KR20070051601A - 오엘이디 봉지캡의 제조방법 - Google Patents

Abstract

오엘이디 봉지캡의 제조방법이 제공된다. 오엘이디 봉지캡의 제조방법은 (a)실리콘기판 상에 감광성물질을 도포하고 포토공정을 이용하여 양각의 몰딩마스터를 형성하는 단계, (b)몰딩마스터가 형성된 상기 실리콘기판상에 PDMS(poly-dimethylsiloxane)을 도포하는 단계, (c)PDMS를 소결하여 경화시키는 단계, (d) 경화된 PDMS를 실리콘기판으로부터 분리하는 단계, (e) 양각의 몰딩마스터에 대응되는 PDMS의 음각 내부에 습기제거제를 부착시키는 단계, 및, (f)PDMS의 표면이 친수성이 되도록 PDMS의 표면에 플라즈마 처리를 해주는 단계를 포함한다.

오엘이디, OLED, 봉재캡, PDMS

Description

오엘이디 봉지캡의 제조방법{Method for fabricating OLED encapsulation}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 PDMS을 이용한 오엘이디 봉지캡의 제조방법을 설명하기 위한 공정흐름도이다.

도 2a 내지 도 2d는 도 1의 공정단계에 따른 공정사시도들이다.

도 3a 내지 도 3d는 각각 도 2a 내지 도 2d의 A-B면을 따라 절개한 면의 단면도들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200: 실리콘 기판 210: 몰딩 마스터

220: PDMS 230: 습기제거제

본 발명은 오엘이디 봉지캡의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 PDMS(polydimethylsiloxane)을 이용하여 오엘이디 디스플레이 장치의 봉지캡을 제 조함으로써 봉지캡의 제조시간을 단축하여 오엘이디 디스플레이 장치의 공정효율을 높일 수 있도록 한 PDMS을 이용한 오엘이디 봉지캡의 제조방법에 관한 것이다.

오엘이디는 낮은 전압에서 구동이 가능하고 박형화, 광시야각, 빠른 응답속도 등 LCD에서 문제로 지적되고 있는 결점을 해소할 수 있으며, 다른 디스플레이 소자에 비해 중형 이하에서는 TFT-LCD와 동등하거나 그 이상의 화질을 가질 수 있다는 점과 제조 공정이 단순하여 향후 가격 경쟁에서 유리하다는 등의 장점을 가진 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.

이러한 오엘이디는 투명 유리 기판 상에 양전극으로서 ITO 투명 전극 패턴이 형성되어 있는 형태를 가진 하판과 기판 상에 음전극으로서 금속 전극이 형성되어 있는 상판사이의 공간에 유기 발광성 소재가 형성되어, 상기 투명 전극과 상기 금속 전극 사이에 소정의 전압이 인가될 때 유기 발광성 소재에 전류가 흐르면서 빛을 발광하는 성질을 이용하는 디스플레이 장치이다.

이와 같은 오엘이디는 발광에 사용되는 유기물이 온도 및 습도에 취약하여 소자의 제작이 완성된 후에 이를 금속이나 유리로 된 캡(cap)을 이용하여 전체소자를 캐핑해주는 것이 필요한데, 이를 봉지캡(encapsulation) 공정이라고 한다. 따라서, 신뢰성 있는 오엘이디 장치를 제조하기 위해서는 봉지캡(encapsulation) 공정이 필수적이라고 할 수 있다.

그러나, 종래의 봉지캡(encapsulation) 공정에 사용되는 봉지캡은 그 내부에 오엘이디 소자 내부의 습기를 제거해주기 위한 습기제거제(dessicant)를 부착하기 위한 공간확보 등의 문제로 인해 그 형태가 다소 복잡하여 그 제조가 용이하지 아 니하고, 또한 봉지캡을 금속을 이용하여 제조할 경우에는 오엘이디 장치의 무게상승의 원인이 되고, 봉지캡을 유리로 제조할 경우에는 유리고유의 특성인 깨짐 현상이 발생할 우려가 있어 문제가 되어 왔다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 금속이나 유리가 아닌 PDMS을 이용하여 오엘이디 봉지캡을 매우 손쉽게 제조함으로써 오엘이디 소자의 무게를 가볍게 하면서도 깨짐현상이 발생하지 않도록 한 오엘이디 봉지캡의 제조방법을 제공하는데에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 오엘이디 봉지캡의 제조방법은 (a)실리콘기판 상에 감광성물질을 도포하고 포토공정을 이용하여 양각의 몰딩마스터를 형성하는 단계, (b)몰딩마스터가 형성된 상기 실리콘기판상에 PDMS(poly-dimethylsiloxane)을 도포하는 단계, (c)PDMS를 소결하여 경화시키는 단계, (d) 경화된 PDMS를 실리콘기판으로부터 분리하는 단계, (e) 양각의 몰딩마스터에 대응되는 PDMS의 음각 내부에 습기제거제를 부착시키는 단계, 및, (f)PDMS의 표면이 친수성이 되도록 PDMS의 표면에 플라즈마 처리를 해주는 단계를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

또한, 도면에서 층과 막 또는 영역들의 크기 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 막 또는 층이 다른 막 또는 층의 "상에" 형성된다라고 기재된 경우, 상기 어떤 막 또는 층이 상기 다른 막 또는 층의 위에 직접 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 다른 막 또는 층이 개재될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 PDMS을 이용한 오엘이디 봉지캡의 제조방법을 설명하기 위한 공정흐름도이고, 도 2a 내지 도 2d는 도 1의 공정단계에 따른 공정사시도들이며, 도 3a 내지 도 3d는 각각 도 2a 내지 도 2d의 A-B면을 따라 절개한 면의 단면도들을 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따른 PDMS를 이용한 오엘이디 봉지캡을 제조하기 위해서 는 먼저, 도 2a 및 도 3a에 도시된 바와 같이 실리콘기판 상에 양각의 몰딩마스터(molding master)를 형성한다(S110).

몰딩마스터(210)는 본 발명의 봉지캡을 형성하기 위한 틀(mold)의 역할을 하는 것으로 감광성 물질(photosensitive material), 구체적으로는 MICROCHEM 社의 SU-8과 같은 감광성 물질을 이용하여 양각(engrave)으로 형성된다.

몰드마스터(210) 제조 공정을 보다 자세히 설명하면, 실리콘기판(200) 상에 감광성물질을 도포하고, 포토마스크를 이용하여 노광(exposure)공정을 수행한다. 이때, 감광성물질의 종류가 양성(positive) 또는 음성(negative) 인지 여부에 따라 빛을 받은 부분이 경화 또는 연화될 것이며, 그외의 부분은 각각 연화 또는 경화된 상태로 남아 있게 된다.

이후 연화부분을 현상액(development liquid)을 이용하여 현상해주면 경화된 부분만 남아 있게 된다. 이를 통상적으로 포토공정(photolithography)이라고 한다.

상기에서 감광성 물질로 통상적으로 사용되는 감광성물질을 사용하여도 ㅁ무무방하나 본 발명에서는 MICROCHEM 社의 SU-8을 사용하였는데, 그 이유는 SU-8은 높은 종횡비(aspect ratio)를 가져 근접하는 수직측벽에 대한 대응이 용이하며, 350~400nm의 파장을 가진 근자외선(near UV)과 전자빔(e-beam)에 대응하여 이미지이 형성이 가능하고, 한번의 스핀코팅으로 1~200㎛까지 광범위한 두께의 필름형성이 가능하며, 열과 화학물질에 대한 저항성이 높고, 실리콘기판, 유리기판, 금속기판과 같이 낮은 표면에너지를 가진 기판에 쉽게 젖는 특성이 있기 때문이다.

다음으로, 도 2b 및 도 3b에 도시된 바와 같이 양각의 몰딩마스터(210)가 형 성된 실리콘기판(200)상에 콘포말(conformal)하게 PDMS(polydimethylsiloxane;220)를 도포한다(S120).

PDMS(220)는 투명한 비활성의 고분자로서 표면에너지가 매우 낮고 형태의 변화가 용이하며 소수성을 가지는 물질이다.

PDMS(220)는 다음의 장점을 가진다. 첫째, 상대적으로 넓은 기판 영역에 안정적으로 점착되며, 이는 평탄하지 않은 표면에 대해서도 동일하게 만족한다. 둘째, PDMS(220)는 면간자유에너지(interfacial free energy)가 낮으므로, 다른 고분자와 몰딩시에 접착이 잘 일어나지 않는다. 셋째, PDMS(220)는 균질(homogeneous)의 등방성(isotropic)을 가지며 광학적으로는 300nm의 두께까지는 투명한 성질을 가진다. 넷째, PDMS(220)는 매우 내구성이 강해 아주 오랜시간이 경화하더라도 성질의 열화(degradation)가 일어나지 아니한다. 다섯째, PDMS(220)의 표면성질은 SAMs(self-assembly monolayers)의 형성에 의해 생기는 플라즈마의 조절에 의해서 쉽게 변화(modify)될 수 있다.

다만, 본 발명에서는 상기와 같은 장점을 가진 PDMS(220)에 적절한 점성을 부여하기 위해 자일렌(xylene)이나 톨루엔(tolune)과 같은 유기용매를 이용하여 녹인 형태의 것을 사용하며, 또한 경화(hardening) 및 고분자화(polymerization)시키기 위하여 DMAP(dymethoxy phenyl acetophenone)과 같은 물질을 경화제로 첨가하여 사용한다.

다음으로, PDMS(220)를 소결(sintering)시켜 경화(hardening)시켜준다(S130).

이때, 소결온도는 약 50~200℃로 해주는 것이 바람직하며, 이로인해 PDMS(220)에 포함된 유기용매는 모두 증발(vaporization)되고 경화제에 의해 PDMS는 단단하게 경화된다.

다음으로, 도 2c 및 도 3c에 도시된 바와 같이 경화된 PDMS(220)를 실리콘기판(200)으로부터 분리한다(S140).

경화된 PDMS(220)를 실리콘기판(200)으로부터 분리하면 양각의 몰딩마스터(210)에 대응되도록 경화된 PDMS(220)에는 음각이 형성된다..

다음으로, 도 2d 및 도 3d에 도시된 바와 같이 PDMS(220)의 음각부분의 소정의 위치에 습기제거제(dissicant)를 부착한다(S150).

습기제거제(230)는 오엘이디 소자의 발광체로 사용되는 유기물이 수분에 취약하므로, 소자 내부의 습기를 제거해주기 위해 부착하는 것이다.

다음으로, PDMS(220)의 표면을 플라즈마처리(plasma treatment) 해준다(S160).

플라즈마 처리를 해주는 이유는 상기에서 설명한 바와 같이 PDMS 자체는 소수성(hydrophobic property)이므로 그 표면에 플라즈마 처리를 해주어 SAMs(self-assembly monolayers)를 형성하여 그 표면성질을 친수성(hydrophile property)으로 변화시켜주기 위함이다.

이와 같이 PDMS(220)의 표면 성질을 친수성으로 변화시켜 주어야 하는 이유는, 유리기판에 흡착력이 좋게하여 후에 오엘이디 소자가 형성된 유리기판에 별도의 실링재(sealing agent)가 없이도 잘 접착할 수 있도록 해주기 위함이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 실시예에 따른 에 의하면 PDMS을 이용한 오엘이디 봉지캡의 제조방법에 의하면 다음의 효과가 하나 또는 그 이상 존재한다.

첫째, 오엘이디 봉지캡의 제조가 매우 간편해져 제조단가가 낮아진다.

둘째, 별도의 실링재를 필요로 하지 않고 봉지캡 자체를 유리기판에 바로 접착시키는 것이 가능하다.

셋째, 금속에 비해 무게가 매우 가볍고, 유리와 같은 깨지는 성질이 없어 거의 반영구적인 사용이 가능하다.

Claims (7)

1. (a) 실리콘기판 상에 감광성물질을 도포하고 포토공정을 이용하여 양각의 몰딩마스터를 형성하는 단계;

   (b) 상기 몰딩마스터가 형성된 상기 실리콘기판상에 PDMS(poly-dimethylsiloxane)을 도포하는 단계;

   (c) 상기 PDMS를 소결하여 경화시키는 단계;

   (d) 경화된 상기 PDMS를 상기 실리콘기판으로부터 분리하는 단계;

   (e) 양각의 상기 몰딩마스터에 대응되는 상기 PDMS의 음각 내부에 습기제거제를 부착시키는 단계; 및

   (f) 상기 PDMS의 표면이 친수성이 되도록 상기 PDMS의 표면에 플라즈마 처리를 해주는 단계를 포함하는 오엘이디 봉지캡의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 (a)단계의 포토공정은 포토마스크를 이용한 노광을 실시하는 공정 및 현상공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오엘이디 봉지캡의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 PDMS는 경화제와 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 오엘이디 봉지캡의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 PDMS는 경화제와 혼합되어 유기용매에 녹아 있는 것을 특징으로 하는 오엘이디 봉지캡의 제조방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 경화제는 DMAP(dimethoxy phenyl acetophenone)인 것을 특징으로 하는 오엘이디 봉지캡의 제조방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 유기용매는 자일렌, 톨루엔 중 하나인 것을 특징으로 하는 오엘이디 봉지캡의 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 (c)단계의 소결은 50~200℃에서 루어지는 것을 특징으로 하는 오엘이디 봉지캡의 제조방법.

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