JP5119427B2 - 有機発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は有機発光装置に関し、より詳しくは有機発光素子を利用した有機発光装置及びその製造方法に関する。
有機発光装置とは、有機発光素子が放出する光を利用する表示装置または照明装置のことである。有機発光素子(organic light emitting diode、OLED)は、有機発光層の内部において電子及び正孔が結合して形成された励起子(exciton)が基底状態に落ちる時に発生するエネルギーによって光を発生させる。
有機発光装置は、寿命及び品質を高めるために、有機発光層に水分または酸素が浸透するのを抑制しなければならない。従って、有機発光装置は、ガラス缶(glass can)またはメタル缶(metal can)などの別途の封止構造を必要とする。
しかし、ガラスに溝を形成したりメタルを缶状にして形成された封止構造は、製造工程が複雑であり、有機発光装置の全体的な生産性を低下させる問題があった。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の第1の目的は、構造が簡単で、有機発光層に水分または酸素が浸透するのを抑制する有機発光装置を提供することである。また、本発明の第2の目的は、前記有機発光装置の製造方法を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、基板本体と、上記基板本体上に形成された透明電極と、上記透明電極上に形成された有機発光層と、上記有機発光層上に形成されて、金属で形成されたカバー電極と、上記カバー電極の周縁と重なるように上記基板本体上に形成されて、上記有機発光層の側面をカバーするシーラントと、を含むことを特徴とする、有機発光装置が提供される。
また、上記カバー電極は、上記有機発光層と対向する面の反対の面に形成された酸化被膜を含んでもよい。
上記カバー電極の厚さは、150nm乃至5000nmの範囲であってもよい。
上記カバー電極は、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)、及びマグネシウム(Mg)のうちの一つ以上の金属を含んでもよい。
上記透明電極は、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、ZnO(酸化亜鉛)、及び酸化インジウム(In)のうちの一つ以上を含んでもよい。
上記シーラントは、無機粒子を含むフリットで形成されてもよい
上記無機粒子は、酸化ケイ素(SiO)、酸化バリウム(BaO)、酸化ビスマス(Bi)、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化タンタル(Ta)、及び酸化亜鉛(ZnO)のうちの一つ以上を含んでもよい。
上記カバー電極は、複数の金属膜を含んでもよい。
上記カバー電極の複数の金属膜は、互いに異なる金属で形成されてもよい。
上記複数の金属膜の間の界面には酸化被膜が形成されてもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、基板本体を準備する段階と、上記基板本体上に透明電極を形成する段階と、上記透明電極上に有機発光層を形成する段階と、上記有機発光層上に金属膜を形成し、上記金属膜の上記有機発光層と対向する面の反対面を酸化させて、酸化被膜を含むカバー電極を形成する段階と、上記有機発光層の側面をカバーするように上記基板本体上にシーラントを形成する段階と、を含むことを特徴とする、有機発光装置の製造方法が提供される。
上記カバー電極の厚さは150nm乃至5000nmの範囲であってもよい。
上記カバー電極は、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)、及びマグネシウム(Mg)のうちの一つ以上の金属を含んでもよい。
上記透明電極は、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、ZnO(酸化亜鉛)、及び酸化インジウム(In)のうちの一つ以上を含んでもよい。
上記カバー電極は、スパッタリング方法によって形成されてもよい。
上記カバー電極は、熱蒸着方法によって形成されてもよい。
上記有機発光層は、熱蒸着方法によって形成されてもよい。
また、上記シーラントを形成する段階は、フリット、無機粒子、有機バインダー、及び溶剤が混合されたシーリング混合物を一部が上記カバー電極の周縁と重なるように上記基板本体上に塗布する段階と、上記シーリング混合物に熱を加えて上記有機バインダー及び上記溶剤が除去されるように乾燥させる段階と、上記乾燥されたシーリング混合物にレーザービームを1次照射して残存上記有機バインダー及び上記溶剤を除去する段階と、上記有機バインダー及び上記溶剤が除去された上記シーリング混合物の硬化のために、レーザービームを2次照射してシーラントを形成する段階と、を含んでもよい。
上記無機粒子は、酸化ケイ素(SiO)、酸化バリウム(BaO)、酸化ビスマス(Bi)、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化タンタル(Ta)、及び酸化亜鉛(ZnO)のうちの一つ以上を含んでもよい。
上記カバー電極は、複数の金属膜を含んでもよい。
上記カバー電極の複数の金属膜は、互いに異なる金属で形成されてもよい。
上記複数の金属膜の間の界面には酸化被膜が形成されてもよい。
以上説明したように本発明によれば、構造が簡単で、有機発光層に水分または酸素が浸透するのを抑制することができる有機発光装置を提供することができる。
本発明の第1実施形態による有機発光装置の断面図である。 図1の有機発光装置の製造過程を順次に示した断面図である。 図1の有機発光装置の製造過程を順次に示した断面図である。 本発明の第2実施形態による有機発光装置の断面図である。 本発明の第3実施形態による有機発光装置の断面図である。 本発明の第1実施形態による実験例及び比較例の使用時間対比の輝度比率を示したグラフである。
以下、添付図面を参照して、本発明の多様な実施形態について、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるよう詳しく説明する。本発明は多様な形態に実現され、ここで説明する実施形態に限られない。
また、明細書全体にわたって同一または類似する構成要素については、同一な参照符号を付ける。また、多様な実施形態において、第1実施形態以外の実施形態においては、第1実施形態と異なる構成要素を中心に説明する。
また、図面に示された各構成要素の大きさ及び厚さは、説明の便宜のために任意に示したものであるため、本発明が必ずしも示された通りであるとは限らない。
図面では、複数の層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示した。また、図面においては、説明の便宜のために、一部の層及び領域の厚さを誇張して表示した。層、膜、領域、板などの部分がある部分の「上」または「上部」にあるという時、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。
以下、図1を参照して、本発明の第1実施形態による有機発光装置101を説明する。ここで、有機発光装置101は、有機発光表示装置または有機発光照明装置をいう。
図1に示したように、本発明の第1実施形態による有機発光装置101は、基板本体111、透明電極10、有機発光層20、カバー電極30、及びシーラント(sealant)350を含む。ここで、透明電極10は有機発光層20に正孔を注入するアノード電極となる。そして、カバー電極30は電子を注入するカソード電極となる。
基板本体111は、ガラス、石英、及びセラミックなどからなる透明な絶縁性基板で形成されたり、プラスチックなどからなる透明なフレキシブル(flexible)基板で形成される。
透明電極10は、基板本体111上に形成される。さらに、透明電極10は、透明導電膜で形成される。透明導電膜は、インジウム錫酸化物(indium tin oxide、ITO)、インジウム亜鉛酸化物(indium Zinc oxide、IZO)、ZnO(酸化亜鉛)、及び酸化インジウム(In)のうちの一つ以上を含む物質で形成される。このような透明導電膜は、相対的に仕事関数が高い。従って、透明導電膜で形成された透明電極10は、正孔の注入を円滑に行うことができる。また、透明導電膜で形成された透明電極10の相対的に高い比抵抗を補うために、有機発光装置101は、相対的に比抵抗が低い金属で形成された補助電極(図示せず)をさらに含んでもよい。
また、透明電極101は、マイクロキャビティ(microcavity)効果を利用して光の利用効率を向上させるために、半透過膜(図示せず)をさらに含んでもよい。
有機発光層20は、透明電極10上に形成される。さらに、有機発光層10は、発光層、正孔注入層(hole injection layer、HIL)、正孔輸送層(hole transporting layer、HTL)、電子輸送層(electron transportiong layer、ETL)、及び電子注入層(electron injection layer、EIL)のうちの一つ以上を含む多重膜に形成される。前述した複数の層のうちの発光層を除く他の層は、必要に応じて省略することができる。有機発光層20が前述した全ての層を含む場合、正孔注入層がアノード電極の透明電極10上に配置され、その上に正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層が順次に積層される。また、有機発光層20は、必要に応じて他の層をさらに含んでもよい。
このように、本発明の第1実施形態による有機発光装置101は、有機発光層20から発生した光が透明電極10及び基板本体111を通過して外部に放出される背面発光型構造からなる。
カバー電極30は、有機発光層20上に形成される。カバー電極30は、有機発光層20に電子を供給するカソード電極の役割と共に、有機発光層20に水分または酸素の浸透を抑制する封止部材の役割を果たす。従って、カバー電極30は、比抵抗が低くて水分及び酸素の遮断特性が優れるように、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)、及びマグネシウム(Mg)のうちの一つ以上を含む金属で形成される。
また、カバー電極30の厚さは150nm乃至5000nmの範囲である。カバー電極30が150nmより薄い場合には、比抵抗が高くなって安定的に水分及び酸素の浸透を遮断するのが難しい。一方、カバー電極30が5000nmより厚い場合には、有機発光装置101の全体的な厚さが必要以上に厚くなる。
また、カバー電極30は、有機発光層20と対向する面の反対面に形成された酸化被膜302を含む。酸化被膜302は、金属膜より相対的に固い性質を有する。従って、カバー電極30が含む酸化被膜302は、カバー電極30を外部から絶縁させるだけでなく、水分または酸素が有機発光層20に浸透するのをより効果的に抑制することができる。
シーラント350は、カバー電極30の周縁と重なるように基板本体111上に形成される。つまり、シーラント350は、基板本体111の周縁からカバー電極30の周縁にかけて形成される。従って、シーラント350は、有機発光層20の側面をカバーする。つまり、シーラント350は、有機発光層20の側面に水分または酸素が浸透するのを防止する。
シーラント350は、無機粒子を含むフリット(frit)で形成される。無機粒子は、酸化ケイ素(SiO)、酸化バリウム(BaO)、酸化ビスマス(Bi)、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化タンタル(Ta)、及び酸化亜鉛(ZnO)のうちの一つ以上を含む。
このように、フリットを素材として形成されたシーラント350は、水分及び酸素の浸透を安定的に抑制することができる。また、無機粒子は、レーザーによってフリットが容易に硬化されるようにする。
また、図示していないが、有機発光装置101は、場合によっては、特定の位置においてカバー電極30及び透明電極10を互いに絶縁させるための絶縁膜をさらに含んでもよい。具体的に、透明電極10の一部または透明電極10と連結された配線は、外部信号の入力を受けるために、シーラント350及びカバー電極30で密閉された空間の外側に延長される。この時、有機発光装置101は、透明電極10の一部または透明電極10と連結された配線とカバー電極30との間に配置された絶縁膜をさらに含んでもよい。
このような構成によって、本発明の第1実施形態による有機発光装置101は、構造が簡単で、有機発光層20に水分または酸素が浸透するのを効果的に抑制することができる。
具体的に、本発明の第1実施形態による有機発光装置101は、別途の封止部材がなくてもカソード電極の役割を果たすカバー電極30及びシーラント350によって有機発光層20に水分または酸素が浸透するのを効果的に抑制することができる。
また、カバー電極30が含む酸化被膜302は、カバー電極30を外部から絶縁させるだけでなく、有機発光層20に水分または酸素が浸透するのをより効果的に抑制することができる。
以下、図2及び図3を参照して、本発明の第1実施形態による有機発光装置101の製造方法を説明する。
まず、図2に示したように、ガラス、石英、及びセラミックなどからなる透明な絶縁性基板で形成されたり、プラスチックなどからなる透明なフレキシブル(flexible)基板で形成された基板本体111を準備する。
次に、基板本体111上に透明電極10及び有機発光層20を順次に形成する。この時、有機発光層20は、熱蒸着(thermal evaporation)方法で形成される。そして、透明電極10は、インジウム錫酸化物(indium tin oxide、ITO)、インジウム亜鉛酸化物(indium Zinc oxide、IZO)、ZnO(酸化亜鉛)、及び酸化インジウム(In)のうちの一つ以上を含む物質で形成される。
次に、有機発光層20上にカバー電極30を形成する。カバー電極30は、有機発光層20上に金属膜を形成し、金属膜の有機発光層20と対向する面の反対面を酸化させて酸化被膜302(図3に図示)を形成する段階を経て形成される。この時、金属膜は、スパッタリング(sputtering)方法または熱蒸着方法で形成される。金属膜は、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)、及びマグネシウム(Mg)のうちの一つ以上を含む。
また、カバー電極30の厚さは150nm乃至5000nmの範囲に形成される。一方、カバー電極30を熱蒸着方法で形成する場合には、熱蒸着方法で形成される有機発光層20と相対的に連続性を有して形成することができる。
次に、図3に示したように、有機発光層20の側面をカバーするように基板本体111上にシーラント350を形成する。
シーラント350を形成する過程は下記の通りである。まず、フリット(frit)、無機粒子、有機バインダー、及び溶剤が混合されたシーリング(sealing)混合物を一部がカバー電極30の周縁と重なるように基板本体111上に塗布する。つまり、シーリング混合物を基板本体111の周縁からカバー電極30の周縁にかけて塗布する。次に、シーリング混合物に熱を加えて有機バインダー及び溶剤が除去されるように乾燥させる。さらに、乾燥されたシーリング混合物にレーザービーム500を1次照射して残存有機バインダー及び溶剤を除去する。さらに、有機バインダー及び溶剤が除去されたシーリング混合物を硬化するために、レーザービーム500を2次照射してシーラント350を形成する。ここで、無機粒子は、酸化ケイ素(SiO)、酸化バリウム(BaO)、酸化ビスマス(Bi)、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化タンタル(Ta)、及び酸化亜鉛(ZnO)のうちの一つ以上を含む。無機粒子は、シーラント350を硬化するために、レーザー500が照射される時にレーザービームを吸収して硬化を促進する。このように、無機粒子を含むフリットで形成されたシーラント350は、有機発光層20の側面に水分または酸素が浸透するのを効果的に抑制する。
このような製造方法によって、本発明の第1実施形態による有機発光装置101を効果的に製造することができる。
以下、図4を参照して、本発明の第2実施形態による有機発光装置102について説明する。
図4に示したように、本発明の第2実施形態による有機発光装置102は、複数の金属膜41、42を含むカバー電極40を含む。また、複数の金属膜41、42のうちの最上層、つまり有機発光層20と最も遠く離隔されて外部に露出された金属膜42は、有機発光層20と対向する面の反対面に形成された酸化被膜402を含む。また、複数の金属膜41、42は、互いに異なる金属で形成される。これによって、各金属膜41、42は短所を互いに補完することができる。従って、有機発光装置102は、より安定的で効果的に有機発光層20に水分または酸素が浸透するのを抑制することができる。
しかし、本発明の第2実施形態がこれに限定されるのではない。従って、複数の金属膜41、42が同一金属で形成されてもよい。
このような構成によって、本発明の第2実施形態による有機発光装置102は、構造が簡単で、有機発光層20に水分または酸素が浸透するのをより効果的に抑制することができる。
また、本発明の第2実施形態による有機発光装置102の製造方法は、カバー電極40を形成するために複数の金属膜41、42を順次に蒸着する工程を含むことを除いては、第1実施形態による有機発光装置101の製造方法と同一である。
以下、図5を参照して、本発明の第3実施形態による有機発光装置103について説明する。
図5に示したように、本発明の第3実施形態による有機発光装置103は、複数の金属膜51、52を含むカバー電極50を含み、各金属膜51、52の間の界面に酸化被膜501が形成される。また、複数の金属膜51、52のうちの最上層、つまり有機発光層20と最も遠く離隔されて外部に露出された金属膜52は、有機発光層20と対向する面の反対面に形成された酸化被膜502を含む。酸化被膜501、502は、金属膜51、52より相対的に固い性質を有する。
このように、本発明の第3実施形態による有機発光装置103は、カバー電極50が複数の酸化被膜501、502を含むため、有機発光層20に水分または酸素が浸透するのをより効果的に抑制することができる。
また、本発明の第3実施形態による有機発光装置103の製造方法は、カバー電極50を形成するために複数の金属膜51、52及び酸化被膜501、502を順次に形成する工程を含むことを除いては、第1実施形態による有機発光装置103の製造方法と同一である。
以下、図6を参照して、本発明の第1実施形態による実験例及び比較例を説明する。実験例は本発明の第1実施形態による図1のカバー電極30を含む。具体的に、実験例のカバー電極30の厚さは300nmである。一方、比較例のカバー電極30の厚さは100nmである。
図6における輝度比率は、有機発光装置101の最初の作動時の輝度対比使用時間に応じて低下した状態の輝度比率を示す。
図6に示したように、実験例の場合、700時間以上でも輝度比率が50%以上を示すことが分かる。一方、比較例の場合、約500時間で輝度比率が50%以下に低下することが分かる。これは、有機発光層20に水分または酸素が浸透して、有機発光層20の耐久性が低下したためである。
従って、本実験を通して、カソード電極であるカバー電極30の厚さが150nm以上であれば、別途の封止部材がなくカバー電極30だけでも適正な使用時間の間一定のレベル以上の輝度比率を維持することができることが分かる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
101 有機発光装置
10 透明電極
20 有機発光層
30 カバー電極
111 基板本体
302 酸化被膜
350 シーラント

Claims (21)

  1. 基板本体と、
    前記基板本体上に形成された透明電極と、
    前記透明電極上に形成された有機発光層と、
    前記有機発光層と対向する面の反対の面に形成された酸化被膜を含み、前記有機発光層上に形成され金属カバー電極と、
    前記有機発光層の側面、前記カバー電極の側面、及び有機発光層と反対側の前記カバー電極の面のうち周縁部に接するように前記基板本体上に形成されるシーラントと、
    を含むことを特徴とする、有機発光装置。
  2. 前記カバー電極の厚さは150nm乃至5000nmの範囲であることを特徴とする、請求項に記載の有機発光装置。
  3. 前記カバー電極は、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)、及びマグネシウム(Mg)のうちの一つ以上の金属を含むことを特徴とする、請求項1又は2のいずれかに記載の有機発光装置。
  4. 前記透明電極は、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、ZnO(酸化亜鉛)、及び酸化インジウム(In)のうちの一つ以上を含むことを特徴とする、請求項に記載の有機発光装置。
  5. 前記シーラントは、無機粒子を含むフリットで形成されることを特徴とする、請求項に記載の有機発光装置。
  6. 前記無機粒子は、酸化ケイ素(SiO)、酸化バリウム(BaO)、酸化ビスマス(Bi)、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化タンタル(Ta)、及び酸化亜鉛(ZnO)のうちの一つ以上を含むことを特徴とする、請求項に記載の有機発光装置。
  7. 前記カバー電極は、複数の金属膜を含むことを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の有機発光装置。
  8. 前記カバー電極の複数の金属膜は、互いに異なる金属で形成されることを特徴とする、請求項に記載の有機発光装置。
  9. 前記複数の金属膜の間の界面には酸化被膜が形成されることを特徴とする、請求項に記載の有機発光装置。
  10. 基板本体を準備する段階と、
    前記基板本体上に透明電極を形成する段階と、
    前記透明電極上に有機発光層を形成する段階と、
    前記有機発光層上に金属膜を形成し、前記金属膜の前記有機発光層と対向する面の反対面を酸化させて、酸化被膜を含むカバー電極を形成する段階と、
    前記有機発光層の側面、前記カバー電極の側面、及び前記カバー電極の有機発光層と反対側の周縁部と接するように前記基板本体上にシーラントを形成する段階と、
    を含むことを特徴とする、有機発光装置の製造方法。
  11. 前記カバー電極の厚さは150nm乃至5000nmの範囲であることを特徴とする、請求項10に記載の有機発光装置の製造方法。
  12. 前記カバー電極は、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、金(Au)、及びマグネシウム(Mg)のうちの一つ以上の金属を含むことを特徴とする、請求項10又は11のいずれかに記載の有機発光装置の製造方法。
  13. 前記透明電極は、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、ZnO(酸化亜鉛)、及び酸化インジウム(In)のうちの一つ以上を含むことを特徴とする、請求項10〜12のいずれか1項に記載の有機発光装置の製造方法。
  14. 前記カバー電極は、スパッタリング方法によって形成されることを特徴とする、請求項10〜13のいずれか1項に記載の有機発光装置の製造方法。
  15. 前記カバー電極は、熱蒸着方法によって形成されることを特徴とする、請求項10〜13のいずれか1項に記載の有機発光装置の製造方法。
  16. 前記有機発光層は、熱蒸着方法によって形成されることを特徴とする、請求項15に記載の有機発光装置の製造方法。
  17. 前記シーラントを形成する段階は、
    フリット、無機粒子、有機バインダー、及び溶剤が混合されたシーリング混合物を一部が前記カバー電極の周縁と重なるように前記基板本体上に塗布する段階と、
    前記シーリング混合物に熱を加えて前記有機バインダー及び前記溶剤が除去されるように乾燥させる段階と、
    前記乾燥されたシーリング混合物にレーザービームを1次照射して残存前記有機バインダー及び前記溶剤を除去する段階と、
    前記有機バインダー及び前記溶剤が除去された前記シーリング混合物の硬化のために、レーザービームを2次照射してシーラントを形成する段階と、
    を含むことを特徴とする、請求項10に記載の有機発光装置の製造方法。
  18. 前記無機粒子は、酸化ケイ素(SiO)、酸化バリウム(BaO)、酸化ビスマス(Bi)、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化タンタル(Ta)、及び酸化亜鉛(ZnO)のうちの一つ以上を含むことを特徴とする、請求項17に記載の有機発光装置の製造方法。
  19. 前記カバー電極は、複数の金属膜を含むことを特徴とする、請求項10〜18のうちのいずれか1項に記載の有機発光装置の製造方法。
  20. 前記カバー電極の複数の金属膜は、互いに異なる金属で形成されることを特徴とする、請求項19に記載の有機発光装置の製造方法。
  21. 前記複数の金属膜の間の界面には酸化被膜が形成されることを特徴とする、請求項19に記載の有機発光装置の製造方法。
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