KR20190066385A - 조명 장치용 플렉서블 oled 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널은 하부면에 제1 광추출 패턴이 구비된 고분자 재질의 기판; 상기 기판 상에 배치된 보조 배선 패턴; 상기 보조 배선 패턴이 배치된 기판 상에 배치된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 배치되되, 적어도 상기 보조 배선 패턴이 배치된 영역 상에 배치되는 패시베이션층; 상기 패시베이션층이 배치된 상기 제1 전극 상에 배치되는 OLED 발광 구조체; 상기 OLED 발광 구조체 상에 배치되는 제2 전극; 및 상기 제2 전극 상에 배치되는 봉지층을 포함한다. 본 발명에 따른 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널은 고분자 재질의 기판을 이용함으로써 플렉서블 특성을 가질 수 있으며, 광추출 패턴을 통해 광추출 효율을 높일 수 있으며, 접착제를 이용한 기판과 보조 기판 간의 접착 및 탈착 기술을 이용하여 쉽게 보조 기판을 탈착할 수 있다.

Description

조명 장치용 플렉서블 OLED 패널 및 그 제조 방법 {FLEXIBLE OLED PANEL FOR LIGHTING DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 조명 장치용 발광 패널 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널을 제조하는 방법에 관한 것이다.
현재 조명 장치로는 주로 형광등이나 백열등을 사용한다. 백열등의 경우, 연색지수가 좋으나 에너지 효율이 매우 낮은 단점이 있다. 형광등의 경우, 에너지 효율은 좋으나 연색지수가 낮고 수은을 함유하고 있어 환경 문제가 발생하는 문제점이 있다.
최근에는, 발광다이오드(LED) 기반의 조명 장치가 제안되고 있다. 발광다이오드는 GaN과 같은 질화물 반도체의 적층 구조로 형성되며, 청색 파장대에서 발광효율이 가장 높으며, 적색과 시감도가 가장 높은 색인 녹색 파장대역으로 갈수록 발광효율이 저하된다. 따라서, 적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드, 청색 발광다이오드를 조합하는 백색광을 발광하는 경우, 발광효율이 낮아진다는 문제가 있었다. 또한, 적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드, 청색 발광다이오드를 사용하는 경우 각각의 발광 피크(peak)의 폭이 좁기 때문에 색연색성도 저하되는 문제도 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드, 청색 발광다이오드를 조합하는 방식 대신에, 청색 발광다이오드와 황색의 형광체를 조합하여 백색광을 출력하는 조명 장치가 제안되고 있다. 이러한 구성의 발광다이오드가 제안되는 이유는 발광효율이 낮은 녹색 발광다이오드를 사용하는 것보다 발광 효율이 높은 청색 발광다이오드만을 사용하고 나머지 색은 청색광을 받아 황색광을 발산하는 형광물질을 이용하는 방법이 더 효율적이기 때문이다.
그러나, 청색 발광다이오드와 황색컬러의 형광체를 조합하여 백색광을 출력하는 조명 장치의 경우에도 황색광을 발광하는 형광물질 자체가 발광효율이 좋지 않기 때문에, 조명 장치의 발광효율을 향상시키는 데에 한계가 있었다.
특히, 질화물 반도체 발광다이오드(LED) 기반의 조명 장치의 경우, 발광다이오드에서 발생하는 많은 열로 인해 조명 장치 배면에 방열 수단이 배치되어야만 하고, 고품질의 질화물 반도체 성장을 위해서는 고가의 사파이어 기판이 이용되어야만 하는 한계가 있다.
또한, 발광다이오드 기반의 조명 장치의 경우, 질화물 반도체를 성장시키기 위한 에피 공정, 개별 발광다이오드 칩을 제조하기 위한 칩 공정 및 개별 발광다이오드 칩들을 회로 기판에 실장하기 위한 실장 공정을 포함하여 많은 공정이 포함된다.
또한, 발광다이오드의 경우, 사파이어 기판와 같은 경성 기판 상에서 공정이 수행되는 바, 개별 발광다이오드 칩을 연성 기판에 실장하지 않는 한, 플렉서블 특성을 가지기 어렵다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 조명 장치용 플렉서블 OLED(Organic Light Emitting Diode) 패널을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널을 제조하는 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널은 기판, 보조 배선 패턴, 제1 전극, 패시베이션층, OLED 발광 구조체, 제2 전극 및 봉지층을 포함한다.
기판은 하부면에 제1 광추출 패턴이 구비되어 있다. 또한, 기판은 플렉서블 특성을 가질 수 있도록 폴리이미드(poly imide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(poly(ethylene naphthalate))와 같은 고분자 재질이다. 보조 배선 패턴은 기판 상에 배치된다. 제1 전극은 보조 배선 패턴이 배치된 기판 상에 배치된다. 패시베이션층은 제1 전극 상에 배치되되, 적어도 보조 배선 패턴이 배치된 영역 상에 배치된다. OLED 발광 구조체는 패시베이션층이 배치된 제1 전극 상에 배치된다. 제2 전극은 OLED 발광 구조체 상에 배치된다. 봉지층은 제2 전극 상에 배치된다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 조명 장치용 플렉서블 OLED 필름은 고분자 재질의 기판을 포함함으로써 플렉서블 특성을 가질 수 있다. 또한, 기판 하부에 광추출 패턴이 구비되어 있어, 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 기판은 상부면에 배리어층이 구비되어 있을 수 있다. 배리어층은 SiO2, SiNx 등과 같은 무기물 재질일 수 있으며, 기판과 보조 배선 패턴, 기판과 제1 전극과의 반응을 억제하고, 보조 배선 패턴 형성시 식각 정지층으로 작용할 수 있다.
또한, 기판과 배리어층 사이에, 제2 광추출 패턴이 구비될 수 있다. 제2 광추출 패턴은 기판 하부에 배치된 제1 광추출 패턴과 함께 광추출 효율을 향상시키는데 기여할 수 있다.
또한, 기판은 폴리에틸렌 나프탈레이트(poly(ethylene naphthalate)) 재질인 것이 보다 바람직하다. 폴리에틸렌 나프탈레이트의 경우, 고굴절 특성으로 인하여, 제2 광추출 패턴 없이도 높은 광추출 효율을 나타낼 수 있다.
또한, 보조 배선 패턴은 금속 재질이고, 제1 전극은 투명 전도성 산화물 재질일 수 있다. 하부 방향으로의 광추출을 위해 제1 전극은 투명 전도성 산화물 재질인 것이 바람직하며, 보조 배선 패턴은 투명 전도성 산화물의 높은 저항을 보상하여 제1 전극 전체적으로 균일한 전압이 인가되도록 하는데 기여할 수 있다.
또한, 제1 전극에 기판(기판에 배리어층이 구비된 경우에는 배리어층)이 노출되는 개구부가 배치되어 있고, 상기 개구부에 상기 패시베이션층이 추가로 배치되어 있을 수 있다. 이러한 개구부에 패시베이션층이 추가로 배치되어 있음에 따라 OLED 발광 구조체로의 수분, 공기 등의 침투를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널 제조 방법은 하부면에 제1 광추출 패턴이 구비된 고분자 재질의 기판을 마련하는 단계; 상기 기판의 하부면을 접착층이 배치된 보조 기판에 부착하는 단계; 상기 기판 상에 보조 배선 패턴을 배치하는 단계; 상기 보조 배선 패턴이 배치된 기판 상에 제1 전극을 배치하는 단계; 상기 제1 전극 상에 패시베이션층을 배치하되, 적어도 상기 보조 배선 패턴이 배치된 영역 상에 패시베이션층을 배치하는 단계; 상기 패시베이션층이 배치된 상기 제1 전극 상에 OLED 발광 구조체를 배치하는 단계; 상기 OLED 발광 구조체 상에 제2 전극을 배치하는 단계; 및 상기 제2 전극 상에 봉지층을 배치하는 단계; 및 보조 기판을 탈착하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 플렉서블 OLED 패널 제조 방법은 고분자 재질의 기판 상에 OLED 발광 구조체를 비롯한 각종 전극 요소들을 형성함으로써 플렉서블 특성을 갖는 OLED 패널을 제조할 수 있으며, 또한, 기판 하부에 광추출 패턴을 형성함으로써, 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
이때, 기판의 상부면에 배리어층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 배리어층의 형성을 통하여 보조 배선 패턴 및 제1 전극 형성시 기판과의 반응을 억제할 수 있다. 또한, 배리어층은 보조 배선 패턴의 식각정지층으로 활용할 수 있다.
또한, 기판의 상부면에 제2 광추출 패턴을 배치한 후, 제2 광추출 패턴이 배치된 기판 상에 배리어층을 형성할 수 있다. 제2 광추출 패턴을 배치함으로써, 제1 광추출 패턴과 함께 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 기판은 폴리에틸렌 나프탈레이트 재질인 것이 바람직하다. 폴리에틸렌 나프탈레이트의 경우 고굴절 물질로서 제2 광추출 패턴을 생략하더라도 제1 광추출 패턴과 함께 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 제1 전극은 투명 전도성 산화물 재질일 수 있는데, 상기 제1 전극은 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물을 상기 보조 배선 패턴 상에 배치하는 단계와, 레이저를 조사하여 투명 전도성 산화물을 결정화시키는 단계를 포함할 수 있다. 통상 오븐에서의 가열에 의한 투명 전도성 산화물의 결정화를 위해서는 하부의 기판 재질이 폴리이미드와 같은 내열성 고분자 재질에 국한되나, 레이저에 의한 투명 전도성 산화물의 결정화는 이러한 내열성 고분자 재질에 국한되지 않고, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 상대적으로 내열성이 약한 고분자 재질에도 적용가능한 효과를 제공한다.
또한, 상기 제1 전극에 상기 기판이 노출되도록 개구부를 형성하고, 상기 개구부에 상기 패시베이션층을 추가로 배치할 수 있다. 이를 통하여 수분이나 공기의 침투에 의한 OLED 발광 구조체의 발광 성능 저하, 제1 전극과 제2 전극 간의 쇼트 발생 가능성을 더 낮출 수 있다.
또한, 보조 기판의 탈착은 지그를 이용할 수 있다. 보조 기판 상에 희생층을 형성하고, 레이저를 이용하여 희생층을 박리함으로써 보조 기판을 탈착하는 방식도 고려할 수 있으나, 이 방식의 경우 희생층 뜯김으로 인하여 암점이 발생할 수 있고, 희생층 잔사로 인한 얼룩 발생 가능성이 있다. 이에 반해 지그를 이용한 방식의 경우, 하부 지그와 보조 기판 간의 접착력 및 상부 지그와 봉지층 간의 접착력이 기판과 접착층 간의 접착력보다 높다면, 박리를 위한 지그 구동시 상대적으로 낮은 접착력의 기판과 접착층이 쉽게 분리될 수 있다.
본 발명에 따른 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널은 대면적화가 용이하여 면발광이 가능하며, 질화물 반도체 발광다이오드 형성을 위한 고가의 사파이어 기판을 필요로 하지 않으며, 발열 또한 질화물 반도체 발광다이오드에 비해 양호한 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널의 경우, 고분자 기판을 이용함으로써 플렉서블 특성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널은 기판에 구비된 제1 광추출 패턴을 통하여 외부 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 조명 장치용 OLED 패널 제조 방법은 접착층을 이용하여 제1 광추출 패턴이 구비된 고분자 재질의 기판과 보조 기판을 부착하고, 지그를 이용하여 기판과 보조 기판을 쉽게 탈착할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 조명 장치용 OLED 패널 제조 방법은 레이저에 의한 투명 전도성 산화물 결정화 방법을 이용함으로써, 다양한 재질의 기판을 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널의 평면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 I-I' 단면의 예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 I- I' 단면의 예를 나타낸 것이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널을 제조하는 방법을 나타낸 것이다.
도 5a 내지 도 5c는 레이저를 이용한 제1 전극의 형성 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널 및 그 제조 방법에 대한 실시예를 설명한다.
이하에서 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 본 발명에서 "~~ 상에 있다"라고 함은 "어떠한 부분이 다른 부분과 접촉한 상태로 바로 위에 있다"를 의미할 뿐만 아니라 "어떠한 부분이 다른 부분과 비접촉한 상태이거나 제3의 부분이 중간에 더 형성되어 있는 상태로 다른 부분의 위에 있다"를 의미할 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널의 평면도를 개략적으로 나타낸 것이다. 또한, 도 2는 도 1의 I-I' 단면의 예를 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널은 기판(110), 보조 배선 패턴(120), 제1 전극(130), 패시베이션층(140), OLED 발광 구조체(150), 제2 전극(160) 및 봉지층(170)을 포함한다.
기판(110)은 플렉서블 특성을 가질 수 있도록 폴리이미드(poly imide; PI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(poly(ethylene naphthalate); PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Poly(ethylene terephthalate); PET) 등과 같은 고분자 재질을 이용할 수 있다. 기판(110)이 고분자 재질임에 따라, 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 공정으로 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널이 제조될 수 있다.
이때, 기판(110)은 폴리에틸렌 나프탈레이트 재질인 것이 보다 바람직하다. 폴리에틸렌 나프탈레이트의 경우, 폴리이미드보다도 높은 고굴절 특성으로 인하여, 제2 광추출 패턴(112) 없이도 높은 광추출 효율을 나타낼 수 있다.
기판(110)의 상부면는 배리어층(115)이 구비되어 있을 수 있다. 배리어층(115)은 SiO2, SiNx 등과 같은 무기물 재질일 수 있으며, 기판(110)과 보조 배선 패턴(120), 기판(110)과 제1 전극(130)과의 반응을 억제하는 역할을 한다. 또한, 배리어층(115)은 보조 배선 패턴(120) 형성시 식각 정지층으로 작용할 수 있다.
또한, 기판(110)과 배리어층(115) 사이에는, 광추출 패턴(112)(이하, 도 3의 제1 광추출 패턴(111)과의 구별을 위해 제2 광추출 패턴이라 칭함)이 구비될 수 있다. 제2 광추출 패턴(112)은 필름(113)의 형태일 수 있고, 또한 잉크젯 인쇄에 의한 인쇄층 형태일 수도 있다. 제2 광추출 패턴(112)에는 TiO2, BaTiO3, ZrO2, ZnO, SiO2 등과 같은 고굴절의 광산란 입자가 포함될 수 있다.
제2 광추출 패턴(112)은 기판(110) 하부에 배치된 제1 광추출 패턴(111)과 함께 광추출 효율을 향상시키는데 기여할 수 있다. 물론, 기판(110)이 높은 굴절률을 갖는 폴리에틸렌 나프탈레이트 재질인 경우에는 그 자체로 광추출 효율이 우수한 바, 제2 광추출 패턴의 생략이 가능하다.
한편, 도 1을 참조하면, 기판(110)은 어레이 영역(AA)과 패드 영역(PA)으로 구분될 수 있다. 어레이 영역(AA)은 다시 발광 영역과 배선 영역으로 구분될 수 있는데, 발광 영역은 OLED 발광 구조체(150)의 하부에 제1 전극(예를 들어, 애노드 전극)이 배치되고, OLED 발광 구조체(150)의 상부에 제2 전극(예를 들어, 캐소드 전극)이 배치되어 형성된 영역일 수 있다.
보조 배선 패턴(120)은 기판(110) 상에 배치된다. 보조 배선 패턴(120)의 역할을 다음과 같다. 제1 전극(130)은 일반적으로 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide) 등과 같은 투명 전도성 산화물(transparent Conductive Oxide; TCO) 재질로 형성될 수 있는데, 투명 전도성 산화물 재질의 경우, OLED 발광 구조체(150)에서 발광되는 광을 투과한다는 장점을 가지지만, 금속에 비해 전기저항이 매우 높다는 단점이 있다. 따라서, 대면적의 조명 장치용 OLED 패널을 제조하는 경우, 투명 전도성 산화물의 높은 저항으로 인해 인가되는 전압의 분포가 제1 전극 전체에 걸쳐 고르지 않게 되며, 이러한 불균일한 전압분포는 대면적 조명 장치의 휘도 균일성을 저하시킨다.
이에, 보조 배선 패턴(120)은 예를 들어 Cu, Al 등의 금속과 같이 투명 전도성 산화물보다 낮은 저항을 갖는 재질로 형성되어, 보조 배선 패턴(120)과 접촉하여 형성되는 제1 전극(130)에 인가되는 전압의 분포가 제1 전극(130) 전체에 걸쳐 고르게 하는 역할을 한다.
한편, 보조 배선 패턴(120)은 도 1에 도시된 예와 같이 망 형태가 될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 보조 배선 패턴(120)은 좌우 대칭에 가까운 형태로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 도 2를 참조하면, 보조 배선 패턴(120)은 상부로 향할수록 폭이 좁아지는 테이퍼 형상의 단면을 가질 수 있다. 이를 통하여 보조 배선 패턴(120) 상에 제1 전극(130) 등을 안정적으로 배치할 수 있다.
제1 전극(130)은 보조 배선 패턴(120)이 배치된 기판(110) 상에 배치된다. 제1 전극(130)은 도 1에 도시된 예와 같이 제1 전극 패드(130a)에 연결된다. 제1 전극(130)은 ITO와 같은 투명 전도성 산화물 재질로 형성될 수 있으며, 스퍼터링 공정 또는 코팅 공정을 통하여 형성될 수 있다.
이때, 보조 배선 패턴(120)은 금속 재질이고, 제1 전극(130)은 투명 전도성 산화물 재질일 수 있다. 하부 방향으로의 광추출을 위해 제1 전극(130)은 투명 전도성 산화물 재질인 것이 바람직하며, 보조 배선 패턴(120)은 투명 전도성 산화물의 높은 저항을 보상하여 제1 전극(130) 전체적으로 균일한 전압이 인가되도록 하는데 기여할 수 있다.
패시베이션층(140)은 제1 전극(130) 상에 배치되되, 적어도 보조 배선 패턴(120)이 배치된 영역 상에 배치된다.
OLED 조명에서 제1 전극(130)과 제2 전극(160) 간에 쇼트(short) 발생시, 전류 드롭(current drop)으로 인해 쇼트가 발생된 부분 뿐만 아니라 전체 패널의 휘도 저하가 발생하는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위해, 적어도 보조 배선 패턴(120) 상부에는 패시베이션층(140)이 형성된다.
패시베이션층(140)은 폴리이미드계 물질과 같은 유기물 재질로 형성될 수 있고, 알루미나(Al2O3), 질화실리콘(SiNx) 등과 같은 무기물 재질로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 패시베이션 물질은 폴리이미드 등과 같은 유기물, 알루미나, 질화실리콘과 같은 무기물이 될 수 있다. 패시베이션 물질의 증착은 원자층 증착(ALD) 방법, 화학기상증착(CVD) 방법 등이 이용될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 예와 같이, 제1 전극에 기판(110)이 노출되는 개구부(135)가 배치될 수 있다. 이때, 기판(110)에 배리어층이 구비된 경우에는 배리어층(115)이 노출되는 개구부(135)가 배치될 수 있다. 개구부(135)에는 패시베이션층(140)이 추가로 배치된다. 개구부(135)에 패시베이션층(140)이 추가로 배치되어 있음에 따라 OLED 발광 구조체로의 수분, 공기 등의 침투를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
OLED 발광 구조체(150)는 패시베이션층(140)이 배치된 제1 전극(130) 상에 배치된다.
OLED 발광 구조체(150)에는 유기 발광층(EML: emission layer)과, 상기 유기 발광층에 홀(hole)을 제공하기 위한, 홀 주입층(HIL: hole injection layer) 및/또는 홀 수송층(HTL: hole transport layer), 상기 유기 발광층에 전자(electron)을 제공하기 위한 전자 수송층(ETL: electron transport layer) 및/또는 전자 주입층(EIL: electron injection layer)이 포함될 수 있다.
OLED 발광 구조체(150)의 각 층은 예를 들어, 구리 프탈로시아닌(CuPc: copperphthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N, N'-디페닐-벤지딘(N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidine: NPB), 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등의 유기물을 진공 증착법으로 증착하는 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
제2 전극(160)은 OLED 발광 구조체(150) 상에 배치된다. 제2 전극(160)은 OLED 발광 구조체(150) 상에 배치되며, 도 1에 도시된 예와 같이, 제2 전극 패드(160a)에 연결되도록 배치된다. 제2 전극(160)은 ITO와 같은 투명 전도성 산화물 재질이나, 금속 재질로 형성될 수 있다.
봉지층(170)은 제2 전극(160) 상에 배치되며, 외부로부터 수분이나 공기가 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 봉지층(170)은 아크릴레이트계 화합물, 에폭시계 화합물과 같은 유기물 재질, 세라믹, 금속과 같은 무기물 재질 또는 유무기 복합재로 형성될 수 있으며, 단층 구조 혹은 다층 구조로 형성될 수 있다.
도 2에는 봉지층(170)이 제2 전극(160)의 상부에만 형성된 예를 나타내었으나, 수분 등의 침투 방지 효과를 높이기 위해 봉지층(170)은 OLED 발광 구조체(150) 측면 등에도 형성될 수 있다.
봉지층(170) 상에는 접착층을 통하여 추가로 배리어 필름, 보호 필름이 배치될 수 있으며, 이 배리어 필름 및 보호 필름 역시 외부로부터 수분이나 공기가 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 보호 필름은 PET 기판, 금속 포일 등이 될 수 있다.
한편, 도 1을 참조하면, 제1 전극 패드(130a)는 제1 전극(130)과 연결된다. 그리고, 제2 전극 패드(160a)는 제2 전극(160)과 연결된다. 도 1에는 패드 영역의 중앙부에 제2 전극 패드(160a)가 배치되어 있고, 제2 전극 패드(160a) 양측에 제1 전극 패드들(130a)이 배치되어 있는 예를 나타내었으나, 전극 패드의 배치 형태나, 전극 패드의 크기, 개수 등은 필요에 따라 변경 가능하다.
제1 전극 패드(130a)는 보조 배선 패턴(120)과 동일한 재질의 하부층과 제1 전극(130)과 동일한 재질의 상부층을 포함할 수 있다. 하부층은 보조 배선 패턴(120)과 동시에 형성될 수 있으며, 보조 배선 패턴(120)과 직접 연결될 수도 있다. 상부층은 제1 전극(130)과 동시에 형성될 수 있다. 하부층이 보조 배선 패턴(120)과 직접 연결되는 경우, 상부층은 제1 전극(130)과 직접 연결되지 않아도 된다.
또한, 제2 전극 패드(160a)는 보조 배선 패턴(120)과 동일한 재질의 하부층과 제2 전극(160)과 동일한 재질의 상부층을 포함할 수 있다. 하부층은 보조 배선 패턴(120)과 동시에 형성될 수 있으며, 상부층은 제2 전극(160)과 동시에 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 I- I' 단면의 예를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 예와 거의 비슷한 구조를 가지나, 고분자 재질의 기판(110) 하부면에 제1 광추출 패턴(111)이 구비되어 있다.
이러한 제1 광추출 패턴(111)은 제2 광추출 패턴(112)와 마찬가지로 마이크로 렌즈 패턴이 될 수 있으며, 광추출 효율 향상에 기여한다. 또한, 제1 광추출 패턴(111)은 후술하는 도 4a에 도시된 예와 같이, 기판(110) 제작 시에 형성될 수 있다.
이하, 도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널을 제조하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
우선, 도 4a에 도시된 예와 같이, 하부면에 제1 광추출 패턴(111)이 구비된 고분자 재질의 기판(110)을 마련한다. 하부면에 제1 광추출 패턴(111)이 구비된 고분자 재질의 기판(110)은 제1 광추출 패턴(111)과 반대되는 패턴이 형성되어 있는 판재나 드럼 형태의 템플릿(101) 상에 압출 노즐(102)을 통하여 액상의 고분자를 도포한 후 경화시키는 방법에 의해 제조될 수 있다.
한편, 기판(110)을 보조 기판 상에 코팅하는 방법으로 제조하는 것을 고려할 수 있다. 다만, 이 방식의 경우, 이물에 의한 불량이 발생할 수 있고, 코팅 후 별도의 경화 시간이 소요되는 바, 기판(110)을 미리 제조하고, 접착층(104)을 통하여 보조 기판(103)에 부착하는 방식이 보다 바람직하다.
다음으로, 도 4b에 도시된 예와 같이, 기판(110)의 하부면(제1 광추출 패턴이 형성되어 있는 면)을 접착층(104)이 배치된 보조 기판(103)에 부착한다.
고분자 재질의 기판(110)의 경우, 매우 얇은 두께를 갖는 관계로 강도 보강 측면에서 보조 기판(103)에 부착한 상태에서 공정을 진행할 수 있다. 보조 기판(103)은 글래스 기판일 수 있고, 또한, 기판(110)보다 두꺼운 고분자 재질의 기판일 수도 있다.
접착층(104)은 접착 필름 형태일 수 있다. 접착층(104) 상에 고분자 재질의 기판을 배치한 후 가압하면, 도 4b에 도시된 예와 같이, 접착층(104)의 상부 표면의 형태가 제1 광추출 패턴(111)에 대응하는 형태가 되면서 고분자 재질의 기판이 접착된다.
다음으로, 도 4c에 도시된 예와 같이, 접착층(104)에 의해 보조 기판(103)에 의해 지지되는 기판(110) 상에 배리어층(115)을 더 형성할 수 있다.
아울러, 배리어층(115) 형성 이전에 기판(110) 상에 제2 광추출 패턴(112)을 형성할 수 있다. 제2 광추출 패턴(112)은 필름(도 3의 113)에 구비되는 형태가 될 수 있으며, 잉크젯 인쇄를 통하여 형성될 수도 있다. 다만, 기판(110)이 폴리에틸렌 나프탈레이트 재질인 경우, 폴리에틸렌 나프탈레이트의 높은 굴절률에 기인하여, 별도의 제2 광추출 패턴(112)을 생략할 수 있다.
배리어층(115)의 형성을 통하여, 후술하는 보조 배선 패턴(120) 및 제1 전극(130) 형성시 기판(110)과의 반응을 억제할 수 있다. 또한, 배리어층(115)은 보조 배선 패턴(120) 형성을 위한 식각시 식각정지층으로 활용할 수 있다.
다음으로, 도 4d에 도시된 예와 같이, 기판(110) 상에(배리어층(115)이 형성되어 있는 경우 배리어층(115) 상에), 보조 배선 패턴(120), 제1 전극(130), 패시베이션층(140), OLED 발광 구조체(150), 제2 전극(160) 및 봉지층(170)을 순차로 형성한다.
보다 구체적으로, 도 4d에 도시된 예를 기준으로 하면, 우선, 배리어층(115) 상에 보조 배선 패턴(120)을 배치한다. 이후, 보조 배선 패턴(120)이 배치된 배리어층(115) 상에 제1 전극(130)을 배치한다. 제1 전극(130)을 형성하는 예는 도 5a 내지 도 5c에서 후술하기로 한다. 이후, 제1 전극 상의 보조 배선 패턴(120) 상부에 해당하는 영역에 패시베이션층(140)을 배치한다. 이후, 패시베이션층(140)이 배치된 제1 전극(130) 상에 OLED 발광 구조체(150)를 배치한다.
이후, OLED 발광 구조체(150) 상에 제2 전극(160)을 배치한다. 한편, 제2 전극(160) 형성 후, 필요에 따라서는 OLED 발광 구조체(150)에 에이징 전압을 인가하여 OLED 발광 구조체(150)를 에이징하는 과정을 더 수행할 수 있다. 유기발광물질은 수명이 짧고, 수분이나 산소에 취약하며 고전압이나 고전류의 인가 시에 소자의 손상이 발생할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 전극(130, 160)과 OLED 발광 구조체(150) 사이의 계면특성이 좋지 않으므로 소자의 특성이 불안정한 문제점도 있다. 또한, 제2 전극(160)의 형성시 OLED 발광 구조체(150) 내에 불순물이 적층되어 유기물의 발광특성 및 색감을 저하시킬 수도 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, OLED 발광 구조체(150)에 고전압의 에이징 전압을 인가하여 OLED 발광 구조체(150)를 단시간에 에이징(aging)할 수 있다. 이때, 에이징 전압은 제1 전극(130) 및 제2 전극(160)에 인가되는 전압보다 큰 고전압이 될 수 있다. 다른 예로 에이징 전압은, 제1 전극(130) 및 제2 전극(160)에 인가되는 전압의 역전압이 될 수 있다.
이후, 제2 전극(160) 상에 봉지층(170)을 배치한다. 봉지층(170)은 아크릴레이트계 화합물 등의 유기물 재질, 세라믹, 금속과 같은 무기물 재질 또는 유무기 복합재로 형성될 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 봉지층(170) 상에 보호 필름, 배리어 필름 등이 더 형성될 수 있다.
다음으로, 도 4e에 도시된 예와 같이, 보조 기판(103)을 탈착한다. 접착층(104)이 기판(110)으로부터 탈착된다면, 보조 기판(103)은 자연스럽게 탈착된다.
보조 기판(103)의 탈착은 도 4e에 도시된 예와 같이, 하부 지그(105) 및 상부 지그(106)를 포함하는 지그를 이용하여 수행할 수 있다. 물론, 보조 기판(103) 상에 희생층을 형성하고, 레이저를 이용한 리프트 오프 방식(Laser Lift-Off)으로 희생층을 박리함으로써 보조 기판을 탈착하는 방식도 고려할 수 있다. 그러나, 희생층 레이저 리프트 오프 방식의 경우, 희생층 뜯김으로 인하여 암점이 발생할 수 있고, 희생층 잔사로 인한 얼룩 발생 가능성이 있다.
이에 반해 지그(105, 106)를 이용한 방식의 경우, 하부 지그(105)와 보조 기판(103) 간의 접착력 및 상부 지그(106)와 봉지층(170) 간의 접착력이 탈착 대상이 되는 기판(110)과 접착층(104) 간의 접착력보다 높다면, 박리를 위한 지그(105, 106) 구동시 상대적으로 낮은 접착력의 기판(110)과 접착층(104)이 쉽게 분리될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 레이저를 이용한 제1 전극의 형성 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널의 제1 전극(130)은 투명 전도성 산화물 재질일 수 있는데, 제1 전극(130)은 다음과 같은 과정으로 제조될 수 있다.
우선, 도 5a에 도시된 예와 같이, 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물(131)을 스퍼터링 등에 의해 보조 배선 패턴(120)이 배치된 배리어층(115)이 상에 배치한다. 다음으로, 도 5b에 도시된 예와 같이, 레이저를 조사하여, 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물(131)을 결정화시킨다. 결정화를 통하여 투명 전도성 산화물의 저항이 레이저 결정화 전 상태의 1/2 이하로 낮아질 수 있고, 또한 광투과율 역시 향상될 수 있다. 이용되는 레이저는 특별한 제한은 없으나, 단파장, 고출력 특징을 갖는 엑시머 레이저(excimer laser)가 이용될 수 있다.
이러한 레이저에 의한 투명 전도성 산화물의 결정화는 다음과 같은 장점이 있다. 통상 오븐에서의 가열에 의한 투명 전도성 산화물의 결정화를 위해서는 하부의 기판 재질이 폴리이미드와 같은 내열성 고분자 재질에 국한된다. 그러나, 도 5a 및 도 5b에 도시된 예와 같은, 레이저에 의한 투명 전도성 산화물의 결정화는 이러한 내열성 고분자 재질에 국한되지 않고, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 상대적으로 내열성이 약한 고분자 재질에도 적용 가능한 효과를 제공한다.
폴리에틸렌 나프탈레이트의 경우, 높은 굴절률을 가져 광추출 효과가 우수한 기판 재료로 알려져 있다. 그러나, 폴리에틸렌 나프탈레이트는 폴리이미드에 비하여 상대적으로 내열성이 약하다. 이에 따라 폴리에틸렌 나프탈레이트 상에 배치된 투명 전도성 산화물의 결정화를 위해 약 230℃ 온도의 오븐에 투입시, 폴리에틸렌 나프탈레이트가 열화되는 문제점이 있었다. 이에 약 230℃ 온도의 오븐에 투입될 수 있는 고분자 기판 재료로는 내열성이 우수한 폴리이미드로 국한되어 있었는데, 폴리이미드의 경우 광추출 효과가 다소 낮아 제2 광추출 패턴과 같은 별도의 광추출 향상을 위한 요소가 필요하다. 또한 폴리 이미드는 폴리머 계열 플렉서블 필름 중에서 매우 고가에 해당한다.
그러나, 도 5a 및 도 5b에 도시된 예와 같이, 레이저에 의한 투명 전도성 산화물의 결정화 방법을 이용하면, 내열성이 약한 재질의 기판을 이용하더라도 기판에 영향을 미치지 않고, 투명 전도성 산화물만 국부적으로 가열되어 결정화가 가능하다. 이에 폴리에틸렌 나프탈레이트의 적용이 가능하고, 그에 따라 제2 광추출 패턴의 생략이 가능하다.
또한, 도 5c에 도시된 예와 같이 제1 전극(130) 일부에 개구부(135)를 형성하고자 하는 경우에는 미리 정해진 영역에 마스크(132)를 배치한 상태에서 레이저 열처리를 수행하고, 이후 옥살산 등과 같은 식각액을 이용하여 습식 식각을 진행하여, 배리어층(115)이 노출되도록 할 수 있다. 개구부(135)에는 패시베이션층을 추가로 배치된다. 이러한 개구부(135)에 배치되는 패시베이션층을 통하여 수분이나 공기의 침투에 의한 OLED 발광 구조체의 발광 성능 저하, 제1 전극과 제2 전극 간의 쇼트 발생 가능성을 더 낮출 수 있다.
도 5 내지 도 5c에 도시된 방법은 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물 증착 공정, 레이저 결정화 공정 및 습식 식각 공정의 3단계로 수행 가능하다. 이는 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물 증착, 포토레지스트 코팅 공정, 노광 공정, 현상 공정, 습식 식각 공정, 스트립 공정 및 오븐 열처리 공정을 포함하는 종래의 방법에 비하여 공정을 단순화할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 플렉서블 OLED 패널 제조 방법은 고분자 재질의 기판 상에 OLED 발광 구조체를 비롯한 각종 전극 요소들을 형성함으로써 플렉서블 특성을 갖는 OLED 패널을 제조할 수 있으며, 또한, 기판 하부에 광추출 패턴을 형성함으로써, 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
110 : 기판
115 : 배리어층
120 : 보조 배선 패턴
130 : 제1 전극
130a : 제1 전극 패드
140 : 패시베이션층
150 : OLED 발광 구조체
160 : 제2 전극
160a : 제2 전극 패드
170 : 봉지층

Claims (14)

  1. 하부면에 제1 광추출 패턴이 구비된 고분자 재질의 기판;
    상기 기판 상에 배치된 보조 배선 패턴;
    상기 보조 배선 패턴이 배치된 기판 상에 배치된 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치되되, 적어도 상기 보조 배선 패턴이 배치된 영역 상에 배치되는 패시베이션층;
    상기 패시베이션층이 배치된 상기 제1 전극 상에 배치되는 OLED 발광 구조체;
    상기 OLED 발광 구조체 상에 배치되는 제2 전극; 및
    상기 제2 전극 상에 배치되는 봉지층을 포함하는, 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 상부면에 배리어층이 구비된, 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판과 배리어층 사이에, 제2 광추출 패턴이 구비된, 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 폴리에틸렌 나프탈레이트(poly(ethylene naphthalate)) 재질인, 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보조 배선 패턴은 금속 재질이고,
    상기 제1 전극은 투명 전도성 산화물 재질인, 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극에 상기 기판이 노출되는 개구부가 배치되어 있고, 상기 개구부에 상기 패시베이션층이 추가로 배치되어 있는, 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널.
  7. 하부면에 제1 광추출 패턴이 구비된 고분자 재질의 기판을 마련하는 단계;
    상기 기판의 하부면을 접착층이 배치된 보조 기판에 부착하는 단계;
    상기 기판 상에 보조 배선 패턴을 배치하는 단계;
    상기 보조 배선 패턴이 배치된 기판 상에 제1 전극을 배치하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 패시베이션층을 배치하되, 적어도 상기 보조 배선 패턴이 배치된 영역 상에 패시베이션층을 배치하는 단계;
    상기 패시베이션층이 배치된 상기 제1 전극 상에 OLED 발광 구조체를 배치하는 단계;
    상기 OLED 발광 구조체 상에 제2 전극을 배치하는 단계;
    상기 제2 전극 상에 봉지층을 배치하는 단계; 및
    상기 보조 기판을 탈착하는 단계를 포함하는, 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판의 상부면에 배리어층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판의 상부면에 제2 광추출 패턴을 배치한 후, 상기 제2 광추출 패턴이 배치된 기판 상에 배리어층을 형성하는, 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 기판은 폴리에틸렌 나프탈레이트 재질인, 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 보조 배선 패턴은 금속 재질이고,
    상기 제1 전극은 투명 전도성 산화물 재질인, 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전극은
    결정화되지 않은 투명 전도성 산화물을 상기 보조 배선 패턴 상에 배치하는 단계와,
    레이저를 조사하여, 상기 투명 전도성 산화물을 결정화시키는 단계를 포함하는, 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널 제조 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전극에 상기 기판이 노출되도록 개구부를 형성하고, 상기 개구부에 상기 패시베이션층을 추가로 배치하는, 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널 제조 방법.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 보조 기판의 탈착은 지그를 이용하는, 조명 장치용 플렉서블 OLED 패널 제조 방법.
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