KR20150064571A - 유기 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수분 및 외부 요인으로부터 유기 발광 다이오드를 보호함과 아울러, 디스플레이 패널의 밴딩에 의한 크렉 발생을 방지한 유기 발광 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는 기판 상의 복수의 픽셀에 형성된 OLED(Organic Light Emitting Diode); 상기 OLED를 덮도록 형성된 제1 막과 상기 제1 막을 덮도록 형성된 제2 막을 포함하는 하이브리드 보호막; 상기 하이브리드 보호막을 덮도록 형성된 무기 보호막; 및 상기 무기 보호막 상에 형성된 봉지 기판;을 포함하고, 상기 제1 막과 상기 제2 막은 산소(O)와 탄소(C)의 성분 비율이 상이한 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

유기 발광 장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 수분 및 외부 요인으로부터 유기 발광 다이오드를 보호함과 아울러, 디스플레이 패널의 밴딩에 의한 크렉 발생을 방지한 유기 발광 장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치로서 현재까지는 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display Device)가 널리 이용되었다. 액정 디스플레이 장치는 별도의 광원으로 백라이트가 필요하고, 밝기 및 명암비 등에서 기술적 한계가 있다. 이에, 자체발광이 가능하여 별도의 광원이 필요하지 않고, 밝기 및 명암비 등에서 액정 디스플레이 장치보다 상대적으로 우수한 유기 발광 장치(Organic Light Emitting Device)가 개발되어 상용화되고 있다.
유기 발광 장치는 구동방식에 따라 수동 매트릭스(Passive Matrix) 방식과 능동 매트릭스(Active Matrix) 방식으로 나눌 수 있다. 이하에서는, 도면을 참조로 종래 기술에 따른 능동 매트릭스 방식의 유기 발광 장치에 대해서 설명하기로 한다. 참고로, 이하 본 명세서에서는 능동 매트릭스 방식의 유기 발광 장치를 간략하게 "유기 발광 장치"라 명칭한다.
도 1은 종래 기술에 따른 유기 발광 장치의 구조를 나타내는 도면이다. 도 1에서는 유기 발광 장치의 전체 영역 중에서 액티브 영역(발과 영역)의 하나의 픽셀을 도시하고 있으며, OLED(40, Organic Light Emitting Diode)를 구동하기 위한 복수의 라인 및 복수의 TFT(thin film transistor)의 도시는 생략하였다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 다른 유기 발광 장치는 베이스 기판(10), TFT 어레이 레이어(20), 평탄화막(30), OLED(40), 제1 보호막(50), 제2 보호막(60), 제3 보호막(70) 및 봉지 기판(80)을 포함한다.
베이스 기판(10)은 플렉서블 한 플라스틱 기판이 적용될 수 있다.
OLED(40)는 습기에 매우 취약한 특성을 가짐으로 외부와 밀봉되어야 한다. 따라서, 외부의 습기로부터 OLED(40)를 보호하기 위해서 멀티 보호막(50, 60, 70)이 OLED(40)를 덮도록 형성되어 있다. 제1 보호막(50)과 제3 보호막(70)은 무기 보호막으로 형성되고, 제2 보호막(60)은 유기 보호막으로 형성되어 있다.
무기막인 제1 보호막(50)과 제3 보호막(70)은 OLED(40)에 수분이 침투하는 것을 방지하기 위한 보호막이고, 유기막인 제2 보호막(60)은 무기막의 스트레스를 완화하며 제조 공정 중 발생하는 이물을 보상하여 표면을 평탄화시킨다. 제1 보호막(50)과 제3 보호막(70)은 Si 계열의 물질로 0.5~2um의 두께로 형성되고, 제2 보호막(60)은 이물 보상을 위해서 10~30um의 두께로 형성된다.
제1 보호막 내지 제3 보호막(50, 60, 70) 상부에는 봉지 기판(80)을 접착시켜 OLED 패널을 봉지한다. 여기서, 봉지 기판(80)은 메탈 재질로 형성되거나, 투명한 재질로 형성되어 있다.
도 2는 디스플레이 패널의 밴딩에 의해 표면에 크렉이 발생되는 것을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 멀티 보호막(50, 60, 70)의 두께는 대략 10~30um 내외가 되는데, 10R의 곡률로 디스플레이 패널을 밴딩 하면 멀티 보호막(50, 60, 70)에 크렉이 발생하는 문제점이 있다.
무기막/유기막 조합의 보호막이 10~30um 내외로 형성됨으로 인해 밴딩 시 가해지는 스트레스를 견디지 못하고 크렉이 발생하게 되고, 이로 인해 OLED(40)에 수분이 침투하여 소자의 신뢰성이 저하되고, 수명이 감소하는 문제점이 있다.
밴딩에 의한 크렉의 발생을 방지하기 위해서는 각 보호막의 두께를 최소한으로 줄여야 하지만 각 단일막의 재료 특성 및 성막 방법의 한계로 두께를 줄이는 것에 어려움이 있다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 외부의 수분 침투를 방지할 수 있는 유기 발광 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, OLED의 밴딩 특성 및 수명을 향상시킬 수 있는 유기 발광 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, OLED를 보호하는 멀티 보호막의 두께를 줄이고, 밴딩 시 크렉 발생을 방지할 수 있는 유기 발광 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는 기판 상의 복수의 픽셀에 형성된 OLED(Organic Light Emitting Diode); 상기 OLED를 덮도록 형성된 제1 막과 상기 제1 막을 덮도록 형성된 제2 막을 포함하는 하이브리드 보호막; 상기 하이브리드 보호막을 덮도록 형성된 무기 보호막; 및 상기 무기 보호막 상에 형성된 봉지 기판;을 포함하고, 상기 제1 막과 상기 제2 막은 탄소(C)의 성분 비율이 상이한 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는 수분 침투 방지능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는 OLED의 신뢰성 및 수명을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는 OLED를 보호하는 멀티 보호막의 두께를 줄이고, 밴딩 시 크렉 발생을 방지할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 특징 및 효과들 이외에도 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 효과들이 새롭게 파악 될 수도 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 유기 발광 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 디스플레이 패널의 밴딩에 의해 표면에 크렉이 발생되는 것을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 유기 발광 다이오드(OLED)의 구조를 간략히 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 하이브리드 보호막을 적용하여 이물 보상이 이루어진 효과를 나타내는 도면이다.
도 6은 디스플레이 패널을 밴딩하더라도 표면에 크렉이 발생되지 않는 것을 나타내는 도면이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 어떤 구조물(전극, 라인, 레이어, 컨택)이 다른 구조물 "상부에 또는 상에" 및 "하부에 또는 아래에" 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 구조를 나타내는 도면이다. 도 3에서는 유기 발광 장치의 전체 영역 중에서 액티브 영역(발과 영역)의 하나의 픽셀을 도시하고 있으며, OLED(140, Organic Light Emitting Diode)를 구동하기 위한 복수의 라인 및 복수의 TFT(thin film transistor)의 도시는 생략하였다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치는 베이스 기판(110), TFT 어레이 레이어(120), 평탄화막(130), OLED(140), 하이브리드 보호막(150), 무기 보호막(160) 및 봉지 기판(170)을 포함한다.
베이스 기판(110)은 투명 유리 기판이 적용될 수 있다. 다른 예로서, 베이스 기판(110)은 투명 재질의 플렉서블 기판이 적용될 수도 있다.
플렉서블 재질은 PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PET(polyethyleneterephthalate), PI(polyimide), PNB(polynorborneen) 또는 EN(polyethylenapthanate)가 적용될 수 있다.
봉지 기판(170)은 메탈 재질로 형성되거나, 투명한 재질로 형성되어 있다.
TFT 어레이 레이어(120)에는 OLED(140)를 구동시키기 위한 드라이빙 TFT(미도시)와 복수의 스위칭 TFT(미도시)가 형성되어 있다. 도면에 도시되지 않았지만, TFT 어레이 레이어(120)에는 게이트 라인, 데이터 라인, 구동 전원 라인, 기준 전원 라인, 발광 신호 라인 및 커패시터(Cst)가 형성될 수 있다.
TFT 어레이 레이어(120)어 상에 평탄화막(130)이 형성되고, 평탄화막(130) 상에 OLED(140)가 형성되어 있다. 도면에 도시되지 않았지만, OLED(140)가 형성된 각 픽셀의 개구 영역을 구분시키기 위한 뱅크가 형성된다.
도 4는 유기 발광 다이오드(OLED)의 구조를 간략히 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, OLED(140)는 애노드 전극(141), 정공 주입층(142, HIL), 정공 수송층(143, HTL), 유기 발광층(144, EML), 전자 수송층(145, ETL) 및 전자 주입층(146, EIL) 및 캐소드 전극(147)이 적층된 구조로 형성된다.
정공 주입층(142, HIL)의 하부에 애노드 전극(141, anode electrode)이 형성되어 정공을 주입하고, 전자 주입층(146, EIL) 상에 캐소드(147, cathode electrode)이 형성되어 전자를 주입한다.
캐소드 전극(147)에서 발생된 전자 및 애노드 전극(141)에서 발생된 정공이 유기 발광층(144) 내부로 주입되면, 주입된 전자 및 정공이 결합하여 액시톤(exciton)이 생성된다. 생성된 액시톤이 여기 상태(excited state)에서 기저상태(ground state)로 떨어지면서 발광하고, 이러한 OLED(140)의 발광을 이용하여 화상을 표시하게 된다.
이러한, OLED(140)는 습기에 매우 취약한 특성을 가짐으로 외부와 밀봉되어야 한다. 따라서, 외부의 습기로부터 OLED(140)를 보호하기 위해서 멀티 보호막 구조로 OLED(140)를 덮는다.
본 발명의 유기 발광 장치는 밴딩 특성과 OLED(140)의 신뢰성 및 수명을 향상시키기 위해서 멀티 보호막을 하이브리드 보호막(150) 및 무기 보호막(160)으로 구성하였고, 하이브리드 보호막(150) 및 무기 보호막(160)으로 OLED(140)를 수분 침투 및 외부 요인으로부터 보호한다.
하이브리드 보호막(150)은 복수의 레이어로 구성되어 있다. 하이브리드 보호막(150)은 실리콘(Si) 계열의 유기와 무기의 특성을 동시에 갖는 재료를 이용하여, 이중 구조로 막 구조로 형성된다.
여기서, 하이브리드 보호막(150)의 제1 막(152)과 제2 막(154)은 성분 함량을 상이하게 하여 이물의 보상 특성을 만족하면서 수분 침투 방지 특성도 만족시킨다.
여기서, 하이브리드 보호막(150)의 제1 막(152)과 제2 막(154)은 재료의 성분 함량이 상이하게 이중 막 구조로 형성된 것으로, 하나의 챔버를 이용하여 연속으로 증착이 가능하다. 하이브리드 보호막(150)은 OLED(140)의 캐소드 전극 상부 또는 캡핑층(미도시) 상부에 형성되며, CVD 방식으로 3~5um의 두께로 형성된다.
무기 보호막(160)은 하이브리드 보호막(150)을 완전히 덮도록 형성되며, 알루미늄(Al), 실리콘(Si) 또는 지르코늄(Zr) 계열의 산화막을 원자층 박막 방식으로 50 nm 이하의 두께로 형성한다.
구체적으로, 하이브리드 보호막(150)은 SiOC 박막에서 산소(O)와 탄소(C)의 성분 함량이 상이한 2중 막 구조로 형성되어 있다. 하이브리드 보호막(150)의 제1 막(152)이 OLED(140)의 캐소드 전극 상에 형성되고, 제1 막(152) 상에 제2 막(154)이 형성된다.
여기서, 하이브리드 보호막(150)의 하부 막인 제1 막(152)은 SiOx1Cy1 물질로, 1~4um 의 두께를 가지도록 형성된다.
그리고, 하이브리드 보호막(150)의 상부 막인 제2 막(154)는 SiOx2Cy2 물질로 1~4um 이하의 두께를 가지도록 형성된다.
이때, 제 1막과 제2막의 총 두께가 3~5um 내외가 되도록 형성된다.
일 예로서, 하이브리드 보호막(150)의 하부 막인 제1 막(152)은 탄소(C)의 함량이 상부 막인 제2 막(154)보다 많게 형성된다. 즉, 하이브리드 보호막(150)의 제1 막(152)은 유기물에 가까운 성분의 물질로 형성되고, 제2 막(154)은 무기물에 가까운 성분의 물질로 형성될 수 있다.
다른 예로서, 하이브리드 보호막(150)의 상부 막인 제2 막(154)은 탄소(C)의 함량이 하부 막인 제1 막(152)보다 많게 형성된다. 즉, 하이브리드 보호막(150)의 제2 막(154)은 유기물에 가까운 성분의 물질로 형성되고, 제1 막(152)은 무기물에 가까운 성분의 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 하이브리드 보호막(150)의 두께 및 수분 침투율(WVTR: Water Vapor Transmission Rate)을 종래 기술과 비교하여 하기의 표 1에 기재 하였다.
표 1을 참조하면, 종래 기술에서는 유기막의 두께를 20um로 두껍게 형성하였으나, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 장치의 하이브리드 보호막(150)은 3~5um의 두께로 형성할 수 있다.
Figure pat00001
도 5는 본 발명의 하이브리드 보호막을 적용하여 이물 보상이 이루어진 효과를 나타내는 도면이고, 도 6은 디스플레이 패널을 밴딩하더라도 표면에 크렉이 발생되지 않는 것을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 하이브리드 보호막(150) 형성하여 이물 보상이 이루어지도록 하고, 기존의 유기막을 대체한 하이브리드 보호막(150)을 3~5um의 두께로 형성하여 플렉서블 특성을 높일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 하이브리드 보호막(150)이 3~5um의 두께로 얇게 형성되어 있기 때문에, 5R의 곡률 및 10R의 곡률로 디스플레이 패널을 밴딩하더라도 보호막의 표면에 크렉이 발생하지 않는 장점이 있다.
또한, 종래 기술의 이물 보상층인 유기막의 수분 침투율(WVTR)은 10이었으나, 하이브리드 보호막(150)을 적용하여 수분 침투율(WVTR)을 1.5로 낮출 수 있다. 즉, 멀티 보호막의 두게는 얇게 형성하면서 수분 침투율(WVTR)을 낮춰 플렉서블 특성 및 수분 침투 방지 성능을 모두 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 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 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 베이스 기판 120: TFT 어레이 레이어
130: 평탄화막 140: OLED
150: 하이브리드 보호막 152: 제1 막
154: 제2 막 160: 무기 보호막
170: 봉지 기판

Claims (9)

  1. 기판 상의 복수의 픽셀에 형성된 OLED(Organic Light Emitting Diode);
    상기 OLED를 덮도록 형성된 제1 막과 상기 제1 막을 덮도록 형성된 제2 막을 포함하는 하이브리드 보호막;
    상기 하이브리드 보호막을 덮도록 형성된 무기 보호막; 및
    상기 무기 보호막 상에 형성된 봉지 기판;을 포함하고,
    상기 제1 막과 상기 제2 막은 산소(O)와 탄소(C)의 성분 비율이 상이한 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 무기 보호막은 알루미늄(Al), 실리콘(Si) 또는 지르코늄(Zr) 계열의 산화막으로 형성되고,
    상기 무기 보호막은 50nm 이하의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 막은 1~4um의 두께로 형성되고,
    상기 제2 막은 1~4um 이하의 두께로 형성되며, 제1막과 제2막의 총 두께가 3~5um로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 막과 상기 제2 막은 SiOC 박막에서 산소(O)와 탄소(C)의 성분 함량이 상이하게 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 막은 탄소의 함량이 상기 제2 막보다 많게 형성되며 제2막의 탄소 함량이 작게 형성되어, SiO2에 가깝게 형성 된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 막은 탄소의 함량이 상기 제1 막보다 많게 형성되며 제1막의 탄소 함량이 작게 형성되어, SiO2에 가깝게 형성 된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 막은 유기막의 특성을 가지도록 형성되고,
    상기 제2 막은 무기막의 특성을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 막은 무기막의 특성을 가지도록 형성되고,
    상기 제2 막은 유기막의 특성을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 보호막이 1.5[g/m2day] 이하의 수분 침투율을 가지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
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