KR20080046401A - 유기전계발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 제1기판, 상기 제1기판 상에 형성된 단위소자, 상기 제1기판과 이격 대향하는 제2기판 및 상기 제1기판과 상기 제2기판의 사이의 가장자리 영역에 위치하여 상기 제1기판과 상기 제2기판을 밀봉하는 글래스 프릿을 포함하며, 상기 글래스 프릿은 TiO, MnO, Cu₂O, LiO 또는 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 유기전계발광소자를 제공한다.

유기전계발광소자, 글래스 프릿, 밀봉

Description

유기전계발광소자 및 그 제조방법{Organic Light Emitting Diode and Manufacturing Method of the same}

도 1은 종래 유기전계발광소자의 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자의 단면도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광소자의 단면도.

도 4는 본 발명의 제조방법에 따른 흐름도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

110: 제1기판 111: 단위소자

112: 공간 120: 제2기판

130: 글래스 프릿 131: 레이저

L: 레이저

본 발명은 유기전계발광소자와 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 평판표시소자(예: 액정 디스플레이, 전계방출 디스플레이, 유기전계발 광소자 등)에 대한 많은 관심과 연구가 진행되고 있다.

이들 중 유기전계발광소자는 초박형 및 플렉서블한 구현이 가능하며, 저전력 소모는 물론 응답속도가 빠르다는 장점 등이 있으나, 외부로부터 침투된 수분이나 산소 등에 의해 열화 되는 단점이 있다. 이에 따라, 수분이나 산소 등의 침투를 저지할 수 있는 밀봉 구조 및 방법이 필수적이다.

종래에는 금속 캔(can)이나 유리 기판에 홈을 형성하여 홈에 수분 흡수를 위한 흡습제를 파우더 형태로 탑재하거나 필름 형태로 제조하여 접착하는 방법을 이용하였다. 이와 같은 방법의 단점은 금속 캔이나 밀봉용 기판에 밀봉 부재의 도포불량이 발생하면, 합착 불량을 유발하게 되어 앞 공정에서 형성시킨 적층체(전극, 유기 발광층)에 수분이나 산소 등이 침투되어 쉽게 열화가 됨은 물론 소자의 신뢰성까지 저하되는 문제를 유발하게 된다.

이와 같이 흡습제를 탑재하는 방식은 공정이 복잡함에 따라 재료 및 공정 단가가 상승하는 등 공정 상에 많은 제약이 따랐다.

최근에는 이를 해결하기 위한 방법으로 기판과 밀봉용 기판 사이에 글래스 프릿을 적용하는 것을 제안하였다. 이러한 글래스 프릿을 유기전계발광소자에 적용할 경우 외부의 수분이나 산소가 소자 내부로 침투하는 것을 보다 효과적으로 막을 수는 있다. 그러나, 일반적인 글래스 프릿 조성물로는 밀봉시 내부에 존재하는 수분이나 산소를 제거하기가 쉽지 않고, 글래스 프릿을 가열하고, 밀봉하는 단계에서 외부의 수분이나 산소가 소자 내부로 침투하는 것을 방지하기 위해 N₂(질소)분위기 나 진공분위기에서 제작해야 하는데 실제 적용하기에는 어려운 문제가 있다.

도 1은 종래 유기전계발광소자의 단면도이다.

도 1에 도시된 유기전계발광소자(100)의 제1기판(10) 상에는 단위소자(11)가 형성되어 있다. 단위소자(11)는 도시되어 있진 않지만, 매트릭스형태로 상호 교차하는 두 개의 전극들 사이에 유기 발광층들이 포함된 다수의 서브 픽셀이 포함되어 있다. 제2기판(20)은 제1기판(10)과 이격 대향되며, 제1기판(10)과 제2기판(20)의 테두리 사이에 글래스 프릿(30)이 위치되어 있다.

한편, 종래에는 글래스 프릿(30)을 레이저(L)로 가열하여 밀봉하는 방법을 제안하였는데, 이 방법은 글래스 프릿(30)을 가열할 경우 가열되는 영역과 주변영역의 온도차이가 발생하여 제1기판(10) 또는 제2기판(20)이 파괴되는 문제가 발생하였다.

또한, 종래에는 이와 같은 문제를 방지하기 위하여 가열되는 영역 외에 주변영역의 온도를 올리게 되면, 유기전계발광소자(100)의 서브 픽셀에 형성되어 있는 유기물들이 열화되어 소자 특성이 저하되는 문제가 발생하였다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 수명과 신뢰성이 향상된 유기전계발광소자를 제공하는 것에 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 제1기판, 상기 제1기판 상에 형성된 단위소자, 상기 제1기판과 이격 대향하는 제2기판 및 상기 제1기판과 상기 제2 기판의 사이의 가장자리 영역에 위치하여 상기 제1기판과 상기 제2기판을 밀봉하는 글래스 프릿을 포함하며, 상기 글래스 프릿은 TiO, MnO, Cu₂O, LiO 또는 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 유기전계발광소자를 제공한다.

상기 글래스 프릿은, Bi₂O₃ , SiO₂ 및 B₂O₃ 를 포함할 수 있다.

상기 글래스 프릿은 레이저의 조사에 의하여 경화되며, 상기 레이저의 조사시, TiO, MnO, Cu₂O 또는 LiO는 수화물로 환원될 수 있다.

상기 단위소자는, 다수의 서브 픽셀을 포함하며, 상기 서브픽셀은 두개의 전극 및 두개의 전극들 사이에 형성된 유기 발광층들을 포함할 수 있다.

상기 서브 픽셀은, 하나 이상의 박막트랜지스터 및 커패시터를 포함하며, 상기 박막트랜지스터가 구동함에 따라 유기 발광층이 발광할 수 있다.

또한, 본 발명은, 단위소자가 형성된 제1기판 및 상기 제1기판과 합착할 제2기판을 준비하는 기판 준비단계, 상기 제1기판 또는 상기 제2기판의 가장자리 영역에 글래스 프릿을 형성하는 밀봉부재 형성단계, 상기 제1기판과 제2기판을 얼라인시키고, 상기 제1기판 또는 상기 제2기판 상에 열전도판을 위치시키는 열전도판 준비단계 및 상기 열전도판을 통하여 상기 제1기판 또는 제2기판 상에 레이저를 조사하여 글래스 프릿을 경화시키는 레이저 조사단계를 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법을 제공한다.

상기 열전도판은, 상기 글래스 프릿이 형성된 영역과 대응하는 영역에 위치하 는 홀을 포함할 수 있다.

상기 열전도판은, 열전도도가 높은 금속을 포함할 수 있다.

상기 열전도판은, 평면형이거나 일단차 이상을 갖는 절곡형 중 어느 하나일 수 있다.

<일 실시예>

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기전계발광소자의 단면도이다.

도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자(200)는, 제1기판(110) 상에 단위소자(111)가 형성된다.

단위소자(111)는 도시되어 있진 않지만, 두 개의 전극들과 두 개의 전극들 사이에 형성된 유기 발광층들을 포함하는 다수의 서브 픽셀을 포함한다.

여기서, 단위소자(111)의 구조가 수동 매트릭스형일 경우 미 도시된 구동부로부터 공급된 데이터신호와 스캔신호가 데이터라인과 스캔라인을 통해 두 개의 전극들에 공급되면, 스캔신호에 의해 선택된 서브 픽셀의 유기 발광층이 발광을 하게 된다.

반면, 능동 매트릭스형일 경우 각 서브 픽셀은, 하나 이상의 박막트랜지스터 및 커패시터가 포함되어 스캔신호에 의해 선택된 박막트랜지스터가 구동함에 따라 유기 발광층이 발광을 하게 된다.

능동 매트릭스형을 일례로 서브 픽셀의 구조를 상세히 설명하면, 제1기 판(110) 상에 형성된 각 서브 픽셀에는, 반도체층, 제1절연막, 게이트 전극, 제2절연막, 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터가 위치하고, 박막트랜지스터와 인접한 곳에 커패시터가 위치된다.

서브 픽셀은 일반적으로 스위칭 박막트랜지스터, 구동 박막트랜지스터 및 커패시터가 구비된 "2T1C" 구조를 취하나 이에 한정되진 않는다.

한편, 소오스 전극 및 드레인 전극 상에는 제3절연막이 위치하는데, 제3절연막은 평탄화 또는 패시베이션을 위한 절연막일 수 있다. 이러한 제3절연막 상에는 제3절연막을 관통하여 드레인 전극과 전기적으로 연결된 제1전극이 위치한다.

제1전극 상에는 제4절연막이 위치하는데, 제4절연막은 화소정의막으로서, 제1전극들 간을 절연시키며 제1전극들의 일부가 노출되도록 개구부가 형성된다.

개구부 내에는 발광층이 위치하는데, 발광층은 유기 발광층을 포함한 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 전자 주입층 등이 포함될 수 있다.

발광층을 포함한 제1기판(110)의 일부 상에는 제2전극들이 위치하는데, 여기서 제2전극들은 캐소드 전극일 수 있으며, 앞서 설명한 제1전극들은 애노드 전극일 수 있으나 발광 방식에 따라 전극이 뒤바뀔 수도 있음은 물론이다.

한편, 앞서 설명한 제1기판(110)과 이격 대향하는 제2기판(120)의 테두리 사이에는 제1기판(110)과 제2기판(120)을 밀봉하는 글래스 프릿(130)이 위치된다.

밀봉부재인 글래스 프릿(130)은 산화비스무스(Bi₂O₃) + 산화규소(SiO₂) + 산화붕소(B₂O₃) 조성물에 환원성 금속산화물인 산화티탄(TiO), 산화망간(MnO) 또는 산화 구리(Cu₂O) 중 어느 하나 이상이 선택적으로 포함될 수 있으나 이에 한정되진 않는다.

한편, 제1기판(110)과 제2기판(120)을 밀봉하는 과정에서, 글래스 프릿(130)에 열이 가해지게 되면, 글래스 프릿(130)은 밀봉된 제1기판(110)과 제2기판(120) 내부의 산소 및 수분을 흡수하게 된다.

이는 글래스 프릿(130)에는 포함된 환원성 금속산화물들에 대략 300℃정도의 열을 가하게 되면 주변의 산소와 반응하여 산화됨과 동시에 주변의 수분을 배위 또는 흡수함으로써, 수화물을 형성한다. 즉, TiO일 때는 TiO₂ ㆍnH₂O로 환원되며, MnO일 때는 MnO₂ ㆍnH₂O로 환원되고, Cu₂O일 때는 2CuO ㆍnH₂O로 환원된다.

한편, 글래스 프릿(130)은 레이저를 조사함으로써 경화될 수 있는데, 레이저(L)로 열을 조사할 때는, 제2기판(120) 상에 열전도판(131)을 구비한다. 구비된 열전도판(131)은 열전도도가 좋은 금속, 예를 들면, Cu, Ag 또는 CuAg와 같은 합금 등이 선택될 수 있으나 이에 한정되진 않는다. 따라서, 레이저가 조사된 제2기판 부분에 열이 발생하게 되면, 열전도판(131)에 의하여 레이저가 조사되지 않은 제2기판 또는 외부 영역 상으로 열이 확산되게 된다. 따라서, 레이저에 의한 제2기판의 손상을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 열전도판(131)은 글래스 프릿이 형성된 영역과 대응하는 영역에 위치하는 홈(도시 안됨)을 포함할 수 있다. 따라서, 레이저(L)는 열전도판(131)에 형성된 홈(도시 안됨)을 관통하여 제1기판 또는 제2 기판 상에 조사될 수 있다.

열전도판(131)은 도 2에 도시된 바와 같이 제2기판(120)과 표면 접촉 면적이 넓은 평면형으로 형성될 수 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이 제2기판(120) 사이에 공간을 갖도록 일단차 이상의 절곡형으로도 형성될 수 있음은 물론 여러 가지 모양으로 할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자(200)는 이러한 화학반응을 통하여 소자 내부의 산소와 수분을 제거할 수 있게 됨은 물론 열전도판(131)을 구비하고, 글래스 프릿(130)을 가열하므로 제2기판(120)이 손상되는 문제를 해결할 수 있게 된다.

< 제조 방법 >

도 4는 본 발명의 제조방법에 따른 흐름도이다.

본 발명의 제조방법은 도 4의 흐름도를 참조하고, 이에 따라 제조된 유기전계발광소자는 앞서 설명한 도 2 및 도 3을 참조한다.

먼저, 기판 준비단계(S302)는, 단위소자(111)가 형성된 제1기판(110)과 제2기판(120)을 준비하는 단계이다. 기판 준비단계(S302)에서는 제1기판(110) 상에 단위소자(111)가 형성된 상태이다.

이후, 밀봉부재 형성단계(S304)는, 준비된 제1기판(110) 또는 제2기판(120)의 가장자리 영역에 글래스 프릿(130)을 형성하는 단계이다.

글래스 프릿(130)은, Bi₂O₃ + SiO₂ + B₂O₃ 조성물에 환원성 금속산화물인 TiO, MnO, Cu₂O 또는 LiO 중 어느 하나 이상이 선택적으로 포함될 수 있으나 이에 한정되진 않는다.

이후, 열전도판 준비 단계(S306)는, 제1기판(110) 또는 제2기판(120)을 얼라인 시키고, 그 중 어느 하나 이상의 상부에 열전도판(131)을 위치시키는 단계이다.

열전도판(131)은, 열전도도가 좋은 금속, 예를 들면, Cu, Ag 또는 CuAg와 같은 합금 등이 선택될 수 있으나 이에 한정되진 않는다.

이후, 레이저 조사 단계(S308)는, 준비된 열전도판(131)을 통하여 글래스 프릿(130)이 위치하는 영역에 열을 조사하는 단계이다.

레이저 조사 단계(S308)에서는 도 2 또는 도 3과 같이 레이저(L)를 이용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 한편, 레이저(L) 등과 같은 고열이 제2기판(120)의 일정 영역을 통해 글라스 프릿(130)에 조사될 때, 제2기판(120)의 국부적인 손상을 방지할 수 있다. 이는 열전도판(131)이 레이저(L)에 의해 가열되는 영역과 주변 영역에 온도차가 발생하는 문제를 최소화할 수 있도록 조사되는 열을 주위로 전도시키기 때문이다.

이와 같은 열전도판(131)으로는, Cu, Ag 또는 CuAg와 같은 합금 등이 선택될 수 있으나 이에 한정되진 않는다.

그리고 열전도판(131)은, 도 2에 도시된 바와 같이 제2기판(120)과 표면 접촉 면적이 넓은 평면형으로 형성될 수 있나, 도 3에 도시된 바와 같이 제2기판(120) 사이에 공간을 갖도록 일단차 이상의 절곡형으로도 형성될 수 있음은 물론 여러 가 지 모양으로 할 수 있다.

한편, 제1기판(110)과 제2기판(120)을 밀봉하는 과정에서, 글래스 프릿(130)에 레이저가 가해지게 되면, 글래스 프릿(130)은 밀봉된 제1기판(110)과 제2기판(120) 내부의 산소 및 수분을 흡수하게 된다.

이는 글래스 프릿(130)에는 포함된 환원성 금속산화물들에 대략 300℃정도의 열을 가하게 되면 주변의 산소와 반응하여 산화됨과 동시에 주변의 수분을 배위 또는 흡수게 되는 현상에 기인한다.

이에 따라, 여기에 포함된 조성물이 TiO일 때는 TiO₂ ㆍnH₂O로 환원되며, MnO일 때는 MnO₂ ㆍnH₂O로 환원되고, Cu₂O일 때는 2CuO ㆍnH₂O로 환원된다.

이렇게 배위 또는 흡수된 수분을 금속산화물에서 제거하려면 1,000℃이상의 고온으로 가열해야 하므로, 소자의 통상적인 사용범위에서 한 번 배위된 수분이 다시 소자 내부로 방출되는 경우는 발생하지 않는다. 그리고 TiO의 경우 통상 흑색상태인데 TiO₂로 산화되면서 백색으로 바뀌게 되어 산화 여부를 육안으로 확인할 수 있는 특징이 있다.

앞서 설명한 본 발명은 종래에 사용하는 흡습제(Desiccant)의 특성을 대체함으로 유기전계발광소자의 고온 고습에 대한 신뢰성 향상으로 소자 수명을 증가시킬 수 있게 된다. 그리고 글래스 프릿의 경화를 위하여 레이저 사용시 열전도판 적용으로 단위소자의 손상을 방지하여 제품 생산성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 흡습제를 부착하기 위해 식각된 밀봉유리를 사용하지 않아도 되므로 초박형소자(두께 0.4mm정도) 제작도 가능해 지고, 대면적소자 제작시에도 적용이 가능해 진다.

따라서 앞서 설명한 본 발명은 외부의 수분이나 산소의 소자 내부로의 침투를 방지하기 위해 적용하는 글래스 프릿의 조성중 환원성금속산화물을 첨가하여 글래스 프릿을 가열, 밀봉후 내부에 잔존하는 수분이나 산소를 효과적으로 제거할 수 있게 된다. 그리고, 글래스 프릿을 가열, 밀봉하기 위해 적용하는 열원에 의해 발생하는 주변 영역과의 온도 차이에 의해 발생하는 기판의 파손을 방지할 수 있게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 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 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 유기전계발광소자의 수명과 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

1. 제1기판;

   상기 제1기판 상에 형성된 단위소자;

   상기 제1기판과 이격 대향하는 제2기판; 및

   상기 제1기판과 상기 제2기판의 사이의 가장자리 영역에 위치하여 상기 제1기판과 상기 제2기판을 밀봉하는 글래스 프릿을 포함하며,

   상기 글래스 프릿은 TiO, MnO, Cu₂O, LiO 또는 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 유기전계발광소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 글래스 프릿은,

   Bi₂O₃ , SiO₂ 및 B₂O₃ 를 포함하는 유기전계발광소자.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 글래스 프릿은 레이저의 조사에 의하여 경화되며, 상기 레이저의 조사시, TiO, MnO, Cu₂O 또는 LiO는 수화물로 환원되는 유기전계발광소자.
4. 제1항에 있어서, 상기 단위소자는,

   다수의 서브 픽셀을 포함하며, 상기 서브픽셀은 두개의 전극 및 두개의 전극 들 사이에 형성된 유기 발광층들을 포함하는 유기전계발광소자.
5. 제3항에 있어서, 상기 서브 픽셀은,

   하나 이상의 박막트랜지스터 및 커패시터를 포함하며,

   상기 박막트랜지스터가 구동함에 따라 유기 발광층이 발광하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
6. 단위소자가 형성된 제1기판 및 상기 제1기판과 합착할 제2기판을 준비하는 기판 준비단계;

   상기 제1기판 또는 상기 제2기판의 가장자리 영역에 글래스 프릿을 형성하는 밀봉부재 형성단계;

   상기 제1기판과 제2기판을 얼라인시키고, 상기 제1기판 또는 상기 제2기판 상에 열전도판을 위치시키는 열전도판 준비단계; 및

   상기 열전도판을 통하여 상기 제1기판 또는 제2기판 상에 레이저를 조사하여 글래스 프릿을 경화시키는 레이저 조사단계를 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 열전도판은,

   상기 글래스 프릿이 형성된 영역과 대응하는 영역에 위치하는 홀을 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 열전도판은, 열전도도가 높은 금속을 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 열전도판은,

   평면형이거나 일단차 이상을 갖는 절곡형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
10. 제6항에 있어서, 상기 글래스 프릿은,

    TiO, MnO, Cu₂O, LiO 또는 이들의 수화물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법.
11. 제6항에 있어서, 상기 글래스 프릿은,

    Bi₂O₃ , SiO₂ 및 B₂O₃ 를 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법.
12. 제10항에 있어서,

    상기 레이저의 조사시, TiO, MnO, Cu₂O 또는 LiO는 수화물로 환원되는 유기전계발광소자의 제조방법.
13. 제6항에 있어서, 상기 유기전계발광소자는,

    다수의 서브 픽셀을 포함하며, 상기 서브픽셀은 두개의 전극 및 두개의 전극들 사이에 형성된 유기 발광층들을 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 서브 픽셀은,

    하나 이상의 박막트랜지스터 및 커패시터를 포함하며,

    상기 박막트랜지스터가 구동함에 따라 유기 발광층이 발광하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.

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