KR101588298B1 - Organic light emitting display apparatus and the method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
하이브리드 보호막을 포함하는 유기 발광 표시 장치가 제공된다. 상기 유기 발광 표시 장치는 기판, 상기 기판 상의 유기 발광 소자를 포함하는 표시부, 및 상기 표시부를 밀봉하고 하이브리드 보호막을 포함하는 밀봉부를 포함한다. 상기 하이브리드 보호막은 탄소가 제거된 무기 부분층, 탄소의 함량이 일정한 유기 부분층, 및 상기 무기 부분층과 상기 유기 부분층 사이에 개재되고 상기 유기 부분층에 인접할수록 탄소의 함량이 증가하는 구배 부분층을 포함한다.An organic light emitting display device including a hybrid protective film is provided. The organic light emitting display includes a substrate, a display portion including the organic light emitting element on the substrate, and a sealing portion sealing the display portion and including a hybrid protective film. Wherein the hybrid protective film comprises a carbon-free inorganic partial layer, an organic partial layer having a constant carbon content, and a gradient portion interposed between the inorganic partial layer and the organic partial layer, Layer.
Description
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 보호막을 포함하는 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an organic light emitting display, and more particularly, to an organic light emitting display including a hybrid protective layer and a method of manufacturing the same.
유기 발광 표시 장치는 정공 주입 전극과 전자 주입 전극, 및 이들 사이에 개재된 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자를 구비하며, 상기 정공 주입 전극에서 주입되는 정공과 상기 전자 주입 전극에서 주입되는 전자가 상기 유기 발광층에서 결합하여 생성된 엑시톤(exiton)이 여기 상태(exited state)로부터 기저 상태(ground state)로 떨어지면서 빛을 발생시키는 자발광형 표시 장치이다.The organic light emitting display includes a hole injecting electrode, an electron injecting electrode, and an organic light emitting device including an organic light emitting layer interposed therebetween, wherein holes injected from the hole injecting electrode and electrons injected from the electron injecting electrode Emitting display device in which an exciton generated by coupling in an organic light emitting layer falls from an excited state to a ground state to generate light.
자발광형 표시 장치인 유기 발광 표시 장치는 별도의 광원이 불필요하므로 저전압으로 구동이 가능하고 경량의 박형으로 구성할 수 있으며, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트(contrast) 및 빠른 응답 속도 등의 고품위 특성으로 인해 차세대 표시 장치로 주목 받고 있으며, 스마트 폰, 터치 패널, TV, 항공기 디스플레이 등과 같은 다양한 제품에 사용되고 있다.Since an organic light emitting display device which is a self-emission type display device does not require a separate light source, it can be driven at a low voltage and can be configured as a light and thin type. Due to its high quality characteristics such as wide viewing angle, high contrast, And has been used in various products such as smart phones, touch panels, TVs, and aircraft displays.
그러나, 유기 발광 표시 장치는 외부의 수분이나 산소 등에 의해 열화되는 특성을 가지므로, 외부의 수분이나 산소 등의 투과를 막기 위하여 유기 발광 소자를 밀봉해야 한다.However, since the organic light emitting display has a characteristic of being deteriorated by external moisture or oxygen, it is necessary to seal the organic light emitting element to prevent permeation of moisture or oxygen from the outside.
최근, 유기 발광 표시 장치의 박형화 및/또는 플렉서블화를 위하여, 유기 발광 소자를 밀봉하는 수단으로 복수의 무기막들, 복수의 유기막들, 또는 교대로 적층된 무기막들과 유기막들을 포함하는 복수의 층으로 구성된 박막 봉지(TFE; thin film encapsulation)가 이용되고 있다. 그러나, 박막 봉지가 복수의 층으로 형성되므로, 수분이나 산소 차단 성능을 높이기 위해서는 두께가 두꺼워지고 제조 공정이 추가되어 제조 비용이 증가하는 문제가 있다.2. Description of the Related Art In recent years, in order to make the organic light emitting display thinner and / or flexible, it is necessary to use a plurality of inorganic films, a plurality of organic films or alternately stacked inorganic films and organic films Thin film encapsulation (TFE) composed of a plurality of layers is used. However, since the thin film encapsulation is formed of a plurality of layers, there is a problem in that, in order to increase the water or oxygen barrier performance, the thickness becomes thick and the manufacturing process is added to increase the manufacturing cost.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 단순한 제조 공정을 적용하여 높은 수분 및 산소 차단 성능을 나타내는 하이브리드 보호막을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an organic light emitting diode (OLED) display device including a hybrid passivation layer exhibiting high moisture and oxygen barrier performance by applying a simple manufacturing process.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이러한 유기 발광 표시 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing such an OLED display.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치는 기판, 상기 기판 상의 유기 발광 소자를 포함하는 표시부, 및 상기 표시부를 밀봉하고 하이브리드 보호막을 포함하는 밀봉부를 포함한다. 상기 하이브리드 보호막은 탄소가 제거된 무기 부분층, 탄소의 함량이 일정한 유기 부분층, 및 상기 무기 부분층과 상기 유기 부분층 사이에 개재되고 상기 유기 부분층에 인접할수록 탄소의 함량이 증가하는 구배 부분층을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an organic light emitting display including a substrate, a display unit including the organic light emitting device on the substrate, and a sealing unit sealing the display unit and including a hybrid protection film. Wherein the hybrid protective film comprises a carbon-free inorganic partial layer, an organic partial layer having a constant carbon content, and a gradient portion interposed between the inorganic partial layer and the organic partial layer, Layer.
상기 유기 발광 표시 장치의 일 예에 따르면, 상기 표시부는 상기 기판 상의 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 화소 전극, 상기 화소 전극의 적어도 일부를 노출하고 발광 영역을 정의하는 화소 정의막, 상기 화소 정의막에 의해 노출되는 상기 화소 전극의 적어도 일부 상에 배치되는 유기 발광층, 및 상기 유기 발광층과 상기 화소 정의막 상에 배치되는 대향 전극을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the display unit includes a thin film transistor on the substrate, a pixel electrode connected to the thin film transistor, a pixel defining layer exposing at least a part of the pixel electrode and defining a light emitting region, An organic light emitting layer disposed on at least a part of the pixel electrode exposed by the film, and an opposing electrode disposed on the organic light emitting layer and the pixel defining layer.
상기 유기 발광 표시 장치의 다른 예에 따르면, 상기 무기 부분층과 상기 구배 부분층은 각각 일정한 두께를 가질 수 있다. 상기 유기 부분층의 두께는 상기 화소 정의막 상에서보다 상기 유기 발광층 상에서 더 두꺼울 수 있다.According to another example of the OLED display device, the inorganic partial layer and the gradient partial layer may each have a constant thickness. The thickness of the organic partial layer may be thicker on the organic emission layer than on the pixel defining layer.
상기 유기 발광 표시 장치의 또 다른 예에 따르면, 상기 밀봉부는 상기 하이브리드 보호막 상에 배치되고 무기 재료를 포함하는 무기 장벽층을 더 포함할 수 있다.According to another example of the OLED display device, the sealing portion may further include an inorganic barrier layer disposed on the hybrid protective layer and including an inorganic material.
상기 유기 발광 표시 장치의 또 다른 예에 따르면, 상기 밀봉부는 상기 하이브리드 보호막 상에 배치되는 유기-무기 복합층을 더 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 보호막은 상기 유기-무기 복합층과 동일한 재료의 층에 플라즈마 표면 처리를 수행함으로써 형성될 수 있다.According to another example of the OLED display device, the sealing portion may further include an organic-inorganic hybrid layer disposed on the hybrid protective layer. The hybrid protective film may be formed by performing a plasma surface treatment on a layer of the same material as the organic-inorganic hybrid layer.
상기 유기 발광 표시 장치의 또 다른 예에 따르면, 상기 밀봉부는 상기 유기-무기 복합층 상에 배치되고 무기 재료를 포함하는 무기 장벽층을 더 포함할 수 있다.According to another example of the OLED display device, the sealing portion may further include an inorganic barrier layer disposed on the organic-inorganic hybrid layer and including an inorganic material.
상기 유기 발광 표시 장치의 또 다른 예에 따르면, 상기 밀봉부는 상기 무기 장벽층 상에 배치되고 상기 하이브리드 보호막과 동일한 부분층 구조를 갖는 상부 하이브리드 보호막을 더 포함할 수 있다.According to another example of the OLED display device, the sealing portion may further include an upper hybrid passivation layer disposed on the inorganic barrier layer and having the same partial layer structure as the hybrid passivation layer.
상기 유기 발광 표시 장치의 또 다른 예에 따르면, 상기 밀봉부는 상기 표시부와 상기 하이브리드 보호막 사이에 개재되고 무기 재료를 포함하는 무기 장벽층을 더 포함할 수 있다.According to another example of the organic light emitting display, the sealing portion may further include an inorganic barrier layer interposed between the display portion and the hybrid protective film and including an inorganic material.
상기 유기 발광 표시 장치의 또 다른 예에 따르면, 상기 밀봉부는 상기 표시부와 상기 무기 장벽층 사이에 개재되는 유기-무기 복합층을 더 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 보호막은 상기 유기-무기 복합층과 동일한 재료의 층에 플라즈마 표면 처리를 수행함으로써 형성될 수 있다.According to another example of the OLED display device, the sealing portion may further include an organic-inorganic hybrid layer interposed between the display portion and the inorganic barrier layer. The hybrid protective film may be formed by performing a plasma surface treatment on a layer of the same material as the organic-inorganic hybrid layer.
상기 유기 발광 표시 장치의 또 다른 예에 따르면, 상기 밀봉부는, 상기 하이브리드 보호막 상에 배치되고, 상기 유기-무기 복합층과 동일한 재료로 이루어진 상부 유기-무기 복합층, 및 상기 상부 유기-무기 복합층 상에 배치되고, 무기 재료를 포함하는 상부 무기 장벽층을 더 포함할 수 있다.According to another example of the OLED display device, the sealing portion may include an upper organic-inorganic hybrid layer disposed on the hybrid protective layer and made of the same material as the organic-inorganic hybrid layer, And an upper inorganic barrier layer disposed on the upper inorganic barrier layer and including an inorganic material.
상기 유기 발광 표시 장치의 또 다른 예에 따르면, 상기 하이브리드 보호막의 골격은 -O-Si-O-의 연결부(linkage)를 지니는 망상 구조일 수 있다. 상기 망상 구조는 규소, 산소, 수소, 및 탄소를 함유하고, 상기 규소들 중 일부는 유기 작용기의 일부를 이루는 탄소와 공유결합으로 직접 연결될 수 있다.According to another example of the organic light emitting diode display, the skeleton of the hybrid passivation layer may have a network structure having a linkage of -O-Si-O-. The network may contain silicon, oxygen, hydrogen, and carbon, and some of the silicones may be directly connected to a covalent bond with the carbon that forms part of the organic functional group.
상기 유기 발광 표시 장치의 또 다른 예에 따르면, 상기 망상 구조는 적어도 하나의 기타 원소를 더 함유할 수 있다. 상기 기타 원소는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 전이후 금속, 준금속, 붕소 및 인 중에서 선택하는 적어도 하나의 원소일 수 있다. 상기 기타 원소는 상기 망상 구조 속의 틈새 자리(interstitial location)에 산화물의 형태로 자리잡거나, 상기 기타 원소-산소-규소의 공유결합으로 상기 망상 구조의 골격을 이루는 규소 원자에 연결될 수 있다.According to another example of the OLED display device, the network structure may further include at least one other element. The other element may be at least one element selected from alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, transition metals, metalloids, boron and phosphorus. The other element may be placed in the form of an oxide at an interstitial location in the network structure or may be connected to a silicon atom constituting the skeleton of the network by the covalent bond of the other element-oxygen-silicon.
상기 유기 발광 표시 장치의 또 다른 예에 따르면, 상기 하이브리드 보호막에서 규소와 기타 원소의 함량은 두께 방향을 따라서 변동 폭이 최대 ±10 중량% 이내일 수 있다.According to another example of the organic light emitting diode display, the content of silicon and other elements in the hybrid passivation layer may vary within a range of ± 10% by weight or less along the thickness direction.
상기 유기 발광 표시 장치의 또 다른 예에 따르면, 상기 밀봉부의 수분 투과율은 37.8℃, 상대 습도 100%에서 0.015g/m2/일 이하일 수 있다. 상기 밀봉부의 광 투과율은 25℃, 파장 550 nm의 빛에 대하여 85% 이상일 수 있다.According to another example of the OLED display device, the moisture permeability of the sealing portion may be less than 0.015 g / m 2 / day at 37.8 ° C and a relative humidity of 100%. The light transmittance of the sealing portion may be 85% or more with respect to light at a wavelength of 550 nm at 25 캜.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치는, 플렉서블 기판, 상기 플렉서블 기판 상의 유기 발광 소자를 포함하는 표시부, 및 상기 표시부의 상부 표면 및 측면을 밀봉하는 밀봉부를 포함한다. 상기 밀봉부는, 탄소가 제거된 무기 부분층, 탄소의 함량이 일정한 유기 부분층, 및 상기 무기 부분층과 상기 유기 부분층 사이에 개재되고 상기 유기 부분층에 인접할수록 탄소의 함량이 증가하는 구배 부분층을 포함하는 하이브리드 보호막, 및 무기 재료를 포함하는 무기 장벽층과 상기 하이브리드 보호막의 상기 유기 부분층과 동일한 재료를 포함하는 유기-무기 복합층 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 밀봉부의 수분 투과율은 37.8℃, 상대 습도 100%에서 0.009g/m2/일 이하이다.According to another aspect of the present invention, there is provided an organic light emitting display including a flexible substrate, a display unit including the organic light emitting element on the flexible substrate, and a sealing unit sealing the upper surface and the side surface of the display unit. . Wherein the sealing portion comprises an inorganic partial layer from which carbon has been removed, an organic partial layer having a constant carbon content, and a gradient portion interposed between the inorganic partial layer and the organic partial layer, And an organic-inorganic hybrid layer including the same material as the organic partial layer of the hybrid protective film. The moisture permeability of the sealing portion is 0.009 g / m 2 / day or less at 37.8 캜 and 100% relative humidity.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법에 따르면, 기판 상에 유기 발광 소자를 포함하는 표시부가 형성된다. 유기 재료와 무기 재료를 포함하는 유기-무기 혼합 용액에 대하여, 졸-겔 가수분해 및 축합을 진행하여 유기-무기 복합 도포액이 제조된다. 상기 표시부를 밀봉하기 위해, 상기 표시부 상에 상기 유기-무기 복합 도포액을 도포하여 유기-무기 복합층이 형성된다. 상기 유기-무기 복합층을 반응성 기체를 포함하는 플라즈마로 처리하여, 탄소가 제거된 무기 부분층, 탄소의 함량이 일정한 유기 부분층, 및 상기 무기 부분층과 상기 유기 부분층 사이에 개재되고 상기 유기 부분층에 인접할수록 탄소의 함량이 증가하는 구배 부분층을 포함하는 하이브리드 보호막이 형성된다. 상기 플라즈마 처리는 상기 하이브리드 보호막 내에 소정 두께의 상기 무기 부분층이 형성될 때까지 진행된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an organic light emitting diode display, comprising: forming a display unit including an organic light emitting diode on a substrate; In the organic-inorganic mixed solution containing the organic material and the inorganic material, sol-gel hydrolysis and condensation proceed to prepare an organic-inorganic hybrid coating liquid. In order to seal the display portion, the organic-inorganic hybrid coating liquid is coated on the display portion to form an organic-inorganic hybrid layer. Treating the organic-inorganic hybrid layer with a plasma containing a reactive gas to form a carbon-removed inorganic partial layer, an organic partial layer having a constant carbon content, and an inorganic organic layer interposed between the inorganic partial layer and the organic partial layer, A hybrid protective film is formed which includes a gradient partial layer whose carbon content is increased as the layer is adjacent to the partial layer. The plasma treatment is continued until the inorganic partial layer having a predetermined thickness is formed in the hybrid protective film.
상기 유기 발광 표시 장치의 제조 방법의 일 예에 따르면, 상기 유기-무기 혼합 용액은, 적어도 한 종류의 화학식 1의 유기실란, 물, 및 선택적 성분으로서 적어도 한 종류의 화학식 2의 규산에스테르(silicate ester)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the organic-inorganic mixed solution comprises at least one organic silane of formula (1), water, and at least one silicate ester of formula (2) ).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
A1 lA2 mA3 nSi(OE1)p(OE2)q(OE3)r A 1 l A 2 m A 3 n Si (OE 1 ) p (OE 2 ) q (OE 3 ) r
[화학식 2](2)
Si(OG1)α(OG2)β(OG3)γ(OG4)δ Si (OG 1 ) ? (OG 2 ) ? (OG 3 ) ? (OG 4 ) ?
화학식 1의 A1, A2, A3은 각각 서로 독립적으로 탄소 수 1~20의 알킬기, 탄소 수 1~20의 플루오로알킬기, 탄소 수 6~20의 아릴기, 비닐기, 아크릴기, 메타크릴기 또는 에폭시기이며, l, m, n은 각각 서로 독립적으로 0 또는 자연수로서, 1≤l+m+n≤3이며, E1, E2, E3은 각각 서로 독립적으로 탄소 수 1~10의 알킬기, 탄소 수 1~10의 플루오로알킬기 탄소 수 6~20의 아릴기, 탄소 수 1~20의 알킬옥시알킬기, 탄소 수 1~20의 플루오로알킬옥시알킬기, 탄소 수 1~20의 알킬옥시아릴기, 탄소 수 6~20의 아릴옥시알킬기 또는 탄소 수 6~20의 아릴옥시아릴기이고, p, q, r은 각각 서로 독립적으로 0 또는 1 내지 3의 자연수로서, 1≤p+q+r≤3이면서 l+m+n+p+q+r=4이다.A 1 , A 2 and A 3 each independently represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, a vinyl group, an acrylic group, a methacrylic group or an epoxy group, 1, m, and n are each independently 0 or a natural number, 1? l + m + n? 3, and E 1 , E 2 , and E 3 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 10 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an alkyloxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyloxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyloxyaryl group having 1 to 20 carbon atoms, An aryloxyalkyl group having 6 to 20 carbon atoms or an aryloxyaryl group having 6 to 20 carbon atoms, p, q and r are each independently 0 or a natural number of 1 to 3, 1? P + q + + m + n + p + q + r = 4.
화학식 2의 G1, G2, G3, G4는 각각 서로 독립적으로 탄소 수 1~10의 알킬기, 탄소 수 1~10의 플루오로알킬기 탄소 수 6~20의 아릴기, 탄소 수 1~20의 알킬옥시알킬기, 탄소 수 1~20의 플루오로알킬옥시알킬기, 탄소 수 1~20의 알킬옥시아릴기, 탄소 수 6~20의 아릴옥시알킬기 또는 탄소 수 6~20의 아릴옥시아릴기이고, α, β, γ, δ는 각각 서로 독립적으로 0 또는 1 내지 4의 자연수로서, α+β+γ+δ=4이다.G 1 , G 2 , G 3 and G 4 in the formula (2) each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms in the fluoroalkyl group and 10 to 20 carbon atoms, A fluoroalkyloxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyloxyaryl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryloxyalkyl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryloxyaryl group having 6 to 20 carbon atoms, ?,?,?, and? are independently 0 or a natural number of 1 to 4, and? +? +? +? = 4.
상기 유기 발광 표시 장치의 제조 방법의 다른 예에 따르면, 상기 유기-무기 혼합 용액은 적어도 한 종류의 산화물 전구체를 더 포함할 수 있다. 상기 산화물 전구체는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 전이후 금속, 준금속, 붕소 및 인 중에서 선택하는 적어도 하나의 기타 원소를 포함하고, 상기 기타 원소와 산소의 산화물을 형성할 수 있는 전구체일 수 있다.According to another example of the manufacturing method of the OLED display device, the organic-inorganic mixed solution may further include at least one kind of oxide precursor. The oxide precursor may include at least one other element selected from alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, transition metals, metalloids, boron and phosphorus, and may be a precursor capable of forming oxides of the other elements with oxygen have.
상기 유기 발광 표시 장치의 제조 방법의 또 다른 예에 따르면, 상기 하이브리드 보호막의 상부에 상기 유기-무기 복합층, 및 무기 재료를 포함하는 무기 장벽층 중 적어도 하나가 추가로 형성될 수 있다.According to another example of the manufacturing method of the OLED display device, at least one of the organic-inorganic hybrid layer and the inorganic barrier layer including the inorganic material may be further formed on the hybrid protective layer.
상기 유기 발광 표시 장치의 제조 방법의 또 다른 예에 따르면, 상기 표시부와 상기 하이브리드 보호막 사이에 상기 유기-무기 복합층, 및 무기 재료를 포함하는 무기 장벽층 중 적어도 하나가 추가로 형성될 수 있다.According to another example of the manufacturing method of the OLED display device, at least one of the organic-inorganic hybrid layer and the inorganic barrier layer including the inorganic material may be additionally formed between the display portion and the hybrid protective layer.
본 발명의 유기 발광 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법에 따르면, 간단한 제조 공정으로 높은 수분 및 산소 차단 성능을 나타내는 하이브리드 보호막을 포함하는 유기 발광 표시 장치가 달성될 수 있다. 뿐만 아니라, 전체 두께가 최소화될 수 있고, 제조 비용이 감소될 수 있다.According to the organic light emitting display device and the method of manufacturing an organic light emitting display device of the present invention, an organic light emitting display device including a hybrid protective film exhibiting high moisture and oxygen barrier performance through a simple manufacturing process can be achieved. In addition, the overall thickness can be minimized, and the manufacturing cost can be reduced.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소 영역을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소 영역을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소 영역을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소 영역을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소 영역을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소 영역을 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소 영역을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating an organic light emitting display according to various embodiments of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating one pixel region of an OLED display according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating one pixel region of an OLED display according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating one pixel region of an OLED display according to another exemplary embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating one pixel region of an OLED display according to another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating one pixel region of an OLED display according to another embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view illustrating one pixel region of an OLED display according to another embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view illustrating one pixel region of an OLED display according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 아래에 제시되는 실시예들은 여러 다른 형태로 변형될 수 있고, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Various embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. It is to be understood that the embodiments shown below may be modified in various ways and that the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and that all changes, Should be understood to include.
첨부된 도면들을 설명하면서 유사한 구성요소에 대해 유사한 참조 부호를 사용한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시될 수 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [0027] Reference will now be made, by way of example, to the accompanying drawings, in which: In the attached drawings, the dimensions of the structures may be shown enlarged or reduced in size to facilitate a clear understanding of the present invention.
본 명세서에서 사용된 용어는 오로지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것이며, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백히 다른 경우를 제외하고는 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 나열된 특징들의 존재를 특정하는 것이지, 하나 이상의 다른 특징들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서, 용어 "및/또는"은 열거된 특징들 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합들을 포함하기 위해 사용된다. 본 명세서에서, "제1", "제2" 등의 용어가 다양한 특징들을 설명하기 위하여 하나의 특징을 다른 특징과 구별하기 위한 의도로만 사용되며, 이러한 특징들은 이들 용어에 의해 한정되지 않는다. 아래의 설명에서 제1 특징이 제2 특징과 연결, 결합 또는 접속된다고 기재되는 경우, 이는 제1 특징과 제2 특징 사이에 제3 특징이 개재될 수 있다는 것을 배제하지 않는다. 또한, 제1 요소가 제2 요소 상에 배치된다고 기재될 때, 제3 요소가 제1 요소와 제2 요소 사이에 개재되는 것을 배제하지 않는다. 다만, 제1 요소가 제2 요소 상에 직접 배치된다고 기재될 때에는, 제3 요소가 제1 요소와 제2 요소 사이에 개재되는 것을 배제한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. The singular < RTI ID = 0.0 > expressions < / RTI > include plural expressions, unless the context clearly dictates otherwise. As used herein, the terms "comprises" or "having", etc., are to be understood as specifying the presence of listed features, and not precluding the presence or addition of one or more other features. In this specification, the term "and / or" is used to include any and all combinations of one or more of the listed features. In this specification, terms such as " first ", "second ", and the like are used only to intend to distinguish one feature from another to describe various features, and these features are not limited by these terms. In the following description, when the first characteristic is described as being connected, coupled or connected to the second characteristic, it does not exclude that the third characteristic may be interposed between the first characteristic and the second characteristic. Further, when it is described that the first element is disposed on the second element, it does not exclude that the third element is interposed between the first element and the second element. However, when it is stated that the first element is disposed directly on the second element, the third element is not interposed between the first element and the second element.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating an organic light emitting display according to various embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치(1000)는 기판(100)의 일 면에 형성된 표시부(200)와 이 표시부(200)를 밀봉하는 밀봉부(300)를 포함한다. 1, an
표시부(200)는 유기 발광 소자(OLED) 및 이를 구동하기 위한 박막 트랜지스터(TFT) 어레이를 포함할 수 있다.The
밀봉부(300)는 하이브리드 보호막을 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 보호막은 탄소가 제거된 무기 부분층, 탄소의 함량이 일정한 유기 부분층, 및 상기 무기 부분층과 상기 유기 부분층 사이에 개재되고 상기 유기 부분층에 인접할수록 탄소의 함량이 증가하는 구배 부분층을 포함할 수 있다. 상기 하이브리드 보호막을 포함하는 밀봉부(300)를 표시부(200) 상에 형성함으로써 표시부(200)는 외기의 수분 및 산소로부터 보호될 수 있다.The sealing
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소 영역을 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating one pixel region of an OLED display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 유기 발광 표시 장치(1000)는 기판(100), 표시부(200) 및 밀봉부(300)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the
기판(100)은 플렉서블 기판일 수 있다. 기판(110)은 폴리이미드(PI; polyimide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN; polyethylene naphtalate), 폴리카보네이트(PC; polycarbonate), 폴리아릴레이트(PAR; polyarylate), 폴리에테르이미드(PEI; polyetherimide), 폴리에테르술폰(PES; polyethersulphone) 및 섬유강화플라스틱(Fiber Reinforced Plastics) 등과 같이 내열성 및 내구성이 우수한 플라스틱을 소재로 만들어 질 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 금속 포일이나 박막 유리(thin glass)와 같은 플렉서블한 특성을 갖는 다양한 소재가 사용될 수 있다. 한편, 기판(100)은 리지드 기판일 수도 있으며, 이때 기판(100)은 SiO2를 주성분으로 하는 유리 재질로 이루어질 수도 있다.The
화상이 기판(100) 방향으로 구현되는 배면 발광형(bottom emission type)인 경우에 기판(100)은 투명한 재질로 형성해야 한다. 그러나, 화상이 기판(100)의 반대 방향으로 구현되는 전면 발광형(top emission type)인 경우에 기판(100)은 반드시 투명한 재질로 형성할 필요는 없다. 이 경우 금속으로 기판(100)을 형성할 수 있다. 금속으로 기판(100)을 형성할 경우 기판(100)은 탄소, 철, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 몰리브덴, 및 스테인레스 스틸(SUS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.When the image is a bottom emission type in which the image is realized in the direction of the
기판(100)의 상면에는 표시부(200)가 배치될 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 표시부(200)라는 용어는 유기 발광 소자(OLED) 및 이를 구동하기 위한 박막 트랜지스터(TFT) 어레이를 통칭하는 것으로, 화상을 표시하는 부분과 화상을 표시하기 위한 구동부분을 함께 의미하는 것이다.The
표시부(200)는 평면상에서 볼 때 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 화소들을 포함한다. 각 화소는 유기 발광 소자(OLED) 및 유기 발광 소자(OLED)와 전기적으로 연결된 전자 소자를 포함한다. 전자 소자는 구동 박막 트랜지스터와 스위칭 박막 트랜지스터를 포함하는 적어도 두 개의 박막 트랜지스터(TFT), 및 스토리지 커패시터 등을 포함할 수 있다. 전자 소자는 배선들과 전기적으로 연결되어 표시부(200) 외부의 구동부로부터 전기적인 신호를 전달받아 유기 발광 소자(OLED)를 구동한다. 이렇게 유기 발광 소자(OLED)와 전기적으로 연결된 전자 소자 및 배선들의 배열을 박막 트랜지스터(TFT) 어레이라 지칭한다. The
표시부(200)는 박막 트랜지스터(TFT) 어레이를 포함하는 소자/배선층(210), 및 유기 발광 소자(OLED) 어레이를 포함하는 유기 발광 소자층(220)을 포함한다.The
소자/배선층(210)에는 유기 발광 소자(OLED)를 구동시키는 구동 박막 트랜지스터(TFT), 스위칭 박막 트랜지스터(미 도시), 커패시터(미 도시), 상기 박막 트랜지스터들 또는 상기 커패시터에 연결되는 배선들(미 도시)이 포함될 수 있다. 도 2에는 유기 발광 소자(OLED)와 유기 발광 소자(OLED)를 구동하는 구동 박막 트랜지스터(TFT)만 도시되어 있는데, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명은 도시된 바에 한정되지 않으며, 다수의 박막 트랜지스터(TFT), 스토리지 커패시터 및 각종 배선들이 더 포함될 수 있다는 것은 본 기술분야의 당업자들에게 자명하다.The device /
기판(100)의 상면에는 평활성을 주고 불순물의 침투를 차단하기 위하여 버퍼층(217)이 배치될 수 있다. 버퍼층(217)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 티타늄 산화물 또는 티타늄 질화물 등과 같은 무기물로 이루어지거나, 폴리이미드, 폴리에스테르, 아크릴 등과 같은 유기물로 이루어질 수 있고, 앞에서 나열한 물질에서 선택된 복수의 물질들의 적층체로 이루어질 수도 있다. 버퍼층(217)이 무기물을 포함하는 경우, PECVD(plasma enhanced chemical vapor deosition)법, APCVD(atmospheric pressure CVD)법, LPCVD(low pressure CVD)법 등과 같은 다양한 증착 방법에 의해 증착될 수 있다. 버퍼층(217)은 생략될 수도 있다.A
버퍼층(217) 상부의 소정 영역에는 활성층(211)이 배치될 수 있다. 활성층(211)은 실리콘(silicon), 산화물 반도체 등과 같은 무기 반도체 또는 유기 반도체 등을 버퍼층(217) 상의 플렉서블 기판(100) 전면에 형성한 후 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 이용하여 패터닝함으로써, 형성될 수 있다.The
실리콘 물질로 활성층(211)을 형성하는 경우, 비정질 실리콘층을 버퍼층(217) 상에 전면적으로 형성한 후, 이를 결정화함으로써 다결정 실리콘층이 형성될 수 있다. 상기 비정질 실리콘은 RTA(rapid thermal annealing)법, SPC(solid phase crystallzation)법, ELA(excimer laser annealing)법, MIC(metal induced crystallzation)법, MILC(metal induced lateral crystallzation)법, SLS(sequential lateral solidification)법 등 다양한 방법에 의해 결정화될 수 있다. 상기 다결정 실리콘층은 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 이용하여 패터닝될 수 있다. 활성층(211)의 일부 영역들에 붕소(B) 이온 또는 인(P) 이온과 같은 불순물을 도핑함으로써, 소스 영역, 드레인 영역 및 이들 사이에 정의되는 채널 영역을 포함하는 활성층(211)이 형성될 수 있다.When the
다른 예에 따르면, 상기 비정질 실리콘층이 먼저 패터닝된 후, 패터닝된 비정질 실리콘 패턴을 결정화함으로써, 다결정 실리콘 패턴들이 형성될 수도 있다.According to another example, after the amorphous silicon layer is first patterned, the polycrystalline silicon patterns may be formed by crystallizing the patterned amorphous silicon pattern.
활성층(211) 상에 제1 절연막(219a)이 배치될 수 있다. 제1 절연막(219a)은, 예컨대, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 및/또는 실리콘 질산화물과 같은 절연 물질을 포함할 수 있으며, PECVD법, APCVD법, LPCVD법 등의 방법으로 형성될 수 있다. The first
제1 절연막(219a)은 박막 트랜지스터(TFT)의 활성층(211)과 게이트 전극(213) 사이에 개재되어 박막트랜지스터(TFT)의 게이트 절연막으로 기능할 수 있다. 또한, 제1 절연막(219a)은 스토리지 커패시터(미 도시)의 하부 전극과 상부 전극 사이에 상기 스토리지 커패시터의 유전체층으로 기능할 수도 있다. 이 경우, 상기 스토리지 커패시터의 커패시턴스를 높이기 위해, 제1 절연막(219a)은 유전율이 높은 절연 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 절연막(219a)은 하부 실리콘 산화물과 상부 실리콘 산화물 사이에 실리콘 산화물보다 유전율이 높은 실리콘 질화물이 개재된 적층 구조를 가질 수 있다.The first
제1 절연막(219a) 상부의 소정 영역에는 게이트 전극(213)이 배치될 수 있다. 게이트 전극(213)은 박막 트랜지스터(TFT)를 제어하기 위한 제어 신호가 인가되는 게이트 라인(미 도시)과 연결될 수 있다. 상기 게이트 라인을 통해 게이트 전극(213)에 인가되는 신호에 따라, 박막 트랜지스터(TFT)가 전기적으로 도통될 수 있다. A
게이트 전극(213)은 인접층과의 밀착성, 적층되는 층의 표면 평탄성 그리고 가공성 등을 고려하여, 예컨대 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 예컨대, 게이트 전극(213)은 몰리브덴(Mo)/알루미늄(Al)/몰리브덴(Mo)의 적층 구조를 가질 수도 있다.The
게이트 전극(213)의 상부에는, 예컨대, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 및/또는 실리콘 질산화물과 같은 절연 물질을 포함하는 제2 절연막(219b)이 배치될 수 있다. 제2 절연막(219b)은 다층 구조를 가질 수도 있다.A second
제1 절연막(219a)과 제2 절연막(219b)은 활성층(211)의 소스 영역과 드레인 영역을 노출하는 콘택 홀을 포함할 수 있다. 소스 전극(215a) 및 드레인 전극(215b)은 각각 제1 절연막(219a)과 제2 절연막(219b)의 콘택 홀을 통해 활성층(211)의 소스 영역 및 드레인 영역에 전기적으로 연결될 수 있다.The first insulating
소스 전극(215a) 및 드레인 전극(215b)은 도전성 등을 고려하여 예컨대 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.The
이렇게 형성된 박막 트랜지스터(TFT) 등의 보호를 위해, 박막 트랜지스터(TFT)를 덮는 제3 절연막(219c)이 배치될 수 있다.For the protection of the thin film transistor (TFT) formed in this way, the third
제3 절연막(219c)은 무기 절연막 및/또는 유기 절연막을 포함할 수 있다. 제3 절연막(219c)에 사용될 수 있는 무기 절연막의 예는 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 질산화물(SiON), 알루미늄 산화물(Al2O3), 티타늄 산화물(TiO2), 탄탈륨 산화물(Ta2O5), 하프늄 산화물(HfO2), 지르코늄 산화물(ZrO2), BST(Barium Strontium Titanate), PZT(Lead Zirconate-Titanate) 등을 포함할 수 있다. 또한, 제3 절연막(219c)에 사용될 수 있는 유기 절연막의 예들은 일반 범용고분자(PMMA, PS), 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등을 포함할 수 있다. The third
제3 절연막(219c)은 무기 절연막과 유기 절연막의 복합 적층 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 유기 절연막은 예컨대 도시된 것과 같이 박막 트랜지스터(TFT) 상부에 유기 발광 소자(OLED)가 배치될 경우, 박막 트랜지스터(TFT)를 덮는 무기 절연막의 상면을 평탄화하기 위한 평탄화 막으로 기능할 수도 있다.The third
제3 절연막(219c) 상부의 발광 영역에는 유기 발광 소자(OLED)를 포함하는 유기 발광 소자층(220)이 배치될 수 있다.The organic light emitting
유기 발광 소자층(220)은 제3 절연막(219c) 상에 형성된 화소 전극(221), 이에 대향하도록 배치되는 대향 전극(225) 및 이들 사이에 개재되는 중간층(223)을 포함할 수 있다. 화소 전극(221)과 대향 전극(225) 사이에 전압이 인가되면, 중간층(223)은 빛을 방출할 수 있다. 중간층(223)은 청색광, 녹색광, 적색광, 또는 백색광을 방출할 수 있다.The organic light emitting
제3 절연막(219c)은 소스 전극(215a) 및 드레인 전극(215b) 중 적어도 어느 하나를 노출하는 콘택 홀을 포함할 수 있으며, 화소 전극(221)은 이 콘택 홀을 통해 소스 전극(215a) 및 드레인 전극(215b) 중 적어도 어느 하나와 연결됨으로써, 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다.The third
유기 발광 표시 장치는 발광 방향에 따라 배면 발광 타입(bottom emission type), 전면 발광 타입(top emission type) 및 양면 발광 타입(dual emission type) 등으로 구별될 수 있다. 배면 발광 타입의 유기 발광 표시 장치에서는 화소 전극(221)이 광투과 전극으로 구비되고 대향 전극(225)은 반사 전극으로 구비된다. 전면 발광 타입의 유기 발광 표시 장치에서는 화소 전극(221)이 반사 전극으로 구비되고 대향 전극(225)이 반투과 전극으로 구비된다. 본 발명에서는 유기 발광 소자(OLED)가 밀봉부(300)의 방향으로 발광하는 전면 발광 타입을 기준으로 설명한다.The organic light emitting display may be classified into a bottom emission type, a top emission type, and a dual emission type depending on a light emitting direction. In the bottom emission type organic light emitting display, the
화소 전극(221)은 반사 전극일 수 있다. 화소 전극(221)은 반사층과 일함수가 높은 투명 전극층의 적층 구조를 포함할 수 있다. 반사층은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 투명 전극층은 인듐 주석 산화물(ITO; indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(IZO; indium zinc oxide), 아연 산화물(ZnO; zinc oxide), 인듐 산화물(In2O3; indium oxide), 인듐 갈륨 산화물(IGO; indium gallium oxide) 및 알루미늄 아연 산화물(AZO; aluminum zinc oxide) 등과 같은 투명 도전성 산화물 물질들 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다양한 재질로 형성될 수 있고, 그 구조 또한 단층 또는 다층이 될 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 화소 전극(221)은 애노드(anode) 전극으로 기능할 수 있다. The
한편, 화소 전극(221) 상에는 화소 전극(221)의 가장자리를 덮고 화소 전극(221)의 중앙부를 노출하는 소정의 개구부를 포함하는 화소 정의막(230)이 배치될 수 있다. 화소 정의막(230)은 예컨대 폴리이미드 등과 같은 유기물로 형성될 수 있다.A
상기 개구부에 의해 한정되는 영역 상에 빛을 발광하는 유기 발광층을 포함하는 중간층(223)이 배치될 수 있다. 중간층(223)이 배치된 영역은 발광 영역으로 정의될 수 있다. 한편, 화소 정의막(230)의 상기 개구부 내에 발광 영역을 형성하는 경우, 발광 영역들의 사이에는 화소 정의막(230)에 의해 돌출된 영역이 배치되며, 이 돌출된 영역에는 유기 발광층이 형성되지 않으므로 비발광 영역으로 정의될 수 있다.An
대향 전극(225)은 투과형 전극으로 형성될 수 있다. 대향 전극(225)은 일함수가 작은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, Ag 등과 같은 금속을 얇게 형성한 반투과막 일 수 있다. 얇은 금속 반투과막의 고저항 문제를 보완하기 위해, 금속 반투과막 상에 투명 도전성 산화물로 이루어진 투명 도전막이 적층될 수 있다. 대향 전극(225)은 공통 전극의 형태로 플렉서블 기판(100) 전면에 걸쳐 형성될 수 있다. 대향 전극(225)은 캐소드(cathode) 전극으로 기능할 수 있다.The
화소 전극(221)과 대향 전극(225)은 그 극성이 서로 반대가 될 수도 있다.The polarities of the
중간층(223)은 빛을 발광하는 유기 발광층을 포함하며, 유기 발광층은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물을 사용할 수 있다. 유기 발광층이 저분자 유기물로 형성된 저분자 유기층인 경우에는 유기 발광층을 중심으로 화소 전극(221)의 방향으로 홀 수송층(hole transport layer: HTL) 및 홀 주입층(hole injection layer:HIL) 등이 배치되고, 대향 전극(225)의 방향으로 전자 수송층(electron transport layer: ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer:EIL) 등이 배치될 수 있다. 물론, 이들 홀 주입층, 홀 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 외에 다른 기능 층들이 적층될 수도 있다. The
한편, 유기 발광층이 고분자 유기물로 형성된 고분자 유기층의 경우에는 유기 발광층을 중심으로 화소 전극(221)의 방향으로 홀 수송층만이 구비될 수 있다. 고분자 홀 수송층은 폴리에틸렌 디히드록시티오펜(PEDOT: poly-(2,4)-ethylene-dihydroxy thiophene)이나, 폴리아닐린(PANI: polyaniline) 등을 사용하여 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅의 방법에 의해 화소 전극(221) 상부에 형성될 수 있다.On the other hand, in the case of a polymer organic layer in which the organic light emitting layer is formed of a polymer organic material, only a hole transport layer may be provided in the direction of the
본 실시예에서는, 유기 발광 소자층(220)이 구동 박막트랜지스터(TFT)가 배치된 소자/배선층(210) 상에 배치된 구조에 관하여 기재하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 유기 발광 소자(OLED)의 화소 전극(221)이 박막트랜지스터(TFT)의 활성층(211)과 동일층에 형성된 구조, 또는 화소 전극(221)이 박막트랜지스터(TFT)의 게이트 전극(213)과 동일층에 형성된 구조, 또는 화소 전극(221)이 소스 전극 및 드레인 전극(215a, 215b)과 동일 층에 형성된 구조 등 다양한 형태로 변형이 가능하다.In this embodiment, a structure in which the organic light emitting
또한, 본 실시예에서 구동 박막트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(213)이 활성층(211) 상에 배치되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 게이트 전극(213)이 활성층(211)의 하부에 배치될 수도 있다.Although the
이러한 표시부(200)를 덮도록 기판(100) 상에는 밀봉부(300)가 배치될 수 있다. 표시부(200)에 포함된 유기 발광 소자(OLED)는 유기물로 구성되어 외부의 수분이나 산소에 의해 쉽게 열화될 수 있다. 따라서 이러한 표시부(200)를 보호하기 위해 표시부(200)를 밀봉해야 한다. 밀봉부(300)는 표시부(200)를 밀봉하는 수단으로 하이브리드 보호막(310)을 포함할 수 있다. 하이브리드 보호막(310)은 탄소가 제거된 무기 부분층(313), 탄소의 함량이 일정한 유기 부분층(311), 및 무기 부분층(313)과 유기 부분층(311) 사이에 개재되고 유기 부분층(311)에 인접할수록 탄소의 함량이 증가하는 구배 부분층(312)을 포함할 수 있다. The sealing
하이브리드 보호막(310)이 유기 부분층(311), 구배 부분층(312) 및 무기 부분층(313)으로 구분되지만, 한 번의 코팅과 플라즈마 처리 공정에 의해 형성된다는 점에서, 유기 재료층과 무기 재료층을 적층한 구조와 구별된다. 즉, 유기 재료층과 무기 재료층을 적층한 구조에서는 유기 재료층을 적층한 후, 무기 재료층을 적층해야 하므로 2 번 이상의 증착 공정이 수행되어야 하지만, 하이브리드 보호막(310)은 유기-무기 복합 재료층을 형성한 후, 플라즈마 처리를 통해 노출된 상부 표면에서 탄소 성분을 제거함으로써, 탄소가 제거된 무기 부분층(313), 탄소가 일부 남아있지만 무기 부분층(313)에 인접할수록 탄소의 함량이 감소되는 구배 부분층(312), 및 탄소가 제거되지 않아 탄소의 함량이 일정한 유기 부분층(311)으로 구분된다. The hybrid
무기 부분층(313)과 구배 부분층(312)은 플라즈마 처리에 의해 균일한 두께로 형성될 수 있다. 이에 반하여, 유기 부분층(311)은 플라즈마 처리에 영향을 받지 않기 때문에, 유기 발광 소자(OLED) 상에서는 두껍고 화소 정의막(230) 상에서는 얇게 형성될 수 있다.The inorganic
또한, 하이브리드 보호막(310)은 플라즈마 처리에 의해 형성되기 때문에, 표시부(200)의 측면을 보호하기에 용이하다. 표시부(200)의 측면 상에 배치된 하이브리드 보호막(310)은 상기 측면에 실질적으로 평행하게 배치되는 유기 부분층(311), 구배 부분층(312) 및 무기 부분층(313)을 포함할 수 있다.In addition, since the hybrid
유기 부분층(311)과 구배 부분층(312) 사이의 경계, 및 구배 부분층(312)과 무기 부분층(313)의 경계는 확연히 구분되지 않을 수 있다. 확연히 구분되지 않는 경계는 수분 및 산소 차단율을 높이는데 기여한다. 유기 재료층과 무기 재료층을 적층한 구조에서는 유기 재료층과 무기 재료층 사이의 경계가 명확하며, 이 경계를 통해 수분이나 산소가 침투할 수 있다.The boundary between the organic
도시되지는 않았지만, 표시부(200)와 밀봉부(300) 사이에는 LiF를 포함하는 할로겐화 금속층이 추가로 개재될 수 있다. 상기 할로겐화 금속층은 밀봉부(300)를 스퍼터링 방식 또는 플라즈마 증착 방식으로 무기물로 형성할 때 표시부(200)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 표시부(200)와 밀봉부(300) 사이에는 중간층이 개재될 수 있다. 상기 중간층에 적절한 물질은 예컨대, 폴리이미드(polyimide), 폴리노보넨(polynorbornene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리파라크실렌(polyparaxylene), 또는 파릴렌(parylene)과 같은 유기 물질들, 또는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 티타늄 산화물 또는 티타늄 질화물과 같은 무기 물질들을 포함할 수 있다.Although not shown, a halogenated metal layer including LiF may be further interposed between the
유기 부분층(311), 구배 부분층(312), 및 무기 부분층(313)을 포함하는 하이브리드 보호막(310)에 대하여 자세히 설명한다.The hybrid
하이브리드 보호막(310)은 규소와 적어도 하나의 다른 무기 원소를 포함하고, 두께(또는 깊이)에 따라 유기 작용기의 농도가 점진적으로 달라지는 경사조성형 계면 구조를 갖는다.The hybrid
하이브리드 보호막(310)이 "경사조성형 계면 구조"를 갖는다는 것은 하이브리드 보호막(310)이 유기-무기 복합 재료로 이루어지고, 하이브리드 보호막(310)의 두께(깊이) 방향을 따라 관찰할 때 어느 특정 부분에서도 조성이 급변하는 곳이 없이 점진적으로 조성이 변화하며, 하이브리드 보호막(310)의 하부 표면(즉, 기판(100) 방향의 표면)에서 상부 표면(즉, 기판(100)에서 멀어지는 방향의 표면)으로 두께에 따른 조성을 관찰할 때 탄소의 비율이 점진적으로 감소하는 영역이 존재하는 구조를 갖는다는 것을 의미한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 하이브리드 보호막(310)은 유기 부분층(311), 구배 부분층(312), 및 무기 부분층(313)의 세 가지 부분층으로 이루어지며, 각 부분층의 계면에서 조성이 급변하지 않는다.The hybrid
하이브리드 보호막(310)의 골격은 규산염(silicate)에서 볼 수 있는 구조인 -O-Si-O-의 연결부(linkage)를 지니는 망상 구조(network structure)이다. 상기 망상 구조는 규소, 산소, 수소, 및 탄소를 포함할 수 있다. 상기 규소들 중 일부는 유기 작용기의 일부를 이루는 탄소와 공유결합으로 직접 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 망상 구조에서 일부 규소 원자는 네 개의 산소 원자에 결합하고 있고, 한편으로 일부 규소 원자는 알킬기, 아릴기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아크릴기, 메타크릴기 또는 에폭시기 등의 유기 작용기와 Si-C 결합으로 연결될 수 있다. 상기 망상 구조의 규소 원자 중 유기 작용기가 Si-C 결합으로 연결되어 있는 규소 원자는 하나의 유기 작용기에 결합할 수 있다.The skeleton of the hybrid
상기 망상 구조에는 적어도 하나의 기타 원소가 더 포함될 수 있다. 하이브리드 보호막(310)의 망상 구조에 포함될 수 있는 기타 원소는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 전이후 금속, 준금속, 붕소 및 인(P) 중에서 선택하는 적어도 하나의 원소일 수 있다. 하이브리드 보호막(310)에서 기타 원소는 상기 망상 구조 속의 틈새 자리(interstitial location)에 산화물의 형태로 자리잡거나, 기타 원소-산소-규소의 공유결합으로 상기 망상 구조의 골격을 이루는 규소 원자에 연결될 수 있다. 기타 원소의 기호를 M이라고 할 때, 기타 원소의 일부는 MmOn의 산화물 형태, 또는 수산화물 형태, 또는 수산기를 포함하는 산화물 형태로 상기 망상 구조의 -O-Si-O- 골격에 직접 결합하지 않고 틈새 자리에 존재할 수 있다. 기타 원소의 다른 일부는 -M-O-Si-와 같이 망상 구조의 골격에 직접 화학 결합으로 연결될 수 있다. 두 경우에 모두, 기타 원소는 산소 원자와 결합하고 있으므로, 하이브리드 보호막(310)에 존재하는 기타 원소는 넓은 범주의 산화물이라고 볼 수 있다.The network structure may further include at least one other element. Other elements that can be included in the network structure of the hybrid
상술한 바와 같이, 하이브리드 보호막(310)은 경사조성형 계면 구조를 지니며, 하부 표면에서부터 차례로 유기 부분층(311), 구배 부분층(312)과 무기 부분층(313)의 세 층으로 이루어진다.As described above, the hybrid
아래의 설명에서, 무기 부분층(313)에서 유기 부분층(311)으로 진행하는 방향, 또는 그 역방향을 하이브리드 보호막(310)의 "두께" 방향 또는 "깊이" 방향이라고 지칭한다. 또한, "무기 부분층(313)"이라 함은 하이브리드 보호막(310)의 상부 표면 부근에 위치하고, 탄소가 실질적으로 검출되지 않는, 하이브리드 보호막(310)의 일 부분층을 지칭한다. 측정 기기의 조작 측면에서 무기 부분층(313)에서 탄소가 실질적으로 검출되지 않는다는 것은 실제적으로는 예를 들어, X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)으로 측정하여 탄소 원자의 몰 분율을 측정함으로써 확인할 수 있다. XPS에서 탄소 원자의 몰 분율을 측정하는데 쓰이는 주된 신호는 탄소 원자의 1s 준위에서 비롯하는 분광 신호이다. XPS 기준으로 무기 부분층(313)에서 탄소 원자가 실질적으로 검출되지 않는다는 것은 탄소 원자 신호의 세기(intensity)가 잡음 신호보다 통계적으로 유의하게 크지 않다는 의미이다.In the following description, the direction of travel from the inorganic
무기 부분층(313)은 예를 들어, 몰 분율로 원자의 99% 이상이 규소와 산소를 주성분으로 한다. 기타 원소가 더 포함되는 경우, 무기 부분층(313)은 규소, 산소, 및 후술하는 탄소가 아닌 기타 원소를 주성분으로 할 수 있다. 무기 부분층(313)에서 탄소가 실질적으로 검출되지 않는다는 것으로부터 무기 부분층(313)의 규소 원자에는 Si-C 결합을 지니는 탄소가 없음을 알 수 있다. 그러나, 무기 부분층(313)은 네 개의 산소 원자와 결합하고 있으면서 망상 구조의 골격인 -O-Si-O- 연결부를 이루는 규소 원자들을 포함한다. 하이브리드 보호막(310)에서 무기 부분층(313)은 치밀한 조성으로 인하여 주로 산소와 수분을 차단하는 역할을 맡는다.The inorganic
"유기 부분층(311)"이라 함은 하이브리드 보호막(310)의 하부 표면 부근에 위치하고, 탄소가 일정한 함량으로 검출되는 하이브리드 보호막(310)의 일 부분층을 지칭한다. 유기 부분층(311) 내 규소 원자들 중 일부는 유기 작용기를 이루는 탄소 원자에 직접 결합하고 있으면서 망상 구조의 골격인 -O-Si-O- 연결부를 이루고, 다른 일부는 네 개의 산소 원자와 결합하는 동시에 망상 구조의 골격에 연결될 수 있다. 그리고, 유기 부분층(311)은 전술한 기타 금속 원소를 포함할 수 있다. 유기 부분층(311)은 아래에 위치한 표시부(200)(즉, 대향 전극(225))의 표면에 대해 친화성을 가지며, 표시부(200)와 밀봉부(300)를 밀착시키는 역할을 할 수 있다.The term "organic
"구배(gradient) 부분층(312)"이라 함은 무기 부분층(313)과 유기 부분층(311)의 사이에 위치하는 부분층으로서, 탄소의 함량이 무기 부분층(313)으로부터 유기 부분층(311)으로 향하는 두께 방향을 따라서 그 내부에서 점진적으로 단조 증가하는 영역을 일컫는다. 즉, 구배 부분층(312)의 탄소 함량은 무기 부분층(313)과의 계면에서는 무기 부분층(313)과 같이 탄소가 실질적으로 검출되지 않고, 점차 탄소 함량이 두께 방향을 따라서 증가하다가 유기 부분층(311)과의 계면에 이르면 유기 부분층(311)의 탄소 함량값까지 높아진다.The term "gradient
"무기 부분층(313)"에서는 실질적으로 탄소가 검출되지 않으므로 무기 부분층(313)은 규소와 산소를 주성분으로 함유하는 무기 재료층이라고 볼 수 있다. 유기 부분층(311)은 비록 유기 부분층이라고 이름을 붙였으나, 유기 부분층(311)에도 규소와 산소가 골격을 이루고 있고, 규소들 중 일부는 유기 작용기와 결합하고 있지 않은 것들도 있을 수 있으므로, 유기 부분층(311)은 유기 작용기와 무기 재료가 복합된 유기-무기 복합 재료의 구조를 갖는다. 구배 부분층(312)도 마찬가지로 유기-무기 복합 재료의 구조를 갖는다. 따라서, 무기 부분층(313), 구배 부분층(312), 유기 부분층(311)으로 이루어진 하이브리드 보호막(310)은 유기-무기 복합층이라고 할 수 있다.Since carbon is not substantially detected in the "inorganic
전술한 기타 원소가 망상 구조에 포함되는 경우에도, 상기 기타 원소는 무기물이므로, 무기 부분층(313)은 무기 재료층으로 볼 수 있고, 구배 부분층(312)과 유기 부분층(311)은 유기-무기 복합 재료의 구조를 갖는다고 볼 수 있다.The inorganic
경사조성형 계면 구조는 탄소 원자의 함량이 하이브리드 보호막(310)의 두께(깊이) 방향에 따라 변화하는 구조이며, 규소와 기타 원소의 함량은 두께에 따라 탄소 원자만큼 크게 변화하지 않는다. 특히, 하이브리드 보호막(310)에서 규소와 기타 원소의 함량은 하이브리드 보호막(310) 전체에서 실질적으로 균일할 수 있다. 예컨대, 규소와 기타 원소의 함량의 변동폭은 두께 방향을 따라서 최대 ±10 중량% 이내, 또는 최대 ±7 중량%이다.The sloping composition type interface structure is a structure in which the content of carbon atoms changes in accordance with the thickness (depth) direction of the hybrid
하이브리드 보호막(310)은 무기 부분층(313), 구배 부분층(312) 및 유기 부분층(311) 사이의 경계(interface)가 확실히 구분되지 않는 특징을 가진다. 하이브리드 보호막(310)은 유기-무기 복합층으로서 그 조성이 점진적으로 변하는 경사조성형 계면 구조를 가지기 때문에, 무기 부분층(313)의 치밀한 조성으로 인한 우수한 수분 차단 효과 및 산소 차단 효과와 기계적 강도를 구현하는 동시에 구배 부분층(312)을 통하여 물성의 급격한 변화를 완충하여 유연성을 확보하고 유기 부분층(311)으로 인하여 표시부(200)의 상부 표면과 높은 친화성을 얻을 수 있다. 그리고, 화학결합으로 일체화된 하나의 하이브리드 보호막(310) 안에서 점진적으로 조성이 변하기 때문에 무기 부분층(313)이 구배 부분층(312)으로부터 박리되지 않고, 마찬가지로 구배 부분층(312)이 유기 부분층(311)으로부터 박리되지 않는다. 하이브리드 보호막(310)은 유기 재료층 상에 화학 증착이나 스퍼터링 등의 방법을 사용하여 별도로 무기 재료층을 적층한 종래 기술의 박막 봉지와 비교하였을 때, 층간의 물성 차이로 인한 균열(crack)과 박리가 억제되며, 유연성과 강도를 동시에 얻을 수 있다.The hybrid
나아가서 본 발명의 하이브리드 보호막(310)은 탄소가 아닌 기타 원소가 산소를 통하여 차단층의 -O-Si-O- 골격에 직접 연결되거나, 망상 구조의 틈새 자리에 존재하는 결과, 더욱 치밀한 조직을 얻을 수 있고 표면 경도가 크게 향상될 뿐 아니라, 기타 원소의 종류와 양을 적절히 선택함으로써 하이브리드 보호막(310)의 굴절률 조절도 가능하다는 장점이 있다. 예를 들어 하이브리드 보호막(310)에서 목표하는 굴절률이 있을 때, 기타 원소 없이 형성한 유기-무기 복합층의 굴절률보다 이 목표 굴절률에 더 가까운 값의 굴절률을 지니는 기타 원소의 산화물로 선택하여 이 기타 원소를 유기-무기 복합층에 투입함으로써 목표 굴절률에 근접할 수 있다.Further, the hybrid
하이브리드 보호막(310)은 -O-Si-O- 연결부를 골격으로 하는 망상 구조이므로 기타 원소의 선택 여하에 따라 투명한 특성을 가질 수 있다. 하이브리드 보호막(310)은 굴절률이 25℃에서 파장 632 nm의 빛에 대하여 1.4~2.5이고, 광 투과율이 25℃, 파장 550 nm의 빛에 대하여 80% 이상이 되도록 기타 원소를 비롯한 성분들의 함량이 선택될 수 있다. 굴절률이 1.4~2.5이면, 하이브리드 보호막(310)을 상에 재질이 상이한 층을 적층할 필요가 있는 경우, 서로 굴절률을 맞추기(matching)가 쉬워지므로 최종 유기 발광 표시 장치(1000)의 광 투과율을 우수한 수준으로 얻을 수 있다. 또한, 광 투과율이 80% 이상이면, 유기 발광 표시 장치(1000)의 선명도를 개선할 수 있다. 하이브리드 보호막(310)의 광 투과율은 85% 이상이며, 하이브리드 보호막(310)의 광 투과율은 비용과 원료 소재 물성의 제약 등을 고려하여 실제적 응용에서는 90% 수준이면 상한값이라고 볼 수 있으나, 90%를 넘는 광 투과율도 가능하며 이 값에 구애되는 것은 아니다.Since the hybrid
하이브리드 보호막(310)은 기타 원소를 더 포함할 수 있으며, 이 때, 기타 원소는 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 나이오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 텔루륨(Te), 레늄(Re), 니켈(Ni), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 주석(Sn), 붕소(B), 인(P) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다. 또한, 하이브리드 보호막(310)에서 기타 원소 대 규소의 원자 수 비율은 1:20 내지 20:1의 범위에서, 또는 1:10 내지 10:1의 범위에서 선택될 수 있으며, 이 경우, 하이브리드 보호막(310)은 더욱 조밀한 구조를 가지게 될 수 있다. 따라서, 수분 차단 특성 및 산소 차단 특성은 더욱 개선될 수 있다.The hybrid
무기 부분층(313) 내의 탄소 원자의 함량은 몰 비로 1% 이하일 수 있다. 다른 말로 하면, 이 1%의 함량은 XPS의 잡음 신호 수준에 해당하여 탄소가 실질적으로 검출되지 않는 수준이다.The content of carbon atoms in the inorganic
하이브리드 보호막(310)이 기타 원소를 더 포함하는 경우, 탄소 원자의 수를 N탄소, 규소 원자의 수를 N규소, 산소 원자의 수를 N산소, 기타 원소의 원자 수를 N기타 원소라고 할 때, 무기 부분층(313)의 탄소의 함량은 N탄소 / (N탄소 + N규소 + N산소 + N기타 원소) ≤ 0.01일 수 있다. -Si-O-Si- 또는 -M-O-Si-는 조밀한 망상 구조를 이루는데 기여하지만, Si-CHx 또는 Si-알킬 등 탄소-수소(C-H) 결합을 가진 말단 작용기(end functionality)는 이러한 망상 구조에서 결함(defect)으로 작용하여 기체 차단 특성을 저하시킬 수 있다. 탄소 원자의 함량이 전술한 범위 안에 있으면 탄소-수소 결합이 있는 작용기에 의하여 생성되는 내부 결함이 최소화되므로 무기 부분층(313)이 우수한 기체 차단 특성을 가지게 된다.When the hybrid
무기 부분층(313)의 표면 경도는 연필 경도계로 측정하였을 때 6H 이상일 수 있다.The surface hardness of the
하이브리드 보호막(310)의 망상 구조는 유기 작용기를 이루는 탄소에 직접 결합하고 있지 않은 규소 원자(무기 규소)와 유기 작용기를 이루고 있는 탄소에 직접 결합하고 있는 규소 원자(유기 규소)를 모두 포함할 수 있다. 이때, 하이브리드 보호막(310)의 유기 부분층(311)은 유기 규소만으로 이루어질 수도 있고, 유기 규소와 무기 규소를 모두 포함할 수도 있다. 유기 부분층(311)의 망상 구조가 탄소에 직접 결합하고 있지 않은 규소 원자(무기 규소)를 포함하고 있는 경우, 유기 부분층(311)에서 유기 작용기를 이루는 탄소에 직접 결합하고 있는 규소 원자(유기 규소)에 대한 무기 규소 원자의 비율은 10보다 작을 수 있다. 유기 부분층(311)의 조성에서 유기 규소에 대한 무기 규소의 원자 수 비율이 상기 수치보다 작으면, 하이브리드 보호막(310)이 외부의 응력(stress)에도 쉽게 균열되지 않고 적절한 유연성을 가질 수 있다.
The network structure of the hybrid
*하이브리드 보호막(310)에서 유기 작용기는 규소 원자에 Si-C 결합으로 직접 연결되고, 산소 원자에는 결합되지 않을 수 있다. 즉, 유기 작용기를 R이라고 하면, R-Si와 같이 연결될 수 있으나, RO-Si와 같이 연결되지 않을 수 있다. 산소 원자에 결합된 유기 작용기가 없는 하이브리드 보호막(310)은 광 투과율을 더욱 높일 수 있고, RO-Si와 같이 산소 원자에 결합된 유기 작용기가 있는 경우에 비하여 밀도를 더 치밀하게 할 수 있어 같은 두께에서 차단 성능이 더 뛰어나다.* In the hybrid
유기 작용기가 직접 결합하고 있는 규소 원자(유기 규소)의 평균적인 유기 작용기 수는 최대 3 이하일 수 있다. 바람직하게는 유기 규소에 결합한 유기 작용기 수는 2 이하일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 유기 작용기의 수가 1개이다. The average number of organic functional groups of the silicon atom (organosilicon) to which the organic functional group is directly bonded may be 3 or less. Preferably, the number of organic functional groups bonded to the organosilicon may be 2 or less. More preferably, the number of organic functional groups is one.
유기 작용기들은 서로 가교되어 있을 수 있다. 상기 가교는 탄소-탄소 단일 결합일 수 있다.The organic functional groups may be crosslinked to each other. The crosslinking may be a carbon-carbon single bond.
하이브리드 보호막(310)의 두께는 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛의 범위에서 선택될 수 있다.The thickness of the hybrid
하이브리드 보호막(310)은 수분 투과율이 37.8℃, 상대 습도 100%에서 0.015g/m2/일 이하로 우수하다. 특히, 본 발명에 따른 하이브리드 보호막(310)으로 구현할 수 있는 0.015g/m2/일 수준의 수분 투과율은 대표적인 종래 기술인 스퍼터링 공정으로 얻은 무기막의 수분 투과율인 10-1g/m2/일 수준보다 한 지수 규모(order) 개선된 것이다. 광 투과도의 면에서, 하이브리드 보호막(310)은 550nm의 파장에 대하여 88.5%의 광 투과도를 나타내어, 종래의 무기막의 91.1%와 유사한 정도의 광 투과도를 나타낸다.The hybrid
하이브리드 보호막(310)은 산소 투과율이 35℃, 상대 습도 0%에서 10-1cm3/m2/일 ~ 10-2cm3/m2/일로 우수하다. 특히, 본 발명에 따른 하이브리드 보호막(310)으로 구현할 수 있는 10-2 cm3/m2/일 수준의 산소 투과율은 대표적인 종래 기술인 플라스마 화학증착법(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 얻은 차단막의 최소 산소 투과율인 10-1 cm3/m2/일 수준보다 한 지수 규모(order) 개선된 것이다.Hybrid
본 발명의 일 실시예에 따라 하이브리드 보호막(310)을 제조하는 방법에 대하여 자세히 설명한다.A method of manufacturing the hybrid
하이브리드 보호막(310)을 제조하는 방법은,The method for manufacturing the hybrid
a) 적어도 한 종류의 화학식 1의 유기실란(organosilane), 적어도 한 종류의 산화물 전구체, 물, 및 선택적 성분으로서 적어도 한 종류의 화학식 2의 규산에스테르(silicate ester)를 포함하는 유기-무기 혼합 용액에 대하여 졸-겔 가수분해 및 축합을 진행하여 유기-무기 복합 도포액을 제조하는 단계,A process for preparing an organic-inorganic mixed solution comprising at least one organosilane of formula (1), at least one oxide precursor, water, and at least one silicate ester of formula (2) Hydrolyzing and condensing the sol-gel to produce an organic-inorganic hybrid coating liquid,
b) 상기 유기-무기 복합 도포액을 기판(100) 상에 형성된 표시부(200) 상에 도포하고, 이를 경화시켜 유기-무기 복합층을 형성하는 단계, 및b) coating the organic-inorganic hybrid coating liquid on the
c) 상기 유기-무기 복합층의 표면을 반응성 기체를 포함하는 플라스마로 처리하여 하이브리드 보호막(310)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.c) treating the surface of the organic-inorganic hybrid layer with a plasma containing a reactive gas to form a hybrid
이때, 하이브리드 보호막(310)을 형성하는 단계 c)에서의 플라스마 처리는 탄소가 검출되지 않는 무기 부분층(313)이 하이브리드 보호막(310) 내에 소정의 두께로 형성될 때까지 진행할 수 있다.At this time, the plasma treatment in step c) of forming the hybrid
단계 a)에서, 적어도 한 종류의 유기실란(organosilane), 적어도 한 종류의 산화물 전구체, 물, 및 선택적 성분으로서 적어도 한 종류의 규산에스테르(silicate ester)를 혼합하여 상기 유기-무기 혼합 용액이 준비될 수 있다.In step a), the organic-inorganic mixed solution is prepared by mixing at least one kind of organosilane, at least one kind of oxide precursor, water and at least one kind of silicate ester as an optional component .
다른 예에 따르면, 유기-무기 혼합 용액은 산화물 전구체 없이, 적어도 한 종류의 유기실란(organosilane), 물, 및 선택적 성분으로서 적어도 한 종류의 규산에스테르(silicate ester)를 포함할 수 있다. 이 경우, 하이브리드 보호막(310)은 기타 원소를 포함하지 않는다.According to another example, the organic-inorganic mixed solution may comprise at least one kind of organosilane, water, and at least one silicate ester as an optional component, without an oxide precursor. In this case, the hybrid
상기 유기실란과 상기 규산에스테르는 각각 아래 화학식 1과 화학식 2에 나타낸 것처럼 알콕시기와 아릴옥시기 등의 가수분해성 작용기를 화학량론적으로 가능한 모든 비율로 함유할 수 있다. 상기 유기실란은 알콕시기 및/또는 아릴옥시기 외에 비가수분해성 유기 작용기를 더 포함할 수 있다. 상기 유기실란에서 상기 유기 작용기와 상기 가수분해성 작용기의 조합은 화학량론적으로 가능한 모든 조합을 포함할 수 있다.The organosilane and the silicate ester may contain hydrolyzable functional groups such as an alkoxy group and an aryloxy group in all stoichiometrically possible ratios as shown in the following Formulas 1 and 2, respectively. The organosilane may further include a non-hydrolyzable organic functional group in addition to an alkoxy group and / or an aryloxy group. The combination of the organic functional group and the hydrolyzable functional group in the organosilane may comprise any combination stoichiometrically possible.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
A1 lA2 mA3 nSi(OE1)p(OE2)q(OE3)r A 1 l A 2 m A 3 n Si (OE 1 ) p (OE 2 ) q (OE 3 ) r
[화학식 2](2)
Si(OG1)α(OG2)β(OG3)γ(OG4)δ Si (OG 1 ) ? (OG 2 ) ? (OG 3 ) ? (OG 4 ) ?
이때, 화학식 1의 A1, A2, A3은 각각 서로 독립적으로 탄소 수 1~20의 알킬기, 탄소 수 1~20의 플루오로알킬기, 탄소 수 6~20의 아릴기, 비닐기, 아크릴기, 메타크릴기 또는 에폭시기이다. l, m, n은 각각 서로 독립적으로 0 또는 자연수이며, 1≤l+m+n≤3이다. E1, E2, E3은 각각 서로 독립적으로 탄소 수 1~10의 알킬기, 탄소 수 1~10의 플루오로알킬기 탄소 수 6~20의 아릴기, 탄소 수 1~20의 알킬옥시알킬기, 탄소 수 1~20의 플루오로알킬옥시알킬기, 탄소 수 1~20의 알킬옥시아릴기, 탄소 수 6~20의 아릴옥시알킬기 또는 탄소 수 6~20의 아릴옥시아릴기이다. p, q, r은 각각 서로 독립적으로 0 또는 1 내지 3의 자연수이며, 1≤p+q+r≤3이면서 l+m+n+p+q+r=4이다.At this time, A 1 , A 2 and A 3 each independently represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, a vinyl group, an acrylic group, a methacrylic group or an epoxy group. l, m and n are each independently 0 or a natural number, and 1? l + m + n? 3. E 1, E 2, E 3 are each independently of each other in carbon number from 1 to 10 alkyl group, carbon number 1 to 10 with an alkyl group the number of carbon-fluoro 6-20 aryl group, carbon 1 to 20 of the alkyloxy group, the carbon A fluoroalkyloxyalkyl group of 1 to 20 carbon atoms, an alkyloxyaryl group of 1 to 20 carbon atoms, an aryloxyalkyl group of 6 to 20 carbon atoms, or an aryloxyaryl group of 6 to 20 carbon atoms. p, q, and r are each independently 0 or a natural number of 1 to 3, and 1? p + q + r? 3 and 1 + m + n + p + q + r = 4.
화학식 2의 G1, G2, G3, G4는 각각 서로 독립적으로 탄소 수 1~10의 알킬기, 탄소 수 1~10의 플루오로알킬기 탄소 수 6~20의 아릴기, 탄소 수 1~20의 알킬옥시알킬기, 탄소 수 1~20의 플루오로알킬옥시알킬기, 탄소 수 1~20의 알킬옥시아릴기, 탄소 수 6~20의 아릴옥시알킬기 또는 탄소 수 6~20의 아릴옥시아릴기이다. α, β, γ, δ는 각각 서로 독립적으로 0 또는 1 내지 4의 자연수로서, α+β+γ+δ=4이다.G 1 , G 2 , G 3 and G 4 in the formula (2) each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms in the fluoroalkyl group and 10 to 20 carbon atoms, A fluoroalkyloxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyloxyaryl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryloxyalkyl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryloxyaryl group having 6 to 20 carbon atoms. ?,?,?, and? are independently 0 or a natural number of 1 to 4, and? +? +? +? = 4.
상기 산화물 전구체로는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 전이후 금속, 준금속, 붕소 및 인 중에서 선택하는 적어도 하나의 기타 원소를 포함할 수 있다. 또한, 상기 산화물 전구체는 졸-겔 가수분해 공정을 통하여 상기 기타 원소와 산소의 이원자 산화물을 형성할 수 있다.The oxide precursor may include at least one other element selected from alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, transition metals, metalloids, boron and phosphorus. In addition, the oxide precursor may form a binary oxide of the other element and oxygen through a sol-gel hydrolysis process.
상기 유기-무기 혼합 용액으로부터 유기-무기 복합 도포액을 제조하기 위한 졸-겔 합성공정은 본 기술 분야의 평균적 기술자에게 친숙한 기술이므로 여기서 상술하지는 않는다. 유기실란, 규산에스테르, 가수분해 가능한 산화물 전구체는 모두 졸-겔 가수분해 반응과 축합 반응에 널리 이용되는 출발 물질이다. 간략하게, 유기실란, 탄소가 아닌 기타 원소의 산화물을 공급할 산화물 전구체, 물 및 선택적으로 규산에스테르를 혼합하여, 유기-무기 혼합 용액을 제조할 수 있다. 이때, 상기 유기-무기 혼합 용액은 용매 및 촉매를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 탄소가 아닌 기타 원소의 산화물을 공급할 산화물 전구체는 선택적으로 유기-무기 혼합 용액에 포함되지 않을 수도 있다.The sol-gel synthesis process for preparing the organic-inorganic composite coating liquid from the organic-inorganic mixed solution is a technology familiar to the average person skilled in the art and is not described in detail herein. Organic silanes, silicate esters, and hydrolyzable oxide precursors are all starting materials that are widely used for sol-gel hydrolysis and condensation reactions. Briefly, an organic-inorganic mixed solution can be prepared by mixing an organosilane, an oxide precursor to provide an oxide of another element other than carbon, water and optionally a silicate ester. At this time, the organic-inorganic mixed solution may include a solvent and a catalyst. As described above, the oxide precursor for supplying the oxide of the other element other than carbon may be optionally not included in the organic-inorganic mixed solution.
상기 유기-무기 혼합 용액의 졸-겔 가수분해가 진행되면서, 실란 성분들에서 알콕시기, 아릴옥시기 등의 가수분해성 작용기가 가수분해되어 Si-OH를 형성한 후 상기 Si-OH가 물을 제거하며 축합되어 -O-Si-O- 연결부들이 이어진 망상 구조가 형성될 수 있다. 이때, 상기 기타 원소의 산화물 전구체도 가수분해성 작용기를 지니고 있는 경우에는 함께 가수분해될 수 있으며 축합 반응을 더 진행하여 상기 -O-Si-O- 연결부에 연결되거나, 망상 구조의 틈새 자리에 산화물로서 자리잡을 수 있다. 상기 산화물 전구체는 이후의 플라스마 처리 단계 c)에서도 산화물로 일부 변환될 수 있다. 이러한 가수분해 및 축합의 결과, 유기-무기 복합 도포액이 생성될 수 있다.As the sol-gel hydrolysis of the organic-inorganic mixed solution proceeds, the hydrolyzable functional groups such as alkoxy groups and aryloxy groups in the silane components are hydrolyzed to form Si-OH, and then the Si-OH removes water And condensed to form a network structure in which -O-Si-O- connecting portions are connected. At this time, if the oxide precursor of the other element also has a hydrolyzable functional group, it can be hydrolyzed together, and the condensation reaction can proceed further to be connected to the -O-Si-O- It can be settled. The oxide precursor may be partially converted into an oxide in the subsequent plasma treatment step c). As a result of such hydrolysis and condensation, an organic-inorganic hybrid coating liquid can be produced.
상기 유기-무기 혼합 용액은 1종 이상의 유기실란과 1종 이상의 산화물 전구체, 물, 및 필요한 경우, 1종 이상의 규산에스테르가 혼합되어 제조되므로, 매우 다양한 종류의 유기-무기 혼합 용액이 제조될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 규산에스테르와 극성 용매를 혼합하여 교반하면서 유기실란을 이 용액에 첨가하면서 가수분해 반응과 축합 반응을 진행할 수 있다. 상기 유기-무기 혼합 용액으로부터 수분이나 알코올 성분, 촉매를 추출이나 투석 등을 이용하여 제거함으로써, 최종적으로 유기-무기 복합 도포액이 수득될 수 있다.The organic-inorganic mixed solution is prepared by mixing one or more organosilanes and one or more oxide precursors, water and, if necessary, one or more silicate esters, so that a wide variety of organic-inorganic mixed solutions can be prepared . In one embodiment of the present invention, a hydrolysis reaction and a condensation reaction can be carried out while adding silicate ester and a polar solvent and stirring the organosilane to this solution. By removing water, an alcohol component, or a catalyst from the organic-inorganic mixed solution by using extraction or dialysis, finally the organic-inorganic hybrid coating solution can be obtained.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 a) 단계에서 유기-무기 혼합 용액을 제조하는데 사용되는 유기실란과 규산에스테르는 각각 화학식 3 및 화학식 4로 표현될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the organosilane and the silicate ester used to prepare the organic-inorganic mixed solution in the step a) may be represented by the formulas (3) and (4), respectively.
[화학식 3](3)
R1 xSi(OR2)(4-x) R 1 x Si (OR 2 ) (4-x)
[화학식 4][Chemical Formula 4]
Si(OR3)4 Si (OR 3) 4
화학식 3에서, R1은 탄소 수 1~20의 알킬기, 탄소 수 6~20의 아릴기, 비닐기, 아크릴기, 메타크릴기 및 에폭시기를 포함하는 탄소 수 1~20의 알킬기이다. R2는 탄소 수 1~10의 알킬기, 또는 탄소 수 1~10의 알킬옥시알킬기이다. x는 1 내지 3의 정수이다. 바람직하게는 x가 1 또는 2이다.In Formula (3), R 1 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms including a vinyl group, an acrylic group, a methacrylic group, and an epoxy group. R 2 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkyloxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms. x is an integer of 1 to 3; Preferably, x is 1 or 2.
화학식 4에서, R3은 탄소 수 1~10의 알킬기, 또는 탄소 수 1~10의 알킬옥시 알킬기이다.In Formula 4, R 3 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an alkyloxyalkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
화학식 3과 4와 같이 유기실란과 규산에스테르로 각각 유기트리알콕시실란과 규산테트라알킬(tetra-alkyl silicate)을 사용할 경우, 원료의 비용과 입수 용이성, 반응성 면에서 편리하다.When organotrialkoxysilane and tetra-alkyl silicate are used as organosilanes and silicate esters, respectively, as in formulas (3) and (4), it is convenient in terms of cost, availability, and reactivity of raw materials.
본 발명의 일 실시예에서는, 화학식 1의 유기실란으로 x가 1인 트리알콕시실란(R2Si(OR3)3) 또는 x가 2인 디알콕시실란((R2)2Si(OR3)2)이 사용될 수 있다.In one embodiment of the invention, the organosilane of the formula 1, x is 1, trialkoxysilane (R 2 Si (OR 3) 3) , or x is 2, dialkoxysilane ((R 2) 2 Si ( OR 3) 2 ) may be used.
트리알콕시실란(R2Si(OR3)3)의 예시 화합물로는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필에틸트리메톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane), 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-acryloxypropyltrimethoxysilane), 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, 페닐트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 헵타데카플루오로데실트리메톡시실란 등이 포함될 수 있다.Exemplary compounds of trialkoxysilane (R 2 Si (OR 3 ) 3 ) include, but are not limited to, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltri Ethoxysilane, vinyltripropoxysilane, phenyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, heptadecafluorodecyltrimethoxysilane, and the like.
디알콕시실란((R2)2Si(OR3)2)의 예시 화합물로는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디에틸디메톡시실란, 디에틸디에톡시실란 등이 포함될 수 있다.Exemplary compounds of dialkoxysilane ((R 2 ) 2 Si (OR 3 ) 2 ) include, but are not limited to, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane May be included.
화학식 2의 규산에스테르의 예로는 오르토규산테트라에틸(tetraethyl orthosilicate, TEOS), 오르토규산테트라메틸(tetramethyl orthosilicate), 규산테트라이소프로필(tetraisopropoxysilicate), 규산테트라부틸(tetrabutoxysilicate), 규산테트라에톡시에틸 등을 들 수 있는데, 이외의 다른 규산에스테르도 사용될 수 있으며, 상기 예시한 물질에 한정되지 않는다.Examples of silicate esters of formula (2) include tetraethyl orthosilicate (TEOS), tetramethyl orthosilicate, tetraisopropoxysilicate, tetrabutoxysilicate, tetraethoxyethyl silicate, and the like. Other silicate esters other than the above exemplified materials can also be used.
본 발명의 일 실시예에 따라서 상기 유기-무기 혼합 용액의 제조시 규산에스테르가 포함되는 경우에는, 유기실란에 대한 규산에스테르의 몰 비율은 규산에스테르: 유기실란 = 1:10 ~ 10:1 일 수 있다. 이 경우, 단계 b)의 상기 유기-무기 복합층 및 단계 c)의 하이브리드 보호막(310)이 외부의 응력(stress)에도 균열되지 않고 적절한 유연성을 가질 수 있다. 유기실란과 규산에스테르의 비율을 조절함으로써, 최종적인 하이브리드 보호막(310) 내의 탄소 함량이 결정될 수 있다.When the silicate ester is included in the preparation of the organic-inorganic mixed solution according to an embodiment of the present invention, the molar ratio of the silicate ester to the organosilane may be 1: 10 to 10: 1 have. In this case, the organic-inorganic hybrid layer of step b) and the hybrid
상기 유기-무기 혼합 용액에 포함될 수 있는 산화물 전구체의 중심 원자인 기타 원소는 가수분해되어 기타 원소-산소-기타 원소 및 기타 원소-산소-규소 결합을 형성할 수 있는, 탄소가 아닌 금속 원소, 준금속 원소이면 어떤 것이라도 가능하며, 일부 비금속 원소도 가능하다. 여기서 '금속'이라 함은 알칼리 금속, 알칼리토금속, 전이금속, 전이후금속, 준금속 및 비금속의 군을 의미한다.The other element which is the central atom of the oxide precursor that can be contained in the organic-inorganic mixed solution is hydrolyzed to form a non-carbon metallic element, which can form other element-oxygen-other element and other element-oxygen- Any metal element can be used, and some nonmetallic elements are possible. Here, 'metal' refers to a group of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, transition metals, metalloids and nonmetals.
상기 유기-무기 혼합 용액에서 포함될 수 있는 산화물 전구체의 예를 아래에 제시한다. 물론 산화물 전구체가 여기에 나열된 예들로 한정되는 것은 아니다.Examples of oxide precursors that may be included in the organic-inorganic mixed solution are given below. Of course, the oxide precursor is not limited to the examples listed here.
비금속 기타 원소의 전구체의 예를 일부만 들자면, 상기 기타 원소가 붕소(III)의 경우, 상기 산화물 전구체는 붕산(boric acid), 트리메틸붕산화물 등일 수 있다. 도한, 상기 기타 원소가 인(P)의 경우, 상기 산화물 전구체는 인산(phosphoric acid), 옥시염화인(phosphorus oxychloride), 오산화인(phosphorus pentoxide) 및 탄소 수 1 내지 6의 알킬인산화물류(alkylphosphates)(예를 들어, 인산메틸, 인산에틸, 인산디메틸, 인산트리메틸, 인산트리에틸) 등이 있다.As an example of a precursor of a nonmetal other element, if the other element is boron (III), the oxide precursor may be boric acid, trimethylborate, and the like. (P), the oxide precursor is selected from the group consisting of phosphoric acid, phosphorus oxychloride, phosphorus pentoxide, and alkylphosphates having 1 to 6 carbon atoms. (For example, methyl phosphate, ethyl phosphate, dimethyl phosphate, trimethyl phosphate, triethyl phosphate) and the like.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 산화물 전구체는 금속 산화물 전구체일 수 있다. 상기 금속 산화물의 전구체는 아래의 화학식 5로 표현될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the oxide precursor may be a metal oxide precursor. The precursor of the metal oxide may be represented by the following chemical formula (5).
[화학식 5][Chemical Formula 5]
M-Ln ML n
화학식 5에서 M은 해당 금속을 의미하며, Li(I), Na(I), K(I), Rb(I), Cs(I), Be(II), Mg(II), Ca(II), Ti(IV), Ta(V), Zr(IV), Hf(IV), Mo(V), W(V), Zn(II), Al(III), Ga(III), In(III), Tl(III), Ge(IV), Sn(IV), Sb(III) 등을 포함할 수 있다. L은 (가수)분해성 작용기로서, 예컨대, 할로겐(F-, Cl-, Br- 및 I-, 특히 Cl- 및 Br-), 질산(NO3 -), 탄소 수 1 내지 6의 알콕시(특히, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, i-프로폭시 및 n-부톡시, i-부톡시, sec-부톡시 또는 tert-부톡시, n-펜틸옥시, n-헥실옥시), 탄소 수 6 내지 10의 아릴옥시(특히, 페녹시), 탄소 수 1 내지 4의 아실옥시(특히 아세톡시 및 프로피오닐옥시), 알킬카르보닐(예를 들어, 아세틸), 아세틸아세톤 등을 포함할 수 있다. 화학식 5에서 n은 금속의 산화수에 따라 결정되는데, 예를 들어 Li(I), Na(I), K(I), Rb(I), Cs(I)의 경우 n=1, Be(II), Mg(II), Ca(II), Zn(II)의 경우 n=2, Al(III), Ga(III), In(III), Tl(III), B(III), Sb(III)의 경우 n=3, Ti(IV), Zr(IV), Hf(IV), Ge(IV), Sn(IV)의 경우 n=4, Ta(V), Mo(V), W(V)의 경우 n=5이다.(I), R (I), Cs (I), Be (II), Mg (II) and Ca (II) (III), Ga (III), In (III), Ti (IV), Ta (V), Zr (IV), Hf , Tl (III), Ge (IV), Sn (IV), Sb (III) and the like. L is (singer) a decomposable functional group, for example, a halogen (F -, Cl -, Br - and I -, especially Cl - and Br -), nitrate (NO 3 -), alkoxy group of carbon number 1 to 6 (in particular, Butoxy, sec-butoxy or tert-butoxy, n-pentyloxy, n-hexyloxy), the number of carbon atoms Acyloxy (particularly acetoxy and propionyloxy), alkylcarbonyl (e.g., acetyl), acetylacetone, and the like, having from 1 to 4 carbon atoms, . In the case of Li (I), Na (I), K (I), Rb (I) and Cs (I), n = 1 and Be (II) , III (III), III (III), B (III), Sb (III), Mg (II), Ca (II) (V), Mo (V), and W (V) for n = 3, Ti (IV), Zr (IV), Hf N = 5.
알칼리 금속(alkali metals)의 전구체의 예를 일부만 들자면, 다음과 같다.Some examples of precursors of alkali metals are as follows.
Li(I)의 경우, 아세트산리튬(lithium acetate), 브롬화리튬(lithium bromide), 탄산리튬(lithium carbonate), 염화리튬(lithium chloride), 질산리튬(lithium nitrate), 요오드화리튬(lithium iodide)Examples of Li (I) include lithium acetate, lithium bromide, lithium carbonate, lithium chloride, lithium nitrate, lithium iodide,
Na(I)의 경우, 아세트산나트륨, 브롬화나트륨, 탄산나트륨, 염화나트륨, 질산나트륨, 요오드화나트륨, 에톡시화나트륨, 메톡시화나트륨In the case of Na (I), sodium acetate, sodium bromide, sodium carbonate, sodium chloride, sodium nitrate, sodium iodide, sodium ethoxide, sodium methoxide
K(I)의 경우, 아세트산칼륨, 브롬화칼륨, 탄산칼륨, 염화칼륨, 질산칼륨, 요오드화칼륨In the case of K (I), potassium acetate, potassium bromide, potassium carbonate, potassium chloride, potassium nitrate, potassium iodide
Rb(I)의 경우, 아세트산루비듐, 브롬화루비듐, 탄산루비듐, 염화루비듐, 질산루비듐, 요오드화루비듐In the case of Rb (I), rubidium acetate, rubidium bromide, rubidium carbonate, rubidium chloride, rubidium nitrate, rubidium iodide
Cs(I)의 경우, 아세트산세슘, 브롬화세슘, 탄산세슘, 염화세슘, 질산세슘, 요오드화세슘In the case of Cs (I), cesium acetic acid, cesium bromide, cesium carbonate, cesium chloride, cesium nitrate, cesium iodide
알칼리 토금속(alkaline earth metals)의 전구체의 예를 일부만 들자면, 다음과 같다.Some examples of precursors of alkaline earth metals are as follows.
Be(II)의 경우, 아세틸아세톤산베릴륨(beryllium acetylacetonate), 염화베릴륨, 질산베릴륨In the case of Be (II), beryllium acetylacetonate, beryllium chloride, beryllium nitrate
Mg(II)의 경우, 아세트산마그네슘, 브롬화마그네슘, 탄산마그네슘, 염화마그네슘, 에톡시화마그네슘, 플루오르화마그네슘, 포름산마그네슘, 요오드화마그네슘)In the case of Mg (II), magnesium acetate, magnesium bromide, magnesium carbonate, magnesium chloride, magnesium ethoxide, magnesium fluoride, magnesium formate, magnesium iodide)
Ca(II)의 경우, 아세트산칼슘, 브롬화칼슘, 탄산칼슘, 염화칼슘, 플루오르화칼슘, 포름산칼슘, 요오드화칼슘
In the case of Ca (II), calcium acetate, calcium bromide, calcium carbonate, calcium chloride, calcium fluoride, calcium formate, calcium iodide
*전이금속(transition metals)의 전구체의 예를 일부만 들자면, 다음과 같다.Some examples of precursors of transition metals are as follows.
Ti(IV)의 경우, 염화티타늄 2수화물(titanium chloride dihydrate), 3급-부톡시화티타늄(titanium tert-butoxide), 노르말-부톡시화티타늄(titanium n-butoxide), 2-에틸헥실산화티타늄(titanium 2-ethylhexyloxide), 에톡시화티타늄, 메톡시화티타늄, 이소프로폭시화티타늄, 요오드화티타늄In the case of Ti (IV), titanium chloride dihydrate, titanium tert-butoxide, titanium n -butoxide, titanium 2-ethylhexyl titanium 2-ethylhexyloxide), ethoxylated titanium, titanium methoxide, isopropoxylated titanium, titanium iodide
Ta(V)의 경우, 부톡시화탄탈, 염화탄탈, 에톡시화탄탈, 메톡시화탄탈In the case of Ta (V), tantalum butoxide, tantalum chloride, tantalum ethoxide, tantalum methoxide
Zr(IV)의 경우, 부톡시화지르코늄, 에톡시화지르코늄, 이소프로폭시화지르코늄, 프로폭시화지르코늄, 3급부톡시화지르코늄, 아세틸아세톤산지르코늄In the case of Zr (IV), zirconium butoxide, zirconium ethoxide, isopropoxylated zirconium, propoxylated zirconium, tributoxybutyl zirconium, zirconium acetylacetonate
Hf(IV)의 경우, 노르말부톡시화하프늄, 3급부톡시화하프늄In the case of Hf (IV), normal butoxide hafnium, tert-butoxy hafnium
Mo(V)의 경우, 이소프로폭시화몰리브덴, 삼염화이소프로폭시화몰리브덴(molybdenum trichloride isopropoxide)In the case of Mo (V), isopropoxylated molybdenum, molybdenum trichloride isopropoxide,
W(V)의 경우, 에톡시화텅스텐In the case of W (V), tungsten ethoxide
Zn(II)의 경우, 구연산아연(zinc citrate), 아세트산아연, 아세틸아세톤산아연 수화물(zinc acetylacetonate hydrate), 염화아연, 질산아연In the case of Zn (II), zinc citrate, zinc acetate, zinc acetylacetonate hydrate, zinc chloride, zinc nitrate
Sn(IV)의 경우, 아세트산주석(IV), 염화주석(IV) 2수화물 및 3급부톡시화주석(IV)In the case of Sn (IV), tin (IV) acetate, tin (II) chloride dihydrate and tin (III)
전이후 금속(Post-transition metals)의 전구체를 일부만 들자면, 다음과 같다.Some of the precursors of post-transition metals are as follows.
Al(III)의 경우, 에톡시화알루미늄, 이소프로폭시화알루미늄, 페녹시화알루미늄(aluminum phenoxide), 3급부톡시화알루미늄, 트리부톡시화알루미늄, 트리2급부톡시화알루미늄(aluminum tri-sec-butoxide), 염화알루미늄, 질산알루미늄In the case of Al (III), aluminum ethoxide, aluminum isopropoxide, aluminum phenoxide, tributoxy titanium aluminum, tributoxyaluminum, aluminum tri-sec-butoxide, , Aluminum chloride, aluminum nitrate
Ga(III)의 경우, 아세틸아세톤산갈륨, 염화갈륨, 플루오르화갈륨, 질산갈륨 수화물In the case of Ga (III), gallium acetylacetonate, gallium chloride, gallium fluoride, gallium nitrate hydrate
In(III)의 경우, 염화인듐, 염화인듐 4수화물, 플루오르화인듐, 플루오르화인듐 3수화물, 수산화인듐, 질산인듐 수화물, 아세트산인듐 수화물, 아세틸아세톤산인듐, 아세트산인듐In the case of In (III), indium chloride, indium chloride hexahydrate, indium fluoride, indium fluoride trihydrate, indium hydroxide, indium nitrate hydrate, indium acetylacetonate, indium acetylacetonate,
Tl(III)의 경우, 아세트산탈륨, 아세틸아세톤산탈륨, 염화탈륨, 염화탈륨 4수화, 질산탈륨, 질산탈륨 3수화물In the case of Tl (III), thallium acetylacetonate, thallium acetylacetonate, thallium chloride, thallium tetrachloride hydrate, thallium nitrate, thallium nitrate trihydrate
준금속(Metalloids)의 전구체를 일부만 들자면, 다음과 같다.Some precursors of metalloids are as follows.
Ge(IV)의 경우, 에톡시화게르마늄, 이소프로폭시화게르마늄, 메톡시화게르마늄, 염화게르마늄(IV), 브롬화게르마늄(IV)In the case of Ge (IV), germanium ethoxide, isopropoxylated germanium, germanium methoxide, germanium (IV) chloride, germanium (IV)
Sb(III)의 경우, 부톡시화안티몬, 에톡시화안티몬, 메톡시화안티몬, 프로폭시화안티몬In the case of Sb (III), antimony butoxide, antimony ethoxide, antimony methoxide, antimony pentoxide
상기 유기실란과 규산에스테르 및 전술한 산화물 전구체로부터 졸-겔 반응을 이용하여 다양한 유기-무기 복합 재료, 예컨대, CaO-SiO2, ZrO-SiO2, MgO-SiO2, Al2O3-SiO2, TiO2-SiO2, ZnO2-SiO2, ZrO2-SiO2, Ga2O3-SiO2, P2O5-SiO2, P2O5-Na2O-SiO2, P2O5-Na2O-Al2O3-SiO2, P2O5-Al2O3-SiO2, P2O5-CaO-Na2O-SiO2, B2O3-SiO2, Na2O-B2O3-SiO2, GeO2-SiO2, MoO2-SiO2로 이루어진 유기-무기 복합 도포층이 제조될 수 있다. 이러한 졸-겔 제조 방법의 원리 및 수단은 이미 널리 공지되어 있다(예를 들어 J. Am . Ceram. Soc . 71, 666~672 (1988), J. Am . Chem . Soc . 133, 1917~1934 (2011), Journal of Sol - Gel Science and Technology , 3, 219~227 (1994), J. Mater . Chem., 15, 2134~2140 (2005), Journal of Sol - Gel Science and Technology 13, 103~107 (1998), J Sol - Gel Sci Techn (2006) 39:79~83, Journal of Non -Crystalline Soiids 100 (1988) 409~412, Journal of Sol - Gel Science and Technology 37, 63~68, 2006, J. Phys . Chem . B 1998, 102, 6465~6470, Catal Lett (2008) 126:286~292가 있다).A variety of organic reaction by using a gel-sol from the organic silane and silicic acid ester and the above-mentioned inorganic oxide precursor composite material, for example, CaO-SiO 2, ZrO- SiO 2, MgO-SiO 2, Al 2 O 3 -SiO 2 , TiO 2 -SiO 2, ZnO 2 -SiO 2, ZrO 2 -SiO 2, Ga 2 O 3 -SiO 2, P 2 O 5 -SiO 2, P 2 O 5 -Na 2 O-SiO 2, P 2 O 5 -Na 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 , P 2 O 5 -Al 2 O 3 -SiO 2 , P 2 O 5 -CaO-Na 2 O-SiO 2 , B 2 O 3 -SiO 2 , Na 2 An organic-inorganic hybrid coating layer composed of OB 2 O 3 -SiO 2 , GeO 2 -SiO 2 and MoO 2 -SiO 2 can be produced. The principles and means of this sol-gel preparation process are already well known (see, for example, J. Am . Ceram. Soc . 71, 666-672 (1988), J. Am . Chem . Soc . 133, 1917-1934 (2011), Journal of Left - Gel Science and Technology , 3, 219-227 (1994), J. Mater . Chem., 15, 2134-2140 (2005), Journal of Left - Gel Science and Technology 13, 103-107 (1998), J Sol - Gel Sci Techn (2006) 39: 79-83 , Journal of Non- Crystalline Soiids 100 (1988) 409-412, Journal of Left - Gel Science and Technology 37, 63 ~ 68, 2006, J. Phys . Chem . B 1998, 102, 6465-6470, Catal Lett (2008) 126: 286-292 .
상기 유기-무기 혼합 용액에서 유기실란의 첨가량은 유기-무기 복합 도포층의 균열 발생을 억제하고 유연성을 부여하기 위해서 실란 유기 작용기 부분의 탄소 수나 작용기 종류에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 유기실란의 몰 수를 M유기실란, 규산에스테르의 몰 수를 M규산에스테르, 산화물 전구체의 기타 원소 몰 수를 M기타 원소라고 할 때, 유기실란의 함량이 0.001 ≤ M유기실란 / ( M규산에스테르 + M기타 원소 ) ≤ 10 을 만족하도록 성분들을 혼합하여, 상기 유기-무기 혼합 용액이 제조될 수 있다. 유기실란의 함량은 0.1 ≤ M유기실란 / ( M규산에스테르 + M기타 원소 ) ≤ 5를 만족할 수도 있다.The addition amount of the organosilane in the organic-inorganic mixed solution may be determined depending on the number of carbon atoms of the silane organic functional moiety and the type of the functional group in order to suppress cracking of the organic-inorganic hybrid coating layer and impart flexibility. In one embodiment of the present invention, when the molar number of the organosilane is M silicate , the number of moles of the silicate ester is M silicic acid ester , and the number of moles of the other elements of the oxide precursor is M other element , M organosilane / (M silicate ester + M miscellaneous element )? 10, the organic-inorganic mixed solution can be prepared. The content of organosilane may satisfy 0.1? M organosilane / (M silicate ester + M other element )? 5.
하이브리드 보호막(310)은 무기 규소를 포함하지 않아도 보호 기능을 할 수 있으므로, 위 식에서 M규산에스테르는 0일 수 있다. 이 경우에는, 유기실란과 기타 원소 및 물만으로 유기-무기 혼합 용액이 제조될 수 있다. Since the hybrid
기타 원소 몰 수(M기타 원소)는 많은 경우 산화물 전구체의 몰 수와 동일하다. 하지만, 예컨대, Li2CO3와 같이, 산화물 전구체 1 몰 속의 기타 원소 원자 수가 1의 정수배(산화물 전구체가 비화학량론적 화합물이라면 실수배)인 경우에는 상기 산화물 전구체 몰 수의 해당 정수배(그 실수값)가 된다. 예를 들어, 투입한 산화물 전구체가 2.5 몰의 Li2CO3이면 M기타 원소=5이다. 마찬가지로 여러 종류의 유기실란, 규산에스테르 및 산화물 전구체가 함께 쓰인 경우 M유기실란, M규산에스테르, M기타 원소의 값은 해당 화학종들을 모두 합한 값이다.The number of other element moles (M other elements ) is often equal to the number of moles of oxide precursor. However, when the number of atoms of the other element in the one mole of the oxide precursor is an integer multiple of 1 (for example, when the oxide precursor is a non-stoichiometric compound, such as Li 2 CO 3 ), the number of moles of the oxide precursor ). For example, if the added oxide precursor is 2.5 moles of Li 2 CO 3, then the M other element = 5. Similarly, when several kinds of organosilanes, silicate esters and oxide precursors are used together, the values of M organosilane , M silicate ester , and M other elements are the sum of all the chemical species.
유기실란의 첨가량이 상기 범위 내에 있으면, 유기-무기 복합 도포층에 유연성을 부여할 수 있고, 이후 단계 c)에서 플라스마 처리 시간을 적절한 범위 내로 조절할 수 있다.If the addition amount of the organosilane is within the above range, flexibility can be imparted to the organic-inorganic hybrid coating layer, and then the plasma treatment time can be controlled within an appropriate range in step c).
유기-무기 혼합 용액에서 기타 원소의 산화물 전구체 첨가량은 원하는 수준의 수분 및 산소 차단 특성과 기계적 특성에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유기-무기 혼합 용액의 제조시 상기 유기실란의 몰 수를 M유기실란, 규산에스테르의 몰 수를 M규산에스테르, 산화물 전구체의 기타 원소 몰 수를 M기타 원소라고 할 때, 상기 산화물 전구체의 함량이 0.05 ≤ M기타 원소 / ( M유기실란 + M규산에스테르) ≤ 20을 만족하도록 성분들을 혼합하여, 상기 유기-무기 혼합 용액이 제조될 수 있다. 산화물 전구체의 함량은 0.1 ≤ M기타 원소 / ( M유기실란 + M규산에스테르) ≤ 10을 만족할 수도 있다.The amount of the oxide precursor added to the other elements in the organic-inorganic mixed solution can be determined according to the desired level of moisture and oxygen barrier properties and mechanical properties. In accordance with one embodiment of the present invention, the organic-to the molar number of the organic silane in the manufacture of the inorganic mixed solution M molar number of the organic silane, silicate ester can be other elements of moles of M Silicate esters oxide precursor M other elements , The organic-inorganic mixed solution may be prepared by mixing the components so that the content of the oxide precursor satisfies 0.05? M other element / (M organosilane + M silicate ester )? 20. The content of the oxide precursor may satisfy 0.1? M other element / (M organosilane + M silicate ester )? 10.
M유기실란, M규산에스테르, M기타 원소의 값은 앞에서 설명한 식에서와 동일하게 정해진다. 이 비율로 실란 성분들에 대하여 기타 원소의 산화물 전구체를 첨가하면 하이브리드 보호막(310)의 균열을 방지하면서 우수한 수분 차단 특성 및 기체 차단 특성과 기계적 강도를 얻을 수 있다.The values of M organosilane , M silicate ester , and M other elements are determined in the same manner as in the above-described equation. Addition of oxide precursors of other elements to the silane components at this ratio can provide excellent moisture barrier properties, gas barrier properties and mechanical strength while preventing cracking of the hybrid
상기 유기-무기 혼합 용액에서 물은 가수분해를 위한 반응물이다. 물은 충분한 순도의 물이면 적당하며, 예를 들어 증류수, 초순수 등을 사용할 수 있다. In the organic-inorganic mixed solution, water is a reactant for hydrolysis. Water is suitable if it is water of sufficient purity, for example, distilled water, ultrapure water and the like can be used.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 유기-무기 혼합 용액은 유기실란과 산화물 전구체의 합계 중량 100 중량부(유기-무기 혼합 용액에 규산에스테르를 포함시키는 경우는, 유기실란, 산화물 전구체 및 규산에스테르의 합계 중량 100 중량부)에 대하여, 5~350 중량부의 물, 또는 10~250 중량부의 물을 함유할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the organic-inorganic mixed solution contains 100 parts by weight of the total amount of the organosilane and the oxide precursor (when the silicate ester is contained in the organic-inorganic mixed solution, the amount of the organosilane, the oxide precursor and the silicate ester (The total weight of 100 parts by weight), 5 to 350 parts by weight of water, or 10 to 250 parts by weight of water.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 유기-무기 혼합 용액에 투입하는 물의 몰 수는 상기 유기-무기 혼합 용액 내 가수분해될 수 있는 알콕시기와 아릴옥시기 등 가수분해성 작용기들의 총 몰 수에 대한 당량 이상의 값일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the number of moles of water to be added to the organic-inorganic mixed solution is equal to or more than the total number of moles of hydrolyzable functional groups such as alkoxy group and aryloxy group which can be hydrolyzed in the organic- Lt; / RTI >
본 발명의 일 실시예에서, 상기 유기-무기 혼합 용액의 제조시 물의 양이 상기 유기실란과 규산에스테르의 알콕시기 및 아릴옥시기 등의 가수분해성 작용기들을 합한 총 가수분해성 작용기 몰 수에 대하여 물의 몰 수는 물의 몰 수 대 총 가수분해성 작용기 몰 수는 1:5 내지 5:1의 범위 내에서, 또는 1:3 내지 3:1의 범위 내에서 선택될 수 있다. 이때, 상기 산화물 전구체도 알콕시기 및 아릴옥시기 등의 가수분해성 작용기를 함유하는 경우에는, 상기 가수분해성 작용기 몰 수는 상기 유기실란과 규산에스테르의 가수분해성 작용기의 몰 수에 상기 산화물 전구체의 가수분해성 작용기의 몰 수를 더한 값이다.In one embodiment of the present invention, when the amount of water in the production of the organic-inorganic mixed solution is less than the molar amount of water relative to the total number of moles of the hydrolyzable functional groups of the organosilane and the siloxane ester combined with hydrolyzable functional groups such as aryloxy groups The number of moles of water to the total number of moles of hydrolyzable functional groups can be selected within the range of 1: 5 to 5: 1, or in the range of 1: 3 to 3: 1. When the oxide precursor also contains a hydrolyzable functional group such as an alkoxy group or an aryloxy group, the number of mols of the hydrolyzable functional group is preferably in a range of from 1 to 500 moles per mole of the hydrolyzable functional group of the organic silane and the silicate ester, And the number of moles of the functional group.
상기 a) 단계의 졸-겔 가수분해 반응을 진행하기 위하여, 상기 유기-무기 혼합 용액은 반응물인 물 외에 용매를 더 포함할 수 있다. 유기-무기 혼합 용액에 포함될 수 있는 용매로 극성 용매가 사용될 수 있다. 적절한 극성 용매의 예를 일부만 들자면, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 2-메톡시-에탄올, 2-에톡시-에탄올, 2-부톡시 에탄올, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올 등과 같은 알코올계; 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤과 같은 케톤계; 아세트산에틸, 아세트산부틸 및 아세트산2-메톡시-에틸, 아세트산2-에톡시-에틸, 아세트산2-부톡시-에틸 등과 같은 에스테르계; 톨루엔, 자일렌과 같은 방향족 탄화수소 및 극성 용매인 N,N-디메틸메탄아미드 등을 들 수 있다. 본 발명의 유기-무기 혼합 용액에 각각의 용매를 단독으로뿐만 아니라 혼합물의 형태로 사용할 수도 있음은 물론이다.In order to proceed with the sol-gel hydrolysis reaction in the step a), the organic-inorganic mixed solution may further contain a solvent in addition to water as a reactant. A polar solvent may be used as a solvent that can be included in the organic-inorganic mixed solution. Some examples of suitable polar solvents are methanol, ethanol, isopropanol, butanol, 2-methoxy-ethanol, 2-ethoxy-ethanol, 2-butoxyethanol, 1-methoxy- -2-propanol and the like; Ketone systems such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; Esters such as ethyl acetate, butyl acetate and 2-methoxy-ethyl acetate, 2-ethoxy-ethyl acetate and 2-butoxy-ethyl acetate; Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, and N, N-dimethylmethanamide as a polar solvent. It goes without saying that the respective solvents may be used alone or in the form of a mixture in the organic-inorganic mixed solution of the present invention.
상기 졸-겔 가수분해 반응 및 축합 반응을 촉진하기 위하여, 산 또는 염기 촉매를 사용할 수도 있으며, 가수분해를 촉진하는 촉매로서 염산, 질산, 황산, 아세트산, 불화수소산(HF) 등의 산이나 암모니아를 극성 용매에 추가할 수도 있다. 반응 시간 및 온도는 실란 성분들과 산화물 전구체의 종류 및 용매에 대한 농도에 따라 다르지만, 이러한 실란 성분들과 산화물 전구체의 일반적인 졸-겔 가수분해 및 축합 조건에 따르면 무방하다.In order to accelerate the sol-gel hydrolysis reaction and the condensation reaction, an acid or base catalyst may be used. As a catalyst for promoting hydrolysis, an acid such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, acetic acid, hydrofluoric acid (HF) May be added to a polar solvent. The reaction time and temperature depend on the silane components, the type of oxide precursor, and the concentration on the solvent, but the general sol-gel hydrolysis and condensation conditions of the silane components and the oxide precursor are not limited.
최종적으로 제조되는 유기-무기 복합 용액의 졸 고형분 함량은 용매 및 증류수 대비 환산하여 1∼50 중량%일 수 있다. 바람직하게는, 5∼30 중량% 함량일 수 있다. 상기 실리카 졸은 5 중량% 이하로 사용할 경우, 두께가 너무 얇아져서 후속 처리 단계를 거치더라도 원하는 차단 특성을 얻지 못할 수도 있다. 상기 실리카 졸이 50 중량% 이상으로 사용되면, 표면이 거칠고 외부의 충격에 쉽게 균열이 생길 수 있다.The solid solids content of the finally produced organic-inorganic hybrid solution may be 1 to 50% by weight based on the solvent and distilled water. Preferably, it may be an amount of 5 to 30% by weight. When the silica sol is used in an amount of 5% by weight or less, the thickness may become too thin, and even if a subsequent treatment step is performed, desired barrier properties may not be obtained. When the silica sol is used in an amount of 50% by weight or more, the surface of the silica sol may be rough and easily cracked due to external impact.
이와 같이 수득된 유기-무기 복합 재료 졸(sol)인 유기-무기 복합 도포액은 다양한 피복 방법으로 기판(100) 상의 표시부(200) 상에 도포될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 스핀코팅(spin coating), 딥코팅(dip coating), 롤코팅(roll coating), 스크린 코팅(screen coating), 분무코팅(spray coating), 스핀캐스팅(spin casting), 흐름코팅(flow coating), 스크린 인쇄(screen printing) 또는 잉크젯팅(ink-jetting) 등의 방법이 이용될 수 있다. The organic-inorganic composite coating liquid, which is the thus obtained organic-inorganic composite material sol, can be applied on the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판(100) 상의 표시부(200) 상에 유기-무기 복합 도포액을 피복한 후, 열 경화나 광 경화에 의해 유기- 무기 복합 도포액을 경화시켜, 경화된 유기-무기 복합층이 형성될 수 있다. 예컨대, 유기-무기 복합 도포액은 0.1 내지 10 ㎛ 두께, 또는 0.1 내지 5 ㎛ 두께로 코팅될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, after the organic-inorganic hybrid coating liquid is coated on the
열 경화는 표시부(200)의 유기 발광 소자(OLED) 및 기판(100)이 열화되지 않는 온도 범위 내에서 실시될 수 있으며, 열 처리 조건은 유기 발광 소자(OLED) 및 기판(100)에 따라 달라질 수 있다. 열 경화는 예컨대, 50 내지 200℃의 온도 범위 내에서 수행될 수 있다.The thermal curing may be performed within a temperature range in which the organic light emitting device OLED of the
광 경화는 상기 화학식 1의 유기실란에서 A1, A2, A3이 비닐기, 아크릴기, 메타크릴기 등과 같이 불포화 작용기인 화합물을 졸-겔 가수분해 반응의 원료로 사용할 경우에 가능하다. 이러한 작용기를 가지는 유기실란은 빛에 의해 라디칼이 발생되고 불포화 작용기가 가교를 형성하므로 빛의 조사로 유기 작용기들이 가교를 이루는 유기-무기 복합층을 형성할 수 있다. 이러한 광 경화에는 광개시제가 사용될 수 있으며, 적합한 광개시제의 예로는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 1-히드록시사이클로헥실페닐케톤(상표명 Irgacure 184), 벤조페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 3,3',4,4'-테트라키스-(삼급부틸퍼옥시카보닐)벤조페논[3,3,4,4-tetra-(t-butylperoxycarbonyl)benzophenone] 등이 포함될 수 있다. 이때, 광개시제는 유기-무기 복합층 용액 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 6 중량부로 사용될 수 있다.In the organic silane of the above formula (1), A 1 , A 2 and A 3 are unsaturated functional groups such as a vinyl group, an acryl group, a methacryl group and the like as a raw material for a sol-gel hydrolysis reaction. Organosilane having such a functional group can form an organic-inorganic hybrid layer in which radicals are formed by light and unsaturated functional groups form a crosslinking, so that irradiation of light causes crosslinking of organic functional groups. Examples of suitable photoinitiators include, but are not limited to, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (trade name Irgacure 184), benzophenone, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone , 2,2-diethoxyacetophenone, 3,3 ', 4,4'-tetrakis- ( t- butylperoxycarbonyl) benzophenone [3,3,4,4-tetra- ( t -butylperoxycarbonyl) benzophenone ], And the like. In this case, the photoinitiator may be used in an amount of 0.1 to 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic-inorganic composite layer solution.
상기 단계 c)에서, 고진공 하에서의 화학 증착이나 스퍼터링을 수행하지 않고, 표시부(200) 상에 도포된 유기-무기 복합층의 상부 표면을 플라스마 처리하는 것만으로 상기 유기-무기 복합층이 하이브리드 보호막(310)으로 전환될 수 있다. 상기 단계 c)의 플라스마 처리에 의하여 유기-무기 복합층의 상부 표면에 무기 부분층(313)이 형성되고, 무기 부분층(313)의 아래에 구배 부분층(312)이 형성될 수 있다. 즉, 실란 유래 유기 작용기를 함유하고 있던 유기-무기 복합층의 상부 표면을 반응성 기체를 이용한 플라스마로 처리하여 유기-무기 복합층의 상부 표면에서부터 상기 유기 작용기들을 제거함으로써, 상기 유기-무기 복합층의 상부 표면 부분을 순수한 무기 재료의 층으로 변화시키고, 더 나아가 구배 부분층(312)에 해당하는 영역에 깊이 방향에 따른 유기 작용기의 경사조성을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 유기-무기 복합층은 무기 부분층(313), 구배 부분층(312) 및 유기 부분층(311)을 포함하는 하이브리드 보호막(310)으로 전환될 수 있다.In this step c), the organic-inorganic hybrid layer is subjected to plasma treatment only on the upper surface of the organic-inorganic hybrid layer coated on the
상기 단계 c)의 플라스마 처리에 의해서 유기-무기 복합층의 상부 표면이 무기 재료의 부분층으로 변환되는 과정은 플라스마에 의해서 형성되는 입자의 동시다발적인 물리적 및 화학적 효과에 의해서 이루어지게 된다. 본 발명의 제조 방법의 작용 원리에 관하여 어떠한 구체적인 이론에 얽매이고자 하는 의도는 결코 아니지만 이해를 돕기 위하여 간단한 설명을 제시하자면, 반응성 기체(예를 들어, 산소)를 사용하면 플라스마의 화학적 효과에 의해서 유기-무기 복합층의 상부 표면 부근의 규소 사슬에 존재하는 유기 작용기가 분해 과정을 거쳐 기체 형태(CO, CO2)로 제거되는 것으로 생각된다. 이와 동시에, 플라스마에 의해서 유발된 기체 분자의 들뜸-이완 과정에서 발생되는 다양한 파장(연질 X선, 자외선, 가시광선, 적외선)의 빛 에너지는 유기-무기 복합층의 표면에서 광화학적 반응을 유도하는 것으로 생각된다. 특히, 연질 X선 및 진공 자외선(100~190 nm)과 같은 높은 에너지의 빛이 플라스마 처리 과정에서 방출될 경우 Si-C, Si-O, M-O 결합들을 해리시키고 라디칼을 생성하여 분자의 재배열을 통한 가교 반응을 활발하게 일으킬 수 있을 것으로 판단된다. 동시에, 플라스마에 의해서 생성된 높은 에너지를 가지는 이온들이 표면에 충돌(ion bombardment)하는 과정에서 압력과 열을 발생함으로 처리되는 전구층 표면 영역의 분자 구조가 조밀한 구조를 가지도록 유도하게 될 것이다.The process of converting the upper surface of the organic-inorganic hybrid layer into the partial layer of the inorganic material by the plasma treatment in the step c) is performed by simultaneous physical and chemical effects of the particles formed by the plasma. It is not intended to be bound by any particular theory as to the working principle of the process of the present invention, but for the sake of clarity, a brief description is given of the use of a reactive gas (for example, oxygen) - inorganic composite layer is thought to be removed by the gas form (CO, CO 2 ) through the decomposition process of the organic functional groups present in the silicon chain near the upper surface of the inorganic composite layer. At the same time, the light energy of various wavelengths (soft X-ray, ultraviolet ray, visible ray, infrared ray) generated in the excitation-relaxation process of the gas molecules induced by the plasma induces a photochemical reaction at the surface of the organic- . Especially, when high-energy light such as soft X-ray and vacuum ultraviolet (100 ~ 190 nm) is emitted in the plasma treatment process, Si-C, Si-O and MO bonds are dissociated and radicals are generated, And it is believed that the crosslinking reaction can be actively induced. At the same time, the high energy ions generated by the plasma will generate pressure and heat in the process of ion bombardment, leading to the molecular structure of the surface area of the precursor layer being treated to have a dense structure.
결과적으로, 반응성 기체를 이용한 플라스마 처리에 의하여 유기-무기 복합층의 표면에서 유기 작용기들이 효율적으로 제거되면서 치밀한 구조의 무기 부분층(313)이 형성된다. 이렇게 하여 생성된 무기 부분층(313)은 그 구조가 치밀하여 산소와 수분을 차단하는 효과가 뛰어나게 된다. 이러한 치밀한 구조는 기타 원소의 산화물에 의하여 한층 강화될 수 있다. 그리고 이러한 치밀한 구조의 무기 부분층(313)은 표면 경도가 증가되는 특징을 갖게 된다.As a result, the organic functional groups are efficiently removed from the surface of the organic-inorganic hybrid layer by the plasma treatment using the reactive gas to form the dense inorganic
한편 무기 부분층(313)의 아래 영역에서는, 유기 작용기가 완벽히 제거되지 못하고 무기 부분층(313)에서 유기 부분층(311)으로 향하는 두께 방향을 따라서 점진적으로 탄소 농도가 증가하는 구배 부분층(312)이 형성되게 된다.On the other hand, in the lower region of the inorganic
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 단계 c)의 플라스마 처리가 처리 도중 플라스마 처리 조건이 바뀌지 않는 연속적인, 단일 횟수의 처리로 이루어질 수 있다. 즉, 구배 부분층(312)의 형성을 위하여 플라스마 처리 조건을 조절할 필요가 없고, 하나의 고정된 처리 조건으로 유기-무기 복합층을 한 차례, 도중에 끊김 없이 처리하는 것만으로 전술한 바와 같은 경사조성형 계면 구조를 갖는 하이브리드 보호막(310)이 형성될 있다. 물론 이 분야의 평균적 기술자라면 얻고자하는 하이브리드 보호막(310)의 성능에 따라 플라스마 처리 조건을 고정 조건이 아니라, 시간에 따라 변하는 가변 조건으로 바꾸거나, 단속적인 플라스마 처리를 여러 차례 하는 식으로 처리 조건을 바꿀 수도 있다.In one embodiment of the present invention, the plasma treatment of step c) may consist of a continuous, single number of treatments that do not change the plasma treatment conditions during treatment. That is, it is not necessary to adjust the plasma treatment conditions for the formation of the gradient
상기 단계 c)에서의 플라스마 표면 처리는 상기 단계 b)에서 표시부(200) 상에 유기-무기 복합층이 형성된 기판(100)을 플라스마 반응 체임버에 투입하고 압력을 낮춘 후에, O2, N2O, N2, NH3, H2, H2O 등과 같은 반응성 기체(즉 플라스마 원료 기체)를 공급하고 전극에 전원을 인가하여 플라스마를 발생시켜 상기 유기-무기 복합층의 표면을 처리함으로써 이루어진다. 이 때, 반응 체임버 내로 공급하는 플라스마 원료 기체는 단일 기체뿐만 아니라 O2/N2O, O2/N2, O2/NH3, O2/H2, Ar/O2, He/O2, Ar/N2O, He/N2O, Ar/NH3, He/NH3 등과 같이 상기 기체들의 혼합 기체나 헬륨(He), 아르곤(Ar)과 같은 불활성 기체를 포함하는 혼합 기체의 형태로도 사용 가능하다. 그리고, 플라스마 발생을 위한 전원으로는 라디오 주파수(radiofrequency, RF) 전원, 중주파(medium frequency, MF) 전원, 직류(direct current, DC) 전원, 마이크로파(microwave, MW) 전원 등의 플라스마 전원 종류에 관계없이 모두 사용 가능하다.In the plasma surface treatment in the step c), the
상기 단계 c)의 플라스마 표면 처리에서 플라스마 출력, 처리 압력, 처리 시간 및 전극과 기판간의 거리 및 사용하는 반응성 기체의 종류 등에 따라 무기 부분층(313) 및 구배 부분층(312)의 두께가 달라질 수 있으며, 그 결과 수분과 산소 차단 특성이 조절될 수 있다. 일반적으로 플라스마 출력이 높을수록, 처리압력이 낮을수록, 처리 시간이 길어질수록, 탄화수소 성분이 많이 제거되어 무기 부분층(313) 및 구배 부분층(312)의 두께가 증가하고, 수분과 산소를 차단하는 성능이 향상된다. 하지만, 플라스마 출력이 높으면 단시간의 처리만으로도 차단 성능이 증가될 수 있으나, 플라스마 처리에 따른 온도 상승으로 인해 유기 발광 소자(OLED)가 열화되거나 기판(100)이 변형될 수 있으므로 플라스마 출력과 처리 시간은 적절히 조절될 필요가 있다. 또한, 반응성 기체의 종류 등에 따라 M-O, M-N (M은 규소 및 금속) 등의 결합이 가능하며, 차단 특성은 조절될 수 있다.In the plasma surface treatment in the step c), the thicknesses of the inorganic
본 발명의 일 실시예에 따르면, 우수한 차단 특성을 구현하기 위하여 무기 부분층(313)은 10 내지 100 nm 두께로, 또는 10 내지 50 nm 두께로 형성될 수 있다. 또한, 플라스마 처리에 의해 형성되는 무기 부분층(313)과 구배 부분층(312)의 두께의 합은 50 내지 250 nm, 또는 100 내지 200 nm일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the inorganic
이와 같이 형성되는 하이브리드 보호막(310)은 유기 작용기의 비율에 따라 유기물과 무기물의 중간 특성을 갖기 때문에, 유기 부분층(311)은 하부의 표시부(200)와 플라스마 처리로 생성되는 무기 부분층(313) 사이에서 완충 역할을 수행할 수 있다. 이러한 완충 역할을 통하여, 하이브리드 보호막(310)에 외력이 작용하거나 온도에 의해 수축 또는 팽창할 때 계면에서 발생하는 응력을 감소시켜 균열이 발생하거나 표시부(200)로부터 하이브리드 보호막(310)이 박리되는 것이 억제될 수 있다.Since the hybrid
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플라스마 전원으로 라디오파(RF) 전원을 사용하는 경우에, 출력은 0.3W/㎠ 내지 4W/㎠, 처리 시간은 5초 내지 10분, 처리 압력은 10 내지 500 mtorr를 유지하면서 플라스마 처리가 수행될 수 있다. 플라스마 출력이 0.3W/㎠ 미만인 경우는 10분 이내의 처리 시간으로는 원하는 차단 성능을 얻기 힘들고, 4W/㎠ 를 초과하는 경우는 유기 발광 소자(OLED) 또는 기판(100)에 손상이 생길 수 있다. 또한, 플라스마 처리 압력이 500 mtorr를 초과하거나 처리 시간이 5초 미만일 경우는 목적하는 수준의 차단 성능을 획득하기가 어렵다.According to an embodiment of the present invention, when a radio frequency (RF) power source is used as a plasma power source, the output is 0.3 W / cm 2 to 4 W / cm 2, the processing time is 5 seconds to 10 minutes, Plasma processing can be performed while maintaining mtorr. If the plasma output is less than 0.3 W / cm 2, desired blocking performance can not be obtained with a processing time of less than 10 minutes, and if it exceeds 4 W / cm 2, the organic light emitting device OLED or the
상술한 방법에 의해 하이브리드 보호막(310)이 대향 전극(225) 상에 형성될 수 있다. 종래의 박막 봉지 방법과 비교할 때, 유기-무기 복합층을 형성한 후, 플라즈마 표면 처리를 수행함으로써 유기 부분층(311), 구배 부분층(312) 및 무기 부분층(313)을 포함하는 하이브리드 보호막(310)이 형성될 수 있으므로, 복수 회의 증착 공정을 수행해야 하는 박막 봉지 방법에 비해 공정이 간단하다. 뿐만 아니라, 박막 봉지 방법에서는 막들 간의 박리 현상이 발생할 수 있고, 막들 간의 특성 차이로 인하여 급격한 온도 변화나 외부 충격에 의해 크랙이 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 하이브리드 보호막(310)은 부분층들 간의 경계가 확실히 구분되지 않으므로, 부분층들 간에 박리가 발생하지 않으며, 하이브리드 보호막(310)의 특성이 두께에 따라 점진적으로 변하기 때문에, 외부의 충격이나 온도 변화에도 크랙이 발생하지 않는다. 또한, 필요에 따라 플라즈마 처리 조건을 변경함으로써, 용이하게 하이브리드 보호막(310)의 특성을 조절할 수 있다.The hybrid
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소 영역을 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating one pixel region of an OLED display according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 표시부(200) 상에 하이브리드 보호막(310)과 무기 장벽층(320)이 배치되는 유기 발광 표시 장치(1000a)가 도시된다.Referring to FIG. 3, an organic
유기 발광 표시 장치(1000a)는 하이브리드 보호막(310) 상에 무기 장벽층(320)이 더 배치된다는 점을 제외하고는, 도 2에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000)와 실질적으로 유사하다. 유기 발광 표시 장치(1000a)의 기판(100), 표시부(200) 및 하이브리드 보호막(310)에 대한 설명은 도 2를 참조로 앞에서 설명되어 있으므로, 반복하지 않는다.The organic
무기 장벽층(320)이 하이브리드 보호막(310)의 무기 부분층(313) 상에 배치될 수 있다. 무기 장벽층(320)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 티타늄 산화물, 티타늄 질화물 및 지르코늄 산화물로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 무기물을 포함할 수 있다. 예컨대, 무기 장벽층(320)은 실리콘 질화물(SiNx), 알루미늄 산화물(Al2O3), 실리콘 산화물(SiO2), 티타늄 산화물(TiO2), 지르코늄 산화물(ZrO2) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 무기 장벽층(320)의 재료는 하부의 무기 부분층(313)과의 접착력을 고려하여 선택될 수 있다. The
도 3에서 무기 장벽층(320)은 단층인 것으로 도시되어 있지만, 이는 예시적이며 복수의 층들이 적층된 적층 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 무기 장벽층(320)은 실리콘 산화물(SiO2)/알루미늄 산화물(Al2O3)/실리콘 산화물(SiO2)의 적층 구조를 가질 수 있다.In Figure 3, the
무기 장벽층(320)은 화학기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 플라즈마 강화 CVD(plasma enhanced CVD, PECVD), 고밀도 플라즈마 CVD(high density plasma CVD, HDP-CVD), 스퍼터링, 원자층 증착법(ALD) 등과 같은 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다.
The
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소 영역을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating one pixel region of an OLED display according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 표시부(200) 상에 하이브리드 보호막(310), 유기-무기 복합층(330), 및 무기 장벽층(320)이 배치되는 유기 발광 표시 장치(1000b)가 도시된다.4, an organic light emitting
유기 발광 표시 장치(1000b)는 하이브리드 보호막(310)과 무기 장벽층(320) 사이에 유기-무기 복합층(330)이 더 배치된다는 점을 제외하고는, 도 3에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000a)와 실질적으로 유사하다. 유기 발광 표시 장치(1000b)의 기판(100), 표시부(200), 하이브리드 보호막(310) 및 무기 장벽층(320)에 대한 설명은 도 2 및 도 3을 참조로 앞에서 설명되어 있으므로, 반복하지 않는다.The
유기-무기 복합층(330)은 하이브리드 보호막(310)과 무기 장벽층(320) 사이에 배치될 수 있다. 앞에서 설명된 바와 같이, 하이브리드 보호막(310)은 유기-무기 복합층의 표면에 플라즈마 처리를 수행함으로써 형성되는데, 유기-무기 복합층(330)은 플라즈마 표면 처리를 가하여 하이브리드 보호막(310)을 형성하기 전의 상기 유기-무기 복합층과 동일하다. 즉, 유기-무기 복합층(330)은 상기 유기-무기 혼합 용액에 대하여 졸-겔 가수분해 및 축합반응을 진행하여 제조된 유기-무기 복합 도포액을 하이브리드 보호막(310) 상에 도포한 후, 이를 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 하이브리드 보호막(310)의 유기 부분층(311)는 플라즈마 표면 처리의 영향을 받지 않기 때문에, 유기-무기 복합층(330)과 실질적으로 유사한 특성 및 조성을 갖는다.The organic-
유기-무기 복합층(330)은 하이브리드 보호막(310)의 무기 부분층(313) 상에 배치시킴으로써, 무기 부분층(313)의 내부 스트레스를 완화하고, 무기 부분층(313)에 발생할 수 있는 미세 크랙과 같은 결함을 보완할 수 있다.The organic-
도 4에는 밀봉부(300b)가 하이브리드 보호막(310), 유기-무기 복합층(330), 및 무기 장벽층(320)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 무기 장벽층(320)을 제외하고 하이브리드 보호막(310)과 유기-무기 복합층(330)만을 포함할 수도 있다.
4, the sealing
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소 영역을 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating one pixel region of an OLED display according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 표시부(200) 상에 무기 장벽층(320c)과 하이브리드 보호막(310)이 배치되는 유기 발광 표시 장치(1000c)가 도시된다.Referring to FIG. 5, an organic
유기 발광 표시 장치(1000c)는 하이브리드 보호막(310)과 표시부(200) 사이에 무기 장벽층(320c)이 더 배치된다는 점을 제외하고는, 도 2에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000)와 실질적으로 유사하다. 유기 발광 표시 장치(1000c)의 기판(100), 표시부(200), 및 하이브리드 보호막(310)에 대한 설명은 도 2를 참조로 앞에서 설명되어 있으므로, 반복하지 않는다. 또한, 무기 장벽층(320c)은 배치되는 위치를 제외하고는, 도 3에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000a)의 무기 장벽층(320)과 실질적으로 유사하다.The organic
무기 장벽층(320c)은 표시부(200)의 대향 전극(225) 상에 배치될 수 있다. 무기 장벽층(320c)은 예컨대, 실리콘 질화물(SiNx), 알루미늄 산화물(Al2O3), 실리콘 산화물(SiO2), 티타늄 산화물(TiO2), 지르코늄 산화물(ZrO2) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 복층으로 형성될 수 있으며, 화학기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 플라즈마 강화 CVD(plasma enhanced CVD, PECVD), 고밀도 플라즈마 CVD(high density plasma CVD, HDP-CVD), 스퍼터링, 원자층 증착법(ALD) 등과 같은 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다.The
도 5에 도시되지 않았지만, 무기 장벽층(320c)과 대향 전극(225) 사이에는 LiF를 포함하는 할로겐화 금속층이 추가로 개재될 수 있다. 상기 할로겐화 금속층은 무기 장벽층(320c)을 형성할 때 표시부(200)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.Although not shown in FIG. 5, a halogenated metal layer including LiF may further be interposed between the
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소 영역을 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating one pixel region of an OLED display according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 표시부(200) 상에 유기-무기 복합층(330d), 무기 장벽층(320c), 및 하이브리드 보호막(310)이 배치되는 유기 발광 표시 장치(1000d)가 도시된다.Referring to FIG. 6, an organic light emitting
유기 발광 표시 장치(1000d)는 무기 장벽층(320c)과 표시부(200) 사이에 유기-무기 복합층(330d)이 더 배치된다는 점을 제외하고는, 도 5에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000c)와 실질적으로 유사하다. 유기 발광 표시 장치(1000d)의 기판(100), 표시부(200), 및 하이브리드 보호막(310)에 대한 설명은 도 2를 참조로 앞에서 설명되어 있으므로, 반복하지 않는다. 또한, 무기 장벽층(320c)은 배치되는 위치를 제외하고는, 도 3에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000a)의 무기 장벽층(320)과 실질적으로 유사하다. 또한, 유기-무기 복합층(330d)은 배치되는 위치를 제외하고는, 도 4에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000b)의 유기-무기 복합층(330d)과 실질적으로 유사하다.The organic light emitting
유기-무기 복합층(330d)은 표시부(200)의 대향 전극(225) 상에 배치될 수 있다. 유기-무기 복합층(330d)은 상기 유기-무기 혼합 용액에 대하여 졸-겔 가수분해를 진행하여 제조된 유기-무기 복합 도포액을 표시부(200)의 대향 전극(225) 상에 도포한 후, 이를 경화시킴으로써 형성될 수 있다.The organic-
무기 장벽층(320c)은 유기-무기 복합층(330d) 상에 배치될 수 있다. 무기 장벽층(320c)은 예컨대, 실리콘 질화물(SiNx), 알루미늄 산화물(Al2O3), 실리콘 산화물(SiO2), 티타늄 산화물(TiO2), 지르코늄 산화물(ZrO2) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 복층으로 형성될 수 있으며, 화학기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 플라즈마 강화 CVD(plasma enhanced CVD, PECVD), 고밀도 플라즈마 CVD(high density plasma CVD, HDP-CVD), 스퍼터링, 원자층 증착법(ALD) 등과 같은 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다.The
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소 영역을 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view illustrating one pixel region of an OLED display according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 표시부(200) 상에 하부 하이브리드 보호막(310), 유기-무기 복합층(330), 무기 장벽층(320), 및 상부 하이브리드 보호막(310e)이 배치되는 유기 발광 표시 장치(1000b)가 도시된다.7, an organic light emitting diode display (OLED) display device (OLED display) 300 in which a lower
유기 발광 표시 장치(1000e)는 상부 하이브리드 보호막(310e)이 더 배치된다는 점을 제외하고는, 도 4에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000b)와 실질적으로 유사하다. 유기 발광 표시 장치(1000e)의 기판(100), 표시부(200), 하부 하이브리드 보호막(310), 유기-무기 복합층(330) 및 무기 장벽층(320)에 대한 설명은 도 2 내지 도 4을 참조로 앞에서 설명되어 있으므로, 반복하지 않는다. 도 7의 하부 하이브리드 보호막(310)은 명칭만 상이할 뿐, 도 4의 하이브리드 보호막(310)과 실질적으로 동일하다.The organic
상부 하이브리드 보호막(310e)은 무기 장벽층(320) 상에 배치될 수 있다. 상부 하이브리드 보호막(310e)은 하부 하이브리드 보호막(310)과 배치되는 위치만 상이할 뿐, 실질적으로 동일한 특성 및 조성을 갖는다.The upper
상부 하이브리드 보호막(310e)은 상기 유기-무기 혼합 용액에 대하여 졸-겔 가수분해를 진행하여 제조된 유기-무기 복합 도포액을 무기 장벽층(320) 상에 도포한 후, 이를 경화시키고, 플라즈마 표면 처리를 수행함으로써 형성될 수 있다. 플라즈마 표면 처리에 의해 상부 하이브리드 보호막(310e)도 동일하게 유기 부분층(311e), 구배 부분층(312e), 및 무기 부분층(313e)을 포함할 수 있다. The upper
유기 부분층(311e)은 플라즈마 표면 처리에 의해 영향을 받지 않아, 탄소의 함량이 일정하며, 무기 부분층(313e)은 플라즈마 표면 처리에 의해 탄소가 제거되어 실질적으로 탄소가 검출되지 않는다. 구배 부분층(312e)은 부분적으로 플라즈마 표면 처리를 받기 때문에, 무기 부분층(313e)에 인접할수록 탄소의 함량이 감소된다. 도시된 바와 같이, 유기 부분층(311e), 구배 부분층(312e), 및 무기 부분층(313e)은 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다.
The organic
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 일 화소 영역을 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view illustrating one pixel region of an OLED display according to another embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 표시부(200) 상에 하부 유기-무기 복합층(330d), 하부 무기 장벽층(320c), 하이브리드 보호막(310), 상부 유기-무기 복합층(330f), 및 상부 무기 장벽층(320f)이 배치되는 유기 발광 표시 장치(1000f)가 도시된다.8, a lower organic-
유기 발광 표시 장치(1000d)는 하이브리드 보호막(310) 상에 상부 유기-무기 복합층(330f)과 상부 무기 장벽층(320f)이 더 배치된다는 점을 제외하고는, 도 6에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000d)와 실질적으로 유사하다. 유기 발광 표시 장치(1000f)의 기판(100), 표시부(200), 하부 유기-무기 복합층(330d), 하부 무기 장벽층(320c), 및 하이브리드 보호막(310)에 대한 설명은 도 2 내지 도 6를 참조로 앞에서 설명되어 있으므로, 반복하지 않는다. 도 8의 하부 유기-무기 복합층(330d)과 하부 무기 장벽층(320c)은 각각 명칭만 상이할 뿐, 도 6의 유기-무기 복합층(330d)과 무기 장벽층(320c)과 실질적으로 동일할 수 있다.The organic light emitting
상부 유기-무기 복합층(330f)과 상부 무기 장벽층(320f)은 각각 배치되는 위치를 제외하고는, 하부 유기-무기 복합층(330d)과 하부 무기 장벽층(320c)과 실질적으로 유사하다. The upper organic-
상부 유기-무기 복합층(330f)은 하이브리드 보호막(310) 상에 배치될 수 있다. 상부 유기-무기 복합층(330f)은 상기 유기-무기 혼합 용액에 대하여 졸-겔 가수분해를 진행하여 제조된 유기-무기 복합 도포액을 하이브리드 보호막(310) 상에 도포한 후, 이를 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 상부 유기-무기 복합층(330f)의 재료와 하부 유기-무기 복합층(330d)의 재료는 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.The upper organic-
상부 무기 장벽층(320f)은 유기-무기 복합층(330f) 상에 배치될 수 있다. 무기 장벽층(320f)은 예컨대, 실리콘 질화물(SiNx), 알루미늄 산화물(Al2O3), 실리콘 산화물(SiO2), 티타늄 산화물(TiO2), 지르코늄 산화물(ZrO2) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 복층으로 형성될 수 있으며, 화학기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 플라즈마 강화 CVD(plasma enhanced CVD, PECVD), 고밀도 플라즈마 CVD(high density plasma CVD, HDP-CVD), 스퍼터링, 원자층 증착법(ALD) 등과 같은 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다. 상부 무기 장벽층(320f)의 재료는 하부 무기 장벽층(320c)의 재료와 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
The upper
본 발명의 발명자들은 도 2에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000)를 다음과 같이 제조하였다.The inventors of the present invention manufactured the organic light emitting
ㄱ) 기판(100) 상에 표시부(200)를 형성하였다.(A) The
기판(100)으로는 투명 플라스틱인 125 ㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 사용하였다.As the
표시부(200)는 기판(100) 상의 박막 트랜지스터(TFT), 상기 박막 트랜지스터(TFT)에 연결된 화소 전극(221), 상기 화소 전극(221)의 일부를 노출하는 화소 정의막(230), 노출된 상기 화소 전극(221)의 일부 상에 배치되는 유기 발광층을 포함하는 중간층(223), 상기 중간층(223) 상에 배치되는 대향 전극(225)을 포함한다.The
ㄴ) 유기-무기 혼합 용액을 준비하고, 표시부(200) 상에 유기-무기 복합 층을 형성하였다.An organic-inorganic mixed solution was prepared, and an organic-inorganic hybrid layer was formed on the
1.25 g(6 mmol)의 오르토규산테트라에틸(TEOS)과 1.07 g(6 mmol)의 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane, MTES)을 12 mL의 이소프로판올 용매에 가하여 유기-무기 혼합 용액을 준비하였다. 유기-무기 혼합 용액을 졸-겔 가수분해와 축합하여, 졸 형태의 유기-무기 복합 도포액을 제조하였다. An organic-inorganic mixed solution was prepared by adding 1.25 g (6 mmol) of tetraethylorthosilicate (TEOS) and 1.07 g (6 mmol) of methyltriethoxysilane (MTES) to 12 mL of an isopropanol solvent. The organic - inorganic mixed solution was sol - gel hydrolyzed and condensed to prepare a sol - like organic - inorganic composite coating liquid.
기판(100) 상의 표시부(200)를 덮도록 상기 유기-무기 복합 도포액을 약 2~3㎛의 두께로 스핀 코팅한 후, 이를 경화하여 유기-무기 복합층을 형성하였다.Inorganic composite coating liquid was spin-coated to a thickness of about 2 to 3 탆 so as to cover the
ㄷ) 유기-무기 복합층의 표면을 플라즈마 처리하여, 하이브리드 보호막(310)을 형성하였다.The surface of the organic-inorganic hybrid layer was subjected to plasma treatment to form a hybrid
표시부(200) 상에 유기-무기 복합층이 형성된 기판(100)을 플라스마 반응 체임버에 넣고 진공 펌프를 사용하여, 용기 내부의 압력을 10-3 torr 이하로 떨어뜨린 후, 진공 펌프를 계속 가동한 상태로 산소 기체를 투입하여 50 mtorr의 압력에서 RF 출력을 2W/㎠로 플라스마를 발생시켜 1분간 상기 유기-무기 복합층의 표면을 처리하여 상기 유기-무기 복합층의 표면 및 이의 부근의 탄화 수소를 제거하였다.The
상기 유기-무기 복합층은 탄소가 제거된 무기 부분층(313), 탄소의 함량이 일정한 유기 부분층(311), 및 무기 부분층(313)과 유기 부분층(311) 사이에 개재되고 유기 부분층(311)에 인접할수록 탄소의 함량이 증가하는 구배 부분층(312)을 포함하는 하이브리드 보호막(310)으로 변형되었다.The organic-inorganic hybrid layer includes a carbon-free inorganic
37.8℃, 상대 습도 100%에서 Mocon Permatran-W; Model 3/33으로 측정한, 하이브리드 보호막(310)을 포함하는 유기 발광 표시 장치(1000)의 밀봉부(300)의 수분투과도는 15x10-3g/m2/day였고, UV-Vis Spectrometer HP 8453으로 550nm의 광에 대하여 측정한 광투과도는 88.5%였다.
Mocon Permatran-W at 37.8 [deg.] C, 100% relative humidity; The moisture permeability of the sealing
본 발명의 발명자들은 도 3에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000a)를 다음과 같이 제조하였다.The inventors of the present invention manufactured the organic light emitting
위의 ㄱ) 내지 ㄷ) 단계를 수행하였다.The above steps a) to c) were performed.
ㄹ) 하이브리드 보호막(310) 상에 무기 장벽층(320)을 형성하였다.(D) An
표시부(200) 상에 하이브리드 보호막(310)이 형성된 기판(100)을 플라스마 체임버에 넣고 진공 펌프를 사용하여 용기 내부의 압력을 10-6 torr 이하로 떨어뜨린 후, 진공 펌프를 계속 가동한 상태로 아르곤 기체를 투입하여 1 mtorr의 압력에서 RF 출력을 5W/㎠로 하여 플라스마를 발생시켰다. 플라스마 발생에 의해 이온화된 아르곤 기체는 전극을 향하여 가속되어 실리콘 산화물 타켓에 충돌되고, 실리콘 산화물(SiOx)이 분출되었다. 상기 분출된 실리콘 산화물(SiOx)로 이루어진 무기 장벽층(320)이 하이브리드 보호막(310) 상에 성막되었다. 무기 장벽층(320)의 두께는 약 30~120nm였다.The
37.8℃, 상대 습도 100%에서 Mocon Permatran-W; Model 3/33으로 측정한, 하이브리드 보호막(310)과 무기 장벽층(320)을 포함하는 유기 발광 표시 장치(1000a)의 밀봉부(300a)의 수분투과도는 9x10-3g/m2/day였고, UV-Vis Spectrometer HP 8453으로 550nm의 광에 대하여 측정한 광투과도는 88.7%였다.
Mocon Permatran-W at 37.8 [deg.] C, 100% relative humidity; The moisture permeability of the sealing
본 발명의 발명자들은 도 4에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000b)를 다음과 같이 제조하였다.The inventors of the present invention manufactured the organic light emitting
위의 ㄱ) 내지 ㄷ) 단계를 수행하였다.The above steps a) to c) were performed.
ㅁ) 위의 ㄹ) 단계 전에, 하이브리드 보호막(310) 상에 유기-무기 복합층(330)을 형성하였다.E) Before the d) step, the organic-
유기-무기 복합층(330)은 위의 ㄴ) 단계에서 제조한 졸 형태의 유기-무기 복합 도포액을 경화한 것이다. 상기 유기-무기 복합 도포액을 하이브리드 보호막(310) 상에 스핀 코팅한 후, 이를 경화하여, 유기-무기 복합층(330)을 형성하였다.The organic-
위의 ㄹ) 단계와 동일하게 유기-무기 복합층(330) 상에 무기 장벽층(320)을 형성하였다.
37.8℃, 상대 습도 100%에서 Mocon Permatran-W; Model 3/33으로 측정한, 하이브리드 보호막(310), 유기-무기 복합층(330), 및 무기 장벽층(320)을 포함하는 유기 발광 표시 장치(1000b)의 밀봉부(300b)의 수분투과도는 5x10-3g/m2/day 미만이었고, UV-Vis Spectrometer HP 8453으로 550nm의 광에 대하여 측정한 광투과도는 88.5%였다. Mocon Permatran-W; Model 3/33의 측정 한계는 5x10-3g/m2/day이며, 밀봉부(330b)의 수분투과도는 측정 한계 미만이었다.Mocon Permatran-W at 37.8 [deg.] C, 100% relative humidity; The moisture permeability of the sealing
무기 장벽층(320)에 발생했을지도 모르는 미세 크랙을 유기-무기 복합층(330)이 메워줌으로써 배리어 성능을 향상된 것으로 판단하였다.
It was determined that the barrier performance was improved by filling the organic-
본 발명의 발명자들은 도 5에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000c)를 다음과 같이 제조하였다.The inventors of the present invention manufactured the organic light emitting
위의 ㄱ) 단계를 수행하였다.The above step a) was performed.
위의 ㄴ) 단계를 수행하기 전에, 위의 ㄹ) 단계를 수행하였다.Before performing the above step b), the above step d) was performed.
위의 ㄴ) 단계 및 ㄷ) 단계를 수행하여, 표시부(200) 상에 무기 장벽층(320c)과 하이브리드 보호막(310)을 포함하는 밀봉부(300c)를 형성하였다.The sealing
37.8℃, 상대 습도 100%에서 Mocon Permatran-W; Model 3/33으로 측정한, 유기 발광 표시 장치(1000c)의 밀봉부(300c)의 수분투과도는 5x10-3g/m2/day 미만이었고, UV-Vis Spectrometer HP 8453으로 550nm의 광에 대하여 측정한 광투과도는 86.3%였다. Mocon Permatran-W; Model 3/33의 측정 한계는 5x10-3g/m2/day이며, 밀봉부(330c)의 수분투과도는 측정 한계 미만이었다.
Mocon Permatran-W at 37.8 [deg.] C, 100% relative humidity; The water permeability of the sealing
본 발명의 발명자들은 도 6에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000d)를 다음과 같이 제조하였다.The inventors of the present invention fabricated the organic light emitting
위의 ㄱ) 단계, ㅁ) 단계, ㄹ) 단계를 차례로 수행하였다.The above a) step, the ㅁ) step, and the d) step were performed in this order.
위의 ㄴ) 단계 및 ㄷ) 단계를 수행하여, 표시부(200) 상에 유기-무기 복합층(330d), 무기 장벽층(320c), 및 하이브리드 보호막(310)을 포함하는 밀봉부(300d)를 형성하였다.A sealing
37.8℃, 상대 습도 100%에서 Mocon Permatran-W; Model 3/33으로 측정한, 유기 발광 표시 장치(1000d)의 밀봉부(300d)의 수분투과도는 5x10-3g/m2/day 미만이었고, UV-Vis Spectrometer HP 8453으로 550nm의 광에 대하여 측정한 광투과도는 87.5%였다. Mocon Permatran-W; Model 3/33의 측정 한계는 5x10-3g/m2/day이며, 밀봉부(330d)의 수분투과도는 측정 한계 미만이었다.
Mocon Permatran-W at 37.8 [deg.] C, 100% relative humidity; The moisture permeability of the sealing
본 발명의 발명자들은 도 7에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000e)를 다음과 같이 제조하였다.The inventors of the present invention manufactured the organic light emitting
위의 ㄱ) 내지 ㄷ) 단계, ㅁ) 단계, ㄹ) 단계를 차례로 수행하였다.The above steps a) through c), step e), and step d) were performed in this order.
위의 ㄴ) 단계 및 ㄷ) 단계를 다시 수행하여, 표시부(200) 상에 하부 하이브리드 보호막(310), 유기-무기 복합층(330d), 무기 장벽층(320c), 및 상부 하이브리드 보호막(310e)을 포함하는 밀봉부(300e)를 형성하였다.Inorganic
37.8℃, 상대 습도 100%에서 Mocon Permatran-W; Model 3/33으로 측정한, 유기 발광 표시 장치(1000e)의 밀봉부(300e)의 수분투과도는 5x10-3g/m2/day 미만이었고, UV-Vis Spectrometer HP 8453으로 550nm의 광에 대하여 측정한 광투과도는 85.2%였다. Mocon Permatran-W; Model 3/33의 측정 한계는 5x10-3g/m2/day이며, 밀봉부(330d)의 수분투과도는 측정 한계 미만이었다.Mocon Permatran-W at 37.8 [deg.] C, 100% relative humidity; The moisture permeability of the sealing
본 발명의 발명자들은 도 8에 도시된 유기 발광 표시 장치(1000f)를 다음과 같이 제조하였다.The inventors of the present invention manufactured the organic light emitting
위의 ㄱ) 단계, ㅁ) 단계, ㄹ) 단계를 차례로 수행하였다.The above a) step, the ㅁ) step, and the d) step were performed in this order.
위의 ㄴ) 단계 및 ㄷ) 단계를 수행하고, 다시 ㅁ) 단계, ㄹ) 단계를 수행하여, 표시부(200) 상에 하부 유기-무기 복합층(330d), 하부 무기 장벽층(320c), 하이브리드 보호막(310), 상부 유기-무기 복합층(330f), 및 상부 무기 장벽층(320f)을 포함하는 밀봉부(300f)를 형성하였다.Inorganic
37.8℃, 상대 습도 100%에서 Mocon Permatran-W; Model 3/33으로 측정한, 유기 발광 표시 장치(1000f)의 밀봉부(300f)의 수분투과도는 5x10-3g/m2/day 미만이었고, UV-Vis Spectrometer HP 8453으로 550nm의 광에 대하여 측정한 광투과도는 85.5%였다. Mocon Permatran-W; Model 3/33의 측정 한계는 5x10-3g/m2/day이며, 밀봉부(330d)의 수분투과도는 측정 한계 미만이었다.Mocon Permatran-W at 37.8 [deg.] C, 100% relative humidity; The moisture permeability of the sealing
유기 발광 표시 장치들(1000-1000f)의 수분투과도 및 광투과도의 결과는 다음과 같다.The results of moisture permeability and light transmittance of the organic light emitting
(g/㎡/day)Water permeability
(g / m 2 / day)
(%, 550nm)Light transmittance
(%, 550 nm)
(g/㎡/day)MOCON limit
(g / m 2 / day)
여기서, HP는 하이브리드 보호막(310), IB는 무기 장벽층, OIC는 유기-무기 복합층을 의미한다. 밀봉부(300b')는 밀봉부(300b)가 변형된 예로서, 밀봉부(300b)에서 무기 장벽층이 생략된 구조를 갖는다. 수분 투과도는 37.8℃, 상대 습도 100%에서 측정한 것이다. 측정 기기로 Mocon Permatran-W; Model 3/33을 사용하였으며, 이 측정 기기의 측정 한계는 5x10-3 g/㎡/day였다.Here, HP denotes a hybrid
비교예로서, 밀봉부가 하이브리드 보호막을 포함하지 않은 구조에 대하여도 수분 투과도를 측정하였다.As a comparative example, the water permeability was also measured for a structure in which the sealing portion did not include the hybrid protective film.
밀봉부가 유기-무기 복합층으로 구성된 경우나 무기 장벽층과 유기-무기 복합층으로 구성된 경우에, 수분 투과도는 10-1 g/㎡/day을 초과하였다. The water permeability exceeded 10 -1 g / m 2 / day when the sealing portion is composed of an organic-inorganic composite layer or when it is composed of an inorganic barrier layer and an organic-inorganic composite layer.
밀봉부가 25nm 두께의 무기 장벽층으로 구성된 경우, 수분 투과도는 0.59 g/㎡/day였다.When the sealing portion was composed of an inorganic barrier layer having a thickness of 25 nm, the water permeability was 0.59 g / m 2 / day.
밀봉부가 60nm 두께의 무기 장벽층으로 구성된 경우, 수분 투과도는 0.27 g/㎡/day였다.When the sealing portion was composed of an inorganic barrier layer having a thickness of 60 nm, the water permeability was 0.27 g / m 2 / day.
밀봉부가 115nm 두께의 무기 장벽층으로 구성된 경우, 수분 투과도는 0.35 g/㎡/day였다.When the sealing portion was composed of an inorganic barrier layer having a thickness of 115 nm, the water permeability was 0.35 g / m 2 / day.
밀봉부가 60nm 두께의 무기 장벽층과 유기-무기 복합층으로 구성된 경우, 수분 투과도는 0.37 g/㎡/day였다.When the sealing portion is composed of the inorganic barrier layer having a thickness of 60 nm and the organic-inorganic composite layer, the water permeability was 0.37 g / m 2 / day.
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
Although the present invention has been described with reference to the limited embodiments, various embodiments are possible within the scope of the present invention. It will also be understood that, although not described, equivalent means are also incorporated into the present invention. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined by the following claims.
100: 기판 200: 표시부
210: 소자/배선층 220: 유기 발광 소자층
300: 봉지부 310: 하이브리드 보호막
311: 유기 부분층 312: 구배 부분층
313: 무기 부분층 320: 무기 장벽층
330: 유기-무기 복합층100: substrate 200: display portion
210: element / wiring layer 220: organic light emitting element layer
300: sealing part 310: hybrid shielding
311: organic partial layer 312: gradient partial layer
313: inorganic partial layer 320: inorganic barrier layer
330: Organic-inorganic composite layer
Claims (20)
상기 기판 상의 유기 발광 소자를 포함하는 표시부; 및
상기 표시부를 밀봉하는 하이브리드 보호막을 포함하며,
상기 하이브리드 보호막은,
유기 재료와 무기 재료를 포함하는 유기-무기 혼합 용액에 대하여, 졸-겔 가수분해 및 축합을 진행하여 유기-무기 복합 도포액을 제조하는 단계;
상기 표시부를 밀봉하기 위해, 상기 표시부 상에 상기 유기-무기 복합 도포액을 도포한 후 경화시켜 유기-무기 복합층을 형성하는 단계; 및
상기 유기-무기 복합층이 탄소의 함량이 일정한 유기 부분층, 상기 유기 부분층 상에 위치하고 탄소가 제거된 무기 부분층, 및 상기 유기 부분층과 상기 무기 부분층 사이에 개재되고 상기 무기 부분층에 인접할수록 탄소의 함량이 감소하는 구배 부분층을 포함하는 상기 하이브리드 보호막으로 변형되도록, 상부 표면에 상기 무기 부분층이 소정 두께로 형성될 때까지 상기 유기-무기 복합층을 반응성 기체를 포함하는 플라즈마로 처리하는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.Board;
A display unit including an organic light emitting element on the substrate; And
And a hybrid protective film sealing the display portion,
The hybrid protective film may be formed,
Preparing an organic-inorganic hybrid coating solution by proceeding sol-gel hydrolysis and condensation on an organic-inorganic mixed solution containing an organic material and an inorganic material;
Coating the organic-inorganic hybrid coating solution on the display unit and curing the organic-inorganic hybrid coating layer to form the organic-inorganic hybrid layer; And
Wherein the organic-inorganic hybrid layer comprises an organic partial layer having a constant carbon content, an inorganic partial layer disposed on the organic partial layer and having carbon removed therefrom, and an inorganic partial layer interposed between the organic partial layer and the inorganic partial layer, Inorganic composite layer to a plasma containing a reactive gas until the inorganic partial layer is formed on the upper surface to have a predetermined thickness so as to be deformed into the hybrid protective film including a gradient partial layer having a decreasing carbon content as the distance from the organic partial- Wherein the organic light emitting display device is formed by a method including the steps of:
상기 표시부는,
상기 기판 상의 박막 트랜지스터;
상기 박막 트랜지스터에 연결되는 화소 전극;
상기 화소 전극의 적어도 일부를 노출하고 발광 영역을 정의하는 화소 정의막;
상기 화소 정의막에 의해 노출되는 상기 화소 전극의 적어도 일부 상에 배치되는 유기 발광층; 및
상기 유기 발광층과 상기 화소 정의막 상에 배치되는 대향 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.The method according to claim 1,
The display unit includes:
A thin film transistor on the substrate;
A pixel electrode connected to the thin film transistor;
A pixel defining layer exposing at least a part of the pixel electrode and defining a light emitting region;
An organic emission layer disposed on at least a part of the pixel electrode exposed by the pixel defining layer; And
And a counter electrode disposed on the organic emission layer and the pixel defining layer.
상기 무기 부분층과 상기 구배 부분층은 각각 일정한 두께를 갖고,
상기 유기 부분층의 두께는 상기 화소 정의막 상에서보다 상기 유기 발광층 상에서 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.3. The method of claim 2,
The inorganic partial layer and the gradient partial layer each have a constant thickness,
Wherein the thickness of the organic partial layer is thicker on the organic light emitting layer than on the pixel defining layer.
상기 하이브리드 보호막의 상기 무기 부분층 상에 배치되고 무기 재료로 형성되는 무기 장벽층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.The method according to claim 1,
Further comprising an inorganic barrier layer disposed on the inorganic partial layer of the hybrid protective film and formed of an inorganic material.
상기 하이브리드 보호막의 상기 무기 부분층 상에 배치되는 상부 유기-무기 복합층을 더 포함하며,
상기 하이브리드 보호막의 상기 무기 부분층과 상기 상부 유기-무기 복합층의 경계에서 탄소의 함량이 불연속적으로 변하며,
상기 상부 유기-무기 복합층은 상기 유기-무기 복합층과 동일한 재료로 동일한 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.The method according to claim 1,
Further comprising an upper organic-inorganic composite layer disposed on the inorganic partial layer of the hybrid protective film,
The content of carbon discontinuously changes at the boundary of the inorganic partial layer and the upper organic-inorganic composite layer of the hybrid protective film,
Wherein the upper organic-inorganic hybrid layer is formed of the same material as the organic-inorganic hybrid layer by the same method.
상기 상부 유기-무기 복합층 상에 배치되고 무기 재료로 형성되는 무기 장벽층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.6. The method of claim 5,
And an inorganic barrier layer disposed on the upper organic-inorganic hybrid layer and formed of an inorganic material.
상기 무기 장벽층 상에 배치되고 상기 하이브리드 보호막과 동일한 부분층 구조를 갖는 상부 하이브리드 보호막을 더 포함하고,
상기 무기 장벽층과 상기 상부 하이브리드 보호막의 유기 부분층의 경계에서 탄소의 함량이 불연속적으로 변하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.The method according to claim 6,
Further comprising an upper hybrid passivation layer disposed on the inorganic barrier layer and having the same partial layer structure as the hybrid passivation layer,
Wherein an amount of carbon discontinuously changes at a boundary between the inorganic barrier layer and the organic partial layer of the upper hybrid passivation layer.
상기 표시부와 상기 하이브리드 보호막의 유기 부분층 사이에 개재되고 무기 재료로 형성되는 무기 장벽층을 더 포함하고,
상기 무기 장벽층과 상기 하이브리드 보호막의 유기 부분층의 경계에서 탄소의 함량이 불연속적으로 변하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.The method according to claim 1,
Further comprising an inorganic barrier layer interposed between the display portion and the organic portion layer of the hybrid protective film and formed of an inorganic material,
Wherein a content of carbon discontinuously changes at a boundary between the inorganic barrier layer and the organic partial layer of the hybrid protective film.
상기 표시부와 상기 무기 장벽층 사이에 개재되는 하부 유기-무기 복합층을 더 포함하며,
상기 무기 장벽층과 상기 하부 유기-무기 복합층의 경계에서 탄소의 함량이 불연속적으로 변하며,
상기 하부 유기-무기 복합층은 상기 유기-무기 복합층과 동일한 재료로 동일한 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.9. The method of claim 8,
And a lower organic-inorganic hybrid layer interposed between the display part and the inorganic barrier layer,
The content of carbon discontinuously changes at the boundary between the inorganic barrier layer and the lower organic-inorganic composite layer,
Wherein the lower organic-inorganic hybrid layer is formed of the same material as the organic-inorganic hybrid layer by the same method.
상기 하이브리드 보호막의 무기 부분층 상에 배치되고, 상기 유기-무기 복합층과 동일한 재료로 동일한 방법으로 형성되는 상부 유기-무기 복합층; 및
상기 상부 유기-무기 복합층 상에 배치되고, 무기 재료로 형성되는 상부 무기 장벽층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.10. The method of claim 9,
An upper organic-inorganic composite layer disposed on the inorganic partial layer of the hybrid protective film and formed in the same manner as the organic-inorganic composite layer in the same manner; And
Further comprising an upper inorganic barrier layer disposed on the upper organic-inorganic hybrid layer and formed of an inorganic material.
상기 하이브리드 보호막의 골격은 -O-Si-O-의 연결부(linkage)를 지니는 망상 구조이며,
상기 망상 구조는 규소, 산소, 수소, 및 탄소를 함유하고,
상기 규소들 중 일부는 유기 작용기의 일부를 이루는 탄소와 공유결합으로 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.The method according to claim 1,
The skeleton of the hybrid protective film is a network structure having a linkage of -O-Si-O-,
Wherein the network comprises silicon, oxygen, hydrogen, and carbon,
Wherein some of the silicon atoms are directly connected to a covalent bond with a carbon forming part of an organic functional group.
상기 망상 구조는 적어도 하나의 기타 원소를 더 함유하고,
상기 기타 원소는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 전이후 금속, 준금속, 붕소 및 인 중에서 선택하는 적어도 하나의 원소이며,
상기 기타 원소는 상기 망상 구조 속의 틈새 자리(interstitial location)에 산화물의 형태로 자리잡거나, 상기 기타 원소-산소-규소의 공유결합으로 상기 망상 구조의 골격을 이루는 규소 원자에 연결되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.12. The method of claim 11,
Wherein said network further comprises at least one other element,
The other element is at least one element selected from alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, transition metal, metalloid, boron and phosphorus,
Wherein the other element is positioned in the form of an oxide at an interstitial location in the network structure or is connected to a silicon atom constituting the skeleton of the network with the covalent bond of the other element-oxygen-silicon. Emitting display device.
상기 하이브리드 보호막에서 규소와 기타 원소의 함량은 두께 방향을 따라서 변동 폭이 최대 ±10 중량% 이내인 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.13. The method of claim 12,
Wherein the content of silicon and other elements in the hybrid passivation layer has a variation width within a range of up to +/- 10% by weight along the thickness direction.
상기 하이브리드 보호막의 수분 투과율은 37.8℃, 상대 습도 100%에서 0.015g/m2/일 이하이고,
상기 하이브리드 보호막의 광 투과율은 25℃, 파장 550 nm의 빛에 대하여 85% 이상인 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.The method according to claim 1,
The moisture permeability of the hybrid protective film is 0.015 g / m 2 / day or less at 37.8 캜 and a relative humidity of 100%
Wherein the hybrid passivation layer has a light transmittance of 85% or more with respect to light having a wavelength of 550 nm at 25 캜.
유기 재료와 무기 재료를 포함하는 유기-무기 혼합 용액에 대하여, 졸-겔 가수분해 및 축합을 진행하여 유기-무기 복합 도포액을 제조하는 단계;
상기 표시부를 밀봉하기 위해, 상기 표시부 상에 상기 유기-무기 복합 도포액을 도포한 후 경화시켜 유기-무기 복합층을 형성하는 단계; 및
상기 유기-무기 복합층을 반응성 기체를 포함하는 플라즈마로 처리하여, 탄소가 제거된 무기 부분층, 탄소의 함량이 일정한 유기 부분층, 및 상기 무기 부분층과 상기 유기 부분층 사이에 개재되고 상기 유기 부분층에 인접할수록 탄소의 함량이 증가하는 구배 부분층을 포함하는 하이브리드 보호막을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 플라즈마 처리는 상기 하이브리드 보호막 내에 소정 두께의 상기 무기 부분층이 형성될 때까지 진행되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.Forming a display portion including an organic light emitting element on a substrate;
Preparing an organic-inorganic hybrid coating solution by proceeding sol-gel hydrolysis and condensation on an organic-inorganic mixed solution containing an organic material and an inorganic material;
Coating the organic-inorganic hybrid coating solution on the display unit and curing the organic-inorganic hybrid coating layer to form the organic-inorganic hybrid layer; And
Treating the organic-inorganic hybrid layer with a plasma containing a reactive gas to form a carbon-removed inorganic partial layer, an organic partial layer having a constant carbon content, and an inorganic organic layer interposed between the inorganic partial layer and the organic partial layer, And forming a hybrid protective film including a gradient partial layer whose content of carbon increases as it is adjacent to the partial layer,
Wherein the plasma treatment is performed until the inorganic partial layer having a predetermined thickness is formed in the hybrid passivation layer.
상기 유기-무기 혼합 용액은, 적어도 한 종류의 화학식 1의 유기실란, 물, 및 선택적 성분으로서 적어도 한 종류의 화학식 2의 규산에스테르(silicate ester)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법:
[화학식 1]
A1 lA2 mA3 nSi(OE1)p(OE2)q(OE3)r
[화학식 2]
Si(OG1)α(OG2)β(OG3)γ(OG4)δ
이 때 화학식 1의 A1, A2, A3은 각각 서로 독립적으로 탄소 수 1~20의 알킬기, 탄소 수 1~20의 플루오로알킬기, 탄소 수 6~20의 아릴기, 비닐기, 아크릴기, 메타크릴기 또는 에폭시기이며, l, m, n은 각각 서로 독립적으로 0 또는 자연수로서, 1≤l+m+n≤3이며, E1, E2, E3은 각각 서로 독립적으로 탄소 수 1~10의 알킬기, 탄소 수 1~10의 플루오로알킬기 탄소 수 6~20의 아릴기, 탄소 수 1~20의 알킬옥시알킬기, 탄소 수 1~20의 플루오로알킬옥시알킬기, 탄소 수 1~20의 알킬옥시아릴기, 탄소 수 6~20의 아릴옥시알킬기 또는 탄소 수 6~20의 아릴옥시아릴기이고, p, q, r은 각각 서로 독립적으로 0 또는 1 내지 3의 자연수로서, 1≤p+q+r≤3이면서 l+m+n+p+q+r=4이며,
화학식 2의 G1, G2, G3, G4는 각각 서로 독립적으로 탄소 수 1~10의 알킬기, 탄소 수 1~10의 플루오로알킬기 탄소 수 6~20의 아릴기, 탄소 수 1~20의 알킬옥시알킬기, 탄소 수 1~20의 플루오로알킬옥시알킬기, 탄소 수 1~20의 알킬옥시아릴기, 탄소 수 6~20의 아릴옥시알킬기 또는 탄소 수 6~20의 아릴옥시아릴기이고, α, β, γ, δ는 각각 서로 독립적으로 0 또는 1 내지 4의 자연수로서, α+β+γ+δ=4임.17. The method of claim 16,
Wherein the organic-inorganic mixed solution comprises at least one organosilane of formula (1), water, and at least one silicate ester of formula (2) as an optional component. Way:
[Chemical Formula 1]
A 1 l A 2 m A 3 n Si (OE 1 ) p (OE 2 ) q (OE 3 ) r
(2)
Si (OG 1 ) ? (OG 2 ) ? (OG 3 ) ? (OG 4 ) ?
At this time, A 1 , A 2 and A 3 each independently represent an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, a vinyl group, an acrylic group, a methacrylic group or an epoxy group, 1, m, and n are each independently 0 or a natural number, 1? l + m + n? 3, and E 1 , E 2 , and E 3 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 10 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an alkyloxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluoroalkyloxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyloxyaryl group having 1 to 20 carbon atoms, An aryloxyalkyl group having 6 to 20 carbon atoms or an aryloxyaryl group having 6 to 20 carbon atoms, p, q and r are each independently 0 or a natural number of 1 to 3, 1? P + q + + m + n + p + q + r = 4,
G 1 , G 2 , G 3 and G 4 in the formula (2) each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms in the fluoroalkyl group and 10 to 20 carbon atoms, A fluoroalkyloxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyloxyaryl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryloxyalkyl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryloxyaryl group having 6 to 20 carbon atoms, ?,?,?, and? are independently 0 or a natural number of 1 to 4, and? +? +? +? = 4.
상기 유기-무기 혼합 용액은 적어도 한 종류의 산화물 전구체를 더 포함하고,
상기 산화물 전구체는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 전이후 금속, 준금속, 붕소 및 인 중에서 선택하는 적어도 하나의 기타 원소를 포함하고, 상기 기타 원소와 산소의 산화물을 형성할 수 있는 전구체인 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the organic-inorganic mixed solution further comprises at least one kind of oxide precursor,
The oxide precursor is at least one other element selected from an alkali metal, an alkaline earth metal, a transition metal, a transition metal, a metalloid, boron and phosphorus, and is a precursor capable of forming an oxide of the other element with oxygen Wherein the organic light emitting display device comprises a light emitting diode.
상기 하이브리드 보호막의 상부에 상기 유기-무기 복합층, 및 무기 재료를 포함하는 무기 장벽층 중 적어도 하나를 추가로 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.17. The method of claim 16,
Further comprising forming at least one of the organic-inorganic hybrid layer and the inorganic barrier layer including an inorganic material on the hybrid protective layer.
상기 표시부와 상기 하이브리드 보호막 사이에 상기 유기-무기 복합층, 및 무기 재료를 포함하는 무기 장벽층 중 적어도 하나를 추가로 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.17. The method of claim 16,
Further comprising forming at least one of the organic-inorganic hybrid layer and the inorganic barrier layer including the inorganic material between the display portion and the hybrid protective layer.
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