KR100544126B1 - 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배면기판과, 상기 배면기판의 일면에 형성되고, 제1전극, 유기막 및 제2전극이 순차적으로 적층되어 이루어진 유기 전계 발광부와, 상기 배면기판과 결합하여 상기 유기 전계 발광부가 수용된 내부 공간을 밀봉하며, 그 내면에 알루미나를 포함하는 다공성 산화물층이 형성된 전면기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자와, 그 제조방법을 제공한다. 상기 알루미나는 수화 비정질 알루미나로서, 상술한 다공성 산화물층은 수화 비정질 알루미나; 수화 비정질 알루미나와 실리카; 수화 비정질 알루미나의 네트워크내에 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황산염 및 금속 과염소산염중에서 선택된 하나 이상이 포획된 형태의 화합물; 또는 수화 비정질 알루미나의 네트워크 및실리카의 네트워크내에 알칼리 금속 산화물 또는 알칼리 토류 금속 산화물이 포획된 형태의 화합물;을 포함한다. 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 전면발광, 배면발광 또는 양면발광형에 모두 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 수분 흡착 및 산소 흡착 기능이 개선되어 수명이 연장된다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 이용되는 다공성 산화물층의 사시도이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
10... 배면기판 11... 전면기판
12... 유기 전계 발광부 13... 다공성 산화물층
14... 밀봉재
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 다공성 산화물층을 이용하여 수분 및 산소 흡착 특성이 개선됨으로써 수명이 연장된 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
유기 전계 발광소자(유기 EL 소자)는 형광성 또는 인광성 유기 화합물 박막 에 전류를 흘려주면, 전자와 홀이 유기 화합물 박막층에서 결합하면서 빛이 발생하는 현상을 이용한 자발광형 디스플레이로서, 경량, 부품이 간소하고 제작공정이 간단한 구조를 지니고 있고 고화질에 광시야각을 확보하고 있다. 그리고 동영상을 완벽하게 구현할 수 있고, 고색순도 구현이 가능하며, 저소비전력, 저전압 구동으로 휴대용 전자기기에 적합한 전기적 특성을 갖고 있다.
이러한 유기 전계 발광소자는 수분의 침투에 의하여 열화되는 특성을 갖고 있다. 따라서 수분의 침투를 방지하기 위한 봉지 구조가 요구된다.
종래에는 금속 캔(can)이나 글래스를 홈을 가지도록 캡(cap) 형태로 가공을 하여 그 홈에 수분의 흡수를 위한 건습제를 파우더 형태로 탑재하거나 필름 형태로 제조하여 양면테이프를 이용하여 접착하는 방법을 이용하였다.
건습제를 탑재하는 방식은 공정이 복잡하여 재료 및 공정단가가 상승하고, 전체적인 기판의 두께가 두꺼워지고 봉지에 이용되는 기판이 투명하지 않아 전면 발광에 이용될 수 없다. 그리고 금속 캔을 이용하는 경우에는 구조적으로 견고하나 상술한 바와 같이 에칭된 글래스 이용하는 경우에는 구조적으로 취액하여 외부 충격에 의하여 쉽게 손상된다. 또한, 필름 형태로 봉지하는 경우는 수분의 침투를 방지하는 데 한계가 있고 제조공정 또는 사용 중에 찍히는 경우 파손의 우려가 있어 내구성과 신뢰성이 높지 못하여 실제로 양산에 적용되는데는 적당하지 않다.
일본특허공개공보 특개평 9-148066호는 유기 화합물로 된 유기 발광 재료층이 서로 대향하는 한 쌍의 전극간에 놓인 구조를 갖는 적층체와, 이러한 적층체를 외기와 차단하는 기밀성 용기와, 기밀성 용기 내에 배치된 알칼리 금속 산화물, 알 칼리 금속 산화물과 같은 건조수단을 갖는 유기 전계 발광 표시 장치를 개시하고 있다. 그런데 이러한 상기 유기 전계 발광 표시 장치는 그 기밀성 용기의 형상으로 인해 표시 장치 전체의 두께가 두꺼워진다. 또한 건조수단이 수분을 흡착한 후 고체 상태를 유지한다고 하더라도 불투명하여 전면발광에 적용할 수는 없다. 그리고 전술한 대로 공정이 복잡하여 그 재료비와 공정단가가 상승할 수 있다.
이에 본 발명이 이루고자 하는 첫번째 및 두번째 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 전면발광에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 수분 및 산소를 흡착하는 기능이 향상된 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 첫번째 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는,
배면기판과,
상기 배면기판의 일면에 형성되고, 제1전극, 유기막 및 제2전극이 순차적으로 적층되어 이루어진 유기 전계 발광부와,
상기 배면기판과 결합하여 상기 유기 전계 발광부가 수용된 내부 공간을 밀봉하며, 그 내면에 알루미나를 포함하는 다공성 산화물층이 형성된 전면기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
상기 제1전극은 투명 전극이고, 제2전극은 반사형 전극이거나 또는 상기 제1전극은 반사형 전극이고 제2전극은 투명한 전극일 수 있다.
본 발명의 두번째 기술적 과제는 제1전극, 유기막 및 제2전극이 순차적으로 적층되어 이루어진 유기 전계 발광부가 형성된 배면기판을 준비하는 제1단계;
전면 기판의 내면에, 알루미늄 알콕사이드 및 극성 용매를 포함하는 알루미나 형성용 조성물을 코팅 및 열처리하여 알루미나를 포함하는 다공성 산화물층을 형성하는 제2단계;
상기 배면기판과 전면기판의 적어도 일측의 유기 전계 발광부의 외곽에 해당하는 부분에 밀봉재를 도포하는 제3단계; 및
상기 배면기판과 전면기판을 합착하는 제4단계를 포함하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법에 의하여 이루어진다.
상기 알루미나 형성용 조성물에, 실리콘 알콕사이드 및 극성 용매를 포함하는 실리카 형성용 조성물을 부가하거나 또는 실리콘 알콕사이드 및 극성 용매를 포함하는 실리카 형성용 조성물의 가수분해물을 부가할 수 있다. 그리고 여기에 알칼리금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황산염 및 금속 과염소산염중에서 선택된 하나 이상을 다 부가할 수 있다.
상기 제2단계의 알루미나 형성용 조성물에 알루미늄 알콕사이드 1몰을 기준으로 하여 0.1 내지 0.9몰의 가수분해 촉매가 더 부가될 수 있다.
상기 제2단계에서 열처리온도는 100 내지 550℃이다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 알루미나를 포함하는 다공성 산화물층을 채용하여 수분 흡수 및 산소 흡착 능력이 우수하다. 상기 알루미나로는 수화 비정질 알루미나를 사용한다.
상기 다공성 산화물층의 형성재료로서 (i) 수화 비정질 알루미나, 수화 비정 질 알루미나와 다공성 실리카의 혼합물을 이용하거나 (ii) 상기 알루미나 또는 알루미나와 실리카의 혼합물에 흡습 기능을 갖는 물질을 복합화시킨 화합물을 이용한다. (i)의 경우에는 다공성 산화물층의 물리흡착(physisorption)이 일어나며, (ii)의 경우에는 다공성 산화물층의 물리흡착과 화학흡착(chemisorption)이 동시에 일어나서 흡착 능력이 증가된다. 이와 같이 다공성 산화물층이 알루미나로 이루어진 경우에는 표면 하이드록사이드기에 의하여 흡착이 일어나게 되며, 상기 다공성 산화물층이 실리카도 포함하는 경우, 다공성 산화물층의 기공벽(pore wall)에 분포한 실라놀기에 의하여 수분이 흡착된다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 개략적인 구조가 도시되어 있다.
이를 참조하면, 유기 전계 발광 소자는 유리 또는 투명한 절연체로 이루어지는 배면기판(10)과, 상기 배면기판(10)의 일면에 형성되고, 제1전극, 유기막 및 제2전극이 순차적으로 적층된 유기 전계 발광부(12)와 상기 유기 전계 발광부(12)와, 상기 유기 전계 발광부(12)를 외부와 차단하기 위하여 상기 배면기판(10)과 결합하여 상기 유기 전계 발광부(12)가 수용된 내부공간을 밀봉하는 것으로서, 내면에 다공성 산화물층(13)이 도포된 전면기판(11)을 구비한다. 상기 전면기판(11)과 상기 배면기판(10)은 유기 전계 발광부(12)의 외곽에 도포된 밀봉재(14)에 의하여 결합된다.
상기 유기 전계 발광부(12)는 증착에 의해 형성될 수 있으며, 제1전극, 유기막, 제2전극의 순으로 이루어져, 제1전극이 캐소드가 되고, 제2전극이 애노드가 될 수 있다. 또한 상기 유기막은 홀 주입층, 홀수송층, 발광층, 전자주입층 및/또는 전자 수송층을 포함한다.
전면 기판(11)으로는 절연체인 유리 기판 또는 투명한 플라스틱 기판을 사용하며, 플라스틱 기판으로 형성할 경우, 상기 플라스틱 기판의 내면은 수분으로부터 보호하기 위한 보호막이 형성할 수 있으며, 보호막은 내열성, 내화학성 내 투습성을 가지도록 한다. 이와 같이 전면기판이 투명성 재질로 이루어진 경우에는 전면발광형에 이용될 수 있다.
배면 발광에 적용하기 위하여, 상기 유기 전계 발광부(12)의 제1전극은 투명하고 제2전극은 반사형 전극으로 형성할 수 있으며, 전면 발광에 적용할 경우에는 상기 유기 전계 발광부(12)의 제1전극은 반사형 전극이고 제2전극은 투명 전극이 되도록 형성할 수 있다. 제1전극은 배면 기판(10)과 가깝게 배치되는 전극이고, 제2전극은 전면기판(11)과 가깝게 배치되는 전극이다.
또한, 상기 제2전극의 상면에는 내열성, 내화학성, 내투습성을 제공하기 위하여, 유기 전계 발광부(12)의 상면을 평탄하게 할 수 있는 무기물로 이루어진 보호막이 더 형성할 수 있다. 이러한 상기 보호막은 금속 산화물 또는 금속 질화물로 형성할 수 있다.
본 발명의 전면기판(11)과 배면기판(10)에 의하여 구획되는 내부공간은 진공상태로 유지되거나 또는 불활성 기체로 충진된다.
상기 다공성 산화물층(13)의 두께는 0.1~ 12㎛인 것이 바람직하다. 만약 다공성 산화물층(13)의 두께가 0.1㎛ 미만이면, 충분한 흡습특성을 갖지 못하고, 12 ㎛를 초과하면 실런트에 포함되는 비드의 사이즈보다 커져 산화물층이 캐소드층과 접촉할 뿐 아니라 수분이 침투할 수 있는 면적이 켜지게 되어 바람직하지 못하다.
상기 다공성 산화물층의 형성재료로는 (i) 수화 비정질 알루미나, (ii) 수화 비정질 알루미나와 다공성 실리카의 2성분 혼합물, (iii) 수화 비정질 알루미나와, 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황산염 및 금속 과염소산염중에서 선택된 하나 이상의 2성분 이상의 혼합물, (iv) 수화 비정질 알루미나와, 실리카와, 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황산염 및 금속 과염소산염중에서 선택된 하나 이상의 3성분 이상의 다성분 혼합물을 이용한다.
본 발명에서 상기 (ii)에서와 같이 수화 비정질 알루미나와 다공성 실리카의 2성분 혼합물을 이용하여 다공성 산화물을 형성하는 경우, 다공성 산화물층은 알루미나층과 실리카층의 2층 구조를 가질 수 있다.
본 발명에서는 상기 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황산염 및 금속 과염소산염중에서 선택된 하나 이상은 알루미나의 네트워크내 또는 알루미나 및 실리카의 네트워크내에 포획된 형태를 가질 수 있다.
다공성 산화물층 형성시, 수화 비정질 알루미나와 실리카를 함께 사용하는 경우, 이들 혼합중량비는 특별하게 제한되는 것은 아니지만, 0.1:1 내지 1:1 범위인 것이 바람직하다.
상기 수화 비정질 알루미나의 구체적인 예로서, 알루미나 일수화물의 일종인 뵈마이트(AlOOH) 또는 바이어라이트(Al(OH)3)을 들 수 있다.
상기 알칼리 금속 산화물의 예로는 산화리튬(Li2O), 산화나트륨(Na2O) 또는 산화칼륨(K2O)이 있고, 상기 알칼리토류 금속 산화물의 예로서, 산화바륨(BaO), 산화칼슘(CaO), 또는 산화마그네슘(MgO)을 들 수 있다. 그리고 상기 금속 황산염의 예로는, 황산리튬(Li2SO4), 황산나트륨(Na2SO4), 황산칼슘(CaSO4), 황산마그네슘(MgSO4), 황산코발트(CoSO4), 황산갈륨(Ga2(SO4)3), 황산티탄(Ti(SO4)2),또는 황산니켈(NiSO4)이 있고, 상기 금속 할로겐화물의 예로는, 염화칼슘(CaCl2), 염화마그네슘(MgCl2), 염화스토론튬(SrCl2), 염화이트륨(YCl2), 염화구리(CuCl2), 불화세슘(CsF), 불화탄탈륨(TaF5), 불화니오븀(NbF5), 브롬화리튬(LiBr), 브롬화칼슘(CaBr3), 브롬화세륨(CeBr4), 브롬화셀레늄(SeBr2), 브롬화바나듐(VBr2), 브롬화마그네슘(MgBr2), 요오드화 바륨(BaI2) 또는 요오드화마그네슘(MgI2)이 있고,상기 금속 과염소산염의 예로서, 과염소산바륨(Ba(ClO4)2) 또는 과염소산 마그네슘(Mg(ClO4)2)이 있다.
상술한 다공성 산화물층을 갖는 유기 전계 발광 소자의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제1전극, 유기막 및 제2전극을 순차적으로 적층하여 된 유기 전계 발 광부가 형성된 배면기판을 준비한다. 이어서, 전면 기판의 내면에, 알루미늄 알콕사이드 및 극성 용매를 포함하는 조성물을 코팅 및 열처리하여 다공성 산화물층을 형성한다. 이러한 과정을 거쳐서 알루미늄 알콕사이드는 가수분해 및 탈수축합 반응을 거침으로써 다공성 알루미나층을 형성할 수 있게 된다.
상기 열처리온도는 100 내지 550℃인 것이 바람직하며, 열처리온도가 100℃ 미만이면, 층내에 용매등 유기물이 잔류할 가능성이 있고, 550℃를 초과하면 기판유리가 변형될 가능성이 있어 바람직하지 못하다.
상기 알루미나 형성용 조성물의 코팅방법은 특별하게 제한되지는 않으나, 스핀코팅법, 스크린 프린팅법 등을 이용할 수 있다.
상기 알루미늄 알콕사이드로는, 알루미늄 트리이소프록사이드 Al(OPr)3, 알루미늄 트리부톡사이드 Al(OBu)3, 그 혼합물 등을 사용하며, 상기 극성 용매로는 순수, 에탄올, 메탄올, 부탄올, 이소프로판올, 메틸에틸케톤로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용한다. 여기에서 극성 용매의 함량은 알루미늄 알콕사이드 100 중량부를 기준으로 하여 100 내지 1000 중량부 범위이다.
상기 조성물에는 가수분해 촉매를 더 부가할 수 있는데, 가수분해 촉매의 예로는 질산, 염산, 인산, 황산 등을 사용하며, 이의 함량은 알루미늄 알콕사이드 1몰을 기준으로 하여 0.1 내지 0.9 몰을 사용한다.
상기 알루미나 형성용 조성물에는 필요에 따라, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐부티랄 등을 더 첨가하기도 한다. 여기에서 폴리비닐알콜, 폴리비닐 피롤리돈 또는 폴리비닐부티랄은, 기공 형성 및 코팅늑성 향상 역할을 하며, 이의 함량은 알루미늄 알콕사이드 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 50 중량부를 사용한다. 그리고 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 또는 폴리비닐부티랄의 중량 평균 분자량은 5,000 내지 300,000 범위인 것을 사용한다.
상술한 알루미나 형성용 조성물에는 알칼리 금속염, 알칼리토류 금속염, 금속 할로겐화물, 금속 황산염 및 금속 과염소산염중에서 선택된 하나 이상을 더 부가하는 것도 가능하다. 이 때 알칼리 금속염 또는 알칼리토류 금속염의 함량은 알루미늄 알콕사이드 1몰을 기준으로 하여 0.1 내지 0.5몰을 사용한다.
알칼리 금속염 및/또는 알칼리토류 금속염을 부가하면 최종적으로 얻어진 다공성 산화물층은 다공성 알루미나의 네트워크내에 흡습 특성을 가진 알칼리 금속 산화물 및/또는 알칼리토류 금속 산화물이 포획된 구조를 갖게 된다. 이러한 구조를 갖게 되면 다공성 알루미나 자체만으로 이루어진 다공성 산화물층에 비하여 흡습 능력이 훨씬 증가되게 된다.
상기 알칼리 금속염은 알칼리 금속 산화물의 전구체로서, 이의 구체적인 예로는 아세트산나트륨, 질산나트륨, 아세트산칼륨, 또는 질산칼륨이고, 상기 알칼리토류 금속염이 아세트산칼슘, 질산칼슘, 아세트산바륨 또는 질산바륨 등을 들 수 있고, 금속 할로겐화물, 금속 황산염 및 금속 과염소산염의 구체적인 예는 상술한 바와 같다.
또한, 상기 알루미나 형성용 조성물에는 실리콘 알콕사이드 및 극성 용매를 포함하는 실리카 형성용 조성물을 부가하기도 한다. 이러한 실리카 형성용 조성물 을 부가하면 최종적으로 얻어진 다공성 산화물층이 알루미나와 실리카의 혼합물로 이루어진다.
상기 실리콘 알콕사이드는 화학식 1로 표시되며, 이의 예로는 테트라에틸오르토실리케이트(TEOS), 테트라메틸오르토실리케이트(TMOS) 등이 있다.
상기식중, R1, R2, R3 및 R4는 서로에 관계없이 C1-C20의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴기이다.
상기 극성 용매는 알루미나 용액 제조시와 마찬가지로 에탄올, 메탄올, 부탄올, 이소프로판올, 부탄올, 메틸에틸케톤, 순수로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하며, 그 함량은 실리콘 알콕사이드 100 중량부를 기준으로 하여 100 내지 1000 중량부이다.
상기 조성물에는 가수분해 촉매를 더 부가할 수 있는데, 가수분해 촉매의 예로는 질산, 염산, 인산, 황산 등을 사용하며, 이의 함량은 실리콘 알콕사이드 1몰을 기준으로 하여 0.1 내지 0.9몰을 사용한다. 만약 가수분해 촉매의 함량이 0.1몰 미만이면 제조 공정이 길어지고, 0.9몰을 초과하면 제조 공정 조절이 까다롭게 되어 바람직하지 못하다.
이러한 방법에 의하여 형성된 다공성 산화물층은 두께가 0.1 내지 12 μm 범 위로 후막으로서, 충분한 흡습 및 산소 흡착 특성을 갖고 있어서 유기 전계 발광 소자의 밀봉시키는 기능이 우수하다.
상술한 바와 같이, 다공성 산화물층을 형성한 전면기판을 준비한 후에는 이 전면기판과, 상기 배면기판의 적어도 일측의 유기 전계 발광부의 외곽에 해당하는 부분에 스크린 인쇄기 또는 디스펜서를 이용하여 밀봉재를 도포한다. 이어서, 상기 배면기판과 전면기판을 합착함으로써 본 발명의 유기 전계 발광 소자가 완성된다.
상기와 같은 제조과정에 따라 형성된 유기 전계 발광 소자의 내부 공간을 진공으로 하거나 불활성 기체를 채우는 단계와 합착후에 상기 밀봉재를 자외선, 가시광선 또는 열을 이용하여 경화하는 단계를 더 거치기도 한다.
상술한 방법에 의하여 형성된 알루미나를 포함하는 다공성 산화물층은 도 2에 도시되어 있다.
이를 참조하면, 다공성 산화물층(24)는 알루미나 프레임(24a)와 흡습공(24b)로 구성된다. 상기 알루미나 프레임(24a)은 다공성 산화물층(24)의 구조를 유지하는 역할을 하며, 상기 흡습공(24b)은 수분을 흡수하는 역할을 수행한다. 또한 이러한 다공성 산화물층(24)는 전술한 바와 같이 수분을 흡수하기 전이나 수분을 흡수한 후에 투명하게 유지할 수도 있다.
상기 복수의 흡습공은 지름이 0.5 내지 100 nm 이하이며, 10 내지 30nm의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 다공성 산화물층의 형성재료에 따라 전면발광형, 배면발광형 또는 양면발광형에 모두 다 적용가능하다. 이를 부연설명하면, 다공성 산화물층이 수분 흡수하기 이전 및 수분 흡수후에도 투명하면, 즉 투명한 다공성 알루미나 등과 같이 투명성 물질로 이루어진 경우에는 전면 발광형에도 적용가능하며, 다공성 산화물층이 수분 흡수하기 이전 및 수분 흡수후 불투명한 경우에는 배면발광형에 사용가능하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 그 구동방식이 특별하게 제한되지는 않으며, 패시브 매트릭스(PM) 구동 방식과 액티브 매트릭스(AM) 구동 방식 모두 다 가능하다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
플라스크에 순수 300g을 넣고 80℃로 가열하고 여기에 Al(OPr)3 165.54g 부가하고 이를 20분간 교반시켰다. 상기 반응 혼합물에 염산(30%) 1.2g을 부가한 후, 95℃로 상승시켜 3시간 동안 환류하여 투명 알루미나 용액을 얻었다.
상기 투명 알루미나 용액 25g에 순수 60g을 넣어 20분간 교반하였다. 여기에 30 중량%의 PVA 수용액(중량 평균 분자량: 20,00010) 10g을 넣고 이를 다시 20분간 교반하여 다공성 알루미나층 형성용 코팅 용액을 제조하였다.
상기 용액을 소다 유리 기판상에 도포하고, 이를 180rpm으로 120초간 회전코팅 한 뒤 미증발 용매의 제거를 위하여 건조오븐에서 약 2분간 건조시켰다. 상기 결과물을 500℃에서 30분간 소성하여 알루미나층을 형성하였다.
상기 다공성 알루미나층이 형성된 유리기판을 세정한 뒤, 이의 적어도 일측과, 제1전극, 유기막 및 제2전극이 형성된 유리기판의 적어도 일측에 밀봉재를 도포하였다. 이어서, 상기 두 기판을 합착하여 유기 전계 발광 소자를 완성하였다.
[실시예 2]
Al(OPr)3 대신 Al(OBu)3를 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법에 따라 실시하여 다공성 알루미나층 형성용 코팅 용액을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 유기 전계 발광 소자를 완성하였다.
[비교예]
소다 유리기판 상부에 다공성 실리카층을 형성하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 유기 전계 발광 소자를 완성하였다.
상기 실시예 1-2 및 비교예 1에 따라 제조된 유기 전계 발광 소자를 70℃, 상대습도 90%에서 보관하면서 시간이 경과함에 따른 화면 상태를 현미경을 이용하여 관찰하였다.
그 결과, 실시예 1 및 2의 유기 전계 발광 소자는 비교예 1의 경우에 비하여 수명 특성이 현저하게 향상되었다는 것을 알 수 있었다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 전면기판으로서, 가공이 필요한 에칭된 글래스 대신 에칭되지 않은 평면 글래스를 사용할 수 있다. 따라서 에칭된 글래스를 사용한 경우에 야기되는 구 조적 취약점 (파괴 특성)을 극복할 수 있다.
둘째, 전면기판의 내면에 수분 및 산소를 흡착할 수 있는 다공성 산화물층을 형성하여 별도의 게터재료를 사용하지 않아도 되며, 다공성 산화물층 형성재료에 따라 전면 발광, 배면 발광 및 양면 발광 구조로 적용가능하다.
세째, 본 발명의 다공성 산화물층 형성방법을 이용하면 종래기술에 따른 졸-겔 후막 형성방법과 비교하여 1회 코팅에 의해서도 대면적의 균일한 코팅막을 용이하게 형성할 수 있고, 이러한 다공성 산화물층은 수분 및 산소 흡착 특성이 우수하다.
Claims (18)
- 배면기판과,상기 배면기판의 일면에 형성되고, 제1전극, 유기막 및 제2전극이 순차적으로 적층되어 이루어진 유기 전계 발광부와,상기 배면기판과 결합하여 상기 유기 전계 발광부가 수용된 내부 공간을 밀봉하며, 그 내면에 수분 및 산소를 흡착하기 위한 알루미나를 포함하는 다공성 산화물층이 형성된 전면기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 알루미나가 수화 비정질 알루미나인 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 다공성 산화물층이,a) 수화 비정질 알루미나,b) 수화 비정질 알루미나와 실리카의 혼합물,c) i) 수화 비정질 알루미나와, ii) 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황산염 및 금속 과염소산염중에서 선택된 하나 이상의 2성분 이상의 혼합물, 또는d) i) 수화 비정질 알루미나와, ii) 실리카와, iii) 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황산염 및 금속 과염소산염중에서 선택된 하나 이상의 3성분 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자.
- 제3항에 있어서, 상기 알칼리 금속 산화물, 알칼리토류 금속 산화물, 금속 할로겐화물, 금속 황산염 및 금속 과염소산염중에서 선택된 하나 이상이,수화 비정질 알루미나의 네트워크내에 포획된 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자.
- 제3항에 있어서, 상기 알칼리 금속 산화물이 산화리튬(Li2O), 산화나트륨(Na2O) 또는 산화칼륨(K2O)이고,상기 알칼리토류 금속 산화물이 산화바륨(BaO), 산화칼슘(CaO), 또는 산화마그네슘(MgO)이고,상기 금속 황산염이 황산리튬(Li2SO4), 황산나트륨(Na2SO4), 황산칼슘(CaSO4), 황산마그네슘(MgSO4), 황산코발트(CoSO4), 황산갈륨(Ga2(SO4)3), 황산티탄(Ti(SO4)2),또는 황산니켈(NiSO4)이고,상기 금속 할로겐화물이 염화칼슘(CaCl2), 염화마그네슘(MgCl2), 염화스토론튬(SrCl2), 염화이트륨(YCl2), 염화구리(CuCl2), 불화세슘(CsF), 불화탄탈륨(TaF5), 불화니오븀(NbF5), 브롬화리튬(LiBr), 브롬화칼슘(CaBr3), 브롬화세륨(CeBr4), 브롬화셀레늄(SeBr2), 브롬화바나듐(VBr2), 브롬화마그네슘(MgBr2), 요오드화 바륨(BaI2) 또는 요오드화마그네슘(MgI2)이고,상기 금속 과염소산염이 과염소산바륨(Ba(ClO4)2) 또는 과염소산 마그네슘(Mg(ClO4)2)인 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 알루미나가 뵈마이트(bohemite) 또는 바이어라이트(bayerite)인 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 다공성 산화물층의 두께가 0.1 내지 12μm인 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1전극은 투명 전극이고, 제2전극은 반사형 전극이거나 또는 상기 제1전극은 반사형 전극이고 제2전극은 투명한 전극인 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자.
- 제1전극, 유기막 및 제2전극이 순차적으로 적층되어 이루어진 유기 전계 발광부가 형성된 배면기판을 준비하는 제1단계;전면 기판의 내면에, 알루미늄 알콕사이드 및 극성 용매를 포함하는 알루미나 형성용 조성물을 코팅 및 열처리하여 수분 및 산소를 흡착하기 위한 알루미나를 포함하는 다공성 산화물층을 형성하는 제2단계;상기 배면기판과 전면기판의 적어도 일측의 유기 전계 발광부의 외곽에 해당하는 부분에 밀봉재를 도포하는 제3단계; 및상기 배면기판과 전면기판을 합착하는 제4단계를 포함하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 알루미나는 수화 비정질 알루미나인 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 제2단계의 알루미나 형성용 조성물에 알루미늄 알콕사이드 1몰을 기준으로 하여 0.1 내지 0.9몰의 가수분해 촉매가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 제2단계에서 열처리온도가 100 내지 550℃인 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 알루미나 형성용 조성물에,실리콘 알콕사이드 및 극성 용매를 포함하는 실리카 형성용 조성물을 부가하거나 또는 실리콘 알콕사이드 및 극성 용매를 포함하는 실리카 형성용 조성물의 가수분해물을 부가하는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 상기 실리카 형성용 조성물에 실리콘 알콕사이드 1몰을 기준으로 하여 0.1 내지 0.9몰의 가수분해 촉매가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 상기 실리콘 알콕사이드가 테트라에틸오르토실리케이트 또는 테트라메틸오르토실리케이트인 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
- 제9항 또는 제13항에 있어서, 상기 알루미나 형성용 조성물에 알칼리 금속염, 알칼리토류 금속염, 금속 할로겐화물, 금속 황산염 및 금속 과염소산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 더 부가하는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
- 제16항에 있어서, 상기 알칼리 금속염이 아세트산나트륨, 질산나트륨, 아세트산칼륨, 또는 질산칼륨이고,상기 알칼리토류 금속염이 아세트산칼슘, 질산칼슘, 아세트산바륨 또는 질산바륨이고,상기 금속 황산염이 황산리튬(Li2SO4), 황산나트륨(Na2SO4), 황산칼슘(CaSO4), 황산마그네슘(MgSO4), 황산코발트(CoSO4), 황산갈륨(Ga2(SO4)3), 황산티탄(Ti(SO4)2),또는 황산니켈(NiSO4)이고,상기 금속 할로겐화물이 염화칼슘(CaCl2), 염화마그네슘(MgCl2), 염화스토론튬(SrCl2), 염화이트륨(YCl2), 염화구리(CuCl2), 불화세슘(CsF), 불화탄탈륨(TaF5), 불화니오븀(NbF5), 브롬화리튬(LiBr), 브롬화칼슘(CaBr3), 브롬화세륨(CeBr4), 브롬화셀레늄(SeBr2), 브롬화바나듐(VBr2), 브롬화마그네슘(MgBr2), 요오드화 바륨(BaI2) 또는 요오드화마그네슘(MgI2)이고,상기 금속 과염소산염이 과염소산바륨(Ba(ClO4)2) 또는 과염소산 마그네슘(Mg(ClO4)2)인 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 제2단계의 알루미나 형성용 조성물에서 알루미늄 알콕사이드는 알루미늄 트리이소프록사이드, 알루미늄 트리부톡사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전면 발광형 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
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