KR100696591B1 - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소자의 전체 콘트라스트를 향상시키기 위하여 소자가 구동하지 않을 때, 즉 소자가 발광하지 않을 때 외부 광의 반사 정도를 감소시키기 위한 구성을 채택하였으며, 이를 위하여 소자의 비발광 영역에 형성된 구성 요소를 어두운 색을 갖는 재료로 형성하였다. 위와 같은 목적 및 기능을 얻기 위한 본 발명은 유리 기판 상에 형성되어 패터닝된 ITO 층; ITO 층 상의 비발광 영역에 형성되며, 어두운 색상을 갖는 재료로 이루어진 절연막; 절연막 상에 형성된 다수의 격벽; 및 격벽을 포함한 전체 구조 상에 순차적으로 형성되되, 격벽에 의하여 구획되는 유기 전계 발광층 및 금속층을 포함한다. 본 발명에서, 격벽 하부에 형성되는 절연막은 ITO 층 상에 형성된 블랙 매트릭스 층(black matrix layer) 및 블랙 매트릭스 층을 감싸는 형태로 절연층으로 이루어지며, 또는 그 반대로 ITO 층 상에 형성된 절연층 및 그 상부에 형성된 블랙 매트릭스 층으로 이루어진다.
유기 전계 발광 소자, 격벽

Description

유기 전계 발광 소자{Organic electroluminescent device}
도 1은 유기 전계 발광 소자의 개략적인 평면도.
도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 부분 단면도로서, 도 2의 "B" 부분과 대응하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 또다른 구조의 유기 전계 발광 소자의 부분 단면도로서, 도 2의 "B" 부분과 대응하는 도면.
본 발명은 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로서, 특히 일부 구성 요소를 어두운 색상을 갖는 블랙 물질로 형성함으로서 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 전계 발광은 유기물(저분자 또는 고분자) 박막에 음극과 양극을 통하여 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 재결합하여 여기자(exciton)를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생되는 현상이다.
도 1은 유기 전계 발광 소자의 평면도, 도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 단면도로서, 위에서 언급한 유기 전계 발광 현상을 이용한 유기 전계 발광 소자의 기본적인 구조를 개략적으로 도시하고 있다.
유기 전계 발광 소자의 기본적인 구성은, 유리 기판(1), 유리 기판(1) 상부에 형성되어 애노드(anode) 전극으로 작용하는 인듐 주석 산화물층 (2; Indium Tin Oxide film ; 이하, "ITO 층"이라 칭함), 유기물층으로 이루어진 유기 전계 발광층(3) 그리고 캐소드(cathode) 전극으로 작용하는 금속층(4)이 순서적으로 적층된 구조이다.
이러한 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자는 다음의 단계들을 거쳐 제조된다.
먼저, 유리 기판(1) 상에 진공 증착법을 이용하여 ITO 층(2)을 증착하고, 이 ITO 층(2)을 사진식각법(photolithography)으로 패터닝(patterning)하여 ITO 전극을 형성한다. ITO 층(2) 상부의 일정 영역에 절연층(5a)을 형성하고, 이 절연층(5a) 상에 격벽(5)을 형성한다.
이후, 격벽(5)을 포함한 전체 구조 상부에 위에 절연층과 유기물층으로 이루어진 유기 전계 발광층(3) 및 금속층(4)을 순차적으로 형성한다. 여기서 투명 기판(1) 상에 배열된 ITO 층(2)은 애노드 전극의 기능을 수행하며, 금속층(4)은 캐소드 전극의 기능을 수행한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 각 격벽(5)은 유기 전계 발광층(3) 및 금속층(4)을 다수의 구간으로 구획하기 위하여 형성된다. 즉, 이웃하는 금속층(4) 사이에 형성된 공간에는 금속층(4)을 분리하기 위한 격벽(5)이 형성되며, 각 격벽(5)은 절연막(5a)을 통하여 ITO층(2)과 분리된 상태이다.
한편, 유기 전계 발광층 형성 공정 및 금속 전극 형성 공정 진행시 각 격벽(5)의 상부에도 유기 전계 발광층(3a) 및 금속층(4a)이 형성되나, 이 금속층(4a)은 금속 전극(캐소드 전극)으로서의 기능을 수행하지는 않는다.
위와 같은 일반적인 구성을 갖는 유기 전계 발광 소자에서, 소자의 콘트라스트(contrast)를 향상시키는 방안들이 논의되고 개발되고 있으나, 소자의 구성 및 사용 재료의 특성으로 인하여 콘트라스트 향상을 위한 기술 개발에 제약이 뒤따르게 된다.
본 발명은 소자의 구성을 변경하지 않고서도 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 유기 전계 발광 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에서는 소자의 전체 콘트라스트를 향상시키기 위하여 소자가 구동하지 않을 때, 즉 소자가 발광하지 않을 때의 외부의 광의 반사 정도를 감소시키기 위한 구성을 채택하였으며, 이를 위하여 본 발명에서는 소자의 비발광 영역에 형성된 구성 요소를 어두운 색상을 갖는 재료로 형성하였다.
위와 같은 목적 및 기능을 얻기 위한 본 발명은 유리 기판 상에 형성되어 패터닝된 ITO 층; ITO 층 상의 비발광 영역에 형성되며, 어두운 색상을 갖는 재료로 이루어진 절연막; 절연막 상에 형성된 다수의 격벽; 및 격벽을 포함한 전체 구조 상에 순차적으로 형성되되, 격벽에 의하여 구획되는 유기 전계 발광층 및 금속층을 포함한다.
본 발명에서, 격벽 하부에 형성되는 절연막은 ITO 층 상에 형성된 블랙 매트릭스 층(black matrix layer) 및 블랙 매트릭스 층을 감싸는 형태로 형성된 절연층 으로 이루어지며, 또는 그 반대로 ITO 층 상에 형성된 절연층 및 그 상부에 형성된 블랙 매트릭스 층으로 이루어진다.
블랙 매트릭스 층은 절연 물질, 유기물, 무기물, 고분자 물질중 적어도 어느 하나의 물질과 블랙 물질이 혼합된 혼합물 또는 절연 물질인 포토레지스트와 R(red), G(green), B(blue) 염료가 혼합된 혼합물일 수 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 통하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 부분 단면도로서, 도 2의 "B" 부분과 대응하는 도면이다. 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 전체적인 구성은 도 1 및 도 2에 도시된 소자의 구성과 동일하며, 따라서 도 3에서는 본 발명에 따른 소자의 특징적인 부분만을 확대하여 도시하였다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 단계 및 구성을 도 3을 통하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 유리 기판(11) 상에 ITO 층(12)을 증착하고, 이 ITO 층(12)을 패터닝하여 ITO 전극을 형성한다. ITO 층(12) 상부의 일정 영역에 절연막(16)을 형성하고, 이 절연막(16) 상에 격벽(15)을 형성한다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에서, 절연막(16)은 하부의 블랙 매트릭스 층(black matrix layer; 16a)과 그 상부의 절연층(16b)으로 이루어진다. 블랙 매트릭스 층(16a)은 절연 물질, 유기물, 무기물, 고분자 물질중 적어도 어느 하나의 물질과 블랙 물질, 예를 들어 블랙 카본(black carbon) 등을 혼합한 혼합물로 형성됨으로서 밝기가 약한 어두운 색상을 갖게 된다.
또는, 블랙 매트릭스 층(16a)은 일반적인 절연 물질인 포토레지스트와 R(red), G(green), B(blue) 염료가 혼합된 혼합물로 형성될 수도 있다.
이러한 재료로 형성된 블랙 매트릭스 층(16a) 상에 일반적인 절연 물질, 예를 들어 포토레지스트로 이루어진 절연층(16b)이 형성된다.
이와 같이 ITO층(12)의 선택된 영역에 어두운 색상의 블랙 매트릭스층(16a)과 우수한 절연성을 가진 절연층(16b)으로 이루어진 절연막(16)을 형성한 후, 절연막(16) 상에 격벽(15)을 각각 형성한다. 이후, 격벽(15)을 포함한 전체 구조 상부에 위에 유기물층으로 이루어진 유기 전계 발광층(13) 및 금속층(14)을 순차적으로 형성한다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 기능적인 특징을 설명하면 다음과 같다.
소자의 콘트라스트(contrast)는 다음과 같은 식으로 표현될 수 있다.
Figure 112004040694944-pat00001
(여기서, Bon은 전원 인가시, 즉 소자 구동시의 밝기(brightness)를, Boff는 전원 차단시, 즉 구동하지 않을 때의 외부 광의 반사 정도(밝기)를 각각 나타냄)
위의 관계식에서 알 수 있는 바와 같이, 소자의 콘트라스트는 구동할 때의 소자의 밝기 및 구동하지 않을 때의 외부 광의 반사 정도에 의하여 결정되며, 따라서 구동할 때의 소자의 밝기 또는 구동하지 않을 때의 외부 광의 반사 정도를 조절함으로서 소자의 콘트라스트를 조절할 수 있다.
만일, 소자의 콘트라스트를 향상시키기 위하여 동일한 값으로 소자가 구동할 때의 밝기를 증가시키거나 소자가 구동하지 않을 때의 외부 광의 반사 정도를 감소시키는 경우, 소자가 구동하지 않을 때의 외부 광의 반사 정도를 감소시키는 것이 소자의 콘트라스트를 더욱 향상시키는 결과를 얻게 된다.
따라서 본 발명에서는 소자의 전체 콘트라스트를 향상시키기 위하여 소자가 구동하지 않을 때, 즉 소자가 발광하지 않을 때의 외부 광의 반사 정도를 감소시키기 위한 구성을 채택하였다. 본 발명에서는 구동하지 않을 때 외부 광의 반사 정도를 줄이기 위하여 소자의 발광 영역을 제외한 나머지 영역을 어두운 색을 갖도록 구성하였다.
즉, 본 발명에서는 소자의 대표적인 비발광 영역인 격벽(15)의 하부에 형성된 절연막(16)의 일부를 외부 광을 반사시키는 정도가 낮은, 어두운 색상을 갖는 블랙 매트릭스 층(16a)으로 형성함으로서 발광 영역에서의 발광 기능에는 영향을 주지 않으면서 소자가 구동하지 않을 때의 밝기(외부 광의 반사 정도)를 크게 줄일 수 있으며, 결과적으로 소자의 콘트라스트를 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 격벽(15)의 하부에 형성된 절연막(16)을 모두 블랙 매트릭스 층으로 형성하는 것이 콘트라스트 향상에 도움을 줄 수는 있지만, 재료의 특성상 블랙 재료의 절연성이 낮기 때문에 일반적인 절연 재료로 형성된 절연층(16b)과 적층 구조로 형성하는 것이 바람직하다.
특히, 블랙 매트릭스 층(16a)을 구성하는 재료는 절연성이 낮기 때문에 보다 완전한 절연을 위하여 그 상부의 절연층(16b)을 블랙 매트릭스 층(16a)을 완전하게 감싸는 상태로 형성하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 또다른 구성을 갖는 유기 전계 발광 소자의 부분 단면도로서, 도 2의 "B" 부분과 대응하는 도면이다. 도 4에 도시된 유기 전계 발광 소자의 전체적인 구성은 도 3에 도시된 소자의 구성과 동일하며, 따라서 도 3에 도시된 부분과 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 부여한다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조 단계 및 구성은 도 3에 도시된 소자의 제조 단계 및 구성과 동일하다.
즉, 유리 기판(11) 상에 ITO 층(12)을 증착하고, 이 ITO 층(12)을 패터닝하여 ITO 전극을 형성한다. ITO 층(12) 상부의 일정 영역에 절연막(26)을 형성하고, 이 절연막(26) 상에 격벽(15)을 형성한다.
도 4에 도시된 유기 전계 발광 소자에서, 절연막(26)은 하부의 절연층(26a)과 그 상부의 블랙 매트릭스 층(black matrix layer; 26b)으로 이루어진다. 블랙 매트릭스 층(26b)의 구성 물질은 도 3과 관련된 설명과 동일하며, 따라서 중복 설명은 생략한다.
이와 같이 ITO층(12)의 선택된 영역에 절연막(26)을 형성한 후, 절연막(26) 상에 격벽(15)을 각각 형성한다. 이후, 격벽(15)을 포함한 전체 구조 상부에 유기물층으로 이루어진 유기 전계 발광층(13) 및 금속층(14)을 순차적으로 형성한다.
이와 같이 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자는 도 3을 통하여 설명된 소자와 마찬가지로 소자의 대표적인 비발광 영역인 격벽의 하부에 외부 광의 반사 정도가 낮은, 어두운 색상을 갖는 블랙 매트릭스 층을 형성함으로서 발광 영역에서의 발광 기능에는 영향을 주지 않으면서 소자가 구동하지 않을 때의 외부의 광의 반사 정도를 크게 줄일 수 있으며, 결과적으로 소자의 콘트라스트를 크게 향상시킬 수 있다.
이상과 같은 본 발명은 소자의 비발광 영역에 어두운 색상의 블랙 매트릭스 층을 형성함으로서 발광 영역에서의 발광 기능에는 영향을 주지 않으면서 소자가 구동하지 않을 때 외부 광의 반사 정도를 크게 줄일 수 있어 소자의 콘트라스트를 크게 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
위에서 설명한 본 발명은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이다. 따라서, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성되어 패터닝된 ITO 층;
    상기 ITO 층 상의 비발광 영역에 형성되는 절연막;
    상기 절연막 상에 형성된 복수개의 격벽들; 및
    상기 격벽들을 포함한 상기 전체 구조 상에 순차적으로 형성되며, 상기 격벽들에 의하여 구획되는 유기 전계 발광층 및 금속층을 포함하되,
    상기 절연막은 상기 ITO 층 상에 형성된 블랙 매트릭스 층(black matrix layer) 및 상기 블랙 매트릭스 층을 감싸는 형태로 형성된 절연층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스 층은 절연 물질, 유기물, 무기물, 고분자 물질중 적어도 어느 하나의 물질과 블랙 물질이 혼합된 혼합물로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스 층은 절연 물질인 포토레지스트와 R(red), G(green), B(blue) 염료가 혼합된 혼합물로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
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