KR20210066928A - 유기 발광 다이오드 마이크로-스크린의 픽셀 제조 방법 - Google Patents
유기 발광 다이오드 마이크로-스크린의 픽셀 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 방법은:
a) 구조화된 제1 전극(E1)을 포함하는 기판(1)을 제공하는 단계;
b) 구조화된 제1 전극(E1) 상에 유전층(2)을 형성하는 단계;
c) 구조화된 제1 전극(E1)이 자유 영역들을 갖도록 유전층(2) 내에 개구부를 형성하는 단계;
d) 투명하고 전도성인 스페이서 층(3)을 형성하는 단계로서, 스페이서 층은:
- 유전층(2) 위로 연장하는 제1 부분;
- 자유 영역 위로 연장하는 제2 부분(31)을 포함하는, 스페이서 층(3) 형성 단계;
e) 스페이서 층(3)의 제1 부분을 제거하는 단계;
f) 백색광을 방출하도록 구성된 유기 발광층들의 스택(4)을 형성하는 단계;
g) 스택(4) 상에 제2 전극(E2)을 형성하는 단계를 포함하고,
단계 d)는, 스페이서 층(3)의 제2 부분(31)이 적색, 녹색 및 청색 광의 투과를 각각 허용하도록 설계된 제1, 제2 및 제3 두께들을 갖도록 수행된다.
a) 구조화된 제1 전극(E1)을 포함하는 기판(1)을 제공하는 단계;
b) 구조화된 제1 전극(E1) 상에 유전층(2)을 형성하는 단계;
c) 구조화된 제1 전극(E1)이 자유 영역들을 갖도록 유전층(2) 내에 개구부를 형성하는 단계;
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e) 스페이서 층(3)의 제1 부분을 제거하는 단계;
f) 백색광을 방출하도록 구성된 유기 발광층들의 스택(4)을 형성하는 단계;
g) 스택(4) 상에 제2 전극(E2)을 형성하는 단계를 포함하고,
단계 d)는, 스페이서 층(3)의 제2 부분(31)이 적색, 녹색 및 청색 광의 투과를 각각 허용하도록 설계된 제1, 제2 및 제3 두께들을 갖도록 수행된다.
Description
본 발명은 유기 발광 다이오드(OLED) 마이크로스크린의 기술 분야에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 가상 현실 또는 증강 현실 헤드셋과 안경, 카메라 뷰파인더, 헤드업 디스플레이, 피코 프로젝터 등의 제조에 적용될 수 있다.
종래 기술, 특히 문헌 EP 1 672 962 A1로부터 공지된 전면-발광 유기 발광 다이오드 마이크로스크린의 픽셀은 다음을 연속적으로 포함한다:
- 기판;
- 가시 스펙트럼에서 반사성이며 기판 상에 형성되는 제1 전극;
- 제1 전극 상에 형성되는 스페이서 층;
- 백색광을 방출하기 위해 구성되고, 스페이서 층 상에 형성되는 유기 발광층들의 스택;
- 가시 스펙트럼에서 반-투명하고, 스택 상에 형성되는 제 2 전극으로서, 제1 및 제2 전극은 광학 공진기를 형성하는, 제2 전극;
스페이서 층은 제1, 제2 및 제3 부분을 포함하며, 이들의 두께는 광학 공진기가 스택에 의해 방출된 백색광으로부터 적색, 녹색 및 청색 광의 투과를 각각 허용하여 각각 적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀을 형성하도록 조정된다.
종래 기술의 그러한 픽셀은 간섭 필터를 형성하는 패브리-페로 광학 공진기에 의해 컬러 필터의 생략을 가능하게 한다. 필터링된 파장의 범위는 스페이서 층의 제1, 제2 및 제3 부분의 두께에 의해 결정되며, 이는 광학 공동(제1 및 제2 전극에 의해 구획됨)의 두께가 조정되는 것을 허용하여, 광학 공진기가 유기 발광층의 스택에 의해 방출된 백색광으로부터 적색, 녹색 및 청색 광의 투과를 개별적으로 허용할 수 있도록 한다.
이러한 필터링 방식은 배면-발광 마이크로 스크린에 대해 유사한 방법을 통해 얻어질 수 있다. 용어를 단순화하기 위해서, 비록 배면-발광의 경우 간섭 효과가 더 적더라도, 공진기가 계속 언급될 것이다.
하지만 적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀을 전자적으로 제어하는 것이 스페이서 층 및/또는 유기 발광층들의 스택 내의 전도층에 의한 인접한 서브 픽셀들 간의 측방향 전기 전도의 존재로 인한 누화 현상을 초래할 수 있는 한, 종래 기술의 그러한 픽셀은 완전히 만족스럽지 않다.
본 발명은 전술된 단점을 완전히 또는 부분적으로 해결하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해서, 본 발명의 일 주제는 유기 발광 다이오드 마이크로 스크린의 픽셀의 제조 방법으로서, 순차적으로:
a) 구조화된 제1 전극을 포함하는 기판을 제공하는 단계;
b) 구조화된 제1 전극 상에 유전층을 형성하는 단계;
c) 유전층 상에 개구부를 형성하는 단계로서, 구조화된 제1 전극은 자유 영역을 가지고 있으며, 개구부는 적색, 녹색 그리고 청색 서브-픽셀을 수용하도록 의도된, 개구부 형성 단계;
d) 가시 스펙트럼에서 투명하고 전기적으로 전도성인 스페이서 층을 형성하는 단계로서, 스페이서 층은:
- 유전층 위로 연장하는 제1 부분, 및
- 개구부 내에서, 구조화된 제1 전극의 자유 영역 위로 연장하는 제2 부분
을 포함하는, 스페이서 층 형성 단계;
e) 스페이서 층의 제1 부분을 제거하는 단계;
f) 백색광을 방출하도록 구성된 유기 발광 층의 스택을 형성하는 단계로서, 스택은:
- 유전층 위로 연장하는 제1 부분, 및
- 개구부 내에서, 스페이서 층의 제2 부분 위로 연장하는 제2 부분을 포함하는, 스택 형성 단계;
g) 스택이 제1 전극과 함께 광학 공진기를 획득하도록 유기 발광 층의 스택 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
단계 d)는, 개구부 내에서 스페이서 층의 제2 부분이 제1, 제2 및 제3 두께를 갖도록 수행되고, 이 두께들은 광학 공진기가 유기 발광층들의 스택에 의해 방출된 백색광으로부터의 적색, 녹색 및 청색 광의 투과를 각각 허용하도록 설계된다.
그러므로, 본 발명에 따른 그러한 방법은 패브리-페로 광학 공진기를 획득하는 것을 가능하게 하고, 이와 동시에 인접한 서브 픽셀들 간의 누화 현상을 현저히 감소시킨다. 이것은:
ⅰ) 단계 e)에서 스페이서 층의 제1 부분을 제거하는 단계, 및
ⅱ) 단계 f)에서 유기 발광층의 스택의 제2 부분, 즉, 전극 간에 위치한 유효 부분을 개구부의 내부에 매립하는 단계
에 의해 가능해진다.
따라서, 본 발명에 따른 이러한 방법은 스페이서 층의 제1 부분에 의해서, 그리고 유기 발광층들의 스택 내의 전도층의 존재에 의해서 야기될 수 있는 측방향 전기 전도를 없애는 것을 가능하게 한다.
또한, 본 발명에 따른 이러한 방법은 구조화된 제1 전극의 에지 상의 스페이서 층의 존재를 보장하여, 에지 효과를 예방하는 것을 가능하게 한다. 이는 단계 d)에서 스페이서 층의 제2 부분을 개구부 내에 매립함으로써 가능하게 된다.
정의
- 용어 "마이스로스크린"은 각각의 픽셀의 면적이 30㎛ x 30㎛ 이하인 스크린을 의미한다.
- 용어 "기판"은 자체-지지 물리적 운반체를 의미하며, 이는 바람직하게는 전자 기기 또는 전자 구성요소의 통합을 허용하는 기본 재료로 이루어진다. 예를 들어, 통상적으로 기판은 반도체 재료의 단결정 잉곳에서 잘라낸 웨이퍼를 사용한다.
- 용어 "구조화된 전극"은 패턴들의 세트를 구획하는 불연속적인 표면을 나타내는 전극을 의미한다.
- 용어 "유전층"은 300K에서 10-8 S·cm-1 미만의 전기 전도도를 갖는 유전체 재료로 이루어진 층을 의미한다.
- 용어 "자유 영역"은 유전층으로 덮여지지 않은 제1 전극의 영역을 의미한다.
- 용어 "가시 스펙트럼"은 380㎚ 내지 780㎚의 전자기적 스펙트럼을 의미한다.
- 용어 "투명"은 가시 스펙트럼에 걸쳐서 평균적으로 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더 바람직하게는 85% 이상, 더더욱 바람직하게는 90% 이상의 강도 투과 계수(intensity transmission coefficient)를 갖는 스페이서 층을 의미한다.
- 용어 "전기적으로 전도적"은 300K에서 102 S/cm 이상의 전기전도도를 갖는 스페이서 층을 의미한다.
- 용어 "개구부 내부"는 스페이서 층의 제2 부분의 표면이 유전층의 표면보다 낮은 레벨에 위치하는 것을 의미한다. 이와 비슷하게, 유기 발광층의 스택의 제2 부분의 표면은 유전층의 표면보다 낮은 레벨에 위치한다.
- 용어 "두께"는 픽셀 또는 서브픽셀의 표면의 법선을 따라 취해진 치수를 의미한다.
본 발명에 따른 이 방법은 하나 또는 그 이상의 다음 특징을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 단계 e)는 단계 e)의 말미에 스페이서 층의 제2 부분과 유전층이 100㎚ 이상의 단차 높이를 갖도록 수행된다.
용어 "단차 높이"는 유전층의 표면과 스페이서 층의 제2 부분의 표면 사이의 - 픽셀 표면의 법선을 따라 취해진 - 치수를 의미한다.
그런 높이차가 제공하는 한 가지 이점은 적색, 녹색 그리고 청색 서브픽셀들 간의 누화 현상을 현저히 줄일 수 있다는 점이다. 특히, 유기 발광층의 스택 내에 있는 전도층의 존재에 의해 야기될 수 있는 측방향 전기 전도가 이 단차 높이로 인해 크게 제한된다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 단계 e)는 화학-기계적 연마를 통해 수행된다.
그로 인해 제공되는 한 가지 이점은 스페이서 층의 제1 부분을 제거하는 작업의 속도이다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 단계 d)에서 형성된 스페이서 층은 전기적으로 전도성이고 가시 스펙트럼에서 투명한 적어도 하나의 산화물을 포함한다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 산화물은 인듐 주석 산화물, 주석 산화물(SnO2) 및 아연 산화물(ZnO) 중에서 선택된다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 단계 d)가 실행됨으로써 제1 두께는 100㎚, 제2 두께는 50㎚, 제3 두께는 10㎚ 이다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 단계 c)에서 형성된 개구부는 500㎚ 내지 10㎛ 의 폭을 갖는다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 단계 b)에서 형성된 유전체 층은 SiO2 및 SiN 중에서 선택된 재료로 이루어진다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 단계 b)에서 형성된 유전체 층은 150㎚ 내지 300㎚의 두께를 갖는다.
그로 인해 얻어지는 한 가지 이점은:
- 단계 b)에서 수행되는 화학-기계적 연마로 인해 물질이 소모된 이후에, 스페이서 층의 제2 부분과 유전층 사이의 만족스러운 단차 높이(일반적으로 100㎚ 이상)를 얻기에 충분히 두꺼운 두께;
- 유전층의 형성 시간이 과도하게 증가하지 않기 위해 충분히 얇은 두께;
를 모두 조합한 것이다.
본 발명의 한 가지 특징에 따르면, 제1 및 제2 전극은 바람직하게 Al, Ag, Pt, Cr, Ni, W으로부터 선택된 금속 재료 및/또는 투명한 전도성 산화물로 이루어진다.
그러한 금속 재료들은 높은 전기 전도도와 가시 스펙트럼에서 높은 강도의 반사 계수를 나타낸다. 전극이 투명해야하거나 반-투명해야하는 경우에는 가시 스펙트럼에서 투명하고 전기적으로 전도성인 산화물이 선호된다.
본 발명의 하나의 특성에 따르면, 단계 a)에서 제공되는 기판은 가시 스펙트럼에서 투명하고, 단계 a)에서 제공되는 구조화된 제1 전극은 가시 스펙트럼에서 반-투명하고, 그리고 단계 g)에서 형성된 제2 전극은 가시 스펙트럼에서 반사성이다.
용어 "투명"은 기판이 가시 스펙트럼에 걸쳐 평균적으로 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더 바람직하게는 85% 이상 그리고 더더욱 바람직하게는 90% 이상의 강도 투과 계수를 갖는 것을 의미한다.
용어 "반-투명"은 구조화된 제1 전극이 가시 스펙트럼에 걸쳐 평균적으로 30% 내지 70%의 강도 투과 계수를 갖는 것을 의미한다.
용어 "반사성"은 제2 전극이 가시 스펙트럼에 걸쳐 평균적으로 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더 바람직하게는 85% 이상 그리고 더 바람직하게는 90% 이상의 강도 반사 계수를 갖는 것을 의미한다.
그로 인해서 제공되는 한 가지 이점은 배면-발광 구조로 알려진, 즉, 기판을 통한 발광을 얻을 수 있다는 점이다.
본 발명의 하나의 특징에 따라, 단계 a)에서 제공되는 기판은 반도체 재료, 바람직하게는 실리콘, 또는 유리로 만들어지고, 단계 a)에서 제공되는 구조화된 제1 전극은 가시 스펙트럼에서 반사성이고, 단계 g)에서 형성되는 제2 전극은 가시 스펙트럼에서 반-투명하다.
용어 "반도체"는 물질이 300K에서 10-8 S·cm-1 내지 102 S·cm-1 의 전기전도도를 갖는 것을 의미한다.
용어 "반사성"은 구조화된 제1 전극이 가시 스펙트럼에 걸쳐 평균적으로 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더 바람직하게는 85% 이상 그리고 더 바람직하게는 90% 이상의 강도 반사 계수를 갖는 것을 의미한다.
용어 "반-투명"은 제2 전극이 가시 스펙트럼에 걸쳐 평균적으로 30% 내지 70%의 강도 투과 계수를 갖는 것을 의미한다.
그로 인해서 제공되는 한 가지 이점은 전면-발광 구조로 알려진, 즉, 제2 전극을 통한 발광을 얻을 수 있다는 점이다. 따라서, 기판은 마이크로스크린의 발광 효율에 영향을 주지 않으면서 적색, 녹색 그리고 청색 서브-픽셀들을 제어하는 회로를 포함한다. 기판이 유리로 이루어질 때는 TFT(박막 트랜지스터) 회로가 선택될 것이고, 기판이 반도체 재료, 특히 Si로 이루어질 때는 CMOS(상보형 금속-산화물 반도체) 회로가 선택될 것이다.
다른 특징들 및 이점들은 본 발명의 다양한 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이고, 상세한 설명은 예시와 첨부된 도면에 대한 참조를 수반한다.
도 1 내지 도 8은 기판의 법선을 따라 취해진 개략적인 단면도로서, 본 발명에 따른 방법의 단계들을 예시한다.
가독성 및 이해의 편의성을 위해, 상술된 도면들은 개략적이며 실척이 아님에 주의해야 한다.
도 1 내지 도 8은 기판의 법선을 따라 취해진 개략적인 단면도로서, 본 발명에 따른 방법의 단계들을 예시한다.
가독성 및 이해의 편의성을 위해, 상술된 도면들은 개략적이며 실척이 아님에 주의해야 한다.
단순화를 위하여, 동일하거나 다양한 실시예들에서 동일한 기능을 수행하는 요소들은 동일한 도면 부호로 표시될 것이다.
도 1 내지 도 8에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 주제는 유기 발광 다이오드 마이크로스크린의 픽셀의 제조 방법이며, 순차적으로:
a) 구조화된 제1 전극(E1)을 포함하는 기판(1)을 제공하는 단계;
b) 구조화된 제1 전극(E1) 상에 유전층(2)을 형성하는 단계;
c) 유전층(2) 내에 개구부(20)를 형성하는 단계로서, 구조화된 제1 전극(E1)은 자유 영역(ZL)을 가지고, 개구부(20)는 적색, 녹색 및 청색 서브픽셀들(PR, PV, PB)을 수용하도록 의도되는, 개구부(20) 형성 단계;
d) 가시 스펙트럼에서 투명하고, 전기적으로 전도성인 스페이서 층(3)을 형성하는 단계로서, 스페이서 층(3)은:
- 유전층(2) 위로 연장하는 제1 부분(30);
- 개구부(20) 내에서, 구조화된 제1 전극(E1)의 자유 영역(ZL) 위로 연장하는 제2 부분(31)을 포함하는, 스페이서 층(3) 형성 단계;
e) 스페이서 층(3)의 제1 부분(30)을 제거하는 단계
f) 백색광을 방출하도록 구성되는 유기 발광층의 스택(4)을 형성하는 단계로서, 스택(4)은:
- 유전층(2) 위로 연장하는 제1 부분(40); 및
- 개구부(20) 내에서, 스페이서 층(3)의 제2 부분(31) 위로 연장하는 제2 부분(41)을 포함하는, 스택(4) 형성 단계;
g) 제1 전극(E1)과 함께 광학 공진기를 획득하기 위해, 유기 발광층들의 스택(4) 상에 제2 전극(E2)을 형성하는 단계를 포함하고,
단계 d)는 개구부(20) 내에서 스페이서 층(3)의 제2 부분(31)이 제1, 제2 및 제3 두께를 갖도록 수행되고, 이 두께들은 광학 공진기가 유기 발광층들의 스택(4)에 의해 방출된 백색광으로부터의 적색, 녹색 및 청색 광의 투과를 각각 허용하도록 설계된다.
단계 a) 및 단계 b)는 도 1에 예시된다. 단계 c)는 도 2에 예시된다. 단계 d)는 도 3 내지 도 5에 예시된다. 단계 e)는 도 6에 예시된다. 단계 f)는 도 7에 예시된다. 단계 g)는 도 8에 예시된다.
기판 및 아키텍처의 타입
배면-발광 아키텍처로 알려진, 제1 아키텍처에 따르면:
- 단계 a)에서 제공된 기판(1)은 가시 스펙트럼에서 투명하고, 유리로 이루어질 수 있고,
- 단계 a)에서 제공된 구조화된 제1 전극(E1)은 가시 스펙트럼에서 반-투명하고, 예컨대 투명한 전도성 산화물로 이루어질 수 있고,
- 단계 g)에서 형성된 제2 전극(E2)는 가시 스펙트럼에서 반사성이며, 예컨대 금속 재료로 이루어질 수 있다.
전면-발광 아키텍처로 알려진, 제2 아키텍처에 따르면:
- 단계 a)에서 제공된 기판(1)은 반도체 재료, 바람직하게는 실리콘, 또는 유리로 이루어지고,
- 단계 a)에서 제공된 구조화된 제1 전극(E1)은 가시 스펙트럼에서 반사성이고, 예컨대 금속 재료로 이루어질 수 있고,
- 단계 g)에서 형성된 제2 전극(E2)은 가시 스펙트럼에서 반-투명하고, 예컨대 투명한 전도성 산화물로 이루어질 수 있다.
구조화된 제1 전극
구조화된 제1 전극(E1)은 유리하게는 금속 재료로 이루어지고, 바람직하게는 Al, Ag, Pt, Cr, Ni, W 중에서 선택되거나, 또는 투명한 전도성 산화물로 이루어진다.
제1 전극(E1)은 바람직하게는 애노드이다. 그러나, 제1 전극(E1)은 만약 유기 발광 층들의 스택(4)의 구조가 반전된다면 캐소드일 수 있다.
단계 a)는:
a1) 기판(1)을 제공하는 단계;
a2) 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 블랭킷 퇴적 기법을 통해 기판(1) 상에 제1 전극(E1)을 퇴적시키는 단계;
a3) 리소그래피를 통해 제1 전극(E1)을 구조화하는 단계;
를 포함할 수 있다.
구조화된 제1 전극(E1)의 패턴들은 바람직하게는 0.5㎛ 내지 1㎛ 만큼의 폭만큼 분리된다. 이 폭은 바람직하게는 4㎛ 내지 5㎛의 마이크로스크린의 서브-픽셀의 매트릭스-배열의 피치를 획득하는 것을 가능하게 한다.
아키텍처가 배면-발광 아키텍처일 때, 구조화된 제1 전극(E1)은 가시 스펙트럼에서 반-투명하게 설계된 두께를 갖는다. 따라서, 제1 전극(E1)은 예컨대 투명한 전도성 산화물(예를 들어, ITO)로 만들어질 수 있다.
아키텍처가 전면-발광 아키텍처일 때, 구조화된 제1 전극(E1)은 가시 스펙트럼에서 반사성으로 설계된 두께를 갖는다. 그러면 제1 전극(E1)은 예컨대 금속 재료로 만들어질 수 있다.
유전층
단계 b)에서 형성된 유전층(2)는 유리하게 SiO2 및 SiN으로부터 선택된 재료로 만들어진다.
단계 b)는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 퇴적 기법을 이용하여 수행될 수 있다.
단계 b)에서 형성된 유전층(2)는 유리하게는 150㎚ 내지 300㎚의 두께를 갖는다.
단계 c)는 단계 e)의 마지막에는 스페이서 층(3)의 제2 부분(31)과 유전층(2)이 100㎚ 이상의 단차 높이를 갖는 충분히 경사진 에칭 측벽을 획득하기 위하여 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 에칭 기법을 이용하여 수행될 수 있는데, 이것은 유기 발광층의 스택(4)의 퇴적의 불연속성을 보장하기 위한 것이다. 단계 c)에서 형성된 개구부(20)는 유리하게는 500㎚ 내지 10㎛의 폭을 갖는다. 유전층(2) 내의 개구부(20)는 직사각형 단면을 가질 수 있다. 용어 "단면"은 픽셀의 표면의 법선을 따르는, 즉, 유전층(2)의 두께 내의 섹션이다. 대안으로서, 유전층(2)의 개구부(20)는 예컨대 포물선 단면처럼 다르게 형성된 단면을 가질 수 있으며, 이는 빛의 추출에 유리할 것이다.
스페이서 층의 형성
단계 d)에서 형성된 스페이서 층(3)은 유리하게는 전기적으로 전도성이고 가시 스펙트럼에서 투명한 산화물을 적어도 하나 이상 포함한다(이하에서 투명한 전도성 산화물은 TCO로 지칭된다). 산화물 또는 산화물들은 유리하게는 인듐-주석 산화물, 주석 산화물(SnO2) 및 아연 산화물(ZnO)로부터 선택된다. 아연 산화물(ZnO)은 바람직하게는 알루미늄-도핑된다. 주석 산화물(SnO2)은 바람직하게는 알루미늄-도핑된다. 인듐-주석 산화물의 다른 유도체, 주석 산화물(SnO2)의 다른 유도체 및 아연 산화물(ZnO)의 다른 유도체들도 고려될 수 있다.
단계 d)는 개구부(20) 내에서 스페이서 층(3)의 제2 부분(31)이 제1, 제2 및 제3 두께를 갖도록 수행되고, 이 두께들은 각각 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들(PR, PV, PB)을 수용하도록 의도된다. 결과적으로, 단계 d)는 순차적으로:
d1) 유전층(2) 상 및 유전층(2) 내의 개구부(20) 내에 제1 TCO(3a)를 퇴적시키는 단계;
d2) 청색 서브-픽셀(PB)을 수용하도록 의도된 개구부(20)를 마스킹하는 단계;
d3) 제1 TCO 상에 제2 TCO(3b)를 퇴적시키는 단계;
d4) 녹색 서브-픽셀(PV)를 수용하도록 의도된 개구부(20)를 마스킹하는 단계;
d5) 제2 TCO 상에 제3 TCO(3c)를 퇴적시키는 단계를 포함한다.
단계 d1)은 도 3에 예시된다. 단계 d2) 및 d3)은 도 4에 예시된다. 단계 d4) 및 d5)는 도 5에 예시된다.
단계 d1), d3) 및 d5)는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 퇴적 기법을 이용하여 수행된다. 단계 d2) 및 d4)는 감광 수지(5)를 이용하여 수행될 수 있다. 스페이서 층(3)의 제2 부분(31)의 제1 두께는 단계 d1)에서 퇴적된 제1 TCO(3a)의 두께에 해당한다. 스페이서 층(3)의 제2 부분(31)의 제2 두께는 각각 단계 d1) 및 d3)에서 퇴적된 제1 및 제2 TCO(3a, 3b)의 두께의 합에 해당한다. 스페이서 층(3)의 제2 부분(31)의 제3 두께는 각각 단계 d1), d3) 및 d5)에서 퇴적된 제1, 제2 및 제3 TCO(3a, 3b, 3c)의 두께의 합에 해당한다. 제1, 제2 및 제3 TCO(3a, 3b, 3c)는 동일한 또는 상이한 재료들로 이루어질 수 있는 것에 주의해야 한다.
단계 d)는 제1 두께는 100㎚, 제2 두께는 50㎚, 그리고 제3 두께는 10㎚가 되도록 유리하게 수행된다. 이러한 두께들의 값은 실험 퇴적 조건들에 관련된 일반적인 공차들 안에서 이해되고, 용어의 수학적인 의미에서 완벽하게 동일한 값들은 아니다.
스페이서 층의 제거
단계 e)는 단계 e)의 마지막에 스페이서 층(3)의 제2 부분(31)과 유전층(2)이 100㎚ 이상의 단차 높이를 갖도록 유리하게 수행된다.
단계 e)는 화학-기계적 연마를 통해 유리하게 수행된다. 단계 e)는 유전층(2)의 표면을 개방하기 위해 수행된다. 게다가, 이러한 단계 e)는 유전층(2)의 표면을 고르게 하는 것을 가능하게 한다.
단계 e)는 스페이서 층(3)의 제1 부분(30)이 과도하게 얇은 두께를 가질 때, 하부 유전층(2)의 일부의 제거를 수반할 수 있다.
단계 d2) 및 d4)에서 사용되고 개구부(20)에 잔류하는 감광 수지(5)는 단계 e) 이후에 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 스트리핑 기법을 이용하여 제거된다.
도 6bis에 예시된 바와 같이, 유전체 필름(2')은 이후에 유전층(2)의 자유 표면 및 스페이서 층(3)의 제2 부분(31) 상에 유리하게 형성된다. 비제한적인 예로써, 유전체 필름(2')은 Al2O3, HfO2, Ta2O5로부터 선택된 재료로 이루어질 수 있다. 유전체 필름(2')은 유리하게는 1㎚ 내지 10㎚, 바람직하게는 1㎚ 내지 5㎚의 두께를 갖는다. 유전체 필름(2')는 원자층 퇴적(ALD)을 통해 형성될 수 있다. 이어서 트렌치의 저부에서, 스페이서 층(3)의 제2 부분(31)을 개방하기 위해, 개구부(20) 내에서 유전체 필름(2')이 에칭된다. 유전체 필름(2')이 개구부(20)의 저부에서 에칭되는데, 이는 전기적 절연 기능을 보장하는 동시에 적색, 녹색 그리고 청색 서브-픽셀들(PR, PV, PB)의 치수를 과도하게 감소시키지 않게 하기 위함이다. 개구부(20)의 저부에서 유전체 필름(2')을 에칭하는 것은 리소그래피를 통해 수행될 수 있다. 획득된 유전체 필름(2')은 제1 및 제2 전극(E1, E2) 사이의 단락을 방지하도록 배열된다. 적절한 경우에, 단계 f)가 수행되어 유기 발광 층들의 스택(4)의 제1 부분(40)이 유전체 필름(2') 위에 연장된다.
유기 발광 층들의 스택
단계 f)에서 형성된 유기 발광층들의 스택(4)은 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀(PR, PV, PB) 각각에 대해 일정한 두께를 갖는다.
비제한적인 예로써, 스택(4)은 탠덤 아키텍처로 세 개의 방출 층을 포함할 수 있다. 더욱 정확하게는, 구조화된 제1 전극(E1)이 애노드이고 제2 전극(E2)이 캐소드일 때, 스택(4)은:
- 구조화된 제1 전극(E1) 상에 형성되는 제1 정공 수송층;
- 제1 정공 수송층 상에 형성되는, 청색광을 방출하는 제1 방출 층;
- 제1 방출층 상에 형성되는 제1 전자 수송층;
- 제1 전자 수송층 상에 형성되는 전하 생성층(상호 접속층으로도 공지됨);
- 전하 생성 층 상에 형성되는 제2 정공 수송층;
- 제2 정공 수송층 상에 형성되는, 녹색광을 방출하는 제2 방출층;
- 제2 방출층 상에 형성되는, 적색광을 방출하는 제3 방출층;
- 제3 방출층 상에 형성되고 제2 전극(E2)으로 코팅되도록 의도되는 제2 전자 수송층을 포함한다.
대안으로써, 스택(4)은:
- 탠덤 아키텍처(통상의 구조)로 배열되지 않고 각각 청색, 녹색 및 적색 광을 방출하는 세 개의 방출층;
- 통상의 구조로 배열되어 각각 황색 및 청색 광을 방출하는 두 개의 방출층;
- 탠덤 구조로 배열되어 각각 황색 및 청색 광을 방출하는 두 개의 방출층을 포함할 수 있다.
단계 f)는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 퇴적 기법을 이용하여 수행된다.
제2 전극
제2 전극(E2)는 유리하게는 금속 재료, 바람직하게는 Al, Ag, Pt, Cr, Ni, W으로부터 선택된 재료로 이루어지거나, 투명한 전도성 산화물로 이루어진다.
제2 전극(E2)는 바람직하게는 캐소드이다. 그러나, 유기 발광층들의 스택(4)의 구조가 반전되는 경우에 제2 전극(E2)은 애노드가 될 수 있다.
단계 g)는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 퇴적 기법을 이용하여 수행된다. 단계 g)는 바람직하게는 유기 발광층들의 스택(4)의 제1 및 제2 부분(40, 41) 사이의 단차의 변화를 보장하기 위하여 충분한 등각 증착을 통해 수행된다.
제2 전극(E2)는 제2 전극(E2)과 유기 발광층들의 스택(4)을 공기와 습기로부터 보호하도록 설계된 봉지 층(예시되지 않은)으로 유리하게 코팅된다.
아키텍처가 배면-발광 아키텍처일 때, 제2 전극(E2)은 가시 스펙트럼에서 반사성으로 설계된 두께를 갖는다. 따라서, 제2 전극(E2)은 예컨대 금속 재료로 이루어질 수 있다.
아키텍처가 전면-발광 아키텍처일 때, 제2 전극(E2)는 가시 스펙트럼에서 반-투명하게 설계된 두께를 갖는다. 따라서, 제2 전극(E2)은 예컨대 투명한 전도성 산화물(예컨대 ITO)로 만들어질 수 있다.
본 발명은 개시된 실시예들에 국한되지 않는다. 관련 기술분야의 통상의 기술자들은 기술적으로 유효한 실시예들의 조합들을 고려하고 이들을 등가물로 대체할 수 있다.
Claims (12)
- 유기 발광 다이오드 마이크로스크린의 픽셀의 제조 방법이며, 순차적으로:
a) 구조화된 제1 전극(E1)을 포함하는 기판(1)을 제공하는 단계;
b) 구조화된 제1 전극(E1) 상에 유전층(2)을 형성하는 단계;
c) 유전층(2) 상에 개구부(20)를 형성하는 단계로서, 구조화된 제1 전극(E1)은 자유 영역(ZL)을 갖고, 개구부(20)는 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀(PR, PV, PB)을 수용하도록 의도되는, 개구부(20) 형성 단계;
d) 가시 스펙트럼에서 투명하고 전기적으로 전도성인 스페이서 층(3)을 형성하는 단계로서, 스페이서 층(3)은:
- 유전층(2) 위로 연장하는 제1 부분(30);
- 개구부(20) 내에서, 구조화된 제1 전극(E1)의 자유 영역들(ZL) 위로 연장하는 제2 부분(31)을 포함하는, 스페이서 층(3) 형성 단계;
e) 스페이서 층(3)의 제1 부분(30)을 제거하는 단계;
f) 백색광을 방출하도록 구성되는 유기 발광 층들의 스택(4)을 형성하는 단계로서, 스택(4)은:
- 유전층(2) 위로 연장하는 제1 부분(40);
- 개구부(20) 내에서, 스페이서 층(3)의 제2 부분(31) 위로 연장하는 제2 부분(41)을 포함하는, 스택(4) 형성 단계;
g) 제1 전극(E1)과 함께 광학 공진기를 획득하기 위해, 유기 발광층들의 스택(4) 상에 제2 전극(E2)을 형성하는 단계를 포함하고,
단계 d)는, 스페이서 층(3)의 제2 부분(31)이 개구부(20) 내에서 제1, 제2 및 제3 두께들을 갖도록 수행되고, 이들 두께는 광학 공진기가 유기 발광층들의 스택(4)에 의해 방출된 백색광으로부터의 적색, 녹색 및 청색 광의 투과를 각각 허용하도록 설계되는, 방법. - 제1항에 있어서, 단계 e)는 단계 e)의 말미에, 스페이서 층(3)의 제2 부분(31)과 유전층(2)이 100㎚ 이상의 단차 높이를 갖도록 수행되는, 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 e)는 화학-기계적 연마를 통해 수행되는, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 d)에서 형성되는 스페이서 층(3)은 전기적으로 전도성이고 가시 스펙트럼에서 투명한 적어도 하나의 산화물을 포함하는, 방법.
- 제4항에 있어서, 산화물 또는 산화물들은 인듐-주석 산화물, 주석 산화물(SnO2) 및 아연 산화물(ZnO) 중에서 선택되는, 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 d)는, 제1 두께는 100㎚, 제2 두께는 50㎚, 그리고 제3 두께는 10㎚가 되도록 수행되는, 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 c)에서 형성되는 개구부(20)는 500㎚ 내지 10㎛의 폭을 갖는, 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b)에서 형성되는 유전층(2)은 SiO2 및 SiN으로부터 선택된 재료로 이루어지는, 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b)에서 형성되는 유전층(2)은 150㎚ 내지 300㎚의 두께를 갖는, 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 전극(E1, E2)은 금속 재료, 바람직하게는 Al, Ag, Pt, Cr, Ni, W으로부터 선택된 재료 및/또는 투명한 전도성 산화물로 이루어지는, 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
- 단계 a)에서 제공되는 기판(1)은 가시 스펙트럼에서 투명하고,
- 단계 a)에서 제공되는 구조화된 제1 전극(E1)은 가시 스펙트럼에서 반-투명하고,
- 단계 g)에서 형성되는 제2 전극(E2)은 가시 스펙트럼에서 반사성인,
방법. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
- 단계 a)에서 제공되는 기판(1)은 반도체 재료, 바람직하게는 실리콘, 또는 유리로 이루어지고,
- 단계 a)에서 제공되는 구조화된 제1 전극(E1)은 가시 스펙트럼에서 반사성이고,
- 단계 g)에서 형성되는 제2 전극(E2)가 가시 스펙트럼에서 반-투명한,
방법.
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