(57)【要約】【課題】伝導性高分子のパターニング方法を提供する。【解決手段】基板210上に伝導性高分子層220を形成する工程と、伝導性高分子層上にシャドーマスク230を配列する工程と、シャドーマスクを通じて電荷を帯びた粒子ビーム240を伝導性高分子層に照射して、絶縁層及び伝導性高分子のパターン層を形成する工程と、を含む。【選択図】図２Ｃ
2006216544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に伝導性高分子層を形成する工程と、
前記伝導性高分子層上にシャドーマスクを配列する工程と、
前記シャドーマスクを通じて電荷を帯びた粒子ビームを伝導性高分子層に照射して絶縁層及び伝導性高分子のパターン層を形成する工程と、を含むことを特徴とする伝導性高分子のパターニング方法。
【請求項２】
前記伝導性高分子層は、共役系の高分子からなることを特徴とする請求項１に記載の伝導性高分子のパターニング方法。
【請求項３】
前記絶縁層は、電荷を帯びた粒子ビームが照射された絶縁性高分子層であって、前記伝導性高分子のパターン層は、電荷を帯びた粒子ビームが照射されていない伝導性高分子層であることを特徴とする請求項１に記載の伝導性高分子のパターニング方法。
【請求項４】
前記粒子は、電子またはイオンのうち何れか一つからなることを特徴とする請求項１に記載の伝導性高分子のパターニング方法。
【請求項５】
前記イオンは、Ｈ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ、Ｏ及びＣｓのイオンからなるグループから選択された何れか一つであることを特徴とする請求項４に記載の伝導性高分子のパターニング方法。
【請求項６】
請求項１に記載の伝導性高分子のパターニング方法を利用して設けられた伝導性高分子パターン膜。
【請求項７】
正孔注入層、正孔輸送層及び発光層を備える有機電界発光素子において、
前記正孔注入層、正孔輸送層及び発光層のうち少なくとも何れか一つは、前記請求項６に記載の伝導性高分子パターン膜からなることを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項８】
基板上に前記陽極を形成する工程と、
前記陽極上に伝導性高分子層を形成する工程と、
前記伝導性高分子層上にシャドーマスクを配列する工程と、
前記シャドーマスクを通じて電荷を帯びた粒子ビームを前記伝導性高分子層に照射して絶縁層及び伝導性高分子のパターン層を形成する工程と、
前記伝導性高分子のパターン層及び前記絶縁層上に前記発光層を形成する工程と、
前記発光層上に前記陰極を形成する工程と、を含むことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
【請求項９】
前記伝導性高分子層は、共役系の高分子からなることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁層は、電荷を帯びた粒子ビームが照射された絶縁性高分子層であり、前記伝導性高分子のパターン層は、電荷を帯びた粒子ビームが照射されていない伝導性高分子層であることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記粒子は、電子またはイオンのうち何れか一つからなることを特徴とする請求項８に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記イオンは、Ｈ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ、Ｏ及びＣｓのイオンからなるグループから選択された何れか一つであることを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝導性高分子の新たなパターニング方法に係り、さらに詳細には、電荷を帯びた粒子ビームを利用した伝導性高分子のパターニング方法に関する。また、本発明は、有機電界発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＯＬＥＤ）及びその製造方法に係り、さらに詳細には、電荷を帯びた粒子ビームを利用した伝導性高分子のパターニング方法を適用したＯＬＥＤ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー表示素子への応用に注目されている素子のうちの一つにＯＬＥＤがある。有機化合物を使用して自ら発光する能動発光ディスプレイであるＯＬＥＤは、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）−ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）に比べて構造及び製造工程が簡単で製造コストが安く、かつ低い消費電力、薄型及び早い応答速度などといった様々な特徴を有している。
【０００３】
ＯＬＥＤは、有機材料で電気エネルギーを光エネルギーに変換する素子であって、アノード電極とカソード電極とにそれぞれ注入された正孔及び電子が有機分子で再結合して、励起子が発生することで発光する素子である。
【０００４】
このようなＯＬＥＤの基本的な積層物には、順次に積層された金属陰極、発光層（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｌａｙｅｒ：ＥＭＬ）及び陽極が備えられる。このようなＯＬＥＤの性能は、多層薄膜構造の変化によって多くの影響を受けるが、基本構造に多様な機能層、例えば、正孔輸送層（Ｈｏｌｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）、電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）などの追加により、ＯＬＥＤの発光効率及び寿命が向上する。
【０００５】
前記ＨＴＬは、正孔注入層（Ｈｏｌｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）、ＨＴＬ、電子阻止層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｌｏｃｋｉｎｇ  Ｌａｙｅｒ：ＥＢＬ）などを備える。前記ＨＴＬは、陽極から正孔を注入しやすくするために、イオン化電位の低い電子供与性分子が使用されるが、単分子であるＴＰＤ（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｄｉａｍｉｎｅ）は、長時間熱に露出されると熱的安定性が劣化して、結晶化されて正孔輸送物質の性質を喪失する。したがって、熱的安定性及び高い伝導度を有する伝導性高分子、例えば、ＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ＰＡＮＩ（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ）などが正孔輸送物質として利用される。また、ＯＬＥＤをディスプレイ用として利用するために、伝導性高分子層を基板上にスピンコーティングした後、フォト工程を通じてパターニングする方法が考慮されてきた。
【０００６】
図１は、有機電気発光表示装置のための伝導性高分子の従来のパターニング方法を示す図である（特許文献１参照）。
【０００７】
図１に示すように、従来の方法は、ガラス基板１１０上にＰＥＤＯＴ層１２０をスピンコーティングする工程、及びＰＥＤＯＴ１２０層でコーティングされたガラス基板１１０上に、フォトマスク１３０を通じて強いＵＶ（Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）またはＸ−ｒａｙを照射して絶縁層１５０及びＨＴＬ  １４０を形成する工程を含む。
【０００８】
従来の伝導性高分子のパターニング方法は、フォトマスク１３０を利用して強い光子、例えば、ＵＶまたはＸ−ｒａｙを照射して伝導性高分子パターンを形成する。
【０００９】
前記の従来の伝導性高分子のパターニング方法で、屈折、反射及び干渉の特徴を有する光子が利用されるため、フォトマスク１３０を通過した光子は制御され難く、ウェーブガイディングにより不完全なパターンを形成させる。また、光子のウェーブガイディングを減らすために、フォトマスク１３０とＰＥＤＯＴ層１２０との間隔が狭まれば、フォトマスク１３０とＰＥＤＯＴ層１２０とが接触してＰＥＤＯＴ層１２０が汚染される。さらに、前記の光子を利用したパターニング方法は、高出力の光子を必要とするので、多量のエネルギーが消費されるという問題点がある。
【特許文献１】韓国特許第２００３−００４４５６２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が達成しようとする技術的課題は、伝導性高分子物質層をパターニングするとき、精密なパターンを形成することができ、伝導性高分子層の汚染を減らすことができるだけでなく、相対的に少ないエネルギー消費で済ますことができる伝導性高分子のパターニング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の好ましい一実施例に係る本発明の伝導性高分子のパターニング方法は、基板上に伝導性高分子層を形成する工程と、前記伝導性高分子層上にシャドーマスクを配列する工程と、前記シャドーマスクを通じて電荷を帯びた粒子ビームを伝導性高分子層に照射して絶縁層及び伝導性高分子のパターン層を形成する工程と、を含む。前記伝導性高分子層は、共役系の高分子で形成され得る。
【００１２】
前記絶縁層は、電荷を帯びた粒子ビームが照射された絶縁性高分子層であり、前記伝導性高分子のパターン層は、電荷を帯びた粒子ビームが照射されていない伝導性高分子層からなる。前記伝導性高分子のパターン層は、ＨＩＬまたはＨＴＬとして使用されうる。前記電荷を帯びた粒子は、電子またはイオンである。前記イオンは、Ｈ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ、Ｏ及びＣｓのうち何れか一つで形成され得る。
【００１３】
前記伝導性高分子のパターニング方法は、伝導性高分子のパターンを備える全ての表示素子、例えば、有機電界発光表示装置及び有機ＴＦＴ表示素子などに適用され得る。
【００１４】
すなわち、基板上に設けられる陽極、前記陽極上に設けられる伝導性高分子のパターン層及び絶縁層、前記絶縁層及び前記伝導性高分子のパターン層を覆うＥＭＬ、及び前記ＥＭＬ上に設けられる陰極を備えたＯＬＥＤの製造方法は、前記基板上に前記陽極を形成する工程と、前記陽極上に伝導性高分子層を形成する工程と、前記伝導性高分子層上にシャドーマスクを配列する工程と、前記シャドーマスクを通じて電荷を帯びた粒子ビームが前記伝導性高分子層に照射して前記絶縁層及び前記伝導性高分子のパターン層を形成する工程と、前記伝導性高分子のパターン層及び前記絶縁層上に前記ＥＭＬを形成する工程と、前記ＥＭＬ上に前記陰極を形成する工程と、を含む。前記伝導性高分子層は、共役系の高分子で形成され得る。
【００１５】
前記絶縁層は、電荷を帯びた粒子ビームが照射された絶縁性高分子層であり、前記伝導性高分子のパターン層は、電荷を帯びた粒子ビームが照射されていない伝導性高分子層である。前記粒子は、電子またはイオンのうち何れか一つからなり、前記イオンは、例えば、Ｈ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ、Ｏ及びＣｓのうち何れか一つで形成され得る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による伝導性高分子のパターニング方法は、電荷を帯びた粒子ビーム及びシャドーマスクを利用して精密なパターンを形成し、伝導性高分子層の汚染を減らすだけでなく、相対的に少ないエネルギー消費で済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付された図面を参照して、本発明による伝導性高分子のパターニング方法を説明する。なお、この過程で図に示した層や領域の厚さは、説明の理解を容易にするために、誇張して図示してある。
【００１８】
図２Ａないし図２Ｄは、本発明の一実施形態に係る伝導性高分子のパターニング方法を説明するための工程図である。
【００１９】
図２Ａないし図２Ｄに示すように、基板２１０上に伝導性高分子層２２０を形成する工程（図２Ａ）、伝導性高分子層に離隔してシャドーマスク２３０を配列する工程（図２Ｂ）、及びシャドーマスク２３０を通じて電荷を帯びた粒子ビーム２４０が伝導性高分子層２２０に照射されて（図２Ｃ）、絶縁層２６０及び伝導性高分子のパターン層２５０を形成する工程（図２Ｄ）を含む。
【００２０】
具体的には、図２Ａに示すように、伝導性高分子層２２０は基板２１０上に、湿式工程、例えば、スピンコーティング、ディップコーティング、ロールコーティングまたはインクジェット方法を用いて積層される。ここで、伝導性高分子層２２０は、共役系高分子からなり、例えば、ＰＥＤＯＴ、ＰＡＮＩ等で形成され得る。前記基板２１０は、透明性を有する素材が望ましく、例えば、ガラス、石英及び有機高分子化合物などで形成することができる。
【００２１】
図２Ｂに示すように、前記伝導性高分子層２２０上にシャドーマスク２３０を配列させる。この時、パターンの形成時に伝導性高分子層２２０上に粒子ビーム２４０が照射されるので、伝導性高分子層２２０とシャドーマスク２３０との間隔は狭める必要がない。
【００２２】
図２Ｃに示すように、配列されたシャドーマスク２３０上から電荷を帯びた粒子ビーム２４０が、伝導性高分子層２２０の方向にシャドーマスク２３０を通過して伝導性高分子層２２０上に衝突する。ここで、粒子は、電子またはイオンからなり、イオンは、Ｈ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ、Ｏ及びＣｓのうち、何れか一つで形成されることができる。
【００２３】
図２Ｄは、図２Ｃ工程の結果を示す図である。図２Ｄに示すように、伝導性高分子層２２０に粒子ビーム２４０が照射された後、伝導性高分子層２２０は、粒子ビーム２４０が照射された絶縁層２６０と、粒子ビーム２４０が照射されていない伝導性高分子のパターン層２５０とからなる。このような伝導性高分子のパターン層２５０は、ＨＩＬまたはＨＴＬとして使用されうる。
【００２４】
図３は、図２Ｃ工程の変形例であって、シャドーマスク２３０に所定の電位を印加した状態でパターニングする方法を示す。シャドーマスクは、一つまたは複数個を備えることができる。図３に示すように、電荷を帯びた粒子ビーム２４０は、順次異なる電位を有する複数のシャドーマスク２３０を適切に配列することによって、シャドーマスク２３０を通過した後、伝導性高分子層２２０上に集束させることができる。これは、精密なパターニングが要求される高解像度の素子を製作するときに応用可能である。
【００２５】
図４Ａないし図４Ｃは、本発明の一実施形態によって製造された伝導性高分子層の発光状態を示す図であり写真から書き起こした図である。
【００２６】
図４Ａは、パターニングの形成される前に発光素子が光を放出する姿を示す図であり、図４Ｂは、本発明によるパターニング方法により前記発光素子にパターンを形成した後に光を放出する姿を示す図であり、図４Ｃは、パターン層を２００倍に拡大して示した図である。図４Ｃに示すように、パターン層の表面から放出された光が均一であり、このことから、パターンの境界線が明確で粒子ビームによるウェーブガイディングが減少するということが分かる。
【００２７】
図５は、本発明の一実施形態により伝導性高分子のパターン層が形成されたＯＬＥＤの断面図である。
【００２８】
図５に示すように、基板２１０上に設けられる陽極５１０、陽極５１０上に設けられる伝導性高分子のパターン層２５０及び絶縁層２６０、絶縁層２６０及び伝導性高分子のパターン層２５０を覆うＥＭＬ５２０、及びＥＭＬ５２０上に設けられる陰極５３０を備えたＯＬＥＤの製造方法は、基板２１０上に陽極５１０を形成する工程、両極５１０上に伝導性高分子層を形成する工程、前記伝導性高分子層上にシャドーマスクを配列する工程、前記シャドーマスクを通じて電荷を帯びた粒子ビームが前記伝導性高分子層に照射して絶縁層２６０及び伝導性高分子パターン層２５０を形成する工程、伝導性高分子のパターン層２５０及び絶縁層２６０上にＥＭＬ５２０を形成する工程、及びＥＭＬ５２０上に陰極５３０を形成する工程を含む。
【００２９】
本発明では、粒子ビーム２４０を利用するため、シャドーマスク２３０と伝導性高分子層２２０との接触による伝導性高分子のパターン層２５０の表面の汚染は減り、ウェーブガイディングによる不完全なパターニングの問題を減少させることができる。また、順次異なる電位を帯びたシャドーマスク２３０を適切に配列すれば、粒子が集束されて、さらに微細なパターニングに応用することができる。これと共に、高出力の光子とは違って、粒子ビーム２４０は、利用されるエネルギー消費を減らすことができる。
【００３０】
以下で実施例をもって本発明についてさらに詳細に説明するが、それらは、単に説明の目的のためのものであって、この説明をもって本発明の保護範囲が制限されるものと解釈されてはならない。
【実施例】
【００３１】
実施例１：パターニングされたＯＬＥＤの製作
まず、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）をガラス基板上にコーティングした透明電極基板をきれいに洗浄した後、ＵＶ−オゾンで表面処理を１５分間実施した。
【００３２】
前記ＩＴＯ電極の上部にＢａｙｔｒｏｎ  Ｐ  ＡＩ４０８３（バイエル社製）（ＰＥＤＯＴの商品名）を約５０ｎｍ〜１１０ｎｍの厚さにコーティングした後、１１０℃で約１０分間ベーキングしてＨＴＬを形成した。
【００３３】
前記ＨＴＬがコーティングされた基板を、約１×１０−６〜１×１０−７ｔｏｒｒの真空チャンバの中でシャドーマスクを利用して、エネルギー１００ｅＶの電子ビームを６００秒間照射してパターニングした。
【００３４】
前記ＨＴＬの上部にポリフルオレン系高分子ＴＳ−９をクロロベンゼン１０ｇに溶解させて製造されたＥＭＬ形成用の組成物をスピンコーティングし、ベーキング処理後に真空オーブン内で溶媒を完全に除去してＥＭＬを形成した。このとき、前記ＥＭＬ形成用の組成物は、スピンコーティングに適用する前に０．２μｍのフィルタでろ過され、ＥＭＬの厚さは、前記ＥＭＬ形成用の組成物の濃度及びスピン速度を調節することによって、約５０〜１００ｎｍの範囲となるように調節された。
【００３５】
次いで、前記ＥＭＬの上部に真空度を１×１０−６ｔｏｒｒ以下に維持しつつ、Ｃａ及びＡｌを順次に蒸着してカソードを形成することによってＯＬＥＤを製作した。蒸着時に膜厚及び膜の成長速度は、クリスタルセンサーを利用して調節した。
【００３６】
前記過程によって製作されたＥＬ素子は、ＩＴＯ／ＨＴＬ／発光高分子／Ｃａ／Ａｌの構造を有する複数層型の素子であって、パターニングされた素子の発光形態は、図４Ｂ、図４Ｃに示す通りである。
【００３７】
このような本発明の方法及び装置は、理解を容易にするために、図に示す実施形態を参考として説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点が理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、有機電界発光素子に関連した技術分野に好適に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来の技術による伝導性高分子のパターニング方法を示す図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係る伝導性高分子のパターニング方法を説明するための工程図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に係る伝導性高分子のパターニング方法を説明するための工程図である。
【図２Ｃ】本発明の一実施形態に係る伝導性高分子のパターニング方法を説明するための工程図である。
【図２Ｄ】本発明の一実施形態に係る伝導性高分子のパターニング方法を説明するための工程図である。
【図３】電荷を帯びた粒子ビームが電荷を帯びたシャドーマスクを通過する時に集束されることを示す図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態によって製造された伝導性高分子層の発光形態を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態によって製造された伝導性高分子層の発光形態を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態によって製造された伝導性高分子層の発光形態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態により伝導性高分子のパターン層が形成されたＯＬＥＤの断面を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
２１０    基板
２２０    伝導性高分子層
２３０    シャドーマスク
２４０    粒子ビーム
【図１】
2006216544.tif 000003
【図２Ａ】
2006216544.tif 000004
【図２Ｂ】
2006216544.tif 000005
【図２Ｃ】
2006216544.tif 000006
【図２Ｄ】
2006216544.tif 000007
【図３】
2006216544.tif 000008
【図５】
2006216544.tif 000009
【図４Ａ】
2006216544.tif 000010
【図４Ｂ】
2006216544.tif 000011
【図４Ｃ】
2006216544.tif 000012