KR20190022331A - 멀티 컬러 발광 부품을 제조하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 제 1 파장 범위의 전자기 복사 및 제 2 파장 범위의 전자기 복사를 표면 영역 내에서 방출하는 기판(1)을 포함하는 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 경우 하기 단계들이 실시된다:
a) 표면 위에 복수의 전극(2)이 표면 영역 내에 형성된 기판(1)을 준비하는 단계;
b) 전체 표면 영역 위에 제 1 파장 범위의 전자기 복사의 방출을 야기하는 적어도 하나의 층 및 제 1 대향 전극으로서 작용하는 커버 층을 포함하는 제 1 층 스택(3)을 증착하는 단계;
c) 적어도 하나의 전극(2)을 가진 제 1 표면 서브 영역으로부터 상기 제 1 층 스택(3)을 제거하는 단계;
d) 전체 표면 영역 위에 제 2 파장 범위의 전자기 복사의 방출을 야기하는 적어도 하나의 층 및 대향 전극으로서 작용하는 제 2 커버 층을 포함하는 제 2 층 스택(4)을 증착하는 단계;
e) 대향 전극으로서 작용하는 제 1 커버 층과 제 2 커버 층 사이에 도전 연결부(6)를 형성하는 단계.
a) 표면 위에 복수의 전극(2)이 표면 영역 내에 형성된 기판(1)을 준비하는 단계;
b) 전체 표면 영역 위에 제 1 파장 범위의 전자기 복사의 방출을 야기하는 적어도 하나의 층 및 제 1 대향 전극으로서 작용하는 커버 층을 포함하는 제 1 층 스택(3)을 증착하는 단계;
c) 적어도 하나의 전극(2)을 가진 제 1 표면 서브 영역으로부터 상기 제 1 층 스택(3)을 제거하는 단계;
d) 전체 표면 영역 위에 제 2 파장 범위의 전자기 복사의 방출을 야기하는 적어도 하나의 층 및 대향 전극으로서 작용하는 제 2 커버 층을 포함하는 제 2 층 스택(4)을 증착하는 단계;
e) 대향 전극으로서 작용하는 제 1 커버 층과 제 2 커버 층 사이에 도전 연결부(6)를 형성하는 단계.
Description
본 발명은 표면으로부터 일반적으로 적어도 2개의 파장 범위의 전자기 복사 및 특히 적어도 2개의 컬러를 갖는 광이 방출될 수 있는 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은 특히 상이한 컬러를 갖는 가시 파장 범위의 광을 방출하는 부품들의 제조에 이용되며, 한 컬러의 광이 방출되는 개별 표면 섹션들은 매우 작은 표면 영역들(픽셀이라고도 함)로부터 예를 들어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 광이 방출되는 풀 컬러-디스플레이에서 요구되는 바와 같이, 매우 작게 형성된다. 본 발명에 따른 방법은 조명 목적의 부품들을 제조하는데 이용될 수도 있다.
RGB-디스플레이의 제조를 위해 실질적으로 두 가지 방법이 구축되어 있다. 소위 쉐도우 마스크(shadow mask) 기술의 이용 시 다양한 발광 재료들이 의도대로 인접해서 증착될 수 있다(E. Cantatore, Applications of Organic and Printed Electronics, ISBN: 978-1-4614-3159-6, J. H. Kwon, R. Pode, H. Dong Kim, H. K. Chung, 제3.5.2, 픽셀 패터닝 기술, 67-70 페이지). 이 경우, 코팅될 표면 영역들은 코팅되어서는 안 되는 표면 영역들과 구조화된 박판 또는 필름(쉐도우 마스크)에 의해 분리된다. 이러한 기술은 주로 진공 코팅에 이용된다. 예를 들어 구조 크기 ≥30㎛를 갖는 RGB-픽셀이 형성될 수 있다. 전자기 복사가 방출되는 층 스택을 제조하기 위한 층 재료들은 상기 쉐도우 마스크의 개구를 통해 증발된다. 그러나 이러한 쉐도우 마스크의 처리 및 최소로 제한된 두께로 인해, 30㎛보다 작은 구조 크기는 제조될 수 없다.
공개된 다른 방법에서 컬러 스펙트럼의 원치 않는 부분들을 흡수하는 RGB-컬러 필터를 이용하여 간접적으로 RGB-컬러의 생성이 이루어진다(E. Cantatore, Applications of Organic and Printed Electronics, ISBN: 978-1-4614-3159-6, J. H. Kwon, R. Pode, H. Dong Kim, H. K. Chung, 제3.5.3, 컬러 필터 기술을 이용한 백색 OLED, 70-72 페이지). 이러한 RGB-컬러 필터는 포토리소그래피 공정에 의해 제조되므로 원칙적으로 상기 필터의 분해능은 매우 작다. 이를 위해 약 5㎛까지의 구조 크기가 공개되어 있다. 이러한 방법에서 먼저, 부분적인 표면 영역들 위에 해당 층 시스템이 백색 광원용 층 스택 위쪽에 증착됨으로써 가시 광 스펙트럼의 적색, 녹색 및 청색 부분들이 필터링되는 백색 광원용 층 스택이 기판 위에 증착된다. 이 경우 방출된 광 스펙트럼의 대부분은 이용되지 않으며, 제조된 부품의 전력 효율을 감소시킨다.
따라서 본 발명의 과제는, 섀도우 마스크 기술을 이용한 것보다 작은 구조 크기가 실현될 수 있고, 더 높은 전력 효율, 더 높은 작동 휘도 및 컬러 필터를 이용해서 제조된 부품보다 확장된 색 공간을 갖는 복수 파장 범위의 전자기 복사를 방출하는 부품을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다
상기 과제는 특허 청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 대상들에 의해 해결된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 제시된다.
적어도 제 1 파장 범위의 전자기 복사 및 제 2 파장 범위의 전자기 복사를 표면 영역 내에서 방출하는 기판을 포함하는 부품을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법에서, 먼저 기판이 준비되고, 상기 기판의 표면 위에 복수의 전극이 표면 영역 내에 형성된다. 기판으로서 예를 들어 선행기술에 공개된 실리콘 웨이퍼 기판 후면(Waferbackplane)이 사용될 수 있다. 기판의 전체 표면 영역 위에 제 1 파장 범위의 전자기 복사의 방출을 야기하는 적어도 하나의 층 및 제 1 대향 전극으로서 작용하는 커버 층을 포함하는 제 1 층 스택이 증착된다. 그리고 나서 적어도 하나의 전극을 가진 제 1 표면 서브 영역으로부터 제 1 층 스택이 다시 제거된다. 이어서 기판의 전체 표면 영역 위에 제 2 파장 범위의 전자기 복사의 방출을 야기하는 적어도 하나의 층 및 대향 전극으로서 작용하는 제 2 커버 층을 포함하는 제 2 층 스택이 증착된다. 마지막으로, 대향 전극으로서 작용하는 제 1 커버 층과 제 2 커버 층 사이에 도전 연결부가 형성된다.
기판은 표면 영역 내에 제 1 표면 서브 영역을 갖고, 상기 서브 영역들 위에 제 2 층 스택만이 증착된다. 제 1 표면 서브 영역들 밖의 표면 서브 영역들에서 제 1 층 스택 및 그 위에 제 2 층 스택이 기판 위에 증착된다. 기판 표면 위에 위치한 전극들과 대향 전극으로서 작용하는, 제 1 및 제 2 층 스택의 커버 층들 사이에 전압이 인가되면, 제 2 층 스택만 배치된 제 1 표면 서브 영역들에서 제 2 파장 범위의 전자기 복사가 방출되고, 제 1 표면 서브 영역들 밖의 표면 서브 영역들에서 제 1 파장 범위의 전자기 복사만이 방출된다. 또한, 제 1 표면 서브 영역들 외부의 표면 서브 영역들에서 제 1 층 스택 위에 제 2 층 스택이 증착되지만, 대향 전극으로서 작용하는 제 1 층 스택과 제 2 층 스택의 커버 층들은 서로 도전 연결되어 단락되기 때문에, 제 1 표면 서브 영역들 밖의 표면 서브 영역들에서 제 2 층 스택으로부터 제 2 파장 범위의 전자기 복사는 방출되지 않는다.
본 발명에 따른 방법에서 바람직하게, 전자기 복사를 방출하는 모든 층 스택은 먼저 기판의 표면 영역 위에 표면 전체에 증착되고, 층 증착 후에야 구조화된다. 층 증착 후에 층 스택의 구조화에 의해, 전자기 복사를 방출하기 위한 층 스택이 균일하게 구조화되어, 예를 들어 마스킹 프로세스를 이용해서 기판 위에 적층되는 방법에 비해 작은 구조 크기가 달성될 수 있다. 층 스택을 구조화하기 위해, 즉 표면 서브 영역으로부터 층 스택을 제거하기 위해, 예를 들어, 에너지 빔이 사용될 수 있다. 에너지 빔으로서 예를 들어 전자빔, 이온빔 및 특히 레이저빔도 적합하다. 표면 서브 영역으로부터 층 스택의 제거를 위해 레이저빔이 사용되는 경우, 본 발명에 따른 방법에서, 사용되는 레이저빔의 파장과 관련해서 높은 반사율을 갖는 재료가 기판의 표면 위에 배치되는 전극의 형성을 위해 사용되면 바람직하다.
실시예에서 표면 서브 영역으로부터 층 스택을 제거하기 위한 에너지 빔은 적어도 하나의 플래시램프에 의해 형성된다. 표면 서브 영역으로부터 층 스택의 제거는 예를 들어, 층 스택을 제거하기 전에 기판 위에 마스크가 배치됨으로써 실시될 수도 있다.
본 발명에 따른 방법은 또한, 표면으로부터 2개 이상의 상이한 파장 범위의 전자기 복사를 방출하는 부품을 제조하는데 적합하다. 예를 들어 또한 제 3 파장 범위의 전자기 복사가 기판의 전술한 표면 영역으로부터 방출되어야 하는 경우, 전술한 방법 단계들 다음에 하기 방법 단계들이 후속한다:
적어도 하나의 전극을 가진 제 2 표면 서브 영역으로부터 제 2 층 스택이 제거된다.
제 2 표면 서브 영역은 이 경우 제 1 표면 서브 영역 내에, 즉 기판 위에 제 2 층 스택만이 증착되는 표면 서브 영역 내에 위치한다. 후속해서 기판의 전체 표면 영역 위에 제 3 층 스택이 표면 전체에 증착되고, 이 경우 제 3 층 스택은 제 3 파장 범위의 전자기 복사의 방출을 야기하는 적어도 하나의 층 및 대향 전극으로서 작용하는 제 3 커버 층을 포함한다. 마지막으로 대향 전극으로서 작용하는 제 1 커버 층, 제 2 커버 층 및 제 3 커버 층 사이에 도전 연결부가 형성된다.
기판의 표면 영역은 기판 위에 제 3 층 스택만이 증착되는 서브 영역들을 갖는다. 즉, 상기 표면 영역은 또한 표면 서브 영역들을 갖고, 상기 표면 서브 영역들 위에 제 2 층 스택 및 그 위에 제 3 층 스택이 증착되고, 상기 표면 영역은 제 1 층 스택, 그 위에 제 2 층 스택 및 그 위에 제 3 층 스택이 증착되는 표면 서브 영역들을 갖는다.
완전성을 위해, 본 발명에 따라 3개 이상의 상이한 파장 범위를 갖는 전자기 복사를 방출할 수 있는 부품도 제조될 수 있는 것이 참조된다.
본 발명에 따른 방법에서, 대향 전극으로서 작용하는 상하로 증착된 모든 층스택의 커버 층들은 서로 도전 연결되어 단락된다는 사실에 기초해서, 다양한 서브 영역에서 기판 위에 직접 증착되는 층 스택만이 항상 전자기 복사를 방출한다. 유감스럽게도 이로 인해 단점들이 나타난다. 예를 들어 먼저 제 1 층 스택, 이어서 제 2 층 스택, 다음에 제 3 층 스택이 기판 위에 상하로 증착되고 본 발명에 따라 제 1 층 스택으로부터만 전자기 복사가 방출되는 서브 영역들에서, 제 1 층 스택으로부터 방출된 전자기 복사는 먼저 그 위에 놓인 제 2 및 제 3 층 스택을 더 통과해야 하고, 이는 전자기 복사의 일부의 흡수를 야기한다. 많은 응용예에서 이러한 단점이 무시될 수 있을 정도로 높은 투과율을 갖는, 전자기 복사를 방출하기 위한 층 스택들이 선행기술에 공개되어 있다.
따라서, 상하로 증착된 층 스택의 순서는 그 복사 수율에 따라서, 즉 방출된 전자기 복사가 최대 복사 수율을 갖는 층 스택이 제 1 층 스택으로서 기판 위에 증착되도록 선택되는 경우에 바람직하다. 복사 수율은 층 스택의 소비된 전기 출력 대 방출된 복사 출력의 비율을 나타낸다.
다른 실시예에서 상하로 적층된 층 스택의 순서는 다른 층 스택의 방출된 전자기 복사와 관련해서 하나의 층 스택의 투과율에 따라서 선택된다. 즉, 다른 층 스택의 방출된 전자기 복사와 관련해서 최대 투과율을 갖는 층 스택이 최상위 층 스택으로서 증착된다.
선행기술에, 본 발명에 따른 방법에 모두 적합한, 전자기 복사를 방출하기 위한 다양한 층 스택이 공개되어 있다. 유기 층들을 포함하는 층 스택에 대한 중요성이 증가하고 있다. 단지 예로서, 이에 국한되지 않지만, 영어 전문 용어 및 괄호 안의 관련 약어를 갖는 상기 부분 층들 중 일부가 아래에 열거된다: 홀 주입 층(Hole Injection Layer; HIL), 홀 수송층(Hole Transport Layer; HTL), 전자 차단 층(Electron Blocking Layer; EBL), 방출층(Emission Layer; EML), 홀 차단 층(Hole Blocking Layer; HBL), 전자 수송층(Electron Transport Layer; ETL). 대안으로서, 무기 층들을 포함하며 전자기 복사를 방출하기 위한 공개된 층 스택들도 본 발명에 따른 방법에 적합하다.
전술한 바와 같이, 바람직하게는 표면에 다수의 전극이 미리 형성된 후에 그 위에 층 스택이 증착되는 기판이 본 발명에 따른 방법에 사용되고, 이 경우 각각의 층 스택은 대향 전극으로서 작용하는 커버 층을 포함한다. 바람직한 실시예에서 기판 위에 제공된 전극들은 애노드로서 형성되고, 대향 전극으로서 작용하는 커버 층들은 캐소드로서 형성된다. 그러나 대안으로서, 기판 위에 제공된 전극들을 캐소드로서 형성하고, 대향 전극으로서 작용하는 커버 층들을 애노드로서 형성하는 것도 가능하다.
본 발명은 계속해서 실시예를 참고로 설명된다.
도 1 내지 도 7은 적색, 녹색 및 청색 컬러를 표면의 서브 영역들에서 방출하는 본 발명에 따라 제조된 부품의 제조 단계들을 개략적으로 도시한 도면.
도 1 내지 도 7의 모든 도면에서 각각 상부에는 관련 방법 단계에 따른 부품의 평면도가 도시되고, 하부에는 부품의 횡단면이 도시된다.
도 1에 준비된 기판(1)이 개략적으로 도시되고, 상기 기판의 표면에 복수의 애노드(2)가 배치된다. 실시예에서 기판(1)은 선행기술에 공개된 실리콘-웨이퍼 기판 후면으로서 형성된다. 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 기판(1)의 표면 영역 위에 공개된 방법 단계들에 의해 선행기술에 공개된 제 1 층 스택(3)이 표면 전체에 증착된다. 층 스택(3)은 적색 컬러의 광을 방출하는 적어도 하나의 유기 층과 캐소드 커버 층을 포함한다. 도 3은, 후속해서 기판 표면 영역의 폭(A)을 갖는 제 1 서브 영역으로부터 제 1 층 스택(3)이 레이저빔을 이용해서 제거되는 것을 도시한다. 도 3에서 또한 할 수 있는 바와 같이, 폭(A)을 갖는 서브 영역은 기판 표면 위에 복수의 애노드(2)를 갖는다.
도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이, 후속해서 기판(1)의 전체 표면 영역 위에 공개된 방법 단계들에 의해 선행기술에 공개된 제 2 층 스택(4)이 표면 전체에 증착된다. 층 스택(4)은 녹색 광을 방출하는 적어도 하나의 유기 층과 캐소드 커버 층을 포함한다.
도 5는, 후속해서 기판 표면 영역의 폭(B)을 갖는 제 2 서브 영역으로부터 레이저빔을 이용해서 제 2 층 스택(4)이 제거되는 것을 도시한다. 도 4에서도 알 수 있는 바와 같이, 폭(B)을 갖는 서브 영역은 기판 표면 위에 복수의 애노드(2)를 갖는다.
후속해서, 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이, 기판(1)의 전체 표면 영역 위에 공개된 방법 단계들에 의해 선행기술에 공개된 제 3 층 스택(5)이 표면 전체에 증착된다. 층 스택(5)은 청색 컬러의 광을 방출하는 적어도 하나의 유기 층 및 캐소드 커버 층을 포함한다.
후속해서, 예를 들어 층 에지를 따라 연장될 수 있는 도전 연결부(6)가 제 1 층 스택(3), 제 2 층 스택(4) 및 제 3 층 스택(5)의 캐소드 커버 층들 사이에 형성되고, 이로써 캐소드 커버 층들은 서로 전기적으로 단락된다. 애노드(2)와 캐소드 커버 층들 사이에 전압이 인가하면, 애노드(2)로 덮인 기판(1)의 표면 섹션들은 각각의 애노드(2)에 직접 인접하는 층 스택(3, 4 또는 5)의 컬러의 광을 방출한다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 개별 컬러 표면 영역들의 구조가 쉐도우 마스크 기술을 이용하는 제조 방법에서보다 작은 부품들이 제조될 수 있다. 예를 들어 한 자리 수 마이크로미터 범위의 구조 크기들이 구현될 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 부품들의 전력 효율은 컬러 필터 기술을 이용해서 제조된 부품들보다 높다.
Claims (15)
- 적어도 제 1 파장 범위의 전자기 복사 및 제 2 파장 범위의 전자기 복사를 표면 영역 내에서 방출하는 기판(1)을 포함하는 부품을 제조하기 위한 방법에 있어서,
a) 표면 위에 복수의 전극(2)이 표면 영역 내에 형성된 기판(1)을 준비하는 단계;
b) 전체 표면 영역 위에 제 1 파장 범위의 전자기 복사의 방출을 야기하는 적어도 하나의 층 및 제 1 대향 전극으로서 작용하는 커버 층을 포함하는 제 1 층 스택(3)을 증착하는 단계;
c) 적어도 하나의 전극(2)을 가진 제 1 표면 서브 영역으로부터 상기 제 1 층 스택(3)을 제거하는 단계;
d) 전체 표면 영역 위에 제 2 파장 범위의 전자기 복사의 방출을 야기하는 적어도 하나의 층 및 대향 전극으로서 작용하는 제 2 커버 층을 포함하는 제 2 층 스택(4)을 증착하는 단계;
e) 대향 전극으로서 작용하는 제 1 커버 층과 제 2 커버 층 사이에 도전 연결부(6)를 형성하는 단계
를 포함하는, 적어도 제 1 파장 범위의 전자기 복사 및 제 2 파장 범위의 전자기 복사를 표면 영역 내에서 방출하는 기판(1)을 포함하는 부품을 제조하기 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
f) 적어도 하나의 전극(2)을 가진 제 2 표면 서브 영역으로부터 상기 제 2 층 스택(4)을 제거하는 단계;
g) 전체 표면 영역 위에 제 3 파장 범위의 전자기 복사의 방출을 야기하는 적어도 하나의 층 및 대향 전극으로서 작용하는 제 3 커버 층을 포함하는 제 3 층 스택(5)을 증착하는 단계; 및
h) 대향 전극으로서 작용하는 제 1 커버 층, 제 2 커버 층 및 제 3 커버 층 사이에 도전 연결부(6)를 형성하는 단계
를 포함하는, 부품을 제조하기 위한 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
표면 서브 영역으로부터 상기 제 1 층 스택(3) 및/또는 상기 제 2 층 스택(4)을 제거하기 위해 에너지 빔이 사용되는 것인, 부품을 제조하기 위한 방법. - 제 3 항에 있어서,
에너지 빔으로서 전자빔이 사용되는 것인, 부품을 제조하기 위한 방법. - 제 3 항에 있어서,
에너지 빔으로서 레이저빔이 사용되는 것인, 부품을 제조하기 위한 방법. - 제 3 항에 있어서,
에너지 빔으로서 이온빔이 사용되는 것인, 부품을 제조하기 위한 방법. - 제 3 항에 있어서,
에너지 빔의 형성을 위해 적어도 하나의 플래시램프가 사용되는 것인, 부품을 제조하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
표면 서브 영역으로부터 상기 제 1 층 스택(3) 및/또는 상기 제 2 층 스택(4)을 제거하기 전에, 기판 위에 마스크가 배치되는 것인, 부품을 제조하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
기판(1)으로서 실리콘-웨이퍼 기판 후면이 사용되는 것인, 부품을 제조하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극(2)은 애노드로서 형성되고, 대향 전극으로서 작용하는 커버 층은 캐소드로서 형성되는 것인, 부품을 제조하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
전극은 캐소드로서 형성되고, 대향 전극으로서 작용하는 커버 층은 애노드로서 형성되는 것인, 부품을 제조하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
전자기 복사를 방출하는 적어도 하나의 층은 유기 층으로서 형성되는 것인, 부품을 제조하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
전자기 복사를 방출하는 적어도 하나의 층은 무기 층으로서 형성되는 것인, 부품을 제조하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 층 스택으로서, 최대 복사 수율을 갖는 전자기 복사를 방출하는 적어도 하나의 층을 가진 층 스택이 증착되는 것인, 부품을 제조하기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
최상위 층 스택으로서, 다른 층 스택으로부터 방출된 전자기 복사와 관련해서 최대 투과율을 갖는 층 스택이 증착되는 것인, 부품을 제조하기 위한 방법.
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