KR101996436B1 - 박막 봉지 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

박막 봉지 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따라 기판; 상기 기판 위의 유기 발광 소자; 및 상기 유기 발광 소자 및 상기 기판 위에 형성된 봉지층을 포함하고, 상기 봉지층은 제1 유기 모노머로부터 형성된 중간층을 사이에 두고 교대로 적층되어 있는 무기층과 고분자 유기층을 포함하며, 상기 중간층의 일면은 상기 무기층 표면의 결합 사이트를 통하여 상기 무기층과 결합하고, 상기 중간층의 다른 일면은 중합 반응에 의하여 상기 유기층과 결합하는 유기 전계 발광 표시 장치를 개시한다.

Description

박막 봉지 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조 방법{Organic light emitting device having thin film encapsulation and method for fabricating the same}
본 발명은 박막 봉지 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무기막과 유기막이 적층된 구조를 갖는 박막 봉지 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 소자의 봉지 기술(encapsulation technology)은 봉지 기판과 유기 발광 소자가 구성된 기판을 접합하는 기판 접합 기술과 봉지 기판이 없이 박막 형태로 봉지막을 형성하는 박막 봉지 기술(thin film encapsulation technology)이 있다. 봉지 기판과 유기 발광 소자의 기판의 접합은 무기 프릿트(frit)를 이용하거나 유기 접착제를 이용한다. 박막 봉지는 패널 상부에 AlOx, SiNx, SiOx, SiON 등의 무기막을 사용할 수 있다.
박막 봉지용 무기막은 얇지만 밀도가 치밀하여 수분과 산소에 대한 베리어 특성을 갖는다. 그러나 무기막은 부서지기 쉬운(brittle) 특성이 있어서 스트레스에 의한 기계적 특성이 취약하다. 특히 유기 발광 소자의 제조 과정에서 기판에는 무수히 많은 파티클이 존재하게 되는데, 파티클 위의 무기막은 스트레스 영향을 많이 받으므로 무기막의 배리어 특성이 저하된다.
따라서 무기막 사이에 유기막을 도입하여 파티클 등 불규칙한 표면을 평탄화시키면서 무기막의 스트레스를 완화하는 구조가 도입되었다. 유기막으로는 아크릴, 실리콘(silicone), 에폭시 등을 사용한다.
　　일반적으로 유기 발광 소자의 신뢰성을 위하여 100℃ 정도까지는 열안정성을 가져야 한다. 그러나 고온에 장시간 노출시 무기막과 유기막 간 계면이 떨어지는(peel off) 현상이 발생한다. 　예를 들어, PECVD 공정으로 증착한 SiNx 막 위에 아크릴막을 증착한 경우 화학적으로 강한 결합을 하기 어렵기 때문에 열에 의해 SiNx 막과 아크릴막 계면이 떨어질 수 있다.
본 발명의 목적은 무기막과 유기막의 계면 접착력을 향상시켜 안정한 박막 봉지 구조를 갖는 유기 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따라 기판; 상기 기판 위의 유기 발광 소자; 및 상기 유기 발광 소자 및 상기 기판 위에 형성된 봉지층을 포함하고, 상기 봉지층은 제1 유기 모노머로부터 형성된 중간층을 사이에 두고 교대로 적층되어 있는 무기층과 고분자 유기층을 포함하며, 상기 중간층의 일면은 상기 무기층 표면의 결합 사이트를 통하여 상기 무기층과 결합하고, 상기 중간층의 다른 일면은 중합 반응에 의하여 상기 유기층과 결합하는 유기 전계 발광 표시 장치를 개시한다.
본 발명의 일 측면에 따라 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법을 개시한다. 상기 방법은 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 위에 유기 발광 소자를 형성하는 단계; 및 상기 유기 발광 소자 및 상기 기판 위에 제1 유기 모노머로부터 형성된 중간층을 사이에 두고 교대로 적층되어 있는 무기층과 고분자 유기층을 포함하는 봉지층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 중간층의 일면은 상기 무기층 표면의 결합 사이트를 통하여 상기 무기층과 결합하고, 상기 중간층의 다른 일면은 중합 반응에 의하여 상기 유기층과 결합한다.
중간층이 유기층과 무기층에 결합함으로써 유기층과 무기층의 접착력을 향상시켜서 열 스트레스에 의한 필링 오프의 발생을 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 중간층이 무기층과 유기층 사이에서 결합을 형성하는 과정을 개념적으로 도시한 다이어그램이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치(100)는 기판(10), 기판(10) 상의 유기 발광 소자(20) 및 유기 발광 소자(20)를 덮도록 상기 기판(10) 위에 형성된 봉지층(30)을 포함한다.
기판(10)은 유리 기판, 플라스틱 기판, 실리콘 또는 금속 등 다양한 재질의 기판을 이용할 수 있다. 기판(10)의 상면에는 기판(10)으로부터 상부의 박막 트랜지스터나 유기 발광 소자(20)로의 불순물 원소 또는 이온의 확산 및 수분 등의 침투를 방지하고 표면을 평탄화하기 위한 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있다. 또한, 기판(10) 위에는 유기 발광 소자(20)를 구동하기 위한 회로로서 박막 트랜지스터(미도시)가 형성되어 있다.
유기 발광 소자(20)는 제1 전극(21)과 제2 전극(23) 및 그 사이의 유기층(22)을 포함한다.
제1 전극(21)은 애노드 전극일 수 있으며, 이 경우 제1 전극(21)은 정공 주입이 용이하도록 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1 전극(21)은 투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제1 전극(21)은, 예를 들어, ITO(인듐 주석 산화물), IZO(인듐 아연 산화물), ZnO(아연 산화물), AZO(Al 도핑된 아연 산화물), In2O3(인듐 산화물) 또는 SnO2(주석 산화물)로 이루어질 수 있다. 또는 제1 전극(21)은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄:리튬(Al:Li), 칼슘(Ca), 은:산화인듐주석(Ag:ITO), 마그네슘:인듐(Mg:In) 또는 마그네슘:은(Mg:Ag) 등을 이용하여 반사형 전극으로 형성할 수도 있다. 상기 제1 전극(21)은 단일층 또는 2 이상의 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(21)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기 발광 소자 내의 유기층(22)은 적어도 발광층(EML: emissive layer)을 포함하며, 그 외에 정공 주입 및 수송, 전자 주입 및 수송, 전하 균형 등을 위한 층들을 추가로 포함할 수 있다.
제2 전극(23)은 캐소드전극일 수 있으며, 이 경우 제2 전극(23)은 낮은 일함수를 갖는 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 2 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 제2 전극(23)은 예를 들어 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있다. 제2 전극(23)이 투명 전극으로 구비될 때는 리튬(Li), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), LiF-Al, LiF-Ca 또는 이들의 화합물로 형성된 박막과 그 위의 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명한 도전성 물질로 형성된 보조 전극을 구비할 수 있다. 이와 달리, 제2 전극(23)이 반사형 전극으로 구비될 때에는 예를 들어 위의 리튬(Li), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), LiF-Al, LiF-Ca 또는 이들의 화합물로 형성될 수 있다.
봉지층(30)은 중간층(32)을 사이에 두고 교대로 적층되어 있는 무기층(31)과 유기층(33)으로 이루어져 있다.
무기층(31)은 예를 들어 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화 질화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄 산화질화물, 티타늄 산화물, 티타늄 질화물, 탄탈륨 산화물, 탄탈륨 질화물, 하프늄 산화물, 하프늄 질화물, 지르코늄 산화물, 지르코늄 질화물, 세륨 산화물, 세륨 질화물, 주석 산화물, 주석 질화물, 또는 마그네슘 산화물로 이루어질 수 있다. 무기층(31)은 생산성이나 소자 특성에 따라 최적 두께를 결정할 수 있다. 무기층(31)은 얇지만 밀도가 치밀하여 수분과 산소에 대한 장벽 특성을 갖는다.
유기층(33)은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 이소프렌계 수지, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 페릴렌계 수지, 이미드계 수지 또는 이들의 둘 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다. 유기층(33)은 무기층(31)의 특성, 생산성 및 디바이스 특성에 따라 최적 두께를 결정할 수 있다. 유기층(33)은 무기층(31)의 스트레스를 완화시키고, 평탄화 역할을 할 수 있다.
중간층(32)의 일면은 무기층(31) 표면의 결합 사이트를 통하여 무기층(31)과 결합하고, 중간층(32)의 다른 일면은 중합 반응에 의하여 유기층(33)과 결합하고 있다. 중간층(32)은 산소와 같은 무기층(31) 표면의 결합사이트와 결합할 수 있고, 유기층(33)과 중합반응에 의하여 결합할 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 중간층(32)은 중합 가능한 이중 결합을 포함하는 유기 화합물인 모노머로 이루어질 수 있다. 예를 들어 중간층(32)은 메타크릴레이트(methacrylate), 아크릴레이트(acrylate) 또는 에폭시(epoxy)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 메타크릴레이트의 히드록실 또는 카보닐 모이어티가 무기층(31) 표면의 결합 사이트, 예를 들어 산소나 수소 원자와 결합할 수 있고/있거나, 카보닐 또는 탄소-탄소 이중결합 모이어티가 중합반응에 의하여 유기층(33)과 결합할 수 있다. 중간층(32)은 무기층(31)과 유기층(33)의 접착 정도에 따라 최적 두께를 결정할 수 있다. 예를 들어 중간층(32)은 수십 Å의 두께로 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
봉지층(30)은 복수의 유기층(33)과 무기층(31)이 교대로 적층될 수 있고, 이들 유기층(33)과 무기층(31) 사이에 중간층(32)이 개재될 수 있다.
중간층(32)이 유기층(33)과 무기층(31)에 결합되어 있으므로 결국 유기층(33)과 무기층(31)의 접착력을 향상시켜서 열 스트레스 및 변형에 의한 필링 오프의 발생을 막을 수 있다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 기판(10)을 제공한다. 기판(10)은 유리 기판, 플라스틱 기판, 실리콘 또는 금속 등 다양한 재질의 기판을 이용할 수 있다. 기판(10)의 상면에는 기판(10)으로부터 상부의 박막 트랜지스터나 유기 발광 소자(20)로의 불순물 원소 또는 이온의 확산 및 수분 등의 침투를 방지하고 표면을 평탄화하기 위한 버퍼층(미도시)을 형성할 수 있다. 또한, 기판(10) 위에는 유기 발광 소자(20)를 구동하기 위한 회로로서 박막 트랜지스터(미도시)를 형성한다.
기판(10) 위에 상기 박막 트랜지스터(미도시)와 전기적으로 연결되어 있는 유기 발광 소자(20)를 형성한다. 유기 발광 소자(20)는 제1 전극(21)과 제2 전극(23) 및 그 사이의 유기층(22)을 포함한다.
제1 전극(21)은 애노드 전극일 수 있으며, 이 경우 제1 전극(21)은 정공 주입이 용이하도록 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택하여 형성할 수 있다. 상기 제1 전극(21)은 투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제1 전극(21)은, 예를 들어, ITO(인듐 주석 산화물), IZO(인듐 아연 산화물), ZnO(아연 산화물), AZO(Al 도핑된 아연 산화물), In2O3(인듐 산화물) 또는 SnO2(주석 산화물)로 형성할 수 있다. 또는 제1 전극(21)은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄:리튬(Al:Li), 칼슘(Ca), 은:산화인듐주석(Ag:ITO), 마그네슘:인듐(Mg:In) 또는 마그네슘:은(Mg:Ag) 등을 이용하여 반사형 전극으로 형성할 수도 있다. 상기 제1 전극(21)은 단일층 또는 2 이상의 다층 구조로 형성할 수 있다. 제1 전극(21)은 증착법 또는 스퍼터링법 등을 통하여 형성할 수 있다.
유기층(22)은 적어도 발광층(EML: emissive layer)을 포함하며, 그 외에 정공 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 정공 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 전자 주입층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 수송층(EIL: Electron Injection Layer) 등을 추가로 포함할 수 있다. 유기층(22)은 저분자 또는 고분자 물질로 형성할 수 있으며, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 정공주입층(HIL)은 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, DNTPD (N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine, N,N'-디페닐-N,N'-비스-[4-(페닐-m-톨일-아미노)-페닐]-비페닐-4,4'-디아민), m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine, 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine, 4,4',4"-트리스(N,N'-디페닐아미노)트리페닐아민), 2T-NATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine, 4,4',4"-트리스{N,-(2-나프틸)-N-페닐아미노}-트리페닐아민), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), Pani/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid, 폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), Pani/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid, 폴리아닐린/캠퍼술폰산) 또는 PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate) 또는 폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)) 등으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공 수송층(HTL)은 N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민), NPB(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine, N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine, 4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민) 등과 같은 트리페닐아민계 물질로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송층은 Alq3, BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline, 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole, 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-터트-부틸페닐-1,2,4-트리아졸), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole, 4-(나프탈렌-1-일)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토-N1,O8)-(1,1'-비페닐-4-오라토)알루미늄), Bebq2(beryllium bis(benzoquinolin-10-olate, 베릴륨 비스(벤조퀴놀리-10-노에이트)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthrascene, 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센) 등으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 주입층(EIL)은 LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, Liq 등의 물질을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 발광층(EML)은 호스트 물질과 도판트 물질을 포함하도록 형성할 수 있다.
호스트로서, 예를 들어, Alq3(트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄), CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl, 4,4'-비스(N-카바졸일)-1,1'-비페닐), PVK(poly(n-vinylcabazole), 폴리(n-비닐카바졸)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene, 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센), TCTA(4,4',4-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine, 4,4',4-트리스(카바졸-9-일)-트리페닐아민), TPBI(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene, 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠), TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl) anthracene, 3-터트-부틸-9,10-디(나프트-2-일) 안트라센), DSA(distyrylarylene, 디스티릴아릴렌), E3 또는 CDBP(4,4′-bis(9-carbazolyl)-2,2′-dimethyl-biphenyl, 4,4′-비스(9-카바졸일)-2,2′-디메틸-비페닐) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도펀트로서, PtOEP(Pt(II) octaethylporphine: Pt(II) 옥타에틸포르핀), Ir(piq)3 (tris(2-phenylisoquinoline)iridium: 트리스(2-페닐이소퀴놀린)이리듐), Btp2Ir(acac) (bis(2-(2'-benzothienyl)-pyridinato-N,C3')iridium(acetylacetonate): 비스(2-(2'-벤조티에닐)-피리디나토-N,C3')이리듐(아세틸아세토네이트)), Ir(ppy)3 (tris(2-phenylpyridine) iridium: 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐), Ir(ppy)2(acac) (Bis(2-phenylpyridine)(Acetylacetonato)iridium(III): 비스(2-페닐피리딘)(아세틸아세토) 이리듐(III)), Ir(mppy)3 (tris(2-(4-tolyl)phenylpiridine)iridium: 트리스(2-(4-톨일)페닐피리딘) 이리듐), C545T (10-(2-benzothiazolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-[1]benzopyrano [6,7,8-ij]-quinolizin-11-one: 10-(2-벤조티아졸일)-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7,-테트라하이드로-1H,5H,11H-[1]벤조피라노 [6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온), F2Irpic (Bis[3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl](picolinato)iridium(III): 비스[3,5-디플루오로-2-(2-피리딜)페닐(피콜리나토) 이리듐(III)), (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, DPVBi (4,4'-bis(2,2'-diphenylethen-1-yl)biphenyl: 4,4'-비스(2,2'-디페닐에텐-1-일)비페닐), DPAVBi (4,4'-Bis[4-(diphenylamino)styryl]biphenyl: 4,4'-비스(4-디페닐아미노스티릴)비페닐), TBPe (2,5,8,11-tetra-tert-butyl perylene: 2,5,8,11-테트라-터트-부틸 페릴렌) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(23)은 캐소드전극일 수 있으며, 이 경우 제2 전극(23)은 낮은 일함수를 갖는 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 2 이상의 혼합물을 사용하여 형성할 수 있다. 제2 전극(23)은 예를 들어 투명 전극 또는 반사형 전극으로 형성할 수 있다. 제2 전극(23)이 투명 전극일 경우 리튬(Li), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), LiF-Al, LiF-Ca 또는 이들의 화합물로 형성된 박막과 그 위의 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명한 도전성 물질로 형성된 보조 전극으로 형성할 수 있다. 이와 달리, 제2 전극(23)이 반사형 전극일 경우 예를 들어 위의 리튬(Li), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), LiF-Al, LiF-Ca 또는 이들의 화합물로 형성할 수 있다. 제2 전극(23)은 스퍼터 또는 진공증착법으로 형성할 수 있다.
유기 발광 소자(20) 위로 봉지층(30)을 형성한다.
봉지층(30)은 중간층(32)을 사이에 두고 교대로 적층되어 있는 무기층(31)과 유기층(33)으로 이루어져 있다.
무기층(31)은 예를 들어 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화 질화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 알루미늄 산화질화물, 티타늄 산화물, 티타늄 질화물, 탄탈륨 산화물, 탄탈륨 질화물, 하프늄 산화물, 하프늄 질화물, 지르코늄 산화물, 지르코늄 질화물, 세륨 산화물, 세륨 질화물, 주석 산화물, 주석 질화물, 또는 마그네슘 산화물로 형성할 수 있다. 무기층(31)은 생산성이나 소자 특성에 따라 최적 두께를 결정할 수 있다. 무기층(31)은 화학 기상 증착(CVD), 플라즈마 향상 화학 기상증착(PECVD), 스퍼터(sputter), 원자층 증착(ALD), 또는 열증착(thermal evaporation) 등의 방법으로 형성할 수 있다.
무기층(31) 표면에 중간층(32)과 결합할 결합 사이트를 형성한다. 상기 결합 사이트는 예를 들어 산소 원자층일 수 있다. 이를 위하여 무기층(31) 표면을 산소 플라즈마 또는 오존 플라즈마로 처리할 수 있다. 이러한 산소 또는 오존 플라즈마 처리에 의하여 무기층(31)의 표면의 M-H 결합이 M-OH 결합으로 변경될 수 있다. 여기서 M은 실리콘, 알루미늄, 티타늄, 탄탄륨, 하프늄, 지르코늄, 세륨, 주석, 마그네슘 등의 무기층(31)의 실리콘 또는 금속 원소를 지칭한다.
표면 처리된 무기층(31) 위에 중합 가능한 이중 결합, 예를 들면 비닐 그룹 또는 카보닐 그룹을 갖는 유기 모노머 및 광중합 개시제를 사용하여 예비 중간층(미도시)을 형성한다. 예비 중간층(미도시)은 예를 들어 메타크릴레이트(methacrylate), 아크릴레이트(acrylate) 또는 에폭시(epoxy)로 형성할 수 있다. 광중합 개시제는 예를 들어 아세토 페논계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티오크산톤계 화합물, 벤조인계 화합물, 트리아진계 화합물 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
예비 중간층(미도시)은 플래시 증발법(flash evaporator method), 잉크젯 공정, 스크린 프린팅 또는 스핀 코팅에 고온에서 기상 라디칼을 형성하는 개시 화학기상 증착(initiated chemical vapor deposition, iCVD) 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 예비 중간층(미도시)은 수십 Å의 두께로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예비 중간층(미도시)의 유기 모노머는 무기층(31)의 결합 사이트와 결합할 수 있다.
이어서 예비 중간층(미도시) 위에 예비 유기층(미도시)을 형성한다. 예비 유기층(미도시)은 예를 들어 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 이소프렌계 수지, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 페릴렌계 수지, 이미드계 수지의 모노머 또는 이들의 혼합물로 형성할 수 있다. 예비 유기층(미도시)은 예를 들어 플래시 증발법, 잉크젯 공정, 스크린 프린팅, 스핀 코팅 등의 방법으로 형성할 수 있다.
이어서 상기 예비 중간층(미도시) 및 예비 유기층(미도시)을 UV이나 열을 이용하여 경화시킨다. 경화를 통하여 예비 중간층(미도시)의 유기 모노머의 비닐 그룹이 예비 유기층(미도시)의 유기 모노머와 중합하고, 예비 유기층(미도시)의 유기 모노머는 예비 중간층(미도시)의 유기 모노머 및 유기층(미도시)의 다른 모노머와 중합한다. 이러한 중합에 의하여 중간층(32)이 유기층(33)과 결합하고, 유기층(33)은 수지층 또는 고분자층을 형성한다.
도 2는 일 실시예에 따라 중간층이 무기층과 유기층 사이에서 결합을 형성하는 과정을 개념적으로 도시한 다이어그램이다. 도 2를 참조하면, 무기층 표면의 -H 결합을 표면 처리에 의하여 -OH 결합으로 바꾼다. 표면 처리된 무기층 위에 비닐기를 갖는 유기 모노머 R1=CH2를 사용하여 R1 부분이 무기층의 O와 결합하고 비닐 그룹이 표면을 향하는 예비 중간층을 형성한다. 유기 모노머 R2를 사용하여 예비 유기층을 형성한다. 경화에 의하여 유기 모노머 R2와 예비 중간층의 비닐 그룹이 중합하여 결합을 형성한다. 중간층이 유기층과 무기층에 결합되어 있으므로 결국 유기층과 무기층의 접착력을 향상시켜서 열 스트레스에 의한 필링 오프의 발생을 막을 수 있다. 한편, 무기층의 표면의 결합 사이트는 -OH 에만 한정되는 것은 아니며, 예비 중간층의 유기 모노머의 중합 가능한 그룹이 비닐 그룹에만 한정되는 것은 아니다.
10: 기판 20: 유기 발광 소자
30: 봉지층 31: 무기층
32: 중간층 33: 유기층

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 위의 유기 발광 소자; 및
    상기 유기 발광 소자 및 상기 기판 위에 형성된 봉지층을 포함하고,
    상기 봉지층은 제1 유기 모노머로부터 형성된 중간층을 사이에 두고 교대로 적층되어 있는 무기층과 고분자 유기층을 포함하며, 상기 제1 유기 모노머는 실란 커플링제를 포함하지 않으며, 상기 중간층의 일면은 상기 무기층과 결합되어 있고, 상기 중간층의 다른 일면은 중합 반응에 의하여 상기 고분자 유기층과 결합되어 있는 유기 전계 발광 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 중간층의 상기 제1 유기 모노머는 중합 가능한 이중 결합을 포함하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 중간층의 상기 제1 유기 모노머는 메타크릴레이트(methacrylate), 아크릴레이트(acrylate) 또는 에폭시(epoxy)를 포함하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 고분자 유기층은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 이소프렌계 수지, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 페릴렌계 수지, 이미드계 수지 또는 이들의 둘 이상의 혼합물을 포함하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 무기층은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화 질화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 티타늄 산화물, 티타늄 질화물, 탄탈륨 산화물, 탄탈륨 질화물, 하프늄 산화물, 하프늄 질화물, 지르코늄 산화물, 지르코늄 질화물, 세륨 산화물, 세륨 질화물, 주석 산화물 또는 주석 질화물을 포함하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 무기층은 그 표면의 결합 사이트를 통하여 상기 중간층과 결합되어 있는 전계 발광 표시 장치.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 결합 사이트는 -OH 기에서 유래한 전계 발광 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 봉지층은 복수의 무기층, 상기 복수의 무기층 사이의 유기층, 상기 무기층과 상기 유기층 사이의 상기 중간층을 포함하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 유기 발광층을 포함하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 또는 전자 수송층의 적어도 하나를 더 포함하는 유기 전계 발광 표시 장치.
  11. 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 위에 유기 발광 소자를 형성하는 단계; 및
    상기 유기 발광 소자 및 상기 기판 위에 제1 유기 모노머로부터 형성된 중간층을 사이에 두고 교대로 적층되어 있는 무기층과 고분자 유기층을 포함하는 봉지층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 유기 모노머는 실란 커플링제를 포함하지 않으며,
    상기 중간층의 일면은 상기 무기층 표면의 결합 사이트를 통하여 상기 무기층과 결합하고, 상기 중간층의 다른 일면은 중합 반응에 의하여 상기 유기층과 결합하는 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 봉지층을 형성하는 단계는
    상기 무기층을 형성하는 단계;
    상기 무기층 표면에 상기 제1 유기 모노머와 결합할 결합 사이트를 형성하는 단계;
    상기 무기층 위에 상기 제1 유기 모노머가 상기 무기층 표면의 상기 결합 사이트와 결합하는 예비 중간층을 형성하는 단계;
    상기 예비 중간층 위에 제2 유기 모노머를 사용하여 예비 유기층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 유기 모노머와 상기 제2 유기 모노머를 경화시켜서 상기 중간층과 상기 유기층을 형성하는 단계를 포함하는 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 예비 중간층을 형성하는 단계는 플래시 증발법(flash evaporator method), 잉크젯 공정, 스크린 프린팅 또는 스핀 코팅에 의하여 수행되는 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제12 항에 있어서, 상기 예비 중간층을 형성하는 단계는 개시 화학기상 증착(initiated chemical vapor deposition, iCVD) 에 의하여 수행되는 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 예비 중간층을 형성하는 단계는 상기 제1 유기 모노머와 함께 광중합 개시제를 더 사용하는 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제12 항에 있어서, 상기 제1 유기 모노머는 중합 가능한 이중 결합을 포함하고, 상기 이중 결합을 포함하는 부분은 상기 예비 중간층의 표면에 위치하는 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제16 항에 있어서, 상기 이중 결합을 포함하는 부분은 비닐 그룹 또는 카보닐 그룹을 포함하는 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제12 항에 있어서, 상기 제1 유기 모노머는 메타크릴레이트(methacrylate), 아크릴레이트(acrylate), 또는 에폭시(epoxy)를 포함하는 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제12 항에 있어서, 상기 예비 유기층은 플래시 증발법, 잉크젯 공정, 스크린 프린팅 또는 스핀 코팅의 방법으로 형성하는 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제12 항에 있어서, 상기 경화는 열경화 또는 UV 경화를 포함하는 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법.
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