KR20140124622A - 유기 발광층 형성장치 및 그것을 이용한 유기 발광층의 제조 방법 - Google Patents

유기 발광층 형성장치 및 그것을 이용한 유기 발광층의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

유기 발광층 형성 장치는 복수의 화소 영역들을 포함하는 기판, 상기 기판상에 형성되며 상기 화소 영역들을 정의하는 제1 개구부들을 포함하는 화소 정의막, 상기 화소 정의막 상에 배치되고 상기 제1 개구부들과 오버랩되도록 배치된 복수의 제2 개구부들을 포함하는 제1 마스크, 상기 제1 마스크 상에 배치되고 상기 제2 개구부들과 오버랩되지 않도록 배치된 복수의 제3 개구부들을 포함하는 제2 마스크, 및 상기 제2 마스크 상부에 배치되고, 유기물을 상기 제3 개구부들에 동시에 제공하는 잉크젯 헤드 유닛을 포함하고, 상기 유기물을 제공받은 상기 제2 마스크의 상기 제3 개구부들은 상기 제2 개구부들과 오버랩되도록 이동된다.

Description

유기 발광층 형성장치 및 그것을 이용한 유기 발광층의 제조 방법{FORMING APPARATUS FOR ORGANIC EMITTING LAYER AND MANUFACTURING METHOD OF ORGANIC EMITTING LAYER USING THE SAME}
본 발명은 유기 발광층 형성장치 및 그것을 이용한 유기 발광층의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 휘도 특성 및 시야각 특성이 우수하고, 액정표시장치와 달리 별도의 광원부를 요구하지 않는 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display: OLED)가 차세대 표시장치로 주목받고 있다. 유기발광 표시장치는 별도의 광원을 필요로 하지 않아, 경량화 및 박형으로 제작될 수 있다. 유기발광 표시장치는 낮은 소비 전력, 높은 휘도 및 높은 반응 속도 등의 특성을 갖는다.
유기 발광 표시 장치는 애노드 전극, 유기 발광층 및 캐소드 전극을 포함하는 유기 발광 소자를 포함한다. 유기 발광 소자는 애노드 전극과 캐소드 전극으로부터 각각 정공 및 전자가 유기 발광층으로 주입되어 여기자(exciton)를 형성하고, 여기자가 바닥 상태로 전이하면서 발광 된다.
유기 발광층들은 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 또는 노즐 프린팅(Nozzle printing) 등의 프린팅 방법에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 목적은 유기 발광층의 두께를 균일하게 형성할 수 있는 유기 발광층 형성장치 및 그것을 이용한 유기 발광층의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광층 형성장치는 복수의 화소 영역들을 포함하는 기판, 상기 기판상에 형성되며 상기 화소 영역들을 정의하는 제1 개구부들을 포함하는 화소 정의막, 상기 화소 정의막 상에 배치되고 상기 제1 개구부들과 오버랩되도록 배치된 복수의 제2 개구부들을 포함하는 제1 마스크, 상기 제1 마스크 상에 배치되고 상기 제2 개구부들과 오버랩되지 않도록 배치된 복수의 제3 개구부들을 포함하는 제2 마스크, 및 상기 제2 마스크 상부에 배치되고, 유기물을 상기 제3 개구부들에 동시에 제공하는 잉크젯 헤드 유닛을 포함하고, 상기 제2 마스크는 상기 제2 개구부들 및 상기 유기물을 제공받은 상기 제3 개구부들을 오버랩시키도록 이동된다.
유기 발광층 형성장치는 상기 기판 하부에 배치되고 전원을 인가받아 자력을 발생시키는 전자석 유닛을 더 포함한다.
상기 제1 마스크는 상기 전자석 유닛의 상기 자력에 의해 상기 화소 정의막에 접촉되고, 상기 제2 마스크는 상기 전자석 유닛의 상기 자력에 의해 상기 제1 마스크에 접촉된다.
유기 발광층 형성장치는 상기 화소 영역들에 대응되도록 상기 기판상에 배치되는 복수의 제1 전극들을 더 포함하고, 상기 화소 정의막은 상기 제1 전극들의 경계면을 덮고, 상기 제1 개구부들에 의해 상기 제1 전극들의 소정의 영역이 노출된다.
상기 제3 개구부들에 제공된 상기 유기물은 상기 제2 개구부들을 경유하여 상기 제1 개구부들 내에서 상기 제1 전극들 상에 제공된다.
상기 잉크젯 헤드 유닛은 상기 제3 개구부들에 대응되도록 배치되는 복수의 노즐들을 포함하고, 상기 노즐들을 통해 상기 유기물은 상기 제3 개구부들에 동시에 제공된다.
상기 제2 개구부들 및 상기 제3 개구부들은 서로 동일한 면적을 갖고, 상기 제1 및 제2 마스크들은 Co, Fe, Ni, Pt, Pd, 및 희토류 금속 중 어느 하나를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광층의 제조 방법은 복수의 화소 영역들에 배치되는 복수의 제1 전극들 및 상기 화소 영역들을 정의하는 제1 개구부들을 포함하는 화소 정의막이 배치된 기판을 준비하는 단계, 상기 제1 개구부들과 오버랩되도록 배치된 복수의 제2 개구부들을 포함하는 제1 마스크를 상기 화소 정의막 상에 배치하는 단계, 상기 제2 개구부들과 오버랩되지 않도록 배치된 복수의 제3 개구부들을 포함하는 제2 마스크를 상기 제1 마스크 상에 배치하는 단계, 잉크젯 헤드 유닛을 상기 제2 마스크 상부에 배치하는 단계, 상기 잉크젯 헤드 유닛에 의해 유기물을 상기 제3 개구부들에 동시에 제공하는 단계, 및 상기 제2 마스크를 이동시켜 상기 제3 개구부들과 상기 제2 개구부들을 오버랩시키는 단계를 포함하고, 상기 화소 정의막은 상기 제1 전극들의 경계면을 덮도록 형성되며 상기 화소 정의막의 상기 제1 개구부들은 상기 제1 전극들의 소정의 영역을 노출시킨다.
상기 기판을 준비하는 단계는 상기 기판 하부에 전원을 인가받아 자력을 발생시키는 전자석 유닛을 배치하는 단계를 포함한다.
상기 제1 마스크는 상기 전자석 유닛의 상기 자력에 의해 상기 화소 정의막에 접촉되고, 상기 제2 마스크는 상기 전자석 유닛의 상기 자력에 의해 상기 제1 마스크에 접촉된다.
상기 제3 개구부들을 상기 제2 개구부들과 오버랩시키는 단계는 상기 제3 개구부들에 제공된 상기 유기물을 상기 제2 개구부들을 경유하여 상기 제1 개구부들 내에서 상기 제1 전극들 상에 제공하는 단계를 포함한다.
상기 잉크젯 헤드 유닛은 상기 제3 개구부들에 대응되도록 배치되는 복수의 노즐들을 포함하고, 상기 노즐들을 통해 상기 유기물은 상기 제3 개구부들에 동시에 제공된다.
본 발명의 유기 발광층 형성장치 및 그것을 이용한 유기 발광층의 제조 방법은 유기 발광층의 두께를 균일하게 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광층 형성장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유기 발광층 형성장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3f는 도 1에 도시된 유기 발광층 형성장치를 이용한 유기 발광층의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 유기 발광층 형성장치를 이용하여 형성된 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자의 단면을 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광층 형성장치를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 유기 발광층 형성장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 유기 발광층 형성 장치(100)는 스테이지(10), 전자석 유닛(EM), 기판(S), 제1 마스크(M1), 제2 마스크(M2), 및 잉크젯 헤드 유닛(20)을 포함한다.
스테이지(10) 상에 전자석 유닛(EM)이 배치된다. 전자석 유닛(EM)에 전원이 인가될 경우, 전자석 유닛(EM)은 자력을 발생시킨다.
전자석 유닛(EM) 상에 기판(S)이 배치된다. 기판(S)은 복수의 화소 영역들(PA)을 포함한다. 화소 영역들(PA)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 도 2에는 설명의 편의를 위해 5개의 화소 영역들(PA)이 도시되었으나, 실질적으로 기판(S) 은 이보다 많은 화소 영역들(PA)을 포함할 수 있다.
기판(S) 상에 복수의 제1 전극들(E1)이 형성된다. 제1 전극들(E1)은 화소 영역들(PA)에 각각 대응되도록 배치된다.
기판(S) 상에 제1 전극들(E1)의 경계면을 덮는 화소 정의막(PDL)이 형성된다. 화소 정의막(PDL)은 화소 영역들(PA)을 정의하는 복수의 제1 개구부들(OP1)을 포함한다. 즉, 제1 개구부들(OP1)이 형성된 영역들은 화소 영역들(PA)로 정의될 수 있다. 따라서, 화소 정의막(PDL)에 의해 화소 영역들(PA)이 구획될 수 있다. 화소 정의막(PDL)의 제1 개구부들(OP1)은 대응하는 제1 전극들(E1)의 소정의 영역을 노출시 킬 수 있다.
화소 정의막(PDL) 상에 제1 마스크(M1)가 배치된다. 제1 마스크(M1)는 화소 영역들(PA)에 대응되는 복수의 제2 개구부들(OP2)을 포함한다. 제1 마스크(M1)의 제2 개구부들(OP2)은 대응하는 제1 개구부들(OP1)과 오버랩되도록 배치된다. 제1 마스크(M1)는 자성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 마스크(M1)는 Co, Fe, Ni, Pt, Pd, 및 희토류 금속 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 전자석 유닛(EM)에 전원이 인가될 경우, 전자석 유닛(EM)은 자력을 발생시킨다. 제1 마스크(M1)는 자성 재질로 구성되므로, 전자석 유닛(EM)에 전원이 인가될 경우, 전자석 유닛(10)의 자력에 의해 전자석 유닛(EM)과 제1 마스크(M1) 사이에 인력이 작용한다. 그 결과, 제1 마스크(M1)는 전자석 유닛(EM)이 배치된 하부 방향으로 당겨지고, 제1 마스크(M1)는 화소 정의막(PDL)에 접촉된다.
제1 마스크(M1) 상에 제2 마스크(M2)가 배치된다. 제2 마스크(M2)는 화소 영역들(PA)에 대응되는 복수의 제3 개구부들(OP3)을 포함한다. 제2 마스크(M2)의 제3 개구부들(OP3)은 제1 마스크(M1)의 제2 개구부들(OP2)과 서로 오버랩되지 않도록 배치된다. 제2 개구부들(OP2)은 제3 개구부들(OP2)과 동일한 면적을 가질 수 있다. 제2 마스크(M2)는 자성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 마스크(M2)는 Co, Fe, Ni, Pt, Pd, 및 희토류 금속 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
제2 마스크(M2)는 자성 재질로 구성되므로, 전자석 유닛(EM)에 전원이 인가될 경우, 전자석 유닛(EM)의 자력에 의해 전자석 유닛(EM)과 제2 마스크(M2) 사이에 인력이 작용한다. 그 결과, 제2 마스크(M2)는 전자석 유닛(EM)이 배치된 하부 방향으로 당겨지고, 제2 마스크(M2)는 제1 마스크(M1)에 접촉된다.
제2 마스크(M2) 상부에는 잉크젯 헤드 유닛(20)이 배치된다. 잉크젯 헤드 유닛(20)은 유기 발광층을 형성하기 위한 유기물을 제2 마스크(M2)의 제3 개구부들(OP3)에 동시에 제공한다. 잉크젯 헤드 유닛(20)은 제2 마스크(M2)의 제3 개구부들(OP3)에 대응되는 복수의 노즐들(21)을 포함한다. 노즐들(21)은 대응되는 제3 개구부들(OP3)에 배치된다. 잉크젯 헤드 유닛(20)의 노즐들(21)을 통해 유기물이 제2 마스크(M2)의 제3 개구부들(OP3)에 동시에 제공된다.
제1 마스크(M1)의 제2 개구부들(OP2)과 제2 마스크(M2)의 제3 개구부들(OP3)은 서로 오버랩되지 않고, 제1 및 제2 마스크들(M1,M2)은 서로 접촉된다. 따라서, 제3 개구부들(OP3)에 제공되는 유기물은 제3 개구부들(OP3)에 채워진다.
도시되지 않았으나, 유기물을 제공받은 제2 마스크(M2)는 제1 마스크(M1)의 제2 개구부들(OP2)과 제2 마스크(M2)의 제3 개구부들(OP3)을 오버랩시키도록 이동된다. 따라서, 제3 개구부들(OP3)에 채워진 유기물은 제2 개구부들(OP2)을 경유하여 동시에 화소 영역들(PA)에 제공된다. 즉, 제3 개구부들(OP3)에 채워진 유기물은 제2 개구부들(OP3)을 경유하여 화소 영역들(PA)을 정의하는 제1 개구부들(OP1)에 동시에 제공된다. 따라서, 제1 개구부들(OP1)에 균일한 양의 유기물이 제공될 수 있다.
제1 개구부들(OP1)에 제공된 유기물은 제1 개구부들(OP1) 내에서 제1 전극들(E1) 상에 제공된다. 유기물이 경화되어 유기 발광층들이 형성될 수 있다. 이러한 유기 발광층의 제조 방법은 이하 상세히 설명될 것이다. 화소 영역들(PA)을 정의하는 제1 개구부들(OP1)에 균일한 양의 유기물이 제공되므로, 균일한 두께를 갖는 유기 발광층들이 제1 개구부들(OP1)에 형성될 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광층 형성 장치(100)는 유기 발광층들의 두께를 균일하게 형성할 수 있다.
도 3a 내지 도 3f는 도 1에 도시된 유기 발광층 형성장치를 이용한 유기 발광층의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 화소 영역들(PA)을 정의하는 제1 개구부들(OP1)을 포함하는 화소 정의막(PDL)이 배치된 기판(S)이 준비된다. 기판(S) 하부에는 인가받은 전원에 의해 자력을 발생하는 전자석 유닛(EM)이 배치된다. 기판(110) 상에 복수의 제1 전극들(E1)이 형성되고, 화소 정의막(PDL)은 제1 전극들(E1)의 경계면을 덮도록 형성된다.
도 3b를 참조하면, 화소 정의막(PDL) 상에 제1 마스크(M1)가 배치된다. 제1 마스크(M1)의 제2 개구부들(OP2)은 대응하는 제1 개구부들(OP1)과 오버랩되도록 배치된다. 제1 마스크(M1) 상에 제2 마스크(M2)가 배치된다. 제2 마스크(M2)의 제3 개구부들(OP3)은 제1 마스크(M1)의 제2 개구부들(OP2)과 서로 오버랩되지 않도록 배치된다.
제1 및 제2 마스크들(M1,M2)은 자성 재질로 구성된다. 따라서, 전자석 유닛(EM)에 전원이 인가될 경우, 전자석 유닛(EM)의 자력에 의해 전자석 유닛(EM)과 제1 및 제2 마스크들(M1,M2) 사이에 인력이 작용한다. 그 결과, 제1 마스크(M1)는 화소 정의막(PDL)에 접촉되고, 제2 마스크(M2)는 제1 마스크(M1)에 접촉된다.
도 3c를 참조하면, 잉크젯 헤드 유닛(20)이 제2 마스크(M2)의 상부에 배치된다. 잉크젯 헤드 유닛(20)의 노즐들(21)은 제3 개구부들(OP3)에 대응되도록 배치된다. 잉크젯 헤드 유닛(20)의 노즐들(21)을 통해 제3 개구부들(OP3)에 유기물(30)이 동시에 제공된다.
제1 마스크(M1)의 제2 개구부들(OP2)과 제2 마스크(M2)의 제3 개구부들(OP3)은 서로 오버랩되지 않고, 제1 및 제2 마스크들(M1,M2)은 전자석 유닛(EM)에 의해 서로 접촉된다. 따라서, 제3 개구부들(OP3)에 제공되는 유기물(30)은 제3 개구부들(OP3)에 채워진다.
도 3d를 참조하면, 유기물(30)을 제공받은 제2 마스크(M2)는 제1 마스크(M1)의 제2 개구부들(OP2)과 제2 마스크(M2)의 제3 개구부들(OP3)을 오버랩시키도록 이동된다. 도시하지 않았으나, 제2 마스크(M2)를 이동시키기 위한 이동 수단이 제2 마스크(M2)에 연결될 수 있다.
제3 개구부들(OP3)에 채워진 유기물(30)은 제2 개구부들(OP2)을 경유하여 화소 영역들(PA)을 정의하는 제1 개구부들(OP1)에 동시에 제공된다. 그 결과, 제1 개구부들(OP1)에 균일한 양의 유기물(30)이 제공될 수 있다. 제1 개구부들(OP1)에 제공된 유기물(30)은 제1 개구부들(OP1) 내에서 제1 전극들(E1) 상에 제공된다.
도 3e를 참조하면, 제1 개구부들(OP1)에 제공된 유기물(30)이 경화되어 유기 발광층들(OEL)이 형성된다. 화소 영역들(PA)을 정의하는 제1 개구부들(OP1)에 균일한 양의 유기물(30)이 제공되므로, 균일한 두께를 갖는 유기 발광층들(OEL)이 제1 개구부들(OP1)에 형성될 수 있다.
도 3f는 유기 발광층들(OEL)이 형성된 후, 유기 발광층들(OEL) 및 화소 정의막(PDL) 상에 제2 전극(E2)이 형성된 상태를 보여주는 도면이다. 화소 영역들(PA)에 유기 발광 소자들(OLED)이 형성된다. 유기 발광 소자들(OLED)은 각각 제1 전극(E1), 유기 발광층(OEL), 및 제2 전극(E2)을 포함한다.
제1 및 제2 마스크들(M1,M2)이 사용되지 않고, 하나의 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드 유닛 또는 하나의 행 또는 열에 배열된 노즐들을 포함하는 잉크젯 헤드 유닛이 사용될 수 있다. 이러한 경우, 잉크젯 헤드 유닛은 소정의 방향으로 이동하면서 소정의 양의 유기물을 화소 정의막(PDL)의 제1 개구부들(OP1)에 제공할 수 있다. 소정의 양이 제공되더라도, 소량의 유기물이 잉크젯 헤드 유닛의 노즐에 부착되어 있는 상태로 잉크젯 헤드 유닛이 이동될 수 있다. 잉크젯 헤드 유닛이 이동되면서 형성되는 소정의 기류에 의해 노즐에 부착되어 있는 소량의 유기물이 파티클 상태로 제1 개구부들(OP1)에 제공될 수 있다.
파티클 상태의 유기물은 불순물 입자로 정의될 수 있다. 이러한 불순물 입자들이 제1 개구부들(OP1)에 제공된 유기물 상에 제공될 수 있다. 이러한 경우, 제1 개구부들(OP1)에 형성되는 유기 발광층들의 두께가 불균일 해질 수 있다. 유기 발광층들의 두께가 불균일 해질 경우, 화소 영역(PA)에서 휘도가 불균일해 질 수 있다.
본 발명의 유기 발광층 형성 장치(100)는 잉크젯 헤드 유닛(20)의 복수의 노즐들(21)을 통해 제2 마스크(M2)의 제3 개구부들(OP3)에 유기물을 동시에 채울 수 있다. 따라서, 잉크젯 헤드 유닛(20)을 이동시킬 필요가 없으므로, 불순물 입자들의 발생을 방지할 수 있다.
제2 개구부들(OP2) 및 유기물(30)이 채워진 제3 개구부들(OP3)이 서로 오버랩되므로, 화소 영역들(PA)을 정의하는 제1 개구부들(OP1)에 동시에 유기물(30)이 제공된다. 따라서, 균일한 양의 유기물(30)이 화소 영역들(PA)을 정의하는 제1 개구부들(OP1)에 동시에 제공된다. 그 결과, 균일한 두께를 갖는 유기 발광층들(OEL)이 제1 개구부들(OP1)에 형성될 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광층 형성 장치(100)에 의해 제조된 유기 발광층들(OEL)은 균일한 두께를 가질 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 유기 발광층 형성장치를 이용하여 형성된 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자의 단면을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 기판(S)은 베이스 기판(111), 제1 절연막(112), 제2 절연막(113), 보호막(114), 및 대응하는 유기 발광 소자들(OLED)에 연결되는 복수의 박막 트랜지스터들(TFT)을 포함한다. 박막 트랜지스터들(TFT)은 대응하는 유기 발광 소자들(OLED)에 연결되어 유기 발광 소자들(OLED)을 구동시킨다.
박막 트랜지스터들(TFT)은 서로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 이하 하나의 박막 트랜지스터(TFT)의 구성이 설명될 것이다. 유기 발광 소자들(OLED) 역시 서로 동일한 구성을 가지므로, 이하 하나의 유기 발광 소자(OLED)의 구성이 설명될 것이다.
베이스 기판(111)은 유리, 석영, 및 세라믹 등으로 만들어진 투명한 절연성 기판으로 형성되거나, 플라스틱 등으로 만들어진 투명한 플렉서블 기판으로 형성될 수 있다. 또한, 베이스 기판(111)은 스테인리스 강 등으로 이루어진 금속성 기판으로 형성될 수 있다.
베이스 기판(111) 상에 박막 트랜지스터(TFT)의 반도체층(SM)이 형성된다. 반도체 층(SM)은 아모포스 실리콘 또는 폴리 실리콘과 같은 무기 재료의 반도체나 유기 반도체로 형성될 수 있다. 또한, 반도체 층(SM)은 산화물 반도체(oxide semiconductor)로 형성될 수 있다. 도 1에 도시되지 않았으나, 반도체 층(SM)은 소스 영역, 드레인 영역, 및 소스 영역과 드레인 영역 사이의 채널 영역을 포함할 수 있다.
반도체 층(SM)을 덮도록 제1 절연막(112)이 형성된다. 제1 절연막(112)은 게이트 절연막으로 정의될 수 있다.
제1 절연막(112) 상에는 반도체층(SM)과 오버랩되는 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극(GE)이 형성된다. 구체적으로 게이트 전극(GE)은 반도체층(SM)의 채널 영역과 오버랩되도록 형성될 수 있다. 게이트 전극(GE)은 박막 트랜지스터(TFT)에 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결된다.
게이트 전극(GE)을 덮도록 제2 절연막(113)이 형성된다. 제2 절연막(113)은 층간 절연막으로 정의될 수 있다.
제2 절연막(113) 상에 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 서로 이격되어 형성된다. 소스 전극(SE)은 제1 절연막(112) 및 제2 절연막(113)을 관통하여 형성된 제1 컨택 홀(H1)을 통해 반도체층(SM)에 연결될 수 있다. 구체적으로 소스 전극(SE)은 반도체층(SM)의 소스 영역에 연결된다. 드레인 전극(DE)은 제1 절연막(112) 및 제2 절연막(113)을 관통하여 형성된 제2 컨택 홀(H2)을 통해 반도체층(SM)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 드레인 전극(DE)은 반도체층(SM)의 드레인 영역에 연결된다.
박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 덮도록 보호막(114)이 형성된다. 보호막(114) 상에는 유기 발광 소자들(OLED)의 제1 전극들(E1)이 형성된다. 제1 전극들(E1)은 보호막(114)을 관통하여 형성된 컨택홀들(H3)을 통해 대응하는 박막 트랜지스터들(TFT)의 드레인 전극들(DE)에 연결될 수 있다.
보호막(114) 상에 제1 전극(E1)이 형성된다. 제1 전극(E1)은 화소 전극 또는 애노드 전극으로 정의될 수 있다. 제1 전극(E1)은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 형성될 수 있다. 제1 전극(E1)이 투명 전극으로 형성될 경우, 제1 전극(E1)은 ITO, IZO, 또는 ZnO 등을 포함할 수 있다. 제1 전극(E1)이 반사형 전극으로 형성될 경우, 제1 전극(E1)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막 및 ITO, IZO, ZnO등으로 형성된 투명 도전막을 포함할 수 있다.
제1 개구부(OP1) 내에서 제1 전극(E1) 상에 유기 발광층(OEL)이 형성된다. 유기 발광층(OEL)은 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 하나의 광을 생성할 수 있는 유기물질을 포함할 수 있다. 따라서, 유기 발광층(OEL)은 적색, 녹색, 및 청색 중 어느 하나의 광을 생성할 수다. 그러나 이에 한정되지 않고, 유기 발광층(OEL)은 적색, 녹색, 및 청색을 생성하는 유기 물질들의 조합에 의해 백색광을 생성할 수도 있다.
유기 발광층(OEL)은 각각 저분자 유기물 또는 고분자 유기물로 형성될 수 있다. 도시하지 않았으나, 유기 발광층(OEL)은 정공 주입층(Hole Injection Layer, HIL), 정공 수송층(Hole Transpoting Layer, HTL), 발광층(Emission Layer:EML), 전자 수송층(Electron Transporting Layer, ETL) 및 전자 주입층(Electron Injection Layer, EIL)을 포함하는 다중막으로 형성될 수 있다. 예시적인 실시 예로서 정공 주입층이 제1 전극(E1) 상에 배치되고, 정공 주입층 상에 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층이 차례로 적층될 수 있다.
화소 정의막(PDL) 및 유기 발광층들(OEL) 상에 제2 전극(E2)이 형성된다. 제2 전극(E2)은 공통 전극 또는 캐소드 전극으로 정의될 수 있다.
제2 전극(E2)은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 형성될 수 있다. 제2 전극(E2)이 투명 전극으로 형성될 경우, 제2 전극(E2)은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 또는 이들의 화합물로 유기 발광층을 향하도록 증착하여 형성된 막 및 그 위에 ITO, IZO, 또는 ZnO 등의 투명한 도전성 물질로 형성된 보조 전극을 포함할 수 있다. 제2 전극(E2)이 반사형 전극으로 형성될 경우, 제2 전극(E2)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al 또는 이들의 화합물로 형성될 수 있다.
유기발광 표시장치(100)가 전면 발광형일 경우, 제1 전극(E1)은 반사형 전극으로 형성되고, 제2 전극(E2)은 투명 전극으로 형성될 수 있다. 유기발광 표시장치(100)가 후면 발광형일 경우, 제1 전극(E1)은 투명 전극으로 형성되고, 제2 전극(E2)은 반사형 전극으로 형성될 수 있다.
화소 영역(PA)에서 제1 전극(E1), 유기 발광층(OEL), 및 제2 전극(E2)에 의해 유기 발광 소자(OLED)가 형성된다. 즉, 유기 발광 소자(OLED)는 화소 영역(PA)에 형성되고, 화소 영역(PA)에서 제1 전극(E1), 유기 발광층(OEL), 및 제2 전극(E2)을 포함한다.
제1 전극(E1)은 정공 주입 전극인 양극이며, 제2 전극(E2)은 전자 주입 전극인 음극일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 유기발광 표시장치(100)의 구동 방법에 따라 제1 전극(E1)은 음극이고, 제2 전극(E2)은 양극일 수 있다.
박막 트랜지스터들(TFT)에 의해 유기 발광 소자(OLED)의 유기 발광층(OEL)을 발광시키기 위한 구동 전원이 제1 전극(E1)에 인가되고, 구동 전원과 반대 극성의 전원이 제2 전극(E2)에 인가된다. 이러한 경우, 유기 발광층(OEL)에 주입된 정공과 전자가 결합하여 여기자(exciton)가 형성되고, 여기자가 바닥 상태로 전이하면서 유기발광소자(OLED)가 발광 된다. 따라서, 유기발광소자(OLED)는 전류의 흐름에 따라 적색, 녹색, 및 청색의 빛을 발광하여 소정의 화상 정보를 표시할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광층 형성 장치(100)에 의해 제조된 유기 발광층들(OEL)은 균일한 두께를 가질 수 있다. 따라서, 유기 발광 소자들(OLED)은 균일한 두께를 갖는 유기 발광층들(OEL)을 포함할 수 있다.
이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 유기 발광층 형성 장치 10: 스테이지
20: 잉크젯 프린팅 헤드 21: 노즐
30: 유기물 111: 베이스 기판
112: 제1 절연막 113: 제2 절연막
114: 보호막 M1,M2: 제1 및 제2 마스크
OP1,OP2,OP3: 제1, 제2, 및 제3 개구부
PDL: 화소 정의막 OLED: 유기 발광 소자
EM: 전자석 유닛 PA: 화소 영역
E1,E2: 제1 및 제2 전극 OEL: 유기 발광층

Claims (15)

  1. 복수의 화소 영역들을 포함하는 기판;
    상기 기판상에 형성되며 상기 화소 영역들을 정의하는 제1 개구부들을 포함하는 화소 정의막;
    상기 화소 정의막 상에 배치되고 상기 제1 개구부들과 오버랩되도록 배치된 복수의 제2 개구부들을 포함하는 제1 마스크;
    상기 제1 마스크 상에 배치되고 상기 제2 개구부들과 오버랩되지 않도록 배치된 복수의 제3 개구부들을 포함하는 제2 마스크; 및
    상기 제2 마스크 상부에 배치되고, 유기물을 상기 제3 개구부들에 동시에 제공하는 잉크젯 헤드 유닛을 포함하고,
    상기 제2 마스크는 상기 제2 개구부들 및 상기 유기물을 제공받은 상기 제3 개구부들을 오버랩시키도록 이동되는 유기 발광층 형성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 하부에 배치되고 전원을 인가받아 자력을 발생시키는 전자석 유닛을 더 포함하는 유기 발광층 형성장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 마스크는 상기 전자석 유닛의 상기 자력에 의해 상기 화소 정의막에 접촉되고, 상기 제2 마스크는 상기 전자석 유닛의 상기 자력에 의해 상기 제1 마스크에 접촉되는 유기 발광층 형성장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 화소 영역들에 대응되도록 상기 기판상에 배치되는 복수의 제1 전극들을 더 포함하고,
    상기 화소 정의막은 상기 제1 전극들의 경계면을 덮고, 상기 제1 개구부들에 의해 상기 제1 전극들의 소정의 영역이 노출되는 유기 발광층 형성장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 개구부들에 제공된 상기 유기물은 상기 제2 개구부들을 경유하여 상기 제1 개구부들 내에서 상기 제1 전극들 상에 제공되는 유기 발광층 형성장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드 유닛은 상기 제3 개구부들에 대응되도록 배치되는 복수의 노즐들을 포함하고, 상기 노즐들을 통해 상기 유기물은 상기 제3 개구부들에 동시에 제공되는 유기 발광층 형성 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 개구부들 및 상기 제3 개구부들은 서로 동일한 면적을 갖는 유기 발광층 형성 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 마스크들은 Co, Fe, Ni, Pt, Pd, 및 희토류 금속 중 어느 하나를 포함하는 유기 발광층 형성 장치.
  9. 복수의 화소 영역들에 배치되는 복수의 제1 전극들 및 상기 화소 영역들을 정의하는 제1 개구부들을 포함하는 화소 정의막이 배치된 기판을 준비하는 단계;
    상기 제1 개구부들과 오버랩되도록 배치된 복수의 제2 개구부들을 포함하는 제1 마스크를 상기 화소 정의막 상에 배치하는 단계;
    상기 제2 개구부들과 오버랩되지 않도록 배치된 복수의 제3 개구부들을 포함하는 제2 마스크를 상기 제1 마스크 상에 배치하는 단계;
    잉크젯 헤드 유닛을 상기 제2 마스크 상부에 배치하는 단계;
    상기 잉크젯 헤드 유닛에 의해 유기물을 상기 제3 개구부들에 동시에 제공하는 단계; 및
    상기 제2 마스크를 이동시켜 상기 제3 개구부들과 상기 제2 개구부들을 오버랩시키는 단계를 포함하고,
    상기 화소 정의막은 상기 제1 전극들의 경계면을 덮도록 형성되며 상기 화소 정의막의 상기 제1 개구부들은 상기 제1 전극들의 소정의 영역을 노출시키는 유기 발광층의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판을 준비하는 단계는 상기 기판 하부에 전원을 인가받아 자력을 발생시키는 전자석 유닛을 배치하는 단계를 포함하는 유기 발광층의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 마스크는 상기 전자석 유닛의 상기 자력에 의해 상기 화소 정의막에 접촉되고, 상기 제2 마스크는 상기 전자석 유닛의 상기 자력에 의해 상기 제1 마스크에 접촉되는 유기 발광층의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제3 개구부들을 상기 제2 개구부들과 오버랩시키는 단계는 상기 제3 개구부들에 제공된 상기 유기물을 상기 제2 개구부들을 경유하여 상기 제1 개구부들 내에서 상기 제1 전극들 상에 제공하는 단계를 포함하는 유기 발광층의 제조 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드 유닛은 상기 제3 개구부들에 대응되도록 배치되는 복수의 노즐들을 포함하고, 상기 노즐들을 통해 상기 유기물은 상기 제3 개구부들에 동시에 제공되는 유기 발광층의 제조 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 개구부들 및 상기 제3 개구부들은 서로 동일한 면적을 갖는 유기 발광층의 제조 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 마스크들은 Co, Fe, Ni, Pt, Pd, 및 희토류 금속 중 어느 하나를 포함하는 유기 발광층의 제조 방법.
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