시한 바와 같이 모기판(103)을 각 단위 어레이패턴(DA) 별로 커팅(cutting)시켜, 셀 단위의 어레이기판(101)을 형성한 후, 접착층(130)과 패시베이션층(120)이 완전히 밀착되도록 가압함으로써, 어레이기판(101)과 인캡기판(102)이 완전히 합착되어 패널 상태를 이루도록 한다.
이를 통해, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, 도 2의 DTr)와 제 1 전극(도 2의 211)과 유기발광층(도 2의 213)과 제 2 전극(도 2의 215)으로 이루어진 유기전계발광 다이오드(E)를 구비한 어레이기판(101)이 패시베이션층(120)과 인캡기판(102)을 통해 인캡슐레이션된 OLED(100)를 완성하게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 OLED(100)는 패시베이션층(120)을 형성함에 있어, 기판(101)의 전면에 패시베이션층(120)을 증착 한 후, 패드부(PA)에 대응하는 패시베이션층(120) 만을 선택적으로 건식식각 공정을 통해 제거함으로써, 패시베이션층(120)을 형성함에 있어 별도의 증착마스크(미도시)를 필요로 하지 않아, 증착마스크(미도시)와 기판(101)과의 얼라인 및 증착마스크(미도시) 세정 공정 등의 공정비용 상승 및 공정의 효율성을 낮추는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 기판(101)과 증착마스크(미도시)의 정렬시 기판(101)과 증착마스크의 접촉에 따른 소자의 오염이 발생하는 것 또한 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
102 : 인캡기판, 103 : 모기판, 120a : 무기박막층
130 : 접착층, 140 : 식각방지막, E : 유기전계발광 다이오드
DTr : 구동 박막트랜지스터, PAD : 패드전극
AA : 표시영역, NA : 비표시영역, DA : 단위 어레이패턴
130 : 접착층, 140 : 식각방지막, E : 유기전계발광 다이오드
DTr : 구동 박막트랜지스터, PAD : 패드전극
AA : 표시영역, NA : 비표시영역, DA : 단위 어레이패턴
Claims (8)
- 표시부와 비표시부를 포함하는 제 1 기판 상에 스위칭 및 구동 박막트랜지스터와 유기전계발광 다이오드와, 상기 비표시부에 위치하며 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되는 패드전극을 형성하는 단계와;
상기 제 1 기판의 전면에 무기박막층을 형성하는 단계와;
상기 표시부에 대응하여 인캡기판을 상기 무기박막층 상부에 부착하는 단계와;
상기 인캡기판을 마스크로 이용하여, 노출된 무기박막층을 건식식각을 통해 제거함으로써, 상기 패드전극을 노출하는 단계를 포함하는 유기발광소자 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 인캡기판의 외면에는 식각방지막이 코팅되는 유기발광소자 제조방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 식각방지막은 스프레이방식, 박막코팅방식, 디핑방식 중 선택된 하나로 형성하는 유기발광소자 제조방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 식각방지막은 알루미늄 산화물(AlOx) 을 포함하는 세라믹재질, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 및 테프론(Teflon)을 포함하는 플라스틱 재질 또는 니켈(Ni), 텅스텐(W)을 포함하는 금속재질 중 선택된 하나로 이루어지는 유기발광소자 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 인캡기판의 내측면에는 아크릴레이트 모노머(acrylate monomer), 페닐아세틸렌(phenylacetylene), 디아민(diamine) 및 디안하이드라이드(dianhydride), 실롯산(siloxane), 실란(silane), 파릴렌(parylene)를 포함하는 모노머(monomer) 또는 올레핀계 고분자(polyethylene, polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 플루오르수지(fluororesin), 폴리실록산(polysiloxane)를 포함하는 유기물질로 이루어지는 접착층이 구비되는 유기발광소자 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 무기박막층은 실리콘산화막(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 산화질화막(SixOyNz), TIO, ZnO, HFO2 중 선택된 하나로 이루어지는 유기발광소자 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 기판 상에는 다수의 단위 어레이패턴이 형성되는 유기발광소자 제조방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 패드전극을 노출하는 단계 이후, 상기 제 1 기판은 상기 단위 어레이패턴 별로 절단하여, 어레이기판을 형성하는 단계와;
상기 어레이기판과 상기 인캡기판이 접착되도록 합착하여 패널을 이루도록 하는 단계를 포함하는 유기발광소자 제조방법.
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