KR20060115829A - 전자 소자의 보호막 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가요성 디스플레이 소자를 포함하는 전자 소자의 보호막에 관한 것이다. 기판, 상기 기판 상에 형성된 디스플레이층 및 상기 디스플레이층 상에 형성된 보호막을 포함하는 전자 소자의 보호막에 있어서, 상기 보호막은 유기 물질과 무기 물질을 포함하며, 상기 유기 물질과 무기 물질의 성분 비는 상기 보호막의 하부에서 상부로 갈수록 연속적으로 변화된 전자 소자의 보호막을 제공한다.
Description
도 1은 종래 기술에 의한 보호막을 포함하는 전자 소자를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 보호막을 포함하는 전자 소자를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 보호막의 두께에 따른 무기 물질의 분률을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 전자 소자의 보호막을 형성하기 위한 장치를 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10... 기판 12... 디스플레이층
13... 보호막 20... 기판
21... 디스플레이층 22... 보호막
30... 챔버 31... 무기 물질 소스
32... 무기 물질 소스
본 발명은 전자 소자의 보호막에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 소자를 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 유기물에서 무기물로 연속적인 조성 변화를 지니도록 형성한 전자 소자의 보호막 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
가요성 디스플레이를 개발함에 있어서, 종래의 글래스 기판은 사용하기 어렵다. 따라서, 유기 발광 다이오드(OLED : Organic Light Emitting Diode) 등의 디스플레이 소자를 플라스틱 기판 상에 형성하는 연구가 많이 진행되고 있다. 종래에는 메탈-캔(metal-can) 또는 글래스 캡(glass cap)을 이용한 봉합 기술이 적용되기도 했으나, 가요성을 확보하기 위하여 디스플레이 상에 박막 형태로 보호막을 도포하는 기술이 요구되고 있다.
도 1에는 종래 기술에 의한 보호막을 포함하는 디스플레이 전자 소자를 개략적으로 나타내었다. 도 1을 참조하면, 기판(10) 상에 형성된 디스플레이층(12) 및 디스플레이층(12) 상에 형성된 보호막(13)을 포함한다. 도 1의 구조를 구체적으로 설명하기 위해 유기 발광 다이오드 어레이와 같은 가요성 디스플레이 소자 예로 들면 다음과 같다. 유기 발광 다이오드는 저분자 또는 고분자의 유기물 박막에서 음극과 양극을 통하여 주입된 전자(electron) 및 정공(hole)이 결합하며 여기자를 형성하고, 여기자의 에너지에 의해 특정 파장의 빛이 발생되는 현상을 이용한 발광 소자이다. 유기 발광 다이오드는 그 구동 방식에 따라 액티브 매트릭스 형과 패시브 매트릭스 형으로 구분할 수 있으며, 예를 들어 미국 특허 제 6,784,032호에 개 시된 발광 소자는 액티브 매트릭스 형 유기 발광 소자이다.
기판(10)은 통상적으로 플라스틱 기판을 사용한다. 디스플레이층(12)은 유기 발광 다이오드의 단위 구조인 스위칭 TFT 및 OLED가 다수 형성된 어레이 구조를 지니고 있다. OLED는 일반적으로 스위칭 TFT의 드레인 전극과 연결된 픽셀 전극, 발광 영역을 구분하는 뱅크부, 상기 발광 영역 내에 차례로 적층된 유기발광층을 포함한다.
일반적으로 디스플레이형 전자 소자의 보호막(13)은 외부의 환경(산소 및 수분)에 의해 디스플레이층(12)에 미치는 영향을 최소화하는 역할이 요구된다. 이를 위하여 주로 무기물을 포함하는 무기막이 사용된다. 예를 들어, Si 산화물과 금속 산화물 등이 있다. 그러나, 무기막의 경우 성막(deposition) 과정 및 디스플레이 사용 중에 결함(micro crack)이 발생할 쉽다. 이와 같은 결함은 무기막의 표면까지 이어져 외부의 산소 및 수분이 침투할 수 있다. 또한, 디스플레이층(12)의 파티클(partical) 또는 구조 자체의 단차에 의해 무기막 성막시 틈이 발생할 가능성이 있다.
상술한 바와 같은 무기막의 문제점을 해결하기 위하여 유기막이 사용된다. 유기막의 경우 디스플레이층(12)의 파티클 또는 단차를 평탄화할 수 있으며, 하부에서 발생된 결함이 표면으로 전파되는 것을 방지할 수 있다. 그래서 도 1과 같이 무기막(14a), 유기막(14b), 무기막(14a) 및 유기막(14b)이 디스플레이층(12) 상에 순차적으로 반복되는 구조가 소개되었다. 그러나, 보호막(14)을 다층막으로 형성시키는 경우 공정 자체가 복잡하게 되고, 다층막 구조로 인해 소자 자체의 가요성 (flexibility)이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 보호막 형성시 발생하는 결함의 보호막 표면으로의 전파를 방지하여 외부 환경에 의한 소자의 특성 저하를 방지할 수 있으며, 디스플레이 소자의 가요성을 유지할 수 있는 전자 소자의 보호막 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 상기 목적을 달성하기 위하여,
기판, 상기 기판 상에 형성된 디스플레이층 및 상기 디스플레이층 상에 형성된 보호막을 포함하는 전자 소자의 보호막에 있어서,
상기 보호막은 유기 물질과 무기 물질을 포함하며, 상기 유기 물질과 무기 물질의 성분 비는 상기 보호막의 하부에서 상부로 갈수록 연속적으로 변화된 전자 소자의 보호막을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 보호막의 상기 유기 물질의 성분 비는 상기 보호막와 하부로부터 상기 보호막의 상부로 갈수록 연속적으로 감소하며, 상기 무기 물질의 성분 비는 상기 보호막와 하부로부터 상기 보호막의 상부로 갈수록 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 디스플레이층은 스위칭 트랜지스터 및 OLED 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 보호막의 두께는 1 내지 10㎛인 것을 특징으로 한 다.
본 발명에 있어서, 상기 무기 물질은 AlxOy, SiOx ,SiOxNy 또는 SiNx를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 기판, 상기 기판 상에 형성된 디스플레이층 및 상기 디스플레이층 상에 형성된 보호막을 포함하는 전자 소자의 보호막 제조 방법에 있어서,
(가) 상기 디스플레이층 상방에 무기 물질 소스 및 유기 물질 소스를 장착하는 단계; 및
(나) 상기 유기 물질 소스 및 상기 무기 물질 소스를 이용하여 상기 디스플레이층 상에 유기 물질 및 무기 물질의 성분 비를 연속적으로 변화시키면서 보호막을 증착하는 단계;를 포함하는 전자 소자의 보호막 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 (나) 단계는, 상기 유기 물질 소스에 의해 유기 물질을 상기 디스플레이층 상에 증착하면서, 상기 유기 물질의 증착률을 감소시키면서, 상기 무기 물질 소스에 의한 무기 물질의 증착률을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 유기 물질 소스와 상기 무기 물질 소스에 인가되는 동작 전력을 조절함으로써 상기 유기 물질 및 무기 물질의 성분 비를 연속적으로 조절 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 유기 물질 소스 또는 상기 무기 물질 소스와 상기 디스플레이층 사이에 장착된 셔터를 이용하여 상기 보호막의 유기 물질 및 무기 물질의 성분 비를 조절할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 전자 소자의 보호막 및 그 제조 방법에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 상세한 설명을 위해 참조되는 도면의 각 층의 두께 및 형태는 다소 과장될 수 있음을 명심하여야 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전자 소자의 보호막을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 전자 소자는 기판(20), 기판 상에 형성된 디스플레이층(21) 및 디스플레이층(21) 상에 형성된 보호막(22)이 형성되어 있다. 여기서 기판(20) 및 디스플레이층(21)은 도 1에 나타낸 바와 같은 종래 기술에 의한 기판 및 디스플레이를 그대로 사용할 수 있다. 예를 들어, 유기 발광 다이오드 어레이 등의 같은 가요성 디스플레이 소자에 사용되는 기판(10) 및 디스플레이층(12)을 사용할 수 있다. 구체적으로 기판(21)은 가요성을 지닌 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 그리고, 디스프레이층(21)은 예를 들어, 유기 발광 다이오드의 단위 구조인 스위칭 TFT 및 OLED가 다수 형성된 어레이 구조를 지닐 수 있다. OLED 단위 구조는 예를 들어, 스위칭 TFT의 드레인 전극과 연결된 픽셀 전극, 발광 영역을 구분하는 뱅크부, 상기 발광 영역 내에 차례로 적층된 유기발광층을 포함할 수 있다.
보호막(22)은 본 발명의 특징부로서 이를 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예에 의한 전자 소자의 보호막(22)은 도 1에 나타낸 종래 기술에 의한 디스플레이 소자의 보호막(13)과는 달리, 다층막 구조가 아닌 단일막 구조를 지니 고 있다. 다만, 본 발명의 실시예에 의한 전자 소자의 보호막(22)은 유기 물질 및 무기 물질을 모두 포함하고 있으며, 보호막(22)의 두께 범위에 따라 유기 물질과 무기 물질의 성분비를 변화시킨 것을 특징으로 한다. 구체적으로 보호막(22)의 하부는 유기 물질의 성분비가 상대적으로 높은 상태로 형성되며, 상부로 갈 수록 무기 물질의 성분비가 증가하도록 형성된 것이다. 따라서, 디스플레이층(21)과 인접한 영역의 보호막(22)에는 유기 물질의 성분비가 무기 물질에 비해 높으나, 점차로 무기 물질의 성분 비가 증가하여 보호막(22)의 상부에는 무기 물질의 성분비가 유기 물질의 성분비보다 크다. 보호막(22)에 사용되는 무기 물질 및 무기 물질은 사실상 크게 제한이 없으며 예를 들어 무기 물질로 Al2O3, SiO2, SiNx 등이 사용될 수 있고, 유기 물질은 페릴렌(Parylene)계통, 폴리우레아(Polyurea)계통 등의 물질 등이 사용될 수 있다. 보호막(22)의 두께는 그 하부의 디스플레이층(21)의 종류 및 크기에 따라 선택적으로 형성 가능하며 1 내지 10㎛인 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 보호막(22)의 두께에 따른 무기 물질의 분률을 나타낸 그래프이다. 도 3에 나타낸 그래프의 가로축은 보호막(22)과 디스플레이막(21)의 계면으로부터 보호막(22) 상부로의 길이를 나타내었으며, 세로축은 무기 물질의 분율(무기 물질/(무기 물질 + 유기 물질)) 값을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 보호막(22)의 하부 영역(가로축이 0에 가까운 부분)은 무기 물질의 성분비가 0에 가까우므로 거의 유기 물질로 형성된 것을 알 수 있다. 그러나, 보호막(22)의 표면 방향으로 갈수록(x가 증가할수록) 무기 물질의 분률이 점 차 증가하며, 보호막(22)의 표면은 매우 큰 성분비를 지닌 물질로 형성된 것을 알 수 있다. 이러한 성분비의 변화는 연속적이며, 보호막(22)의 하부에 유기 물질의 성분 비를 크게 하는 이유는 디스플레이층(21)의 결함 또는 단차가 보호막(22)의 표면으로 전이되는 것을 차단하기 위한 것이다. 그리고, 보호막(22)의 상부에 무기 물질의 성분 비를 크게 하는 이유는 외부 환경(H2O, O2)이 디스플레이층(21)의 전기적인 특성에 미치는 영향을 최소화하기 위함이다.
도 4는 본 발명에 의한 전자 소자의 보호막의 제작을 위한 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 보호막 증착을 위해서 CVD나 PVD, Thermal evaporation 또는 Sublimation 등의 박막 증착법을 사용 가능하다.
도 4를 참조하면, 챔버(30) 내의 디스플레이층이 형성된 기판(20)이 장착되어 있으며, 기판(20)과 이격하여 무기 물질 소스(31) 및 무기 물질 소스(32)가 위치하고 있다. 기판(20) 상에 디스플레이층을 형성시키는 공정은 종래 기술에 의한 전자 소자, 예를 들어 OLED 제조 방법에 따르면 된다. 본 발명의 특징인 보호막(22)의 경우, 단일막 내에서 무기 물질과 유기 물질의 성분 비를 연속적으로 변화시켜야 하므로, 기판(20) 상방에 위치한 무기 물질 소스(31)과 유기 물질 소스(32)에 의한 보호막(22) 형성 공정을 동시에 진행하여야 한다.
일반적으로, 합금을 증착하는 경우 코스퍼터링(cosputtering) 공정 또는 합금 타겟을 이용한 증착 공정을 사용할 수 있으나, 무기 물질 및 유기 물질의 경우에는 이를 적용하기 어렵다. 따라서, 무기 물질 소스(31) 및 유기 물질 소스(32)를 별개로 장착한다. 무기 물질 및 유기 물질의 성분 비를 연속적으로 변화시키며 박막을 형성시키기 위해서는 무기 물질 소스(31)와 유기 물질 소스(32)에 인가되는 전원의 크기를 조절함으로써 가능하다. 필요한 경우, 기판(20)과 무기 물질 소스(31) 및 유기 물질 소스(32) 사이에 셔터(shutter)(미도시)를 설치하여 두 물질 소스중 하나를 완전히 차단시키는 것도 유용하다.
구체적으로 설명하면, 먼저 유기 물질 소스(32)만 디스플레이층 상에 증착이 되도록 무기 물질 소스(31)와 기판(20) 사이에 셔터로 차단하거나, 동작 전력의 공급을 차단한다. 디스플레이층 상에 원하는 유기 물질 소스(32)에 의한 유기 물질이 도포되기 시작하면 무기 물질 소스(31)와 기판(20) 사이의 셔터를 개방하면서 전력을 공급한다. 무기 물질의 증착에 의한 무기 물질의 성분 비가 점차로 증가하면 유기 물질 소스(32) 및 기판(20) 사이의 셔터를 동작시켜 일정 속도로 닫거나, 유기 물질 소스(32)에 공급되는 동작 전력의 크기를 감소시킨다. 최종적으로, 원하는 보호막(22)의 두께에 가까워지면 유기 물질 소스(32) 및 기판(20) 사이에 셔터로 완전히 차단하거나, 동작 전력 공급을 완전히 차단하다. 보호막(22)의 두께가 원하는 범위에 도달하면 무기 물질 소스(31)에 공급되는 전력을 완전히 차단하고, 무기 물질 소스(31) 및 기판(20) 사이에 셔터로 차단하여 공정을 종료한다.
보호막(22)의 두께는 상술한 바와 같이 디스플레이층의 크기 및 종류에 따라 선택적으로 조절하는데, 통상 1 내지 10㎛ 정도로 형성시킨다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 기 판 상에 형성되는 디스플레이층은 OLED를 비롯한 가요성 디스플레이 소자면 적용 가능하고, 디스플레이층 상에 형성되는 보호막의 재료는 통상 사용하는 유기 물질 및 무기 물질이면 적용이 가능하다. 결론적으로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
본 발명에 의하면, 보호막의 하부는 유기 물질의 성분비가 크므로, 하부의 디스플레이층에서 파티클과 보호막 형성시 발생하는 결함의 보호막 표면으로의 전파를 방지할 수 있고, 보호막이 플라스틱 기판 상에서 박리되는 것을 막을 수 있고 디스플레이층의 단차를 평탄화할 수 있다. 그리고, 보호막의 상부는 산소, 수분 등의 외부 환경에 의한 소자의 특성 저하를 방지할 수 있으며, 디스플레이 소자의 가요성을 유지할 수 있다.
Claims (9)
- 기판, 상기 기판 상에 형성된 디스플레이층 및 상기 디스플레이층 상에 형성된 보호막을 포함하는 전자 소자의 보호막에 있어서,상기 보호막은 유기 물질과 무기 물질을 포함하며, 상기 유기 물질과 무기 물질의 성분 비는 상기 보호막의 하부에서 상부로 갈수록 연속적으로 변화된 것을 특징으로 하는 전자 소자의 보호막.
- 제 1항에 있어서,상기 보호막의 상기 유기 물질의 성분 비는 상기 보호막와 하부로부터 상기 보호막의 상부로 갈수록 연속적으로 감소하며, 상기 무기 물질의 성분 비는 상기 보호막와 하부로부터 상기 보호막의 상부로 갈수록 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 전자 소자의 보호막.
- 제 1항에 있어서,상기 디스플레이층은 스위칭 트랜지스터 및 OLED 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소자의 보호막.
- 제 1항에 있어서,상기 보호막의 두께는 1 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 전자 소자의 보호 막.
- 제 1항에 있어서,상기 무기 물질은 AlxOy, SiOx ,SiOxNy 또는 SiNx를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소자의 보호막.
- 기판, 상기 기판 상에 형성된 디스플레이층 및 상기 디스플레이층 상에 형성된 보호막을 포함하는 전자 소자의 보호막 제조 방법에 있어서,(가) 상기 디스플레이층 상방에 무기 물질 소스 및 유기 물질 소스를 장착하는 단계; 및(나) 상기 유기 물질 소스 및 상기 무기 물질 소스를 이용하여 상기 디스플레이층 상에 유기 물질 및 무기 물질의 성분 비를 연속적으로 변화시키면서 보호막을 증착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소자의 보호막 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 (나) 단계는,상기 유기 물질 소스에 의해 유기 물질을 상기 디스플레이층 상에 증착하면서, 상기 유기 물질의 증착률을 감소시키면서, 상기 무기 물질 소스에 의한 무기 물질의 증착률을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전자 소자의 보호막 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 유기 물질 소스와 상기 무기 물질 소스에 인가되는 동작 전력을 조절함으로써 상기 유기 물질 및 무기 물질의 성분 비를 연속적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 전자 소자의 보호막 제조 방법.
- 제 8항에 있어서,상기 유기 물질 소스 또는 상기 무기 물질 소스와 상기 디스플레이층 사이에 장착된 셔터를 이용하여 상기 보호막의 유기 물질 및 무기 물질의 성분 비를 조절하는 것을 특징으로 하는 전자 소자의 보호막 제조 방법.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR100846592B1 (ko) * | 2006-12-13 | 2008-07-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 발광 디스플레이 장치 |
-
2005
- 2005-05-07 KR KR1020050038225A patent/KR20060115829A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
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| KR100846592B1 (ko) * | 2006-12-13 | 2008-07-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 발광 디스플레이 장치 |
| US7928431B2 (en) | 2006-12-13 | 2011-04-19 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Organic light emitting display apparatus |
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