KR100674012B1 - 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열확산 방법 또는 이온 주입 방법을 이용하여 인듐주석산화물층들 사이에 절연막을 형성하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다. 상기 유기 전계 발광 소자는 복수의 인듐주석산화물층들, 하나 이상의 절연막, 유기물층 및 금속전극층을 포함한다. 상기 인듐주석산화물층들은 기판 위에 형성된다. 상기 절연막은 열확산 방법을 통하여 상기 인듐주석산화물층들 사이에 형성된다. 상기 유기물층 및 금속전극층은 상기 각 인듐주석산화물층들 및 절연막 위에 순차적으로 형성된다. 상기 유기 전계 발광 소자는 열확산 방법 또는 이온 주입 방법을 이용하여 ITO층 중 일부를 부도체로 변화시키므로, ITO층을 소정 패턴으로 패턴할 필요가 없어 공정 단계가 단축되고 발광 효율이 향상된다.
유기 전계 발광 소자, 열확산, 이온 주입
Description
도 1a 내지 도 1e는 종래의 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 제조하는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 열확산 방법을 이용한 절연막 형성 과정을 순차적으로 도시한 도면들이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 열확산 방법을 이용한 절연막 형성 과정을 순차적으로 도시한 도면들이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이온 주입 방법을 이용하여 절연막을 형성하는 과정을 순서대로 도시한 도면들이다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 이온 주입 방법을 이용하여 절연막을 형성하는 과정을 순서대로 도시한 도면들이다.
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열확산 방법 또는 이온 주입 방법을 이용하여 인듐주석산화물층들 사이에 절연막을 형성하는 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자는 소정의 전압이 인가되는 경우, 특정 파장의 빛을 발생시키는 소자이다.
도 1a 내지 도 1e는 종래의 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 1a를 참조하면, 기판(100) 위에 인듐주석산화물층(Indium Tin Oxide Film: 102, 이하 "ITO층"이라 함)이 소정 패턴을 가지고 형성된다. 상세하게는, ITO 재료를 기판(100) 위에 전면 증착하고, 소정 마스크를 이용하여 상기 ITO 재료를 패터닝한다. 그 결과, 소정 패턴을 가지는 ITO층(102)이 도 1a에 도시된 바와 같이 형성된다.
도 1b를 참조하면, ITO층(102)이 형성된 기판(100) 위에 절연물질(112)이 전면 증착된다.
도 1c를 참조하면, 절연물질(112)을 패터닝하여 액티브 영역에 형성되었던 절연물질을 제거한다. 여기서, 상기 액티브 영역은 픽셀들이 형성되는 영역이다.
즉, 상기 액티브 영역에서는 기판(100) 위에 도전체인 ITO층(102)만이 존재하고, 상기 액티브 영역 이외의 영역에는 ITO층(102) 위에 절연물질(112) 중 제거된 절연물질을 제외한 나머지 절연물질이 존재한다. 여기서, 상기 나머지 절연물질 에 의해 형성되는 층이 절연막(114)이다.
도 1d는 도 1c의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 단면도이고, 도 1e는 종래의 유기 전계 발광 소자를 도시한 단면도이다.
도 1d 및 도 1e를 참조하면, 절연막(114)은 ITO층들(102) 사이에 형성된다. 다만, 절연막(114)은 ITO층들(102)의 일부 상부면을 덮는다.
이어서, 상기 액티브 영역에서 ITO층(102) 위에 유기물층(120) 및 금속전극층(122)이 도 1e에 도시된 바와 같이 순차적으로 형성된다. 또한, 절연막(114) 위에 격벽(126)이 형성된다. 그 결과, 도 1e에 도시된 바와 같은 유기 전계 발광 소자가 형성된다. 다만, 도 1e에서는 설명의 편의를 위하여 3개의 유기 전계 발광 픽셀들만을 도시하였다.
요컨대, 종래의 유기 전계 발광 소자에서, 도 1d에 도시된 바와 같이 절연막(114)이 ITO층들(102)의 일부 상부면을 덮기 때문에, 발광 효율이 떨어졌었다. 상세하게는, 유기 전계 발광 소자가 발광하는 경우, ITO층들(102) 중 절연막(114)이 덮히는 부분은 빛이 외부로 발산되지 못한다. 즉, 종래의 유기 전계 발광 소자에서는, 절연막(114)에 의해 발광 영역이 제한될 수 있었다. 그러므로, 발광 효율을 높일 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법이 요구된다.
본 발명의 제 1 목적은 유기 전계 발광 소자의 발광 효율을 높일 수 있는 매트릭스형 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 제조 공정 단계를 줄일 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 상기 유기 전계 발광 소자는 복수의 인듐주석산화물층들, 하나 이상의 절연막, 유기물층 및 금속전극층을 포함한다. 상기 인듐주석산화물층들은 기판 위에 형성된다. 상기 절연막은 열확산 방법을 통하여 상기 인듐주석산화물층들 사이에 형성된다. 상기 유기물층 및 금속전극층은 상기 각 인듐주석산화물층들 및 절연막 위에 순차적으로 형성된다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 복수의 인듐주석산화물층들, 하나 이상의 절연막, 유기물층 및 금속전극층을 포함한다. 상기 인듐주석산화물층들은 기판 위에 형성된다. 상기 절연막은 이온 주입 방법을 통하여 상기 인듐주석산화물층들 사이에 형성된다. 상기 유기물층 및 금속전극층은 상기 각 인듐주석산화물층들 및 절연막 위에 순차적으로 형성된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법은 기판 위에 인듐주석산화물층을 형성하는 단계, 상기 인듐주석산화물층 위에 소정 패턴을 가지는 절연층을 형성하는 단계, 상기 절연층을 인듐주석산화물층에 주입하여 상기 인듐주석산화물층 내부에 절연막을 형성하는 단계, 및 상기 인듐주석산화물층들 위에 유기물층 및 금속전극층을 순차적으로 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법은 기판 위에 인듐주석산화물층을 형성하는 단계, 상기 인듐주석산화물층의 액티브 영역 이외을 제외한 영역에 소정 이온을 주입하여 상기 인듐주석산화물층 내부에 절연막을 형성하는 단계, 및 상기 절연막이 형성된 인듐주석산화물층들 위에 유기물층 및 금속전극층을 순차적으로 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법은 열확산 방법 또는 이온 주입 방법을 이용하여 ITO층 중 일부를 부도체로 변화시키므로, ITO층을 소정 패턴으로 패턴할 필요가 없어 공정 단계가 단축된다.
아울러, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법은 열확산 방법 또는 이온 주입 방법을 이용함에 의해 생성된 절연막이 액티브 영역에 있는 ITO층의 상면에 전혀 형성되지 않으므로, 상기 유기 전계 발광 소자의 두께가 감소하고 발광 효율이 향상된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법의 바람직한 실시예들을 자세히 설명하도록 한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자를 제조하는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 2a를 참조하면, 기판(100) 위에 도체인 인듐주석산화물층(Indium Tin Oxide Film: 200, 이하 "ITO층"이라 함)이 형성된다.
다만, 종래의 유기 전계 발광 소자 제조 방법과 달리 ITO층(200)은 기판(100)에 전면 증착될 뿐 패터닝되지는 않는다.
도 2b를 참조하면, ITO층(200) 위에 절연물질이 증착되어 절연층(220)이 형성된다. 여기서, 상기 절연물질은 고유전체 물질, 예를 들어 티타늄(Titanium) 또는 바륨(Barium)이다.
도 2c를 참조하면, 절연층(220)이 패터닝되어 상기 액티브 영역에 형성되었던 절연물질이 제거된다. 여기서, 상기 액티브 영역은 유기 전계 발광 픽셀이 형성되는 영역이다.
즉, 상기 액티브 영역에서는 기판(100) 위에 ITO층(200)만이 존재한다. 반면에, 상기 액티브 영역 이외의 영역에서는 기판(100) 위에 ITO층(200) 및 패터닝된 절연층(220)이 존재한다.
도 2d를 참조하면, 상기 액티브 영역 이외의 영역에 존재하는 패터닝된 절연층(220)이 열확산 방법, 즉 높은 에너지를 가지는 레이저가 조사됨에 의해 ITO층(200)의 내부로 주입된다. 그 결과, 상기 액티브 영역 이외의 영역에 존재하는 ITO층(200)이 절연된 ITO층, 즉 부도체인 절연막(280)으로 변화된다.
이 경우, 기판(100)의 전면에 걸쳐 형성되었던 ITO층(200)이 상기 액티브 영역으로 제한된다. 이하, 상기 액티브 영역으로 제한된 ITO층의 도면 부호를 260으로 하겠다.
이어서, 상기 액티브 영역에서, 격벽, 유기물층 및 금속전극층이 순서대로 ITO층(260) 및 절연막(280) 위에 형성된다. 그 결과, 순차적으로 형성된 ITO층(260), 상기 유기물층 및 금속전극층을 가지는 복수의 픽셀들이 형성된다.
ITO층(260)에 소정의 양의 전압이 인가되고 상기 금속전극층에 소정의 음의 전압이 인가된 경우, 상기 픽셀들은 소정 파장을 가지는 빛을 발생시킨다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자에서, 절연막(280)은 ITO층들(260) 사이에 형성되며, 종래의 유기 전계 발광 소자에서의 절연막과 달리 ITO층들(260)을 덮도록 형성되지는 않는다. 그러므로, 발광될 수 있는 픽셀의 면적이 종래의 픽셀의 면적보다 커진다.
요컨대, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 종래의 유기 전계 발광 소자와 동일한 크기를 가지면서도 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 열확산 방법을 이용한 절연막 형성 과정을 순차적으로 도시한 도면들이다.
도 3a를 참조하면, 기판(100) 위에 ITO층(200)이 전면 증착된다.
도 3b를 참조하면, ITO층(200) 위에 절연물질(220)이 전면 증착된다.
이어서, 절연물질(220)이 도 3c에 도시된 바와 같이 패터닝된다.
계속하여, 도 3d에 도시된 바와 같이 패터닝된 절연물질(220)에 가열, 예를 들어 레이저가 조사되어 패터닝된 절연물질(220)이 ITO층(200)에 주입된다. 즉, 패터닝된 절연물질(220)이 열확산 방법을 이용함에 의해 ITO층(200)에 주입된다.
도 3e를 참조하면, 상기 열확산 방법에 의해 패터닝된 절연물질(220)이 ITO층(200)에 주입되어 상기 액티브 영역 이외의 영역에 존재하던 ITO층(200)이 부도체인 절연막(280)으로 변화된다. 그 결과, ITO층들(260) 사이에 전기적 절연이 형성된다.
종래의 유기 전계 발광 소자 제조 공정에서, ITO층들을 전기적으로 절연시키 기 위하여 초기에 ITO층들을 패터닝하여 분리시켜야 했다. 반면에, 본 발명의 유기 전계 발광 소자를 제조하는 공정에서는 ITO층들(260)을 종래의 공정으로 패터닝하지 않아도 ITO층들(260) 사이에 전기적 절연이 형성된다. 그러므로, ITO층들을 기판 위에서 패터닝하는 공정이 별도로 요구되지 않는다. 즉, 유기 전계 발광 소자를 제조하기 위한 공정이 단축된다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 열확산 방법을 이용한 절연막 형성 과정을 순차적으로 도시한 도면들이다.
도 4a를 참조하면, 마스크(232)를 이용함에 의해 ITO층(200) 위에 절연물질(240)이 소정 패턴을 가지고 증착된다.
도 4b를 참조하면, 절연물질(240) 위에 가열, 예를 들어 레이저가 조사되어 절연물질(240)이 ITO층(200)으로 주입된다.
그 결과, 도 4c에 도시된 바와 같이 ITO층들(260) 사이에 절연막(280)이 형성된다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이온 주입 방법을 이용하여 절연막을 형성하는 과정을 순서대로 도시한 도면들이다.
도 5a를 참조하면, 기판(100) 위에 ITO층(200)이 형성된다.
이어서, 포토레지스트(Photoresist, PR)가 ITO층(200) 위에 전면 증착되고, 그런 후 상기 포토레지스트가 패터닝된다. 그 결과, 도 5a에 도시된 바와 같은 포토레지스트(300)가 ITO층(200) 위에 형성된다. 여기서, 포토레지스트(300)는 액티브 영역에 형성된다.
계속하여, 도 5b에 도시된 바와 같이 포토레지스트들(300) 사이에서, 탄소 이온(carbon ion) 또는 인 이온(phosphrous ion) 등과 같은 이온들이 ITO층(200)에 주입된다. 이 방법을 이온 주입 방법이라 한다.
도 5c를 참조하면, 상기 이온 주입 방법을 이용하여 이온들을 ITO층(200)에 주입함에 의해 ITO층들(260) 사이에 부도체인 절연막(320)이 형성된다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 이온 주입 방법을 이용하여 절연막을 형성하는 과정을 순서대로 도시한 도면들이다.
도 6a를 참조하면, 기판(100) 위에 ITO층(200)이 형성된다.
이어서, 소정 마스크(244)를 이용함에 의해 소정 이온들이 ITO층(200)에 주입된다. 여기서, 상기 이온들은 액티브 영역 이외의 영역에 주입된다.
도 6b를 참조하면, 상기 이온 주입 방법을 이용하여 이온들을 ITO층(200)에 주입함에 의해 ITO층들(260) 사이에 절연막(320)이 형성된다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법은 열확산 방법 또는 이온 주입 방법을 이용하여 ITO층 중 일부를 부 도체로 변화시키므로, ITO층을 소정 패턴으로 패턴할 필요가 없어 공정 단계가 단축되는 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 및 이를 제조하는 방법은 열확산 방법 또는 이온 주입 방법을 이용함에 의해 생성된 절연막이 액티브 영역에 있는 ITO층의 상면에 전혀 형성되지 않으므로, 상기 유기 전계 발광 소자의 두께가 감소하고 발광 효율이 향상되는 장점이 있다.
Claims (12)
- 기판 위에 형성된 복수의 인듐주석산화물층들;열확산 방법을 통하여 상기 인듐주석산화물층들 사이에 형성된 하나 이상의 절연막; 및상기 각 인듐주석산화물층들 및 절연막 위에 순차적으로 형성된 유기물층 및 금속전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연막은 고유전체 물질이 열확산되어 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 2 항에 있어서, 상기 고유전체 물질은 티타늄 또는 바륨인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 기판 위에 형성된 복수의 인듐주석산화물층들;이온 주입 방법을 통하여 상기 인듐주석산화물층들 사이에 형성된 하나 이상의 절연막; 및상기 각 인듐주석산화물층들 및 절연막 위에 순차적으로 형성된 유기물층 및 금속전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제 4 항에 있어서, 상기 절연막은 인듐주석산화물층에 탄소 이온 또는 인 이온이 주입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 기판 위에 인듐주석산화물층을 형성하는 단계;상기 인듐주석산화물층 위에 소정 패턴을 가지는 절연층을 형성하는 단계;상기 절연층을 인듐주석산화물층에 주입하여 상기 인듐주석산화물층 내부에 절연막을 형성하는 단계; 및상기 인듐주석산화물층들 위에 유기물층 및 금속전극층을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 절연층을 형성하는 단계는,절연물질을 상기 인듐주석산화물층 위에 전면 증착하는 단계; 및상기 절연물질을 패터닝하여 액티브 영역에 위치한 절연물질을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 절연층을 형성하는 단계는,마스크를 이용하여 상기 인듐주석산화물층 위에 절연물질을 소정 패턴으로 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 절연층은 티타늄 또는 바륨으로 이루어지는 것을 특 징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법.
- 기판 위에 인듐주석산화물층을 형성하는 단계;상기 인듐주석산화물층의 액티브 영역 이외을 제외한 영역에 소정 이온을 주입하여 상기 인듐주석산화물층 내부에 절연막을 형성하는 단계; 및상기 절연막이 형성된 인듐주석산화물층들 위에 유기물층 및 금속전극층을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 절연막을 형성하는 단계는,상기 인듐주석산화물층의 액티브 영역 위에 포토레지스트를 형성하는 단계;상기 포토레지스트가 형성된 기판 위에 상기 이온을 주입하는 단계; 및상기 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 이온은 탄소 이온 또는 인 이온인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조 방법.
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