KR20160016170A - 유기발광 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무기 봉지 박막들을 적층한 봉지 구조로 유기발광 구조물을 봉지하여 플렉서블 디스플레이 소자를 구현할 수 있으며 수분과 산소 침투를 완벽하게 방지할 수 있는 유기발광 소자에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 유기발광 소자는 액티브 영역과 비액티브 영역으로 정의된 다수개의 셀 영역이 스크라이빙 라인에 의하여 구분되어 있는 플렉서블(flexible)한 기판; 상기 기판 상부 중 액티브 영역에 형성된 유기 발광 구조물; 상기 유기 발광 구조물을 구동시키기 위하여 상기 액티브 영역과 비액티브 영역에 걸쳐서 형성되는 게이트 라인 및 데이터 라인; 상기 기판 상부 중 비액티브 영역에 형성되며, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 말단들과 연결되는 FPC 연결 패드; 상기 기판 전면 중 상기 FPC 연결 패드 상부를 제외한 제1 형성영역에 형성되는 제1 무기 봉지 박막; 상기 제1 무기 봉지박막이 형성된 기판 중 액티브 영역과 비액티브 영역의 일부분을 포함하는 제2 형성영역에 형성되는 제2 무기 봉지 박막; 상기 제1, 2 무기 봉지 박막이 형성도히어 있는 기판 상면 중 상기 제1 형성 영역과 동일한 영역에 형성되는 제3 무기 봉지 박막;을 포함한다.

Description

유기발광 소자{THE ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE}

본 발명은 유기발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무기 봉지 박막들을 적층한 봉지 구조로 유기발광 구조물을 봉지하여 플렉서블 디스플레이 소자를 구현할 수 있으며 수분과 산소 침투를 완벽하게 방지할 수 있는 유기발광 소자에 관한 것이다.

최근 다양한 정보를 화면으로 구현해주는 영상 표시 장치는 정보통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 용이하면서도 고성능을 구현할 수 있는 방향으로 발전하고 있다. 이러한 영상 표시 장치에 대한 요구는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), FED(Field Emission Display), OLED(Organic Light Emitting Display) 등 다양한 평판 표시 장치에 대한 연구 및 기술 개발을 이끌고 있다.

특히, 최근에는 영상 표시 장치로 플렉서블(flexible)한 특성을 구현할 수 있는 OLED에 대하여 연구 개발이 집중되고 있다. OLED는 유기 발광층의 발광량을 제어하여 영상을 표시하는 디스플레이 장치로서, 전자 주입 전극(Cathode)과 정공 주입 전극(Anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자와 정공이 결합한 엑시톤(Exciton)이 여기상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.

이러한 OLED 중 액티브 매트릭스 OLED(AMOLED)는 능동 소자로 제어되는 3색(R, G, B) 서브 화소로 구성된 화소들이 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시하게 된다. 따라서 각 서브 화소는 유기전계 발광 소자와, 그 유기전계 발광소자를 구동하는 셀 구동부를 구비한다. 셀 구동부는 적어도 2개의 박막 트랜지스터와 스토리지 커패시터를 포함하여 데이터 신호에 따라 유기전계 발광소자로 공급되는 전류량을 제어하여 유기발광 표시장치의 밝기를 제어한다.

이러한 OLED는 모기판에 액티브 영역(AA)과 비액티브 영역(NA)으로 정의된 셀(C)을 다수개 형성하고, 액티브 영역(AA)의 주변에 프릿(미도시)을 형성한 후 스크라이빙 라인(SL)을 따라 절단함으로써 단위패넝를 이루는 소자 기판을 형성하는 방법으로 제조된다.

이때 액티브 영역(AA)에 형성된 게이트 라인 및 데이터 라인과 같은 내부 배선들은 온/오프 패드 및 FPC 패드와 연결되어 외곽으로 연장된 패드 배선을 통해 쇼팅바 등에 연결된다. 온/오프 패드는 소자 내부 배선망의 정상 작동 여부를 확인하는데 사용되며, FPC 패드는 FPC를 통하여 구동회로기판과 연결된다.

이러한 구조를 가지는 OLED는 여러가지 장점에도 불구하고, 대면적 양산 기술 개발이 어려운 문제점과, 대기 중의 수분 및 산소를 효과적으로 차단하지 못할 경우 다크 스팟(dark spot) 등의 결함이 발생하여 수명이 급격히 감소되는 문제점 등을 해결해야 하는 상태이다.

특히 최근에 플렉서블 디스플레이의 구현을 위하여 폴리이미드 등의 고분자 기판에 유기전계 발광소자와 셀구동부를 포함하는 유기발광 구조물 형성하는 경우에는, 이러한 고분자 기판이 유리 기판에 비하여 수분 및 산소 투과도가 훨씬 크기 때문에 유기발광 구조물에 대한 봉지(Encapsulation) 방안이 더욱 크게 부각되고 있다.

알려진 바로는 AMOLED의 경우 수분 투과도의 평가 척도인 WVTR(Water Vapor Transmission rate) 값이 최소 10^-6g/m²·day 이하가 되어야 한다. 이를 위하여 최근에는 유리 기판을 이용한 봉지방법 대신 도 1에 도시된 바와 같이, 수분 및 산소 침투 방지필름 다수층을 소자가 형성된 기판 상에 라미네이팅(laminating)하는 방법으로 봉지하는 방법이 제시되고 있다.

다른 한편으로는 소자가 형성된 기판 상에 수분 및 산소 차단 성능이 우수한 무기 박막과 유기 박막을 순차적으로 적층하여 봉지하는 박막 봉지(Thin Film Encapsulation) 방법도 제시되고 있다.

그러나 현재까지는 이러한 봉지 방법들에 대한 대면적 양산 기술이 개발되지 않은 상황이므로, 이에 대한 기술 개발이 절실하게 요구되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 무기 봉지 박막들을 적층한 박막 봉지 구조로 유기발광 구조물을 봉지하여 플렉서블 디스플레이 소자를 구현할 수 있으며 수분과 산소 침투를 완벽하게 방지할 수 있는 유기발광 소자를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 유기발광 소자는 액티브 영역과 비액티브 영역으로 정의된 다수개의 셀 영역이 스크라이빙 라인에 의하여 구분되어 있는 플렉서블(flexible)한 기판; 상기 기판 상부 중 액티브 영역에 형성된 유기 발광 구조물; 상기 유기 발광 구조물을 구동시키기 위하여 상기 액티브 영역과 비액티브 영역에 걸쳐서 형성되는 게이트 라인 및 데이터 라인; 상기 기판 상부 중 비액티브 영역에 형성되며, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 말단들과 연결되는 FPC 연결 패드; 상기 기판 전면 중 상기 FPC 연결 패드 상부를 제외한 제1 형성영역에 형성되는 제1 무기 봉지 박막; 상기 제1 무기 봉지박막이 형성된 기판 중 액티브 영역과 비액티브 영역의 일부분을 포함하는 제2 형성영역에 형성되는 제2 무기 봉지 박막; 상기 제1, 2 무기 봉지 박막이 형성도히어 있는 기판 상면 중 상기 제1 형성 영역과 동일한 영역에 형성되는 제3 무기 봉지 박막;을 포함한다.

본 발명에서 상기 제1, 3 무기 봉지 박막은 산화알루미늄(Al₂O₃)인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 제2 무기 봉지 박막은 실리콘 산화 질화물(SiON)인 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 유기 발광 소자에는, 상기 제3 무기 봉지 박막 상에 제4 무기 봉지 박막이 더 형성되되, 상기 제4 무기 봉지 박막은 실리콘 산화 질화물(SiON)인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 기판 상면에는 베리어층이 더 형성되며, 상기 베리어층은 산화알루미늄(Al₂O₃)인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 유기발광 소자는 제1, 2, 3 무기봉지 박막에 의하여 유기발광 구조물을 완벽하게 감싸는 봉지구조를 구현하므로, 공기 중의 수분 및 산소 침투를 완벽하게 방지할 수 있으며, 이러한 제1, 2, 3 무기봉지 박막이 검증된 증착 방법을 이용하여 형성될 수 있는 것이므로 대면적 기판 및 플레서블 기판에 대하여 즉시 적용가능한 장점이 있다.

도 1은 종래의 유기발광 소자의 구조를 도시하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 소자의 구조를 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 소자의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 무기봉지 박막의 형성 영역을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 무기봉지 박막의 형성 영역을 도시하는 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 유기 발광 소자(100)는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 기판(110), 유기 발광 구조물(120), 게이트 라인(130) 및 데이터 라인(140), FPC 연결 패드(150), 제1, 2, 3 무기봉지 박막(160, 170, 180)을 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 본 실시예에서 상기 기판(110)은 플렉서블(flexible)한 특성을 가지는 소재로 이루어지며, 예를 들어 폴리이미드(Poly imide) 기판이 사용될 수 있다. 상기 기판(110)은 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 액티브 영역(AA)과 비액티브 영역(NA)으로 정의된 다수개의 셀 영역이 스크라이빙 라인(SL)에 의하여 구분되어 있다.

다음으로 상기 유기 발광 구조물(120)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기판 상부 중 액티브 영역(AA)에 형성되며, 유기전계 발광을 위한 유기 발광층과, 그 유기 발광층을 구동하는 셀 구동부를 구비한다. 이러한 유기 발광 구조물(120)의 구조는 일반적으로 채용되는 구조를 그대로 사용할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

다음으로 상기 게이트 라인(130) 및 데이터 라인(140)과 FPC 연결 패드(150)는 상기 유기 발광 구조물(120)을 구동시키기 위하여 상기 액티브 영역(AA)과 비액티브 영역(NA)에 걸쳐서 형성되는 구성요소이며, 그 구체적인 구조는 일반적으로 채용되는 구조를 그대로 사용할 수 있다.

다음으로 상기 제1 무기 봉지 박막(160)은, 상기 기판(110) 전면 중 상기 FPC 연결 패드(150) 상부를 제외한 제1 형성영역(A1)에 형성되며, 상기 유기 발광 구조물(120) 방향으로 수분 및 산소가 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 본 실시예에서는 이를 위하여 상기 제1 무기 봉지 박막(160)을 산화알루미늄(Al₂O₃)으로 구성하는 것이, 대면적 기판에 대하여 균일한 박막으로 증착할 수 있으며, 수분 및 산소에 대한 매우 높은 차단 성능을 발휘하므로 바람직하다.

이때 상기 산화알루미늄 박막(160)은 원자층 증착 방법(ALD : Atomic Layer Deposition)으로 기판 상에 증착하여 형성할 수 있다.

그리고 본 실시예에서 상기 제1 무기봉지 박막(160)이 형성되는 제1 형성 영역(A1)은 상기 기판(110) 상면 중 FPC 패드(150) 상면을 제외한 나머지 전역영이다. 따라서 상기 제1 무기봉지 박막(160)은 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110) 상면 중 상기 유기발광 구조물(120)이 형성된 액티브 영역(AA) 및 비액티브 영역(NA)을 포함한 전 영역에 걸쳐서 형성되되, 상기 FPC 패드(150)가 형성된 부분만은 오픈상태로 남겨두고 형성된다. 이는 후속 공정으로 이어지는 FPC 연결 공정에서 전기적 접속을 원활하게 하기 위함이다.

다음으로 상기 제2 무기 봉지 박막(170)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 무기 봉지 박막(160)이 형성된 기판 중 액티브 영역(AA)과 비액티브 영역(NA)의 일부분을 포함하는 제2 형성영역(A2)에 형성된다. 본 실시예에서 상기 제2 무기 봉지 박막(170)은 상기 제1 무기봉지 박막(160)의 신축성(Flexibility)을 향상시키고, 이후에 이어지는 필름 라미네이팅 과정 등에서 가해지는 충격을 흡수하여 제1 무기 봉지 박막(160)을 보호하는 역할을 한다.

이를 위하여 본 실시예에서는 상기 제2 무기봉지 박막(170)을 실리콘 산화 질화물(SiON)으로 구성하는 것이 바람직하다. 상기 실리콘 산화 질화물은 무기 박막임에도 불구하고, 극미세 다공성(phorus) 특성을 가지므로 기판이 휘어진 상태에서 상기 제1 무기봉지 박막(160)의 크랙(crack)을 방지하고, 후속 공정에서 가해지는 충격을 흡수할 수 있는 장점이 있다.

또한 실리콘 산화 질화물은 대면적 기판에 대한 양산 기술이 확보되어 있는 화학기상증착(PECVD) 방법으로 형성할 수 있는 장점도 있다.

본 실시예에서 상기 제2 무기봉지 박막(170)이 형성되는 제2 형성 영역(A2)은 도 3, 5에 도시된 바와 같이, 상기 유기발광 구조물(120)이 형성된 액티브 영역(AA) 상면을 포함하는 영역에 한정된다. 따라서 상기 제2 형성 영역(A2)은 상기 제1 무기봉지 박막(160)이 형성된 제1 형성 영역(A1) 내부로 한정된다.

다음으로 상기 제3 무기봉지 박막(180)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 2 무기 봉지 박막(160, 170)이 형성되어 있는 기판(110) 상면 중 상기 제1 형성 영역(A1)과 동일한 영역에 형성되며, 제1 무기봉지 박막(160)과 마찬가지로 공기 중의 수분 및 산소의 침투를 방지하는 역할을 한다.

구체적으로 상기 제3 무기봉지 박막(180)은 제1 무기봉지 박막(160)과 동일한 물질로 형성되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2 무기봉지 박막(170)을 제1 무기봉지 박막(160)과 가장자리 부분이 일체화되어 완전하게 감싸는 형태를 이룬다. 따라서 본 실시예에 따른 유기발광 소자에서 상기 제2 무기봉지 박막(170)은 에지 부분 또는 측면 부분을 모두 포함하여 외측으로 전혀 노출되지 않는 구조를 가진다. 이는 수분 및 산소 침투에 상대적으로 취약한 상기 제2 무기봉지 박막(170)을 통하여 수분 및 산소가 내부로 침투하는 것을 원천적으로 방지하기 위한 것이다.

다음으로 본 실시예에 따른 유기발광 소자(100)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제3 무기 봉지 박막(180) 상에 제4 무기 봉지 박막(190)이 더 형성될 수 있다. 상기 제4 무기 봉지 박막(190)은 실리콘 산화 질화물(SiON)로 구성될 수 있으며, 상기 제1, 3 무기봉지 박막(160, 180)의 패턴화를 위한 마스크(mask) 역할을 할 수도 있으며, 상기 제1, 2, 3 무기봉지 박막(160, 170,180)을 보호하는 역할을 할 수도 있다.

또한 본 실시예에 따른 유기발광 소자(100)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 베리어층(112)이 더 형성될 수 있다. 상기 베리어층(112)은 상기 기판(110) 상면에 형성되며, 상기 제1, 3 무기봉지 박막(160, 180)과 가장자리 부분이 일체화되어 상기 유기발광 구조물(120)을 외부에서 완벽하게 감싸는 구조를 취할 수 있다. 이렇게 베리어층(112)과 제1, 3 무기봉지 박막(160 ,180)에 의하여 유기발광 구조물(120)이 완벽하게 감싸진 구조를 취하면, 공기 중의 수분이나 산소가 유기발광 구조물(120)이 위치하는 박막 내측으로 전혀 침투할 수 없는 장점이 있다.

본 실시예에서는 상기 베리어층(112)과 제1, 3 무기봉지 박막(160, 180)의 완벽한 결합을 위하여 상기 베리어층(112)도 제1, 3 무기봉지 박막(160, 180)과 동일한 산화알루미늄(Al₂O₃)으로 구성하는 것이 바람직하다.

100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자
110 : 기판 120 : 유기 발광 구조물
130 : 게이트 라인 140 : 데이터 라인
150 : FPC 연결 패드 160, 170, 180 : 제1, 2, 3 무기봉지 박막
190 : 제4 무기봉지 박막 112 : 베리어층

Claims (6)

1. 액티브 영역과 비액티브 영역으로 정의된 다수개의 셀 영역이 스크라이빙 라인에 의하여 구분되어 있는 플렉서블(flexible)한 기판;
   상기 기판 상부 중 액티브 영역에 형성된 유기 발광 구조물;
   상기 유기 발광 구조물을 구동시키기 위하여 상기 액티브 영역과 비액티브 영역에 걸쳐서 형성되는 게이트 라인 및 데이터 라인;
   상기 기판 상부 중 비액티브 영역에 형성되며, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 말단들과 연결되는 FPC 연결 패드;
   상기 기판 전면 중 상기 FPC 연결 패드 상부를 제외한 제1 형성영역에 형성되는 제1 무기 봉지 박막;
   상기 제1 무기 봉지박막이 형성된 기판 중 액티브 영역과 비액티브 영역의 일부분을 포함하는 제2 형성영역에 형성되는 제2 무기 봉지 박막;
   상기 제1, 2 무기 봉지 박막이 형성도히어 있는 기판 상면 중 상기 제1 형성 영역과 동일한 영역에 형성되는 제3 무기 봉지 박막;을 포함하는 유기 발광 소자.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1, 3 무기 봉지 박막은 산화알루미늄(Al₂O₃)인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2 무기 봉지 박막은 실리콘 산화 질화물(SiON)인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제3 무기 봉지 박막 상에 제4 무기 봉지 박막이 더 형성되되, 상기 제4 무기 봉지 박막은 실리콘 산화 질화물(SiON)인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
5. 제1항에 있어서,
   상기 기판 상면에는 베리어층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
6. 제5항에 있어서, 상기 베리어층은,
   산화알루미늄(Al₂O₃)인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.

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