KR100562395B1

KR100562395B1 - 유기 ｅｌ소자 에이징 시험장치

Info

Publication number: KR100562395B1
Application number: KR1020030042645A
Authority: KR
Inventors: 박재규
Original assignee: (주)동아엘텍
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2006-03-23
Also published as: KR20050001083A

Abstract

본 발명은 유기 전계발광 표시소자(OELD)의 에이징 시험장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 장치는 관리PC에 탑재된 시험 프로그램에 따라 EL제어기가 EL지그에 탑재된 유기EL소자의 특성을 시험하기 위한 시스템에 있어서, EL제어기가 전원공급부로부터 전원을 공급받아 분배하는 전원분배부; 관리PC와 통신하고 전체 동작을 제어하기 위한 프로세서; 프로세서의 제어에 따라 시험패턴을 발생하는 인가전압 패턴발생기; 및 프로세서의 제어에 따라 인가전압 패턴발생기로부터 인가된 조건으로 상기 유기EL소자를 구동하고, 유기EL소자에 흐르는 전류를 감지하여 프로세서로 전달하기 위한 EL드라이버로 구성된다.

따라서 본 발명에 따르면 유기EL소자의 생산공정에서 유기EL cell단위의 원판(max : EL 160개 실장) 을 카세트 단위로 라인에 로딩하여 로봇을 이용하여 이송하면서 인라인 시험을 할 수 있다. 특히, 역전압 조건과 정전압 조건을 다양하게 설정하여 자동으로 시험할 수 있으며, 전체 시험운영을 관리 PC를 이용하여 편리하게 수행할 수 있고, 시험결과는 자동으로 데이터베이스로 관리된다.

유기EL, OELD, 역전압 검사, 정전압 검사, 시험, 인라인

Description

유기 ＥＬ소자 에이징 시험장치{ Aging test system for Organic Electroluminescent Display }

도 1은 일반적인 유기 EL소자의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 유기 EL소자 시험시스템의 전체 구성도,

도 3은 도 2에 도시된 EL제어기의 세부 구성 블럭도,

도 4는 도 2에 도시된 지그의 세부 구성도,

도 5는 본 발명이 적용되는 유기 EL소자의 전체 시험구성을 도시한 개략도,

도 6은 도 5의 시험구성에서 정보의 흐름도,

도 7은 본 발명에 따른 시험결과 양/불량을 입력하는 화면의 예.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

202: 관리 PC 204: 허브

206: 신호분배부 210-1~210-10: EL 제어기

211: 전원공급부 212-1~212-4: 전원분배부

213: CPU 214: 패턴발생기

215: 드라이버 216: 전류감지부

217: 아날로그-디지털 변환기 220-1~220-10: EL지그

230: 유기EL소자

본 발명은 유기 전계발광 표시소자(Organic Electroluminescent Display: OELD) 시험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기 EL 소자의 양산 칩의 특성을 대량으로 시험할 수 있는 유기 이엘(EL)소자 에이징 시험장치에 관한 것이다.

최근들어, 고도 정보화 시대를 맞이 하면서 정보를 표시하기 위한 디스플레이 소자의 수요가 증가되어, 새로운 미래형 디스플레이 소자에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 특히, 통신 및 컴퓨터에 관련된 반도체와 디스플레이 등의 소재 개발이 각 분야의 기술 진보에 주요한 관건이 되고 있으며, 현재 사용되고 있는 여러 디스플레이 소자들 중에서 천연색 표시 소자로써의 응용면에서 주목 받고 있는 하나가 유기 전계발광 표시소자(Organic Electroluminescent Display: 이하, 유기 EL소자라 한다)이다.

이러한 유기 전계발광 표시소자(OELD)는 액정표시장치(LCD)와 같은 수광형태의 소자에 비해 응답속도가 빠르고 자체 발광 형태이므로 휘도가 우수하며, 구조가 간단하여 생산이 용이하고 경량박형의 장점을 가지고 있어 LCD백라이트, 휴대용 단말기, 자동항법시스템, 노트북 컴퓨터 등 다양한 분야에 사용될 수 있다.

도 1은 일반적인 유기 EL소자의 개략적인 구성도로서, 유기EL소자(10)는 최하단의 유리기판(17)과, 유리기판(17) 상면에 형성되는 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide), 폴리아닐린(Polyaniline), 은(Au)과 같이 높은 일함수 금속의 제1 전극(양 전극:11), 제1 전극(11)의 상면에 형성되는 유기 박막층(15), 유기 박막층(15) 위에 형성되는 예를 들어 알루미늄(Al)과 같이 낮은 일함수 금속의 제2 전극(음전극: 13), 및 제1 전극(11)과 양(+)으로 접속되고, 제2 전극(13)과는 음(-)으로 접속되는 전원(19)으로 구성된다. 여기서, 유기 박막층(15)은 제1 전극(11)으로부터 주입된 정공(hole)을 발광층(15-2)으로 전달하기 위한 정공 수송층(15-1)과 제2 전극(13)으로부터 주입된 전자를 발광층(15-2)으로 전달하기 위한 전자 수송층(15-3), 및 전자와 정공의 결합에 의해 빛을 발광하기 위한 발광층(15-2)으로 구성된다.

한편, 유기 EL소자의 양상과정에서 생산된 유기 EL소자 칩의 양/불량을 시험할 필요가 있다. 특히, 제품의 신뢰성을 확보하기 위해서는 부품단계에서 열악한 환경조건 하에서 에이징 시험할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 필요성 충족시키기 위해 제안된 것으로, 시험조건을 필요에 따라 다양하게 설정할 수 있고 한번에 다수의 소자를 시험할 수 있는 유기 EL소자 에이징 시험장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 관리PC에 탑재된 시험 프로그램에 따라 EL제어기가 EL지그에 탑재된 유기EL소자의 특성을 시험하기 위한 시스템에 있어서, 상기 EL제어기가 전원공급부로부터 전원을 공급받아 분배하는 전원분배부; 상기 관리PC와 통신하고 전체 동작을 제어하기 위한 프로세서; 상기 프 로세서의 제어에 따라 시험패턴을 발생하는 패턴발생기; 및 상기 프로세서의 제어에 따라 상기 패턴발생기로부터 인가된 조건으로 상기 유기EL소자를 구동하고, 상기 유기EL소자에 흐르는 전류를 감지하여 상기 프로세서로 전달하기 위한 EL드라이버로 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 EL드라이버는 드라이버를 위한 각종 전원 AVDD1과 AGND1 및 AVDD2와 AGND2을 출력하는 4채널을 내장한 제1 디지털 아날로그 변환기와, 채널당 각각 VDOFF, VEN, VGOFF, FGATE를 출력하는 제2 디지털 아날로그 변환기(DAC)로 구성되는 전원 생성부와, 4개의 드라이버를 구동하기 위한 디지털 아날로그 변환기(DAC)의 각 파워 앰프에서 출력되는 8개의 전압을 아날로그 먹스를 이용하여 아날로그 디지털 변환기(ADC)로 전원 리드하는 전원리드부와, 드라이버에서 전류 감지하고자 하는 OELD에 대해 채널을 온하고, 그외의 채널은 오프하여 전류를 측정하게 하는 채널 온/오프 제어부를 포함하고, 상기 지그는 상기 OELD의 시험단자와 접촉하기 위한 니들이 설치된 핀지그를 통해 상기 OELD에 시험전압 및 패턴을 인가하고, 이때 흐르는 전류를 감지하여 해당 OELD를 시험할 수 있게 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 유기 EL소자 시험시스템의 전체 구성도이다.

먼저, 유기 EL 에이징시험시스템은 유기EL 역전압 에이징시스템과, 유기 EL 정전압 검사기로 구성될 수 있다. 역전압 에이징 시스템은 밀봉재(sealant) 도포 및 자외선(UV) 경화가 끝난 유기 EL 판넬 원판을 카세트(CST)단위로 투입하여 역전압 인가 및 항온 챔버를 이용한 일정시간 히팅, 버퍼링 방식 자연냉각 공정, 역전압 인가검사, 카세트(CST) 언로딩 등으로 이루어진 인라인 방식의 역전압 히팅 검사 시스템이다. 역전압 에이징 시스템에서 370*470mm의 셀 원판에 실장되어 있는 최대 160개의 OELD에 대하여 인가 전원단에 역방향 바이어스를 인가함으로써 전계안정을 취하고, 각 OELD 셀에 흐르는 전류를 측정하여 이 측정치로 불량을 판정하기 위한 시스템이다.

유기 EL 정전압 검사기는 역전압 에이징 시스템에서 에이징을 마친 370*470mm의 셀 원판에 실장되어 있는 최대 160개의 OELD에 대하여 점등검사를 위한 시험이다. 정전압 검사기에서는 검사 전에 최대 160개의 OELD에 대하여 미리 점등시의 전류측정을 한 후에 전 셀을 점등하여 목시검사를 통하여 불량을 검출하는 검사기이다.

본 발명의 시험 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 관리PC(202)와, 허브(204), 신호분배기(206: ROMS32), 10개의 전원공급부(211), 10개의 유기EL 제어기(210-1~210-10), 10개의 유기EL 지그(220-1~220-10)로 구성되어 하나의 시스템으로 1600개의 OELD(230)를 시험할 수 있도록 되어 있다.

도 2를 참조하면, 관리컴퓨터(202)는 터치패널 입력을 갖는 일체형으로서 전체 시험과정을 제어하고, 이더넷을 통해 호스트 컴퓨터(도 5의 240)와 통신한다. 또한 GIU를 제공하여 운영자가 전체 시험과정을 제어하기 쉽게 되어 있고, 시험과정에서의 각종 상태나 시험결과 등의 정보를 모니터 화면에 표시한다.

신호분배기(206)는 관리 PC(202)와 허브(204)를 통해 정합되며, 관리PC(202)로부터 수신된 데이터를 각 EL제어기(210-1~210-10)로 전송한다. 또한 각 EL제어기(210-1~210-10)에 대한 ID 기능을 제공하며, 1개 단위로 RS232 채널에 대해 블록을 지정할 수 있고, 전 채널에 대해 브로드캐스팅 기능을 수행할 수 있다. 또한 EL제어기(210-1~210-10)로부터 이벤트 발생 메시지(채널 온/오프, 양호/불량 등)를 수집하고, 관리PC(202)로부터 요구된 모니터링 상태를 수집하여 관리 PC(202)로 전송한다.

EL제어기(210-1~210-10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 전원공급부(211)로부터 전원을 공급받아 분배하는 전원분배부(212-1~212-4)와, 신호분배기(206)와 통신하고 전체 동작을 제어하기 위한 프로세서(213:CPU), 프로세서(213)의 제어에 따라 시험패턴을 발생하는 패턴발생기(214), 4개의 EL드라이버(215)로 이루어지고, 각 드라이버(215)는 OELD(230)에 인가되는 전류를 감지하기 위한 전류감지수단(216)과, 감지된 아날로그 전류값을 디지털로 변환하여 프로세서(213)를 통해 관리PC(202)측으로 전달하는 아날로그-디지털 변환기(217:ADC)로 이루어진다. 즉, EL제어기(210)는 물리적인 접속에 의해 신호분배기(206)로부터 ID를 제공받으며, 이 ID에 의해 PC(202)의 구동 프로그램으로부터 수신 데이터중 자기 아이디(ID)에 대한 명령을 수행한다. 하나의 EL제어기(210)는 4개의 드라이버(215)를 수용하고, 각 드라이버(215)는 40개의 OELD(230)를 구동하므로 최대 160개의 OELD를 구동할 수 있다.

또한 드라이버(215)는 기능에 따라 제어부와 구동부로 이루어지는데, 제어부 는 전원생성부, 전원 리드부, 채널 온/오프 제어부로 구성된다. 전원 생성부는 4채널을 내장한 디지털 아날로그 변환기(DAC) 2개를 사용하며, 하나의 DAC는 드라이버를 위한 각종 전원(AVDD1과 AGND1 및 AVDD2와 AGND2)을 출력한다. 디지털 아날로그 변환기(DAC)의 출력은 최대 2A 용량의 파워 앰프(Power AMP)로 입력되어 증폭기당 20개의 OELD를 구동하고, 각 OELD의 온/오프 제어 및 전류감지를 위해 68핀 커넥터를 통해 드라이버로 입력되고, 드라이버로부터 40개의 AVDD 및 AGND가 출력되어 지그로 50핀 커넥터로 연결된다. 다른 하나의 디지털 아날로그 변환기(DAC)는 채널당 각각 VDOFF, VEN, VGOFF, FGATE를 출력하고, 최대 200mA 용량의 파워 앰프(Power AMP)로 입력되어 앰프당 40개의 OELD를 구동하고, 전원 시퀀스를 위해 릴레이를 사용하여 20개 단위로 온/오프 제어되어 50핀 커넥터로 연결된다.

전원 리드부는 4개의 드라이버를 구동하기 위한 DAC의 각 파워 앰프에서 출력되는 8개의 전압을 아날로그 먹스를 이용하여 아날로그 디지털 변환기(ADC)로 입력되어 전원 리드를 한다.

채널 온/오프 제어부는 PM(Passive Matrix OELD)의 등전위를 위한 공통접지로 인하여 전류 감지를 위해 OELD에 공급되는 AVDD 및 AGND를 온/오프하기 위해 드라이버에 공급되며, 드라이버에서 전류 감지하고자 하는 OELD에 대해 채널을 온하고 그외의 채널은 오프하여 전류 측정한다. AM(Active Matrix OELD)의 경우에는 모든 채널을 온하여 동시에 전류를 측정한다.

드라이버는 전류측정을 각 OELD 채널에 대한 AVDD 및 AGND의 온/오프 기능 및 전류 감지 IC 에서의 출력을 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 통하여 리드하여 수행한다. 드라이버는 제어기로부터 AVDD1과 AGND1 및 AVDD2와 AGND2 그리고 40채널에 대한 온/오프신호를 입력받아 PM의 등전위를 위한 공통접지로 인하여 전류감지를 위해 드라이버에서 전류감지하고자 하는 OELD에 대해서 채널 온하고, 그외의 채널은 채널오프하여 전류 측정한다. AM의 경우에는 모든 채널을 온하여 동시에 전류를 측정한다.

여기서, AM(Active Matrix OELD)과 PM(Passive Matrix OELD) 전원 인가조건은 다음 표 1 및 표 2와 같다.

	역전압DC		역전압AC		정전압
AVDD	-5V	LC측정	0~-5V		10V	±5% ±5V 가변 0.1V step
AGND	10V		Vpp: -20V~+20V offset variable	Duty:1.25,20,50,80% Frq:10,80,250Hz 오차범위: ±0.1㎲	-5V	±5% ±5V 가변 0.1V step
Fgate	10V	±5% ±5V 가변 0.1V step		±5% ±5V 가변 0.1V step	10V
VEN	-20V				-8V
VDoff	-15V				0~13V
VGoff	-10V				-8V	±5%,±5V 가변,0.1V step
전류측정 범위	10㎂~1㎃	±10%			1m~100mA	±10%

	역전압DC		역전압AC		정전압
Anode	0~-5V	LC측정	0~-5V	AM과 동일	10V	AM과 동일
Cathode	0~+25V		-20V~+20V	AM과 동일	-5V	AM과 동일
전류측정범위	0.1㎂~100㎂	±10%			1㎃~100㎃	±10%

다시 도2를 참조하면, 지그(220)는 도 4에 도시된 바와 같이, OELD 제어기 (221)및 드라이버(222)와 와이어 커넥터(223)를 통해 연결되고, 핀 지그(224)에는 OELD의 시험단자와 접촉하기 위한 니들(225)이 설치되어 있다. 따라서 제어기(221)의 제어에 의해 드라이버(222)가 핀지그(224)를 거쳐 니들(225)을 통해 OELD(230)에 시험전압 및 패턴을 인가하고, 이때 흐르는 전류를 감지하여 해당 OELD(230)를 시험한다.

이어서, 상기와 같이 구성되는 시험장치를 이용하여 OELD를 시험하는 전체 과정을 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명이 적용되는 유기 EL소자의 전체 시험구성을 도시한 개략도이고, 도 6은 도 5의 시험구성에서 정보의 흐름도이며, 도 7은 본 발명에 따른 시험결과 양/불량을 입력하는 화면의 예이다.

도 5를 참조하면, 유기 EL소자의 전체 시험구성은 관리 PC(202)에 의해 제어되는 로더(510)와, VCR&ID 마킹유니트(520), 트랜스퍼 유니트(530), 히팅 챔버(540), 쿨링 존(550), 검사기 시스템(560), 언로더(570)로 이루어지 인라인 시스템을 형성하고 있다. 그리고 관리PC(202)는 TCP/IP방식으로 호스트 컴퓨터(240)와 통신하고 있으며, 이러한 시스템은 제조공정의 시험라인에서 채택될 수 있다.

로더(510)는 카세트(CST) 반송장치를 시험라인에 로딩한다. 카세트(CST)가 로딩되면 관리PC(202)는 카세트 아이디를 읽어온다. 이어 VCR&ID 마킹 유니트(520)에서 판넬 아이디를 읽어 오고, 셀 아이디를 마킹한다. 이어 로봇에 의 해 챔버(540)로 이송하고 히팅 단계에서 소정의 조건으로 히팅하고, 역전압 검사를 수행한다. 이어 쿨링 조운(550)에서 쿨링한 후 검사기(560)에서 정전압 검사를 수행한 후 언로더(570)에서 언로딩한다. 이때 로더/언로더(510,570)에서 관리되는 데이터는 CST ID, Lot ID, 판넬정보, 실처리 데이터, 로트 생성정보이고, VCR&ID 마킹(520)에서 관리되는 데이터는 판넬정보와 ID마킹정보이다. 히팅챔버(540)단계에서는 판넬정보, 셀 정보, 셀 판정 코드, 히팅정보, 위치정보등이 관리되고, 쿨링 존(550)에서는 판넬정보가 관리된다. 정전압 검사기(560)에서는 판넬정보, 판넬 판정코드, 셀 판정코드, 셀 정보, 셀 불량코드정보, 위치정보 등이 관리되고, 반송 로봇 유닛(530)에서는 위치정보와 판넬정보가 관리된다.

검사가 완료되면 도 7에 도시된 바와 같이, 터치 스크린(702)에서 표시되는 각 셀 불량 입력창(704)에서 셀의 상태를 입력한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 유기EL소자의 생산공정에서 생산된 칩을 카세트 단위로 라인에 로딩하여 로봇을 이용하여 이송하면서 인라인 시험을 할 수 있다. 특히, 역전압 조건과 정전압 조건을 다양하게 설정하여 자동으로 시험할 수 있으며, 전체 시험운영을 관리 PC를 이용하여 편리하게 수행할 수 있고, 시험결과는 자동으로 데이터베이스로 관리된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

관리PC에 탑재된 시험 프로그램에 따라 EL제어기가 EL지그에 탑재된 유기EL소자의 특성을 시험하기 위한 시스템에 있어서,

상기 EL제어기가

전원공급부로부터 전원을 공급받아 분배하는 전원분배부;

상기 관리PC와 통신하고 전체 동작을 제어하기 위한 프로세서;

상기 프로세서의 제어에 따라 시험패턴을 발생하는 패턴발생기; 및

드라이버를 위한 각종 전원 AVDD1과 AGND1 및 AVDD2와 AGND2을 출력하는 4채널을 내장한 제1 디지털 아날로그 변환기와, 채널당 각각 VDOFF, VEN, VGOFF, FGATE를 출력하는 제2 디지털 아날로그 변환기(DAC)로 구성되는 전원 생성부와, 4개의 드라이버를 구동하기 위한 디지털 아날로그 변환기(DAC)의 각 파워 앰프에서 출력되는 8개의 전압을 아날로그 먹스를 이용하여 아날로그 디지털 변환기(ADC)로 전원 리드하는 전원리드부와, 드라이버에서 전류 감지하고자 하는 OELD에 대해 채널을 온하고, 그외의 채널은 오프하여 전류를 측정하게 하는 채널 온/오프 제어부를 포함하여 구성되어, 상기 프로세서의 제어에 따라 상기 패턴발생기로부터 인가된 조건으로 상기 유기EL소자를 구동하고, 상기 유기EL소자에 흐르는 전류를 감지하여 상기 프로세서로 전달하기 위한 EL드라이버로 구성되고,

상기 지그는

상기 OELD의 시험단자와 접촉하기 위한 니들이 설치된 핀지그를 통해 상기 OELD에 시험전압 및 패턴을 인가하고, 이때 흐르는 전류를 감지하여 해당 OELD를 시험할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 유기 EL소자 에이징 시험장치.
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제1항에 있어서, 상기 OELD시험이 역전압 DC 에이징 시험일 경우,

PM시험의 경우 온도조건이 80℃±3℃이고, 전압조건이 아노드 0V, 케소드 0~-30V 이고,

AM시험의 경우 온도조건이 80℃±3℃이고, 전압조건이 AGND 0V~30V, AVDD 0V~-30V, VEN -15V~-25V, VGoff -10V~-20V, VDoff -5V~-15V, Fgate 5V~15V인 것을 특징으로 하는 유기 EL소자 에이징 시험장치.
제1항에 있어서, 상기 OELD시험이 정전압 검사일 경우,

PM시험의 경우 전압조건이 아노드 0~10V, 케소드 0V이고,

AM시험의 경우 전압조건이 VGoff -13V~-3V, VEN -13V~-3V, AGND -10V~0V, AVDD 5V~15V, VDoff -5V~13V, Fgate 5V~15V인 것을 특징으로 하는 유기 EL소자 에이징 시험장치.
제1항에 있어서, 상기 시험은 DC 또는 AC 조건을 수용하며, AM EL 소자 및 PM EL 소자를 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는 유기 EL소자 에이징 시험장치.