KR102072806B1 - 유기 발광 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 발광 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는, 기판, 상기 기판 상의 디스플레이부 및 상기 디스플레이부를 밀봉하는 봉지층을 포함하고, 상기 봉지층은, 저온 점도 변화(Low temperature viscosity transition) 무기물로 형성되고, 상기 봉지층은 질소를 포함할 수 있다. 이에 의해, 봉지층의 광 투과도 및 밀봉 특성이 향상되어, 유기 발광 디스플레이 장치의 신뢰성이 향상될 수 있다.

Description

유기 발광 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법 {Organic light emitting display device and method of manufacturing the same}
본 발명은 유기 발광 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 광 투과성과 밀봉 특성이 우수한 봉지층을 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 디스플레이 장치는 정공 주입 전극과 전자 주입 전극 그리고 이들 사이에 형성되어 있는 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자를 구비하며, 정공 주입 전극에서 주입되는 정공과 전자 주입 전극에서 주입되는 전자가 유기 발광층에서 결합하여 생성된 엑시톤(exiton)이 여기 상태(exited state)로부터 기저 상태(ground state)로 떨어지면서 빛을 발생시키는 자발광형 디스플레이 장치다.
자발광형 디스플레이 장치인 유기 발광 디스플레이 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 디스플레이 장치로 주목받고 있다.
다만, 유기 발광 디스플레이 장치는 외부의 수분이나 산소 등에 의해 열화되는 특성을 가지므로, 외부의 수분이나 산소 등으로부터 유기 발광 소자를 보호하기 위하여 유기 발광 소자를 밀봉하여야 한다. 또한, 유기 발광 소자를 밀봉하기 위한 봉지층은 일정 수준 이상의 광투과도를 유지하여야 한다.
본 발명의 목적은, 광 투과성 및 밀봉 특성이 우수한 봉지층을 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는, 기판, 상기 기판상의 디스플레이부 및 상기 디스플레이부를 밀봉하는 봉지층을 포함하고, 상기 봉지층은, 저온 점도 변화(Low temperature viscosity transition) 무기물로 형성되고, 상기 봉지층은 질소를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 봉지층은 주석 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 봉지층은 P2O5, BPO4, SnF2 또는 WO3를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 주석 산화물은 SnO2이고, 상기 SnO2의 함량은 상기 디스플레이부에 근접한 영역보다 상기 봉지층의 표면 영역에서 상대적으로 높을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 봉지층은 상기 기판 상에도 형성될 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는, 기판, 상기 기판 상의 디스플레이부 및 상기 디스플레이부를 밀봉하는 봉지층을 포함하고, 상기 봉지층은 순차적으로 적층된 제1 봉지층과 제2 봉지층을 포함하고, 상기 제1 봉지층과 상기 제2 봉지층은 저온 점도 변화(Low temperature viscosity transition) 무기물로 형성되며, 상기 제1 봉지층은 질소를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 봉지층과 상기 제2 봉지층은 주석 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 주석산화물은 SnO2이고, 상기 제2 봉지층의 상기 SnO2 함량이 상기 제1 봉지층의 상기 SnO2 함량보다 클 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 봉지층의 두께가 상기 제1 봉지층의 두께보다 두꺼울 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법은, 기판 상에 디스플레이부를 형성하는 단계 및 상기 디스플레이부를 밀봉하는 봉지층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 봉지층을 형성하는 단계는, 저온 점도 변화(Low temperature viscosity transition) 무기물을 스퍼터링에 의해 상기 디스플레이부 상에 증착하고, 증착된 상기 저온 점도 변화 무기물을 힐링하는 단계는 포함하고, 상기 스퍼터링시 아르곤 가스와 질소 가스를 함께 주입할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 질소 가스의 주입량은 상기 아르곤 가스 대비 0.005 내지 0.1일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 봉지층 상에 제2 봉지층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 봉지층은, 스퍼터링에 의해 상기 저온 점도 변화 무기물을 증착하여 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 봉지층의 형성시, 아르곤 가스와 산소 가스를 함께 주입할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 저온 점도 변화 무기물은 주석 산화물을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 저온 점도 변화 무기물은 P2O5, BPO4, SnF2 또는 WO3를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 주석 산화물은 SnO2이고, 상기 제2 봉지층의 상기 SnO2의 함량이 상기 봉지층의 상기 SnO2의 함량 보다 클 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 봉지층의 두께가 상기 봉지층의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 봉지층을 형성한 후에, 상기 봉지층과 상기 제2 봉지층을 동시에 힐링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 봉지층의 광 투과도 및 밀봉 특성이 향상되어, 유기 발광 디스플레이 장치의 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터도 도출될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 유기 발광 디스플레이 장치의 디스플레이부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 유기 발광 디스플레이 장치의 제조순서를 나타낸 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명함에 있어 실질적으로 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 유기 발광 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 유기 발광 디스플레이 장치의 디스플레이부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치(10)는, 기판(100), 기판(100) 상에 형성된 디스플레이부(200) 및 디스플레이부(200)를 밀봉하는 봉지층(300)을 포함할 수 있다.
기판(100)은 SiO2를 주성분으로 하는 투명한 유리 재질로 이루어질 수 있다. 다만, 기판(100)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 투명한 플라스틱 재로 형성할 수도 있다. 기판(100)을 형성하는 플라스틱 재는 절연성 유기물일 수 있는데, 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR, polyacrylate), 폴리에테르이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, polyethyelenennapthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide: PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스트리아세테이트(TAC), 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트(celluloseacetatepropionate: CAP)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 유기물일 수 있다.
한편, 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.
디스플레이부(200)는 유기 박막 트랜지스터 층(200a)과 화소부(200b)를 구비할 수 있다. 화소부(200b)는 유기 발광 소자(OLED)일 수 있다. 이하에서는 도 2를 참조하여 디스플레이부(200)를 보다 자세히 설명한다.
기판(100)상에는 버퍼층(212)이 형성될 수 있다. 버퍼층(212)은 기판(100)을 통한 불순 원소의 침투를 방지하며 기판(100)상부에 평탄한 면을 제공하는 것으로서, 버퍼층(212)은 이러한 역할을 수행할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(212)은 실리콘 옥사이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 알루미늄옥사이드, 알루미늄나이트라이드, 티타늄옥사이드 또는 티타늄나이트라이드 등의 무기물이나, 폴리이미드, 폴리에스테르, 아크릴 등의 유기물을 함유할 수 있고, 예시한 재료들 중 복수의 적층체로 형성될 수 있다.
이와 같은 버퍼층(212)은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deosition)법, APCVD(atmospheric pressure CVD)법, LPCVD(low pressure CVD)법 등 다양한 증착 방법에 의해 증착될 수 있다.
활성층(221)은 버퍼층(212) 상에서 실리콘과 같은 무기질 반도체나, 유기 반도체에 의해 형성될 수 있다. 또한, 활성층(221)은 소스 영역, 드레인 영역과 이들 사이의 채널 영역을 갖는다. 예를 들어, 비정질 실리콘을 사용하여 활성층(221)을 형성하는 경우 비정질 실리콘층을 기판(100) 전면에 형성한 후 이를 결정화하여 다결정 실리콘층을 형성하고, 패터닝한 후 가장자리의 소스 영역 및 드레인 영역에 불순물을 도핑하여 소스 영역, 드레인 영역 및 그 사이의 채널 영역을 포함하는 활성층(221)을 형성할 수 있다.
활성층(221) 상에는 게이트 절연막(213)이 형성된다. 게이트 절연막(213)은 활성층(221)과 게이트 전극(222)을 절연하기 위한 것으로 SiNx, SiO2 등과 같은 무기물로 형성할 수 있다.
게이트 절연막(213) 상부의 소정 영역에는 게이트 전극(222)이 형성된다. 게이트 전극(222)은 박막 트랜지스터(TFT)의 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결되어 있다.
게이트 전극(222)은 Au, Ag, Cu, Ni, Pt, Pd, Al, Mo를 함유할 수 있고, Al:Nd, Mo:W 합금 등과 같은 합금을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않고 설계 조건을 고려하여 다양한 재질로 형성할 수 있다.
게이트 전극(222) 상에 형성되는 층간 절연막(214)은 게이트 전극(222)과 소스 및 드레인 전극(223) 사이의 절연을 위한 것으로, SiNx, SiO2 등과 같은 무기물로 형성할 수 있다.
층간 절연막(214)상에는 소스 및 드레인 전극(223)이 형성된다. 구체적으로, 층간 절연막(214) 및 게이트 절연막(213)은 활성층(221)의 소스 영역 및 드레인 영역을 노출하도록 형성되고, 이러한 활성층(221)의 노출된 소스 영역 및 드레인 영역과 접하도록 소스 및 드레인 전극(223)이 형성된다.
한편, 도 2는 활성층(221)과, 게이트 전극(222)과, 소스 및 드레인 전극(223)을 순차적으로 포함하는 탑 게이트 방식(top gate type)의 박막 트랜지스터(TFT)를 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 게이트 전극(222)이 활성층(221)의 하부에 배치될 수도 있다.
이와 같은 박막 트랜지스터(TFT) 층(200a)은 화소부(200b)에 전기적으로 연결되어 화소부(200b)를 구동하며, 평탄화막(215)으로 덮여 보호된다.
평탄화막(215)은 무기 절연막 및/또는 유기 절연막을 사용할 수 있다. 무기 절연막으로는 SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST, PZT 등이 포함되도록 할 수 있고, 유기 절연막으로는 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 등이 포함되도록 할 수 있다. 또한, 평탄화막(215)은 무기 절연막과 유기 절연막의 복합 적층체로도 형성될 수 있다.
평탄화막(215) 상에는 화소부(200b)가 형성되며, 화소부(200b)는 화소 전극(231), 중간층(232) 및 대향 전극(233)을 구비할 수 있다.
화소 전극(231)은 평탄화막(215)상에 형성되고, 평탄화막(215)에 형성된 컨택홀(230)을 통하여 소스 및 드레인 전극(223)과 전기적으로 연결된다.
화소 전극(231)은 반사 전극일 수 있으며, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, 반사막 상에 형성된 투명 또는 반투명 전극층을 구비할 수 있다. 투명 또는 반투명 전극층은 인듐틴옥사이드(ITO; indium tin oxide), 인듐징크옥사이드(IZO; indium zinc oxide), 징크옥사이드(ZnO; zinc oxide), 인듐옥사이드(In2O3; indium oxide), 인듐갈륨옥사이드(IGO; indium gallium oxide) 및 알루미늄징크옥사이드(AZO; aluminum zinc oxide)를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다.
화소 전극(231)과 대향되도록 배치된 대향 전극(233)은 투명 또는 반투명 전극일 수 있으며, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 및 이들의 화합물을 포함하는 일함수가 작은 금속 박막으로 형성될 수 있다. 또한, 금속 박막 위에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명 전극 형성용 물질로 보조 전극층이나 버스 전극을 더 형성할 수 있다.
따라서, 대향 전극(233)은 중간층(232)에 포함된 유기 발광층(미도시)에서 방출된 광을 투과시킬 수 있다. 즉, 유기 발광층(미도시)에서 방출되는 광은 직접 또는 반사 전극으로 구성된 화소 전극(231)에 의해 반사되어, 대향 전극(233) 측으로 방출될 수 있다.
그러나, 본 실시예의 유기 발광 디스플레이 장치(10)는 전면 발광형으로 제한되지 않으며, 유기 발광층(미도시)에서 방출된 광이 기판(100) 측으로 방출되는 배면 발광형일 수도 있다. 이 경우, 화소 전극(231)은 투명 또는 반투명 전극으로 구성되고, 대향 전극(233)은 반사 전극으로 구성될 수 있다. 또한, 본 실시예의 유기 발광 디스플레이 장치(10)는 전면 및 배면 양 방향으로 광을 방출하는 양면 발광형일 수도 있다.
한편, 화소 전극(231)상에는 절연물로 화소 정의막(216)이 형성된다. 화소 정의막(216)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유기 절연 물질로, 스핀 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 화소 정의막(216)은 화소 전극(231)의 소정의 영역을 노출하며, 노출된 영역에 유기 발광층을 포함하는 중간층(232)이 위치한다.
중간층(232)에 포함된 유기 발광층(미도시)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물일 수 있으며, 중간층(232)은 유기 발광층(미도시) 이외에 홀 수송층(HTL; hole transport layer), 홀 주입층(HIL; hole injection layer), 전자 수송층(ETL; electron transport layer) 및 전자 주입층(EIL; electron injection layer) 등과 같은 기능층을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 봉지층(300)은 디스플레이부(200)를 전체적으로 덮도록 형성되어, 외부의 습기 및 산소가 디스플레이부(200)로 침투하는 것을 방지한다. 특히, 봉지층(300)은 디스플레이부(200)의 면적 보다 넓은 면적으로 형성되어 그 가장자리가 모두 기판(100)과 접하도록 형성될 수 있고, 이에 의해 외기의 침투를 더욱 견고히 차단할 수 있다.
이와 같은 봉지층(300)은 저온 점도 변화(Low temperature Viscosity Transition, LVT) 무기물로 형성될 수 있으며, 질소를 포함할 수 있다.
여기서 '점도 변화 온도'는 저온 점도 변화 무기물에 유동성(fluidity)을 제공할 수 있는 최소 온도를 의미하는 것으로, 이는 유기 발광 소자에 포함된 물질의 변성 온도보다 작을 수 있다. 또한, '유기 발광 소자에 포함된 물질의 변성 온도'란 유기 발광 소자에 포함된 물질의 화학적 및/또는 물리적 변성을 초래할 수 있는 온도를 의미한다. 예를 들어, 상기 '유기 발광 소자에 포함된 물질의 변성 온도'는 발광 소자의 중간층(232)에 포함된 유기물의 유리 전이 온도(Tg)를 의미할 수 있다. 상기 유리 전이 온도는, 예를 들면, 유기 발광 소자에 포함된 물질에 대하여 TGA(Thermo Gravimetric Analysis) 및 DSC(Differential Scanning Calorimetry)를 이용한 열분석(N2 분위기, 온도구간: 상온~ 600℃ (10℃/min)-TGA, 상온에서 400℃까지-DSC, Pan Type: Pt Pan in 일회용 Al Pan(TGA), 일회용 Al pan(DSC))을 수행한 결과로부터 도출될 수 있으며, 이는 당업자가 용이하게 인식할 수 있는 것이다.
유기 발광 소자에 포함된 물질의 변성 온도는 예를 들면, 130℃를 초과할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 유기 발광 소자에 포함된 물질에 대하여 상술한 바와 같은 TGA 분석을 통하여 용이하게 측정할 수 있는 것이다.
저온 점도 변화 무기물의 점도 변화 온도는, 80℃ 이상, 예를 들면, 80℃ 내지 130℃일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 저온 점도 변화 무기물의 점도 변화 온도는 예를 들면, 80℃ 내지 120℃ 또는 100℃ 내지 120℃일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
저온 점도 변화 무기물은 1종의 화합물로 이루어지거나, 2종 이상의 화합물로 이루어진 혼합물일 수 있다.
저온 점도 변화 무기물은 주석 산화물(예를 들면, SnO 또는 SnO2)을 포함할 수 있다. 저온 점도 변화 무기물이 SnO를 포함할 경우, 상기 SnO의 함량은 20중량% 내지 100중량%일 수 있다.
또한, 저온 점도 변화 무기물은, 인 산화물(예를 들면, P2O5), 보론 포스페이트(BPO4), 주석 불화물(예를 들면, SnF2), 니오브 산화물(예를 들면, NbO) 및 텅스텐 산화물(예를 들면, WO3) 중 1종 이상을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 저온 점도 변화 무기물은,
- SnO;
- SnO 및 P2O5;
- SnO 및 BPO4;
- SnO, SnF2 및 P2O5;
- SnO, SnF2, P2O5 및 NbO; 또는
- SnO, SnF2, P2O5 및 WO3;
를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 저온 점도 변화 무기물은 하기 조성을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
1) SnO(100wt%);
2) SnO(80wt%) 및 P2O5(20wt%);
3) SnO(90wt%) 및 BPO4(10wt%);
4) SnO(20-50wt%), SnF2(30-60wt%) 및 P2O5(10-30wt%) (여기서, SnO, SnF2 및 P2O5의 중량 합은 100wt%임);
5) SnO(20-50wt%), SnF2(30-60wt%), P2O5(10-30wt%) 및 NbO(1-5wt%) (여기서, SnO, SnF2, P2O5 및 NbO의 중량 합은 100wt%임); 또는
6) SnO(20-50wt%), SnF2(30-60wt%), P2O5(10-30wt%) 및 WO3(1-5wt%) (여기서, SnO, SnF2, P2O5 및 WO3의 중량 합은 100wt%임).
예를 들어, 저온 점도 변화 무기물은, SnO(42.5wt%), SnF2 (40wt%), P2O5(15wt%) 및 WO3(2.5wt%)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 봉지층(300)을 형성하는 방법을 보다 상세히 설명한다.
봉지층(300)은 상술한 저온 점도 변화 무기물을 스퍼터링법, 진공 증착법, 저온 증착법, 플라즈마 강화 화학적 기상 증착법(PCVD), 플라즈마 이온 지원 증착법(PIAD), 전자 빔 코팅법 또는 이온 플레이팅법 등의 방법으로 디스플레이부(200) 상에 저온 점도 변화 무기물의 예비층(미도시)을 증착한 후, 힐링(Healing) 단계를 수행하여 형성할 수 있다.
일 예로, 저온 점도 변화 무기물의 예비층(미도시)은, SnO-SnF2-P2O5-WO3 조성을 가지는 타겟을 이용한 스퍼터링 방식을 통해 성막할 수 있다. 스퍼터링 방식은 구체적으로 dual rotary target 방식을 적용하고, 기판(100)이 움직이면서 스캔하는 방식을 사용할 수 있다.
한편, 스퍼터링 시 아르곤 가스와 함께 질소가스를 주입한다. 스퍼터링 시 질소 가스를 주입하면, 질소에 의해 타겟 또는 저온 점도 변화 무기물의 예비층(미도시)에 포함된 탄소 등의 불순물을 제거할 수 있다. 탄소 등의 불순물은 봉지층(300)의 광투과율을 저감시키는 원인이 되는바, 질소 가스를 주입함으로써 탄소 등의 불순물을 제거하여 봉지층(300)의 광투과도를 향상시킬 수 있다. 또한, 스퍼터링 시 질소 가스를 주입함에 따라 봉지층(300)에 질소가 포함되고, 이에 의해 봉지층(300)의 압축응력이 저감될 수 있다.
한편, 스퍼터링시 질소 가스를 아르곤 가스와 함께 주입한다는 것은, 산소의 부존재 조건하에서 스퍼터링이 수행되는 것을 의미한다. 이처럼 산소의 부존재 조건 하에서 스퍼터링을 진행하면, 스퍼터링 과정 중에 산소에 의해 유기 발광 소자의 유기 발광층과 대향 전극(233)이 산화되는 것을 방지할 수 있다.
질소 가스의 주입량은 아르곤 가스 대비 0.005 내지 0.1일 수 있다. 질소 가스의 주입량이 아르곤 가스 대비 0.005 보다 작은 경우는 탄소 등의 불순물을 제거하는 효과가 미비하여 봉지층(300)의 광투과율이 감소될 수 있다. 반면에, 질소 가스의 주입량이 아르곤 가스 대비 0.1보다 큰 경우는 봉지층(300)의 치밀도가 감소하여 봉지층(300)의 배리어 특성이 감소될 수 있다. 따라서, 질소 가스의 주입량은 아르곤 가스 대비 0.005 내지 0.1인 것이 바람직하다.
다만, 본 발명은 이에 한하지 않는다. 즉, 봉지층(300)의 광투과율의 확보를 위해 전체 주입되는 가스대비 5% 미만으로 산소를 함께 주입할 수도 있다.
한편, 상술한 바에 의해 형성된 저온 점도 변화 무기물의 예비층(미도시)은 핀홀과 같은 결함(defect)을 포함할 수 있다. 핀홀은 외부 환경 물질, 예를 들면, 수분, 산소 등의 이동 통로가 될 수 있어, 진행성 암점 형성의 원인이 될 수 있는 바, 유기 발광 장치 수명 저하의 원인이 될 수 있다. 따라서, 저온 점도 변화 무기물의 예비층(미도시)을 디스플레이부(200) 상에 증착한 후에는, 힐링 단계를 수행하여 핀홀 등의 결함을 제거한다.
힐링 단계는 저온 점도 변화 무기물의 점도 변화 온도 이상의 온도에서 수행된다. 예를 들어, 힐링 단계는, 저온 점도 변화 무기물의 점도 변화 온도 이상 내지 유기 발광 소자에 포함된 물질의 변성 온도 미만의 범위에서 저온 점도 변화 무기물을 열처리함으로써 수행될 수 있다. 여기서, '저온 점도 변화 무기물의 점도 변화 온도'는 저온 점도 변화 무기물의 조성에 따라 상이하고, '유기 발광 소자에 포함된 물질의 변성 온도'는 상기 유기 발광 소자에 사용된 물질에 따라 상이할 것이나, 저온 점도 변화 무기물의 조성 및 유기 발광 소자에 사용된 물질의 성분에 따라 당업자가 용이하게 인식(예를 들면, 유기 발광 소자에 포함된 물질에 대한 TGA 분석 결과로부터 도출되는 Tg 온도 평가 등)할 수 있는 것이다.
예를 들어, 상기 힐링 단계는, 80℃ 내지 130℃의 범위에서 1시간 내지 3시간 동안(예를 들면, 110℃에서 2시간 동안) 상기 저온 점도 변화 무기물의 예비층(미도시)을 열처리함으로써 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 힐링 단계의 온도가 상술한 바와 같은 범위를 만족함으로써, 상기 저온 점도 변화 무기물의 예비층(미도시)의 유동화가 가능해 지고, 유기 발광 소자의 변성이 방지될 수 있다.
또한, 상기 힐링 단계는, 저온 점도 변화 무기물의 예비층(미도시)의 핀홀을 통한 유기 발광 소자의 외부 환경 노출을 방지하기 위하여, 진공 분위기 또는 불활성 가스 분위기(예를 들면, N2 분위기, Ar 분위기 등) 하의 IR 오븐에서 수행될 수 있다.
이와 같은 힐링 단계에 의하여, 저온 점도 변화 무기물의 예비층(미도시)은 유동화(fluidized)될 수 있다. 따라서, 상기 힐링 단계시, 상기 저온 점도 변화 무기물의 예비층(미도시) 중 핀홀에 상기 저온 점도 변화 무기물이 흘러 충진될 수 있다. 그 결과, 결함이 제거되어 막질이 치밀한 봉지층(300)이 형성될 수 있다.
한편, 봉지층(300)에 포함된 저온 점도 변화 무기물은 대기 중의 산소와 결합될 수 있다. 따라서, 봉지층(300)은 표면 영역에서 상대적으로 높은 SnO2의 함량을 가지며, 디스플레이부(200) 측으로 접근할수록 SnO의 함량이 상대적으로 높을 수 있다. 봉지층(300)에 포함된 SnO2는 봉지층(300)의 치밀도와, 광 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 유기 발광 디스플레이 장치의 제조순서를 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 유기 발광 디스플레이 장치(20)는 기판(100), 기판(100) 상에 형성된 디스플레이부(200) 및 디스플레이부(200)를 밀봉하는 봉지층(400)을 포함할 수 있다.
기판(100) 및 디스플레이부(200)는 도 1 및 도 2에서 도시하고 설명한 바와 동일하므로, 이하에서는 반복하여 설명하지 않는다.
봉지층(400)은 순차적으로 적층된 제1 봉지층(410)과 제2 봉지층(420)을 포함할 수 있다.
제1 봉지층(410)은 도 1에서 설명한 봉지층(300)과 실질적으로 동일하다. 즉, 제1 봉지층(410)은 저온 점도 변화(Low temperature Viscosity Transition, LVT) 무기물로 형성될 수 있다. 또한, 제1 봉지층(410)은 질소를 포함함으로써, 압축응력이 감소될 수 있다.
제 2 봉지층(420)은 1종의 화합물 또는 2종 이상의 화합물로 이루어진 저온 점도 변화 무기물로 형성될 수 있다. 제2 봉지층(420)은 제1 봉지층(410)에 비해 풍부한 SnO2를 포함하여 치밀한 막질을 가지고 봉지층(400)의 광 투과율을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 4의 순서도를 참조하여 유기 발광 디스플레이 장치(20)의 제조 방법을 설명한다.
유기 발광 디스플레이 장치(20)의 제조방법은 기판(100) 상에 디스플레이부(200)를 형성하는 단계(S10), 디스플레이부(200) 상에 제1 봉지층(410)을 형성하는 단계(S20) 및 제1 봉지층(410) 상에 제2 봉지층(420)을 형성하는 단계(S30)를 포함한다.
디스플레이부(200)는 도 2에서 설명한 바와 동일하고, 공지된 다양한 유기 발광 디스플레이가 적용될 수 있으므로, 이의 구체적인 제조 방법은 생략한다.
제1 봉지층(410)과 제2 봉지층(420)은 저온 점도 변화 무기물을 스퍼터링법, 진공 증착법, 저온 증착법, 플라즈마 강화 화학적 기상 증착법(PCVD), 플라즈마 이온 지원 증착법(PIAD), 전자 빔 코팅법 또는 이온 플레이팅법 등의 방법으로 디스플레이부(200) 상에 증착한 후, 증착된 저온 점도 변화 무기물을 힐링(Healing)하는 단계를 수행하여 형성할 수 있다.
일 예로, 제1 봉지층(410)과 제2 봉지층(420)은, SnO-SnF2-P2O5-WO3 조성을 가지는 타겟을 이용한 스퍼터링 방식을 통해 성막할 수 있다. 스퍼터링 방식은 구체적으로 dual rotary target 방식을 적용하고, 기판(100)이 움직이면서 스캔하는 방식을 사용할 수 있다.
제1 봉지층(410)은 도 1에서 도시하고 설명한 봉지층(도 1의 300)과 실질적으로 동일하다. 제1 봉지층(410)은, 스퍼터링시 아르곤 가스와 질소 가스를 함께 주입하여 형성한다. 스퍼터링 시 질소 가스를 주입하면, 질소가 광투과율을 저하시키는 탄소 등의 불순물을 제거함으로써, 제1 봉지층(410)의 광 투과율이 향상될 수 있다. 또한, 산소의 부존재 조건에서 스퍼터링이 진행됨에 따라, 산소에 의해 유기 발광 소자의 유기 발광층과 대향 전극(도 2의 233)이 산화되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제1 봉지층(410)은 SnO2를 포함할 수 있으나, 이의 함량은 디스플레이부(200)에 근접한 영역보다 제1 봉지층(410)의 표면 영역에서 상대적으로 높을 수 있다.
제2 봉지층(420)은 스퍼터링시 아르곤 가스와 함께 산소 가스를 주입하여 형성한다. 산소 가스와 아르곤 가스의 주입량은 0.005 내지 1: 1일 수 있다. 한편, 제1 봉지층(410)이 산소에 의해 유기 발광 소자의 유기 발광층과 대향 전극(도 2의 233)이 산화되는 것을 방지하는 배리어 층으로 작용하므로, 제2 봉지층(420)의 형성시 산소 가스의 주입량을 증가시킬 수 있다. 이에 의해 제2 봉지층(420)에는 SnO가 산화되어 형성되는 SnO2가 제1 봉지층(410)보다 많이 포함될 수 있다. SnO2는 제2 봉지층(420)의 막의 치밀도를 증가시키고, 광 투과율을 향상시킬 수 있다.
제1 봉지층(410)은 유기 발광 소자의 유기 발광층과 대향 전극(도 2의 233)이 산화되는 것을 방지하는 배리어 층으로 작용하므로, 제1 봉지층(410)은 상기 기능을 수행할 수 있을 정도의 두께로 형성될 수 있다. 따라서, 제2 봉지층(420)의 두께가 반사적으로 증가(예, 제1 봉지층(410)보다 두껍게 형성)할 수 있으므로, 전체 봉지층(400)의 배리어 특성과 광 투과율이 향상될 수 있다.
힐링(Healing) 단계는 도 1에서 도시하고 설명한 바와 동일하며, 상기 제1 봉지층(410)과 제2 봉지층(420)에 각각 수행될 수도 있고, 제1 봉지층(410) 및 제2 봉지층(420)을 동시에 열처리할 수도 있다.
한편, 힐링 공정은 반드시 1회의 공정을 종료되는 것은 아니며, 복수회의 단계로 나뉘어 수행될 수 있다. 또한, 힐링 공정 후에는 화학적 처리법, 플라즈마 처리법, 산소를 포함한 고온 챔버 처리법, 산소 및 수분을 포함한 고온 챔버 처리법 또는 표면 도핑법을 이용하여 후처리 공정을 수행할 수 있다. 상기 후처리 공정에 의해, 힐링 처리된 제1 봉지층(410) 및 제2 봉지층(420) 간의 결합력이 향상될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10, 20: 유기 발광 디스플레이 장치
100: 기판
200: 디스플레이부
200a: 유기 박막 트랜지스터 층
200b: 화소부 212: 버퍼층
213: 게이트 절연막 214: 층간 절연막
215: 평탄화막 216: 화소 정의막
221: 활성층 222: 게이트 전극
223: 소스 및 드레인 전극 230: 컨택홀
231: 화소 전극 232: 중간층
233: 대향전극 300, 400: 봉지층
410: 제1 봉지층 420: 제2 봉지층

Claims (18)

  1. 기판;
    상기 기판 상의 디스플레이부; 및
    상기 디스플레이부를 밀봉하는 봉지층;을 포함하고,
    상기 봉지층은, 저온 점도 변화(Low temperature viscosity transition) 무기물로 형성되고,
    상기 봉지층은 질소를 포함하며,
    상기 저온 점도 변화 무기물의 점도 변화 온도는 80℃ 내지 130℃인 유기 발광 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 봉지층은 주석 산화물을 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 봉지층은 P2O5, BPO4, SnF2 또는 WO3를 더 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 주석 산화물은 SnO2이고, 상기 SnO2의 함량은 상기 디스플레이부에 근접한 영역보다 상기 봉지층의 표면 영역에서 상대적으로 높은 유기 발광 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 봉지층은 상기 기판 상에도 형성된 유기 발광 디스플레이 장치.
  6. 기판;
    상기 기판 상의 디스플레이부; 및
    상기 디스플레이부를 밀봉하는 봉지층;을 포함하고,
    상기 봉지층은 순차적으로 적층된 제1 봉지층과 제2 봉지층을 포함하고,
    상기 제1 봉지층과 상기 제2 봉지층은 저온 점도 변화(Low temperature viscosity transition) 무기물로 형성되며,
    상기 제1 봉지층은 질소를 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 봉지층과 상기 제2 봉지층은 주석 산화물을 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 주석산화물은 SnO2이고, 상기 제2 봉지층의 상기 SnO2 함량이 상기 제1 봉지층의 상기 SnO2 함량보다 큰 유기 발광 디스플레이 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2 봉지층의 두께가 상기 제1 봉지층의 두께보다 두꺼운 유기 발광 디스플레이 장치.
  10. 기판 상에 디스플레이부를 형성하는 단계; 및
    상기 디스플레이부를 밀봉하는 봉지층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 봉지층을 형성하는 단계는,
    저온 점도 변화(Low temperature viscosity transition) 무기물을 스퍼터링에 의해 상기 디스플레이부 상에 증착하고, 증착된 상기 저온 점도 변화 무기물을 힐링하는 단계를 포함하고,
    상기 스퍼터링시 아르곤 가스와 질소 가스를 함께 주입하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 질소 가스의 주입량은 상기 아르곤 가스 대비 0.005 내지 0.1인 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 봉지층 상에 제2 봉지층을 형성하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 제2 봉지층은, 스퍼터링에 의해 상기 저온 점도 변화 무기물을 증착하여 형성하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 봉지층의 형성시, 아르곤 가스와 산소 가스를 함께 주입하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 저온 점도 변화 무기물은 주석 산화물을 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 저온 점도 변화 무기물은 P2O5, BPO4, SnF2 또는 WO3를 더 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 주석 산화물은 SnO2이고, 상기 제2 봉지층의 상기 SnO2의 함량이 상기 봉지층의 상기 SnO2의 함량 보다 큰 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제2 봉지층의 두께가 상기 봉지층의 두께보다 두껍게 형성되는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 제2 봉지층을 형성한 후에, 상기 봉지층과 상기 제2 봉지층을 동시에 힐링하는 단계를 더 포함하는 유기 발광 디스플레이 장치의 제조 방법.
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