WO2014137068A1 - 쉐도우 마스크를 이용한 유기 발광 소자 제조 방법 및 상기 방법으로 제조된 유기 발광 소자 - Google Patents

쉐도우 마스크를 이용한 유기 발광 소자 제조 방법 및 상기 방법으로 제조된 유기 발광 소자 Download PDF

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이종호
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Definitions

  • the present invention relates to an organic light emitting device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of manufacturing an organic light emitting device capable of reducing a leakage current generated in an organic light emitting device manufactured by using a shadow mask and the organic material produced by the method It relates to a light emitting device.
  • the organic light emitting device uses an organic material as a light emitting layer, and the electrical characteristics of the device are similar to the electrical properties of the diode, and a plurality of organic material layers are formed between the lower electrode and the upper electrode, and a voltage is applied between the lower electrode and the upper electrode. It is a display using the principle that electrons and holes are injected from a cathode and an anode and recombine in an organic material layer to generate light.
  • the organic light emitting diode is a flat panel display because it can be manufactured lightly and thinly because of its wide viewing angle, ultra-fast response, and self-luminescence. Best suited for
  • the lower electrode which is formed before the formation of the organic material, which is a light emitting part of the organic light emitting device, has good electrical characteristics, and is uniformly and flatly formed to form a high efficiency organic light emitting device without short circuiting of the device.
  • the process of forming the lower electrode and the insulating film is a deposition and etching process, and the organic material layer and the upper electrode process are manufactured by the vacuum process, but the entire manufacturing process of the organic light emitting device is developed using a shadow mask. Simplification of the process is possible.
  • the organic light emitting device manufactured by using the recently developed shadow mask has a flat surface of the transparent electrode on the substrate, so that leakage current generation and electrical characteristics of the fabricated organic light emitting device are deteriorated or the device is short-circuited. There is a problem that occurs.
  • the present inventors have completed the present invention by developing a technology that can reduce the leakage current through the surface treatment of the lower electrode as a result of research efforts to solve this problem.
  • an object of the present invention is to perform a deposition process using a shadow mask, the process time is shortened and the organic light emitting device manufacturing method and the organic material manufactured by the method that can reduce the leakage current and at the same time can be reduced in cost and mass production It is to provide a light emitting device.
  • Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an organic light emitting device capable of preventing device short circuit.
  • Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an organic light emitting device in which electrical characteristics are improved.
  • the present invention comprises the steps of preparing a substrate; Introducing a shadow mask into the substrate; Depositing a lower electrode layer on the substrate on which the shadow mask is introduced; A planarization step of planarizing the lower electrode layer; Depositing an organic material on the planarized lower electrode layer; And an upper electrode layer deposition step of depositing an upper electrode on the organic material layer.
  • the method may further include depositing an insulating layer on the planarized lower electrode layer.
  • the planarization step performs one or more of heat treatment and plasma treatment.
  • the heat treatment is carried out in the range of 250 ⁇ 400 °C.
  • the plasma treatment performs one or more of argon (Ar) plasma treatment and oxygen plasma treatment.
  • the insulating film is any one of a polyimide (PI), Al 2 O 3 , SiO 2 and SiNx insulating film.
  • the lower electrode layer is an indium tin oxide (ITO) thin film layer.
  • ITO indium tin oxide
  • the present invention also provides an organic light emitting device manufactured by any one of the above-described methods.
  • the present invention has the following effects.
  • the present invention can reduce the leakage current while using a shadow mask, so that the characteristics can be reduced and mass production while having similar characteristics to the organic light emitting device manufactured by the prior art.
  • the present invention enables the prevention of device short circuit by performing a planarization process on the lower electrode.
  • the present invention improves electrical characteristics by performing an insulating film deposition process.
  • Figure 2 is a photograph of the AFM image results measured by the surface treatment in the PF POWER condition of the present invention.
  • Figure 3 is a photograph of the lower electrode AFM image according to the surface treatment conditions change of the present invention.
  • FIG. 4 is an image photograph of an OLED device structure manufactured using a lower electrode subjected to the surface treatment of the present invention.
  • 5 is a graph of leakage current measurement results according to changes in surface treatment conditions of the present invention.
  • a first technical feature of the present invention is to perform a planarization process of the lower electrode after deposition using a shadow mask, thereby simplifying the process and preventing short circuits and reducing leakage currents.
  • the shadow mask used in the present invention is a means of replacing the deposition and etching processes performed to form the existing lower electrode layer and the insulating layer.
  • a pattern is formed simultaneously with deposition by applying a shadow mask when forming a lower electrode and an insulating layer pattern of the organic light emitting diode, and then performing a planarization step process of planarizing the surface of the deposited lower electrode layer.
  • the electrical characteristics of the light emitting device and the characteristics of the device were improved.
  • the organic light emitting device manufacturing method of the present invention comprises the steps of preparing a substrate; Introducing a shadow mask into the substrate; Depositing a lower electrode layer on the substrate on which the shadow mask is introduced; A planarization step of planarizing the lower electrode layer; Depositing an organic material on the planarized lower electrode layer; And an upper electrode layer deposition step of depositing an upper electrode on the organic material layer.
  • a transparent substrate made of a glass substrate it is preferable to use any one of a transparent substrate made of a glass substrate, a flexible substrate capable of bending, and a semiconductor substrate.
  • an introduction step of introducing a shadow mask to the substrate refers to the step of positioning the shadow mask by maintaining a predetermined distance on the substrate.
  • the shadow mask is preferably any one of a mask made of metal or glass, and the shadow mask is patterned on a substrate by introducing a shadow mask made of a desired pattern.
  • the lower electrode layer deposition step of depositing the lower electrode on the substrate to which the shadow mask is introduced is to pass through the perforated portion of the shadow mask fabricated in a predetermined pattern so that the inorganic material is deposited on the substrate by a vacuum deposition method.
  • the lower electrode layer may use various inorganic materials, but in the present invention, it is preferable to use ITO (Indium Tin Oxide) having good electrical conductivity.
  • the process of planarization of the lower electrode is a process having a major influence on device performance since the surface resistance and leakage current can be minimized in fabrication of the organic light emitting device.
  • the surface of the lower electrode of the organic light emitting device should be deposited to be flat to prevent the occurrence of device short circuit and leakage current. If the surface of the lower electrode is not flat, a tendency for the lower electrode to penetrate the organic material layer deposited in the next step appears. Such a phenomenon causes short circuit and leakage current of the organic light emitting element.
  • planarization of the lower electrode performed in the present invention may have various methods, but in the present invention, it is preferable to perform at least one of heat treatment and plasma treatment.
  • the heat treatment is preferably performed in the range of 250 ⁇ 400 °C.
  • the recrystallization phenomenon occurs in the lower electrode thin film, thereby moving from a high energy to a low place, thereby flattening.
  • the plasma treatment is usually performed using either argon (Ar) plasma or oxygen plasma.
  • the spike structure existing on the surface of the lower electrode thin film is separated from the thin film, thereby completing the lower electrode planarization process, thereby reducing the leakage current value.
  • the plasma treatment process if the power of the plasma is too low, the effect of etching the material deposited over the thin film of the lower electrode is reduced, and if the power of the plasma is too high, the lower electrode as well as the over-deposited material Direct damage to the thin film is a cause of deterioration of the organic light emitting device quality.
  • the plasma treatment step is preferably performed in the range of 400 to 600W when using the argon (Ar) plasma, and in the range of 100 to 200W when using the oxygen plasma.
  • the upper electrode layer deposition step of depositing the upper electrode is a step of depositing a metal layer that is a cathode on the organic material layer can be used a number of metals, but in the embodiment of the present invention was deposited using aluminum (Al).
  • a second technical feature of the present invention is to provide a method of manufacturing an organic light emitting device in which the electrical properties are improved by performing the insulating film layer deposition step.
  • the leakage current generated from the lower electrode is prevented from moving to another upper layer.
  • PI Polyimide
  • Al 2 O 3 Al 2 O 3 , SiO 2 and SiNx insulating film
  • deposit at a thickness of 50 to 300 nm it is preferable to deposit using any one of PI (Polyimide), Al 2 O 3 , SiO 2 and SiNx insulating film as the insulating film layer, and to deposit at a thickness of 50 to 300 nm.
  • the present invention performs a planarization process of the lower electrode and deposits an insulating film layer, so that the leakage current value is similar to or lower than that of the organic light emitting device forming the lower electrode layer and the insulating film layer by a conventional etching process. It will have the same as the experimental example described later.
  • Example lower electrodes 1 to 8 were deposited by using a shadow mask under the same process conditions as in Table 1 below.
  • Argon (Ar) plasma treatment and oxygen plasma treatment step of the planarization process is shown in Table 2 below.
  • a lower electrode 2 of Comparative Example manufactured by performing a conventional organic light emitting device manufacturing method was manufactured.
  • Comparative Example The lower electrode 2 was prepared by depositing the lower electrode thin film on a glass substrate and etching the thin film by photolithography.
  • the results of the PV values and leakage current values are shown in Table 4 and FIG. 1.
  • R a average ratio
  • R PV peak to valley ratio
  • the 250 ° C. heat treatment and the oxygen plasma treatment which are the planarization process of the lower electrode, reduce the roughness of the surface of the lower electrode and reduce the leakage current.
  • R a R PV values of the lower electrode thin film surface measured by performing AFM measurements of Example lower electrode 4, Example lower electrode 8 and Comparative Example lower electrodes 1 to 2 obtained by deposition at 380 ° C. simultaneously with RF power conditions, and The results of the leakage current values are shown in Table 5 and FIG. 2.
  • R a average ratio
  • R PV peak to valley ratio
  • the lower electrode thin film was deposited to a thickness of 150 nm at 250 ° C deposition temperature using DC + RF power conditions, and then 250 ° C, Heat treatment at 380 ° C. and oxygen plasma treatment were performed to show the results of the R s value, R PV value and leakage current value of the lower electrode thin film surface in Table 7 and FIG. 3.
  • the lower electrode ITO thin film deposition process step is shown in Table 6.
  • An OLED device was manufactured using the Comparative Example lower electrodes and Example lower electrodes of Table 7.
  • the structure of the manufactured OLED is shown in FIG. 4, and the graph of the resultant leakage current is shown in FIG. 5.
  • the characteristic of the leakage current is improved, which is considered to be an effect of reducing surface roughness and over peak of the lower electrode through the planarization process of the lower electrode.
  • the present invention relates to an organic light emitting device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of manufacturing an organic light emitting device capable of reducing a leakage current generated in an organic light emitting device manufactured by using a shadow mask and the organic material produced by the method As a light emitting device, there is industrial applicability.

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Abstract

본 발명은 누설 전류를 감소시킬 수 있는 유기 발광 소자에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 쉐도우 마스크를 통하여 증착된 하부 전극의 누설 전류를 감소시키기 위하여, 하부 전극의 평탄화 공정을 수행함으로써, 누설 전류를 감소시킬 수 있는 유기 발광 소자의 제조 방법 및 이를 이용한 유기 발광 소자에 관한 것이다.

Description

쉐도우 마스크를 이용한 유기 발광 소자 제조 방법 및 상기 방법으로 제조된 유기 발광 소자
본 발명은 유기 발광 소자 및 그 제조 방법에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 쉐도우 마스크를 이용하여 제작한 유기 발광 소자에서 발생하는 누설 전류를 감소시킬 수 있는 유기 발광 소자 제조 방법 및 상기 방법으로 제조된 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자는 유기물을 발광층으로 사용하며, 소자의 전기적 특성이 다이오드의 전기적 특성과 유사하며, 하부 전극과 상부 전극 사이에 여러 층의 유기물층을 성막하고, 하부 전극과 상부 전극 사이에 전압을 인가하면 전자와 정공이 음극과 양극으로부터 주입되어 유기물층에서 재결합하여 빛을 발생시키는 원리를 이용한 디스플레이다.
유기 발광 소자는 광시야각, 초고속 응답, 자체 발광 등의 장점 때문에 소형에서 대형에 이르기까지 어떠한 동화성 표시 매체로서도 손색이 없으며, 소비 전력이 낮고 백라이트가 필요 없어 경량 및 박형으로 제작할 수 있기 때문에 평판 디스플레이에 가장 적합하다.
유기 발광 소자의 발광 부분인 유기물을 성막하기 전에 형성되는 하부 전극이 전기적 특성이 좋고, 균일하며 평탄하게 성막되어야 소자의 단락 현상이 없는 고효율의 유기 발광 소자를 제작할 수 있다.
기존의 유기 발광 소자에서 하부 전극 및 절연막 형성 공정은 증착 및 식각(etching) 공정으로, 유기물층 및 상부 전극 공정은 진공 공정으로 제작되었으나, 최근 shadow mask를 이용하여 유기 발광 소자 전 공정 제작 기술이 개발되어 공정의 단순화가 가능하게 되었다.
그러나, 최근 개발된 shadow mask를 이용하여 제작된 유기 발광 소자는 기판상에 존재하는 투명 전극의 표면이 평탄하지 못함에 따라, 제작된 유기 발광 소자의 누설 전류 발생 및 전기적 특성이 저하되거나 소자의 단락 현상이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명자들은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과 하부 전극의 표면 처리를 통해 누설 전류를 감소시킬 수 있는 기술을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 쉐도우 마스크를 이용하여 증착 공정을 수행함으로써, 공정 시간이 단축되어 저가화 및 대량 생산이 가능하면서도 동시에 누설 전류를 감소시킬 수 있는 유기 발광 소자 제조 방법 및 상기 방법으로 제조된 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 소자 단락 방지 가능한 유기 발광 소자 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기적 특성이 향상되는 유기 발광 소자 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술된 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판을 준비하는 단계; 상기 기판에 쉐도우 마스크를 도입하는 도입단계; 상기 쉐도우 마스크가 도입된 기판에 하부 전극을 증착하는 하부 전극층 증착 단계; 상기 하부 전극층을 평탄화하는 평탄화 단계; 상기 평탄화된 하부 전극층에 유기물을 증착하는 유기물층 증착 단계; 및 상기 유기물층에 상부 전극을 증착하는 상부 전극층 증착 단계;를 포함하는 유기 발광 소자 제조 방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 평탄화된 하부 전극층에 절연막을 증착하는 절연막층 증착 단계;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 평탄화 단계는 열처리 및 플라즈마 처리 중 하나 이상을 수행한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 열처리는 250 ~ 400℃의 범위에서 수행된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 처리는 아르곤(Ar) 플라즈마 처리 및 산소 플라즈마 처리 중 하나 이상을 수행한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 절연막은 PI(Polyimide), Al2O3 , SiO2 및 SiNx 절연막 중 어느 하나이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 하부 전극층은 ITO(Indium Tin Oxide)박막층이다.
또한, 본 발명은 상술된 어느 하나의 방법으로 제조된 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.
먼저, 본 발명은 쉐도우 마스크를 이용하면서도 누설 전류를 감소시킬 수 있어 종래 기술로 제작된 유기 발광 소자와 유사한 특성을 가지면서 저가화 및 대량 생산이 가능하다.
또한, 본 발명은 하부 전극에 평탄화 공정을 수행함으로써, 소자 단락의 방지가 가능하다.
또한, 본 발명은 절연막 증착 공정을 수행함으로써, 전기적 특성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 DC + RF POWER 조건에서 표면 처리를 하여 측정한 AFM 이미지 결과 사진이다.
도 2는 본 발명의 PF POWER 조건에서 표면 처리를 하여 측정한 AFM 이미지 결과 사진이다.
도 3은 본 발명의 표면 처리 조건 변화에 따른 하부 전극 AFM 이미지 결과 사진이다.
도 4는 본 발명의 표면 처리를 수행한 하부 전극을 이용하여 제조한 OLED 소자 구조의 이미지 사진이다.
도 5는 본 발명의 표면 처리 조건 변화에 따른 누설 전류 측정 결과 그래프이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
본 발명의 제 1 기술적 특징은 쉐도우 마스크를 이용하여 증착 후, 하부 전극의 평탄화 공정을 수행함으로써, 공정이 단순화됨과 동시에 소자의 단락을 방지하고 누설 전류를 감소시키는 것이다.
본 발명에서 이용되는 쉐도우 마스크는 기존의 하부 전극층 및 절연막 층을 형성하기 위하여 수행된 증착(deposition)과 식각(etching) 공정을 대체한 수단이다.
다만, 유기 발광 소자의 하부 전극층 및 절연막 층 증착시 식각(etching) 공정 대신 쉐도우 마스크를 이용하여 증착할 시, 유기 발광 소자 제작 비용이 절감되고 대량 생산이 가능하게 되었으나, 증착시 하부 전극이 평탄하게 증착되지 못함에 따라 소자의 단락 현상, 누설 전류 발생 및 소자의 전기적 특성 저하의 문제점이 발생하게 된다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 유기 발광 소자의 하부 전극 및 절연막 패턴 형성 시 쉐도우 마스크를 적용하여 증착과 동시에 패턴을 형성한 후, 증착된 하부 전극층의 표면을 평탄화하는 평탄화 단계 공정을 수행하여 유기 발광 소자의 전기적인 특성 및 소자의 특성을 향상시켰다.
따라서, 본 발명의 유기 발광 소자 제조 방법은 기판을 준비하는 단계; 상기 기판에 쉐도우 마스크를 도입하는 도입단계; 상기 쉐도우 마스크가 도입된 기판에 하부 전극을 증착하는 하부 전극층 증착 단계; 상기 하부 전극층을 평탄화하는 평탄화 단계; 상기 평탄화된 하부 전극층에 유기물을 증착하는 유기물층 증착 단계; 및 상기 유기물층에 상부 전극을 증착하는 상부 전극층 증착 단계;를 포함한다.
기판을 준비하는 단계에서 기판은 유리 기판, 구부러짐이 가능한 유연한 기판 및 반도체 기판으로 이루어진 투명 기판 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 기판에 쉐도우 마스크를 도입하는 도입 단계;는 기판 위에 일정 거리를 유지하여 쉐도우 마스크를 위치시키는 단계를 말한다. 여기서 쉐도우 마스크는 금속 또는 유리 재질로 제작된 마스크 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하고, 원하는 패턴으로 제작된 쉐도우 마스크를 도입하여 기판에 패터닝한다.
쉐도우 마스크가 도입된 기판에 하부 전극을 증착하는 하부 전극층 증착 단계는 일정한 패턴으로 제작된 쉐도우 마스크의 뚫린 부분에 통과되어 무기물이 진공 증착 방법으로 기판에 증착되는 것이다. 하부 전극층은 여러 무기물을 사용할 수 있으나 본 발명에서는 전기 전도성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)을 사용하는 것이 바람직하다.
하부 전극의 평탄화 단계 공정은 유기 발광 소자의 제작에 있어서, 표면 저항 및 누설 전류를 최소화할 수 있어 소자 성능에 주요 영향을 미치는 공정이다. 유기 발광 소자의 하부 전극의 표면이 평탄하게 증착되어야만 소자 단락 및 누설 전류의 발생을 예방할 수 있다. 하부 전극의 표면이 평탄하지 못할 경우, 다음 단계에 증착되는 유기물층에 하부 전극이 뚫고 나오는 경향이 나타나게 된다. 이와 같은 현상은 유기 발광 소자의 단락 및 누설 전류 발생의 원인이 된다.
본 발명에서 수행되는 하부 전극의 평탄화 단계는 여러 가지 방법이 있을 수 있으나, 본 발명에서는 그 중에서 열처리 및 플라즈마 처리 중 하나 이상을 수행하는 것이 바람직하다.
이때 열처리는 250 ~ 400℃의 범위에서 수행되는 것이 바람직하다.
열처리 과정에서 250℃ 이하의 온도 조건에서 열처리를 하게 될 경우, 열처리 효과가 거의 없어 하부 전극 표면의 평탄화 개선 효과가 미미함에 따라 유기 발광 소자의 누설 전류의 감소 효과가 없게 된다. 또한, 400℃를 초과하는 온도 조건에서 열처리를 하게 될 경우, 기판인 유리에 열적 충격이 가해지게 됨에 따라 유리의 변성을 야기하여 유기 발광 소자의 제작이 불가능해 지게 되기 때문이다.
이와 같이 하부 기판에 열처리를 수행하게 되면 하부 전극 박막 내 재결정 현상이 발생하면서 에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하게 되어 평탄화가 이루어지게 된다.
다음으로, 플라즈마 처리는 보통 아르곤(Ar) 플라즈마 및 산소 플라즈마 중 어느 하나를 이용하여 수행한다.
하부 전극에 플라즈마 처리를 수행하게 됨에 따라 하부 전극 박막 표면에 존재하는 spike 구조가 박막으로부터 떨어져 나가게 되어 하부 전극 평탄화 공정이 완성되며, 이로 인해 누설 전류 값이 줄어들게 된다.
플라즈마 처리 공정 수행시, 플라즈마의 power가 너무 낮을 경우 하부 전극의 박막에 over 증착된 물질을 식각(etching) 하는 효과가 낮아지게 되고, 플라즈마의 power가 너무 높을 경우에는 over 증착된 물질뿐만 아니라 하부 전극 박막에 직접적인 손상을 가해지게 되어 유기 발광 소자 품질 저하의 원인이 된다.
따라서, 플라즈마 처리 단계에서 아르곤(Ar) 플라즈마를 이용할 때는 400 ~ 600W의 범위에서, 산소 플라즈마를 이용할 때는 100 ~ 200W의 범위에서 수행되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 평탄화된 하부 전극층에 유기물을 증착하는 유기물층 증착 단계는 하부 전극 박막 위에서 발광이 이루어지며, 상기 유기물층은 증발법(evapor
ation)을 이용하여 증착된다.
상기 상부 전극을 증착하는 상부 전극층 증착 단계는 유기물층에 음극인 금속층을 증착시키는 단계로 여러 금속을 이용할 수 있으나 본 발명의 실시 예에서는 알루미늄(Al)을 이용하여 증착하였다.
본 발명의 제 2 기술적 특징은 절연막층 증착 단계;를 수행함으로써 전기적 특성이 향상되는 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
유기 발광 소자에 절연막층 증착 공정을 수행함으로써, 하부 전극으로부터 발생되는 누설 전류가 다른 상부 층으로 이동하는 것을 방지해주는 역할을 한다.
본 발명에서는 절연막층으로는 PI(Polyimide), Al2O3, SiO2 및 SiNx 절연막 중에서 어느 하나를 이용하여 증착하고, 50 ~ 300nm의 두께로 증착하는 것이 바람직하다.
상술된 바와 같이 본 발명은 하부 전극의 평탄화 공정을 수행하고, 절연막층을 증착하는 공정을 수행함에 따라 기존의 식각 공정으로 하부 전극층과 절연막층을 형성하는 유기 발광 소자와 유사하거나 더 낮은 누설 전류 수치를 후술하는 실험예와 같이 가지게 된다.
실시예 1 내지 8
하기 표 1과 같은 공정 조건으로 쉐도우 마스크를 이용하여 증착시킨 실시예 하부 전극 1 내지 8를 제조하였다. 상기 평탄화 공정 중 아르곤(Ar) 플라즈마 처리와 산소 플라즈마 처리 공정 단계는 하기 표 2에 나타내었다.
표 1
구분 Surface treatment 조건 변화 Temperature(℃) Time(Hr)
실시예 1 As-dep.(with mask) + RTA(250) 250 1
실시예 2 As-dep.(with mask) + RTA(380) 380 1
실시예 3 As-dep.(with mask) + O2 PT - 1
실시예 4 As-dep.(with mask) + Ar PT - 1
실시예 5 As-dep.(with mask) +RTA(250) + O2 PT 250
실시예 6 As-dep.(with mask) +RTA(380) + O2 PT 380
실시예 7 As-dep.(with mask) +RTA(250) + Ar PT 250
실시예 8 As-dep.(with mask) +RTA(380) + Ar PT 380
표 2
구분 O2 Ar
RF power(W) 150 W 150 W
Ar flow(sccm) - 100
O2 flow(sccm) 50 -
Pressure(mtorr) 20 10
Time(sec) 90 180
비교예 1
하기 표 3과 같은 공정 조건으로 쉐도우 마스크를 이용하여 증착시킨 비교예 하부 전극 1을 제조하였다.
표 3
구분 Surface treatment 조건 변화 Temperature(℃) Time(Hr)
비교예 1 As-dep.(with mask) - 1
비교예 2
기존의 유기 발광 소자 제조 방법을 수행하여 제조한 비교예 하부전극 2을 제조하였다. 비교예 하부 전극 2은 glass 기판 위에 하부 전극 박막을 증착한 뒤 photolithography 방법으로 박막을 식각(etching)하여 제조하였다.
실험예 1
DC + RF power 조건과 동시에 250℃에서 증착하여 얻어진 실시예 하부 전극 1, 실시예 하부 전극 5 및 비교예 하부 전극 1 내지 2의 AFM 측정을 수행하여 측정된 하부 전극 박막 표면의 Ra 값, RPV 값 및 누설 전류 값의 결과를 표 4 및 도 1에 나타내었다. 여기서 Ra (average ratio)는 하부 전극 박막 표면 거칠기의 평균값을 나타내는 수치이고, RPV (peak to valley ratio)값은 하부 전극 박막 표면 거칠기의 가장 높은 부분과 낮은 부분의 차이를 나타내는 수치를 의미한다.
표 4
구분 Surface treatment 조건 변화 누설 전류 값 (mA/cm2) Ave.Ra(Ω/□) RPV(nm)
비교예 1 As-dep.(with mask) 3.12 1.587 22.512
비교예 2 기존 하부전극(Ref.) 0.197 1.202 11.447
실시예 1 As-dep.(with mask) + RTA(250) 2.45 0.329 7.644
실시예 5 As-dep.(with mask) +RTA(250) + O2 PT 1.84 0.169 3.877
표 4로부터, 쉐도우 마스크를 이용하여 증착된 비교예 하부 전극 1과 기존의 증착 공정을 수행하여 제조된 비교예 하부 전극 2의 비교시 RPV(nm)의 값이 거의 두배 수준으로 증가하였으며, 누설 전류의 값이 급격하게 상승된 것을 알 수 있다.
그러나 실시예 하부 전극 1과 같이 하부 전극에 250℃ 열처리를 수행하였더니 RPV(nm)의 값과 누설 전류의 값이 감소된 것을 알 수 있으며, 실시예 하부 전극 5와 같이 250℃ 열처리 및 산소 플라즈마 처리를 동시에 수행하였을 경우 수치가 더 감소한 것을 알 수 있다.
이를 통하여 하부 전극의 평탄화 공정인 250℃ 열처리 및 산소 플라즈마 처리가 하부 전극의 표면의 거칠기를 감소시키며 누설 전류를 절감시키는 효과를 가져온다는 것을 알 수 있다.
실험예 2
RF power 조건과 동시에 380℃에서 증착하여 얻어진 실시예 하부 전극 4, 실시예 하부 전극 8 및 비교예 하부 전극 1 내지 2의 AFM 측정을 수행하여 측정된 하부 전극 박막 표면의 Ra, RPV 값 및 누설 전류 값의 결과를 표 5 및 도 2에 나타내었다. 여기서 Ra (average ratio)는 하부 전극 박막 표면 거칠기의 평균값을 나타내는 수치이고, RPV (peak to valley ratio)값은 하부 전극 박막 표면 거칠기의 가장 높은 부분과 낮은 부분의 차이를 나타내는 수치를 의미한다.
표 5
구분 Surface treatment 조건 변화 누설 전류 값 (mA/cm2) Ave.Ra(Ω/□) RPV(nm)
비교예 1 As-dep.(with mask) 3.24 2.294 26.164
비교예 2 기존 하부전극(Ref.) 0.215 1.202 11.447
실시예 4 As-dep.(with mask) + Ar PT 1.83 2.066 23.247
실시예 8 As-dep.(with mask) +RTA(380) + Ar PT 0.273 1.708 15.644
표 5로부터, 쉐도우 마스크를 이용하여 증착한 비교예 하부 전극 1과 아르곤(Ar) 플라즈마 처리를 수행한 실시예 하부 전극 4의 비교시 RPV(nm)의 값과 누설 전류의 값의 감소가 미미한 수준으로 나타났으나, 380℃의 열 처리를 더 수행한 실시예 하부 전극 8과 비교시 RPV(nm)의 값이 50% 가까이 절감되었으며, 누설 전류의 값이 현저히 낮아진 것을 알 수 있었다.
이를 통하여 하부 전극의 평탄화 공정인 380℃ 열처리 및 아르곤(Ar) 플라즈마 처리가 하부 전극의 표면의 거칠기를 감소시키며, 누설 전류를 절감시키는 효과를 가져온다는 것을 알 수 있다.
실험예 3
하부 전극의 평탄화 공정을 위한 열처리 조건 변화에 따른 하부 전극의 특성을 좀 더 자세히 알아보기 위해 DC + RF power 조건을 이용하여 250℃ 증착 온도에서 150 nm 두께로 하부 전극 박막을 증착한 뒤 250℃, 380℃의 열처리 및 산소 플라즈마 처리를 진행하여 하부 전극 박막 표면의 Rs 값, RPV 값 및 누설 전류 값의 결과를 표 7 및 도 3에 나타내었다. 상기 하부 전극인 ITO 박막 증착 공정 단계는 표 6에 나타내었다.
표 6
구분 DC+RF power
Power(W) DC 300 WRF 350 W
Base pressure(Pa) 5.37 x 10-7
Working pressure(mTorr) 1.2
Ar flow rate (sccm) 100
O2 flow rate (sccm) 0.5
ÅThickness (Å) 1500
Dep. rate (Å/Sec) 2.3
표 7
구분 Surface treatment 조건 변화 누설 전류 값 (mA/cm2) Ave.Rs(Ω/□) RPV(nm)
비교예 1 As-dep.(with mask) 3.16 30.86 19.419
실시예 3 As-dep.(with mask) + O2 PT 0.297 30.58 15.077
실시예 1 As-dep.(with mask) + RTA(250) 2.45 28.57 15.887
실시예 5 As-dep.(with mask) +RTA(250) + O2 PT 0.212 28.53 11.415
실시예 2 As-dep.(with mask) + RTA(380) 1.84 15.55 16.944
실시예 6 As-dep.(with mask) +RTA(380) + O2 PT 0.133 15.42 12.874
표 7과 도 3으로부터, 비교예 하부 전극 1과 380℃에서 열처리를 수행한 실시예 하부 전극 2를 비교 하였을때, 누설 전류 값과 Rs(Ω/□) 값이 약 50% 정도 감소하는 경향을 보였다.
또한, 비교예 하부 전극 1과 산소 플라즈마 처리를 수행한 실시예 하부 전극 3을 비교하였을시, 누설 전류의 값이 현저하게 감소하는 것을 알 수 있었다.
따라서, 열처리와 플라즈마 처리를 동시에 수행하였을시 하부 전극 표면이 평탄해 짐에 따라 누설 전류 값이 감소하는 것을 알 수 있었다.
실험예 4
상기 표 7의 비교예 하부 전극과 실시예 하부 전극들을 이용하여 OLED 소자를 제조하였다. 상기 제조된 OLED의 구조는 도 4에 나타내었으며, 측정한 누설 전류의 결과 그래프는 도 5에 나타내었다.
도 5로부터, 비교예 하부 전극 1과 평탄화 공정을 수행한 실시예 하부 전극들을 비교하였을시, 380℃의 열처리와 산소 플라즈마 처리를 동시에 수행하였을 경우 누설 전류의 특성이 향상되는 것을 알 수 있다.
따라서, 열처리 및 플라즈마 처리를 동시에 수행한 경우 누설 전류의 특성이 향상되는 것으로 측정되며, 이는 하부 전극의 평탄화 공정을 통한 하부 전극의 표면 거치기 감소 및 over peak의 감소의 영향인 것으로 판단된다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 유기 발광 소자 및 그 제조 방법에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 쉐도우 마스크를 이용하여 제작한 유기 발광 소자에서 발생하는 누설 전류를 감소시킬 수 있는 유기 발광 소자 제조 방법 및 상기 방법으로 제조된 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (8)

  1. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판에 쉐도우 마스크를 도입하는 도입 단계;
    상기 쉐도우 마스크가 도입된 기판에 하부 전극을 증착하는 하부 전극층 증착 단계;
    상기 하부 전극층을 평탄화하는 평탄화 단계;
    상기 평탄화된 하부 전극층에 유기물을 증착하는 유기물층 증착 단계; 및
    상기 유기물층에 상부 전극을 증착하는 상부 전극층 증착 단계;를 포함하는 유기 발광 소자 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 평탄화된 하부 전극층에 절연막을 증착하는 절연막층 증착 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 평탄화 단계는 열처리 및 플라즈마 처리 중 하나 이상을 수행하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 열처리는 250 ~ 400℃의 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자 제조 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 플라즈마 처리는 아르곤(Ar) 플라즈마 처리 및 산소 플라즈마 처리 중 하나 이상을 수행하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자 제조 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 절연막은 PI(Polyimide), Al2O3 , SiO2 및 SiNx 절연막 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 전극층은 ITO(Indium Tin Oxide) 박막층인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 제조 방법으로 제조되어 누설 전류가 감소된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
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