KR100826583B1

KR100826583B1 - 유기발광다이오드

Info

Publication number: KR100826583B1
Application number: KR1020070031403A
Authority: KR
Inventors: 황장환; 공두원; 박정운; 황선욱; 강원일; 김영관
Original assignee: 주식회사 나모텍
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-04-30

Abstract

본 발명은 유기발광다이오드에 관한 것으로, 본 발명의 유기발광다이오드는, 제 1면에 애노드전극과 유기 전계 발광부 및 캐소드전극이 형성된 유연하고 투명한 재질로 된 베이스필름과; 상기 애노드전극과 유기 전계 발광부 및 캐소드전극이 외부로부터 차폐되도록 베이스필름의 제 1면을 덮도록 설치되는 유연한 밀봉용 필름과; 상기 베이스필름과 밀봉용 필름 사이의 가장자리를 따라 도포되어 베이스필름과 밀봉용 필름을 상호 결합시키면서 내부 공간을 밀폐시키는 밀봉제와; 상기 베이스필름의 제 2면과 상기 밀봉용 필름의 외면에 코팅되어 수분의 침투를 방지하는 발수층과; 상기 밀봉용 필름의 내면에 설치되어 수분 및 공기를 흡수하는 게터(getter)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 따르면, 공기 및 수분 침투에 취약한 합성수지 필름을 유기발광다이오드의 기판으로 적용하더라도 발수층에 의해 기판, 즉 합성수지 필름이 공기 및 수분에 대해 우수한 내침투성을 가지게 되므로, 필름을 통한 공기 및 수분의 침투가 최소화되고, 따라서 유연하고 긴 수명을 갖는 유기발광다이오드를 구현할 수 있게 된다.

유기발광다이오드, OLED, 필름, 발수, 발수층

Description

유기발광다이오드{Organic Light Emitting Diode}

도 1은 종래의 일반적인 유기발광다이오드의 구조를 나타낸 단면도

도 2는 본 발명에 따른 유기발광다이오드의 일실시예의 구조를 나타낸 단면도

도 3은 도 2의 유기발광다이오드의 발수층에 물방울이 맺혀진 상태를 나타낸 도면

도 4는 도 2의 유기발광다이오드의 발수층을 형성하는 방법의 일례를 개략적으로 나타낸 도면

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 베이스필름 15 : 발수층

20 : 애노드 전극 30 : 유기 전계 발광부

40 : 캐소드 전극 50 : 밀봉용 필름

55 : 발수층 60 : 게터

70 : 밀봉제

본 발명은 유기발광다이오드(OLED; Organic Light Emitting Diode)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표면에 발수처리를 함으로써 수분 및 산소의 침투를 최소화하면서 유연한 특성을 제공할 수 있도록 한 유기발광다이오드에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 유기발광다이오드(OLED)는 유기물 박막에 양극과 음극을 통하여 주입된 전자와 정공이 재결합하여 여기자(exciton)를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생하는 현상을 이용한 자체 발광형 디스플레이 소자이다.

이러한 유기발광다이오드는 백라이트 유닛과 같은 추가적인 면광원이 필요없는 자체 발광형 소자이며, 시야각이 넓고, 응답속도가 빠르며, 두께가 얇은 이점이 있다.

첨부된 도면의 도 1은 일반적인 유기발광다이오드의 구조를 나타낸 것으로, 통상의 유기발광다이오드는 유리기판(1)에 ITO 금속을 소정의 패턴으로 증착하여 플러스 전원이 인가되는 애노드(Anode) 전극(2)을 형성하고, 상기 애노드 전극(2) 위에 소정의 발색단을 갖는 유기물질을 증착시켜 전류의 흐름에 의해 빛을 발산시키는 유기 전계 발광부(3)를 형성하며, 상기 유기 전계 발광부(3)의 상부면에 캐소드(Cathode) 형성 금속, 즉 알루미늄(Al) 및 마그네슘(Mg) 등과 같은 전극 물질을 증착시켜 캐소드 전극(4)을 형성함으로써 만들어진다.

상기 유기 전계 발광부(3)를 형성하는 유기물은 공기 중의 수분이나 산소, NOx 등과 접촉하게 되면 성능 및 수명이 현저히 저하된다. 따라서, 상기 유리기 판(1)에 애노드 전극(2)과 유기 전계 발광부(3) 및 캐소드 전극(4)을 증착한 다음, 유기물이 형성된 면이 밀폐되도록 유리기판(1)의 일면에 게터(getter)(6)가 내장된 밀봉용 커버(5)를 접착제(7)로 접착시킴으로써 유기발광다이오드를 완성한다.

하지만, 이와 같은 종래의 유기발광다이오드는 유리기판을 사용하고 있기 때문에 제작 비용이 많이 들고, 유연한 특성(flexibility)을 제공할 수 없는 단점이 있다.

따라서, 근래들어 유리기판 대신 PET(poly ethylene terephthlate) 필름과 같은 합성수지 필름에 애노드전극과 유기전계발광부, 캐소드전극을 형성하여 유연한 특성을 갖는 유기발광다이오드를 개발하고 있다.

하지만, 이러한 PET 필름 등을 이용하여 유연한 특성을 갖도록 한 종래의 유기발광다이오드들은, 아래의 표 1에서 알수 있듯이 합성수지 필름을 통한 수분침투율(WVTR: Water Vapor Transmit Rate)과 산소침투율(OTR: Oxigen Transmit Rate)이 높아 유발광다이오드의 수명이 매우 짧은 단점이 있다.

물론, 유기발광다이오드 내부에 수분과 산소를 흡착하는 게터를 설치하더라도 합성수지 필름 자체의 수분 및 산소 침투율이 높기 때문에 게터의 흡수력이 한계가 도달하는 시점이 빠르다. 또한, 게터의 흡수력이 한계에 도달하게 되면, 오히려 게터에서 수분과 산소가 배출되기 때문에 유기발광다이오드의 산화가 더욱 빠르게 진행하게 되는 문제가 있다.

필름의 종류	WVTR(0.1mm, g/m²/day)	OTR(0.1mm, cc/m²/day)
LDPE(Low Density Poly Ethylene)	5~10	2000
HDPE(High Density Poly Ethylene)	3~5	500~700
PET	6.9	19
PS	30	1100
PC	10	900
PES	50	253

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 유연한 특성을 가지면서도 수분 및 산소에 대한 내침투성이 우수하여 사용 수명을 현저히 증대시킬 수 있는 유기발광다이오드를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태에 따르면, 제 1면에 애노드전극과 유기 전계 발광부 및 캐소드전극이 형성된 기판과; 상기 애노드전극과 유기 전계 발광부 및 캐소드전극이 외부로부터 차폐되도록 기판의 제 1면을 밀폐시키는 밀봉부재와; 상기 기판의 제 2면과 상기 밀봉부재의 외면에 코팅되어 수분의 침투를 방지하는 발수층을 포함하여 구성된 유기발광다이오드가 제공된다.

본 발명의 다른 한 형태에 따르면, 제 1면에 애노드전극과 유기 전계 발광부 및 캐소드전극이 형성된 유연하고 투명한 재질로 된 베이스필름과; 상기 애노드전극과 유기 전계 발광부 및 캐소드전극이 외부로부터 차폐되도록 베이스필름의 제 1면을 덮도록 설치되는 유연한 밀봉용 필름과; 상기 베이스필름과 밀봉용 필름 사이 의 가장자리를 따라 도포되어 베이스필름과 밀봉용 필름을 상호 결합시키면서 내부 공간을 밀폐시키는 밀봉제와; 상기 베이스필름의 제 2면과 상기 밀봉용 필름의 외면에 코팅되어 수분의 침투를 방지하는 발수층과; 상기 밀봉용 필름의 내면에 설치되어 수분 및 공기를 흡수하는 게터(getter)를 포함하여 구성된 유기발광다이오드가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기발광다이오드의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 유기발광다이오드의 일 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 유기발광다이오드는 유연하고 투명한 베이스필름(10)의 일면에 애노드 전극(20)과 유기 전계 발광부(30)와 캐소드 전극(40)이 차례로 형성되고, 상기 베이스필름(10)의 일면(도면상 상부면) 외측에 밀봉용 필름(50)이 상기 베이스필름(10)의 일면을 밀폐시키도록 설치된 구성으로 이루어진다. 상기 베이스필름(10)과 밀봉용 필름(50) 사이의 가장자리에는 베이스필름(10)과 밀봉용 필름(50)을 상호 결합시킴과 더불어 베이스필름(10)과 밀봉용 필름(50) 사이의 내부 공간을 외부로부터 차폐시키는 밀봉제(70)가 도포된다.

또한, 상기 베이스필름(10)과 밀봉용 필름(50)의 외면에는 수분과 공기 침투를 최소화하는 발수층(15, 55)이 형성된다.

상기 베이스필름(10)과 밀봉용 필름(50)은 PET(poly ethylene terephthlate)나 PC(polycarbonate) 등과 같은 합성수지 재질로 이루어지며, 서로 동일한 재질로 이루어지는 것이 바람직하지만, 이와 다르게 서로 다른 재질로 이루어질 수도 있다.

상기 밀봉용 필름(50)의 내측면에는 베이스필름(10)과 밀봉용 필름(50) 사이 공간에 잔존할 수 있거나 외부로부터 침투할 수 있는 극소량의 공기와 수분을 흡수하기 위한 게터(60)(getter)가 부착된다. 상기 게터(60)는 예컨대 바륨옥사이드(BaO)를 사용하여 구성할 수 있다.

상기 애노드 전극(20)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등으로 이루어지는 투명전극으로, 베이스필름(10) 위에 소정의 패턴을 갖는 마스크를 대고 스퍼터링(sputtering)이나 기상증착 등 공지의 증착 방식을 이용하여 증착된다.

또한, 상기 유기 전계 발광부(30)는 상기 애노드 전극(20) 위에 유기물질이 증착됨으로써 형성되는데, 이 유기 전계 발광부(30)는 전자주입층(electron injection layer)과 전자운송층(electron transfer layer), 발광층(emitting layer), 정공운송층(hole transfer layer), 정공주입층(hole injection layer)으로 이루어진다.

상기 캐소드 전극(40)은 알루미늄(Al)이나 마그네슘(Mg), 기타 금속물질이나 투명전극을 상기 유기 전계 발광부(30) 위에 증착함으로써 형성된다.

도면에 도시하지는 않았으나, 상기 애노드 전극(20)과 캐소드 전극(40)에는 외부와의 전원과 전기적으로 연결하기 위한 컨넥터(미도시)가 연결된다.

상기 밀봉제(70)는 공기에 대한 내침투성이 우수한 재료를 사용하여 구성되며, UV 경화물질이나 접착제 등을 이용하여 구성할 수 있다.

상기 발수층(15, 55)은 도 3에 도시된 것과 같이, 수분(W)과의 접촉각(α)을 최대화함으로써 수분과 발수층(15, 55) 간의 접촉면적을 최소화하고, 이로써 수분(W)이 베이스필름(10) 및 밀봉용 필름(50)을 통해 내측 공간으로 침투하는 것을 최소화시키는 기능을 하게 된다.

아래의 표 2는 베이스필름(10)과 밀봉용 필름(50)을 PET로 제작하고, 그 표면에 발수층(15, 55)을 형성하였을 때 수분침투율(WVTR: Water Vapor Transmit Rate)과 산소침투율(OTR: Oxigen Transmit Rate)을 나타낸 것으로, 표 1에 제시된 발수층이 없는 일반적인 합성수지와 비교하여 수분침투율(WVTR)과 산소침투율(OTR)이 현저히 줄어듦을 알 수 있다.

필름의 종류	WVTR(0.1mm,g/m²/day)	OTR(0.1mm, cc/m²/day)
PET(발수층 코팅)	0.12	2

또한, 상기 발수층(15, 55)은 롤투롤(roll to roll) 방식에 의해 간단히 베이스필름(10) 및 밀봉용 필름(50)에 일체로 성형될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 것과 같이, 복수개의 롤러(R) 사이에 필름 재료(F)를 감아서 반송하는 과정에서 필름 재료(F)가 발수액(L)을 통과하도록 하여 필름 재료(F)의 표면에 발수액(F)을 묻힌 다음, 상기 발수액(L)을 UV 경화시켜 필름 재료(F)의 표면에 고착되도록 함으로써 발수층(15, 55)(도 2참조)을 필름 표면에 일체로 성형할 수 있다.

물론, 이외에도 다양한 방식을 이용하여 필름(10, 50) 표면에 발수층(15, 55)을 형성할 수 있을 것이다.

상술한 것과 같이, 본 발명의 유기발광다이오드는 유연한 베이스필름(10)과 밀봉용 필름(50)에 의해 만들어지므로 유연한(flexible) 특성을 갖는 디스플레이소자의 구현이 가능함과 더불어, 상기 베이스필름(10)과 밀봉용 필름(50)의 표면에 형성된 발수층(15, 55)에 의해 필름내부로의 공기 침투 및 수분 침투가 최소화되어 긴 수명을 가질 수 있다.

또한, 상기 발수층(15, 55)과 필름 면을 통해 공기 또는 수분이 내측 공간으로 침투하더라도 그 양은 극소량이 될 것이며, 이 극소량의 공기 및 수분은 밀봉용 필름(50) 내측에 부착된 게터(60)에 의해 모두 흡수되어 유기물의 손상은 일어나지 않게 된다.

한편, 전술한 유기발광다이오드의 실시예에서는 유기발광다이오드의 기판으로서 유연한 필름이 적용되고, 필름 상의 전극과 유기물을 밀폐시키기 위한 밀봉부재의 커버플레이트로서 역시 유연한 필름이 적용된 것을 예시하였다.

하지만, 이와 다르게 베이스필름(10) 대신 유리 기판이나 유연성이 낮은 합성수지 재질의 투명 기판을 사용할 수도 있으며, 밀봉부재의 커버플레이트로서 밀봉용 필름(50) 대신 역시 유리 또는 단단한 합성수지 재질의 커버플레이트를 적용할 수도 있을 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 공기 및 수분 침투에 취약한 합성수지 필름을 유기발광다이오드의 기판으로 적용하더라도 발수층에 의해 기판, 즉 합성수지 필름이 공기 및 수분에 대해 우수한 내침투성을 가지게 되므로, 필름을 통한 공기 및 수분의 침투가 최소화되는 효과가 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 유연성과 긴 수명을 가질 수 있는 유기발광다이오드의 구현이 가능하게 된다.

Claims

제 1면에 애노드전극과 유기 전계 발광부 및 캐소드전극이 형성된 기판과;

상기 애노드전극과 유기 전계 발광부 및 캐소드전극이 외부로부터 차폐되도록 기판의 제 1면을 밀폐시키는 밀봉부재와;

상기 기판의 제 2면과 상기 밀봉부재의 외면에 코팅되어 수분의 침투를 방지하는 발수층을 포함하여 구성된 유기발광다이오드.
제 1항에 있어서, 상기 밀봉부재는,

상기 기판의 제 1면과 일정거리 이격되어 기판의 제 1면을 덮도록 설치되며 그 외면에 상기 발수층이 코팅되는 커버플레이트와;

상기 기판과 커버플레이트 사이의 가장자리를 따라 도포되어 기판과 커버플레이트 사이를 밀폐시키는 밀봉제를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
제 2항에 있어서, 상기 커버플레이트와 기판은 유연한 필름으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
제 1항에 있어서, 상기 밀봉부재의 내면에 설치되어 수분 및 공기를 흡수하는 게터(getter)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
제 1면에 애노드전극과 유기 전계 발광부 및 캐소드전극이 형성된 유연하고 투명한 재질로 된 베이스필름과;

상기 애노드전극과 유기 전계 발광부 및 캐소드전극이 외부로부터 차폐되도록 베이스필름의 제 1면을 덮도록 설치되는 유연한 밀봉용 필름과;

상기 베이스필름과 밀봉용 필름 사이의 가장자리를 따라 도포되어 베이스필름과 밀봉용 필름을 상호 결합시키면서 내부 공간을 밀폐시키는 밀봉제와;

상기 베이스필름의 제 2면과 상기 밀봉용 필름의 외면에 코팅되어 수분의 침투를 방지하는 발수층과;

상기 밀봉용 필름의 내면에 설치되어 수분 및 공기를 흡수하는 게터(getter)를 포함하여 구성된 유기발광다이오드.