KR100546594B1 - 유기 ｅｌ 소자의 리페어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 특히 소자의 장수명 확보를 위한 유기 EL 소자의 리페어 장치 및 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 리페어 장치는 기판 위에 양극 전극, 유기층, 음극 전극이 순차적으로 형성된 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 음극 전극 위의 실드 플레이트 임의의 부분에 부착되어 기체를 주입하는 수분 공급 장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

유기 전계 발광 소자

Description

유기 ＥＬ 소자의 리페어 장치 및 방법{apparatus and method for repair in Organic electron luminescence}

도 1은 종래의 유기 전계 발광 소자의 수분 투과 억제 방법을 설명하기 위한 유기 전계 발광 소자의 구조를 나타낸 도면

도 2는 도 1에 따른 제 1 전극과 제 2 전극의 쇼트가 되는 현상을 보여주는 도면

도 3은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 리페어 장치를 나타난 도면

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 리페어 장치를 실드 플레이트 위에서 본 단면도

본 발명은 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 특히 소자의 장수명 확보를 위한 유기 EL 소자의 리페어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 유기 EL 디스플레이는 전자 주입 전극(음극)과 정공 주입 전극(양극) 사이에 형성된 유기막에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자로서 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 또한 전력 소모가 적 은 것이 특징이다.

그러나 유기 EL 디스플레이 소자가 낮은 구동 전압, 적은 전력 소모, 경량성 및 색감에 있어 무기 EL 소자에 비해 우수한 특성을 가지고 있으면서도 실용화에 큰 문제가 되어 온 것은 바로 수명 문제이다.

상기 소자의 수명을 결정짓는 것은 크게 두 가지 부분으로 나누어 생각할 수 있다.

하나는 구동시 휘도가 감소하는 것(operation-lifetime)으로, 이는 유기물 내부의 불순물, 유기물과 전극간의 계면, 유기물의 낮은 결정화 온도, 산소와 수분에 의한 소자의 산화에 기인한다.

그리고, 다른 하나는 구동하지 않더라도 수분에 의해서 발광 면적이 점차적으로 줄어들어 나중에는 발광되지 않는(shelf-lifetime) 것이다.

그래서, 유기 EL 소자의 수명(lifetime)을 결정할 때에는 이 두 가지 라이프 타임중 작은 값에 의해서 결정되어진다.

수분은 크게 소자를 만드는 과정 중에 이미 내부에 상존하는 것과 외부로부터 침투해 오는 두 가지 방법이 있을 수 있는데, 크게 문제가 되는 것은 외부로부터의 침투이다.

도 1은 종래의 유기 전계 발광 소자의 수분 투과 억제 방법을 설명하기 위한 유기 전계 발광 소자의 구조를 나타낸 도면이고 도 2는 도 1에 따른 제 1 전극과 제 2 전극의 쇼트가 되는 현상을 보여주는 도면이다.

도 1을 참고하면, 투명 기판(1) 위에 제 1 전극(2), 유기물층(3), 제 2 전극(4)을 순차적으로 형성하여 소자를 만든 후에, 실드 플레이트(5)에 흡습제인 게터(6)를 붙여, 상기 소자 위를 덮고 에폭시 등으로 접착한다.

하지만, 이와 같은 수분 침투를 막기 위한 보호 방법은 제작된 유기 EL 소자를 구동했을 때에 일정시간이 흐르면 기판에 남아 있는 여러 종류의 입자(particle)에 의해서 전도성, 이온성 입자에 의해서 소자가 열화 되고 이로 인해 소자의 캐소드-애노드가 쇼트 되는 현상이 나타난다.

그리고, 대부분 이 쇼트의 원인은 기판 위에 존재하는 입자에 의해서 음극의 물질이 양극 쪽으로 확산함으로 인해 발생하게 되므로 전체 픽셀 중에 하나의 픽셀이라도 쇼트에 의한 고장(failure)이 발생하면 유기 EL 패널은 불량 처리된다.

따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 유기막내에 수분 침투에 의한 유기 전계 발광 소자의 열화에 의한 소자의 수명 감소를 배제하는 유기 EL 소자의 리페어 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 기판 위에 양극 전극, 유기층, 음극 전극이 순차적으로 형성된 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 음극 전극 위의 실드 플레이트 소정 영역에 리페어 용의 산화물질이 주입되도록 형성된 홀과, 상기 홀 상부에 UV 경화성 에폭시로 경화되어 제거 가능하도록 봉합된 UV 투과성을 갖는 투명한 리드를 포함하여 구성된다.

이상과 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 기판 위에 양극 전극, 유기층, 음극 전극이 순차적으로 형성된 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 음극 전극 위의 실드 플레이트 실링 후 상기 실드 플레이트 소정 영역에 리페어 용의 홀을 형성하고, 상기 홀 주위에 UV 경화성 에폭시를 도포하며, 상기 에폭시 위에 UV 투과성을 갖는 투명한 리드를 부착하고, 상기 투명한 리드 위에 UV를 조사하여 에폭시를 경화하여 제거 가능하도록 봉합된 리드를 형성함으로써, 상기 소자 내부 쇼트에 의한 단락 발생시 상기 리드를 제거하여 형성된 홀을 통해 리페어되는 일정량의 산화 물질을 주입한다.

바람직하게, 상기 리페어되는 산화물질은 기체나 액체 또는 고체로서 H₂O, O₂, O₃ 중 하나 이다.

그리고, 상기 리페어되는 기체로 수분(H₂O) 등이 사용될 때 수분의 농도는 100ppm 이하로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 이해를 돕기 위해 종래의 방법으로 제작된 유기 EL 소자가 일단 애노드-캐소드 쇼트에 의한 고장(failure)이 발생하면 이 고장을 리페어할 수 있는 방법이 없었다.

전극 물질에 의한 쇼트가 발생하여 고장이 일어났을 때 이 부분을 리페어 하기 위해서는 쇼트난 부분을 절연시켜야 한다.

상기 절연시키기 위한 방법의 하나로 산화를 이용할 수 있는데, 산화시키기 위해서는 일정량의 수분 또는 기타 기체 등이 필요로 하게 되는데 실드 플레이트가 실링된 상태에서 소자에 수분을 공급할 수 있는 길이 없었으며, 따라서 고장이 일어나 유기 EL 패널에 일정량의 수분을 공급할 수 있도록 실드 플레이트에 밸브 역할 장치를 추가하는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 리페어 장치를 나타낸 도면이다.

투명 기판 위에 양극 물질인 ITO(indium tin oxide)을 입힌다.

그리고, 상기 ITO 위에 유기층을 형성하는데, 이 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층으로 구성된다.

상기 정공 주입층(HIL : hole injecting layer)은 주로 CuPc(copper phthalocyanine)를 10~30nm 두께로 입힌다.

그 다음, 정공 수송층(HTL : hole transport layer)을 형성하는데, 흔히 N,N'-diphenyl-N, N'-bis(3-methylphenyl)-(1-1'-biphenyl)-4, 4'-diamine(TPD) 또는, 4, 4'-bis[N-(1-naphthy1)-N-pheny1-amino]bipheny(NPD)를 30~60nm 정도 증착하여 입힌다.

그 위에, 유기 발광층(organic emitting layer)을 형성한다.

이때, 필요에 따라 불순물(dopant)을 첨가한다. 녹색 발광의 경우, 흔히 유기 발광층으로 Alq3(tris(8-hydroxy-quinolate)aluminum)을 30~60nm 정도 증착하며, 불순물로는 큐머린 6(coumarin 6) 또는 Qd(Quinacridone)를 많이 쓰고, 레드 불순물로는 DCM, DCJT, DCJTB 등을 쓴다.

이어서, 상기 전자 수송층(ETL : electron transport layer) 및 전자주입층(EIL : electron injecting layer)을 연속적으로 형성하거나, 아니면 전자주입 수송층을 형성한다. 녹색 발광의 경우 상기 유기 발광층으로 이용되는 Alq₃ 가 좋은 전자수송 능력을 갖기 때문에 전자 주입/수송층을 쓰지 않는 경우도 많다.

그 위에 전자 주입층(EIL : electron injection layer)으로 LiF 나 Li₂O를 5Å 정도 얇게 입히거나 또는 Li, Ca, Mg, Sr 등 알카리 금속 또는 알카리토 금속을 200Å 이하로 입혀서 전자의 주입을 좋게 한다.

상기 유기층을 형성한 후 음극 전극을 형성하는데 일반적으로 소자 구조는 ITO / CuPC / NPD / Alq3 / LiF / Al 이다.

이어서, 상기 유기 EL 소자 위에 리페어 기체를 공급할 수 있는 장치를 가진 실드 플레이트로 유기 EL 소자 위를 덮고 에폭시 등으로 접착한다.

여기서, 상기 실드 플레이트 부분에 실링 후 패널 내부에 일정량의 기체나 액체, 또는 고체 등을 주입할 수 있는 수분 공급 장치를 부착하는 것이다.

패널을 리페어 하는 기체, 액체, 고체로는 H₂O, O₂, O₃ 등 산화 시킬 수 있는 모든 기체들이 사용될 수 있다.

그리고, 패널이 애노드-캐소드 쇼트에 의한 불량이 발생했을 때, 일정량의 수분이 있는 글로브 박스에서 리드 부분을 제거한다.

이때 홀(hole)을 통해서 자연스럽게 패널이 내부로 일정량의 수분이 들어가는데, 들어간 수분이 쇼트난 부분을 산화한다.

이때 중요한 것은 글로브 박스 내의 수분의 농도를 100ppm 이하로 유지한다.

100ppm 이상일 때는 실드에 있는 수분 제거용 게터의 성능을 떨어뜨릴 수 있다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 리페어 장치를 실드 플 레이트 위에서 본 단면도이다.

먼저 도 4a와 같이 홀 주위에 UV 경화성 에폭시 등을 도포하고, 도 4b와 같이 에폭시 위에 UV 투과가 좋은 투명한 리드로 봉합한 후 UV 조사로 에폭시를 경화한다.(도 4c)

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 소자의 열화에 의한 고장이 발생한 유기 EL 패널을 리페어하여 소자의 수명을 늘리는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (6)

1. 기판 위에 양극 전극, 유기층, 음극 전극이 순차적으로 형성된 유기 전계 발광 소자에 있어서,

   상기 음극 전극 위의 실드 플레이트 소정 영역에 리페어 용의 산화물질이 주입되도록 형성된 홀과,

   상기 홀 상부에 UV 경화성 에폭시로 경화되어 제거 가능하도록 봉합된 UV 투과성을 갖는 투명한 리드를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 리페어 장치.
2. 기판 위에 양극 전극, 유기층, 음극 전극이 순차적으로 형성된 유기 전계 발광 소자에 있어서,

   상기 음극 전극 위의 실드 플레이트 실링 후 상기 실드 플레이트 소정 영역에 리페어 용의 홀을 형성하고, 상기 홀 주위에 UV 경화성 에폭시를 도포하며, 상기 에폭시 위에 UV 투과성을 갖는 투명한 리드를 부착하고, 상기 투명한 리드 위에 UV를 조사하여 에폭시를 경화하여 제거 가능하도록 봉합된 리드를 형성함으로써,

   상기 소자 내부 쇼트에 의한 단락 발생시 상기 리드를 제거하여 형성된 홀을 통해 리페어되는 일정량의 산화 물질을 주입하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 리페어 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 리페어되는 산화물질은 기체나 액체 또는 고체로서 H₂O, O₂, O₃ 중 하나 인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 리페어 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 리페어되는 기체로 수분(H₂O) 등이 사용될 때 수분이 농도는 100ppm 이 하인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 리페어 방법.
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