KR101744875B1

KR101744875B1 - 유기발광소자

Info

Publication number: KR101744875B1
Application number: KR1020110068487A
Authority: KR
Inventors: 신영훈; 김명섭; 신홍대
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2017-06-09
Anticipated expiration: 2031-07-11
Also published as: KR20130007871A

Abstract

본 발명은 유기발광소자에 관한 것으로, 특히, 외부로부터의 수분 및 산소의 침투방지를 위한 유기발광소자에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 유기전계발광 다이오드 상부에 패시베이션층을 형성하고, 기판과 인캡기판을 제 1 내지 제 3 접착층으로 이루어지는 접착층을 통해 인캡슐레이션(encapsulation)하는 것이다.
이를 통해, 외부로부터 수분 및 산소가 유기전계발광 다이오드 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있어, 전극층의 산화 및 부식을 방지하며, 전류 누설 및 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 화소 불량 및 수명 감소가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

유기발광소자{Organic light emitting diodes}

본 발명은 유기발광소자에 관한 것으로, 특히, 외부로부터의 수분 및 산소의 침투방지를 위한 유기발광소자에 관한 것이다.

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), 유기발광소자(organic light emitting diodes : OLED)와 같은 평판표시장치가 널리 연구되며 사용되고 있는 추세이다.

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

그리고, 액정표시장치에 비해 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 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 OLED는 유기전계발광 다이오드를 통해 발광하는 자발광소자로서, 유기전계발광 다이오드는 유기발광현상을 통해 발광하게 된다.

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 구동 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 유기전계발광 다이오드를 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 유기전계발광 다이오드는 수분과 산소에 매우 민감하기 때문에 대기 중의 수분과 산소로부터 유기전계발광 다이오드를 보호하기 위한 OLED(10)의 인캡슐레이션(encapsulation)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

여기서, OLED(10) 내부로 산소나 수분이 유입되는 경우, 전극층의 산화 및 부식이 발생하게 되며, 이와 같은 경우 전류 누설 및 단락이 발생할 위험이 커지고, 화소 불량이 발생하여 결국 OLED(10) 자체의 수명을 떨어뜨리는 문제가 있다.

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

이를 통해, 전극층의 산화 및 부식을 방지하며, 전류 누설 및 단락이 발생하는 것을 방지하고자 하는 것을 제 2 목적으로 하며, 화소 불량 및 수명 감소가 발생하는 것을 방지하고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 구동 박막트랜지스터와 유기전계발광 다이오드가 형성된 제 1 기판과; 상기 유기전계발광 다이오드 상부에 형성되어 상기 제 1 기판 전면을 덮도록 형성되며, 제 1 및 제 2 접착층을 포함하는 접착층과; 상기 접착층을 통해 상기 제 1 기판과 이격되어 합착되는 제 2 기판을 포함하는 유기발광소자를 제공한다.

이때, 상기 접착층은 상기 제 2 접착층 상부로 제 3 접착층을 더욱 포함하며, 상기 유기전계발광 다이오드와 상기 제 1 접착층 사이에는 실리콘산화막(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 산화질화막(SiON), 알루미늄 산화물(AlOx), 질화알루미늄(Alon), TIO, ZnO의 무기물질로 이루어지는 패시베이션층(passivation layer)을 포함한다.

그리고, 상기 제 2 접착층은 갈륨(Ga), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 규소(Si) 및 마그네슘(Mg) 중 적어도 하나의 무기물질의 금속물질 또는 실리콘산화막(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 산화질화막(SiON), 알루미늄 산화물(AlOx), 질화알루미늄(Alon), TIO, ZnO중 적어도 하나의 무기물질로 이루어지는 무기물 충진제(filler)를 포함하며, 상기 제 2 접착층은 아크릴레이트 모노머(acrylate monomer), 페닐아세틸렌(phenylacetylene), 디아민(diamine), 디안하이드라이드(dianhydride), 실롯산(siloxane), 실란(silane), 파릴렌(parylene), 올레핀계 고분자(polyethylene, polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 플루오르수지(fluororesin) 및 폴리실록산(polysiloxane)중 적어도 하나의 유기물질로 이루어지는 유기물 충진제를 포함한다.

그리고, 상기 금속물질 또는 상기 무기물 충진제의 함량은 5 ~ 30%이며, 상기 제 2 접착층의 두께는 5 ~ 15㎛이다.

이때, 상기 제 1 및 제 3 접착층은 각각 3 ~ 10㎛의 두께를 갖는다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 유기전계발광 다이오드 상부에 패시베이션층을 형성하고, 기판과 인캡기판을 제 1 내지 제 3 접착층으로 이루어지는 접착층을 통해 인캡슐레이션(encapsulation)함으로써, 이를 통해, 외부로부터 수분 및 산소가 유기전계발광 다이오드 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있어, 전극층의 산화 및 부식을 방지하는 효과가 있며, 전류 누설 및 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 화소 불량 및 수명 감소가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 액티브 매트릭스 타입 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널 타입 OLED의 일부를 도시한 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

-제 1 실시예-

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

설명에 앞서, OLED(100)는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 하부 발광방식은 안정성 및 공정이 자유도가 높아, 하부 발광방식에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이하 본 발명에서는 하부 발광방식을 일예로 설명하도록 하겠다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 OLED(100)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된 기판(101)과, 인캡슐레이션을 위한 인캡기판(102)으로 구성된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 기판(101) 상의 화소영역(P)에는 반도체층(103)이 형성되는데, 반도체층(103)은 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(103a) 그리고 액티브영역(103a) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)으로 구성된다.

이러한 반도체층(103) 상부로는 게이트절연막(105)이 형성되어 있다.

게이트절연막(203) 상부로는 반도체층(103)의 액티브영역(103a)에 대응하여 게이트전극(107)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선이 형성되어 있다.

또한, 게이트전극(107)과 게이트배선(미도시) 상부 전면에 제 1 층간절연막(109a)이 형성되어 있으며, 이때 제 1 층간절연막(109a)과 그 하부의 게이트절연막(105)은 액티브영역(103a) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b)을 구비한다.

다음으로, 제 1, 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b)을 포함하는 제 1 층간절연막(109a) 상부로는 서로 이격하며 제 1, 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(103b, 103c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극(113, 115)이 형성되어 있다.

그리고, 소스 및 드레인전극(113, 115)과 두 전극(113, 115) 사이로 노출된 제 1 층간절연막(109a) 상부로 드레인전극(115)을 노출시키는 드레인콘택홀(117)을 갖는 제 2 층간절연막(109b)이 형성되어 있다.

이때, 소스 및 드레인 전극(113, 115)과 이들 전극(113, 115)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(103b, 103c)을 포함하는 반도체층(103)과 반도체층(103) 상부에 형성된 게이트전극(107)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다.

한편, 도면에 나타나지 않았지만, 게이트배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(미도시)이 형성되어 있다. 그리고, 스위칭 박막트랜지스터(미도시)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.

그리고, 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 구동 박막트랜지스터(DTr)는 도면에서는 반도체층(103)이 폴리실리콘 반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입을 예로써 보이고 있으며, 이의 변형예로써 순수 및 불순물의 비정질질실리콘으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입으로 형성될 수도 있다.

또한, 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(110b)과 연결되며, 제 2 층간절연막(109b) 상부의 실질적으로 화상을 표시하는 영역에는 제 1 전극(211)이 형성되어 있는데, 제 1 전극(211)은 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 이루어져, 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로써 작용한다.

이러한 제 1 전극(211)은 각 화소영역(P) 별로 형성되는데, 각 화소영역(P) 별로 형성된 제 1 전극(211) 사이에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다.

즉, 뱅크(119)를 각 화소영역(P) 별 경계부로 하여 제 1 전극(211)이 화소영역(P) 별로 분리된 구조로 형성되어 있다.

그리고 제 1 전극(211)의 상부에 유기발광층(213)이 형성되어 있다.

여기서, 유기발광층(213)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입막(hole injection layer), 정공수송막(hole transport layer), 발광막(emitting material layer), 전자수송막(electron transport layer) 및 전자주입막(electron injection layer)의 다중막으로 구성될 수도 있다.

이러한 유기발광층(213)은 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 각 화소영역(P) 마다 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다.

그리고, 유기발광층(213)의 상부로는 음극(cathode)을 이루는 제 2 전극(215)이 형성되어 있다.

이때, 제 2 전극(215)은 불투명한 도전성물질로 이루어질 수 있는데, 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질인 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 알루미늄 마그네슘 합금(AlMg) 중에서 선택된 하나의 물질로 형성하는 것이 바람직하다.

따라서, 유기발광층(213)에서 발광된 빛은 투명한 제 1 전극(211) 방향으로 방출되는 하부 발광방식으로 구동된다.

이러한 OLED(100)는 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(211)과 제 2 전극(215)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(211)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(215)으로부터 제공된 전자가 유기발광층(213)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.

이때, 발광된 빛은 투명한 제 1 전극(215)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, OLED(100)는 임의의 화상을 구현하게 된다.

그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태의 패시베이션층(passivation layer : 130)이 형성되며, 패시베이션층(130) 상부에는 인캡기판(102)을 구비하여, 기판(101)과 인캡기판(102)은 접착특성을 갖는 접착층(200)을 통해 서로 이격되어 합착된다.

이를 통해, OLED(100)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

이때, 패시베이션층(130)은 외부 습기가 유기전계발광 다이오드(E) 내부로 침투되는 것을 방지하여 기판(101) 상에 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E)를 보호하는 막으로, 유기전계발광 다이오드(E)를 에워싸며 기판(101) 상에 형성된다.

여기서, 패시베이션층(130)은 실리콘산화막(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 산화질화막(SiON), 알루미늄 산화물(AlOx), 질화알루미늄(Alon), TIO, ZnO 등의 무기물질로 이루어질 수 있다.

그리고, 본 발명의 OLED(100)는 접착층(200)이 제 1 및 제 2 접착층(210, 220)으로 나뉘어지는데, 제 1 및 제 2 접착층(210, 220)은 모두 모노머(monomer) 또는 고분자 박막과 같은 유기물질로 이루어진다.

여기서, 모노머로는 아크릴레이트 모노머(acrylate monomer), 페닐아세틸렌(phenylacetylene), 디아민(diamine) 및 디안하이드라이드(dianhydride), 실롯산(siloxane), 실란(silane), 파릴렌(parylene) 등이 사용될 수 있으며, 또한, 고분자 박막으로는 올레핀계 고분자(polyethylene, polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 플루오르수지(fluororesin), 폴리실록산(polysiloxane) 등이 사용될 수 있다.

특히, 본 발명의 제 2 접착층(220)은 내부에 수분 및 산소의 흡수율이 높은 갈륨(Ga), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 규소(Si) 및 마그네슘(Mg) 등과 같은 무기물질의 금속물질(230)을 포함하거나, 실리콘산화막(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 산화질화막(SiON), 알루미늄 산화물(AlOx), 질화알루미늄(Alon), TIO, ZnO 등의 무기물질로 이루어지는 무기물 충진제(filler)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또는, 무기물 충진제와 유기물 충진제가 혼합되어 포함될 수 있는데, 여기서 유기물 충진제는 아크릴레이트 모노머(acrylate monomer), 페닐아세틸렌(phenylacetylene), 디아민(diamine) 및 디안하이드라이드(dianhydride), 실롯산(siloxane), 실란(silane), 파릴렌(parylene), 올레핀계 고분자(polyethylene, polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 플루오르수지(fluororesin), 폴리실록산(polysiloxane) 등이 사용될 수 있다.

여기서, 접착층(200)에 포함된 금속물질(230) 또는 무기물 충진제의 함량은 5 ~ 30%가 바람직하며, 이러한 제 2 접착층(220)의 두께는 5 ~ 15㎛ 인 것이 바람직하다.

금속물질(230) 또는 무기물 충진제는 유기물질로 이루어지는 접착층(200)의 미세구멍(pinehole), 그레인 경계(grain boundary), 틈(crack)과 같은 결함으로 인해 형성될 수 있는 수분 및 가스등의 오염원의 투과 통로를 차단함으로써 이들에 대한 저항 특성을 향상시킬 수 있다.

특히, 금속물질(230) 또는 무기물 충진제는 산소 및 수분의 흡수율이 높아, 접착층(200)으로 외부로부터 수분 및 산소가 유입되더라도, 제 2 접착층(220) 내부의 금속물질(230) 또는 무기물 충진제에 의해 흡수된다.

따라서, 본 발명의 OLED(100)는 접착층(200) 을 통해 외부로부터 수분이나 가스와 같은 오염원이 OLED(100) 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있으며, 특히 접착층(200)의 제 2 접착층(220)에 포함되어 있는 금속물질(230) 또는 무기물 충진제를 통해 접착층(200) 내부로 오염원이 유입되는 것을 차단할 수 있다.

그리고, 접착층(200) 내부로 오염원이 유입되더라도, 패시베이션층(130)을 통해 오염원이 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E) 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

즉, 본 발명의 OLED(100)의 유기전계발광 다이오드(E)는 접착층(200)에 의해 외부로부터의 오염원을 1차적으로 방어하게 되고, 또한 패시베이션층(130)에 의해 수분이나 가스와 같은 오염원을 2차적으로 방어할 수 있다.

그리고, 본 발명의 OLED(100)는 유기전계발광 다이오드(E)와 인캡기판(102) 사이에 접착층(200)이 형성됨으로써, 기존의 실패턴(도 1의 20)을 생략할 수 있다.

실패턴(도 1의 20)을 생략함으로써, 고분자물질로 이루어지는 실패턴(도 1의 20)에 의해 외부로부터 수분이나 가스(gas)와 같은 오염원이 OLED(100) 내부로 침투하는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 OLED(100)는 외부로부터 누름 등의 압력이 가해져도 접착층(200)그리고 및 패시베이션층(130)에 의해 OLED(100)의 눌림이 발생되지 않아, 유기전계발광 다이오드(E)의 제 1 및 제 2 전극(211, 215) 또는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 크랙(crack)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

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

한편, 기판(101)은 유리, 플라스틱 재질, 스테인리스 스틸(stainless steel) 등을 재료로 하여 형성할 수 있으며, 인캡기판(102)은 유리 또는 금속호일(metal foil)등을 재료로 하여 형성할 수 있다.

이때, 본 발명의 OLED(100)는 인캡기판(102)을 금속호일로 형성하여 유리로 제 2 기판을 형성하는 경우에 비해 인캡기판(102)을 얇은 두께로 형성할 수 있어, OLED(100)의 전체적인 두께를 줄일 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.

전술한 바와 같이, 본 발명의 OLED(100)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E) 상부에 패시베이션층(130) 을 형성하고, 기판(101)과 인캡기판(102)을 접착층(200)을 통해 인캡슐레이션(encapsulation)함으로써, 유기전계발광 다이오드(E)를 외부의 오염원으로부터 2차에 걸쳐 방어할 수 있다.

-제 2 실시예-

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 OLED의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

여기서, 중복된 설명을 피하기 위해 앞서의 앞서 전술한 제 1 실시예의 설명과 동일한 역할을 하는 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 제 2 실시예에서 전술하고자 하는 특징적인 내용만을 살펴보도록 하겠다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 OLED(300)는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된 기판(101)과, 인캡슐레이션을 위한 인캡기판(102)으로 구성된다.

여기서, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 액티브영역(103a)과 소스 및 드레인영역(103b, 103)으로 구성되는 반도체층(103)과, 게이트전극(107), 소스 및 드레인전극(113, 115)으로 이루어지며, 게이트절연막(105)과, 제 1 및 제 2 층간절연막(109a, 109b), 제 1 및 제 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b), 드레인콘택홀(117)을 포함한다.

이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(115)과 연결되며, 제 2 층간절연막(109b) 상부의 실질적으로 화상을 표시하는 영역에는 제 1 전극(211)이 형성되어 있는데, 제 1 전극(211)은 예를 들어 일함수 값이 비교적 높은 물질로 이루어져, 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로써 작용한다.

이러한 제 1 전극(211)은 각 화소영역(P) 별로 형성되는데, 각 화소영역(P) 별로 형성된 제 1 전극(211) 사이에는 뱅크(119)가 위치한다.

그리고, 제 1 전극(211)의 상부에는 유기발광층(213)이 형성되는데, 유기발광층(213)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입막(hole injection layer), 정공수송막(hole transport layer), 발광막(emitting material layer), 전자수송막(electron transport layer) 및 전자주입막(electron injection layer)의 다중막으로 구성될 수도 있다.

이때, 제 2 전극(215)은 불투명한 도전성물질로 이루어질 수 있는데, 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질인 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 알루미늄 마그네슘 합금(AlMg) 중에서 선택된 하나의 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 유기발광층(213)에서 발광된 빛은 투명한 제 1 전극(211) 방향으로 방출되는 하부 발광방식으로 구동된다.

이러한 OLED(300)는 선택된 색 신호에 따라 제 1 전극(211)과 제 2 전극(215)으로 소정의 전압이 인가되면, 제 1 전극(211)으로부터 주입된 정공과 제 2 전극(215)으로부터 제공된 전자가 유기발광층(213)으로 수송되어 엑시톤(exciton)을 이루고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이 될 때 빛이 발생되어 가시광선의 형태로 방출된다.

이때, 발광된 빛은 투명한 제 1 전극(211)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, OLED(300)는 임의의 화상을 구현하게 된다.

그리고, 이러한 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태의 패시베이션층(130)이 형성되며, 패시베이션층(130) 상부에는 인캡기판(102)을 구비하여, 기판(101)과 인캡기판(102)은 접착특성을 갖는 접착층(200)을 통해 서로 이격되어 합착된다.

이를 통해, OLED(300)는 인캡슐레이션(encapsulation)된다.

그리고, 접착층(200)은 제 1 내지 제 3 접착층(210, 220, 240)이 순차적으로 형성되어 이루어지는데, 제 1 내지 제 3 접착층(210, 220, 240)은 모두 모노머(monomer) 또는 고분자 박막과 같은 유기물질로 이루어진다.

특히, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 접착층(200)은 제 1 및 제 3 접착층(210, 240) 사이에 개재되는 제 2 접착층(220) 내부에 수분 및 산소의 흡수율이 높은 갈륨(Ga), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 규소(Si) 및 마그네슘(Mg) 등과 같은 무기물질의 금속물질(230)을 포함하거나, 실리콘산화막(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 산화질화막(SiON), 알루미늄 산화물(AlOx), 질화알루미늄(Alon), TIO, ZnO 등의 무기물질로 이루어지는 무기물 충진제(filler)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 제 2 접착층(220)에 포함된 금속물질(230) 또는 무기물 충진제의 함량은 5 ~ 30%가 바람직하며, 이러한 제 2 접착층(200)의 두께는 5 ~ 15㎛ 인 것이 바람직하다.

그리고, 제 1 및 제 3 접착층(210, 240)의 두께는 3 ~ 10㎛ 인 것이 바람직하다.

특히, 금속물질(230) 또는 무기물 충진제는 산소 및 수분의 흡수율이 높아, 외부로부터 수분 및 산소가 접착층(200) 내부로 유입되더라도 금속물질(230) 또는 무기물 충진제에 의해 흡수된다.

따라서, 본 발명의 OLED(300)는 접착층(200)을 통해 외부로부터 수분이나 가스와 같은 오염원이 OLED(300) 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있으며, 특히 접착층(200)에 포함되어 있는 금속물질(230) 또는 무기물 충진제를 통해 접착층(200) 내부로 오염원이 유입되는 것을 차단할 수 있다.

즉, 본 발명의 OLED(300)의 유기전계발광 다이오드(E)는 접착층(200)을 통해 외부로부터의 오염원을 1차적으로 방어하게 되고, 또한 패시베이션층(130)에 의해 수분이나 가스와 같은 오염원을 2차적으로 방어할 수 있다.

그리고, 본 발명의 OLED(300)는 유기전계발광 다이오드(E)와 인캡기판(102) 사이에 접착층(200)이 형성됨으로써, 기존의 실패턴(도 1의 20)을 생략할 수 있다.

실패턴(도 1의 20)을 생략함으로써, 고분자물질로 이루어지는 실패턴(도 1의 20)에 의해 외부로부터 수분이나 가스(gas)와 같은 오염원이 OLED(300) 내부로 침투하는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 OLED(300)는 외부로부터 누름 등의 압력이 가해져도 접착층(200) 및 패시베이션층(130)에 의해 OLED(300)의 눌림이 발생되지 않아, 유기전계발광 다이오드(E)의 제 1 및 제 2 전극(211, 215) 또는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 크랙(crack)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

특히, 본 발명 제 2 실시예의 OLED(300)는 제 1 내지 제 3 접착층(210, 220, 240)으로 이루어지는 접착층(200)을 통해 기판(101)과 인캡기판(102)을 인캡슐레이션함으로써, 본 발명의 제 1 실시예의 OLED(도 2의 100)에 비해 더욱 고온 및 고습 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

(실시예 1)

도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1의 OLED(100)는 패시베이션층(130) 그리고 제 1 내지 제 2 접착층(210, 220)으로 나뉘어지는 접착층(200)을 통해 인캡기판(102)으로 인캡슐레이션된다.

패시베이션층(130)은 무기물질로 이루어지며, 제 2 접착층(220)은 금속물질(230) 또는 무기물 충진제를 포함한다.

(실시예 2)

도 3에 도시한 바와 같이, 실시예 2의 OLED(300)는 패시베이션층(130)과 제 1 내지 제 3 접착층(210, 220, 240)으로 나뉘어 지는 접착층(200)을 통해 인캡기판(102)으로 인캡슐레이션된다.

이때, 제 2 접착층(220)의 금속물질(230) 또는 무기물 충진제의 함량은 전체 제2 접착층(220)의 중량에 대하여 5 ~ 30%이다.

(비교예)

도시하지는 않았지만, 비교예의 OLED는 유기물질로 이루어지는 필름을 통해 인캡기판으로 인캡슐레이션하였다.

실시예 1과 실시예 2 그리고 비교예에 따라 제조된 OLED의 고온고습 신뢰성 시간을 특정하여, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다. 아래 표 1에서 OLED의 고온고습 신뢰성 시간은 초기 휘도 대비 97% 휘도를 나타낼 때까지(즉, 3% 휘도가 감소된)의 기간을 나타낸 것이다.

	고온고습 신뢰성 시간
실시예 1	121hrs
실시예 2	126hrs
비교예	32hrs

표 1에 나타낸 바와 같이 제 1 내지 제 3 접착층(210, 220, 240)으로 나뉘어지는 접착층(200)을 통해 인캡슐레이션한 실시예2의 경우가 고온고습 신뢰성 시간이 가장 높은 것을 확인할 수 있으며, 유기물질로만 이루어지는 필름을 통해 인캡슐레이션한 OLED에 비해 고온고습 신뢰성에서 3배 이상의 신뢰성을 갖는 것을 확인할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 OLED(300)는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기전계발광 다이오드(E) 상부에 패시베이션층(130)을 형성하고, 기판(101)과 인캡기판(102)을 제 1 내지 제 3 접착층(210, 220, 240)으로 나뉘어지는 접착층(200)을 통해 인캡슐레이션(encapsulation)함으로써, 유기전계발광 다이오드(E)를 외부의 오염원으로부터 2차에 걸쳐 방어할 수 있다.

또한, 본 발명의 접착층(200)은 듀얼패널 타입 OLED(400, 도 4 참조)에도 적용가능하다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 듀얼패널 타입 OLED의 일부를 도시한 단면도이다.

설명에 앞서, 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되는 영역을 구동영역(DA) 그리고 보조전극(317)이 형성되는 영역을 비화소영역(NP), 유기전계발광 다이오드(E)가 형성되는 영역을 발광영역(PA)이라 정의하도록 하겠다.

도시한 바와 같이, OLED(400)는 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성된 제 1 기판(401)과 유기전계발광 다이오드(E)가 형성된 제 2 기판(402)이 서로 마주하며 대향하고 있으며, 제 1 및 제 2 기판(401, 402)은 일정간격 이격되어 합착된다.

여기서, 구동 박막트랜지스터(DTr)는 액티브영역(도 3의 103a)과 소스 및 드레인영역(도 3의 103b, 103c)으로 구성되는 반도체층(도 3의 103)과, 게이트전극(도 3의107), 소스 및 드레인전극(도 3의 113, 115)으로 이루어지며, 게이트절연막(도 3의 105)과, 제 1 및 제 2 층간절연막(도 3의 109a, 109b), 제 1 및 제 2 반도체층 콘택홀(도 3의 111a, 111b), 드레인콘택홀(도 3의 117)을 포함한다.

그리고, 제 2 층간절연막(도 3의 109b) 상부에는 드레인콘택홀(도 3의 117)을 통해 드레인전극(도 3의 117)과 접촉하는 연결전극(140)이 각 화소영역(P) 별로 형성되어 있다.

그리고 제 1 기판(401)과 서로 마주하며 대향하고 있는 제 2 기판(402) 상의 각 비화소영역(NA)에는 보조전극(317)이 형성되어 있으며, 보조전극(317)을 포함하는 제 2 기판(402)의 전면에 유기전계발광 다이오드(E)를 구성하는 일 구성요소로써 양극(anode)을 이루는 제 1 전극(211)이 형성되어 있다.

여기서, 제 1 전극(211)은 일함수 값이 비교적 높은 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어질 수 있다.

그리고, 보조전극(317)이 형성된 제 1 전극(211) 상부 비화소영역(NA)에는 버퍼층(319)과 버퍼층(319)의 상부에는 각 화소영역(P) 별 경계부를 두르는 위치에 일정 두께를 갖는 격벽(321)이 형성되어 있다.

격벽(321)은 제 1 전극(211)과 가까운 쪽의 단면적이 작고 멀어질수록 그 단면적이 증가하는 구조로서, 즉, 단면이 제 2 기판(402)의 내측면을 기준으로 역테이퍼(inversed taper) 구조로 이루어진다.

그리고 격벽(321)이 형성된 버퍼층(319)의 일측에는 유기전계발광 다이오드(E)에 전류를 공급하기 위하여 각 화소영역(P) 별로 제 1 기판(401) 상에 형성된 구동 박막트랜지스터(DTr)와 제 2 기판(402) 상에 형성된 유기전계발광 다이오드(E)를 서로 전기적으로 연결시키는 기둥 형상의 콘택스페이서(323)가 형성된다.

콘택스페이서(323)는 제 1 전극(211)에 근접한 단면적이 크고 멀어질수록 단면적이 감소하는 형상으로 즉, 테이퍼(taper) 구조로 이루어진다.

그리고, 이러한 격벽(321) 및 콘택스페이서(323)를 포함하여 제 2 기판(402)의 전면에 유기발광층(213)과 제 2 전극(215)이 차례대로 형성되어 있다.

이때, 유기발광층(213)과 제 2 전극(215)은 별도의 마스크 공정 없이 격벽(321)에 의해 각 화소영역(P) 별로 자동 분리된 구조로 형성되므로, 격벽(321)의 상부에는 유기발광물질층(213a) 및 제 2 전극물질층(215a)이 차례대로 남겨질 수 있다.

그리고, 이러한 유기전계발광 다이오드(E) 상부에는 얇은 박막필름 형태의 패시베이션층(130)이 형성되며, 패시베이션층(130) 상부에는 접착특성을 갖는 접착층(200)이 위치하여 제 1 기판(401)과 제 2 기판(402)은 접착층(200)을 통해 서로 이격되어 합착됨으로써, 듀얼패턴 타입 OLED(400)를 완성한다.

이때, 패시베이션층(130)은 외부 습기가 유기전계발광 다이오드(E) 내부로 침투되는 것을 방지하여 제 2 기판(402) 상에 형성된 유기전계발광 다이오드(E)를 보호하는 막으로, 유기전계발광 다이오드(E)를 에워싸며 제 2 기판(402) 상에 형성된다.

여기서, 접착층(200)에 포함된 금속물질(230) 또는 무기물 충진제의 함량은 5 ~ 30%가 바람직하며, 이러한 제 2 접착층(200)의 두께는 5 ~ 15㎛ 인 것이 바람직하다.

이때, 패시베이션층(130) 및 접착층(200)을 콘택스페이서(323) 대응하는 부분을 레이저패터닝하여 콘택스페이서(323) 상부의 제 2 전극(215)이 노출되도록 하여, 제 2 전극(215)이 제 1 기판(401) 상에 형성된 연결전극(140)과 전기적으로 연결되도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 듀얼패널 타입 OLED(400)는 접착층(200)을 통해 외부로부터 수분이나 가스와 같은 오염원이 듀얼패널 타입 OLED(400) 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있으며, 특히 제 2 접착층(220)에 포함되어 있는 금속물질(230) 또는 무기물 충진제를 통해 접착층(200) 내부로 오염원이 유입되는 것을 차단할 수 있다.

그리고, 접착층(200) 내부로 오염원이 유입되더라도, 패시베이션층(130)을 통해 오염원이 유기전계발광 다이오드(E) 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

즉, 본 발명의 듀얼패널 타입 OLED(400)의 유기전계발광 다이오드(E)는 접착층(200)을 통해 외부로부터의 오염원을 1차적으로 방어하게 되고, 또한 패시베이션층(130)에 의해 수분이나 가스와 같은 오염원을 2차적으로 방어할 수 있다.

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

101 : 기판, 102 : 기판
103 : 반도체층(103a : 액티브영역, 103b, 103c : 소스 및 드레인영역)
105 : 게이트절연막, 107 : 게이트전극, 109a, 109b : 제 1 및 제 2 층간절연막
111a, 111b : 제 1, 2 반도체층 콘택홀, 113 : 소스전극, 115 : 드레인전극
117 : 드레인콘택홀, 119 : 뱅크, 130 : 패시베이션층
211 : 제 1 전극, 213 : 유기발광층, 215 : 제 2 전극,
200 : 접착필름(220 : 접착층, 230 : 금속물질, 240a, 240b : 제 1 및 제 2 보호필름)

Claims

구동 박막트랜지스터와 유기전계발광 다이오드가 형성된 제 1 기판과;
상기 유기전계발광 다이오드 상부에 형성되어 상기 제 1 기판 전면을 덮도록 형성되며, 유기물질을 포함하는 제 1 및 제 2 접착층을 포함하는 접착층과;
상기 접착층을 통해 상기 제 1 기판과 이격되어 합착되는 제 2 기판
을 포함하고,
상기 제 1 접착층은 상기 유기전계발광 다이오드와 상기 제 2 접착층 사이에 위치하며,
상기 제 2 접착층은 금속물질 또는 무기물 충진제(filler) 또는 혼합 충진제(filler)를 더 포함하고, 상기 제 1 접착층의 두께보다 상기 제 2 접착층의 두께가 두꺼운 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 접착층은 상기 제 2 접착층 상부로 유기물질을 포함하는 제 3 접착층을 더욱 포함하고, 상기 제 3 접착층의 두께는 상기 제 2 접착층의 두께보다 얇은 유기발광소자.
제 1 항에 있어서,
상기 유기전계발광 다이오드와 상기 제 1 접착층 사이에는 실리콘산화막(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 산화질화막(SiON), 알루미늄 산화물(AlOx), 질화알루미늄(Alon), TIO, ZnO의 무기물질로 이루어지는 패시베이션층(passivation layer)을 포함하는 유기발광소자.
제1 항에 있어서,
상기 금속물질은 갈륨(Ga), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 규소(Si) 및 마그네슘(Mg) 중 적어도 하나로 이루어지며,
상기 무기물 충진제(filler)는 실리콘산화막(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SixNy), 실리콘 산화질화막(SiON), 알루미늄 산화물(AlOx), 질화알루미늄(Alon), TIO, ZnO 중 적어도 하나로 이루어지는 유기발광소자.
제 4 항에 있어서,
상기 혼합 충진제(filler)는 아크릴레이트 모노머(acrylate monomer), 페닐아세틸렌(phenylacetylene), 디아민(diamine), 디안하이드라이드(dianhydride), 실롯산(siloxane), 실란(silane), 파릴렌(parylene), 올레핀계 고분자(polyethylene, polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 플루오르수지(fluororesin) 및 폴리실록산(polysiloxane)중 적어도 하나의 유기물질로 이루어지는 유기물 충진제(filler)와 상기 무기물 충진제(filler)를 포함하는 유기발광소자.
제 4 항에 있어서,
상기 금속물질 또는 상기 무기물 충진제의 함량은 상기 제 2 접착층의 중량에 대하여 5 ~ 30%인 유기발광소자.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 접착층의 두께는 5 ~ 15㎛ 인 유기발광소자.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 3 접착층은 각각 3 ~ 10㎛의 두께를 갖는 유기발광소자.