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KR100826011B1 - 디스플레이 소자 - Google Patents

디스플레이 소자 Download PDF

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Publication number
KR100826011B1
KR100826011B1 KR1020060103658A KR20060103658A KR100826011B1 KR 100826011 B1 KR100826011 B1 KR 100826011B1 KR 1020060103658 A KR1020060103658 A KR 1020060103658A KR 20060103658 A KR20060103658 A KR 20060103658A KR 100826011 B1 KR100826011 B1 KR 100826011B1
Authority
KR
South Korea
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protective layer
region
getter
cap
thickness
Prior art date
Application number
KR1020060103658A
Other languages
English (en)
Inventor
임광수
이정환
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to KR1020060103658A priority Critical patent/KR100826011B1/ko
Priority to EP06025587.4A priority patent/EP1916724B1/en
Priority to US11/637,775 priority patent/US8319423B2/en
Priority to CN200610170073A priority patent/CN100576560C/zh
Priority to JP2006344579A priority patent/JP4897468B2/ja
Priority to TW096100034A priority patent/TWI358962B/zh
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 의도하지 않은 외력에 의한 캡의 눌려짐 또는 자중에 의한 캡의 자연적인 처짐에도 불구하고 흡습제층과 구성 요소간의 직접적인 접촉이 일어나지 않도록 구성한 캡을 포함한 디스플레이 소자를 개시한다.
본 발명은, 기판; 기판에 형성된 픽셀부; 기판에 부착되는 제 1 영역 및 제 1 영역의 위치와 상이한 단차를 갖고 제 1 영역에 연결되며 픽셀부와 대응하는 제 2 영역을 포함하는 캡; 캡의 제 2 영역에 위치된 흡습제층; 및 흡습제층에 위치된 보호층을 포함하되, 보호층의 길이는 흡습제층의 길이보다 작거나 보호층의 폭은 흡습제층의 폭보다 작은 디스플레이 소자를 제공한다.
디스플레이 소자, 캡, 흡습제

Description

디스플레이 소자{Display device}
도 1은 유기 전계 발광 소자의 일부 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 평면도.
도 3는 도 2의 선 B-B를 따라 절취한 상태의 단면도로서, 본 발명의 각 실시예에 따른 디스플레이 소자의 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 보호층의 형상을 도시한 캡의 저면도.
도 5a는 도 4의 선 C-C을 따라 절취한 상태의 단면도.
도 5b는 도 5a의 대응 도면으로서, 다른 형상의 보호층을 도시한 단면도.
도 5c는 도 5a의 대응 도면으로서, 또 다른 형상의 보호층을 도시한 단면도.
도 5d는 도 5a의 대응 도면으로서, 또 다른 형상의 보호층을 도시한 단면도.
도 6은 보호층의 또 다른 형상을 도시한 캡의 저면도.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 디스플레이 소자에 대한 흡습 및 산소 흡습 기능 실험의 결과를 나타낸 그래프.
도 10 및 도 12는 게터의 두께 및 폭에 대한 보호층의 두께 및 폭의 백분율 변화에 따른 게터의 흡습량 변화를 나타낸 그래프.
도 11는 도 10의 그래프에서 각 시간에서의 각 시편의 흡습량을 수치화한 비교표.
도 13은 도 12의 그래프에서 각 시간에서의 각 시편의 흡습량을 수치화한 비교표
본 발명은 흡습제층과 소자 구성 요소와의 접촉을 방지할 수 있도록 구성된 캡을 포함한 디스플레이 소자에 관한 것이다.
디스플레이 소자의 한 종류인 유기 전계 발광 소자에서는, 도 1에 도시된 바와 같이 기판(1) 상에 픽셀부가 구성되며, 픽셀부를 구성하는 애노드 전극(2) 및 캐소드 전극(4)은 픽셀부의 외측에 형성된 데이터 라인 및 스캔 라인과 각각 연결된다. 데이터 라인과 스캔 라인의 각 단부는 기판(1)의 한 부분으로 집중되어 패드를 형성하게 된다.
이후, 실란트를 이용하여 캡을 기판(1)에 부착함으로써 픽셀부, 데이터 라인 및 스캔 라인은 외부와 격리된다(미설명 부호 "5"는 캐소드 전극(4)을 분리하기 위한 격벽이다).
유기 전계 발광 소자를 구성하는 각 구성 요소, 특히 애노드 전극(2) 상에 형성된 유기물층(3)은 온도 및 습도에 매우 취약하며, 따라서 외부 환경으로부터 소자 구성 요소를 보호하기 위하여 기판(1)에 캡을 부착한다.
도 1에 도시된 바와 같은 구성 요소가 캡에 의하여 외부와 격리되어 있는 구조를 갖고 있지만, 캡 부착 영역에서의 캡과 기판(1) 사이의 미세 간격을 통하여 외부의 습기 및 산소가 소자 내부 공간(즉, 캡과 기판 사이의 공간)으로 침투하는 것을 완전하게 차단하기는 어렵다.
이와 같은 경로를 통하여 소자 내부 공간으로 침투한 습기 및 산소를 제거하기 위하여 캡의 내부면에 흡습제층(이하, "게터"라 칭함)을 부착한다.
화학 재료로 이루어진 게터는 수분과의 화학 반응을 통하여 수분을 흡수하게 되며, 따라서 캡과 기판(1) 사이의 공간에 존재하는 수분이 제거된다. 이와 같은 게터의 흡습 기능에 의하여 소자의 각 구성 요소는 수분에 의한 영향을 받지 않는다.
이와 같은 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자의 테스트 과정에서, 캡의 표면에 진동, 충격 등과 같은 외력이 작용할 수 있다. 얇은 두께를 갖는 캡에 외력이 가해질 경우, 캡은 기판(1)을 향하여 눌려지게 된다.
한편, 소자의 대형화를 위해서는 캡의 면적 역시 넓어져야 하며, 이러한 조건에서는 얇은 두께 및 넓은 면적의 캡에서는 자연적인 처짐이 발생하게 된다.
이와 같이, 외력에 의하여 캡이 기판(1)을 향하여 눌려지는 경우, 또는 자연적인 처짐에 의하여 캡의 내면에 부착된 게터와 픽셀부의 캐소드 전극(4)이 접촉하게 된다.
화학 재료로 제조된 게터와 금속 재료로 구성된 캐소드 전극(4)의 접촉 부위에서는 화학 반응이 진행된다. 따라서 게터의 높은 화학적 활성도로 인하여 화학 반응이 촉진되어 캐소드 전극(4)이 손상되며, 심한 경우, 캐소드 전극(4)이 기판(1)에서 분리되는 소위 "필링(peeling) 현상"이 발생할 수 있다. 캐소드 전극(4) 의 손상 및 필링 현상은 소자 자체의 기능에 심각한 악영향을 초래하게 된다.
또한, 이러한 필링 현상이 발생되는 경우, 금속 재료로 이루어진 캐소드 전극(4)에서 금속 입자가 생성, 분리된다. 이러한 금속 입자들이 인접한 다른 캐소드 전극들 사이에 위치하게 되며, 따라서 금속 입자들은 캐소드 전속 전극들간의 쇼트를 유발하게 된다.
이러한, 현상은 격벽(5) 상에 형성된 금속층(도시되지 않음)에서도 동일하게 나타난다.
위와 같은 문제점은 소자에 대한 테스트 과정에서뿐만 아니라, 디스플레이 소자의 운반, 취급 및 사용 과정에서도 동일하게 발생한다.
본 발명은 흡습제층과 픽셀부의 구성 요소간의 접촉이 일어나지 않도록 구성한 디스플레이 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은, 기판; 기판에 형성된 픽셀부; 기판에 부착되는 제 1 영역 및 제 1 영역의 위치와 상이한 단차를 갖고 제 1 영역에 연결되며 픽셀부와 대응하는 제 2 영역을 포함하는 캡; 캡의 제 2 영역에 위치된 흡습제층; 및 흡습제층에 위치된 보호층을 포함하되, 보호층의 길이는 흡습제층의 길이보다 작거나 보호층의 폭은 흡습제층의 폭보다 작은 디스플레이 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 보호층은 흡습제층의 폭보다 작은 폭을 갖는다. 특히, 흡습제층과 보호층의 폭의 비율은 10:1 내지 2:1이며, 두께 비율은 10:1 내지 7:1이 바람직하다.
또한, 보호층은 캡의 제 2 영역의 중앙부에 대응하는 영역에서부터 외곽부로 갈수록 그 두께가 증가할 수 있으며, 이와 달리 보호층은 그 두께가 중심부에서 외곽부로 갈수록 점차적으로 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서의 캡을 구성하는 제 2 영역은 단일의 평면부로 이루어지거나, 단차가 다른 복수의 평면부를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 소자를 첨부한 도면을 통하여 상세히 설명한다. 한편, 이하의 설명에서는 디스플레이 소자의 한 종류인 유기 전계 발광 소자를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 유기 전계 발광 소자에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 소자의 평면도로서, 편의상 기판에 부착된 캡을 도시하지 않았다.
도 3은 도 2의 선 B-B을 따라 절취한 상태의 단면도이다. 본 발명에 따른 디스플레이 소자는 다수의 애노드 전극, 애노드 전극 상에 형성된 유기 발광층 및 유기 발광층 상에 형성된 캐소드 전극을 포함하는 픽셀부(100a)를 포함하며, 애노드 전극과 캐소드 전극은 픽셀부(100a) 외측에 형성된 데이터 라인(112) 및 스캔 라인(114)과 각각 연결된다.
데이터 라인(112)과 스캔 라인(114)의 각 단부는 기판(100)의 한 부분으로 집중되어 패드(111)를 형성하거나, 또는 패드를 구성하지 않고 데이터 라인과 스캔 라인의 각 단부가 소자 구동부에 연결될 수 있다.
기판(100) 상에 픽셀부(100a) 및 데이터 라인(112)과 스캔 라인(114)을 형성 한 후, 실란트를 이용하여 캡(120)을 기판(100)의 외곽부(113; 이하, "캡 부착 영역"이라 정의함)에 부착함으로써 픽셀부(100a), 데이터 라인(112) 및 스캔 라인(114)은 외부와 격리된다.
본 발명의 한 실시예에 따른 디스플레이 소자에 사용된 캡(120)은 실란트(도시되지 않음)에 의하여 기판(100)의 캡 부착 영역(113)에 부착되는 제 1 영역(121), 제 1 영역(121)과 상이한 평면상에 위치하고 기판(100)에 형성된 픽셀부(100a)와 대응하는 제 2 영역(122) 및 제 1 영역(121)과 제 2 영역(122)을 연결하는 연결 영역(123)으로 구분된다.
한편, 도 3에서는 픽셀부(100a)와 대응하는 제 2 영역(122)이 단일의 평면부로 이루어져 있음을 도시하고 있으나, 캡(120)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 즉, 제 2 영역(122)은 서로 높이(즉, 픽셀부(100a)로부터의 높이) 차이를 갖는 복수의 평면부를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 사용된 디스플레이 소자용 캡(120)에서는, 픽셀부(100a)와 대응하는 제 2 영역(122) 내면에 부착된 흡습제층(130; 이하, "게터(getter)"라 정의함)의 일부 영역에 보호층(140)이 형성(부착)된다.
한편, 위의 설명 및 도 3에서는 게터(130)가 제 2 영역(122)에 부착된 상태를 도시하고 설명하였지만, 제 1 영역(121)을 제외한 모든 영역에 게터(130)가 부착될 수 있음은 물론이다.
보호층(140)은 게터(130)와 픽셀부(100a)에 형성된 캐소드 전극의 접촉을 차단하는 요소로서, 보호층(140)의 구체적인 형상을 도 4를 통하여 설명한다.
도 4는 도 3에 도시된 캡(120)의 저면도로서, 게터(130)에 대한 보호층(140)의 형성 위치를 도시하고 있다.
도 5a는 도 4의 선 C-C을 따라 절취한 상태의 단면도로서, 도 5a는 도 4와 일치시키기 위하여 게터(130)의 상부에 보호층(140)이 위치한 상태로 도시하였으며, 또한 캡(120)의 제 2 영역(122)의 일부만을 도시하였다.
한편, 이하의 설명에서는, 보호층(140) 및 게터(130)의 가로 방향 길이(Ls 및 LG)를 "길이"로, 세로 방향 길이(Ws 및 WG)를 "폭"으로 정의한다.
전술한 바와 같이, 캡(120)의 제 2 영역(122)의 내면에는 게터(130)가 부착되어 있으며, 보호층(140)은 게터(130)의 소정 영역에 부착된다.
본 발명의 일 실시예에서는, 보호층(140)은 그 길이(Ls)가 게터(130)의 길이(LG)와 동일하며, 폭(Ws)는 게터(130)의 폭(WG)보다는 작다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 게터(130)의 외곽부 중 일정 면적의 상부 및 하부 영역(도 4 기준; P1 및 P2)만이 보호층(140)과 대응하지 않은 상태에서 외부로 노출된다.
한편, 게터(130)의 흡습 기능에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 보호층(140)의 폭(즉, 면적)이 결정된다. 제한되지는 않으나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 캡에서, 게터(130)의 폭에 대한 보호층(140)의 폭의 비율(즉, WG:Ws)은 10:1 내지 2:1의 범위이다. 이에 대한 구체적인 이유는 추후 설명한다.
만일 게터(130)의 폭에 대한 보호층(140)의 폭의 비율이 10:1보다 클 경우, 보호층(140)의 면적이 지나치게 좁게되며, 따라서 보호층(140)은 그 기능, 즉 게 터(130)와 픽셀부(100a)의 접촉 방지 기능을 효과적으로 수행할 수 없다.
반대로, 게터(130)의 폭에 대한 보호층(140)의 폭의 비율이 2:1보다 작을 경우, 보호층(140)의 면적이 상대적으로 넓어지게 되며, 이러한 조건에서는 보호층(140)이 게터(130)의 표면 대부분을 덮기 때문에 게터(130)의 흡습 기능을 저하시키게 된다. 그러나, 위와 같은 조건에서도 보호층(140)의 두께가 얇을 경우, 수분이 보호층(140)을 뚫고 게터(130)에 흡수될 수 있다. 또한 보호층(140)을 투수성을 갖는 재료로 구성하는 경우에도 수분이 소정의 두께를 갖는 보호층(140)을 통과하여 게터(130)에 흡수될 수 있다.
위와 같은 조건 하에서의 게터(130)에 부착된 보호층(140)의 기능을 도 3 및 도 4를 통하여 설명하면 다음과 같다.
유기 전계 발광 소자의 테스트 과정 또는 취급 과정에서, 얇은 두께를 갖는 캡(120)에 진동, 충격 등과 같은 외력이 가해질 경우 또는 자연적인 처짐에 의하여 캡(120), 특히 비교적 넓은 면적의 제 2 영역(122)은 기판(100)을 향하여 눌려지게 된다(도 3의 점선 L2).
그러나, 캡(120)의 제 2 영역(122)이 픽셀부(100a)를 향하여 눌려지거나 처질지라도 게터(130)는 그 표면에 부착된 보호층(140)에 의하여 픽셀부(100a)의 캐소드 전극과 접촉되지 않는다.
이와 같이, 보호층(140)에 의하여 금속 재료로 이루어진 캐소드 전극과 화학 물질인 게터(130)의 직접적인 접촉이 방지됨으로써 캐소드 전극은 손상되지 않는다. 한편, 캐소드 전극과 보호층(140)이 서로 접촉할지라도 보호층(140)이 절연성 (비전도성) 재료로 구성되어 있기 때문에 인접한 캐소드 전극 간에 쇼트(short)는 일어나지 않는다. 또한, 절연성 재질의 보호층(140)은 그 거칠기 및 강도가 금속보다 작기 때문에 접촉하는 캐소드 전극이 손상되는 현상이 발생되지 않는다.
이러한 형상의 보호층(140)이 부착될지라도 게터(130)는 그 외곽 부분(P1 및 P2)이 노출되며, 따라서 캡 부착 영역(113)을 통하여 유입되는 수분(실란트에 함유된 수분 포함)이 곧바로 게터(130)에 흡수된다. 또한, 위에서 설명한 바와 같이, 보호층(140)의 두께가 얇거나, 보호층(140)이 투수성을 갖는 절연성 재료로 이루어진 경우, 소자 내부에 존재하는 수분은 보호층(140)을 뚫고 게터(130)에 흡수된다.
보호층(140)의 위와 같은 기능들, 즉 게터(130)와 픽셀부(100A)에 형성된 캐소드 전극 간의 접촉 억제, 캐소드 전극 간의 쇼트 발생 방지 및 게터(130)의 흡습 기능 유지를 위하여 보호층(140)을 전기적 절연성 및 투수성을 갖는 에폭시 계열의 재료 또는 폴리이미드(polyimide)로 구성하는 것이 바람직하다.
이러한 물리적 특성을 갖는 에폭시 계열의 재료로서, 제한되지는 않지만, 기능성 모노머(monomer)인 트리메틸 프로판 트리아크릴레이트(TMPTA; trimethylolpropane triacrylate)와 에폭시 아크릴레이트(expoxy arylate)의 혼합물, 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르 디아크릴레이트(1,4-BDGEDA; butanediol diglycidyl ether diacrylate), 폴리부타디엔(polybutadien), 폴리부타디엔 아클릴레이트(polybutadien acrylate) 또는 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(PEGDA; polyethylene glycol diacrylate)를 예를 들 수 있다.
도 5b는 도 5a의 대응 도면으로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레 이 소자에서의 보호층을 도시한 단면도이다. 위에서 설명한 바와 같이, 투수성을 갖는 재료로 이루어진 보호층을 형성함과 동시에 도 5b에 도시된 바와 같이 보호층(240)을 관통하는 적어도 하나의 개구(241)를 형성하는 경우, 수분이 이 개구(241)를 직접적으로 통과하여 게터(130)에 도달함으로써 게터(130)의 흡습 기능이 더욱 향상된다.
특히, 보호층(240)이 투수성이 없는 재료로 이루어진 경우에도 수분은 각 관통 개구(241)를 통과하여 게터(130)에 도달하기 때문에 게터(130)에 의한 흡습 효과를 충분히 얻을 수 있음은 물론이다.
한편, 보호층(140 또는 240)은 디스플레이 소자의 규격에 따라 그 폭 및 두께를 다양하게 결정할 수 있다. 즉, 게터(130)와 픽셀부(100a; 즉, 캐소드 전극) 간에 소정의 간격이 유지되는 범위 내에서 보호층(140 또는 240)의 두께를 결정하여야 하며, 또한 게터(130)의 흡습 및 산소 흡수 기능에 영향을 주지 않는 범위 내에서 그 폭을 결정한다. 이에 대한 설명은 추후 설명한다.
여기서, 위에서 설명한 바와 같이, 캡(120)에 외력이 가해질 때 처짐량이 가장 크게 나타나는 제 2 영역(122)의 중심부와 보호층(140, 240)의 중심부가 대응하도록 보호층(140 또는 240)을 게터(130)에 형성(또는 부착)하는 것이 바람직하다.
도 5c는 도 5a의 대응 도면으로서, 본 발명의 또 다른 실시예에서의 보호층(340)을 도시한 단면도이다. 도 5c에 도시된 보호층(340)의 구성적인 특징은 위치에 따라 그 두께를 달리한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 캡(120)의 제 2 영역(122)의 전체 영역 중에서 변 형량이 가장 크게 나타나는 부분은 중앙부이다. 따라서 제 2 영역(122)에 큰 외력이 작용하는 경우, 제 2 영역(122)의 중앙부에 대응하는 보호층이 픽셀부(도 4의 100a)를 과도한 압력으로 누르게 되며, 이로 인하여 픽셀부(100a)를 구성하는 요소가 압력에 의하여 손상될 우려가 있다.
이를 방지하기 위하여, 즉 보호층과 픽셀부의 과도한 접촉을 방지하기 위하여 도 5c에 도시된 바와 같이 보호층(340)은 제 2 영역(122)의 중앙부에 대응하는 중앙 부분에서부터 외곽부로 갈수록 그 두께가 점차적으로 증가되는 형상을 갖는 것이 가능하다.
이러한 형상의 보호층(340)에서는 캡(120)의 제 2 영역(122)의 중앙부가 과도하게 변형, 즉 픽셀부(100a)를 향하여 과도하게 처지는 경우에도 보호층(340)의 대응 영역은 픽셀부(100a)에 접촉하지 않는다. 따라서 픽셀부(100a)를 구성하는 구성 요소가 압력에 의하여 손상되는 문제점은 발생하지 않는다.
도 5d는 도 5a의 대응 도면으로서, 또 다른 형상의 보호층을 도시한 단면도이다. 도 5c에 도시된 보호층(340)과 달리, 도 5d에 도시된 보호층(340a)은 그 중심이 캡(120), 특히 제 2 영역(122)의 중앙부(Ca)와 일치하지 않은 상태로 게터(130)에 부착되어 있다. 이와 같은 상태에서 보호층(340a)은 캡(120)의 제 2 영역(122)의 중앙부에 대응하는 영역에서부터 외곽부로 갈수록 그 두께가 증가한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 사용된 보호층의 또 다른 형상을 도시한 캡의 저면도로서, 다각형, 예를 들어 사각형 보호층(440)의 에지(edge)가 게터(130) 상에 위치하고 있음을 도시하고 있다. 이러한 보호층(440)에 의하여 게터(130)의 모든 외곽부는 외부로 노출된다.
캡(120)에 작용하는 외력에 의하여 제 2 영역(122)이 기판(100)을 향하여 눌려지는 경우, 수평면이 아닌 경사진 구조의 연결부(123)는 지지대의 기능을 수행하게 되며, 따라서 제 2 영역(122)의 외곽부에는 외력이 거의 작용하지 않는다.
이러한 조건에 의하여, 도 3의 점선 "L2"로 나타낸 바와 같이, 캡(120)의 제 2 영역(122)의 중앙부에서 가장 큰 양의 눌려짐(처짐)이 나타나며, 외곽부로 갈 수록 눌려짐 양의 줄어든다.
따라서, 도 6에서와 같이 게터(130)의 영역 중에서, 외곽부를 제외한 영역, 즉 캡(120)의 제 2 영역(122)의 중앙부(즉, 눌려짐이 가장 크게 나타나는 부분)와 대응하는 영역에만 보호층(440)을 형성하더라도, 게터(130)와 픽셀부(100a)의 캐소드 전극 간의 접촉을 완전하게 방지할 수 있다. 즉, 위와 같은 조건을 만족한다면, 보호층(440)의 각 에지부의 위치는 제한되지는 않는다.
이러한 점을 고려하여, 게터(130)에 부착되는 보호층의 형상을 결정하였다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 게터(130)에 부착된 보호층(440)은 그 길이 및 폭이 게터(130)의 길이 및 폭보다 작다. 따라서, 게터(130)의 전체 외곽부는 보호층(440)과 대응하지 않고 외부로 노출된다.
도 4에 도시된 보호층(140)과 비교하여, 보호층(440)의 형성 면적을 최소화함으로써 보호층(440)에 의하여 게터(130)의 기능, 즉 흡습 기능이 제한되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 게터(130)와 픽셀부(100a)의 캐소드 간의 접촉을 방지하기 위한 보호층(440)의 형성 면적을 최소화함으로써 게터(130)의 흡습 작용을 최대로 유 지할 수 있는 것이다.
여기서, 위에서 설명한 바와 같이, 캡(120)에 외력이 가해질 때 처짐량이 가장 크게 나타나는 제 2 영역(122)의 중심부와 보호층(440)의 중심부가 대응하도록 보호층(440)을 게터(130)에 형성하는 것이 바람직하다. 한편, 도 6에 도시된 보호층(440)의 기능은 도 4에 도시된 보호층(140)의 기능과 동일하며, 따라서 이에 대한 설명은 생략한다.
여기서, 각 도면 및 이에 대한 설명에서는, 보호층(140, 240, 340, 340a 및 440)이 단일의 연속적인 층으로 형성되어 있음을 도시하고 설명하고 있으나, 보호층의 구성은 이에 제한되지 않는다. 즉, 선택된 재료를 이용하여 2층 이상의 복층 구조로 보호층을 형성할 수 있음은 물론이다.
이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 설명한다.
[실시예]
도 4에 도시된 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자용 캡을 제조하였으며, 그 구체적인 조건은 하기 표 1과 같다.
금속 캡의 규격 게터 규격 (폭×길이) 보호층 규격 (폭×길이) 캡 두께: 보호층 두께
비교예 44mm ×32.75mm 9mm×17mm 없음 10㎛ : -
실시예 1 44mm ×32.75mm 9mm×17mm 4.5mm×17mm 10㎛ : 1.0㎛
실시예 2 44mm ×32.75mm 8mm×14mm 4.0mm×17mm 10㎛ : 1.0㎛
상기 표 1에 기재된 비교예, 실시예 1 및 실시예 2에 따른 소자 20개, 24개 및 24개를 각각 선정한 후, 소자의 캡에 5kg, 10kg, 15kg 및 20kg의 하중을 각각 가였다.
캡에 가해진 하중을 제거한 후, 각 소자에 대한 라인 불량(line defect) 여부에 대한 검사를 실시하였으며, 그 검사 결과는 하기 표 2와 같다.
힘 (단위 : Kg)
5 10 15 20
비교예 1 X 라인불량 라인불량 *
2 X 라인불량 라인불량 *
3 X 라인불량 * *
4 X X * *
5 X X * *
실시예 1 1 X X X 라인불량
2 X X X X
3 X X X X
4 X X X X
5 X X X X
6 X X X X
실시예 2 1 X X X X
2 X X X 라인불량
3 X X X X
4 X X X X
5 X X X X
6 X X X X
* : 위의 결과에서, 비교예에 따른 제 1 및 제 2 소자는 캡에 15kg의 힘을 가한 후 실시한 측정 검사 결과 모두 라인 불량으로 판정되었으며, 따라서 비교예에 따른 잔여 소자들에 대해서는 15kg 및 20kg의 하중을 가하는 실험을 생략하였다.
X : 위의 표에서 "X"는 해당 소자가 라인 불량 없이 정상적으로 발광하고 있음을 의미한다.
표 2에 기재된 "라인 불량"은 게터와 금속 전극(캐소드 전극)의 접촉으로 인하여 금속 전극이 손상 또는 기판에서 분리되었음을 나타내며, 이는 소자에 대한 점등 검사시 손상된 금속 전극에 대응하는 픽셀이 정상적으로 발광하지 않았음을 것을 의미한다.
표 2를 통하여 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 12개의 모든 소자에서는 10kg 및 15kg의 하중이 작용하는 경우에도 라인 불량이 발생하지 않았으며, 특히 20kg의 하중이 작용하는 경우에도 약 16%(12개 소자중 2개 소자)의 매우 낮은 라인 불량율이 발생하였다.
이러한 결과는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 소자에서, 보호층에 의하여 게터와 금속 전극의 접촉이 이루어지지 않아 금속 전극의 손상 및 들뜸 현상이 크게 개선되었음을 의미한다.
도 7 내지 도 9는 비교예와 실시예 1 및 2에 대한 흡습 기능 및 산소 흡수 기능을 측정한 결과를 나타낸 그래프도로서, 각 도면에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 7a는 25℃의 온도 및 60%의 습도 조건 하에서 실시예 1에 따른 6개 소자에서의 평균 흡습 속도 및 비교예에 따른 5개 소자에서의 평균 흡습 속도를 나타낸 그래프로서, 점선은 정상 소자임을 판단하는 기준 흡습 속도를 나타낸다.
도 7b는 25℃의 온도 및 60%의 습도 조건 하에서 실시예 2에 따른 6개 소자에서의 평균 흡습 속도 및 비교예에 따른 5개 소자에서의 평균 흡습 속도를 나타낸 그래프로서, 점선은 정상 소자임을 판단하는 기준 흡습 속도를 나타낸다.
도 7a 및 도 7b에서는 실시예 1 및 2에 따른 소자에서의 흡습 속도가 비교예에 따른 소자에서의 흡습 속도 및 기준 흡습 속도보다는 낮게 나타난다.
도 8a는 가혹 조건인 32℃의 온도 및 83%의 습도 조건 하에서 실시예 1에 따른 6개 소자에서의 누적 흡습량 및 비교예에 따른 5개 소자에서의 누적 흡습량을 나타낸 그래프로서, 시간 경과에 따른 누적 흡습량의 변화 상태를 나타낸다.
또한, 도 8b는 32℃의 온도 및 83%의 습도 조건 하에서 실시예 2에 따른 6개 소자에서의 누적 흡습량 및 비교예에 따른 5개 소자에서의 누적 흡습량을 나타낸 그래프이다.,
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 비교예에 따른 소자와 비교하여 실시예 1 및 2에 따른 소자들은 초기에는 누적 흡습량이 적지만, 시간이 경과함에 따라, 즉 약 450분 이후에는 비교예에 따른 소자와 누적 흡습량에 있어서 차이가 없음을 알 수 있다. 이는 표면에 보호층이 부착되어 있음에도 불구하고 게터가 흡습 기능을 정상적으로 수행하고 있음을 나타낸다.
각 소자의 산소 흡수 능력을 표시한 도 9의 좌측부는 실시예 2에 따른 소자를 구성하는 게터(보호층이 부착된 상태임) 5개 및 비교예에 따른 소자를 구성하는 게터(보호층이 부착되지 않은 상태임) 5개를 80℃의 온도 및 약 4%의 산소 분위기의 바이알 내부에 24시간 동안 위치시킨 후 측정한 평균 산소 흡수량을 측정한 결과를 나타낸다. 여기서, 도 9의 좌측부에 기재된 기준값 1.2는 8mm×14mm 규격의 게터가 기본적으로 흡수해야만하는 기준 산소 흡수량을 나타낸다.
도 9에서, 우측부는 실시예 1에 따른 소자를 구성하는 게터(보호층이 부착된 상태임) 5개 및 비교예에 따른 소자를 구성하는 게터(보호층이 부착되지 않은 상태임) 5개를 80℃의 온도 및 약 4%의 산소 분위기의 바이알 내부에 24시간 동안 위치시킨 후 측정한 평균 산소 흡수량을 측정한 결과를 나타낸다. 여기서, 도 9의 우측부에 기재된 기준값 1.64는 9mm×17mm 규격의 게터가 기본적으로 흡수해야만하는 기준 산소 흡수량을 나타낸다.
한편, 도 9의 좌측부 및 우측부에서 비교예의 산소 흡수량 및 기준 산소 흡수량은 어느 정도 차이가 있다. 이러한 차이는 시간 간격을 두고 실시되는 각 실험의 조건, 예를 들어 산소 함유량(체적 비율)의 차이에 의하여 나타난다.
도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 적용된 게터는 그 산소 흡수량이 비교예에 적용된 게터의 산소 흡수량보다 0.6%(실시예 2) 내지 0.7%(실시예 1)보다 작게 나타나지만, 기준 산소 흡수량을 크게 초과한다. 이는, 표면에 보호층이 부착되어 있음에도 불구하고 게터가 산소 흡수 기능을 정상적으로 수행하고 있음을 나타낸다.
게터에 보호층이 부착되어 있음에도 불구하고 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 소자에서는 흡습 및 산소 흡수라는 게터의 기본적인 기능이 보호층에 의하여 큰 영향을 받지 않고 않음을 도 7, 도 8 및 도 9를 통하여 알 수 있다.
이하의 설명에서는 실시예 2에 나타난 소자를 통하여 게터와 보호층의 폭 및 두께의 비율 관계에 대하여 설명한다.
게터의 두께와 보호층의 두께의 관계
표 1에 설명된 실시예 2에 다른 소자에서는 금속 캡의 규격이 44mm×32.75mm이며, 캡에 부착된 게터의 규격은 8mm(폭)×14mm(길이)×0.3mm(두께)이다.
이와 같은 규격의, 보호층이 부착되지 않은 게터 및 서로 다른 두께 및 폭을 갖는 10개의 보호층이 각각 부착된 게터 등, 총 11개의 게터(이하, "시편"이라 칭함)를 이용하여 흡습 실험을 실시하였으며, 시간 경과에 따른 각 시편의 흡습량의 변화를 도 10의 그래프로 나타내었다.
본 실험에 사용된 게터에 부착된 보호층의 규격(두께 및 폭의 비율)은 하기의 표 3과 같다.
시편번호 게터의 두께에 대한 보호층의 두께의 백분율(%) 게터의 폭에 대한 보호층의 폭의 백분율(%)
1 보호층 미부착 보호층 미부착
2 10 100
3 10 50
4 15 100
5 15 50
6 20 100
7 20 50
8 30 100
9 30 50
10 50 100
11 50 50
한편, 시편 1은 보호층이 부착되지 않은 게터를 나타내며, 도 10에서의 "기준 시편"은 최적의 흡습량을 갖는 기준 시편(게터)을 의미한다. 여기서, 기준 시편의 흡습량의 약 80% 정도의 흡습량을 가질 경우 게터가 정상적인 흡습 기능을 갖는 것으로 간주된다.
한편, 도 11는 도 10의 그래프에서 각 시간에서의 각 시편의 흡습량을 수치화한 비교표로서, 도 10 및 도 11에 나타난 바와 같이, 최적의 흡습량을 갖는 "기준 시편"의 흡습량에 가장 인접한 흡습량을 갖는 시편은 "시편 3" 및 "시편 5"으로서, 각 시편은 흡습 실험 180분 후에 기준 시편의 흡습량(즉, 약 4.5 mgWater)의 80% 정도의 흡습량(3.48 내지 3.59 mgWater)을 나타낸다.
시편 3 및 시편 5에서의 게터의 두께에 대한 보호층의 두께 백분율은 10% 및 15%이다.
도 10 및 도 11에 나타난 결과를 통하여, 게터의 두께에 대한 보호층의 두께 백분율이 10% 내지 15%(즉, 게터의 두께에 대한 보호층의 두께 비율은 10:1 내지 7:1)가 가장 바람직한 것임을 알 수 있다.
한편, 게터의 두께의 10% 및 15%의 두께를 갖는 "시편 2" 및 "시편 4"는 동일한 두께를 갖고 있음에도 불구하고 "시편 3" 및 "시편 5"과 비교하여 흡습량이 현저하게 낮은 상태로 나타난다.
이러한 결과는 게터의 폭에 대한 보호층의 폭의 비율에 따라 게터의 흡습량이 변화한다는 것을 나타내는 것으로서, 게터의 폭에 대한 보호층의 폭의 백분율 변화에 대한 흡습량 변화 실험 결과를 도 12 및 도 13을 이용하여 설명한다.
게터의 폭과 보호층의 폭의 관계
도 10의 결과를 통하여 게터의 두께에 대한 보호층의 두께 백분율이 10% 및 15%인 경우, 게터가 최적의 흡습 기능을 갖고 있음을 알 수 있었다. 이러한 최적의 두께 비율 중에서 15%의 두께 비율을 유지한 상태에서 게터의 폭에 대한 보호층의 폭의 백분율을 달리하여 게터의 흡습 실험을 실시하였으며, 그 결과를 도 111에 도시하였다.
규격이 8mm(폭)×14mm(길이)×0.3mm(두께) 규격의, 보호층이 부착되지 않은 게터 및 두께는 동일하지만 폭이 서로 다른 10개의 보호층이 각각 부착된 게터 등, 총 11개의 게터(이하, "시편"이라 칭함)를 이용하여 흡습 실험을 실시하였으며, 시간 경과에 따른 각 시편의 흡습량의 변화를 도 12에 도시하였다.
본 실험에 사용된 게터에 부착된 보호층의 규격(두께 및 폭)은 하기의 표 4와 같다.
시편번호 게터의 두께에 대한 보호층의 두께 백분율(%) 게터의 폭에 대한 보호층 폭의 백분율(%)
기준 시편 보호층 미부착 보호층 미부착
1 15 100
2 15 90
3 15 80
4 15 70
5 15 60
6 15 50
7 15 40
8 15 30
9 15 20
10 15 10
한편, 본 실험에서의 기준 시편 1은 보호층이 부착되지 않은, 최적의 흡습량을 갖는 게터를 나타내며, 도 12의 그래프에서 "기준 시편"으로 표시하였다. 여기서, 기준 시편의 흡습량의 약 80% 정도의 흡습량을 가질 경우 게터가 정상적인 흡습 기능을 갖는 것으로 간주된다.
한편 도 13은 도 12의 그래프에서 각 시간에서의 각 시편의 흡습량을 수치화한 비교표이다.
도 12 및 도 13을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 최적의 흡습량을 갖는 "기준 시편"의 흡습량에 가장 근접한 흡습량을 갖는 시편은 시편 6, 7, 8, 9 및 10으로서, 각 시편은 흡습 실험 180분 후에 기준 시편의 흡습량(즉, 약 4.5 mgWater)의 80% 정도의 흡습량(3.7523 내지 4.29923 mgWater)을 나타낸다..
시편 6, 7, 8, 9 및 10에서의 게터의 폭에 대한 보호층의 폭의 백분율은 각각 50%, 40%, 30%, 20% 및 10%로서, 본 실험 결과를 통하여 게터의 폭에 대한 보호층의 폭의 백분율이 10% 내지 50%(즉, 게터의 폭에 대한 보호층의 폭의 비율은 2:1 내지 10:1)가 가장 바람직한 것임을 알 수 있다.
위에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상과 같은 본 발명은 캡에 외력이 작용할 때, 또는 자연적인 처짐으로 인한 캡의 눌려짐으로 인하여 야기되는 흡습제층과 금속 전극 간의 직접적인 접촉을 흡습제층 표면에 부착된 보호층를 통하여 방지할 수 있으며, 이로 인해 디스플레이 소자의 기능 면에서 안정성을 확보할 수 있다.

Claims (17)

  1. 기판;
    상기 기판에 형성된 픽셀부;
    상기 기판에 부착되는 제 1 영역 및 상기 제 1 영역의 위치와 상이한 단차를 갖고 상기 제 1 영역에 연결되며 상기 픽셀부와 대응하는 제 2 영역을 포함하는 캡;
    캡의 상기 제 2 영역에 위치된 흡습제층; 및
    상기 흡습제층에 위치된 보호층을 포함하되,
    상기 보호층의 길이는 상기 흡습제층의 길이보다 작거나 상기 보호층의 폭은 상기 흡습제층의 폭보다 작은 디스플레이 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보호층은 절연 재료로 구성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 절연 재료는 에폭시 계열의 재료 또는 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 에폭시 계열의 재료는 기능성 모노머(monomer)인 트리메틸 프로판 트리아크릴레이트(TMPTA; trimethylolpropane triacrylate)와 에폭시 아크릴레이트(expoxy arylate)의 혼합물, 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르 디아크릴레이트(1,4-BDGEDA; butanediol diglycidyl ether diacrylate), 폴리부타디 엔(polybutadien), 폴리부타디엔 아클릴레이트(polybutadien acrylate) 또는 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(PEGDA; polyethylene glycol diacrylate) 중 어느 하나인 디스플레이 소자.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 흡습제층의 폭과 상기 보호층의 폭의 비율은 10:1 내지 2:1인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 흡습제층의 두께와 상기 보호층의 두께 비율은 10:1 내지 7:1인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 보호층의 일부 영역의 두께는 나머지 영역의 두께와 상이한 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 보호층의 두께는 상기 제 2 영역의 중앙부에 대응하는 영역에서 외곽부로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 보호층의 두께는 상기 보호층의 중앙부를 기준으로 상기 보호층의 외곽부로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 영역은 하나의 평면 영역인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 영역은 상이한 단차를 갖는 복수의 평면부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 보호층은 표면 상에 적어도 하나의 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 보호층은 하나의 연속적인 층인 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 픽셀부는 기판 상에 형성된 애노드 전극, 애노드 전극 상에 형성된 유기 발광층 및 유기 발광층 상에 형성된 캐소드 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.
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