KR100667021B1 - 유기발광소자 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 발광 소자 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 유기 발광 소자 제조 방법은 투명한 기판위에 양전극층을 증착하는 단계와, 상기 양전극층 위의 전면에 제 1 산화 크롬층, 제 1 금속층, 제 2 산화 크롬층, 제 2 금속층 및 제 크롬층을 순차적으로 증착하여 블랙매트릭스를 형성하는 단계와, 상기 화소 형성 영역의 양전극층이 노출되도록 상기 블랙매트릭스를 패터닝하는 단계를 포함하여 이루어진다.
유기발광소자, 블랙매트릭스, 크로스토크(crosstalk), 산화크롬
Description
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 형성 모습을 보여주는 공정 단면도이다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 일실시예에 의해 형성된 블랙매트릭스를 보여주는 단면도이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 실시예들에 따라 블랙매트릭스를 증착한 유기 발광 소자의 제작 공정을 보여주는 단면도 이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
100 : 투명기판 110 : 양전극층
120 : 절연층 165 : 격벽층
170 : 유기 박막층 180 : 음전극층
본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로, 특히 블랙매트릭스를 사용하여 콘 트라스트를 증가시킬 수 있는 유기 발광 소자의 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 발광 소자는 평판 디스플레이 소자 중 하나로 웨이퍼 상에 양전극층(anode layer)과 음전극층(cathode layer) 사이에 유기 전계 발광층인 유기 박막층을 삽입하여 구성하며, 매우 얇은 두께의 매트릭스 형태를 이룬다.
이러한 유기 발광 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.
그런데, 유기 발광 소자에 있어서 패널에 대한 휘도 및 수명을 향상시키기 위해서는 콘트라스트(contrast)를 증가시켜야 하므로, 콘트라스트를 증가시키기 위한 방법이 절실히 요구되고 있다.
이에 따라, 종래에는 유기 발광 소자의 콘스라스트를 증가시키기 위한 방법으로 유기 발광 소자를 제작한 다음 후속 공정으로 유기 발광 소자의 디스플레이부에 편광판을 부착하는 방법, 유기 발광 소자를 제작하는 중간 공정으로 유기 발광 소자 내부에 광흡수층을 형성하는 방법, 또는 블랙매트릭스로 지칭되는 광 흡수재료의 매트릭스를 증착하는 방법을 주로 이용하였다.
상기와 같은 유기 발광 소자의 콘트라스트를 증가하는 방법 중 유기 발광 소자의 내부에 광흡수층을 형성하는 방법은 광흡수층이 유기 발광 소자의 외부광과 반사광을 흡수하는 동시에 유기 발광 소자의 발광에 의한 표시광의 일부분을 흡수하기 때문에 디스플레이의 휘도가 감소하는 바, 콘트라스트를 증가시키는데 한계가 있다.
또한, 유기발광 소자의 전면에 편광판을 부착하는 방법 역시, 유기 발광 소자의 내부에 광흡수층을 형성하는 방법과 같이 유기 발광 소자의 발광에 의한 표시광의 일부를 흡수하는 문제와 고가의 편광판 부착에 따른 제조원가의 상승과 별도의 공정이 필요한 문제가 있다.
한편, 산화크롬층과 같은 광흡수재료를 단일막으로 사용하는 블랙매트릭스에 의한 방법의 경우 반사율을 감소시켜 콘트라스트를 증가시키기 위한 것이나 유기 발광 소자 내부에서 발생하는 반사광으로 인해 발광 영역의 빛이 인접하는 비발광 영역에 영향을 주는 소위 크로스토크(crosstalk)의 문제점이 크게 발생하는 바, 이 때문에 콘트라스트의 향상이 크게 제약되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 유기 발광 소자 내부에서 발생하는 반사광을 제거할 수 있는 블랙매트리스를 이용하여 크로스토크 문제를 해결함에 따라 콘트라스트를 증가시켜 유기 발광 소자의 휘도 및 수명을 개선할 수 있는 유기 발광 소자를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 보조전극을 포함한 블랙매트리스를 구성하여 대화면을 구현할 수 있고, 투명기판을 박막화할 수 있는 유기 발광 소자를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 유기 발광 소자 제조 방법은 투명한 기판위에 양전극층을 증착하는 단계와, 상기 양전극층 위의 전면에 제 1 산화 크롬층, 제 1 금속층, 제 2 산화 크롬층, 제 2 금속층 및 크롬층을 순차적으로 증착하여 블랙매트릭스를 형성하는 단계와, 상기 화소 형성 영역의 양전극층이 노출되도록 상기 블랙매트릭스를 패터닝하는 단계를 포함하여 이루어 진다.
이때, 상기 유기 발광 소자 제조 방법에는 상기 복수의 블랙매트릭스 위에 복수의 절연층을 증착하는 단계와, 상기 복수의 절연층 위에 복수의 격벽층을 증착하는 단계와, 상기 양전극층과 상기 격벽층 위에 복수의 유기 박막층 및 복수의 음전극층을 순차적으로 증착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 산화 크롬층은 300~400Å 두께로, 제 2 산화 크롬층의 증착은 300~500Å 두께로 증착되는 것이 바람직하다.
또한 상기 제 1 금속층 및 제 2 금속층은 몰리브덴 또는 텅스텐으로 구성할 수 있으며 300~400Å 두께로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하 도면에 따라 상기 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이를 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 이 실시예들을 벗어나 다양한 형태로 구현 가능하다. 한편, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따라 투명 전극을 형성하는 모습을 보여주는 공정 단면도이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 패터닝에 의해 양전극층을 형성하는 모습을 보여주는 공정 단면도이다.
도 1a 에 도시한 바와 같이, 투명 기판(100) 위의 전면에 양전극층(anode, 110)으로 ITO와 같은 투명 전극을 증착한다. 이후, 도 1b 에 도시한 바와 같이, 투명 기판(100)의 전면에 증착된 투명 전극의 일정영역을 식각하여 어느 한 방향으로 길게 뻗어 있는 다수의 줄무늬 모양(stripe type)의 양전극층(110)을 형성하는 패터닝(Patterning) 작업을 한다. 다만, 상기 투명전극의 패터닝 작업은 이후의 공정인 블랙매트리스 증착공정에서 블랙매트리스를 화소 형성 영역외의 영역에 증착하는 방법을 사용하여 생략할 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 의해 투명전극에 형성된 블랙매트릭스를 보여주는 단면도이고, 도 2b는 본 발명의 일실시예에 의해 형성된 블랙매트릭스의 확대 단면도이다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 블랙매트릭스(115)는 양전극층(100) 위에 증착된 후 식각되어 형성된다. 이때, 식각되어 없어진 부분을 화소 형성 영역으로 정의한다.
상기 블랙매트릭스(115)은 도 2b에서 도시한 바와 같이, 제 1 산화 크롬층(115a), 제 1 금속층(115b), 제 2 산화 크롬층(115c), 제 2 금속층(115d) 및 크롬층(115e)으로 구성된다.
우선, 제 1 산화 크롬층(115a)은 주로 투명기판(100)으로부터 들어오는 외부 광을 흡수하는 기능을 하고, 300~400Å 두께로 증착되는 것이 바람직하다. 다음으로, 제 2 산화 크롬층(115b)은 투명기판(100)으로부터 들어오는 외부광의 흡수는 물론 음극층에서 반사되어 오는 반사광을 흡수한다. 따라서, 제 2 산화 크롬층(115b)의 경우 제 1 산화막(115a)보다 두껍게 형성하는 것이 바람직하므로 300~500Å 두께로 증착한다.
상기 크롬층(115e)은 보조전극 기능을 위해 증착되어 음극 또는 양극의 일부로서 기능을 한다.
일반적으로 투명기판은 높은 저항을 가져 유기발광소자를 이용하여 큰 화면을 구성하는데 곤란하다. 그러나, 본 발명의 일실시예와 같이 크롬층등을 보조전극으로 이용하면 음극 또는 양극의 저항을 낮출 수 있어, 유기발광소자를 이용하여 대화면으로 구현 할 수 있을 뿐만 아니라 투명기판의 박막화도 가능하다.
상기 크롬층(115e)은 제 3 산화 크롬층으로 구성할 수도 있다. 상기 제 3 산화크롬층은 300~400Å 두께로 증착되어 주로 음극층에서 반사되어 오는 반사광을 흡수한다.
다만, 상기 제 1 산화 크롬층(115a) 및 제 3 산화 크롬층(115c)은 주로 흡수하는 외부광과 반사광 외에도 제 2 산화 크롬층(115b)이 흡수하지 못한 반사광과 외부광을 보충적으로 흡수한다. 결국 3개의 산화 크롬층에 의해 외부광과 반사광을 효율적으로 제거할 수 있어, 외부광과 반사광에 의한 크로스토크(crosstalk) 결함을 억제할 수 있다.
한편, 제 1 금속층(115b) 및 제 2 금속층(115d)은 각각의 산화 크롬층에서 흡수되지 못한 외부광과 반사광을 다른 산화 크롬층이 흡수할 수 있도록 투과시키는 역할을 한다. 상기 제 1 금속층 및 제 2 금속층의 증착은 300~400Å 두께로 이루어지고, 증착물질은 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W)으로 이루어진다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 블랙매트릭스를 증착한 유기 발광 소자의 공정 단면도이다.
도 3a에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조 공정은 우선, 투명한 기판(100)위에 양전극층(110)을 증착한다. 다음으로 양전극층(110) 위의 전면에 앞서 설명한 바와 같이 제 1 산화 크롬층, 제 1 금속층, 제 2 산화 크롬층, 제 2 금속층 및 크롬층이 순차적으로 증착되어 형성되는 블랙매트릭스(115)을 형성한다. 앞서 설명한 바와 같이 보조전극 기능을 하는 크롬층의 위치에 산화크롬층을 증착하면 외부광과 반사광의 흡수를 높일 수 있어 크로스토크 억제 효과가 커진다.
상기 블랙매트릭스(115)의 증착은 양전극층(110)의 패터닝(Patterning) 여부에 따라 달라지는데, 패터닝 되지 않는 경우(도 1a 참고) 투명한 기판(100)의 전면에 증착되는 반면, 양전극층(110)이 패터닝되는 경우에는 패터닝에 의해 형성된 다수의 줄무늬 모양의 양전극층(110) 위에만 증착한다.
이후, 상기 화소 형성 영역을 정의하기 위해 양전극층이 노출되도록 상기 블랙매트릭스(115)을 패터닝한다.
다음으로, 상기 복수의 블랙매트릭스(115) 위에 복수의 절연층(120)을 증착할 수 있고 상기 절연층(120) 위에는 전기적인 절연 물질로 이루어진 격벽층(165) 이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 블랙매트릭스(115) 및 절연층(120)에 의해 노출된 양전극층(110)과 상기 격벽층(165) 위에는 유기 전계 발광층인 유기 박막층(170)이 형성된다. 이후, 형성된 유기 박막층(170)위에 음전극층(180)을 증착한다. 이때, 음전극층(180)은 일함수가 낮은 금속인 Ca, Li, Al/Li, Mg/Ag 등으로 이루어진다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블랙매트릭스를 증착한 유기 발광 소자의 공정 단면도이다.
도 3b에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 제조 공정에서 블랙매트릭스(115)위의 절연막(120)은 테이퍼 구조(taper)로, 격벽층(165)은 역테이퍼 구조로 형성될 수 있다.
상기 테이퍼 및 역테이퍼 구조는 음전극층이 인접 구성 요소와 단락되는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 블랙매트릭스(115), 절연막(120), 격벽층(165), 유기박막층(170), 음전극층(180) 등의 기능 및 증착조건은 도 3a에서 도시한 유기발광소자와 동일하다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 블랙매트리스층을 이용하여 유기 발광 소자 내부에서 발생하는 반사광 및 외부광을 제거하여, 크로스토크 문제를 해결함에 따라 콘트라스트를 증가시켜 유기 발광 소자의 휘도 및 수명을 개선할 수 있는 유기 발광 소자를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 보조전극을 포함한 블랙매트리스층을 구성하여 대화면을 구현할 수 있 고, 투명기판을 박막화할 수 있는 유기 발광 소자를 제공할 수 있는 효과도 있다.
Claims (6)
- 투명한 기판위에 양전극층을 증착하는 단계와,상기 양전극층 위의 전면에 제 1 산화 크롬층, 제 1 금속층, 제 2 산화 크롬층, 제 2 금속층 및 크롬층을 순차적으로 증착하여 블랙매트릭스를 형성하는 단계와,상기 화소 형성 영역의 양전극층이 노출되도록 상기 블랙매트릭스를 패터닝하는 단계를 포함하는 유기 발광 소자 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 복수의 블랙매트릭스 위에 복수의 절연층을 증착하는 단계와,상기 복수의 절연층 위에 복수의 격벽층을 증착하는 단계와,상기 양전극층과 상기 격벽층 위에 복수의 유기 박막층 및 복수의 음전극층을 순차적으로 증착하는 단계를 더 포함하는 유기 발광 소자 제조 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 산화 크롬층의 증착은 300~400Å 두께로 이루어지는 유기 발광 소자 제조 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 2 산화 크롬층의 증착은 300~500Å 두께로 이루어지는 유기 발광 소자 제조 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 금속층 및 제 2 금속층의 증착은 300~400Å 두께로 이루어지는 유기 발광 소자 제조 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 금속층 및 제 2 금속층은 몰리브덴 또는 텅스텐으로 이루어지는 유기 발광 소자 제조 방법.
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