KR101581667B1 - 세라믹 - 고분자 복합체 봉지막을 이용한 유기 전기 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents
세라믹 - 고분자 복합체 봉지막을 이용한 유기 전기 소자 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
유연성 및 치수 안정성이 있으면서도 공기 또는 습기가 유기 발광소자 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있는 봉지막을 이용한 유기 전기 소자 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 유기 전기 소자는 유기물을 포함하여 동작하는 유기 전기 소자 표면에, 상기 유기물에 수분이나 가스가 침투하는 것을 방지하기 위한 봉지막이 형성되어 있으며, 상기 봉지막이 세라믹 분말 및 고분자 수지를 포함하는 세라믹 - 고분자 복합체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기 전기 소자는 유기물을 포함하여 동작하는 유기 전기 소자 표면에, 상기 유기물에 수분이나 가스가 침투하는 것을 방지하기 위한 봉지막이 형성되어 있으며, 상기 봉지막이 세라믹 분말 및 고분자 수지를 포함하는 세라믹 - 고분자 복합체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 유기 발광소자, 유기 태양전지와 같은 유기 전기 소자 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유연성 및 치수 안정성이 있으면서도 공기 또는 습기가 유기 전기 소자 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있는 세라믹 - 고분자 복합체 봉지막을 이용한 유기 전기 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 발광효율, 휘도, 시야각이 뛰어나며 응답속도가 빠른 평판 표시장치에 대한 수요가 증가하고 있다.
평판 표시장치 중에서 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device)는 별도의 광원으로 백라이트가 필요하고, 밝기, 명암비 및 시야각 등에서 기술적 한계가 있다.
이에 따라, 자체발광이 가능하여 별도의 광원이 필요하지 않고, 밝기, 명암비 및 시야각 등에서 상대적으로 우수한 유기 발광소자(Organic Light Emitting Device; OLED)에 대한 관심이 증대되고 있다.
이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여, 종래 기술에 따른 능동 매트릭스 방식의 유기 발광소자 디스플레이에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 유기 발광소자 디스플레이의 구조를 간략히 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 유기 발광소자의 구조를 간략히 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 유기 발광소자 디스플레이는 기판(10) 상에 형성된 복수의 TFT(Thin film Transistors) 및 메탈 전극(20)을 포함한다.
또한, 기판(10) 상에는 게이트 라인, 데이터 라인, 전원 라인, 발광 신호 라인 및 리셋 라인을 포함한다.
TFT는 각 화소의 발광을 스위칭 하는 복수의 스위칭 TFT 및 드라이빙 TFT를 포함한다. 이 외에도 기판(10) 상에는 유기 발광소자(30)에 공급되는 전류를 충전하는 스토리지 커패시터(Cst)가 형성된다.
TFT 및 메탈 전극(20) 상부에 발광 소자인 OLED(30)가 형성되고, 봉지제 및 접착제를 이용하여 기판(10)과 글래스(40)가 합착된다.
여기서, 복수의 화소에 형성된 OLED(30)는 풀 컬러의 구현을 위해 레드(red), 그린(green), 블루(blue)의 색광을 방광하도록 형성된다.
글래스(40) 상에는 각 화소에서 표시되는 컬러 화상의 시인성을 높이기 위해 편광 필름(50)이 형성된다.
여기서, 편광 필름(50)은 1/4 파장 플레이트(quarter wave plate) 및 1/2 파장 플레이트(half wave plate)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2에 도시된, OLED(30)는 애노드(anode) 전극(31), 정공 주입층(32), 발광층(33), 전자 주입층(34) 및 캐소드(cathode) 전극(35)이 차례로 적층되는 구조로 형성된다.
캐소드 전극(35)에서 발생된 전자 및 애노드 전극(31)에서 발생된 정공이 발광층(33) 내부로 주입되면, 주입된 전자 및 정공이 결합하여 액시톤(exciton)이 생성된다. 생성된 액시톤이 여기상태(excited state)에서 기저상태(ground state)로 떨어지면서 발광을 일으킴으로써 화상을 표시하게 된다.
한편, 유기 발광소자는 유기물로 형성된 발광층과 전극이 산소와 수분에 의해 산화되어, 특성이 열화되고, 수명이 저하될 수 있다. 따라서, 외부로부터 유기 발광소자에 침투되는 산소나 수분을 차단해야 한다.
이를 위해 종래에는 스테인레스 스틸 등의 금속 또는 글래스를 소정의 공간을 가지도록 캔 또는 캡 형태로 가공된 밀봉 부재 내에 수분 흡수를 위한 흡습제(getter)를 마련하고, 이러한 밀봉 부재를 실런트 등을 이용하여 OLED가 형성된 기판에 접착시키는 방법이 주로 이용되어 왔다.
하지만, 이러한 봉지 방식은 OLED와 밀봉 부재 사이에 소정의 공간이 생기는 것을 피할 수 없으므로, 공기 또는 습기가 발광소자로 침투하는 것을 차단하기 위해 별도로 그 공간 내에 질소와 소량의 산소가 함유된 가스가 주입되어야 한다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 특허공개공보 제10-2012-0089927호(2012.08.16. 공개)에 개시된 자기 발광 소자용 봉지재 및 봉지재 제조 방법, 그 봉지재를 이용한 자기 발광 소자 및 그의 제조 방법이 있다.
본 발명의 하나의 목적은 세라믹 - 고분자 복합체 봉지막을 이용한 유기 전기 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 유연성 및 치수 안정성이 있고, 공기 또는 습기가 발광소자로 침투하는 것을 방지할 수 있는 세라믹 - 고분자 복합체 봉지막을 이용한 유기 전기 소자 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유기 전기 소자는 유기물을 포함하여 동작하는 유기 전기 소자 표면에, 상기 유기물에 수분이나 가스가 침투하는 것을 방지하기 위한 봉지막이 형성되어 있으며, 상기 봉지막이 세라믹 분말 및 고분자 수지를 포함하는 세라믹 - 고분자 복합체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 봉지막은 세라믹 분말들이 배열된 형태의 세라믹 매트릭스 구조를 가지고 있으며, 상기 세라믹 분말 사이의 공극에 고분자 수지가 개재되어 있다. 이 경우, 상기 봉지막은 세라믹 분말 55~98vol%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 유기 전기 소자 제조 방법은 유기물을 포함하는 유기 전기 소자 표면에, 수분 및 산소 흡착성의 세라믹 분말, 고분자 수지 및 용매를 포함하는 조성물로부터 세라믹 분말 및 고분자 수지를 포함하는 막을 형성한 후, 상기 고분자 수지를 경화시켜 세라믹 - 고분자 복합체로 이루어진 봉지막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 조성물은 수분 및 산소 흡착성의 세라믹으로 변환되는 세라믹 전구체를 더 포함할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 전기 소자 제조 방법은 유기물을 포함하는 유기 전기 소자 표면에, 수분 및 산소 흡착성의 세라믹으로 변환되는 세라믹 전구체, 고분자 수지 및 용매를 포함하는 조성물로부터 세라믹 분말 및 고분자 수지를 포함하는 막을 형성한 후, 상기 고분자 수지를 경화시켜 세라믹 - 고분자 복합체로 이루어진 봉지막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 예들에서, 상기 막은 잉크젯 공정, 테이프 캐스팅 공정 또는 롤투롤 공정으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 예들에서, 상기 용매의 증발에 의해 세라믹 분말이 자기 배열(self-ordering)을 형성하면서 세라믹 매트릭스를 형성하고, 상기 고분자 수지가 세라믹 분말 사이의 공극에 충진될 수 있다.
또한, 상기 봉지막은 세라믹 분말 55~98vol%를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 세라믹 분말은 실리콘 질화물, 실리콘 탄화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄 수산화물, 아연 산화물, 티타늄 산화물 및 투명 산화물 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 전기 소자 제조 방법에 의하면, 세라믹 조성물과 고분자 조성물 혹은 세라믹 - 고분자 복합 조성물을 이용하여 잉크젯 방식으로 봉지막을 형성하고 고온 소결 공정을 생략함으로써 고밀도의 세라믹 매트릭스에 고분자 수지가 공극에 개재되는 형태의 봉지막을 형성할 수 있다.
이를 통하여, 유연성 및 치수 안정성을 확보할 수 있으며, 아울러 공기 또는 습기가 유기 전기 소자로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 유기 발광소자 디스플레이의 구조를 간략히 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 유기 발광소자의 구조를 간략히 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광소자 디스플레이의 구조를 간략히 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 봉지막의 구조를 간략히 나타내는 평면도이다.
도 5는 세라믹 - 고분자 복합체로 형성된 단층 구조의 봉지막의 예를 나타낸 것이다.
도 6은 세라믹 - 고분자 복합체로 형성된 다층 구조의 봉지막의 예를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광소자 디스플레이의 제조공정의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광소자 디스플레이의 봉지막 제조공정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 도 1의 유기 발광소자의 구조를 간략히 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광소자 디스플레이의 구조를 간략히 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 봉지막의 구조를 간략히 나타내는 평면도이다.
도 5는 세라믹 - 고분자 복합체로 형성된 단층 구조의 봉지막의 예를 나타낸 것이다.
도 6은 세라믹 - 고분자 복합체로 형성된 다층 구조의 봉지막의 예를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광소자 디스플레이의 제조공정의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광소자 디스플레이의 봉지막 제조공정을 설명하기 위한 모식도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 첨부 도면에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 세라믹 - 고분자 복합체 봉지막을 이용한 유기 전기 소자 및 그 제조 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
이하에서는 유기 발광소자 디스플레이 위주로 세라믹 - 고분자 복합체 봉지막을 이용한 유기 전기 소자에 대하여 설명하나, 본 발명의 유기 전기 소자는 유기 발광소자 디스플레이에 국한되는 것은 아니며, 유기 태양전지, 유기 트랜지스터 등 유기물을 포함하여 동작하는 각종 유기 전기 소자를 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기 전기 소자로서, 유기 발광소자 디스플레이의 구조를 간략히 나타내는 단면도다.
도 3에서는 투명 재질로 형성되는 상부 기판인 제2 기판 및 합착 구조물들의 도시는 생략한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광소자 디스플레이는 하부 기판인 제1 기판(110), 복수의 박막 트렌지스터(Thin film transistor: TFT, 121, 122, 123, 124), 화소 전극(134), 유기 발광소자(Organic Light Emitting Device: OLED, 160)를 포함하는 표시 소자, 상부 기판인 제2 기판(도시하지 않음) 및 봉지막(170)을 포함한다.
투명 재질의 하부 기판인 제1 기판(110) 상에는 게이트 라인, EM 라인, 데이터 라인, 구동 전원 라인(VDD), 기준 전원 라인이 형성된다. 그리고, 복수의 스위칭 TFT 및 구동 TFT가 형성된다.
구동 TFT는 소스(121), 드레인(122), 액티브(123) 및 게이트(124)를 포함하여 구성된다. 액티브(123)와 게이트(124) 사이는 게이트 절연층(125)이 형성된다.
여기서, 상기 소스(121), 드레인(122) 및 게이트(124)는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 등의 금속이나 합금으로 형성될 수 있다.
상기 게이트(125)를 덮도록 보호층(130)이 형성되고, 상기 보호층의 일부가 식각되어 복수의 트렌치가 형성된다. 상기 복수의 트렌치에 의해 소스(121)와 드레인(122)의 상부가 노출된다.
여기서, 소스(121)와 드레인(122)의 상부를 노출시키는 트랜치에 메탈 물질을 매립하여 제1 컨택 및 제2 컨택(126a, 126b)이 형성된다. 제1 컨택(126a)을 통해 구동 TFT의 소스(121)에 OLED(160)의 구동전류가 공급된다. 그리고, 제2 컨택(126b)을 통해 구동 TFT의 드레인(122)과 화소 전극(134)이 컨택된다.
상기 보호층(130) 및 구동 TFT 상에 평탄막(132)이 형성되고, 상기 제2 컨택과 대응되는 영역 및 후술되는 OLED와 대응되는 영역에 전도성 물질로 화소 전극(134)이 형성된다.
여기서, 상기 평탄막(132)은 하부 기판(110) 상에 형성된 복수의 TFT들 및 복수의 제1 컨택 및 제2 컨택(126a, 126b)을 덮도록 소정 두께로 형성되어 하부 기판(110)을 평탄화 시킨다.
또한, 화소 전극(134)은 불투명 전도성 금속 물질로 형성되거나, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 ITZO(indium tin zinc oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 형성된다.
평탄막(132) 상에는 화소 영역을 정의하는 뱅크(140)가 형성된다. 여기서, 상기 뱅크(140)는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene; BCB)계 수지, 아크릴계 수지 또는 폴리이미드 수지로 형성될 수 있다.
상기 뱅크(140) 상부에는 화소에 입사되는 광 및 반사된 광을 차단시키기 위한 차광층(150)이 형성된다.
여기서, 상기 차광층(150)은 레드, 그린, 블루 화소들 간의 광 누설과 차단 및 인접한 화소들 간의 혼색을 방지하기 위한 것으로 각 화소를 정의하는 뱅크(140)의 상부에 형성된다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 상기 차광층(150)은 뱅크(140)의 하부에도 형성될 수 있다.
상기 차광층(150)은 Cr 또는 CrOx, Cr/CrOx, Cr/CrOx/CrNy, 수지(Carbon 안료, RGB 혼합안료), Graphite 등의 재료로 형성할 수 있다. 이러한, 차광층(150)은 포토리쏘그래피(Photolithography) 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 롤러를 이용한 프린팅(roll printing) 등 다양한 공정으로 차광층(150)을 형성할 수 있다.
상기 뱅크(140)에 의해 정의된 화소 영역 내에는 구동 TFT를 통해 인가된 구동 전류에 의해 발광하는 OLED(160)가 형성된다.
여기서, OLED(160)는 복수의 화소 각각에 형성되며, 풀 컬러 영상을 표시하기 위해 레드(red), 그린(green) 또는 블루(blue)의 색광을 발광하거나, 자외선(UV) 또는 백색광을 발광할 수 있다.
OLED(160)는 애노드(anode) 전극, 정공 주입층, 발광층, 전자 주입층; 및 캐소드(cathode) 전극이 차례로 적층되는 구조로 형성된다.
캐소드 전극에서 발생된 전자 및 애노드 전극에서 발생된 정공이 발광층 내부로 주입되면, 주입된 전자 및 정공이 결합하여 액시톤(exciton)이 생성된다. 생성된 액시톤이 여기상태(excited state)에서 기저상태(ground state)로 떨어지면서 발광을 일으킴으로써 화상을 표시하게 된다.
상기 OLED(160) 및 차광층(150) 상에 봉지층(170)을 형성한다.
여기서, 상기 봉지층(170)은 OLED(160)를 외부 습기, 공기 및 이물질로부터 보호하기 위한 것이다.
복수의 화소 영역에 레드, 그린, 블루의 컬러 필터(180)가 형성된다. 이때, 컬러 필터(180)는 풀 컬러 영상의 구현, 색순도 향상 및 야외 시인성(ACR)의 향상을 위한 것으로, 상기 봉지층(170) 상에서 OLED(160)와 대응되는 영역에 형성된다.
레드, 그린, 블루의 컬러 필터(180) 및 봉지층(170)을 덮도록 오버 코트층(190)이 더 형성될 수 있다. 상기 오버 코트층(190)을 통해 하부 기판(110)을 평탄화시키고, 상부 기판(미도시)과의 합착이 원활이 이루어지도록 한다.
도 4는 본 발명에 적용되는 봉지막의 구조를 간략히 나타내는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 적용되는 봉지막(170)은 세라믹 분말(170a) 및 고분자(170b)를 포함하는 세라믹 - 고분자 복합체로 형성된다.
보다 구체적으로, 본 발명에 적용되는 봉지막은 세라믹 매트릭스 기반의 봉지막으로서, 세라믹 분말(170a)들이 배열된 형태의 세라믹 매트릭스 구조를 가지고 있으며, 상기 세라믹 분말(170a) 사이의 공극에 고분자 수지(170b)가 개재되어 있다.
이러한 구조를 갖는 봉지막의 경우, 세라믹 분말이 55~98vol%이고 나머지 고분자 수지가 2~45vol%이다. 보다 바람직하게는 세라믹 분말이 70~98%이고, 나머지 고분자 수지가 2~30vol%이다. 세라믹 분말이 통상의 고분자 - 세라믹 복합체의 경우, 고분자 수지가 주된 소재이고, 세라믹 분말이 분산되어 있는 형태를 가지나, 본 발명에 적용되는 세라믹 - 고분자 복합체의 경우, 세라믹 분말이 주된 소재가 되어 세라믹 매트릭스를 형성하고, 세라믹 분말들 사이의 공극을 고분자 수지가 채우는 형태이다.
이와 같이, 세라믹 분말이 고밀도로 포함됨으로써, 봉지막 내부의 세라믹 분말이 세라믹 분말이 물 분자 및 산소 분자 등을 효과적으로 흡착함으로써, 가스나 수분 등의 침투를 효율적으로 방지할 수 있다. 본 발명에 적용되는 세라믹 - 고분자 복합체로 봉지막을 형성한 결과(세라믹 분말 비율 : 85 vol%), 1m2당 수분 통과율이 1 ㎍/day 이하를 나타낼 수 있으며, 우수한 봉지 특성을 발휘할 수 있다.
또한, 세라믹 - 고분자 복합체로 형성된 봉지막의 경우, 세라믹 매트릭스 내에 존재하는 공극을 고분자 수지가 메움으로써 봉지 특성 저하를 방지할 수 있으며, 아울러, 세라믹 분말의 결합력 향상 및 유연성을 발휘할 수 있다.
또한, 세라믹 - 고분자 복합체로 형성된 봉지막의 경우, 세라믹의 고온 소결 공정을 생략함으로써 우수한 치수 안정성을 발휘할 수 있다.
전술한 바와 같이, 종래 유기 발광소자 디스플레이와 같은 유기 전기 소자의 경우, 봉지를 위하여 스테인레스 스틸 등의 금속 또는 글래스를 소정의 공간을 가지도록 캔 또는 캡 형태로 가공된 밀봉 부재 내에 수분 흡수를 위한 흡습제(getter)를 마련하고, 이러한 밀봉 부재를 실런트 등을 이용하여 유기 발광소자가 형성된 제1 기판에 접착시키는 방법이 주로 이용되어 왔다. 이러한 봉지 방식은 유기 발광소자와 밀봉 부재 사이에 공간이 생기는 것을 피할 수 없으므로, 공기 또는 습기가 유기 발광소자 내부로 침투하는 것을 차단하기 위해 별도로 그 공간 내에 질소와 소량의 산소가 함유된 가스가 주입되어야 한다.
하지만, 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 봉지막(170)은 세라믹 분말(170a) 및 고분자 수지(170b)를 유기 발광소자 상에 고밀도로 직접 프린팅하고 무소결 방식으로 형성할 수 있어, 유기 발광소자와 봉지막 사이에 공간이 생기는 것을 억제할 수 있으며, 또한 유연성 및 치수 안정성이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 유기 전기 소자의의 경우, 효율적으로 공기 또는 습기가 유기 발광소자로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 세라믹 - 고분자 복합체로 형성된 단층 구조의 봉지막을 나타낸 것이고, 도 6은 세라믹 - 고분자 복합체로 형성된 다층 구조의 봉지막을 나타낸 것이다.
도 5 및 도 6를 참조하면, 본 발명의 따른 봉지막(170)을 이루는 세라믹 - 고분자 복합체의 구조는 단층 구조 뿐만 아니라 다층 구조로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 유기 발광소자 디스플레이에서, 봉지막은 세라믹 분말들이 배열된 형태의 세라믹 매트릭스 구조를 가지되, 세라믹 분말 사이의 공극에 고분자 수지가 개재되어 있는 형태를 갖는다. 즉, 이웃한 각각의 세라믹 분말(170a) 사이에는 고분자 수지(170b)가 침투(infiltration)되어 개재된다.
세라믹 분말(170a)은 수분 및 산소 흡착력이 우수한 실리콘 질화물, 실리콘 탄화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄 수산화물, 아연 산화물, 티타늄 산화물 및 투명 산화물(ITO, FTO, IGZO 등) 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 세라믹 분말(170a)의 입자 크기는 10nm~150㎛의 범위인 것이 바람직하다. 세라믹 분말(170a)의 입자의 크기가 10nm 미만이면 치수 안정성이 저하될 수 있으며, 150㎛ 초과이면 막의 치밀도가 저하될 수 있다.
고분자 수지(170b)는 열경화 혹은 자외선 경화형 수지가 될 수 있으며, 보다 구체적으로는 폴리아크릴 수지(polyacryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide rein), 불포화 폴리에스테르 수지(unsaturated polyester resin), 폴리페닐렌 수지(polyphenylene ether resin: PPE), 폴리페닐렌옥사이드 수지(polyphenilene oxide resin: PPO), 폴리페닐렌설파이드계 수지(polyphenylenesulfides resin), 시아네이트 에스테르 수지(cyanate ester resin), 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene: BCB), 스티렌 부타디엔 러버(styrene butadiene rubber; SBR), 아크릴로니트릴 부타디엔 러버(acrylonitrile butadiene rubber; NBR), 우레탄(urethane), 폴리우레탄(poly-urethane), 에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene vinyl acetate copolymer; EVA), 실리콘 고무(silicone rubber), 이소프렌 고무(isoprene rubber) 등을 제시할 수 있다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광소자 디스플레이의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광소자 디스플레이의 제조공정의 흐름도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광소자 디스플레이의 봉지막 제조공정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광소자 디스플레이의 제조방법은 제1 기판 마련 단계(S710), 제1 기판 상에 표시 소자를 형성하는 단계(S720) 및 표시 소자 상에 봉지막을 형성하는 단계(S730)를 포함한다.
도 7에서는 이전에 상술한 유기 발광소자 디스플레이의 구성 요소는 생략한다.
우선, 첫 단계로, 투명 재질의 하부 기판인 제1 기판을 마련한다(S710).
다음, 제1 기판 상에 게이트 라인, EM 라인, 데이터 라인, 구동 전원 라인(VDD), 기준 전원 라인을 형성한다. 그리고, 복수의 스위칭 TFT 및 구동 TFT를 형성한다. 복수의 스위칭 TFT 및 구동 TFT를 포함하는 박막 트렌지스터, 화소 전극, 유기 발광소자를 포함하는 표시 소자를 형성한다(S720).
다음, 표시 소자 상에 세라믹 - 고분자 복합체 재질의 봉지막을 형성한다(S730).
도 8을 참조하여 봉지막 형성 방법의 예에 대하여 설명한다.
한가지 방법은 유기물을 포함하는 유기 전기 소자 표면에, 수분 및 산소 흡착성의 세라믹 분말, 고분자 수지 및 용매를 포함하는 조성물로부터 세라믹 분말 및 고분자 수지를 포함하는 막을 형성한 후, 고분자 수지를 경화시켜 세라믹 - 고분자 복합체로 이루어진 봉지막을 형성하는 방법을 제시할 수 있다.
이때, 상기 세라믹 분말은 세라믹 매트릭스의 충진율 고도화와 습기 및 산소를 흡착하는 역할을 한다.
상기 조성물은 수분 및 산소 흡착성의 세라믹으로 변환되는 세라믹 전구체를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 세라믹 충진율을 보다 높일 수 있으며, 이에 따라 습기 및 산소 흡착 능력이 보다 향상될 수 있다.
또한, 상기 조성물은 계면활성제, 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제 및 옥틸알콜(octyl alcohol) 중에서 1종 이상 선택되는 분산제를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기에서는 조성물에 세라믹 분말과 고분자 수지가 포함되어 있으나, 세라믹과 용매를 포함하는 조성물과 고분자 수지를 포함하는 조성물을 별도로 이용할 수도 있다.
또한, 상기 막은 잉크젯 공정, 테이프 캐스팅 공정 또는 롤투롤 공정으로 형성될 수 있다.
예를 들어 도 8을 참조하면, 잉크젯 공정의 경우, 조성물의 잉크젯 분사에 의해 기판 상에 형성되는 액적은 용매의 자발적 증발에 기인한 유체의 대류 현상(b)으로 인해 세라믹 분말이 고밀도로 자가 배열된다(self ordered)(c). 이를 통하여 세라믹 매트릭스가 형성된다. 이와 함께, 세라믹 분말이 규칙적으로 배열된 이웃한 세라믹 분말의 내부 빈 공간에 고분자 수지가 충전(d)된다.
이후, 상기 고분자 수지를 경화(e)시키면 세라믹 - 고분자 복합체 봉지막을 형성할 수 있다. 경화는 고분자 수지의 경화 특성에 따라 결정되며, 열경화 수지의 경우 대략 250℃ 정도의 온도에서 열경화하는 방법이 이용되고, 자외선 경화 수지의 경우, 자외선 조사에 의해 경화하는 방법이 이용될 수 있다.
다른 방법으로, 유기물을 포함하는 유기 전기 소자 표면에, 수분 및 산소 흡착성의 세라믹으로 변환되는 세라믹 전구체, 고분자 수지 및 용매를 포함하는 조성물로부터 세라믹 분말 및 고분자 수지를 포함하는 막을 형성한 후, 고분자 수지를 경화시켜 세라믹 - 고분자 복합체로 이루어진 봉지막을 형성하는 것을 제시할 수 있다.
본 방법의 경우에도 잉크젯 공정, 테이프 캐스팅 공정 또는 롤투롤 공정이 이용될 수 있다.
한편, 세라믹 전구체는 세라믹 분말을 대체하여 이용할 수 있으나, 보다 바람직하게는 세라믹 분말을 이용하는 공정에서 세라믹 분말과 함께 이용가능 것을 제시할 수 있다. 이 경우, 세라믹 매트릭스를 구성하는 세라믹 분말 사이의 빈공간을 세라믹 전구체로부터 변환된 세라믹 미세 입자로 채움으로써 세라믹 충진율을 보다 높일 수 있다.
세라믹 전구체는 용매에 용해되어 있는 상태에서 막을 형성하는 세라믹 분말 사이에 침투되어 약간의 열처리 또는 화학적 반응에 의해 산화물(oxide), 염화물(chloride), 수산물(hydroxide), 질화물(nitride) 또는 과산화물(peroxide)이 형성되는 졸-겔 반응이 가능한 것을 이용할 수 있다. 이러한 예로는, Tetra ethyl ortho silicate (Si(OC2H5)4), Titanium isopropoxide (Ti{OCH(CH3)2}4), Aluminum isopropoxide (Al(O-i-Pr)3, i-Pr은 CH(CH3)2), Aluminum chloride hexahydrate (AlCl3·6H2O), Aluminum nitrate (Al(NO3)3), Aluminum hydroxide (Al(OH)3), Zinc acetate dehydroxide (Zn(CH3COO)2·2H2O) 등이 있다.
상기 방법들에 의해 형성된 세라믹 - 고분자 복합체 봉지막은 추가적인 고온 소결 과정을 거치지 않아도 세라믹 고유의 유전특성을 그대로 유지하며, 또한 내부 수지가 주 구성성분인 세라믹의 응력을 감소시킴으로써 세라믹 고유의 취성이 줄어들어 충격에 강해지고 유연해진다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 전기 소자 제조 방법에 의하면, 세라믹 조성물과 고분자 조성물 혹은 세라믹 - 고분자 복합 조성물을 이용하여 잉크젯 방식으로, 혹은 테이프 캐스팅 공정, 롤투롤 공정 등을 이용하여, 우수한 봉지 특성 등 세라믹 고유의 장점들을 발휘할 수 있으며, 또한 고온 소결 공정을 생략할 수 있어 치수 안정성을 확보할 수 있는 유기 전기 소자의 봉지막을 형성할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
110: 제1 기판 121: 소스
122: 드레인 123: 액티브
124: 게이트 125: 게이트 절연층
126a: 제1 컨택 126b: 제2 컨택
130: 보호층 132: 평탄막
140: 뱅크 150: 차광층
160: OLED 170: 봉지막
170a : 세라믹 분말 170b : 고분자 수지
180: 컬러 필터 190: 오버 코트층
192: 접착층
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170a : 세라믹 분말 170b : 고분자 수지
180: 컬러 필터 190: 오버 코트층
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Claims (13)
- 유기물을 포함하여 동작하는 유기 전기 소자 표면에, 상기 유기물에 수분이나 가스가 침투하는 것을 방지하기 위한 봉지막이 형성되어 있으며, 상기 봉지막이 수분 및 산소 흡착성의 세라믹 분말 및 고분자 수지를 포함하는 세라믹 - 고분자 복합체로 형성되고,
상기 봉지막은
세라믹 분말들이 배열된 형태의 세라믹 매트릭스 구조를 가지고 있으며, 상기 세라믹 분말 사이의 공극에 고분자 수지가 개재되어 있고,
상기 봉지막은
세라믹 분말 55~98vol%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 세라믹 분말은 실리콘 질화물, 실리콘 탄화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄 수산화물, 아연 산화물, 티타늄 산화물 및 투명 산화물 중에서 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 세라믹 분말의 입자 크기는 10nm 내지 150㎛인 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 고분자 수지는 폴리아크릴 수지(polyacryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide rein), 불포화 폴리에스테르 수지(unsaturated polyester resin), 폴리페닐렌 수지(polyphenylene ether resin: PPE), 폴리페닐렌옥사이드 수지(polyphenilene oxide resin: PPO), 폴리페닐렌설파이드 수지(polyphenylenesulfide resin), 시아네이트 에스테르 수지(cyanate ester resin), 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene: BCB), 스티렌 부타디엔 러버(styrene butadiene rubber; SBR), 아크릴로니트릴 부타디엔 러버(acrylonitrile butadiene rubber; NBR), 우레탄(urethane), 폴리우레탄(poly-urethane), 에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene vinyl acetate copolymer; EVA), 실리콘 고무(silicone rubber) 및 이소프렌 고무(isoprene rubber) 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자.
- 유기물을 포함하는 유기 전기 소자 표면에, 수분 및 산소 흡착성의 세라믹 분말, 고분자 수지 및 용매를 포함하는 조성물로부터 세라믹 분말 및 고분자 수지를 포함하는 막을 형성한 후, 상기 고분자 수지를 경화시켜 세라믹 - 고분자 복합체로 이루어진 봉지막을 형성하고,
상기 용매의 증발에 의해 세라믹 분말이 자기 배열(self-ordering)을 형성하면서 세라믹 매트릭스를 형성하고, 상기 고분자 수지가 세라믹 분말 사이의 공극에 충진되고,
상기 봉지막은
세라믹 분말 55~98vol%를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 조성물은 수분 및 산소 흡착성의 세라믹으로 변환되는 세라믹 전구체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자 제조 방법.
- 유기물을 포함하는 유기 전기 소자 표면에, 수분 및 산소 흡착성의 세라믹으로 변환되는 세라믹 전구체, 고분자 수지 및 용매를 포함하는 조성물로부터 세라믹 분말 및 고분자 수지를 포함하는 막을 형성한 후, 상기 고분자 수지를 경화시켜 세라믹 - 고분자 복합체로 이루어진 봉지막을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자 제조 방법.
- 제7항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 막은 잉크젯 공정, 테이프 캐스팅 공정 또는 롤투롤(roll-to-roll) 공정으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자 제조 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 용매의 증발에 의해 세라믹 분말이 자기 배열(self-ordering)을 형성하면서 세라믹 매트릭스를 형성하고, 상기 고분자 수지가 세라믹 분말 사이의 공극에 충진되는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자 제조 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 봉지막은
세라믹 분말 55~98vol%를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자 제조 방법.
- 제7항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 세라믹 분말은 실리콘 질화물, 실리콘 탄화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄 수산화물, 아연 산화물, 티타늄 산화물 및 투명 산화물 중에서 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기 소자 제조 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020140066407A KR101581667B1 (ko) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | 세라믹 - 고분자 복합체 봉지막을 이용한 유기 전기 소자 및 그 제조 방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140066407A KR101581667B1 (ko) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | 세라믹 - 고분자 복합체 봉지막을 이용한 유기 전기 소자 및 그 제조 방법 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020140066407A KR101581667B1 (ko) | 2014-05-30 | 2014-05-30 | 세라믹 - 고분자 복합체 봉지막을 이용한 유기 전기 소자 및 그 제조 방법 |
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| KR101182434B1 (ko) * | 2004-11-08 | 2012-09-12 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기 전계 발광 소자용 투명 흡습막 형성용 조성물의제조방법 |
| KR101120642B1 (ko) * | 2009-04-30 | 2012-03-16 | 한국과학기술원 | 투명한 밀봉 플라스틱 필름 및 그 제조방법과 이를 구비한 디스플레이 기판 |
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-
2014
- 2014-05-30 KR KR1020140066407A patent/KR101581667B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|
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