KR20110075362A - 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법을 개시한다.
본 발명은 하부 기판과 봉지 기판의 밀봉시, 실런트 도포 공정을 마스크 정렬 공정 없이 처리할 수 있어, 공정 비용을 절감하고 공정을 단순화할 수 있다.
Description
본 발명은 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 실런트 도포시 마스크 정렬 공정을 제거할 수 있는 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 표시장치는 자체 발광 소자이므로, 시야각, 콘트라스트 등이 우수하다. 또한, 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하고, 소비 전력 측면에서도 유리하다는 장점을 지니고 있다.
그러나, 유기 발광 표시장치와 그 내부에 구비된 전극 및 유기층은 주변 환경으로부터 새어 들어온 산소 및 수분과 작용하여 열화되기 쉽다. 그러므로, 유기 발광 표시장치와 그 내부에 구비된 전극 및 유기층들을 주변 환경으로부터 기밀 밀봉시키기 위한 연구가 계속되어 왔다.
종래에는 금속 캔(can)이나 유리 기판을 홈을 가지도록 캡(cap) 형태로 가공해 밀봉부재로 하여, 그 홈에 수분의 흡수를 위한 흡습제를 파우더 형태로 탑재하거나 필름 형태로 제조하여 양면테이프를 이용하여 접착한 후, 이 밀봉부재를 UV 경화 실런트(Sealant)나, 열경화 실런트(Sealant)를 이용해 소자가 형성된 기판에 접합하는 방법을 이용하였다. 그러나, 상기 방식은 실런트 도포시 마스크 정렬 공정 등에 의해 제작 공정이 복잡하여 재료 및 공정 단가가 높다.
금속 캔이나, 기판 외에 필름 형태로 봉지하는 경우가 있는데, 이 경우에도 수분의 침투를 방지하는 데 한계가 있고 제조공정 또는 사용 중에 찍히는 경우 파손의 우려가 있어 내구성과 신뢰성이 높지 못하여 실제로 양산에 적용하기 적당하지 않다.
또 다른 방법으로, 프릿(frit)을 하부 기판과 상부 기판 사이에 형성함으로써, 흡습제를 따로 사용하지 않고도 유기전계발광소자를 효율적으로 보호할 수 있는 방법이 있다. 그러나 상기 프릿(frit)은 연성과 전성 특성이 나빠서 변형 측면에서 매우 취약한 특성을 보인다. 그러므로 외부 충격에 노출되는 경우에는 상기 프릿 내부에 크랙(crack) 등이 발생할 수 있고, 그 결과 유기 발광 표시장치가 파손되거나 박리되는 문제점이 발생할 수도 있다.
본 발명은 간단한 공정으로 밀봉부재를 소자가 형성된 기판에 접합하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법은, 유기 발광 소자를 포함하는 디스플레이부가 형성된 하부 기판을 밀봉하기 위한 봉지 기판을 준비하는 단계; 상기 디스플레이부의 외곽에 대응하는 실런트 영역을 제외한 영역에 블랙 마스크를 형성하는 단계; 및 상기 실런트 영역에 실런트를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 실런트 형성 단계는, 상기 실런트 영역에 제1 실런트를 도포하는 단계; 상기 제1 실런트를 열처리하는 단계; 및 상기 실런트 영역에 제2 실런트를 도포하는 단계;를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제1 실런트는 프라이머일 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제2 실런트는 UV 경화 에폭시 수지일 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 UV 경화 에폭시 수지는 불소를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 실런트는 스크린 인쇄법을 적용하여 형성할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 봉지 방법은, 상기 블랙 마스크를 제거하는 단계; 상기 봉지 기판을 상기 하부 기판에 합착하는 단계; 및 상기 실런트를 UV 경화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 하부 기판과 봉지 기판의 밀봉시, 실런트를 2단계로 도포하여 하부 기판과 봉지 기판과의 접착력을 극대화할 수 있다.
또한 본 발명은 블랙 마스크를 이용하여 실런트를 형성하기 때문에, 2회의 실런트 도포 공정을 마스크 정렬 공정 없이 동시에 처리할 수 있다. 따라서 공정 비용을 절감하고 공정을 단순화함으로써 생산성 증대의 효과가 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 실시예를 설명하는 도면에 있어서, 어떤 층이나 영역들은 명세서의 명확성을 위해 두께를 확대하여 나타내었다. 또한 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1은 유기 발광 패널(120)이 형성된 하부 기판(100)을 도시하며, 도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절취한 단면도이다. 도 3은 도 1의 유기 발광 패널(120)의 부분 확대 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 하부 기판(100) 상부에 유기 발광 패널(120)이 복수개 동시에 형성된다. 상기 유기 발광 패널(120)은 유기 발광 소자를 포함하는 디스플레이부이다. 도 1은 하부 기판(100)에 12개의 패널 영역을 구비하고 있는 예를 도시하고 있으나, 패널 영역의 개수는 이에 한정되지 않음은 물론이다.
상기 하부 기판(100)은 글라스재가 사용될 수 있는 데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 플라스틱재, 금속 호일 등도 적용 가능하다. 이하에서는 기판(100)이 글라스재인 것을 중심으로 설명한다.
상기 유기 발광 패널(120)은, 도 3에 도시된 바와 같이 유기 박막 트랜지스터 층(200a)과 화소부(200b)를 구비할 수 있다.
기판(100)의 상면에는 불순물 이온이 확산되는 것을 방지하고, 수분이나 외기의 침투를 방지하며, 표면을 평탄화하기 위한 베리어층 및/또는 버퍼층과 같은 절연층(212)이 형성될 수 있다.
상기 절연층(212) 상에 구동 회로로서 TFT(220)를 형성한다. 본 실시예에서는 TFT의 일 예로서 탑 게이트(top gate) 방식의 TFT를 도시하고 있다. 그러나, 이와 달리 다른 구조의 TFT가 구비될 수 있음은 물론이다.
상기 절연층(212) 상에 TFT의 활성층(221)이 반도체 재료에 의해 형성되고, 이를 덮도록 게이트 절연막(213)이 형성된다. 활성층(221)은 아모퍼스 실리콘 또는 폴리 실리콘과 같은 무기재 반도체나, 유기 반도체가 사용될 수 있고, 소스 영역, 드레인 영역과 이들 사이의 채널 영역을 갖는다.
게이트 절연막(213) 상에는 게이트 전극(222)이 구비되고, 이를 덮도록 층간 절연막(214)이 형성된다. 그리고, 층간 절연막(214) 상에는 소스 및 드레인 전극(223)이 구비되며, 이를 덮도록 평탄화막(215)이 순차로 구비된다.
상술한 바와 같은 TFT의 적층 구조는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 구조의 TFT가 모두 적용 가능하다.
상기 평탄화막(215)의 상부에는 유기 발광 소자(OLED)의 한 전극인 제1전극(231)이 형성되고, 콘택홀(230)을 통하여 소스 및 드레인 전극(223)과 전기적으로 연결된다.
제1전극(231)의 상부에는 대향 위치된 제2전극(233)을 구비한다.
상기 제1전극(231)은 애노드 전극의 기능을 하고, 상기 제2전극(233)은 캐소드 전극의 기능을 한다. 물론, 상기 제1전극(231)과 제2전극(233)의 극성은 반대로 되어도 무방하다.
제1전극(231)은 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있다. 투명전극으로 구비될 때에는 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 구비될 수 있고, 반사형 전극으로 구비될 때에는 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 형성된 투명막을 포함할 수 있다. 제2전극(233)도 투명 전극 또는 반사형 전극으로 구비될 수 있는데, 투명 전극으로 구비될 때는 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 또는 이들의 화합물이 중간층을 향하도록 증착하여 형성된 막과, 그 위의 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3 등의 투명한 도전성 물질로 형성된 보조 전극이나 버스 전극 라인을 구비할 수 있다. 그리고, 반사형 전극으로 구비될 때에는 위 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg 및 이들의 화 합물로 형성될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 기판(100)이 박막 트랜지스터를 포함할 경우, 서브 픽셀별로 패터닝된 제1전극(231)은 각 서브 픽셀의 박막 트랜지스터에 전기적으로 연결된다. 그리고, 이때, 제2전극(233)은 모든 서브 픽셀에 걸쳐 서로 연결되어 있는 공통전극으로 형성될 수 있다. 기판(100)이 서브 픽셀별로 박막 트랜지스터를 포함하지 않을 경우 제1전극(230)과 제2전극(233)은 서로 교차되는 스트라이프 패턴으로 패터닝되어 PM(Passive Matrix) 구동할 수 있다.
상기 제1전극(231)과 제2전극(233) 사이에는 유기막(232)이 개재된다.
유기막(232)은 저분자 또는 고분자 유기물로 구비될 수 있다.
저분자 유기물을 사용할 경우 홀 주입층(HIL: hole injection layer), 홀 수송층(HTL: hole transport layer), 유기 발광층(EML: emission layer), 전자 수송층(ETL: electron transport layer), 전자 주입층(EIL: electron injection layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있으며, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N, N-디(나프탈렌-1-일)-N, N'-디페닐-벤지딘 (N, N'-Di(naphthalene-1-yl)-N, N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이들 저분자 유기물은 마스크들을 이용하여 진공증착의 방법으로 형성될 수 있다.
고분자 유기물의 경우에는 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비된 구조를 가질 수 있으며, 이 때, 상기 홀 수송층으로 PEDOT를 사용하고, 발광층으로 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용하며, 이를 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법 등으로 형성할 수 있다
상기와 같은 유기막은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 실시예들이 적용될 수 있음은 물론이다.
이렇게 제조된 유기 발광 패널(120)의 제2전극(233)의 상면에는 이 유기 발광 패널(120)을 덮도록 무기물, 유기물, 또는 유무기 복합 적층물로 이루어진 패시베이션막이 더 구비될 수 있다.
상기 유기 발광 패널(120)이 형성된 하부 기판(100)은 봉지 기판(300)과의 사이에 실런트를 형성하여 봉지 기판(300)에 의해 밀봉된다.
도 4는 블랙 마스크(400)가 형성된 봉지 기판(300)을 도시하며, 도 5는 도 4의 봉지 기판(300)에서 실런트(410)를 형성하고 블랙 마스크(400)를 제거한 후 봉지 기판(300)의 B-B'선을 절취한 단면도이다.
하부 기판(100)을 밀봉하기 위한 봉지 기판(300)이 마련되고, 상기 봉지 기판(300)에 블랙 마스크(400)가 형성된다.
상기 봉지 기판(300)은 글라스재가 사용될 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 플라스틱이나, 메탈 캡(metal cap) 등도 가능하다. 이하에서는 봉지 기판(300)이 글라스재인 것을 중심으로 설명한다.
상기 봉지 기판(300)의 하부 기판(100)을 향한 면에 소정 깊이의 인입부가 에칭될 수도 있다. 봉지 기판(300)의 하부 기판(100)을 향한 면에는 흡습제(305)가 추가로 형성될 수 있으며, 인입부가 에칭된 경우 흡습제(305)는 인입부에 형성될 수 있다. 흡습제(305)는 P2O2, Bao, CaO 등 수분을 흡수할 수 있는 흡습제라면 어떠한 것이든 적용될 수 있는 데, 수분을 흡수해서도 투명한 상태가 유지될 수 있는 것이 더 바람직하다.
상기 봉지 기판(300)에는 상기 하부 기판(100)의 유기 발광 패널(120)의 외곽에 대응하는 실런트(410)를 형성하며, 상기 실런트(410)를 형성하기 위해 상기 봉지 기판(300)에 블랙 마스크(400)를 형성한다.
상기 블랙 마스크(400)는 실런트(410)가 형성될 영역, 즉 실런트 영역(301)을 제외한 영역에 형성된다. 상기 블랙 마스크(400)는 흑색 수지 또는 금속으로 형성될 수 있으며, 이후 도포되는 실런트의 열처리 동안 변형되지 않는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 블랙 마스크(400)는 블랙 마스크 재료를 봉지 기판(300) 위에 적층한 후 패터닝하여 형성할 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 공지의 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.
상기 실런트(410)는 스크린 인쇄법을 이용하여 상기 봉지 기판(300)에 형성될 수 있으며, 제1 실런트(401)와 제2 실런트(405)를 포함한다.
먼저 상기 블랙 마스크(400)가 부착된 봉지 기판(300)에 제1 실런트(401)를 도포한다. 제1 실런트(401)는 후속 도포될 제2 실런트(405)의 접착력을 강화하기 위해 사용되는 프라이머(primer)로서, 비닐 수지(vinyl resin) 등을 포함할 수 있다.
제1 실런트(401)는 블랙 마스크(400)가 형성되지 않은 영역, 즉, 실런트 영역(301)에 스퀴징 수단에 의해 도포된다. 따라서 제1 실런트(401)는 하부 기 판(100)의 유기 발광 패널(120)의 외곽을 둘러싸는 폐루프 형태를 갖게 된다.
상기 블랙 마스크(400)가 부착된 상태에서 도포된 제1 실런트(401)를 열처리한다.
상기 제1 실런트(401)의 열처리 후, 봉지 기판(300)에 제2 실런트(405)를 도포한다. 상기 제2 실런트(405)는 UV 경화성 에폭시 수지를 포함하며, 불소를 함유한 UV 경화성 에폭시 수지(resin)를 사용하는 것이 바람직하다. 불소계 수지는 수분 침투를 막는데 우수하지만 불소를 함유하고 있어 접착력이 저하될 수 있다. 따라서 상기 제1 실런트(401)를 상기 제2 실런트(405)에 앞서 도포하며, 상기 제1 실런트(401)에 의해 상기 불소를 함유한 제2 실런트(405)의 접착력을 향상시킬 수 있다. 상기 제2 실런트(405)는 UV 조사시 UV 에너지를 흡수하여 중합반응을 일으키는 광개시제 및 아크릴 수지, 아민계의 경화제, 알루미나 파우더와 같은 충진제(filler)를 더 포함할 수 있다.
제2 실런트(405)는 상기 블랙 마스크(400)가 형성되지 않은 영역, 즉, 실런트 영역(301)에 스퀴징 수단에 의해 도포된다. 따라서 제2 실런트(405)는 상기 제1 실런트(401)와 함께 하부 기판(100)의 유기 발광 패널(120)의 외곽을 둘러싸는 폐루프 형태를 갖게 된다.
본 발명은 봉지 기판(300) 상에 블랙 마스크(400)를 형성한 후, 블랙 마스크(400)를 부착한 상태에서 상기 제1 실런트(401)와 제2 실런트(405)를 차례로 봉지 기판(300)에 도포하기 때문에, 상기 제1 실런트(401)와 제2 실런트(405)를 각각 봉지 기판(300)에 도포하기 위해 필요한 각 마스크 정렬 공정이 생략될 수 있다.
이후, 상기 블랙 마스크(400)를 제거한다. 블랙 마스크(400)를 제거한 후의 봉지 기판(300)은 도 5에 도시되어 있다.
상기 블랙 마스크(400)를 제거한 봉지 기판(300)을 상기 하부 기판(100)과 합착한다. 이때 실런트(410)가 상기 유기 발광 패널(120)의 외곽에 대응하도록 봉지 기판(300)을 배치한다.
제1 실런트(401)와 제2 실런트(405)가 도포된 영역에 자외선(UV)을 조사하여 경화시킴으로써 하부 기판(100)과 봉지 기판(300)을 접착한다. 하부 기판(100)과 봉지 기판(300)은 소정 간격만큼 이격되어 그 사이에 공간이 존재하게 된다. 상기 공간에는 무색의 고상 또는 액상의 충진재가 채워질 수 있다. 충진재로는 우레탄계 수지나 아크릴계 수지 등의 유기물, 또는 실리콘 등의 무기물을 사용할 수 있다. 이때, 우레탄계 수지로는 예컨대 우레탄 아크릴레이트 등을, 아크릴계 수지로는 예컨대 부틸아그릴레이트, 에틸헥실아크릴레이트 등을 이용할 수 있다. 다른 방법으로서 상기 공간은 불활성 가스가 충진되거나, 에어 갭(Air-Gap) 상태를 유지토록 할 수도 있다.
다음으로, 각 단위 유기 발광 패널(120)들 사이를 절단함으로써 복수개의 디스플레이 장치들이 완성된다. 절단된 후의 유기 발광 디스플레이 장치는 도 6에 도시되어 있다.
본 발명의 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법은 실런트를 2단계로 도포하여 하부 기판과 봉지 기판과의 접착력을 극대화할 수 있다. 또한, 블랙 마스크를 봉지 기판에 형성하여 실런트를 도포하기 때문에 2회의 실런트 도포를 위한 마스크 와 봉지 기판의 정렬 공정을 생략할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 패널이 형성된 하부 기판을 도시한 평면도이다
도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 3은 도 1의 유기 발광 패널의 부분 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 블랙 마스크가 형성된 봉지 기판을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4의 봉지 기판에서 실런트를 형성하고 블랙 마스크를 제거한 후 봉지 기판의 B-B'선을 절취한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 봉지 후, 절단된 유기 발광 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
Claims (9)
- 유기 발광 소자를 포함하는 디스플레이부가 형성된 하부 기판을 밀봉하기 위한 봉지 기판을 준비하는 단계;상기 디스플레이부의 외곽에 대응하는 실런트 영역을 제외한 영역에 블랙 마스크를 형성하는 단계; 및상기 실런트 영역에 실런트를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법.
- 제1항에 있어서,상기 실런트는, 프라이머층과 UV 경화 에폭시 수지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법.
- 제2항에 있어서,상기 UV 경화 에폭시 수지층은 불소를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법.
- 제1항에 있어서,상기 실런트는 스크린 인쇄법을 적용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 실런트 형성 단계는,상기 실런트 영역에 제1 실런트를 도포하는 단계;상기 제1 실런트를 열처리하는 단계; 및상기 실런트 영역에 제2 실런트를 도포하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법.
- 제5항에 있어서,상기 제1 실런트는 프라이머인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법.
- 제5항에 있어서,상기 제2 실런트는 UV 경화 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법.
- 제7항에 있어서,상기 UV 경화 에폭시 수지는 불소를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법.
- 제1항에 있어서,상기 블랙 마스크를 제거하는 단계;상기 봉지 기판을 상기 하부 기판에 합착하는 단계; 및상기 실런트를 UV 경화시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 디스플레이 소자의 봉지 방법.
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