KR20030094917A - Method for encapsulating an Organic Electro Luminescence Display Device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 음극 전극 상부에 절연막과 금속막을 증착한 후, 증착한 금속막을 레이저 광으로 열처리하여 재결정화시켜 고온/고습 환경하에서도 충분한 차단 효과를 가질 수 있도록 한 유기 전계 발광 표시 소자의 봉지 방법에 관한 것이다The present invention relates to an encapsulation method of an organic light emitting display device in which an insulating film and a metal film are deposited on a cathode electrode, and then the deposited metal film is heat-treated with laser light to recrystallize to have a sufficient blocking effect even in a high temperature / high humidity environment. About
일반적으로 유기 전계 발광 표시 소자(이하 "유기 EL 소자"로 약칭함)는 낮은 구동 전압, 넓은 시야각, 빠른 응답 속도 등의 장점을 가지고 있어 휴대용 단말기의 표시 장치나 차량 탑재용 표시장치, 휴대용 게임기의 표시장치 등과 같은 고화질의 동영상을 필요로 하는 표시 장치에 널리 사용 중이거나 사용될 추세이다.In general, organic electroluminescent display elements (hereinafter referred to as "organic EL elements") have advantages such as low driving voltage, wide viewing angle, and fast response speed. It is widely used or used for display devices requiring high quality video such as display devices.
도 1은 이러한 일반적인 유기 EL 소자를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing such a general organic EL device.
이에 도시된 바와 같이, 일반적인 유기 EL 소자는 먼저 유리(glass)나 필름(film)으로 제작된 기판(10)의 상면에 스퍼터링을 통해 금속 또는 ITO(Indium Tin Oxide)의 양극 전극(11)이 형성된 후, 양극 전극(11) 상부에 절연막(12)이 형성된다.As shown in the drawing, a general organic EL device is formed by sputtering an anode electrode 11 of metal or indium tin oxide (ITO) on a top surface of a substrate 10 made of glass or film. After that, an insulating film 12 is formed on the anode electrode 11.
이어 형성된 절연막(12) 상부에 음극 전극을 분리하기 위한 격벽(13)이 수직한 방향으로 형성되고, 형성된 격벽(13) 및 절연막(12) 상부에 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층, 및 정공 수송층, 정공 주입층이 순차적으로 적층된 활성층(14)이 형성되고, 활성층(14) 상부에 캐소드인 음극 전극(15)이 형성된다.Subsequently, a partition wall 13 for separating the cathode electrode is formed on the insulating layer 12 in a vertical direction, and the electron injection layer, the electron transport layer, the light emitting layer, and the hole transport layer are formed on the formed partition wall 13 and the insulating layer 12. The active layer 14 in which the hole injection layers are sequentially stacked is formed, and the cathode electrode 15, which is a cathode, is formed on the active layer 14.
이렇게 형성된 유기 EL 소자에서 일반적으로 음극 전극(14)은 일함수가 적은 재료, 예를 들면 알칼리 금속 및 알칼리 토류금속을 기본으로 반응성이 높은 합금계로 형성되며, 형성된 반응성 금속은 산소, 수분의 영향을 받아 산화되기 쉽기 때문에 소자의 특성을 악화시키거나 소자의 수명을 단축시키는 문제점을 유발하며 또한 유기화합물 역시 산소와 수분에 열화되기 쉽다.In the organic EL device thus formed, the cathode electrode 14 is generally formed of a highly reactive alloy system based on a material having a low work function, for example, an alkali metal and an alkaline earth metal, and the reactive metal formed is affected by oxygen and moisture. Because it is easy to receive and oxidize, it causes a problem of deteriorating the characteristics of the device or shortening the life of the device, and organic compounds are also susceptible to oxygen and moisture.
그래서, 상기와 같이 형성된 유기 EL소자 상부에 유리 또는 SUS 캔의 캡슐(Encapsulation)(16)에 의해 둘러 쌓여진 보호막을 형성하고, 형성한보호막(16)과 양극 전극(11) 사이에 밀봉재(sealant)(17)를 빈틈없이 개재하여 그 보호막(16)을 접착시킨다.Thus, a protective film surrounded by an encapsulation 16 of glass or SUS can is formed on the organic EL device formed as described above, and a sealant is formed between the protective film 16 and the anode electrode 11 formed. The protective film 16 is adhered through (17) without gap.
이 때 밀봉재는 수십 ~ 수백 마이크로 미터의 두께를 갖고, 캡슐 내부에는 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스가 일정한 압력으로 충진된다.At this time, the sealing material has a thickness of several tens to hundreds of micrometers, and an inert gas such as nitrogen or argon is filled at a constant pressure inside the capsule.
하지만 이러한 봉지 방법은, 캡슐을 이용하여 밀봉하기 때문에 산소와 수분에 대해 우수한 차폐 효과를 가진다는 장점은 있지만, 이로 인해 소자의 두께가 두꺼워지고 이러한 소자를 이용해 표시 장치를 제조할 경우, 그 표시 장치의 무게가 무거워져 휴대하기가 불편하다는 단점이 있다.However, this encapsulation method has the advantage of having an excellent shielding effect against oxygen and moisture because it is sealed by using a capsule, but the thickness of the device becomes thick and when the display device is manufactured using such a device, the display device Its weight is heavy, so it is inconvenient to carry.
또한, 밀봉재 부착면을 통한 충분한 차단 효과(Shield effect)가 없어 장시간 방치 및 고온 고습환경 하에서는 다크 스팟(dark spot)의 경시적 증대로 인해 소자의 발광 특성 및 안정적인 동작에 악영향을 주는 문제점이 있었다.In addition, there is no sufficient shielding effect through the sealant attaching surface, and thus, there is a problem of adversely affecting the light emission characteristics and stable operation of the device due to the increase of the dark spot over time in a long time standing and a high temperature and high humidity environment.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소시키기 위한 것으로, 음극 전극 상부에 절연막과 금속막을 증착한 후, 증착한 금속막을 레이저 광으로 열처리하여 재결정화시켜 고온/고습 환경하에서도 충분한 차단 효과를 가지도록 한 유기 전계 발광 표시 소자의 봉지 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, and after depositing an insulating film and a metal film on the cathode electrode, the deposited metal film is heat-treated with laser light to recrystallize to have a sufficient blocking effect even in a high temperature / high humidity environment. An object of the present invention is to provide a method of encapsulating an organic light emitting display device.
이를 위해 본 발명은 기판의 상부에 양극 전극 및 제 1 절연막을 순차적으로 형성하는 단계와; 형성한 제 1 절연막 상부에 음극 전극 분리 격벽과 활성층 및 음극 전극을 순차적으로 형성하는 단계와; 상기 음극 전극 상부에 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막과 같은 제 2 절연막을 형성하는 단계와; 상기 제 2 절연막 상부에 Al막과 같은 금속막을 형성하는 단계와; 상기 금속막을 레이저 광으로 열처리하여 재결정화하는 단계로 이루어지도록 한다.To this end, the present invention comprises the steps of sequentially forming a positive electrode and a first insulating film on the substrate; Sequentially forming a cathode electrode separation barrier, an active layer, and a cathode electrode on the formed first insulating layer; Forming a second insulating film, such as a silicon oxide film or a silicon nitride film, over the cathode electrode; Forming a metal film such as an Al film on the second insulating film; The metal film is heat-treated with laser light so as to be recrystallized.
그리고, 상기 음극 전극 형성 후 제 2 절연막과 금속막을 형성하는 공정을 순차적으로 적어도 2회 이상 반복 실시하여 공정상의 결함 요인에 의한 수율을 증대시키도록 하며, 아울러 상기 제 2 절연막 형성 공정과 금속막 형성 공정 사이에 제 2 절연막 상부에 합성 수지(Resin) 계열의 물질을 추가로 도포하는 단계를 추가로 포함하여 금속막의 증착시 요철 부위의 단락을 방지하고 금속막의 치밀성 및 핀 홀리스(Pin Holeless)의 특성을 증대시키도록 한다.After the cathode electrode is formed, the process of forming the second insulating film and the metal film is repeatedly performed at least two or more times in order to increase the yield due to the defect of the process, and the process of forming the second insulating film and the metal film. In addition, the step of additionally applying a synthetic resin (Resin) -based material on the upper part of the second insulating film during the process to prevent the short-circuit of the uneven portion during the deposition of the metal film, the density of the metal film and the characteristics of the pin holeless (Pin Holeless) To increase it.
도 1은 종래의 봉지 방법을 이용해 제작된 유기 전계 발광 표시 소자를 도시한 도면이고,1 is a view showing an organic light emitting display device manufactured using a conventional encapsulation method,
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 소자의 봉지 방법을 도시한 도면이다.2A to 2C illustrate a method of encapsulating an organic light emitting display device according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
20 : 기판 21 : 양극 전극20 substrate 21 anode electrode
22 : 제 1 절연막 23 : 활성층22: first insulating film 23: active layer
24 : 음극 전극 25 : 음극 전극 분리 격벽24 cathode electrode 25 cathode electrode separation partition
26 : 제 2 절연막 27 : 금속막26: second insulating film 27: metal film
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저 본 발명은 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(20) 상부에 금속의 양극 전극(21)을 형성하고, 양극 전극 상부에 포토 레지스트를 도포하고 마스크 패턴으로 패터닝시켜 제 1 절연막(22)을 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, the first anode 22 is formed by forming a metal anode electrode 21 on the substrate 20, applying a photoresist on the anode electrode, and patterning the mask layer with a mask pattern. Form.
이 때, 상기 기판(20)은 글래스나 쿼츠 유리 또는 투명 플라스틱 수지 중에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the substrate 20 use any one selected from glass, quartz glass, or transparent plastic resin.
그리고, 상기 양극 전극(21)은 일 함수가 큰 금속, 합금, 전기전도성 화합물 또는 그 혼합물을 사용하는 것이 바람직하고, 구체적으로 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐동, 주석, 산화아연, 금, 백금, 팔라듐 중에서 선택된 어느 하나를 사용하거나 2종이상을 조합하여 사용한다.In addition, the anode electrode 21 preferably uses a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a large work function. Specifically, indium tin oxide (ITO), indium copper, tin, zinc oxide, gold, and platinum Use any one selected from palladium, or use a combination of two or more.
또한, 그 양극 전극(21)의 두께는 100 옹스트롬 ~ 10, 000옹스트롬 범위내의값으로 하는 것이 바람직하고, 특히 100옹스트롬 ~ 2000옹스트롬 범위내의 값으로 하는 것이 가장 바람직하다.In addition, the thickness of the anode electrode 21 is preferably in the range of 100 angstroms to 10,000 angstroms, and most preferably in the range of 100 angstroms to 2000 angstroms.
다음, 상기 제 1 절연막(22) 상부에 음극 전극을 분리하기 위한 음극 전극 분리 격벽(25)을 수직 방향으로 패터닝하여 형성하고, 형성한 음극 전극 분리 격벽(25) 및 제 1 절연막(22) 상부에 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층, 및 정공 수송층, 정공 주입층이 순차적으로 적층된 활성층(23)과 캐소드인 음극 전극(24)을 순차적으로 적층한다.Next, a cathode electrode isolation barrier 25 is formed on the first insulating layer 22 to separate the cathode electrode in a vertical direction, and the cathode electrode isolation barrier 25 and the first insulating layer 22 are formed on the first insulating layer 22. The electron injection layer, the electron transport layer, the light emitting layer, and the active layer 23 in which the hole transport layer and the hole injection layer are sequentially stacked are sequentially stacked with a cathode electrode 24 serving as a cathode.
상기 음극 전극(24)은 일 함수가 작은 금속, 합금, 전기전도성 화합물 또는 그 혼합물을 사용하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 알루미늄, 인듐, 리튬, 나트륨 중에서 선택된 어느 하나 또는 2종 이상을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다The cathode electrode 24 preferably uses a metal, an alloy, an electroconductive compound, or a mixture thereof having a small work function. Specifically, any one or two or more selected from aluminum, indium, lithium, and sodium may be used in combination. It is desirable to
그리고, 상기 음극전극(24)의 두께는 100옹스트롬 ~ 10, 000옹스트롬 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하고, 특히 100옹스트롬 ~ 2000옹스트롬 범위내의 값으로 하는 것이 가장 바람직하다.The thickness of the cathode electrode 24 is preferably in the range of 100 angstroms to 10,000 angstroms, and most preferably in the range of 100 angstroms to 2000 angstroms.
다음, 음극 전극(24)이 형성되고 나면 이렇게 형성된 소자를 외부의 물리적인 충격으로부터 보호하고 산소와 수분 등의 침입을 방지하기 위해 상기 음극 전극(24) 상부에 플라즈마 화학 기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ; PECVD)이나 스퍼터링 또는 진공 증착법 등을 이용해 제 2 절연막(26)을 형성한다(도 2b).Next, after the cathode electrode 24 is formed, a plasma enhanced chemical vapor deposition method is formed on the cathode electrode 24 to protect the formed device from external physical shocks and prevent invasion of oxygen and moisture. A second insulating film 26 is formed by using deposition (PECVD), sputtering, vacuum deposition, or the like (FIG. 2B).
이 때, 상기 제 2 절연막(26)은 유기물(Parylene)이나 무기물인 SiO, SiO2,SiNx, SiNxOy중에서 선택된 어느 하나를 사용해 형성하되 그 두께는 0.1㎛ ~ 20㎛ 정도로 한다.In this case, the second insulating layer 26 is formed using any one selected from organic materials (Parylene) and inorganic materials SiO, SiO 2 , SiN x , SiN x O y but the thickness is 0.1㎛ ~ 20㎛.
특히 실리콘 산화막(SiO2) 또는 실리콘 질화막(SiNx)의 단층막(mono-layer)을 0.2㎛ ~ 2.0㎛의 두께로 증착 성막하는 것이 가장 바람직한데, 상기 제 2 절연막(26)이 실리콘 산화막(SiO2)인 경우에는 반응 가스군인 SiH4, N2, NH3또는 SiH4, O2의 조성비를 변화시키면서 플라즈마 증착법을 이용해 500옹스트롬 이상의 길이와 0.2㎛ ~ 2.0㎛의 두께로 증착 성막한다.In particular, it is most preferable to deposit and deposit a mono-layer of a silicon oxide film (SiO 2 ) or a silicon nitride film (SiN x ) to a thickness of 0.2 μm to 2.0 μm, and the second insulating layer 26 may be a silicon oxide film ( In the case of SiO 2 ), a deposition film is formed with a length of 500 angstroms or more and a thickness of 0.2 μm to 2.0 μm by using a plasma deposition method while changing the composition ratio of SiH 4 , N 2 , NH 3 or SiH 4 , O 2 , which is a reaction gas group.
다음, 음극 전극(24) 상부에 일정 두께로 제 2 절연막(26)을 증착 성막하면, 성막한 제 2 절연막(26) 상부에 Al 등으로 이루어진 금속막(27)을 증착한 후(도 2c), 상기 금속막(27)을 레이저로 열처리하여 재결정시키는데, 그 열처리 온도 및 시간은 상기 금속막(27)을 구성하는 금속에 따라 다르다.Next, when the second insulating film 26 is deposited to a predetermined thickness on the cathode electrode 24, a metal film 27 made of Al or the like is deposited on the formed second insulating film 26 (FIG. 2C). The metal film 27 is recrystallized by heat treatment with a laser. The heat treatment temperature and time vary depending on the metal constituting the metal film 27.
상기 열처리 결과 재결정 처리된 금속막(27)은 화학적인 결합 구조로 형성되어 기존의 물리적 증착 방식에 의해 형성되는 막질에 비해 매우 치밀한 구조를 가지게 되고, 우수한 경도를 갖게 되는 것과 아울러 핀 홀(pin hole) 등이 없어 고온/고습 환경 조건하에서도 충분한 차단 효과를 가지게 된다.As a result of the heat treatment, the recrystallized metal film 27 is formed of a chemical bonding structure and has a very dense structure compared to the film quality formed by a conventional physical vapor deposition method, and has excellent hardness and pin holes. ), It has a sufficient blocking effect even under high temperature / high humidity environment conditions.
한편, 상기 음극 전극(24) 상부에 제 2 절연막(26)과 재결정된 금속막(27)을 순차적으로 형성하는 공정을 적어도 2회 이상 반복 실시하여 공정상의 결함 요인에 의한 수율을 증대시켜, 습열 환경 조건하에서 소자 발광 동작의 안정성 등에 충분한 차단 효과를 가질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the process of sequentially forming the second insulating film 26 and the recrystallized metal film 27 on the cathode electrode 24 is repeated at least twice or more to increase the yield due to the defects in the process, thereby increasing the wet heat. It is desirable to be able to have a sufficient blocking effect under the environmental conditions, such as stability of the device light emitting operation.
또한, 상기와 같이 제 2 절연막(26) 상부에 직접 금속막(27)을 형성할 수도 있으나, 이와 달리 상기 제 2 절연막(26) 상부에 제 3 절연막(도시하지 않음)을 형성한 후, 형성한 제 3 절연막 상부에 금속막(27)을 형성하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, as described above, the metal film 27 may be directly formed on the second insulating film 26. Alternatively, a third insulating film (not shown) is formed on the second insulating film 26 and then formed. More preferably, the metal film 27 is formed over the third insulating film.
즉, 음극 전극(24) 상부에 제 2 절연막(26)을 증착한 후, 증착한 제 2 절연막(26) 상부에 에폭시 합성수지나 아크릴 또는 우레탄, 실리콘, 플루오르 에틸렌 등의 수지로 이루어진 제 3 절연막을 형성하여 증착 성막함으로써 금속막(27)의 증착시 요철 부위의 단락을 방지하여 최종 형성되는 금속막의 치밀성 및 핀 홀리스(Pin holeless)의 특성을 증대시키며 아울러 기판의 평탄화 작용까지 할 수 있게 된다.That is, after depositing the second insulating film 26 on the cathode electrode 24, a third insulating film made of epoxy synthetic resin or resin such as acrylic or urethane, silicon, fluoroethylene, etc. on the deposited second insulating film 26 Forming and depositing a film prevents short-circuiting of uneven portions during the deposition of the metal film 27, thereby increasing the compactness and pin holeless characteristics of the metal film to be finally formed and at the same time flattening the substrate.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 소자의 봉지 방법은 음극 전극 상부에 절연막과 금속막을 순차적으로 적층하고 적층한 금속막을 레이저 광으로 열처리하여 재결정시킴으로써 기존의 물리적 봉지 방법에 의해 형성되는 막질에 비해 매우 치밀한 구조를 가지게 되어 고온/고습 환경하에서도 충분한 차단 효과를 가질 수 있고 이로 인해 소자의 발광특성에 관한 안정화와 사용 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the method of encapsulating the organic light emitting display device according to the present invention is formed by the conventional physical encapsulation method by sequentially laminating an insulating film and a metal film on the cathode electrode and heat-treating the stacked metal film with laser light. Compared to the film quality, it has a very dense structure and can have a sufficient blocking effect even in a high temperature / high humidity environment. As a result, the light emitting characteristics of the device can be stabilized and the service life can be extended.
본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to the specific examples described, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.
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