KR20060023497A - Method of stacked oled using patterning mask - Google Patents
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Abstract
본 발명은 OLED 기반기술을 활용하여 R,G,B 적층형 유기물을 장수명, 고휘도, 휘도균일성으로 구동하기 위해 2개의 새도우마스크 패턴닝을 수직으로 교차하여 투명전극의 active area영역과 edge부분에 박막 흡습제나 보호층막(절연체막)을 원하는 모양으로 증착하여 결함을 없앤 후, 각각 발광 영역을 갖는 적층형 유기EL(R,G,B색)을 새도우 마스크를 이용하여 형성하고 다시 2층과 3층이상의 유기EL의 양전극인 투명전극위에 패턴닝 마스크을 서로 수직으로 교차되도록하여 절연체막을 원하는 모양으로 패턴닝하여 적층형 R, G, B를 진공증착하는 기술이다. 이를 위해서는 새도우의 쳐짐이나 발광영역에 새도우마스크에 의한 새도우 현상이 없어야 하고 생산성을 높이기 위하여 다수개의 새도우 마스크 홀더를 진공증착기에 장착하여 구성하는 것이다.The present invention utilizes OLED-based technology to vertically cross two shadow mask patternings to drive R, G, B stacked organic materials with long life, high brightness, and uniformity of brightness. After eliminating defects by depositing an absorbent or protective layer film (insulator film) in a desired shape, laminated organic ELs (R, G, B colors) each having a light emitting region are formed by using a shadow mask. It is a technology to vacuum-deposit lamination type R, G, and B by patterning an insulator film in a desired shape by crossing a patterning mask perpendicularly to each other on a transparent electrode which is an organic EL electrode. For this purpose, there should be no shadow phenomena due to shadow sag or shadow area in the light emitting area, and a plurality of shadow mask holders are mounted in a vacuum evaporator to increase productivity.
OLED(Organic Electronic Luminescence Device), BLU(Back Light Unit)OLED (Organic Electronic Luminescence Device), BLU (Back Light Unit)
Description
도 1은 일반적인 유기 EL 발광소자의 적층구조를 갖는 구조의 공정절차 도면1 is a process procedure diagram of a structure having a laminated structure of a general organic EL light emitting device
도2는 투명전극위에의 Edge와 active area에 절연체막의 형성 도면Fig. 2 shows formation of an insulator film in the edge and active area on the transparent electrode.
도3은 투명전극의 Edge에 절연체막과 흡습제을 형성할 수 있는 마스크 도면3 is a mask diagram for forming an insulator film and a moisture absorbent at the edge of the transparent electrode;
도4는 본 발명에 따른 2개의 직선형 절연체막 형성 새도우 마스크 도면4 is a diagram of two straight insulator film forming shadow masks according to the present invention;
도5는 새도우 마스크패턴을 이용하여 적층한(R, G, B) 구조 도면5 is a structural diagram laminated (R, G, B) using a shadow mask pattern
도6은 본 발명에 따른 2개의 직사각형 절연체막 형성 새도우 마스크 도면Fig. 6 is a diagram of two rectangular insulator film forming shadow masks according to the present invention.
도7은 2개의 마스크패턴으로 만든 투명전극위의 절연체막 현미경사진7 is an insulator film photomicrograph on a transparent electrode made of two mask patterns.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1. Glass 1. Glass
2. Seal line 2. Seal line
3. Edge Passivation(insulator) 3.edge passivation (insulator)
4. OLED active area( 발광영역)4.OLED active area
도8은 절연막 패턴닝마스크를사용하여 2장의 Glass를 겹쳐놓은 도면.Fig. 8 is a diagram in which two pieces of glass are laminated using an insulating film patterning mask.
Organic Light Emitting Diode (OLED)란 "유기EL 이라고도 함", 음극과 양극사이에 빛을 발하는 유기물질을 둔 다이오드 형태로 제작된 디스플레이를 말하며, 지금의 주 응용분야는 단말기 내외부창용등, 중,소형 LCD를 대체하는 차세대 평판 디스플레이 적용에 국한되어있다. 그러나 자체 발광특성, 높은 휘도(>80,000 nit), 저 소비전력(>20 lm/W), 초 박막 소자 (<0.2um), 높은 색 재현률(>90%),고속응답속도(<수십usec) 라는 좋은 특성들을 이용하여 다른 분야로의 적용도 다각적으로 시도 되어지고 있습니다. 그중, 현실적으로 가장 성공 가능성이 높은 것으로 여겨지고 있는 분야가 LCD용 OLED BLU개발이라고 할 수있다. LCD는 현재 평판디스플레이중 가장 큰 시장(2005년 약 40조원)을 형성하고 있으며, 앞으로도 더욱 더 시장을 넓혀 나갈것으로 예측된다. 향후, 저가의 고 품위 LCD 화면 제작을 위해서는 높은 색 재현율을 구현할 수 있는 신개념의 평면 back light unit 개발이 필수적인 상황이다. Organic Light Emitting Diode (OLED) refers to a display made in the form of a diode with an organic material that emits light between an anode and an anode, and its main application field is the inside and outside window of a terminal. It is limited to the application of next-generation flat panel displays to replace LCD. However, self-luminous characteristics, high brightness (> 80,000 nit), low power consumption (> 20 lm / W), ultra thin film (<0.2um), high color reproduction rate (> 90%), fast response speed (<tens usec) It is also tried variously to apply to other fields by using good characteristics. Among them, the field that is considered to be the most successful is the development of OLED BLU for LCD. LCD currently forms the largest market among flat panel displays (about 40 trillion won in 2005), and is expected to expand further. In order to produce low-cost, high-quality LCD screens, it is necessary to develop a new concept flat back light unit that can realize high color reproducibility.
이에, OLED 기반기술을 활용하여 R, G, B, 백색 back light 광원 및 color filter가 필요 없는 full color LCD용 R, G, B, 백색 분리 광원 등 LCD용 신 개념 평면 OLED 광원을 개발하는 것이다.Therefore, it is to develop a new concept flat OLED light source for LCD such as R, G, B, white back light light source and full color LCD R, G, B, white separated light source using OLED based technology.
단일막(1쌍의 전극)에 의존되어 있는 현재의 OLED 기술로는 LCD 백라이트 적용이 어렵고, 높은 휘도, 장 수명, 저 소비전력 등을 요구하는 기술적인 난이도가 상대적으로 높은 back light 적용을 위해 적층 OLED기술을 개발함으로서 그 한계를 극 복하고 있다. 이를 현실화하기 위해서는 유기막 위에 증착되는 투명 전도막 형성 기술이 필수적이고, 또한, 장 수명, 고 효율, 높은 색 재현율 등을 실현하기 위하여 deep blue 재료 및 red, green 인광재료들을 사용하고 실제사용 가능한 FSC LCD용 1.7인치 3층 적층 OLED의 한 화면을 순차적으로 구동시킬 수 있도록 LCD의 광량 조절 기능에 따라 원하는 색들(노란, 보라, 흰색)을 자유롭게 구현할 수 있도록 유기물을 적층하는 기술 개발이 필수적이다.Current OLED technology, which is dependent on a single layer (a pair of electrodes), is difficult to apply LCD backlight, and is laminated for relatively high back light applications requiring high brightness, long life, and low power consumption. The company is overcoming its limitations by developing OLED technology. In order to realize this, a transparent conductive film forming technology deposited on an organic film is essential, and in order to realize long life, high efficiency, and high color reproducibility, deep blue materials and red and green phosphorescent materials are used. It is essential to develop a technology for stacking organic materials to freely implement desired colors (yellow, violet, white) according to the LCD light quantity control function so that one screen of the 1.7 inch 3-layer OLED for LCD can be driven sequentially.
본 발명은 FSC LCD제조 시 가장 중요한 요소기술 중의 하나가 평면 3색(R, G, B) back light 형성 기술이라 할 수 있다. 3 적층 OLED소자를 만드는 기술에서 R, G, B 기본색을 사용해 여러 가지 다른 색들을 구현할 수 있으며, LCD 화면의 색 재현율이 발광된 R, G, B 적층 OLED색에 의존하므로 이를 위해서는 진 공증착한 유기물 R, G, B 유기물을 발광시키기 위해서 투명전극 처리가 중요하게 작용한다. 이를 위해 새도우 마스크 패턴닝를 이용하여 적층형 면 발광 유기EL를 제작해야한다. In the present invention, one of the most important element technologies in manufacturing FSC LCD may be referred to as a planar three-color (R, G, B) back light forming technology. 3 In the technology of making a laminated OLED device, various different colors can be realized by using R, G, and B primary colors, and since the color reproducibility of the LCD screen depends on the emitted R, G, and B laminated OLED colors, In order to emit light of the organic R, G, and B organic substances, the transparent electrode treatment is important. To this end, a laminated surface emitting organic EL should be fabricated using shadow mask patterning.
이에 현재의 OLED기술은 투명전극위에 유기물을 적층하는 일반적인 구조를 사용하지만 유기EL 백라이트는 전면 발광을 시켜야 하므로 기판의 면적이 커지면 유기물 증착 시 기판면적에 따른 결함이 커지기 때문에 투명전극 결함을 줄여주는 처리가 절실하다. 이를 위해 본 발명은 투명전극의 Edge부를 질화실리콘이나 산화 실리콘 박막 보호층과 투명전극의 발광영역(active area)에는 원, 사각형, 육각형등의 박막 보호층을 형성할 수 있는 패턴닝된 마스크를 사용하여 기판의 결함을 해결한 적층형 OLED제작 시 고 휘도 및 휘도 균일성, 장 수명을 유지할 수 있게 하고, 습식 식각 공정을 하지 않아 파티클 발생을 방지하며, 공정의 절차를 줄여 생산성을 높이는데 목적을 두었다. The current OLED technology uses a general structure for stacking organic materials on a transparent electrode, but organic EL backlight needs to emit full surface light, so when the area of the substrate becomes larger, the defect according to the area of the substrate becomes larger. Is desperate. To this end, the present invention uses a silicon nitride or silicon oxide thin film protective layer and a patterned mask that can form a thin film protective layer, such as a circle, a rectangle, or a hexagon, in an active area of the transparent electrode. This method aims to maintain high brightness, uniformity and long life when manufacturing stacked OLEDs that solve the defects of substrates, to prevent particle generation by not performing wet etching process, and to increase productivity by reducing process procedures. .
본 발명은 유기EL 디스플레이 백라이트에 관한 것으로 적층 유기EL 풀 컬러 면광원 제작에 따른 새도우 마스크에 관한 것이다. 기존의 LCD는 형광램프에서 나오는 선광을 평면광으로 바꾸어 주기위해 고가의 광학 sheet(도광판, 확산판, 프리즘 sheet)등을 사용하며 칼라 기능을 추가하기 위해 color filter를 최상부에 형성하여 광 효율이 낮은(약7~8% 이내)반면, OLED를 이용한 FS LCD는 광학 sheet등이 필요 없는 평면광원을 사용하며 color filter기능을 가진 RGB적층으로 형성하기 때문에 normal LCD보다 상대적으로 생산 수율, 광 효율, 색재현율, resolution등이 높아 저가의 고품위 LCD 패널적용이 가능하다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic EL display backlight and to a shadow mask according to the fabrication of a laminated organic full color surface light source. Existing LCD uses expensive optical sheet (light guide plate, diffuser plate, prism sheet) to convert linear light from fluorescent lamp to flat light, and color filter is formed on the top to add color function. On the other hand, FS LCD using OLED uses flat light source that does not need optical sheet and is formed by RGB lamination with color filter function, so it is relatively higher in production yield, light efficiency and color than normal LCD. It is possible to apply low-cost, high-quality LCD panel with high refresh rate and resolution.
기존의 형광램프 면광원을 대체하기 위한 본 발명의 적층형 면 발광 유기EL 백라이트를 제조하기 위해서는 투명 전극 결함을 없애기 위해 패터닝이 중요한데 종래의 기술로는 투명전극위에 절연막을 형성 후 lithography(노광기술-습식식각)나 dry etching(건식식각)을 수행하였다. 이중 노광기술(습식식각)은 투명전극위에 증착된 절연막을 감광제 도포 후 노광시키어 마스크를 형성한다. 이후 마스크 아래에 있는 부분과 외부로 노출된 부분들 사이를 식각용액에 넣어 마스크로 보호되지 않는 부분들이 떨어져 나가게 하는 공정을 말하는데 습식식각공정은 공정이 복잡하고 식각하고 싶은 물질에 따라 다른 식각용액을 사용해야 하며 식각 후 식각물질과 감광제가 남은경우가 있어 파티클이 발생하고, 이후 다시 표면을 세척하여 진공작업 수행 후 박막을 형성하는 기술로 공정절차와 기판 표면 오염의 위험이 있다. 건식 식각 공정은 감광제를 도포하고 패턴닝한 후 플라즈마 속에서 발생한 반응물질 들이 물리적으로 식각될 물질 표면에 충돌하여, 이온, 전자, 광자 등에 이루어지는 화학작용으로서 물리적, 화학적 두 현상이 동시에 적용되어 식각시키는 방법으로 습식식각에 비해 수평과 수직이 같은 비율로 식각되어 원하는 모양의 식각 형상을 얻을 수 있지만 건식식각도 파티클이 생성되어지고 공정이 복잡해진다. In order to manufacture the laminated surface-emitting organic EL backlight of the present invention to replace the conventional fluorescent lamp surface light source, patterning is important in order to eliminate the defect of the transparent electrode. In the conventional technique, after forming an insulating film on the transparent electrode, lithography is performed. Etching) or dry etching was performed. The double exposure technique (wet etching) forms a mask by exposing an insulating film deposited on a transparent electrode after application of a photosensitive agent. Afterwards, the process is a process whereby parts that are not protected by the mask fall off by inserting an etching solution between the part under the mask and the parts exposed to the outside. The wet etching process is complicated and different etching solutions are used depending on the material to be etched. After etching, the etching material and the sensitizer may be left. Particles are generated, and the surface is washed again to form a thin film after vacuum operation. In the dry etching process, the photoresist is applied and patterned, and then the reactants generated in the plasma collide with the surface of the material to be physically etched. In this method, the etched shape can be etched in the same ratio as the horizontal and the vertical compared to the wet etch, but the dry etched particles are generated and the process is complicated.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서 패턴닝된 투명 전극기판위에 2개의 패턴닝 마스크를 이용해 절연층 박막을 증착한 후, 유기물을 진공 증착하는 기술로 이를 위해서는 각각 다르게 패턴닝된 새도우 마스크를 이용해야 한다. 이때 여러 개의 단위소자를 만들게 되면 생산성은 증가하나 기판의크기 만큼 새도우 마스크가 커짐에 따라 처짐 현상이 일어나고 홀더와 새도우 마스크가 완전히 밀착되지 않으면 절연층 박막 증착 시 증착입자들이 원하지 않는 곳에 파고 들어가 증착이 되어 소자를 구동할 수 없게 된다. 본 발명에 따른 목적은 이러한 처짐 현상과 생산성저하 없이 새도우 마스크를 제작하고 소자 수명 및 휘도 균일성, 고 휘도를 얻기 위하여 투명전극위에 패터닝된 절연체를 증착하는 것이다. The present invention has been made to solve the above problems, and after depositing an insulating layer thin film using two patterning masks on a patterned transparent electrode substrate, and vacuum deposition of organic material for this purpose is patterned differently You must use a shadow mask. If several unit devices are made, productivity increases, but sagging occurs as the shadow mask grows as large as the size of the substrate. As a result, the device cannot be driven. An object of the present invention is to fabricate a shadow mask without such sag and loss of productivity, and to deposit a patterned insulator on a transparent electrode to obtain device life, brightness uniformity and high brightness.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기EL 새도우 마스크의 특징은 제1 마스크와 제2 마스크가 서로 수직으로 교차 되는 위치에 각각 발광영역과 전극의 Edge에 절연막을 증착할 수 있도록 차단된 패턴을 갖는 유기 EL에 사용되는 새도우 마스크에 있어서, 상기 새도우 마스크를 장착할 수 있는 다수개의 마스크 홀더가 진공 챔버 속에서 회전하며 원하는 증착 물질 위치로 이동할 수 있도 록하는데 특징이 있다.A feature of the organic EL shadow mask according to the present invention for achieving the above object is that the first mask and the second mask are blocked so as to deposit an insulating film on the light emitting region and the edge of the electrode at the position perpendicular to each other. In a shadow mask used for an organic EL having a pattern, a plurality of mask holders on which the shadow mask can be mounted are characterized by being able to rotate in a vacuum chamber and move to a desired deposition material position.
본 발명은 새도우 마스크를 두개 사용하여 마스크 패턴량을 줄여 기판과 밀착되지 않는 현상을 줄이고, 마스크 밑으로 증착물질이 파고들어 가는것을 줄이는데 있다. 도1 은 2개의 새도우 마스크 패턴을 겹쳐 사용한 전체적인 유기EL 공정을 적어놓았다. The present invention is to reduce the amount of mask pattern by using two shadow masks to reduce the phenomenon of not in close contact with the substrate, and to reduce the penetration of the deposition material under the mask. Figure 1 shows the overall organic EL process using two shadow mask patterns overlaid.
우선 패턴닝된 ITO기판을 진공 챔버에 장착하고 O2플라즈마에서 표면처리를 한 후 ITO기판의 Edge부분과 active area(발광영역)에 고주파 마그네트론 스퍼터링 장치와 열증착기를 이용하여 질화 실리콘 또는 산화 실리콘을 증착하기 위해 이송한다. 이때 도4의 제1 새도우 마스크가 장착된 마스크 홀더위치에 제1 마스크모양을 증착하게 된다. 이후 기판을 로딩 챔버로 이송하고 다시 도4의 제2 새도우 마스크홀더로 회전시켜서 기판을 이송시켜 장착한다. 제2 새도우 마스크 패턴닝 모양이 증착되어지고 도2, 도7와 같은 모양의 패턴이 얻어지게 된다. 다시 유기물(R or G or B)을 증착하기 위해 기판을 열증착기 쪽으로 이송하여 유기물을 증착하고, 이곳에서 음전극인 Al, Ag, Cu등을 증착하여 1층 유기EL소자를 만들고 다시 스퍼터링 장치로 이송하여 양전극인 ITO또는 IZO를 증착한다. 이후 도4 또는 도6의 제1 새도우 마스크홀더와 제2 새도우 마스크홀더에 기판을 재 장착한 후 양전극의 Edge부분과 발광영역을 마스크 패턴닝 모양으로 절연체막을 증착하여 도2와 같은 모양을 만들어 적층 패턴닝 모양을 얻을 수 있다.. First, the patterned ITO substrate is mounted in a vacuum chamber and subjected to surface treatment in O2 plasma. Then, silicon nitride or silicon oxide is deposited on the edge and active area of the ITO substrate by using a high frequency magnetron sputtering device and a thermal evaporator. To transport. At this time, the first mask shape is deposited at the mask holder position where the first shadow mask of FIG. 4 is mounted. Thereafter, the substrate is transferred to the loading chamber and rotated by the second shadow mask holder of FIG. 4 to transfer and mount the substrate. A second shadow mask patterning shape is deposited and a pattern having a shape as shown in Figs. 2 and 7 is obtained. In order to deposit the organic material (R or G or B), the organic material is deposited by transferring the substrate to the thermal evaporator, where Al, Ag, Cu, etc., the negative electrode are deposited to make a one-layer organic EL device, and then transferred to the sputtering device. To deposit the positive electrode ITO or IZO. Subsequently, after remounting the substrate in the first shadow mask holder and the second shadow mask holder of FIG. 4 or 6, the insulator film is deposited on the edge portion and the light emitting area of the positive electrode in a mask patterning shape to form a shape as shown in FIG. 2. Patterning appearance can be obtained.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 유기EL의 새도우 마스크는 면 발 광 유기EL 디스플레이에 있어서 절연체 박막를 쉽게 패턴닝할 수 있어 습식식각과 건식 식각에 비해 공정이 간단해지며 파티클 발생도 없고, 패터닝된 절연체 박막이 면 발광 유기EL 적층형 제작 시 투명전극위에 결함을 줄여 디스플레이구동 시 고 휘도, 휘도균일성, 장 수명을 유지시키는 역활을 하게 된다. 또한 패턴닝 마스크로 박막 흡습제를 증착할 수 있어 유기 EL디스플레이소자의 공정 절차를 줄여 생산성을 높일 수 있다.
As described above, the shadow mask of the organic EL according to the present invention can easily pattern the insulator thin film in the surface-emitting organic EL display, which simplifies the process compared to wet etching and dry etching, and generates no particles. Insulator thin film plays a role of maintaining high brightness, uniformity and long life when driving display by reducing defects on transparent electrode when manufacturing surface-emitting organic EL layered type. In addition, the thin film absorbent may be deposited using a patterning mask to increase productivity by reducing the process procedure of the organic EL display device.
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