KR100690640B1 - 유기전계 발광 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보호막의 기능을 향상시킬 수 있는 OLED 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 유기전계 발광 구조물 상부에 형성된 제1보호막과; 상기 제1보호막 상부에 형성된 보상층과; 상기 보상층 상부에 형성된 제2보호막을 포함하여 구성되고, 또한, 유기전계 발광 구조물을 형성하는 단계와; 상기 유기전계 발광 구조물 상부에 보상층을 형성하는 단계와; 상기 보상층 상부에 보호막을 형성하는 단계를 포함하며, 여기서, 상기 형성된 보상층은 끝부분이 45도 이하가 되도록 형성하여 이루어짐으로써, OLED 제조 과정 중 생성된 입자를 덮어 표면 상태를 깨끗하게 형성하고 보호막 기능을 향상시키며, 상기 보호막 기능을 향상시킴으로써, 제품의 수명 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

유기전계 발광 소자 및 그 제조 방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODES AND FABRICATING METHOD THEREOF}

도1은 일반적인 유기전계 발광 소자에 대한 일 실시예 단면도.

도2는 종래 능동 매트릭스형 유기전계 발광 소자에 대한 일 실시예 단면도.

도3은 본 발명에 따른 유기전계 발광 소자에 대한 일 실시예 단면도.

도4a 내지 도4c는 도3에 도시한 유기전계 발광 소자 제조 과정을 보인 수순 단면도.

도5는 본 발명에 따른 유기전계 발광 소자에 대한 또 다른 일 실시예 단면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

50:보호막 100:OLED

110,130:보상층 120:제1보호막

140:제2보호막

본 발명은 유기전계 발광소자(이하 'OLED'라 칭함) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 보호막의 기능을 향상시킬 수 있는 OLED 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 들어 정보통신 기술의 급격한 발달로 인해 정보를 기반으로 하는 새로운 산업이 급격히 발전하고 있으며 이를 위한 정보 표시 매체 산업 역시 급속히 성장하고 있고, 이에 따른 정보 표시 매체로서 TFT LCD, PDP, OLED 디스플레이 등의 평판 디스플레이 산업이 급속히 성장하고 있다.

상기 평판 디스플레이 중 OLED 디스플레이는 응답속도가 1[ms]이하로서 고속으로 응답하며, 자체 발광 OLED를 화소로 이용하기 때문에 시야각에 문제가 없어 소형에서 대형에 이르기까지의 어떠한 동화상 표시 매체로서도 손색이 없으며, 소비전력이 작으며 백라이트가 필요 없고, 박막 형태로 제작하기 때문에 평판 디스플레이에 적합하다. 또한, 저온에서 제작이 가능하며 제조 공정이 단순하여 저가격화가 유리하기 때문에 대중화에 유리하여 디스플레이에 필요한 모든 요소를 갖추고 있다.

일반적으로, OLED는 전자 주입전극(cathode)과 정공 주입전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.

그리고, OLED는 넓은 시야각, 고속 응답성, 고 콘트라스트(contrast) 등의 뛰어난 특징을 갖고 있으므로, 그래픽 디스플레이의 픽셀(pixel), 텔레비젼 영상 디스플레이나 표면광원(surface light source)의 픽셀로서 사용될 수 있고, 플라스 틱과 같이 휠 수 있는(flexible) 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수 있으며, 매우 얇고 가볍게 만들 수 있을 뿐만 아니라 색감이 좋기 때문에 차세대 평면 디스플레이(flat panel display:FPD)에 적합한 소자이다.

또한, 녹색(green), 청색(blue), 적색(red)의 3가지 색을 나타낼 수 있고, 액정표시장치(LCD)에 비해 백라이트(backlight)가 필요치 않아 전력소모가 적으며, 소자의 부피와 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.

상기와 같은 특징(저전력, 고휘도, 고반응속도, 저중량)으로 인해 이동통신 단말기, CNS(Car Navigation System), PDA, 캠코더, Palm PC 등 대부분의 소비자용 전자 응용제품에 사용될 수 있는 강력한 차세대 디스플레이로 여겨지고 있다.

OLED는 구동하는 방식에 따라 수동 매트릭스형(passive matrix type)과 능동 매트릭스형(active matrix type)으로 나눌 수 있는데, 수동 매트릭스형 OLED는 그 구성과 제조방법이 단순한 장점이 있고, 능동 매트릭스형 OLED는 높은 발광효율과 고화질을 제공할 수 있는 장점이 있다.

도1은 일반적인 OLED에 대한 일 실시예 단면도를 보인 것이다.

도1에 도시한 바와 같이, 투명기판(1) 상부에 애노드 전극(2)을 ITO(Indium Tin Oxide)를 이용하여 형성한다.

상기 애노드 전극(2) 상부에 정공주입층(HIL:Hole Injecting Layer)(3)을 형성하는데, 정공주입층(3)의 물질로는 구리 프탈로시아닌(CuPC:copper phthalocyanine)이 사용되고, 그 두께는 약10∼30[㎚]정도이다.

상기 정공주입층(3) 상부에 정공수송층(HTL:Hole Transport Layer)(4)를 약 30∼60[㎚] 정도의 두께로 형성한다.

상기 정공수송층(4) 상부에 유기발광층(EML:Organic Emitting Layer)(5)을 형성하는데, 필요에 따라 불순물(dopant)을 첨가하여 형성한다. 예를 들어, 녹색 발광의 경우 흔히 유기발광층으로 Alq₃ (tris(8-hydroxy-quinolate)aluminum)을 약30∼60[㎚] 정도의 두께로 증착하고, 불순물로는 MQD(N-Methylquinacridone)를 많이 사용한다.

상기 유기발광층(5) 상부에 전자수송층(ETL:Electron Transport Layer)(6) 및 전자주입층(EIL:Electron Injection Layer)(7)을 순차적으로 형성하는데, 전자수송층(6)과 전자주입층(7) 대신에 전자주입운송층을 형성하는 경우도 있다.

상기 전자주입층(7) 상부에 캐소드 전극(8)을 형성하고, 실링물질(sealant)(11)를 이용하여 흡습제(getter)(10)가 부착된 보호캡(9)을 상기 구조물에 합착시킨다.

도2는 종래 능동 매트릭스형 OLED에 대한 일 실시예 단면도를 보인 것으로, 도시한 바와 같이 투명기판(20) 상에 형성된 구동형 스위칭 소자(30)와, OLED(40)와, OLED(40) 상부에 형성된 보호막(50)과, 그 상부에 보호캡(70)을 부착하기 위한 접착층(60)으로 구성된 것을 알 수 있다.

상기 스위칭 소자(30) 및 OLED(40)에 대한 구성은 이 기술분야에서 종사하는 당업자면 알 수 있는 공지된 기술 사항이므로 설명하지 않는다.

상기 보호막(50)은 OLED(40)를 구성하는 유기물층을 산소나 수분으로부터 보 호하는 역할을 하는데, OLED를 제조하는 과정에서 발생한 금속성 혹은 비금속성 입자(particle)이 잔존하는 경우 핀홀 등과 같은 디펙트(defect)가 발생하여 상기 보호막이 OLED를 완전히 보호하는 역할을 제대로 수행하지 못하게 된다.

따라서, 보호막의 기능이 떨어지면 제품의 수명이 크게 단축되고, 수율이 저하될 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, OLED 상부에 보상층을 형성하고, 그 보상층 상부에 산소나 수분으로부터 유기물층을 보호하기 위한 보호막을 형성함으로써, OLED 제조 과정 중 생성된 입자를 덮어 표면 상태를 깨끗하게 형성하고, 보호막 기능을 향상시킬 수 있는 OLED 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 보호막 기능을 향상시킴으로써, 제품의 수명 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 OLED 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 유기전계 발광소자는 유기전계 발광 구조물 상부에 형성된 보상층과; 상기 보상층 상부에 형성된 보호막을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보상층은 상기 유기전계 발광 구조물의 상부 전면과 상기 유기전계 발광 구조물이 형성된 기판의 일부 영역에 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보상층의 끝부분 형성 각도는 45도 이하인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 유기전계 발광소자는 유기전계 발광 구조물 상부에 형성된 제1보호막과; 상기 제1보호막 상부에 형성된 보상층과; 상기 보상층 상부에 형성된 제2보호막을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 유기전계 발광소자 제조 방법은 유기전계 발광 구조물을 형성하는 단계와; 상기 유기전계 발광 구조물 상부에 보상층을 형성하는 단계와; 상기 보상층 상부에 보호막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 유기전계 발광소자 제조 방법은 유기전계 발광 구조물을 형성하는 단계와; 상기 유기전계 발광 구조물 상부에 제1보호막을 형성하는 단계와; 상기 제1보호막 상부에 제1보상층을 형성하는 단계와; 상기 제1보상층 상부에 제2보호막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다.

우선 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 하기의 설명에서 구체적인 처리흐름과 같은 많은 특정 상세들은 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나 여기에 국한되는 것은 아니며, 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

본 발명은 OLED 제조 시 생성되는 금속성 혹은 비금속성 입자에 의해 발생될 수 있는 보호막의 디펙트, 예를 들어 핀홀 등을 제거하여 보호막의 기능을 향상시키고, OLED 제품의 수명 및 신뢰성을 향상시키는 것을 그 요지로 한다.

일반적으로 상기 보호막은 OLED의 구조물을 구성하는 가장 위에 형성되는 층인 캐소드 전극 상부에 형성되는데, 본 발명은 보호막의 기능을 향상시키기 위해 보호막과 OLED 구조물 사이에 금속성 혹은 비금속성 입자를 완전히 덮어 표면을 깨끗한 상태로 만드는 보상층을 형성한다. 이하, 본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 OLED는 구동 전압을 인가하기 위한 캐소드 전극(음전극)까지의 구조물로 가정하고 설명한다.

상기 보상층은 SiOx, SiOxNy, SiNy, SiOxCyNz 등의 무기물 절연막을 두껍게 증착하여 형성하고, 그 두께를 500~4000[nm] 정도로 형성하는데, 상기 무기물 절연막을 단층 혹은 복층으로 형성할 수 있다.

상기 보상층은 OLED가 생성된 구조물의 상부 전면과 상기 OLED가 형성된 기판(투명기판)의 노출된 일부 영역에 형성되며, 상부에 형성되는 보호막이 기판 및 OLED 전면에 완전히 덮이도록 상기 보상층의 끝부분의 각도가 45도 이하가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.

도3은 본 발명에 따른 유기전계 발광 소자에 대한 일 실시예 단면도를 보인 것으로, 도시한 바와 같이, 기판(20) 상부 일부영역에 형성된 OLED(100)와, 상기 OLED(100) 상부와 노출된 기판(20)의 상부 일부 영역에 형성된 보상층(110)과, 상기 구조물 상부 전면에 형성된 보호막(50)과, 상기 보호막(50) 상부에 형성되며 보 호캡(70)을 부착하기 위한 실링물질 혹은 접착제(60)로 구성된다. 이때, 상기 보상층(110)은 OLED(100) 제조 시 표면에 생성된 금속성 혹은 비금속성 입자를 완전히 덮어 표면을 깨끗하게 함으로써, 상기 보호막(50)에 핀홀 등과 같은 디펙트가 생기는 것을 방지하는 기능을 한다.

상기 기판(20) 상부에 형성되는 OLED(100)는 특정 구동 방식의 OLED에 제한되지 않는다. 즉, 구동용 스위칭 소자를 구비한 능동 매트릭스형 OLED가 될 수도 있고, 수동 매트릭스형 OLED가 될 수 있다.

상기 보상층(110)은 상부에 형성되는 보호막(50)이 기판(20) 및 보상층(110)을 완전히 덮을 수 있도록 끝부분의 각도(A)가 45도 이하가 되도록 형성하는데, 상기 보상층(110)의 끝부분 각도를 45도 이하로 형성하는 방법으로는 쉐도우 마스크를 이용하거나 식각 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다.

상기 보상층(110)의 두께는 500~4000[nm] 정도로 형성되고, 그 구성물질은 SiOx, SiOxNy, SiNy, SiOxCyNz 등의 무기물이 사용되는데, 상기 구성물질 중 하나 이상의 물질이 단층 혹은 복층으로 형성될 수 있다.

도4는 도3에 도시한 본 발명에 대한 일 실시예의 제조 과정을 보인 수순 단면도로서, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도4a에 도시한 바와 같이 기판(20) 상부에 소정의 과정을 통해 수동 매트릭스형 OLED 혹은 능동 매트릭스형 OLED 구조물(100)을 형성하고, 그 OLED 구조물(100) 상부 전면과 노출된 기판(20) 상부 일부 영역에 SiOx, SiOxNy, SiNy, SiOxCyNz와 같은 무지 물질 중 하나 이상의 물질 혹은 유기물질로 구성된 보상층 (110)을 끝부분의 각도가 45도 이하가 되도록 500~4000[nm] 정도의 두께로 형성한다. 즉, 보상층(110)을 노출된 기판(20)과 완만한 경사각을 갖도록 형성하여 그 상부에 형성될 보호막(50)이 기판(20)과 보상층(110)을 완전히 덮도록 한다.

상기 보상층(110)의 두께는 발광하는 빛의 밝기 및 구동 전압 등을 적절히 조절하여 결정하는 것이 바람직하다. 예컨대, 보상층(110)이 너무 두껍게 생성되면 발광하는 빛의 밝기가 약해질 수 있고, 빛의 밝기를 강하게 하기 위해서 구동 전압을 높여야 하며 반대로, 두께가 너무 얇게 생성되면 OLED 표면에 생성된 금속성 혹은 비금속성 입자를 완전히 덮을 수 없어서 상부에 형성될 보호막의 기능을 향상시킬 수 없다.

그 다음 도4b에 도시한 바와 같이, 상기 구조물 상부에 산소나 수분으로부터 OLED(100)를 구성하는 유기물층을 보호하기 위한 보호막(50)을 형성한다.

그 다음 도4c에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(50) 상부에 실링물질인 실런트 혹은 접착제(60)를 코팅한 후 그 상부에 보호캡(70)을 부착하여 본 발명의 유기전계 발광소자가 만들어진다.

도5는 본 발명에 따른 유기전계 발광 소자에 대한 일 실시예 단면도를 보인 것으로, 도3과 비교해서 보상층(130)과 OLED(100) 사이에 보호막(120)이 더 형성된 것을 알 수 있다.

즉, 기판(20) 상부 일부영역에 형성된 OLED(100)와, 상기 OLED(100) 상부와 노출된 기판(20) 상부 전면에 형성된 제1보호막(120)과, 상기 제1보호막(120) 상부 일부 영역에 형성된 보상층(130)과, 상기 구조물 상부 전면에 형성된 제2보호막 (140)과, 상기 제2보호막(140) 상부에 형성되며 보호캡(70)을 부착하기 위한 실링물질 혹은 접착제(60)로 구성된다.

이와 같이 본원 발명은 보호막의 기능 향상을 위해 보상층을 삽입함으로써, OLED 제조 과정에 발생할 수 있는 금속성, 비금속성 입자에 의해 보호막의 디펙트를 제거할 수 있다.

또한, 도시하진 않았지만, 상기 보호막 및 보상층을 기 결정된 회수만큼 교번하여 형성할 수도 있으며, 상기 교번 회수 및 각 층에 대한 두께는 상황에 따라 달라질 수 있고, 상기 회수 및 두께에 대한 값은 OLED 생산업체에서 결정할 수 있다는 것은 자명하다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 OLED 상부에 보상층을 형성하고, 그 보상층 상부에 산소나 수분으로부터 유기물층을 보호하기 위한 보호막을 형성함으로써, OLED 제조 과정 중 생성된 입자를 덮어 표면 상태를 깨끗하게 형성하고, 보호막 기능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 보호막 기능을 향상시킴으로써, 제품의 수명 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (18)

1. 유기전계 발광 구조물 상부에 형성된 보상층과;

   상기 보상층 상부에 형성된 보호막을 구비하며,

   여기서, 상기 보상층의 끝부분 형성 각도는 45도 이하인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 보상층은 상기 유기전계 발광 구조물의 상부 전면과 상기 유기전계 발광 구조물이 형성된 기판의 일부 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 보상층은 Silicon oxide(SiOx), Silicon oxynitride(SiOxNy), Silicon nitride(SixNy), SiOxCyNz 중 하나 이상의 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
5. 제1항에 있어서, 상기 보상층의 두께는 500~4000[nm]인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
6. 제1항에 있어서, 상기 유기전계 발광 구조물은 능동 매트릭스형 유기전계 발광 구조물인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
7. 제1항에 있어서, 상기 유기전계 발광 구조물은 수동 매트릭스형 유기전계 발광 구조물인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
8. 유기전계 발광 구조물 상부에 형성된 제1보호막과;

   상기 제1보호막 상부에 형성된 보상층과;

   상기 보상층 상부에 형성된 제2보호막을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
9. 제8항에 있어서, 상기 보상층은 상기 유기전계 발광 구조물의 상부 전면과 상기 유기전계 발광 구조물이 형성된 기판의 일부 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
10. 제8항에 있어서, 상기 보상층의 끝부분 형성 각도는 45도 이하인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
11. 유기전계 발광 구조물을 형성하는 단계와;

    상기 유기전계 발광 구조물 상부에 보상층을 형성하는 단계와;

    상기 보상층 상부에 보호막을 형성하는 단계를 포함하며,

    여기서, 상기 형성된 보상층은 끝부분이 45도 이하가 되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자 제조 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 보상층은 상기 유기전계 발광 구조물 상부 전면과 상기 유기전계 발광 구조물이 형성된 기판의 일부 영역에 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자 제조 방법.
13. 삭제
14. 유기전계 발광 구조물을 형성하는 단계와;

    상기 유기전계 발광 구조물 상부에 제1보호막을 형성하는 단계와;

    상기 제1보호막 상부에 제1보상층을 형성하는 단계와;

    상기 제1보상층 상부에 제2보호막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자 제조 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 제1보상층은 끝부분이 45도 이하가 되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자 제조 방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 제1보상층은 유기물 혹은 무기물로 이루어진 것을 특 징으로 하는 유기전계 발광소자 제조 방법.
17. 제14항에 있어서, 상기 제2보호막 상부에 제2보상층이 형성되고, 그 상부에 제3보호막이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자 제조 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 제3보호막 상부에 상기 제1, 제2보상층과 제1, 제2, 제3보호막이 기 결정된 순서대로 기 결정된 회수만큼 교번하여 형성된 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자 제조 방법.

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