KR102105608B1 - 유기 발광 장치와 이의 제조 방법 - Google Patents

유기 발광 장치와 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수분 침투율(WVTR: Water Vapor Transmission Rate) 특성이 우수한 캡슐화층을 적용하여 신뢰성이 향상된 유기 발광 장치와, 제조 효율을 높일 수 있는 유기 발광 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는, 기판 상에 형성된 OLED(Organic Light Emitting Diode); 상기 OLED를 감싸도록 형성된 제1 캡슐화층; 상기 제1 캡슐화층을 감싸도록 형성된 제2 캡슐화층; 상기 제2 캡슐화층 상에 형성되어 접착층; 및 상기 접착층에 의해 패널 전면에 부착되는 캡슐화 기판;을 포함한다.

Description

유기 발광 장치와 이의 제조 방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 수분 침투율(WVTR: Water Vapor Transmission Rate) 특성이 우수한 캡슐화층을 적용하여 신뢰성이 향상된 유기 발광 장치와, 제조 효율을 높일 수 있는 유기 발광 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
최근에 들어 발광효율, 휘도, 시야각이 뛰어나며 응답속도가 빠른 발광 표시장치가 주목받고 있다. 평판표시장치로서 현재까지는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)가 널리 이용되었지만, 액정표시장치는 별도의 광원으로 백라이트가 필요하고, 밝기, 명암비 및 시야각 등에서 기술적 한계가 있다.
최근 자체발광이 가능하여 별도의 광원이 필요하지 않고, 밝기, 명암비 및 시야각 등에서 상대적으로 우수한 유기 발광 장치(Organic Light Emitting Device)가 개발되어 상용화 되었다.
이와 같은 유기 발광 장치는 구동방식에 따라 수동 매트릭스(Passive Matrix) 방식과 능동 매트릭스(Active Matrix) 방식으로 나눌 수 있다.
수동 매트릭스 방식은 별도의 TFT(thin film transistor)를 구비하지 않으면서 매트릭스 형태로 화소가 배열된 구성으로서, 주사선의 순차적 구동에 의해 각각의 화소를 구동하기 때문에 라인이 많아질수록 더 높은 전압과 전류를 순간적으로 인가해주어야 한다. 따라서, 소비전력이 높아지게 되고 해상도 면에서도 한계가 있다.
반면에, 능동 매트릭스 방식은 매트릭스 형태로 배열된 화소 각각에 TFT가 형성된 구성으로서, TFT의 스위칭 구동과 스토리지 커패시터(Cst)의 전압 충전에 의해 각각의 화소를 구동한다.
능동 매트릭스 방식은 소비전력이 낮고 해상도 면에서도 수동 매트릭스 방식과 대비하여 이점이 있어, 고해상도 및 대면적을 요구하는 표시소자에는 능동 매트릭스 방식의 유기 발광소자가 적합하다.
이하에서는, 도면을 참조로 종래 기술에 따른 능동 매트릭스 방식의 유기 발광 장치에 대해서 설명하기로 한다. 참고로, 이하 본 명세서에서는 능동 매트릭스 방식의 유기 발광 장치를 간략하게 유기 발광 장치로 칭하도록 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 유기 발광 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 유기 발광 다이오드(OLED)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 1에서는 유기 발광 장치의 전체 영역 중 발광 영역의 한 픽셀을 도시하고 있다.
종래 기술에 다른 유기 발광 장치는 기판(10), TFT 레이어(20), 유기 발광 다이오드(40, OLED), 캡슐화층(60, encapsulation layer), 접착층(70, adhesive layer) 및 커버 글라스(80, cover glass)를 포함하여 구성된다.
기판(10)은 플레이트 형상을 가지는 투명 유리로 이루어질 수 있으며, 칼륨석회, 소다석회 또는 석영의 물질을 재료로 이용하여 형성될 수 있다. 한편, 기판(10)은 투명 재질의 플렉서블 기판이 적용될 수도 있다.
유기 발광 다이오드(40)의 하부에는 애노드 전극(30)이 형성되어 있고, 상부에는 캐소드 전극(50)이 형성되어 있다.
유기 발광 다이오드(40)는 정공주입층(42, hole injection layer: HIL), 정공수송층(43, hole transport layer: HTL), 전자주입층(44, electron injection layer: EIL), 전자수송층(45, electron transport layer: ETL) 및 발광 물질층(41, emission material layer: EML)을 포함한다. 발광 물질층(41, EML)은 정공수송층(43, HTL)과 전자 수송층(45, ETL) 사이에 개재된다.
이러한, 유기 발광 다이오드(40)는 표시 영역의 복수의 화소에 형성되며, 드라이빙 TFT(미도시)를 통해 인가되는 전류에 의해 발광하여 화상을 표시하게 된다.
캡슐화층(60)은 수분과 같은 외부 요인으로부터 유기 발광 다이오드(40)를 보호하기 위한 것으로, 유기 발광 다이오드(40) 덮도록 형성된다. 이러한, 캡슐화층(60) 상에는 접착층(70)이 형성되고, 접착층(70)에 커버 글라스(80)가 부착된다.
도 3은 종래 기술의 캡슐화층의 미세 결함 및 수분 침투율(WVTR: Water Vapor Transmission Rate) 특성이 낮아지는 문제점을 나타내는 도면이다.
도 3은 참조하면, 캡슐화층(60)은 SiNx의 단일 보호막 구조로 형성되며, 막의 밀도(density), 표면 거칠기(roughness) 및 구조의 결함으로 인해 외부로부터의 수분(H2O), 산소(O2), 산화수소(OH)의 침투에 취약한 문제점이 있다.
최근에 들어 유기 발광 장치의 디자인 미감을 높이기 위해서 네로우 베젤(narrow bezel)을 적용하고 있는데, 종래 기술의 유기 발광 장치는 단일 보호막의 캡슐화층(60)의 수분 침투율(WVTR) 특성이 열악하여 네로우 베젤을 적용하는데 제약이 있다.
저온(100?)의 환경에서 PECVD 로 형성된 단일 SiNx 막으로 캡슐화층(60)을 형성한다. 이러한, 캡슐화층(60)은 수분 침투율(WVTR) 특성이 10-2 g/m2·day 수준으로 수분 침투에 매우 취약한 문제점이 있다.
수분 침투율(WVTR)을 높이기 위해서 캡슐화층(60)을 형성할 때 온도를 높일 수 있지만, 공정 온도를 높이면 유기 발광 다이오드(40, OLED)에 데미지가 가해지는 또 다른 문제점이 있다.
유기 발광 다이오드(40)에 수분(H2O), 산소(O2), 산화수소(OH)이 침투하면 유기물의 특성이 변화되어 발광 불량이 발생되고, 유기 발광 장치의 구동 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 수분 침투율(WVTR) 특성이 우수한 캡슐화층을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 신뢰성이 높은 유기 발광 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 유기 발광 장치의 제조 효율을 높이는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 네로우 베젤의 유기 발광 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는, 기판 상에 형성된 OLED(Organic Light Emitting Diode); 상기 OLED를 감싸도록 형성된 제1 캡슐화층; 상기 제1 캡슐화층을 감싸도록 형성된 제2 캡슐화층; 상기 제2 캡슐화층 상에 형성되어 접착층; 및 상기 접착층에 의해 패널 전면에 부착되는 캡슐화 기판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 제조 방법은, 기판 상에 OLED(Organic Light Emitting Diode)를 형성하는 단계; 상기 OLED를 감싸도록 제1 캡슐화층을 형성하는 단계; 상기 제1 캡슐화층을 감싸도록 제2 캡슐화층을 형성하는 단계; 상기 제2 캡슐화층 상에 접착층을 형성하는 단계; 및 상기 접착층을 이용하여 패널 전면에 캡슐화 기판을 부착하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 캡슐화층은 막의 기공이 1nm 이상이 되도록 형성되고, 상기 제2 캡슐화층은 막의 기공이 1nm 이하가 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는 캡슐화층의 수분 침투율(WVTR) 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 유기 발광 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 제조 방법은 캡슐화층을 형성하는 공정을 단순화 시키고, 1대의 MOCVD 장비로 멀티 레이어 구조의 캡슐화층을 형성하여 제조 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는 캡슐화층의 수분 침투율(WVTR) 특성을 향상시켜 네로우 베젤을 적용하더라도 외부의 요인으로부터 유기 발광 다이오드를 보호할 수 있고, 네로우 베젤이 적용되어 유기 발광 장치의 디자인 미감을 높일 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 특징 및 효과들 이외에도 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 효과들이 새롭게 파악 될 수도 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 유기 발광 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 유기 발광 다이오드(OLED)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래 기술의 캡슐화층의 미세 결함 및 수분 침투율(WVTR: Water Vapor Transmission Rate) 특성이 낮아지는 문제점을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 캡슐화층의 특성을 나타내는 도면이다.
도 6은 제조 공정 시 파워에 따른 보호막의 밀도 및 표면 거칠기의 변화를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 캡슐화층을 구성하는 물질의 여러 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치와 이의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되지 않는다.
본 명세서에서 기술되는 "상에 또는 상부에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면(상부) 또는 바로 하면(하부)에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 도시되지 않았지만, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는 게이트 라인, 발광 신호 라인, 데이터 라인, 구동 전원 라인, 기준 전원 라인, 커패시터(Cst), 복수의 스위칭 TFT 및 드라이빙 TFT를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 캡슐화층의 특성을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는 기판(110), TFT 레이어(120), 유기 발광 다이오드(140, OLED), 캡슐화층(160, 170, encapsulation layer), 접착층(180, adhesive layer) 및 캡슐화 글라스(190, encapsulation glass)를 포함하여 구성된다.
기판(110)은 플레이트 형상을 가지는 투명 유리로 이루어질 수 있으며, 칼륨석회, 소다석회 또는 석영의 물질을 재료로 이용하여 형성될 수 있다. 한편, 기판(110)은 투명 재질의 플렉서블 기판이 적용될 수도 있다.
유기 발광 다이오드(140)의 하부에는 애노드 전극(130)이 형성되어 있고, 상부에는 캐소드 전극(150)이 형성되어 있다.
유기 발광 다이오드(140)는 정공주입층(hole injection layer: HIL), 정공수송층(hole transport layer: HTL), 전자주입층(electron injection layer: EIL), 전자수송층(electron transport layer: ETL) 및 발광 물질층(emission material layer: EML)을 포함한다. 발광 물질층(EML)은 정공수송층(HTL)과 전자 수송층(ETL) 사이에 개재된다.
이러한, 유기 발광 다이오드(140)는 표시 영역의 복수의 화소에 형성되며, 드라이빙 TFT(미도시)를 통해 인가되는 전류에 의해 발광하여 화상을 표시하게 된다.
캡슐화층(160, 170)은 수분과 같은 외부 요인으로부터 유기 발광 다이오드(140)를 보호하기 위한 것으로, 유기 발광 다이오드(140) 덮도록 형성된다. 이러한, 캡슐화층(160, 170) 상에는 접착층(180)이 형성되고, 접착층(180)에 캡슐화 글라스(190, encapsulation glass) 가 부착된다. 캡슐화 글라스(190)는 상기 접착층(180)에 의해 패널 전면에 부착되어 패널에 형성된 전체 픽셀을 밀봉한다.
여기서, 접착층(180)은 광 투과율이 우수한 투명성 접착 재료인 Adhesive Film 또는 OCA(Optical Cleared Adhesive)로 형성될 수 있다. 접착층(180)에 의해 기판(110)을 평탄화 시키고, 유기 발광 다이오드(140)를 다중으로 밀봉할 수 있다.
캡슐화층의 막 표면 거칠기가 클수록 이후 증착되는 막의 미세 결함이 발생되어 수분 침투율(WVTR) 특성이 저하되는 문제점이 있다. 제조 공정 시, 낮은 온도에서 보호막을 형성할수록 보호막의 홀이 작게 형성(porous)되어 높은 품질은 보호막을 형성할 수 있다.
우수한 수분 침투율(WVTR) 특성을 가지기 위해서는 보호막의 표면에 결함이 없고, 격자 배열(lattice) 사이의 간격이 3Å 이하의 치밀한 비정질의 막을 형성해야 한다.
산소는 극성을 띠지 않기 때문에 물리적 방식으로 막의 격자 구조를 치밀하게 형성하여 수분의 침투를 저지해야 한다. 산소 분자의 직경이 3.2Å이다. 보호막의 격자 배열의 간격이 3.0Å 되도록 형성하면 수분 침투를 막을 수 있다.
이를 위해서, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 캡슐화층은 멀티 보호막 구조로 형성되어 있다. 유기 발광 다이오드(140)를 감싸도록 제1 캡슐화층(160)이 형성되어 있고, 제1 캡슐화층(160)을 감싸도록 제2 캡슐화층(170)이 형성되어 있다.
제1 캡슐화층(160)과 제2 캡슐화층(170)은 무기 보호막으로 형성되는데, 제1 캡슐화층(160)은 낮은 압력으로 얇게 형성되고, 제2 캡슐화층(170)은 높은 압력으로 두껍게 형성되어 있다.
제1 캡슐화층(160)을 낮은 압력에서 형성함으로 하부에 형성된 유기 발광 다이오드(140)에 가해지는 데미지를 최소화 시키고, 평균 자유 경로(MFP: Mean Free Path)의 증가를 통해 표면 거칠기가 낮은 고품질의 보호막으로 형성된다.
제2 캡슐화층(170)은 공정 조건 내에서 최대한 높은 압력으로 형성되어, 패킹(packing) 밀도가 우수한 고품질의 보호막으로 형성된다.
제1 캡슐화층(160)은 제조 공정 시, 낮은 파워 조건에서 성막 공정을 진행하여, 보호막의 기공이 1nm 이상(Nano Defect)가 되도록 형성되어 있다.
제2 캡슐화층(170)은 제조 공정 시, 제1 캡슐화층(160)보다 높은 파워 조건에서 성막 공정을 진행하여, 보호막의 기공이 1nm 이하(Micro Defect)가 되도록 형성되어 있다.
제1 캡슐화층(160)은 SiO2 물질로 500Å의 두께로 형성되어 있고, 제2 캡슐화층(170)은 SiO2 물질로 5,000Å의 두께로 형성되어 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 캡슐화층의 전체 두께는 5,500Å으로 형성되어 있다.
본 발명의 다른 예로서, 제1 캡슐화층(160) 및 제2 캡슐화층(170)은 TiO2, Al2O3, SIO2, SiNx SiON, AlON, TiON, SiOC 중 하나의 물질로 형성될 수 있다.
도 6은 제조 공정 시 파워에 따른 보호막의 밀도 및 표면 거칠기의 변화를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 제조 공정 시, 파워가 증가함에 따라서 충분한 에너지를 얻은 물질들이 반응에 참여하기 때문에, 성막 공정의 파워가 높을수록 보호막의 밀도(density)가 증가한다.
그리고, 성막 공정의 파워가 높을수록 보호막 표면의 거칠기(roughness)가 증가하게 된다. 즉, 성막 공정의 압력이 낮으면 평균 자유 경로(MFP)가 증가하여 균일한 보호막의 형성이 가능하다. 성막 공정의 압력이 높으면 상대적으로 평균 자유 경로(MFP)가 감소하여 보호막의 표면 거칠기가 증가하게 된다.
제1 캡슐화층(160)은 제1 밀도로 형성되고, 상기 제2 캡슐화층(170)은 상기 제1 밀도보다 높은 제2 밀도로 형성된다. 그리고, 제1 캡슐화층(160)은 제1 표면 거칠기를 가지도록 형성되고, 제2 캡슐화층(170)은 상기 제1 표면 거칠기보다 큰 제2 표면 거칠기를 가지도록 형성된다.
구체적으로, 제1 캡슐화층(160)은 낮은 밀도(low density)와 낮은 표면 거칠기(roughness)를 가지도록 형성되어 있다.
제1 캡슐화층(160)은 표면 거칠기가 낮게 형성(표면이 울퉁불퉁하지 안고 매끄럽게 형성)된다. 제1 캡슐화층(160)의 표면이 울퉁불퉁하게 성막되면 제2 캡슐화층(170)의 성막 시, 막에 결함이 발생할 수 있고, 결함이 발생된 틈으로 수분 침투할 수 있다. 따라서, 제1 캡슐화층(160)의 성막 시 표면 거칠기가 낮도록 형성하여 수분 침투율(WVTR)을 낮출 수 있다.
제1 캡슐화층(160)은 낮은 파워로 성막 공정이 진행되면 패킹 필도(packing density)가 낮아 보호막의 기공이 1nm 이상(Nano Defect)가 되도록 형성할 수 있다.
제2 캡슐화층(170)은 제1 캡슐화층(160) 대비 높은 밀도(high density)와 높은 표면 거칠기(roughness)를 가지도록 형성되어 있다. 즉, 제2 캡슐화층(170)은 높은 파워로 성막 공정이 진행되어 패킹 필도(packing density)가 제1 캡슐화층(160) 대비 높지만, 보호막의 기공을 1nm 이하(Micro Defect)가 되도록 형성할 수 있다.
이와 같이, SiO2 물질의 제1 캡슐화층(160)을 낮은 파워로 성막 공정으로 형성하여, 제조 공정 시 유기 발광 다이오드(140)에 가해지는 데미지는 최소화 하면서 우수한 품질의 표면 거칠기를 가지는 보호막을 형성한다. 더불어, 제1 캡슐화층(160)을 제2 캡슐화층(170)으로 감싸도록 형성하여 수분과 같은 외부 요인으로부터 유기 발광 다이오드(140)를 보호할 수 있다.
싱글 보호막 구조의 캡슐화층의 수분 침투율(WVTR)이 0.095[g/m2 .day] 이었다. 본 발명과 같이 멀티 보호막 구조의 제1 캡슐화층(160) 및 제2 캡슐화층(170)으로 형성하면, 수분 침투율(WVTR)을 0.005[g/m2.day]로 줄일 수 있다. 이를 통해, 우수한 수분 침투율(WVTR) 특성을 가지는 캡슐화층으로 유기 발광 다이오드(140)를 외부 요인으로부터 보호할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 캡슐화층을 구성하는 물질의 여러 실시 예를 나타내는 도면이다.
캡슐화층의 하부의 레이어가 산화물(oxide)인 경우에는 산화물이 수소(H)에 취약하기 때문에 상대적으로 수소가 적은 SiO2 물질을 보호막의 재료로 이용한다. 그러나, 반드시 캡슐화층의 재료로 SiO2 물질만 이용하는 것은 아니며, SiNx 물질도 캡슐화층의 재료로 이용할 수 있다.
도 7(A)에 도시된 바와 같이, 제1 캡슐화층(160)과 제2 캡슐화층(170)을 SiO2 물질로 형성할 수 있지만, 반드시 제1 캡슐화층(160)과 제2 캡슐화층(170)을 형성하는 물질이 SiO2로 한정되지 않는다.
도 7(B)에 도시된 바와 같이, 제1 캡슐화층(160)과 제2 캡슐화층(170)을 SiNx 물질로 형성할 수도 있다.
또한, 도 7(C)에 도시된 바와 같이, 제1 캡슐화층(160)은 SiNx 물질로 형성하고, 제2 캡슐화층(170)은 SiO2 물질로 형성할 수도 있다.
또한, 도 7(D)에 도시된 바와 같이, 제1 캡슐화층(160)은 SiO2 물질로 형성하고, 제2 캡슐화층(170)은 SiNx 물질로 형성할 수도 있다.
도 8 내지 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다. 이하, 도 8 내지 도 14을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 제조 방법을 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, 기판(110) 상에 발광 영역에 TFT 레이어(120)를 형성한다. TFT 레이어(120)에는 복수의 게이트 라인, 발광 신호 라인, 데이터 라인, 구동 전원 라인, 기준 전원 라인이 형성되고, 각 픽셀마다 커패시터(Cst), 복수의 스위칭 TFT 및 드라이빙 TFT가 형성된다.
이후, TFT 레이어(120) 상에 애노드 전극(130)을 형성한다.
이어서, 도 9를 참조하면, 애노드 전극(13) 상에 유기 발광 다이오드(140)를 형성하고, 유기 발광 다이오드(140) 상에 캐소드 전극(150)을 형성한다.
이어서, 도 10을 참조하면, 유기 발광 다이오드(140)를 감싸도록 제1 캡슐화층(160)을 얇은 두께로 형성한다.
이어서, 도 11을 참조하면, 제1 캡슐화층(160)을 감싸도록 제2 캡슐화층을 형성한다. 이때, 제1 캡슐화층(160)보다 두껍게 제2 캡슐화층(170)을 형성한다.
도 12 및 도 13을 참조하여, 제1 캡슐화층(160) 및 제2 캡슐화층(170)을 형성하는 제조 공정을 설명한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제조 공정 시, 파워가 증가함에 따라서 충분한 에너지를 얻은 물질들이 반응에 참여하기 때문에, 성막 공정의 파워가 높을수록 보호막의 밀도(density)가 증가한다.
그리고, 성막 공정의 파워가 높을수록 보호막 표면의 거칠기(roughness)가 증가하게 된다. 즉, 성막 공정의 압력이 낮으면 평균 자유 경로(MFP)가 증가하여 균일한 보호막의 형성이 가능하다. 성막 공정의 압력이 높으면 상대적으로 평균 자유 경로(MFP)가 감소하여 보호막의 표면 거칠기가 증가하게 된다.
제1 캡슐화층(160)과 제2 캡슐화층(170)을 동일한 SiO2 물질 또는 SiNx 물질로 형성하는 경우, 1대의 MOCVD 장비로 멀티 레이어 구조의 캡슐화층을 형성할 수 있다.
제1 캡슐화층(160)은 낮은 밀도(low density)와 낮은 표면 거칠기(roughness)를 가지도록 형성된다. 제1 캡슐화층(160)은 표면 거칠기가 낮게 형성(표면이 울퉁불퉁하지 안고 매끄럽게 형성)된다. 제1 캡슐화층(160)의 표면이 울퉁불퉁하게 성막되면 제2 캡슐화층(170)의 성막 시, 막에 결함이 발생할 수 있고, 결함이 발생된 틈으로 수분 침투할 수 있다. 따라서, 제1 캡슐화층(160)의 성막 시 표면 거칠기가 낮도록 형성하여 수분 침투율(WVTR)을 낮출 수 있다.
제1 캡슐화층(160)은 낮은 파워로 성막 공정이 진행되면 패킹 필도(packing density)가 낮아 보호막의 기공이 1nm 이상(Nano Defect)가 되도록 형성할 수 있다. 제1 캡슐화층(160)은 낮은 파워로 성막 공정이 진행되어 보호막의 밀도가 낮게 형성되고, 보호막의 표면 거칠기가 낮게 형성된다.
그리고, 제2 캡슐화층(170)은 제1 캡슐화층(160) 대비 높은 밀도(high density)와 높은 표면 거칠기(roughness)를 가지도록 형성되어 있다. 즉, 제2 캡슐화층(170)은 높은 파워로 성막 공정이 진행되어 패킹 필도(packing density)가 제1 캡슐화층(160) 대비 높지만, 보호막의 기공을 1nm 이하(Micro Defect)가 되도록 형성할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 제1 캡슐화층(160)과 제2 캡슐화층(170)은 무기 보호막으로 형성되는데, 제1 캡슐화층(160)은 낮은 압력으로 얇게 형성되고, 제2 캡슐화층(170)은 높은 압력으로 두껍게 형성되어 있다.
제1 캡슐화층(160)은 SiO2 물질로 500Å의 두께로 형성되어 있고, 제2 캡슐화층(170)은 SiO2 물질로 5,000Å의 두께로 형성된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 캡슐화층의 전체 두께는 5,500Å으로 형성된다.
본 발명의 다른 예로서, 제1 캡슐화층(160)은 SiNx, TiO2, Al2O3, SIO2, SiNx SiON, AlON, TiON, SiOC 중 하나의 물질로 형성될 수 있다.
구체적으로, 100[℃]의 온도, 25[sccm], 500[mTorr], 100~200[W]의 RF(radio frequency) 파워 조건에서 140~160[sce] 동안 성막 공정을 진행하여, SiO2 물질을 500Å의 두께로 증착하여 제1 캡슐화층(160)을 형성한다.
제1 캡슐화층(160)을 낮은 압력에서 형성함으로 하부에 형성된 유기 발광 다이오드(140)에 가해지는 데미지를 최소화 시키고, 평균 자유 경로(MFP: Mean Free Path)의 증가를 통해 표면 거칠기가 낮은 고품질의 보호막으로 형성된다.
제1 캡슐화층(160)은 제조 공정 시, 낮은 파워 조건에서 성막 공정을 진행하여, 보호막의 기공이 1nm 이상(Nano Defect)가 되도록 형성된다.
이어서, 제2 캡슐화층(170)의 형성하는 제조 공정을 살펴보면, 100[℃]의 온도, 10[sccm], 800[mTorr], 1600[W]의 RF(radio frequency) 파워 조건에서 900~1,000[sce] 동안 성막 공정을 진행하여, SiO2 물질을 5,000Å의 두께로 증착하여 제2 캡슐화층(170)을 형성한다.
본 발명의 다른 예로서, 제2 캡슐화층(170)은 SiNx, TiO2, Al2O3, SIO2, SiNx SiON, AlON, TiON, SiOC 중 하나의 물질로 형성될 수 있다.
제2 캡슐화층(170)은 공정 조건 내에서 최대한 높은 압력으로 형성되어, 패킹(packing) 밀도가 우수한 고품질의 보호막으로 형성된다.
제2 캡슐화층(170)은 제조 공정 시, 제1 캡슐화층(160)보다 높은 파워 조건에서 성막 공정을 진행하여, 보호막의 기공이 1nm 이하(Micro Defect)가 되도록 형성되어 있다.
이와 같이, SiO2 물질의 멀티 보호막 구조로 제1 캡슐화층(160)과 제2 캡슐화층(170)을 형성하여, 제조 공정 시 유기 발광 다이오드(140)에 가해지는 데미지는 최소화 하면서 우수한 품질의 표면 거칠기를 가지는 보호막을 형성한다.
싱글 보호막 구조의 캡슐화층의 수분 침투율(WVTR)이 0.095[g/m2 .day] 이었다. 본 발명과 같이 멀티 보호막 구조의 제1 캡슐화층(160) 및 제2 캡슐화층(170)으로 형성하면, 수분 침투율(WVTR)을 0.005[g/m2.day]로 줄일 수 있다. 이를 통해, 우수한 수분 침투율(WVTR) 특성을 가지는 캡슐화층으로 유기 발광 다이오드(140)를 외부 요인으로부터 보호할 수 있다.
이어서, 도 14를 참조하면, 글라스 기판(110) 상에서 유기 발광 다이오드(140) 및 캡슐화층(160)을 덮도록 접착층(180)을 형성한다. 접착층(180)의 형성에 의해 글라스 기판(110)을 평탄화 시키고, 유기 발광 다이오드(140)를 이중으로 밀봉할 수 있다.
여기서, 접착층(180)은 광 투과율이 우수한 투명성 접착 재료인 Adhesive Film 또는 OCA(Optical Cleared Adhesive)로 형성될 수 있다. 접착층(180)에 캡슐화 글라스(190, encapsulation glass)를 부착하여 전체 픽셀을 밀봉한다. 캡슐화 글라스(190)로 외부로부터의 물리적 충격으로부터 패널을 보호하고, 긁힘이나, 압력 및 고온으로부터 패널을 보호한다.
상술한, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는 캡슐화층의 수분 침투율(WVTR) 특성을 향상시켜 유기 발광 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 제조 방법은 캡슐화층을 형성하는 공정을 단순화 시키고, 1대의 MOCVD 장비로 멀티 레이어 구조의 캡슐화층을 형성하여 제조 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는 캡슐화층의 수분 침투율(WVTR) 특성을 향상시켜 네로우 베젤을 적용하더라도 외부의 요인으로부터 유기 발광 다이오드를 보호할 수 있고, 네로우 베젤이 적용되어 유기 발광 장치의 디자인 미감을 높일 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 유기 발광 장치 110: 기판
120: TFT 레이어 130: 애노드 전극
140: 유기 발광 다이오드 150: 캐소드 전극
160: 제1 캡슐화층 170: 제2 캡슐화층
180: 접착층 190: 캡슐화 기판

Claims (13)

  1. 기판 상에 형성된 OLED(Organic Light Emitting Diode);
    상기 OLED를 감싸도록 형성된 제1 캡슐화층;
    상기 제1 캡슐화층을 감싸도록 형성된 제2 캡슐화층;
    상기 제2 캡슐화층 상에 형성되어 접착층; 및
    상기 접착층에 의해 패널 전면에 부착되는 캡슐화 기판;을 포함하고
    상기 제1 캡슐화층은 제1 밀도로 형성되고,
    상기 제2 캡슐화층은 상기 제1 밀도보다 높은 제2 밀도로 형성되고,
    상기 제1 캡슐화층은 막의 기공이 1nm 이상이 되도록 형성되고,
    상기 제2 캡슐화층은 막의 기공이 1nm 이하가 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 캡슐화층 및 제2 캡슐화층은 SiO2 물질로 형성되거나, 또는 SiNx TiO2, Al2O3, SiO2, SiON, AlON, TiON, SiOC 중 하나의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 캡슐화층은 500Å 두께로 형성되고,
    상기 제2 캡슐화층은 5,000Å 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 캡슐화층은 제1 표면 거칠기를 가지도록 형성되고,
    상기 제2 캡슐화층은 상기 제1 표면 거칠기보다 큰 제2 표면 거칠기를 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 캡슐화층 및 상기 제2 캡슐화층으로 상기 OLED를 밀봉하여, 0.005[g/m2.day]의 수분 침투율(WVTR)로 상기 OLED를 보호하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  6. 기판 상에 형성된 OLED(Organic Light Emitting Diode);
    상기 OLED를 감싸도록 형성된 제1 캡슐화층;
    상기 제1 캡슐화층을 감싸도록 형성된 제2 캡슐화층;
    상기 제2 캡슐화층 상에 형성되어 접착층; 및
    상기 접착층에 의해 패널 전면에 부착되는 캡슐화 기판;을 포함하고
    상기 제1 캡슐화층은 제1 표면 거칠기를 가지도록 형성되고,
    상기 제2 캡슐화층은 상기 제1 표면 거칠기보다 큰 제2 표면 거칠기를 가지도록 형성되고,
    상기 제1 캡슐화층은 막의 기공이 1nm 이상이 되도록 형성되고,
    상기 제2 캡슐화층은 막의 기공이 1nm 이하가 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  7. 기판 상에 OLED(Organic Light Emitting Diode)를 형성하는 단계;
    상기 OLED를 감싸도록 제1 캡슐화층을 형성하는 단계;
    상기 제1 캡슐화층을 감싸도록 제2 캡슐화층을 형성하는 단계;
    상기 제2 캡슐화층 상에 접착층을 형성하는 단계; 및
    상기 접착층을 이용하여 패널 전면에 캡슐화 기판을 부착하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 캡슐화층은 제1 밀도로 형성되고,
    상기 제2 캡슐화층은 상기 제1 밀도보다 높은 제2 밀도로 형성되고,
    상기 제1 캡슐화층은 막의 기공이 1nm 이상이 되도록 형성되고,
    상기 제2 캡슐화층은 막의 기공이 1nm 이하가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 캡슐화층 및 제2 캡슐화층을 SiO2 물질로 형성되거나, 또는 SiNx TiO2, Al2O3, SiO2, SiON, AlON, TiON, SiOC 중 하나의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 캡슐화층은 500Å 두께로 형성되고,
    상기 제2 캡슐화층은 5,000Å 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 캡슐화층은 제1 표면 거칠기를 가지도록 형성되고,
    상기 제2 캡슐화층은 상기 제1 표면 거칠기보다 큰 제2 표면 거칠기를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 캡슐화층을 형성하는 단계는 MOCVD 공정으로 수행되고,
    상기 제1 캡슐화층을 형성하는 단계는 100[℃]의 온도, 25[sccm], 500[mTorr], 100~200[W]의 RF(radio frequency) 파워 조건에서 140~160[sce] 성막 공정 진행하여 상기 제1 캡슐화층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 캡슐화층을 형성하는 단계는 MOCVD 공정으로 수행되고,
    상기 제2 캡슐화층을 형성하는 단계는 100[℃]의 온도, 10[sccm], 800[mTorr], 1600[W]의 RF(radio frequency) 파워 조건에서 900~1,000[sce] 동안 성막 공정을 진행하여 상기 제2 캡슐화층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 캡슐화층 및 상기 제2 캡슐화층은 각각 MOCVD 공정에 의해 준비되는, 유기 발광 장치.
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