KR100897455B1 - 유기 el 소자의 봉지 구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 EL 소자의 봉지 구조에 관한 것으로, 본 발명에서는 유기 EL 소자에 베리어 막을 증착하여 봉지함에 있어서, 베리어 막의 상부 또는 하부에 뛰어난 외기(外氣) 차단효과를 가지는 카본 나노튜브 흡착제를 건조제와 함께 삽입시킴으로써 유기 EL 소자 내부에서 발생하는 가스를 제거할 뿐만 아니라, 외부로부터 침투할 수 있는 수분 및 가스를 효과적으로 차단 및 제거하여 봉지 특성을 향상시킬 수 있다.
Description
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 유기 EL 소자의 봉지 캡의 일실시예를 나타낸 단면도.
도 2는 도 1a 및 도 1b의 유기 EL 박막 부분을 상세하게 설명하기 위한 개략도.
도 3a는 SWNT (single wall nano tube)의 분자 구조.
도 3b는 MWNT (multi wall nano tube)의 분자 구조.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 100 : 하부 기판 102 : 베리어 막
104 : 카본 나노튜브 106 : 건조제
108 : 밀봉재 (sealant) 110 : 유기 EL 박막
본 발명은 유기 EL 소자의 봉지 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기 EL 소자에 베리어 (barrier) 막을 증착하여 봉지함에 있어서, 베리어 막의 상부 또 는 하부에 흡착제인 카본 나노튜브 (carbon nano tube) 및 건조제를 삽입함으로써 봉지 특성을 개선시킨 유기 EL 소자에 관한 것이다.
근래에, 큰 주목을 받고 있는 유기 EL 소자는 서로 다른 밴드 갭 (band gap)을 가지는 두 가지 이상의 유기 발광 물질을 적층 구조로 하여 각각의 물질에서는 나타나지 않는 새로운 영역의 전계 발광 파장을 얻기 위한 소자이다. 이때 새로운 영역의 발광 파장은 발광층이라 불리는 유기층에서 전자 (electron)와 정공 (hole)이 만나서 재결합할 때 방출하는 에너지가 빛으로 변환되는 것이다.
유기 EL 소자는 1960년대에 연구가 시작되어, 1987년 이스트만 코닥 (Eastman Kodak)사가 발광 유기물 층에 전자와 정공의 주입이 균형을 이루도록 하면서 유기층의 두께를 2000Å 이하로 낮추어서 실용화에 가능한 정도의 10V 이하의 저전압 구동과 고효율, 고휘도를 얻는데 성공한 이후 (Appl. Phys. Lett., 51, 913 (1987), 미합중국 특허 제4,356,429호, 제4,539,507호, 제4,720,432호, 제4,885,211호), 디스플레이 장치에 채용되는 것이 본격적으로 검토되기 시작했다. 이어, 1993년 일본에서 적(R), 녹(G), 청(B) 3색을 동시에 발생시켜서 자연광에 가까운 백색광을 나타내는데 성공한 것을 비롯하여, 고휘도, 저소비 전력, 소자의 장수명화 등이 실현되어 유기 EL 소자는 액정을 대신하는 차세대 평판 디스플레이로서 크게 기대되고 있다.
한편, 유기 EL 소자에 사용되는 유기 물질 대부분이 π-전자를 가지고 있기 때문에 정도에 따라 다르지만 물 분자와 상호작용을 하게 되어, 공기중의 수분 또는 이미 기판 등에 부착된 수분은 소자를 구동하지 않고 단순히 보관만 할 경우에 도 서서히 전극 및 유기 박막을 공격하여 흑점 (dark spot)을 생성시킨다. 또한 유기 EL 소자의 패키징 (packaging)이 완벽하지 않아서 산소가 존재할 경우 화학적, 열적, 또는 전기적인 힘에 의해서 산소가 촉매 작용을 하거나 직접 반응에 참여하여 유기 박막을 열화 또는 분해시킨다.
이와 같이 유기 EL 소자는 수분과 산소에 취약하므로, 수분과 산소를 차단하는 것이 유기 EL 소자 봉지 공정의 핵심이라고 할 수 있다. 현재는 유기물 막과 금속 캡슐을 봉지 캡으로 사용하고, 가스 또는 액체가 봉지 공간에 충진된 구조가 가장 많이 적용되고 있으나 이는 디스플레이 기판의 재질이 유리 (glass)인 경우에만 실질적인 적용이 가능하고 고분자 필름과 같은 유연성 있는 기판에 적용하기에는 문제가 있다. 최근에는 기판 표면에 직접 여러 층의 고분자 막과 무기물 막을 적층하여, 전술한 금속 캡슐 봉지를 효과적으로 대체하기 위한 새로운 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 상기와 같이 유기 EL 소자 표면에 직접 베리어 막을 패시베이션 (passivation) 한 경우에도, 베리어 특성은 우수하나 박막의 핀홀 (pinhole)에 의하여 외부의 수분 또는 가스를 흡입하여 전극 및 유기 박막에 흑점을 성장시키는 문제점은 여전히 남아 있다. 또한 기존의 유기 EL 소자의 봉지 구조 내부의 건조제는 수분, 일산화탄소, 이산화탄소 및 메탄 등의 가스를 흡입하지만 그 외의 산소 또는 수소 등의 가스는 흡입하지 못한다는 문제점이 있다.
이에, 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 유기 EL 소자에 베리어 막을 증착하여 봉지함에 있어서, 베리어 막의 상부 또는 하부에 뛰어난 외기 (外氣) 차단효과를 가지는 카본 나노튜브 흡착제가 삽입된 유기 EL 소자의 봉지 구조를 개발하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 유기 EL 소자에 베리어 막을 증착하여 봉지함에 있어서, 베리어 막의 상부 또는 하부에 뛰어난 외기 차단효과를 가지는 카본 나노튜브 흡착제가 건조제와 함께 삽입됨으로써 봉지 특성이 향상된 유기 EL 소자를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 봉지 구조는, 기판 상에 유기 EL 박막이 형성된 유기 EL 소자를, 베리어 막으로 패시베이션(passivation)하여 봉지한 유기 EL 소자 봉지 구조에 있어서, 상기 베리어 막의 상부 또는 하부에 흡착제인 카본 나노튜브(carbon nano tube) 층과 건조제 층이 형성된 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 하부 기판(100) 상에 유기 EL 박막(110)이 형성되어 있는 유기 EL 소자를 다수의 베리어 막(102)으로 패시베이션하는 봉지 구조에 있어서, 베리어 막(102) 상부 또는 하부에 카본 나노튜브 흡착제(104)가 건조제(106)와 함께 삽입된 구조에 관한 것이다 (도 1a 및 도 1b 참조).
이때 상기 유기 EL 박막(110)은 도 2의 구조를 포함하는데, 구체적으로 유리 (glass), 유연한 (flexible) 플라스틱 또는 필름 중에서 선택되는 투명 기판(100; 10) 상에, 정공 주입전극인 양극(12)과, 정공 주입층(14; Hole Injection Layer) 과, 정공 수송층 (16; Hole Transporting Layer)과, 유기발광층 (18; Emitting Material Layer)과, 전자 수송층(20; Electron Transporting Layer)과, 전자 주입층 (22; Electron Injection Layer) 및 전자주입전극인 음극(24)이 순차적으로 적층되어 있는 발광 구조를 갖는다.
구체적으로, 본 발명에서는 기판(100) 상에 상기와 같은 구조로 이루어진 유기 EL 박막(110)을 포함하고, 상기 유기 EL 박막(110) 상부에 도포된 건조제(106) 층과, 상기 건조제(106) 층 상부에 증착된 카본 나노튜브 흡착제(104) 층과, 상기 카본 나노튜브 흡착제(102) 층 상부에 형성되는 베리어 막(102)과, 상기 베리어 막(102) 상부에 형성되는 밀봉재(108; sealant) 막으로 구성되는 유기 EL 소자의 봉지 구조를 제공한다 (도 1a 참조).
또한, 본 발명에서는 기판(100) 상에 상기와 같은 구조로 이루어진 유기 EL 박막(110)을 포함하고, 상기 유기 EL 박막(110) 상부에 형성된 베리어 막(102)과, 상기 베리어 막(102) 상부에 증착된 카본 나노튜브 흡착제(104) 층과, 상기 카본 나노튜브 흡착제(104) 층 상부에 도포된 건조제(106) 층과, 상기 건조제(106) 층 상부에 형성되는 밀봉재(108) 막으로 구성되는 유기 EL 소자의 봉지 구조를 제공한다 (도 1b 참조).
본 발명에서는 전술한 바와 같이 종래의 유기 EL 소자 봉지 구조의 단점을 보완하기 위하여, 흡습제로 카본 나노튜브를 사용하였는데, 카본 나노튜브는 탄소 원자들이 결합된 잘 짜여진 육각형의 그물망 구조를 가지고 있으며, 주로 튜브 형태의 다발로 생성된다 (도 3a 및 도 3b 참조). 이 다발을 유기 용매 속에서 초음파 처리하여 다발을 어느 정도 풀어헤쳐 가스를 흡착할 수 있는 표면적을 키우면 수소 등의 가스를 효과적으로 흡착시킬 수 있다. 즉, 카본 나노튜브의 튜브 형태 의 다발을 박막 또는 후막 형태로 제조하여 본 발명의 흡착제로서 사용한다.
한편, 상기 베리어 막은 실리콘 산화막(SiO), 실리콘 질화막(SiN) 또는 실리콘 산화질화막(SiOxNy) 등의 무기 박막 또는 절연 박막이 사용되며, 건조제는 건조제 자체를 사용하거나 게터(getter) 형태의 박막 또는 후막 형태를 사용하기도 한다.
또한, 밀봉재는 배출 가스(outgas)가 적은 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 본 발명의 패시베이션 구조를 이루는 박막을 완전히 덮도록 도포하여 경화시킨다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 유기 EL 소자에 베리어 막을 증착하여 봉지함에 있어서, 베리어 막의 상부 또는 하부에 뛰어난 외기 차단효과를 가지는 카본 나노튜브 흡착제를 건조제와 함께 삽입시킴으로써 유기 EL 소자 내부에서 발생하는 가스를 제거할 뿐만 아니라, 베리어 막이 차단할 수 없는 외부로부터의 수분 및 가스를 효과적으로 차단 및 제거하여 유기 EL 소자의 봉지 특성을 향상시킬 수 있다.
Claims (7)
- 기판 상에 유기 EL 박막이 형성된 유기 EL 소자를, 베리어 막으로 패시베이션(passivation)하여 봉지한 유기 EL 소자 봉지 구조에 있어서,상기 베리어 막의 상부 또는 하부에 흡착제인 카본 나노튜브(carbon nano tube) 층과 건조제 층이 형성된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 봉지 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 구조의 최상단은 밀봉재(sealant) 막으로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 봉지 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 베리어 막은 실리콘 산화막 (SiO), 실리콘 질화막 (SiN) 및 실리콘 산화질화막 (SiOxNy) 중에서 선택되는 무기 박막 또는 절연 박막인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 봉지 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 카본 나노튜브 층은 박막 또는 후막 형태로 사용되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 봉지 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 건조제 층은 건조제 자체 또는 게터(getter) 형태의 박막 또는 후막 형태인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 봉지 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판 상에 형성된 유기 EL 박막과, 상기 유기 EL 박막 상부에 도포된 건조제 층과, 상기 건조제 층 상부에 증착된 카본 나노튜브 흡착제 층과, 상기 카본 나노튜브 흡착제 층 상부에 형성되는 베리어 막과, 상기 베리어 막을 밀봉하는 밀봉재 막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 봉지 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판 상에 형성된 유기 EL 박막과, 상기 유기 EL 박막 상부에 형성된 베리어 막과, 상기 베리어 막 상부에 증착된 카본 나노튜브 흡착제 층과, 상기 카본 나노튜브 흡착제 층 상부에 도포된 건조제 층과, 상기 건조체 층을 밀봉하는 밀봉재 막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자의 봉지 구조.
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