KR20130114375A - 유기 발광 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기 발광셀을 덮는 캐핑층이 PDMS(Poly dimethyl siloxane)를 포함하여 이루어져 캐핑층의 유연성이 향상됨으로써, 플렉서블(Flexible) 표시 장치를 구현할 수 있는 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터와 접속하며, 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극을 포함하는 유기 발광셀; 및 상기 유기 발광셀을 덮도록 상기 기판 전면에 적어도 한 번 이상 차례로 적층된 제 1 무기막과 PDMS를 포함하는 캐핑층을 포함하여 이루어진다.

Description

유기 발광 표시 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 유기 발광 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 유연성을 갖는 PDMS(Poly dimethyl siloxane)를 이용하여 유기 발광셀을 캐핑하는 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상 표시 장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 이에 음극선관(CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 평판 표시 장치로 유기 발광층의 발광량을 제어하여 영상을 표시하는 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Device; OLED)가 각광받고 있다.
상기와 같은 유기 발광 표시 장치는 액정 표시 장치와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 액정 표시 장치에 비해 가볍고 두께가 얇다. 또한, 낮은 소비 전력, 높은 휘도 및 높은 반응 속도 등의 고품위 특성을 가져, 휴대용 전자 기기의 차세대 표시 장치로 주목받고 있다.
유기 발광 표시 장치는 전극 사이의 얇은 발광층을 이용한 자발광 소자로, 종이와 같이 박막화가 가능하다는 장점을 갖는다. 이러한, 유기 발광 표시 장치는 수동형 매트릭스(Passive Matrix) 유기 발광 표시 장치와 능동형 매트릭스(Active Matrix) 유기 발광 표시 장치로 나뉜다.
능동형 매트릭스 유기 발광 표시 장치는 서브 픽셀이 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시한다. 이 때, 각 서브 픽셀은 유기 발광셀과 유기 발광셀을 구동하는 셀 구동부를 포함한다. 셀 구동부는 스캔 신호를 공급하는 게이트 라인과, 비디오 데이터 신호를 공급하는 데이터 라인과, 공통 전원 신호를 공급하는 공통 전원 라인 사이에 접속된 적어도 2개의 박막 트랜지스터와 스토리지 캐패시터로 구성되어 유기 발광셀을 구동한다.
유기 발광셀은 양극(Anode), 정공 주입층(Hole Injection Layer; HTL), 정공 수송층(Hole Transport Layer; HIL), 유기 발광층(Emitting Layer; EML), 전자 수송층(Electron Transport Layer; EIL), 전자 주입층(Electron Injection Layer; ETL) 및 음극(Cathode)을 포함한다.
상기와 같은 유기 발광셀은 산소에 의한 전극 및 유기 발광층의 열화, 유기 발광층과 계면간의 반응에 의한 열화 등 내적 요인에 의한 열화가 있는 동시에 외부의 수분, 산소, 자외선 및 소자의 제작 조건 등 외적 요인에 의해 쉽게 열화가 일어나는 단점이 있으므로 유기 발광 표시 장치의 패키징(Packaging) 및 인캡슐레이션(Encapsulation)이 매우 중요하다.
도 1a와 도 1b는 일반적인 유기 발광 표시 장치의 단면도로, 도 1a는 밀봉 글래스와 씰링제를 이용하여 유기 발광셀을 캐핑(Capping)하며, 도 1b는 페이스씰(Face Seal)을 이용하여 유기 발광셀을 캐핑한다. 그리고, 도 2는 도 1b의 유기막에 크랙(Crack)이 발생한 단면도이다.
도 1a와 같이, 일반적인 유기 발광 표시 장치는 기판(10)과, 기판(10)과 대향되게 배치된 밀봉 글래스(40)를 포함하며, 밀봉 글래스(40)와 기판(10)은 씰링제(30)로 접착된다. 기판(10)과 밀봉 글래스(40) 사이의 공간에는 양극, 유기 발광층 및 음극이 차례로 적층된 유기 발광셀(20)이 형성되며, 유기 발광셀(20)은 기판(10) 상에 형성된 박막 트랜지스터와 접속된다. 그런데, 이 경우, 밀봉 글래스(40)가 유연성이 없으므로, 플렉서블(Flexible) 표시 장치를 구현할 수 없다.
그리고, 도 1b는 기판(10) 상에 유기 발광셀(20)을 형성하고, 유기 발광셀(20)을 포함한 기판(10) 전면에 무기막(50)과 에폭시(Epoxy), 아크릴(Acrylate) 등과 같은 유기막(60)을 교대로 적층하여 캐핑층을 형성한다. 그런데, 유기 발광 표시 장치를 구부렸을 때(Bending), 도 2와 같이, 유기막(60)에 크랙이 발생하여 유기 발광 표시 장치의 신뢰성이 저하되며, 크랙을 통해 외부의 수분 및 산소가 유입되어 유기 발광셀(20)의 특성이 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유연성을 갖는 PDMS(Poly dimethyl siloxane)를 이용하여 유기 발광셀을 캐핑함으로써, 플렉서블(Flexible) 표시 장치를 구현할 수 있는 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유기 발광 표시 장치는 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터와 접속하며, 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극을 포함하는 유기 발광셀; 및 상기 유기 발광셀을 덮도록 상기 기판 전면에 적어도 한 번 이상 차례로 적층된 제 1 무기막과 PDMS를 포함하는 캐핑층을 포함하여 이루어진다.
상기 캐핑층 상에 부착된 배리어 필름을 더 포함한다.
상기 배리어 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드 중 선택된 물질로 형성된 베이스 필름을 포함한다.
상기 배리어 필름은 상기 베이스 필름 상에 형성된 제 2 무기막을 더 포함한다.
상기 배리어 필름은 점착층을 통해 상기 캐핑층 상에 부착된다.
상기 캐핑층의 두께는 3㎛ 내지 50㎛이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 유기 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 유기 발광셀을 덮는 캐핑층이 유연성을 갖는 PDMS(Poly dimethyl siloxane)를 포함하여 이루어져, 플렉서블(Flexible) 표시 장치를 구현할 수 있다.
둘째, 캐핑층 상에 배리어 필름을 더 형성하여, 외부의 수분 및 산소를 보다 효과적으로 차단할 수 있다.
셋째, 유기 발광 표시 장치를 구부려도 캐핑층에 크랙(Crack)이 발생하지 않으므로, 외부의 수분 및 산소가 유기 발광셀로 유입되는 것을 방지하여, 유기 발광 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1a와 도 1b는 일반적인 유기 발광 표시 장치의 단면도.
도 2는 도 1b의 유기막에 크랙(Crack)이 발생한 단면도.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제 1 내지 제 6 실시 예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면도.
도 4a와 도 4b는 각각 밴딩(Bending) 테스트를 실시한 후, 일반적인 유기 발광 표시 장치와 본 발명의 유기 발광 표시 장치의 단면 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 유기 발광 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제 1 내지 제 6 실시 예에 따른 유기 발광 표시 장치의 단면도이다.
먼저, 도 3a와 같이, 제 1 실시 예에 따른 본 발명의 유기 발광 표시 장치는 기판(110) 상에 형성된 박막 트랜지스터(미도시), 박막 트랜지스터(미도시)와 접속하는 유기 발광셀(120) 및 유기 발광셀(120)을 덮도록 기판(110) 전면에 차례로 형성된 제 1 무기막(150a)과 PDMS(Poly dimethyl siloxane)(150b)를 포함하는 캐핑층(150)을 포함하여 이루어진다. 도시하지는 않았으나, 캐핑층(150) 상에는 위상차 필름과 편광 필름을 포함하는 반사 방지부가 구비되어, 외부 광에 의해 콘트라스트비가 저하되는 것을 방지함으로써 유기 발광 표시 장치의 시인성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 기판(110)은 Al, In 등과 같은 금속계 호일(Foil)이나, 혹은 폴리머(Polymer)계 호일과 같은 얇은 투명 혹은 반투명 물질로 형성되어, 투과성 및 유연성을 갖는다. 기판(110) 상에는 다수의 신호 라인, 박막 트랜지스터 및 보호막을 포함하는 셀 구동부가 형성된다. 셀 구동부는 스위치용 박막 트랜지스터와 구동용 박막 트랜지스터 및 스토리지 커패시터를 포함한다.
스위치용 박막 트랜지스터는 게이트 라인의 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인으로부터의 데이터 신호를 공급하고, 구동용 박막 트랜지스터는 스위치용 박막 트랜지스터로부터의 데이터 신호에 응답하여 연결 전극을 통해 유기 발광 표시 패널에 흐르는 전류량을 제어한다. 그리고, 스토리지 커패시터는 스위치용 박막 트랜지스터가 턴-오프 되더라도 구동용 박막 트랜지스터를 통해 일정한 전류가 흐르게 하는 역할을 한다.
유기 발광셀(120)은 차례로 적층된 제 1 전극(Anode)(120a), 유기 발광층(120b) 및 제 2 전극(Cathode)(120c)을 포함하여 이루어진다. 제 1 전극(120a)은 구동용 박막 트랜지스터와 전기적으로 접속된다. 제 1 전극(120a)과 제 2 전극(120c)에 전계가 형성되면, 제 1 전극(120a)으로부터 정공이, 제 2 전극(120c)으로부터 전자가 유기 발광층(120b)으로 주입되고, 유기 발광층(120b)으로 주입된 전자와 정공이 서로 결합할 때의 결합 에너지에 의해 발광한다.
특히, 유기 발광 표시 장치는 유기 발광셀(120)에서 발생한 광이 방출되는 방향에 따라 상부 발광 방식(Top Emission Type)과 하부 발광 방식(Bottom Emission Type)으로 나뉜다. 상부 발광 방식은 유기 발광셀(120)에서 발생한 광이 캐핑층(150)을 통해 외부로 방출되는 방식이며, 하부 발광 방식은 유기 발광셀(120)에서 발생한 광이 기판(110)을 통해 외부로 방출되는 방식이다.
예를 들어, 본 발명의 유기 발광 표시 장치가 상부 발광 방식인 경우, 유기 발광셀(120)의 제 1 전극(120a)은 유기 발광층(120b)에서 발생한 광이 반사되어 캐핑층(150)으로 진행하도록 반사율이 높은 금속 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 제 2 전극(120c)은 틴 옥사이드(Tin Oxide; TO), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO), 인듐 틴 징크 옥사이드(Indium Tin Zinc Oxide; ITZO) 등과 같은 투명 도전성 물질로 형성되어, 유기 발광층(120b)에서 발생된 광이 투명한 제 2 전극(120c)을 통과하여 외부로 방출된다.
도시하지는 않았으나, 유기 발광층(120b)으로 정공이 잘 주입되도록 제 1 전극(120a)과 유기 발광층(120b) 사이에 정공 주입층(Hole Injection Layer; HTL)과 정공 수송층(Hole Transport Layer; HIL)이 더 형성될 수 있다. 또한, 유기 발광층(120b)으로 전자가 잘 주입되도록 유기 발광층(120b)과 제 2 전극(120c) 사이에 전자 수송층(Electron Transport Layer; EIL)과 전자 주입층(Electron Injection Layer; ETL)이 더 형성될 수 있다.
그리고, 유기 발광셀(120)을 덮도록 형성된 캐핑층(150)은 차례로 형성된 제 1 무기막(150a)과 PDMS(150b)를 포함한다. 이 때, 제 1 무기막(150a)은 외부의 수분 및 산소가 유기 발광셀(120)로 유입되는 것을 방지하며, PDMS(150b)는 수분 및 산소가 유입되는 경로를 지연시킨다.
구체적으로, 제 1 무기막(150a)은 스퍼터링(Sputtering), 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 등과 같은 방법을 이용하여 형성되며, SiNx, SiO, SiO2, SiNO, Al2O3 등과 같은 물질로 형성된다. 특히, 제 1 무기막(150a)의 두께는 0.1㎛ 내지 10㎛이며, 0.5㎛ 내지 3㎛인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 일반적인 유기 발광 표시 장치는 무기막과 에폭시(Epoxy), 아크릴(Acrylate) 등과 같은 유기막을 교대로 적층하여 캐핑층을 형성하는데, 에폭시(Epoxy), 아크릴(Acrylate) 등과 같은 유기막은 유연성이 없어, 표시 장치를 구부렸을 때(Bending), 유기막에 크랙(Crack)이 발생할 수 있다. 그리고, 크랙을 통해 외부의 수분 및 산소가 유입되어 유기 발광셀의 특성이 저하되고, 유기 발광 표시 장치의 신뢰성이 저하된다.
그러나, 하기 화학식 1로 표시되는 PDMS(150b)는 유연성을 가져, 유기 발광 표시 장치를 구부려도 크랙(Crack)이 발생하지 않아, 플렉서블(Flexible) 표시 장치를 구현할 수 있다. 이 때, PDMS(150a)의 점도는 100cps(centi poise) 내지 10000cps이며, 1000cps 내지 5000cps인 것이 바람직하다.
Figure pat00001
그리고, PDMS(150b)는 잉크 젯(Ink Jet), 노즐 코팅(Nozzle Coating), 스프레이 코팅(Spray Coating), 롤 프린팅(Roll Printing), 스크린 프린팅(Screen Printing) 등과 같은 방법으로 형성된다.
도 3b와 같이, 본 발명의 제 2 실시 예의 유기 발광 표시 장치는 유기 발광셀(120)을 덮도록 형성된 캐핑층(150)이 제 1 무기막(150a), PDMS(150b), 제 1 무기막(150a)이 차례로 적층된 구조로, 캐핑층(150)의 최상부층이 제 1 무기막(150a)으로 형성된다. 따라서, 제 1 실시 예의 유기 발광 표시 장치에 비해, 외부의 수분 및 산소를 효율적으로 차단할 수 있으며, 도 3c와 같은 본 발명의 제 3 실시 예의 유기 발광 표시 장치는 차례로 두번 적층된 제 1 무기막(150a)과 PDMS(150b)로 이루어진 캐핑층(150)을 포함한다.
즉, 상기와 같이 본 발명의 유기 발광 표시 장치는 유기 발광셀(120)을 덮도록 기판(110) 전면에 적어도 한 번 이상 차례로 적층된 제 1 무기막(150a)과 PDMS(150b)을 포함하는 캐핑층(150)을 포함하여 이루어진다. 이 때, 캐핑층(150)의 두께가 너무 두꺼우면, 유기 발광 표시 장치의 두께가 증가하여 박막화가 어려우므로, 캐핑층(150)의 두께는 3㎛ 내지 50㎛이며, 1㎛ 내지 30㎛인 것이 바람직하다.
따라서, PDMS(150b)는 에폭시(Epoxy), 아크릴(Acrylate) 등과 같은 유기막에 비해 유연성을 가져, PDMS(150b)를 포함하는 캐핑층(150)을 갖는 본 발명의 유기 발광 표시 장치 역시 유연성을 가져, 본 발명의 유기 발광 표시 장치는 종이처럼 휘며, 두루마리처럼 말수 있는 플렉서블(Flexible) 표시 장치를 구현할 수 있다.
특히, 본 발명의 유기 발광 표시 장치는 외부의 수분 및 산소를 보다 효과적으로 차단하기 위해, 도 3d, 도 3e 및 도 3e와 같이, 캐핑층 상에 배리어 필름을 더 형성할 수 있다.
구체적으로, 도 3d와 같이, 본 발명의 제 4 실시 예의 유기 발광 표시 장치는 유기 발광셀(120)을 덮도록 제 1 무기막(150a)과 PDMS(150b)가 차례로 적층된 캐핑층(150) 상에 배리어 필름(170)이 더 부착된다. 배리어 필름(170)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephtalate; PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC), 폴리이미드(Polyimide; PI) 등과 같은 고분자 물질로 형성된 베이스 필름을 포함하여 이루어지며, 베이스 필름은 광의 투과를 제한하지 않는 점착성 수지로 형성된 점착층(160)을 통해 캐핑층(150) 상에 부착된다.
이 때, 점착성 수지로는 우레탄계, 폴리이소부틸렌계, SBR(Styrenebutadienerubber)계, 고무계, 폴리비닐에테르계, 멜라민계, 폴리에스테르계, 페놀계 또는 실리콘계 수지 중 선택된 물질이다.
특히, 배리어 필름(170)은 상술한 바와 같이, 베이스 필름으로만 형성되거나, 베이스 필름 상에 제 2 무기막이 더 형성된 구조일 수 있다. 이 때, 제 2 무기막 역시 제 1 무기막(150a)과 같이, SiNx, SiO, SiO2, SiNO, Al2O3 등과 같은 물질로 형성된다.
도 3e와 같이, 본 발명의 제 5 실시 예의 유기 발광 표시 장치는 제 1 무기막(150a), PDMS(150b), 제 1 무기막(150a)이 차례로 적층되어, 최상부층이 제 1 무기막(150a)인 캐핑층(150) 상에 상술한 배리어 필름(170)이 부착된 구조이다. 그리고, 도 3f와 같은 본 발명의 제 6 실시 예의 유기 발광 표시 장치는 차례로 두번 적층된 제 1 무기막(150a)과 PDMS(150b)으로 이루어진 캐핑층(150)을 포함하며, 캐핑층(150) 상에 배리어 필름(170)이 부착된다.
즉, 상기와 같은 본 발명의 제 4 내지 제 6 실시 예에 따른 본 발명의 유기 발광 표시 장치는 캐핑층(150) 상에 배리어 필름(170)을 더 형성하여, 외부의 수분 및 산소를 보다 효과적으로 차단할 수 있다.
도 4a와 도 4b는 각각 밴딩(Bending) 테스트를 실시한 후, 일반적인 유기 발광 표시 장치와 본 발명의 유기 발광 표시 장치의 단면 사진이다.
상술한 바와 같이, 일반적인 유기 발광 표시 장치는 유연성이 없는 에폭시(Epoxy), 아크릴(Acrylate) 등과 같은 유기막을 포함하여 이루어진다. 따라서, 일반적인 유기 발광 표시 장치는 밴딩(Bending) 테스트를 실시하면, 도 4a와 같이, 크랙이 발생한다. 그리고, 크랙을 따라 외부의 수분 및 산소가 유입되어 유기 발광 표시 장치의 신뢰성이 저하되는 문제가 발생한다. 그러나, 본 발명의 유기 발광 표시 장치는 도 4b와 같이, 밴딩 테스트를 실시하여도, 유연한 PDMS에 크랙이 발생하지 않는다.
따라서, 본 발명의 액정 표시 장치는 플렉서블 표시 장치를 구현할 수 있으며, 외부의 수분 및 산소가 유기 발광셀로 유입되는 것을 방지하여, 유기 발광 표시 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 특히, 캐핑층 상에 배리어 필름을 더 형성하여, 외부의 수분 및 산소를 보다 효과적으로 차단할 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
110: 기판 120: 유기 발광셀
120a: 제 1 전극 120b: 유기 발광층
120c: 제 2 전극 150: 캐핑층
150a: 제 1 무기막 150b: PDMS
160: 점착층 170: 배리어 필름

Claims (6)

  1. 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터와 접속하며, 제 1 전극, 유기 발광층 및 제 2 전극을 포함하는 유기 발광셀; 및
    상기 유기 발광셀을 덮도록 상기 기판 전면에 적어도 한 번 이상 차례로 적층된 제 1 무기막과 PDMS를 포함하는 캐핑층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐핑층 상에 부착된 배리어 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배리어 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리이미드 중 선택된 물질로 형성된 베이스 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 배리어 필름은 상기 베이스 필름 상에 형성된 제 2 무기막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 배리어 필름은 점착층을 통해 상기 캐핑층 상에 부착된 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐핑층의 두께는 3㎛ 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.
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