KR100934153B1 - 유기 전기발광 소자의 캡 상의 접착제층 형성방법 및 이를적용한 유기 전기발광 소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

가장자리를 따라 접착제가 폐루프를 이루도록 도포된 캡을 스프레딩 챔버내에 위치시키는 단계; 스프레딩 챔버의 압력을 감압하는 단계; 및 스프레딩 챔버의 압력이 원하는 압력에 도달하면 수분이 제거된 건조한 불활성가스를 주입하여 스프레딩 챔버내의 압력을 가압하여 접착제의 폭과 높이를 변경하는 유기 전기발광 소자의 캡 상의 접착제층 형성방법이 개시된다.

수분, OLED, 산소, 흡수, 접착제, 가압, 감압

Description

유기 전기발광 소자의 캡 상의 접착제층 형성방법 및 이를 적용한 유기 전기발광 소자의 제조방법{Method for forming adhesive layer of OLED and Method for making OLED using the same}

도 1은 종래의 접착제 도포방법의 일 예를 설명하는 평면도이다.

도 2는 LCD 제조 공정에서 접착제를 도포하는 방법을 설명하는 평면도이다.

도 3a와 3b는 도 1의 방법으로 접착제가 도포된 경우에 나타나는 문제점을 설명하는 이미지들이다.

도 4와 도 5는 부피 감소에 따른 압력 증가가 발생하지 않게 하는 종래의 접착제 도포방법을 설명하는 평면도이다.

도 6은 본 발명이 적용되는 제조장치를 보여주는 구성도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 접착제층 형성방법을 설명하는 플로우 챠트이다.

도 8은 본 발명에 따라 접착제가 균일하게 도포된 상태를 보여주는 이미지이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전기발광 소자의 제조방법을 설명하는 플로우 챠트이다.

본 발명은 유기 전기발광 소자의 캡 상의 접착제층 형성방법 및 이를 적용한 유기 전기발광 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부의 수분이나 산소, 기타 성분으로부터 보호하기 위해 적용하는 캡(cap)의 가장자리에 도포되는 접착제의 높이와 폭을 별도의 챔버에서 내부압력을 조절하여 변경할 수 있는 유기 전기발광 소자의 캡 상의 접착제층 형성방법 및 이를 적용한 유기 전기발광 소자의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 유기 전기발광 소자의 경우 수분과 산소 등에 쉽게 열화되므로 디스플레이 소자가 외부에 노출되는 것을 방지하기 위해 여러 가지 방법으로 캡을 씌우며, 이 공정을 인캡슐레이션 공정(encapsulation process)이라고 한다.

유기 전기발광 소자에 대해서 현재까지 가장 보편적으로 사용되는 인캡슐레이션 방법은 금속, 유리, 또는 플라스틱 등 다양한 재료로 만들어진 캡에 접착제를 도포하여 증착면에 붙여서 외부의 수분이나 산소, 기타 디스플레이 소자에 유해한 가스성분 등으로부터 보호하는 것이다.

도 1을 참조하면, 캡(10)의 가장자리를 따라 접착제(20)가 도포되는데, 접착제(20)는 폐곡선을 이루도록 도포된다.

일반적으로 LCD 제조 공정에서는 도 2와 같이 액정주입을 위해 일부분을 막지 않도록 하부기판에 접착제를 도포한 후 상부기판을 눌러 접합시키는데, 이때 기판 사이의 공기는 막히지 않은 일부분을 통하여 빠져나가 기판 사이의 압력이 증가하지 않는다.

그러나, 유기 전기발광 소자는 LCD와 달리 제조 공정이 단순한 반면 인캡슐레이션 공정시 접착제의 사용목적이 외부의 수분이나 산소 등이 유기 전기발광 소자 내부로 유입되는 것을 방지하는 것이기에 폐곡선으로 도포된다.

종래에는 이와 같이 접착제가 도포된 상태에서 캡을 기판에 대향하여 위치시키고 적정한 압력으로 눌러 접합하여 인캡슐레이션을 하였다.

이때, 접착제에 의해 만들어진 공간의 부피가 줄어들면서 유기 전기발광 소자 내부의 압력이 증가하게 되고, 이러한 내부압의 증가로 상대적인 외부압과의 압력차에 의해 도 3a와 도 3b와 같이 접착제의 접착면 형상을 불균일하게 만들어서 폭이 좁아진 부분으로 외부의 수분이나 산소 등이 쉽게 유입되어 결국 소자를 빠르게 열화시켜 디스플레이의 성능을 저하시키게 한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 패키징시 유기 전기발광 소자의 내부 압력 상승을 억제하기 위한 여러 가지 방안이 시도되고 있다. 그 예로써 기판과 캡을 패키징하는 챔버의 내부를 진공상태로 만든 다음 소자와 캡을 붙이는 방법이 있다. 그러나, 이 방법은 제작된 유기 전기발광 패널의 내부압이 거의 진공상태라서 외부의 충격으로 패널이 쉽게 손상될 수 있고, 외부의 수분이나 기타 소자에 유해한 가스성분이 접착면을 통해 쉽게 유입되어 소자의 열화가 빨라질 수도 있다, 또한 설 비면에서는 기판과 캡을 붙잡는 기구부의 구성이 복잡해져서 제품 생산의 재현성이 떨어지고 설비의 유지 및 운영에 어려움이 있으며, 생산 소요 시간도 늘어나서 생산성이 저하된다.

다른 방법으로는 사용되는 접착제의 도포 형상을 LCD 제조 공정을 응용해서 도 4나 도 5와 같이 변경해서 부피 감소에 따른 압력 증가가 발생하지 않게 하는 방법이 있다. 즉, 도 4와 같이 도포 부위 중 한군데 이상(도면에 A로 표시됨)에서 접착제를 연결하지 않게 해서 캡을 기판에 붙일 때 접착제를 퍼지게 해서 연결시킨다. 그러나, 이 경우에는 해당 부위의 접착제 폭이 다른 부위에 비해 좁게 되고 이 영역으로 외부의 수분이나 기타 소자에 유해한 가스성분이 쉽게 유입된다. 또한 패널에 도포되어 있는 접착제의 폭이 균일하지 않게 된다.

또한, 도 5의 경우는 해당 부위(도면에 B로 표시됨)의 접착제 폭이 넓어져 접착제가 소자 내부로 들어가거나 바깥으로 나오게 될 수 있어 제품 불량이 발생함으로써 제품 성능과 생산수율이 떨어지게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 접착제의 균일한 폭을 유지하면서 외부로부터 수분, 산소 기타 유해한 가스의 유입을 최대한 방지할 수 있는 유기 전기발광 소자의 캡 상의 접착제층 형성방법 및 이를 적용한 유기 전기발광 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 복잡한 설비를 필요로 하지 않고 별도의 챔버에서 챔 버내의 압력을 조절하여 간단하게 접착제의 폭과 높이를 정확하게 조절할 수 있는 유기 전기발광 소자의 캡 상의 접착제층 형성방법 및 이를 적용한 유기 전기발광 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적과 특징들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예로부터 보다 명확하게 이해될 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 가장자리를 따라 접착제가 폐루프를 이루도록 도포된 캡을 스프레딩 챔버내에 위치시키는 단계; 스프레딩 챔버의 압력을 감압하는 단계; 및 스프레딩 챔버의 압력이 원하는 압력에 도달하면 수분이 제거된 건조한 불활성가스를 주입하여 스프레딩 챔버내의 압력을 가압하여 접착제의 폭과 높이를 변경하는 유기 전기발광 소자의 캡 상의 접착제층 형성방법이 개시된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 가장자리를 따라 접착제가 폐루프를 이루도록 도포된 캡을 스프레딩 챔버내에 위치시키는 단계; 스프레딩 챔버의 압력을 감압하는 단계; 스프레딩 챔버의 압력이 원하는 압력에 도달하면 수분이 제거된 건조한 불활성가스를 주입하여 스프레딩 챔버내의 압력을 가압하여 접착제의 폭과 높이를 변경하는 단계; 및 캡과 유기 박막층이 형성된 기판을 접착제가 개재하도록 대향하여 가압하고 접착제를 경화하는 단계를 포함하는 유기 전기발광 소자의 제조방법이 개시된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 가장자리를 따라 접착제가 폐루프를 이루 도록 도포된 캡을 스프레딩 챔버내에 위치시키는 단계; 스프레딩 챔버의 압력을 감압하는 단계; 스프레딩 챔버의 압력이 원하는 압력에 도달하면 정제되고 수분이 제거된 건조한 불활성가스를 주입하여 스프레딩 챔버내의 압력을 가압하여 접착제의 폭과 높이를 변경하는 단계; 캡을 인캡슐레이션 챔버로 이송하여 인캡슐레이션 챔버의 압력을 감압하는 단계; 인캡슐레이션 챔버의 압력이 원하는 압력에 도달하면, 캡과 유기 박막층이 형성된 기판을 상호 접촉시키고 가압하여 결합하는 단계; 인캡슐레이션 챔버 내에 수분이 제거된 건조한 불활성가스를 주입하여 인캡슐레이션 챔버내의 압력을 가압하는 단계; 및 접착제를 경화하는 단계를 포함하는 유기 전기발광 소자의 제조방법이 개시된다.

선택적으로 인캡슐레이션 챔버 내부의 압력을 가압하는 단계를 1차와 2차로 나누고, 그 사이에 접착제를 경화하는 단계를 넣을 수 있다.

선택적으로, 스프레딩 챔버의 압력이 원하는 압력에 도달한 후 불활성 가스를 주입하기 전에 일정시간 유지할 수 있다.

바람직하게, 캡은 히터에 의해 일정시간 가열되며, 더욱 바람직하게 30℃ 내지 300℃의 범위에서 가열된다.

또한, 바람직하게 스프레딩 챔버내의 감압과 가압은 0.1Torr 내지 500Torr/sec의 속도로 진행된다.

더욱이 스프레딩 챔버내의 감압은 0.1Torr 내지 750Torr까지 진행된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다.

도 6은 본 발명이 적용되는 제조장치를 보여주는 구성도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 접착제층 형성방법을 설명하는 플로우 챠트이다.

도 6을 참조하면, 스프레딩 챔버(spreading chamber; 100) 내에는 캡 홀더(cap holder; 130)가 설치되고, 챔버(100)에 제공된 접착제(140)가 도포된 캡(130)이 캡 홀더(130)의 단턱에 지지되어 대기한다. 캡(130)으로부터 하부에는 히터(120)가 설치되어 선택적으로 캡(130)에 도포된 접착제(140)를 가열할 수 있다.

스프레딩 챔버(100)는 가스공급유닛(200) 및 진공배기펌프(300)와 각각 연통된다. 가스공급유닛(200)에서는 정제되고 수분이 제거된 건조한 불활성 가스, 예를 들어, 질소가스 등을 공급하여 스프레딩 챔버(100)의 내부를 가압하는 역할을 하며, 진공배기펌프(300)는 스프레딩 챔버(100)의 내부를 감압하는 역할을 한다.

이와 같은 장치를 이용하여 캡에 접착제층을 형성하는 방법을 설명한다.

도 7을 참조하면, 스프레딩 챔버(100) 내에 접착제를 도포한 캡(130)이 공급되어 캡 홀더(110) 상에 안착된다(단계 S20). 접착제는 캡(130)의 가장자리를 따라 폐루프를 이루도록 도포되며, 예를 들어, 50㎛ 정도의 높이로 도포된다.

캡(130)이 캡 홀더(110)에 안착된 후, 선택적으로 히터(120)에 의해 가열될 수 있다. 즉, 캡 홀더(110)가 하강하여 히터(120)와 일정거리를 유지한 다음 30 내지 300℃ 정도의 온도범위 내에서 가열이 이루어진다. 접착제의 점도는 온도에 따라 가변되는데, 지나치게 온도가 높게 되면 점도가 낮아져서 쉽게 퍼지게 되고, 이에 따라 접착제의 폭과 높이를 정확하게 조절할 수 없어 제품의 재현성이 떨어질 우려가 있다. 따라서, 접착제의 종류에 적절하게 히터의 가열온도를 조절하면 된다.

이어 진공배기펌프(300)를 이용하여 스프레딩 챔버(100) 내의 압력을 서서히 감소시킨다(단계 S21). 스프레딩 챔버(100) 내의 감압은 고진공을 필요로 하지 않기 때문에 진공배기펌프(300)로 러핑펌프(roughing pump)를 사용할 수 있으며, 바람직하게, 0.1 내지 500 Torr/sec의 비율로 감압을 수행한다. 따라서, 예를 들어, 러핑펌프가 배기속도 630L/min의 경우 5초 내지 10분 정도의 펌핑시간으로 감압시킨다.

감압에 의하여 설정된 진공도, 바람직하게 0.1Torr 내지 750Torr의 진공도에 도달하면, 일정한 시간을 유지하거나 또는 곧바로 가스공급유닛(200)을 통하여 정제되고 수분이 제거된 건조한 불활성 가스, 예를 들어, 질소가스를 공급하여 스프레딩 챔버(100) 내의 압력을 대기압까지 서서히 증가시킨다(단계 S22).

이때, 캡(130)에 도포된 접착제(140)는 스프레딩 챔버(100) 내부의 압력이 서서히 증가함에 따라 접착제(140)가 퍼지면서 폭이 넓어짐과 동시에 높이가 낮아지게 된다.

가압속도가 지나치게 빠른 경우에는 캡과 접착제 사이에 있는 존재하는 기포가 계면을 따라 빠져나감과 동시에 기포가 접착제 내부로 들어오기도 하여 가압이 완료될 때까지 접착제 내부에 기포가 잔류하게 되면 이후의 공정에 있어서 접착력의 저하나 수분의 침투와 같은 좋지 않은 영향을 주게 된다.

따라서, 바람직하게는 0.1 내지 500 Torr/sec의 속도로 가압시키는 것이 좋 다. 가압되는 속도는 접착제의 높이나 폭에 따라 상황에 맞게 가변되므로 상기한 범위는 이러한 상황을 충분히 수용할 수 있다.

공급되는 가스는 수분의 농도가 1ppm 이하로 유지되도록 수분이 제거된 불활성 가스이며, 질소가스가 사용될 수 있다.

이와 같이 스프레딩 챔버 내부의 압력을 증가하는 과정에서 접착제의 폭과 높이가 변경되는 바, 가압속도를 정밀하게 제어함으로서 폭은 전체에 걸쳐 ±5%의 범위 내에서 균일하게 조절될 수 있으며, 예를 들어, 50㎛ 정도의 접착제의 높이는 10㎛ 내지 25㎛ 정도로 낮출 수 있다.

이와 같은 방법을 적용함으로서 접착제의 높이는 10㎛에서 500㎛의 범위 내에서 그리고 폭은 0.1mm에서 3mm 범위 내에서 자유롭게 접착제층을 형성할 수 있다.

한편, 상기한 접착제층을 형성하는 방법을 인캡슐레이션(encapsulation) 공정에 선택적으로 적용함으로써 제품의 수율을 더욱 증가시킬 수 있다.

인캡슐레이션 공정에 적용하지 않는 경우에는 캡에 접착제층을 형성한 후에는 별도의 챔버에서 캡과 유기 박막층이 형성된 기판을 대향하고 가압하여 결합하고 경화시킨다. 예를 들어, U/V 경화성 접착제를 적용한 경우에는 자외선을 조사하여 접착제를 경화시킬 수 있다.

이하에서는 인캡슐레이션 공정에 상기한 방법을 적용한 경우를 설명한다.

도 9를 참조하면, 단계 S80 내지 S82는 상기한 접착제층 형성방법과 동일하게 적용된다.

캡에 접착제층을 형성한 후에 캡은 별도의 인캡슐레이션 챔버로 이송된다(단계 S83).

이어 인캡슐레이션 챔버에 연결된 진공배기펌프를 이용하여 인캡슐레이션 챔버 내의 압력을 서서히 감소시킨다(단계 S84). 이때, 상기한 바와 같이, 인캡슐레이션 챔버 내의 감압도 고진공을 필요로 하지 않기 때문에 진공배기펌프로 러핑펌프(roughing pump)를 사용할 수 있으며, 바람직하게, 0.1 내지 500 Torr/sec의 비율로 감압을 수행한다.

감압에 의하여 설정된 진공도에 도달하면, 캡과 유기 박막층이 형성된 기판을 서로 접촉시켜 가압하여 결합시킨다(단계 S85).

이후, 일정한 시간을 유지하거나 또는 곧바로 인캡슐레이션 챔버에 연결된 가스공급유닛을 통하여 정제되고 수분이 제거된 건조한 질소가스를 공급하여 인캡슐레이션 챔버 내의 압력을 일정한 레벨 또는 대기압까지 증가시킨다(단계 S86).

이때, 캡과 유기 박막층이 형성된 기판이 상호 접촉하여 가압된 상태에서 인캡슐레이션 챔버 내부의 압력이 서서히 증가함에 따라 접착제가 퍼지면서 폭이 넓어짐과 동시에 높이가 낮아지게 된다.

특히, 도 8에 도시된 바와 같이, 접착면이 균일하고 접착제의 폭이 균일하게 형성된다. 따라서, 종래와 같이 접착면이 불균일하고 접착제의 폭이 좁아지는 부분이 발생하여 외부의 수분이나 산소 또는 기타 유해가스가 유입되는 것을 최대로 방지할 수 있다.

이어 균일하게 퍼지고 높이가 낮아진 접착제를 그 상태로 경화시켜 인캡슐레 이션 공정을 완료한다(단계 S87).

이와 같은 접착제 형성방법은 인캡슐레이션 공정을 기준으로 전단계와 후단계에 선택적으로 적용하거나 양쪽 모두에 적용할 수 있음은 물론이다.

한편, 다른 실시예에 따르면, 인캡슐레이션 챔버 내부를 가압하는 단계를 1차와 2차로 나누어 그 중간에서 접착제를 경화할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 한정되어서는 안되며 이하에 서술되는 특허청구범위에 의해 결정되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 캡에 도포되는 접착제를 스프레딩 챔버내에서 감압후 가압의 의해 원하는 폭과 높이를 갖는 접착제층을 형성함으로써 접착제층의 폭을 유지할 수 있어 외부로부터 수분, 산소 기타 유해한 가스의 유입을 최대한 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 챔버내에서의 압력을 조절함으로서 접착제층의 폭과 높이를 조절할 수 있으므로 별도의 다른 장치를 필요로 하지 않아 제조원가가 저하되며, 재현성이 높다는 이점이 있다.

Claims (11)

1. 가장자리를 따라 접착제가 폐루프를 이루도록 도포된 캡을 스프레딩 챔버내에 위치시키는 단계;

   상기 스프레딩 챔버의 압력을 감압하는 단계; 및

   상기 스프레딩 챔버의 압력이 원하는 압력에 도달하면 수분이 제거된 건조한 불활성가스를 주입하여 상기 스프레딩 챔버내의 압력을 가압하여 상기 접착제의 폭과 높이를 변경하는 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자의 캡 상의 접착제층 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스프레딩 챔버의 압력이 원하는 압력에 도달한 후 상기 불활성 가스를 주입하기 전에 일정시간 유지하는 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자의 캡 상의 접착제층 형성방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스프레딩 챔버의 압력을 감압하는 단계 전에 상기 캡이 히터에 의해 일정시간 가열되는 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자의 캡 상의 접착제층 형성방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 가열은 30℃ 내지 300℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자의 캡 상의 접착제층 형성방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 스프레딩 챔버내의 감압과 가압은 0.1Torr 내지 500Torr/sec의 속도로 진행되는 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자의 캡 상의 접착제층 형성방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 스프레딩 챔버내의 감압은 0.1Torr 내지 750Torr까지 진행되는 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자의 캡 상의 접착제층 형성방법.
7. 가장자리를 따라 접착제가 폐루프를 이루도록 도포된 캡을 스프레딩 챔버내에 위치시키는 단계;

   상기 스프레딩 챔버의 압력을 감압하는 단계;

   상기 스프레딩 챔버의 압력이 원하는 압력에 도달하면 정제되고 수분이 제거된 건조한 불활성가스를 주입하여 상기 스프레딩 챔버내의 압력을 가압하여 상기 접착제의 폭과 높이를 변경하는 단계; 및

   상기 캡과 유기 박막층이 형성된 기판을 상기 접착제가 개재하도록 대향하여 가압하고 상기 접착제를 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자의 제조방법.
8. 가장자리를 따라 접착제가 폐루프를 이루도록 도포된 캡을 스프레딩 챔버내에 위치시키는 단계;

   상기 스프레딩 챔버의 압력을 감압하는 단계;

   상기 스프레딩 챔버의 압력이 원하는 압력에 도달하면 정제되고 수분이 제거된 건조한 불활성가스를 주입하여 상기 스프레딩 챔버내의 압력을 가압하여 상기 접착제의 폭과 높이를 변경하는 단계;

   상기 캡을 인캡슐레이션 챔버로 이송하여 상기 인캡슐레이션 챔버의 압력을 감압하는 단계;

   상기 인캡슐레이션 챔버의 압력이 원하는 압력에 도달하면, 상기 캡과 유기 박막층이 형성된 기판을 상호 접촉시키고 가압하여 결합하여 접착제가 상기 캡과 상기 기판 사이에 폐공간을 만드는 단계;

   상기 인캡슐레이션 챔버 내에 수분이 제거된 건조한 불활성가스를 주입하여 상기 인캡슐레이션 챔버내의 압력을 가압하는 단계; 및

   상기 접착제를 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자의 제조방법.
9. 삭제
10. 가장자리를 따라 접착제가 폐루프를 이루도록 도포된 캡을 스프레딩 챔버내에 위치시키는 단계;

    상기 스프레딩 챔버의 압력을 감압하는 단계;

    상기 스프레딩 챔버의 압력이 원하는 압력에 도달하면 정제되고 수분이 제거된 건조한 불활성가스를 주입하여 상기 스프레딩 챔버내의 압력을 가압하여 상기 접착제의 폭과 높이를 변경하는 단계;

    상기 캡을 인캡슐레이션 챔버로 이송하여 상기 인캡슐레이션 챔버의 압력을 감압하는 단계;

    상기 인캡슐레이션 챔버의 압력이 원하는 압력에 도달하면, 상기 캡과 유기 박막층이 형성된 기판을 상호 접촉시키고 가압하여 결합하여 접착제가 상기 캡과 상기 기판 사이에 폐공간을 만드는 단계;

    상기 인캡슐레이션 챔버 내에 수분이 제거된 건조한 불활성가스를 주입하여 상기 인캡슐레이션 챔버내의 압력을 1차로 가압하는 단계;

    상기 접착제를 경화하는 단계; 및

    상기 인캡슐레이션 챔버 내에 수분이 제거된 건조한 불활성가스를 주입하여 상기 인캡슐레이션 챔버내의 압력을 2차로 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자의 제조방법.
11. 삭제

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