KR20210154304A - 유기 물질을 포함하는 잉크, 이를 이용한 표시 장치 및 표시 장치의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 물질을 포함하는 잉크로서, 상기 유기 물질의 분자량은 500 초과 1,000,000 미만이고, 상기 잉크에 포함된 상기 유기 물질의 농도와 상기 잉크에 포함된 상기 유기 물질의 분자량은 하기 수학식을 만족하는, 유기 물질을 포함하는 잉크가 제공된다.

Description

유기 물질을 포함하는 잉크, 이를 이용한 표시 장치 및 표시 장치의 제조방법{Ink composite organic material display device using the same, and manufacturing of the display device}
본 발명은 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 제품의 신뢰성이 향상된 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 표시 장치 분야는 부피가 큰 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT)을 대체하는, 얇고 가벼우며 대면적이 가능한 평판 표시 장치(Flat Panel Display Device: FPD)로 급속히 변화해 왔다. 평판 표시 장치에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED), 그리고 전기 영동 표시 장치(Electrophoretic Display Device: EPD) 등이 있다.
표시 장치 중 유기 발광 표시 장치는 표시요소로서 대향전극과 화소전극 및 발광층으로 구비되는 유기발광다이오드를 포함할 수 있다. 유기발광다이오드의 대향전극과 화소전극에 전압을 인가하면 발광층에서 가시 광선이 방출될 수 있다. 이러한 유기발광다이오드의 중간층은 유기 물질을 포함하는 잉크를 화소전극 상에 토출하여 형성할 수 있다.
그러나 종래의 표시 장치에서 중간층을 형성하는 유기 물질의 분자량이 낮을 경우 베이킹 시 인접 화소가 오염되는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 잉크의 점도, 잉크의 농도, 및 잉크에 포함된 유기 물질의 분자량의 상관관계를 통해 잉크의 농도, 및 유기 물질의 분자량을 도출함으로써, 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있고 동시에 표시 장치의 제조 공정의 효율을 증대시킬 수 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 유기 물질을 포함하는 잉크로서, 상기 유기 물질의 분자량은 500 초과 1,000,000 미만이고, 상기 잉크에 포함된 상기 유기 물질의 농도와 상기 잉크에 포함된 상기 유기 물질의 분자량은 하기 수학식을 만족하는 유기 물질을 포함하는 잉크가 제공된다.
<수학식>
y > -3.518 * ln(x) + 45.59
(상기 수학식에서 y는 잉크에 포함된 유기 물질의 농도, x는 잉크에 포함된 유기 물질의 분자량)
본 실시예에 있어서, 상기 유기 물질의 분자량은 500 초과 400,000 미만일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 잉크의 오네소지 수(Ohnesorge number, Oh)가 1 보다 작을 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 잉크의 점도는 25 cP 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 배치되는 화소전극; 상기 화소전극 상에 배치되되, 상기 화소전극의 적어도 일부를 노출시키는 개구부를 포함하는 뱅크층; 및 상기 개구부에 대응하여 배치되고, 유기 물질을 포함하는 중간층;을 구비하고, 상기 중간층은 상기 유기 물질을 포함하는 잉크를 이용하는 잉크젯 공정에 의해 상기 뱅크층에 의해 적어도 일부가 노출된 상기 화소전극 상에 배치되고, 상기 유기 물질의 분자량은 500 초과 1,000,000 미만이고, 상기 잉크에 포함된 상기 유기 물질의 농도와 상기 잉크에 포함된 상기 유기 물질의 분자량은 하기 수학식을 만족하는 표시 장치가 제공된다.
<수학식>
y > -3.518 * ln(x) + 45.59
(상기 수학식에서 y는 잉크에 포함된 유기 물질의 농도, x는 잉크에 포함된 유기 물질의 분자량)
본 실시예에 있어서, 상기 유기 물질의 분자량은 500 초과 400,000 미만일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 잉크의 오네소지 수(Ohnesorge number, Oh)가 1 보다 작을 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 잉크의 점도는 25 cP 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 뱅크층의 상면은 발액성을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 뱅크층의 상면과 측면은 발액성을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 뱅크층은 불소 수지를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 뱅크층은 네거티브 포토레지스트를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 중간층은 상기 뱅크층의 상기 개구부 내에 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 중간층 상에 배치되는 대향전극을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 대향전극은 상기 중간층, 및 상기 뱅크층을 덮을 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 기판 상에 화소전극을 형성하는 단계; 상기 화소전극 상에 상기 화소전극의 적어도 일부를 노출시키는 개구부를 포함하는 뱅크층을 형성하는 단계; 및 상기 화소전극 상에 유기 물질을 포함하는 잉크를 토출하여 중간층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 유기 물질의 분자량은 500 초과 1,000,000 미만이고, 상기 잉크에 포함된 상기 유기 물질의 농도와 상기 잉크에 포함된 상기 유기 물질의 분자량은 하기 수학식을 만족하는, 표시 장치의 제조방법이 제공된다.
<수학식>
y > -3.518 * ln(x) + 45.59
(상기 수학식에서 y는 잉크에 포함된 유기 물질의 농도, x는 잉크에 포함된 유기 물질의 분자량)
본 실시예에 있어서, 상기 유기 물질의 분자량은 500 초과 400,000 미만일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 잉크의 오네소지 수(Ohnesorge number, Oh)가 1 보다 작을 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 잉크의 점도는 25 cP 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 뱅크층을 형성하는 단계는, 상기 화소전극 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트층의 적어도 일부를 노광하는 단계; 및 상기 적어도 일부가 노광된 포토레지스트층을 현상하여 뱅크층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 적어도 일부가 노광된 포토레지스트층을 현상하여 뱅크층을 형성하는 단계를 통해, 상기 뱅크층의 상기 개구부가 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 중간층은 상기 뱅크층의 상기 개구부 내에 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 뱅크층을 형성하는 단계 이후에, 상기 뱅크층을 베이킹하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 뱅크층의 상면은 발액성을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 뱅크층의 상면과 측면은 발액성을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 뱅크층은 불소 수지를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 뱅크층은 네거티브 포토레지스트를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 중간층을 형성하는 단계 이후에, 상기 중간층 상에 대향전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 대향전극은 상기 중간층, 및 상기 뱅크층을 덮을 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 잉크의 점도, 잉크의 농도, 및 잉크에 포함된 유기 물질의 분자량의 상관관계를 통해 잉크의 농도, 및 유기 물질의 분자량을 도출함으로써, 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정된 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
도 9는 잉크의 분자량 별 농도에 따른 점도를 도시한 그래프이다.
도 10은 잉크의 점도가 25 cP 이하가 되는 분자량과 농도의 관계식을 도출하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예를 들어, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 "A 및/또는 B"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다. 또한, 본 명세서에서 "A 및 B 중 적어도 어느 하나"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다.
이하의 실시예에서, 배선이 "제1 방향 또는 제2 방향으로 연장된다"는 의미는 직선 형상으로 연장되는 것뿐 아니라, 제1 방향 또는 제2 방향을 따라 지그재그 또는 곡선으로 연장되는 것도 포함한다.
이하의 실시예들에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다. 이하의 실시예들에서, "중첩"이라 할 때, 이는 "평면상" 및 "단면상" 중첩을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(1)는 표시영역(DA), 및 표시영역(DA)의 주변에 배치되는 비표시영역(NDA)을 포함할 수 있다. 비표시영역(NDA)은 표시영역(DA)을 둘러쌀 수 있다. 표시 장치(1)는 표시영역(DA)에 배치된 복수의 화소(P)들에서 방출되는 빛을 이용하여 이미지를 제공할 수 있으며, 비표시영역(NDA)은 이미지가 표시되지 않는 영역일 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)로서, 유기 발광 표시 장치를 예로 하여 설명하지만, 본 발명의 표시 장치는 이에 제한되지 않는다. 일 실시예로서, 본 발명의 표시 장치(1)는 무기 발광 표시 장치(Inorganic Light Emitting Display 또는 무기 EL Display)이거나, 양자점 발광 표시 장치(Quantum dot Light Emitting Display)와 같은 표시 장치일 수 있다. 예컨대, 표시 장치(1)에 구비된 표시요소의 발광층은 유기물을 포함하거나, 무기물을 포함하거나, 양자점을 포함하거나, 유기물과 양자점을 포함하거나, 무기물과 양자점을 포함할 수 있다.
도 1에서는 플랫한 표시면을 구비한 표시 장치(1)를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예로, 표시 장치(1)는 입체형 표시면 또는 커브드 표시면을 포함할 수도 있다.
표시 장치(1)가 입체형 표시면을 포함하는 경우, 표시 장치(1)는 서로 다른 방향을 지시하는 복수 개의 표시영역들을 포함하고, 예컨대, 다각 기둥형 표시면을 포함할 수도 있다. 일 실시예로, 표시 장치(1)가 커브드 표시면을 포함하는 경우, 표시 장치(1)는 플렉서블, 폴더블, 롤러블 표시 장치 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 1에서는 핸드폰 단말기에 적용될 수 있는 표시 장치(1)를 도시하였다. 도시하지는 않았으나, 메인보드에 실장된 전자모듈들, 카메라 모듈, 전원모듈 등이 표시 장치(1)와 함께 브라켓/케이스 등에 배치됨으로써 핸드폰 단말기를 구성할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 표시 장치(1)는 텔레비전, 모니터 등과 같은 대형 전자장치를 비롯하여, 태블릿, 자동차 네비게이션, 게임기, 스마트 와치 등과 같은 중소형 전자장치 등에 적용될 수 있다.
도 1에서는 표시 장치(1)의 표시영역(DA)이 사각형인 경우를 도시하였으나, 표시영역(DA)의 형상은 원형, 타원 또는 삼각형이나 오각형 등과 같은 다각형일 수 있다.
표시 장치(1)는 표시영역(DA)에 배치된 복수의 화소(P)들을 포함한다. 복수의 화소(P)들 각각은 유기발광다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED)를 포함할 수 있다. 복수의 화소(P)들 각각은 유기발광다이오드(OLED)를 통해 예컨대, 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 빛을 방출할 수 있다. 본 명세서에서의 화소(P)라 함은 전술한 바와 같이 적색, 녹색, 청색, 백색 중 어느 하나의 색상의 빛을 방출하는 화소로 이해할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 구체적으로, 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 취한 단면에 해당한다.
도 2를 참고하면, 표시 장치(1)는 기판(100), 기판(100) 상에 배치되는 유기발광다이오드(OLED)를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)의 적층 순서에 따라 구체적으로 설명하기로 한다.
기판(100)은 글라스재, 세라믹재, 금속재, 또는 플렉서블 또는 벤더블 특성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 기판(100)이 플렉서블 또는 벤더블 특성을 갖는 경우, 기판(100)은 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르 이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate)와 같은 고분자 수지를 포함할 수 있다. 기판(100)은 상기 물질의 단층 또는 다층구조를 가질 수 있으며, 다층구조의 경우 무기층을 더 포함할 수 있다. 일 실시예로, 기판(100)은 유기물/무기물/유기물의 구조를 가질 수 있다.
기판(100) 상에는 버퍼층(107)이 배치될 수 있다. 버퍼층(107)은 기판(100) 상에 위치하여 기판(100)의 하부로부터 이물, 습기 또는 외기의 침투를 감소 또는 차단할 수 있고, 기판(100) 상에 평탄면을 제공할 수 있다. 버퍼층(107)은 산화물 또는 질화물과 같은 무기물, 또는 유기물, 또는 유무기 복합물을 포함할 수 있으며, 무기물과 유기물의 단층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다.
기판(100)과 버퍼층(107) 사이에는 배리어층(미도시)이 더 포함될 수 있다. 배리어층은 기판(100) 등으로부터의 불순물이 후술할 반도체층(134)으로 침투하는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다. 배리어층은 산화물 또는 질화물과 같은 무기물, 또는 유기물, 또는 유무기 복합물을 포함할 수 있으며, 무기물과 유기물의 단층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다.
버퍼층(107) 상에는 박막트랜지스터(TFT)가 배치될 수 있다. 박막트랜지스터(TFT)는 반도체층(134), 반도체층(134)과 중첩하는 게이트전극(136), 및 반도체층(134)과 전기적으로 연결되는 연결전극을 포함할 수 있다. 박막트랜지스터(TFT)는 유기발광다이오드(OLED)와 연결되어 유기발광다이오드(OLED)를 구동할 수 있다.
반도체층(134)은 버퍼층(107) 상에 배치되며, 게이트전극(136)과 중첩하는 채널영역(131), 및 채널영역(131)의 양측에 배치되되 채널영역(131)보다 고농도의 불순물을 포함하는 소스영역(132), 및 드레인영역(133)을 포함할 수 있다. 여기서, 불순물은 N형 불순물 또는 P형 불순물을 포함할 수 있다. 소스영역(132)과 드레인영역(133)은 연결전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
반도체층(134)은 산화물반도체 및/또는 실리콘반도체를 포함할 수 있다. 반도체층(134)이 산화물반도체로 형성되는 경우, 예컨대 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 하프늄(Hf), 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge), 크로뮴(Cr), 티타늄(Ti) 및 아연(Zn)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질의　산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체층(134)은 ITZO(InSnZnO), IGZO(InGaZnO) 등일 수 있다. 반도체층(134)이 실리콘반도체로 형성되는 경우, 예컨대 비정질 실리콘(a-Si) 또는 비정질 실리콘(a-Si)을 결정화한 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly-Silicon; LTPS)을 포함할 수 있다.
반도체층(134) 상에는 제1 절연층(109)이 배치될 수 있다. 제1 절연층(109)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO2)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 무기 절연물을 포함할 수 있다. 제1 절연층(109)은 전술한 무기 절연물을 포함하는 단일층 또는 다층일 수 있다.
제1 절연층(109) 상에는 게이트전극(136)이 배치될 수 있다. 게이트전극(136)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크로뮴(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속으로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 게이트전극(136)은 게이트전극(136)에 전기적 신호를 인가하는 게이트라인과 연결될 수 있다.
게이트전극(136) 상에는 제2 절연층(111)이 배치될 수 있다. 제2 절연층(111)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO2)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 무기 절연물을 포함할 수 있다. 제2 절연층(111)은 전술한 무기 절연물을 포함하는 단일층 또는 다층일 수 있다.
제1 절연층(109) 상에는 스토리지 커패시터(Cst)가 배치될 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 하부전극(144), 및 하부전극(144)과 중첩되는 상부전극(146)을 포함할 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)의 하부전극(144)과 상부전극(146)은 제2 절연층(111)을 사이에 두고 중첩될 수 있다.
일 실시예로, 스토리지 커패시터(Cst)의 하부전극(144)은 박막트랜지스터(TFT)의 게이트전극(136)과 중첩되며, 스토리지 커패시터(Cst)의 하부전극(144)이 박막트랜지스터(TFT)의 게이트전극(136)과 일체(一體)로서 구비될 수 있다. 다른 실시예로, 스토리지 커패시터(Cst)의 하부전극(144)은 박막트랜지스터(TFT)의 게이트전극(136)과 중첩되지 않으며, 별개의 독립된 구성요소로서 제1 절연층(109) 또는 제2 절연층(111) 상에 배치될 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)의 상부전극(146)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크로뮴(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 및/또는 구리(Cu)를 포함할 수 있으며, 전술한 물질의 단일층 또는 다층일 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)의 상부전극(146) 상에는 제3 절연층(113)이 배치될 수 있다. 제3 절연층(113)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO2)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 무기 절연물을 포함할 수 있다. 제3 절연층(113)은 전술한 무기 절연물을 포함하는 단일층 또는 다층일 수 있다.
제3 절연층(113) 상에는 연결전극인 소스전극(137), 및 드레인전극(138)이 배치될 수 있다. 소스전극(137), 및 드레인전극(138)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함하는 도전 물질을 포함할 수 있고, 상기의 재료를 포함하는 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 소스전극(137), 및 드레인전극(138)은 Ti/Al/Ti의 다층 구조로 이루어질 수 있다.
소스전극(137), 및 드레인전극(138) 상에는 제1 평탄화층(117)이 배치될 수 있다. 제1 평탄화층(117)은 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어진 막이 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 제1 평탄화층(117)은 벤조시클로부텐(Benzocyclobutene, BCB), 폴리이미드(polyimide, PI), 헥사메틸디실록산(Hexamethyldisiloxane, HMDSO), 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), PMMA)나, 폴리스타이렌(Polystyrene, PS)과 같은 일반 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등을 포함할 수 있다. 한편, 제1 평탄화층(117)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO2)등을 포함할 수 있다. 제1 평탄화층(117)을 형성한 후, 평탄한 상면을 제공하기 위해서 화학적 기계적 폴리싱이 수행될 수 있다.
제1 평탄화층(117) 상에는 컨택메탈층(CM)이 배치될 수 있다. 컨택메탈층(CM)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함하며, 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 컨택메탈층(CM)은 Ti/Al/Ti의 다층 구조로 이루어질 수 있다.
컨택메탈층(CM) 상에는 제2 평탄화층(119)이 배치될 수 있다. 제2 평탄화층(119)은 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어진 막이 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 제2 평탄화층(119)은 제1 평탄화층(117)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 제2 평탄화층(119)은 제1 평탄화층(117)과 상이한 물질을 포함할 수 있다. 제2 평탄화층(119)이 형성된 후, 평탄한 상면을 제공하기 위해서 화학적 기계적 폴리싱이 수행될 수 있다. 일 실시예로, 제2 평탄화층(119)은 생략될 수도 있다.
제2 평탄화층(119) 상에는 화소전극(210), 중간층(220), 및 대향전극(230)을 포함하는 유기발광다이오드(OLED)가 배치될 수 있다. 화소전극(210)은 제2 평탄화층(119)을 관통하는 컨택홀을 통해 컨택메탈층(CM)과 전기적으로 연결되고, 컨택메탈층(CM)은 제1 평탄화층(117)을 관통하는 컨택홀을 통해 박막트랜지스터(TFT)의 연결전극인 소스전극(137), 또는 드레인전극(138)과 전기적으로 연결되어, 유기발광다이오드(OLED)는 박막트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 평탄화층(119) 상에는 화소전극(210)이 배치될 수 있다. 화소전극(210)은 (반)투광성 전극 또는 반사 전극일 수 있다. 화소전극(210)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크로뮴(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, 반사막 상에 형성된 투명 또는 반투명 전극층을 구비할 수 있다. 투명 또는 반투명 전극층은 인듐틴산화물(ITO; indium tin oxide), 인듐아연산화물(IZO; indium zinc oxide), 아연산화물(ZnO; zinc oxide), 인듐산화물(In2O3; indium oxide), 인듐갈륨산화물(IGO; indium gallium oxide) 및 알루미늄아연산화물(AZO; aluminum zinc oxide)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다. 화소전극(210)은 ITO/Ag/ITO로 적층된 구조로 구비될 수 있다.
제2 평탄화층(119) 상에는 뱅크층(180)이 배치될 수 있으며, 뱅크층(180)은 화소전극(210)의 적어도 일부를 노출하는 개구부(OP)를 가질 수 있다. 뱅크층(180)의 개구부(OP)에 의해 노출된 영역을 발광영역(EA)으로 정의할 수 있다. 발광영역(EA)들의 주변은 비발광영역(NEA)으로서, 비발광영역(NEA)은 발광영역(EA)들을 둘러쌀 수 있다. 즉, 표시영역(DA)은 복수의 발광영역(EA)들, 및 이들을 둘러싸는 비발광영역(NEA)을 포함할 수 있다. 뱅크층(180)은 화소전극(210) 상부의 대향전극(230) 사이의 거리를 증가시킴으로써, 화소전극(210)의 가장자리에서 아크 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 뱅크층(180)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐, HMDSO(hexamethyldisiloxane) 및 페놀 수지 등과 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 뱅크층(180)은 포토레지스트 즉, 감광성 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 뱅크층(180)은 네거티브(Negative)형 포토레지스트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 뱅크층(180)은 애폭시 기반의 폴리머(epoxy-based polymer) 또는 번외 화학양론적 티올렌(Off-stoichiometry thiol-enes, OSTE) 폴리머를 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 뱅크층(180)은 포지티브(Positive)형 포토레지스트를 포함할 수 있다.
뱅크층(180)은 발액성을 가질 수 있다. 일 실시예로, 뱅크층(180)의 상면(180a)은 발액성을 가질 수 있다. 본 명세서에서, 발액성을 가진다는 것은 잉크젯 공정 시, 후술할 중간층(220)을 형성하는 유기 물질이 포함된 잉크를 구성하는 용매 또는 유기 물질이 포함된 잉크에 대한 접촉각이 약 90도 이상인 것을 의미한다. 즉 발액성을 가진다는 것은 잉크젯 공정 시, 중간층(220)을 형성하는 유기 물질이 포함된 잉크를 구성하는 용매 또는 유기 물질이 포함된 잉크에 대한 접촉각이 상대적으로 큰 것을 의미한다. 뱅크층(180)의 상면(180a)이 발액성을 가짐으로써, 잉크젯 공정 시 비발광영역(NEA)에 유기 물질이 포함된 잉크가 도포되는 것을 방지하거나 최소할 수 있다. 다른 실시예로, 뱅크층(180)의 상면(180a)은 물론 뱅크층(180)의 측면(180b)도 발액성을 가질 수 있다.
뱅크층(180)은 불소 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 뱅크층(180)은 불포화결합을 갖는 유기물과 불소기(Fluoro group)를 포함할 수 있다. 또는, 뱅크층(180)은 불포화결합을 갖는 유기물과 불소를 포함할 수 있다. 뱅크층(180)의 표면에 포함된 불소기 또는 불소는 뱅크층(180)의 상면(180a)의 발액성(repellant)을 향상시킬 수 있다.
뱅크층(180)에 의해 적어도 일부가 노출된 화소전극(210) 상에는 중간층(220)이 배치될 수 있다. 즉, 중간층(220)은 뱅크층(180)에 정의된 개구부(OP) 내에 배치될 수 있다. 일 실시예로, 중간층(220)은 발광층을 포함할 수 있고, 상기 발광층 아래와 위에는 각각 제1 기능층, 및 제2 기능층이 배치될 수 있다. 제1 기능층은 발광층의 아래에 배치되는 구성요소로서, 홀 수송층을 포함하거나, 홀 수송층, 및 홀 주입층을 포함할 수 있다. 제2 기능층은 발광층의 위에 배치되는 구성요소로서, 전자 수송층을 포함하거나, 전자 수송층, 및 전자 주입층을 포함할 수 있다. 제1 기능층, 및 제2 기능층은 발광층의 아래와 위에 선택적으로 배치될 수 있다.
발광층은 적색, 녹색, 청색, 또는 백색의 빛을 방출하는 형광 또는 인광 물질을 포함하는 유기 물질로 구비될 수 있다. 발광층은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물을 포함할 수 있다.
발광층이 저분자 유기물을 포함할 경우, 발광층의 위 또는 아래에 홀 주입층, 홀 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등의 층들이 배치될 수 있으며, 저분자 유기물로 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘(N,N'-Di(napthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄((tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3)) 등을 비롯해 다양한 유기 물질을 포함할 수 있다.
발광층이 고분자 유기물을 포함할 경우에는 발광층의 위 또는 아래에 홀 수송층이 배치될 수 있다. 이 때, 홀 수송층은 PEDOT를 포함하고, 발광층은 PPV(Poly-Phenylene vinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)에 포함된 중간층(220)은 잉크젯 프린팅 공정으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 일 실시예에 따른 중간층(220)은 유기 물질을 포함하는 잉크(450, 도 7 참조)를 화소전극(210) 상에 토출하여 형성될 수 있다. 중간층(220)을 형성하는 유기 물질을 포함하는 잉크(450)에 대해서는 표시 장치의 제조 방법에서 상세히 설명하기로 한다.
중간층(220) 상에는 대향전극(230)이 배치될 수 있다. 대향전극(230)은 중간층(220) 상에 배치되되, 중간층(220)의 전부를 덮는 형태로 배치될 수 있다. 대향전극(230)은 표시영역(DA) 상부에 배치되되, 표시영역(DA)의 전부를 덮는 형태로 배치될 수 있다. 즉, 대향전극(230)은 오픈 마스크를 이용하여 표시영역(DA)에 배치된 복수의 화소(P)들을 커버하도록 표시영역(DA) 전체에 일체(一體)로 형성될 수 있다.
대향전극(230)은 일함수가 낮은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 대향전극(230)은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크로뮴(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금 등을 포함하는 (반)투명층을 포함할 수 있다. 또는, 대향전극(230)은 전술한 물질을 포함하는 (반)투명층 상에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3과 같은 층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 유기발광다이오드(OLED)는 박막봉지층으로 커버될 수 있다. 박막봉지층은 적어도 하나 이상의 무기봉지층, 및 적어도 하나 이상의 유기봉지층을 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 유기발광다이오드(OLED)는 봉지기판으로 커버될 수 있다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 단면도들이다.
이하, 도 3 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1)의 제조 방법을 순차적으로 설명한다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(1)의 제조 방법은 기판(100) 상에 화소전극(210)을 형성하는 단계, 화소전극(210) 상에 화소전극(210)의 적어도 일부를 노출시키는 개구부(OP)를 포함하는 뱅크층(180)을 형성하는 단계, 및 화소전극(210) 상에 유기 물질을 포함하는 잉크(450)를 토출하여 중간층(220)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 표시 장치(1)의 제조 방법은 화소전극(210) 상에 유기 물질을 포함하는 잉크(450)를 토출하여 중간층(220)을 형성하는 단계 이후에, 중간층(220) 상에 대향전극(230)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
먼저, 기판(100) 상에 박막트랜지스터(TFT)가 형성될 수 있다. 박막트랜지스터(TFT)는 반도체층(134), 게이트전극(136), 소스전극(137), 및 드레인전극(138)을 포함할 수 있다. 또한, 기판(100) 상에는 버퍼층(107)이 형성될 수 있고, 버퍼층(107) 상에는 차례대로 제1 절연층(109), 제2 절연층(111), 제3 절연층(113), 제1 평탄화층(117), 및 제2 평탄화층(119)이 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 절연층(109), 제2 절연층(111), 제3 절연층(113), 제1 평탄화층(117), 및 제2 평탄화층(119) 중 적어도 일부는 생략될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 제2 평탄화층(119) 상에는 화소전극(210)이 형성될 수 있다. 일 실시예로, 화소전극(210)은 ITO/Ag/ITO로 적층된 구조로 구비될 수 있다.
기판(100) 상에 화소전극(210)을 형성하는 단계 이후에, 화소전극(210) 상에 화소전극(210)의 적어도 일부를 노출시키는 개구부(OP)를 포함하는 뱅크층(180)을 형성하는 단계가 더 수행될 수 있다.
일 실시예로, 화소전극(210) 상에 화소전극(210)의 적어도 일부를 노출시키는 개구부(OP)를 포함하는 뱅크층(180)을 형성하는 단계는 화소전극(210) 상에 포토레지스트층(180M)을 형성하는 단계, 포토레지스트층(180M)의 적어도 일부를 노광하는 단계, 적어도 일부가 노광된 포토레지스트층(180M)을 현상하여 뱅크층(180)을 형성하는 단계, 및 뱅크층(180)을 베이킹하는 단계를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 기판(100) 상에 화소전극(210)을 형성하는 단계 이후에, 화소전극(210) 상에 포토레지스트층(180M)을 형성하는 단계가 수행될 수 있다.
포토레지스트층(180M)은 감광성 수지를 포함할 수 있다. 예컨대, 포토레지스트층(180M)은 네거티브(Negative)형 포토레지스트를 포함할 수 있다. 포토레지스트층(180M)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐, HMDSO(hexamethyldisiloxane) 및 페놀 수지 등과 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 또한, 포토레지스트층(180M)은 애폭시 기반의 폴리머(epoxy-based polymer) 또는 번외 화학양론적 티올렌(Off-stoichiometry thiol-enes, OSTE) 폴리머를 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 포토레지스트층(180M)은 포지티브(Positive)형 포토레지스트를 포함할 수 있다.
포토레지스트층(180M)은 불소 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트층(180M)은 불포화결합을 갖는 유기물과 불소기(Fluoro group)를 포함할 수 있다. 또는, 포토레지스트층(180M)은 불포화결합을 갖는 유기물과 불소를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 화소전극(210) 상에 포토레지스트층(180M)을 형성하는 단계 이후에, 포토레지스트층(180M)의 적어도 일부를 노광하는 단계가 수행될 수 있다.
포토레지스트층(180M)의 적어도 일부를 노광하는 단계에서는 차광부(501), 및 투광부(502)를 포함하는 마스크(500)를 이용하여 포토레지스트층(180M)의 적어도 일부를 노광할 수 있다.
마스크(500)의 투광부(502)와 중첩되는 포토레지스트층(180M)의 일부가 노광될 수 있고, 마스크(500)의 차광부(501)와 중첩되는 포토레지스트층(180M)의 나머지 부분이 노광되지 않을 수 있다.
도 6을 참조하면, 포토레지스트층(180M)의 적어도 일부를 노광하는 단계 이후에, 일부가 노광된 포토레지스트층(180M)을 현상하여 뱅크층(180)을 형성하는 단계가 수행될 수 있다.
일 실시예로, 포토레지스트층(180M)이 네거티브(Negative)형 포토레지스트를 포함하는 경우, 마스크(500)의 투광부(502)와 중첩되는 부분이 뱅크층(180)으로 형성되고, 마스크(500)의 차광부(501)와 중첩되는 부분이 개구부(OP)로 형성될 수 있다. 다른 실시예로, 포토레지스트층(180M)이 포지티브(Positive)형 포토레지스트를 포함하는 경우, 마스크(500)의 투광부(502)와 중첩되는 부분이 개구부(OP)로 형성되고. 마스크(500)의 차광부(501)와 중첩되는 부분이 뱅크층(180)으로 형성될 수 있다.
일부가 노광된 포토레지스트층(180M)을 현상하여 뱅크층(180)을 형성하는 단계 이후에, 뱅크층(180)을 베이킹하는 단계가 수행될 수 있다.
뱅크층(180)의 베이킹 시, 뱅크층(180)의 내부에 포함된 발액성 물질 또는 소수성 물질이 뱅크층(180)의 상면(180a)으로 떠오를 수 있다. 따라서, 뱅크층(180)의 상면(180a)은 발액성을 가질 수 있으며, 뱅크층(180)의 측면(180b)은 발액성을 가지지 않을 수 있다. 다른 실시예로, 뱅크층(180)의 상면(180a)은 물론 뱅크층(180)의 측면(180b)도 발액성을 가질 수도 있다.
뱅크층(180)은 불소 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 뱅크층(180)은 불포화결합을 갖는 유기물과 불소기(Fluoro group)를 포함할 수 있다. 또는, 뱅크층(180)은 불포화결합을 갖는 유기물과 불소를 포함할 수 있다. 뱅크층(180)의 표면에 포함된 불소기 또는 불소는 뱅크층(180)의 상면(180a)의 발액성(repellant)을 향상시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 화소전극(210) 상에 화소전극(210)의 적어도 일부를 노출시키는 개구부(OP)를 포함하는 뱅크층(180)을 형성하는 단계 이후에, 화소전극(210) 상에 유기 물질을 포함하는 잉크(450)를 토출하여 중간층(220)을 형성하는 단계가 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중간층(220)은 잉크젯 프린팅 공정을 통해 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 노즐(410)을 포함하는 잉크토출부(400)에서 유기 물질을 포함하는 잉크(450)가 화소전극(210) 상으로 토출되어 중간층(220)이 형성될 수 있다.
잉크토출부(400)에서 토출되는 잉크(450)는 유기 물질을 포함할 수 있다. 잉크(450)에 포함된 유기 물질의 분자량은 500 초과 1,000,000 미만의 범위를 가질 수 있고, 500 초과 400,000 미만의 범위를 가질 수 있으며, 500 초과 300,000 미만의 범위를 가질 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
예를 들어, 잉크(450)에 포함된 유기 물질의 분자량이 500 미만인 경우, 베이킹 시 유기 물질이 인접 화소로 확산되어 인접 화소가 오염되는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 잉크(450)에 포함된 유기 물질의 분자량이 높을 경우 잉크(450)의 점도가 증가하여 잉크토출부(400)에서 토출되는 잉크(450)의 토출량을 조절하기 어려울 수 있다. 따라서, 잉크(450)에 포함된 유기 물질의 분자량이 500 초과 1,000,000 미만의 범위를 가지는 경우, 유기 물질이 인접 화소로 확산되어 인접 화소가 오염되는 것을 방지할 수 있고, 잉크토출부(400)에서 토출되는 잉크(450)의 토출량을 효율적으로 조절할 수 있어 고해상도 표시 장치(1)를 구현할 수 있다.
고해상도의 표시 장치(1)를 구현하기 위해서는 잉크토출부(400)에서 토출되는 잉크(450)의 토출량을 감소시키고, 잉크(450)의 농도를 증가시켜야 하지만, 잉크(450)의 농도가 증가하는 경우, 잉크의 점도가 증가하여 잉크(450)의 토출량을 감소시키기 어려운 문제점이 존재한다.
오네소지 수(Ohnesorge number, Oh)는 유체의 Navier-stokes equation을 풀어 잉크젯 프린팅 공정의 유체역학 모델을 세우기 위해 유체 물성치의 무차원 수로 이용한 것이다. 오네소지 수(Ohnesorge number, Oh)는 아래의 수학식 1과 같이 정의된다
<수학식 1>
Figure pat00001
(여기서, η은 점도이고, ρ은 밀도이며, σ은 표면장력이고, d는 노즐의 직경을 의미한다.)
일반적으로 드롭 온 디맨드(DOD) 방식의 잉크젯 프린팅 공정에 이용되는 잉크의 오네소지 수(Ohnesorge number, Oh)가 클 경우, 잉크의 점도가 지배적인 요소가 되어 잉크의 토출을 위해 큰 압력이 필요하게 되고 잉크의 속도가 떨어지며 잉크의 꼬리가 길어지는 경향이 나타나는데, 이로 인해 표시 장치의 해상도가 저하될 수 있다. 일 실시예로, 고해상도 표시 장치(1)를 구현하기 위해 유기 물질을 포함하는 잉크(450)의 오네소지 수(Ohnesorge number, Oh)는 1 보다 작을 수 있다.
고해상도 표시 장치(1)를 구현하기 위해서는 3 pL 이하로 잉크를 토출하여야 하는데, 3 pL 로 토출 가능한 최대 점도는 아래와 같이 도출될 수 있다.
15 내지 50 ℃의 온도에서 유기 물질을 포함하는 잉크의 밀도가 0.99 g/cm3 이고, 표면장력이 34.5 mN/m 이며, 노즐의 직경이 18um 이라고 가정하고, 잉크(450)의 오네소지 수(Ohnesorge number, Oh)가 1 보다 작을 때의 3 pL 로 토출 가능한 최대 점도를 계산하면, 3 pL 로 토출 가능한 최대 점도는 25 cP 일 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 물질을 포함하는 잉크(450)의 점도는 25 cP 이하일 수 있다. 유기 물질을 포함하는 잉크(450)가 25 cP 이하의 점도를 가짐으로써, 3 pL 이하로 잉크(450)를 토출할 수 있어 고해상도 표시 장치를 구현할 수 있다. 다만, 3 pL 로 토출 가능한 최대 점도를 도출하기 위해 유기 물질을 포함하는 잉크의 밀도가 0.99 g/cm3이고, 표면장력이 34.5 mN/m이며, 노즐의 직경이 18um인 것으로 가정하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예로, 잉크젯 프린팅 공정에 이용되는 잉크의 표면장력은 20 ~ 50 mN/m 일 수 있고, 노즐의 직경은 10 ~ 30um 일 수 있다. 예컨대, 상기 유기 물질을 포함하는 잉크의 밀도, 표면장력, 및 노즐의 직경은 다양하게 변경될 수 있으므로, 3 pL 로 토출 가능한 최대 점도인 25 cP 도 변경될 수도 있다.
도 9는 잉크의 분자량 별 농도에 따른 점도를 도시한 그래프이고, 도 10은 잉크의 점도가 25 cP 이하가 되는 분자량과 농도의 관계식을 도출하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
보다 구체적으로, 도 9의 a 곡선은 잉크에 포함된 유기 물질의 분자량이 180,000인 경우, b 곡선은 잉크에 포함된 유기 물질의 분자량이 30,000인 경우, 및 c 곡선은 잉크에 포함된 유기 물질의 분자량이 2,000인 경우의 농도에 따른 점도를 나타내고, 도 10은 도 9의 분자량 별 농도에 따른 점도 그래프에서 잉크의 점도가 25 cP 이하가 되는 분자량과 농도의 관계식을 도출하기 위해 점도에 따른 분자량과 농도를 도시한 그래프이다. 이때, 도 9, 및 도 10은 15 내지 50 ℃의 온도에서의 잉크의 분자량 별 농도에 따른 점도를 도시한 그래프, 및 잉크의 점도가 25 cP 이하가 되는 분자량과 농도의 관계식을 도출하기 위해 점도에 따른 분자량과 농도를 도시한 그래프이다.
도 9, 및 도 10을 참조하면, 3 pL로 토출 가능한 최대 점도는 25 cP 이므로, 점도가 25 cP 일 때의 a 곡선의 좌표를 P1, b 곡선의 좌표를 P2, 및 c 곡선의 좌표를 P3라고 한다면, P1의 좌표는 (3.02, 25), .P2의 좌표는 (9.32, 25), 및 P3의 좌표는 (18.85, 25)이다. 따라서, 점도가 25 cP 일 때의 분자량 별 농도는 각각 분자량이 180,000인 경우 3.02 wt% 이고, 분자량이 30,000인 경우 9.32 wt% 이며, 분자량이 2,000인 경우 18.85 wt% 인 것을 확인할 수 있다.
분자량과 농도의 관계식을 도출하기 위해 도 9의 그래프를 통해 도출된 값을 이용하여 농도에 따른 점도 그래프를 도 10과 같이 분자량에 따른 농도 그래프로 변환할 수 있다. 예컨대, 도 10의 P1', P2', 및 P3'는 각각 도 9의 P1, P2, 및 P3에 대응될 수 있다. 분자량이 180,000인 경우 농도가 3.02 wt% 이므로, P1'의 좌표는 (180000, 3.02)이고, 분자량이 30,000인 경우 농도가 9.32 wt% 이므로 P2'의 좌표는 (30000, 9.32)이며, 분자량이 2,000인 경우 농도가 18.85 wt% 이므로 P3'의 좌표는 (2000, 18.85)이다.
앞서 계산된 P1'의 좌표, P2'의 좌표, 및 P3'의 좌표를 이용하여 하기와 같은 수학식 2를 도출할 수 있다.
<수학식 2>
y = -3.518 * ln(x) + 45.59
이때, 수학식 2에서 y는 잉크에 포함된 발광 물질의 농도, x는 잉크에 포함된 발광 물질의 분자량이다. 또한, 상기 수학식 2의 결정계수(R2)는 0.9851 일 수 있다.
또한, 고해상도 표시 장치(1)를 구현하기 위해서는 15 내지 50 ℃의 온도에서 유기 물질을 포함하는 잉크(450)의 점도가 25 cP 이하여야 하므로, 잉크의 분자량과 농도는 하기 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
<수학식 3>
y > -3.518 * ln(x) + 45.59
이때, 수학식 3에서 y는 잉크에 포함된 발광 물질의 농도, x는 잉크에 포함된 발광 물질의 분자량이다.
따라서, 잉크(450)의 분자량이 500 보다 크고, 잉크의 점도와 분자량이 상기 수학식 3을 만족하는 경우, 잉크젯 프린팅 공정에서 토출되는 잉크(450)의 토출량이 감소될 수 있어, 고해상도 표시 장치를 구현할 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 화소전극(210) 상에 발광 물질을 포함하는 잉크(450)를 토출하여 중간층(220)을 형성하는 단계 이후에, 중간층(220) 상에 대향전극(230)을 형성하는 단계가 수행될 수 있다.
대향전극(230)은 중간층(220) 상에 형성되되, 중간층(220), 및 뱅크층(180)을 전부 덮는 형태로 형성될 수 있다. 대향전극(230)은 표시영역에 배치된 복수의 화소들을 커버하도록 표시영역 전체에 일체(一體)로 형성될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 유기발광다이오드(OLED)는 박막봉지층으로 커버될 수 있다. 박막봉지층은 적어도 하나 이상의 무기봉지층, 및 적어도 하나 이상의 유기봉지층을 포함할 수 있다. 다른 실시예로, 유기발광다이오드(OLED)는 봉지기판으로 커버될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 중간층에 포함된 유기 물질이 500 보다 큰 분자량을 가지므로, 베이킹 시 인접 화소가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 유기 물질을 포함하는 잉크의 농도와 분자량이 상기 수학식 3을 만족하는 경우, 잉크젯 프린팅 공정에서 토출되는 잉크의 토출량이 감소될 수 있어, 고해상도 표시 소자를 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 뱅크층의 상면 또는 측면이 발액성을 가져 비표시영역에 유기 물질을 포함하는 잉크가 도포되는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다.
또한, 중간층을 잉크젯 프린팅 공정으로 형성하므로, 표시 장치의 제조 공정의 효율이 향상될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 표시 장치
100: 기판
180: 뱅크층
210: 화소전극
220: 중간층
230: 대향전극

Claims (29)

  1. 유기 물질을 포함하는 잉크로서,
    상기 유기 물질의 분자량은 500 초과 1,000,000 미만이고,
    상기 잉크에 포함된 상기 유기 물질의 농도와 상기 잉크에 포함된 상기 유기 물질의 분자량은 하기 수학식을 만족하는, 유기 물질을 포함하는 잉크.
    <수학식>
    y > -3.518 * ln(x) + 45.59
    (상기 수학식 1에서 y는 잉크에 포함된 유기 물질의 농도, x는 잉크에 포함된 유기 물질의 분자량)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유기 물질의 분자량은 500 초과 400,000 미만인, 유기 물질을 포함하는 잉크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 잉크의 오네소지 수(Ohnesorge number, Oh)가 1 보다 작은, 유기 물질을 포함하는 잉크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 잉크의 점도는 25 cP 이하인, 유기 물질을 포함하는 잉크.
  5. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 화소전극;
    상기 화소전극 상에 배치되되, 상기 화소전극의 적어도 일부를 노출시키는 개구부를 포함하는 뱅크층; 및
    상기 개구부에 대응하여 배치되고, 유기 물질을 포함하는 중간층;
    을 구비하고,
    상기 중간층은 상기 유기 물질을 포함하는 잉크를 이용하는 잉크젯 공정에 의해 상기 뱅크층에 의해 적어도 일부가 노출된 상기 화소전극 상에 배치되고,
    상기 유기 물질의 분자량은 500 초과 1,000,000 미만이고,
    상기 잉크에 포함된 상기 유기 물질의 농도와 상기 잉크에 포함된 상기 유기 물질의 분자량은 하기 수학식을 만족하는, 표시 장치.
    <수학식>
    y > -3.518 * ln(x) + 45.59
    (상기 수학식에서 y는 잉크에 포함된 유기 물질의 농도, x는 잉크에 포함된 유기 물질의 분자량)
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유기 물질의 분자량은 500 초과 400,000 미만인, 표시 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 잉크의 오네소지 수(Ohnesorge number, Oh)가 1 보다 작은, 표시 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 잉크의 점도는 25 cP 이하인, 표시 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 뱅크층의 상면은 발액성을 가지는, 표시 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 뱅크층의 상면과 측면은 발액성을 가지는, 표시 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 뱅크층은 불소 수지를 포함하는, 표시 장치.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 뱅크층은 네거티브 포토레지스트를 포함하는, 표시 장치.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 중간층은 상기 뱅크층의 상기 개구부 내에 배치되는, 표시 장치.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 중간층 상에 배치되는 대향전극을 더 포함하는, 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 대향전극은 상기 중간층, 및 상기 뱅크층을 덮는, 표시 장치.
  16. 기판 상에 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 화소전극 상에 상기 화소전극의 적어도 일부를 노출시키는 개구부를 포함하는 뱅크층을 형성하는 단계; 및
    상기 화소전극 상에 유기 물질을 포함하는 잉크를 토출하여 중간층을 형성하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 유기 물질의 분자량은 500 초과 1,000,000 미만이고,
    상기 잉크에 포함된 상기 유기 물질의 농도와 상기 잉크에 포함된 상기 유기 물질의 분자량은 하기 수학식을 만족하는, 표시 장치의 제조 방법.
    <수학식>
    y > -3.518 * ln(x) + 45.59
    (상기 수학식에서 y는 잉크에 포함된 유기 물질의 농도, x는 잉크에 포함된 유기 물질의 분자량)
  17. 제16항에 있어서,
    상기 유기 물질의 분자량은 500 초과 400,000 미만인, 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 잉크의 오네소지 수(Ohnesorge number, Oh)가 1 보다 작은, 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 잉크의 점도는 25 cP 이하인, 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 뱅크층을 형성하는 단계는,
    상기 화소전극 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트층의 적어도 일부를 노광하는 단계; 및
    상기 적어도 일부가 노광된 포토레지스트층을 현상하여 뱅크층을 형성하는 단계;
    를 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 적어도 일부가 노광된 포토레지스트층을 현상하여 뱅크층을 형성하는 단계를 통해,
    상기 뱅크층의 상기 개구부가 형성되는, 표시 장치의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 중간층은 상기 뱅크층의 상기 개구부 내에 형성되는, 표시 장치의 제조 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 뱅크층을 형성하는 단계 이후에,
    상기 뱅크층을 베이킹하는 단계를 더 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 뱅크층의 상면은 발액성을 가지는, 표시 장치의 제조 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 뱅크층의 상면과 측면은 발액성을 가지는, 표시 장치의 제조 방법.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 뱅크층은 불소 수지를 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  27. 제20항에 있어서,
    상기 뱅크층은 네거티브 포토레지스트를 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  28. 제16항에 있어서,
    상기 중간층을 형성하는 단계 이후에,
    상기 중간층 상에 대향전극을 형성하는 단계를 더 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 대향전극은 상기 중간층, 및 상기 뱅크층을 덮는, 표시 장치의 제조 방법.
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