본 발명은 유기발광소자를 포함하는 화소영역과 상기 화소영역 외측에 형성되는 비화소영역을 포함하는 제 1 기판; 상기 제 1 기판의 적어도 화소영역 상에 합착되는 제 2 기판; 상기 제 1 기판의 비화소영역과 상기 제 2 기판 사이에 구비되며 상기 기판과 상기 봉지기판을 접착하는 프릿; 및 제 1 기판, 상기 제 2 기판, 및 상기 프릿의 각 외면의 적어도 일영역에 형성되는 수지(resin)로 구성되는 보강재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 유기발광 소자를 포함하는 제 1 기판과, 상기 제 1 기판의 적어도 화소영역을 봉지하는 제 2 기판을 포함하여 구성되는 유기전계발광 표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 제 2 기판의 상기 화소영역 외측으로 프릿 페이스트를 도포하고 소성하여 프릿을 형성하는 제 1 단계; 상기 제 2 기판을 상기 제 1 기판에 합착하는 제 2 단계; 상기 프릿에 레이저 또는 적외선을 조사하여 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판을 접착하는 제 3 단계; 상기 제 2 기판 상면을 마스킹하는 보호필름을 부착하는 제 4 단계; 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판이 접착된 패널을 보강재액에 침지하여 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 틈에 보강재를 침투시키는 제 5 단계; 상기 패널을 상기 보강재액으로부터 인출하고, 상기 패널에 형성된 상기 보강재를 경화시키는 제 6 단계; 및 상기 보호필름을 제거하는 제 7 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 먼저 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 다만, 발명을 보다 명확한 이해를 위해 본 발명의 제조방법에 따라 완성되는 유기전계발광 표시장치를 먼저 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광 표시장치의 평면도이고, 도 3은 도 2의 A-A'의 단면도이다. 이에 따르면, 유기전계발광 표시장치는 기판(100)과, 봉지기판(200), 프릿(150) 및 보강재(160)를 포함하여 구 성된다. 설명의 편의상, 기판(100)은 유기발광 소자를 포함하는 기판을 의미하고, 증착기판(101)은 그 상부에 유기발광 소자가 형성되는 기재가 되는 기판을 의미하는 것으로서 구별하여 설명한다.
기판(100)은 유기발광 소자를 포함하는 판으로서, 제 1 전극(119), 유기층(121) 및 제 2 전극(122)으로 구성되는 적어도 하나의 유기 발광 소자가 형성된 화소영역(100a)과 화소영역(100a)의 외연에 형성되는 비화소영역(100b)을 포함한다. 이하 본 명세서의 설명에서, 화소영역(100a)은 유기 발광 소자로부터 방출되는 빛으로 인해 소정의 화상이 표시되는 영역이고, 비화소영역(100b)은 기판(100)상의 화소영역(100a)이 아닌 모든 영역을 의미한다.
화소영역(100a)은 행 방향으로 배열된 복수의 주사선(S1 내지 Sm) 및 열 방향으로 배열된 복수의 데이터선(D1 내지 Dm)을 포함하며, 주사선(S1 내지 Sm)과 데이터선(D1 내지 Dm)에 유기발광 소자를 구동하기 위한 구동집적회로(300)부터 신호를 인가받는 복수의 화소가 형성되어 있다.
또한, 비화소영역(100b)에는 유기발광 소자를 구동하기 위한 구동집적회로(Driver IC)와 화소영역의 주사선(S1 내지 Sm) 및 데이터선(D1 내지 Dm)과 전기적으로 각각 연결되는 금속배선이 형성된다. 본 실시예에서 구동집적회로는 데이터구동부(170)와 주사구동부(180, 180')를 포함한다.
유기발광 소자는 본 도면에서 능동매트릭스 방식으로 구동되게 도시되어 있므로, 이의 구조를 간략히 설명한다.
기재기판(101) 상에 버퍼층(111)이 형성되는데, 버퍼층(111)은 산화 실리콘 (SiO2) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등과 같은 절연 물질로 형성된다. 버퍼층(111)은 외부로부터의 열 등의 요인으로 인해 기판(100)이 손상되는 것을 방지하기 위해 형성된다.
버퍼층(111)의 적어도 어느 일 영역 상에는 액티브층(112a)과 오믹 콘택층(112b)을 구비하는 반도체층(112)이 형성된다. 반도체층(112) 및 버퍼층(111) 상에는 게이트 절연층(113)이 형성되고, 게이트 절연층(113)의 일 영역 상에는 액티브층(112a)의 폭에 대응하는 크기의 게이트 전극(114)이 형성된다.
게이트 전극(114)을 포함하여 게이트 절연층(113) 상에는 층간 절연층(115)이 형성되며, 층간 절연층(115)의 소정의 영역 상에는 소스 및 드레인 전극(116a, 116b)이 형성된다.
소스 및 드레인 전극(116a,116b)은 오믹 콘택층(112b)의 노출된 일 영역과 각각 접속되도록 형성되며, 소스 및 드레인 전극(116a,116b)을 포함하여 층간 절연층(115)상에는 평탄화층(117)이 형성된다.
평탄화층(117)의 일 영역 상에는 제 1 전극(119)이 형성되며, 이때 제 1 전극(119)은 비아홀(118)에 의해 소스 및 드레인 전극(116a,116b)중 어느 하나의 노출된 일 영역과 접속된다.
제 1 전극(119)을 포함하여 평탄화층(117) 상에는 제 1 전극(119)의 적어도 일 영역을 노출하는 개구부(미도시)가 구비된 화소정의막(120)이 형성된다.
화소정의막(120)의 개구부 상에는 유기층(121)이 형성되며, 유기층(121)을 포함하여 화소정의막(120)상에는 제 2 전극층(122)이 형성되고, 이 때, 제 2 전극층(122) 상부로 보호막(passivation layer)이 더 형성될 수 있을 것이다.
다만, 유기발광소자의 능동매트릭스 구조나 수동매트릭스 구조는 다양하게 변형실시될 수 있고, 각각의 일반적인 구조는 공지되어 있으므로 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략한다.
봉지기판(200)은 유기발광소자가 형성된 기판의 적어도 화소영역(100a)을 봉지하는 부재로, 전면발광 또는 양면발광일 경우 투명한 재질로 형성되며, 배면발광일 경우에는 불투명한 재질로 구성된다. 본 발명에서 봉지기판(200)의 재료는 제한되지 않지만, 본 실시예에서는 전면발광일 경우로 예컨데, 유리가 바람직하게 사용될 수 있다.
봉지기판(200)은 본 실시예에서 판형으로 구성되어 있으며, 적어도 기판(100)상의 유기발광소자가 형성된 화소영역을 봉지한다. 일례로, 본 실시예에서는 데이터구동부와 패드부를 제외한 전 영역을 봉지하고 있다.
프릿(150)은 봉지기판(200)과 기판(100)의 비화소영역(100b) 사이에 형성되어 외기가 침투하지 못하도록 화소영역(100a)을 밀봉한다. 프릿은 본래적으로 첨가제가 포함된 파우더형태의 유리원료를 의미하나, 유리 기술분야에서는 통상적으로 프릿이 용융되어 형성된 유리를 의미하기도 하므로 본 명세서에는 이를 모두 포함하는 것으로 사용한다.
프릿(150)은 봉지기판(200)과 기판(100)이 합착되는 면의 모서리로부터 일정한 간격으로 이격되어 라인을 형성하는 것이 바람직하다. 이는 후술할 보강재(160) 를 형성하는 공간을 확보하기 위함이다.
프릿(150)은 레이저를 흡수하기 위한 흡수재, 열팽창계수를 감소하기 위한 필러(Filler)등을 포함하여 구성되며, 구체적으로 K2O, Fe2O3, Sb2O3, ZnO, P2O5, V2O5, TiO2, Al2O3, B2O3, WO3, SnO, 및 PbO를 포함하여 구성된다. 프릿 페이스트 상태로 봉지기판(200)에 도포되어, 봉지기판(200)과 기판(100) 사이에서 레이저 또는 적외선으로 용융된 후 경화되면서 봉지기판(200)과 기판(100)을 밀봉한다. 이 때, 프릿(150)이 형성하는 라인은 폭이 0.5mm~1.5mm인 것이 바람직하다. 0.5mm이하인 경우 실링시 불량이 다발할 수 있으며, 접착력에서도 문제를 일으킬 수 있고, 1.5mm이상인 경우 소자의 데드스페이스(Dead Space)가 커져 제품품위가 떨어지기 때문이다.
또한, 프릿(150)의 두께는 10 내지 20㎛가 바람직한데, 프릿(150)의 두께가 20㎛ 이상인 경우에는 레이저 실링시에 많아진 양의 프릿(150)을 실링(Sealing)하기 위해 많은 에너지를 필요로 하므로, 이를 위해 레이저의 파워를 높이거나 스캔스피드를 낮추어야 하는데 이로인해 열 손상이 발생될 수 있으며, 10㎛ 이하의 두께에서는 프릿 도포 상태의 불량이 다발할 수 있기 때문이다.
한편, 프릿(150)이 형성하는 라인은 구동집적회로와 직접연결되는 배선구간을 제외하고는 가능한 한 금속배선과 겹쳐지지 않는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이 프릿(150)은 레이저 또는 적외선이 조사되므로, 프릿(150)과 금속배선이 겹쳐질 경우, 금속배선이 손상될 우려가 있기 때문이다.
보강재(160)는 밀봉재로 취성재료인 프릿(150)이 사용되므로 유기전계발광 표시장치가 쉽게 깨어지는 것을 방지하고, 프릿(150)이 융화되어 접착되지 못하거나, 접착력이 약해진 경우 밀봉재의 역할을 겸하기 위한 보강 재료이다.
본 발명에서 보강재는 기판, 봉지기판, 및 프릿의 각 외면의 적어도 일영역에 형성된다. 후술할 바와 같이 보강재가 침지공정을 통하여 형성되므로, 선택적으로 침지하지 않거나, 보호필름을 형성하는 부분을 제외한 모든 부분에 형성할 수 있다.
예를 들어, 유기전계발광 표시장치가 전면발광일 경우, 기판(100)과 봉지기판(200)의 옆면, 프릿(150) 외측, 및 기재기판(100)의 외면에 보강재(160)를 형성할 수 있다. 즉, 봉지기판(200)의 발광영역에만 보호필름(210)을 부착한 후 침지시킴으로써 보호필름(210)이 부착된 부분을 제외한 영역에 보강재(160)를 형성할 수 있다.
마찬가지로, 배면발광일 경우, 기판과 봉지기판의 옆면, 프릿의 외측, 봉지기판의 외면에 보강재를 형성할 수 있다. 또한, 양면발광일 경우 기판과 봉지기판의 옆면, 프릿의 외측등에 보강재를 형성할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 보강재(160)가 내장형 구동집적회로인 데이터구동부(170)는 덮고, 외장형 구동집적회로인 주사구동부(180, 180')는 덮지 않도록 형성되었으나, 설계방식에 따라서 데이터구동부(170) 또는 주사구동부(180, 180')를 덮거나 덮지 않도록 형성될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다.
보강재(160)의 재료는 액상으로 도포되어 자연경화, 열경화, 또는 UV경화되 는 수지(resin)들이 사용될 수 있다. 예컨데, 자연경화되는 재료로서 시안화아크릴레이트가, 바람직하게 30℃초과 80℃미만의 온도에서 열경화되는 재료로서 아크릴레이트가, UV경화되는 재료로 에폭시, 아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트가 이용될 수 있다. 한편, 보강재 형성에 사용되는 보강재액의 점도는 100cp 내지 4000cp범위인 것이 바람직하다. 100cp 미만에서는 보강재가 잘 기판에 잘 입혀지지 않고, 4000cp 초과에서는 기판과 봉지기판의 틈 사이에 침투하지 못하기 때문이다.
전술한 유기전계발광 표시장치는 다양한 방법으로 제조될 수 있을 것이나 본 발명에 따른 제조방법의 실시예를 도 4a 내지 도 4h를 참조하면서 설명한다. 도 4a 내지 도 4h는 유기전계발광 표시장치의 제조공정을 도시하는 공정도이다. 다만, 본 실시예에서는 전면발광일 경우를 예로 설명하나, 양면 또는 배면발광인 경우에도 당업자는 용이하게 변경하여 실시할 것이다.
먼저, 봉지기판(200)의 테두리로부터 소정간격 이격되는 지점에 라인상으로 프릿(150)을 도포하는데, 프릿(150)은 후술할 기판(100)의 비화소영역(100a)에 대응하는 위치에 형성된다. 프릿(150)은 프릿 페이스트 상태로 봉지기판(200)에 도포된 후 소성되어 페이스트에 포함된 수분이나 유기바인더가 제거된 후 경화된다.(도 4a)
다음으로, 별도로 제작된 유기발광소자를 포함하는 화소영역 및 구동집적회로 및 금속배선등이 형성된 비화소영역을 포함하는 기판(100)을 마련하고, 화소영역을 포함한 구간상에 봉지기판(200)을 합착시킨다. (도 4b)
다음으로, 합착된 기판(100)과 봉지기판(200) 사이의 프릿(150)에 레이저 또는 적외선을 조사하여 기판(100)과 봉지기판(200) 사이의 프릿(150)을 용융한다. 이 때, 조사되는 레이저 또는 적외선의 파장은 예컨데, 800 내지 1200nm(보다 바람직하게 810nm)를 사용할 수 있으며, 출력은 25 내지 45와트(watt)인 것이 바람직하며, 프릿 이외의 부분은 마스킹되는 것이 바람직하다. 마스크의 재료는 구리, 알루미늄의 이중막을 사용할 수 있을 것이다. 이후, 용융된 프릿(150)은 경화되면서 기판(100)과 봉지기판(200)을 접착한다. (도 4c)
다음으로, 기판(100) 상에 구동집적회로(Driver IC)를 부착하고, 봉지기판(200)의 외면에 편광판(210)을 부착하고, 편광판(210) 상에 보호필름(220)을 부착한다. 보호필름(220)은 별도의 마스킹재료를 도포하여 형성할 수 있거나, 편광판(210) 자체를 보호하기 위해 사용된 보호필름(220)을 이용할 수 있다. 보호필름(220)은 합착된 패널의 화소영역을 적어도 덮을 수 있는 크기로 제작된다. 한편, 전술한 보호필름 형성은 전면발광을 기준으로 설명한 것으로서, 배면발광일 경우에는 반대편에 보호막이 형성되어야 할 것이고, 양면발광일 경우에는 양면에 보호막이 형성되어야 할 것이다.(도 4d)
보호필름(220)을 형성하는 이유는 후술할 바와 같이 패널 전체를 보강재액에 침지시키게 되는 경우, 화소영역에 보강재액이 묻게되는 것을 방지하기 위함이다.
다음으로, 기판(100)의 패드부에 연결되는 연성회로기판(120; Flexible printed circuit board)을 부착하고, 패드부의 산화를 방지하기 위한 터피(130)를 도포한다. (도 4e)
다음으로, 합착된 패널을 보강재액(300)에 침지한다. 침지시, 적어도 패널의 화소영역이 침지되어, 화소영역 테두리에 형성된 프릿(150)의 외측으로 형성된 기판과 봉지기판(200) 사이의 틈에 보강재액(300)이 침투되도록 한다. 보강재액(300)은 모세관 현상으로 틈사이로 침투된다.(도 4f)
다음으로, 합착된 기판(100)과 봉지기판(200) 사이의 보강재(160)를 경화하는 단계로서, 보강재(160)의 재료가 자외선경화일 경우에는 마스킹한 후 자외선을 조사하고, 보강재(160)의 재료가 열경화일 경우에는 열을 보강재(160)에 조사한다. 열로 경화할 경우, 고온의 열은 유기발광소자에 치명적 손상을 입히므로, 80℃이하의 열을 조사하여 경화되는 재료가 바람직하다.(도 4g)
다음으로, 패널의 외면을 보호하고 있는 보호필름(220)을 제거한다. 한편, 미도시 되었으나 기판의 외면에 뭍게되는 보강재액은 후속공정으로 진행될 브라켓 합착공정에서 접착제로 사용될 수 있다.(도 4h)
본 발명은 상기 실시예들을 기준으로 주로 설명되어졌으나, 발명의 요지와 범위를 벗어나지 않고 많은 다른 가능한 수정과 변형이 이루어질 수 있다. 예컨데, 보강재액의 성분 변경, 보호필름의 형성 위치, 구동집적회로와 연성회로기판의 형성순서 변경등이 그러할 것이다.