KR20080023485A - 유기 이엘 소자의 봉지 방법 및 유기 이엘 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 이엘(EL, Electro-Luminescence) 소자용 봉지 구조에 관한 것으로 기판상에 형성된 유기 이엘 소자와 상기 유기 이엘 소자를 봉지하는 봉지캡으로 이루어진 유기 이엘 소자의 봉지 구조에 있어서, 기판과 봉지캡을 용착하거나 용접하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 유기 이엘 소자로 침투되는 수분 또는 산소를 차단하여 유기 이엘 소자의 수명을 늘릴 수 있는 효과가 있다.
유기 이엘 소자, 봉지, 기판, 봉지캡
Description
도 1은 종래 기술에 따른 유기 이엘 소자의 봉지 구조를 나타낸 도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1실시형태에 따른 유기 이엘 소자의 봉지 구조를 나타낸 도,
도 3은 본 발명의 제1실시형태에 따른 유기 이엘 소자의 봉지 방법 흐름도,
도 4는 본 발명의 제2실시형태에 따른 유기 이엘 소자의 봉지 구조를 나타낸 도,
도 5는 본 발명의 제2실시형태에 따른 유기 이엘 소자의 봉지 방법 흐름도이다.
** 도면의 주요 부호에 대한 설명 **
21 : 유리기판 22 : 양극(anode)
23 : 발광층 24 : 음극(cathode)
25 : 봉지캡 26 : 레이저
27 : 게터(getter)
본 발명은 유기 이엘(EL, Electro-Luminescence) 소자의 봉지방법 및 봉지 구조를 갖는 유기 이엘 소자에 관한 것으로, 특히 수분 또는 산소 침투를 억제하면서 아웃가스(out-gas)를 제거하여 소자의 수명을 늘리는 것과 전면 발광(top emission) 방식에 적용하기에 적합한 유기 이엘 소자의 봉지방법 및 봉지 구조를 갖는 유기 이엘 소자에 관한 것이다.
유기 이엘 소자는 전극 사이에 형성된 발광층에 전극을 통해 정공과 전자를 주입하여 주입된 정공과 전자가 여기자(exciton)를 이룬 후 소명하면서 빛을 내는 소자이다.
이런 유기 이엘 소자는 자발광 특성을 지니고 있기 때문에 종래의 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display : LCD)에 비해 얇고, 소비전력이 낮으며 우수한 시야각과 높은 응답 속도를 지니고 있다는 장점이 있다. 또 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : PDP) 이나 무기 이엘 패널 디스플레이에 비해 10 V 이하의 낮은 전압에서 구동이 가능하여 소비 전력이 낮고 색감이 뛰어난 장점이 있다. 뿐만 아니라 유기 이엘 소자는 휘는 특성이 있는 플라스틱을 기판을 사용하여 제작할 수도 있다.
또한, 유기 이엘 소자는 수동형(passive matrix) 방식과 능동형(active matrix) 방식으로 나뉘어진다. 수동형 방식의 경우 발광층에서 생성된 빛을 기판면으로 발광시키는 배면 발광 (bottom emission) 방식을 채택하고 있다. 반면, 능동형 방식에서 배면 발광 방식을 채택할 경우 TFT(thin film transistor)에 가려져 개구율이 낮아지게 된다. 따라서, 개구율을 높이기 위해서 기판 반대편으로 발광시키는 전면 발광 방식이 요구되고 있다.
이러한 우수한 장점을 지니고 있는 유기 이엘 소자의 종래의 봉지 방법 및 봉지 구조는 양극, 음극 및 발광층으로 이루어진 발광체가 위치한 기판과 이를 봉지하는 봉지캡을 열경화성 또는 광경화성 접착부재를 사용하여 봉지한 것이 실용되고 있지만, 이러한 봉지 방법 및 봉지 구조는 수분이나 산소의 침투에 의하여 열화되는 특성을 갖고 있다. 따라서 그들의 안정적인 구동과 수명의 확보를 위한 봉지 구조가 요구되고 있다.
도 1은 종래의 배면 방식의 유기 이엘 소자의 봉지 구조를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 기판(11)의 상면에는 양극(12)이 형성되어 있고 그 위로 발광층(13)을 형성되어 있다. 이러한 발광층(13) 상부에 음극(14)이 형성되어 있다. 그리고 그 위에 흡습재(15)를 부착한 금속 또는 유리로 된 봉지캡(16)을 씌워 봉지한다. 이 때 기판(11)과 봉지캡(16)은 봉지재(sealant)(17)을 이용하여 용착한다.
이러한 종래의 봉지 구조로는 봉지재가 외부 수분 또는 산소를 완전히 차단 하지 못함에 따라 유기 이엘 소자에서 요구되는 투습성 및 투호기성을 만족시킬 수 없으며 열경화 또는 광경화 공정이 요구되기 때문에 공정 시간이 길어지는 단점이 있다. 그리고 불투명한 흡습재로 인하여 전면 발광 방식의 적용이 불가능한 문제점이 있다.
상기의 문제를 해결하기 위해 접착부재로서 프리트(frit)를 사용하고, 이를 레이저를 사용하여 가열시켜 용착시키는 봉지 방법을 고려해 볼 수 있다.
그러나, 수분이나 산소의 침투에 의하여 열화되는 문제는 어느 정도 향상될 수 있지만, 접착부재를 레이저로 용융 또는 연화시켜 용착시킬 때에 발생하는 아웃가스에 대한 치명적인 문제는 여전히 발생할 수 있으며, 이로 인하여 소자의 수명이 단축되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 접착부재를 사용하지 않고, 기판과 봉지캡을 용착하여 수분 또는 산소의 침투를 차단함과 동시에 아웃가스 발생으로 인한 유기 이엘 소자의 수명단축을 억제하는 유기 이엘 소자의 봉지 방법 및 전면 발광 방식이 가능한 봉지 구조를 갖는 유기 이엘 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
유리 기판 상부에 양극, 발광층 및 음극을 포함한 유기 이엘 발광 시스템을 형성하는 단계; 유리로 이루어지고 상기 발광 시스템을 봉지하는 봉지캡의 용착부를 상기 유리 기판에 합착하기 전에, 레이저로 용융하는 단계; 및 레이저로 용융된 상기 봉지캡의 용착부를 상기 유리 기판에 용착시키는 단계;를 포함하여 이루어진 유기 이엘 소자의 봉지 방법을 제공한다.
또한, 상기 봉지캡의 내측부의 전부 또는 일부에 불순가스를 제거하기 위한 게터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 이엘 소자의 봉지 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 유리 기판 상부에 양극, 발광층 및 음극을 포함한 유기 이엘 발광 시스템을 형성하는 단계; 불순가스를 제거하기 위한 게터(getter)가 내측부에 부착되고 유리로 이루어진 봉지캡을, 상기 발광 시스템을 봉지하도록 상기 유리 기판 상부에 위치시키는 단계; 및 상기 기판과 상기 봉지캡의 용착부를 레이저로 용착하는 단계;를 포함하여 이루어진 유기 이엘 소자의 봉지 방법을 제공한다.
또한, 상기 레이저는 IR 레이저로 세기는 10 ~ 1,000 와트 범위, 빔직경은 0.01 ~ 3 mm 범위, 레이저 다이오드를 다수 병설한 핀 디자인에 의해 전 용착부에 레이저를 동시에 연속적으로 조사하고, 용착시 압력은 0.1 ~ 20 kg/cm2 범위인 것을 특징으로 하는 유기 이엘 소자의 봉지 방법을 제공한다.
또한, 상기 레이저는 Nd:YAG 레이저로 세기는 10 ~ 200 와트 범위, 빔직경은 0.01~3 mm 범위, 레이저 다이오드를 다수 병설한 핀 디자인에 의해 전 용착부에 레이저를 동시에 연속적으로 조사하고, 용착시 압력은 0.1 ~ 20 kg/cm2 범위인 것을 특징으로 하는 유기 이엘 소자의 봉지 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 양극, 발광층 및 음극을 포함하여 이루어진 유기 이엘 발광 시스템이 형성된 유리 기판;과 별도의 접착부재 없이 상기 유리기판과 용착되어 상기 유기 이엘 발광 시스템을 봉지하는, 유리로 이루어진 봉지캡;을 포함하여 이루어진 유기 이엘 소자를 제공한다.
또한, 상기 봉지캡의 내측부의 전부 또는 일부에 불순가스를 제거하기 위한 게터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 이엘 소자를 제공한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1실시형태에 따른 유기 이엘 소자의 봉지 구 조 및 봉지 방법의 개략을 나타낸 도면으로서, 도시된 봉지구조는 양극, 발광층 및 음극을 포함하여 이루어진 유기 이엘 발광 시스템이 형성된 유리 기판과, 별도의 접착부재 없이 상기 유리기판과 용착되어 상기 유기 이엘 발광 시스템을 봉지하는, 유리로 이루어진 봉지캡을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 유기 이엘 발광 시스템은 양극(22), 발광층(23), 음극(24)으로 단순히 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며 본 기술분야의 발광 시스템은 모두 포함되며, 필요에 따라 다른 구성을 더 포함할 수 있다. 일례로, 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층, 전자수송층 등을 더 포함할 수 있다. 유기 이엘 발광 시스템은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 설명을 생략한다.
도 2a에서는 유리기판(21)의 상면에는 양극(22)이 형성되어 있고 그 위로 발광층(23)이 형성되어 있다. 이러한 발광층(23) 상부에 음극(24)이 형성되어 있다. 이를 봉지캡(25)으로 씌워 봉지하는데 기판(21)과 봉지캡(25)은 레이저를 이용하여 용융 또는 연화하여 용착한다. 본 발명은 이 때 발생되는 아웃가스로 인한 발광층의 손상을 방지하기 위해 봉지캡의 용착부를 레이저로 먼저 용융(연화를 포함하는 의미임)시킨다. 도 2a는 먼저 용융 또는 연화시키는 시키는 단계를 나타낸 도면이다. 이로써, 레이저로 용융시 발생할 수 있는 불순한 아웃가스가 유기 이엘 소자내로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 더불어, 기판과 봉지캡의 용착시에 발생하는 열로 인한 발광 시스템의 손상을 억제할 수 있다.
레이저로 용융시 유리기판과 봉지캡의 도시된 이격 또는 분리 거리는 설명 의 편의를 위한 것이며, 제한되지 않는다.
도 2a에서 레이저(26)를 조사하는 방향은 기판의 하부로부터 기판을 통과하여 봉지캡의 용착부를 조사하던지, 봉지캡의 상부로부터 봉지캡의 용착부를 조사하는 것이 도면에 기재되어 있으나, 봉지캡의 용착부에 대향하는 기판의 위치를 레이저로 조사하는 방법도 사용할 수 있으며, 제한되지 않는다.
도 2b에서는 도 2a에서 용융된 봉지캡의 용착부와 발광 시스템이 형성된 기판을 용착한 유기 이엘 소자의 봉지 구조를 나타낸다.
본 발명의 제1실시형태에 따른 유기 이엘 소자의 봉지 방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제1실시형태에 따른 유기 이엘 소자의 봉지 방법은 유리 기판 상부에 양극, 발광층 및 음극을 포함한 유기 이엘 발광 시스템을 형성하는 단계, 유리로 이루어지고 상기 발광 시스템을 봉지하는 봉지캡의 용착부를 상기 유리 기판에 합착하기 전에, 레이저로 용융하는 단계, 및 레이저로 용융된 상기 봉지캡의 용착부를 상기 유리 기판에 용착시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 봉지캡의 내측부의 전부 또는 일부에 불순가스를 제거하기 위한 게터를 추가로 포함하여 더 효과적으로 불순한 아웃가스를 제거할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시형태에 따른 유기 이엘 소자의 봉지 방법 흐름도를 알기 쉽게 나타낸 것으로, 봉지캡을 발광체가 형성된 기판에 용착할 때 발생되는 아웃가스로 인하여 유기 이엘 소자가 손상되는 것을 방지하기 위해 봉지캡의 용착부를 레이저로 용융 또는 연화시킨 후 발광 시스템이 형성된 기판과 접합하여 용착하는 것을 특징으로 한다.
상기 유리 기판 상부에 유기 이엘 발광 시스템을 형성하는 방법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으므로 설명을 생략한다.
본 발명의 실시형태에 있어서 발광층이 형성된 기판은 유리판으로 구성됨을 특징으로 하며 봉지캡은 소다 유리, 경질 유리 등의 저융점 유리로 구성됨을 특징으로 한다. 바람직하게는 저융점 유리이다. 또한, 유리판과 봉지캡을 동일 재질의 유리로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 때 봉지캡의 높이는 제한되지 않으나 0.3 ~ 5 mm 범위이고, 봉지캡의 용착부 폭은 0.01 ~ 3 mm 범위인 것이 바람직하다.
상기 레이저는 기판 또는 봉지캡을 용융 또는 연화시킬 수 있는 것이면 충분하다. 구체적으로는 IR 레이저 및 Nd:YAG 레이저를 들 수 있다.
IR 레이저의 경우 10 ~ 1,000 와트 범위의 세기가 바람직하며, Nd:YAG 레이저의 경우 10 ~ 200 와트 범위의 세기가 바람직하다. 빔직경은 봉지캡 용착부의 폭 보다 작아야 한다. 그리고 레이저 다이오드를 다수 병설한 핀 디자인에 의해 전 용착부에 레이저를 동시에 연속적으로 조사할 수 있는 장비를 사용하는 것이 바람직하다. 공정 시간은 10초를 넘기지 않은 것이 바람직하다.
상기 게터는 활성탄, 바륨, 지르코늄 중 어느 하나로 구성되며 그 중 금속 성분이 배제된 활성탄이 가장 바람직하다.
본 발명의 도면에서는 기판과 봉지캡을 용착시킬 때 가압수단을 도시하고 있지 않으나, 용착시 압력은 0.1 kg/cm2 ~ 20 kg/cm2으로 가압하면서 용착시키는 것이 바람직하다.
도 4에서와 같이 상기 구성에서 게터를 더 포함할 경우, 전술한 제1실시형태의 봉지 방법과 다르게 유기 이엘 소자가 제작될 수도 있다.
즉, 본 발명의 제2실시형태의 봉지 방법은 유리 기판 상부에 양극, 발광층 및 음극을 포함한 유기 이엘 발광 시스템을 형성하는 단계, 불순가스를 제거하기 위한 게터(getter)가 내측부에 부착되고 유리로 이루어진 봉지캡을, 상기 발광 시스템을 봉지하도록 상기 유리 기판 상부에 위치시키는 단계, 및 상기 기판과 상기 봉지캡의 용착부를 레이저로 용착하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하며, 이에 의해 제작될 수도 있다. 제1실시형태와 동일한 구성은 설명이 중복되므로 생략한다.
도 4에서는 기판(21)의 상면에는 양극(22)이 형성되어 있고 그 위로 발광층(23)이 형성되어 있다. 이러한 발광층(23) 상부에 음극(24)이 형성되어 있다. 이 를 봉지캡(25)으로 씌워 봉지하는데 기판(21)과 봉지캡(25)은 레이저를 이용하여 용착부를 용융 또는 연화하여 용착한다. 이 때 발생되는 아웃가스로 인한 발광층의 손상을 방지하기 위해서 봉지캡(25)을 기판(21)과 용착하기 전에 봉지캡(25) 내측부에 게터(27)를 부착한 후 용착한다.
또한 전면발광의 경우에는 특히, 게터를 기판상에 형성한 후 봉지캡을 씌워 봉지하는 것도 가능하다. 게터를 기판상에 형성할 경우 발광 효율이 보다 좋을 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시형태에 따른 유기 이엘 소자의 봉지 방법 흐름도를 나타낸 것으로, 봉지캡을 발광 시스템이 형성된 기판에 용착할 때 발생되는 아웃가스로 인하여 유기 이엘 소자가 손상되는 것을 방지하기 위해 봉지캡의 내측부에 게터를 부착한다. 상기의 게터가 측부에 부착된 봉지캡을 발광 시스템이 형성된 기판에 위치시킨 후 용착부를 레이저로 용융 또는 연화하여 용착하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 유기 이엘 소자용 봉지 구조는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 접착부재를 사용하지 않기 때문에 수분 또는 산소의 침투를 보다 효과적으로 차단할 수 있다.
둘째, 열경화 또는 광경화가 필요한 봉지부재를 사용하지 않기 때문에 공정 시간을 줄일 수 있다.
셋째, 수분 또는 산소의 침투가 차단되어 추가적인 흡습재가 필요하지 않기 때문에 전면 발광 방식의 유기 이엘 소자를 제작할 수 있다.
넷째, 기판과 봉지캡의 용착시에 발생하는 아웃가스(out-gas)를 제거하여 소자의 수명 감축을 억제할 수 있다.
다섯째, 기판과 봉지캡의 용착시에 발생하는 열로 인한 발광체의 손상을 억제할 수 있다.
Claims (7)
- 유리 기판 상부에 양극, 발광층 및 음극을 포함한 유기 이엘 발광 시스템을 형성하는 단계;유리로 이루어지고 상기 발광 시스템을 봉지하는 봉지캡의 용착부를 상기 유리 기판에 합착하기 전에, 레이저로 용융하는 단계; 및레이저로 용융된 상기 봉지캡의 용착부를 상기 유리 기판에 용착시키는 단계;를 포함하여 이루어진 유기 이엘 소자의 봉지 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 봉지캡의 내측부의 전부 또는 일부에 불순가스를 제거하기 위한 게터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 이엘 소자의 봉지 방법.
- 유리 기판 상부에 양극, 발광층 및 음극을 포함한 유기 이엘 발광 시스템을 형성하는 단계;불순가스를 제거하기 위한 게터(getter)가 내측부에 부착되고 유리로 이루어진 봉지캡을, 상기 발광 시스템을 봉지하도록 상기 유리 기판 상부에 위치시키는 단계; 및상기 기판과 상기 봉지캡의 용착부를 레이저로 용착하는 단계;를 포함하여 이루어진 유기 이엘 소자의 봉지 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저는 IR 레이저로 세기는 10 ~ 1,000 와트 범위, 빔직경은 0.01 ~ 3 mm 범위, 레이저 다이오드를 다수 병설한 핀 디자인에 의해 전 용착부에 레이저를 동시에 연속적으로 조사하고, 용착시 압력은 0.1 ~ 20 kg/cm2 범위인 것을 특징으로 하는 유기 이엘 소자의 봉지 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저는 Nd:YAG 레이저로 세기는 10 ~ 200 와트 범위, 빔직경은 0.01~3 mm 범위, 레이저 다이오드를 다수 병설한 핀 디자인에 의해 전 용착부에 레이저를 동시에 연속적으로 조사하고, 용착시 압력은 0.1 ~ 20 kg/cm2 범위인 것을 특징으로 하는 유기 이엘 소자의 봉지 방법.
- 양극, 발광층 및 음극을 포함하여 이루어진 유기 이엘 발광 시스템이 형성된 유리 기판;과별도의 접착부재 없이 상기 유리기판과 용착되어 상기 유기 이엘 발광 시스 템을 봉지하는, 유리로 이루어진 봉지캡;을 포함하여 이루어진 유기 이엘 소자.
- 제6항에 있어서, 상기 봉지캡의 내측부의 전부 또는 일부에 불순가스를 제거하기 위한 게터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 이엘 소자.
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