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KR100659797B1 - 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법 - Google Patents

유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법 Download PDF

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KR100659797B1
KR100659797B1 KR1020040017477A KR20040017477A KR100659797B1 KR 100659797 B1 KR100659797 B1 KR 100659797B1 KR 1020040017477 A KR1020040017477 A KR 1020040017477A KR 20040017477 A KR20040017477 A KR 20040017477A KR 100659797 B1 KR100659797 B1 KR 100659797B1
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insulating film
region
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film pattern
electrodes
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대우전자서비스주식회사
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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Abstract

본 발명은 한 층의 절연막 패턴으로 소자 분리가 가능하도록 하여 제조 공정의 단순화 및 제조 원가를 절감시킬 수 있는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 관한 것으로 기판 상에 줄무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계와 상기 복수의 제 1 전극을 포함하는 상기 기판 상에 절연막을 형성하는 단계와 상기 절연막을 패터닝하여, 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 제 1 영역과 상기 복수의 제 1 전극 사이의 제 2 영역 상에 격자 형상의 제 1 절연막 패턴을 형성하는 단계와 상기 제 1 영역상의 제 1 절연막 패턴의 일부의 최소한 상층부를 제거하고, 상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부를 제거하여 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계와 상기 복수의 제 1 전극 상에 유기 발광층을 형성하는 단계와 상기 복수의 유기 발광층 상에 복수의 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112004504305320-pat00131
절연막 패턴, 구(trench), 상변환 공정, 상변환 감광막, 소자 분리

Description

유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법{Organic electroluminescence display and method of making the same}
도 1은 종래 기술의 유기 전계 발광 소자의 평면도
도 2a ~ 도 2c는 도 1을 A-A'로 절단한 종래 제 1 기술의 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 3a ~ 도 3c는 도 1을 B-B'로 절단한 종래 제 1 기술의 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 4는 종래 제 2 기술의 유기 전계 발광 소자의 평면도
도 5는 도 4를 각 부분으로 절단한 종래 제 2 기술의 유기 전계 발광 소자의 단면도
도 6a ~ 도 6d는 도 4를 A-A'로 절단한 종래 제 2 기술의 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 7a ~ 도 7d는 도 4를 B-B'로 절단한 종래 제 2 기술의 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 8은 종래 제 3 기술의 유기 전계 발광 소자의 평면도
도 9는 도 8을 각 부분으로 절단한 종래 제 3 기술의 유기 전계 발광 소자의 단면도
도 10a ~ 도 10c는 도 8을 A-A'로 절단한 종래 제 3 기술의 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 11a ~ 도 11c는 도 8을 B-B'로 절단한 종래 제 3 기술의 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 12는 본 발명의 제 1 실시예, 제 2 실시예, 그리고 제 3 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 평면도
도 13a ~ 도 13b는 본 발명의 제 1 실시예, 제 2 실시예, 그리고 제 3 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법에 사용하는 노광 마스크의 평면도
도 14a ~ 도 14g는 도 12를 A-A'로 절단한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 15a ~ 도 15g는 도 12를 B-B'로 절단한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 16a ~ 도 16g는 도 12를 C-C'로 절단한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 17은 본 발명의 제 1 실시예의 제 2 노광 공정에서 노광량을 조절한 경우의 공정 단면도
도 18a ~ 도 18g는 도 12를 A-A'로 절단한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 19a ~ 도 19g는 도 12를 B-B'로 절단한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 20a ~ 도 20g는 도 12를 C-C'로 절단한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 21a ~ 도 21h는 도 12를 A-A'로 절단한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 22a ~ 도 22h는 도 12를 B-B'로 절단한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 23a ~ 도 23h는 도 12를 C-C'로 절단한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 24는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 평면도
도 25a ~ 도 25b는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법에 사용하는 노광 마스크의 평면도
도 26a ~ 도 26g는 도 24를 A-A'로 절단한 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 27a ~ 도 27g는 도 24를 B-B'로 절단한 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도 28a ~ 도 28g는 도 24를 C-C'로 절단한 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
210, 310, 410, 510, 610 : 기판
220, 320, 420, 520, 620 : 제 1 전극
231, 331, 431, 531, 631 : 절연막 패턴
250, 350, 450, 550, 650 : 개구부
660 : 구
270, 370, 470, 570, 670 : 유기 발광층
280, 380, 480, 580, 680 : 제 2 전극
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 한 층의 절연막 패턴으로 소자 분리가 가능하도록 하여 제조 공정의 단순화 및 제조 원가를 절감시킬 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 유기 전계 발광 소자는 평판 디스플레이 소자 중의 하나로 투명 기판상의 양전극층과 음전극층 사이에 유기 전계 발광층을 개재하여 구성하며, 매우 얇고, 매트릭스 형태로 형성할 수 있다. 유기 전계 발광 소자는 15V 이하의 낮은 전압으로 구동이 가능하며 TFT-LCD에 비하여 휘도, 시야각, 응답속도 및 소비 전력 등에서 우수한 특성을 보이고 있다. 특히 유기 전계 발광 소자는 다른 디스플레이 소자에 비해 1㎲의 빠른 응답 속도를 가지기 때문에 동영상 구현이 필수적인 차세대 멀티미디어용 디스플레이에 매우 적합한 소자이다.
그러나 유기 전계 발광 소자는 유기 발광층 및 음극층이 산소 및 수분에 매우 취약하여, 유기 전계 발광 소자의 신뢰성을 확보하기 위해서는 제조 공정 중에 외부의 공기에 대한 노출을 차단해야만 하기 때문에, 일반적으로 픽셀레이션(pixellation) 또는 패터닝(patterning) 공정에 사용하는 사진 석판 기술(photolithography)을 사용할 수 없다.
유기 전계 발광 소자의 유기물층 및 음극층의 픽셀레이션은 산소나 수분에 노출하는 마스크와 식각 공정을 포함하는 사진 석판 기술을 사용하지 않고, 쉐도우 마스크(shadow mask)를 이용한 직접적인 픽셀레이션(direct pixellation) 방법이 있지만, 이 방법은 고해상도(high resolution)를 구현하기 위하여 픽셀 간의 피치(pitch), 즉 형성되는 각각의 유기물층 및 음극층 선과 선 사이의 간격이 줄어들게 되면 사용하기가 어렵다.
일반적으로 사용되어지는 유기 전계 발광 소자를 패터닝하는 방법은 전기적 절연이 가능한 물질로 절연층(insulation layer) 및 격벽(separator)을 양전극층 및 기판 위에 미리 형성하고, 형성된 격벽에 의해 음전극층을 패터닝하는 방법이다.
절연층은 양전극층 위에 도트(dot) 형태의 개구부(open area)를 제외한 전영역에 걸쳐 형성한다. 이때 절연층은 개구부에 의해 화소(pixel)를 정의 해주고, 양전극의 단부(edge)에서의 누설 전류를 억제시키고, 음전극층의 패터닝을 위해 형성되는 양전극층과 직교하는 방향의 격벽에 의한 그림자 효과(shadow effect)에 의해 적층되는 유기물층이 격벽부근에서 얇아져 음전극층이 양전극층과 경계부에서 단락(short)되는 것을 방지하도록 하는 역할을 한다.
또한, 나중에 형성되는 음전극층이 절연층을 끊어지지 않고 타고 넘어가야 하므로 두께가 얇아야하며, 오버행(overhang) 구조를 가지면 안된다. 따라서 일반적으로 절연층은 포지티브 감광막(positive photoresist) 재료를 사용하여 경사(positive profile)를 가지도록 한다.
절연층 상에 형성되는 격벽은 양전극층과 직교하며 일정 가격을 두고 배열되며, 음전극층이 인접 구성 요소와 단락이 되지 않도록 오버행(overhang)구조를 가지도록 형성한다. 특히 인접하는 음전극층 라인들간의 단락을 방지하기 위해 일반적인 패터닝(patterning) 공정과 달리 항상 역경사(negative profile)를 유지해야 한다. 격벽이 결손될 경우 인접 화소와 단락될 가능성도 있다. 오버행구조를 가지는 격벽 재료로 네가티브 감광막(negative photoresist)을 사용한다.
유기 전계 발광 소자의 안정적 제조를 위해서는 절연층과 격벽을 모두 필요로 하는데, 각 공정이 각각 사진석판공정이 필요하기 때문에 공정이 복잡하고, 유기 전계 발광 소자의 제조 원가가 상승된다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 종래 제 1 기술의 유기 전계 발광 소자 제조 방법에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 제 1 기술의 유기 전계 발광 소자의 평면도이다.
투명 기판(11)상에 ITO(indium tin oxide) 등으로 구성되는 복수의 제 1 전극(12)이 줄무늬 형상(stripe type)으로 배열된다. 제 1 전극(12) 사이와 제 1 전극(12)과 직교하는 영역상에 격자 형상의 절연층 패턴(13)이 제 1 전극(12)과 투명 기판(11)상에 적층된다. 제 1 전극(12)과 직교하는 절연층 패턴(13)상에 격벽(14)이 형성된다.
그리고 절연층 패턴(13) 및 격벽(14)을 포함하는 제 1 전극(12)상에 형성되는 유기 발광층, 그리고 제 2 전극층은 도시하지 않았다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 종래 제 1 기술의 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 도 1을 A-A'로 절단한 종래 제 1 기술의 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 3은 도 1을 B-B'로 절단한 종래 제 1 기술의 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 2a, 도 3a)와 같이, 투명 기판(11)상에 ITO(indium tin oxide) 등으로 구성되는 양전극층(도면에 도시하지 않음)을 스퍼터링(sputtering) 방법을 사용하여 일정한 두께로 적층한다. 전면 증착된 양전극층상에 감광막(도면에 도시하지 않음)을 도포하고, 마스크를 이용하여 노광(expose)한 후 현상(develop)하여 줄무늬 형상(stripe type)의 감광막 패턴(도면에 도시하지 않음)을 형성한다. 감광막 패턴을 마스크로 이용하여 양전극층을 식각하고 감광막을 제거하면, 줄무늬 형상의 제 1 전극(12)이 형성된다.
도 2b, 도 3b)와 같이, 제 1 전극(12)을 포함하는 투명 기판(11)상에 전기적으로 절연시킬 수 있는 절연층(도면에 도시하지 않음)을 적층한다. 절연층으로는 유기물 또는 무기물을 이용할 수 있다. 유기물로는 아크릴(acrylic)계, 노보락(novolak)계, 에폭시(epoxy)계, 폴리이미드(polyimide)계 등의 감광막을 이용하고, 무기물로는 실리콘 산화막(silicon oxide), 실리콘 질화막(silicon nitride), 실리콘 산화질화막(silicon oxynitride)등을 사용한다. 절연층을 패터닝하여 복수의 제 1 전극(12)사이와 제 1 전극(12)과 직교하는, 제 1 전극(12) 상에 도트 형태의 개구부를 제외한 격자 형상의 절연층 패턴(13)을 제 1 전극(12)과 투명 기판(11)상에 형성한다.
도 2c, 도 3c)와 같이, 절연층 패턴(13)상에 전기적인 절연물질로 네가티브 타입(negative type)의 유기 감광막(도면에 도시하지 않음)을 적층하고 패터닝을 실시하여 역경사를 가지는 격벽(14)을 형성한다. 이때, 격벽(14)은 제 1 전극(12)과 직교하며 도트 형태의 개구부사이의 절연층 패턴(13)상에 일정 간격을 두고 배열되며, 제 2 전극(16)이 인접 구성 요소와 단락이 되지 않도록 오버행(overhang) 구조를 갖는다. 그리고 쉐도우 마스크(도면에 도시하지 않음)를 이용하여 제 1 전극(12)을 포함하는 전면에 유기 발광층(15)과 제 2 전극(16)을 순차적으로 증착한다. 이 때, 제 1 전극(12)상에 유기 발광층(15)을 적층하면 격벽에 의한 그림자 효과(shadow effect)에 의해 유기물 발광층(15)의 두께가 격벽 부근에서 얇아져 유기 발광층(15)의 상부에 적층되는 제 2 전극(16)이 제 1 전극(12)과의 경계부에서 단락(short)될 가능성이 있는데, 절연층 패턴(13)은 이를 방지하는 역할을 한다.
그 후, 제 2 전극(16)을 포함한 전면에 수분과 산소 등에 취약한 유기 발광층(15) 및 제 2 전극(16)등을 보호하기 위하여 금속 또는 글라스(glass) 등으로 구성되는 인캡슐레이션 플레이트(encapsulation plate) 또는 무기 및 유기박막으로 구성된 보호막층(passivation layer)을 설치하여 외부와 차단시킨다.
상기와 같은 종래 제 1 기술의 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법은 절 연층 패턴과 격벽을 형성하기 위해서, 2 번의 사진 석판 공정(photolithography)을 해야 하기 때문에 공정이 복잡하고, 재료비가 많이 들고, 절연층 패턴과 격벽의 두 층을 각각의 패터닝 공정을 통해 형성해야 하기 때문에 두 층간의 접착력(adhesion)등이 취약한 문제점이 있다.
도 4는 종래 제 2 기술의 유기 전계 발광 소자의 평면도이다.
투명 기판(41)상에 ITO(indium tin oxide) 등으로 구성되는 복수의 제 1 전극(42)이 줄무늬 형상(stripe type)으로 배열한다. 복수의 제 1 전극(42) 사이와 복수의 제 1 전극(42)과 직교하는 영역 상에 격자 형상의 절연층 패턴(43)이 제 1 전극(42)과 투명 기판(41)상에 형성되고, 제 1 전극(42)상에 화소가 형성되는 영역을 노출시키는 개구부(45)가 형성된다. 화소가 형성되는 개구부(45)가 노출된 절연층 패턴(43)은 격자 형상이다.
그리고 복수의 제 1 전극(42)과 평행한 방향으로 적층된 절연층 패턴(43a)은 직사각형(rectangular), 슬릿(slit) 또는 홈(chevron) 형태의 하프톤 패턴(half tone pattern)을 가진 하프톤 노광 마스크를 사용하여 형성한다. 이때 하프톤 패턴으로 형성되는 절연층 패턴(43a)은 제 1 전극(42)과 직교하는 방향으로 형성되며 노말톤(normal tone)으로 형성되는 절연층 패턴(43b) 보다는 낮은 두께로 형성된다. 그 이유는 복수의 제 1 전극(42)에 대해 직교하는 방향으로 형성되는 제 2 전극(도면에 도시하지 않음)이 감광막의 단부와 제 1 전극(42)의 경계부에서 제 2 전극의 증착시 막 두께가 얇아져 단절이 발생할 가능성을 배제하기 위함이다.
도 5는 도 4를 각 부분으로 절단한 종래 제 1 기술의 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 5a)는 도 4를 A-A'로 절단한 종래 제 1 기술의 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 5b)는 도 4를 B-B'로 절단한 종래 제 1 기술의 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 5c)는 도 4를 C-C'로 절단한 종래 제 1 기술의 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 종래 제 2 기술의 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 6은 도 4를 A-A'로 절단한 종래 제 2 기술에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 7은 도 4를 B-B'로 절단한 종래 제 2 기술에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 6a, 도 7a)와 같이, 투명 기판(41)을 준비한다. 본 발명에서 투명 기판(41)으로 투명한 글라스 기판을 이용한다. 투명 기판(41)상에 ITO(indium tin oxide) 등으로 구성되는 양전극층(도면에 도시하지 않음)을 일정한 두께로 전면증착하고, 도포 및 노광, 현상하여 형성된 감광막 패턴을 마스크로 이용하여, 양전극층을 식각하고 감광막을 제거(strip)하여 줄무늬 형상의 제 1 전극(42)을 형성한다.
도 6b, 도 7b)와 같이, 제 1 전극(42)의 단부(edge)에서 누설 전류(leak current)를 억제하고, 제 1 전극(42)과 나중에 형성되는 제 2 전극(48)과의 전기적 연결을 방지하기 위하여 절연특성을 가지는 감광막(도면에 도시하지 않음)을 소자 분리 구조층으로 이용하기 위하여 절연층 형성 공정을 진행한다.
감광막을 투명 기판(41)상에 도포하고, 노광 마스크(도면에 도시하지 않음)를 사용하여 절연층 패턴(43)을 형성한다. 이 때 제 1 전극(42)과 평행한 방향으로 적층된 절연층 패턴(43a)은 직사각형(rectangular), 슬릿(slit) 또는 홈(chevron) 형태의 하프톤 패턴(half tone pattern)을 가진 하프톤 노광 마스크를 사용하여 형성한다. 그리고 하프톤 패턴으로 형성되는 절연층 패턴(43a)은 제 2 전극과 직교하는 방향으로 적층된 절연층 패턴(43b)보다는 낮은 두께로 형성된다. 하프톤 패턴으로 형성되는 절연층 패턴(43a)의 두께는 노광 마스크에 묘사되어 있는 하프톤 영역의 개구율을 조정하여 결정한다.
절연층 패턴(43a)의 두께를 낮추는 이유는 유기 발광층(47)이 형성되어 있는 개구부(45)상을 지나며, 복수의 제 1 전극(42)과 직교하여 형성되는 복수의 제 2 전극(48)이 절연층 패턴(43a)의 단부와 복수의 제 1 전극(42)의 경계부에서 복수의 제 2 전극의 증착시 막 두께가 얇아져 단절이 발생할 가능성을 배제하기 위함이다.
도 6c, 도 7c)와 같이, 투명 기판(41)을 진공 증착 장치 내로 이동하고, 절연층 패턴(43b)을 제 1 쉐도우 마스크(shadow mask)(49)의 지지대로 이용하여 제 1 쉐도우 마스크(shadow mask)(49)의 개구부를 통해 복수의 제 1 전극(42)상에 유기 발광층(47)을 형성한다. 절연층 패턴(43b)을 지지대로 사용하면, 제 1 전극(42)의 손상없이 제 1 쉐도우 마스크(shadow mask)(49)와 밀착이 가능하여 유기 발광층(47)의 측면 확산도 방지할 수 있다.
여기서 유기 발광층(47)의 재료로는 Alq3, Anthrancene, Ir(ppy)3 등의 단분자 형광 및 인광 유기 발광 물질 등을 사용한다.
도 6d, 도 7d)와 같이, 절연층 패턴(43b)을 줄무늬 형상의 전극 패턴을 갖는 제 2 쉐도우 마스크(shadow mask)(50)의 지지대로 사용하여 유기 발광층(47)상에 제 2 전극(48)을 형성한다. 절연층 패턴(43b)을 지지대로 사용하여 유기 발광층(47)의 손상없이 제 2 쉐도우 마스크(shadow mask)(50)와 밀착이 가능하여 제 2 전극(48)의 측면 확산도 방지할 수 있다.
제 2 전극(48)은 전기 전도도가 양호한 금속, 예를 들면 Al, Li/Al, MgAg, Ca 등을 주로 사용하며 스퍼터링(sputtering), 전자빔법(e-beam deposition), 열증착법(thermal evaporation) 방법에 의해 적층한다. 그리고 제 2 전극층(48)을 포함한 전면에 유기 전계 발광층(47)이 수분과 산소 등에 취약하기 때문에 금속 또는 글라스(glass) 등으로 구성되는 인캡슐레이션 플레이트(encapsulation plate) 또는 무기 및 유기박막으로 구성된 보호막층(passivation layer)을 설치하여 외부와 차단시킨다.
상기와 같은 종래 제 2 기술의 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법은 하프톤 마스크를 사용하여 절연층 패턴과 격벽을 일회의 사진석판공정으로 형성하는 방법으로, 공정이 단순화되고, 절연층 패턴과 격벽을 한 층으로 형성하기 때문에 층간의 접착력에 대한 문제가 없고, 절연층 패턴과 격벽을 두 층으로 형성할 때 필 요한 정열 마진(align margin)이 필요 없어 개구율을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 수율을 증가시킬 수 있다.
그러나 하프톤 마스크의 설계가 어렵고, 기존의 마스크에 비해 약 1.5배 이상의 고가로 제조비용이 상승한다. 또한 격벽의 오버행 구조가 없기 때문에, 제 2 전극을 패턴닝할 때, 쉐도우 마스크가 필요하지만, 현재 유기 전계 발광 소자의 양산에 적용할 수 있는 쉐도우 마스크가 대응되지 않는다.
도 8은 종래 제 3 기술의 유기 전계 발광 소자의 평면도이다.
종래 제 3 기술은 하프톤 마스크와 상변환 감광제를 사용한 상변환 공정으로 한번에 낮은 두께와 경사(positive profile)를 갖는 영역과 역경사(negative profile)를 가지며 격벽기능을 하는 영역을 갖는 절연특성의 소자 분리층을 형성하는 방법이다.
일반적으로 포지티브 감광제는 노광된 영역이 현상액에 제거되고 마스크 패턴에 의해 차폐된 영역이 패턴으로 형성되며, 패턴은 경사(positive profile)를 가진다. 네가티브 감광제는 노광된 영역이 가교결합(cross-linking)등으로 현상액에 녹지 않는 패턴이 형성되며, 패턴은 역경사(negative profile)를 갖는다.
그러나 한층의 절연막 패턴으로 일반적인 절연막 기능과 격벽 기능을 모두 가능하도록 하기 위해서는 절연막 기능을 하는 영역에서는 경사(positive profile)를 갖고, 격벽기능을 하는 영역에서는 역경사(negative profile)를 갖도록 형성해야 한다. 이를 위해서는 한층의 절연막 패턴으로 먼저 경사(positive profile)를 갖는 패턴을 형성하고, 상변환 및 전면노광 공정후 현상하여 역경사(negative profile)를 갖도록 패턴닝해야 한다. 여기서 상변환은 크게 상변환 감광제를 사용하거나, 일반적인 포지티브 감광제를 사용하면서 상변환 공정을 사용하여 상변환을 진행한다. 그리고 전면노광 공정후 현상하여 역경사(negative profile)를 갖도록 패턴닝한다.
상변환 감광제를 사용하는 일반적인 상변환 공정의 경우, 처음 형성된 감광막은 일반적인 포지티브 감광제처럼 비 노광된 부분은 녹지 않고, 노광된 부분이 현상되는 성질을 갖는다. 그런데, 노광된 감광막을 115℃이상 온도에서 가열하면, 노광된 부분이 녹지 않는 성질로 바뀌어 현상액에 녹지 않게 된다. 이때, 노광된 감광막이 가열에 의해 현상액에 녹는 성질에서 녹지 않는 성질로 바뀌는 것을 상변환 되었다고 하며, 상변환 하도록 가열하는 공정은 상변환 베이크(reversal bake)라고 한다. 반면, 차폐된 영역은 여전히 포지티브 감광제의 성질을 가지고 있기 때문에 현상액에 녹지 않는다. 상기의 감광막을 전면노광 하면, 노광후에 상변환 베이크(reversal bake)를 통해 현상액에 녹지 않는 성질로 바뀐 부분은 전면노광에 의해 그 성질의 변화는 없으나, 노광시에 차폐된 부분은 포지티브 감광제의 성질을 가지고 있기 때문에 전면 노광하면 그 부분은 현상된다. 따라서, 상변환 감광제를 사용하면, 처음에는 포지티브 감광제의 성질을 지니나, 노광후에 상변환 베이크(reversal bake)하고, 전면노광을 실시하면, 일반적인 네가티브 감광제와 같이 노광된 부분이 남으며 역경사(negative profile)를 얻을 수 있다.
상변환 감광제(image reversal photoresist)를 사용하는 이외의 상변환 공정으로는 수용성 현상액(aqueous developer) 대신에 유기 용매(organic solvent)를 사용하는 법과, 일반적인 포지티브 감광제를 도포하고 노광한 후에, 상변환 염기 촉매 (image reversal base catalyst)를 감광제에 확산(diffusion)시키고, 상변환 베이크(reversal bake)로 감광막을 상변환 시키고, 전면노광(flood exposure)을 통해 노광이 안된 영역을 현상하는 방법 등이 있다.
상변환 감광제를 사용한 상변환 공정을 이용하는 종래의 제 3 기술의 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은 다음과 같다.
투명 기판(61)상에 ITO(indium tin oxide) 등으로 구성되는 복수의 제 1 전극(62)이 줄무늬 형상(stripe type)으로 배열된다. 제 1 전극(62) 사이와 제 1 전극(62)과 직교하는 영역 상에 격자 형상의 절연층 패턴(63)이 제 1 전극(62)과 투명 기판(61)상에 적층되고, 제 1 전극(62)상에 화소가 형성되는 영역을 노출시키는 개구부(65)가 형성된다. 화소가 형성되는 개구부(65)가 노출된 절연층 패턴(63)은 격자 형상이다.
그리고 제 1 전극(62)과 평행한 방향으로 적층된 절연층 패턴(63a)은 격자 직사각형(rectangular), 슬릿(slit) 또는 홈(chevron) 형태의 하프톤 패턴(half tone pattern)을 가진 하프톤 노광 마스크를 사용하여 형성한다.
그리고 하프톤 패턴으로 형성되는 절연층 패턴(63a)은 제 2 전극과 직교하는 방향으로 적층된 절연층 패턴(63b)보다는 낮은 두께로 형성된다. 절연층 패턴(63a)의 두께는 노광 마스크에 묘사되어 있는 하프톤 영역의 개구율을 조정하여 결정한다.
제 1 전극(62)과 직교하는 방향으로 적층된 노말톤의 절연층 패턴(63b)의 중 심부에 구(trench)(66)를 형성한다. 여기서 구(trench)가 형성되는 영역은 줄무늬 형상(stripe)의 마스크를 사용하여 노광하고, 가열하여 상변환 시킨 후, 전면노광(flood exposure)하고, 현상(develop)하여 내부에 감광막을 일정 부분 남긴 오버행(overhang) 구조를 갖는 역경사(negative profile)의 구(66)를 형성한다.
상기의 구(66)는 상호 인접한 제 2 전극간의 단락을 방지하는 기능을 한다. 여기서 개구부(65)를 포함하는 투명 기판(61)상에 적층되는 유기 발광층, 그리고 제 2 전극(음전극층)은 도시하지 않았다.
도 9는 도 8을 각 부분으로 절단한 종래 제 3 기술의 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 9a)는 도 8을 A-A'로 절단한 종래 제 3 기술의 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 9b)는 도 8을 B-B'로 절단한 종래 제 3 기술의 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 9c)는 도 8을 C-C'로 절단한 종래 제 3 기술의 기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하여, 종래 제 3 기술의 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 10은 도 8을 A-A'로 절단한 종래 제 3 기술의 유기 전계 발광 소자의 공정 단면도이다.
도 11은 도 8을 B-B'로 절단한 종래 제 3 기술의 유기 전계 발광 소자의 공 정 단면도이다.
도 10a, 도 11a)와 같이, 투명 기판(61)상에 ITO(indium tin oxide) 등으로 구성되는 양전극층을 적층하고, 감광막을(도면에 도시하지 않음) 도포하고, 노광 및 현상하여 줄무늬 형상(stripe type)의 감광막 패턴(도면에 도시하지 않음)을 형성한다. 감광막 패턴을 마스크로 이용하여 양전극층을 식각하고 감광막 패턴을 제거하면, 줄무늬 형상의 제 1 전극(62)이 형성된다.
도 10b, 도 11b)와 같이, 제 1 전극(62)의 단부(edge)에서 누설 전류(leak current)를 억제하고, 제 1 전극(62)과 나중에 형성되는 제 2 전극(68)과의 전기적 연결을 방지하기 위하여 절연특성을 가지는 감광막(도면에 도시하지 않음)을 소자 분리 구조층으로 이용하기 위하여 절연층 형성 공정을 진행한다.
상변환 감광막(image reversal photoresist)을 복수의 제 1 전극(62)이 형성된 투명 기판(61)상에 도포한다. 감광막을 도포한 후, 100 ℃에서 60초 정도 프리베이크(prebake)를 실시하여 감광막을 건조시키고, 제 1 노광 마스크를 사용하여 절연층 패턴(63)을 형성한다. 제 1 전극(62)과 평행한 방향으로 적층된 절연층 패턴(63a)은 직사각형(rectangular), 슬릿(slit) 또는 홈(chevron) 형태의 하프톤 패턴(half tone pattern)을 가진 노광 마스크를 사용하여 하프톤으로 형성되는 절연층 패턴(63a)은 제 1 전극(62)과 직교하는 절연층 패턴(63b)보다는 낮은 두께로 형성된다. 하프톤의 절연층 패턴(63a)의 두께는 노광 마스크에 묘사되어 있는 하프톤 영역의 개구율을 조정하여 결정한다.
상기의 제 1 전극(62)과 평행한 방향의 하프톤의 절연층 패턴(63a)을 제 1 전극(62)과 직교하는 방향의 노말톤의 절연층 패턴(63b)보다 낮추는 이유는 제 1 전극(62)에 대해 직교하는 방향으로 형성되는 제 2 전극(68)이 절연층 패턴(63a)의 단부와 제 1 전극(62)의 경계부에서 제 2 전극(68)의 증착시 막두께가 얇아져 단절이 발생할 가능성을 배제하기 위함이다.
도 10c, 도 11c)와 같이, 현상 공정이 완료되고 나서 투명 기판(61)을 에어 나이프(air knife) 또는 스핀 드라이(spin dry)와 같은 100 ℃ 미만의 건조 공정을 진행하고, 소자 분리층용 제 2 노광마스크을 이용하여 두 번째 노광 공정을 실시한다. 노광이 끝나면 120 ℃에서 120초 정도 상변환 베이크(reversal bake)를 실시하고 전면노광(flood exposure)을 실시하여 감광막의 특성을 변화시킨다. 상변환을 위한 상변환 베이크(reversal bake)를 실시하고 전면노광을 하였기 때문에, 감광막은 노광 부분이 잔류하고 비노광 부분이 현상되는 성질로 변한다. 두 번째 노광 공정에서, 제 1 전극(62)과 수직한 방향으로 적층된 노말톤의 절연층 패턴(63b)의 중심부에 형성되는 구(trench)의 폭은 절연층 패턴(63b)의 폭보다 작은 너비로 노광된다.
현상 공정에 의해 제 1 전극(62)과 수직한 방향으로 적층된 노말톤의 절연층 패턴(63b)의 중심부에 인접 화소 분리를 위한 구(trench)(66)가 형성되며, 구(trench)는 오버행(overhang)구조의 역경사(negative profile)를 갖는다. 인접 화소 분리를 위한 구(66)를 형성할 때, 인접 화소와의 단락의 가능성을 배제하기 위해서는 구(66)의 깊이가 나중에 적층되는 유기 발광층(67)과 제 2 전극(68)의 합친 증착 두께 보다는 커야만 좋다. 구체적으로는 유기 발광층(67)과 제 2 전극(68) 의 합친 두께의 1.5 ~ 5 배가 바람직하다.
계속해서, 포스트 베이크(post bake) 공정을 거쳐 투명 기판(61)을 유기 발광층(67)을 형성하는 진공 증착 장치 내로 이동하고, 절연층 패턴(63)을 포함하는 투명 기판(61)상에 유기 발광층(67)을 적층한다.
이어서, 유기 발광층(67)을 포함한 투명 기판(61)상의 제 2 전극(68)을 형성한다. 제 2 전극(68)은 전기 전도도가 양호한 금속, 예를 들면 Al, Li/Al, MgAg, Ca 등을 주로 사용하며 스퍼터링(sputtering), 전자빔법(e-beam deposition), 열증착법(thermal evaporation) 등의 방법에 의해 적층한다. 그리고 제 2 전극(68)을 포함한 전면에 유기 발광층이 수분과 산소 등에 취약하기 때문에 금속 또는 글라스(glass) 등으로 구성되는 인캡슐레이션 플레이트(encapsulation plate) 또는 무기 및 유기박막으로 구성된 보호막층(passivation layer)을 설치하여 외부와 차단시킨다.
또한 구(trench)(66) 내부에 증착되는 제 2 전극(68)의 금속에 의해 제 1 전극(62)간의 단락을 방지하기 위해서는 구(66) 하단에 일정량의 감광막이 남아 있어야 한다. 따라서 구(66)의 내부는 전면 노광량 혹은 현상시간을 조절하여 잔류두께를 조절하며, 잔류하는 감광막의 두께는 1㎛ 정도가 바람직하다.
상기와 같은 종래 제 3 기술의 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법은 하프톤 마스크와 상변환 감광막를 사용하여 절연층 패턴과 격벽을 일회의 공정으로 형성하고, 격벽의 중앙부에 구(trench)를 형성하는 방법으로 공정이 단순화하고, 절연층 패턴과 격벽의 접착력 및 정렬마진에 대한 문제가 없어 개구율을 증가되지 만, 하프톤 마스크의 설계가 어렵고, 기존의 마스크에 비해 약 1.5배 이상의 고가로 제조비용이 상승한다.
이와 같은 종래 기술의 유기 전계 발광 소자 제조 방법은 다음과 같은 문제가 있다.
절연층 패턴과 격벽을 형성하는 종래 제 1 기술의 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법은 2 번의 사진 석판 공정(photolithography)을 진행하고 정열 마진의 확보가 필요하여 개구율이 감소하고 공정이 복잡하고 두 층의 접착력이 취약하며 제조원가가 상승하는 문제가 있다.
하프톤 마스크를 사용하여 절연층 패턴과 격벽을 일회의 공정으로 형성하는 종래 제 2 기술 및 제 3 기술의 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법은 하프톤 마스크의 설계가 어려우며, 기존의 마스크에 비해 약 1.5배 이상의 고가로 제조비용이 상승하고, 또한 제 2 기술의 경우는 격벽의 오버행 구조가 없기 때문에, 제 2 전극을 패턴닝할 때, 줄무늬 형상의 패턴을 갖는 쉐도우 마스크가 필요하지만, 현재 양산에 적용하는 유기 전계 발광 소자에 이러한 쉐도우 마스크가 대응되지 않는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법의 문제를 해결하기 위한 것으로 일반적인 마스크를 사용하여 특별한 마스크 설계 기술이 필요 없고 공정이 쉬우며, 한층의 절연막 패턴으로 소자 분리가 가능하도록 하여 제조 공정의 단순화 및 제조 원가를 절감시킬 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적은 다음과 같은 구성에 의해 달성된다.
(1) 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은 기판 상에 줄무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극을 포함하는 상기 기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 패터닝하여, 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 제 1 영역과 상기 복수의 제 1 전극 사이의 제 2 영역 상에 격자 형상의 제 1 절연막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환(image reversal) 시키는 단계; 상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부를 식각하여 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극 상에 복수의 유기 발광층을 형성하는 단계; 상기 복수의 유기 발광층 상에 복수의 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(2) 상기 (1)과 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환(image reversal) 시키는 단계는, 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 폭보다 작은 투광 영역을 가지는 노광 마스크를 사용하여 노광하는 단계; 열처리하여 노광된 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(3) 상기 (2)와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 노광 마스크의 투광 영역의 중심을 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 중심에 정렬시키는 것을 특징으로 한다.
(4) 상기 (1)과 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계는, 전면 노광을 실시하여 상기 제 2 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부를 노광하는 단계; 상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부를 현상하여 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(5) 상기 (4)와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 전떤 노광을 실시하면 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴 양측부의 상부와 하부에는 각각 노광 절연막과 비노광 절연막이 위치하며, 현상 공정시 상기 노광 절연막이 제거되는 것을 특징으로 한다.
(6) 상기 (5)와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 영역의 상기 제 2 절연막 패턴의 양측부에서 상기 노광 절연막이 제거되어 역경사를 가지는 것을 특징으로 한다.
(7) 상기 (1)과 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계는, 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴과 대응되는 투광 영역을 가지는 노광 마스크를 사용하여 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층의 중앙부를 노광하는 단계; 열처리하여 노광된 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층의 중앙부를 상변환 시키는 단계; 전면 노광을 실시하여, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층의 주변부와 상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부를 노광하는 단계; 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층의 주변부와 상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막 패 턴의 상층부를 식각하여 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(8) 상기 (1)과 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환(image reversal) 시키는 단계는, 노광마스크의 투광영역의 일측은 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 안쪽에, 투광영역의 타측은 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 끝부분에 정렬시키고 노광하는 단계; 열처리하여 노광된 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(9) 상기 (8)와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계는, 전면 노광을 실시하여, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 일측의 상층부와, 상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부를 노광하는 단계; 노광된 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 일측의 상층부와 상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막의 상층부를 식각하여 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(10) 상기 (9)와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 일측은 역경사를 가지고 그의 타측은 경사를 가지는 것을 특징으로 한다.
(11) 상기 (1)과 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환 시키는 단계는, 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 중심부와 대응되는 부분은 차폐하고, 그 주변부와 대응되는 부분에 투광영역을 설치한 노광마스크를 사용하여 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴을 노광하는 단계; 열처리하여 노광된 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 주변부를 상변환 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(12) 상기 (11)와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계는, 전면 노광을 실시하여, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 중심부 및 양측의 상층부와, 상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부를 노광하는 단계; 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 중심부 및 양측의 상층부와 상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막의 상층부를 식각하여 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(13) 상기 (12)와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 중심부 및 양측부는 노광된 절연막이 식각되어, 역경사를 가지는 것을 특징으로 한다.
(14) 상기 (11) ~ 상기 (13) 중 어느 하나와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 중심부에 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 구가 형성되는 것을 특징으로 한다.
(15) 상기 (14)와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 구의 깊이는 상기 유기 발광층과 상기 제 2 전극의 합친 두께의 1.5 ~ 5 배인 것을 특징으로 한다.
(16) 상기 (2) ∼ 상기 (13) 중 어느 하나와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 115 ℃ ~ 125 ℃ 에서 90초 ~ 120초 간 열처리하여 노광된 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환 시키는 것을 특징으로 한다.
(17) 상기 (1)과 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴에 상변환 감광막을 형성하는 단계는, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴을 노광하는 단계; 아민기를 포함하는 상변환 염기 촉매를 상기 제 1 절연막 패턴에 확산시키는 단계; 베이크 공정을 진행하여 노광된 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(18) 상기 (17)과 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 아민기는 이미다졸(imidazole), 모나졸린(monazoline), 트리에탄올아민(trietanolamine) 및 암모니아 중 하나 또는 둘 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
(19) 상기 (17) 또는 상기 (18)와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 85 ℃ 이상, 45분 이상에서 베이크 공정을 진행하는 것을 특징으로 한다.
(20) 상기 (2) ∼ 상기 (13), 상기 (17), 그리고 상기 (18) 중 어느 하나와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 2 절연막 패턴의 두께는 상기 제 2 영역의 두께가 상기 제 1 영역의 두께 보다 낮은 것을 특징으로 한다.
(21) 상기 (2) ∼ 상기 (13), 상기 (17), 그리고 상기 (18) 중 어느 하나와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 절연막은 상변환 특성을 가지며, 두께는 1 ~ 5 ㎛ 정도인 것을 특징으로 한다.
(22) 상기 (2) ∼ 상기 (13) 중 어느 하나와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 절연막은 포지티브(positive) 감광 물질의 성질을 가지고 있지만, 노광 후 115 ℃ 이상으로 열을 가하고 전면노광을 하면 네가티브(negative) 감광 물질의 성질로 전환되는 특성을 가지는 것을 특징으로 한다.
(23) 상기 (2) ∼ 상기 (13) 중 어느 하나와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 절연막 패턴은 상기 복수의 제 1 전극과 수직하는 상기 제 1 영역과 상기 복수의 제 1 전극 사이의 상기 제 2 영역 과 대응되는 부분에 차폐영역이 설치된 마스크로 상기 감광막을 330 mJ/cm2 이상으로 노광한 후 현상하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
(24) 상기 (2) ∼ 상기 (13) 중 어느 하나와 같은 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 상변환 절연막이 형성된 상기 제 1 절연막 패턴을 140 ~ 230 mJ/cm2 노광하고 현상하여 상기 제 2 절연막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
(25) 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은 기판 상에 줄무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극을 포함하는 상기 기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 패터닝하여, 상기 복수의 제 1 전극과 수직하는 제 1 영역과 상기 복수의 제 1 전극 사이의 제 2 영역 상에 격자 형상의 제 1 절연막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연 막 패턴의 폭보다 작은 투광 영역을 가지는 노광 마스크를 사용하여 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴을 노광하는 단계; 열처리하여, 노광된 상기 제 1 영역 상의 상기 제 1 절연막 패턴를 상변환 시키는 단계; 전면노광을 실시하여 상기 제 2 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부와 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 양측의 상층부에 노광 감광막을 형성하는 단계; 현상 공정을 실시하여 상기 노광 절연막을 제거하여 역경사를 가지는 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극 상에 복수의 유기 발광층을 형성하는 단계; 상기 복수의 유기 발광층 상에 복수의 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(26) 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은 기판 상에 줄무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극을 포함하는 상기 기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 패터닝하여, 상기 복수의 제 1 전극과 수직하는 제 1 영역과 상기 복수의 제 1 전극 사이의 제 2 영역 상에 격자 형상의 제 1 절연막 패턴을 형성하는 단계; 노광마스크의 투광영역의 일측은 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 안쪽에, 투광영역의 타측은 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 끝부분에 정렬시켜, 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴을 노광하는 단계; 열처리하여, 노광된 상기 제 1 영역 상의 상기 제 1 절연막 패턴를 상변환 시키는 단계; 전면노광을 실시하여 상기 제 2 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부와 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 일측의 상층부에 노광 감광막을 형성하는 단계; 현상 공정을 실시하여 상기 노광 절연막을 제거하여 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극 상에 복수의 유기 발광층을 형성하는 단계; 상기 복수의 유기 발광층 상에 복수의 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(27) 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은 기판 상에 줄무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극을 포함하는 상기 기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 패터닝하여, 상기 복수의 제 1 전극과 수직하는 제 1 영역과 상기 복수의 제 1 전극 사이의 제 2 영역 상에 격자 형상의 제 1 절연막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴을 노광하는 단계; 아민기을 포함하는 상변환 염기 촉매를 상기 제 1 절연막 패턴에 확산시키는 단계; 베이크 공정을 진행하여 노광된 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환 시키는 단계; 전면노광을 실시하여 상기 제 2 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부와 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 양측의 상층부에 노광 감광막을 형성하는 단계; 현상 공정을 실시하여 상기 노광 절연막을 제거하여 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극 상에 복수의 유기 발광층을 형성하는 단계; 상기 복수의 유기 발광층 상에 복수의 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
(28) 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은 기판 상에 줄무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극을 포함하는 상기 기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 패터닝하여, 상기 복수의 제 1 전극과 수직하는 제 1 영역과 상기 복수의 제 1 전극 사이의 제 2 영역 상에 격자 형상의 제 1 절연막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 중심부와 대응되는 부분은 차폐하고, 그 주변부와 대응되는 부분에 투광 영역을 설치한 노광마스크를 사용하여, 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴을 노광하는 단계; 열처리하여 노광된 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 주변부를 상변환 시키는 단계; 전면노광을 실시하여 상기 제 2 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부와 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 중심부 및 양측의 상층부에 노광 감광막을 형성하는 단계; 현상 공정을 실시하여 상기 노광 감광막을 제거하여 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 복수의 제 1 전극 상에 복수의 유기 발광층을 형성하는 단계; 상기 복수의 유기 발광층 상에 복수의 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 제 1 실시예, 제 2 실시예, 그리고 제 3 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 12는 본 발명의 제 1 실시예, 제 2 실시예, 그리고 제 3 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 평면도이다.
투명 기판(210)상에 ITO(indium tin oxide), IZO(indium-doped zinc oxide or IXO) 등으로 구성되는 제 1 전극(220)이 줄무늬 형상(stripe type)으로 배열된다. 제 1 전극(220)과 제 1 전극(220) 사이와 제 1 전극(220)과 직교하는 영역 상에 감광막으로 이루어진 격자 형상의 절연막 패턴(231)이 제 1 전극(220)과 투명 기판(210)상에 적층되고, 제 1 전극(220)상에 화소가 형성되는 영역을 노출시키는 개구부(250)가 형성된다.
그리고 제 1 전극(220)과 평행한 방향으로 적층된 절연막 패턴(231)은 제 1 전극(220)과 수직한 방향의 절연막 패턴(231) 보다 낮은 두께로 형성된다. 그 이유는 제 1 전극(220)에 대해 수직한 방향으로 형성되는 제 2 전극(도면에 도시하지 않음)이 절연막 패턴(231)의 단부와 제 1 전극(220)의 경계부에서 제 2 전극의 증착시 막 두께가 얇아져 단절이 발생할 가능성을 배제하기 위함이다.
도 13은 본 발명의 제 1 실시예, 제 2 실시예, 그리고 제 3 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법에 사용하는 노광 마스크의 평면도이다.
도 13a)는 제 1 노광 마스크(140)의 평면도이며, 차폐영역(141)은 도 12의 제 1 전극(210)과 제 1 전극(210) 사이의 절연막 패턴(231)과 제 1 전극(210)과 수직한 방향의 절연막 패턴(231)과 대응되고, 투광영역(142)은 도 12의 개구부(250)와 대응된다.
도 13b)는 제 2 노광 마스크(240)의 평면도이며, 투광영역(242)은 도 12의 제 1 전극(210)과 수직한 방향의 절연막 패턴(231)과 대응되고, 차폐영역(241)은 도 12의 제 1 전극(210) 사이의 절연막 패턴(231)과 제 1 전극(210)과 수직한 방향의 절연막 패턴(231) 사이의 영역과 대응된다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 14는 도 12를 A-A'로 절단한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 15는 도 12를 B-B'로 절단한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 16은 도 12를 C-C'로 절단한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 14a, 도 15a, 도 16a)와 같이, 투명 기판(210)을 준비한다. 일반적으로 투명 기판(210)으로 투명한 글라스, 플라스틱 기판 등을 이용한다. 투명 기판(210)상에 ITO(indium tin oxide) 등으로 구성되는 양전극층을 1,000 ~ 3,000 Å 두께로 전면 증착한다. 양전층의 면저항(sheet resistance)은 10 Ω/■이하가 되도록 한다. 양전극층은 세정한 투명 기판(210)상에 스퍼터링(sputtering) 방법을 사용하여 적층한다. 양전극층상에 감광막(도면에 도시하지 않음)을 도포하고, 노광 및 현상하여 줄무늬 형상(stripe type)의 감광막 패턴(도면에 도시하지 않음)을 형성한다. 감광막 패턴을 마스크로 이용하여 양전극층을 식각하고 감광막 패턴을 제거(strip)하면, 줄무늬 형상의 제 1 전극(220)이 형성된다.
제 1 전극(220)의 단부(edge)에서 누설 전류(leak current)를 억제하기 위하여 절연막 형성 공정을 진행한다. 또한, 제 1 전극(220)과 나중에 형성되는 제 2 전극(280)과의 전기적 연결을 방지하기 위하여 절연특성을 가지는 감광막 패턴을 소자 분리 구조층으로 이용한다.
상변환(image reversal) 특성을 가지는 감광막(231)을 제 1 전극(220)이 형성된 투명 기판(210)상에 도포한다. 감광막(231)으로는 AZ 5214E(Clariant)를 사용하고, 두께는 1 ~ 5 ㎛ 정도이고, 바람직하게는 3 ~ 5 ㎛ 정도를 사용한다. 감광막(231)은 기본적으로 포지티브(positive) 감광 물질의 성질을 가지고 있지만, 노광한 후에 일정한 온도, 일반적으로 115 ℃ ~ 125 ℃에서 90초에서 120초간 열을 가하면 노광된 부분이 상변환 하여 현상액에 녹지 않는 성질로 전환되는 특성을 가진다.
도 14b, 도 15b, 도 16b)와 같이, 감광막(231)을 도포한 후, 100 ℃에서 60초 정도 프리베이크(prebake)로 건조시키고, 도 13a)와 같은 제 1 노광 마스크(140)를 사용하여, 제 1 전극(220)과 제 1 전극(220) 사이와 제 1 전극(220)과 직교하는 영역을 차폐하고, 4 ㎛ 두께의 감광막(231)을 330 mJ/cm2 이상으로 노광하여 제 1 노광 공정을 진행한다.
제 1 노광 공정을 진행하면, 감광막(231)은 비노광 감광막(231a)과 제 1 노광 감광막(231b)으로 구분된다. 비노광 감광막(231a)은 염기성 현상액에 녹지 않고, 제 1 노광 감광막(231b)은 염기성 현상액에 제거될 수 있는 성질로 변한다.
도 14c, 도 15c, 도 16c)와 같이, 제 1 노광 감광막(231b)을 염기성 현상액으로 제거하면, 비노광 감광막(231a)이 제 1 전극(220)과 제 1 전극(220) 사이와 제 1 전극(220)과 직교하는 영역상에 잔류하여, 제 1 전극(120)상에 화소가 형성되는 영역을 노출시키는 개구부(250)가 형성되는 격자 형상의 감광막 패턴이 형성된다. 이때, 감광막 패턴은 경사(positive profile)를 갖는다.
도 14d, 도 15d, 도 16d)와 같이, 도 13b)와 같은 제 2 노광 마스크(240)를 이용하여, 제 1 전극(220)과 직교하는 영역상의 비노광 감광막(231a)을 13 ~ 35 mJ/cm2 정도로 노광하는 제 2 노광 공정을 진행한다. 이때, 제 2 노광 마스크(240)의 투광영역의 폭은 제 1 전극(220)과 직교하는 영역상의 비노광 감광막(231a)의 폭보다 작게 설계하고 정렬시킴으로써, 공정상의 오정렬(misalign)로 인한 불량 가능성을 없앤다.
제 2 노광 공정을 진행한 후, 120 ℃ 에서 120초 간 가열하여 노광된 부분을 제 2 노광 감광막(231c)을 형성한다. 상기 제 2 노광 감광막은 제 1 전극(220)과 수직한 비노광 감광막(231a)의 측면에 노광되지는 않는 부분이 발생한다. 상변환된 제 2 노광 감광막(231c)은 현상액에 용해되지 않는 성질을 가진다. 그리고 제 1 전극(220)과 직교하는 영역상의 비노광 감광막(231a)만을 노광하기 때문에 도 12를 C-C'로 절단한 도 16d)는 노광되는 부분이 나타나지 않는다.
도 14e, 도 15e, 도 16e)와 같이, 마스크를 사용하지 않고, 140 ~ 230 mJ/cm2 정도로 전면노광(Flood exposure)하는 제 3 노광 공정을 실시한다. 제 3 노광 공정을 실시하면 제 1 전극(220)과 수직한 영역의 제 2 노광 감광막(231c)은 이미 현상액에 녹지 않는 성질로 상변환 되어 있어 변화가 없고, 제 2 노광 감광막(231c)의 측면 등의 비노광 감광막(231a)은 노광되어 제 3 노광 감광막(231d)을 형성한다. 제 3 노광 공정에서 제 1 전극(220)과 평행한 부분의 절연막을 일정한 두께로 남겨야 하기 때문에, 노광량을 조절하여, 제 1 전극(220)과 평행한 부분의 절연막을 일정한 두께로 잔류시킨다. 따라서 제 1 전극(220)과 수직한 영역의 절연막의 측면 아래 부분은 비노광 감광막(231a)으로 남아 있어, 현상 후에 잔류하게 된다.
도 14f, 도 15f, 도 16f)와 같이, 현상공정을 실시하면, 제 2 노광 감광막(231c)과 비노광 감광막(231a)은 현상액에 용해되지 않고, 제 3 노광 감광막(231d)만이 제거되고, 제 1 전극과 직교하는 영역의 감광막 패턴은 도 14f)와 같이 제 3 노광 감광막(231b)이 현상되어 역경사 형태로 나타나고, 하부에는 비노광 감광막(231a)이 잔류하게 된다.
도 17은 본 발명의 제 1 실시예의 제 2 노광 공정에서 노광량을 조절한 경우의 공정 단면도이다.
제 1 전극(220)과 직교하는 영역의 절연막 패턴은 제 2 노광 공정에서 사용하는 노광량에 따라, 도 17에서의 T 자형의 구조를 지닌다.
도 14g, 도 15g, 도 16g)와 같이, 현상 공정이 완료되고 나서 투명 기판(210)을 에어 나이프(air knife) 또는 스핀 드라이(spin dry)와 같은 100 ℃ 미만의 건조 공정을 진행하고, 포스트 베이크(post bake) 공정을 거쳐 투명 기판(210)을 진공 증착 장치 내로 이동하고, 감광막 패턴(231)을 포함하는 투명 기판(210)상에 유기 발광층(270)을 적층한다. 여기서 유기 발광층(270)의 재료로는 Alq3, Anthrancene Ir(ppy)3 등의 저분자 형광 및 인광 유기 발광 물질과 PPV((p-phenylenevinylene)), PT(polythiophene)등과 그들의 유도체들인 고분자 유기 발광 물질 등을 사용한다. 저분자계 유기물질은 챔버(chamber)내에 쉐도우 마스크를 설치한 기상증착(thermal evaporation)방법을 이용하여 패턴을 형성한다. 고분자계 유기물질은 회전도포(spin coating), 전사법, 잉크젯트(ink jet) 방법을 사용하여 패턴을 형성한다.
여기서 저분자의 경우, 유기 발광층(270)의 형성 전에 정공 주입층과 정공 주입층상에 정공 수송층을 형성할 수 있다. 또한 유기 발광층상에 전자 수송층과 전자 주입층을 형성할 수 있다. 정공 주입층은 일함수(work function)가 큰 정공 주입 전극을 이용하는 경우, 다량의 정공이 주입 가능하며 주입된 정공이 층중을 이동할 수 있어야 하고, 전자의 주입은 어렵고 주입이 가능하다 하여도 층중을 이동하기 어려운 성질을 가지는 유기 박막층이다. 또한 전자 수송층은 일함수가 적은 전자 주입 전극을 이용하는 경우에 다량의 전자가 주입 가능하며 주입된 전자가 층중을 이동할 수 있어야 하고, 정공의 주입은 어렵고 주입이 가능하다 하여도 층중을 이동하기 어려운 성질을 가지는 유기 박막층이다.
이어서, 유기 층(270)을 포함한 투명 기판(210)상에 제 2 전극(280)을 형성한다. 제 2 전극(280)은 전기 전도도가 양호한 금속, 예를 들면 Al, Li/Al, MgAg, Ca 등을 주로 사용하며 스퍼터링(sputtering), 전자빔법(e-beam deposition), 열증착법(thermal evaporation) 등의 방법에 의해 적층한다. 그리고 제 2 전극(280)을 포함한 전면에 유기 발광층(270)이 수분과 산소 등에 취약하기 때문에 금속 또는 글라스(glass) 등으로 구성되는 보호층(encapsulation layer) 또는 무기 및 유기박막으로 구성된 보호막층(passivation layer)(도면에 도시되지 않음)을 설치하여 외부와 차단시킨다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 18는 도 12를 A-A'로 절단한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 19는 도 12를 B-B'로 절단한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 20는 도 12를 C-C'로 절단한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 18a, 도 19a, 도 20a)와 같이, 투명 기판(410)을 준비한다. 일반적으로 투명 기판(410)으로 글라스 기판을 이용한다. 양전극 물질층을 세정한 투명 기판(410)상에 스퍼터링(sputtering) 방법을 사용하여 적층한다. 양전극 물질층상에 감광막(도면에 도시하지 않음)을 도포하고, 노광 및 현상하여 줄무늬 형상(stripe type)의 감광막 패턴(도면에 도시하지 않음)을 형성한다. 감광막 패턴을 마스크로 이용하여 양전극 물질층을 식각하면, 줄무늬 형상의 제 1 전극(420)이 형성된다.
제 1 전극(420)의 단부(edge)에서 누설 전류(leak current)를 억제하기 위하여 절연막 형성 공정을 진행한다. 또한, 제 1 전극(420)과 나중에 형성되는 제 2 전극(480)과의 전기적 연결을 방지하기 위하여 절연특성을 가지는 감광막 패턴을 소자 분리 구조층으로 이용한다.
상변환(Image reversal) 특성을 가지는 감광막(431)을 제 1 전극(420)이 형성된 투명 기판(410)상에 도포한다. 감광막(431)으로는 AZ 5214E(Clariant)를 사용 하고, 두께는 1 ~ 5 ㎛ 정도이고, 바람직하게는 3 ~ 5 ㎛ 정도를 사용한다. 감광막(431)은 기본적으로 포지티브(positive) 감광 물질의 성질을 가지고 있지만, 일정한 온도, 일반적으로 115 ℃ ~ 125 ℃와 90초 ~ 120초의 조건에서 열을 가하면 노광된 부분이 상변환 하여 현상액에 녹지 않는 성질로 전환되는 특성을 가진다.
도 18b, 도 19b, 도 20b)와 같이, 감광막(431) 도포한 후, 100 ℃에서 60초 정도 프리베이크(prebake) 건조시키고, 도 13a)와 같은 제 1 노광 마스크(140)를 사용하여, 제 1 전극(420)과 제 1 전극(420) 사이와 제 1 전극(420)과 직교하는 영역을 차폐하고, 4 ㎛ 두께의 감광막(431)을 330 mJ/cm2 이상으로 노광하는 제 1 노광 공정을 진행한다.
제 1 노광 공정을 진행하면, 감광막(431)은 비노광 감광막(431a)과 제 1 노광 감광막(431b)으로 구분된다. 비노광 감광막(431a)은 감광막(431)과 같은 포지티브 성질을 가지며, 염기성 현상액에 녹지 않고, 제 1 노광 감광막(431b)은 염기성 현상액에 제거될 수 있는 성질로 변한다.
도 18c, 도 19c, 도 20c)와 같이, 제 1 노광 감광막(431b)을 염기성 현상액으로 제거하면, 비노광 감광막(431a)이 제 1 전극(420)과 제 1 전극(420) 사이와 제 1 전극(420)과 직교하는 영역상에 잔류하여, 제 1 전극(420)상에 화소가 형성되는 영역을 노출시키는 개구부(450)가 형성되는 격자 형상의 감광막 패턴이 형성된다. 이때, 감광막 패턴은 (positive profile) 갖는 다.
도 18d, 도 19d, 도 20d)와 같이, 도 13b)와 같은 제 2 노광 마스크(240)를 이용하여, 제 1 전극(420)과 직교하는 영역상의 비노광 감광막(431a)을 13 ~ 35 mJ/cm2 정도로 노광하는 제 2 노광 공정을 진행한다. 도 19d)와 같이 제 2 노광 마스크(240)의 차폐 패턴의 일측은 비노광 감광막(431a)의 안쪽에 정렬시키고, 차폐 패턴의 타측은 비노광 감광막(421a)의 끝부분에 정렬시킨다.
이때. 제 2 노광 마스크(240)의 차폐 패턴의 일측을 제 1 전극(420)과 직교하는 영역상의 비노광 감광막(431a)의 안쪽에 정렬시킴으로써, 공정상의 오정렬(misalign)로 인한 불량 가능성을 제거한다.
제 2 노광 공정을 진행한 후, 120 ℃ 에서 120초 간 가열하여 노광된 부분을 상변환 시키면, 제 2 노광 감광막(431c)이 형성된다. 제 2 노광 감광막(431c)은 도 19d)와 같이, 제 1 전극(420)과 수직하며 제 2 노광 마스크(240)의 차폐 패턴의 안쪽에 정렬된 비노광 감광막(431a)의 일측면에 노광되지 않는 부분이 발생한다.
상변환 된 제 2 노광 감광막(431c)은 현상액에 용해되지 않는 성질을 가진다. 그리고 제 1 전극(420)과 직교하는 영역상의 비노광 감광막(431a)만을 노광하기 때문에 도 12를 C-C'로 절단한 도 21d)는 노광되지 않은 부분이 나타나지 않는다.
도 18e, 도 19e, 도 20e)와 같이, 마스크를 사용하지 않고, 140 ~ 230 mJ/cm2 정도로 전면노광(Flood exposure)하는 제 3 노광 공정을 실시한다. 제 3 노광 공정을 실시하면 제 1 전극(420)과 수직한 영역의 제 2 노광 감광막(431c)은 이미 현상액에 녹지 않는 성질로 상변환 되어 있어 변화가 없고, 제 2 노광 감광막(431c)의 일측면의 비노광 감광막(431a)은 노광되어 제 3 노광 감광막(431d)을 형성하고, 제 3 노광 감광막(431d)의 아래는 여전히 비노광 감광막(431a)가 남아있게 된다. 비노광 감광막(431a)의 타측면은 제 2 노광 공정에서 완전 노광되고 상변환되어 제 3 노광 감광막(431d)이 형성되지 않는 다.
제 3 노광 공정에서 제 1 전극(420)과 평행한 부분의 절연막을 일정한 두께로 남겨야 하기 때문에, 노광량을 조절하여 제 1 전극(420)과 평행한 부분의 절연막을 일정한 두께로 잔류시킨다, 따라서 제 1 전극(420)과 수직한 영역의 절연막의 일측면 아래 부분의 비노광 감광막(431a)으로 남아있어 현상 후에 잔류하게 된다.
도 18f, 도 19f, 도 20f)와 같이, 현상공정을 실시하면, 제 2 노광 감광막(431c)과 비노광 감광막(431a)은 염기성 현상액에 용해되지 않고, 제 3 노광 감광막(431d) 만이 제거되어, 제 1 전극(420)과 직교하는 영역의 감광막 패턴의 일측면은 도 18f)와 같이 제 3 노광 감광막(431b)이 식각되어 있는 역경사 형태로 나타나고, 일측면의 하부는 비노광 감광막(431a)이 잔류한다.
제 1 전극(420)과 평행하며, 제 2 전극(480)이 지나는 부분의 감광막 패턴은 제 2 노광 공정에서 제 2 노광 마스크(240)에 의해 차폐되기 때문에 도 21f)와 같이 제 2 노광 감광막(431c)이 형성되지 않는 다. 제 3 노광 공정에서는 노광량을 조절하여 제 3 노광 감광막(431d)을 형성한 후 현상하여, 제 1 전극(420)과 직교하는 감광막 패턴에 비해 상대적으로 제 1 전극(420)과 평행한 감광막 패턴의 두께를 낮춘다.
제 1 전극(420)과 평행하며, 제 2 전극(480)이 지나는 부분의 감광막 패턴의 두께를 낮추는 이유는 제 1 전극(420)에 대해 수직한 방향으로 형성되는 제 2 전극(480)이 감광막 패턴의 단부와 제 1 전극(420)의 경계부에서 제 2 전극(480)의 증착시 막두께가 얇아져 단절이 발생할 가능성을 배제하기 위함이다. 여기서 잔류하는 비노광 감광막(231a)의 두께는 0.5 ~ 2 ㎛ 정도이다.
도 18g, 도 19g, 도 20g)와 같이, 현상 공정이 완료되고 나서 투명 기판(420)을 에어 나이프(air knife) 또는 스핀 드라이(spin dry)와 같은 100 ℃ 미만의 건조 공정을 진행하고, 포스트 베이크(post bake) 공정을 거쳐 투명 기판(410)을 진공 증착 장치 내로 이동하고, 감광막 패턴을 포함하는 투명 기판(410)상에 유기 발광층(470)을 적층한다.
이어서, 유기 층(470)을 포함한 투명 기판(410)상에 제 2 전극(480)을 형성한다. 제 2 전극(480)은 전기 전도도가 양호한 금속, 예를 들면 Al등을 주로 사용하며 방법에 의해 적층한다. 그리고 제 2 전극(480)을 포함한 전면에 유기 발광층(470)이 수분과 산소(gas) 등에 취약한 것을 보완하기 위하여 금속 또는 글라스(glass) 등으로 구성되는 (encapsulation )(도면에 도시되지 않음)을 설치하여 외부와 차단시킨다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 21은 도 12를 A-A'로 절단한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 22은 도 12를 B-B'로 절단한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기 전계 발 광 소자의 단면도이다.
도 23은 도 12를 C-C'로 절단한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 21a, 도 22a, 도 23a)와 같이, 투명 기판(510)을 준비한다. 일반적으로 투명 기판(510)으로 글라스 기판을 이용한다. 양전극 물질층을 세정한 투명 기판(510)상에 스퍼터링(sputtering) 방법을 사용하여 적층한다. 양전극 물질층상에 감광막(도면에 도시하지 않음)을 도포하고, 노광 및 현상하여 줄무늬 형상(stripe type)의 감광막 패턴(도면에 도시하지 않음)을 형성한다. 감광막 패턴을 마스크로 이용하여 양전극 물질층을 식각하면, 줄무늬 형상의 제 1 전극(520)이 형성된다.
제 1 전극(520)의 단부(edge)에서 누설 전류(leak current)를 억제하기 위하여 절연막 형성 공정을 진행한다. 상변환(image reversal) 특성을 가지는 감광막(531)을 제 1 전극(520)이 형성된 투명 기판(510)상에 도포한다. 감광막(531)으로는 를 사용하고, 두께는 1 ~ 5 ㎛ 정도이고, 바람직하게는 3 ~ 5 ㎛ 정도를 사용한다.
도 21b, 도 22b, 도 23b)와 같이, 감광막(531) 도포한 후, 100 ℃에서 60초 정도 프리베이크(prebake) 건조시키고, 도 13a)와 같은 제 1 노광 마스크(140)를 사용하여, 제 1 전극(520)과 제 1 전극(520) 사이와 제 1 전극(520)과 직교하는 영역을 차폐하고, 4 ㎛ 두께의 감광막(531)을 330 mJ/cm2 이상으로 노광하여 제 1 노 광 공정을 진행한다.
제 1 노광 공정을 진행하면, 감광막(531)은 비노광 감광막(531a)과 제 1 노광 감광막(531b)으로 구분된다. 비노광 감광막(531a)은 감광막(531)과 같은 포지티브 성질을 가지며, 염기성 현상액에 녹지 않고, 제 1 노광 감광막(531b)은 염기성 현상액에 제거될 수 있는 성질로 변한다.
도 21c, 도 22c, 도 23c)와 같이, 제 1 노광 감광막(531b)을 염기성 현상액으로 제거하면, 비노광 감광막(531a)이 제 1 전극(520)과 제 1 전극(520) 사이와 제 1 전극(520)과 직교하는 영역상에 잔류하여, 제 1 전극(520)상에 화소가 형성되는 영역을 노출시키는 개구부(550)가 형성되는 격자 형상의 감광막 패턴(531)이 형성된다. 이때 감광막 패턴은 (positive profile) 갖는 다.
도 21d, 도 22d, 도 23d)와 같이, 도 13b)와 같은 제 2 노광 마스크(240)를 이용하여, 제 1 전극(520)과 직교하는 영역상의 비노광 감광막(531a)의 제 1 전극(520)의 경계면까지 노광하는 제 2 노광 공정을 진행한다. 이때, 제 2 노광 마스크(240)의 투광영역의 폭은 제 1 전극(520)과 직교하는 영역상의 비노광 감광막(531a)의 폭보다 작게 설계하고 정렬시킴으로써, 공정상의 오정렬(misalign)로 인한 불량 가능성을 없앤다.
도 21e, 도 22e, 도 23e)와 같이, 제 2 노광 공정을 진행한 후, 이미다졸(imidazole), 모나졸린(monazoline), 트리에탄올아민(trietanola mine) 및 암모니아 등의 아민(amine)을 포함하는 상변환 염기 촉매(image reversal base catayst)를 감광막 패턴(531)에 확산시킨다.
상변환 염기 촉매를 감광막 패턴(531)에 확산시킨 후, 염기가 존재하는 상태에서, 85℃ 이상, 45분 이상 가열하는 베이크 공정을 진행하여 제 2 노광 감광막(531c)을 형성한다. 제 2 노광 공정에서 비노광 감광막(531a)을 제 1 전극(520)의 경계면까지 노광하여도 도 와 같이 제 1 전극(520)과 수직한 비노광 감광막(531a)의 측면에 노광되지는 않는 부분이 발생한다.
제 2 노광 감광막(531c)은 네가티브(negative)의 성질을 가지며, 염기성 현상액에 용해되지 않는 성질을 가진다. 그리고 제 1 전극(520)과 직교하는 영역상의 비노광 감광막(531a)만을 노광하기 때문에 도 12를 C-C'로 절단한 도 23d)는 노광되는 부분이 나타나지 않는 다.
도 21f, 도 22f, 도 23f)와 같이, 마스크를 사용하지 않고, 140 ~ 230 mJ/cm2 정도로 전면노광(Flood exposure)하는 제 3 노광 공정을 실시한다. 제 3 노광 공정을 실시하면 제 1 전극(520)과 수직한 영역의 제 2 노광 감광막(531c)은 이미 현상액에 녹지 않는 성질로 상변환 되어 있어 변화가 없고, 제 2 노광 감광막(531c)의 측면등의 비노광 감광막(531a)은 노광되어 제 3 노광 감광막(531d)을 형성한다. 제 3 노광 공정에서 제 1 전극(520)과 평행한 부분의 절연막을 일정한 두께로 남겨야 하기 때문에, 노광량을 조절하여, 제 1 전극(520)과 평행한 부분의 절연막을 일정한 두께로 잔류시킨다. 따라서 제 1 전극(520)과 수직한 영역의 절연막의 측면 아래 부분은 비노광 감광막(531a)으로 남아있어, 현상 후에 잔류하게 된다.
도 21g, 도 22g, 도 23g)와 같이, 현상공정을 실시하면, 제 2 노광 감광막(531c)과 비노광 감광막(531a)은 염기성 현상액에 용해되지 않고, 제 3 노광 감광막(531d) 만이 제거되어, 제 1 전극과 직교하는 영역의 감광막 패턴은 도 21g)와 같이 제 3 노광 감광막(531b)의 식각되어 있는 역경사 형태로 나타나고, 하부는 비노광 감광막(531a)가 잔류한다.
제 1 전극(520)과 평행하며, 제 2 전극(580)이 지나는 부분의 감광막 패턴은 제 2 노광 공정에서 제 2 노광 마스크 패턴에 의해 차폐되기 때문에 도 23g)와 같이 제 2 노광 감광막(531c)이 형성되지 않는 다. 제 3 노광 공정에서는 노광량을 조절하여 제 3 노광 감광막(531d)을 형성한 후 현상하여, 제 1 전극(520)과 직교하는 감광막 패턴에 비해 상대적으로 제 1 전극(520)과 평행한 감광막 패턴의 두께를 낮춘다.
제 1 전극(520)과 평행하며, 제 2 전극(580)이 지나는 부분의 감광막 패턴의 두께를 낮추는 이유는 제 1 전극(520)에 대해 수직한 방향으로 형성되는 제 2 전극(280)이 감광막 패턴의 단부와 제 1 전극(520)의 경계부에서 제 2 전극(580)의 증착시 막두께가 얇아져 단절이 발생할 가능성을 배제하기 위함이다. 여기서 잔류하는 비노광 감광막(531a)의 두께는 0.5 ~ 2 ㎛ 정도이다.
도 21h, 도 22h, 도 23h)와 같이, 현상 공정이 완료되고 나서 투명 기판(520)을 에어 나이프(air knife) 또는 스핀 드라이(spin dry)와 같은 100 ℃ 미만의 건조 공정을 진행하고, 포스트 베이크(post bake) 공정을 거쳐 투명 기판(510)을 진공 증착 장치 내로 이동하고, 감광막 패턴을 포함하는 투명 기판(510)상에 유기 발광층(570)을 적층한다.
이어서, 유기 (570)을 포함한 투명 기판(510)상에 제 2 전극(580)을 형성한다. 제 2 전극(580)은 전기 전도도가 양호한 금속, 예를 들면 Al등을 주로 사용하며 방법에 의해 적층한다. 그리고 제 2 전극(580)을 포함한 전면에 유기 발광층(570)이 수분과 산소 등에 취약한 것을 보완하기 위하여 금속 또는 글라스(glass) 등으로 구성되는 보호층(encapsulation layer)(도면에 도시되지 않음)을 설치하여 외부와 차단시킨다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 제 4 실시예 및 제 5 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 24는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 평면도이다.
투명 기판(611)상에 ITO( tin oxide) 등으로 구성되는 복수의 제 1 전극( )이 줄무늬 형상(stripe type)으로 배열된다. 제 1 전극( )과 제 1 전극 사이와 제 1 전극( )과 직교하는 영역 상에 감광막으로 구성되는 격자 형상의 절연막 패턴( )이 제 1 전극( )과 투명 기판( )상에 적층되고, 제 1 전극( )상에 화소가 형성되는 영역을 노출시키는 개구부( )가 형성된다. 화소가 형성되는 개구부( )가 노출된 절연막 패턴( )은 격자 형상이다.
그리고 제 1 전극( )과 평행한 방향으로 적층된 절연막 패턴( )은 제 2 전극( )과 수직한 방향으로 적층된 절연막 패턴( )보다는 낮은 두께로 형성된다. 그 이유는 제 1 전극( )에 대해 수직한 방향으로 형성되는 제 2 전극(도면에 도시하지 않음)이 절연막 패턴( )의 단부와 제 1 전극( )의 경계부에서 제 2 전극의 증착시 막 두께가 얇아져 단절이 발생할 가능성을 배제하기 위함이다.
제 1 전극( )과 수직한 방향으로 적층된 절연막 패턴( )의 중심부에 구(trench)( )를 형성한다. 구( )는 상호 인접한 제 2 전극의 단락을 방지하는 기능을 한다. 여기서 개구부( )를 포함하는 투명 기판( )상에 적층되는 유기 발광층, 그리고 제 2 전극(음전극층)은 도시하지 않았다.
도 25은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기 전계 발광 소자 제조 방법에 사용하는 노광 마스크의 평면도이다.
도 25a)는 제 1 노광 마스크(640)의 평면도이며, 차폐영역(641)은 도 24의 제 1 전극( )과 제 1 전극( ) 사이의 절연막 패턴( )과 제 1 전극( )과 수직한 방향의 절연막 패턴(630b)과 대응되고, 투광영역(642)은 도 24)의 개구부(651)와 대응된다.
도 )는 제 2 노광 마스크(740)의 평면도이며, 차폐영역(741)은 도 24의 제 1 전극( )과 수직한 방향의 절연막 패턴( )과 절연막 패턴( ) 사이의 영역과 대응되고, 투광 영역(742)은 도 24)의 절연막 패턴( )에 대응된다. 그리고 투광영역(742)의 중심부에 차폐기능을 하는 슬릿(743)이 설치되어 있다
본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 26은 도 24를 A-A'로 절단한 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자 제조 방법의 공정 단면도이다.
도 27은 도 24를 B-B'로 절단한 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기 전계 발 광 소자의 단면도이다.
도 28은 도 24를 C-C'로 절단한 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 26a, 도 27a, 도 28a)와 같이, 투명 기판(610)을 준비한다. 일반적으로 투명 기판(610)으로 글라스 기판을 이용한다. 양전극 물질층을 세정한 투명 기판(610)상에 스퍼터링(sputtering) 방법을 사용하여 적층한다. 양전극 물질층상에 감광막(도면에 도시하지 않음)을 도포하고, 노광 및 현상하여 줄무늬 형상(stripe type)의 감광막 패턴(도면에 도시하지 않음)을 형성한다. 감광막 패턴을 마스크로 이용하여 양전극 물질층을 식각하면, 줄무늬 형상의 제 1 전극(620)이 형성된다.
제 1 전극(620)의 단부(edge)에서 누설 전류(leak current)를 억제하기 위하여 절연막 형성 공정을 진행한다. 상변환(image reversal) 특성을 가지는 감광막(631)을 제 1 전극(620)이 형성된 투명 기판(610)상에 도포한다. 감광막(631)으로는 AZ 5214E(Clariant)를 사용하고, 두께는 1 ~ 5 ㎛ 정도이고, 바람직하게는 3 ~ 5 ㎛ 정도를 사용한다. 감광막(631)은 기본적으로 포지티브(positive) 감광 물질의 성질을 가지고 있지만, 노광후에 일정한 온도, 일반적으로 115 ℃ ~ 125 ℃, 90초 ~ 120초로 열을 가하면 노광된 부분이 상변환 하여 현상액에 녹지 않는 성질로 전환되는 특성을 가진다.
도 26b, 도 27b, 도 28b)와 같이, 감광막(631) 도포한 후, 100 ℃에서 60초 정도 프리베이크(prebake) 건조시키고, 도 )와 같은 제 1 노광 마스크(640)를 사용하여, 제 1 전극(620)과 제 1 전극(620) 사이와 제 1 전극(620)과 직교하는 영역을 차폐하고, 4 ㎛ 두께의 감광막( )을 330 mJ/cm2 이상으로 노광하여 제 1 노광 공정을 진행한다.
제 1 노광 공정을 진행하면, 감광막(631)은 비노광 감광막(631a)과 제 1 노광 감광막(631b)으로 구분된다. 비노광 감광막(631a)은 감광막(631)과 같은 포지티브 성질을 가지며, 염기성 현상액에 녹지 않고, 제 1 노광 감광막(631b)은 염기성 현상액에 제거될 수 있는 성질로 변한다.
도 26c, 도 27c, 도 28c)와 같이, 제 1 노광 감광막(631b)을 염기성 현상액으로 제거하면, 비노광 감광막(631a)이 제 1 전극(620)과 제 1 전극(620) 사이와 제 1 전극(620)과 직교하는 영역상에 잔류하여, 제 1 전극(620)상에 화소가 형성되는 영역을 노출시키는 개구부(650)가 형성되는 격자 형상의 감광막 패턴이 형성된다. 이때, 감광막패턴은 (positive profile) 갖는 다.
도 26d, 도 27d, 도 28d)와 같이, 도 25b)와 같은 제 2 노광 마스크(740)를 이용하여, 제 1 전극(620)과 직교하는 영역상의 비노광 감광막(631a)을 13 ~ 35 mJ/cm2 정도로 노광하는 제 2 노광 공정을 진행한다.
이때, 제 2 노광 마스크(740)의 차폐 기능을 하는 슬릿(743)을 포함한 투광영역의 폭은 제 1 전극( )과 직교하는 영역상의 비노광 감광막( ) 폭보다 작게 설계하고 정렬시킴으로써, 공정상의 오정렬(misalign)로 인한 불량 가능성을 없앤다.
제 2 노광 마스크(740)는 제 전극( )과 수직한 방향으로 비노광 감광막(631a)의 중심에 대응되는 부분과 현상되어 제거된 제 1 노광 감광막(631b)과 대응되는 부분은 차폐영역이고, 비노광 감광막(631a)의 주변부분은 투광영역으로 형성된다. 제 2 노광 공정을 진행하면, 비노광 감광막(631a)의 주변부는 노광되고, 중심부는 노광되지 않는 다.
제 2 노광 공정을 진행한 후, 120 ℃ 에서 120초 간 가열하여 노광된 부분을 상변환 시키면, 비노광 감광막(631a)의 주변부는 제 2 노광 감광막(631c)이 형성되고, 중심부 는 비노광 감광막(631a)으로 남게 된다.
제 2 노광 감광막(631c)은 네가티브(negative)의 성질을 가지며, 염기성 현상액에 용해되지 않은 그리고 제 1 전극(620)과 직교하는 영역상의 비노광 감광막(631a)만을 노광하기 때문에 도 24를 C-C'로 절단한 도 28d)는 노광되는 부분이 나타나지 않는 다.
도 26e, 도 27e, 도 28e)와 같이, 노광 마스크를 사용하지 않고, 140 ~ 230 mJ/cm2 정도로 전면노광(Flood exposure)하는 제 3 노광 공정을 실시한다. 제 3 노광 공정을 실시하면 제 1 전극(620)과 수직한 영역의 제 2 노광 감광막(631c)은 이미 현상액에 녹지 않는 성질로 상변환 되어 있어 변화가 없고, 제 2 노광 감광막(631c)의 측면과 중심부의 비노광 감광막(631a)은 노광되어 제 3 노광 감광막(631d)을 형성한다. 제 3 노광 공정에서 제 1 전극(620)과 평행한 부분의 절연막을 일정한 두께로 남겨야 하기 때문에 노광량을 조절하여 제 1 전극(620)과 평행한 부분의 절연막을 일정한 두께로 잔류시킨다. 따라서 제 1 전극(620)과 수직한 영역의 절연막의 측면 아래 부분은 비노광 감광막(631a)으로 남아있어 현상후 잔류하게 된다. 제 3 노광 감광막(631d)은 포지티브이며 염기성 현상액에 용해되는 성질을 가진다.
도 26f, 도 27f, 도 28f)와 같이, 현상공정을 실시하면, 제 2 노광 감광막(631c)과 비노광 감광막(631a)은 염기성 현상액에 용해되지 않고, 제 3 노광 감광막(631d) 만이 제거되어, 제 1 전극(620)과 직교하는 영역의 감광막 패턴은 도 27f)와 같이 제 3 노광 감광막(631d)이 식각되어 감광막 패턴의 중심부에는 구(660)가 형성되고, 측면부는 제 3 노광 감광막(631d)이 현상되어 역경사 형태로 나타나고 하부에는 비노광 감광막(631a)이 잔류하게 된다.
제 1 전극(620)과 평행하며, 제 2 전극(680)이 지나는 부분의 감광막 패턴은 제 2 노광 공정에서 제 2 노광 마스크(740)에 의해 차폐되기 때문에 도 29f)와 같이 제 2 노광 감광막(631c)이 형성되지 않는 다. 제 3 노광 공정에서는 노광량을 조절하여 제 3 노광 감광막(631d)도 형성한 후 현상하여, 제 1 전극(620)과 직교하는 감광막 패턴에 비해 상대적으로 제 1 전극(620)과 평행한 감광막 패턴의 두께를 낮춘 다.
제 1 전극(620)과 평행하며, 제 2 전극(680)이 지나는 부분의 감광막 패턴의 두께를 낮추는 이유는 제 1 전극(620)에 대해 수직한 방향으로 형성되는 제 2 전극(680)이 감광막 패턴의 단부와 제 1 전극(620)의 경계부에서 제 2 전극(680)의 증착시 막두께가 얇아져 단절이 발생할 가능성을 배제하기 위함이다. 여기서 잔류 하는 비노광 감광막(531a)의 두께는 0.5 ~ 2 ㎛ 정도이다.
도 26g, 도 27g, 도 28g)와 같이, 현상 공정이 완료되고 나서 투명 기판(620)을 에어 나이프(air knife) 또는 스핀 드라이(spin dry)와 같은 100 ℃ 미만의 건조 공정을 진행하고, 포스트 베이크(post bake) 공정을 거쳐 투명 기판(610)을 진공 증착 장치 내로 이동하고, 감광막 패턴을 포함하는 투명 기판( )상에 유기 발광층(670)을 적층한다. 이어서, 유기 층(670)을 포함한 투명 기판(610)상에 제 2 전극(680)을 형성한다.
제 1 전극(620)과 수직하는 감광막 패턴의 중심부에 형성되어 있는 구(660)는 유기 층(670)과 제 2 전극(680)을 적층할 때, 인접 화소와의 단락의 가능성을 배제하는 기능을 하며, 구(660)의 깊이가 나중에 적층되는 유기 발광층(670)과 제 2 전극(680)의 합친 증착 두께 보다는 크다. 구체적으로는 유기 발광층(670)과 제 2 전극(680)의 합친 두께의 1.5 ~ 5 배가 바람직하다.
제 2 전극(680)은 전기 전도도가 양호한 금속, 예를 들면 Al등을 주로 사용하며 스퍼터링 방법에 의해 적층한다. 그리고 제 2 전극(680)을 포함한 전면에 유기 발광층(670)이 수분과 산소 등에 취약 금속 또는 글라스(glass) 등으로 구성되는 (encapsulation )(도면에 도시되지 않음) 설치하여 외부와 차단시킨다.
이와 같은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫 번째 한번에 절연층과 격벽의 기능을 하는 절연막을 형성하는 종래 기술은 제조에 필수적인 하프톤 마스크가 설계가 어렵고, 또한 하프톤 마스크가 일반적인 마스크에 비해 약 1 5배 이상의 고가로 제조 원가가 상승하지만, 본 발명은 일반적인 마스크를 사용하여, 별도의 파라미터 추출작업이 필요없이 종래 기술의 절연층과 격벽의 기능을 하는 절연막을 한 층으로 쉽게 제조할 수 있어, 공정이 단순하고, 재료비가 절감되는 효과가 있다.
두 번째 절연층 패턴과 격벽을 한 층의 감광막으로 형성하기 때문에 층간 접착력(adhesion) 등의 문제가 없으며, 두층 형성시에 필요한 정열 마진(align margin)을 없앰으로써 개구율을 증가시키며, 수율이 높고, 제조 원가를 줄이는 효과가 있다.

Claims (28)

  1. 기판 상에 줄무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 복수의 제 1 전극을 포함하는 상기 기판 상에 절연막을 형성하는 단계;
    상기 절연막을 패터닝하여, 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 제 1 영역과 상기 복수의 제 1 전극 사이의 제 2 영역 상에 격자 형상의 제 1 절연막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환(image reversal) 시키는 단계;
    상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부를 식각하여 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 복수의 제 1 전극 상에 복수의 유기 발광층을 형성하는 단계;
    상기 복수의 유기 발광층 상에 복수의 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환(image reversal) 시키는 단계는,
    상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 폭보다 작은 투광 영역을 가지는 노광 마스크를 사용하여 노광하는 단계;
    열처리하여 노광된 상기 제 1 절연막 패턴를 상변환 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 노광 마스크의 투광 영역의 중심을 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 중심에 정렬시키는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계는,
    전면 노광을 실시하여 상기 제 2 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부를 노광하는 단계;
    상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부를 현상하여 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 전면 노광을 실시하면 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴 양측부의 상부와 하부에는 각각 노광 절연막과 비노광 절연막이 위치하며, 현상 공정시 상기 노광 절연막이 제거되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 영역의 상기 제 2 절연막 패턴의 양측부에서 상기 노광 절연막이 제거되어 역경사를 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계는 ,
    상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴과 대응되는 투광 영역을 가지는 노광 마스크를 사용하여 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층의 중앙부를 노광하는 단계;
    열처리하여 노광된 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층의 중앙부를 상변환 시키는 단계;
    전면 노광을 실시하여, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층의 주변부와 상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부를 노광하는 단계;
    상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층의 주변부와 상기 제 2 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부를 식각하여 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환(image reversal) 시키는 단계는,
    노광마스크의 투광영역의 일측은 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 안쪽에, 투광영역의 타측은 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 끝부분에 정렬시키고 노광하는 단계;
    열처리하여 노광된 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴를 상변환 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계는 ,
    전면 노광을 실시하여, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 일측의 상층부와, 상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부를 노광하는 단계;
    노광된 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 일측의 상층부와 상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막의 상층부를 식각하여 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 일측은 역경사를 가지고 그의 타측은 경사를 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환 시키는 단계는 ,
    상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 중심부와 대응되는 부분은 차폐하고, 그 주변부와 대응되는 부분에 투광영역을 설치한 노광마스크를 사용하여 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴을 노광하는 단계;
    열처리하여 노광된 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 주변부를 상변환 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계는 ,
    전면 노광을 실시하여, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 중심부 및 양측의 상층부와, 상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부를 노광하는 단계;
    상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 중심부 및 양측의 상층부와 상기 제 2 영역 상의 상기 제 1 절연막의 상층부를 식각하여 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 중심부 및 양측부는 노광된 절연막이 식각되어, 역경사를 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  14. 제 11 항 내지는 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 중심부에 상기 복수의 제 1 전극과 직교하는 구가 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 구의 깊이는 상기 유기 발광층과 상기 제 2 전극의 합친 두께의 1.5 ~ 5 배인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  16. 제 2항 내지는 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 115 ℃ ~ 125 ℃ 에서 90초 ~ 120초 간 열처리하여 노광된 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환 시키는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴에 상변환 감광막을 형성하는 단계는,
    상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴을 노광하는 단계;
    아민기을 포함하는 상변환 염기 촉매를 상기 제 1 절연막 패턴에 확산시키는 단계;
    베이크 공정을 진행하여 노광된 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 아민기는 이미다졸(imidazole), 모나졸린(monazoline), 트리에탄올아민(trietanola mine) 및 암모니아 중 하나 또는 둘 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 85℃ 이상, 45분 이상에서 베이크 공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  20. 제 2 항 내지는 제 13 항, 제 17 항, 그리고 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 절연막 패턴의 두께는 상기 제 2 영역의 두께가 상기 제 1 영역의 두께 보다 낮은 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  21. 제 2 항 내지는 제 13 항, 제 17 항, 그리고 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연막은 상변환 특성을 가지며, 두께는 1 ~ 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  22. 제 2 항 내지는 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연막은 포지티브(positive) 감광 물질의 성질을 가지고 있지만, 노광 후 115 ℃ 이상으로 열을 가하고 전면노광을 하면 네가티브(negative) 감광 물질의 성질로 전환되는 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  23. 제 2 항 내지는 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 절연막 패턴은 상기 복수의 제 1 전극과 수직하는 상기 제 1 영역과 상기 복수의 제 1 전극 사이의 상기 제 2 영역 과 대응되는 부분에 차폐영역이 설치된 마스크로 상기 감광막을 330 mJ/cm2 이상으로 노광한 후 현상하여 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  24. 제 2 항 내지는 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상변환 절연막이 형성된 상기 제 1 절연막 패턴을 140 ~ 230 mJ/cm2 노광하고 현상하여 상기 제 2 절연막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  25. 기판 상에 줄무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 복수의 제 1 전극을 포함하는 상기 기판 상에 절연막을 형성하는 단계;
    상기 절연막을 패터닝하여, 상기 복수의 제 1 전극과 수직하는 제 1 영역과 상기 복수의 제 1 전극 사이의 제 2 영역 상에 격자 형상의 제 1 절연막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 폭보다 작은 투광 영역을 가지는 노광 마스크를 사용하여 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴을 노광하는 단계;
    열처리하여, 노광된 상기 제 1 영역 상의 상기 제 1 절연막 패턴를 상변환시키는 단계;
    전면노광을 실시하여 상기 제 2 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부와 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 양측의 상층부에 노광 감광막을 형성하는 단계;
    현상 공정을 실시하여 상기 노광 절연막을 제거하여 역경사를 가지는 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 복수의 제 1 전극 상에 복수의 유기 발광층을 형성하는 단계;
    상기 복수의 유기 발광층 상에 복수의 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  26. 기판 상에 줄무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 복수의 제 1 전극을 포함하는 상기 기판 상에 절연막을 형성하는 단계;
    상기 절연막을 패터닝하여, 상기 복수의 제 1 전극과 수직하는 제 1 영역과 상기 복수의 제 1 전극 사이의 제 2 영역 상에 격자 형상의 제 1 절연막 패턴을 형성하는 단계;
    노광마스크의 투광영역의 일측은 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴의 안쪽에, 투광영역의 타측은 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 끝부분에 정렬시켜, 상기 제 1 영역상의 상기 제 1 절연막 패턴을 노광하는 단계;
    열처리하여, 노광된 상기 제 1 영역 상의 상기 제 1 절연막 패턴를 상변환시키는 단계;
    전면노광을 실시하여 상기 제 2 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부와 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 일측의 상층부에 노광 감광막을 형성하 는 단계;
    현상 공정을 실시하여 상기 노광 절연막을 제거하여 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 복수의 제 1 전극 상에 복수의 유기 발광층을 형성하는 단계;
    상기 복수의 유기 발광층 상에 복수의 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
  27. 기판 상에 줄무늬 형상의 복수의 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 복수의 제 1 전극을 포함하는 상기 기판 상에 절연막을 형성하는 단계;
    상기 절연막을 패터닝하여, 상기 복수의 제 1 전극과 수직하는 제 1 영역과 상기 복수의 제 1 전극 사이의 제 2 영역 상에 격자 형상의 제 1 절연막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴을 노광하는 단계;
    아민기을 포함하는 상변환 염기 촉매를 상기 제 1 절연막 패턴에 확산시키는 단계;
    베이크 공정을 진행하여 노광된 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴을 상변환 시키는 단계
    전면노광을 실시하여 상기 제 2 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 상층부와 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 패턴의 양측의 상층부에 노광 감광막을 형성하는 단계;
    현상 공정을 실시하여 상기 노광 절연막을 제거하여 제 2 절연막 패턴을 형성하는 단계;
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