WO2009142427A2 - 유기발광소자 및 이의 제작 방법 - Google Patents

유기발광소자 및 이의 제작 방법 Download PDF

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WO2009142427A2
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sealant
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강창호
남궁성태
이태성
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에스엔유 프리시젼 주식회사
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    • H01L2224/80862—Heat curing

Definitions

  • the Organic Light Emitting Deivce is the next generation of display devices.
  • the organic light emitting device is a method of forming a positive electrode, an organic material layer, a negative electrode in order on the substrate, and by applying a voltage between the positive electrode and the negative electrode, the electrons and holes are moved to the organic material layer and recombined to generate light.
  • the organic material is very vulnerable to moisture and oxygen, the moisture and oxygen infiltrates into the organic light emitting device may act as a factor for reducing the life. Therefore, the encapsulation technology for protecting the organic light emitting layer from the external environment is very important.
  • the most commonly used encapsulation technology is a method of covering an encapsulation portion such as an encapsulating glass or a metal can on the top surface of the manufactured organic light emitting device.
  • the sealant is applied to any one of the substrate region and the encapsulation portion where the organic light emitting layer is not formed, and the encapsulation portion is disposed on the upper surface of the organic light emitting layer to cure the sealant, thereby bonding the substrate and the encapsulation portion.
  • sealants are not fully passivated, and when the device is left for a long time, external moisture and oxygen are introduced to damage the device.
  • the organic light emitting layer is encapsulated with a metal can or glass, an external physical impact is transmitted to the lower layer as it is, so that the organic light emitting device is easily damaged.
  • there is no method of confirming this which is found in the evaluation of the characteristics of the device after the deposition process is completed, causing a problem of reducing the device production yield.
  • a filler is filled in the first internal space to cover the organic light emitting layer.
  • the filler is effective to use any one of hexaarylbiimidazole, oxime derivatives, organic peroxides, thio compounds, ketone compounds, aromatic onium salts and metallocenes.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
  • the organic light emitting layer 200 includes a positive electrode 210, an organic material layer 220, and a negative electrode 225.
  • the organic light emitting device is classified into a back light emitting method and a bottom light emitting method according to the light emitting method.
  • the positive electrode 210 according to the back light emitting method is a transparent electrode of indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO) and zinc oxide (ZnO) Use either.
  • the transmissive positive electrode 210 may be formed through a sputtering process.
  • the present invention is not limited thereto, and the positive electrode 210 may be formed by applying various deposition processes in addition to the sputtering process according to the transparent conductive material.
  • any one of metals such as Pt, Ni, and Au may be used as the positive electrode 210 according to the bottom emission method.
  • the positive electrode 210 using the metal is formed using any one of thermal evaporation and sputtering.
  • the organic material layer 220 is formed on the upper surface of the positive electrode 210.
  • the organic material layer 220 includes a hole injection layer (HIL) 221, a hole transport layer (HTL) 222, an emission layer (EML) 223, and an electron transport layer (Electron transport). layer: ETL) 224.
  • HIL hole injection layer
  • HTL hole transport layer
  • ETL emission layer
  • ETL electron transport layer
  • a hole blocking layer HBL
  • the organic layer 220 as described above is formed using a thermal evaporation method.
  • the present invention is not limited thereto, and the organic material layer 220 may be formed by applying various deposition processes in addition to the thermal evaporation method according to the organic material.
  • a negative electrode 225 is formed on the organic layer 220.
  • the negative electrode 225 used in the back emission method any one of LiF-Al, Li-Al, Mg: Ag, and Ca-Ag may be used.
  • the negative electrode 225 applied to the top emission method may be formed by manufacturing any one of LiF-Al, Li-Al, Mg: Ag, Ca-Ag to several ⁇ m or less.
  • the negative electrode 225 is formed using any one of a thermal evaporation method and a sputtering method.
  • the sealing unit 400 functions to couple and bond them between the substrate 100 on which the organic light emitting layer 200 is formed and the encapsulation unit 1000.
  • the sealing unit 400 includes a plurality of spacers 410 spaced apart from each other and a sealant 420 inserted into a gap between the spaced spacers 410. At this time, the height of the spacer 410 is effective to be produced in the size of 5 ⁇ 20 ⁇ m.
  • the spacer 410 is formed by coating the photoresist using any one of dispensing, screen printing, and inkjet, and then curing the photoresist with light or heat.
  • the sealant 420 uses any one of the photocurable sealant 420 and the thermosetting sealant 420.
  • the sealant 420 is applied to a gap between the plurality of spacers 410 using any one of a dispensing and screen printing method.
  • the encapsulation part 1000 is disposed on the sealing part 400 and the filler 600, and the sealant 420 is cured using light or heat to bond the substrate 100 to the encapsulation part 1000.
  • the filler 600 disposed to cover the organic light emitting layer 200 including the passivation layer 230 is first cured in a wavelength range (400 to 800 nm) where the organic layer 220 is not damaged, and then only the sealant 420 is ultraviolet ( By curing in the UV) region, it is possible to prevent the organic material layer 220 from being damaged by ultraviolet rays.
  • a plurality of spacers 410 are formed in an inactive region of the substrate 100, that is, an area of the substrate 100 where the organic light emitting layer 200 is not formed.
  • a TFT is first formed on a substrate, and then a spacer is formed on the substrate on which the TFT is formed.
  • the spacer 410 according to the present embodiment is formed of two or more pieces, and manufactured by using a photoresist. That is, although not shown, a photoresist is applied to the inactive region of the substrate 100 by a dispenser or a screen printing method in a band shape, and the photoresist is cured to form a spacer 410. At this time, it is effective that the height of the spacer 410 is 5 ⁇ 20 ⁇ m.
  • the spacer 410 may be formed at atmospheric pressure.
  • the filler 600 is filled in the first internal space 601 between the spacer 410 and the organic light emitting layer 200.
  • the filler 600 in the form of monomer is vaporized and filled in the first internal space 601.
  • the filler is formed only in the first inner space 601 by using the shadow mask 810 that opens the first inner space 601.
  • the present invention is not limited thereto, and the filler 600 may use a method of dropping the first internal space 601 using a liquid dropping device (not shown).
  • the filler 600 is to be filled by the height of the spacer 410.
  • the filler 600 uses a photocurable monomer (Monomer) material.
  • the method of arranging the mask 910 on the encapsulation part 1000 and irradiating light from the upper side has been exemplified.
  • light may be irradiated from the lower part of the substrate 100.
  • the substrate 100 should be a light transmissive substrate 100.
  • the encapsulation part 1000 does not necessarily transmit light.
  • a metal plate may be used as the encapsulation part 1000.

Landscapes

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Abstract

본 발명에 따른 유기발광소자 제작 방법은 기판상에 상호 이격되도록 복수의 스페이서와 유기발광층을 형성하는 단계와, 상기 스페이서 및 유기발광층이 형성된 기판을 진공 상태의 챔버에 인입하는 단계와, 상기 유기발광층을 피복하도록 충진제를 충진한 후 경화시키는 단계와, 상기 복수의 스페이서가 상호 이격되어 형성된 상기 복수의 스페이서 사이의 공간 중 충진제가 충진되지 않은 영역에 실런트를 도포하는 단계와, 상기 복수의 스페이서, 실런트 및 충진제 상면에 봉지부를 배치하는 단계와, 상기 실런트를 경화시켜 봉지하는 단계와, 상기 봉지공정이 진행된 진공 상태의 챔버를 서서히 벤트시켜. 스페이서, 실런트 및 충진제의 상면과 봉지부 사이의 공극을 제거하는 단계를 포함한다. 상술한 바와 같이 본 발명은 보호막을 포함한 유기발광층을 피복하도록 충진된 충진제를 이용하여 1차 봉지하고, 유기발광층이 형성되지 않은 기판 영역을 실런트를 이용하여 2차 봉지함으로써, 수분 및 산소가 유기발광층으로 유입되는 것을 억제하여 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.

Description

유기발광소자 및 이의 제작 방법
본 발명은 유기발광소자 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 수분 및 산소가 유기발광층으로 유입되는 것을 방지함과 동시에 외부의 물리적인 충격으로부터 유기발광소자를 보호하는 유기발광소자 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
액정표지장치(Liquid Crystal Display : LCD), 플라즈마 디스플레이 장치(Plasma Display panel : PDP)에 이어 유기발광소자(Organic Light Emitting Deivce : OLED)는 차세대 주목받고 있는 디스플레이 장치이다.
이러한 유기발광소자는 기판상에 양전극, 유기물층, 음전극을 순서대로 형성하고, 양전극과 음전극 사이에 전압을 걸어줌으로써 전자와 정공이 각각 유기물층으로 이동한 후 재결합하여 빛을 발생시키는 방식이다. 한편, 유기물은 수분 및 산소에 매우 취약하여 유기발광소자 내부로 수분 및 산소가 침투하게 되면 수명을 감소시키는 요인으로 작용 될 수 있다. 따라서 유기발광층을 외부 환경으로부터 보호하는 봉지기술이 매우 중요하다. 현재 가장 많이 사용하는 봉지기술은 제작된 유기발광소자 상면에 봉지용 글래스(glass) 또는 금속캔 등의 봉지부를 덮는 방식이 사용된다. 이때, 유기발광층이 형성되지 않은 기판 영역 및 봉지부 중 어느 하나에 실란트를 도포하고 상기 봉지부를 유기발광층 상면에 배치시켜 실란트를 경화시킴으로써 기판과 봉지부 사이를 접합한다. 하지만 이러한 실란트는 완벽한 패시베이션이 불가능하여 소자를 장시간 방치하는 경우, 외부의 수분 및 산소가 유입되어 소자를 손상시키는 문제가 발생한다. 또한, 금속캔 또는 유리로 유기발광층을 봉지하는 경우 외부의 물리적인 충격이 하부층으로 그대로 전해져 유기발광소자가 쉽게 손상되는 문제가 발생한다. 또한, 이를 확인할 방법이 없어, 증착 공정이 종료된 후 소자의 특성 평가시에 발견되어 소자 생산수율을 감소시키는 문제가 야기된다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 보호막을 포함한 유기발광층을 피복하도록 충진된 충진제를 이용하여 1차 봉지하고, 유기발광층이 형성되지 않은 기판 영역을 실런트를 이용하여 2차 봉지하는 유기발광소자 및 그 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광소자의 제작 방법은 기판상에 상호 이격되도록 복수의 스페이서와 유기발광층을 형성하는 단계와, 상기 스페이서 및 유기발광층이 형성된 기판을 진공 상태의 챔버에 인입하는 단계와, 상기 유기발광층을 피복하도록 충진제를 충진한 후 경화시키는 단계와, 상기 복수의 스페이서가 상호 이격되어 형성된 상기 복수의 스페이서 사이의 공간 중 충진제가 충진되지 않은 영역에 실런트를 도포하는 단계와, 상기 복수의 스페이서, 실런트 및 충진제 상면에 봉지부를 배치하는 단계와, 상기 실런트를 경화시켜 봉지하는 단계를 포함한다.
상기 유기발광층을 형성하고, 상기 유기발광층 상에 보호막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기판은 적어도 하나의 활성영역과 적어도 하나의 비활성 영역으로 분리되고, 상기 기판의 비활성 영역에는 상호 이격되도록 복수의 스페이서를 형성하여 상기 상호 이격되어 형성된 복수의 스페이서 사이 공간 중 기판의 활성영역에 대응하는 제 1 내부공간과, 상기 상호 이격되어 형성된 복수의 스페이서 사이 공간 중 기판의 비활성 영역에 대응하는 제 2 내부공간을 마련하는 단계를 포함한다.
상기 제 1 내부공간에 유기발광층을 피복하도록 충진제를 충진한다.
상기 제 2 내부공간에 실런트를 도포하는 것이 바람직하다.
상기 봉지공정이 진행된 진공 상태의 챔버를 서서히 벤트시켜 스페이서, 실런트 및 충진제의 상면과 봉지부 사이의 공극을 제거하는 단계를 포함한다.
상기 실런트를 경화시켜 봉지하는 단계는 상기 봉지부 상측에 상기 제 1 내부공간은 차폐하고 상기 제 2 내부공간만을 노출하는 마스크를 배치한 후 실런트를 경화시킨다.
상기 스페이서는 상기 유기발광층 또는 상기 유기발광층상에 형성된 보호막에 비해 높게 형성하는 것이 바람직하다.
상기 충진제는 유동성의 물질로, 광 또는 열에 의해 경화되는 물질을 사용한다.
상기 충진제는 스페이서의 높이만큼 충진시키는 것이 바람직하다.
상기 충진제는 열 또는 400~800nm의 파장의 광으로 경화되는 물질을 사용한다.
상기 충진제는 헥사아릴비이미다졸, 옥심 유도체, 유기과산화물, 티오 화합물, 케톤 화합물, 방향족 오늄염 및 메탈로센류 중 어느 하나를 사용하는 것이 효과적이다.
상기 실런트는 광경화성 또는 열경화성 물질을 사용한다.
본 발명에 따른 유기발광소자는 기판상에 형성된 유기발광층과, 상기 유기발광층의 외각에 위치하여 상호 이격되도록 형성된 복수의 스페이서과, 상기 유기발광층을 피복하도록 형성된 충진제와, 상기 이격되어 형성된 복수의 스페이서의 사이 공간 중, 상기 충진제가 형성되지 않은 스페이서의 사이 공간에 위치하는 실런트와, 상기 스페이서, 실런트 및 충진제를 덮는 봉지부를 포함한다.
상기 유기발광층과 충진제 사이에 보호막을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 보호막을 포함한 유기발광층을 피복하도록 충진된 충진제를 이용하여 1차 봉지하고, 유기발광층이 형성되지 않은 기판 영역을 실런트를 이용하여 2차 봉지함으로써, 수분 및 산소가 유기발광층으로 유입되는 것을 억제하여 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 외부에서 가해지는 물리적 충격을 충진체에서 흡수하여 완화시키므로 상기 충격이 충진제의 하부에 위치하는 유기발광층으로 전달되는 것을 최소화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 단면도
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면
<도면의 주요부분의 부호에 대한 설명>
100 : 기판 200: 유기발광층
300 : 보호막 400: 실런트
500 : 마스크 600:충진제
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구 현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 왼전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 유기발광소자는 기판(100), 기판(100) 상면에 형성된 유기발광층(200), 유기발광층(200) 상면에 형성된 보호막(230), 보호막(230) 상측에 위치하여 상기 보호막(230)과 이격되도록 위치하는 봉지부(1000), 유기발광층(200)의 측 방향에 위치하여 기판(100)과 봉지부(1000)를 접합하는 실링부(400), 보호막(230)을 포함한 유기발광층(200)과 봉지부(1000) 사이에 위치하여 유기발광층(200)을 피복하도록 형성된 충진제(600)를 포함한다.
기판(100)은 광 투과율이 80% 이상인 유리기판, 플리스틱 기판(PE, PES, PEN 등) 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 실리콘 기판 또는 사파이어 기판 등 다양한 기판(100)을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 유리 기판(100)을 사용한다.
유기발광층(200)은 양전극(210), 유기물층(220) 및 음전극(225)을 포함한다. 유기발광소자는 발광방식에 따라 후면 발광방식과 배면 발광방식으로 나뉘는데 후면 발광방식에 따른 양전극(210)은 투명 전극인 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 및 ZnO(Zinc Oxide) 중 어느 하나를 사용한다. 상기 투광성 양전극(210)은 스퍼터링 공정을 통해 형성할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 투명 전도성 물질에 따라 스퍼터링 공정 이외에 다양한 증착 공정을 적용하여 양전극(210)을 형성할 수 있다. 또한, 배면 발광방식에 따른 양전극(210)으로는 Pt, Ni 및 Au 등과 같은 금속 중 어느 하나를 사용한다. 이러한 금속을 이용한 양전극(210)은 열증착방법(Thermal evaporation) 및 스퍼터링(sputtering) 중 어느 하나를 사용하여 형성한다.
그리고 양전극(210) 상면에는 유기물층(220)이 형성된다. 여기서, 유기물층(220)은 정공주입층(Hole injction layer : HIL)(221), 정공수송층(Hole transport layer : HTL)(222), 발광층(Emitting layer : EML)(223) 및 전자수송층(Electron transport layer : ETL)(224)을 포함한다. 또한, 도시되지는 않았지만 정공이 정공수송층(222) 및 발광층(223)을 거쳐 음전극(225) 방향으로 이동할 수 없도록 하는 정공저지층(Hole Block Layer : HBL)을 더 삽입할 수 있다. 상기와 같은 유기물층(220)은 열증착방법(Thermal evaporation)을 이용하여 형성한다. 물론 이에 한정되지 않고 유기물에 따라 열증착방법 이외에 다양한 증착공정을 적용하여 유기물층(220)을 형성할 수 있다. 정공주입층(221)으로는 CuPc (phthalocyanine copper complex), m-MTDATA (4,4',4''-tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine) 및 2-TNATA (tris[2-naphthyl(phenyl)amino]amino]triphenlamine) 중 어느 하나를 사용한다. 정공주입층(221) 상면에는 TPD (N,N-dipheny]-N,N-bis(3-methylphenyl)-1,1-biphenyl-4,4-diaminel), α-NPD (4,4-bis[N-(1-naphtyl)-N-phenyl-amino]biphenyl]), TCTA(4,4,4-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 및 PBD(2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole) 중 어느 하나를 사용하여 정공수송층(222)을 형성한다. 그리고, 정공수송층(222) 상에 발광층(223)을 형성한다. 발광층(223)은 Alq3 (Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum), DPVBi (4,4-bis(2,2-diphenylvinyl)-1,1-biphenyl) CBP(4,4¡- N-N¡-dicarbazole-biphenyl), DCJTB(4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljuloidyl-9-ehyl)-4H-pyran) 및 C-545T(10-(2-bezothianzolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetradro-H,5H,11H-[1]benzo pyrano[6,7,8-ij] quinolizin-11-one) 등과 같은 여러 가지 재료 중 어느 하나를 사용하여 형성한다. 이어서, 발광층(223) 상면에 Alq3 (Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum), Bebq2 (bis(benzo- quinoline)berellium) 및 TAZ(3-phenyl-4-(1-naphthyl)-5-phenyl-1,2,4-triazole) 중 어느 하나를 사용하여 전자수송층(224)을 형성한다. 또한, 정공저지층은 BAlq (bis (2-methyl-8-quinolinate), 4-phenylphenolate), BCP (2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 어느 하나를 사용하여 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 단분자 유기물을 예를들어 설명하였으나 이에 한정하지 않고 고분자 유기물을 사용하여 유기물층(220)을 형성할 수도 있다. 여기서 고분자 유기물은 유기용매와 혼합하여 잉크젯(Ink-jet), 스크린 프린팅 및 스핀 코팅 방법 중 어느 하나를 사용하여 형성한다.
이어서, 유기물층(220) 상에 음전극(225)을 형성한다. 후면발광방식에 사용되는 음전극(225)으로는 LiF-Al, Li-Al, Mg:Ag 및 Ca-Ag 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 또한, 전면발광방식에 적용되는 음전극(225)은 LiF-Al, Li-Al, Mg:Ag, Ca-Ag 중 어느 하나를 수 ㎛ 이하로 제작하여 형성할 수 있다. 이러한 음전극(225)은 열증착방법(Thermal evaporation) 및 스퍼터링(Sputtering) 방법 중 어느 하나를 사용하여 형성한다.
도 1을 참조하면, 음전극(225) 상면에 보호막(230)이 형성된다. 이때, 보호막(230)으로 SiO2, SiNx, Al2O3, AION, AIN, MgO, Si3N4 및 SiON 중 어느 하나를 사용하여 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 보호막(230)을 단층으로 제작하였으나 이에 한정되지 않고 다층으로도 제작할 수 있다. 이때, 다층 보호막(230)은 상기 보호막(230) 재료에서 적어도 하나 이상의 재료들을 조합하여 형성한다. 또한 보호막(230)은 열증착법(Thermal evoporation), 스퍼터링(sputtering) 및 플라즈마 증착법(Plama evoporation) 등과 같은 다양한 방법으로 형성할 수 있다.
충진제(600)는 보호막(230)을 포함한 유기발광층(200)을 피복하도록 형성되어, 상기 유기발광층(200)을 1차 봉지하는 역할뿐만 아니라 외부에서 가해지는 충격이 유기발광층(200)으로 전달되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 충진제(600)는 유동성의 모노머(monomer) 물질을 사용하여 충진하며 이후, 상기 모노머 물질을 광 또는 열에 의해 경화시켜 폴리머(Polymer) 형태로 제작한다. 이때, 모노머 형태의 충진제(600)는 가시광선 영역, 예를 들어 400~800nm(보다 바람직하게는 400~500nm)의 파장에서 경화되는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 유기발광층(200) 상측에 형성된 충진제(600)를 광을 조사하여 경화시킬 경우, 자외선 영역의 광은 유기발광소자를 손상시킬 수 있기 때문이다. 또한, 열을 이용하여 충진제를 경화시킬 경우, 상기 충진제는 유기발광층을 손상시키지 않는 온도 예를들어 70℃ 이하의 온도에서 경화되는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 충진제(600)는 비휘발성의 물질로 대기 및 수분과 같은 외부 환경에 반응하지 않는 물질을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 이때, 폴리머 형태의 충진제(600)는 액상과 고상의 중간 형태로서, 외부에서 가해지는 충격을 흡수할 수 있다. 이로 인해, 상기와 같은 폴리머 형태의 충진제(600)가 보호막(230)을 포함한 유기발광층(200)을 피복하도록 형성함으로써 상기 유기발광층(200)을 봉지하는 역할 뿐만아니라, 외부에서 가해지는 물리적인 충격이 유기발광층(200)으로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 모노머 형태의 충진제(600)는 헥사아릴비이미다졸, 옥심 유도체, 유기과산화물, 티오 화합물, 케톤 화합물, 방향족 오늄염 및 메탈로센류 중 어느 하나를 이용하며, 상기 모노머 형태의 충진제(600)를 광 또는 열로 경화시켜 폴리머 형태의 충진제(600)로 제작한다. 이러한 모노머 형태의 충진제(600)는 스크린 프린팅, 액상 적하 방법 및 잉크젯 프린팅 중 어느 하나를 사용하여 충진할 수 있다.
실링부(400)는 유기발광층(200)이 형성된 기판(100)과 봉지부(1000) 사이에서 이들을 결합하고 접합시키는 기능을 한다. 여기서 실링부(400)는 상호 이격되어 배치된 복수의 스페이서(410)와 상기 이격되어 배치된 스페이서(410) 사이의 간극에 삽입된 실런트(420)를 포함한다. 이때 스페이서(410)의 높이는 5~20㎛의 사이즈로 제작되는 것이 효과적이다. 이러한 스페이서(410)는 포토레지스트를 디스펜싱, 스크린프린팅 및 잉크젯 중 어느 하나의 방법을 이용하여 도포한 후, 광 또는 열로 경화시키는 방법으로 형성한다. 또한, 실런트(420)는 광경화성 실런트(420) 및 열경화성 실런트(420) 중 어느 하나를 사용한다. 이러한 실런트(420)는 디스펜싱 및 스크린 프린팅 방법 중 어느 하나를 사용하여 복수의 스페이서(410) 사이의 간극에 도포한다. 그리고 실링부(400) 및 충진제(600) 상면에 봉지부(1000)를 배치하고 광 또는 열을 이용하여 실런트(420)를 경화시켜 기판(100)과 봉지부(1000)를 접합시킨다. 여기서, 보호막(230)을 포함한 유기발광층(200)을 피복하도록 배치된 충진제(600)를 유기물층(220)이 손상되지 않는 파장범위(400~800nm)에서 먼저 경화시킨 후 실런트(420)만을 자외선(UV) 영역에서 경화시킴으로써, 유기물층(220)이 자외선에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 유기발광층(200)을 충진제(600)를 통해 1차 봉지한 후, 실링부(400)의 실런트(420)를 이용하여 봉지부(1000)와 기판(100) 사이를 접합하여 2차 봉지함으로써, 수분 및 산소가 유기발광층(200)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 진공상태의 챔버 내에서 전체 봉지공정을 진행한 후, 상기 챔버를 서서히 벤트(Vent)함으로써, 압력차에 의해 실링부(400) 및 충진제(600)의 상면과 봉지부(1000)를 가압한다. 이를 통해, 진공 챔버내에서 봉지공정 중에 실링부(400) 및 충진제(600) 상면과 봉지부(1000) 사이에 공극이 발생했다 하더라도, 압력차에 의해 상기 실링부(400) 및 충진제(600) 상면과 봉지부(1000)를 더욱 합착함으로써, 공극을 제거할 수 있다.
실링부(400) 및 충진제(600) 상면에 위치하는 봉지부(1000)는 플레이트 형상으로 광이 투과될 수 있는 유리 패널을 사용한다. 그러나 봉지부(1000)의 종류는 특별히 한정되지 않고 발광방식에 따라 금속 패널을 사용할 수도 있다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 기판(100)의 비활성 영역 즉, 유기발광층(200)이 형성되지 않는 기판(100) 영역에 복수의 스페이서(410)를 형성한다. 이때, 도시되지는 않았지만 능동형 OLED(AMOLED)의 경우 먼저 기판에 TFT를 형성한 후, 상기 TFT가 형성된 기판에 스페이서를 형성한다. 또한 본 실시예에 따른 스페이서(410)는 2개 이상의 복수개로 형성되며, 포토레지스트를 이용하여 제작한다. 즉, 도시되지는 않았지만 디스펜서 또는 스크린 프린팅 방법으로 포토레지스트를 기판(100)의 비활성 영역에 띠 형상으로 도포하고, 상기 포토레지스트를 경화시켜 스페이서(410)를 형성한다. 이때, 스페이서(410)의 높이는 5~20㎛로 제작되는 것이 효과적이다. 또한, 스페이서(410)는 대기압에서 형성할 수 있다.
이로 인해, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 활성영역에 대응하는 제 1 내부공간과(601)과, 기판(100)의 비활성 영역에 대응하는 제 2 내부공간(401)이 마련된다.
도 3을 참조하면, 기판(100)의 활성영역에 양전극(210)을 형성한다. 이때, 양전극(210)으로 투명 전극인 ITO를 사용한다. 그리고, 양전극(210)이 형성된 기판(100)을 진공 상태의 공정챔버 내로 인입시켜 양전극(210) 상면에 유기물층(220) 및 음전극(225)을 형성한다. 여기서, 유기물층(220)은 정공주입층(221), 정공수송층(222), 발광층(223), 전자수송층(224) 순으로 적층하는 것이 바람직하다. 이어서, 유기물층(220) 상면에 음전극(225)을 형성한다. 음전극(225)은 LiF-Al, Li-Al, Mg:Ag 및 Ca-Ag 중 어느 하나를 사용하여 형성할 수 있다. 이때, 유기물층(220) 및 음전극(225)은 열증착방법(Thermal evaporation) 으로 증착한다. 그리고, 음전극(225) 상면에 보호막(230)을 형성한다. 보호막(230)은 SiO2, SiNx, Al2O3, AION, AIN, MgO, Si3N4 및 SiON 중 어느 하나를 사용하여 형성한다. 이때, 보호막(230)은 열증착법(Thermal evoporation), 스퍼터링(sputtering) 및 플라즈마 증착법(Plama evoporation) 중 어느 하나를 사용하여 증착한다. 본 실시예에서는 음전극(225) 상면에만 보호막(230)을 형성하였으나 이에 한정되지 않고 보호막(230)을 포함한 유기발광층(200)을 피복하도록 형성할 수도 있다.
이때 상기에서 설명한 유기발광층(200) 및 보호막(230)을 형성하는 공정에서, 기판(100) 상측에 상기 기판(100)의 활성영역 및 비활성 영역의 일부 영역을 개방하는 마스크(미도시)를 배치한다. 즉, 기판(100)의 활성영역 및 상기 활성영역과 인접한 스페이서(410)의 일부 영역을 개방하는 마스크(미도시)를 배치한다. 이를 통해, 기판(100)의 활성영역 및 개방된 스페이서(410)의 상측에 유기발광층(200) 및 보호막(230)이 형성된다. 그리고 마스크(미도시)의 개방된 영역은 기판(100)의 활성영역 및 상기 활성영역에 인접하여 형성된 스페이서(410) 상면의 일부 영역을 개방하므로, 마스크(미도시)의 파티클이 기판(100)의 활성영역으로 떨어지지 않는다.
도 4를 참조하면, 스페이서(410)와 유기발광층(200) 사이의 제 1 내부공간(601)에 충진제(600)를 충진한다. 이때, 본 실시예에서는 모노머 형태의 충진제(600)를 기화시켜 제 1 내부공간(601)에 충진한다. 제 1 내부공간(601)을 개방하는 쉐도우 마스크(810)을 이용하여 제 1 내부공간(601)에만 충진제가 형성되도록 한다. 또한, 이에 한정되지 않고, 충진제(600)는 액상 적하 장치(미도시)를 이용하여 제 1 내부공간(601)에 적하하는 방법을 사용할 수도 있다. 이때, 상기 충진제(600)가 스페이서(410)의 높이 만큼 채워지도록 한다. 여기서 충진제(600)로는 광경화성 모노머(Monomer) 물질을 사용한다. 즉, 헥사아릴비이미다졸, 옥심 유도체, 유기과산화물, 티오 화합물, 케톤 화합물, 방향족 오늄염 및 메탈로센류 중 어느 하나를 사용한다. 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 내부공간(601) 즉, 충진제(600)가 채워진 영역에 광을 조사하여 상기 충진제(600)를 경화시킨다. 이때, 조사되는 광은 400~800nm의 파장 영역인 것이 바람직하다. 이를 통해, 충진제(600) 하측에 위치하는 유기발광층(200)이 손상되지 않고, 충진제(600)를 경화시킬 수 있다. 또한 도시되지는 않았지만, 충진제(600)를 경화시키는 단계에서 상기 실링부(400) 상면에 상기 실링부(400) 영역을 차폐하는 차폐막(미도시)을 배치한 후 충진제(600)가 채워진 영역에만 광이 조사되도록 할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 복수의 스페이서(410) 사이의 기판(100)의 비활성 영역에 대응하는 제 2 내부공간(401)에 디스펜서(820)를 이용하여 실런트(420)를 도포한다. 이때 본 실시예에 따른 실런트(420)는 광경화성 실런트(420)를 사용한다. 또한 제 2 내부공간(401)에 도포되는 실런트(420)의 높이는 상기 스페이서(410)와 같거나 혹은 상기 스페이서(410)보다 높게 위치하도록 도포한다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 충진제(600) 및 실링부(400) 상면에 플레이트 형상의 봉지부(1000)를 배치시킨다. 이때 봉지부(1000)는 유리로 제작된다. 그리고 봉지부(1000) 상면에 제 2 내부공간(401) 즉, 실런트(420)가 도포된 영역을 대응 노출하는 마스크(910)를 배치시킨다. 이어서, 마스크(910)의 상측에서 광 예를 들어, 자외선(UV)을 조사하여 실런트(420)를 경화시켜, 기판(100)과 봉지부(1000) 사이를 접합한다. 또한, 동시에 마스크(910) 상측에서 물리적인 힘을 가하여 실런트(420)가 봉지부(1000)와 기판(100)에 합착되도록 할 수 있다. 이때, 상기 공정 단계까지는 진공 상태에서 진행된다. 이처럼 진공중에서 공정이 진행되므로 유기발광소자 내의 공극 발생을 억제할 수 있다.
그리고 공정챔버를 서서히 벤트(Vent) 시킨다. 즉, 진공상태의 공정챔버를 서서히 벤트(vent)하여 상압으로 변화시킨다. 이로 인해, 진공 상태에서 진행된 봉지공정 중에 실링부(400) 및 충진제(600)의 상면과 봉지부(1000) 사이가 완전히 밀착되지 않아 공극이 발생되었다 하더라도, 공정챔버를 진공상태에서 상압으로 변화시킴으로써 공극을 제거할 수 있다. 즉, 진공 상태의 챔버를 상압으로 변화시킴으로써, 압력 차이에 의해 봉지부(1000)가 실링부(400) 및 충진제(600)의 상면에 가압되어 더욱 합착됨으로써 공극이 제거된다. 이를 통해, 상기와 같은 방법으로 도 8에 도시된 바와 같이 공극없이 유기발광층(200)을 봉지할 수 있다.
상기에서는 봉지부(1000)의 상부에 마스크(910)를 배치하고 상측에서 광을 조사하는 방식을 예시하였으나, 이와는 달리 기판(100)의 하부에서 광을 조사할 수도 있다. 이러한 하방 노광의 경우 기판(100)은 광 투과성 기판(100)이어야 하며. 봉지부(1000)는 꼭 광을 투과할 필요는 없다. 이 경우 봉지부(1000)로 금속 플레이트를 사용할 수도 있다.
본 실시예에서는 단일 기판(100)상에 단일 유기발광소자를 제작하는 경우를 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 단일 기판(100)상에 복수의 유기발광소자를 제작하는 경우, 비활성 영역에 형성된 실링부를 기준으로 패널 단위로 절단할 수 있다.
본 발명의 기술 즉, 봉지방법은 상술한 유기발광소자에 한정되지 않고, 다양한 전기 광학 소자에 적용될 수 있다. 예를 들어, 액정표지장치(Liquid Crystal Display : LCD), 플라즈마 디스플레이 장치(Plasma Display panel : PDP) 및 태양전지의 봉지 공정에 적용할 수 있다.

Claims (15)

  1. 기판상에 상호 이격되도록 복수의 스페이서와 유기발광층을 형성하는 단계;
    상기 스페이서 및 유기발광층이 형성된 기판을 진공 상태의 챔버에 인입하는 단계;
    상기 유기발광층을 피복하도록 충진제를 충진한 후 경화시키는 단계;
    상기 복수의 스페이서가 상호 이격되어 형성된 상기 복수의 스페이서 사이의 공간 중 충진제가 충진되지 않은 영역에 실런트를 도포하는 단계;
    상기 복수의 스페이서, 실런트 및 충진제 상면에 봉지부를 배치하는 단계;
    상기 실런트를 경화시켜 봉지하는 단계를 포함하는 유기발광소자의 제작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기발광층을 형성하고, 상기 유기발광층 상에 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는 유기발광소자의 제작 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은 적어도 하나의 활성영역과 적어도 하나의 비활성 영역으로 분리되고,
    상기 기판의 비활성 영역에는 상호 이격되도록 복수의 스페이서를 형성하여 상기 상호 이격되어 형성된 복수의 스페이서 사이 공간 중 기판의 활성영역에 대응하는 제 1 내부공간과, 상기 상호 이격되어 형성된 복수의 스페이서 사이 공간 중 기판의 비활성 영역에 대응하는 제 2 내부공간을 마련하는 단계를 포함하는 유기발광소자의 제작 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1 내부공간에 유기발광층을 피복하도록 충진제를 충진하는 유기발광소자의 제작 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 2 내부공간에 실런트를 도포하는 유기발광소자의 제작 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 봉지공정이 진행된 진공 상태의 챔버를 서서히 벤트시켜 스페이서, 실런트 및 충진제의 상면과 봉지부 사이의 공극을 제거하는 단계를 포함하는 유기발광소자의 제작 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 실런트를 경화시켜 봉지하는 단계는 상기 봉지부 상측에 상기 제 1 내부공간은 차폐하고 상기 제 2 내부공간만을 노출하는 마스크를 배치한 후 실런트를 경화시키는 유기발광소자의 제작 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 유기발광층 또는 상기 유기발광층상에 형성된 보호막에 비해 높게 형성되는 유기발광소자의 제작 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 충진제는 유동성의 물질로, 광 또는 열에 의해 경화되는 물질을 사용하는 유기발광소자의 제작 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 충진제는 스페이서의 높이만큼 충진시키는 유기발광소자의 제작 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 충진제는 열 또는 400~800nm의 파장의 광으로 경화되는 물질을 사용하는 유기발광소자의 제작 방법.
  12. 청구항 11 있어서,
    상기 충진제는 헥사아릴비이미다졸, 옥심 유도체, 유기과산화물, 티오 화합물, 케톤 화합물, 방향족 오늄염 및 메탈로센류 중 어느 하나를 사용하는 유기발광소자의 제작 방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 실런트는 광경화성 또는 열경화성 물질을 사용하는 유기발광소자의 제작 방법.
  14. 기판상에 형성된 유기발광층;
    상기 유기발광층의 외각에 위치하여 상호 이격되도록 형성된 복수의 스페이서;
    상기 유기발광층을 피복하도록 형성된 충진제;
    상기 이격되어 형성된 복수의 스페이서의 사이 공간 중, 상기 충진제가 형성되지 않은 스페이서의 사이 공간에 위치하는 실런트;
    상기 스페이서, 실런트 및 충진제를 덮는 봉지부를 포함하는 유기발광소자.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 유기발광층과 충진제 사이에 보호막을 더 포함하는 유기발광소자.
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