이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구 현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 왼전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 유기발광소자는 기판(100), 기판(100) 상면에 형성된 유기발광층(200), 유기발광층(200) 상면에 형성된 보호막(230), 보호막(230) 상측에 위치하여 상기 보호막(230)과 이격되도록 위치하는 봉지부(1000), 유기발광층(200)의 측 방향에 위치하여 기판(100)과 봉지부(1000)를 접합하는 실링부(400), 보호막(230)을 포함한 유기발광층(200)과 봉지부(1000) 사이에 위치하여 유기발광층(200)을 피복하도록 형성된 충진제(600)를 포함한다.

기판(100)은 광 투과율이 80% 이상인 유리기판, 플리스틱 기판(PE, PES, PEN 등) 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 실리콘 기판 또는 사파이어 기판 등 다양한 기판(100)을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 유리 기판(100)을 사용한다.

유기발광층(200)은 양전극(210), 유기물층(220) 및 음전극(225)을 포함한다. 유기발광소자는 발광방식에 따라 후면 발광방식과 배면 발광방식으로 나뉘는데 후면 발광방식에 따른 양전극(210)은 투명 전극인 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 및 ZnO(Zinc Oxide) 중 어느 하나를 사용한다. 상기 투광성 양전극(210)은 스퍼터링 공정을 통해 형성할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 투명 전도성 물질에 따라 스퍼터링 공정 이외에 다양한 증착 공정을 적용하여 양전극(210)을 형성할 수 있다. 또한, 배면 발광방식에 따른 양전극(210)으로는 Pt, Ni 및 Au 등과 같은 금속 중 어느 하나를 사용한다. 이러한 금속을 이용한 양전극(210)은 열증착방법(Thermal evaporation) 및 스퍼터링(sputtering) 중 어느 하나를 사용하여 형성한다.

그리고 양전극(210) 상면에는 유기물층(220)이 형성된다. 여기서, 유기물층(220)은 정공주입층(Hole injction layer : HIL)(221), 정공수송층(Hole transport layer : HTL)(222), 발광층(Emitting layer : EML)(223) 및 전자수송층(Electron transport layer : ETL)(224)을 포함한다. 또한, 도시되지는 않았지만 정공이 정공수송층(222) 및 발광층(223)을 거쳐 음전극(225) 방향으로 이동할 수 없도록 하는 정공저지층(Hole Block Layer : HBL)을 더 삽입할 수 있다. 상기와 같은 유기물층(220)은 열증착방법(Thermal evaporation)을 이용하여 형성한다. 물론 이에 한정되지 않고 유기물에 따라 열증착방법 이외에 다양한 증착공정을 적용하여 유기물층(220)을 형성할 수 있다. 정공주입층(221)으로는 CuPc (phthalocyanine copper complex), m-MTDATA (4,4',4''-tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine) 및 2-TNATA (tris[2-naphthyl(phenyl)amino]amino]triphenlamine) 중 어느 하나를 사용한다. 정공주입층(221) 상면에는 TPD (N,N-dipheny]-N,N-bis(3-methylphenyl)-1,1-biphenyl-4,4-diami nel), α-NPD (4,4-bis[N-(1-naphtyl)-N-phenyl-amino]biphenyl]), TCTA(4,4,4-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 및 PBD(2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole) 중 어느 하나를 사용하여 정공수송층(222)을 형성한다. 그리고, 정공수송층(222) 상에 발광층(223)을 형성한다. 발광층(223)은 Alq ₃ (Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum), DPVBi (4,4-bis(2,2-diphenylvinyl)-1,1-biphenyl) CBP(4,4¡- N-N¡-dicarbazole-biphenyl), DCJTB(4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethylj uloidyl-9-ehyl)-4H-pyran) 및 C-545T(10-(2-bezothianzolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tet radro-H,5H,11H-[1]benzo pyrano[6,7,8-ij] quinolizin-11-one) 등과 같은 여러 가지 재료 중 어느 하나를 사용하여 형성한다. 이어서, 발광층(223) 상면에 Alq ₃ (Tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum), Bebq ₂ (bis(benzo- quinoline)berellium) 및 TAZ(3-phenyl-4-(1-naphthyl)-5-phenyl-1,2,4-triazole) 중 어느 하나를 사용하여 전자수송층(224)을 형성한다. 또한, 정공저지층은 BAlq (bis (2-methyl-8-quinolinate), 4-phenylphenolate), BCP (2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 어느 하나를 사용하여 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 단분자 유기물을 예를들어 설명하였으나 이에 한정하지 않고 고분자 유기물을 사용하여 유기물층(220)을 형성할 수도 있다. 여기서 고분자 유기물은 유기용매와 혼합하여 잉크젯(Ink-jet), 스크린 프린팅 및 스핀 코팅 방법 중 어느 하나를 사용하여 형성한다.

이어서, 유기물층(220) 상에 음전극(225)을 형성한다. 후면발광방식에 사용되는 음전극(225)으로는 LiF-Al, Li-Al, Mg:Ag 및 Ca-Ag 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 또한, 전면발광방식에 적용되는 음전극(225)은 LiF-Al, Li-Al, Mg:Ag, Ca-Ag 중 어느 하나를 수 ㎛ 이하로 제작하여 형성할 수 있다. 이러한 음전극(225)은 열증착방법(Thermal evaporation) 및 스퍼터링(Sputtering) 방법 중 어느 하나를 사용하여 형성한다.

도 1을 참조하면, 음전극(225) 상면에 보호막(230)이 형성된다. 이때, 보호막(230)으로 SiO ₂ , SiNx, Al ₂ O ₃ , AION, AIN, MgO, Si ₃ N ₄ 및 SiON 중 어느 하나를 사용하여 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 보호막(230)을 단층으로 제작하였으나 이에 한정되지 않고 다층으로도 제작할 수 있다. 이때, 다층 보호막(230)은 상기 보호막(230) 재료에서 적어도 하나 이상의 재료들을 조합하여 형성한다. 또한 보호막(230)은 열증착법(Thermal evoporation), 스퍼터링(sputtering) 및 플라즈마 증착법(Plama evoporation) 등과 같은 다양한 방법으로 형성할 수 있다.

충진제(600)는 보호막(230)을 포함한 유기발광층(200)을 피복하도록 형성되어, 상기 유기발광층(200)을 1차 봉지하는 역할뿐만 아니라 외부에서 가해지는 충격이 유기발광층(200)으로 전달되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 충진제(600)는 유동성의 모노머(monomer) 물질을 사용하여 충진하며 이후, 상기 모노머 물질을 광 또는 열에 의해 경화시켜 폴리머(Polymer) 형태로 제작한다. 이때, 모노머 형태의 충진제(600)는 가시광선 영역, 예를 들어 400~800nm(보다 바람직하게는 400~500nm)의 파장에서 경화되는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 유기발광층(200) 상측에 형성된 충진제(600)를 광을 조사하여 경화시킬 경우, 자외선 영역의 광은 유기발광소자를 손상시킬 수 있기 때문이다. 또한, 열을 이용하여 충진제를 경화시킬 경우, 상기 충진제는 유기발광층을 손상시키지 않는 온도 예를들어 70℃ 이하의 온도에서 경화되는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 충진제(600)는 비휘발성의 물질로 대기 및 수분과 같은 외부 환경에 반응하지 않는 물질을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 이때, 폴리머 형태의 충진제(600)는 액상과 고상의 중간 형태로서, 외부에서 가해지는 충격을 흡수할 수 있다. 이로 인해, 상기와 같은 폴리머 형태의 충진제(600)가 보호막(230)을 포함한 유기발광층(200)을 피복하도록 형성함으로써 상기 유기발광층(200)을 봉지하는 역할 뿐만아니라, 외부에서 가해지는 물리적인 충격이 유기발광층(200)으로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 모노머 형태의 충진제(600)는 헥사아릴비이미다졸, 옥심 유도체, 유기과산화물, 티오 화합물, 케톤 화합물, 방향족 오늄염 및 메탈로센류 중 어느 하나를 이용하며, 상기 모노머 형태의 충진제(600)를 광 또는 열로 경화시켜 폴리머 형태의 충진제(600)로 제작한다. 이러한 모노머 형태의 충진제(600)는 스크린 프린팅, 액상 적하 방법 및 잉크젯 프린팅 중 어느 하나를 사용하여 충진할 수 있다.

실링부(400)는 유기발광층(200)이 형성된 기판(100)과 봉지부(1000) 사이에서 이들을 결합하고 접합시키는 기능을 한다. 여기서 실링부(400)는 상호 이격되어 배치된 복수의 스페이서(410)와 상기 이격되어 배치된 스페이서(410) 사이의 간극에 삽입된 실런트(420)를 포함한다. 이때 스페이서(410)의 높이는 5~20㎛의 사이즈로 제작되는 것이 효과적이다. 이러한 스페이서(410)는 포토레지스트를 디스펜싱, 스크린프린팅 및 잉크젯 중 어느 하나의 방법을 이용하여 도포한 후, 광 또는 열로 경화시키는 방법으로 형성한다. 또한, 실런트(420)는 광경화성 실런트(420) 및 열경화성 실런트(420) 중 어느 하나를 사용한다. 이러한 실런트(420)는 디스펜싱 및 스크린 프린팅 방법 중 어느 하나를 사용하여 복수의 스페이서(410) 사이의 간극에 도포한다. 그리고 실링부(400) 및 충진제(600) 상면에 봉지부(1000)를 배치하고 광 또는 열을 이용하여 실런트(420)를 경화시켜 기판(100)과 봉지부(1000)를 접합시킨다. 여기서, 보호막(230)을 포함한 유기발광층(200)을 피복하도록 배치된 충진제(600)를 유기물층(220)이 손상되지 않는 파장범위(400~800nm)에서 먼저 경화시킨 후 실런트(420)만을 자외선(UV) 영역에서 경화시킴으로써, 유기물층(220)이 자외선에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 유기발광층(200)을 충진제(600)를 통해 1차 봉지한 후, 실링부(400)의 실런트(420)를 이용하여 봉지부(1000)와 기판(100) 사이를 접합하여 2차 봉지함으로써, 수분 및 산소가 유기발광층(200)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 진공상태의 챔버 내에서 전체 봉지공정을 진행한 후, 상기 챔버를 서서히 벤트(Vent)함으로써, 압력차에 의해 실링부(400) 및 충진제(600)의 상면과 봉지부(1000)를 가압한다. 이를 통해, 진공 챔버내에서 봉지공정 중에 실링부(400) 및 충진제(600) 상면과 봉지부(1000) 사이에 공극이 발생했다 하더라도, 압력차에 의해 상기 실링부(400) 및 충진제(600) 상면과 봉지부(1000)를 더욱 합착함으로써, 공극을 제거할 수 있다.

실링부(400) 및 충진제(600) 상면에 위치하는 봉지부(1000)는 플레이트 형상으로 광이 투과될 수 있는 유리 패널을 사용한다. 그러나 봉지부(1000)의 종류는 특별히 한정되지 않고 발광방식에 따라 금속 패널을 사용할 수도 있다.

도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 기판(100)의 비활성 영역 즉, 유기발광층(200)이 형성되지 않는 기판(100) 영역에 복수의 스페이서(410)를 형성한다. 이때, 도시되지는 않았지만 능동형 OLED(AMOLED)의 경우 먼저 기판에 TFT를 형성한 후, 상기 TFT가 형성된 기판에 스페이서를 형성한다. 또한 본 실시예에 따른 스페이서(410)는 2개 이상의 복수개로 형성되며, 포토레지스트를 이용하여 제작한다. 즉, 도시되지는 않았지만 디스펜서 또는 스크린 프린팅 방법으로 포토레지스트를 기판(100)의 비활성 영역에 띠 형상으로 도포하고, 상기 포토레지스트를 경화시켜 스페이서(410)를 형성한다. 이때, 스페이서(410)의 높이는 5~20㎛로 제작되는 것이 효과적이다. 또한, 스페이서(410)는 대기압에서 형성할 수 있다.

이로 인해, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 활성영역에 대응하는 제 1 내부공간과(601)과, 기판(100)의 비활성 영역에 대응하는 제 2 내부공간(401)이 마련된다.

도 3을 참조하면, 기판(100)의 활성영역에 양전극(210)을 형성한다. 이때, 양전극(210)으로 투명 전극인 ITO를 사용한다. 그리고, 양전극(210)이 형성된 기판(100)을 진공 상태의 공정챔버 내로 인입시켜 양전극(210) 상면에 유기물층(220) 및 음전극(225)을 형성한다. 여기서, 유기물층(220)은 정공주입층(221), 정공수송층(222), 발광층(223), 전자수송층(224) 순으로 적층하는 것이 바람직하다. 이어서, 유기물층(220) 상면에 음전극(225)을 형성한다. 음전극(225)은 LiF-Al, Li-Al, Mg:Ag 및 Ca-Ag 중 어느 하나를 사용하여 형성할 수 있다. 이때, 유기물층(220) 및 음전극(225)은 열증착방법(Thermal evaporation) 으로 증착한다. 그리고, 음전극(225) 상면에 보호막(230)을 형성한다. 보호막(230)은 SiO ₂ , SiNx, Al ₂ O ₃ , AION, AIN, MgO, Si ₃ N ₄ 및 SiON 중 어느 하나를 사용하여 형성한다. 이때, 보호막(230)은 열증착법(Thermal evoporation), 스퍼터링(sputtering) 및 플라즈마 증착법(Plama evoporation) 중 어느 하나를 사용하여 증착한다. 본 실시예에서는 음전극(225) 상면에만 보호막(230)을 형성하였으나 이에 한정되지 않고 보호막(230)을 포함한 유기발광층(200)을 피복하도록 형성할 수도 있다.

이때 상기에서 설명한 유기발광층(200) 및 보호막(230)을 형성하는 공정에서, 기판(100) 상측에 상기 기판(100)의 활성영역 및 비활성 영역의 일부 영역을 개방하는 마스크(미도시)를 배치한다. 즉, 기판(100)의 활성영역 및 상기 활성영역과 인접한 스페이서(410)의 일부 영역을 개방하는 마스크(미도시)를 배치한다. 이를 통해, 기판(100)의 활성영역 및 개방된 스페이서(410)의 상측에 유기발광층(200) 및 보호막(230)이 형성된다. 그리고 마스크(미도시)의 개방된 영역은 기판(100)의 활성영역 및 상기 활성영역에 인접하여 형성된 스페이서(410) 상면의 일부 영역을 개방하므로, 마스크(미도시)의 파티클이 기판(100)의 활성영역으로 떨어지지 않는다.

도 4를 참조하면, 스페이서(410)와 유기발광층(200) 사이의 제 1 내부공간(601)에 충진제(600)를 충진한다. 이때, 본 실시예에서는 모노머 형태의 충진제(600)를 기화시켜 제 1 내부공간(601)에 충진한다. 제 1 내부공간(601)을 개방하는 쉐도우 마스크(810)을 이용하여 제 1 내부공간(601)에만 충진제가 형성되도록 한다. 또한, 이에 한정되지 않고, 충진제(600)는 액상 적하 장치(미도시)를 이용하여 제 1 내부공간(601)에 적하하는 방법을 사용할 수도 있다. 이때, 상기 충진제(600)가 스페이서(410)의 높이 만큼 채워지도록 한다. 여기서 충진제(600)로는 광경화성 모노머(Monomer) 물질을 사용한다. 즉, 헥사아릴비이미다졸, 옥심 유도체, 유기과산화물, 티오 화합물, 케톤 화합물, 방향족 오늄염 및 메탈로센류 중 어느 하나를 사용한다. 그리고 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 내부공간(601) 즉, 충진제(600)가 채워진 영역에 광을 조사하여 상기 충진제(600)를 경화시킨다. 이때, 조사되는 광은 400~800nm의 파장 영역인 것이 바람직하다. 이를 통해, 충진제(600) 하측에 위치하는 유기발광층(200)이 손상되지 않고, 충진제(600)를 경화시킬 수 있다. 또한 도시되지는 않았지만, 충진제(600)를 경화시키는 단계에서 상기 실링부(400) 상면에 상기 실링부(400) 영역을 차폐하는 차폐막(미도시)을 배치한 후 충진제(600)가 채워진 영역에만 광이 조사되도록 할 수도 있다.

도 6을 참조하면, 복수의 스페이서(410) 사이의 기판(100)의 비활성 영역에 대응하는 제 2 내부공간(401)에 디스펜서(820)를 이용하여 실런트(420)를 도포한다. 이때 본 실시예에 따른 실런트(420)는 광경화성 실런트(420)를 사용한다. 또한 제 2 내부공간(401)에 도포되는 실런트(420)의 높이는 상기 스페이서(410)와 같거나 혹은 상기 스페이서(410)보다 높게 위치하도록 도포한다.

그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 충진제(600) 및 실링부(400) 상면에 플레이트 형상의 봉지부(1000)를 배치시킨다. 이때 봉지부(1000)는 유리로 제작된다. 그리고 봉지부(1000) 상면에 제 2 내부공간(401) 즉, 실런트(420)가 도포된 영역을 대응 노출하는 마스크(910)를 배치시킨다. 이어서, 마스크(910)의 상측에서 광 예를 들어, 자외선(UV)을 조사하여 실런트(420)를 경화시켜, 기판(100)과 봉지부(1000) 사이를 접합한다. 또한, 동시에 마스크(910) 상측에서 물리적인 힘을 가하여 실런트(420)가 봉지부(1000)와 기판(100)에 합착되도록 할 수 있다. 이때, 상기 공정 단계까지는 진공 상태에서 진행된다. 이처럼 진공중에서 공정이 진행되므로 유기발광소자 내의 공극 발생을 억제할 수 있다.

그리고 공정챔버를 서서히 벤트(Vent) 시킨다. 즉, 진공상태의 공정챔버를 서서히 벤트(vent)하여 상압으로 변화시킨다. 이로 인해, 진공 상태에서 진행된 봉지공정 중에 실링부(400) 및 충진제(600)의 상면과 봉지부(1000) 사이가 완전히 밀착되지 않아 공극이 발생되었다 하더라도, 공정챔버를 진공상태에서 상압으로 변화시킴으로써 공극을 제거할 수 있다. 즉, 진공 상태의 챔버를 상압으로 변화시킴으로써, 압력 차이에 의해 봉지부(1000)가 실링부(400) 및 충진제(600)의 상면에 가압되어 더욱 합착됨으로써 공극이 제거된다. 이를 통해, 상기와 같은 방법으로 도 8에 도시된 바와 같이 공극없이 유기발광층(200)을 봉지할 수 있다.

상기에서는 봉지부(1000)의 상부에 마스크(910)를 배치하고 상측에서 광을 조사하는 방식을 예시하였으나, 이와는 달리 기판(100)의 하부에서 광을 조사할 수도 있다. 이러한 하방 노광의 경우 기판(100)은 광 투과성 기판(100)이어야 하며. 봉지부(1000)는 꼭 광을 투과할 필요는 없다. 이 경우 봉지부(1000)로 금속 플레이트를 사용할 수도 있다.

본 실시예에서는 단일 기판(100)상에 단일 유기발광소자를 제작하는 경우를 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 단일 기판(100)상에 복수의 유기발광소자를 제작하는 경우, 비활성 영역에 형성된 실링부를 기준으로 패널 단위로 절단할 수 있다.

본 발명의 기술 즉, 봉지방법은 상술한 유기발광소자에 한정되지 않고, 다양한 전기 광학 소자에 적용될 수 있다. 예를 들어, 액정표지장치(Liquid Crystal Display : LCD), 플라즈마 디스플레이 장치(Plasma Display panel : PDP) 및 태양전지의 봉지 공정에 적용할 수 있다.