KR102441681B1 - 조명 장치용 oled 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 조명장치용 OLED 패널은 기판; 상기 기판 상에 배치되는 제1 보조 배선 패턴; 상기 제1 보조 배선 패턴 상에 배치되는 제2 보조 배선 패턴; 상기 제1 보조 배선 패턴 및 제2 보조 배선 패턴이 배치된 기판 상에 배치되며, 평탄화된 상부면을 갖는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 배치되되, 적어도 상기 제1 보조 배선 패턴이 배치된 영역 상에 배치되는 패시베이션층; 상기 패시베이션층이 배치된 상기 제1 전극 상에 배치되는 OLED 발광 구조체; 상기 OLED 발광 구조체 상에 배치되는 제2 전극; 및 상기 제2 전극 상에 배치되는 봉지층을 포함한다. 본 발명에 따른 조명장치용 OLED 패널은 2중 보조 배선 패턴을 통해 휘도 균일도를 향상시킬 수 있으며, 제1 전극의 상부면이 평탄화되어 있어, 패시베이션층의 면적을 감소시켜 발광 면적을 넓힐 수 있다.
Description
본 발명은 조명 장치용 발광 패널 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 OLED 패널에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 조명 장치용 OLED 패널을 제조하는 방법에 관한 것이다.
현재 조명장치로는 주로 형광등이나 백열등을 사용한다. 백열등의 경우, 연색지수가 좋으나 에너지 효율이 매우 낮은 단점이 있다. 형광등의 경우, 에너지 효율은 좋으나 연색지수가 낮고 수은을 함유하고 있어 환경 문제가 발생하는 문제점이 있다.
최근에는, 발광다이오드(LED) 기반의 조명 장치가 제안되고 있다. 발광다이오드는 GaN과 같은 질화물 반도체의 적층 구조로 형성되며, 청색 파장대에서 발광효율이 가장 높으며, 적색과 시감도가 가장 높은 색인 녹색 파장대역으로 갈수록 발광효율이 저하된다. 따라서, 적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드, 청색 발광다이오드를 조합하는 백색광을 발광하는 경우, 발광효율이 낮아진다는 문제가 있었다. 또한, 적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드, 청색 발광다이오드를 사용하는 경우 각각의 발광피크(peak)의 폭이 좁기 때문에 색연색성도 저하되는 문제도 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 적색 발광다이오드, 녹색 발광다이오드, 청색 발광다이오드를 조합하는 방식 대신에, 청색 발광다이오드와 황색의 형광체를 조합하여 백색광을 출력하는 조명 장치가 제안되고 있다. 이러한 구성의 발광다이오드가 제안되는 이유는 발광효율이 낮은 녹색 발광다이오드를 사용하는 것보다 발광 효율이 높은 청색 발광다이오드만을 사용하고 나머지 색은 청색광을 받아 황색광을 발산하는 형광물질을 이용하는 방법이 더 효율적이기 때문이다.
그러나, 청색 발광다이오드와 황색컬러의 형광체를 조합하여 백색광을 출력하는 조명장치의 경우에도 황색광을 발광하는 형광물질 자체가 발광효율이 좋지 않기 때문에, 조명장치의 발광효율을 향상시키는데에 한계가 있었다.
특히, 질화물 반도체 발광다이오드(LED) 기반의 조명 장치의 경우, 발광다이오드에서 발생하는 많은 열로 인해 조명 장치 배면에 방열 수단이 배치되어야만 하고, 고품질의 질화물 반도체 성장을 위해서는 고가의 사파이어 기판이 이용되어야만 하는 한계가 있다.
또한, 발광다이오드 기반의 조명 장치의 경우, 질화물 반도체를 성장시키기 위한 에피 공정, 개별 발광다이오드 칩을 제조하기 위한 칩 공정 및 개별 발광다이오드 칩들을 회로 기판에 실장하기 위한 실장 공정을 포함하여 많은 공정이 포함된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 조명 장치용 OLED(Organic Light Emitting Diode) 패널을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 조명 장치용 OLED 패널을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 조명장치용 OLED 패널은 기판, 제1 보조 배선 패턴, 제2 보조 배선 패턴, 제1 전극, 패시베이션층, OLED 발광 구조체, 제2 전극 및 봉지층을 포함한다.
제1 보조 배선 패턴은 기판 상에 배치며, 제2 보조 배선 패턴은 제1 보조 배선 패턴 상에 배치된다. 제1 전극은 상기 제1 보조 배선 패턴 및 제2 보조 배선 패턴이 배치된 기판 상에 배치되며, 평탄화된 상부면을 갖는다. 패시베이션층은 제1 전극 상에 배치되되, 적어도 제1 보조 배선 패턴이 배치된 영역 상에 배치된다. OLED 발광 구조체는 패시베이션층이 배치된 제1 전극 상에 배치된다. 제2 전극은 OLED 발광 구조체 상에 배치된다. 봉지층은 제2 전극 상에 배치된다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명에 따른 조명장치용 OLED 패널은 2중 보조 배선 패턴을 가지며, 또한 제1 전극의 상부면이 평탄화되어 있다. 2중 보조 배선 패턴을 통하여, 제1 전극에 인가되는 전압을 제1 전극 전체적으로 균일하게 할 수 있다. 이를 통해 휘도 균일도를 높일 수 있다. 또한, 제1 전극의 상부면이 평탄화되어 있어, 제1 전극 상부의 패시베이션 면적을 감소시킬 수 있고, 이를 통해 발광 면적을 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 보조 배선 패턴은 상부로 향할수록 좁아지는 테이퍼 형상의 단면을 가지며, 상기 제2 보조 배선 패턴은 직사각형 형태의 단면을 가질 수 있다. 이와 같은 제1 보조 배선 패턴과 제2 보조 배선 패턴의 적층 구조를 통하여 구조 안정성을 가질 수 있다.
이때, 상기 제1 보조 배선 패턴은 금속 재질이고, 상기 제2 보조 배선 패턴은 투명 전도성 산화물 재질일 수 있다. 투명 전도성 산화물의 경우, 레이저 열처리가 가능하고, 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물 및 금속의 경우 옥살산(oxalic acid) 등을 포함하는 식각액을 이용하여 1회의 습식 식각으로 제거 가능하다.
한편, 상기 제1 전극은 투명 전도성 산화물 재질, 전도성 고분자 재질 또는 도전성 탄소계 재질일 수 있다. 이들 전극 재료들은 코팅법이 적용 가능하다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 조명장치용 OLED 패널 제조 방법은, 기판 상에 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질을 배치하고, 상기 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질 상에 제2 보조 배선 패턴 형성용 물질을 배치하는 단계; 상기 제2 보조 배선 패턴 형성용 물질 및 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질을 식각하여, 제1 보조 배선 패턴과 상기 제1 보조 배선 패턴 상에 제2 보조 배선 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 보조 배선 패턴 및 제2 보조 배선 패턴이 배치된 기판 상에 코팅법으로 제1 전극을 배치하는 단계; 상기 제1 전극 상에 패시베이션층을 배치하되, 적어도 상기 제1 보조 배선 패턴 및 제2 보조 배선 패턴 상부 영역에 패시베이션층을 배치하는 단계; 상기 패시베이션층이 배치된 제1 전극 상에 OLED 발광 구조체를 배치하는 단계; 상기 OLED 발광 구조체 상에 제2 전극을 배치하는 단계; 및 상기 제2 전극 상에 봉지층을 배치하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 과정들을 통하여, 2중 보조 배선 패턴을 형성할 수 있으며, 상부면이 평탄화된 제1 전극을 형성할 수 있다.
이때, 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질은 금속 재질이고, 제2 보조 배선 패턴 형성용 물질은 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물(TCO) 재질일 수 있다. 이러한 적층 구조에서 후술하는 레이저 열처리 및 식각을 통하여 제1 보조 배선 패턴 및 제2 보조 배선 패턴의 형성이 용이할 수 있다.
제1 보조 배선 패턴 형성용 물질이 금속 재질이고, 제2 보조 배선 패턴 형성용 물질이 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물 재질인 경우, 상기 제1 보조 배선 패턴 및 상기 제2 보조 배선 패턴을 배치하는 단계는, 상기 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물 상에 개구부를 갖는 마스크를 배치하는 단계와, 상기 마스크가 배치된 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물에 레이저를 조사하여 마스크의 개구부 부분의 투명 전도성 산화물을 결정화시키는 단계와, 상기 마스크를 제거하는 단계와, 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물과, 상기 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물 하부의 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질을 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
레이저 열처리를 통하여 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물의 일부분을 결정화시킬 수 있고, 옥살산 등을 포함하는 식각액을 이용한 습식 식각으로 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물 및 그 하부의 금속을 제거할 수 있다.
또한, 상기의 습식 식각으로 인해, 제1 보조 배선 패턴은 상부로 향할수록 좁아지는 테이퍼 형상의 단면을 가지며, 제2 보조 배선 패턴은 직사각형 형태의 단면을 가질 수 있다.
한편, 상기 제1 전극은 투명 전도성 산화물 재질, 전도성 고분자 재질 또는 도전성 탄소계 재질일 수 있다. 이들 재질의 경우, 코팅법으로 전극 형성이 가능한 전극 소재들이다. 이 중 투명 전도성 산화물 재질의 전극은, 졸-겔법으로 형성할 수 있고, PEDOT와 같은 전도성 고분자 재질의 전극이나 탄소나노튜브와 같은 도전성 탄소 재질의 전극은 슬러리 도포 및 건조과정을 통하여 형성할 수 있다.
또한, 이러한 코팅법에 의하면, 제1 전극 형성시 마스크를 이용하지 않아도 되며, 또한 평탄화된 상부면을 갖는 제1 전극을 형성할 수 있다. 이러한 평탄화된 상부면 상에 패시베이션층을 형성할 경우, 기판 상에 배선 패턴을 형성하는 것과 같은 형태로 패시베이션층을 형성할 수 있어, 패시베이션층의 면적을 감소시킬 수 있다. 이를 통하여, 발광 면적을 넓힐 수 있다.
본 발명에 따른 조명장치용 OLED 패널은 대면적화가 용이하여 면발광이 가능하며, 질화물 반도체 발광다이오드 형성을 위한 고가의 사파이어 기판을 필요로 하지 않으며, 발열 또한 질화물 반도체 발광다이오드에 비해 양호한 장점이 있다.
특히, 본 발명에 따른 조명장치용 OLED 패널은 2중 보조 배선 패턴을 구비함으로써 제1 전극 전체적으로 균일한 전압 인가가 가능하여 휘도 균일도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 조명장치용 OLED 패널은 코팅법에 의해 제1 전극 형성이 가능하여, 평탄화된 상부면을 갖는 제1 전극을 형성할 수 있다. 이를 통하여, 제1 전극 상부의 패시베이션층의 면적을 감소시킬 수 있어, 발광 면적을 넓힐 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조명장치용 OLED 패널의 평면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 I-I' 단면의 예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 I- I' 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 II-II' 단면도이다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명에 따른 조명장치용 OLED 패널을 제조하는 방법을 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 I-I' 단면의 예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 I- I' 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 II-II' 단면도이다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명에 따른 조명장치용 OLED 패널을 제조하는 방법을 나타낸 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 조명장치용 OLED 패널 및 그 제조 방법에 대한 실시예를 설명한다.
이하에서 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 본 발명에서 "~~ 상에 있다"라고 함은 "어떠한 부분이 다른 부분과 접촉한 상태로 바로 위에 있다"를 의미할 뿐만 아니라 "어떠한 부분이 다른 부분과 비접촉한 상태이거나 제3의 부분이 중간에 더 형성되어 있는 상태로 다른 부분의 위에 있다"를 의미할 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조명장치용 OLED 패널의 평면도를 개략적으로 나타낸 것이다. 또한, 도 2는 도 1의 I-I' 단면의 예를 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 조명장치용 OLED 패널은 기판(110), 보조 배선 패턴(120), 제1 전극(130), 패시베이션층(140), OLED 발광 구조체(150), 제2 전극(160) 및 봉지층(170)을 포함한다.
기판(110)은 글래스 기판, 고분자 기판 등이 이용될 수 있다. 기판(110) 상에는 SiO2, SiNx 등의 버퍼층(115)이 형성되어 있을 수 있다. 기판(110)으로, 고분자 기판이 이용될 경우, 고분자 기판의 플렉서블 특성에 기인하여, 롤-투-롤(Roll-to-Roll) 공정으로 조명장치용 OLED 패널이 제조될 수 있다.
한편, 기판(110)은 어레이 영역(AA)과 패드 영역(PA)으로 구분될 수 있고, 후술하는 도 3을 참조하면, 어레이 영역(AA)은 다시 발광 영역(LA)과 배선 영역(MA)으로 구분될 수 있다. 발광 영역(LA)은 OLED 발광 구조체(150)의 하부에 제1 전극(예를 들어, 애노드 전극)이 배치되고, OLED 발광 구조체(150)의 상부에 제2 전극(예를 들어, 캐소드 전극)이 배치되어 형성된 영역일 수 있다.
보조 배선 패턴(120)은 기판(110) 상에 배치된다.
보조 배선 패턴(120)의 역할을 다음과 같다. 제1 전극(130)은 일반적으로 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide) 등과 같은 TCO(transparent Conductive Oxide) 재질로 형성될 수 있는데, TCO 재질의 경우, OLED 발광 구조체(150)에서 발광되는 광을 투과한다는 장점을 가지지만, 금속에 비해 전기저항이 매우 높다는 단점이 있다. 따라서, 대면적의 조명장치용 OLED 패널을 제조하는 경우, TCO의 높은 저항으로 인해 인가되는 전압의 분포가 제1 전극 전체에 걸쳐 고르지 않게 되며, 이러한 불균일한 전압분포는 대면적 조명장치의 휘도 균일성을 저하시킨다.
이에, 보조 배선 패턴(120)은 예를 들어 금속과 같이 TCO보다 낮은 저항을 갖는 재질로 형성되어, 보조 배선 패턴(120)과 접촉하여 형성되는 제1 전극(130)에 인가되는 전압의 분포가 제1 전극(130) 전체에 걸쳐 고르게 하는 역할을 한다.
한편, 보조 배선 패턴(120)은 망 형태가 될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 보조 배선 패턴(120)은 좌우 대칭에 가까운 형태로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 보조 배선 패턴(120)은 상부로 향할수록 폭이 좁아지는 테이퍼 형상의 단면을 가질 수 있다. 이를 통하여 보조 배선 패턴(120) 상에 제1 전극(130) 등을 안정적으로 배치할 수 있다.
제1 전극(130)은 보조 배선 패턴(120)이 배치된 기판(110) 상에 배치되며, 제1 전극 패드(130a)에 연결된다. 제1 전극(130)은 ITO와 같은 TCO 재질로 형성될 수 있으며, 스퍼터링 공정 또는 코팅 공정을 통하여 형성될 수 있다.
패시베이션층(140)은 제1 전극(130) 상에 배치되되, 적어도 보조 배선 패턴(120)이 배치된 영역 상에 배치된다. OLED 조명에서 제1 전극(130)과 제2 전극(160) 간에 쇼트(short) 발생시, 전류 드롭(current drop)으로 인해 쇼트가 발생된 부분 뿐만 아니라 전체 패널의 휘도 저하가 발생하는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위해, 적어도 보조배선 패턴(120) 상부에는 패시베이션층(140)이 형성된다.
패시베이션층(140)은 폴리이미드계 물질과 같은 유기물 재질로 형성될 수 있고, 알루미나(Al2O3), 질화실리콘(SiNx) 등과 같은 무기물 재질로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 패시베이션 물질은 폴리이미드 등과 같은 유기물, 알루미나, 질화실리콘과 같은 무기물이 될 수 있다. 패시베이션 물질의 증착은 원자층 증착(ALD) 방법, 화학기상증착(CVD) 방법 등이 이용될 수 있다.
OLED 발광 구조체(150)는 패시베이션층(140)이 배치된 제1 전극(130) 상에 배치된다.
OLED 발광 구조체(150)에는 유기 발광층(EML: emission layer)과, 상기 유기 발광층에 홀(hole)을 제공하기 위한, 홀 주입층(HIL: hole injection layer) 및/또는 홀 수송층(HTL: hole transport layer), 상기 유기 발광층에 전자(electron)을 제공하기 위한 전자 수송층(ETL: electron transport layer) 및/또는 전자 주입층(EIL: electron injection layer)이 포함될 수 있다.
제2 전극(160)은 OLED 발광 구조체(150) 상에 배치되며, 제2 전극 패드(160a)에 연결되도록 배치된다. 제2 전극(160)은 ITO와 같은 TCO 재질이나, 금속 재질로 형성될 수 있다.
봉지층(170)은 제2 전극(160) 상에 배치되며, 외부로부터 수분이나 공기가 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 봉지층(170)은 아크릴레이트계 화합물, 에폭시계 화합물과 같은 유기물 재질, 세라믹, 금속과 같은 무기물 재질 또는 유무기 복합재로 형성될 수 있으며, 단층 구조 혹은 다층 구조로 형성될 수 있다.
도 2에는 봉지층(170)이 제2 전극(160)의 상부에만 형성된 예를 나타내었으나, 수분 등의 침투 방지 효과를 높이기 위해 봉지층(170)은 어레이 영역에 형성된 각 요소(120~160)의 측면에도 형성될 수 있다.
봉지층(170) 상에는 접착층을 통하여 추가로 배리어 필름, 보호 필름이 배치될 수 있으며, 이 배리어 필름 및 보호 필름 역시 외부로부터 수분이나 공기가 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 보호 필름은 PET 기판, 금속 포일 등이 될 수 있다.
한편 제1 전극 패드(130a) 및 제2 전극 패드(160a)에 대하여 설명하면 다음과 같다.
제1 전극 패드(130a)는 제1 전극(130)과 연결된다. 그리고, 제2 전극 패드(160a)는 제2 전극(160)과 연결된다. 도 1에는 패드 영역의 중앙부에 제2 전극 패드(160a)가 배치되어 있고, 제2 전극 패드(160a) 양측에 제1 전극 패드들(130a)이 배치되어 있는 예를 나타내었으나, 전극 패드의 배치 형태나, 전극 패드의 크기, 개수 등은 필요에 따라 변경 가능하다.
제1 전극 패드(130a)는 보조 배선 패턴(120)과 동일한 재질의 하부층과 제1 전극(130)과 동일한 재질의 상부층을 포함할 수 있다. 하부층은 보조 배선 패턴(120)과 동시에 형성될 수 있으며, 보조 배선 패턴(120)과 직접 연결될 수도 있다. 상부층은 제1 전극(130)과 동시에 형성될 수 있다. 하부층이 보조 배선 패턴(120)과 직접 연결되는 경우, 상부층은 제1 전극(130)과 직접 연결되지 않아도 된다.
또한, 제2 전극 패드(160a)는 보조 배선 패턴(120)과 동일한 재질의 하부층과 제2 전극(160)과 동일한 재질의 상부층을 포함할 수 있다. 하부층은 보조 배선 패턴(120)과 동시에 형성될 수 있으며, 상부층은 제2 전극(160)과 동시에 형성될 수 있다.
다만, 도 2에 도시된 발광장치용 OLED 패널의 경우, 제1 전극(130)이 증착 방법에 의해 형성되어 하부의 보조 배선 패턴(120)에 대응하는 단면을 갖는다. 이에 따라, 제1 전극(130)의 평면은 실질적으로 평탄하지 못하다.
이에 따라, 제1 전극(130) 상에 형성되는 패시베이션층(140) 역시 제1 전극(130)의 단면에 대응하는 단면을 가지게 되어 패시베이션층이 차지하는 면적이 상대적으로 넓다. 패시베이션층이 배치되는 부분은 주로 배선 영역(MA)으로, 비발광 영역에 해당하므로, 발광 영역(LA)의 면적을 넓히기 위해서는 패시베이션층(140)의 면적을 줄이는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 I- I' 단면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 II-II' 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 전극(130)은 평탄화된 상부면을 갖는다. 이에 따라, 제1 전극(130) 상에 형성되는 패시베이션층(140)의 단면 형상은 예를 들어 도 2의 보조 배선 패턴(120)에 대응하는 단면을 가질 수 있다. 이러한 도 3 및 도 4에 도시된 패시베이션층의 단면과 도 2에 도시된 패시베이션층의 단면을 비교하면, 도 3 및 도 4에 도시된 패시베이션층의 면적이 더 좁은 것을 볼 수 있다.
이러한 상부면이 평탄한 제1 전극(130)은 코팅법에 의해 형성될 수 있는데, 코팅법에 의한 제1 전극(130) 형성 과정은 도 5에서 후술하기로 한다.
도 3 및 도 4에 도시된 예에서, 제1 전극(130)은 투명 전도성 산화물 재질, 전도성 고분자 재질 또는 도전성 탄소계 재질일 수 있다. 이들 전극 재료들은 졸-겔법이나 슬러리 코팅법 등과 같은 용액 공정, 즉 코팅법이 적용 가능하다.
또한, 도 3 및 도 4를 참조하면, 보조 배선 패턴(120)은 제1 보조 배선 패턴(120a) 및 제2 보조 배선 패턴(120b)을 포함할 수 있다. 제1 보조 배선 패턴은 금속 재질이고, 상기 제2 보조 배선 패턴은 투명 전도성 산화물 재질일 수 있다. 제2 보조 배선 패턴(120b)은 제1 보조 배선 패턴(120a)의 산화 방지 역할도 한다. 투명 전도성 산화물의 경우, 레이저 열처리가 가능하고, 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물 및 금속의 경우 옥살산(oxalic acid) 등을 포함하는 식각액을 이용하여 1회의 습식 식각으로 제거 가능하다. 또한 이 경우, 결정화된 투명 전도성 산화물이 마스크 역할을 하게 되므로, 식각 과정에서 별도의 마스크를 배치하지 않아도 된다.
만약, 제1 보조 배선 패턴(120a)이 투명 전도성 산화물 재질이고, 제2 보조 배선 패턴(120a)이 금속 재질인 경우, 레이저 열처리에 의한 투명 전도성 산화물의 결정화가 어려워질 수 있다.
또한, 제1 보조 배선 패턴(120a)은 상부로 향할수록 좁아지는 테이퍼 형상의 단면을 가지며, 상기 제2 보조 배선 패턴(120b)은 직사각형 형태의 단면을 가질 수 있다. 제2 보조 배선 패턴(120b)의 대략 직사각형 형태의 단면은 레이저 열처리 결과에 따른 것이고, 제1 보조 배선 패턴(120a)의 테이퍼 형태의 단면은 습식 식각에 기인한 것이라 볼 수 있다. 이와 같은 제1 보조 배선 패턴(120a)과 제2 보조 배선 패턴(120b)의 적층 구조를 통하여 구조 안정성을 가질 수 있다.
이하, 도 5a 내지 도 5g를 참조하여, 본 발명에 따른 조명장치용 OLED 패널을 제조하는 방법을 설명하기로 한다.
우선 도 5a에 도시된 예와 같이, 기판(110) 상에 제1 보조 배선 패턴을 형성하기 위한 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질(120a)을 배치한다. 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질은 Cu, Al 등과 같은 금속 재질일 수 있다. 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질이 금속인 경우 제1 보조 배선 패턴 역시 금속 재질인 바, 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질에 대하여 제1 보조 배선 패턴의 도면 부호인 120a를 동일하게 사용하였다.
이후, 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질(120a) 상에 제2 보조 배선 패턴을 형성하기 위한 제2 보조 배선 패턴 형성용 물질(121)을 배치한다. 제2 보조 배선 패턴 형성용 물질(121)은 결정화되지 않은 상태, 즉 비정질 상태의 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide; TCO) 재질일 수 있다. 투명 전도성 산화물의 예로는 ITO나 FTO가 될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다음으로, 제2 보조 배선 패턴 형성용 물질 및 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질을 식각하여, 제1 보조 배선 패턴(120a)과 상기 제1 보조 배선 패턴(120a) 상에 제2 보조 배선 패턴(120b)을 형성한다.
이때, 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질이 금속이고, 제2 보조 배선 패턴 형용 물질이 투명 전도성 산화물 재질인 경우, 도 5b 내지 도 5c에 도시된 과정이 수행될 수 있다. 도 5b 및 도 5c에서 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질인 금속에 대하여는 도면부호 120a를 부여하였고, 제2 보조 배선 패턴 형성용 물질인 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물에 대하여는 도면부호 121을 부여하였다. 또한, 제2 보조 배선 패턴에 해당하는 결정화된 투명 전도성 산화물에 대하여는 도면부호 120b를 부여하였다.
우선, 도 5b에 도시된 예와 같이, 개구부를 갖는 마스크(122)를 배치한 후, 레이저를 조사한다. 이를 통해, 마스크(122)의 개구부 하부의 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물(121)이 국부적으로 가열되면서 결정화된 투명 전도성 산화물(120b)로 변환된다. 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물(121)을 결정화하는데 이용되는 레이저는 약 5~10 J/cm2 정도의 에너지로 조사될 수 있다.
이후, 도 5c에 도시된 예와 같이, 마스크(122)를 제거하고, 옥살산(oxalic acid) 등을 포함하는 식각액을 이용하여 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물(121) 및 그 하부의 금속(120a)을 식각한다. 이때, 옥살산, 초산 등과 같이 식각액이 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물(121) 및 금속(120a) 모두에 대한 식각 특성을 갖는 것이라면 1회의 습식 식각으로, 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물(121) 및 그 하부의 금속(120a)을 모두 식각할 수 있다.
물론, 레이저 결정화 이후, 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물에 대한 식각 특성을 갖는 식각액으로 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물(121)을 먼저 습식 식각한 후에, 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물(121)의 식각에 따라 그 하부에 노출되는 금속(120a)을 다른 식각액을 이용한 습식 식각 방법 또는 건식 식각 방법으로 식각하는 것도 가능하다.
이러한 레이저 열처리 및 습식 식각의 결과, 제1 보조 배선 패턴(120a)은 상부로 향할수록 좁아지는 테이퍼 형상의 단면을 가지며, 상기 제2 보조 배선 패턴(120b)은 직사각형 형태의 단면을 가질 수 있다.
레이저 열처리를 이용하면, 레이저의 직진성으로 인하여 결정화되는 부분과 결정화되지 않는 부분이 대략 수직면이 될 수 있어, 결정화된 투명 전도성 산화물 재질의 제2 보조 배선 패턴(120b)의 단면은 대략 직사각형 형상이 될 수 있다. 또한, 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물 하부의 금속의 식각은 결정화된 투명 전도성 산화물, 즉 제2 보조 배선 패턴(120b)을 마스크로 하여 습식 식각을 진행하는 것과 마찬가지로 진행되는 것이므로, 제1 보조 배선 패턴(120a)은 상부로 향할수록 폭이 좁아지는 테이퍼 형상을 가질 수 있다.
다음으로, 도 5d에 도시된 예와 같이, 제1 보조 배선 패턴(120a) 및 제2 보조 배선 패턴(120b)이 배치된 기판 상에 제1 전극(130)을 배치한다.
도시된 예와 같이, 제1 전극(130)은 평탄화된 상부면을 가질 수 있다. 이는 코팅법에 의해 제1 전극(130)을 형성함으로써 달성 가능하다.
또한, 제1 전극(130)은 어레이 영역(AA) 전체에 배치될 수 있으며, 제1 전극 패드에 접촉되도록 추가로 형성될 수 있다.
코팅법이 적용될 수 있는 전극 재료로는 ITO와 같은 투명 전도성 산화물, PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 폴리피롤, 폴리티오펜 폴리설퍼니트라이드, 폴리아닐린 등과 같은 전도성 고분자 재질, 탄소나노튜브, 그래핀 등과 같은 도전성 탄소계 재질을 제시할 수 있다.
코팅법은 졸-겔법이나 슬러리 코팅법과 같이 용액을 기반으로 하여 코팅을 수행하는 방법이다. 이 중 졸-겔법의 경우, 전구체 졸(sol)을 기판에 코팅한 후 가열하여 겔(gel)상으로 변환하는 방법으로, ITO 등의 투명 전도성 산화물을 형성하는데 이용될 수 있다. 또한, 슬러리 코팅법의 경우, 상기의 전극 재료, 바인더 및 용매를 포함하는 슬러리를 기판 상에 도포한 후, 건조하는 방식으로 수행될 수 있다.
다음으로, 도 5e에 도시된 예와 같이, 제1 전극 상에 패시베이션층(140)을 배치한다. 이때, 패시베이션층(140)은 적어도 제1 보조 배선 패턴(120a) 및 제2 보조 배선 패턴(120b) 상부 영역에 배치된다. 또한, 패시베이션층(140)은 제1 전극(130)의 일부분을 감싸는 형태로 추가로 형성될 수 있는데, 이는 제2 전극(160)이 제2 전극 패드에 연결될 수 있도록 하기 위함이다.
이후, 도 5f에 도시된 예와 같이, 패시베이션층(140)이 배치된 제1 전극(130) 상에 OLED 발광 구조체(150)를 배치한다. OLED 발광 구조체(150)의 각 층은 예를 들어, 구리 프탈로시아닌(CuPc: copperphthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N, N'-디페닐-벤지딘(N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidine: NPB), 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등의 유기물을 진공 증착법으로 증착하는 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
이후, OLED 발광 구조체(150) 상에 제2 전극(160)을 배치한다. 제2 전극(160)은 금속이나 TCO 재질로 형성될 수 있다. 제2 전극(160)은 어레이 영역(AA) 상에 전체적으로 형성될 수 있고, 제2 전극 패드(도 1의 160a)에 접촉되도록 추가로 형성될 수 있다.
제2 전극(160) 형성 후, 필요에 따라서는 OLED 발광 구조체(150)에 에이징 전압을 인가하여 OLED 발광 구조체(150)를 에이징하는 과정을 더 수행할 수 있다.
유기발광물질은 수명이 짧고, 수분이나 산소에 취약하며 고전압이나 고전류의 인가 시에 소자의 손상이 발생할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 전극(130, 160)과 OLED 발광 구조체(150) 사이의 계면특성이 좋지 않으므로 소자의 특성이 불안정한 문제점도 있다. 또한, 제2 전극(160)의 형성시 OLED 발광 구조체(150) 내에 불순물이 적층되어 유기물의 발광특성 및 색감을 저하시킬 수도 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, OLED 발광 구조체(150)에 고전압의 에이징 전압을 인가하여 OLED 발광 구조체(150)를 단시간에 에이징(aging)할 수 있다. 이때, 에이징 전압은 제1 전극(130) 및 제2 전극(160)에 인가되는 전압보다 큰 고전압이 될 수 있다. 다른 예로 에이징 전압은, 제1 전극(130) 및 제2 전극(160)에 인가되는 전압의 역전압이 될 수 있다.
이후, 도 5g에 도시된 예와 같이, 제2 전극(160) 상에 봉지층(170)을 배치한다. 봉지층(170)은 아크릴레이트계 화합물 등의 유기물 재질, 세라믹, 금속과 같은 무기물 재질 또는 유무기 복합재로 형성될 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 봉지층(170) 상에 보호 필름, 배리어 필름 등이 더 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조명장치용 OLED 패널은 2중 보조 배선 패턴을 구비함으로써 제1 보조 배선 패턴의 산화 방지 효과를 통해 제1 전극 전체적으로 균일한 전압 인가가 가능하여 휘도 균일도를 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 경우, 코팅법에 의해 제1 전극 형성이 가능하여, 평탄화된 상부면을 갖는 제1 전극을 형성할 수 있다. 이를 통하여, 제1 전극 상부의 패시베이션층의 면적을 감소시킬 수 있어, 발광 면적을 넓힐 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.
110 : 기판
120 : 보조 배선 패턴
120a : 제1 보조 배선 패턴
120b : 제2 보조 배선 패턴
130 : 제1 전극
130a : 제1 전극 패드
140 : 패시베이션층
150 : OLED 발광 구조체
160 : 제2 전극
160a : 제2 전극 패드
170 : 봉지층
120 : 보조 배선 패턴
120a : 제1 보조 배선 패턴
120b : 제2 보조 배선 패턴
130 : 제1 전극
130a : 제1 전극 패드
140 : 패시베이션층
150 : OLED 발광 구조체
160 : 제2 전극
160a : 제2 전극 패드
170 : 봉지층
Claims (10)
- 어레이 영역 및 패드 영역을 포함하는 기판;
상기 기판 상에 배치되는 제1 보조 배선 패턴;
상기 제1 보조 배선 패턴 상에 적층된 제2 보조 배선 패턴;
상기 기판의 상기 패드 영역에 배치된 제1 전극 패드 및 제2 전극 패드;
상기 제1 보조 배선 패턴 및 제2 보조 배선 패턴과 접촉하도록 기판 상에 배치되며, 평탄화된 상부면을 갖는 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 배치되되, 적어도 상기 제1 보조 배선 패턴이 배치된 영역 상에 배치되는 패시베이션층;
상기 패시베이션층 및 상기 제1 전극 상에 배치되는 OLED 발광 구조체;
상기 OLED 발광 구조체 상에 배치되는 제2 전극; 및
상기 제2 전극 상에 배치되는 봉지층을 포함하고,
상기 제1 전극 패드와 상기 제2 전극 패드는 각각 상기 제1 보조 배선 패턴과 동일한 재질의 하부층과 상기 제2 보조 배선 패턴과 동일한 재질의 상부층으로 이루어지고,
상기 제1 전극은 상기 제1 전극 패드의 일부를 덮으며,
상기 제2 전극은 상기 제2 전극 패드 상에 배치된 상기 패시베이션층의 관통 홀을 통해 상기 제2 전극 패드의 상부층에 접촉하는, 조명장치용 OLED 패널.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 보조 배선 패턴은 상부로 향할수록 좁아지는 테이퍼 형상의 단면을 가지며,
상기 제2 보조 배선 패턴은 직사각형 형태의 단면을 갖는, 조명장치용 OLED 패널.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 보조 배선 패턴은 금속 재질이고,
상기 제2 보조 배선 패턴은 투명 전도성 산화물 재질인, 조명장치용 OLED 패널.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 전극은 투명 전도성 산화물 재질, 전도성 고분자 재질 또는 도전성 탄소계 재질인, 조명장치용 OLED 패널.
- 기판 상에 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질을 배치하고, 상기 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질 상에 제2 보조 배선 패턴 형성용 물질을 배치하는 단계;
상기 제2 보조 배선 패턴 형성용 물질 및 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질을 식각하여, 제1 보조 배선 패턴과 상기 제1 보조 배선 패턴 상에 제2 보조 배선 패턴을 형성하는 단계;
상기 제1 보조 배선 패턴 및 제2 보조 배선 패턴과 접촉하도록 기판 상에 코팅법으로 제1 전극을 배치하는 단계;
상기 제1 전극 상에 패시베이션층을 배치하되, 적어도 상기 제1 보조 배선 패턴 및 제2 보조 배선 패턴 상부 영역에 패시베이션층을 배치하는 단계;
상기 패시베이션층이 배치된 제1 전극 상에 OLED 발광 구조체를 배치하는 단계;
상기 OLED 발광 구조체 상에 제2 전극을 배치하는 단계; 및
상기 제2 전극 상에 봉지층을 배치하는 단계를 포함하고,
상기 제1 보조 배선 패턴과 상기 제1 보조 배선 패턴 상에 제2 보조 배선 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 기판의 패드 영역에 제1 전극 패드 및 제2 전극 패드가 함께 형성되고,
상기 제1 전극 패드와 상기 제2 전극 패드는 각각 상기 제1 보조 배선 패턴과 동일한 재질의 하부층과 상기 제2 보조 배선 패턴과 동일한 재질의 상부층으로 이루어지고,
상기 제1 전극은 상기 제1 전극 패드의 일부를 덮으며,
상기 제2 전극은 상기 제2 전극 패드 상에 배치된 상기 패시베이션층의 관통 홀을 통해 상기 제2 전극 패드의 상부층에 접촉하는, 조명장치용 OLED 패널 제조 방법.
- 제5항에 있어서,
제1 보조 배선 패턴 형성용 물질은 금속 재질이고,
제2 보조 배선 패턴 형성용 물질은 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물(TCO) 재질인, 조명장치용 OLED 패널 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 제1 보조 배선 패턴 및 상기 제2 보조 배선 패턴을 배치하는 단계는,
상기 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물 상에 개구부를 갖는 마스크를 배치하는 단계와,
상기 마스크가 배치된 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물에 레이저를 조사하여 마스크의 개구부 부분의 투명 전도성 산화물을 결정화시키는 단계와,
상기 마스크를 제거하는 단계와,
결정화되지 않은 투명 전도성 산화물과, 상기 결정화되지 않은 투명 전도성 산화물 하부의 제1 보조 배선 패턴 형성용 물질을 식각하는 단계를 포함하는, 조명장치용 OLED 패널 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 제1 보조 배선 패턴은 상부로 향할수록 좁아지는 테이퍼 형상의 단면을 가지며,
상기 제2 보조 배선 패턴은 직사각형 형태의 단면을 갖는, 조명장치용 OLED 패널 제조 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 제1 전극은 투명 전도성 산화물 재질, 전도성 고분자 재질 또는 도전성 탄소계 재질인, 조명장치용 OLED 패널 제조 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 제1 전극은 평탄화된 상부면을 갖는, 조명장치용 OLED 패널 제조 방법.
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