KR101050324B1 - 유기 전계 발광소자 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 유기 전계 발광 소자는, 유기 EL층의 상, 하면에 양극 및 음극이 구비되는 기판과; 상기 기판에 대향하는 패키징 판과; 상기 기판과 패키징 판을 합착시키기 위해 상기 기판의 가장자리에 게재된 봉지제가 포함되는 유기 전계 발광소자에 있어서, 상기 패키징 판의 내부면에 산소제거제가 구비되어 있음을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 산소 침투에 의한 유기 전계 발광소자의 열화 및 이에 따른 성능 저하를 방지하여 유기 전계 발광소자의 수명 감소를 예방할 수 있다.

Description

유기 전계 발광소자{Organic Electro luminescence Device}

도 1은 종래기술에 의한 유기 EL 소자의 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예예 의한 유기 EL 소자의 단면도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 유기 EL 소자의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

111 : 패키징 판 112, 112' : 산소제거제

113 : 반투과막 115 : 흡습제

본 발명은 유기 전계 발광소자에 관한 것으로, 특히 유기 전계 발광소자의 수명을 연장시키기 위해 산소제거제가 포함된 유기 전계 발광소자에 관한 것이다.

최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자 중 하나로서 유기 전계 발광소자(Organic Electro luminescence Device : 이하 유기 EL 소자 )의 기술이 빠른 속도로 발전하고 있으며, 이미 여러 시제품들이 발표된 바 있다. 상기 유기 EL 소자는 유기 EL층 양단에 형성된 음극 및 양극에 전계를 가하여 유기 EL층 내에 전자와 정공을 주 입 및 전달 시켜 서로 결합하게 함으로써, 이때의 결합 에너지에 의해 발광되는 전계발광(Electro luminescence) 현상을 이용한 것이다. 즉, 상기 전자와 정공이 서로 쌍을 이룬 후 여기상태(excite state)로부터 기저상태(ground state)로 떨어지면서 발광하는 현상을 이용하는 것이다.

이러한, 유기 EL 소자는 응답속도가 빠르고 휘도가 우수하며 박막화로 인한 저전압 구동을 실현시킬 수 있을 뿐만 아니라, 가시영역의 모든 색상을 구현할 수 있어 현대인의 다양한 기호에 맞출 수 있는 장점이 있다.

또한, 플라스틱과 같이 휠 수 있는(flexible) 투명기판 위에도 소자를 형성할 수 있다. 또한, PDP에 비해 저전압에서 구동할 수 있고, 전력 소비가 비교적 적으며, 녹색, 적색, 청색의 3가지 색을 쉽게 구현할 수 있기 때문에 차세대 평판디스플레이에 적합한 소자이다.

도 1은 종래기술에 의한 유기 EL 소자의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 유기 EL 소자는 투명기판(1) 상에 형성된 투명전극인 양극(2)과, 상기 양극(2) 상부에 형성된 유기 EL층(10)과, 상기 유기 EL층(10) 상에 형성된 음극(8)과, 상기 음극(8) 상부에서 상기 투명기판(1)에 대향하도록 합착된 패키징 판(packaging plate)(11)으로 구성된다.

이 때, 상기 유기 EL층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층의 적층막으로 이루어진다.

이러한 소자의 양극(2) 및 음극(8)에 전계를 인가하면 음극(8)으로부터 전자가 유기 EL층(10)으로 주입되고, 양극(2)으로부터 정공이 유기 EL층(10)으로 주입 되고, 상기 유기 EL층(10)에 주입된 전자와 정공은 전계 하에서 유기 EL층으로 이동하다가 서로 결합하여 엑시톤(exciton)을 형성하고, 엑시톤의 여기상태에 있던 전자가 기저상태로 천이되면서 가시광 영역의 빛을 내게 되는 것이다.

하지만, 상기 유기 EL 소자는 다양한 장점에도 불구하고, 수명이 짧다는 단점이 있다. 즉, 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층은 유기물을 재료로 하고, 음극은 일함수(work function)가 낮은 금속을 사용하는데, 이러한 물질들은 산소 및 수분에 취약한 특성을 가진다.

따라서, 소자를 장시간 구동할 경우, 유기물과 음극 물질이 소자 내부 혹은 외부로부터 유입된 산소 및 수분과 반응하여 열화 되고 결국, 소자의 수명이 떨어진다.

즉, 유기 EL층의 재료 특성들의 열화 및/ 또는 음극의 벗겨짐은, 유기 EL 소자 둘레의 공기 중의 산소(O₂) 또는 수분(H₂O)의 존재로 인해 발생되며, 이는 유기 EL 소자의 밝기, 색도 등과 같은 발광 특성들을 저하시킨다.

이상과 같이, 유기물 재료와 음극 물질이 내습성 및 내 산화성이 낮아서 디스플레이의 동작에 열화를 발생시키고, 이러한 열화는 흑점(dark spot)이라 불리는 비발광영역을 생성시킨다.

상기 흑점 영역은 시간이 지남에 따라 주위로 확산되어 결국, 소자 전체가 발광되지 않게 된다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 수분 및 산소에 최대한 노출되지 않도록 인캡슐레이션(encapsulation) 이라는 공정을 수행하는데, 이 공정은 캐니스터(canister) 즉, 유리 재질의 패키징 판(packaging plate)(11)을 제작하여 그 내부에 반투과성막(13)으로 흡습제(12)를 고정시킨 뒤, 질소(N2), 아르곤(Ar) 등의 비활성 기체 분위기 하에서 봉지제(14)를 매개로 투명기판(1)과 패키징판(11)을 합착하는 기술이다.

이 때, 상기 흡습제(12)는 산화바륨(BaO), 탄산칼슘(CaCO₃), 산화칼슘(CaO), 산화인(P₂O₅), 제올라이트(zeolite), 실리카겔(silicagel), 알루미나(alumina) 등으로 수분과 접촉하여 화학반응에 의해 수분을 제거하는 역할을 하고, 상기 봉지제(14)는 에폭시 수지 등의 접착제로서 투명기판(1)과 패키징판(11)을 밀봉하는 역할을 한다.

그러나, 이와 같은 종래의 유기 EL 소자에 있어서, 수분의 침투에 의한 문제에 대해서는 상기 흡습제를 통해 어느 정도 해결하고 있으나, 산소의 침투에 의한 유기 EL층 및 음극의 산화를 방지함에 있어서는 상당히 취약한 구조적 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 유기 전계 발광소자의 인캡슐레이션에 있어서, 유기 EL층 및 음극의 산화를 방지하기 위해 산소제거제를 포함시킴으로써, 산소에 의한 유기 전계 발광소자의 열화 및 이에 따른 성능 저하를 방지하여 장수명화를 구현하는 유기 전계 발광소자를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 유기 전계 발광 소자는, 유기 EL층의 상, 하면에 양극 및 음극이 구비되는 기판과; 상기 기판에 대향하는 패키징 판과; 상기 기판과 패키징 판을 합착시키기 위해 상기 기판의 가장자리에 게재된 봉지제가 포함되는 유기 전계 발광소자에 있어서,

상기 패키징 판의 내부면에 산소제거제가 구비되어 있음을 특징으로 한다.

이 때, 상기 산소제거제는 반투과성막에 의해 상기 패키징 판의 내부면에 고정되며, 상기 산소제거제로는 피로갈롤(pyrogallol) 등이 사용됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 패키징 판의 내부면에 흡습제가 더 구비될 수 있으며, 상기 흡습제로는 산화바륨(BaO) 등이 사용될 수 있고, 상기 합착된 기판 및 패키징 판의 내부에는 비활성 기체가 채워진다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 산소 침투에 의한 유기 전계 발광소자의 열화 및 이에 따른 성능 저하를 방지하여 유기 전계 발광소자의 수명 감소를 예방할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예예 의한 유기 EL 소자의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 이는 투명기판(101) 상에 형성된 양극(102)과, 상기 양극(102) 상부에서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층이 적층되어 형성된 유기 EL층(110)과, 상기 유기 EL층(110) 상에 형성된 음극(108) 과, 봉지제(114)를 매개로 상기 음극(108) 상부에서 상기 투명기판(110)에 대향 합착된 패키징 판(packaging plate)(111)으로 구성된다.

이 때, 상기 봉지제(114)는 에폭시 수지 등의 접착제로서 투명기판(101)과 패키징판(111)을 밀봉하는 역할을 한다.

또한, 상기 유기 EL층 및 음극의 보호를 위한 인캡슐레이션을 함에 있어, 본 발명의 경우는 캐니스터(canister) 즉, 상기 패키징 판(packaging plate)(111)을 제작하여 그 내부에 반투과성막(13)으로 산소제거제(112)를 고정시킨 뒤, 질소(N2), 아르곤(Ar) 등의 비활성 기체 분위기 하에서 봉지제(114)를 매개로 투명기판(101)과 패키징판(111)을 합착하게 된다. 이 때 상기 반투과막(113)으로는 종이 또는 테프론 등이 사용된다.

즉, 본 발명은 유기 EL 소자의 인캡슐레이션 내부 즉, 패키징 판(111)의 안측면에 상기 산소제거제(112)가 구비되어 있음을 그 특징으로 한다.

이 때, 상기 산소제거제(112)로는 일 실시예로 파우더 형태의 피로갈롤(pyrogallol, 1,2,3-trihydroxybenzene)을 사용할 수 있다.

상기 피로갈롤은 물에 대해서 용해성이 있어서 수분에 의해 어느 정도 용해가 된 뒤, 산소를 흡수하여 암갈색으로 변하는 성질이 있다.

이와 같은 특성에 의해 별도의 방습제를 상기 인캡슐레이션 내부에 넣지 않고도 상기 피로갈롤을 구비함에 의해 수분과 산소를 효과적으로 제거할 수 있게 되는 것이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예예 의한 유기 EL 소자의 단면도이다.

단, 도 3에 있어서 도 2와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 그에 대한 설명은 생략토록 한다.

도 3을 참조하면, 이는 유기 EL 소자를 인캡슐레이션 하기 위한 상기 패키징 판의 내부면에 상기 산소제거제(112') 외에 흡습제(115)가 더 구비되어 있다는 특징이 있다.

이 때 상기 흡습제(115)로는 산화바륨(BaO)을 포함하여 탄산칼슘(CaCO₃), 산화칼슘(CaO), 산화인(P₂O₅)_, 제올라이트(zeolite), 실리카겔(silicagel), 알루미나(alumina) 등이 사용될 수 있다.

이와 같이 상기 패키징 판(111) 내부면에 산소제거제(112') 및 흡습제(115)가 구비될 경우에는, 수분의 침투에 대해서 흡습제(115)로 막고 동시에 피로갈롤 즉, 상기 산소제거제(112')로 물을 흡수한 뒤 산소를 흡수하여 유기 EL층 및 음극의 산화를 방지할 수 있게 된다.

결과적으로 상기 흡습제(115) 및 산소제거제(112')를 동시에 채용함으로써 수분의 흡수 제거 능력은 더 커지게 되는 것이다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 유기 전계 발광소자에 의하면, 산소 침투에 의한 유기 전계 발광소자의 열화 및 이에 따른 성능 저하를 방지하여 유기 전계 발광소자의 수명 감소를 예방하는 장점이 있다.

Claims (6)

1. 유기 EL층의 상, 하면에 양극 및 음극이 구비되는 기판과,

   상기 기판에 대향하는 패키징 판과,

   상기 기판과 패키징 판을 합착시키기 위해 상기 기판의 가장자리에 게재된 봉지제가 포함되는 유기 전계 발광소자에 있어서,

   상기 패키징 판의 내부면 일측에 구비되는 산소제거제와,

   상기 패키징 판의 내부면 다른 일측에 상기 산소제거제와 나란하게 배치되는 흡습제가 구비되고,

   상기 산소제거제 및 상기 흡습제는 반투과성막에 의해 상기 패키징 판의 내부면에 고정되며, 상기 반투과성막은 종이로 형성되고,

   상기 흡습제는 탄산칼슘(CaCO₃)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 산소제거제에는 피로갈롤(pyrogallol)이 포함됨을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 합착된 기판 및 패키징 판의 내부에는 비활성 기체가 채워짐을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자.

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