KR20180124213A

KR20180124213A - 봉지 방법

Info

Publication number: KR20180124213A
Application number: KR1020170058279A
Authority: KR
Inventors: 문제현; 신진욱; 권병화; 조남성; 조현수; 한준한; 이정익
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2018-11-21
Also published as: KR102296689B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 봉지 방법은 표시 영역, 제 1 영역, 및 상기 표시 영역과 상기 제 1 영역 사이의 제 2 영역을 포함하는 기판을 제공하는 단계, 상기 제2 영역 상에 격벽을 형성하는 단계, 고체 상태의 입자를 포함하는 콜로이드 용액을 상기 제1 영역 상에 떨어뜨리는 단계, 상기 콜로이드 용액이 이동하여 상기 격벽에 접촉한 후에, 상기 표시 영역 상에 영상을 출력하는 소자층을 형성하는 단계, 및 상기 소자층 및 상기 격벽을 커버하도록 봉지층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

봉지 방법{ENCAPSULATION METHOD}

본 발명은 봉지 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 격벽의 측면을 봉지하는 방법에 관한 것이다.

유기전자장치(OED; organic electronic device)는 정공 및 전자를 이용하여 전하의 교류를 발생하는 유기 재료층을 포함하는 장치를 의미하며, 그 예로는, 광전지 장치(photovoltaic device), 정류기(rectifier), 트랜스미터(transmitter) 및 유기발광다이오드(OLED; organic light emitting diode) 등을 들 수 있다.

OLED의 상용화 및 용도 확대에 있어서, 가장 주요한 문제점은 내구성 문제이다. OLED에 포함된 유기재료 및 금속 전극 등은 수분 등의 외부적 요인에 의해 매우 쉽게 산화된다. 따라서, OLED를 포함하는 제품은 환경적 요인에 크게 민감하다.

외부로부터의 수분 및 산소 등의 침투는 OLED 소자 등의 성능 저하를 유발하는 중요한 이유가 될 수 있다. 이를 방지하기 봉지층을 소자 상에 비치하여 외부의 수분 및 산소의 침투를 방지할 수 있다. 봉지층은 평면 상에서 소자의 크기와 유사한 크기로 소자 상에 배치될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 봉지 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1a를 참조하면 소자는 기판(101), 소자층(102), 봉지층(103), 및 격벽(104)을 포함할 수 있다. 소자층(102)은 기판(101) 상에 배치될 수 있고, 봉지층(103)은 소자층(102) 상에 배치될 수 있다. 봉지층(103)과 소자층(102)이 접촉되지 않아야 하는 경우에는 도 1b에 도시된 바와 같이 봉지층(103')과 소자층(102)은 이격될 수 있다. 다만 이하 설명에 대해서는 도 1a를 기준으로 설명하고, 도 1a의 내용이 도 1b에도 적용될 수 있다.

격벽(104)은 기판(101) 상에서 소자층(102)과 봉지층(103)의 측면과 접촉되어 배치될 수 있다. 봉지층(103)은 평면 기판일 수 있고 이하, 봉지층(103)을 봉지 기판(103)으로 지시하여 설명하도록 한다. 이 경우, 격벽(104)과 봉지 기판(103) 사이에 수분 및 산소 등이 침투될 수 있다. 이를 방지하기 위해서 격벽(104)과 봉지 기판(103) 사이의 틈새를 봉지하여야 한다.

본 발명의 목적은 격벽의 측면에 틈새를 봉지하는 방법을 제공함에 있다. 보다 구체적으로, 본 발명은 모세관 흐름을 활용하여, 격벽의 측면의 틈새를 봉지하는 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 봉지 방법은 표시 영역, 제 1 영역, 및 상기 표시 영역과 상기 제 1 영역 사이의 제 2 영역을 포함하는 기판을 제공하는 단계, 상기 제2 영역 상에 격벽을 형성하는 단계, 고체 상태의 입자를 포함하는 콜로이드 용액을 상기 제1 영역 상에 떨어뜨리는 단계, 상기 콜로이드 용액이 이동하여 상기 격벽에 접촉한 후에, 상기 표시 영역 상에 영상을 출력하는 소자층을 형성하는 단계, 및 상기 소자층 및 상기 격벽을 커버하도록 봉지층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명은 커피링 효과를 활용하여 콜로이드 용액과 같은 봉지용 충진제가 이동되도록 하여 기하학적 형상을 가져 일반적인 봉지 방법이 적용되기 어려운 부분이나 매우 좁은 영역 등에 용이하게 봉지를 실시할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 봉지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고상 입자의 모세관 흐름을 이용한 봉지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 3e는 도 2에서 설명한 봉지 방법을 통해서 유기 발광 소자를 형성하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 3a 내지 도 3e를 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

비록 제 1, 제 2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고상 입자의 모세관 흐름을 이용한 봉지 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면 봉지 기판(103)의 상면의 중심부에 콜로이드 용액(201)을 떨어뜨릴 수 있다. 본 발명의 일 예로 봉지 기판(103)의 상면의 정중앙에 콜로이드 용액(201)을 떨어뜨릴 수 있다. 콜로이드 용액(201)에는 고상 입자가 분산되어 있다. 본 발명의 일 예로 고상 입자는 산화물 입자, 고분자 입자, 탄소계 입자(예를 들어 그래핀 플레이크) 등을 포함할 수 있다. 고상 입자의 크기는 1nm 내지 1mm 수준의 범위를 가질 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며 고상 입자의 크기는 다양한 크기를 가질 수 있고, 다양하게 분포될 수 있음은 물론이다. 또한 콜로이드 용액(201) 내의 고상 입자의 농도는 10% 이하가 바람직할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며 콜로이드 용액(201) 내의 고상 입자의 농도는 10%가 초과될 수도 있다.

콜로이드 용액(201)은 액적 상태(droplet state)일 수 있다. 콜로이드 용액(201)은 액적 상태로 봉지 기판(103) 상에서 유한한 접촉각(미도시)을 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로 완전 젖음성 조건에서는 전술한 유한한 접촉각을 확보하기 위해서 봉지 기판(103)에 표면 처리가 진행될 수 있다.

액적 상태의 콜로이드 용액(201)은 액적 표면에서 증발 또는 기화되어 건조가 진행될 수 있다. 이 때 콜로이드 용액(201)의 기화에 의한 액상 손실에 의해서 콜로이드 용액(201)의 흐름이 발생할 수 있다. 좀 더 구체적으로 콜로이드 용액(201)의 기화에 의해서 콜로이드 용액(201)은 격벽(104)의 측면 측으로 이동할 수 있다. 이러한 현상은 다음과 같은 원인에 의해서 발생할 수 있다.

액적은 두께가 얇은 측면부와 두께가 두꺼운 중심부로 구분될 수 있는데, 증발률은 두께가 얇은 곳에서 더 높기 때문에, 액적의 측면부가 중심부보다 증발률이 더 높게 된다. 그리고 콜로이드 용액(201)은 봉지 기판(103) 상에서 고정된 접촉각을 가지고 있기 때문에 증발률이 낮은 액적의 중심부에서 증발률이 높은 액적의 측면부로의 용액의 흐름이 발생할 수 있다. 이 때 콜로이드 용액(201)의 흐름의 유속을 조절 하기 위해서 콜로이드 용액(201)에 표면 개질제(surfactant)를 첨가할 수 있다. 이러한 흐름에 의해서 콜로이드 용액(201)은 격벽(104)의 측면과 봉지 기판(103)의 사이까지 이동될 수 있다. 이러한 현상은 커피링 효과(coffee-ring effect)라고도 지칭한다. 해당 내용은 도 2의 세번째 도면에 도시되어 있다.

이처럼 커피링 효과를 활용하여 콜로이드 용액(201)과 같은 봉지용 충진제가 이동되도록 하여 특이한 기하학적 형상을 가져 일반적인 봉지 방법이 적용되기 어려운 부분이나 매우 좁은 영역 등에 용이하게 봉지를 실시할 수 있다.

도 3a 내지 3e는 도 2에서 설명한 봉지 방법을 통해서 유기 발광 소자를 형성하는 과정을 설명하는 도면이다. 도 4는 도 3a 내지 도 3e를 설명하기 위한 순서도이다.

도 3a 및 도 4를 참조하면 우선 기판(301)이 제공될 수 있다(S401). 기판(301)은 평면 상에서 사각형의 판형상을 가질 수 있다. 기판(301)은 플라스틱 기판, 유리 기판, 메탈 기판, 또는 유/무기 복합 재료 기판 등을 포함할 수 있다.

기판(301)은 표시 영역(DP) 및 주변 영역을 포함할 수 있다. 주변 영역은 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)을 포함할 수 있다. 제2 영역(A2)은 표시 영역(DP)과 제1 영역(A1) 사이에 배치될 수 있다.

기판(301) 상에는 격벽(302)이 형성될 수 있다(S402). 격벽(302)은 플라스틱, 유리, 메탈 등의 소재를 포함할 수 있다. 격벽(302)은 직육면체 형상을 가질 수 있다. 격벽(302)은 제2 영역(A2)에 배치될 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면 격벽(302)은 제2 영역(A2)의 상면에 배치될 수 있다.

도 3b 및 도 4를 참조하면, 격벽(302)이 형성된 후 콜로이드 용액(303)을 제1 영역(A1) 상에 떨어뜨릴 수 있다(S403). 콜로이드 용액(303)에 대해서는 도 2의 콜로이드 용액(201)과 동일하고, 해당 내용은 도 2에서 상세히 설명하였는 바 생략하도록 한다. 콜로이드 용액(303)은 제1 영역(A1) 상에서 물방울 형상을 가질 수 있다.

도 3c 및 도 4를 참조하면, 콜로이드 용액(303)은 전술한 바대로, 액적의 측면부가 중심부보다 더 증발되는 현상에 기인하여 격벽(302) 측으로 이동되어 격벽(302) 측면의 틈새가 봉지될 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면 콜로이드 용액(303)은 격벽(302)의 측면과 제1 영역(A1)의 상면에 동시에 접촉하여, 수분이나 산소 등이 표시 영역(DP) 상에 침투하는 것을 방지할 수 있다.

도 3d 및 도 4를 참조하면 다음으로 표시 영역(DP) 상에 소자층을 형성할 수 있다.(S404) 소자층은 제1 전극(306), 유기물층(305), 및 제2 전극(304)을 포함할 수 있다. 제1 전극(306)은 표시 영역(DP)의 상면에 배치될 수 있다. 유기물층(305)은 제1 전극(306) 상에 배치될 수 있다. 제2 전극(304)은 유기물층(305) 상에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 예로 제1 전극(306)은 반사 전극일 수 있다. 제1 전극(306)은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 투명 전극층은 인듐 주석 산화물(ITO; indium tin oxide), 인듐 아연 산화물(IZO; indium zinc oxide), 아연 산화물(ZnO; zinc oxide), 인듐 산화물(In2O3; indium oxide), 인듐 갈륨 산화물(IGO; indium gallium oxide) 및 알루미늄 아연 산화물(AZO;aluminum zinc oxide) 등과 같은 투명 도전성 산화물 물질들 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 제1 전극(306)은 애노드(anode) 전극으로 기능할 수 있다.

유기물층(305)은 특정된 영역 상에 빛을 발광하는 유기 물질을 포함할 수 있다. 유기물층(305)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물을 포함할 수 있다. 유기물층(305)은 저분자 유기물로 형성된 저분자 유기층인 경우에는 유기물층(305)을 중심으로 제1 전극(306)의 방향으로 홀 수송층(hole transport layer: HTL) 및 홀 주입층(hole injection layer:HIL) 등이 배치되고, 제2 전극(304)의 방향으로 전자 수송층(electron transport layer: ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer:EIL) 등이 배치될 수 있다. 물론, 이들 홀 주입층, 홀 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 외에 다른 기능 층들이 적층될 수도 있다

제2 전극(304)은 투과형 전극일 수 있다. 제2 전극(304)은 일함수가 작은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, Ag 등과 같은 금속을 얇게 형성한 반투과막 일 수 있다. 제2 전극(304)은 캐소드(cathode) 전극으로 기능할 수 있다.

제1 전극(306)과 제2 전극(304)은 극성이 서로 반대가 될 수 있다.

도 3e 및 도 4를 참조하면 유기물층(305) 상에 봉지 기판(307)을 형성할 수 있다.(S405) 봉지 기판(307)은 박막 형태로 형성될 수 있다. 좀 더 구체적으로 봉지 기판(307)은 무기물 박막층일 수 있고, 진공 증착법으로 형성될 수 있다. 봉지 기판(307) 상에는 실런트(308, sealant)가 도포될 수 있고, 실런트(308) 상에는 페이스실층(309, face seal layer)이 부착될 수 있다. 다만 상기 적층 구조 이에 한정되지 않는다.

지금까지 유기 발광 소자를 이용한 표시 장치에 한정하여 봉지 방법을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 액정 표시 장치, 전기 영동 표시 장치 등 다양한 표시 장치에도 적용될 수 있음은 물론이고 표시 장치 외에도 기하학적 형상을 가진 부분이나 매우 좁은 영역 등을 가진 다양한 장치에도 적용될 수 있다.

이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

103, 307: 봉지 기판 201, 303: 콜로이드 용액
302: 격벽 304: 제2 전극
305: 유기물층 306: 제1 전극

Claims

표시 영역, 제 1 영역, 및 상기 표시 영역과 상기 제 1 영역 사이의 제 2 영역을 포함하는 기판을 제공하는 단계;
상기 제2 영역 상에 격벽을 형성하는 단계;
고체 상태의 입자를 포함하는 콜로이드 용액을 상기 제1 영역 상에 떨어뜨리는 단계;
상기 콜로이드 용액이 이동하여 상기 격벽에 접촉한 후에, 상기 표시 영역 상에 영상을 출력하는 소자층을 형성하는 단계; 및
상기 소자층 및 상기 격벽을 커버하도록 봉지층을 형성하는 단계를 포함하는 봉지 방법.