KR20120010068A - 유기전계발광소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것이며, 특히 유기전계발광소자의 인캡슐레이션에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 OLED를 솔벤트가 제거된 금속씰패턴을 통해 제 1 및 제 2 기판을 밀봉하는 것이다.
이를 통해, 유기전계발광 다이오드의 열화를 방지하고 OLED의 수명을 연장할 수 있으며, 제 1 및 제 2 기판을 견고히 합착시켜 합착 후에 발생되는 불량률을 저하함으로 제반 경비 및 재료비 손실을 감소시키고 생산수율을 향상시키게 된다.

Description

유기전계발광소자의 제조방법{Fabricating Method of organic luminescence emitting device}

본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것이며, 특히 유기전계발광소자의 인캡슐레이션에 관한 것이다.

최근까지, CRT(cathode ray tube)가 표시장치로서 주로 사용되었다. 그러나, 최근에 CRT를 대신할 수 있는, 플라즈마표시장치(plasma display panel : PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 유기전계발광소자(organic luminescence emitting device : OLED)와 같은 평판표시장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.

위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기전계발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.

그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.

특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.

이러한 특성을 갖는 OLED는 크게 패시브 매트릭스 타입(passive matrix type)과 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)으로 나뉘어지는데, 패시브 매트릭스 타입은 신호선을 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하는 반면, 액티브 매트릭스 타입은 화소를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 화소 별로 위치하도록 구성된다.

패시브 매트릭스 타입은 해상도나 소비전력, 수명 등에 많은 제한적인 요소를 가지고 있어, 최근에는 고해상도나 대화면을 구현할 수 있는 액티브 매트릭스 타입 OLED의 연구가 활발히 진행되고 있다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, OLED(10)는 제 1 기판(1)과, 제 1 기판(1)과 마주하는 제 2 기판(2)으로 구성되며, 제 1 및 제 2 기판(1, 2)은 서로 이격되어 이의 가장자리가 씰패턴(seal pattern : 20)을 통해 봉지되어 합착된다.

이를 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 기판(1)의 상부에는 각 화소영역 별로 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있고, 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되는 제 1 전극(11)과 제 1 전극(11)의 상부에 특정한 색의 빛을 발광하는 유기발광층(13)과, 유기발광층(13)의 상부에는 제 2 전극(15)이 구성된다.

유기발광층(13)은 적, 녹, 청의 색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 화소마다 적, 녹, 청색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다.

이들 제 1 및 제 2 전극(11, 15)과 그 사이에 형성된 유기발광층(13)은 유기전계 발광다이오드(E)를 이루게 된다. 이때, 이러한 구조를 갖는 OLED(10)는 제 1 전극(11)을 양극(anode)으로 제 2 전극(15)을 음극(cathode)으로 구성하게 된다.

한편, OLED(10)의 실패턴(20)은 통상적으로 유기 또는 고분자 재질로 이루어진 실란트로 이루어지고 있으며, 이러한 실란트는 그 내부 분자구조 특성상 분자와 분자 사이의 공극이 물분자가 충분히 이동할 수 있을 정도의 크기가 되고 있다.

따라서 시간이 지남에 따라 외부의 수분이나 가스(gas)와 같은 오염원이 씰패턴(20)을 투과하여 OLED(10) 내부로 침투하게 되고, 이렇게 침투한 오염원들이 밀폐된 OLED(10) 내부에 존재할 경우 수분과 산소에 매우 민감한 유기전계발광 다이오드(E)의 특성을 변형시키게 된다.

즉, 외부로부터 침투된 오염원들은 유기전계발광 다이오드(E)의 유기발광층(5)으로 침투하게 되고, 이에, 유기발광층(5)은 오염원에 의해 유기발광층(5)의 발광특성이 저하될 수 있으며 유기발광층(5)의 수명을 단축시키게 된다. 또한, 일부 영역을 오염원이 가림으로써 흑점이 발생하게 된다.

따라서, 최근 대기 중의 수분과 산소로부터 유기전계 발광다이오드(E)를 보호하기 위한 OLED(10)의 인캡슐레이션(encapsulation)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내부로 오염원이 침투할 수 없는 유기전계발광소자를 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

이를 통해, 휘도 및 화상 특성을 향상시키고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역의 정의된 제 1 기판의 상기 표시영역에 구동 박막트랜지스터와 유기전계발광 다이오드를 형성하며, 상기 비표시영역에 제 1 금속패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 마주하며 상기 비표시영역에 대응되는 제 2 기판의 가장자리에 제 2 금속패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 금속패턴 중 선택된 하나의 상부에 금속씰패턴을 도포하는 단계와; 상기 금속씰패턴에 함유된 솔벤트를 제거하는 단계와; 상기 금속씰패턴이 상기 제 1및 제 2 제 1 금속패턴과 대응되도록 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 서로 마주시키는 단계와; 상기 금속씰패턴이 상기 제 1 금속패턴과 접착되도록, 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 솔벤트를 제거하는 단계는, 상기 금속씰패턴이 형성된 상기 제 2 기판을 챔버 내부로 위치시키는 단계와; 상기 챔버 내부를 진공상태로 만드는 단계로 이루어지며, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 합착시키는 단계에서, 상기 금속씰패턴에 열을 가한다.

그리고, 상기 금속씰패턴은 디스펜싱(dispensing) 또는 스크린 프린팅(screen printing) 방법을 통해 도포하며, 상기 금속씰패턴은 점도성 용매와 금속입자가 혼합되어 형성된다.

이때, 상기 점도성 용매는 에폭시(epoxy)계 수지, 페놀(phenol)계 수지, 아크릴(acryl)계 수지, 열 및 광 경화성 수지 중 선택된 하나와 유기 바인더(organic binder)의 조합으로 이루어지며, 상기 금속입자는 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 납(Pb), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(Mo alloy), 텅스텐(W), 텅스텐, 티타늄(Ti) 또는 탄소나노튜브(carbon nano tube) 중 선택된 하나로 이루어진다.

그리고, 상기 제 1 금속패턴은 상기 구동 박막트랜지스터 형성시 사용되는 도전 재료로 형성되거나, 별도의 금속물질의 단층 또는 다층으로 형성되며, 상기 제 2 금속패턴은 상기 구동 박막트랜지스터 형성시 사용되는 도전 재료로 형성되거나, 상기 유기전계발광 다이오드 형성시 사용되는 도전 재료로 형성되거나, 별도의 금속물질의 단층 또는 다층으로 형성된다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명의 OLED는 솔벤트가 제거된 금속씰패턴을 통해 제 1 및 제 2 기판을 밀봉함으로써, 유기전계발광 다이오드의 열화를 방지하고 OLED의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 제 1 및 제 2 기판을 견고히 합착시켜 합착 후에 발생되는 불량률을 저하함으로 제반 경비 및 재료비 손실을 감소시키고 생산수율을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스형 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 도 2의 일부를 확대 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 금속씰패턴 형성과정을 공정 흐름에 따라 도시한 흐름도.
도 5a ~ 5b 및 도 6a ~ 6b는 금속씰패턴을 통해 제 1 및 제 2 기판을 합착시킨 후 이를 분해하여 찍은 사진.
도 7a ~ 7f는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 제조 단계별 공정 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2의 일부를 확대 도시한 단면도이다.

한편, OLED(100)는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 이하 본 발명에서는 상부 발광방식을 일예로 설명하도록 하겠다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계 발광다이오드(E)가 형성된 제 1 기판(101)과, 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(102)으로 구성되며, 제 1 및 제 2 기판(101, 102)은 서로 이격되어 있고, 이의 가장자리부는 금속씰패턴(metal seal pattern : 200)을 통해 봉지되어 합착된다.

여기서, 제 1 기판(101) 상에는 반도체층(201)이 형성되는데, 반도체층(201)은 실리콘으로 이루어지며, 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(201a)을 이루며, 액티브영역(201a)의 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(201b, 201c)으로 구성된다.

이러한 반도체층(201) 상부로는 게이트절연막(203)이 형성되어 있다.

게이트절연막(203) 상부로는 액티브영역(201a)에 대응하여 게이트전극(205)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선이 형성되어 있다.

또한, 게이트전극(205)과 게이트배선(미도시)의 상부 전면에 제 1 층간절연막(207a)이 형성되어 있으며, 이때 제 1 층간절연막(207a)과 그 하부의 게이트절연막(203)은 액티브영역(201a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(201b, 201c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(209a, 209b)을 구비한다.

다음으로, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(209a, 209b)을 포함하는 제 1 층간절연막(207a) 상부로는 서로 이격하며 제 1, 2 반도체층 콘택홀(209a, 209b)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(201b, 201c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극(211, 213)이 형성되어 있다.

그리고, 소스 및 드레인전극(211, 213)과 두 전극(211, 213) 사이로 노출된 제 1 층간절연막(207a) 상부로 제 2 층간절연막(207b)이 형성되는데, 제 2 층간절연막(207b)은 드레인전극(213)을 노출시키는 드레인콘택홀(215)을 갖는다.

이때, 소스 및 드레인 전극(211, 213)과 이들 전극(211, 213)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(201b, 201c) 그리고 액티브영역(201a)을 포함하는 반도체층(201)과 반도체층(201) 상부에 형성된 게이트절연막(203) 및 게이트전극(205)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다.

한편, 도면에 나타나지 않았지만, 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터배선(미도시)이 형성되어 있다. 그리고, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.

그리고, 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)는 도면에서는 반도체층(201)이 폴리실리콘 반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입을 예로써 보이고 있으며, 이의 변형예로써 순수 및 불순물의 비정질질실리콘으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입으로 형성될 수도 있다.

또한, 제 2 층간절연막(207b) 상부의 실질적으로 화상을 표시하는 영역에는 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 제 1 전극(111)과 유기발광층(113) 그리고 제 2 전극(115)이 순차적으로 형성되어 있다.

제 1 전극(111)은 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(213)과 연결되며, 제 1 전극(111)은 각 화소영역(P) 별로 형성되는데, 각 화소영역(P) 별로 형성된 제 1 전극(111) 사이의 비화소영역에는 뱅크(bank : 221)가 위치한다.

즉, 뱅크(221)는 기판(101) 전체적으로 격자 구조의 매트릭스 타입으로 형성되어, 뱅크(221)가 각각의 화소영역(P)에 대한 경계로 형성되어 제 1 전극(111)이 화소영역(P) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다.

이와 같은 경우에, 제 1 전극(111)은 애노드(anode) 전극의 역할을 하도록 일함수 값이 비교적 높은 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 형성하며, 제 2 전극(115)은 캐소드(cathode)의 역할을 하기 위해 비교적 일함수 값이 낮은 금속물질로 이루어진다.

그리고, 유기발광층(113)에서 발광된 빛은 제 2 전극(115)을 향해 방출되는 상부 발광방식으로 구동된다.

여기서, 유기발광층(113)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입막(hole injection layer), 정공수송막( hole transporting layer), 전자수송막(electron transporting layer) 및 전자주입막(electron injection layer)의 다중층으로 이루어질 수도 있다.

이러한 OLED(100)는 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(111)과 제 2 전극(115)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(111)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(115)으로부터 제공된 전자가 유기발광층(113)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.

이때, 발광된 빛은 투명한 제 2 전극(115)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, OLED(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 OLED(100)는 앞서 전술한 바와 같이, 제 1 및 제 2 기판(101, 102)을 합착하는 과정에서, 이의 가장자리부에 형성되는 씰패턴(200)을 금속재질을 포함하는 금속실런트(이하, 금속씰패턴이라 함)를 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 금속씰패턴(200)과 대응되는 제 1 및 제 2 기판(101, 102)에는 제 1 및 제 2 금속패턴(210a, 210b)을 형성하는데, 금속씰패턴(200)은 그 폭이 제 1 및 제 1 금속패턴(210a, 210b)의 폭보다 좁도록 제 1 금속패턴(210a)과 제 2 금속패턴(210b) 사이에 형성된다.

제 1 및 제 2 금속패턴(210a, 210b)은 금속씰패턴(200)의 계면 특성을 향상시키기 위한 것으로, 금속씰패턴(200)과 제 1 및 제 2 기판(101, 102)의 접착력을 향상시키는 역할을 하게 된다.

이때, 제 1 및 제 2 금속패턴(210a, 210b)은 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr) 형성시 사용되는 재료로 형성되거나, 별도의 금속물질로 단층 또는 다층으로 형성할 수 있다.

이렇듯, 본 발명은 씰패턴을 점도성 용매와 금속입자가 혼합된 금속씰패턴(200)을 사용하고, 금속씰패턴(200)과 기판(101, 102)들 사이에 제 1 및 제 2 금속패턴(210a, 210b)을 형성함으로써, 외부로부터 수분이나 가스(gas)와 같은 오염원이 제 1 및 제 2 기판(101, 102)의 이격된 사이 공간으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

아래 표(1)은 OLED(100)에 실제로 사용되는 실런트의 투습율을 비교한 표이다.

실런트 물질	투습율(g/m2) at 60℃, 90%, 100mm
유기막 또는 고분자 재질	> 10
금속 계열	> 10E-4

위의 표 1에 기재된 바와 같이, 종래에 씰(seal)재로 사용되었던 유기막 또는 고분자 재질의 실런트는 투습율이 금속 재질 보다 높음을 알 수 있다.

이에, 본 발명은 유기막 또는 고분자 재질보다 투습율이 현저히 낮은 금속 계열을 사용함으로써 투습율을 억제하는 한편, 기존의 씰패턴(도 1의 20)에 비해 강도가 높아, 제 1 및 제 2 기판(101, 102)을 더욱 단단하게 밀봉하게 된다.

이를 통해, 제 1 및 제 2 기판(101, 102)의 이격된 사이 공간으로 외부로부터 오염원들이 침투하는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 유기전계발광 다이오드(E)의 열화를 방지하고 OLED(100)의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 기판(101, 102)을 견고히 합착시킴으로써 합착 후에 발생되는 불량률을 저하함으로 제반 경비 및 재료비 손실을 감소시키고 생산수율을 향상시킨다.

한편, 본 발명의 금속씰패턴(200)은 점도성 용매와 금속입자가 혼합되어 구성되는데, 여기서, 점도성 용매로는 에폭시(epoxy)계 수지, 페놀(phenol)계 수지, 아크릴(acryl)계 수지, 열 및 광 경화성 수지와 유기 바인더(organic binder)의 조합으로 이루어질 수 있다.

그리고, 금속입자는 저융점의 금속(인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 납(Pb) 또는 우수한 전기전도도와 열전도도를 갖는 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(Mo alloy), 텅스텐(W), 텅스텐, 티타늄(Ti) 또는 탄소나노튜브(carbon nano tube) 등으로 이루어질 수 있으며, 또는 400℃ 이하의 융점을 갖는 모든 금속이 사용될 수 있다.

또한, 금속씰패턴(200)은 솔벤트(solvent), 활성제(activator) 등을 포함한다.

이러한 금속씰패턴(200)은 드라이공정을 통해 솔벤트 등의 휘발성분을 제거함으로써 완성한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 금속씰패턴 형성과정을 공정 흐름에 따라 도시한 흐름도이다.

먼저, 제 1 단계(st1)로 금속패턴(도 3의 201b)이 형성된 기판(eh 3의 102) 상에 금속씰패턴(도 3의 200)을 도포한다.

금속씰패턴(도 3의 200)은 디스펜싱(dispensing) 또는 스크린 프린팅(screen printing) 방법을 통해 도포함으로써 형성한다.

다음으로, 제 2 단계(st2)는 금속씰패턴(도 3의 200)에 함유된 솔벤트 등의 휘발성분을 제거하는 드라이공정을 진행한다.

드라이공정은 밀폐된 반응영역을 정의하는 챔버(미도시)에서 진행하는데, 금속씰패턴(도 3의 200)이 형성된 기판(도 3의 102)을 챔버(미도시) 내부에 위치시킨 후, 챔버(미도시) 내부를 진공 상태로 만들어 줌으로써, 기판(도 3의 102)의 금속씰패턴(도 3의 200)에 함유된 솔벤트를 빠르게 증발시켜 제거하게 된다.

솔벤트의 제거는 금속씰패턴(도 3의 200)에 함유된 솔벤트가 OLED(도 3의 100) 내부로 침투되는 것을 방지하기 위함이며 또한 금속씰패턴(도 3의 200)의 두께를 보다 균일하게 하기 위함이다.

더불어 금속씰패턴(도 3의 200)을 경화시키는 공정의 소요 시간을 단축하기 위함이다.

다음으로, 제 3 단계(st3)는 금속씰패턴(도 3의 200)을 경화시키는 공정으로, 금속씰패턴(도 3의 200)에 열을 가하는 동시에 가압함으로써, 금속씰패턴(도 3의 200)을 경화시키게 된다.

따라서, 종래에 씰패턴(도 1의 20)에 비해 투습율이 현저히 낮은 금속씰패턴(도 3의 200)을 완성하게 된다.

한편, 금속씰패턴(도 3의 200)은 내부에 함유된 솔벤트 만을 제거하는 것이 바람직하다. 즉, 금속씰패턴(도 3의 200)에 함유되어 있는 활성제(an activator)를 제거하는 것은 바람직하지 못하다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 솔벤트와 활성제는 금속씰패턴(도 3의 200)을 특정 용액에 디핑(dipping)함으로써 일괄적으로 제거할 수 있다.

그러나, 이렇게 금속씰패턴(도 3의 200)에 함유되어 있는 활성제를 제거하게 되면, 금속씰패턴(도 3의 200)과 제 1 및 제 2 기판(도 3의 101, 102) 상에 형성되어 있는 제 1 및 제 2 금속패턴(도 3의 210a, 210b)과의 접착 특성을 저하시켜, 그 계면에 금속간 화합물(inter-metallic compound: 이하 IMC라 함)을 성장시키는 문제를 발생시키게 된다.

IMC가 성정하게 되면, 금속씰패턴(도 3의 200)과 제 1 및 제 2 금속패턴(eh 3의 210a, 210b) 간의 기계적인 특성을 취약하게 하는 결과를 초래하게 된다.

도 5a ~ 5b 및 도 6a ~ 6b는 금속씰패턴을 통해 제 1 및 제 2 기판을 합착시킨 후 이를 분해하여 찍은 사진으로, 금속씰패턴과 금속패턴 간의 접착 특성을 나타낸 사진이다.

도 5a ~ 5b는 금속씰패턴에서 솔벤트와 활성제를 제거한 후 찍은 사진으로, 도 5a는 제 1 기판 상의 제 1 금속패턴과 금속씰패턴 간의 접착 특성을 나타낸 사진이며, 도 5b는 제 2 기판 상의 제 2 금속패턴과 금속씰패턴 간의 접착 특성을 나타낸 사진이다.

그리고, 도 6a ~ 6b는 금속씰패턴에서 솔벤트 만을 제거한 후 찍은 사진으로, 도 6a는 제 1 기판 상의 제 1 금속패턴과 금속씰패턴 간의 접착 특성을 나타낸 사진이며, 도 6b는 제 2 기판 상의 제 2 금속패턴과 금속씰패턴 간의 접착 특성을 나타낸 사진이다.

도 5a ~ 5b를 참조하면, 솔벤트와 활성제를 제거한 금속씰패턴(도 3의 200)은 금속씰패턴(도 3의 200)과 금속패턴(도 3의 210a, 210b) 사이에 금속간 화합물이 성장함에 따라, 금속패턴(도 3의 210a, 210b) 상에 금속간 화합물의 잔류물이 많이 존재하는 것을 확인할 수 있다.

또한, 금속씰패턴(도 3의 200)은 금속패턴(도 3의 210a, 210b) 상에 넓게 형성되지 못한 모습을 볼 수 있다. 이는 금속씰패턴(도 3의 200)과 금속패턴(도 3의 210a, 210b) 간의 접착 특성이 좋지 않음을 알 수 있다.

이에 반해 본 발명의 금속씰패턴(도 3의 200)은 솔벤트 만을 제거함으로써, 도 6a ~ 6b를 참조하면 금속패턴(도 3의 210a, 210b) 상에 금속간 화합물의 잔류물이 거의 존재하지 않는 것을 확인할 수 있다.

이를 통해 금속씰패턴(도 3의 200)과 금속패턴(도 3의 210a, 210b) 사이에 금속간 화합물이 성장하지 않았음을 확인할 수 있다.

그리고, 금속씰패턴(도 3의 200)이 금속패턴(도 3의 210a, 210b) 상에 넓게 형성되어 있는 모습을 확인 할 수 있는데, 이는 금속씰패턴(도 3의 200)과 금속패턴(도 3의 210a, 210b) 간의 접착 특성이 좋음을 의미한다.

그리고, 금속씰패턴(도 3의 200)을 특정 용액에 디핑함으로써, 솔벤트와 활성제를 제거하는 과정은 기판(도 3의 102) 상에 금속씰패턴(도 3의 200)을 도포한 후, 1차 경화공정을 거친 후, 솔벤트와 활성제를 제거하게 된다.

이렇게 솔벤트와 활성제를 제거한 후 다시 금속씰패턴(도 3의 200)을 2차 경화공정을 거쳐 완성하게 된다.

이는 본 발명의 금속씰패턴(도 3의 200)에 함유된 솔벤트 만을 제거하는 공정에 비해 1차 경화공정을 더욱 필요로 함에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 금속씰패턴(도 3의 200)을 형성하는 과정에 비해 공정의 효율성이 낮다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 OLED(도 3의 100)는 솔벤트가 제거된 금속씰패턴(도 3의 200)을 통해 제 1 및 제 2 기판(도 3의 101, 102)을 밀봉함으로써, 기존의 유기막 또는 고분자 재질로 이루어지는 씰패턴(도 1의 20)에 비해 보다 단단하게 밀봉할 수 있어, 외부로부터 오염원들이 침투하는 것을 방지할 수 있다.

이를 통해, 유기전계발광 다이오드(도 3의 E)의 열화를 방지하고 OLED(도 3의 100)의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 기판(도 3의 101, 102)을 견고히 합착시켜 합착 후에 발생되는 불량률을 저하함으로 제반 경비 및 재료비 손실을 감소시키고 생산수율을 향상시킨다.

도 7a ~ 7f는 본 발명의 실시예에 따른 OLED의 제조 단계별 공정 단면도이다.

우선, 도 7a에 도시한 바와 같이, 표시영역(AA)은 다수의 화소영역(P)으로 형성되어, 각 화소영역(P)에는 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)가 구비되는 제 1 기판(101)을 준비한다.

여기서, 각 화소영역(P)에 형성된 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 기판(101)의 각 화소영역(P)에 비정질 실리콘을 증착하여 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 이에 대해 레이저 빔을 조사하거나 또는 열처리를 실시하여 상기 비정질 실리콘층을 폴리실리콘층(미도시)으로 결정화시킨다.

이후, 마스크 공정을 실시하여 폴리실리콘층(미도시)을 패터닝하여 순수 폴리실리콘 상태의 반도체층(도 3의 201)을 형성한다. 이때 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하기 전에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 절연기판(101) 전면에 증착함으로써 버퍼층(미도시)을 형성할 수도 있다.

다음으로, 순수 폴리실리콘의 반도체층(도 3의 201) 위로 산화실리콘(SiO2)을 증착하여 게이트절연막(도 3의 203)을 형성한다.

이후, 게이트절연막(도 3의 203) 위로 저저항 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 하나를 증착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 반도체층(도 3의 201)의 중앙부에 대응하여 게이트전극(도 3의 205)과 게이트배선(미도시)을 형성한다.

다음, 게이트전극(도 3의 205)을 블록킹 마스크로 이용하여 제 1 기판(101) 전면에 불순물 즉, 3가 원소 또는 5가 원소를 도핑함으로써 반도체층(도 3의 201) 중 게이트전극(도 3의 205) 외측에 위치한 부분에 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(도 3의 201b, 201c)을 이루도록 하고, 도핑이 방지된 게이트전극(도 3의 205)에 대응하는 부분은 순수 폴리실리콘의 액티브영역(도 2b의 201a)을 이루도록 한다.

다음으로 반도체층(도 3의 201)이 형성된 제 1 기판(101) 전면에 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)과 같은 무기절연물질을 증착하여 전면에 제 1 층간절연막(도 3의 207a)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 제 1 층간절연막(도 3의 207a)과 하부의 게이트절연막(도 3의 203)을 동시 또는 일괄 패터닝함으로써 반도체층(도 3의 201)의 소스 및 드레인영역(도 3의 201b, 201c)을 각각 노출시키는 제 1 및 제 2 반도체층콘택홀(도 3의 209a, 209b)을 형성한다.

이후, 제 1 층간절연막(도 3의 207a) 위로 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo) 중 하나를 증착하여 제 2 금속층(미도시)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 제 1 및 제 2 반도체층콘택홀(도 3의 209a, 209b)을 통해 소스 및 드레인영역(도 3의 201b, 201c)과 접촉하는 소스 및 드레인전극(도 3의 211, 213) 그리고 데이터배선(미도시)을 형성한다.

이때 반도체층(도 3의 201)과 게이트절연막(도 3의 203)과 게이트전극(도 3의 205)과 제 1 층간절연막(도 3의 207a)과 서로 이격하는 소스 및 드레인전극(도 3의 211, 213)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이룬다.

다음으로 소스 및 드레인전극(도 3의 211, 213)이 형성된 제 1 기판(101) 상에 포토아크릴(photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 등의 유기절연물질을 도포하고 마스크공정을 통해 패터닝함으로써, 제 2 층간절연막(도 3의 207b)을 형성한다.

이때, 제 2 층간절연막(도 3의 207b)은 드레인전극(도 3의 213)을 노출하는 드레인전극 콘택홀(도 3의 215)을 가진다.

다음으로, 제 2 층간절연막(도 3의 207b)의 상부로 드레인콘택홀(도 3의 215)을 통해 드레인전극(도 3의 213)과 접촉하며 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로써 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(111)을 형성한다.

다음으로, 제 1 전극(111)의 상부에 감광성 유기절연 재질 예를 들면 블랙 수지, 그래파이트 파우더(graphite powder), 그라비아 잉크, 블랙 스프레이, 블랙 에나멜 중 하나를 도포하고 이를 패터닝함으로써 제 1 전극(111) 상부로 뱅크(도 3의 221)를 형성한다.

뱅크(도 3의 221)는 제 1 기판(101) 전체적으로 격자 구조의 매트릭스 타입으로 형성되어 화소영역(P) 간을 구분하게 된다.

다음으로, 뱅크(도 3의 221) 상부에 유기발광물질을 도포 또는 증착하여 유기발광층(113)을 형성한다.

다음으로, 유기발광층(113) 상부에 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착한 제 2 전극(115)을 형성함으로써, 유기전계발광 다이오드(E)를 완성하게 된다.

이로써, OLED(도 3의 100)의 제 1 기판(101)이 완성된다.

이때 도면에 있어서는 3개의 화소영역(P)만이 도시되고 있으나 이는 편의를 위해 3개의 화소영역(P)만을 도시한 것이며 실질적으로는 수백에서 수천개의 화소영역이 구비된다.

그리고, 제 1 기판(101)의 표시영역(AA)의 가장자리의 비표시영역(NA)을 따라서 제 1 금속패턴(210a)을 형성하는데, 제 1 금속패턴(210a)은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 하나를 증착하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 형성한다.

이때, 제 1 금속패턴(210a)은 게이트전극(도 3의 205)과 동시에 형성되거나, 또는 소스 및 드레인전극(도 3의 211, 213)과 동시에 형성될 수 있다.

이와 동시에 도 7b에 도시한 바와 같이, OLED(도 3의 100)의 인캡슐레이션을 위한 제 2 기판(102)의 비표시영역(NA)의 가장자리를 따라서 제 2 금속패턴(210b)을 형성한다.

제 2 금속패턴(210b) 또한 제 1 금속패턴(도 5a의 210a)과 같이 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 하나를 증착하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 형성한다.

다음으로, 도 7c에 도시한 바와 같이, 비표시영역(NA)을 따라서는 제 2 금속패턴(210a) 상부에 금속씰패턴(200)을 형성한다.

금속씰패턴(200)은 디스펜싱(dispensing) 또는 스크린 프린팅(screen printing) 방법을 통해 제 2 기판(101)의 비표시영역(NA)의 가장자리를 따라 도포함으로써 형성된다.

다음으로 도 7d에 도시한 바와 같이, 제 2 기판(102) 상에 형성된 금속씰패턴(200)의 솔벤트를 제거한다.

솔벤트는 밀폐된 반응영역을 정의하는 챔버(미도시)에서 진행하는데, 금속씰패턴(200)이 형성된 제 2 기판(102)을 챔버(미도시) 내부에 위치시킨 후, 챔버(미도시) 내부를 진공 상태로 만들어 줌으로써, 기판(102)의 금속씰패턴(200)에 함유된 솔벤트를 빠르게 증발시켜 제거하게 된다.

다음으로, 도 7e에 도시한 바와 같이 다음으로, 제 2 기판(102)을 제 1 기판(101)과 마주하도록 위치시키고 얼라인을 실시한 후, 제 2 기판(102)과 제 1 기판(101)을 합착한다.

이때, 제 2 기판(101) 상에 형성된 금속씰패턴(200)은 제 1 기판(102)의 비표시영역(NA)의 가장자리를 따라 형성된 제 1 금속패턴(210a)과 접착하게 된다.

다음으로 도 7f에 도시한 바와 같이 제 1 기판(101)과 제 2 기판(102)이 합착되고, 이때 금속씰패턴(200)에는 열을 가해 금속씰패턴을 경화함으로써, OLED(100)를 완성하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광다이오드(E)는 금속씰패턴(200)에 의해 외부로부터의 오염원이 침투하는 것을 방지할 수 있다.

이를 통해, 유기전계발광 다이오드(E)의 열화를 방지하고 OLED(100)의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 기판(101, 102)을 견고히 합착시켜 합착 후에 발생되는 불량률을 저하함으로 제반 경비 및 재료비 손실을 감소시키고 생산수율을 향상시킨다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

102 : 제 2 기판
210b : 제 2 금속패턴
200 : 금속씰패턴

Claims (9)

1. 표시영역과 상기 표시영역을 둘러싸는 비표시영역의 정의된 제 1 기판의 상기 표시영역에 구동 박막트랜지스터와 유기전계발광 다이오드를 형성하며, 상기 비표시영역에 제 1 금속패턴을 형성하는 단계와;
   상기 제 1 기판과 마주하며 상기 비표시영역에 대응되는 제 2 기판의 가장자리에 제 2 금속패턴을 형성하는 단계와;
   상기 제 1 및 제 2 금속패턴 중 선택된 하나의 상부에 금속씰패턴을 도포하는 단계와;
   상기 금속씰패턴에 함유된 솔벤트를 제거하는 단계와;
   상기 금속씰패턴이 상기 제 1및 제 2 제 1 금속패턴과 대응되도록 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 서로 마주시키는 단계와;
   상기 금속씰패턴이 상기 제 1 금속패턴과 접착되도록, 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하는 단계
   를 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 솔벤트를 제거하는 단계는,
   상기 금속씰패턴이 형성된 상기 제 2 기판을 챔버 내부로 위치시키는 단계와; 상기 챔버 내부를 진공상태로 만드는 단계
   로 이루어지는 유기전계발광소자의 제조방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 합착시키는 단계에서, 상기 금속씰패턴에 열을 가하는 유기전계발광소자의 제조방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 금속씰패턴은 디스펜싱(dispensing) 또는 스크린 프린팅(screen printing) 방법을 통해 도포하는 유기전계발광소자의 제조방법.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 금속씰패턴은 점도성 용매와 금속입자가 혼합되어 형성되는 유기전계발광소자의 제조방법.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 점도성 용매는 에폭시(epoxy)계 수지, 페놀(phenol)계 수지, 아크릴(acryl)계 수지, 열 및 광 경화성 수지 중 선택된 하나와 유기 바인더(organic binder)의 조합으로 이루어지는 유기전계발광소자의 제조방법.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 금속입자는 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 납(Pb), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(Mo alloy), 텅스텐(W), 텅스텐, 티타늄(Ti) 또는 탄소나노튜브(carbon nano tube) 중 선택된 하나로 이루어지는 유기전계발광소자의 제조방법.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 금속패턴은 상기 구동 박막트랜지스터 형성시 사용되는 도전 재료로 형성되거나, 별도의 금속물질의 단층 또는 다층으로 형성되는 유기전계발광소자의 제조방법.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 금속패턴은 상기 구동 박막트랜지스터 형성시 사용되는 도전 재료로 형성되거나, 상기 유기전계발광 다이오드 형성시 사용되는 도전 재료로 형성되거나, 별도의 금속물질의 단층 또는 다층으로 형성되는 유기전계발광소자의 제조방법.

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