KR101992495B1

KR101992495B1 - 유연기판 소재용 측면 봉지재

Info

Publication number: KR101992495B1
Application number: KR1020130014057A
Authority: KR
Inventors: 진형대; 이상훈; 김연수
Original assignee: 도레이첨단소재 주식회사
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2019-06-25
Also published as: KR20140101062A

Abstract

본 발명은 유연기판 소재용 측면 봉지재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에지부에 주름이 접힌 형태의 봉지막을 사용함으로써 유연기판의 구부러짐 정도에 따라 요구되는 높은 인장력 확보가 용이하고 측면 방향의 수분이나 산소의 침투를 방지하여 유연기판 소자의 수명을 향상시킬 수 있는 유연기판 소재용 측면 봉지재에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 유연기판 소재용 측면 봉지재는 투명기판과 봉지기판의 에지부에 형성된 봉지막으로서, 주름이 접힌 형태의 봉지막으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

유연기판 소재용 측면 봉지재{SIDE SEALANT FOR FLEXIBLE SUBSTRATE ELEMENT}

본 발명은 유연기판 소재용 측면 봉지재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에지부에 주름이 접힌 형태의 봉지막을 사용함으로써 유연기판의 구부러짐 정도에 따라 요구되는 높은 인장력 확보가 용이하고 측면 방향의 수분이나 산소의 침투를 방지하여 유연기판 소자의 수명을 향상시킬 수 있는 유연기판 소재용 측면 봉지재에 관한 것이다.

일반적으로, 중합체 막을 통한 O₂ 및 H₂O 증기의 투과는 쉽다. 패키징 응용을 위한 투과성을 감소시키기 위하여, 중합체가 무기 박막으로 코팅되는데, 알루미늄-코팅된 폴리에스테르가 일반적이다.

한편, OLED 제작에 이용되는 이러한 물질 및 다른 물질이 주변 조건에 존재하는 일부 요소(예를 들어, 산소, 물 등)에 민감할 수 있기 때문에, 이러한 요소에 대해 불침투성인 물질을 이용해서 OLED 스택을 봉지하는 일이 흔하다.

이러한 OLED 봉지를 위해 흔히 채택되는 접근법은 전면은 커버 글라스(또는 금속 커버)를 이용해서 OLED 스택을 주변 산소 및 수분과의 접촉으로부터 보호하고 측면은 유리 실란트로 보호한다. 본질적으로 제로의 투과성을 갖는 무기 재료만이 적절한 장벽 보호를 제공할 수 있다. 이상적으로는, 무기물의 결함 없는 연속적인 박막 코팅이 분위기 가스에 대해 비 투과성일 것이다.

상기 유기 실란트는 일반적으로 다공성이고, 작은 분자, 예컨대 산소 및 물이 실란트층을 통해 침투하는 것을 허용한다. 이러한 이유 때문에, 일반적으로 소자 챔버 안에 침투한 어떠한 수분도 제거하기 위해 건조제가 요구된다. 전형적으로, 건조제는 건조제 물질의 최대 표면적을 제공하도록 소자 챔버 내에 위치한다. 예를 들어, 건조제는 커버 글라스의 내부 표면에 코팅되어서 OLED 스택에 대향할 수 있다. 미국 특허 번호 6,803,127은 이러한 실시양태를 기재하고 있다. 이러한 소자는 상부 발광 소자(즉, 상부 전극의 면으로부터 발광하는 소자)가 되기 위해서는 투명 건조제를 요구하고, 불투명 건조제를 이용하는 소자는 하부 발광 구성(즉, 기판을 통해 발광하는 구성)에 제한된다.

한편, 원자층 침착(atomic layer deposition, ALD)은 저 투과성 막을 제조하기 위한 이들 기준 중 많은 것을 충족시키는 막 성장 방법이다. 원자층 침작 공정의 설명은 문헌 ["Atomic Layer Epitaxy," by Tuomo Suntola in Thin solid films, vol. 216 (1992) pp.84-89]에서 확인할 수 있다. 그 이름이 의미하듯이, ALD에 의해 성장되는 막은 층별 공정에 의해 형성된다. ALD는 극히 낮은 가스 투과성을 갖는 매우 얇은 막을 생성하여, 그러한 막을 플라스틱 기판 상에 구성된 민감한 전자 소자 및 구성요소를 패키징하기 위한 장벽층으로서 매력적이게 한다.

그러나, 유기 발광부 상부와 다르게 측면은 유연성을 가진 기판의 사용에 의해 상대적으로 큰 인장력이 요구된다. 그러므로 유리사용이 불가능하며 유기-무기 적층 방법도 유연기판의 구부러짐의 정도에 따라 요구되는 인장력 확보가 어렵다는 단점이 있다.

미국 등록특허 제6,803,127호

Atomic Layer Epitaxy by Tuomo Suntola in Thin solid films, vol. 216 (1992) pp.84-89.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 유연기판의 구부러짐 정도에 따라 요구되는 높은 인장력 확보가 용이하고 측면 방향의 수분이나 산소의 침투를 방지하여 유연기판 소자의 수명을 향상시킬 수 있는 유연기판 소재용 측면 봉지재를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.

상기 목적은, 투명기판과 봉지기판의 에지부에 형성된 봉지막으로서, 주름이 접힌 형태의 봉지막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유연기판 소재용 측면 봉지재에 의해 달성된다.

여기서, 상기 봉지막은 무기막 또는 유기막이 일층 이상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 봉지막은 무기막과 유기막이 교번하여 형성되어 적어도 하나 이상의 층으로 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 무기막은 SiNx, SiOx, AlOx, SiCxNy, SiOxNy, 비결정성 탄소(amorphous carbon), InOx 및 YbOx 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 유기막은 parylene(poly-p-xylylene, poly-2-chloro-p-zylylene) 또는 poly[2-methoxy-r-(2' ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene]로 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 봉지막은 스퍼터(sputter), 열증착 (thermal evaporator), CVD(chemical vapor deposition), PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition), IBAD(ion beam assisted deposition), 및 ALD(atomic layer deposition) 중에서 선택된 하나의 공법에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 에지부에 주름이 접힌 형태의 봉지막을 사용함으로써 유연기판의 구부러짐 정도에 따라 요구되는 인장력 확보가 용이하고 측면 방향의 수분이나 산소의 침투를 방지하여 유연기판 소자의 수명을 향상시킬 수 있는 등의 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연기판 소재용 측면 봉지재가 형성된 표시소자의 측면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연기판 소재용 측면 봉지재의 유기막과 무기막을 교변 형성하는 방법을 개략적으로 표시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연기판 소재용 측면 봉지재의 개략적인 측면도.
도 4는 종래의 일반적인 유연기판용 봉지재가 구성된 봉지기판의 개략적인 평면도.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유연기판 소재용 측면 봉지재가 형성된 표시소자의 측면도를 보여주는 도 1로부터, 본 발명에 따른 유연기판 소재용 측면 봉지재는 투명기판(1)과 봉지기판(3) 사이에 형성된 측면 봉지재(2)로서, 투명기판과 봉지기판의 에지부에 형성되고, 주름이 접힌 형태의 봉지막으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 봉지막의 주름이 접힌 형태는 도 3에서와 같이 형성되어 양 기판이 유연기판인 경우 쿠션 역할을 하여 이들 모든 구성요소가 가요성을 갖게 되므로 유연기판의 구부러짐 정도에 따라 요구되는 인장력 확보가 용이하고 측면으로부터의 수분이나 산소의 침투를 방지하여 유연기판 소자의 수명을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

일반적으로 박막을 증착하게 되면 두께와 특성이 균일한 박막을 얻게 된다. 이러한 박막의 투습에 가장 큰 영향을 주는 변수는 박막의 밀도, 두께 그리고 접착력 등이라 할 수 있다. 따라서 발광 영역에 수직으로 들어오는 수분을 막을 수 있다고 하더라도 측면에서 들어오는 수분을 막을 수 없는 경우가 발생하게 된다. 그리고 봉지막 형성 공정은 유기 발광 소자가 구성된 다음에 수행하는 공정이며, 다층의 박막으로 측면을 통한 수분의 영향을 효과적으로 줄일 수 있다.

유연기판에서 투명기판의 상면은 불순물 이온이 확산되는 것을 방지하고, 수분이나 외기의 침투를 방지한다. 그리고 종래의 일반적인 유연기판용 봉지재가 구성된 봉지기판의 개략적인 평면도인 도 1로부터, 봉지기판 (100) 상에 봉지재 (110)가 형성되며, 상기 봉지재(110)의 내측에 내부 댐 (120)이 형성되며, 상기 내부 댐의 내측에 내부충진부(130)가 형성되며, 구동 회로로서 TFT를 형성한다.

상기 TFT는 여러 방식의 TFT가 구비될 수 있음은 물론이다. 상기 TFT의 활성층이 반도체 재료에 의해 형성되고, 이를 덮도록 게이트 절연막이 형성된다. 활성층은 아모퍼스 실리콘 또는 폴리 실리콘과 같은 무기재 반도체나, 유기 반도체가 사용될 수 있고, 소스 영역, 드레인 영역과 이들 사이의 채널 영역을 갖는다. 게이트 절연막상에는 게이트 전극이 구비되고, 이를 덮도록 층간 절연막이 형성된다. 또한 층간 절연막상에는 소스 및 드레인 전극이 구비되며, 이를 덮도록 평탄화막이 순차로 구비된다. 상술한 바와 같은 TFT의 적층 구조는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조의 TFT가 모두 적용 가능하다.

또한 유기 TFT는 저분자 또는 고분자 유기물로 구비될 수 있다. 저분자 유기물을 사용할 경우 홀 주입층(HIL:hole injection layer), 홀 수송층(HTL: hole transport layer), 유기 발광층(EML: emission layer), 전자 수송층(ETL: electron transport layer), 전자 주입층(EIL: electron injection layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있으며, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copperphthalocyanine), N, N-디(나프탈렌-1-일)-N, N'-디페닐-벤지딘 (N, N'-Di(naphthalene-1-yl)-N, N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3)등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이들 저분자 유기물은 마스크들을 이용하여 진공증착의 방법으로 형성될 수 있다.

또한 상기 고분자 유기물의 경우에는 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비된 구조를 가질 수 있으며, 이 때, 상기 홀 수송층으로 PEDOT를 사용하고, 발광층으로 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용한다.

또한 내부는 유연기판 소재를 사용하는 디스플레이에도 사용가능하다. 전술한 바와 같이 디스플레이부의 유기 발광 소자는 외부의 수분 또는 산소 등 외적 요인에 의해 쉽게 열화가 일어나기 때문에 봉지막은 외부의 산소 또는 수분 등이 디스플레이부로 침투하는 것을 방지한다.

본 발명에 따른 유연기판 소재용 측면 봉지재의 봉지막은 무기막 또는 유기막이 일층 이상으로 형성되거나, 상기 무기막과 상기 유기막을 교번하여 다층으로 형성할 수 있으나, 상기 무기막과 상기 유기막을 교번하여 다층으로 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유연기판 소재용 측면 봉지재의 유기막과 무기막을 교변 형성하는 방법을 개략적으로 표시한 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 유연기판 소재용 측면 봉지재가 무기막과 유기막이 교번하는 다층 구조인 경우, 유기막을 먼저 양방향으로 당긴 후 무기층을 형성하여 1층으로 하고, 여기에 유기막을 적층하고 양 방향으로 당긴 후 무기층을 다시 형성하여 2층으로 하고, 연속적으로 동일한 방식을 수 회 사용하여 무기막과 유기막이 교번하는 다층 구조의 측면 봉지재를 형성하는 것이다.

상기 무기막은 SiNx, SiOx, AlOx, SiCxNy, SiOxNy, 비결정성 탄소(amorphous carbon), InOx, YbOx 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

또한 상기 유기막은 parylene(poly-p-xylylene(PPX), poly-2-chloro-p-zylylene(PCPX) 또는 poly[2-methoxy-r-(2' ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene] 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

또한 유기 발광 디스플레이가 탑 에미션형인 경우 상기 무기막 및 유기막은 투명도가 높은 재료인 것이 바람직하다.

또한 상기 봉지막은 스퍼터(sputter), 열증착 (thermal evaporator), CVD(chemical vapor deposition), PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition), IBAD(ion beam assisted deposition), 및 ALD(atomic layer deposition) 등의 공법을 사용하여 성막할 수 있다.

한편, 유연기판 사용소자 중 유기 발광 소자는 그 발광 여부를 각 유기 발광 소자에 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터를 이용하여 제어하는지 여부에 따라 능동 구동형(AM: active matrix) 유기 발광 소자와 수동 구동형(PM: passive matrix) 유기 발광 소자로 나뉠 수 있고, 본 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 경우에는 능동 구동형 유기 발광 소자와 수동 구동형 유기 발광 소자 중 어느 것을 구비하는 경우에도 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 유연기판 소재용 측면 봉지재의 봉지막을 증착하기 위해 증착 소스로부터 봉지막을 형성할 재료를 증착하는데, 상술한 바와 같이, 상기 봉지막 재료는 무기재료인 SiNx, SiOx, AlOx, SiCxNy, SiOxNy, amorphous carbon, InOx, YbOx 등과 수지 등의 유기 재료 등이 추가로 포함될 수도 있고, 또한 PPX(parylene(poly-p-xylylene), PCPX(poly-2-chloro-p-zylylene),poly[2-methoxy-r-(2' ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene 등을 포함하는 유기재료가 사용될 수 있다.

한편, 진공 증착 방식으로 박막을 형성할 경우 증착 전 영역에 걸쳐 막 두께와 특성은 균일하게 된다. 기판의 영역별 온도 및 온도 구배는 봉지막의 전체 두께, 재료, 증착 방법에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 봉지막 형성시 PECVD 공법이 사용되는 경우, 본 발명은 디스플레이부가 위치하는 발광 영역은 100℃ 이하로 유지하고, 마스크의 열선을 가열하여 비발광 영역의 온도를 발광 영역보다 높은 140℃로 유지할 수 있다. 여기서 발광 영역의 유기 소자에 영향을 주지 않는 범위 내에서, 상기 마스크의 열선에 의해 가열되는 비발광 영역의 온도는 140℃ 이상으로 설정할 수 있다.

한편 본 발명에 따른 봉지막은 무기막 또는 유기막이 일층 이상으로 형성되거나, 상기 무기막과 상기 유기막이 교번하여 형성될 수 있는데, 봉지막이 다층 구조인 경우, 상기 방법에 따라 최하층 봉지막을 형성한 후, 전술된 공정에 의해, 순차적으로 다음 층의 봉지막을 형성한다. 전술한 바와 같이 본 발명의 봉지막은 측면을 효과적으로 구성함으로써 유연기판의 구부러짐 정도에 따라 요구되는 높은 인장력 확보가 용이하고 또한 측면 방향의 수분이나 산소의 침투를 방지하여 유기 발광 디스플레이 장치의 수명을 향상시킬 수 있게 된다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

1 : 투명기판 2 : 측면 봉지재
3 : 봉지기판 100 : 봉지기판
110 : 봉지재 120 : 내부 댐
130 : 내부충진부

Claims

투명기판과 봉지기판의 에지부에 형성된 봉지막으로서,
상기 봉지막은 상기 투명기판 또는 상기 봉지기판에 수평 방향으로 복수의 주름이 접힌 형태를 통해 가요성을 가지는 것을 특징으로 하는, 유연기판 소재용 측면 봉지재.
제1항에 있어서,
상기 봉지막은 무기막 또는 유기막이 일층 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는, 유연기판 소재용 측면 봉지재.
제1항에 있어서,
상기 봉지막은 무기막과 유기막이 교번하여 형성되어 적어도 하나 이상의 층으로 형성된 것을 특징으로 하는, 유연기판 소재용 측면 봉지재.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 무기막은 SiNx, SiOx, AlOx, SiCxNy, SiOxNy, 비결정성 탄소(amorphous carbon), InOx 및 YbOx 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는, 유연기판 소재용 측면 봉지재.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 유기막은 parylene(poly-p-xylylene, poly-2-chloro-p-zylylene) 또는 poly[2-methoxy-r-(2' ethylhexyloxy)-1,4-phenylene vinylene]로 형성된 것을 특징으로 하는, 유연기판 소재용 측면 봉지재.
제1항에 있어서,
상기 봉지막은 스퍼터(sputter), 열증착 (thermal evaporator), CVD(chemical vapor deposition), PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition), IBAD(ion beam assisted deposition), 및 ALD(atomic layer deposition) 중에서 선택된 하나의 공법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는, 유연기판 소재용 측면 봉지재.