KR100661158B1

KR100661158B1 - 유기 ｅｌ 소자의 제조 방법

Info

Publication number: KR100661158B1
Application number: KR1020040099194A
Authority: KR
Inventors: 이성경
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-12-26
Also published as: KR20060060260A

Abstract

본 발명은 유기 EL 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 유기 EL 소자의 절연층과 격벽층을 한번의 포토리소그라피 공정을 통해 동시에 형성함으로써, 유기 EL 소자의 전반적인 제조 공정을 단순화하여 유기 EL 소자의 신뢰성 및 제조 수율을 향상시키는 유기 EL 소자의 제조 방법에 관한 것이다.

유기EL, 절연층, 격벽층, 포토리소그라피, 공정단순화

Description

유기 ＥＬ 소자의 제조 방법{MANUFACTURING PROCESS FOR ORGANIC ELECTRO LUMINESCENCE DEVICE}

도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 EL 소자의 제조 방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

100 : 기판 110 : 양전극층

120 : 포지티브 감광막 125 : 절연층

130 : 네거티브 감광막 135 : 격벽층

140 : 유기박막층 150 : 음전극층

본 발명은 유기 EL 소자의 제조 방법에 관한 것으로 보다 상세하게, 유기 EL 소자를 제조하기 위한 전반적인 공정을 단순화할 수 있는 유기 EL 소자의 제조 방 법에 관한 것이다.

일반적으로, 유기 EL 소자는 평판 디스플레이 소자 중 하나로 웨이퍼 상의 양전극층(anode layer)과 음전극층(cathode layer) 사이에 유기 전계 발광층인 유기 박막층을 개재하여 구성하며, 매우 얇은 두께의 매트릭스 형태를 이룬다.

이러한 유기 EL 소자는 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형 등의 장점이 있다. 또한, 좁은 광 시야각, 느린 응답 속도 등 종래에 LCD에서 문제로 지적되어 온 결점을 해결할 수 있으며, 다른 형태의 디스플레이와 비교하여, 특히, 중형 이하에서 다른 디스플레이와 동등하거나(예를 들어, "TFT LCD") 그 이상의 화질을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 제조 공정이 단순화하다는 점에서, 차세대 평판 디스플레이로 주목받고 있다.

한편, 종래 기술에 따르면 이와 같은 유기 EL 소자는, 전기적 절연이 가능한 물질로 절연층(insulator layer) 및 격벽층(separator)을 양전극층과 기판 위에 미리 순차 형성하고, 형성된 격벽층의 역테이퍼 구조를 통해 음전극층을 패터닝하여 이루어진다.

여기서, 상기 절연층은 양전극층 위에 도트(dot) 형태의 개구부(open area)를 제외한 전영역에 걸쳐 형성하고, 개구부에 의해 화소(pixel)를 정의해주고, 양전극의 단부(edge)에서의 누설 전류를 억제시키는 역할을 한다.

또한, 상기 절연층 위에 형성되는 격벽층은 양전극층과 직교하며 일정 간격을 가지게 배열하고, 역테이퍼 구조로 이루어지는 바, 인접 화소 간의 음전극층을 분리시키는 역할을 한다.

따라서, 안정적인 유기 EL 소자를 제조하기 위해서는 절연층과 격벽층을 모두 필요로 한다.

그러나, 종래에 따른 유기 EL 소자의 제조 공정은 상기 절연층과 격벽층을 형성하기 위해 각각 별도의 포토리소그라피 공정을 진행하기 때문에 공정이 복잡하고 작업 공수가 증가하여 소자의 불량발생률이 증가하는 문제가 있다.

또한, 상기 절연층과 격벽층을 형성하기 위한 두 번의 포토리소그라피 공정은 유기 EL 소자의 전반적인 제조 공정 시간을 증가시키며, 그에 따라, 유기 EL 소자의 제조 원가가 상승하는 동시에 수율이 낮아지는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 유기 EL 소자의 절연층과 격벽층을 단일한 포토리소그라피 공정을 통해 형성하여 유기 EL 소자의 전반적인 제조 공정을 단순화하는 유기 EL 소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 투명 기판 위에 어느 한 방향으로 뻗어 있는 복수의 양전극층을 형성하는 단계와, 상기 복수의 양전극층이 형성된 기판 전면에 포지티브 감광막과 네거티브 감광막을 순차 형성하는 단계와, 상기 네거티브 감광막의 격벽 형성 영역에 빛을 조사하는 제1 노광 공정을 진행하는 단계와, 상기 제1 노광된 네거티브 감광막에 PEB를 진행하는 단계와, 상기 포지티브 감광막 의 절연층 형성 영역 이외의 영역에 빛을 조사하는 제2 노광 공정을 진행하는 단계와, 상기 노광된 네거티브 감광막 및 포지티브 감광막을 현상하는 단계와, 상기 현상된 네거티브 감광막 및 포지티브 감광막에 하드베이크 공정을 진행하여 격벽층과 절연층을 동시에 형성하는 단계 및 상기 격벽층이 형성된 기판의 양전극층 위에 유기 박막층 및 음전극층을 순차 형성하는 단계를 포함하는 유기 EL 소자의 제조 방법을 제공한다.

여기서, 상기 복수의 양전극층이 형성된 기판 전면에 포지티브 감광막과 네거티브 감광막을 순차 형성하는 단계는 상기 복수의 양전극층이 형성된 기판 전면에 포지티브 감광 물질을 도포한 다음 소프트 베이크 공정을 진행하는 단계와, 상기 소프트 베이크 공정이 진행된 포지티브 감광 물질 위에 네거티브 감광 물질을 도포한 다음 소프트 베이크 공정을 진행하는 하는 단계를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 네거티브 감광막은 1.5㎛~5㎛의 두께를 가지고 상기 포지티브 감광막은 0.5㎛~2㎛의 두께를 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 노광 공정과 제2 노광 공정은 노광 에너지 조건을 10~50mJ/㎠과 50~500mJ/㎠으로 진행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2 노광 공정은 노광 에너지 조건을 50~200mJ/㎠으로 진행하는 제1 단계와 100~500mJ/㎠으로 진행하는 제2 단계로 나누어 진행하는 것이 바람직하다.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 유기 EL 소자의 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

우선, 도 1a에 도시한 바와 같이, 투명 기판(100) 위에 양전극 형성 물질인 ITO(indium tin oxide) 등의 투명 물질을 일정한 두께로 적층한 다음, 사진 식각 공정을 진행하여 어느 한 방향으로 길게 뻗어 있는 줄무늬 형상(stripe type)의 양전극층(110)을 형성한다.

그리고, 도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 양전극층(110)이 형성된 기판(100) 전면에 포지티브(positive) 감광막(120)과 네거티브(negative) 감광막(130)을 순차 형성한다.

보다 상세하게는 먼저, 상기 양전극층(110)이 형성된 기판(100) 전면에 포지티브 감광 물질을 0.5㎛~2㎛의 두께로 도포한 다음 소프트 베이크(soft bake) 공정을 진행하여 포지티브 감광막(120)을 형성한다. 그 후, 상기 포지티브 감광막(120) 위에 네거티브 감광 물질을 1.5㎛~5㎛의 두께로 도포한 다음 다시 소프트 베이크 공정을 진행하여 네거티브 감광막(130)을 형성한다.

이어서, 도 1c에 도시한 바와 같이, 격벽을 형성하기 위한 포토 마스크(photo mask)를 이용하여 네거티브 감광막(130)의 격벽 형성 영역에 빛을 조사하는 제1 노광 공정을 진행한다. 이때, 제1 노광 공정 시, 네거티브 감광막(130)만 노광되고, 그 하부에 위치하는 포지티브 감광막(120)은 노광되지 않도록 노광 에너지 조건을 조절하여 진행한다. 예컨대, 본 발명의 실시예에서는 1.5㎛~5㎛의 두께를 가지는 네거티브 감광막(130)만을 노광시키기 위해서 10~50mJ/㎠의 노광 에너지 조건으로 진행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 네거티브 감광막(130)에 제1 노광 공정을 진행하게 되면, 네거티브 감광막의 고유 특성에 의해 노광된 영역과 노광되지 않은 영역의 경계면은 경사면을 가지되, 노광되지 않은 영역(130b)이 테이퍼(taper) 구조를 이룬다.

여기서, 미설명한 도면 번호 130a는 노광된 영역을 가리킨다.

그 다음, 도 1d에 도시한 바와 같이, 상기 제1 노광된 네거티브 감광막에 PEB(Post Exposure Bake)를 진행하여 노광된 영역(130a)은 후술하는 제2 노광 공정에 반응하지 않게 가교시킨다. 이때, PEB는 컨벡션 오븐(convection oven)에서 110℃에서 15분 동안 진행한다.

이어서, 도 1e에 도시한 바와 같이, 절연층을 형성하기 위한 포토 마스크(photo mask)를 이용하여 상기 PEB를 진행한 네거티브 감광막(130)의 하부에 위치하는 포지티브 감광막(120)의 절연층 형성 영역 이외의 영역에 빛을 조사하는 제2 노광 공정을 진행한다. 이때, 포지티브 감광막(120) 위에 위치하는 네거티브 감광막(130)에서는 제2 노광 공정을 진행하더라도 이미 PEB에 의해 가교된 제1 노광 영역(130a)은 제2 노광 공정에 의해 반응하지 않으며, 산(-COOH)의 성질로 변화된 노광되지 않은 영역(130b)은 제2 노광 공정을 진행하더라도 산의 성질을 그대로 가지고 있기 때문에 즉, 네거티브 감광막(130)은 제2 노광 공정에 의해 전혀 영향을 받지 않는다.

또한, 상기 제2 노광 공정 시, 네거티브 감광막(130) 하부에 위치하는 포지티브 감광막(120)을 노광시키기 위해서는 네거티브 감광막(130)과 포지티브 감광막(120)의 총 두께를 고려하여 노광 에너지 조건을 조절하여 진행한다. 예컨대, 본 발명의 실시예에서는 네거티브 감광막(130)이 1.5㎛~5㎛의 두께를 가지고 포지티브 감광막(120)이 0.5㎛~2㎛의 두께를 가지고 있으므로 포지티브 감광막(120)을 노광시키기 위해서는 100~500mJ/㎠의 노광 에너지 조건으로 진행하는 것이 바람직하다.

그러나, 약 500mJ/㎠의 노광 에너지를 이용하여 제2 노광을 진행하게 되면, 강한 노광 에너지로 인하여 기판(100)의 표면에 얼룩이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.

이에 따라, 바람직하게는 제2 노광 공정을 노광 에너지의 조건을 순차적으로 증가시키는 다단계로 진행한다. 본 발명의 실시예에 따른 제2 노광 공정은 노광 에너지 조건을 50~200mJ/㎠으로 진행하는 제1 단계와 100~500mJ/㎠으로 진행하는 제2 단계로 나누어 진행하여 기판에 제2 노광 공정으로 인해 얼룩이 발생하는 문제를 최소화한다.

또한, 상기 제2 노광 공정에 의해 노광된 포지티브 감광막(120)은 포지티브 감광막의 고유 특성에 의해 노광된 영역과 노광되지 않은 영역의 경계면은 경사면을 가지되, 노광되지 않은 영역(120a)이 테이퍼(taper) 구조를 이룬다.

여기서, 미설명한 도면 번호 120b는 노광된 영역을 가리킨다.

그 다음, 상기 제1 및 제2 노광된 네거티브 감광막(130)과 포지티브 감광막(120)에 현상 공정을 진행하여 네거티브 감광막(130)의 노광되지 않은 영역(130b)과 포지티브 감광막(120)의 노광된 영역(120b)을 제거한 다음 하드 베이크(hard bake) 공정을 진행한다.

그러면, 도 1f에 도시한 바와 같이, 상기 네거티브 감광막(130)의 노광된 영역(130a)으로 이루어진 격벽층(135)과 포지티브 감광막(120)의 노광되지 않은 영역(120a)은 절연층(125)이 동시에 형성된다.

이어서, 도 1g에 도시한 바와 같이, 상기 절연층(125)과 격벽층(135)이 혀성된 기판(100) 전체에 유기 박막층(140) 및 일함수가 낮은 금속인 Ca, Li, Al/Li, Mg/Ag 등으로 이루어진 음전극층(150)을 순차 형성한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 유기 EL 소자의 절연층과 격벽층을 한번의 포토리소그라피 공정을 통해 동시에 형성함으로써, 유기 EL 소자의 전반적인 제조 공정 단계를 단순화시켜 유기 EL 소자의 전반적인 제조 공정의 경제성 및 수율 향상에 크게 기여할 수 있다.

또한, 포토리소그라피 공정의 진행 횟수를 감소시켜 소자의 불량발생률이 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

투명 기판 위에 어느 한 방향으로 뻗어 있는 복수의 양전극층을 형성하는 단계와,

상기 복수의 양전극층이 형성된 기판 전면에 포지티브 감광 물질을 도포한 다음 소프트 베이크 공정을 진행하여 포지티브 감광막을 형성하는 단계와,

상기 포지티브 감광막 위에 네거티브 감광 물질을 도포한 다음 소프트 베이크 공정을 진행하여 네거티브 감광막을 형성하는 단계와,

상기 네거티브 감광막의 격벽 형성 영역에 빛을 조사하는 제1 노광 공정을 진행하는 단계와,

상기 제1 노광된 네거티브 감광막에 PEB를 진행하는 단계와,

상기 포지티브 감광막의 절연층 형성 영역 이외의 영역에 빛을 조사하는 제2 노광 공정을 진행하는 단계와,

상기 노광된 네거티브 감광막 및 포지티브 감광막을 현상하는 단계와,

상기 현상된 네거티브 감광막 및 포지티브 감광막에 하드베이크 공정을 진행하여 격벽층과 절연층을 동시에 형성하는 단계 및

상기 격벽층이 형성된 기판의 양전극층 위에 유기 박막층 및 음전극층을 순차 형성하는 단계를 포함하는 유기 EL 소자의 제조 방법.
삭제
제1항에 있어서,

상기 네거티브 감광막은 1.5㎛~5㎛의 두께를 가지고 상기 포지티브 감광막은 0.5㎛~2㎛의 두께를 가지도록 형성하는 유기 EL 소자의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 노광 공정과 제2 노광 공정은 노광 에너지 조건을 10~50mJ/㎠과 50~500mJ/㎠으로 진행하는 유기 EL 소자의 제조 방법.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 제2 노광 공정은 노광 에너지 조건을 50~200mJ/㎠으로 진행하는 제1 단계와 100~500mJ/㎠으로 진행하는 제2 단계로 나누어 진행하는 유기 EL 소자의 제조 방법.