KR101232217B1 - 고투과성 및 고방열성을 갖는 ｏｌｅｄ 소자의 봉지구조 및 이의 제조방법 - Google Patents

고투과성 및 고방열성을 갖는 ｏｌｅｄ 소자의 봉지구조 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 OLED 소자의 봉지구조 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 평평한 봉지 유리 상에 액상의 게터(Getter)를 코팅하는 단계, 상기 게터가 코팅된 유리를 경화시키는 단계, 상기 경화시 발생 되는 가스를 제거하는 단계, 가스가 제거된 상기 봉지 유리와 OLED 소자를 합성수지를 이용하여 접착시키는 단계 및 상기 합성수지를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고투과성 및 고방열성을 갖는 ＯＬＥＤ 소자의 봉지구조 및 이의 제조방법{OLED encapsulation structure and its fabrication method having high transmittance and heat dissipation capability}
본 발명은 OLED 소자의 봉지구조 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유기발광소자(OLED)의 발광 특성 및 수명을 저하시키는 수분, 산소, 이산화탄소, 기타 등등으로부터 소자를 구성하는 유기물, 금속전극 등을 효과적으로 보호하기 위한 봉지구조 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광받고 있다. 이러한 평판표시소자로는 액정 표시소자(Liquid rystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 대표적이다.
그 중에서 유기발광소자(OLED)는 빠른 응답속도, 기존의 액정표시소자보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light)장치가 필요 없어서 초박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.
이러한 유기발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다. 즉, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며 남는 여기 에너지가 빛으로 발생하는 것이다. 이때 유기 물질의 도펀트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다.
유기발광소자의 자세한 구조는 도면에는 도시하지 않았지만 기판상에 양극(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 전자 운송층(eletron transfer layer), 전자 주입층(eletron injection layer), 음극(cathode)이 순서대로 적층 되어 형성된다. 양극으로는 면 저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)이 주로 사용된다. 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층,전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성된다. 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이다. 음극으로는 LiF-Al 금속 막이 사용된다. 유기 박막은 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 봉지 막이 최상부에 형성된다.
따라서, 현재 학계뿐만 아니라 일반산업에서의 연구 개발 분야 중에서도 유기발광소자에 대한 개발 경쟁이 치열하게 전개되고 있다.
일반적으로, 유기물질은 무기물질에 비해 디스플레이 소자로서 작은 구동전압, 높은 휘도 등의 많은 장점이 있어서, 차세대의 디스플레이 소자로서의 가능성과 응용 가능성을 세계적으로 인정받고 있는 상황이다.
한편, 상술한 바와 같이 유기 박막은 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 봉지 막이 필요하다.
종래의 유기 발광 소자의 구조 요소의 봉지 구조는 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 접착방법에 의해서 캡 또는 캡슐이 유리 기판 같은 스크린에 결합 될 수 있고, 이로써 수분 또는 산소의 민감성 구조 요소로의 접근은 방지되거나 감소 될 수 있다. 상기 캡 또는 캡슐은 유리 금속 또는 금속으로 형성될 수 있다. 한편, 수분 또는 산소의 접근이 완전히 차단될 수 없기 때문에 수분, 산소, 질소산화물, 이산화탄소 흡수성의 물질을 구비한 소위 게터(getter)가 상기 민감성 구조 요소와 밀봉제 사이에 배치되는 것이 알려져 있다. 상기 게터는 조해성 재료(oxophillic hydroscopic materials)로 산화금속, 유기 금속착체, 황산금속, 할로겐화금속, 과염소산금속, 금속, 오산화인(P2O5), 분자체(molecular sieve), 실리카겔(silica gel) 등의 구비 군으로 구성되었다.
그러나 종래 유리봉지의 경우, 내부에 존재하는 비활성기체로 인해 열전도 특성이 나빠지게 되었으며, 수분을 흡수하는 일반 getter를 소자 내에 삽입하기 위해 봉지유리를 가공하지만 불투명 getter를 사용함으로써 소자가 불투명해지며 비활성기체(N2) 존재로 인해 방열효과가 떨어지는 문제점이 있었다.
아울러 종래 봉지구조의 경우 그 부피가 커서 OLED 소자의 박막 화에 있어서 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 먼저 수분, 산소, 이산화탄소, 기타 등등으로부터 OLED 소자를 구성하는 유기물, 금속전극 등을 효과적으로 보호하기 위한 OLED 소자의 봉지구조 및 이의 제조방법 제공을 일 목적으로 한다.
또한, 가공된 봉지유리가 아닌 flat한 봉지유리 상에 투명한 액상 getter를 코팅함으로써, OLED 소자와의 접촉을 통해 소자 외부로 열을 효과적으로 방출할 수 있으며, 액상 Getter는 가시광 영역에서 높은 투과도를 가지고 있어 투명 OLED에도 사용할 수 있는 OLED 소자의 봉지구조 및 이의 제조방법 제공을 다른 목적으로 한다.
아울러, OLED 소자의 장 수명, 단축된 공정시간, 저비용, 소자의 박막화, 고 신뢰성, 흡습제에 의한 공간 낭비의 최소화를 이룰 수 있는 OLED 소자의 봉지구조 및 이의 제조방법 제공을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 OLED 소자의 봉지구조 제조방법은 상기 목적들을 달성하기 위하여 평평한 봉지 유리 상에 투명한 액상의 게터(Getter)를 코팅하는 단계, 상기 게터가 코팅된 유리를 경화시키는 단계, 상기 경화시 발생 되는 가스를 제거하는 단계, 가스가 제거된 상기 봉지 유리와 OLED 소자를 합성수지를 이용하여 접착시키는 단계 및 상기 합성수지를 경화시키는 단계를 포함하여 상기 봉지 유리에 코팅된 투명한 액상의 게터와 상기 OLED 소자가 전면 접촉되는 것을 특징으로 하는 OLED 소자의 봉지구조를 제공한다.
바람직하게는 상기 액상의 게터는 CaO 분말로 이루어진 것을 특징으로 하며, 상기 액상의 게터는 바 코팅(Bar Coating) 또는 스핀 코팅(Spin Coating)법을 이용하여 코팅된다.
바람직하게는 상기 게터가 코팅된 유리는 열 경화 또는 UV 조명을 이용하여 경화되며, 상기 열 경화는 70℃에서 1시간 동안 수행된다.
바람직하게는 상기 UV 조명을 이용한 경화는 10mW/m2으로 30~60초 동안 수행된다.
바람직하게는 상기 경화 시 발생 되는 가스를 제거하는 단계는 90℃에서 30분 동안 어닐링(annealing)되어 제거된다.
바람직하게는 상기 합성수지는 에폭시(Epoxy)수지를 이용하는 것을 특징으로 하며, 상기 봉지 유리와 OLED 소자를 접착시키는 단계는 글러브 박스(Glove box) 내에서 접착되며, 이때 글러브 박스(Glove box) 내부는 10ppm 이하의 H2O 및 N2 가스 분위기로 이루어진다.
바람직하게는 상기 합성수지를 경화시키는 단계는 UV 조명을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하며, 상기 UV 조명을 이용한 경화는 60mW/m2으로 90~120초 동안 수행된다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 OLED 소자의 봉지구조는 바람직하게는 상술한 방법에 의해 제조된다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과가 있다.
먼저, 수분, 산소, 이산화탄소, 기타 등등으로부터 OLED 소자를 구성하는 유기물, 금속전극 등을 효과적으로 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 가공된 봉지유리가 아닌 flat한 봉지유리 상에 투명한 액상 getter를 코팅함으로써, OLED 소자와의 접촉을 통해 소자 외부로 열을 효과적으로 방출할 수 있으며, 액상 Getter는 가시광 영역에서 높은 투과도를 가지고 있어 투명 OLED에도 사용할 수 있는 효과가 있다.
아울러, OLED 소자의 장 수명, 단축된 공정시간, 저비용, 소자의 박막화, 고 신뢰성, 흡습제에 의한 공간 낭비의 최소화를 이룰 수 있는 우수한 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시 예에 따른 고투과성 및 고방열성을 갖는 OLED 소자의 봉지구조 제조방법에 대한 전체 공정도다.
도 2 는 본 발명의 일실시 예에 따른 OLED 소자의 봉지구조가 갖는 투과도 변화 그래프다.
도 3 은 봉지유리의 종류와 투명 액상 Getter의 코팅방식에 따른 OLED 소자의 방열특성을 나타내는 그래프다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 고투과성 및 고방열성을 갖는 OLED 소자의 봉지구조 제조방법에 대한 전체 공정도다.
도 1을 참조하면, 먼저 평평한(flat) 봉지 유리 상에 액상의 게터(Getter)를 코팅하는 단계로(S100), 상기 봉지 유리는 투명하고, OLED소자를 보호하기 위한 수단으로 다양한 수단을 이용할 수 있다.
이때, 상기 게터(Getter)라 함은 기체를 흡수하거나 그 기체와 화합물을 만드는 물질을 가리키며, 물질의 상태와 화학작용의 활발한 정도에 따라 종류가 접촉 게터와 분산 게터로 나뉠 수 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 상기 게터는 OLED 소자의 투과를 높이기 위해 투명한 액상으로 이루어져 있으며, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서는 CaO분말로 이루어진다.
그러나 본 발명의 일실시 예에 있어서, 상기 게터는 CaO 분말로 한정되는 것은 아니며, 조해성 재료(oxophillic hydroscopic materials)인 산화금속, 유기금속착체, 황산금속, 할로겐화금속, 과염소산금속, 금속, 오산화인(P2O5), 분자체 (molecular sieve), 실리카겔(silica gel), 바륨산화물(BaO), 스트론튬옥사이드(SrO), 알킬알루미늄알콕사이드(RAlOR'), 마그네슘옥사이드(MgO), 바륨(Ba), 칼슘(Ca)을 포함하는 광기능성 고분자 등이 단독 또는 혼합된 형태로 사용될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 액상의 게터를 상기 봉지 유리 상에 코팅하는 공정과 관련하여 다양한 방식을 이용하여 코팅할 수 있음은 물론이나, 본 발명의 일실시 예에 있어서는 바 코팅(Bar Coating) 또는 스핀 코팅(Spin Coating)법을 이용하여 코팅할 수 있다.
다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서는 바 코팅(Bar Coating)법을 이용하여 코팅공정을 수행하였다.
다음은 상기 게터가 코팅된 봉지 유리를 경화시키는 단계(S200)로, 이를 통해 상기 액상의 게터를 상기 봉지 유리 상에 안정적으로 고착시킬 수 있다.
한편, 상기 봉지 유리를 경화시키는 방법은 다양한 방법을 통해 수행될 수 있음은 물론이나, 본 발명의 일실시 예에 있어서는 열 경화 또는 UV 조명을 이용하여 경화시키는 공정을 수행하였다.
한편, 상기 게터가 코팅된 봉지 유리를 경화시키는 단계(S200)에 있어서, 상기 열 경화를 이용하는 경우, 다양한 공정 조건에서 수행될 수 있음은 물론이나, 바람직하게는 상기 열 경화는 70℃에서 1시간 동안 수행된다.
또한, 상기 게터가 코팅된 봉지 유리를 경화시키는 단계(S200)에 있어서, 상기 UV조명을 이용하여 경화시키는 경우 역시, 다양한 공정 조건에서 수행될 수 있음은 물론이나, 바람직하게는 10mW/m2으로 30~60초 동안 수행된다.
다음으로, 상기 경화 시 발생 되는 가스를 제거하는 단계(S300)로, 이는 경화된 상기 게터는 초기에 가스를 발생하게 되는데 이를 제거하기 위함으로써, 다양한 방식 내지 방법을 통해 제거될 수 있음은 물론이다.
다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서 상기 경화 시 발생 되는 가스를 제거하는 단계(S300)는 90℃에서 30분 동안 어닐링(annealing)되어 제거된다.
다음은 가스가 제거된 상기 봉지 유리와 OLED 소자를 합성수지를 이용하여 접착시키는 단계(S400)로, 상기 합성수지는 다양한 수지를 이용할 수 있음은 물론이나, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서 상기 합성수지는 에폭시(Epoxy)수지를 이용하였다.
아울러 상기 가스가 제거된 상기 봉지 유리와 OLED 소자를 합성수지를 이용하여 접착시키는 단계(S400)는 다양한 방식 내지 장비를 이용하여 접착시키는 단계를 수행할 수 있으나, 본 발명의 일실시 예에 있어서는 글러브 박스(Glove box)를 이용하여 상기 글러브 박스 내에서 접착을 수행하였다.
한편, 상기 글러브 박스의 내부 분위기는 다양한 조성의 분위기 하에서 상기 봉지 유리와 OLED 소자를 접착시킬 수 있으나, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서는 접착효율의 극대화를 위해 상기 글러브 박스(Glove box) 내부는 10ppm 이하의 H2O 및 N2 가스 분위기로 이루어져 있다.
마지막으로 상기 합성수지를 경화시키는 단계(S500)로 이를 통해 상기 봉지 유리와 상기 OLED 소자를 완벽히 밀봉할 수 있으며, 안정적으로 접착할 수 있다.
한편, 상기 합성수지를 경화시키는 단계는 다양한 방식으로 경화시킬 수 있음은 물론이나, 본 발명의 일실시 예에 있어서는 UV 조명을 이용하여 상기 합성수지를 경화시켰다.
이때, 상기 UV 조명을 이용한 상기 합성수지의 경화는 다양한 조건 하에서 수행될 수 있으나, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서 60mW/m2으로 90~120초 동안 수행되었다.
이하에서는 첨부된 도를 참조하여 본 발명의 일실시 예에 따른 OLED 소자의 봉지구조 효과에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 OLED 소자의 봉지구조가 갖는 투과도 변화 그래프로써, 온도조건 85℃, 습도 85%하에서 시간에 따른 barrier특성을 보여준다.
종래 봉지구조의 경우, 게터에 수분이 침투하게 되면 흰색으로 변질 되어 소자의 전체 투과도가 급격히 떨어지는 문제가 있었다.
그러나 본 발명의 일실시 예에 따른 봉지구조는 도 2에 나타난 바와 같이, 상기와 같은 가혹한 온도 및 습도 조건하에서 시간의 경과에 따른 투과도 변화가 적음을 알 수 있다.
이와 같은 변화는 본 발명의 일실시 예에 따른 봉지구조가 우수한 barrier 특성을 갖는 것을 의미한다.
한편, 도 3은 봉지유리의 종류와 투명 액상 Getter의 코팅방식에 따른 OLED 소자의 방열특성을 나타내는 그래프다.
도 3을 참조하면, 일반적으로 사용되는 게터를 이용한 유리봉지나 액상 게터가 코팅된 100μm, 350μm로 가공된 유리의 경우(100μm packing, 350μm packing) heat sink 유무에 따른 소자 표면온도 변화는 11℃, 17℃, 10℃로 방열효과가 미미하였다.
그러나 액상 게터가 코팅된 0.7T의 두께를 가지는 flat한 유리의 열 변화는 24℃로 일반 유리봉지에 비해 우수하였으며 0.2T의 얇은 봉지유리는 27℃로 방열효과가 가장 우수하였다.
이 결과는 OLED 봉지에 비록 열전도도가 높지 않은 액상 게터가 코팅되어 있더라도 heat sink를 사용하면 공기나 불활성 가스보다 열전달이 우수한 게터가 효과적으로 열을 방출한다는 것을 보여준다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다 할 것이다.

Claims (12)

  1. OLED 소자의 봉지구조 제조방법에 있어서,
    평평한 봉지 유리상에 투명한 액상의 게터(Getter)를 코팅하는 단계;
    상기 게터가 코팅된 유리를 경화시키는 단계;
    상기 경화시 발생 되는 가스를 제거하는 단계;
    가스가 제거된 상기 봉지 유리와 OLED 소자를 합성수지를 이용하여 접착시키는 단계; 및
    상기 합성수지를 경화시키는 단계;를 포함하여,
    상기 봉지 유리에 코팅된 투명한 액상의 게터와 상기 OLED 소자가 전면 접촉되는 것을 특징으로 하는 OLED 소자의 봉지구조 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액상의 게터는 CaO 분말로 이루어진 것을 특징으로 하는 OLED 소자의 봉지구조 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액상의 게터는 바 코팅(Bar Coating) 또는 스핀 코팅(Spin Coating)법을 이용하여 코팅되는 것을 특징으로 하는 OLED 소자의 봉지구조 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 게터가 코팅된 유리는 열 경화 또는 UV 조명을 이용하여 경화되는 것을 특징으로 하는 OLED 소자의 봉지구조 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 열 경화는 70℃에서 1시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 OLED 소자의 봉지구조 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 UV 조명을 이용한 경화는 10mW/m2으로 30~60초 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 OLED 소자의 봉지구조 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화 시 발생 되는 가스를 제거하는 단계는 90℃에서 30분 동안 어닐링(annealing)되어 제거되는 것을 특징으로 하는 OLED 소자의 봉지구조 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 합성수지는 에폭시(Epoxy)수지를 이용하는 것을 특징으로 하는 OLED 소자의 봉지구조 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 봉지 유리와 OLED 소자를 접착시키는 단계는 글러브 박스(Glove box) 내에서 접착되며, 이때 글러브 박스(Glove box) 내부는 10ppm 이하의 H2O 및 N2 가스 분위기로 이루어진 것을 특징으로 하는 OLED 소자의 봉지구조 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 합성수지를 경화시키는 단계는 UV 조명을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 OLED 소자의 봉지구조 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 UV 조명을 이용한 경화는 60mW/m2으로 90~120초 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 OLED 소자의 봉지구조 제조방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는데, 봉지 유리에 코팅된 투명한 액상의 게터와 OLED 소자가 전면 접촉되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 OLED 소자의 봉지구조.
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KR20050098331A (ko) * 2004-04-06 2005-10-12 삼성에스디아이 주식회사 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법
KR20060070166A (ko) * 2004-12-20 2006-06-23 삼성에스디아이 주식회사 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법

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