KR101194859B1 - 전계발광소자 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판, 기판 상에 두 개의 전극 사이에 형성된 발광부를 포함하는 픽셀부, 및 픽셀부를 덮도록 형성되며, 하나 이상의 투명 흡습막과 하나 이상의 무기막을 포함하는 보호막을 포함하는 전계발광소자를 제공한다.
전계발광소자, 보호막
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전계발광소자의 구조를 도시한 단면도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전계발광소자의 제조 공정상 단계별 구조를 도시한 상태도.
* 도면의 주요부호에 대한 설명 *
100 : 기판 120 : 픽셀부
140 : 제 1 투명 흡습막 160 : 제 1 무기막
170 : 제 2 투명 흡습막 180 : 제 2 무기막
200 : 보호막
본 발명은 봉지 구조가 개선된 전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
전계발광소자는 두 개의 전극 사이에 형성된 발광부를 포함하는 자발광소자 이다.
이러한, 전계발광소자는 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형, 광시야각, 빠른 응답속도 등의 장점을 구비하여 종래 액정표시장치에서 문제로 지적되던 단점들을 해결할 수 있는 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.
전계발광소자는 발광방식에 따라 기판에 대향하는 방향으로 발광하는 상부 발광형 전계발광소자(Top-Emission LED)와 기판 방향으로 발광하는 하부발광형 전계발광소자(Bottom-Emission LED)로 구분되었다.
종래 전계발광소자는 기판 상에 예를 들어, ITO(Indum Tin Oxide)로 애노드 전극이 형성되었고, 그 위에 발광부 예를 들어, 하나 이상의 전하 주입/수송층과 발광층이 형성되었다. 또한, 발광부 상에는 캐소드 전극이 형성되어 픽셀부가 형성되었다.
이러한, 전계발광소자에는 구동시 ITO로부터 발생하는 산소에 의한 발광층의 열화, 발광층 계면 간의 반응에 의한 열화 등 내적 열화 요인이 작용하였다.
또한, 외부의 수분, 산소, 자외선 및 소자 등을 포함한 제조 공정상의 외적 열화 요인이 작용하였다. 특히, 외부의 수분과 산소는 소자의 수명에 치명적인 악영향을 끼쳤다.
따라서, 소자의 패키징이 매우 중요하였다.
소자의 봉지 구조로는 기판 상에 형성된 픽셀부를 덮는 봉지 기판이 사용될 수 있었다. 이때, 봉지 기판으로는 글라스 또는 캡이 사용될 수 있었다.
또한, 봉지 구조에는 흡습제(getter)가 추가로 적용될 수 있었다.
다른 측면에서, 기판 상의 픽셀부는 보호막으로 봉지될 수 있었다.
보호막으로 봉지되는 경우는 대부분 무기막이 적용되었다.
따라서, 보호막으로 봉지되는 경우는 공극(void) 및 외부 응력에 대해 크랙이 발생하기 쉬운 성질 등을 포함한 무기막의 불완전성 때문에 봉지 기판을 적용한 경우보다 봉지 효율이 떨어졌고, 그에 따라 소자의 수명이 크게 저하되었다.
이러한 결함을 보완하기 위해 종래 보호막 구조는 다수의 유기막과 무기막이 교번 적층되었다.
이와 같이, 종래 보호막 구조는 충분한 보호막 특성을 얻기 위해 보호막의 두께를 줄이는 측면에서 한계가 있었고, 소자의 유연성(flexibility)이 저하되는 문제가 있었다.
또한, 공정 측면에서 다수의 유기막과 무기막을 교번 적층해야 하므로 무기막과 유기막의 각각의 재료 특성에 따라 공정을 자주 변경해 주어야 하는 번거로움이 있었다. 따라서, 종래 전계발광소자의 제조 방법에 있어서, 생산성의 저하와 공정비용의 상승이라는 심각한 문제가 발생하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 소자의 보호막 구조를 개선하여 두께와 유연성 측면에서의 한계를 극복할 수 있고, 수명 및 신뢰도가 향상된 전계발광소자를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 소자의 보호막 구조를 개선하여 생산성을 향상시키고, 공정 비용을 절감시킬 수 있는 전계발광소자의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기판, 기판 상에 두 개의 전극 사이에 형성된 발광부를 포함하는 픽셀부, 및 픽셀부를 덮도록 형성되며, 하나 이상의 투명 흡습막과 하나 이상의 무기막을 포함하는 보호막을 포함하는 전계발광소자를 제공한다.
보호막은 투명 흡습막과 무기막이 교번 적층되어 형성된 것을 특징으로 한다.
위에서 설명한 보호막은 최하층이 투명 흡습막인 것을 특징으로 한다.
투명 흡습막은 파릴렌, 테프론, 폴리아크릴레이트 중 어느 하나 또는 하나 이상을 포함하는 폴리머일 수 있다.
무기막은 Al2O3, AlON, AlN, SiO2, SiO3N4, SiON, MgO으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
위에서 설명한 픽셀부의 발광부는 유기물 발광층을 포함할 수 있다.
또한, 픽셀부는 기판과 대향하는 방향으로 발광하도록 두 개의 전극의 반사 특성이 조정된 것을 특징으로 한다.
다른 측면에서, 본 발명은 기판 상에 두 개의 전극 사이에 발광부를 포함하는 픽셀부를 형성하는 픽셀부 형성단계, 픽셀부 상에 하나 이상의 투명 흡습막과 하나 이상의 무기막을 교번하여 적층하는 보호막 형성단계를 포함하는 전계발광소 자의 제조방법을 제공한다.
보호막 형성단계는 최하층을 투명 흡습막으로 형성하고 그 위에 하나 이상의 무기막과 하나 이상의 투명 흡습막을 교번하여 적층하는 것을 특징으로 한다.
보호막 형성단계는 파릴렌, 테프론, 폴리아크릴레이트 중 어느 하나 또는 하나 이상을 포함하는 폴리머로 투명 흡습막을 형성할 수 있다.
또한, 보호막 형성단계는 Al2O3, AlON, AlN, SiO2, SiO3N4, SiON, MgO으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하도록 무기막을 형성할 수 있다.
보호막 형성단계는 투명 흡습막을 진공 증착법, 스핀 코팅법, 스프레이법 중 어느 하나의 방법으로 형성할 수 있다.
보호막 형성단계는 무기막을 스퍼터링, 이온빔 증착법, 전자빔 증착법 중 어느 하나의 방법으로 형성할 수 있다.
픽셀부 형성단계는 유기물 발광층을 포함하도록 발광부를 형성할 수 있다.
픽셀부 형성단계는 기판과 대향하는 방향으로 발광하도록 상기 두 개의 전극의 반사 특성을 조절하여 픽셀부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전계발광소자의 구조를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(100) 상에 두 개의 전극 사이에 형성된 발광부를 포 함하는 픽셀부(120)가 형성된다.
이때, 발광부는 하나 이상의 전하 주입/수송층 및 발광층을 포함할 수 있다.
또한, 픽셀부(120)는 각 픽셀에 전계적으로 대응되는 하나 이상의 구동부 예를 들어, 박막트랜지스터부(TFT)를 포함할 수 있다.
픽셀부(120) 상에는 예를 들어, 파릴렌, 테프론, 폴리아크릴레이트 중 어느 하나 또는 하나 이상을 포함하는 폴리머로 제 1 투명 흡습막(140)이 형성된다.
이때, 제 1 투명 흡습막(140)은 1~5㎛의 두께로 형성될 수 있다.
제 1 투명 흡습막(140) 상에는 예를 들어, Al2O3, AlON, AlN, SiO2, SiO3N4, SiON, MgO으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 제 1 무기막(160)이 형성된다.
제 1 무기막(160)은 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다.
한편, 제 1 무기막(160) 상에는 폴리머 재질의 제 2 투명 흡습막(170)이 형성된다.
이때, 제 2 투명 흡습막(170)은 제 1 투명 흡습막(140)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
또한, 제 2 투명 흡습막(160)을 덮도록 제 2 무기막(180)이 형성된다.
제 2 무기막(180)은 하나 이상의 층으로 형성될 수 있으며, 제 1 무기막(140)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
이상 제 1 투명 흡습막(140)은 제 1 무기막(160)과의 접촉에 의한 픽셀 부(120)의 열화 및 손상을 방지하기 위한 보호막으로서의 역할과, 수분 또는 산소와의 접촉에 의한 픽셀부(120)의 열화 및 손상을 방지하는 게터로서의 역할을 하게 된다.
또한, 제 2 투명 흡습막(170)은 공정 중 또는 공정 이후에 소자에 작용하는 응력에 의해 제 1 또는 제 2 무기막(160, 180)에 발생할 수 있는 크랙(crack)의 생성 및 발전을 억제하고, 제 1 무기막(160)과 제 2 무기막(180) 간의 완충 역할을 한다. 또한, 외부로부터 소자 내부로의 수분 또는 산소의 침투를 방지하는 게터로서의 역할을 담당한다.
이상과 같은 보호막 구조(200)를 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 전계발광소자는 종래 보호막 구조에서 원하는 보호막 특성을 얻기 위해 적층 해야했던 유기막 및 무기막의 두께 및 층수를 상대적으로 줄일 수 있으므로, 종래 소자의 두께 및 유연성 측면에 있어 한계를 극복할 수 있다.
또한, 공정 과정상 또는 공정 이후에 소자 내부에 침투할 수 있는 수분 및 산소를 효율적으로 억제, 방지할 수 있으므로, 소자의 수명 및 신뢰도가 더욱 향상될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전계발광소자의 제조 공정상 단계별 구조를 도시한 상태도이다.
도 2를 참조하면, 픽셀부 형성단계로 기판(100) 상에 두 개의 전극 사이에 발광부를 형성하여 픽셀부(120)을 형성한다.
이때, 발광부는 하나 이상의 발광층으로 형성할 수 있으며, 발광층과 인접하도록 하나 이상의 전하 주입/수송층을 추가로 형성할 수도 있다.
상세하게는 예를 들어, 기판(100) 상에 ITO로 애노드 전극을 형성하고, 정공 주입/수송층을 형성한다. 그 위에 유기 발광층을 형성하고, 전자 주입/수송층 및 캐소드 전극을 형성한다.
또한, 발광 방향을 고려하여 두 개의 전극의 반사 특성을 조정할 수 있다.
도 3을 참조하면, 보호막 형성단계로 픽셀부(120)를 덮는 제 1 투명 흡습막(140)을 형성한다.
제 1 투명 흡습막(140)은 예를 들어, 파릴렌, 테프론, 폴리아크릴레이트 중 어느 하나 또는 하나 이상을 포함하는 폴리머로 형성할 수 있다.
또한, 제 1 투명 흡습막(140)은 1~5㎛의 두께로 형성할 수 있다.
제 1 투명 흡습막(140) 상에는 예를 들어, Al2O3, AlON, AlN, SiO2, SiO3N4, SiON, MgO으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하도록 제 1 무기막(160)을 형성한다.
계속해서, 제 1 무기막(160) 상에는 제 2 투명 흡습막(170)을 형성한다.
제 2 투명 흡습막(170)은 폴리머 기재에 예를 들어, 규소 산화물, 규소 질화물 중 어느 하나 또는 하나 이상을 포함하도록 형성할 수 있다.
제 2 투명 흡습막(170) 상에는 제 2 무기막(180)을 형성한다.
제 2 무기막(180)은 제 1 무기막(160)과 동일한 재질로 형성할 수 있다.
이상의 제 1 및 제 2 무기막(140, 180)은 스퍼터링, 이온빔 증착법, 전자빔 증착법 중 어느 하나의 방법으로 형성할 수 있다.
이상의 투명 흡습막은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 스프레이법 중 어느 하나의 방법으로 형성할 수 있다.
이상 본 발명의 일실시예에서는 픽셀부(120) 상에 제 1 투명 흡습막(140), 제 1 무기막(160), 제 2 투명 흡습막(170),및 제 2 무기막(180)을 적층한 구조로 보호막(200)을 도시 설명하였으나, 본 발명의 보호막(200)의 적층 구조는 이에 국한되지 않는다. 즉, 앞에서 언급한 투명 흡습막과 무기막 중 어느 하나 이상이 없을 수도 있고, 추가로 더 적층될 수도 있다. 또한, 적층 순서도 바뀔 수 있다.
이상 본 발명의 일실시예에서는 보호막(200)과의 접촉에 의한 픽셀부(120)의 열화 및 손상을 방지하기 위한 보호층 예를 들어, 유기 버퍼층이 픽셀부(120)와 보호막(200) 사이에 추가로 형성될 수 있다.
이상 본 발명에서는 단방향 발광형의 경우로 도시 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않으며 양면 발광형의 경우에도 적용가능하다.
또한, 이상 본 발명은 발광부에 유기물뿐만 아니라 무기물 또한 이용 가능한 전계발광소자(LED)의 범주로 이해하여야 한다.
또한, 본 발명은 액티브 매트릭스형 전계발광소자와 패시브 매트릭스형 전계발광소자 모두에 적용 가능하다.
이상 일실시예를 들어 본 발명에 대하여 서술하였으나, 본 발명의 범위는 전술한 상세 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계발광소자는 종래 보호막 구조 즉, 유기막/ 무기막이 다층 교번 적층된 구조의 보호막에 대하여 유기막을 투명 흡습막으로 대체함으로써, 보호막의 두께 및 층 수를 상대적으로 감소시킬 수 있다.
따라서, 종래 보호막에 비하여 상대적으로 탄력적(flexible)이며, 경박화된 소자의 구현이 가능하다.
또한, 본 발명의 보호막 구조는 수분 및 산소의 소자 내부로의 침투를 효율적으로 억제, 차단하여 픽셀부의 열화 및 손상을 방지할 수 있으므로, 소자의 수명 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명에 따른 전계발광소자의 제조방법은 보호막 형성단계에서 무기물 계열로 보호막과 투명 흡습막을 모두 형성하므로, 픽셀부 상에 무기막과 유기막을 교번 적층하던 종래 공정에 상대적으로 공정 수를 크게 줄일 수 있다. 따라서, 공정 비용을 절감할 수 있다.
Claims (15)
- 기판;상기 기판 상에 두 개의 전극 사이에 형성된 발광부를 포함하는 픽셀부; 및상기 픽셀부를 덮도록 형성되며, 하나 이상의 투명 흡습막과 하나 이상의 무기막을 포함하는 보호막을 포함하고,상기 보호막은 상기 투명 흡습막과 상기 무기막이 교번 적층되어 형성되며,상기 보호막은 최하층이 상기 투명 흡습막이고,상기 투명 흡습막은 테프론 및 폴리아크릴레이트 중 하나 이상을 포함하는 폴리머로 1 ~ 5㎛의 두께를 가지며,상기 무기막은 MgO으로 이루어지고,상기 발광부는 유기물 발광층을 포함하며,상기 픽셀부는 상기 기판과 대향하는 방향으로 발광하도록 상기 두 개의 전극의 반사특성이 조정된 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
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- 기판 상에 두 개의 전극 사이에 발광부를 포함하는 픽셀부를 형성하는 픽셀부 형성단계; 및상기 픽셀부 상에 하나 이상의 투명 흡습막과 하나 이상의 무기막을 적층하는 보호막 형성단계를 포함하며,상기 보호막 형성단계는 최하층을 상기 투명 흡습막으로 형성하고 그 위에 하나 이상의 무기막과 하나 이상의 투명 흡습막을 교번하여 적층하고,상기 보호막 형성단계는 테프론 및 폴리아크릴레이트 중 하나 이상을 포함하는 폴리머로 1 ~ 5㎛의 두께를 갖도록 상기 투명 흡습막을 형성하며,상기 보호막 형성단계는 MgO으로 이루어진 상기 무기막을 형성하고,상기 보호막 형성단계는 상기 투명 흡습막을 진공 증착법으로 형성하며,상기 보호막 형성단계는 상기 무기막을 스퍼터링, 이온빔 증착법, 전자빔 증착법 중 어느 하나의 방법으로 형성하고,상기 픽셀부 형성단계는 유기물 발광층을 포함하도록 상기 발광부를 형성하며,상기 픽셀부 형성단계는 기판과 대향하는 방향으로 발광하도록 상기 두 개의 전극의 반사 특성을 조절하여 상기 픽셀부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전계발광소자의 제조방법.
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