KR100351822B1 - fabrication method of organic electroluminescence device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다색 유기 전계발광 소자의 제조방법에 관한 것으로, 투명 기판 위에 형성된 제 1 전극 및 제 2 전극과, 그들 사이에 형성된 적어도 하나 이상의 유기 발광층들로 이루어진 다수 개의 픽셀들을 갖는 유기 전계발광 소자 제조방법에 있어서, 기판 위에 제 1 전극을 형성하고, 제 1 전극 상에 소정 간격을 갖는 격벽들을 형성한다. 이어 격벽들 표면 위에 개구부들을 갖는 새도우 마스크를 밀착하여 해당 픽셀 영역에 유기 발광층을 순차적으로 형성하고, 새도우 마스크의 개구부를 상기 해당 픽셀의 인접한 픽셀로 이동시켜 동일한 방법으로 유기 발광층을 형성한다. 그리고, 새도우 마스크를 제거한 후, 유기 발광층을 포함한 전면에 제 2 전극을 형성하고, 격벽 위의 물질 중 상기 제 2 전극 및 유기 발광층의 일부 또는 전부를 절단하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 유기 전계발광 소자 제조방법은 새도우 마스크를 격벽과 충분히 가깝게 하거나 완전히 접촉시키면서 유기 발광층을 형성하기 때문에 인근 픽셀과 색이 섞이지 않아 고품질의 칼라 디스플레이 패널을 얻을 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a multicolor organic electroluminescent device, comprising: manufacturing an organic electroluminescent device having a plurality of pixels including a first electrode and a second electrode formed on a transparent substrate, and at least one organic light emitting layer formed therebetween. In the method, a first electrode is formed on a substrate, and partition walls having a predetermined interval are formed on the first electrode. Subsequently, a shadow mask having openings is closely adhered to the surfaces of the partition walls to sequentially form an organic light emitting layer in the pixel area, and the opening of the shadow mask is moved to an adjacent pixel of the pixel to form an organic light emitting layer in the same manner. After removing the shadow mask, a second electrode is formed on the entire surface including the organic light emitting layer, and a part or all of the second electrode and the organic light emitting layer of the material on the partition wall are cut. The organic electroluminescent device manufacturing method as described above forms an organic light emitting layer while the shadow mask is brought into close contact with the barrier rib sufficiently or completely, so that color of the organic electroluminescent device is not mixed with neighboring pixels, thereby obtaining a high quality color display panel.
Description
본 발명은 전계발광 소자에 관한 것으로, 특히 다색 유기 전계발광 소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to electroluminescent devices, and more particularly to a method for producing a multicolor organic electroluminescent device.
유기 전계발광 디스플레이는 전자 주입 전극(음극)과 정공 주입 전극(양극) 사이에 형성된 유기 박막층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 플라스틱 같이 휠 수 있는 (flexible) 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수 있을 뿐 아니라, PDP(plasma display panel)이나 무기 EL 디스플레이에 비해 낮은 전압에서(10V 이하) 구동이 가능하고, 또한 전력 소모가 비교적 적으며, 색감이 뛰어나다는 장점이 있다.An organic electroluminescent display is a device that emits light when electrons and holes are paired and then disappear when electrons are injected into an organic thin film layer formed between an electron injection electrode (cathode) and a hole injection electrode (anode). The device can be formed on a flexible transparent substrate, such as plastic, and can be driven at a lower voltage (10V or less) than a plasma display panel (PDP) or an inorganic EL display, and the power consumption is relatively low. It has the advantage of excellent color.
유기 EL 디스플레이 패널(display panel) 제작시 가장 문제점 중 하나가 픽셀레이션(pixellation) 또는 패터닝 문제이다.One of the most problems in manufacturing organic EL display panels is the pixelation or patterning problem.
종래에 따른 픽셀레이션과 패터닝 방법을 살펴보면 다음과 같다.A conventional pixelation and patterning method is as follows.
도 1은 단순 매트릭스 방식의 유기 전계발광 소자의 평면도이다.1 is a plan view of an organic electroluminescent device of a simple matrix method.
도 1에 도시한 바와 같이, 투명 기판(11) 상에 형성된 제 1 전극(12) 띠(stripe) 위에 유기 박막층(13)을 형성하고, 그 위에 제 2 전극(14) 띠를 형성한다. 이때 제 1 전극(12) 띠로 주로 쓰이는 ITO(indium tin oxide)는 반도체 제조공정에서 일반적으로 사용되는 포토리소그래피 공정을 이용하여 쉽게 정교한 패터닝을 할 수 있다. 하지만 제 2 전극(14)의 패터닝의 경우에는 제 2 전극(14) 밑에 형성되어 있는 유기박막이 포토리소그래피 공정중 물이나 용매에 노출되면 특성이 변하기 때문에 일반적인 포토리소그래피 공정을 사용하기 어렵다.As shown in FIG. 1, the organic thin film layer 13 is formed on a stripe of the first electrode 12 formed on the transparent substrate 11, and a strip of the second electrode 14 is formed thereon. In this case, indium tin oxide (ITO) mainly used as the first electrode 12 strip can be easily patterned using a photolithography process which is generally used in semiconductor manufacturing processes. However, in the case of patterning the second electrode 14, it is difficult to use a general photolithography process because the characteristics of the organic thin film formed under the second electrode 14 are changed when exposed to water or a solvent during the photolithography process.
도 2는 새도우 마스크를 이용하여 패터닝하는 유기 전계발광 소자의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of an organic electroluminescent device patterned using a shadow mask.
도 3은 격벽을 형성하여 패터닝하는 유기 전계발광 소자의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an organic electroluminescent device for forming and patterning a partition wall.
도 3에 도시한 바와 같이, 리프트 오프(lift-off) 공정을 이용해서 포토레지스트(photoresist)로 격벽(16)을 형성하여 유기 박막층(13) 및 제 2 전극(14)을 패턴 분리하는 방법을 사용한다.As shown in FIG. 3, a barrier 16 is formed by photoresist using a lift-off process to pattern-separate the organic thin film layer 13 and the second electrode 14. use.
도 4는 레이저나 이온 빔 등을 이용하여 패터닝하는 유기 전계발광 소자의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of an organic electroluminescent device patterned using a laser, an ion beam, or the like.
도 4에 도시한 바와 같이, 유기 박막층(13) 전면에 입혀진 제 2 전극(14) 박막을 레이저나 이온 빔 등을 이용한 건식 식각법(dry etching technique)을 통해 패터닝하여 절단하는 방법을 사용한다.As shown in FIG. 4, a method of patterning and cutting the second electrode 14 thin film coated on the entire surface of the organic thin film layer 13 through a dry etching technique using a laser, an ion beam, or the like is used.
그러나, 이러한 방법들을 통해 단색 유기 EL 디스플레이를 제작하는 것은 가능하나 멀티칼라 또는 풀 칼라 유기 EL 디스플레이를 제작하기 위해서는 여러 가지 문제점이 있어 다른 기술들이 필요하다.However, it is possible to produce a monochromatic organic EL display through these methods, but there are various problems in order to produce a multicolor or full color organic EL display, and thus other techniques are required.
멀티칼라 또는 풀 칼라 유기 EL 디스플레이를 만들기 위해서는 백색광 및 칼라 필터를 쓰는 방법과 청색광 및 색 변환 물질(CCM, color changing medium)을 쓰는 방법, 그리고 격벽(side wall) 및 새도우 마스크(shadow mask)를 동시에 쓰는 방법 등을 방법 등이 있다. 백색광 및 칼라 필터를 쓰는 방법과 청색광 및 CCM을 쓰는 방법은 백색광 이나 청색광을 각각 칼라 필터 또는 CCM에 입사시켜 적·청·록 3색을 얻는 방법이다. 이 방법은 유기 발광층(13) 구조가 단순해진다는 장점이 있는 반면 강한 백색광 이나 청색광을 내는 유기물, 효율이 높은 색 변환(특히 적색) 물질을 구현하기 어렵다는 결정적인 문제점들이 있고, CCM이나 칼라 필터를 사용함으로써 여타 공정이 아주 복잡해지는 단점이 있다. 따라서 비용 측면에서는 격벽 및 새도우 마스크를 동시에 쓰는 방법이 가장 간단하여 선호되는 방법이다.To make multicolor or full color organic EL display, you can use white light and color filter, blue light and color changing medium (CCM), side wall and shadow mask at the same time How to write, etc. The method of using the white light and the color filter and the method of using the blue light and the CCM are methods of obtaining white, blue, and green colors by injecting white light or blue light into the color filter or CCM, respectively. This method has the advantage of simplifying the structure of the organic light emitting layer 13, but there are critical problems that it is difficult to implement a strong white light, organic light emitting blue light, high efficiency color conversion (especially red) material, and use a CCM or color filter As a result, other processes are very complicated. Therefore, in terms of cost, it is the simplest method to use the bulkhead and shadow mask simultaneously.
다른 방법으로는 최근에 제안된 것으로 P.F.Tian 등이 Applied Physics Letter 71(22), 3197(1997)에는 격벽을 이용하여 패터닝하는 유기 전계발광 소자를 도 5에 나타내고 있다.Another method recently proposed by P. F. Tian et al., Applied Physics Letter 71 (22), 3197 (1997), shows an organic electroluminescent device patterned using partition walls in FIG. 5.
도 5a에 도시한 바와 같이, 격벽(16)을 이용하여 기판(11)과 수직 방향으로부터 증착하여 유기 발광 픽셀을 형성한다.As shown in FIG. 5A, the barrier rib 16 is used to deposit an organic light emitting pixel from a direction perpendicular to the substrate 11.
도 5b 및 5c에 도시한 바와 같이, 기판(11)과 비스듬한 방향으로부터 제1 금속(19)과 제 2 금속(20)을 입혀 금속 캡(metal cap)을 형성함으로써 제 2 전극(14)을 형성한다. 도 5b와 도 5c가 서로 다른 방향에서 증착하는 이유는 픽셀이 노출되지 않고 완전히 덮이도록 하기 위함이다.As shown in FIGS. 5B and 5C, the second electrode 14 is formed by coating the first metal 19 and the second metal 20 from the oblique direction with the substrate 11 to form a metal cap. do. The reason why FIGS. 5B and 5C are deposited in different directions is to make the pixel completely covered without being exposed.
도 5d에 도시한 바와 같이, 리프트-오프(lift-off) 공정을 통해 격벽(16) 상층부에 형성된 부분들을 제거한다. 즉, 격벽(16) 위의 오버행(17)인 포토레지스트, 유기 발광층(13), 제 1 금속층(19), 제 2 금속층(20)을 제거한다. 이때 리프트-오프 공정 중 패널이 용매에 노출되는데 이때 픽셀을 보호하기 위해 도 5b와 도 5c와 같이 금속 캡으로 픽셀을 완전히 덮어씌운다.As shown in FIG. 5D, portions formed in the upper portion of the partition wall 16 are removed through a lift-off process. That is, the photoresist, the organic light emitting layer 13, the first metal layer 19, and the second metal layer 20, which are overhangs 17 on the partition 16, are removed. In this case, the panel is exposed to the solvent during the lift-off process, and the pixel is completely covered with the metal cap as shown in FIGS. 5B and 5C to protect the pixel.
도 5a 내지 도5d와 같은 공정을 풀 칼라 유기 EL 소자를 만드는데 이용하려면 다음과 같은 문제점이 생긴다. 먼저 도 5b 및 도 5c에서 나타내었듯이 기판과 비스듬한 방향으로부터 박막을 증착하는 것이 어렵다. 패널의 면적이 작을 경우에는 사용할 수 있으나, 면적이 커질수록 사용이 어려워진다. 이렇게 서로 다른 비스듬한 방향으로 증착할 경우 기판상의 위치에 따라 사각이 생기고 이 부분에는 증착이 제대로 되지 않을 수 있기 때문이다.The following problems arise when using the process as shown in Figs. 5A to 5D to make a full color organic EL device. First, as shown in FIGS. 5B and 5C, it is difficult to deposit a thin film from an oblique direction with the substrate. If the area of the panel is small, it can be used, but the larger the area, the more difficult it is to use. This is because when depositing in different oblique directions, a square may occur depending on the position on the substrate, and the deposition may not be performed properly on this part.
또한 소자 위에 곧 바로 금속 캡을 덮어 씌웠는데 이 경우 소자의 수명에 문제가 생길 가능성이 높다. 비록 금속 캡이 외부로부터의 수분 유입은 막아 준다고 하더라도, 소자 동작시 소자 내부로부터 발생하는 가스들 및 금속 캡 내부의 잔류 수분을 제거하는 데는 도움이 되지 못한다.In addition, the metal cap was immediately overlaid on the device, which would likely cause problems in the device's lifespan. Although the metal cap prevents the ingress of moisture from the outside, it does not help to remove the gases generated from the inside of the device during operation and the residual water inside the metal cap.
그리고, 풀 칼라 디스플레이를 만들기 위해서는 레드, 그린, 블루 세가지 서브픽셀(sub-pixel)에 대해 반복하는 복잡한 공정을 해야하므로 생산 단가에 문제가 발생하고, 소자의 수명 문제가 더욱 심각해진다.In addition, in order to produce a full color display, a complicated process of repeating three sub-pixels of red, green, and blue is required, which causes problems in production cost and further increases the lifetime of the device.
도 6a 내지 도6d는 새도우 마스크를 사용하여 다색 유기발광층을 형성하는 방법을 나타낸 공정단면도이다.6A through 6D are cross-sectional views illustrating a method of forming a multicolor organic light emitting layer using a shadow mask.
도 6a에 도시한 바와 같이, 제 1 전극(12)이 패터닝되고 정공 주입층(hole injection layer) 및 정공 수송층(hole transport layer)이 증착되어 있는 기판(11)과 기판(11) 위에 형성된 격벽(16) 위에 레드, 그린, 블루 픽셀 중 레드 부분만 뚫려 있는 새도우 마스크(15)를 이용하여 레드 발광체(21-1)를 증착한다. 여기서, 격벽(16)은 발광 효율을 높이기 위해 레드, 그린, 블루 픽셀을 입히기 전에 먼저 증착되는 정공 주입층과 정공 수송층이 레드, 그린, 블루 픽셀 증착시 사용하는 새도우 마스크(15)와 접촉되는 것을 방지하고, 새도우 마스크(15)를 제거하고 제 2 전극(14)을 증착할 때 격벽 양옆의 오버행(overhang,17)에 의해 제 2 전극(14)이 패터닝(픽셀레이션)되게 한다.As shown in FIG. 6A, a partition wall formed on the substrate 11 and the substrate 11 on which the first electrode 12 is patterned, and a hole injection layer and a hole transport layer are deposited. 16, the red light emitter 21-1 is deposited using the shadow mask 15 having only the red portion of the red, green, and blue pixels. In this case, the barrier rib 16 contacts the shadow mask 15 used for depositing the red, green, and blue pixels before the red, green, and blue pixels are deposited before the red, green, and blue pixels are coated to increase luminous efficiency. When the shadow mask 15 is removed and the second electrode 14 is deposited, the second electrode 14 is patterned by the overhang 17 on both sides of the partition wall.
도 6b에 도시한 바와 같이, 새도우 마스크(15)의 뚫린 부분을 그린 픽셀로 이동시켜 그린 발광체(21-2)를 증착한다.As shown in FIG. 6B, the green light emitting body 21-2 is deposited by moving the perforated portion of the shadow mask 15 to the green pixel.
도 6c에 도시한 바와 같이, 블루 발광체(21-3)를 도 6b와 동일한 방법으로 증착한다.As shown in FIG. 6C, the blue light-emitting body 21-3 is deposited in the same manner as in FIG. 6B.
도 6d에 도시한 바와 같이, 전체 픽셀(21-1, 21-2, 21-3)에 제 2 전극(14)을 증착하여 풀 칼라 디스플레이 패널을 완성한다.As shown in FIG. 6D, the second electrode 14 is deposited on all the pixels 21-1, 21-2, and 21-3 to complete the full color display panel.
도 6a 내지 도6d와 같은 제조방법은 높은 해상도 디스플레이 제작에 필요한 정교한 마스크 제작 여부가 중요하고, 마스크와 기판의 정확한 배열 및 속도가 생산성을 결정하는 요인이 되며, 마스크 자체의 변형이 없이 여러 번 사용할 수 있어야 한다.6a to 6d is a manufacturing method such as a sophisticated mask required for high-resolution display production, and the precise arrangement and speed of the mask and the substrate is a factor in determining the productivity, it is used multiple times without deformation of the mask itself It should be possible.
도 7의 a 내지 c는 도 6a 내지 도6d과 같은 제조방법을 사용할 때 발생되는 문제점을 나타낸 유기 전계발광 소자의 단면도이다.7A to 7C are cross-sectional views of organic electroluminescent devices showing problems caused when using the manufacturing method of FIGS. 6A to 6D.
도 7의 a에 도시한 바와 같이, 격벽(16), 발광체(13)의 폭 및 두께, 새도우 마스크(15)의 두께 등을 실제와 비슷한 비율로 그렸는데, 격벽(16)은 폭이 3∼50㎛, 높이가 수 ㎛ 정도이며, 발광체(13)는 폭이 100㎛, 두께는 수 ㎛ 이하이다. 반면, 새도우 마스크(15)는 두께가 수십 ㎛이상(최대 500㎛)으로 격벽(16)의 폭과 높이에 비하면 아주 두껍고 표면 상태도 거칠다. 한편, 레드, 그린, 블루 픽셀을 모두 증착하기 위해서는 도 6a, 도 6b, 도 6c에서와 같이 새도우 마스크(15)를 좌우로 이동시켜 차례로 증착하고, 마지막으로 도 6d와 같이 새도우 마스크(15)가 없는 상태에서 제 2 전극(14)을 형성하면 격벽(16)에 의해 제 2 전극(14) 분할이 일어난다. 이때의 격벽(16)은 도 7의 c와 같이 끝부분에 오버행(17)이 형성되어 있어 그 아래로는 유기막 및 제 2 전극(14)이 끊기므로 제 2 전극(14)을 분할할 수 있다. 그러나 격벽(16) 및 오버행(17)은 보통 약한 포토레지스트로 이루어져 있으므로 새도우 마스크(15)를 순차 이동시켜 레드, 그린, 블루 픽셀을 형성할 때 새도우 마스크(15)와 격벽(16)의 마찰에 의하거나, 증착 과정중의 기판에 새도우 마스크(15)의 진동에 의해 오버행(17) 부분이 무너지거나 격벽(16) 자체가 파손되어 그 이후에 증착하는 제 2 전극(14) 분할 역할을 하지 못해 제 2 전극(14)이 여러 선 묶이거나, 제 1 전극(12), 제 2 전극(14)간 쇼트(short)를 일으켜 구동시 치명적인 크로스토크(crosstalk)를 일으킨다.As illustrated in FIG. 7A, the partition wall 16, the width and thickness of the light emitter 13, the thickness of the shadow mask 15, and the like are drawn at a ratio similar to the reality, and the partition wall 16 has a width of 3 to 50. The light emitter 13 has a width of 100 m and a thickness of several m or less. On the other hand, the shadow mask 15 has a thickness of several tens of micrometers or more (maximum 500 micrometers) and is very thick compared to the width and height of the partition wall 16, and the surface state is also rough. Meanwhile, in order to deposit all the red, green, and blue pixels, as shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C, the shadow mask 15 is moved to the left and right, and the shadow mask 15 is sequentially deposited as shown in FIG. 6D. If the second electrode 14 is formed in a non-existent state, partitioning of the second electrode 14 is caused by the partition wall 16. In this case, the partition wall 16 may have an overhang 17 formed at an end portion thereof as shown in FIG. 7C, and the second electrode 14 may be divided since the organic film and the second electrode 14 are cut below. have. However, the partition wall 16 and the overhang 17 are usually made of weak photoresist, so when the shadow mask 15 is sequentially moved to form red, green, and blue pixels, friction between the shadow mask 15 and the partition wall 16 is reduced. Alternatively, the overhang 17 portion may collapse or the partition wall 16 may be damaged by vibration of the shadow mask 15 on the substrate during the deposition process, and thus the second electrode 14 may not be divided. The second electrode 14 may be bundled in several lines or may cause a short between the first electrode 12 and the second electrode 14 to cause fatal crosstalk during driving.
이러한 크로스토크를 방지하기 위해서는 레드, 그린, 블루 픽셀을 증착하기위해 새도우 마스크(15)를 이동시킬 때 격벽(16) 및 오버행(17)에 접촉되지 않게 하고, 기판이 마스크(15)의 진동에 의한 격벽(16) 및 오버행(17)과의 충돌을 방지해야 한다.In order to prevent such crosstalk, when the shadow mask 15 is moved to deposit the red, green, and blue pixels, the substrate 16 does not come into contact with the barrier 16 and the overhang 17, and the substrate is subjected to vibration of the mask 15. The collision with the partition 16 and the overhang 17 should be prevented.
따라서 격벽과 새도우 마스크의 간격을 수십㎛ ∼수백㎛ 정도로 충분히 멀리 띄워서 증착을 해야한다. 그러나 이때 그린 발광층을 먼저 증착하는 경우를 예를 들면 도 8에 도시한 바와 같이 그린 픽셀 영역에만 발광층이 증착되어야 하는데 격벽의 손상을 방지하기 위해 새도우 마스크를 기판으로부터 수십 ㎛ 이상 떨어져 있어 그린 발광체가 인근 레드 발광층, 블루 발광층 픽셀 영역까지 일부 퍼져나가게 된다. 레드, 블루 픽셀이 받는 영향은 그린 픽셀 경계로부터의 거리 및 격벽- 새도우 마스크간의 간격에 따라 다르지만 격벽-새도우 마스크 간격이 500㎛라고 할 때 수㎛∼수십㎛가 된다. 다음으로 새도우 마스크를 1피치 이동하여 레드 픽셀을 증착할 때 먼저 증착되어 있던 수㎛∼수십㎛의 그린 발광체의 영향 때문에 레드에 그린색의 일부가 섞여 그린 쪽으로 이동되는 오렌지색이 나오게 된다. 이어서 새도우 마스크를 더 이동하여 마지막으로 블루를 증착하는 경우는 그린과 블루의 영향을 동시에 받는 상태에서 블루 발광체가 증착되므로 더욱 복잡해져 스카이 블루로 이동될 가능성이 많아진다. 이러한 현상은 레드, 그린, 블루 중 어떤 순서로 증착하느냐에 따라 조금씩 달라지며 각색의 색순도뿐 아니라 발광 효율에도 나쁜 영향을 주게되어 그레이 레벨(계조)이 많아지는 고해상도, 고품질의 디스플레이용으로 갈수록 심각해지는 문제점이 있다.Therefore, the gap between the partition wall and the shadow mask should be spaced far enough from about several tens of micrometers to several hundreds of micrometers. However, when the green light emitting layer is first deposited, for example, as shown in FIG. 8, the light emitting layer should be deposited only in the green pixel region. The red light emitting layer and the blue light emitting layer partially spread to the pixel area. The influence of the red and blue pixels depends on the distance from the green pixel boundary and the gap between the partition wall and the shadow mask, but the partition wall shadow window is several micrometers to several tens of micrometers. Next, when the red mask is deposited by moving the shadow mask by one pitch, a portion of the green color is mixed with the red color to move toward the green due to the influence of the green emitters of several micrometers to several tens of micrometers. Subsequently, when the shadow mask is further moved and the last blue deposition is carried out, blue emitters are deposited under the influence of green and blue at the same time, which is more complicated and more likely to move to sky blue. These phenomena vary slightly depending on the order in which red, green, and blue are deposited, and the problem becomes more and more serious for high-resolution and high-quality displays in which gray levels are increased because they adversely affect not only the color purity of each color but also the luminous efficiency. There is this.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 새도우 마스크를 사용하는 방식의 풀 칼라 디스플레이 제작 공정 중 새도우 마스크를 격벽과 충분히 가깝게 하거나 완전히 접촉시키면서도 제 2 전극 증착 후 패터닝을 할 수 있는 다색 유기 전계발광 소자의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and during the full color display manufacturing process using the shadow mask, the shadow mask can be patterned after the deposition of the second electrode while making the shadow mask sufficiently close or completely in contact with the partition wall. It is to provide a method for producing a multicolor organic electroluminescent device.
도 1은 매트릭스 방식의 유기 전계발광 소자의 평면도1 is a plan view of an organic electroluminescent device of a matrix type
도 2는 새도우 마스크를 이용하여 패터닝하는 유기 전계발광 소자의 단면도2 is a cross-sectional view of an organic electroluminescent device patterned using a shadow mask.
도 3은 격벽을 형성하여 패터닝하는 유기 전계발광 소자의 단면도3 is a cross-sectional view of an organic electroluminescent device forming and patterning a partition wall
도 4는 레이저나 이온 빔 등을 이용하여 패터닝하는 유기 전계발광 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도4 is a process cross-sectional view showing a method of manufacturing an organic electroluminescent device patterned using a laser, an ion beam, or the like.
도 5a 내지 도5d는 비스듬한 서로 다른 방향에서 제 2전극을 씌우는 유기 전계발광 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도5A to 5D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an organic electroluminescent device covering a second electrode in oblique different directions.
도 6a 내지 도6d는 격벽과 새도우 마스크를 사용하여 다색 유기발광층을 형성하는 유기 전계발광 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도6A through 6D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an organic electroluminescent device that forms a multicolored organic light emitting layer by using a partition and a shadow mask.
도 7은 도 6a 내지 도6d의 공정과정에서 나타나는 문제점을 나타낸 유기 전계발광 소자의 단면도7 is a cross-sectional view of an organic electroluminescent device showing a problem in the process of FIGS. 6A to 6D.
도 8은 새도우 마스크를 격벽과 소정 거리에 두고 다색 유기발광층을 형성하는 유기 전계발광 소자의 단면도8 is a cross-sectional view of an organic electroluminescent device forming a multicolor organic light emitting layer with a shadow mask at a predetermined distance from a partition wall.
도 9a 내지 도9h는 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도9A to 9H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an organic electroluminescent device according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 기판 12 : 제 1 전극11 substrate 12 first electrode
13 : 유기 박막층 14 : 제 2 전극13 organic thin film layer 14 second electrode
15 : 새도우 마스크 16 : 격벽15: shadow mask 16: bulkhead
17 : 오버행 18 : 버퍼층17: overhang 18: buffer layer
19 : 제 1 금속 20 : 제 2 금속19: first metal 20: second metal
21-1 : 레드 발광체 21-2 : 그린 발광체21-1: Red Light Emitter 21-2: Green Light Emitter
21-3 : 블루 발광체 22 : 자석21-3 Blue Light 22 Magnet
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자는 투명 기판 위에 형성된 제 1 전극 및 제 2 전극과, 그들 사이에 형성된 유기 발광층들로 이루어진 다수 개의 픽셀들을 갖는 유기 전계발광 소자 제조방법에 있어서, 기판 위에 제 1 전극을 형성하는 제 1 단계; 상기 제 1 전극 상에 소정 간격을 갖는 격벽들을 형성하는 제 2 단계; 개구부들을 갖는 새도우 마스크의 반대편에 자석을 설치하거나 기계적인 방법을 이용하여 상기 격벽들 표면 위에 상기 새도우 마스크를 밀착하여 해당 픽셀에 유기 발광층을 형성하는 제 3 단계; 상기 새도우 마스크의 개구부를 상기 해당 픽셀의 인접한 픽셀로 이동시켜 상기 제 3 단계를 반복하는 제 4 단계; 상기 새도우 마스크를 제거한 후, 상기 유기 발광층을 포함한 전면에 제 2 전극을 형성하는 제 5 단계; 상기 격벽들 상에 형성된 제 2 전극 및 유기발광층의 일부 또는 전부를 절단하는 제 6 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 여기서, 격벽의 형상은 제한이 없으며 격벽의 두께는 적어도 10㎚ 이상이다. 격벽을 형성한 후에는 상기 제 1 전극을 포함한 전면에 정공수송층, 정공전달층 중 적어도 하나를 형성할 수 있다. 여기서, 제 5 단계에서 제 2 전극을 형성한 후 절연성 수분침투방지막을 코팅할 수 있고, 제 6 단계에서 제 2 전극간의 절단은 레이저, 플라즈마 에칭, 기계적인 방법을 사용할 수 있다. 이와 같은 유기 전계발광 소자의 제조방법은 새도우 마스크를 격벽과 충분히 가깝게 하거나 완전히 접촉시키면서 유기 발광층을 형성하기 때문에 인근 픽셀과 색이 섞이지 않아 고품질의 칼라 디스플레이 패널을 얻을 수 있다.An organic electroluminescent device according to the present invention for achieving the above object is a method of manufacturing an organic electroluminescent device having a plurality of pixels consisting of a first electrode and a second electrode formed on a transparent substrate, and an organic light emitting layer formed therebetween A method comprising: a first step of forming a first electrode on a substrate; A second step of forming barrier ribs having a predetermined interval on the first electrode; A third step of forming an organic light emitting layer on the pixel by installing a magnet on the opposite side of the shadow mask having openings or by using a mechanical method to adhere the shadow mask to the surface of the partition walls; A fourth step of repeating the third step by moving the opening of the shadow mask to an adjacent pixel of the corresponding pixel; A fifth step of forming a second electrode on the entire surface including the organic light emitting layer after removing the shadow mask; And a sixth step of cutting a part or all of the second electrode and the organic light emitting layer formed on the partitions. Here, the shape of the partition wall is not limited and the thickness of the partition wall is at least 10 nm or more. After the partition wall is formed, at least one of a hole transport layer and a hole transport layer may be formed on the entire surface including the first electrode. Here, after forming the second electrode in the fifth step may be coated with an insulating moisture barrier film, and in the sixth step, the cutting between the second electrode may use a laser, plasma etching, mechanical method. In the method of manufacturing the organic electroluminescent device as described above, the organic light emitting layer is formed while the shadow mask is brought into close contact with the barrier rib sufficiently or completely, so that color of the organic electroluminescent device is not mixed with neighboring pixels, thereby obtaining a high quality color display panel.
본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing an organic electroluminescent device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 9a 내지 도9h는 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.9A to 9H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an organic electroluminescent device according to the present invention.
먼저, 도 9a에 도시한 바와 같이, 투명 기판(11) 위에 제 1 전극(12)을 형성한 후 일반적인 포토리소그래피 공정을 써서 제 1 전극(12)을 띠(stripe) 모양으로 패터닝한다. 이때 제 1 전극(12)의 재질은 대개 ITO(Indium Tin Oxide)이다.First, as shown in FIG. 9A, after forming the first electrode 12 on the transparent substrate 11, the first electrode 12 is patterned into a stripe shape by using a general photolithography process. In this case, the material of the first electrode 12 is usually indium tin oxide (ITO).
그리고, 도 9b에 도시한 바와 같이, 포토리소그래피 방법으로 제 1 전극(12) 상에 소정 간격을 갖도록 격벽들(16)을 형성한다.9B, partition walls 16 are formed on the first electrode 12 by a photolithography method to have a predetermined interval.
이때 격벽들(16)은 폴리이미드와 같은 고분자 박막 또는 무기 물질로 된 재료로 형성할 수 있으며, 보통은 제 1 전극(12)과 수직하게 형성한다. 그리고, 격벽(16)의 형상은 사각형, 역사다리꼴 등 특별한 제한이 없으며, 두께는 10㎚∼ 수백㎛ 정도이다.In this case, the partitions 16 may be formed of a material made of a polymer thin film or an inorganic material such as polyimide, and are generally formed perpendicular to the first electrode 12. In addition, the shape of the partition 16 does not have a restriction | limiting in particular, such as a rectangle and an inverted trapezoid, and thickness is about 10 nm-several hundred micrometers.
여기서, 격벽(16)의 역할은 이후 공정에서 새도우 마스크(15) 사용하여 레드, 그린, 블루 픽셀을 형성할 때, 픽셀 형성 전에 증착된 정공수송층이 마스크에손상되는 것을 방지한다. 그리고, 이후 공정에서 격벽(16) 위에 증착되어 있는 제 2 전극(14)을 레이저 등으로 잘라내어(재 2 전극의 패터닝) 픽셀레이션할 때, 격벽(16) 아래에 수직 방향으로 형성된 제 1 전극(12)이 레이저에 의해 손상되는 것을 방지한다.Here, the role of the partition wall 16 prevents the hole transport layer deposited before the pixel formation from being damaged by the mask when the red, green, and blue pixels are formed using the shadow mask 15 in a subsequent process. In the subsequent process, when the second electrode 14 deposited on the partition 16 is cut out with a laser or the like (patterning of the second electrode) and pixelated, the first electrode formed in the vertical direction under the partition 16 is formed. 12) prevent it from being damaged by the laser.
이어, 도 9c에 도시한 바와 같이, 산소 플라즈마 처리 또는 UV/오존 클리닝 등을 통해 기판(11)을 세정한 후, 상기 제 1 전극(12)과 격벽들(16) 상에 정공수송층, 정공전달층 중 하나를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 9C, after cleaning the substrate 11 through oxygen plasma treatment or UV / ozone cleaning, a hole transport layer and a hole transport layer are formed on the first electrode 12 and the partition walls 16. Form one of the layers.
예를 들면, 정공주입층으로 CuPC(copper phthalocyanine)을 1∼100 ㎚ 두께로 입히고, 정공전달층으로 흔히 N, N'-diphenyl-N, N'-bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4, 4'-diamine(TPD)를 1∼100 ㎚ 정도 형성한다.For example, 1 to 100 nm thick CuPC (copper phthalocyanine) is coated as the hole injection layer, and N, N'-diphenyl-N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1) is commonly used as the hole transport layer. '-biphenyl) -4 and 4'-diamine (TPD) are formed in amounts of 1 to 100 nm.
그리고, 도 9d에 도시한 바와 같이, 상기 정공주입층이나 정공전달층 중 하나가 형성된 층위에 레드, 그린, 블루 픽셀 중 하나를 먼저 증착한다. 레드, 그린, 블루 픽셀 중 어느 것을 먼저 증착해도 좋으나 레드를 먼저 증착하는 경우를 살펴보자.As shown in FIG. 9D, one of red, green, and blue pixels is first deposited on the layer on which one of the hole injection layer and the hole transport layer is formed. Any of red, green, and blue pixels may be deposited first, but let's look at the case of depositing red first.
일부분만 뚫려 있는 새도우 마스크(15)를 사용하여 기판(11)상의 레드 픽셀과 일치하게 배열하고, 새도우 마스크(15) 반대편에 자석 등을 설치하거나 기계적인 방법으로 마스크와 격벽(16)이 밀착되게 한 후 레드 발광체(21-1)를 형성한다. 레드 발광 물질로는 트리스(8-hydroxy-quinolate)알루미늄(Alq3)에 DCM을 수 % 도핑할 수 있는데 두께는 대략 5∼100 ㎚ 정도이다.The shadow mask 15, which is partially drilled, is used to be aligned with the red pixel on the substrate 11, and a magnet or the like is installed opposite the shadow mask 15, or the mask and the partition 16 are brought into close contact with each other by a mechanical method. After that, the red light-emitting body 21-1 is formed. Red luminescent materials can be doped with DCM in a few percent of tris (8-hydroxy-quinolate) aluminum (Alq 3 ) is about 5 to 100 nm in thickness.
이어, 도 9e에 도시한 바와 같이, 상기 레드 발광체(21-1)을 형성한 후, 자석(22)을 제거하거나 기계적인 밀착장치를 제거하여 마스크(15)와 격벽(16)을 분리한 후 마스크(15)를 이동하여 도 9d와 동일한 방법으로 그린 픽셀에 배열하고 마찬가지로 자석 또는 기계적인 방법으로 격벽(16)과 밀착하여 5∼1000 ㎚ 두께로 그린 발광체(21-2)를 형성한다. 그린 발광 물질로는 Alq3을 사용할 수 있으며, 불순물로 쿠마린 6(coumarin 6)을 써서 발광 효율을 높이기도 한다.Subsequently, as shown in FIG. 9E, after the red light emitter 21-1 is formed, the mask 15 and the partition wall 16 are separated by removing the magnet 22 or removing the mechanical contact device. The mask 15 is moved and arranged in the green pixel in the same manner as in FIG. 9D, and similarly in close contact with the partition 16 by a magnet or mechanical method to form the green light-emitting body 21-2 having a thickness of 5 to 1000 nm. Alq 3 may be used as the green light emitting material, and coumarin 6 may be used as an impurity to increase luminous efficiency.
그리고, 도 9f에 도시한 바와 같이, 상기 그린 발광체(21-2)를 형성한 후, 자석을 제거하거나 기계적인 밀착장치를 제거하여 마스크(15)와 격벽(16)을 분리한 후 마스크(15)를 이동하여 도 9d와 동일한 방법으로 블루 픽셀에 배열하고 마찬가지로 자석(22) 또는 기계적인 방법으로 격벽(16)과 밀착하여 5∼1000 ㎚ 두께로 블루발광체(21-3)를 형성한다. 블루발광 물질로는 1,4-bis(2,2-diphenylvinyl)biphenyl(DPVBi)를 사용할 수 있으며, 도판트로 아미노 치환기 DSA(DSA 아민)를 써서 발광 효율을 높이기도 한다.As shown in FIG. 9F, after the green light emitting body 21-2 is formed, the mask 15 and the partition wall 16 are separated by removing a magnet or a mechanical adhesion device, and then the mask 15. ) Is arranged on the blue pixel in the same manner as in FIG. 9D and similarly in close contact with the partition 16 by the magnet 22 or the mechanical method to form the blue light-emitting body 21-3 having a thickness of 5 to 1000 nm. As the blue light emitting material, 1,4-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl (DPVBi) may be used, and the luminous efficiency may be improved by using an amino substituent DSA (DSA amine) as a dopant.
이어 도 9g에 도시한 바와 같이, 레드, 그린, 블루 픽셀 영역에 발광체를 모두 형성한 후 새도우 마스크(15)를 제거하고, 전체 픽셀 영역을 포함한 전면에 제 2 전극(14)을 형성한다. 제 2 전극(14) 재료로는 Al-Li, Ag-Mg, Ca 등을 사용할 수 있다. 여기서, 제 2 전극(14)을 성막한 후 필요에 따라 제 2 전극(14) 상에 절연성 수분침투방지막을 코팅할 수도 있다.Subsequently, as shown in FIG. 9G, after the light emitters are formed in the red, green, and blue pixel areas, the shadow mask 15 is removed, and the second electrode 14 is formed on the entire surface including the entire pixel area. As the material of the second electrode 14, Al-Li, Ag-Mg, Ca, or the like can be used. Here, after forming the second electrode 14, an insulating moisture penetration prevention film may be coated on the second electrode 14 as necessary.
그러나 이때 격벽(16)의 형상이 도 6a 내지 도6d, 도 7과 같이 오버행(17)을 가지지 않는 경우에는 제 2 전극(14) 형성 후, 제 2 전극(14)간의 절연이 되지 않아 픽셀레이션이 불가능하다. 격벽(16)에 오버행(17)이 형성되어 있더라도 도 9d 내지 도 9f의 과정을 거치면서 오버행(17)이 무너지거나 스크래치가 생겨 인접 픽셀과 크로스토크가 심해져 구동시 화상 표시가 불가능해진다.However, in this case, when the shape of the partition wall 16 does not have an overhang 17 as shown in FIGS. 6A to 6D and 7, after the formation of the second electrode 14, the insulation between the second electrodes 14 is not performed, thereby pixelation. This is impossible. Although the overhang 17 is formed in the partition 16, the overhang 17 collapses or scratches through the processes of FIGS. 9D to 9F, resulting in severe crosstalk with adjacent pixels, thereby making image display impossible during driving.
따라서, 도 9h에 도시한 바와 같이, 제 2 전극(14)의 단락이나 크로스토크 현상을 없애기 위해서는 제 2 전극(14) 형성 후(또는 필요시 절연성 수분침투방지막 코팅 후) 레이저, 플라즈마 에칭 또는 여타의 기계적인 방법을 이용하여 격벽(16) 위의 물질 중 적어도 제 2 전극(14)을 포함하도록 하여 격벽(16) 위의 물질 일부 또는 전부를 절단하여 제 2 전극(14)간의 단락을 없애준다. 이때 격벽(16)은 레이저 등에 의한 제 1 전극(12)의 손상을 방지하는 역할을 동시에 수행한다.Therefore, as shown in FIG. 9H, after eliminating the short circuit or crosstalk of the second electrode 14, after forming the second electrode 14 (or after coating the insulating moisture barrier film, if necessary), laser etching or other By using the mechanical method of the at least the second electrode 14 of the material on the partition 16 to include at least part of the material on the partition 16 to cut off the short circuit between the second electrode (14). . In this case, the partition wall 16 simultaneously serves to prevent damage to the first electrode 12 by a laser or the like.
위와 같이 제작된 샘플을 외부 수분으로부터 보호하기 위해 실링(sealing)하여 소자를 완성한다.In order to protect the sample manufactured as described above from external moisture, the device is completed by sealing.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자 제조방법은 새도우 마스크를 격벽과 충분히 가깝게 하거나 완전히 접촉시키면서 유기 발광층을 형성함으로써 인근 픽셀과 색이 섞이지 않아 고품질의 칼라 디스플레이 패널을 얻을 수 있다.The organic electroluminescent device manufacturing method according to the present invention as described above can form a high quality color display panel by not mixing color with neighboring pixels by forming the organic light emitting layer while bringing the shadow mask into close contact with the partition wall or sufficiently.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.
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