KR100754120B1 - 유기전계발광 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 유기전계발광 표시 장치 및 그 제조 방법에 대해 개시된다. 개시된 본 발명의 유기전계발광 표시 장치는, 화소 영역과 비화소 영역으로 나누어지며 상기 화소 영역에 제 1 전극, 유기 박막층 및 제 2 전극으로 이루어진 유기전계발광 소자가 형성된 제 1 기판과; 상기 제 1 기판의 상기 화소 영역 및 비화소 영역의 일부와 대응되도록 배치된 제 2 기판과; 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 비화소 영역의 주변부를 따라 소정 폭으로 형성된 프릿을 포함하며, 상기 프릿은 레이저 빔을 조사하여 상기 프릿의 소정 폭에 대하여 소정 비율을 갖는 솔리드 라인이 형성된 점에 그 특징이 있다.

본 발명의 유기전계발광 표시 장치 및 그 제조 방법은 레이저 빔을 조절하여 프릿폭의 소정비율을 갖는 솔리드 라인이 형성되도록 조사하여 프릿이 충분히 용융될 수 있다.

유기전계발광, 프릿, 밀봉, 레이저, 접착력

Description

유기전계발광 표시 장치의 제조 방법{Method of manufacturing organic light emitting display device}

도 1a, 도 2a 및 도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 표시 장치 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 평면도.

도 1b, 도 2b 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 표시 장치 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 단면도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 빔 폭을 조절하여 프릿폭의 소정비율을 갖는 솔리드 라인이 형성되도록 조사되는 것을 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 유기전계발광 소자 101: 버퍼층

102: 반도체층 103: 게이트 절연막

104a: 게이트 전극 104b: 주사 라인

104c, 106d: 패드 105: 층간 절연막

106a 및 106b: 소스 및 드레인 전극

106c: 데이터 라인 107: 평탄화층

108: 애노드 전극 109: 화소 정의막

110: 유기 박막층 111: 캐소드 전극

200: 기판 210: 화소 영역

220: 비화소 영역 300: 봉지 기판

320: 프릿 321: 솔리드 라인

410: 주사 구동부 420: 데이터 구동부

본 발명은 유기전계발광 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 빔을 조절하여 프릿폭의 소정비율을 갖는 솔리드 라인이 형성되도록 조사하여 프릿이 충분히 용융될 수 있는 유기전계발광 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 유기전계발광 표시 장치는 화소 영역과 비화소 영역을 제공하는 기판과, 밀봉(encapsulation)을 위해 기판과 대향되도록 배치되며 에폭시와 같은 실런트(sealant)에 의해 기판에 합착되는 용기 또는 기판으로 구성된다.

기판의 화소 영역에는 주사 라인(scan line)과 데이터 라인(data line) 사이에 매트릭스 방식으로 연결된 다수의 발광 소자가 형성되며, 발광 소자는 애노드(anode) 전극 및 캐소드(cathode) 전극과, 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 형성되고 정공 수송층, 유기발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기 박막층으로 구성된다.

그런데 상기와 같이 구성되는 발광 소자는 유기물을 포함하기 때문에 수소 및 산소에 취약하며, 캐소드 전극이 금속 재료로 형성되기 때문에 공기중의 수분에 의해 쉽게 산화되어 전기적 특성 및 발광 특성이 열화된다. 그래서 이를 방지하기 위해 금속 재질의 캔(can)이나 컵(cup) 형태로 제작된 용기나, 유리, 플라스틱 등의 기판에 흡습제를 파우더 형태로 탑재시키거나 필름 형태로 접착하여 외부로부터 침투되는 수분, 산소 및 수소가 제거되도록 한다.

그러나 흡습제를 파우더 형태로 탑재시키는 방법은 공정이 복잡해지고 재료 및 공정 단가가 상승되며, 표시 장치의 두께가 증가되고 전면 발광에는 적용이 어렵다. 또한, 흡습제를 필름 형태로 접착하는 방법은 수분을 제거하는 데 한계가 있고 내구성과 신뢰성이 낮아 양산에는 적용이 어렵다.

그래서 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 프릿(frit)으로 측벽을 형성하여 발광 소자를 밀봉시키는 방법이 이용되었다.

국제특허출원 PCT/KR2002/000994호(2002. 5. 24)에는 글래스 프릿(glass frit)으로 측벽이 형성된 인캡슐레이션 용기 및 그의 제조 방법에 대해 기재되어 있다.

대한민국특허공개 특2001-0084380호(2001.9.6)에는 레이저를 이용한 프릿 프레임 밀봉 방법에 대해 기재되어 있다.

대한민국특허공개 특2002-0051153호(2002.6.28)에는 레이저를 이용하여 프릿층으로 상부 기판과 하부 기판을 봉착시키는 패키징 방법에 대해 기재되어 있다.

프릿으로 발광 소자를 밀봉시키는 방법을 이용하는 경우 프릿이 도포된 봉지 기판을 발광 소자가 형성된 기판에 합착시킨 후 봉지 기판의 배면에서 레이저를 조 사하여 프릿이 기판에 용융 접착되도록 한다.

그러나 이때 레이저가 봉지 기판과 프릿을 통해 기판으로 조사되기 때문에 프릿과 직접적으로 접촉되는 기판의 온도가 봉지 기판의 온도보다 낮게 유지된다. 예를 들어, 레이저가 조사될 때 봉지 기판의 온도는 1000℃ 정도가 되지만, 기판의 온도는 600℃ 정도가 된다. 그러므로 프릿이 완전히 용융되지 않은 상태에서 기판에 접착되기 때문에 프릿과 기판의 계면 접착력이 약하여 표시 장치에 약간의 충격이 가해지거나, 기판이나 봉지 기판 중 어느 한 쪽에 힘이 가해질 경우 쉽게 분리될 수 있다.

그러나, 종래와 같은 레이저를 이용하여 프릿을 하판에 봉착시키는 방법에 있어 프릿을 따라 레이저 빔을 조사하게 되는데 조사되는 레이저 빔이 상기 프릿의 폭의 중심부에 조사되기 때문에 그 중심부로부터 일정 거리밖에 있는 구간은 레이저의 파워가 약하여 프릿의 경화가 약하게 이루어지는 문제점이 발생된다.

본 발명의 목적은 레이저 빔을 조절하여 프릿폭의 소정비율을 갖는 솔리드 라인이 형성되도록 조사하여 프릿이 충분히 용융될 수 있는 유기전계발광 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 프릿과 기판의 접착력이 강화될 수 있도록 한 유기전계발광 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계발광 표시 장치는,

화소 영역과 비화소 영역으로 나누어지며 상기 화소 영역에 제 1 전극, 유기 박막층 및 제 2 전극으로 이루어진 유기전계발광 소자가 형성된 제 1 기판과; 상기 제 1 기판의 상기 화소 영역 및 비화소 영역의 일부와 대응되도록 배치된 제 2 기판과; 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 비화소 영역의 주변부를 따라 소정 폭으로 형성된 프릿을 포함하며, 상기 프릿은 레이저 빔을 조사하여 상기 프릿의 소정 폭에 대하여 소정 비율을 갖는 솔리드 라인이 형성된 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기전계발광 표시 장치의 제조방법은, 화소 영역과 비화소 영역으로 나누어진 제 1 기판의 상기 화소 영역에 제 1 전극, 유기 박막층 및 제 2 전극으로 이루어진 유기전계발광 소자를 형성하는 단계와; 상기 비화소 영역과 대응되는 제 2 기판의 주변부를 따라 소정 폭으로 프릿을 형성하는 단계와; 상기 화소 영역 및 비화소 영역의 일부와 중첩되도록 상기 제 2 기판을 상기 제 1 기판 상부에 배치하는 단계와; 상기 제 2 기판의 배면에서 레이저 빔을 상기 프릿 폭의 소정 비율을 갖는 솔리드 라인이 형성되도록 조사하여 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 접착시키는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시 예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서, 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

도 1a, 도 2a 및 도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기전계발광 표시 장치 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이고, 도 1b, 도 2b 및 도 3b는 단면도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 화소 영역(210)과, 화소 영역(210)을 둘러싸는 비화소 영역(220)이 정의된 기판(200)을 준비한다. 화소 영역(210)의 기판(200)에는 주사 라인(104b) 및 데이터 라인(106c) 사이에 매트릭스 방식으로 연결된 다수의 유기전계발광 소자(100)를 형성하고, 비화소 영역(220)의 기판(200)에는 화소 영역(210)의 주사 라인(104b) 및 데이터 라인(106c)으로부터 연장된 주사 라인(104b) 및 데이터 라인(106c), 유기전계발광 소자(100)의 동작을 위한 전원공급 라인(도시안됨) 그리고 패드(104c 및 106d)를 통해 외부로부터 제공된 신호를 처리하여 주사 라인(104b) 및 데이터 라인(106c)으로 공급하는 주사 구동부(410) 및 데이터 구동부(420)를 형성한다.

유기전계발광 소자(100)는 애노드 전극(108) 및 캐소드 전극(111)과, 애노드 전극(108) 및 캐소드 전극(111) 사이에 형성된 유기 박막층(110)으로 이루어진다. 유기 박막층(110)은 정공 수송층, 유기발광층 및 전자 수송층이 적층된 구조로 형성되며, 정공 주입층과 전자 주입층이 더 포함될 수 있다. 또한, 유기전계발광 소자(100)의 동작을 제어하기 위한 스위칭 트랜지스터와 신호를 유지시키기 위한 캐패시터가 더 포함될 수 있다.

여기서, 유기전계발광 소자(100)의 제조 과정을 도 1b를 통해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 화소 영역(210) 및 비화소 영역(220)의 기판(200) 상에 버퍼층(101)을 형성한다. 버퍼층(101)은 열에 의한 기판(200)의 피해를 방지하고 기판(200)으로부터 이온이 외부로 확산되는 것을 차단하기 위한 것으로, 실리콘 산화막(SiO₂)이나 실리콘 질화막(SiNx)과 같은 절연막으로 형성한다.

화소 영역(210)의 버퍼층(101) 상에 활성층을 제공하는 반도체층(102)을 형성한 후 반도체층(102)을 포함하는 화소 영역(210)의 전체 상부면에 게이트 절연막(103)을 형성한다.

반도체층(102) 상부의 게이트 절연막(103) 상에 게이트 전극(104a)을 형성한다. 이때 화소 영역(210)에는 게이트 전극(104a)과 연결되는 주사 라인(104b)이 형성되고, 비화소 영역(220)에는 화소 영역(210)의 주사 라인(104b)으로부터 연장되는 주사 라인(104b) 및 외부로부터 신호를 제공받기 위한 패드(104c)가 형성되도록 한다. 게이트 전극(104a), 주사 라인(104b) 및 패드(104c)는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 등의 금속, 또는 이들 금속의 합금이나 적층 구조로 형성한다.

게이트 전극(104a)을 포함하는 화소 영역(210)의 전체 상부면에 층간 절연막(105)을 형성한다. 그리고 층간 절연막(105)과 게이트 절연막(103)을 패터닝하여 반도체층(102)의 소정 부분이 노출되도록 콘택홀을 형성하고, 콘택홀을 통해 반도체층(102)과 연결되도록 소스 및 드레인 전극(106a 및 106b)을 형성한다. 이 때 화소 영역(210)에는 소스 및 드레인 전극(106a 및 106b)과 연결되는 데이터 라인(106c)이 형성되고, 비화소 영역(220)에는 화소 영역(210)의 데이터 라인(106c)으 로부터 연장되는 데이터 라인(106c) 및 외부로부터 신호를 제공받기 위한 패드(106d)가 형성되도록 한다. 소스 및 드레인 전극(106a 및 106b), 데이터 라인(106c) 및 패드(106d)는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al) 등의 금속, 또는 이들 금속의 합금이나 적층 구조로 형성한다.

화소 영역(210)의 전체 상부면에 평탄화층(107)을 형성하여 표면을 평탄화시킨다. 그리고 평탄화층(107)을 패터닝하여 소스 또는 드레인 전극(106a 또는 106b)의 소정 부분이 노출되도록 비아홀을 형성하고, 비아홀을 통해 소스 또는 드레인 전극(106a 또는 106b)과 연결되는 애노드 전극(108)을 형성한다.

애노드 전극(108)의 일부 영역이 노출되도록 평탄화층(107) 상에 화소 정의막(109)을 형성한 후 노출된 애노드 전극(108) 상에 유기 박막층(110)을 형성하고, 유기 박막층(110)을 포함하는 화소 정의막(109) 상에 캐소드 전극(111)을 형성한다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 화소 영역(210) 및 비화소 영역(220)의 일부와 중첩되는 크기의 봉지 기판(300)을 준비한다. 봉지 기판(300)으로는 유리와 같이 투명한 물질로 이루어진 기판을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 실리콘 신화물(SiO₂)로 이루어진 기판을 사용한다.

비화소 영역(220)과 대응되는 봉지 기판(300)의 주변부를 따라 밀봉을 위한 프릿(320)을 형성한다. 프릿(320)은 화소 영역(210)을 밀봉시켜 수소 및 산소나 수분의 침투를 방지하기 위한 것으로, 화소 영역(210)을 포함하는 비화소 영역(220) 의 일부를 둘러싸도록 형성한다. 여기서, 상기 프릿(320)이 형성된 외곽영역에 보강 흡습제를 더 형성할 수 있다.

프릿은 일반적으로 파우더 형태의 유리 원료를 의미하지만, 본 발명에서는 레이저 흡수재, 유기 바인더, 열팽창 계수를 감소시키기 위한 필러(Filler) 등이 포함된 페이스트(paste) 상태의 프릿이 레이저나 적외선에 의해 용융된 상태를 의미할 수 있다.

예를 들어, 스크린 프린팅 또는 디스펜싱 방법으로 적어도 한 종류의 전이 금속이 도핑된 페이스트(paste) 상태의 유리 프릿을 14 ~ 50㎛의 높이 및 0.6 ~ 1.5㎜의 폭으로 도포한 후 수분이나 유기 바인더가 제거되어 경화되도록 소성시킨다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 화소 영역(210) 및 비화소 영역(220)의 일부와 중첩되도록 봉지 기판(300)을 도 1a 및 도 1b와 같이 유기전계발광 소자(100)가 형성된 기판(200)의 상부에 배치한다. 그리고 봉지 기판(300)의 배면에서 프릿(320)을 따라 레이저를 조사하여 프릿(320)이 용융되어 기판(200)에 접착되도록 한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 빔 폭을 조절하여 프릿폭의 소정비율을 갖는 솔리드 라인이 형성되도록 조사되는 것을 도시한 도면이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 제 2 기판의 배면에서 레이저 빔(A)을 상기 프릿폭(B) 이상으로 조사하여 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 접착시키게 된다.

보다 상세하게는, 상기 레이저 빔 폭(A)은 상기 프릿폭(B)의 0.6 ~ 1.5㎜ 이 상이 되도록 파워를 조절하여 조사하게 된다. 이때, 상기 레이저는 36 내지 38W 정도의 파워로 조절하여 조사하며, 일정한 용융 온도 및 접착력이 유지되도록 프릿(320)을 따라 일정한 속도 예를 들어, 10 내지 40㎜/sec, 바람직하게는 20㎜/sec 정도의 속도로 이동시킨다.

이때, 상기 레이저 빔을 상기 프릿(320)에 조사하게 되면 레이저 빔의 중심부에 의해 실질적으로 상기 프릿(320)이 경화되는 폭이 결정된다. 즉, 상기 프릿(320)은 중앙이 경화되는 솔리드 라인(321)이 형성된다.

상기 프릿(320)의 솔리드 라인(321)의 폭(C)은 상기 프릿 폭의 50 ~ 80 %의 비율을 갖는 폭으로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 레이저 빔 폭은 상기 솔리드 라인(321)의 폭(C)이 상기 프릿 폭(B)의 소정 비율을 갖도록 파워를 조절하여 조사하게 된다.

따라서, 이상의 본 발명에서 설명된 바와 같이, 상기 레이저 빔 폭(A)을 상기 프릿 폭(B) 이상으로 조사함으로써 레이저 빔의 중심부로부터 일정 거리밖에 있는 구간에도 레이저 빔이 고루 조사되어 솔리드 라인(320)이 상기 프릿(320)의 소정비율로 형성됨으로써 전체적으로 경화가 잘 되도록 할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 효과를 극대화시키기 위해서는 표시 장치를 설계할 때 프릿(320)과 일치되는 비화소 영역(220)의 기판(200) 상에 금속 라인 등과 같은 패턴에 조사되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시 예에서는 프릿(320)이 화소 영역(210)만을 밀봉시키도록 형성된 경우를 설명하였으나, 이에 국한되지 않고 주사 구동부(410)를 포함하도록 형성 할 수 있다. 이 경우 봉지 기판(300)의 크기도 변경되어야 한다. 또한, 프릿(320)을 봉지 기판(300)에 형성한 경우를 설명하였으나, 이에 국한되지 않고 기판(200)에 형성할 수 있으며, 프릿(320)을 기판(200)에 용융 접착시키기 위해 레이저를 사용하였으나, 적외선과 같은 다른 광원을 사용할 수 있다.

이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 실시 예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상에서와 살펴본 바와 같이, 본 발명의 유기전계발광 표시 장치의 제조 방법은 레이저 파워를 조절하여 레이저 빔의 폭을 프릿폭 이상으로 조사하여 프릿이 충분히 용융될 수 있다.

Claims (10)

1. 화소 영역과 비화소 영역으로 나누어지며 상기 화소 영역에 제 1 전극, 유기 박막층 및 제 2 전극으로 이루어진 유기전계발광 소자가 형성된 제 1 기판과;

   상기 제 1 기판의 상기 화소 영역 및 비화소 영역의 일부와 대응되도록 배치된 제 2 기판과;

   상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이의 비화소 영역의 주변부를 따라 소정 폭으로 형성된 프릿을 포함하며,

   상기 프릿에는 상기 프릿 폭의 50 ~ 80%의 비율을 갖는 솔리드 라인이 형성됨을 특징으로 하는 유기전계발광 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 프릿은 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 일면에서 조사되는 레이저 빔에 의해 용융되어 접착되는 유기전계발광 표시 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 프릿은 14 ~ 50㎛의 높이 및 0.6 ~ 1.5㎜의 폭으로 형성되는 유기전계발광 표시 장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 레이저 빔 폭은 상기 솔리드 라인의 폭이 상기 프릿 폭의 소정 비율을 갖도록 파워를 조절하여 조사하는 유기전계발광 표시 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 레이저를 상기 프릿을 따라 10 ~ 40㎜/sec의 속도로 이동시키며 조사하는 유기전계발광 표시 장치.
7. a) 화소 영역과 비화소 영역으로 나누어진 제 1 기판의 상기 화소 영역에 제 1 전극, 유기 박막층 및 제 2 전극으로 이루어진 유기전계발광 소자를 형성하는 단계와;

   b) 상기 비화소 영역과 대응되는 제 2 기판의 주변부를 따라 소정 폭으로 프릿을 형성하는 단계와;

   c) 상기 화소 영역 및 비화소 영역의 일부와 중첩되도록 상기 제 2 기판을 상기 제 1 기판 상부에 배치하는 단계와;

   d) 상기 제 2 기판의 배면에서 레이저 빔을 상기 프릿 폭의 50 ~ 80%의 비율을 갖는 솔리드 라인이 형성되도록 조사하여 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 접착시키는 단계를 포함하는 유기전계발광 표시 장치의 제조 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 프릿은 14 ~ 50㎛의 높이 및 0.6 ~ 1.5㎜의 폭으로 도포하는 유기전계발광 표시 장치의 제조 방법.
9. 삭제
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 b) 단계에서 프릿은 상기 비화소 영역과 대응되는 상기 제 2 기판의 주변부를 따라 유리 프릿을 도포하는 단계와;

    상기 도포된 유리 프릿을 경화시키는 단계를 통해 형성되는 유기전계발광 표시 장치의 제조 방법.

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