KR100977702B1 - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 표시 장치는 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극이 적층된 유기 발광 소자가 마련된 기판과 밀봉 부재를 실런트를 이용하여 접합할 때 실런트 도포와 동시에 실런트 일측에 액상의 다공성 산화물을 도포한 후 열 또는 UV 경화하여 흡습제를 형성한다.
따라서, 흡습제가 유기 발광 표시 장치의 측면에 형성되기 때문에 종래에 비해 발광 효율을 저하시키지 않고, 실런트와 동시에 다공성 산화물이 도포된 후 동시에 경화되어 흡습제가 형성되므로 생산 공정을 단순화시켜 생산 원가를 절감할 수 있다.
OLED, 흡습제, 다공성 산화물, 실리콘 산화물, 열 경화, UV 경화

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{Display device and method of manufacturing the same}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 실런트 측면에 흡습제가 형성된 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP)에 이어 차세대 평판 디스플레이로 기대되고 있는 유기 발광 표시 장치(Organic light emitting display device; OLED)는 발광체인 유기 화합물을 여러겹 쌓고 전압을 가하면 전류가 흘러서 발광하는 현상을 이용한다.
액정 표시 장치는 광의 선택적 투과를 통하여 화상을 표시하고, 플라즈마 디스플레이 패널이 플라즈마 방전을 통하여 화상을 표시하는 것에 반하여, 유기 발광 표시 장치는 전계 발광이라는 메커니즘을 통하여 화상을 표시하게 된다. 이는 두 개의 전극 사이에 유기 발광층을 삽입하고, 각 전극에 전압을 가하면, 양극과 음극 에서 각각 전자와 정공이 유기 발광층 안으로 주입되어 전자와 정공이 재결합되는데, 이때 발생하는 재결합 에너지가 유기 분자들을 자극함으로써 빛을 발생시키는 방식이다. 이러한 유기 발광 표시 장치는 자체 발광 특성과 함께 시야각이 넓고, 고선명, 고화질, 고속 응답성 등의 장점을 갖고 있어 소형 디스플레이에 많이 적용되고 있다.
그런데, 유기 발광층은 수분 또는 산소에 민감하여 그 성능 및 수명이 쉽게 열화될 수 있다. 유기 발광층의 열화를 방지하기 위하여 유기 발광층이 마련된 기판과 밀봉 부재를 상호 대향 접합시키는 밀봉 공정을 수행한다. 이때, 밀봉 부재의 가장자리를 따라 유기 물질로 이루어진 실런트를 형성하여 기판과 밀봉 부재를 접합시킨다. 그러나, 유기 물질로 이루어진 실런트는 수분 투과율이 크기 때문에 실런트를 통해 수분이 침투될 수 있다. 따라서, 밀봉 부재상에 흡습제(getter)를 장착하여 침투된 수분을 제거하고 있다.
종래의 흡습제 형성 방법은 밀봉 부재에 홈을 형성하고 분말형 흡습제를 홈에 수용한 후 메쉬 형태의 부재로 홈을 덮는 방법, 흡습 성분이 포함된 테이프를 밀봉 부재의 전면에 부착하는 방법, 액상형 투명 흡습제를 밀봉 부재 전면에 도포하는 방법이 있다. 또한, 수분의 침투를 방지하기 위한 다른 방법으로 유리 기판의 밀봉 부재를 가공하여 기판과 밀봉 부재를 용접하는 완전 봉지 방법이 있다.
그러나, 분말형 흡습제는 분말을 수용하기 위해 홈을 형성해야 하기 때문에 공정이 증가하고, 분말의 정량 제어가 어려운 단점이 있다. 그리고, 테이프형 흡습제는 불투명하기 때문에 발광 효율을 저하시켜 전면 발광 소자에 적용하기 어렵다. 또한, 액상형 투명 흡습제를 기판 전면에 도포하는 방법은 전면 발광 소자 적용시 흡습제층의 광학적 산포로 인해 유기 발광 표시 장치의 특성을 저하시키게 된다. 한편, 기판과 밀봉 부재의 용접 방법은 제작 공정의 복잡함과 막대한 비용을 필요로 하는 단점이 있다.
본 발명은 발광 효율을 저하시키지 않고 공정을 증가시키지 않으면서 흡습 효율을 향상시킬 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 기판과 밀봉 부재를 접합할 때 실런트 일측으로 흡습제를 형성하는 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 표시 장치는 소정 영역에 표시부가 형성된 기판; 상기 기판과 대향하여 상기 표시부를 밀봉하는 밀봉 부재; 상기 기판과 밀봉 부재를 접합하기 위한 실런트; 및 상기 실런트의 일측에 형성된 흡습제를 포함한다.
상기 표시부는 상기 기판 상부의 소정 영역에 제 1 전극, 유기 발광부 및 제 2 전극이 적층된다.
상기 흡습제는 졸 상태의 다공성 산화물을 도포한 후 경화하여 형성하는데, 상기 다공성 산화물은 상기 실런트와 동시에 도포 및 경화되며, 상기 다공성 산화물 및 실런트는 열 경화 또는 UV 경화된다.
상기 다공성 산화물내의 기공의 평균 직경이 20 내지 100㎚이다.
상기 다공성 산화물은 실리콘산화물(SiO2)이거나 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황산염 및 금속 과염소산염으로 이루 어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이다.
상기 흡습제는 0.1 내지 12㎛의 폭으로 형성된다.
본 발명의 다른 양태에 따른 표시 장치의 제조 방법은 소정 영역에 표시부가 형성된 기판이 제공되는 단계; 상기 기판의 일 영역에 실런트 및 다공성 산화물을 동시에 도포하는 단계; 상기 기판 상부에 밀봉 부재ㄴ를 대향 배치하는 단계; 및 상기 실런트 및 다공성 산화물을 동시에 경화시켜 상기 기판과 밀봉 부재를 접합시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극이 적층된 유기 발광 소자가 마련된 기판과 밀봉 부재를 실런트를 이용하여 접합할 때 실런트 도포와 동시에 실런트 일측에 액상의 다공성 산화물을 도포한 후 열 또는 UV 경화하여 흡습제를 형성한다.
따라서, 흡습제가 유기 발광 표시 장치의 측면에 형성되기 때문에 종래에 비해 발광 효율을 저하시키지 않고, 실런트와 동시에 다공성 산화물이 도포된 후 동시에 경화되어 흡습제가 형성되므로 생산 공정을 단순화시켜 생산 원가를 절감할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “상부에” 또는 “위에” 있다고 표현되는 경우는 각 부분이 다른 부분의 “바로 상부” 또는 “바로 위에” 있는 경우뿐만 아니라 각 부분과 다른 부분의 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1 및 도 2은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략 평면도 및 개략 단면도이고, 도 3은 유기 발광 소자의 개략 단면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판(10)과, 기판(10) 상부의 중앙부에 마련된 표시부(20)와, 표시부(20)를 밀봉하는 밀봉 부재(30)와, 기판(10)과 밀봉 부재(30)를 접합하기 위한 실런트(40)와, 표시부(20)과 실런트(40) 사이에 형성된 흡습제(50)를 포함한다. 또한, 표시부(20)는 기판(10) 상부에 복수의 유기 발광 소자가 매트릭스 형태로 배열되는데, 유기 발광 소자는 기판(10) 상부에 적층된 제 1 전극(210), 유기 발광층(220) 및 제 2 전극(230)을 포함한다.
기판(10)은 투명 기판을 이용할 수 있는데, 예를들어 실리콘 기판, 글래스 기판 또는 플렉서블 디스플레이를 구현하는 경우에는 플라스틱 기판(PE, PES, PET, PEN 등)이 사용될 수 있다. 또한, 기판(10)은 반사형 기판이 이용될 수 있는데, 예를들어 메탈 기판이 사용될 수 있다. 메탈 기판은 스테인레스 스틸, 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo) 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 한편, 기판(10)으로 메탈 기판을 이용할 경우 메탈 기판 상부에 절연막을 형성하는 것이 바람직하다. 이는 메탈 기판과 유기 발광 소자의 제 1 전극(210)의 단락을 방지하고, 메탈 기판으로부터 금속 원자의 확산을 방지하기 위함이다. 이러한 절연막으로는 티타늄나이트라이드(TiN), 티타늄알루미늄나이트라이드(TiAlN), 실리콘카바이드(SiC) 또는 이들의 화합물중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
유기 발광 소자를 이루는 제 1 전극(210)은 홀 주입을 위한 애노드(anode) 전극이다. 제 1 전극(210)은 일함수가 높고 발광된 광이 소자 밖으로 나올 수 있도록 투명 금속 산화물, 예컨데 ITO(indium tin oxide)를 이용하여 약 30㎚의 두께로 형성된다. 그런데, ITO는 광학 투명도(optical transparency)에 대한 장점을 가지는 반면, 콘트롤(control)이 쉽지 않다는 단점을 갖는다. 따라서, 안정성면에서 장점을 보이는 폴리티오펜(polythiophene)등을 포함한 화학적으로 도핑(chemically-doping)된 공액 고분자(conjugated polmer)들이 애노드 전극으로 사용될 수 있다. 한편, 제 1 전극(210)은 높은 일함수를 갖는 금속 물질을 사용할 수도 있는데, 이 경우 제 1 전극(210)에서의 비발광 재결합(recombination)을 통한 효율 감소를 막을 수 있다.
유기 발광층(220)은 Alq3, 안트라센(Anthracene) 등의 단분자 유기 EL 물질과 PPV(poly(p-phenylenevinylene)), PT(polythiophene) 등과 그들의 유도체들인 고분자 유기 EL 물질들이 사용되며, 낮은 구동 전압에서의 전하 방출을 위해 유기 발광층(220)은 100nm 정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 제 1 전극(210)과 유기 발광층(220)의 사이에 홀 주입층(hole injecting layer) 및 홀 수송층(hole transporting layer)이 더 형성될 수 있으며, 유기 발광층(220)과 제 2 전극(230) 사이에 전자 수송층(electron transporting layer)이 더 형성될 수 있다. 여기서, 홀 주입층은 2T-NATA를 이용하여 형성하고, 홀 수송층은 디아민(diamine)유도체인 TPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis-(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl- 4,4'-diamine), 광전도성 고분자인 poly(9-vinylcarbazole) 또는 NPB를 이용하여 형성하며, 전자 주입층은 옥사디아졸(oxadiazole) 유도체등을 이용하여 형성할 수 있다. 이러한 수송층의 조합을 통해 양자효율(photons out per charge injected)을 높이고, 캐리어(carrier)들이 직접 주입되지 않고 수송층을 통과하는 2 단계 주입 과정을 통해 주입되어 구동 전압을 낮출 수 있다. 또한, 유기 발광층(220)에 주입된 전자와 홀이 유기 발광층(220)을 거쳐 반대편 전극으로 이동시 반대편 수송층에 막힘으로써 재결합 조절이 가능하다. 이를 통해 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
제 2 전극(230)은 전자 주입 전극인 캐소드(cathode) 전극으로서, 제 2 전극(230)은 낮은 일함수를 갖는 금속인 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al) 등을 이용하여 형성한다. 이러한 일함수가 낮은 금속을 제 2 전극(230)으로 사용하는 이유는 제 2 전극(230)과 유기 발광층(220) 사이에 형성되는 장벽(barrier)를 낮추어 전자 주입에 있어 높은 전류 밀도(current density)를 얻을 수 있기 때문이다. 이를 통해 소자의 발광 효율을 증가시킬 수 있다. 그런데, 가장 낮은 일함수를 갖는 Ca의 경우 높은 효율을 보이는 반면, Al의 경우 상대적으로 높은 일함수를 가지므로 낮은 효율을 갖게 된다. 그러나, Ca은 공기중의 산소나 수분에 의해 쉽게 산화되는 문제를 가지며 Al은 공기에 비교적 안정한 물질로써 유용함이 있다. 따라서, Al을 제 2 전극(230) 물질로 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 제 1 전극(210), 유기 발광층(220) 및 제 2 전극(230)이 적층된 표시부(20) 상부에 수분 또는 산소의 침투를 방지하기 위한 봉지층(미도시)을 더 형성할 수 있다. 봉지층은 무기 절연막을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성할 수 있다.
밀봉 부재(30)는 글래스 기판, 플라스틱 기판 등의 투명 물질로 형성될 수 있다. 또한, 밀봉 부재(30)는 적어도 표시부(20)보다는 큰 사이즈를 갖고, 더욱 바람직하게는 기판(10)과 동일 사이즈를 갖는다.
실런트(40)는 기판(10)의 표시부(20) 가장자리에 도포되어 기판(10)과 밀봉 부재(30)를 접합한다. 실런트(40)는 열경화 또는 UV 경화되는 물질을 이용하며, 예를들어 스크린 프린팅 방법에 의해 도포된 후 열처리 또는 UV 조사에 의해 경화된다.
흡습제(50)는 수분을 흡수할 수 있는 흡습 물질이라면 어떠한 것이든 적용할 수 있는데, 나노 사이즈의 기공을 포함하는 다공성 산화물, 예를들어 실리콘산화물(SiO2)이 이용될 수 있다. 다공성 산화물은 입자의 평균 입경이 100㎚ 이하, 바람직하게는 20∼100㎚일 수 있다. 또한, 다공성 산화물내의 기공의 평균 직경이 100㎚ 이하이고, 바람직하게는 70㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 20∼60㎚일 수 있다. 만약 기공의 평균 직경이 20㎚ 미만이면 충분한 흡습 특성을 갖지 못하고, 100㎚를 초과하면 수분을 투과할 수 있어 바람직하지 못하다.
이러한 다공성 산화물은 나노 사이즈의 다공성 산화물 입자를 용매 및 산에 분산하여 얻은 졸 상태의 혼합물을 밀봉 부재(30)의 가장자리를 따라 예를들어 스크린 프린팅 방법으로 도포하고, 이를 열처리 또는 UV 경화하여 형성할 수 있다. 이때, 다공성 산화물은 실런트(40)와 동시에 형성된 후 동시에 경화될 수 있다. 열처리 경화할 경우 열처리 온도는 250℃ 이하, 특히 100∼200℃인 것이 바람직하고, UV 경화할 경우 60mJ의 에너지로 30초동안 실시할 수 있다. 여기서, 열처리 온도가 100℃ 이하일 경우 실런트(40) 및 다공성 산화물이 경화되지 않을 수 있으며, 250℃를 초과하면 입자간의 예비 소결(pre-sintering)에 의한 비표면적 감소로 인한 흡습 특성이 저하될 수 있어 바람직하지 못하다. 한편, UV 조사에 의해 실런트(40) 및 다공성 산화물을 경화시킬 경우 표시부(20)를 UV로부터 보호하기 위해 밀봉 부재(30) 상부에 UV 차단 마스크를 형성한 후 UV를 조사해야 한다.
이렇게 형성되는 흡습제(50)는 실런트(40)의 적어도 일측에 0.1㎛∼12㎛의 폭으로 형성한다. 여기서, 흡습제(50)의 폭이 0.1㎛ 미만이면 충분한 흡습 특성을 갖지 못하고, 12㎛를 초과하면 실런트(40)에 포함되는 비드의 사이즈보다 커져 수분이 침투할 수 있는 면적이 커지게 되어 바람직하지 못하다. 또한, 본 실시 예에서는 흡습제(50)가 실런트(40)와 표시부(20) 사이에 형성되었으나, 흡습제(50)가 실런트(40) 외측에 형성될 수도 있고, 실런트(40)를 사이에 두고 흡습제(50)가 내측 및 외측에 형성될 수도 있다.
한편, 다공성 산화물은 상기 실리콘 산화물 이외에 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황산염 및 금속 과염소산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 될 수 있다. 여기서, 알칼리 금속 산화물은 산화리튬(Li2O), 산화나트륨(Na2O) 또는 산화칼륨(K2O)일 수 있고, 알칼리토류 금속 산화물은 산화바륨(BaO), 산화칼슘(CaO) 또는 산화마그네슘(MgO)일 수 있으며, 금속 황산염은 황산리튬(Li2SO4), 황산나트륨(Na2SO4), 황산칼슘(CaSO4), 황산마그네슘(MgSO4), 황산코발트(CoSO4), 황산갈륨(Ga2(SO4)3), 황산티타늄(Ti(SO4)2) 또는 황산니켈(NiSO4)일 수 있다. 또한, 금속 할로겐화물은 염화칼슘(CaCl2), 염화마그네슘(MgCl2), 염화스토론튬(SrCl2), 염화이트륨(YCl2), 염화구리(CuCl2), 불화세슘(CsF), 불화탄탈륨(TaF5), 불화니오븀(NbF5), 브롬화리튬(LiBr), 브롬화칼슘(CaBr3), 브롬화세륨(CeBr4), 브롬화셀레늄(SeBr2), 브롬화바나듐(VBr2), 브롬화마그네슘(MgBr2), 요오드화 바륨(BaI2) 또는 요오드화 마그네슘(MgI2)일 수 있고, 금 속 과염소산염이 과염소산바륨(Ba(ClO4)2) 또는 과염소산마그네슘(Mg(ClO4)2)일 수 있다.
또한, 본 발명은 유기 발광 표시 장치에 대해 설명하였으나, 이에 국한되지 않고 상부 기판과 하부 기판을 실런트를 이용하여 접합하는 모든 표시 장치, 예를들어 액정 표시 장치, 플라즈마 디스플레이 패널 등에 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기 발광 표시 장치의 개략 단면도.
도 3은 유기 발광 소자의 개략 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 기판 20 : 표시부
30 : 밀봉 부재 40 : 실런트
50 : 흡습제 210 : 제 1 전극
220 : 유기 발광층 230 : 제 2 전극

Claims (10)

  1. 소정 영역에 표시부가 형성된 기판;
    상기 기판과 대향하여 상기 표시부를 밀봉하는 밀봉 부재;
    상기 기판과 밀봉 부재를 접합하기 위한 실런트; 및
    상기 실런트의 내측 및 외측에 각각 형성된 흡습제를 포함하고,
    상기 흡습제는 다공성 산화물이 용매 및 산에 분산된 졸 상태의 혼합물을 도포한 후 경화하여 형성하며,
    상기 다공성 산화물은 상기 실런트와 동시에 도포 및 경화되고,
    상기 다공성 산화물 및 실런트는 열 경화 또는 UV 경화되는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 표시부는 상기 기판 상부의 소정 영역에 제 1 전극, 유기 발광부 및 제 2 전극이 적층된 표시 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 다공성 산화물내의 기공의 평균 직경이 20 내지 100㎚인 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 다공성 산화물은 실리콘산화물(SiO2)인 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 다공성 산화물은 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황산염 및 금속 과염소산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 흡습제는 0.1 내지 12㎛의 폭으로 형성되는 표시 장치.
  10. 소정 영역에 표시부가 형성된 기판이 제공되는 단계;
    상기 기판의 일 영역에 실런트 및 졸 상태의 다공성 산화물을 도포하는 단계;
    상기 기판 상부에 밀봉 부재를 대향 배치하는 단계; 및
    상기 실런트 및 다공성 산화물을 동시에 경화시켜 상기 기판과 밀봉 부재를 접합시키는 단계를 포함하며,
    상기 졸 상태의 다공성 산화물은 상기 실런트의 내측 및 외측에 도포되는 표시 장치의 제조 방법.
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