KR100397785B1 - 유기 전계 발광 소자의 봉지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기 전계 발광 소자의 봉지 방법에 관한 것으로, 종래 발광 기판과 봉지재인 스테인리스 강재질 캐니스터와의 접착력 저하의 문제점을 감안하여 흡습제를 Sus Can의 내부면에 부착하기 전 단계에서 SiH가 첨가된 세정액에 Sus Can을 세척하는 단계(S10A)를 실시하거나, 또는 Sus Can의 표면을 SiO₂로 코팅하는 단계(S10B)를 실시하거나, 또는 Sus Can에서 발광 기판과 접착되는 하면에 요철을 형성하는 단계(S10C)를 실시함으로써 금속 재질의 캡슐인 Sus Can과 발광 기판과의 접착력을 향상시켜 수분의 침투를 방지함으로써 유기 EL 소자의 성능을 극대화시키는 효과를 발휘하도록 하며, 아울러 종래 고비용의 플라즈마 처리를 배제함으로써 제조 비용을 절감하는 효과를 가져오도록 한 것이다.

Description

유기 전계 발광 소자의 봉지 방법{Method for encapsulating in organic electroluminescent display}

본 발명은 유기 전계발광(Organic Electroluminescent) 소자{이하, 유기 EL소자라 칭함)의 봉지 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무기재질인 스텐인리스 강 재질의 봉지재를 전처리 공정을 실시하여 기판과의 접착력을 향상시킴과 아울러 제조 비용을 절감하도록 한 유기 전계 발광 소자의 봉지 방법에 관한 것이다.

평판 디스플레이(FPD:Flat Panel Display)는 사용물질의 종류에 따라 유기물 사용소자와 무기물 사용소자로 구분되고, 무기물 사용소자는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP:Plasma Display Panel)과 전계 방출 디스플레이(FED:Field Emission Display) 등이 있으며, 유기물 사용소자는 액정 디스플레이(LCD:Liquid Crystal Display)와 유기 전계 발광 디스플레이(OELD:Organic Electro Luminescence Display) 등이 알려져 있다.

특히 유기 EL 소자는 현재 상용화된 LCD에 비하여 약 3만 배 이상의 빠른 응답 속도를 가지고 있어 동영상 구현이 가능하고, 자체 발광소자이기 때문에 시야각이 넓고 높은 휘도를 나타내는 등의 장점을 갖는 차세대 전자 디스플레이로 각광받고 있는 실정이다.

이러한 유기EL 소자의 일반적인 제조 공정을 도 1a 내지 도 1e를 참조하여 간략하게 설명한다.

1) ITO 성막 및 패턴 형성 공정 : 발광 기판(1)의 상면에 양극 전극으로 사용되는 투명 전극(ITO)(2)을 형성한다.(도1a)

2) 음극분리 격벽 형성 공정 : 유기 EL 소자는 포토 공정에 의한 패턴의 형성이 어려우므로 기판(1)상에 음극전극의 패턴 형성용 분리 격벽(3)을 형성한다.(도 1b)

3) 유기막 증착 공정 : 양극 전극(2) 및 음극분리 격벽(3)의 상면에 유기막(4)을 증착한다.(도 1c)

4) 음극 전극 형성 공정 : 유기막(4)의 상면에 음극 전극(5)을 형성한다.(도 1d)

5) 봉지(Encapsulation) 공정 : 유기 EL 소자를 외부의 수분 및 산소로부터 보호하기 위하여 내부에 질소가스가 봉입된 상태로 봉지재(Capsule)(6)를 이용하여 밀봉재(7)에 의해 소자의 배면을 봉지한다.(도 1e)

상술한 바와 같은 공정에 의하여 제조된 유기 EL 소자중 봉지재(6)를 스테인리스 강 재질의 캡슐(이하 Sus Can이라 칭함)을 사용한 일예를 도 2를 참조하여 각 구성요소를 간략하게 설명하면 다음과 같다.

투명 기판(10)은 양극(20)과 음극(40) 사이에 가해진 전압에 의하여 유기층(30)에서 발광하는 빛을 투과하여 볼 수 있어야 하므로 통상 유리 기판이 사용된다.

양극 전극(20)은 정공을 공급하는 기능을 하며, 유기층(30)에서 발광된 빛을 투과할 수 있는 인듐 주석 산화막(ITO)과 같은 투명 전극이 사용된다.

유기층(30)은 중앙에 발광층(EML)을 포함되어 있고, 발광층의 하측으로 정공수송층(HTL) 및 정공 주입층(HIL)이, 발광층의 상측으로 전자 수송층(ETL) 및 전자층이 형성되어 있다.

음극 전극(40)은 전자를 공급하여 주며, 전자를 원활하게 공급하여 주기 위하여 일함수가 낮은 금속이 사용된다.

흡습제(50)는 외부로 부터 침투된 습기를 제거하기 위해 유기 EL 소자의 외부 캡핑(Capping)부인 Sus Can(60)의 내부면에 부착되어 있다.

Sus Can(60)은 외부의 습기를 차단하기 위한 것이며, 흡습제(50)가 장착되고, 밀봉재(70)에 의해 발광 기판인 투명 기판(10)과 접착된다. 밀봉재(70)는 투명 기판(10)과 Sus Can(60)을 조립하는데 이용되며, 외부 습기의 침투를 차단하기 위한 것이다.

이와 같이 제조된 유기 EL 소자는 양극 전극(20)에 + 전압이 인가되고, 음극 전극(40)에 - 전압이 인가되면, 양극 전극(20)으로 부터는 정공이 방출되고, 음극 전극(40)으로 부터는 전자가 방출되어 유기층(30)내에서 전자와 정공의 재결합에 의해서 빛을 발하게 되는 것이다.

유기 EL 소자의 제조 공정에서 봉지 공정은 유기 EL 소자를 외부의 수분 및 산소로 부터 보호함으로써 다크 스폿의 발생을 방지하도록 하는 중요한 공정으로서 종래 기술에 의한 봉지 공정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 유기 EL 소자를 외부의 수분 또는 산소 등으로 부터 보호하기 위한 봉지재인 Sus Can(60)을 산소(O₂)또는 아르곤(Ar) 플라즈마 처리하여 세척하고(S1), 세척된 Sus Can(60)의 내부면에 흡습제(50)를 부착한 다음(S2), 기판(10) 가장자리에 밀봉재(70)를 형성한다(S3).

그 다음으로, Sus Can(60)을 기판(10)의 밀봉재(70)에 조립한 후에 (S4), 열 또는 자외선을 조사하여 밀봉재(70)를 경화시킴으로써 Sus Can(60)이 기판(10)의 배면에서 유기EL 소자를 외부와 차단한 상태로 봉지하도록 한다(S5).

상기한 바와 같이 수행되는 종래 기술에 의한 봉지 공정은 다음과 같은 여러가지 문제점들을 갖고 있다.

먼저, 유기 EL 소자의 배면에 흡습제의 장착과 습기의 침투 방지 및 소자의 보호막으로 사용되는 Sus Can(60)은 재료의 특성상 유리 접착용 밀봉재와 달리 그 접착 특성이 저하되어 외부의 습기(H₂O)가 소자 내부로 침투함으로써 소자가 열화되어 패널의 수명이 단축되는 문제가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 투명 기판(10)과 Sus Can(60)의 조립전에 Sus Can(60)을 플라즈마 처리를 함으로써 이러한 문제점을 해결하였다.

그러나 플라즈마 처리와 같은 진공 공정의 도입시 제조 비용이 현저하게 상승되는 문제가 있다.

또한, 플라즈마 처리가 불완전하게 실시되는 경우에는 Sus Can(60)과 밀봉재(70) 사이에 틈새가 발생되어 외부로 부터 습기가 침투됨으로써 패널의 수명을 단축시키는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 Sus Can을 기판에 봉지시키기 전 단계에서 적절한 전처리공정을 수행하여 무기물 재질의 Sus Can의 접착력을 향상시켜 외부 습기의 침투를 방지함으로써 제품의 수명을 증대시킴과 아울러 성능을 향상시키려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 접착력을 향상시키기 위한 Sus Can의 전처리 공정을 간소화하여 작업성을 향상시키고, 제조 비용을 절감하려는 것이다.

도 1a 내지 도 1e는 일반적인 유기 전계 발광 소자의 제조 공정을 순차적으로 보인 단면도.

도 2는 일반적인 유기 전계 발광 소자의 구조도.

도 3은 종래 기술에 의한 유기 전계 발광 소자의 봉지 공정도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 유기 전계 발광 소자의 봉지 공정도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유기 전계 발광 소자의 봉지 공정도.

도 6은 본 발명의 또 다른실시예에 의한 유기 전계 발광 소자의 봉지 공정도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 ; 발광 기판 20 ; 양극 전극

30 ; 유기막 40 ; 음극 전극

50 ; 흡습제 60 ; Sus Can

70 ; 자외선 밀봉재

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 일측면에 의한 유기 전계 발광 소자의 봉지 방법은 흡습제를 Sus Can의 내부면에 부착하기 전에 SiH가 첨가된 세정액에 Sus Can을 세척하는 단계(S10A)를 실시하여 금속 재질의 캡슐인 Sus Can과 기판과의 접착력을 향상시키도록 한 것이다.

본 발명 유기 전계 발광 소자의 봉지 방법의 다른 측면에 의한 방법은 흡습제를 Sus Can의 내부면에 부착하기 전에 Sus Can의 표면을 SiO₂로 코팅하는 단계(S10B)를 실시하여 금속 재질의 캡슐인 Sus Can과 기판과의 접착력을 향상시키도록 한 것이다.

본 발명에 유기 전계 발광 소자의 봉지 방법의 또 다른 측면에 의하면 흡습제를 Sus Can의 내부면에 부착하기 전에 Sus Can에서 발광 기판과 접착되는 하면에 요철을 형성하는 단계(S10C)를 실시함으로써 금속 재질의 캡슐인 Sus Can과 기판과의 접착력을 향상시키도록 한 것이다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여보다 상세하게 설명한다.

본 발명은 유기 EL 소자의 봉지 공정에서 무기물인 Sus Can을 사용하는 경우에 기판에 Sus Can을 부착하기 전에 Sus Can을 다양한 방법에 의하여 전처리하여 봉지 효과를 극대화시키도록 한 것이다.

<본 발명의 일실시예>

본 발명의 일실시예는 도 4에 나타난 공정도에서 보는 바와 같이, Sus Can의 세척시 실랜(Silane;SiH)을 초순수(DI water)에 0.1∼10％ 첨가한 세정액을 사용하여 세척을 실시한 후(S10A)에, Sus Can의 내부면의 흡습제를 부착하고(S20), 이후 Sus Can과 기판을 자외선 밀봉재를 이용하여 접착하는 단계(S30∼S50)를 수행하게 된다.

이와 같이 초순수에 실랜을 첨가한 세정액으로 세척이 실시된 Sus Can은 자외선 밀봉재와의 접착력이 현저하게 향상되므로 결과적으로 기판과의 접착상태가 양호해지게 되는 것이다.

<본 발명의 다른 실시예>

본 발명의 다른 실시예에 의한 제조 공정은 도 5에 나타난 바와 같다.

즉, Sus Can을 기판에 조립하기 전에 Sus Can의 표면에 이산화실리콘(SiO₂)을 0.001∼10 ㎛의 두께로 코팅처리한 후(S10B)에, Sus Can의 내부면의 흡습제를 부착하고(S20), 이후 Sus Can과 기판을 자외선 밀봉재를 이용하여 접착하는단계(S30∼S50)를 수행하도록 한다.

이와 같이 Sus Can의 표면이 이산화실리콘으로 코팅처리가 되어 있기 때문에 Sus Can의 표면은 유리 재질의 기판과 동일한 재질로 표면처리가 되어 자외선 밀봉재와의 접착력이 향상되는 것이다.

<본 발명의 또 다른 실시예>

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로서, Sus Can이 기판과 접착되는 하면에 요철을 형성함으로써 자외선 밀봉재와의 접촉면적을 증대시켜 궁극적으로 기판과의 접착력을 향상시키게 된다.

이때, 요철을 형성하는 방법은 화학적인 방법 또는 물리적인 방법을 사용할 수 있는 바, 화학적인 처리는 Sus Can의 하면에 염산(HCl) 또는 질산(HNO₃) 등으로 부식시킴으로써 요철을 형성하는 방법이 사용되어질 수 있다.

또한, 물리적인 방법으로는 Sus Can의 하면에 소정의 도구를 사용하여 요철을 형성하는 방법이 있다.

이와 같이 화학적 또는 물리적인 방법에 의하여 Sus Can의 하면에 요철을 형성한 다음(S10)에 초순수를 사용하여 세척을 실시하도록 하며, 이후 Sus Can의 내부면의 흡습제를 부착하고(S20), Sus Can과 기판을 자외선 밀봉재를 이용하여 접착하는 단계(S30∼S50)를 수행하는 것은 동일하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 유기 전계 발광 소자의 봉지 방법에 의하면 기존 Sus Can의 플라즈마 처리시 불완전 처리에 따른 수분 침투에 따른 성능 저하를 감안하여 Sus Can과 기판과의 접착력을 강화시켜 제품의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 종래 플라즈마 처리에 의한 고비용 발생에 따른 경비부담을 해소하여 제조 비용을 현저하게 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. SiH가 첨가된 세정액에 Sus Can을 세척하는 단계(S10A);

   세척된 Sus Can의 내부면에 흡습제를 부착하는 단계(S20);

   발광 기판의 가장자리에 자외선 밀봉재를 형성하는 단계(S30);

   Sus Can을 발광 기판의 자외선 밀봉재에 조립하는 단계(S40);

   자외선을 조사하여 자외선 밀봉재를 경화시킴으로써 Sus Can을 발광 기판과 접착하는 단계(S5)를 포함하는 유기 전계 발광 소자의 봉지 방법.
2. Sus Can의 표면을 SiO₂로 코팅하는 단계(S10B);

   Sus Can의 내부면에 흡습제를 부착하는 단계(S20);

   발광 기판 가장자리에 자외선 밀봉재를 형성하는 단계(S30);

   Sus Can을 발광 기판의 자외선 밀봉재에 조립하는 단계(S40);

   자외선을 조사하여 자외선 밀봉재를 경화시킴으로써 Sus Can을 발광 기판과 접착하는 단계(S5)를 포함하는 유기 전계 발광 소자의 봉지 방법.
3. 발광 기판과 접착되는 Sus Can의 하면에 HCL 또는 HNO₃로 산처리하여 요철을 형성하는 단계;

   상기 요철을 형성한 Sus Can의 내부면에 흡습제를 부착하는 단계;

   발광 기판의 가장자리에 자외선 밀봉재를 형성하는 단계;

   상기 Sus Can의 하면에 형성된 요철을 상기 발광 기판의 가장자리에 형성된 자외선 밀봉재에 부착하는 단계;

   자외선을 조사하여 상기 자외선 밀봉재를 경화시켜 Sus Can을 발광 기판과 접착시키는 단계를 포함하는 유기 전계 발광 소자의 봉지 방법.
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