KR20120110777A - 오엘이디 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기 절연막을 통해 기판의 취성을 완화하고, 무기 절연막을 통해 OLED 소자의 산화의 원인이 되는 외기의 침투를 효과적으로 방지하는 오엘이디 장치에 관한 것으로, 서로 대향하는 면에 유기 절연막과 무기 절연막이 각각 순차적으로 적층된 한 쌍의 기판; 상기 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판에 형성된 적어도 하나의 오엘이디 소자; 및 상기 한 쌍의 기판 사이에서 상기 오엘이디 소자의 외주를 둘러싸면서 상기 오엘이디 소자를 밀봉하는 밀봉재;를 포함하는 것이다.

Description

오엘이디 장치{Organic Light Emitting Device}

본 발명은 유기 절연막을 통해 기판의 취성을 완화하고, 무기 절연막을 통해 OLED 소자의 산화의 원인이 되는 외기의 침투를 효과적으로 방지하는 오엘이디 장치에 관한 것이다.

음극선관(Cathode Ray Tube) 방식의 디스플레이 장치가 갖는 문제인 큰 하중과 부피를 줄이기 위해, 다양한 평판형 디스플레이 장치들이 연구 및 개발되고 있다. 이러한 평판형 디스플레이 장치에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 "LCD"라 한다), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 한다) 및 전계발광소자(Electroluminescence Device) 등이 있다.

전계발광소자는 스스로 발광하는 자발광소자로서, 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 일반적으로, 상기 전계발광소자는 발광층의 재료에 따라 무기전계발광소자(Inorganic Electro Luminescence)와 유기발광소자(Organic Light Emitting Diode; OLED 소자)로 대별된다.

무기전계발광(Inorganic Electro Luminescence)소자는 전극과 전극 사이에 형광체와 유전체가 존재하면서 양단의 전극에 걸리는 전압을 이용하여 화상 혹은 빛을 표시하는 장치로서, 플라스틱 기판, 유리 기판 또는 고분자 수지 필름 위에 형성이 가능하여 플렉서블 표시소자로서 우수한 특성을 가지므로, 차세대 표시소자로서 주목을 받고 있다. 또한, 무기전계발광소자는 TFT(Thin Film Transistor)가 필요 없어 상대적으로 대형화가 용이하다는 특성이 있고, 간단한 제조공정에 의한 낮은 원가와 극한 환경에서도 안정된 성능 구현이 가능하다. 또한 제조공정상에서 박막(Thin Film) 공정이 필요한 TFT-LCD, 유기 EL과는 달리 가격이 저렴한 후막(Thick Film) 공정으로 제품을 만들 수 있다는 점도 큰 장점이다.

이러한 무기전계발광소자는 전극에 인가되는 전압이 임계전압이상이 되면, 유전체와 형광체의 계면준위에서의 터널링 효과에 의해 방출된 전자가 높은 전계에 의해 가속되어 형광체의 발광센터에 충돌하게 되고, 이때 발광센터의 전자들은 여기 상태가 되며, 이때 여기된 전자들이 기저상태로 완화될 때 발광하게 된다.

무기전계발광소자는 만들어지는 방법 및 재료에 따라서 박막형(Thin Film) 발광소자와 후막형(Thick Film) 발광소자로 분류된다. 박막형 발광소자는 일반적으로 모든 증착 공정이 고진공상태에서 이루어져야 하며, 500℃이상에서 수시간 동안 열처리 공정을 거쳐야 한다. 따라서 기판으로는 고온 공정이 가능한 유리, 세라믹 재료 등이 사용되며, 고온의 열처리 과정으로 인해 플렉서블한 발광 소자를 제조할 수가 없다. 형광체, 전극 등의 증착에는 스퍼터링, 이빔(E-Beam) 장치 등의 일반적인 박막 증착에 이용되는 방법이 사용하여 수십~수백 나노 두께로 각각의 막을 증착한다. 한편, 후막형 발광소자는 박막형 발광소자와는 달리 고온의 열처리 공정이 필요 없어 기판으로 유리나 세라믹뿐만 아니라 플렉서블한 필름 등 다양하게 사용할 수 있다. 여기서 전극은 진공 증착이나 스크린 인쇄공정 등을 통하여 형성하고, 형광체나 절연층은 스크린 인쇄공정 등에 의하여 수십 마이크로 두께로 인쇄한다.

유기발광소자(Organic Light Emitting Diode; 이하 'OLED 소자')는 유리 기판 또는 투명한 유기 필름 위에 도포한 형광체에 전계를 인가하여 발광시키는 장치이다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, OLED 소자는 ITO(Indium Tin Oxide; 인듐주석산화물) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide; 인듐아연산화물) 등과 같은 투명한 도전성 산화물 전극인 양극(anode)과, 일 함수가 낮은 금속을 사용하는 음극(cathode) 사이에 유기 박막층이 배치된 구조를 가진다. 이러한 OLED 소자에 순방향의 전압을 가하면 양극과 음극에서 각각 정공(hole)과 전자(electron)가 주입되고, 주입된 정공과 전자는 결합하여 엑시톤(exciton)을 형성한다. 엑시톤은 재결합하면서 빛을 내는 발광 재결합(radiative recombination)을 하게 된다.

상기 유기박막층은 정공 주입층(Hole Injecting Layer; HIL), 정공 전달층(Hole Transporting Layer; HTL), 발광층(Emitting Layer; EML), 완충층(Hole Blocking Layer; HBL), 전자 전달층(Electron Transporting Layer; ETL) 및 전자 주입층(Electron Injection Layer; EIL)을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 유기박막층이 다층의 박막 구조로 제작되는 이유는 유기 물질 내에서 정공과 전자의 이동도에 차이가 발생하기 때문이다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 전자의 이동도는 높은데 반해 정공의 이동도는 낮으므로, 상기 발광층(EML)에서 정공과 전자의 밀도 불균형이 발생할 수 있는데, 이러한 현상을 방지하기 위해서 정공과 전자의 이동도가 동일하게 유지되도록, 적절한 정공 전달층(HTL)과 전자 전달층(ETL)을 분리 형성시켜서, 정공과 전자가 발광층(EML)에 균형적으로 전달되도록 한다.

그러나, 상기 유기박막층이 정공 주입층(Hole Injecting Layer; HIL), 정공 전달층(Hole Transporting Layer; HTL), 발광층(Emitting Layer; EML), 전자 전달층(Electron Transporting Layer; ETL) 및 전자 주입층(Electron Injection Layer; EIL) 등으로 반드시 구분돼 이루어져야 하는 것은 아니며, 각 층에 적용되는 재질에 따라 층이 서로 결합해 한 층을 이룰 수도 있을 것이다. 따라서, OLED 소자를 이루는 유기박막층은 다양한 층 구조를 이룰 수 있고, 이하의 청구범위에 기재되는 OLED 소자는 본 배경기술에서 제시한 유기박막층의 기술 예에 한정하지 않는다.

한편, OLED 소자가 하나 이상 구성된 오엘이디(OLED) 장치는 구동 방식에 따라 수동(Passive Matrix)형과 능동(Active Matrix)형으로 대별된다.

수동형은 화면표시영역에 양극과 음극을 매트릭스 방식으로 교차 배열하고, 양극과 음극이 교차하는 부위에 화소를 형성하는 방식이다. 이에 비해 능동형은 각 화소마다 박막트랜지스터를 배치하고, 각각의 화소를 박막트랜지스터를 이용해 제어한다.

상기 능동형과 수동형의 가장 큰 차이는 오엘이디 장치의 발광 시간 차이에 있다. 이를 좀 더 상세히 설명하면, 수동형의 경우엔 순간적으로 유기 발광층을 높은 휘도로 발광시키나, 능동형의 경우엔 유기 발광층을 낮은 휘도로 계속해 발광시킨다. 또한, 수동형의 경우엔 해상도가 높아지면 순간 발광 휘도가 높아져야 하고, 높은 휘도의 빛을 내기 때문에 오엘이디 장치의 열화에 큰 영향을 미치게 된다. 이에 반해 능동형의 경우, 박막 트랜지스터를 이용하여 구동하고, 한 프레임동안 화소에서 계속적으로 빛을 발하므로 낮은 전류로도 구동이 가능하다. 따라서, 능동형이 수동형에 비해 기생 커패시턴스가 적고, 전력의 소비량이 적은 장점을 가진다. 그러나, 능동형은 휘도 불균일의 단점이 있다.

한편, 앞서 언급한 바와 같이 양극(anode)과 유기 박막층 및 음극(cathode)을 포함하는 OLED 소자의 산화 방지를 위해, OLED 장치는 상기 OLED 소자가 하나 이상 증착된 기판을 봉지하는 봉지기판과, 상기 기판과 봉지기판을 밀봉하는 밀봉재를 더 포함한다. 일반적으로, 상기 봉지기판은 기판의 OLED 소자가 형성된 면에 대향하여 접착되고, 상기 기판과 봉지기판의 접착을 위하여 상기 밀봉재는 기판과 봉지기판의 외곽을 따라 도포된다. 한편, 상기 봉지기판 내에는 흡습재가 포함될 수 있는데, 이는 밀봉재가 도포되도 미세한 틈 사이로 침투하는 수소, 산소, 수분 등(이하 '외기')이 있을 경우, 이를 제거하기 위함이다.

이상 설명한 바와 같이, OLED 소자는 구동 방식과 구성 및 구조에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 그러나, 외기에 민감한 모든 종류의 OLED 소자는 구동 방식과 구성 및 구조적 차이에 상관없이 외기의 영향을 받아 변질될 수 있고, 전자 및/또는 정공의 전달을 방해해서 정상적인 동작에 지장을 초래할 수 있다. 이러한 문제를 해소하기 위해 앞서 언급한 봉지기판 및 밀봉재 등이 OLED 소자를 감싸면서 외기와 OLED 소자와의 접촉을 최소화시킨다.

그런데, 앞서 언급한 바와 같이 밀봉재가 수분의 침투를 완전히 막을 수 없고, 이를 보완하기 위해 보강되는 흡습재는 봉지기판에 코팅되는 소성과정 중에 아웃개싱(outgassing)을 유발하여 밀봉재와 기판들 사이에 접착력을 약화시키는 원인이 되었다. 물론 상기 접착력의 저하는 봉지된 OLED 소자를 외기에 노출시키는 원인이 되었다.

한편, 흡습재를 대신해서 기판과 봉지기판에 프릿(frit)을 도포하여 OLED 소자를 밀봉하는 구조가 미국특허공개공보의 공개번호 제 20040207314 호에 개시되어 있다. 이에 따르면, 용융된 프릿을 경화시켜 기판과 봉지기판 사이를 완전하게 밀봉하므로 흡습제를 사용할 필요가 없으며, 효과적으로 OLED소자를 보호할 수 있다.

그러나, 프릿을 도포하여 밀봉하는 경우에도 무기성 재료로 한정된 프릿 재료의 잘 깨어지는 특성으로 인해서, 외부 충격이 인가되는 경우 프릿과 기판의 접착면에 응력집중 현상이 발생하고, 이로 인해 상기 접착면으로부터 크랙이 발생하여 최종적으로 기판 및 봉지기판 전체가 훼손되는 문제가 발생했다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로서, 봉지된 OLED 소자로 외기가 유입되는 것을 효과적으로 차단하면서도 외부 충격으로부터 OLED 장치를 완충할 수 있는 오엘이디 장치의 제공을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

서로 대향하는 면에 유기 절연막과 무기 절연막이 각각 순차적으로 적층된 한 쌍의 기판;

상기 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판에 형성된 적어도 하나의 오엘이디 소자; 및

상기 한 쌍의 기판 사이에서 상기 오엘이디 소자의 외주를 둘러싸면서 상기 오엘이디 소자를 밀봉하는 밀봉재;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 오엘이디 장치.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

상기 유기절연막은,

폴리이미드(polyimide), 아크릴(acrylic), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드아미드(polyimide-amide), 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene; BCB), 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluorethylene), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 폴리 P-페닐렌 비닐렌(Poly p-Phenylene Vinylene), 및 폴리파라크실렌계 수지(polyparaxylylene resin)로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하는 오엘이디 장치이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

상기 무기 절연막은,

실리콘 산화물(SiO₂), 실리콘 질화물(Siliconnitride; SiNx), 실리콘 산질화물(SiON), 알루미늄 산화물(AlO), 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산질화물(AlON) 및 알루미늄 실리콘 산질화물(AlSiON)로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하는 오엘이디 장치이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

상기 밀봉재는 프릿으로 이루어진 오엘이디 장치이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

상기 유기 절연막은 상기 밀봉재가 위치하는 부분이 두꺼워지도록 단차진 오엘이디 장치이다.

상기의 본 발명은, 무기 절연막과 유기 절연막이 순차로 적층된 한 쌍의 기판이 OLED 소자를 서로 대향하게 감싸고, 밀봉재는 OLED 소자의 외주를 둘러싸도록 상기 기판에 각각 연결되므로, 무기 절연막에 의해 외기의 유입을 효과적으로 차단할 수 있고, 밀봉재와 기판의 접착면이 유기 절연막에 의해 응력이 분산되므로 외부 충격 완화 및 우수한 취성 보완에 효과가 기대된다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 OLED 장치의 형성과정을 순차 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 OLED 장치의 평면도이고,
도 6은 도 5의 A-A' 라인의 단면도이고,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 OLED 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

1. 제 1 실시예

도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 OLED 장치의 형성과정을 순차 도시한 단면도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 OLED 장치(100)는, 정공 주입층(Hole Injecting Layer; HIL, 131), 정공 전달층(Hole Transporting Layer; HTL, 132), 발광층(Emitting Layer; EML, 133), 전자 전달층(Electron Transporting Layer; ETL, 134) 및 전자 주입층(Electron Injection Layer; EIL, 135)으로 이루어진 유기박막층(130)을 기본 구조로 하는 OLED 소자를 포함하는 것으로서, 수동형 OLED 장치의 기본이라 할 수 있다. 물론, 유기박막층(130)에는 필요에 의해 완충층(Hole Blocking Layer; HBL) 등과 같은 정공 또는 전자의 전달량을 조절할 수 있는 기능층 등이 추가되거나, 층 간의 결합으로 기존 층이 제거될 수도 있다.

본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 OLED 장치(100)는 한 쌍의 기판(110, 150)과 OLED 소자를 포함하는 것으로 정의하고, OLED 소자는 한 쌍의 전극(120, 140)과 유기박막층(130)을 포함하는 것으로 정의한다.

계속해서, 본 발명의 기판(110, 150)은 OLED 장치(100)에 적합한 모든 물질이 적용될 수 있고, 적어도 하나의 기판(110, 150)은 보로실리케이트 유리, 소다라임 유리 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.

이러한 투명 유리들로는 예를 들어, 코드 1737 유리, 이글 2000^TM 및 이글XG^TM의 상표명으로 시판되는 코닝 인코포레이티드(미국, 뉴욕주, 코닝)에서 제조되는 유리; 예를 들어, OA10 글래스 및 OA21 글래스의 상표명으로 시판되는 아사히 유리 주식회사(일본, 도쿄)의 유리; 일본 전기 유리 주식회사(일본, 시가, 오쓰); NH 테크노 유리 한국 코포레이션(한국, 경기도); 및 삼성 코닝 정밀 유리 코포레이티드(한국, 서울)에서 제조되어 시판되는 유리들을 들 수 있다.

이외에도, 적어도 하나의 기판(110, 150)은 고분자 재료일 수 있고, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리프로필렌 아디페이트(PPA) 및 폴리아이소시아네이트(PI)으로 이루어진 군에서 선택된 하나가 적용될 수 있을 것이다.

계속해서, 도 1(b)와 같이, 기판(110, 150)에 유기 절연막(111, 151)을 적층한다.

유기 절연막(111, 151)은 폴리이미드(polyimide), 아크릴(acrylic), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드아미드(polyimide-amide), 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene; BCB), 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluorethylene), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 폴리 P-페닐렌 비닐렌(Poly p-Phenylene Vinylene), 및 폴리파라크실렌계 수지(polyparaxylylene resin)로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나가 적용될 수 있다.

한편, 기판(110, 150) 상에 유기 절연막(111, 151)을 적층하기 위해서, 스핀코팅 방식, 스프레이 코팅 방식, 딥 코팅 방식 또는 플로우 코팅 방식 등이 적용될 수 있다.

계속해서, 도 1(c)와 같이, 유기 절연막(111, 151)에 무기 절연막(112, 152)을 적층한다.

무기 절연막(112, 152)은 실리콘 산화물(SiO₂), 실리콘 질화물(Siliconnitride; SiNx), 실리콘 산질화물(SiON), 알루미늄 산화물(AlO), 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산질화물(AlON) 및 알루미늄 실리콘 산질화물(AlSiON)로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나가 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에서는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 이중층으로 형성하였다. 이를 간단히 설명하면, 무기 절연막(112, 152)은 1, 2차로 분리 형성하였으며, 1차 무기 절연막은 실리콘 산화물(SiO₂) 적층 후 430℃에서 4시간 어닐링(annealing)해 형성시켰고 , 2차 무기 절연막은 실리콘 질화물(SiNx) 적층 후 380℃에서 수소화 처리해 형성시켰다.

한편, 유기 절연막(111, 151) 상에 무기 절연막(112, 152)을 적층하기 위해서, 스퍼터링(sputtering)법 및 증발(evaporation)법과 같은 기상증착(vapor phase deposition)법, 이온 빔 증착(ion beam deopsition)법, 전자 빔 증착(electron beam deposition)법 또는 레이저 어블레이션(laser ablation)법 등이 적용될 수 있다.

적어도 하나의 기판(110, 150)에 유기 절연막(111, 151)과 무기 절연막(112, 152)이 순차로 적층되면, 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 무기 절연막(112, 152) 상에 도전성 산화물을 적층해서 애노드전극(120)을 형성시킨다. 여기서, 도전성 산화물은 광 투광도가 우수한 재질이고, 이에 대응해서 상기 도전성 산화물이 적층되는 기판(110, 150) 역시 유리 또는 도광판과 같은 투명재질일 것이다.

참고로, 도전성 산화물은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)이 예시될 수 있고, 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition), 금속 유기 화학 기상 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 분자선 적층법(Molecular Beam Epitaxy), 금속 유기 분자선 적층법(Metal Organic Molecular Beam Epitaxy), 펄스 레이저 증착법(Pulsed Laser Deposition), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD), 스퍼터링법(Sputtering), RF 마그네트론 스퍼터링법(RF Magnetron Sputtering) 또는 진공증착법 등을 통해 무기 절연막(112, 152) 상에 증착 형성될 수 있다.

애노드전극(120)의 적층이 완료되면, 도 2(b)에 도시한 바와 같이 유기박막층(130)을 형성시키고, 그 상면에 캐소드전극(140)을 안착시킨다.

상부전극인 캐소드전극(140)은 전면전극형태로 형성되어서, 유기박막층(130)의 화소영역에 배열된 다수의 화소에 공통적으로 캐소드전압을 제공할 수 있다.

캐소드전극(140)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금으로 형성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, OLED 장치(100)에 적합한 모든 물질이 적용될 수 있다.

애노드전극(120)과 유기박막층(130) 및 캐소드전극(130)을 포함하는 OLED 소자가 유기 절연막(111) 및 무기 절연막(112)이 순차로 적층된 기판(110)에 적층 형성되면, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 봉지공정을 진행한다.

상기 OLED 소자 상부에 밀봉재(160)를 부착한 봉지 기판(150)을 OLED 소자가 적층된 하부의 기판(110)과 합착한다. 이때, 밀봉재(160)는 기판(110)의 최상에 적층된 무기 절연막(112)과 직접 접하도록 함으로서 접착력이 향상될 수 있다. 물론, 봉지 기판(150)과 밀봉재(160)의 합착 위치 역시 봉지 기판(150)의 최상에 적층된 무기 절연막(152)이 될 것이므로, 밀봉재(160)를 매개로 한 기판(110, 150) 간의 물리적인 접착력 향상이 기대된다. 또한, 봉지 후 밀봉재(160)로부터 가해지는 응력은 무기 절연막(112, 152)을 받치는 유기 절연막(111, 151)에 의해 분산 및 완충되므로, 무기 절연막(112, 152)이 받는 취성을 보완할 수 있고, 더 나아가 기판(110, 150)이 받는 외력에 대한 완화효과를 기대할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에서는 밀봉재(160)를 프릿(frit)으로 하였다.

프릿은 소성 후 가교 결합 고분자, 열가소성 접착제, 열경화성 접착제, 에폭시, 반응성 접착제 또는 감압접착제 등과 같은 고분자 접착제를 매개로 기판(110, 150)과 접착될 수도 있고, 프릿 페이스트로 기판(110, 150)에 도포한 후 레이저 또는 적외선으로 용융해 접착할 수도 있다.

프릿은 산화칼륨(K2O), 삼산화안티몬(Sb2O3), 산화아연(ZnO), 이산화티타늄(TiO2), 삼산화알루미늄(Al2O3), 삼산화텅스텐(WO3), 산화주석(SnO), 산화납(PbO), 오산화바나듐(V2O5), 삼산화철(Fe2O3), 오산화인(P2O5), 삼산화이붕소(B2O3) 및 이산화규소(SiO2)로 이루어진 군에서 선택된 1종의 물질 또는 이들의 조합과, V2O5 등의 레이저 또는 적외선 흡수재, 유기 바인더 및 열팽창 계수를 감소시키기 위한 필러(filler) 등으로 구성된다. 또한, 상기 프릿은 스크린 인쇄법 또는 디스펜싱법으로 형성할 수 있다.

계속해서, 상기 봉지공정 후 OLED 소자 주변에 공간이 형성될 수 있는데, 해당 공간에는 실런트(미도시함)를 충진할 수 있다.

상기 실런트는 UV 경화형 또는 열경화형의 물질을 사용할 수 있고, 예를 들어, 아크릴계 수지 또는 폴리이미드계 수지를 사용할 수 있으나, 바람직하게는 우레탄 아크릴을 사용할 수 있다. 또한, 상기 실런트는 투명 실런트일 경우 OLED 소자로부터 방출되는 빛이 기판(110, 150) 전체를 통해서 외부로 방출될 수 있어서, 전면발광형 OLED 장치를 구현할 수 있다. 그러나 이에 한정하지 않고, 적어도 한 기판(100)을 통해 빛을 방출하는 배면발광형 OLED 장치 구현도 가능하다.

2. 제 2 실시예

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 OLED 장치의 평면도이고, 도 6은 도 5의 A-A' 라인의 단면도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 OLED 장치(200)는 능동형 OLED 장치의 기본 모습을 보인 것으로서, 기판(210)과, OLED 소자와, 봉지 기판(250) 및 밀봉재(260)를 포함하여 구성된다. 설명의 편의상, 기판(210) 및 봉지 기판(250)은 본 발명에 따른 유기 절연막(211, 251)과 무기 절연막(212, 252)이 적층 형성된 것으로서, 특히 기판(210)은 OLED 소자를 포함하는 판이다. 또한, 본 실시예의 OLED 소자는 기판(210) 및 봉지 기판(250)과 밀봉재(260)로 둘러싸여 보호되는 구성을 의미하며, 여기서는 애노드전극(220), 유기박막층(230) 및 캐소드전극(240)과 더불어서, 버퍼층(271), 반도체층(272), 게이트 절연층(273), 게이트 전극(274), 층간 절연층(275), 소스 전극(276a), 드레인 전극(276b), 평탄화층(277) 및 화소정의막(278) 등을 포함한다.

OLED 장치(200)는 애노드전극(220), 유기박막층(230) 및 캐소드전극(240)으로 구성되는 적어도 하나의 화소가 형성된 화소영역(a)과, 화소영역(a)의 외연에 형성되는 비화소영역(b)을 포함한다. 이하에서, 화소영역(a)은 OLED 소자로부터 방출되는 빛으로 인해 소정의 화상이 표시되는 영역이고, 비화소영역(b)은 화소영역(100a)이 아닌 모든 영역을 의미하는 것으로 설명한다.

화소영역(a)은 행 방향으로 배열된 복수의 주사선(S1 내지 Sn) 및 열 방향으로 배열된 복수의 데이터선(D1 내지 Dm)을 포함하며, 주사선(S1 내지 Sn)과 데이터선(D1 내지 Dm)에 OLED 소자를 구동하기 위해 구동집적회로로부터 신호를 인가받는 복수의 화소가 형성되어 있다.

또한, 비화소영역(b)에는 OLED 소자를 구동하기 위한 구동집적회로(Driver IC)와, 화소영역(a)의 주사선(S1 내지 Sn) 및 데이터선(D1 내지 Dm)과 전기적으로 각각 연결되는 금속배선이 형성된다. 본 실시예에서 구동집적회로는 데이터구동부(280)와 주사구동부(290, 290')를 포함한다.

OLED 소자는 본 실시예에서 능동매트릭스 방식으로 구동되게 도시되어 있므로, 이의 구조를 간략히 설명한다. 유기 절연막(211)과 무기 절연막(212)이 순차 형성된 기판(210)상에 버퍼층(271)이 형성되는데, 버퍼층(271)은 산화 실리콘(SiO2) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등과 같은 절연 물질로 형성된다. 버퍼층(271)은 외부로부터의 열 등의 요인으로 인해 기판(210)이 손상되는 것을 방지하기 위해 형성된다. 버퍼층(271)의 적어도 어느 일 영역 상에는 액티브층(272a)과 오믹 콘택층(272b)을 구비하는 반도체층(272)이 형성된다.

반도체층(272) 및 버퍼층(271) 상에는 게이트 절연층(273)이 형성되고, 게이트 절연층(273)의 일 영역 상에는 액티브층(272a)의 폭에 대응하는 크기의 게이트 전극(274)이 형성된다. 게이트 전극(274)을 포함하여 게이트 절연층(273) 상에는 층간 절연층(275)이 형성되며, 층간 절연층(275)의 소정의 영역 상에는 소스 및 드레인 전극(276a, 276b)이 형성된다.

소스 및 드레인 전극(276a, 276b)은 오믹 콘택층(272b)의 노출된 일 영역과 각각 접속되도록 형성되며, 소스 및 드레인 전극(276a, 276b)을 포함하여 층간 절연층(275)상에는 평탄화층(277)이 형성된다.

평탄화층(277)의 일 영역 상에는 애노드전극(220)이 형성되는데, 애노드전극(220)은 비아홀(221)에 의해 소스 및 드레인전극(276a, 276b)중 어느 하나의 노출된 일 영역과 접속된다. 애노드전극(220) 전극의 적층 방법에 대해서는 제1실시예를 통해 설명한 바 있으므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.

애노드전극(220)을 포함하여 평탄화층(277) 상에는 애노드전극(220)의 적어도 일 영역을 노출하는 개구부(미도시)가 구비된 화소정의막(278)이 형성된다.

화소정의막(278)의 개구부 상에는 유기박막층(230)이 형성되며, 유기박막층(230)을 포함하여 화소정의막(278)상에는 캐소드전극(240)이 형성되고, 캐소드전극(240) 상부로 보호막(passivation layer)이 보강 형성될 수 있을 것이다.

봉지 기판(250)은 OLED 장치(200)의 화소영역(a)을 봉지하는 부재로, 전면발광 또는 양면발광일 경우 투명한 재질로 형성되며, 배면발광일 경우에는 불투명한 재질로 구성될 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 봉지 기판(250)은 OLED 소자를 보호하면서 밀봉재(260)가 받는 응력의 분산 및 취성 완화를 위해 유기 절연막(251)과 무기 절연막(252)이 순차로 적층 형성된다.

밀봉재(260)는 기판(210)과 봉지 기판(250) 사이에 형성되어서, 외기가 화소영역(a)으로 침투하지 못하도록 밀봉한다.

프릿은 유리재료, 레이저를 흡수하기 위한 흡수재, 열팽창계수를 감소하기 위한 필러(Filler)등을 포함하며, 프릿 페이스트 상태로 봉지 기판(250)의 무기 절연막(252) 상면에 직접 도포되어 봉지 기판(250)과 기판(210) 사이에서 레이저 또는 적외선으로 용융된 후 경화되면서 봉지 기판(250)과 기판(210)을 밀봉한다. 이때, 프릿이 형성하는 라인은 폭이 0.5mm~1.5mm 인 것이 바람직하다. 0.5m 이하인 경우 실링시 불량이 다발할 수 있으며, 접착력에서도 문제를 일으킬 수 있고, 1.5mm 이상인 경우 소자의 데드스페이스(Dead Space)가 커져 제품품위가 떨어지기 때문이다. 계속해서, 프릿의 두께는 10 내지 20㎛ 가 바람직한데, 프릿의 두께가 20㎛ 이상인 경우에는 레이저 실링시에 많아진 양의 프릿을 실링(Sealing)하기 위해 많은 에너지를 필요로 하므로, 이를 위해 레이저의 파워를 높이거나 스캔스피드를 낮추어야 하는데 이로 인해 열 손상이 발생할 수 있으며, 10㎛ 이하의 두께에서는 프릿 도포 상태의 불량이 다발할 수 있기 때문이다.

3. 제 3 실시예

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 OLED 장치를 개략적으로 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명의 제3실시예에 따른 OLED 장치(300)는 OLED 소자를 덮도록 서로 대향하게 배치되는 한 쌍의 기판(310, 350)에, 유기 절연막(311, 351)과 무기 절연막(312, 352)이 각각 순차로 적층 형성되되, 밀봉재(360)가 접착되는 기판(310, 350) 일 지점의 유기 절연막(311, 351)은 두께가 확장 형성되어서 도시한 바와 같이 단차지도록 형성된다. 이는 밀봉재(360)가 받는 응력에 대한 분산 효과를 높여서 기판(310, 350)이 받는 취성을 효과적으로 완화하고, 외력에 의한 완충효과를 높일 수 있도록 하기 위함이다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100, 200, 300; OLED 장치 110, 150, 210, 250, 310, 350; 기판
111, 151, 211, 251, 311, 351; 유기 절연막
112, 252, 212, 252, 312, 352; 무기 절연막
120, 220; 애노드 전극 140, 240; 캐소드전극
160, 260, 360; 밀봉재

Claims (5)

1. 서로 대향하는 면에 유기 절연막과 무기 절연막이 각각 순차적으로 적층된 한 쌍의 기판;
   상기 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 기판에 형성된 적어도 하나의 오엘이디 소자; 및
   상기 한 쌍의 기판 사이에서 상기 오엘이디 소자의 외주를 둘러싸면서 상기 오엘이디 소자를 밀봉하는 밀봉재;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 오엘이디 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 유기절연막은,
   폴리이미드(polyimide), 아크릴(acrylic), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드아미드(polyimide-amide), 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene; BCB), 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluorethylene), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 폴리 P-페닐렌 비닐렌(Poly p-Phenylene Vinylene), 및 폴리파라크실렌계 수지(polyparaxylylene resin)로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 오엘이디 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 무기 절연막은,
   실리콘 산화물(SiO₂), 실리콘 질화물(Siliconnitride; SiNx), 실리콘 산질화물(SiON), 알루미늄 산화물(AlO), 알루미늄 질화물(AlN), 알루미늄 산질화물(AlON) 및 알루미늄 실리콘 산질화물(AlSiON)로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 오엘이디 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 밀봉재는 프릿으로 이루어진 것을 특징으로 하는 오엘이디 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 유기 절연막은 상기 밀봉재가 위치하는 부분이 두꺼워지도록 단차진 것을 특징으로 하는 오엘이디 장치.

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