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KR20140120541A - 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20140120541A
KR20140120541A KR1020130036439A KR20130036439A KR20140120541A KR 20140120541 A KR20140120541 A KR 20140120541A KR 1020130036439 A KR1020130036439 A KR 1020130036439A KR 20130036439 A KR20130036439 A KR 20130036439A KR 20140120541 A KR20140120541 A KR 20140120541A
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KR
South Korea
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inorganic
light emitting
organic light
inorganic film
film
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KR1020130036439A
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신상욱
정선영
이일상
김동진
박진우
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삼성디스플레이 주식회사
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Publication date
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Abstract

강건한 밀봉구조를 제공하기 위하여 본 발명은 기판; 기판 상에 위치하며 제1전극, 유기 발광층, 및 제2전극의 적층체를 포함하는 유기 발광부;상기 유기 발광부를 덮으며 주석산화물, 인산화물 및 주석불화물을 포함하는 제1무기 혼합물로부터 형성된 제1무기막; 및 상기 제1무기막을 덮으며 주석산화물 및 인산화물을 포함하는 제2무기막; 을 포함하는, 유기 발광 표시 장치를 제공한다.

Description

유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법 {Organic light emitting device display and manufacturing method thereof}
본 발명의 실시예는 박막 봉지부를 포함하는 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치는 자발광형 장치로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
유기 발광 표시 장치는 유기 발광 소자를 포함할 수 있다. 그런데 유기 발광 소자는 열화가 쉬운 유기물을 포함하고 있어 외부 환경, 예를 들면, 산소, 수분 등에 매우 취약하다. 따라서, 유기 발광 소자를 외부 환경으로부터 밀봉시키는 강건한 밀봉 구조가 필요하다.
본 발명의 실시예는 강건한 밀봉 구조를 갖는 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판; 기판 상에 위치하며 제1전극, 유기 발광층, 및 제2전극의 적층체를 포함하는 유기 발광부; 상기 유기 발광부를 덮으며 주석산화물, 인산화물 및 주석불화물을 포함하는 제1무기 혼합물로부터 형성된 제1무기막; 및 상기 제1무기막을 덮으며 주석산화물 및 인산화물을 포함하는 제2무기막; 을 포함하는, 유기 발광 표시 장치를 제공한다.
상기 제1무기 혼합물의 점도 변화 온도는 상기 유기 발광부의 변성 온도보다 낮다.
상기 제1무기 혼합물 중 상기 주석불화물은 45몰%(mole%) 내지 85몰%(mole%) 범위 내에서 포함된다.
상기 제1무기막은 상기 제2무기막에 비해 막질이 치밀하다.
상기 제1무기막은 환경성 요소의 외면을 덮는다.
상기 제2무기막은 상기 제1무기막에 비해 수분 반응성이 작다.
상기 제1무기 혼합물 및 상기 제2무기막에는 보론포스페이트, 니오브산화물, 텅스텐산화물, 보론산화물 및 납불화물 중 적어도 하나 이상이 더 포함된다.
상기 유기 발광부와 상기 제1무기막 사이에 개재되며 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 하부막;을 더 포함한다.
상기 제1무기막과 상기 제2무기막 사이에 개재되며 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 중간막; 을 더 포함한다.
상기 유기 발광부와 상기 제1무기막 사이에 개재되며 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 하부막; 및 상기 제1무기막과 상기 제2무기막 사이에 개재되며 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 중간막; 을 더 포함한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 상에 제1전극, 유기 발광층, 및 제2전극의 적층체를 포함하는 유기 발광부를 형성하는 단계; 상기 유기 발광부를 덮으며 주석산화물, 인산화물 및 주석불화물을 포함하는 제1무기 혼합물로부터 제1무기막을 형성하는 단계; 및 상기 제1무기막을 덮으며 주석산화물 및 인산화물을 포함하는 제2무기막을 형성하는 단계; 을 포함하는, 유기 발광 표시 의 제조 방법을 포함한다.
상기 제1무기막을 형성하는 단계는, 상기 제1무기 혼합물을 상기 유기 발광부 상에 제공하여 제1예비-무기막을 형성하는 단계; 상기 제1예비-무기막을 상기 제1무기 혼합물의 점도 변화 온도 이상 상기 유기 발광부의 변성 온도 미만의 온도에서 열처리하는 단계; 및 열처리된 상기 제1예비-무기막이 응고되어 상기 제1무기막을 형성하는 단계; 를 포함한다.
상기 제1예비-무기막을 형성하는 단계는, 상기 제1무기 혼합물을 상기 유기 발광부 상에 스퍼터링 방법으로 제공한다.
상기 제1무기 혼합물 중 상기 주석불화물은 45몰%(mole%) 내지 85몰%(mole%) 범위 내에서 포함된다.
상기 제2무기막을 형성하는 단계는, 상기 주석산화물 및 인산화물을 상기 제1무기막 상에 스퍼터링 방법으로 제공한다.
상기 제2무기막은 상기 제1무기막에 비해 수분 반응성이 작다.
상기 제1무기 혼합물 및 상기 제2무기막에는 보론포스페이트, 니오브산화물, 텅스텐산화물, 보론산화물 및 납불화물 중 적어도 하나 이상이 더 포함된다.
상기 유기 발광부와 상기 제1무기막 사이에 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 하부막을 형성하는 단계; 을 더 포함한다.
상기 제1무기막과 상기 제2무기막 사이에 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 중간막을 형성하는 단계; 을 더 포함한다.
상기 유기 발광부와 상기 제1무기막 사이에 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 하부막을 형성하는 단계; 및 상기 제1무기막과 상기 제2무기막 사이에 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 중간막을 형성하는 단계; 을 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 결함이 치유된 제1무기막 및 수분 반응성이 작은 제2무기막을 포함하여 강건한 밀봉 구조를 가진 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하여 유기 발광 소자의 불량을 방지한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ를 확대한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 도 1의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 명세서에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명과 관계없는 부분은 도시 및 기재를 생략하거나, 간략히 기재하거나 도시하였다. 또한, 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께 및 넓이를 확대하거나, 과장되게 도시하였다.
본 명세서에서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 본 명세서에서 “제1”, “제2” 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 “위에” 또는 “상에” 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ를 확대한 도면이다. 도 3 내지 도 5는 도 1의 제조 방법을 나타낸 단면도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치의 구조 및 제조 방법을 함께 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 유기 발광 표시 장치는 기판(1), 기판(1) 상에 구비된 유기 발광부(2) 및 유기 발광부(2)를 밀봉하는 박막 봉지부(10)를 포함한다.
기판(1)은 투명한 플라스틱 또는 투명한 유리 소재를 사용할 수 있다. 기판(1)은 구부러지거나 접히지 않는 리지드(rigid) 특성을 가질 수 있다. 그러나, 기판(1)은 구부러지거나 접힐 수 있는 플렉서블(flexible) 또는 폴더블(foldable) 특성을 가질 수도 있다. 이 경우 기판(1)은 투명한 플라스틱 필름이나 투명한 박막 유리로 이루어질 수 있다.
유기 발광부(2)는 유기 발광 소자(OLED)를 포함한다. 유기 발광 소자(OLED)는 하부 전극(21), 중간층(23) 및 상부 전극(22)의 적층체를 포함한다. 하부 전극(21)은 도 2에 도시된 바와 같이 각 화소 별로 패터닝되어 아일랜드 형상을 가질 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고 하부 전극(21)은 라인 형상을 가지거나, 면 형상을 가질 수도 있다.
하부 전극(21) 상에는 하부 전극(21)의 가장자리를 덮고 중앙을 노출하는 절연막(24)이 더 구비될 수 있다.
중간층(23)은 하부 전극(21) 상에 형성되며, 광을 발광하는 유기 발광층을 포함한다. 중간층(23)은 유기물로 이루어진다. 하부 전극(21)이 애노드(anode)로 기능하는 경우, 하부 전극(21)과 유기 발광층 사이에는 순차적으로 정공 주입층(hole injection layer :HIL) 및 정공 수송층(hole transport layer: HTL) 이 배치된다. 또한, 이 경우 상부 전극(22)은 캐소드(cathode)로 기능하게 되므로 유기 발광층과 상부 전극(22) 사이에는 순차적으로 전자 수송층(electron transport layer: ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer: EIL)이 배치된다. 물론 유기 발광층에 포함된 유기물의 종류에 따라 기능층의 종류, 순서 및 개수는 달라질 수 있다. 또한, 하부 전극(21) 및 상부 전극(22)의 극성이 반대로 될 수 있다.
유기 발광층은 화소 별로 패터닝되어 구비될 수 있으며, 도 2와 같이 HIL, HTL, EIL 및기ETL과 같은 기능층은 기판(1) 전체적으로 공통으로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 유기 발광층이 기판(1) 전체적으로 공통으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색의 광을 방출하는 복수의 유기 발광층이 수직으로 적층되거나 혼합되어 형성되어 백색광을 방출할 수 있다. 물론, 백색광을 방출하기 위한 색의 조합은 상술한 바에 한정되지 않는다. 한편, 이 경우 방출된 백색광을 소정의 컬러로 변환하는 색변환층이나 컬러필터가 별도로 구비될 수 있다.
중간층(23) 상에는 하부 전극(21)과 대향하도록 상부 전극(22)이 형성된다. 상부 전극(22)은 기판(1) 전체적으로 공통으로 형성될 수 있다. 유기 발광 표시 장치가 기판(1)의 방향으로 발광하는 배면 발광형(bottom emission type)인 경우, 하부 전극(21)은 인듐틴옥사이드(ITO)와 같은 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide: TCO)을 이용하여 투명 전극으로 형성하고, 상부 전극(22)은 마그네슘(Mg)과 같은 저저항 금속을 두께를 두껍게 형성하여 반사 전극으로 구현한다. 그런데 유기 발광 표시 장치가 기판(1)의 반대 방향으로 발광하는 전면 발광형(top emission type)인 경우, 하부 전극(21)은 은(Ag)과 같은 반사막을 더 포함하여 반사 전극으로 형성하고, 상부 전극(22)은 저저항 금속의 두께를 얇게 형성하여 반투과 전극으로 구현한다.
도시되지 않았으나, 상부 전극(22) 상에는 상부 전극(22)을 보호하고, 상면의 평편률(flattening)을 개선하기 위한 목적으로 유기물로 이루어진 보호막을 더 형성할 수 있다. 한편, 유기 발광 표시 장치가 전면 발광 타입인 경우 고굴절률을 가지는 유기막을 포함하는 보호막은 굴절률 매칭 (reflective index matching)을 통해 유기 발광층의 광추출 능력을 향상시키기도 한다.
한편, 도 1 및 도 2에는 도시되지 않았으나, 유기 발광 표시 장치가 능동형(active type) 표시 장치인 경우에는 유기 발광부(2)에 구동 회로부가 더 포함된다. 구동 회로부는 각 유기 발광 소자(LED)에 전기적으로 연결되며 적어도 두 개의 박막 트랜지스터(TFT) 및 적어도 하나의 커패시터를 포함한다. 구동 회로부는 배선으로부터 인가되는 신호에 따라 해당 유기 발광 소자(OLED)로 구동 전류를 인가하여 유기 발광 소자(OLED)를 구동한다.
이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여, 도 1의 제조 방법을 상세하게 설명한다.
도 3을 참조하면, 기판(1) 상에 먼저 상술한 유기 발광부(2)를 형성한다.
이러한 유기 발광부(2)는 외부의 수분 및 산소로부터 보호되어야 한다. 유기 발광 소자(OLED)는 유기물을 포함하고 있으므로 외부의 수분 및 산소에 의해 쉽게 열화(deterioration)된다. 따라서, 유기 발광부(2)를 밀봉하기 위하여 박막 봉지부(10)를 형성한다. 밀봉 구조가 박막 봉지로 구현되는 경우 유기 발광 표시 장치를 쉽게 구부리거나 접을 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 박막 봉지부(10)는 무기물로 형성된다. 또한, 박막 봉지부(10)는 복수의 무기막, 예를 들어 두 층의 무기막, 으로 이루어진다. 박막 봉지부(10)는 유기 발광부(2)를 덮어 밀봉하는 제1무기막(11) 및 제1무기막(11)을 덮어 유기 발광부를 밀봉하는 제2무기막(12)을 포함한다.
제1무기막(11)은 주석산화물, 인산화물, 및 주석불화물을 포함하는 제1무기 혼합물로부터 형성된다. 상술한 제1무기 혼합물은 저온의 점도 변화 온도를 갖는 저온 점도 변화 무기물 (Low temperature Viscosity Transition: LVT)이다. 여기서 “점도 변화 온도”는 상기 LVT 무기물의 점도(Viscosity)가 “고체”에서 “액체”로 완전히 변하는 온도를 의미하는 것은 아니라, 상기 LVT 무기물에 유동성(fluidity)을 제공할 수 있는 최소 온도를 의미한다.
제1무기 혼합물의 점도 변화 온도는 유기 발광부(2)의 변성 온도보다 낮은 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 제1무기 혼합물의 점도 변화 온도는 섭씨 약 100도 이하인 것을 특징으로 한다. 유기 발광부(2)의 변성 온도란 유기 발광부(2)에 포함된 물질의 변성 온도를 의미한다. 상기 “유기 발광부(2)에 포함된 물질의 변성 온도”란 상기 유기 발광부(2)에 포함된 물질의 화학적 및/또는 물리적 변성을 초래할 수 있는 온도를 의미한다. 예를 들어, 상기 “유기 발광부(2)에 포함된 물질의 변성 온도”는 유기 발광부(2)의 유기막에 포함된 유기물의 유리 전이 온도(Tg)를 의미할 수 있다. 상기 유리 전이 온도는, 예를 들면, 유기 발광부(2)에 포함된 물질에 대하여 TGA(Thermo Gravimetric Analysis) 및 DSC(Differential Scanning Calorimetry)를 이용한 열분석을 수행하여 도출할 수 있으며, 예를 들어 섭씨 약 110도 이상이 될 수 있다.
제1무기 혼합물은 주석산화물(예를 들면, SnO 또는 SnO2), 인산화물(예를 들면, P2O5) 및 주석불화물(예를 들면, SnF2)을 포함할 수 있다. 여기서 주석불화물은 약 45몰%(mole%) 내지 85몰% 범위 내에서 포함될 수 있다. 여기서 제1무기 혼합물에 포함된 주석 산화물, 인 산화물 및 주석 불화물 전체의 몰% 합은 100몰%가 되도록 한다.
주석불화물은 제1무기 혼합물의 점도 변화 온도를 낮추는 역할을 한다. 만약 주석불화물의 함량이 45몰% 미만인 경우 제1무기 혼합물의 점도 변화 온도가 유기 발광부(2)의 변성 온도보다 높아지는 문제가 있다. 이 후 설명하겠으나 이 경우 힐링(healing) 과정에서 유기 발광부(2)가 손상되는 문제가 있다. 또한, 주석불화물의 함량이 85몰% 초과인 경우 제1무기 혼합물로부터 제1무기막(11)이 형성되지 않는 문제가 있다. 이 후 설명하겠으나 제1무기막(11)은 제1무기 혼합물이 유동성을 가진 후 응고되어 제조되며 이 과정에서 주석산화물 및 인산화물이 큰 기여를 한다. 그러나 주석불화물의 몰%가 85를 초과하는 경우 유도성을 갖는 과정 및 응고 과정이 불완전하게 일어나게 되어 제1무기막(11)의 제조가 불가능하다.
제1무기 혼합물은 텅스텐 산화물(예를 들면, WO3), 니오브 산화물(예를 들면, NbO, Nb2O5), 보론 포스페이트(BPO4), 및 납 불화물(예를 들면, PbF2) 중 1종 이상의 첨가 물질을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 상술한 첨가 물질은 약 5몰%를 넘지 않는 것이 바람직하다. 이러한 첨가 물질은 제1무기막(11)의 내구성 및 투과도를 개선하며 표면 강도를 조절할 수 있고, 제1무기막(11)의 열팽창계수(COEFFICIENT OF THERMAL EXPANSION: CTE) 및 영률(young`s modulus)를 조절할 수 있다.
한편, 제1무기 혼합물을 하기 표 1에 도시된 조성비를 가질 수 있다. 표 1에는 제1무기 혼합물의 조성비에 따른 점도 변화 온도의 측정 값을 함께 기록하였다.
번호 SnO
(mole%)
SnF2
(mole%)
P2O5
(mole%)
WO3
(mole%)
점도 변화 온도
(℃)
1 7.5 75.0 15.0 2.5 71
2 12.5 60.0 25.0 2.5 90
3 17.5 60.0 15.0 2.5 85
4 22.5 60.0 15.0 2.5 100

이하에서 제1무기막(11)을 형성하는 과정과 함께 제1무기막(11)의 특징도 함께 설명한다.
먼저, 유기 발광부(1)를 덮도록 제1무기 혼합물을 제공하여 제1예비-무기막(미도시)을 형성한다.
제1예비-무기막은 제1무기 혼합물을 스퍼터링 방법으로 제공하여 형성할 수 있다. 구체적으로, SnO-SnF2-P2O5-WO3 조성의 무기물을 스퍼터링 방식을 통해 성막할 수 있다. 스퍼터링 방식은 구체적으로 듀얼 로터리 타겟(dual rotary target)방식 또는 직류 펄스(DC Pulse) 전원을 이용한 페이싱 타겟(Facing Target) 방식을 적용하고, 기판이 움직이면서 스캔하는 방식을 사용할 수 있다. 4kW~20kW 및 0.3Pa~1.5Pa의 아르곤 플라즈마를 사용할 수 있으며, 복수 회의 스캔 반복으로 원하는 막 두께를 얻을 수 있다. 이렇게 대략 1㎛ 두께의 제1무기막을 얻을 수 있다.
그러나, 제1예비-무기막을 형성하는 방법은 이에 한정되지 않고, 제1무기 혼합물을 증발법(evaporation), 진공 증착법, 저온 증착법, 플라즈마 강화 화학적 기상 증착법(PCVD), 플라즈마 이온 지원 증착법(PIAD), 슬릿 코팅법(slit coating), 플래시 증착법(flash evaporator), 전자 빔 코팅법 또는 이온 플레이팅법 등의 방법을 사용할 수도 있다.
다음으로, 제1예비 무기막을 힐링 한다.
힐링 단계는 상기 제1무기-혼합물의 점도 변화 온도 이상 내지 상기 유기 발광부의 변성 온도 미만의 온도 범위에서 제1예비-무기막을 열처리함으로써 수행된다. 상기 제1무기-혼합물의 점도 변화 온도는 주석불화물의 함량 등에 의해 달라질 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 표 1을 참조하면 열처리는 섭씨 약 71도 이상에서 100도 미만의 온도 범위에서 약 1시간 내지 3시간 가량 수행될 수 있다. 힐링 단계의 온도가 상술한 범위 내에서 이루어짐으로써, 제1예비-무기막의 유동화가 가능해지고, 유기 발광부의 변성이 방지될 수 있다. 힐링 단계는 제1예비-무기막에 있는 핀홀(pin hole)을 통한 유기 발광부의 외부 환경 노출을 방지하기 위하여 진공 분위기 또는 블활성 가스 분위기, 예를 들면 아르곤(Ar) 분위기, 하에서 적외선(IR) 오븐에 의해 수행될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 레이저 스캐닝에 의해 힐링 공정을 진행할 수 있다.
이러한 힐링 단계에 의하여, 제1 예비-무기막에 포함된 제1혼합 무기물은 유동화(fluidized)될 수 있다. 유동화된 제1혼합 무기물은 흐름성(flowability)를 가질 수 있다. 따라서, 상기 힐링 단계시,
1) 환경성 요소(15)와 유기 발광부(2) 사이의 빈 공간에 유동화된 제1혼합 무기물이 흘러 충진될 수 있다. 여기서 환경성 요소(15)란 유기 발광부 형성시 존재 및 생성되는 필수불가결한 불순물 입자로서, 예를 들면, 외부 환경으로부터 유입된 미세 입자(예를 들면, 외부 환경에 존재하는 먼지, 티끌 등), 유기 발광부 형성시 사용된 물질로서 유기 발광부(2) 상에 잔류하는 미세 입자(예를 들면, 상부 전극(22) 성막 후 잔류하는 상부 전극(22) 형성용 물질로 이루어진 미세 입자 등) 등일 수 있다. 상기 환경성 요소(15)의 성분은 각종 유기물, 무기물, 유무기/복합체일 수 있는 등 매우 다양하다.
2) 제1예비-무기막 중 핀홀에 유동화된 제1혼합 무기물이 흘러 충진될 수 있다.
힐링 단계 후 유동화된 제1혼합 무기물을 응고되어 막질이 치밀한 제1무기막(11)이 형성된다. 이로써 제1무기막(11)은 핀홀이 존재하지 않는 치밀한 막질을 가지게 된다. 핀홀은 외부의 수분 및 산소의 이동 통로가 되어 유기 발광 표시 장치에 진행성 암점을 발생시키고 박막 봉지를 수축시키는 등 유기 발광 장치의 수명을 저하시킬 수 있는 요소이다. 또한, 제1무기막(11)은 환경적 요소(150의 외면을 완전히 덮어 환경적 요소(15)에 의해 발생한 간극으로 외부의 수분 및 산소가 침투하는 것을 막을 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 유기 발광부(2)와 직접 접촉하는 제1무기막(11)의 경우 유기 발광부(2)의 변성 온도보다 낮은 온도에서 유동성을 가질 수 있는 제1혼합 무기물을 이용하여 힐링 공정을 통해 형성함으로써, 유기 발광부(2)의 손상 없이도 결함이 없고 막질이 치밀한 제1무기막(11)을 얻을 수 있다.
그러나, 제1무기막(11)은 주석불화물을 포함하기 때문에 다음과 같은 문제가 발생한다. 주석불화물은 제1무기막(11)의 점도 변화 온도를 낮추는데 기여하지만, 수분과 반응성이 좋은 특징이 있다. 따라서, 제1무기막(11) 만으로 박막 봉지부(10)를 구현하는 경우 시간이 지남에 따라 외부의 수분에 의해 박막 봉지부(10)의 배리어(barrier) 특성이 나빠진다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1무기막(11) 상에 배리어 특성이 좋은 제2 무기막(12)을 추가로 형성한다.
제2무기막(12)은 주석산화물(예를 들면, SnO 또는 SnO2) 및 인산화물(예를 들면, P2O5)을 포함한다. 제2무기막(12)은 주석불화물(예를 들면, SnF2)을 포함하지 않는다. 주석산화물 및 인산화물은 수분 및 산소와 반응성이 없거나 아주 작기 때문에 외부의 수분 및 산소에 대한 배리어 특성이 좋다.
제2무기막(12)은 텅스텐 산화물(예를 들면, WO3), 니오브 산화물(예를 들면, NbO, Nb2O5), 보론 포스페이트(BPO4), 및 납 불화물(예를 들면, PbF2) 중 1종 이상의 첨가 물질을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
주석산화물 및 인산화물을 포함하는 제2무기 혼합물도 저온 점도 변화 무기물 (Low temperature Viscosity Transition: LVT)이다. 그런데, 제2무기 혼합물의 경우 점도 변화 온도가 유기 발광부의 변성 온도보다 높을 수 있다. 따라서, 제2무기막(12)은 힐링 공정을 수행하지 않는다.
한편, 제2무기 혼합물을 하기 표 2에 도시된 조성비를 가질 수 있다. 표 2에는 제2무기 혼합물의 조성비에 따른 배리어 특성의 측정 값도 함께 기록하였다. 참고로, 배리어 특성은 섭씨 약 85도의 온도 및 약 85% 습도의 고온 고습한 환경에서 하기 조성을 가지는 제2무기막(12)을 박막 봉지부로 포함하는 유기 발광 표시 장치 샘플을 약 1000시간(hr)동안 노출하였다. 그리고 유기 발광 표시 장치에 암점이 발생하거나, 화소의 수축 및 변형이 발생하였는지 확인하였다. 표 2에 도시된 바와 같이 제2무기막(12)은 고온 고습한 환경에서도 우수한 배리어 특성을 유지하는 것으로 판단된다.
번호 SnO
(mole%)
P2O5
(mole%)
배리어 특성
1 95.0 5.0 보통
2 90.0 10.0 좋음
3 80.0 20.0 매우 좋음
4 70.0 30.0 매우 좋음
아래에서는 상술한 제2무기막의 제조 과정을 설명한다.
다시 도 1을 참조하면, 제1무기막(11)을 덮도록 제2무기 혼합물을 제공하여 제2무기막(12)을 형성한다.
제2무기막(12)은 제2무기 혼합물을 스퍼터링 방법으로 제공하여 형성할 수 있다. 구체적으로, SnO-P2O5 조성의 무기물을 스퍼터링 방식을 통해 성막할 수 있다. 스퍼터링 방식은 상술한 제1예비-무기막에서 채용한 것과 동일하거나 유사할 수 있다.
한편, 제2무기막(12)을 형성하는 방법은 이에 한정되지 않고, 제2무기 혼합물을 증발법(evaporation), 진공 증착법, 저온 증착법, 플라즈마 강화 화학적 기상 증착법(PCVD), 플라즈마 이온 지원 증착법(PIAD), 슬릿 코팅법(slit coating), 플래시 증착법(flash evaporator), 전자 빔 코팅법 또는 이온 플레이팅법 등의 방법을 사용할 수도 있다.
제2무기막(12)은 제1무기막(11)과 달리 힐링 공정은 진행하지 않는다. 따라서, 제2무기막(12)에 비해 제1무기막(11)의 막질이 더 치밀할 수 밖에 없다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 박막 봉지부(10)가 제1무기막(11) 및 제2무기막(12)을 포함하도록 형성함으로써, 강건한 밀봉 구조를 구현할 수 있다. 제1무기막(11)은 유기 발광부(2)를 변성 시키지 않으면서 용융 및 응고되어 치밀한 막질을 가지며 환경적 요소를 매립할 수 있다. 또한 제2무기막(12)은 제1무기막(11)에 비해 수분 및 산소와 반응성이 좋지 않아 배리어 특성이 우수하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면 도 1의 실시예에 비하여 유기 발광부(2)와 제1무기막(11) 사이에 하부막(13)이 더 형성된 것을 특징으로 한다. 하부막(13)은 유기 발광부(2) 상에 직접 형성되어 표면을 평탄화한다. 또한 하부막(13)은 유기 발광부(2)의 상면과 제1무기막(11) 간의 열팽창계수 차이에 의해 계면 접착력이 약화되는 것을 방지하기 위해 열팽창계수 매칭 기능을 하여 유기 발광부(2)와 제1무기막(11)의 계면 접착력을 강화할 수 있다. 그 외에도 스퍼터링으로 제1예비-무기막을 형성하는 과정에서 하부막(13)은 유기 발광부(2)의 상면, 예를 들어 상부 전극(22)이나 보호막, 이 손상되는 것을 방지한다.
하부막(13)은 무기물질 또는 유기물질 중 하나 이상을 포함하도록 형성될 수 있으며, 단일층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어 하부막(13)은 텅스텐산화물, 실리콘질화물, 실리콘화합물 및 각종 고분자 물질의 단량체(monomer) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
하부막(13)은 각종 코팅 방법, 화학 기상 증착(CVD) 방법, 증발법(evaporation), 진공 증착법, 저온 증착법 등의 방법으로 형성될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면 도 1의 실시예에 비하여 제1무기막(11)과 제2무기막(12) 사이에 중간막(14)이 더 형성된 것을 특징으로 한다. 중간막(14)은 제1무기막(11)을 형성한 후 제2무기막(12)을 형성하기 전에 산소 및 수분으로부터 제1무기막(11)을 보호한다. 또한, 제1무기막(11)과 제2무기막(12) 간의 열팽창 계수 차이에 의해 계면 접착력이 약화되는 것을 방지하기 위해 열팽창 계수 매칭 기능을 하여 제1무기막(11)과 제2무기막(12)의 계면 접착력을 강화할 수 있다.
하부막(13)과 마찬가지로 중간막(14)은 무기물질 또는 유기물질 중 하나 이상을 포함하도록 형성될 수 있으며, 단일층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어 중간막(14)은 텅스텐산화물, 실리콘질화물, 실리콘화합물 및 각종 고분자 물질의 단량체(monomer) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
중간막(14)은 각종 코팅 방법, 화학기상증착 방법, 증발법(evaporation), 진공 증착법, 저온 증착법 등의 방법으로 형성될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
도 8는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 도 6의 실시예 및 도 7의 실시예를 결합한 것으로, 유기 발광부(2)와 제1무기막(11) 사이에 하부막(13)이 배치되며, 제1무기막(11)과 제2무기막(12) 사이에 중간막(14)이 배치된다. 하부막(13) 및 중간막(14)의 형태, 구성, 제조 방법, 재료, 기능 및 특징은 상술하였으므로 중복되는 설명은 생략한다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1: 기판
2: 유기 발광부
11: 제1무기막
12: 제2무기막
13: 하부막
14: 중간막
15: 환경성 요소

Claims (20)

  1. 기판;
    기판 상에 위치하며 제1전극, 유기 발광층, 및 제2전극의 적층체를 포함하는 유기 발광부;
    상기 유기 발광부를 덮으며 주석산화물, 인산화물 및 주석불화물을 포함하는 제1무기 혼합물로부터 형성된 제1무기막; 및
    상기 제1무기막을 덮으며 주석산화물 및 인산화물을 포함하는 제2무기막;
    을 포함하는, 유기 발광 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1무기 혼합물의 점도 변화 온도는 상기 유기 발광부의 변성 온도보다 낮은, 유기 발광 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1무기 혼합물 중 상기 주석불화물은 45몰%(mole%) 내지 85몰%(mole%) 범위 내에서 포함되는, 유기 발광 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1무기막은 상기 제2무기막에 비해 막질이 치밀한, 유기 발광 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1무기막은 환경성 요소의 외면을 덮는, 유기 발광 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2무기막은 상기 제1무기막에 비해 수분 반응성이 작은, 유기 발광 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서
    상기 제1무기 혼합물 및 상기 제2무기막에는
    보론포스페이트, 니오브산화물, 텅스텐산화물, 보론산화물 및 납불화물 중 적어도 하나 이상이 더 포함되는, 유기 발광 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서
    상기 유기 발광부와 상기 제1무기막 사이에 개재되며 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 하부막;
    을 더 포함하는, 유기 발광 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서
    상기 제1무기막과 상기 제2무기막 사이에 개재되며 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 중간막;
    을 더 포함하는, 유기 발광 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서
    상기 유기 발광부와 상기 제1무기막 사이에 개재되며 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 하부막; 및
    상기 제1무기막과 상기 제2무기막 사이에 개재되며 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 중간막;
    을 더 포함하는, 유기 발광 표시 장치.
  11. 기판 상에 제1전극, 유기 발광층, 및 제2전극의 적층체를 포함하는 유기 발광부를 형성하는 단계;
    상기 유기 발광부를 덮으며 주석산화물, 인산화물 및 주석불화물을 포함하는 제1무기 혼합물로부터 제1무기막을 형성하는 단계; 및
    상기 제1무기막을 덮으며 주석산화물 및 인산화물을 포함하는 제2무기막을 형성하는 단계;
    을 포함하는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1무기막을 형성하는 단계는,
    상기 제1무기 혼합물을 상기 유기 발광부 상에 제공하여 제1예비-무기막을 형성하는 단계;
    상기 제1예비-무기막을 상기 제1무기 혼합물의 점도 변화 온도 이상 상기 유기 발광부의 변성 온도 미만의 온도에서 열처리하는 단계; 및
    열처리된 상기 제1예비-무기막이 응고되어 상기 제1무기막을 형성하는 단계;
    를 포함하는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1예비-무기막을 형성하는 단계는,
    상기 제1무기 혼합물을 상기 유기 발광부 상에 스퍼터링 방법으로 제공하는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1무기 혼합물 중 상기 주석불화물은 45몰%(mole%) 내지 85몰%(mole%) 범위 내에서 포함되는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제2무기막을 형성하는 단계는,
    상기 주석산화물 및 인산화물을 상기 제1무기막 상에 스퍼터링 방법으로 제공하는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제2무기막은 상기 제1무기막에 비해 수분 반응성이 작은, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제11항에 있어서
    상기 제1무기 혼합물 및 상기 제2무기막에는
    보론포스페이트, 니오브산화물, 텅스텐산화물, 보론산화물 및 납불화물 중 적어도 하나 이상이 더 포함되는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제11항에 있어서
    상기 유기 발광부와 상기 제1무기막 사이에 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 하부막을 형성하는 단계;
    을 더 포함하는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제11항에 있어서
    상기 제1무기막과 상기 제2무기막 사이에 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 중간막을 형성하는 단계;
    을 더 포함하는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제11항에 있어서
    상기 유기 발광부와 상기 제1무기막 사이에 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 하부막을 형성하는 단계; 및
    상기 제1무기막과 상기 제2무기막 사이에 유기물질 또는 무기물질을 포함하는 중간막을 형성하는 단계;
    을 더 포함하는, 유기 발광 표시 장치의 제조 방법.
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