KR100647677B1 - 금속 보강층을 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 그제조방법 - Google Patents
금속 보강층을 포함하는 유기 전계 발광 소자 및 그제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 디스플레이 영역, 패드부, 및 상기 디스플레이 영역 외측에 배치된 밀봉층을 포함하는 기판, 및 상기 디스플레이 영역을 밀봉하는 밀봉 기판을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 밀봉층 상부 및 상기 밀봉층의 외곽을 따라서 기판 상에 형성된 금속 보강층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 밀봉층과 기판의 계면이 생기는 소자 외곽부에 간이한 방법으로 금속막을 도입함으로써 방습도를 현저하게 향상시킬 수 있다.
유기 전계 발광 소자, 금속 보강층
Description
도 1은 종래 기술에 따른 유기 전계 발광 소자에 대한 개략적인 단면도를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 유기 전계 발광 소자에 있어서, 소자 에지부로부터의 열화 현상을 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 대한 개략적인 단면도를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 일 태양에 따라서 요홈부를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 대한 구조를 나타낸 도면이다.
<도면 부호에 대한 간단한 설명>
110, 310, 410: 기판 120, 320, 420: 디스플레이 영역
130, 330, 430: 패드부 140, 340, 440: 밀봉층
350: 금속 보강층 460: 요홈부
470: 구동 회로부 480: 단자부
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 밀봉층과 기판의 계면이 생기는 소자 외곽부에 간이한 방법으로 금속막을 도입함으로써 방습도를 현저하게 향상시킨 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이 소자나 유기 전계 발광 소자 또는 무기 전계 발광 소자 등의 평판 디스플레이 장치는 그 구동방식에 따라서, 수동 구동방식의 패시브 매트릭스 (Passive Matrix: PM)형과 능동 구동방식의 액티브 매트릭스 (Active Matrix: AM)형으로 구분된다. 상기 PM형은 단순히 애노드와 캐소드가 각각 컬럼 (column)과 로우 (row)로 배열되어 캐소드에는 로우 구동 회로로부터 스캐닝 신호가 공급되고, 이 때, 복수의 로우 중 하나의 로우만이 선택된다. 또한, 컬럼 구동 회로에는 각 화소로 데이터 신호가 입력된다. 한편, 상기 AM형은 박막 트랜지스터를 이용해서 각 화소 당 입력되는 신호를 제어하는 것으로서, 방대한 양의 신호를 처리하기에 적합하여 동영상을 구현하기 위한 디스플레이 장치로서 많이 사용되고 있다.
상기 평판 디스플레이 장치 중 유기 전계 발광 디스플레이 장치는 애노드 전극과 캐소드 전극의 사이에 유기물로 이루어진 유기 발광층을 포함한다. 이러한 유기 전계 발광 소자는 상기 전극들에 각각 애노드 전압 및 캐소드 전압이 인가됨에 따라서 애노드 전극으로부터 주입된 정공 (hole)이 정공 수송층을 경유하여 유기 발광층으로 이동되고, 전자는 캐소드 전극으로부터 전자 수송층을 경유하여 유 기 발광층으로 주입되어, 이 유기 발광층에서 전자와 홀이 재결합하여 여기자 (exciton)를 생성하고, 이러한 여기자가 여기 상태에서 기저 상태로 변화됨에 따라서, 유기 발광층의 형광성 분자가 발광함으로써 화상을 형성한다. 풀 컬러 유기 전계 발광 디스플레이 장치의 경우에는 유기 전계 발광 소자로서 적색 (R), 녹색 (G), 및 청색 (B)의 삼색을 발광하는 화소를 구비토록 함으로써 풀 컬러를 구현한다.
그러나, 일반적으로, 유기 전계 발광 소자는 수분 및 외기에 의해서 열화되는 특성을 지니고 있으며, 따라서 수분 및 외기의 침투를 방지하기 위한 밀봉 구조를 필요로 한다.
종래에는 금속 캔이나 글래스를 홈을 가지도록 캡 형태로 가공하여 그 홈에 수분의 흡수를 위한 건습제를 파우더 형태로 탑재하거나, 필름 형태로 제조하여 양면 테이프를 이용하여 접착하는 방식을 이용하였다. (미국 특허 제5,771,562호 및 일본 특개평 제03-261091호) 또한, 유기 전계 발광부 상부에 유기물 및 무기물을 교대로 증착하여 보호층을 형성하는 방법도 이용되었다. (미국 특허 제6,266,695호 및 미국 특허 제6,570,325호)
상기 종래기술 중, 건습제를 탑재하는 방식은 공정이 복잡하여 재료 및 공정 단가를 상승시키고, 전체적인 기판의 두께가 두꺼워지면서 봉지에 이용되는 기판이 투명하지 않아서 전면 발광 또는 양면 발광에 이용될 수 없다는 문제점이 있었다. 더욱이, 금속 캔을 이용하는 경우에는 구조적으로 견고하지만, 에칭된 글래스를 이용하는 경우에는 구조적으로 취약하여 외부 충격에 의해서 쉽게 손상된다는 문제점 도 있었다. 또한, 필름 형태로 봉지하는 경우에도, 수분의 침투를 방지하는데 한계가 있고, 제조공정 또는 사용 중에 찍히는 경우에는 파손의 우려가 있어서, 내구성과 신뢰성이 높지 못하므로 실제 양산에 적용되기에는 무리가 있었다.
마지막으로, 유기 전계 발광부 상부에 유기물 및 무기물을 교대로 증착하여 보호층을 형성하는 방법의 경우에도, 유기물 함유층의 투습도 및 투기도가 지나치게 커서 보호층으로서의 전체적인 배리어 특성이 저하된다는 문제점이 있었다. 더욱이, 이러한 다중 박막 보호층을 채용한 유기 전계 발광 소자의 경우에, 소자의 중앙부로는 외기 및 수분의 침투를 어느 정도 억제할 수 있는 효과가 있지만, 소자 외곽의 에지부는 공정상의 한계로 인하여 소자 중앙부에서와 같은 침투 방지 효과를 얻을 수가 없다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점들을 해결하여, 전면 발광 또는 양면 발광에도 용이하게 적용가능하고, 구조적으로 견고하며, 특히 밀봉층과 기판의 계면이 생기는 소자 외곽부에 간이한 방법으로 금속 보강층을 도입함으로써 방습도를 현저하게 향상시킬 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 일 구현예에서,
디스플레이 영역, 패드부, 및 상기 디스플레이 영역 외측에 배치된 밀봉층을 포함하는 기판; 및
상기 디스플레이 영역을 밀봉하는 밀봉 기판을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서,
상기 밀봉층 상부 및 상기 밀봉층의 외곽을 따라서 기판 상에 형성된 금속 보강층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 발명은 또한 다른 구현예에서,
디스플레이 영역, 패드부, 및 상기 디스플레이 영역 외측에 배치된 밀봉층을 포함하는 기판을 제조하는 단계; 상기 밀봉층 상부 및 상기 밀봉층의 외곽을 따라서 기판 상에 금속 보강층을 형성하는 단계; 상기 디스플레이 영역을 밀봉하는 밀봉 기판을 제조하는 단계; 및 상기 기판 및 상기 밀봉 기판을 합착하는 단계를 포함하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 밀봉층 상부 및 밀봉층의 외곽을 따라서 기판 상에 금속 보강층을 포함함으로써, 특히 밀봉층과 기판과의 계면으로의 외기 및 수분 침투가 현저하게 억제된다.
일반적으로, 밀봉층은 유기 전계 발광 소자의 중앙부에서는 외기와 수분의 침투 경로를 길게 해주는데 효과적이지만, 소자 외곽의 에지부에서는 공정상의 한계로 인해서 소자의 중앙부에서와 같은 배리어층으로서의 역할을 충분히 수행하지 못한다. 이에, 본 발명에서는 밀봉층과 기판의 계면이 발생되는 소자 외곽부에 화소에 영향을 주지 않는 한도 내에서 간이한 방법으로 금속 보강층을 도입함으로써 방습도를 현저하게 향상시킨 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있게 된다.
즉, 종래기술에서는 발광 영역에 오픈 마스크를 이용하여 유/무기 복합층을 다중 적층하여 밀봉층을 형성한다고 하더라도, 스크라이빙을 하게 될 경우에는, 측면에 의한 수분 등의 침투에는 취약할 수 밖에 없게 된다.
도 1에는 종래 기술에 따른 유기 전계 발광 소자에 대한 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 기판 (110)의 일면 상부에는 하나 이상의 화소들로 구성되는 디스플레이 영역 (120)이 형성되어 있고, 이러한 디스플레이 영역 (120)의 외곽 쪽으로 적어도 일측에는 하나 이상의 단자로 구성되는 패드부 (130)가 배치된다. 상기 디스플레이 영역 (120)의 외측에는 기판 (110)과 함께 밀봉재를 통하여 상기 디스플레이 영역 (120)을 밀봉시키는 밀봉층 (140)이 배치된다.
그러나, 이와 같은 종래 기술에 따른 유기 전계 발광 소자의 경우, 기판 (110)과 밀봉층 (140) 사이의 계면을 통한 수분 침투가 용이해지며, 결과적으로 소자 에지부를 열화시키는 현상을 초래하게 된다. 도 2를 참조하면, 측면 취약부로의 수분 침투로 인해서, 소자 제작 후 보관 가속 수명 등을 시험할 경우, 소자 에지부로부터 열화 현상이 발생되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 현상은 밀봉층과 기판의 계면이 침투한 외부 수분의 통로 역할을 하게 됨으로써 더욱 가속화 된다.
본 발명에서는, 이러한 밀봉층과 기판의 계면이 발생되는 소자 외곽부로의 수분 침투로를 차단하기 위해서, 밀봉층 상부 및 밀봉층의 외곽을 따라서 기판 상에 형성된 금속 보강층을 포함한다.
도 3에는 본 발명의 일구현예에 따른 유기 전계 발광 소자에 대한 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 기판 (310)의 일면 상부에는 하나 이 상의 화소들로 구성되는 디스플레이 영역 (320)이 형성되어 있고, 이러한 디스플레이 영역 (320)의 외곽 쪽으로 적어도 일측에는 하나 이상의 단자로 구성되는 패드부 (330)가 배치된다. 상기 디스플레이 영역 (320)의 외측에는 기판 (310)과 함께 밀봉재를 통하여 상기 디스플레이 영역 (320)을 밀봉시키는 밀봉층 (340)이 배치된다. 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 이와 같은 밀봉층 (340) 상부 및 밀봉층 (340)의 외곽을 따라서 기판 상에 형성된 금속 보강층 (350)을 포함한다.
바람직하게는, 상기 금속 보강층의 재질은, 이에 제한되는 것은 아니지만, Al, Cu, Ag, Mo, Ti, Ni, Cr 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속일 수 있다.
또한, 상기 금속 보강층의 두께는 10nm 내지 500nm인 것이 바람직한데, 상기 금속 보강층의 두께가 10nm 미만인 경우에는 낮은 성막 균일도 및 높은 투습도의 문제점이 있어서 바람직하지 않고, 상기 금속 보강층의 두께가 500nm를 초과하는 경우에는 공정 시간이 많이 소요되고, 이에 따른 소자의 열손상 가능성의 문제점이 있어서 바람직하지 않다.
바람직하게는, 상기 금속 보강층은 패드부가 존재하는 부분에서는 상기 밀봉층에 의해서 상기 패드부와 분리됨으로써 상기 패드부와의 직접 접촉이 방지된다. 도 3을 참조하면, 도시된 단면도의 좌측 부분, 즉 패드부가 존재하지 않는 부분에서는 금속 보강층과 기판이 직접 접촉하고 있으나, 도시된 단면도의 우측 부분, 즉 패드부가 존재하는 부분에서는 밀봉층이 외곽쪽으로 더욱 연장됨으로써 금속 보강층이 패드부와 직접 접촉하지 않고, 밀봉층에 의해서 패드부와 분리되는 것을 알 수 있다. 이는, 패드부와 금속 보강층이 직접적으로 접촉됨으로써 쇼트 현상이 초래되는 것을 방지하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 상기 금속 보강층은 밀봉층 상부 및 밀봉층의 외곽을 따라서 기판 상의 하나 이상의 절연층 상부에 형성될 수도 있다. 이 경우, 금속 보강층은 기판과 직접 접촉하기 보다는 기판 상에 형성된 절연층과 접촉하게 된다.
바람직하게는, 상기 기판 중 적어도 일부에는 요홈부가 형성되어 있으며, 상기 금속 보강층의 적어도 일부는 상기 기판 상의 요홈부를 덮는다.
도 4a 및 도 4b에는 이러한 요홈부를 갖는 전계 발광 소자에 대한 개략적인 평면도가 도시되어 있는데, 도 4a에 도시된 바와 같이 요홈부 (460)는 디스플레이 영역 (420) 외측으로 단속적으로 형성될 수도 있고, 도 4b에 도시된 바와 같이 밀봉 영역으로의 산소 및 습기 침투를 보다 확실하게 차단할 수 있도록 폐곡선으로 형성될 수도 있다. 상기와 같은 요홈부는 기판에 대한 사전 처리 방식으로 형성될 수 있는데, 예를 들어, 에칭, 레이저 식각 등의 다양한 방법으로 형성될 수 있다.
다른 구현예에서, 본 발명은 또한, 디스플레이 영역, 패드부, 및 상기 디스플레이 영역 외측에 배치된 밀봉층을 포함하는 기판을 제조하는 단계; 상기 밀봉층 상부 및 상기 밀봉층의 외곽을 따라서 기판 상에 금속 보강층을 형성하는 단계; 상기 디스플레이 영역을 밀봉하는 밀봉 기판을 제조하는 단계; 및 상기 기판 및 상기 밀봉 기판을 합착하는 단계를 포함하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조방법은 하기 단계에 의해서 수행된다.
먼저, 디스플레이 영역, 패드부, 및 상기 디스플레이 영역 외측에 배치된 밀봉층을 포함하는 기판을 제조한다. 상기 밀봉층은 SiO2, SiNx 등의 절연 재료를 증착시킴으로써 형성될 수 있으며, 이러한 증착 방법으로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 스퍼터링, 화학기상증착법 (CVD), E-빔 (e-beam) 열증착법, 및 열적 이온 빔 보조증착법 (thermal ion beam assited deposition) 등과 같은 진공 성막법이 사용될 수 있으며, 상기 CVD 방법으로는 IPC-CVD (Induced Coupled Plasma-Chemical Vapor Deposition), CCP (Capacitively Coupled Plasma)-CVD, SWP (Surface Wave Plasma)-CVD 방법 등이 사용될 수 있다.
이어서, 상기 밀봉층 상부 및 상기 밀봉층의 외곽을 따라서 기판 상에 금속 보강층을 형성한다.
금속 보강층의 증착 방법으로는 열증착법, E-빔, 스퍼터링, 및 레이저 식각 증착 (laser ablation deposition) 등과 같은 진공 성막법이 사용될 수 있고, 이 증착 공정에서 새도우 마스크 (shadow mask)를 이용하여 금속 보강층을 패터닝할 수 있다.
다음으로, 상기 디스플레이 영역을 밀봉하는 밀봉 기판을 제조하고, 이를 상기 기판과 합착함으로써 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자를 완성할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 전면 발광형, 배면 발광형, 또는 양 면 발광형에 모두 적용가능하며, 그 구동 방식이 특별히 제한되지는 않으므로, 패시브 매트릭스 (PM) 구동 방식 및 액티브 매트릭스 (AM) 구동 방식 모두에 적용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전면 발광 또는 양면 발광에도 용이하게 적용가능하고, 구조적으로 견고하며, 특히 밀봉층과 기판의 계면이 생기는 소자 외곽부에 간이한 방법으로 금속 보강층을 도입함으로써 방습도를 현저하게 향상시킬 수 있는 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
Claims (9)
- 디스플레이 영역, 패드부, 및 상기 디스플레이 영역 외측에 배치된 밀봉층을 포함하는 기판; 및상기 디스플레이 영역을 밀봉하는 밀봉 기판을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서,상기 밀봉층 상부 및 상기 밀봉층의 외곽을 따라서 기판 상에 형성되며, 열증착법, E-빔, 스퍼터링, 및 레이저 식각 증착 (laser ablation deposition)으로 이루어진 군으로부터 선택된 진공 성막법 또는 새도우 마스크 (shadow mask)를 이용한 패터닝 방법에 의해서 형성된 금속 보강층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 금속 보강층은 Al, Cu, Ag, Mo, Ti, Ni, Cr 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 금속 보강층의 두께는 10nm 내지 500nm인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 금속 보강층은 패드부가 존재하는 부분에서는 상기 밀봉층에 의해서 상기 패드부와 분리됨으로써 상기 패드부와의 직접 접촉이 방지되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 금속 보강층은 밀봉층 상부 및 밀봉층의 외곽을 따라서 기판 상의 하나 이상의 절연층 상부에 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 기판 중 적어도 일부에는 요홈부가 형성되어 있으며, 상기 금속 보강층의 적어도 일부는 상기 기판 상의 요홈부를 덮는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제6항에 있어서, 상기 요홈부는 폐곡선을 이루는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 디스플레이 영역, 패드부, 및 상기 디스플레이 영역 외측에 배치된 밀봉층을 포함하는 기판을 제조하는 단계;상기 밀봉층 상부 및 상기 밀봉층의 외곽을 따라서 기판 상에 금속 보강층을 형성하는 단계;상기 디스플레이 영역을 밀봉하는 밀봉 기판을 제조하는 단계; 및상기 기판 및 상기 밀봉 기판을 합착하는 단계를 포함하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
- 제8항에 있어서, 상기 금속 보강층은 열증착법, E-빔, 스퍼터링, 및 레이저 식각 증착 (laser ablation deposition)으로 이루어진 군으로부터 선택된 진공 성막법 또는 새도우 마스크 (shadow mask)를 이용한 패터닝 방법에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
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