KR101267534B1

KR101267534B1 - 유기전계발광소자의 제조방법

Info

Publication number: KR101267534B1
Application number: KR1020090104368A
Authority: KR
Inventors: 이종무; 최현주
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2013-05-23
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: KR20110047654A; US20110101853A1; CN102054854B; CN102054854A; US8858286B2

Abstract

본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 특히, 유기전계발광소자의 인캡슐레이션(encapsulation)방법에 관한 것이다.

본 발명의 특징은 금속호일을 통해 OLED를 인캡슐레이션 하는 과정에서, 금속호일을 원장 단위로 구비하여, OLED를 인캡슐레이션하는 것을 특징으로 한다.

이를 통해, 기존에 셀 단위로 구비되었던 금속호일을 고정하기 위한 지지기판을 삭제할 수 있어, 이를 통해, 기존의 지지기판을 구비함에 따라 제품 생산을 위한 초기 투자 비용이 증가하는 문제를 방지할 수 있다.

또한 금속호일을 지지기판 상에 얼라인 시키기 위해 별도로 진행되어야 했던 얼라인공정을 필요로 하지 않음으로써, 공정의 효율성을 향상시키게 된다.

유기전계발광소자, 금속호일, 지지기판, 인캡슐레이션

Description

유기전계발광소자의 제조방법{methode of fabricating organic electro-luminescence device}

최근까지, CRT(cathode ray tube)가 표시장치로서 주로 사용되었다. 그러나, 최근에 CRT를 대신할 수 있는, 플라즈마표시장치(plasma display panel : PDP), 액정표시장치(liquid crystal display device : LCD), 유기전계발광소자(organic electro-luminescence device : OLED)와 같은 평판표시장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.

위와 같은 평판표시장치 중에서, 유기전계발광소자(이하, OLED라 함)는 자발광소자로서, 비발광소자인 액정표시장치에 사용되는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량 박형이 가능하다.

그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면 에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 내부 구성요소가 고체이기 때문에 외부충격에 강하고, 사용 온도범위도 넓은 장점을 가지고 있다.

특히, 제조공정이 단순하기 때문에 생산원가를 기존의 액정표시장치 보다 많이 절감할 수 있는 장점이 있다.

이러한 특성을 갖는 OLED는 크게 패시브 매트릭스 타입(passive matrix type)과 액티브 매트릭스 타입(active matrix type)으로 나뉘어 지는데, 패시브 매트릭스 타입은 신호선을 교차하면서 매트릭스 형태로 소자를 구성하는 반면, 액티브 매트릭스 타입은 화소를 온/오프(on/off)하는 스위칭 소자인 박막트랜지스터와 전류를 흘려보내주는 구동 박막트랜지스터 및 구동 박막트랜지스터에 한 프레임 동안 전압을 유지해 주는 캐패시터가 화소 별로 위치하도록 한다.

최근, 패시브 매트릭스 타입은 해상도나 소비전력, 수명 등에 많은 제한적인 요소를 가지고 있어, 고해상도나 대화면을 구현할 수 있는 액티브 매트릭스 타입 OLED의 연구가 활발히 진행되고 있다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면이며, OLED는 하부 발광방식이다.

도시한 바와 같이, OLED(10)는 제 1 기판(1)과, 제 1 기판(1)과 마주하는 제 2 기판(3)으로 구성되며, 제 1 및 제 2 기판(1, 3)은 서로 이격되어 이의 가장자리부를 실패턴(seal pattern : 20)을 통해 봉지되어 합착된다.

이를 좀더 자세히 살펴보면, 제 1 기판(1)의 상부에는 각 화소영역 별로 구 동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있고, 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되는 제 1 전극(11)과 제 1 전극(11)의 상부에 특정한 색의 빛을 발광하는 유기발광층(13)과, 유기발광층(13)의 상부에는 제 2 전극(15)이 구성된다.

유기발광층(13)은 적, 녹, 청의 색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 화소마다 적, 녹, 청색을 발광하는 별도의 유기물질(13a, 13b, 13c)을 패턴하여 사용한다.

이들 제 1 및 제 2 전극(11, 15)과 그 사이에 형성된 유기발광층(13)은 유기전계 발광다이오드를 이루게 된다. 이때, 이러한 구조를 갖는 OLED(10)는 제 1 전극(11)을 양극(anode)으로 제 2 전극(15)을 음극(cathode)으로 구성하게 된다.

한편, 최근 유기전계 발광다이오드는 수분과 산소에 매우 민감하기 때문에 대기 중의 수분과 산소로부터 유기전계 발광다이오드를 보호하기 위한 OLED(10)의 인캡슐레이션(encapsulation)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, OLED를 효과적으로 인캡슐레이션(encapsulation)하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

이와 함께, OLED의 비틀림 또는 휨 현상을 최소화하고, OLED의 효과적으로 방열하고자 하는 것을 제 2 목적으로 하며, 경량 및 박형의 OLED를 제공하고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.

또한, OLED의 공정비용을 절감하고자 하는 것을 제 4 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다수의 단위 어레이패턴이 형성된 제 1 기판 상에 스위칭 및 구동 박막트랜지스터와 유기전계발광 다이오드를 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 동일한 크기의 금속호일에 각 셀 단위 별로 가장자리를 따라 절단부를 형성하는 단계와; 상기 금속호일 상에 점착층을 부착하여, 인캡슐레이션기판을 형성하는 단계와; 상기 인캡슐레이션기판을 합착 장치의 스테이지 상에 안착시키는 단계와; 상기 제 1 기판을 상기 스테이지 상부에 위치시킨 후, 상기 점착층과 상기 제 1 기판이 이격 공간없이 밀착하여 접착되도록 가압하여 패널을 이루도록 하는 단계와; 상기 패널을 상기 스테이지로부터 이탈시키는 단계와; 상기 패널의 상기 제 1 기판을 상기 단위 어레이패턴 별로 절단하는 동시에, 상기 금속호일을 상기 절단부를 따라 절단하는 단계를 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 절단부는 상기 금속호일 두께의 5 ~ 70%를 에칭처리 함으로써 형성되며, 상기 절단부는 상기 금속호일의 상기 점착층이 부착되는 일면 또는 이의 반대측 타면에 형성되거나, 또는 금속호일의 양면에 형성된다.

그리고, 상기 절단부는 각 셀 단위를 일부 연결하는 연결부를 제외한 각 셀 단위의 가장자리를 따라 완전히 에칭처리 하며, 상기 점착층은 상기 절단부를 포함하는 상기 금속호일의 전면에 부착된다.

또한, 상기 금속호일과 부착되는 상기 점착층의 타면에는 보호필름이 부착되며, 상기 보호필름은 상기 점착층과 상기 제 1 기판을 접착하기 전(前)에 제거된다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 금속호일을 통해 OLED를 인캡슐레이션 하는 과정에서, 금속호일을 원장 단위로 구비함으로써, 기존에 셀 단위로 구비되었던 금속호일을 고정하기 위한 지지기판을 삭제할 수 있어, 이를 통해, 기존의 지지기판을 구비함에 따라 제품 생산을 위한 초기 투자 비용이 증가하는 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 금속호일을 지지기판 상에 얼라인 시키기 위해 별도로 진행되어야 했던 얼라인공정을 필요로 하지 않음으로써, 공정의 효율성을 향상시키게 되는 효과가 있다.

그리고, 점착층이 어레이기판의 사이즈에 대응하여 형성됨으로써, OLED의 베젤부위에도 점착층이 형성됨에 따라 외부로부터의 수분이 OLED 내부로 침투하여 유기발광층과 접촉하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 점착층이 어레이기판의 사이즈에 대응하여 형성됨으로써, 기존의 셀 단위 별로 절단되어 구비되었던 금속호일을 통해 인캡슐레이션 했던 OLED에 비해 비틀림 또는 휨 현상이 최소화되는 효과가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면이며, OLED는 하부 발광방식이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 OLED(100)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된 어레이기판(101)과, 인캡슐레이션을 위한 금속호일(200)로 구성되고 있다.

이를 좀더 자세히 살펴보면, 어레이기판(101)의 상부에는 각 화소영역(P) 별로 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있고, 각각의 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결되는 제 1 전극(111)과 제 1 전극(111)의 상부에 특정한 색의 빛을 발광하는 유기발광층(113)과, 유기발광층(113)의 상부에는 제 2 전극(115)이 구성된다.

이들 제 1 및 제 2 전극(111, 115)과 그 사이에 형성된 유기발광층(113)은 유기전계 발광다이오드(E)를 이루게 된다. 이때, 이러한 구조를 갖는 OLED(100)는 제 1 전극(111)을 양극(anode)으로 제 2 전극(115)을 음극(cathode)으로 구성하게 된다.

이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E) 상부에는 금속호일(200)을 구비하여, 어레이기판(101)과 금속호일(200)은 흡습성 및 접착성을 갖는 점착층(120)을 통해 서로 이격되어 합착된다.

이를 통해, OLED(100)는 인캡슐레이션된다.

이렇게, OLED(100)를 금속호일(200)을 통해 인캡슐레이션 함으로써, 유리로 인캡슐레이션 하던 기존에 비해 OLED(100)를 얇은 두께로 형성할 수 있다.

또한, OLED(100)의 두께를 줄임에도 불구하고 OLED(100) 자체의 내구성을 향상시킬 수 있으며, OLED(100)의 방열 특성 또한 향상시킬 수 있다.

그리고, 점착층(120)을 통해 외부로부터의 수분 침투를 방지하거나 또는 점착층(120)으로 수분이 침투한다 하여도 흡습 특성에 의해 어레이기판(101) 상에 형성되는 유기발광층(113)과의 접촉을 방지할 수 있어, 기존의 실패턴(도 1의 20)을 삭제할 수 있다.

이에, 기존에 고분자물질로 이루어져, 온도가 가열되거나 장시간 보관함에 따라 실패턴(도 1의 20)을 통해 외부로부터 수분이나 가스(gas)와 같은 오염원이 OLED(100) 내부로 침투하는 문제점을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 OLED(100)는 외부로부터 누름 등의 압력이 가해져도 점착층(120)에 의해 OLED(100)의 눌림이 발생되지 않아, 유기전계발광 다이오드(E)의 제 1 및 제 2 전극(111, 115) 또는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 크랙(crack)을 방지할 수 있다.

이에 따라 암점불량 등의 문제점이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 휘도나 화상 특성의 불균일이 발생되었던 문제점을 방지하게 된다.

도 3a ~ 3h는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED의 제조 단계별 공정 단면도이다.

우선, 도 3a에 도시한 바와 같이, 스위칭 및 구동박막트랜지스터(미도시, DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)가 구비되는 어레이기판(101)을 준비하는데, 이때 어레이기판(101)은 OLED(도 2의 100)를 제조하는데 있어서 생산성을 높이고자 하나의 큰 모기판을 이용하여 모기판에 추후 절단되어 하나의 셀 단위의 어레이기판(101)을 이루도록 다수의 단위 어레이패턴(DA)을 형성한 후, 절단함으로써 OLED(도 2의 100)의 셀 단위의 어레이기판을 완성하게 된다.

여기서, 어레이기판(101) 상에 형성된 단위 어레이패턴(DA)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 어레이기판(101)의 화소영역(P)에 비정질 실리콘을 증착하여 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 이에 대해 레이저 빔을 조사하거나 또는 열처리를 실시하여 상기 비정질 실리콘층을 폴리실리콘층(미도시)으로 결정화시킨다.

이후, 마스크 공정을 실시하여 폴리실리콘층(미도시)을 패터닝하여 순수 폴리실리콘 상태의 반도체층(201)을 형성한다. 이때 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하기 전에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화실리콘(SiNx)을 절연기판(101) 전면에 증착함으로써 버퍼층(미도시)을 형성할 수도 있다.

다음으로, 순수 폴리실리콘의 반도체층(201) 위로 산화실리콘(SiO₂)을 증착하여 게이트절연막(203)을 형성한다.

이후, 게이트절연막(203) 위로 저저항 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 중 하나를 증착하여 제 1 금속층(미도시)을 형성하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 반도체층(201)의 중앙부에 대응하여 게이트전극(205)을 형성한다.

다음, 게이트전극(205)을 블록킹 마스크로 이용하여 어레이기판(101) 전면에 불순물 즉, 3가 원소 또는 5가 원소를 도핑함으로써 반도체층(201) 중 게이트전극(205) 외측에 위치한 부분에 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(201b, 201b)을 이루도록 하고, 도핑이 방지된 게이트전극(205)에 대응하는 부분은 순수 폴리실리콘의 액티브영역(201a)을 이루도록 한다.

다음으로 반도체층(201)이 형성된 어레이기판(101) 전면에 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO₂)과 같은 무기절연물질을 증착하여 전면에 제 1 층간절연막(207a)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 제 1 층간절연막(207a)과 하부의 게이트절연막(203)을 동시 또는 일괄 패터닝함으로써 반도체층(201)의 소스 및 드레인영역(201b, 201b)을 각각 노출시키는 제 1 및 제 2 반도체층콘택홀(209a, 209b)을 형성한다.

이후, 제 1 층간절연막(207a) 위로 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr) 및 몰리브덴(Mo) 중 하나를 증착하여 제 2 금속층(미도시)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 제 1 및 제 2 반도체층콘택홀(209a, 209b)을 통해 소스 및 드레인영역(201b, 201b)과 접촉하는 소스 및 드레인전극(211, 213)을 형성한다.

이때 반도체층(201)과 게이트절연막(203)과 게이트전극(205)과 제 1 층간절연막(207a)과 서로 이격하는 소스 및 드레인전극(211, 213)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이룬다.

다음으로 소스 및 드레인전극(211, 213)이 형성된 어레이기판(101) 상에 포 토아크릴(photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 등의 유기절연물질을 도포하고 마스크공정을 통해 패터닝함으로써, 제 2 층간절연막(207b)을 형성한다.

이때, 제 2 층간절연막(207b)은 드레인전극(213)을 노출하는 드레인전극 콘택홀(215)을 가진다.

다음으로, 제 2 층간절연막(207b)의 상부로 드레인콘택홀(215)을 통해 드레인전극(213)과 접촉하며 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로써 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(111)을 형성한다.

다음으로, 제 1 전극(111)의 상부에 감광성 유기절연 재질 예를 들면 블랙 수지, 그래파이트 파우더(graphite powder), 그라비아 잉크, 블랙 스프레이, 블랙 에나멜 중 하나를 도포하고 이를 패터닝함으로써 제 1 전극(111) 상부로 뱅크(221)를 형성한다.

뱅크(221)는 어레이기판(101) 전체적으로 격자 구조의 매트릭스 타입으로 형성되어 화소영역(P) 간을 구분하게 된다.

다음으로, 뱅크(221) 상부에 유기발광물질을 도포 또는 증착하여 유기발광층(113)을 형성한다.

이때 도면에 나타나지 않았지만, 유기발광층(113)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층( hole transporting layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transporting layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성할 수도 있다.

다음으로, 유기발광층(113) 상부에 일함수가 낮은 금속 물질을 얇게 증착한 반투명 금속막 상에 투명한 도전성 물질을 두껍게 증착한 제 2 전극(115)을 형성함으로써, 유기전계발광 다이오드(E)를 완성하게 된다.

이로써, OLED(도 2의 100)의 어레이기판(101) 상에 단위 어레이패턴(DA)이 완성된다.

한편, 도면에 있어서는 단위 어레이패턴(DA)이 2개의 화소영역(P)만이 도시되고 있으나 이는 편의를 위해 2개의 화소영역(P)만을 도시한 것이며 실질적으로는 수백에서 수천개의 화소영역이 구비된다.

다음으로, 도 3b에 도시한 바와 같이 OLED(도 2의 100)의 어레이기판(도 3a의 101)을 완성한 후, 본 발명에 있어 가장 특징적인 공정으로써 최종적으로 OLED(도 2의 100)의 인캡슐레이션을 위한 금속호일(200)과 점착층(120)을 부착하는 공정을 진행한다.

즉, 본 발명의 OLED(도 2의 100)는 금속호일(200)을 통해 인캡슐레이션하며, 어레이기판(도 3a의 101)과 금속호일(200)을 접착성을 갖는 점착층(120)을 통해 서로 이격된 상태로 합착시킨다.

여기서, 어레이기판(도 3a의 101)은 유리, 스테인리스 스틸(stainless steel) 등을 재료로 하여 형성할 수 있는데, 본 발명의 OLED(도 2의 100)는 인캡슐레이션을 위해 금속호일(200)을 사용함으로써, 어레이기판(도 3a의 101)을 통해 빛이 발광하는 하부 발광방식 OLED(도 2의 100)이므로 투명한 유리를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 점착층(120)은 소수성 특징을 갖거나, 또는 그 내부에 흡습 특성을 갖는 바륨 옥사이드(BaO) 또는 칼슘 옥사이드(CaO)가 포함된다.

그리고, 금속호일(200)과 접착되는 점착층(120)의 타면에는 점착층(120)을 보호하기 위한 보호필름(120a)이 부착되며, 보호필름(120a)은 차후 어레이기판(도 3a의 101)과 금속호일(200)을 합착하는 단계에서 제거된다.

이때, 금속호일(200)은 어레이기판(도 3a의 101)의 단위 어레이패턴(도 3a의 DA)에 대응하는 사이즈로 구성되는데, 즉, 금속호일(200)은 어레이기판(도 3a의 101) 상에 단위 어레이패턴(도 3a의 DA)의 사이즈에 대응하여 셀 단위로 구성된다.

다음으로, 도 3c에 도시한 바와 같이 금속호일(200)과 점착층(120) 그리고 보호필름(120a)으로 구성된 인캡슐레이션기판(230)을 지지기판(240)에 안착시키는 공정을 진행한다.

이때, 금속호일(200)은 그 두께가 10㎛ ~ 50㎛ 정도가 되므로 매우 유연한 특성을 가지며 셀 단위로 구비됨으로써, 이러한 금속호일(200)의 유동을 방지하기 위하여 지지기판(240)을 필요로 한다.

지지기판(240)은 유리재질로 이루어지며, 그 중앙부를 기준으로 중앙부의 테두리를 따라 일정한 폭을 가지며 일정한 두께를 갖는 지지수단(241)이 구비된다. 따라서 지지수단(241)으로 둘러싸인 중앙부가 홈 형상의 안착부(hm)를 이루게 된다.

따라서, 인캡슐레이션기판(230)은 지지기판(240)의 안착부(hm)에 안착되어, 유동이 방지된다.

다음으로 도 3d에 도시한 바와 같이, 인캡슐레이션기판(230)이 안착된 지지기판(240)을 합착 장치의 스테이지(250) 상에 위치시킨다.

다음으로 도 3e에 도시한 바와 같이, 스테이지(250) 상에 안착된 지지기판(240)에 고정된 인캡슐레이션기판(230)의 보호필름(120a)을 제거하여 점착층(120)을 노출시킨다.

다음으로 도 3f에 도시한 바와 같이, 보호필름(도 3e의 120a)이 제거된 상태의 인캡슐레이션기판(230) 상부로 다수의 단위 어레이패턴(DA)이 형성된 어레이기판(101)을 이동시킨다.

이후, 인캡슐레이션기판(230)의 점착층(120)과 어레이기판(101)의 단위 어레이패턴(DA) 별로 제 2 전극(115)이 마주하도록 위치시키고 얼라인을 실시한 후, 점착층(120)과 제 2 전극(115)이 완전히 밀착되도록 가압함으로써 어레이기판(101)과 인캡슐레이션기판(230)이 완전히 합착되어 패널 상태를 이루도록 한다.

다음으로 도 3g에 도시한 바와 같이, 합착되어 패널 상태를 이루는 OLED 패널을 지지기판(240)으로부터 이탈시킨 후, 어레이기판(101)을 각 단위 어레이패턴(DA) 별로 커팅(cutting)시킴으로써 도 3h에 도시한 바와 같이 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)와 제 1 전극(111)과 유기 발광층(113)과 제 2 전극(115)으로 이루어진 유기전계발광 다이오드(E)를 구비한 어레이기판(101)과, 경량 박형의 금속호일(200)로 이루어지는 OLED(100)를 완성하게 된다.

한편, 이러한 인캡슐레이션 공정은 금속호일(200)을 어레이기판(101)과 합착하는 과정에서 금속호일(200)의 유동을 방지하기 위한 지지기판(도 3g의 240)을 필 요로 하게 된다.

이에, 금속호일(200)을 지지기판(도 3g의 240) 상에 안착시키는 과정에서, 금속호일(200)을 지지기판(도 3g의 240) 상에 얼라인 시키기 위한 별도의 얼라인공정을 필요로 하게 되며, 또한 이러한 얼라인공정을 위한 얼라인공차를 필요로 하게 됨으로써, 공정상의 효율을 저하시키게 된다.

특히, 금속호일(200)을 각 단위 어레이패턴(DA) 별의 사이즈에 대응하여 셀 단위로 준비해야 함으로써, 지지기판(도 3g의 240) 또한 각 단위 어레이패턴(DA) 별의 사이즈에 대응하여 준비해야 한다.

따라서, 다양한 모델 생산을 위해서는 각각의 모델의 사이즈를 갖는 지지기판(도 3g의 240)을 필요로 함으로써, 제품 생산을 위한 초기 투자 비용이 증가하는 문제가 발생하고 있다.

이에, 본 발명의 제 2 실시예에서는 별도로 구비되는 지지기판(도 3g의 240)을 사용하지 않고, 인캡슐레이션 공정을 진행할 수 있는 OLED(100)의 제조공정을 소개하도록 하겠다.

도 4a ~ 4h는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED의 제조 단계별 공정 단면도이다.

이때 본 발명의 제 2 실시예는 인캡슐레이션을 위한 금속호일(200)과 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)가 구비된 어레이기판(101)과의 합착에 특징이 있으므로 이를 위주로 설명하도록 하겠다.

우선, 도 4a에 도시한 바와 같이 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)가 구비된 어레이기판(101)을 준비하는데, 이때 어레이기판(101)은 다수의 단위 어레이패턴(DA)이 형성된 모기판의 형태를 갖는다.

여기서, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 채널을 이루는 액티브영역(201a) 그리고 액티브영역(201a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(201b, 201c)으로 구성되는 반도체층(201)과 게이트절연막(203), 게이트전극(205), 소스 및 드레인 전극(211, 213)으로 이루어지며, 반도체층(201)과 게이트전극(205) 사이에는 제 1 층간절연막(207a)이 위치하며, 제 1 층간절연막(207a)과 게이트절연막(203)은 소스 및 드레인영역(201b, 201c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(209a, 209b)을 포함한다.

그리고, 소스 및 드레인전극(211, 213) 상부에는 드레인전극(213)을 노출시키는 드레인콘택홀(215)을 갖는 제 2 층간절연막(207b)이 형성된다.

그리고, 이러한 제 2 층간절연막(207b) 상부에 유기전계발광 다이오드(E)가 구비되는데, 유기전계발광 다이오드(E)는 제 1 전극(111)과 유기발광층(113) 그리고 제 2 전극(115)으로 이루어진다.

다음으로, 도 4b에 도시한 바와 같이 OLED(도 3h의 100)의 인캡슐레이션을 위한 금속호일(300)을 준비하는 공정을 진행한다.

이에, 어레이기판(도 4a의 101)은 유리, 스테인리스 스틸(stainless steel) 등을 재료로 하여 형성할 수 있는데, 본 발명의 OLED(도 2의 100)는 인캡슐레이션을 위해 금속호일(300)을 사용함으로써, 어레이기판(도 4a의 101)을 통해 빛이 발광하는 하부 발광방식 OLED(도 2의 100)이므로 투명한 유리를 사용하는 것이 바람 직하다.

이때, 금속호일(300)은 원장 단위로 구비되는 것을 특징으로 하는데, 이렇게 원장 단위로 구비된 금속호일(300)은 추후 각 셀 단위(SA)로 절단되어 OLED(도 3h의 100)를 인캡슐레이션하게 된다.

특히, 원장 단위로 구비된 금속호일(300)은 각 셀 단위(SA) 별로 가장자리를 따라 에칭(etching)처리된 절단부(310)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

절단부(310)는 금속호일(300) 두께의 일부만이 에칭되도록 하여, 이에 절단부(310)는 금속호일(300) 두께(d1)에 비해 얇은 두께(d2)를 갖게 된다.

따라서, 금속호일(300)을 각 셀 단위(SA)로 절단하는 과정에서, 금속호일(300)은 에칭처리된 절단부(310)를 따라 손쉽게 셀 단위(SA)로 절단하게 된다. 이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

다음으로, 도 4c에 도시한 바와 같이 원장 단위의 금속호일(300)과 점착층(120)을 부착하는 공정을 진행한다.

이때, 점착층(120)은 원장 단위의 금속호일(300)에 형성된 절단부(310)를 포함하여 원장 단위의 금속호일(300)의 전면에 부착되며, 점착층(120)은 소수성 특징을 갖거나, 또는 그 내부에 흡습 특성을 갖는 바륨 옥사이드(BaO) 또는 칼슘 옥사이드(CaO)가 포함된다.

그리고, 금속호일(300)과 접착되는 점착층(120)의 타측면에는 점착층(120)을 보호하기 위한 보호필름(120a)이 부착되며, 보호필름(120a)은 차후 어레이기판(도 4a의 101)과 금속호일(300)을 합착하는 단계에서 제거된다.

이때, 점착층(120)이 부착된 금속호일(300)은 원장 단위로 구비됨으로써, 금속호일(300)과 점착층(120) 그리고 보호필름(120a)은 원장 단위의 인캡슐레이션기판(330)을 이루게 된다.

다음으로, 도 4d에 도시한 바와 같이 금속호일(300)과 점착층(120) 그리고 보호필름(120a)으로 구성된 인캡슐레이션기판(330)을 합착 장치의 스테이지(250) 상에 위치시킨다.

여기서, 본 발명의 인캡슐레이션기판(330)은 원장 단위로 구비됨에 따라, 기존의 인캡슐레이션기판(도 3h의 230)의 유동을 방지하기 위해 필요로 했던 지지기판(도 3g의 240)을 필요로 하지 않게 된다.

즉, 기존의 인캡슐레이션기판(도 3h의 230)은 셀 단위로 구비됨에 따라 유동이 쉽게 발생하게 되므로, 어레이기판(도 4a의 101)과의 합착 공정의 효율성을 향상시키기 위하여 지지기판(도 3g의 240)을 별도로 구비하여 지지기판(도 3g의 240) 상에 인캡슐레이션기판(도 3h의 230)을 안착시켜 이의 유동을 방지한 후, 합착공정을 진행하였다.

그러나, 본 발명의 인캡슐레이션기판(330)은 원장 단위로 구비됨에 따라, 유동이 쉽게 발생하지 않으므로, 인캡슐레이션기판(330)의 유동을 방지하기 위한 지지기판(도 3g의 240)을 구비하지 않아도 되는 것이다.

이를 통해, 지지기판(도 3g의 240)을 구비함에 따라 제품 생산을 위한 초기 투자 비용이 증가하는 문제를 방지할 수 있으며, 또한 금속호일(300)을 지지기판(도 3g의 240) 상에 안착시키는 과정에서, 금속호일(300)을 지지기판(도 3g의 240) 상에 얼라인 시키기 위해 별도로 진행되어야 했던 얼라인공정을 필요로 하지 않음으로써, 공정의 효율성을 향상시키게 된다.

다음으로 도 4e에 도시한 바와 같이, 스테이지(250) 상에 안착된 인캡슐레이션기판(330)의 보호필름(120a)을 제거하여 점착층(120)을 노출시킨다.

다음으로 도 4f에 도시한 바와 같이, 보호필름(도 4e의 120a)이 제거된 상태의 인캡슐레이션기판(330) 상부로 다수의 단위 어레이패턴(DA)이 형성된 어레이기판(101)을 이동시킨다.

이후, 인캡슐레이션기판(330)의 점착층(120)과 어레이기판(101)의 단위 어레이패턴(DA) 별로 형성된 제 2 전극(115)이 마주하도록 위치시키고 얼라인을 실시한 후, 점착층(120)과 제 2 전극(115)이 완전히 밀착되도록 가압함으로써 어레이기판(101)과 인캡슐레이션기판(330)이 완전히 합착되어 패널 상태를 이루도록 한다.

다음으로 도 4g에 도시한 바와 같이, 합착되어 패널 상태를 이루는 OLED 패널을 스테이지(250)로부터 이탈시킨 후, 스크라이빙(scribing) 장치(미도시)를 통해 OLED 패널을 각 단위 어레이패턴(DA) 별로 커팅하는 공정을 진행한다.

즉, 앞서 설명한 전(前) 공정을 통해 합착되어 패널 상태를 이루는 OLED 패널은 다수의 단위 어레이패턴(DA)이 형성된 어레이기판(101)과 각 셀 단위(SA)별로 가장자리가 에칭처리된 절단부(310)로 이루어지는 원장 단위의 금속호일(300)이 합착된 상태로, 이러한 OLED 패널을 커팅공정을 통해 각 단위 어레이패턴(DA)의 OLED로 절단하는 것이다.

여기서, 금속호일(300)은 금속재질임에도 불구하고 각 셀 단위(SA) 별로 가 장자리를 따라 에칭처리되어 절단부(310)가 형성되어 있으므로, 스크라이빙장치(미도시)를 통해 손쉽게 각 셀 단위(SA) 별로 커팅할 수 있다.

따라서, 이렇게 커팅공정을 통해 도 4h에 도시한 바와 같이 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTy)와 제 1 전극(111)과 유기발광층(113)과 제 2 전극(115)으로 이루어진 유기전계발광 다이오드(E)를 구비한 어레이기판(101)과, 경량 박형의 금속호일(300)로 이루어지는 단위 어레이패턴(DA)의 OLED(100)를 완성하게 된다.

이때, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 점착층(120)이 원장 단위의 금속호일(300)의 절단부(310)를 포함하여 전면에 부착됨에 따라, 커팅된 OLED(100)의 점착층(120)은 금속호일(300)의 절단부(310)를 포함하는 어레이기판(101)의 사이즈에 대응하여 형성된다.

이렇게, OLED(100)를 금속호일(300)을 통해 인캡슐레이션 함으로써, 유리로 인캡슐레이션 하던 기존에 비해 OLED(100)를 얇은 두께로 형성할 수 있다.

특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 금속호일(300)을 원장 단위로 구비함에 따라, 지지기판(도 3g의 240)을 필요로 하지 않으므로, 이를 통해, 기존의 지지기판(도 3g의 240)을 구비함에 따라 제품 생산을 위한 초기 투자 비용이 증가하는 문제를 방지할 수 있으며, 또한 금속호일(300)을 지지기판(도 3g의 240) 상에 안착시키는 과정에서, 금속호일(300)을 지지기판(도 3g의 240) 상에 얼라인 시키기 위해 별도로 진행되어야 했던 얼라인공정을 필요로 하지 않음으로써, 공정의 효율성을 향상시키게 된다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(100)는 점착층(120)이 어레이기판(101)의 사이즈에 대응하여 형성됨으로써, OLED의 베젤부위에도 점착층이 형성됨에 따라 외부로부터의 수분이 OLED 내부로 침투하여 유기발광층(113)과 접촉하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

그리고, 이러한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED는 점착층(120)이 어레이 기판(101)의 사이즈에 대응하여 형성됨으로써, 기존의 셀 단위 별로 절단되어 구비되었던 금속호일을 통해 인캡슐레이션 했던 OLED에 비해 비틀림 또는 휨 현상이 최소화된다.

이에 대해 도 5a ~ 5b를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 5a ~ 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED와 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED의 비틀림(curl) 또는 휨(bending) 현상을 측정한 비교한 결과이다.

설명에 앞서, OLED는 어레이기판을 유리 재질로 형성하고 금속호일로 인캡슐레이션한 OLED이며, OLED의 비틀림 또는 휨 측정은 OLED의 네 가장자리를 12개의 포인트로 나누어, 각 포인트의 높이를 OLED의 중심부를 기준으로 하여 이의 차이를 통해 측정한 결과이다.

먼저, 도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED의 비틀림 또는 휨을 측정한 결과이다.

이를 참조하면, 어레이기판(유리 : 도 3h의 101)과 금속호일(도 3h의 200)은 서로 다른 재질로 이루어져, 어레이기판(도 3h의 101)과 금속호일(도 3h의 200)은 서로 다른 열팽창계수에 의해 서로 다른 값의 수축 및 변형을 초래하게 된다.

이로 인하여 OLED(도 3h의 100)는 비틀림(curl) 또는 휨(bending) 현상이 발생하게 되는데, 이러한 비틀림 또는 휨 현상은 유리에 비해 열팽창계수가 높은 금속호일이 어레이기판(도 3h의 101)에 비해 크게 휘어지게 되면서 OLED(도 3h의 100)는 금속호일(도 3h의 200)이 형성된 방향으로 서로 대면하는 양측 가장자리가 서로 가까워지는 비틀림 또는 휨 현상이 발생하게 된다.

이렇게 비틀림 또는 휨 현상이 발생하게 되면, 구동회로(미도시)를 부착하는 모듈과정에서 구동회로(미도시)가 미스 얼라인(misalign)되어, 선결함(line defect) 및 구동불량이 발생하거나 편광판(미도시) 부착 과정에서 불량이 발생하여 OLED(도 3h의 100)의 화질을 크게 저하시키는 불량으로 작용된다.

그러나, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(도 4h의 100)는 점착층(도 4h의 120)이 어레이기판(도 4h의 101)의 사이즈에 대응되도록 형성됨에 따라, 점착층(도 4h의 120)에 의해 어레이기판(도 4h의 101)과 금속호일(도 4h의 300)이 수축 및 변형되는 것을 완화시키게 된다.

따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED(도 4h의 100)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED(도 4h의 100)에 비해 비틀림(curl) 또는 휨(bending) 현상을 최소화하게 되는 것이다.

이의 내용은 도 5b를 참조하여 확인할 수 있다.

이때, 이러한 금속호일(도 4h의 300)의 열팽창계수는 3.5 × 10^-6℃ ~ 4.5 × 10^-6℃ 사이인 것이 바람직하다. 따라서, 유리로 형성되는 어레이기판(도 4h의 101)과 금속호일(도 4h의 300) 간의 열팽창 계수의 차이가 30%를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이는, 어레이기판(도 4h의 101)과 금속호일(도 4h의 300) 간의 열팽창 계수 차이가 30% 이상이면 점착층(도 4h의 120)이 어레이기판(도 4h의 101) 사이즈에 대응하여 형성되어도 OLED(도 4h의 100)의 비틀림 또는 휨이 크게 발생할 수도 있기 때문이다.

한편, 도 6a ~ 6c를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 원장단위의 금속호일에 절단부를 형성하는 방법에 대해 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 6a ~ 6c는 본 발명의 실시예에 따른 금속호일의 구조를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 7a ~ 7b는 원장 단위의 금속호일의 평면도를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 금속호일(300)은 원장 단위로 구비되어, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, 도 4h의 DTr)와 유기전계발광 다이오드(도 4h의 E)가 구비된 어레이기판(도 4h의 101)과의 합착 후, 각 셀 단위(SA)로 절단되어 OLED(도 4h의 100)를 인캡슐레이션하게 된다.

이때, 원장 단위의 금속호일(300)의 절단 공정을 손쉽게 진행하기 위하여, 금속호일(300)의 각 셀 단위(SA) 별 가장자리를 따라서 절단부(310)를 형성하는 것을 특징으로 한다.

절단부(310)는 금속호일(300) 두께의 일부만이 에칭되도록 함으로써 형성하는데, 이때, 절단부(310)는 금속호일(300) 두께의 5 ~ 70%가 에칭되도록 하는 것이 바람직하다.

이에, 절단부(310)는 금속호일(300) 두께(d1)에 비해 얇은 두께(d2)를 갖게 된다.

여기서, 절단부(300)는 도 6a에 도시한 바와 같이 점착층(도 4h의 120)이 부착되는 반대측 타면에 형성되거나, 도 6b에 도시한 바와 같이 점착층(도 4h의 120) 이 부착되는 일면에 형성할 수 있다.

또한, 도 6c에 도시한 바와 같이. 금속호일(300)의 양면에 절단부(310)를 형성할 수 도 있다.

이러한 금속호일(300)은 도 7a에 도시한 바와 같이 셀 단위(SA) 별 가장자리부가 에칭처리된 절단부(310)를 이루는 형태를 갖게 된다.

한편, 본 발명의 원장 단위의 금속호일(300)은 각 셀 단위(SA) 별 가장자리부를 일부 에칭처리하여 절단부(310)를 형성하는 것 외에도 도 7b에 도시한 바와 같이 금속호일(300)을 각 셀 단위(SA) 별로 절단 한 후, 각 셀 단위(SA)가 서로 연결부(320)를 통해 연결되는 브릿지(bridge)형태의 원장 단위로 구성하는 것 또한 가능하다,

이때, 연결부(320)는 금속호일(300)을 각 셀 단위(SA) 별로 에칭처리하여 절단하는 과정에서, 일부 영역만을 에칭처리하지 않음으로써 형성한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 OLED(도 4h의 120)는 금속호일(300)을 통해 OLED(도 4h의 120)를 인캡슐레이션 하는 과정에서, 금속호일(300)을 원장 단위로 구비함으로써, 금속호일(300)을 고정하기 위한 지지기판(도 3g의 240)을 삭제할 수 있어, 이를 통해, 기존의 지지기판(도 3g의 240)을 구비함에 따라 제품 생산을 위한 초기 투자 비용이 증가하는 문제를 방지할 수 있다.

또한 금속호일(300)을 지지기판(도 3g의 240) 상에 안착시키는 과정에서, 금속호일(300)을 지지기판(도 3g의 240) 상에 얼라인 시키기 위해 별도로 진행되어야 했던 얼라인공정을 필요로 하지 않음으로써, 공정의 효율성을 향상시키게 된다.

그리고, 점착층(도 4h의 120)이 어레이기판(도 4h의 101)의 사이즈에 대응하여 형성됨으로써, OLED(도 4h의 100)의 베젤부위에도 점착층(도 4h의 120)이 형성됨에 따라 외부로부터의 수분이 OLED(도 4h의 100) 내부로 침투하여 유기발광층(도 4h의 113)과 접촉하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

또한, 점착층(도 4h의 120)이 어레이기판(도 4h의 101)의 사이즈에 대응하여 형성됨으로써, 기존의 셀 단위(SA) 별로 절단되어 구비되었던 금속호일(300)을 통해 인캡슐레이션 했던 OLED(도 4h의 100)에 비해 비틀림 또는 휨 현상이 최소화된다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 도시한 단면도.

도 3a ~ 3h는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED의 제조 단계별 공정 단면도.

도 4a ~ 4h는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED의 제조 단계별 공정 단면도.

도 5a ~ 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED와 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED의 비틀림(curl) 또는 휨(bending) 현상을 측정한 비교한 결과.

도 6a ~ 6c는 본 발명의 실시예에 따른 금속호일의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도 7a ~ 7b는 원장 단위의 금속호일의 평면도를 개략적으로 도시한 도면.

Claims

다수의 단위 어레이패턴이 형성된 제 1 기판 상에 스위칭 및 구동 박막트랜지스터와 유기전계발광 다이오드를 형성하는 단계와;

상기 제 1 기판과 동일한 크기의 금속호일에 각 셀 단위 별로 가장자리를 따라 절단부를 형성하는 단계와;

상기 금속호일 상에 점착층을 부착하여, 인캡슐레이션기판을 형성하는 단계와;

상기 인캡슐레이션기판을 합착 장치의 스테이지 상에 안착시키는 단계와;

상기 제 1 기판을 상기 스테이지 상부에 위치시킨 후, 상기 점착층과 상기 제 1 기판이 이격 공간없이 밀착하여 접착되도록 가압하여 패널을 이루도록 하는 단계와;

상기 패널을 상기 스테이지로부터 이탈시키는 단계와;

상기 패널의 상기 제 1 기판을 상기 단위 어레이패턴 별로 절단하는 동시에, 상기 금속호일을 상기 절단부를 따라 절단하는 단계

를 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 절단부는 상기 금속호일 두께의 5 ~ 70%를 에칭처리 함으로써 형성되는 유기전계발광소자의 제조방법.
제 2 항에 있어서,

상기 절단부는 상기 금속호일의 상기 점착층이 부착되는 일면 또는 이의 반대측 타면에 형성되거나, 또는 금속호일의 양면에 형성되는 유기전계발광소자의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 절단부는 각 셀 단위를 일부 연결하는 연결부를 제외한 각 셀 단위의 가장자리를 따라 완전히 에칭처리 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 점착층은 상기 절단부를 포함하는 상기 금속호일의 전면에 부착되는 유기전계발광소자의 제조방법.
제 5 항에 있어서,

상기 금속호일과 부착되는 상기 점착층의 타면에는 보호필름이 부착되며, 상기 보호필름은 상기 점착층과 상기 제 1 기판을 접착하기 전(前)에 제거되는 유기전계발광소자의 제조방법.