KR20100070544A - 이물 제거방법 및 이를 이용한 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 증착 공정 중 발생되는 돌기성 이물에 의한 암점 불량을 방지할 수 있는 이물 제거방법 및 이를 이용한 유기전계 발광소자의 제조방법에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명에 따른 이물 제거방법은 다수의 돌기성 이물이 부착된 투명 전극이 형성된 기판을 준비하는 단계와; 상기 다수의 돌기성 이물이 부착된 투명 전극의 상부 전면으로 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층을 투명 전극의 마스크로 이용하고, 습식식각 공정을 진행하여 상기 투명 전극 상부 표면에 부착된 다수의 돌기성 이물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 전술한 이물 제거방법을 적용할 경우 돌기성 이물에 의한 유기발광 다이오드의 쇼트에 의한 암점 불량 문제의 해소로 생산 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 유기전계 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 증착 공정 중 발생되는 돌기성 이물에 의한 암점 불량을 방지할 수 있는 이물 제거방법 및 이를 이용한 유기전계 발광소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 평판 표시장치 중 하나인 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 갖는다. 또한 스스로 빛을 내는 자체발광형이기 때문에 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류의 5V 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.
이러한 특성을 갖는 유기전계 발광소자는 수동 매트릭스 방식과 능동 매트릭 스 방식으로 구분된다. 상기 수동 매트릭스 방식에서는 주사선(scan line)과 신호선(signal line)이 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하므로, 각각의 픽셀을 구동하기 위하여 주사선을 시간에 따라 순차적으로 구동하므로, 요구되는 평균 휘도를 나타내기 위해서는 평균 휘도에 라인수를 곱한 것 만큼의 순간 휘도를 내야만 한다.
그러나, 능동 매트릭스 방식에서는, 화소를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 화소 별로 위치하고, 이 박막트랜지스터와 연결된 제 1 전극은 화소 단위로 온/오프되고, 상기 제 1 전극과 대향하는 제 2 전극은 전면에 형성되어 공통전극이 된다.
상기 능동 매트릭스 방식에서는 픽셀에 인가된 전압이 스토리지 커패시터(storage capacitor: Cst)에 충전되어 있어, 그 다음 프레임(frame)의 신호가 인가될 때까지 전원을 인가해 주도록 함으로써, 주사선의 수에 관계없이 한 화면동안 계속해서 구동한다. 따라서, 낮은 전류를 인가하더라도 동일한 휘도를 나타내므로 저소비전력, 고정세, 대형화가 가능한 장점으로 최근에는 능동 매트릭스 방식의 유기전계 발광소자가 주로 이용되고 있다.
이러한 능동 매트릭스 방식의 유기전계 발광소자의 기본적인 구조 및 동작특성에 대해서는 이하 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 일반적인 능동 매트릭스 방식의 유기전계 발광소자의 단위 화소에 대해 나타낸 회로도이다.
도시한 바와 같이, 종래에 따른 능동 매트릭스 방식의 유기전계 발광소자의 단위 화소는 스위칭 트랜지스터(Ts), 구동 트랜지스터(Td), 스토리지 커패시터(Cst) 및 유기발광 다이오드(E)로 이루어진다.
즉, 일 방향으로 형성된 게이트 배선(GL)과, 상기 게이트 배선(GL)과 수직 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 데이터 배선(DL)과, 상기 데이터 배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(PL)이 각각 형성된다.
또한, 상기 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)의 교차지점에는 스위칭 트랜지스터(Ts)가 형성되고, 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)와 전기적으로 연결된 구동 트랜지스터(Td)가 형성된다.
이 때, 상기 구동 트랜지스터(Td)는 유기발광 다이오드(E)와 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 유기발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 상기 구동 트랜지스터(Td)의 드레인 전극과 연결되고, 타측 단자인 제 2 전극은 전원배선(PL)과 연결된다. 상기 전원배선(PL)은 전원전압을 유기발광 다이오드(E)로 전달하는 기능을 한다. 또한, 상기 구동 트랜지스터(Td)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에는 스토리지 커패시터(Cst)가 형성된다.
따라서, 상기 게이트 배선(GL)을 통해 신호가 인가되면 스위칭 트랜지스터(Ts)가 턴-온(turn-on) 되고, 상기 데이터 배선(DL)의 신호가 구동 트랜지스터(Td)의 게이트 전극에 전달되어 구동 트랜지스터(Td)의 턴-온으로 이에 연결된 유기발광 다이오드(E)의 전계-전공쌍에 의해 빛이 출력된다. 이 때, 상기 구동 트랜지스터(Td)가 턴-온 상태가 되면, 전원배선(PL)으로부터 유기발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며 이로 인해 유기발광 다이오드(E)는 그레이 스케 일(gray scale)을 구현할 수 있게 된다.
또한, 상기 스토리지 커패시터(Cst)는 스위칭 트랜지스터(Ts)가 오프(off) 되었을 때, 상기 구동 트랜지스터(Td)의 게이트 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 함으로써 상기 스위칭 트랜지스터(Ts)가 오프(off) 상태가 되더라도 다음 프레임(frame)까지 상기 유기발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
도 2a는 일반적인 유기전계 발광소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 유기전계 발광소자는 화소 영역(P) 및 구동 영역(Dr)으로 구분된 제 1 기판(5)과, 상기 제 1 기판(5)과 대향 합착된 제 2 기판(10)을 포함한다. 이러한 제 1 기판(5)과 제 2 기판(10)을 포함하여 패널(30)이라 한다. 상기 화소 영역(P)은 게이트 배선(도 1의 GL)과 데이터 배선(도 1의 DL)이 교차하여 정의되는 영역이고, 상기 구동 영역(Dr)은 구동 트랜지스터(Td)가 형성되는 영역이다.
상기 제 1 기판(5)의 상부 전면에는 버퍼층(20)이 형성된다. 상기 버퍼층(20) 상부에는 보호막(55)을 사이에 두고 서로 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선이 형성된다. 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점에는 스위칭 트랜지스터(미도시) 및, 상기 스위칭 트랜지스터에 연결된 구동 트랜지스터(Td)가 형성된다.
또한, 스위칭 트랜지스터와 구동 트랜지스터(Td)의 상부로는 구동 트랜지스 터(Td)의 드레인 전극(34)을 노출하는 드레인 콘택홀(DCH)을 포함하는 층간 절연막(65)이 형성된다. 상기 층간 절연막(65)의 상부로 드레인 콘택홀(DCH)을 통해 드레인 전극(34)과 연결된 제 1 전극(70)이 형성된다.
상기 구동 트랜지스터(Td)는 반도체층(40), 게이트 절연막(45), 게이트 전극(25)과 소스 및 드레인 전극(32, 34)을 포함할 수 있다. 이러한 구동 트랜지스터(Td)는 게이트 전극(25)이 최하부에 위치하는 바텀 게이트 방식, 또는 게이트 전극(25)이 최상부에 위치하는 탑 게이트 방식 등이 이용될 수도 있다.
또한, 상기 제 1 전극(70)의 상부로는 뱅크층(60)을 사이에 두고, 제 1 전극(70)과 연결되는 유기 발광층(72)과 제 2 전극(74)이 차례로 형성된다. 제 1 전극(70), 유기 발광층(72) 및 제 2 전극(74)을 포함하여 유기발광 다이오드(E)라 한다.
이 때, 상기 제 1 전극(70)은 불투명한 도전성 물질로 이루어진 캐소드 전극으로, 제 2 전극(80)은 투명한 도전성 물질로 이루어진 애노드 전극으로 이용된다. 이 때, 유기 발광층(75)에서의 전자/전공 쌍의 재결합에 의해 제 2 기판(10)이 향하는 방향으로 빛을 방출하게 된다. 이러한 방식을 상부 발광식이라 한다.
한편, 상기 제 2 기판(10)의 하부 면에는 화상을 구현하지 않는 비표시 영역(미도시)의 최외곽 가장자리를 따라 도포된 씰패턴(미도시)이 형성된다. 이러한 씰패턴에 의해 제 1 기판(5)과 제 2 기판(10)은 일정한 이격 거리를 유지하며 대향 합착된다. 이 때, 제 2 기판(10)의 하부 표면으로 오목부가 정의되고, 이러한 오목부에 흡습제(미도시)가 더 탑재될 수 있다
일반적으로, 이러한 유기전계 발광소자는 하나의 기판에 박막트랜지스터 등의 어레이 소자와 제 1 전극 및 제 2 전극과 유기 발광층을 포함하는 유기발광 다이오드를 형성하고 있으나, 적층 구조가 복잡해짐에 따른 단차 불량을 해소하기 위한 일환으로 어레이 소자와 유기발광 다이오드를 서로 다른 기판에 구성하고, 이들을 기둥형태의 연결전극으로 연결한 구조를 가지는 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 듀얼 플레이트 방식의 유기전계 발광소자에 대해 설명하도록 한다.
도 2b는 일반적인 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자를 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자는 화상을 구현하는 표시 영역(AA)과 화상을 구현하지 않는 비표시 영역(NAA)으로 구분된 제 1 기판(5) 및 제 2 기판(10)을 포함한다. 상기 제 1 기판(5) 및 제 2 기판(10)을 포함하여 패널(30)이라 한다. 이 때, 상기 표시 영역(AA)은 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 수직 교차하여 정의하는 화소 영역(P)과 구동 트랜지스터(Td)가 형성되는 구동 영역(Dr)으로 세분화된다.
상기 제 1 기판(5) 상에는 서로 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차지점별로 위치하는 스위칭 트랜지스터(미도시) 및, 상기 스위칭 트랜지스터와 이격된 일측으로 이 와 일대일 연결된 구동 트랜지스터(Td)를 형성한다.
상기 스위칭 트랜지스터와 구동 트랜지스터(Td)의 상부로는 구동 트랜지스터(Td)의 드레인 전극(34)을 노출하는 드레인 콘택홀(DCH)을 포함하는 보호막(55)을 형성한다. 또한, 상기 보호막(55)의 상부로 드레인 콘택홀(DCH)을 통해 드레인 전극(34)과 접촉된 연결전극(70)을 형성한다.
이 때, 보호막(55)은 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 구성되며, 필요에 따라서는 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene)과 포토 아크릴(photo acryl)을 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택될 수 있다.
연결전극(70)은 제 1 층(70a)과 제 2 층(70b)이 차례로 적층된 이중층으로 형성될 수 있다. 제 1 층(70a)은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중에서, 제 2 층(70b)은 몰리브덴이나 몰리브덴 합금을 포함하는 도전성 물질 그룹 중에서 각각 선택될 수 있다.
상기 구동 트랜지스터(Td)는 게이트 전극(25), 게이트 절연막(45), 반도체층(40)과 소스 및 드레인 전극(32, 34)을 포함한다. 상기 반도체층(40)은 결정질 실리콘(p-Si)으로 이루어진 단일층으로 형성할 수 있다. 또한, 반도체층(40)은 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 이루어진 액티브층과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 이루어진 오믹 콘택층이 차례로 적층된 이중층으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 제 2 기판(10)의 하부 면에는 제 1 기판(5)의 데이터 배선과 대응되는 위치로 보조전극(60)을 형성한다. 상기 보조전극(60)의 하부 전면으로는 제 1 전극(80)을 형성하고, 제 1 전극(80)의 하부로는 화소 영역(P)별로 보조전극(60)을 덮는 버퍼패턴(62)을 형성한다.
또한, 상기 버퍼패턴(62)과 중첩된 하부면으로는 그 단면이 역테이퍼 구조를 가지는 격벽(64)을 형성한다. 상기 격벽(64)과 이격된 일측으로는 화소 영역(P)별로 일대일 대응된 패턴드 스페이서(50)를 형성한다. 상기 격벽(64)에 의해 구분된 화소 영역(P)별로는 제 1 전극(80)과 접촉하는 유기 발광층(82)을 형성하고, 유기 발광층(82)의 하부로는 이와 접촉된 제 2 전극(84)을 차례로 형성한다.
이 때, 화소 영역(P) 내에 형성된 유기 발광층(82) 및 제 2 전극(84)은 역테이퍼 형태를 갖는 격벽(64)에 의해 이웃한 화소 영역(P)과 분리되고, 패턴드 스페이서(50)의 측면 및 하부면을 덮으며 형성된다.
상기 보조전극(60)은 몰리브덴과 몰리브덴 합금을 포함하는 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로, 상기 제 1 전극(80)은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 일함수가 비교적 높은 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 각각 형성될 수 있다.
이 때, 보조전극(60)은 비교적 저항이 큰 물질로 이루어진 제 1 전극(80)의 저항값을 낮추기 위해 형성하는 것으로, 필요에 따라서는 생략하는 것이 가능하다. 상기 버퍼패턴(62)과 접촉된 하부 면에 위치하는 패턴드 스페이서(50)는 제 1 기판(5)의 연결전극(70)과 제 2 기판(10)의 제 2 전극(84) 간을 전기적으로 연결시키 는 역할을 한다.
상기 유기 발광층(82)은 화소 영역(P)별로 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 유기물질로 이루어지도록 설계하여 풀 컬러를 구현하고 있다.
도면으로 상세히 제시하지는 않았지만, 제 2 전극(84)은 삼중층의 구조로 형성될 수 있는 바, 제 1 층은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금(AlNd)으로, 제 2 층은 은(Ag)으로, 상기 제 3 층은 칼슘(Ca)으로 각각 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 제 1 층은 유기 발광층(82)과, 제 3 층은 연결전극(70)과 각각 접촉되도록 배치한다. 상기 제 1 전극(80)과 유기 발광층(82)과 제 2 전극(84)을 포함하여 유기발광 다이오드(E2)라 한다.
또한, 상기 유기 발광층(82)과 애노드 전극의 역할을 하는 제 1 전극(80) 사이에는 정공수송층(hole transporting layer)과 정공주입층(hole injection layer)을, 상기 유기 발광층(82)과 캐소드 전극으로의 역할을 하는 제 2 전극(84) 사이에 전자주입층(electron injection layer) 및 전자수송층(electron transporting layer)을 더욱 형성할 수도 있다.
상기 제 1 기판(5)과 제 2 기판(10)은 비표시 영역(NAA)의 가장자리를 따라 열경화성 수지 및 자외선 경화성 수지로 이루어진 씰패턴(90)에 의해 대향 합착된다.
전술한 도 2a의 유기발광 다이오드(E)는 제 1 기판(5) 상에 제 1 전극(80), 유기 발광층(82) 및 제 2 전극(84)이 차례로 형성되고, 도 2b의 유기발광 다이오드(E)는 제 2 기판(10)의 하부로 제 1 전극(80), 유기 발광층(82) 및 제 2 전 극(84)이 차례로 형성된다. 즉, 전술한 유기발광 다이오드(E) 간에는 그 형성 위치만을 달리할 뿐이다.
전술한 도 2a 및 제 2b에서 설명한 유기발광 다이오드(E)에 있어서, 제 1 전극(80)은 스퍼터링법을 증착 공정으로 형성된다. 이 때, 제 1 전극(80)의 증착 공정 과정에 있어서, 스퍼터링 챔버 내부의 이물이나 증착 마스크의 이물, 그리고 제 1 기판(5) 또는 제 2 기판(10)의 세정 정도 등의 여러 가지 복합적인 원인에 의해 제 1 전극(80)의 노출된 표면으로 돌기성 이물(88)이 다량으로 발생되고 있는 상황이다.
이 때, 이러한 돌기성 이물(88)은 전기 전도도를 가지는 금속 물질이라는 측면에서 그 문제는 심각한 상황이다. 즉, 전기 전도도를 가지는 돌기성 이물(88)은 후속 공정으로 형성되는 제 2 전극(84)과의 도통 수단으로 작용하여 제 1 및 제 2 전극(80, 84)이 전기적으로 연결되는 쇼트 불량을 유발하게 된다.
이러한 돌기성 이물(88)에 의한 제 1 및 제 2 전극(80, 84) 간의 쇼트 불량은 제 2 기판(10)을 제작하는 최종 단계를 진행한 후, 점등 유무를 확인하기 위한 점등 공정시 암점으로 나타나게 되고, 나아가 진행성 암점으로 작용할 경우 생산 수율을 급격히 저해하는 문제를 유발한다.
도 3a는 암점 불량을 설명하기 위한 도면이고, 도 3b는 암점이 발생된 화소를 나타낸 실측 도면으로, 이를 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 전술한 열증발 증착 공정시 발생된 금 속 이물(88)은 제 1 전극(80) 상부 또는 하부의 유기 발광층(82)을 뚫고 제 1 전극(80)과 제 2 전극(84)을 도통시키는 수단이 된다. 이러한 금속 이물(88)에 의한 제 1 및 제 2 전극(80, 84) 간의 쇼트는 암점 불량으로 작용하게 되고, 나아가 진행성 암점으로 작용할 경우 생산 수율을 급격히 저해하는 문제를 유발하게 된다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 유기발광 다이오드의 제 1 전극을 형성하는 과정에서 발생되는 돌기성 이물을 제거하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 상기 돌기성 이물에 의한 제 1 및 제 2 전극 간의 쇼트 문제를 개선함으로써 생산 수율을 향상하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이물 제거방법은 다수의 돌기성 이물이 부착된 투명 전극이 형성된 기판을 준비하는 단계와; 상기 다수의 돌기성 이물이 부착된 투명 전극의 상부 전면으로 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층을 투명 전극의 마스크로 이용하고, 습식식각 공정을 진행하여 상기 투명 전극 상부 표면에 부착된 다수의 돌기성 이물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 버퍼층의 증착 두께는 1000 ~ 2000Å인 것을 특징으로 한다. 상기 투명 전극은 인듐-틴-옥사이드와 인듐-징크-옥사이드를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 형성된다.
상기 다수의 돌기성 이물을 제거하는 단계를 진행한 후, 브러쉬를 이용한 접촉식 세정 공정 단계를 더 진행하는 것을 특징으로 한다. 상기 세정 공정 단계를 진행하고 나서 상기 금속 패턴 상의 버퍼층을 건식식각 공정으로 제거하는 단계를 더 포함한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이물 제거방법을 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자용 제 2 기판의 제조방법은 발광 영역과 보조 영역이 정의된 기판 상의 상기 보조 영역에 보조전극을 형성하는 단계와; 상기 보조전극이 형성된 기판의 상부 전면으로 제 1 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 전극을 형성하는 과정에서 다수의 돌기성 이물이 상기 제 1 전극의 상부 표면에 부착되는 단계와; 상기 다수의 돌기성 이물이 부착된 제 1 전극의 상부 전면으로 제 1 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 버퍼층을 투명 전극의 마스크로 이용하고, 습식식각 공정을 진행하여 상기 제 1 전극의 상부 표면에 부착된 다수의 돌기성 이물을 제거하는 단계와; 상기 제 1 전극 및 제 1 버퍼층의 상부 전면으로 제 2 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 버퍼층을 패턴하여 상기 보조전극의 상부면을 덮는 다수의 버퍼패턴을 형성하는 단계와; 상기 보조전극, 제 1 전극 및 버퍼패턴이 형성된 기판 상의 발광 영역별로 패턴드 스페이서 및 격벽을 형성하는 단계와; 상기 보조전극, 제 1 전극, 버퍼패턴, 패턴드 스페이서 및 격벽이 형성된 기판을 180도 회전한 상태에서, 상기 격벽을 마스크로 이용한 전면 증착으로 상기 발광 영역별 제 1 전극과 접촉하는 유기 발광층 및 제 2 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 제 1 버퍼층의 증착 두께는 1000 ~ 2000Å인 것을 특징으로 한다. 상기 제 1 전극은 인듐-틴-옥사이드와 인듐-징크-옥사이드를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 형성된다.
상기 다수의 돌기성 이물을 제거하는 단계를 진행한 후, 브러쉬를 이용한 접촉식 세정 공정 단계를 더 진행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 첫째, 제 1 전극을 증착하는 과정에서 발생된 돌기성 이물의 제거로 제 1 전극 및 제 2 전극 간의 쇼트 불량을 미연에 방지할 수 있다.
둘째, 제 1 및 제 2 전극 간의 쇼트 불량을 방지하는 것을 통해 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
--- 실시예 ---
본 발명은 투명 전극을 형성하는 과정에서 발생된 다수의 돌기성 이물을 제거할 수 있는 이물 제거방법 및 이를 이용한 유기전계 발광소자의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이물 제거방법에 대해 설명하도록 한다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 이물 제거방법을 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 기판을 스퍼터링 증착 챔버(SPC)로 이송하는 단계를 진행한다. 상기 스퍼터링 증착 챔버(SPC)로의 이송 및 위치 정렬이 완료되면, 기판(110)의 상부 전면으로 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 투명 전극(180)을 형성한다.
상기 투명 전극(180)을 형성하기 위한 증착 공정을 진행하는 과정에서 투명 전극(180)과 동시 또는 시간적 간격을 두고 스퍼터링 증착 챔버(SPC)의 내부에 부유하는 금속성 이물이나 먼지가 투명 전극에 달라붙는데 기인하여 다수의 돌기성 이물(188)이 발생될 수 있다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 다수의 돌기성 이물(188)을 포함하는 투명 전극(180)이 형성된 기판(110)을 플라즈마 화학기상 증착 챔버(PEC)로 이송하는 단계를 진행한다. 상기 플라즈마 화학기상 증착 챔버(PEC)로의 이송 및 위치 정렬이 완료되면, 다수의 돌기성 이물(188)을 포함하는 투명 전극(180)의 상부 전면으로 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 제 1 버퍼층(162a)을 형성한다. 이 때, 상기 제 1 버퍼층(162a)의 증착 두 께는 1000 ~ 2000Å으로 형성하는 것이 바람직하다.
도 4c에 도시한 바와 같이, 제 1 버퍼층(162a)이 형성된 기판(110)을 습식식각 공정 챔버(WEC)로 이송하는 단계를 진행한다. 상기 습식식각 공정 챔버(WEC)로의 이송 및 위치 정렬이 완료되면, 제 1 버퍼층(162a)이 형성된 기판(110)을 습식식각하는 단계를 진행한다. 이 때, 습식식각시 사용되는 에천트로는 불산, 인산 및 염산이나, 이들의 혼합물인 H2O + NH4F + HF 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다.
이러한 습식식각 공정은 습식식각 공정 챔버(WEC)의 상부에 장착된 샤워헤드(195)를 이용하여 기판(110)에 에천트를 분사하는 샤워 방식(shower type)이나, 기판(110)을 식각조(미도시)에 담구는 딥핑 방식(dipping type) 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다. 도 4c에서는 샤워헤드(195)를 통해 기판(110)에 에천트를 분사하는 샤워 방식을 일예로 나타낸 것이다.
전술한 습식식각 공정을 진행하게 되면, 제 1 버퍼층(162a)을 사이에 두고 투명 전극(180)의 표면에 발생된 다수의 돌기성 이물(188)은 그 가장자리의 노출된 측면으로 에천트가 흘러들어가 투명 전극(180)으로부터 다수의 돌기성 이물(188)만을 선택적으로 제거할 수 있게 된다. 이 때, 상기 투명 전극(180)은 제 1 버퍼층(162a)에 의해 에천트의 침투로부터 보호될 수 있다.
도 4d에 도시한 바와 같이, 습식식각 공정을 마친 기판(110)을 세정 챔버(WC)로 이송하는 단계를 진행한다. 이 때, 상기 세정 챔버(WC)는 브러쉬(198)를 이용한 접촉식 세정 방법이 이용될 수 있다. 상기 세정 챔버(WC)로의 이송 및 위치 정렬이 완료되면, 브러쉬(198)를 이용한 접촉식 세정으로 기판(110)을 세정하는 단계를 진행한다.
일반적으로, 브러쉬(198)를 이용한 접촉식 세정 방법은 기판(110) 상의 투명 전극(180)이 손상되는 것을 방지하기 위해 브러쉬(198)를 기판(110)과 일정 간격 이격되도록 배치시킨 상태에서 투명 전극(180)의 상부 표면에 위치하는 먼지나 이물을 브러쉬(198)를 이용하여 제거하게 된다.
그러나, 본 발명에서는 기판(110)의 최 상부 표면에 제 1 버퍼층(162a)이 형성되기 때문에 브러쉬(198)를 기판(110)에 강하게 부착시킨 상태에서 세정 공정을 진행하더라도 금속 패턴(180)에 손상이 가해질 염려가 없다. 따라서, 기판(110) 상의 먼지나 이물을 보다 말끔히 제거할 수 있는 장점이 있다.
이러한 세정 공정은 습식식각 공정시 제거되지 않고 남아 있을 다수의 돌기성 이물(188)을 추가적으로 제거하기 위한 목적으로 진행하는 것으로, 필요에 따라서는 생략하는 것이 가능하다.
도 4e에 도시한 바와 같이, 세정 공정이 완료된 기판(110)을 건식식각 공정 챔버(DEC)로 이송하는 단계를 진행한다. 상기 건식식각 공정 챔버(DEC)로의 이송 및 위치 정렬이 완료되면, 금속 패턴(180)의 상부를 덮는 버퍼층(도 4d의 162)을 건식식각으로 패턴하는 단계를 진행한다. 전술한 건식식각 공정이 완료되면, 기판(110) 상의 버퍼층이 모두 제거되고, 그 하부의 금속 패턴(180)이 외부로 노출된다.
따라서, 전술한 공정을 통해 본 발명에 따른 이물 제거방법을 완료할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이물 제거방법을 이용한 유기전계 발광소자용 제 2 기판의 제조방법에 대해 설명하도록 한다. 특히, 어레이 소자와 유기발광 다이오드가 동일한 기판에 형성되는 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자를 일예로 설명하도록 한다.
도 5a 내지 도 5i는 본 발명에 따른 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자용 제 2 기판의 제조방법을 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 단면도로, 이물 제거방법과 동일 또는 유사한 명칭에 대해서는 동일한 도면 번호를 부여하도록 한다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 제 2 기판(110) 상에 유기발광 다이오드(미도시)가 형성될 발광 영역(EA)과 보조전극(160)이 형성될 보조 영역(B)을 정의하는 단계를 진행한다. 다음으로, 상기 발광 영역(EA) 및 보조 영역(B)이 정의된 제 2 기판(110)을 스퍼터링 공정 챔버(SPC)로 이송하는 단계를 진행한다. 상기 스퍼터링 공정 챔버(SPC)로의 이송 및 위치 정렬이 완료되면, 제 2 기판(110)의 상부로 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금(MoNd)을 포함하는 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 이를 패턴하여, 보조 영역(B)에 대응된 보조전극(160)을 형성한다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 보조전극(160)이 형성된 제 2 기판(110)을 스퍼터링 공정 챔버(SPC)에서 빼내고 세정 공정 챔버(미도시)로 이송한 후 세정 단 계를 진행한다. 다음으로, 상기 세정 단계를 거친 제 2 기판(110)을 다시 스퍼터링 공정 챔버(SPC)로 이송하는 단계를 진행한다. 상기 스퍼터링 공정 챔버(SPC)로의 이송 및 위치 정렬이 완료되면, 상기 보조전극(160)이 형성된 제 2 기판(110)의 상부 전면으로 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 제 1 전극(180)을 형성한다.
상기 제 1 전극(180)을 형성하기 위한 증착 공정을 진행하는 과정에서 제 1 전극(180)과 동시 또는 시간적 간격을 두고 스퍼터링 공정 챔버(SPC)의 내부에 부유하는 금속성 이물이나 먼지가 제 1 전극(180)에 달라붙는데 기인하여 다수의 돌기성 이물(188)이 발생될 수 있다.
도 5C에 도시한 바와 같이, 상기 다수의 돌기성 이물(188)을 포함하는 제 1 전극(180)이 형성된 제 2 기판(110)을 플라즈마 화학기상증착 공정 챔버(PEC)로 이송하는 단계를 진행한다. 상기 플라즈마 화학기상증착 공정 챔버(PEC)로의 이송 및 위치 정렬이 완료되면, 다수의 돌기성 이물(188)을 포함하는 제 1 전극(180)의 상부 전면으로 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘(SiNx)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 제 1 버퍼층(162a)을 형성한다.
상기 제 1 버퍼층(162a)의 증착 두께는 1000 ~ 2000Å으로 형성하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 제 1 버퍼층(162a)은 다수의 돌기성 이물(188)의 단차에 의해 그 상부 면과 하부 면이 분리되며, 그 측면은 외부로 노출된다.
도 5d에 도시한 바와 같이, 제 1 버퍼층(162)이 형성된 제 2 기판(110)을 습 식식각 공정 챔버(WEC)로 이송하는 단계를 진행한다. 상기 습식식각 공정 챔버(WEC)로의 이송 및 위치 정렬이 완료되면, 제 1 버퍼층(160)이 형성된 제 2 기판(110)을 습식식각하는 단계를 진행한다. 이 때, 습식식각시 사용되는 에천트로는 불산, 인산 및 염산이나, 이들의 혼합물인 H2O + NH4F + HF 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다.
이러한 습식식각 공정은 습식식각 공정 챔버(WEC)의 상부에 장착된 샤워헤드(195)를 이용하여 제 2 기판(110)에 에천트를 분사하는 샤워 방식(shower type)이나, 제 2 기판(110)을 식각조(미도시)에 담구는 딥핑 방식(dipping type) 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다. 도 5d에서는 샤워헤드(195)를 통해 제 2 기판(110)에 에천트를 분사하는 샤워 방식을 일예로 나타낸 것이다.
전술한 습식식각 공정을 진행하게 되면, 제 1 버퍼층(162a)을 사이에 두고 제 1 전극(180)의 표면에 발생된 다수의 돌기성 이물(188)은 노출된 측면으로 에천트가 흘러들어가 제 1 전극(180)으로부터 다수의 돌기성 이물(188)만을 선택적으로 제거할 수 있게 된다. 이 때, 상기 제 1 전극(180)은 제 1 버퍼층(162a)에 의해 에천트의 침투로부터 보호될 수 있다.
도 5e에 도시한 바와 같이, 습식식각 공정을 마친 제 2 기판(110)을 세정 챔버(WC)로 이송하는 단계를 진행한다. 상기 세정 챔버(WC)로의 이송 및 위치 정렬이 완료되면, 브러쉬(198)를 이용한 접촉식 세정으로 제 2 기판(110)을 세정하는 단계를 진행한다.
일반적으로, 브러쉬(198)를 이용한 접촉식 세정 방법은 제 2 기판(110) 상의 제 1 전극(180)이 손상되는 것을 방지하기 위해 브러쉬(198)를 제 2 기판(110)과 일정 간격 이격되도록 배치시킨 상태에서 제 1 전극(180)의 상부 표면에 위치하는 먼지나 이물을 브러쉬(198)를 이용하여 제거하게 된다.
그러나, 본 발명에서는 제 2 기판(110)의 최 상부 표면에 제 1 버퍼층(162a)이 형성되기 때문에 브러쉬(198)를 제 2 기판(110)에 강하게 부착시킨 상태에서 세정 공정을 진행하더라도 제 1 전극(180)에 손상이 가해질 염려가 없게 된다. 따라서, 제 2 기판(110) 상의 먼지나 이물을 보다 말끔히 제거할 수 있는 장점이 있다.
이러한 세정 공정은 습식식각 공정시 제거되지 않고 남아 있을 다수의 돌기성 이물(도 5c의 188)을 추가적으로 제거하기 위한 목적으로 진행하는 것으로, 필요에 따라서는 생략하는 것이 가능하다.
도 5f에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 전극(180)이 형성된 제 2 기판(110)을 플라즈마 화학기상 증착 챔버(PEC)로 이송하는 단계를 진행한다. 상기 플라즈마 화학기상 증착 챔버(PEC)로의 이송 및 위치 정렬이 완료되면, 제 1 전극(180)이 형성된 제 2 기판(110)의 상부 전면으로 산화 실리콘(SiO2)과 질화 실리콘을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 제 2 버퍼층(162b)을 형성한다.
다음으로, 도 5g에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 버퍼층(도 5f의 162b)이 형성된 제 2 기판(110)을 건식식각 공정 챔버(DEC)로 이송하는 단계를 진행한다. 상기 건식식각 공정 챔버(DEC)로의 이송 및 위치 정렬이 완료되면, 제 1 버퍼층(도 5f의 262a) 및 제 2 버퍼층을 선택적인 노광 및 현상 공정으로 순차적으로 패턴하여 보조전극(160)의 상부 면을 덮는 다수의 버퍼패턴(162)을 형성한다. 이 때, 상기 버퍼패턴(162)은 제 1 버퍼패턴(162c) 및 제 2 버퍼패턴(162d)이 차례로 적층된 이중층으로 형성된다.
도 5h에 도시한 바와 같이, 보조전극(160), 제 1 전극(180) 및 버퍼패턴(162)이 형성된 제 2 기판(110)의 상부면에 대응하여 버퍼패턴(162)과 이격된 일측의 발광 영역(EA)별로 일대일 대응되는 패턴드 스페이서(150)를 형성한다. 다음으로, 상기 패턴드 스페이서(150)가 형성된 제 2 기판(110)의 상부로 그 단면이 역테이퍼 형태로 이루어진 격벽(164)을 형성한다. 이 때, 상기 격벽(164)을 먼저 형성하는 것도 무방하다.
도 5i에 도시한 바와 같이, 보조전극(160), 제 1 전극(180), 버퍼패턴(162), 패턴드 스페이서(150) 및 격벽(164)이 형성된 제 2 기판(110)을 180도 회전한 상태에서 열증발 증착 챔버(미도시)로 이송하는 단계를 진행한다. 상기 격벽(164)에 의해 구분된 발광 영역(EA)별로 제 1 전극(180)과 접촉하는 유기 발광층(182)을 형성한다. 이 때, 상기 유기 발광층(182)은 화소 영역(P)별로 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 발광하는 유기물질을 순차적으로 증착하는 반복 공정에 의해 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 격벽(164)에 의해 구분된 발광 영역(EA)별로 유기 발광층(182)과 대응되는 제 2 전극(184)을 형성한다. 상기 제 2 전극(184)은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag) 및 칼슘(Ca) 등을 포함하는 분말 형태의 금 속 물질 중 선택된 하나 또는 둘 이상을 증착하는 것에 의해 형성될 수 있다. 상기 제 1 전극(180)과 유기 발광층(182)과 제 2 전극(184)을 포함하여 유기발광 다이오드(E)라 한다.
이상으로, 본 발명에 따른 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자용 제 2 기판을 제작할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 유기발광 다이오드의 제 1 전극을 형성하는 과정에서 발생되는 다수의 돌기성 이물을 사전에 제거할 수 있다. 그 결과, 제 1 및 제 2 전극 간의 쇼트에 의한 암점 불량을 미연에 방지하는 것을 통해 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
지금까지, 본 발명에서는 이물 제거방법을 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자용 제 2 기판의 제조방법에 적용한 것을 설명하였으나, 이는 일예에 불과한 것으로 어레이 소자와 유기발광 다이오드가 동일한 기판에 형성되는 유기전계 발광소자에도 동일하게 적용할 수 있다는 것은 자명한 사실일 것인바, 중복 설명은 생략하도록 한다.
따라서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 정신 및 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형 및 변경할 수 있다.
도 1은 일반적인 능동 매트릭스 방식의 유기전계 발광소자의 단위 화소에 대해 나타낸 회로도.
도 2a는 일반적인 유기전계 발광소자를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2b는 일반적인 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자를 나타낸 단면도.
도 3a는 암점 불량을 설명하기 위한 도면.
도 3b는 암점이 발생된 화소를 나타낸 실측 도면.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 이물 제거방법을 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 단면도.
도 5a 내지 도 5i는 본 발명에 따른 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자용 제 2 기판의 제조방법을 공정 순서에 따라 순차적으로 나타낸 공정 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
110 : 기판 162a : 버퍼층
180 : 제 1 전극 188 : 돌기성 이물
Claims (9)
- 다수의 돌기성 이물이 부착된 투명 전극이 형성된 기판을 준비하는 단계와;상기 다수의 돌기성 이물이 부착된 투명 전극의 상부 전면으로 버퍼층을 형성하는 단계와;상기 버퍼층을 투명 전극의 마스크로 이용하고, 습식식각 공정을 진행하여 상기 투명 전극 상부 표면에 부착된 다수의 돌기성 이물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이물 제거방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 버퍼층의 증착 두께는 1000 ~ 2000Å인 것을 특징으로 하는 이물 제거방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 투명 전극은 인듐-틴-옥사이드와 인듐-징크-옥사이드를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 이물 제거방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 돌기성 이물을 제거하는 단계를 진행한 후, 브러쉬를 이용한 접촉식 세정 공정 단계를 더 진행하는 것을 특징으로 하는 이물 제거방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 세정 공정 단계를 진행하고 나서 상기 금속 패턴 상의 버퍼층을 건식식각 공정으로 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이물 제거방법.
- 발광 영역과 보조 영역이 정의된 기판 상의 상기 보조 영역에 보조전극을 형성하는 단계와;상기 보조전극이 형성된 기판의 상부 전면으로 제 1 전극을 형성하는 단계와;상기 제 1 전극을 형성하는 과정에서 다수의 돌기성 이물이 상기 제 1 전극의 상부 표면에 부착되는 단계와;상기 다수의 돌기성 이물이 부착된 제 1 전극의 상부 전면으로 제 1 버퍼층을 형성하는 단계와;상기 제 1 버퍼층을 투명 전극의 마스크로 이용하고, 습식식각 공정을 진행하여 상기 제 1 전극의 상부 표면에 부착된 다수의 돌기성 이물을 제거하는 단계 와;상기 제 1 전극 및 제 1 버퍼층의 상부 전면으로 제 2 버퍼층을 형성하는 단계와;상기 제 1 및 제 2 버퍼층을 패턴하여 상기 보조전극의 상부면을 덮는 다수의 버퍼패턴을 형성하는 단계와;상기 보조전극, 제 1 전극 및 버퍼패턴이 형성된 기판 상의 발광 영역별로 패턴드 스페이서 및 격벽을 형성하는 단계와;상기 보조전극, 제 1 전극, 버퍼패턴, 패턴드 스페이서 및 격벽이 형성된 기판을 180도 회전한 상태에서, 상기 격벽을 마스크로 이용한 전면 증착으로 상기 발광 영역별 제 1 전극과 접촉하는 유기 발광층 및 제 2 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자용 제 2 기판의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 1 버퍼층의 증착 두께는 1000 ~ 2000Å인 것을 특징으로 하는 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자용 제 2 기판의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 1 전극은 인듐-틴-옥사이드와 인듐-징크-옥사이드를 포함하는 투명한 도전성 물질 그룹 중 선택된 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자용 제 2 기판의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 다수의 돌기성 이물을 제거하는 단계를 진행한 후, 브러쉬를 이용한 접촉식 세정 공정 단계를 더 진행하는 것을 특징으로 하는 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자용 제 2 기판의 제조방법.
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| KR1020080129132A KR20100070544A (ko) | 2008-12-18 | 2008-12-18 | 이물 제거방법 및 이를 이용한 듀얼플레이트 방식의 유기전계 발광소자의 제조방법 |
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