KR100387723B1 - 복수의 밀봉층을 가지는 유기 전계발광 표시소자 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

유기 전계발광 표시소자의 내부로 수분이 침투되는 것을 방지함과 아울러 소자내의 산소나 수분등을 흡습하여 소자의 열화 및 변질등을 방지한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기 유리기판 및 유기발광층의 상부에 소수성(HYDORPHOBIC)의 무기물 다공성 미세분말이 포함된 용액으로 도포건조하여 이루어진 무기물층과 상기 무기물층의 상부에 유기 발광층 및 유기물에서 발생되거나 패널내에 존재해 있는 산소 및 수분의 흡착을 위하여 설치한 흡습층과 상기 유리기판의 상부에 설치된 유기발광층, 무기물층 및 흡습층을 외부로부터 차단하기 위하여 불활성화 보호막으로 입힌 페시베이션층으로 이루어진다.

Description

복수의 밀봉층을 가지는 유기 전계발광 표시소자 및 그 제조방법{OELD with a multi-sealing layer and a manufacturing method thereof}

본 발명은 외부로부터 수분이 침투되지 못하도록 유기 EL소자의 유리 기판 및 유기발광층의 상부에 복수의 박막층(THIN FILM)을 형성하여 유기 EL소자가 밀봉되도록 한 복수의 밀봉층을 가지는 유기 전계발광 표시소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 유기 전계발광 표시소자의 공정을 보인 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 먼저 유리기판(1)의 상부에 양극전극으로 사용될 수 있는 투명전극(2)을 형성하고, 상기 투명전극(2)위에 인접하는 전극라인과의 분리를 위하여 역 사다리꼴로 형성된 음극 분리격벽(Cathod Separator)(3)을 형성하고, 그 상부에 발광물질이 포함된 유기막(4)을 증착한다.

그리고 나서 상기 유기 발광층(4)의 상부에 음극전극(Cathod)(5)을 형성하고, 상기 음극전극(5)위에 외부에서 발생된 수분과 산소의 영향을 방지하기 위하여 밀봉층(Encapsulation)(6)이 형성되고, 마지막으로 상기 밀봉층(6)의 계면에 산소나 수분등을 흡습하기 위한 흡습층(7)이 형성된다.

이와 같이 구성된 유기 전계발광 표시소자는 발광 메카니즘의 특성상 외부로부터의 수분이 유입될 경우에 소자 수명의 단축이나 발광효율의 저하 및 발광색의 변질등과 같은 문제점이 발생한다. 그러므로 소자 내부로 수분이 침투되지 못하도록 소자를 외부로부터 격리하여 보호하는 밀봉처리(SEALING)하는 방법이 사용되어왔다.

상기 밀봉처리 방법은 캐소드(5)의 상부에 커버를 위치시키고 내부에 질소가스를 충진시킨 후 테두리를 에폭시와 같은 밀봉재로 캡슐봉함(CAPSULATION)하는 방법이 주종을 이루어 왔으나, 이러한 방법은 유리기판과 캡(CAP)의 밀착성이나 밀봉재 도포시의 정밀성을 도모하기가 쉽지 않을 뿐만 아니라, 유기 발광소자의 발광열이 유기 EL패널의 전도층으로 전달되어 소자의 열화 및 변질을 초래하는 문제점이 발생하였다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 창안된 것으로, 유리 기판 및 유기 발광층의 상부에 다층 박막(multi layer)을 형성하여 유기 EL 소자가 상기 다층 박막으로 밀봉(sealing)되도록 함으로써 외부로부터 유입되는 수분을 방지하고 유기 발광소자의 고온환경에 의한 소자 열화등을 극복할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

이러한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복수의 밀봉층을 가지는 유기 전계발광 표시소자는, 양극전극인 투명전극과, 음극분리격벽, 발광층인 유기막, 음극전극인 캐소드가 순차적으로 형성되어 이루어진 유기 발광층 및 유리 기판(substrate)의 상부에 소수성(HYDORPHOBIC)의 무기물 다공성 미세분말이 포함된 용액으로 도포건조한 무기물층과 상기 무기물층의 상부에 유기 발광층 및 유기물에서 발생되는 산소 및 수분의 흡착을 위하여 형성된 흡습층과 상기 유리기판 상부의 유기발광층, 무기물층 및 흡습층을 외부와의 차단을 위해 불활성화 보호막으로 입힌 페시베이션층으로 이루어진다.

도 1 은 일반적인 유기 전계발광 표시소자의 공정을 보인 단면도.

도 2 는 본 발명에 따라 유기 기판위에 유기발광층을 증착하는 공정을 보인 단면도.

도 3 은 본 발명에 따라 유기 발광층 및 유리기판위에 무기물층이 형성되는 공정을 보인 단면도.

도 4 는 본 발명에 따라 무기물층위에 흡습층을 형성하는 공정을 보인 단면도.

도 5 는 본 발명에 따라 유기 EL소자 전체를 페시베이션층으로 밀봉하는 공정을 보인 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 유리기판 2 : 투명전극

3 : 음극 전극 분리기 4 : 유기막

5 : 음극전극 6 : 밀봉층

7,17 : 흡습층 16 : 무기물층

18 : 페시베이션층

이하 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 복수 밀봉층을 가지는 유기 전계발광 표시소자 및 그 제조방법을 상세히 설명하면 하기와 같다.

먼저 도 2에 도시한 바와 같이, 유리기판(1)위에 양극전극인 투명전극(2)과, 음극분리격벽(3), 발광층인 유기막(4), 음극전극인 캐소드(5)가 순차적으로 형성되어 이루어진 유기 발광층(10)을 증착한다.

그리고 나서 도 3에 도시한 바와 같이, 유기 EL소자의 1차 보호막역할을 하는 무기물층(16)을 상기 유기 발광층(10) 및 유리 기판(substrate)(1)의 상부에 도포건조한다.

상기 무기물층(16)은 외부에서 발생한 수분이 소자 내부로 유입되는 것을 방지하기 위하여 소수성(HYDORPHOBIC)의 무기물 다공성 미세분말을 유기용매에 분산시킨 용액으로 도포한 후 80℃ 미만에서 건조하여 형성시킨 것이다.

또한 상기 무기물 다공성 미세분말은 균일한 크기의 기공이 잘 발달되고 비표면적이 높은 다공성 분말로서 높은 이온교환능과 분자 흡착능을 가져야 하는데 기존의 A- type제올라이트와 같은 합성 제올라이트계나 실리카계통의 첨가제를 사용할 수 있다.

이러한 무기물 다공성 미세분말을 벤젠이나 톨리엔, 실레넨(BTX)등과 같은유기용매에 용해시켜 이루어진 용액으로 유기 EL패널을 구성하는 유리기판(1)위를 도포건조하여 본 발명이 적용되는 상기 무기물층(16)을 구성한다.

또한 상기 무기물층(16)은 흡습성이 좋은 실리카에어로겔의 표면을 소수성(HYDORPHOBIC)으로 개질한 후 유기용매내에서 용해시켜 이루어진 용액으로 상기 유리기판(1) 및 유기발광층(10)의 상부에 도포 및 건조하여 형성할 수도 있다.

상기 실리카 에어로겔은 무기 다공성 고체로서 기체건조 공정에 사용되는 흡착제로서 이는 본 발명이 적용되는 흡착제의 일예에 불과하며 이외에도 황산스트론 티윰이나 보오크 사이트, 알루미나와 같이 기공이 많고, 내부 표면적이 넓으며, 흡착되는 물질과 반응성이 없는 다양한 흡착제들을 본 발명이 적용되는 공정특성에 따라 달리 사용할 수 있다.

상기와 같이 외부로부터의 수분 유입을 방지하기 위한 기존의 캡슐밀봉(Encapsulation)층(6)을 상기 무기물층(16)으로 대체함으로써 종래 유기패널상에서 발생한 유리기판과 캡슐의 밀착성 및 봉함제 도포시의 정밀성 문제를 해결하였을 뿐만 아니라, 유기 발광소자의 고온환경에 의한 소자 열화등을 극저의 열전도도를 갖는 무기물 다공성 미세분말을 통해 극복할 수 있다.

다음에는 도 4 에 도시한 바와 같이 상기 무기물층위에 산소 및 수분 흡습을 위한 흡습층(17)을 증착한다.

도 4 는 유기 발광층(10) 및 유기물에서 발생되는 산소 및 수분의 흡착을 위하여 상기 무기물층(16)위에 흡습층(17)을 증착하는 공정을 보인 단면도로서 흡습제로는 바륨 옥시드나 실리카겔, 염화구리화합물에서 일산화탄소가 흡착된 포화탄소와 같은 흡습제등이 사용될 수 있을 것이다.

이러한 산소 및 수분 흡습을 위한 흡습층 형성공정이 종료되면 소자를 외부로부터 차단하기 위하여 상기 흡습층(17)위에 불활성화 보호막을 입히는 공정으로 진행한다.

도 5 는 유기 EL소자를 외부로부터 완전히 차단하기 위하여 상기 흡습층(17)위에 페시베이션층(불활성화 보호막)(18)으로 봉함하는 단계로서, 상기 페시베이션층(18)은 유기 EL을 구성하는 디바이스들을 수분이나 이온등의 오염에 대하여 불활성화시킴으로써 각 파라미터의 드리프트등을 방지할 수 있도록 한 것이다.

상기 페시베이션층(18)을 형성하는 유리질 재료로는 실리콘 산화막보다 조직이 치밀하고 경도가 높아 일반적으로 반도체 표면의 최종 보호막으로 주로 사용되는 실리콘나이트라이드(SiNx, x는 1, 2, 3....의 정수임)등의 사용이 가능하다.

상기 실리콘 나이트라이드(SiNx)는 SiH₄와NH₃를 사용하여 약 400℃이하에서 플라즈마 화학 증착법을 통해 상기 흡습층(17)위에 증착된다. 즉 상기 페시베이션층(18)은 하부의 흡습층(17)이 포함된 유기 EL패널상의 전도층들과 연결하기 위하여 상기 페시베이션층(18)을 구성하는 절연물(여기서는 실리콘 나이트라이드)에 다공을 만들어 상기 흡습층(17)에 접촉시킨다.

이러한 상기 플라즈마 화학 진공 증착법은 상기 페시베이션층(18)을 흡습층(17)위에 증착하는 방법의 일예에 불과하며, 다양한 화학 기상증착법(CVD)이나 진공 증착법이 상기 무기물층(16)에 적용되는 소수성(HYDORPHOBIC)/ 다공성 무기물이나 바륨옥시드와 같은 흡습제에 따라 달리 적용될 수 있을 것이다.

또한 전술한 공정방법외에도 상기 페시베이션층(18)은 실리카에어로겔을 소수성(HYDORPHOBIC)으로 표면개질(SURFACE MODIFICATION)한 후 톨루엔이나 벤젠등과 같은 유기용매내에서 분쇄 및 분산을 하여 제조된 용액을 흡습층(17)위에 도포하여 형성될 수 도 있을 것이다.

또한 상기와 같은 고온의 화학 기상 증착법(CVD)이 유기EL패널상에서 응용될 수 있는 것은 도 3 에 도시한 바와 같이 유리기판(1) 및 유기발광층(10)위에 다공성 무기물을 도포하여 소자내에서 발생되는 열전도도를 현저히 낮춤으로써 가능해진 것으로, 이는 보다 치밀한 소자의 격리 및 보호를 가능하게 하는 효과를 부가적으로 발생시킨다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 복수의 밀봉층을 가지는 유기 전계발광 표시소자 및 그 제조방법은 밀봉제의 접착성 문제로 인한 SEALING FAIL이 사라지고 고온공정이 필요한 화학 진공 증착등과 같은 방법의 채용이 다공성 무기물층의 채택으로 인하여 가능해져 종래보다 치밀한 소자의 격리 및 보호가 가능해질 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

1. 유리기판과 ;

   상기 유리기판의 상부에 설치되고 투명전극, 음극분리격벽, 유기막, 및 캐소드가 순차적으로 형성된 유기 발광층과 ;

   상기 유리기판 및 유기 발광층의 상부에, 소수성의 무기물 다공성 미세분말과 유기용매가 포함된 용액으로 도포건조한 무기물층과 ;

   상기 무기물층의 상부에 구비되어 산소 및 수분을 흡착하는 흡습층과 ;

   상기 유리기판 상부의 유기발광층, 무기물층 및 흡습층을 봉함처리하 는 불활성화 보호막인 페시베이션층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 복수의 밀봉층을 가지는 유기 전계발광 표시소자.
2. 유리기판의 상부에 유기 발광층을 형성하는 제 1 공정 ;

   상기 유리기판 및 유기발광층의 상부에 소수성의 무기물 다공성 미세분말과 유기용매가 포함된 용액으로 도포건조하여 무기물층을 형성하는 제 2 공정과 ;

   상기 무기물층위에 유기 발광층 및 유기물에서 발생되거나 소자내에 존재하는 산소 또는 수분의 흡착을 위하여 흡습층을 증착하는 제 3 공정과 ;

   상기 유리기판 상부의 유기발광층, 무기물층 및 흡습층을 페시베이션층으로 입히는 제 4 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 복수의 밀봉층을 가지는 유기 전계발광 표시소자의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 무기물층은 ; 상기 유리기판 및 유기발광층의 상부에 소수성으로 표면개질된 실리카에어로겔과 유기용매가 포함된 용액으로 도포건조하여 이루어진 것을 특징으로 하는 복수의 밀봉층을 가지는 유기 전계발광 표시소자의 제조방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 페시베이션층은 ; 흡습제용 분말과 소수성/다공성 미립자를 함께 유기용매에 분산시켜 이루어진 용액으로 도포건조하여 형성한 것을 특징으로 하는 복수의 밀봉층을 가지는 유기 전계발광 표시소자의 제조방법.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 페시베이션층은 ; 소수성으로 표면개질한 실리카에어로겔과 유기용매가 포함된 용액으로 제조된 용액으로 도포건조하여 이루어진 것을 특징으로 하는 복수의 밀봉층을 가지는 유기 전계발광 표시소자의 제조방법.