KR20030014062A - 유기 el 소자의 격벽 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극층 및 음극층 사이에 유기물층을 갖는 유기 EL 소자의 격벽 제조 방법에 관한 것으로, 상기 양극층을 포함한 전면에 식각속도가 서로 다른 2종의 무기 절연층을 순차적으로 적층하는 증착 단계와, 상기 2종의 무기 절연층의 증착이 완료된 후 사진 및 식각방법으로 이중 역상의 사다리꼴 형태의 2층 구조의 격벽을 형성함으로써, 아웃 개싱을 억제하여 유기 EL 소자의 신뢰성을 확보하고 수명을 연장시킬 수 있으며 또한 격벽의 형상을 역 마름모 꼴 및 T자형으로 형성하여 유기물층 및 음극배선의 픽셀간 구분 효율을 증가시킴으로써 생산 수율의 증가등으로 비용을 절감할 수 있다.

Description

유기 EL 소자의 격벽 제조방법{Manufacturing Method of Partition Wall of Organic Electroluminescent Device}
본 발명은 유기 전계발광 소자(Organic Electroluminescence Device;이하 유기 EL 소자)에 관한 것으로서, 특히 유기 EL 소자의 유기물층의 패터닝(patterning) 능력이 우수하며 아웃 개싱(out gassing)을 억제할 수 있는 격벽 형성에 관한 것이다.
일반적으로 유기 EL소자는 평판 디스플레이 소자(FPD)중 하나로 글래스등의 투명기판상의 양극층과 음극층 사이에 개재된 유기 전계 발광층으로 구성함으로 매우 얇고, 매트릭스 형태로 형성할 수 있다. 15V 이하의 낮은 전압으로도 구동이 가능하며 TFT-LCD에 비하여 휘도, 시야각, 응답속도 및 소비전력 등에서 우수한 특성을 보이고 있다. 특히 다른 디스플레이 소자보다 우수한 유기 EL 소자의 빠른 응답속도(response time)로 인하여 동영상이 필수적인 IMT-2000용 휴대폰에 매우 적합한 표시 장치(display unit)이다.
그러나, 이와 같은 유기 EL 소자는 제작시 많은 어려움이 있는데, 그 중에서 가장 어려운 공정이 픽셀레이션(pixellation) 또는 패터닝(patterning) 공정이다. 또한 상술한 유기 전계 발광층을 포함한 유기물층은 산소나 수분 등에 매우 취약하여 노출시 소자의 특성을 급격히 저하시킨다. 따라서 유기 EL 소자의 신뢰성을 확보하기 위하여 취약한 소자를 외부와 차단, 밀폐시킴으로써 유기 EL 소자의 열화를 방지한다.
또한 유기 전계 발광층을 포함한 유기물층이 산소나 수분 등에 매우 취약하여 양극층 형성 이후의 모든 패터닝 공정은 리쏘그라피 방법의 패턴형성 방법을 사용하지 못한다. 그러므로, 새도우 마스크(shadow mask)를 이용한 직접 픽셀레이션(direct pixellation)법이 널리 사용되었지만, 이 방법 역시 고 해상도(high resolution)를 구현하기 위하여 픽셀간의 피치(pitch) 즉 형성되는 각각의 유기물층 선과 선 사이의 간격이 줄이게 되면 사용하기가 어려웠다.
이러한 이유로 인하여 사용되는 방법은 원하는 패턴을 가지도록 전기적으로 절연이 가능한 격벽을 패터닝 형성한 후, 이후 공정인 유기물층의 성막공정시 유기물층의 선과 선 사이를 구분하여 선택적으로 증착되도록 하는 방법을 사용함으로써, 유기물층의 패턴을 위한 사진(photo)공정과 식각(etch)공정으로 인한 외부와의 노출 자체를 차단하는 방법으로 소자 수명을 증가시키고자 시도하고 있다.
도 1은 종래의 유기 EL 소자의 격벽을 보여주는 도면이다.
종래의 유기 EL 소자는 글래스등의 투명기판(1) 상에 ITO의 양극층(anode layer, 2)을 패터닝하고, 이후에 형성되는 유기물층의 패터닝(patterning)을 위해 네가 형(negative type)의 유기 감광막을 이용하여 역 마름모 꼴의 격벽(3)을 형성한다. 이후에 정공 주입층(hole injection layer, 4), 정공 수송층(hole transport layer, 5), 유기 전계 발광층(organic emitting layer, 6), 전자 수송층(electron transport layer, 7) 및 음극층(cathode layer, 8)이 순차적으로 적층 되는데 이때 미리 패터닝된 역(reverse) 마름모 꼴의 격벽(3)의 대향 측(opposite side)의 정공 주입층(4), 정공 수송층(5), 유기 전계 발광층(6), 전자 수송층(7) 및 음극층(8)의 선(line)과 선(line)사이는 단락된 구조를 갖게 된다.
상기의 격벽 형성방법에서는 네가 형(negative type)의 유기 감광막으로 역(reverse) 마름모 꼴의 격벽을 형성하고, 격벽 형성후 이후의 유기물층의 성막 공정시 역 profile을 갖는 격벽의 측벽(side wall)에는 유기물층이 형성되지 않으므로 격벽(3)의 대향 측(opposite side)의 유기물층의 선(line)과 선(line)사이는 단락된다. 그러나 네가 형(negative type)의 유기 감광막으로 구성된 격벽은 자체적으로 상당량의 아웃 개싱(out gassing)성분을 포함하고 있으므로 고온의 베이킹(baking)공정으로 아웃 개싱(out gassing)을 감소시키는 작업을 실시하더라도 백-엔드(back end)공정에서 제습제를 포함한 금속 혹은 유리 캡을 이용하여 실링(sealing) 또는 캡슐레이션(capsulation)을 한 후에 발생하는 아웃 개싱(out gassing)성분으로 인하여 소자를 열화시켜 신뢰성 및 수명에 나쁜 영향을 준다.
따라서 본 발명의 목적은 상술한 문제점인 유기 EL 소자의 신뢰성을 확보하기 위하여 아웃 개싱(out gassing)을 억제하며, 역 프로파일(reverse profile) 조절(control)이 가능한 유기 EL 소자의 격벽을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 유기 EL 소자의 격벽을 보여주는 도면
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 유기 EL 소자의 격벽을 보여주는 도면
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 유기 EL 소자의 격벽을 보여주는 도면
＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞
1, 11, 111: 투명기판 1, 12, 112: 양극층
3, 13, 113: 격벽 13-1, 113-1 : 격벽1
13-2, 113-2: 격벽2 4, 14, 114: 정공 주입층
5, 15, 115 : 정공 수송층 6, 16, 116: 유기 전계 발광층
7, 17, 117: 전자 수송층 8, 18, 118: 음극층
본 발명에 따른 유기 EL 소자의 격벽 제조방법은 양극층을 포함한 전면에 식각속도가 서로 다른 2종의 무기 절연층을 순차적으로 적층하는 증착 단계와, 2종의 무기 절연층의 증착이 완료된 후 사진 및 식각방법으로 이중 역상의 사다리꼴 형태의 2층 구조의 격벽을 형성하는 단계로 이루어지는데 있다.
본 발명의 다른 특징은 양극층을 포함한 전면에 무기 절연층을 증착하는 단계와, 무기 절연층상에 금속층을 증착하고 사진 및 식각방법으로 T자 모양을 갖는 2층 구조의 격벽을 형성하는 단계로 이루어지는데 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 격벽 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 아래와 같다.
[제1실시 예]
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 유기 EL 소자의 격벽을 보여주는 도면이다.
본 발명의 제1실시 예에 따른 유기 EL 소자는 투명기판(11) 상에 ITO의 양극층(12)을 패터닝하고, 이후에 성막 형성될 유기물층의 패터닝(patterning)을 위해 서로 다른 무기 절연층으로 격벽1(13-1) 및 격벽2(13-2)를 가진 2층 구조의 격벽(13)을 역 마름모 꼴로 형성한다. 이어서 정공 주입층(14), 정공 수송층(15), 유기 전계 발광층(16), 전자 수송층(17) 및 음극층(18)이 순차적으로 적층한다.
역(reverse) 마름모 꼴의 격벽(13)으로 인하여 격벽의 대향 측(opposite side)의 정공 주입층(4), 정공 수송층(5), 유기 전계 발광층(6), 전자 수송층(7) 및 음극층(8)의 선(line)과 선(line)사이는 단락된 구조를 갖게 된다.
상기 본 발명의 제1실시 예에 따른 유기 EL 소자의 격벽(13) 제조방법은 다음과 같다. 양극층(12)을 포함한 투명기판(11)전면에 식각속도(etch rate)가 서로 다른 2종의 무기 절연층을 순차적으로 증착한다. 상기 2종의 무기 절연층은 화학기상증착방법(CVD) 또는 스퍼터(sputter)방법을 사용하여 연속적으로 증착되며 증착조건의 변화에 의하여 각각 다른 식각 속도의 특성을 가진다. 이때 먼저 증착되는 격벽1(13-1)인 무기 절연층이 후에 증착되는 격벽(13-2)인 무기 절연층보다 식각속도가 빠른 특성을 갖는 무기 절연층으로 구성한다.
상기 2종의 무기 절연층의 증착이 완료된 후 사진 및 식각방법(photo and etch method) 으로 격벽(13)을 패터닝한다.
건식 식각방법 또는 습식 식각방법을 이용한 식각공정에서 상기 2종의 무기절연층은 각각 서로 다른 식각 속도로 인하여 이중 역상(reverse profile)의 사다리꼴 형태를 가지는 격벽1(13-1) 및 격벽2(13-2)로 구비한 2층 구조의 격벽(13)을 형성한다.
[제2실시 예]
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 유기 EL 소자의 격벽을 보여주는 도면이다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 유기 EL 소자는 투명기판(111) 상에 ITO의 양극층(112)을 패터닝하고, 이후에 형성되는 유기물층의 패터닝(patterning)을 위해 무기 절연층인 격벽1(113-1) 및 금속층인 격벽2(113-2)가 "T"자 모양(T-shape)을 한 2층 구조의 격벽(113)을 형성한다. 이어서 정공 주입층(114), 정공 수송층(115), 유기 전계 발광층(116), 전자 수송층(117) 및 음극층(118)이 순차적으로 적층 되는데 이 때 미리 패터닝된 "T"자 모양(T-shape)을 한 2층 구조의 격벽(113)에 의해 정공 주입층(114), 정공 수송층(115), 유기 전계 발광층(116), 전자 수송층(117) 및 음극층(118)의 선과 선 사이는 단락된 구조를 갖게 된다.
상기 본 발명의 제2실시 예에 따른 유기 EL의 격벽(113) 제조방법은 다음과 같다.
양극층(112)을 포함한 투명기판(111)전면에 CVD방법 또는 스퍼터링(sputtering)방법을 사용하여 격벽1(113-1)을 형성하기 위한 무기 절연층을 증착한다. 이어서 상기 무기 절연층 상부에 CVD방법 또는 스퍼터링(Sputtering)방법을 사용하여 격벽(113-2)을 형성하기 위한 금속층을 증착한다. 상기 무기 절연층 및 금속층의 증착이 완료된 후 사진 및 식각방법으로 격벽(113)을 패터닝한다. 건식 식각방법을 사용하여 금속층을 이방성 식각하여 격벽2(113-2)를 형성하며, 그리고 습식 식각방법을 사용하여 상기 금속층 하부의 무기 절연층을 등방성 식각하여 사다리 꼴 형태의 격벽1(113-1)을 형성한다. 즉 상기 격벽1(113-1) 및 격벽2(113-2)로 형성된 격벽(113)은 "T"자 모양을 갖는 2층 구조의 격벽으로 형성된다.
상기에서 무기 절연층으로 질화실리콘(SiNx), 산화실리콘(SiOx) 및 질산화실리콘(SiOxNy)에서 하나를 선택하여 사용한다.
상기 본 발명의 제1실시 예 및 제2실시 예에 따라 형성된 2층 구조의 격벽(113)은 무기 절연층 또는 금속층/무기 절연층의 구조로 종래의 유기 감광막인 격벽에 비하여 화학적으로 안정적이므로 아웃 개싱(out gassing)을 억제하는 효과와 유기물층 및 음극층(음극배선)을 구분하는 픽셀레이션 능력이 향상된다.
따라서, 본 발명은 유기물층을 구분하는 격벽을 금속층/무기 절연층 또는 식각속도가 다른 2종의 무기 절연층으로 형성된 2층 구조로 아웃 개싱(out gassing)을 억제하여 유기 EL 소자의 신뢰성을 확보하고 수명을 연장시킬 수 있으며 또한 격벽의 형상을 역 마름모 꼴 및 "T" 자형으로 형성되어 유기물층 및 음극배선의 픽셀 간 구분 효율을 증가시킴으로써 생산 수율의 증가등으로 비용을 절감할 수 있다.

Claims (5)

  1. 양극층 및 음극층 사이에 유기물층을 갖는 유기 EL 소자의 격벽 제조방법에 있어서,
    상기 양극층을 포함한 전면에 2종의 무기 절연층을 순차적으로 적층하는 증착 단계와,
    상기 무기 절연층을 사진 및 식각방법으로 이중 역상의 사다리꼴 형태의 2층 구조의 격벽을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 격벽 제조방법.
  2. 양극층 및 음극층 사이에 유기물층을 갖는 유기 EL 소자의 격벽 제조방법에 있어서,
    상기 양극층을 포함한 전면에 무기 절연층을 증착하는 단계와,
    상기 무기 절연층상에 금속층을 증착하고 사진 및 식각방법으로 T자 모양을 갖는 2층 구조의 격벽을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 격벽 제조방법.
  3. 청구항 1 및 청구항 2에 있어서,
    상기 무기 절연층은 질화실리콘(SiNx), 산화실리콘(SiOx) 및 질산화실리콘(SiOxNy)중에서 선택되며, 화학기상증착방법(CVD) 또는스퍼터링(Sputtering)방법을 사용하여 상기 무기 절연층을 증착하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 격벽 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    순차적으로 적층된 상기 2종의 무기 절연층은 다른 식각 속도의 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 격벽 제조방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 금속층은 이방성으로 식각하며 이어서 상기 무기 절연층은 등방성으로 식각하여 T자 모양을 갖는 2층 구조의 격벽으로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 격벽 제조방법.
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