KR101097321B1 - 유기 발광 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

유기 발광 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

유기 발광 장치 및 이의 제조 방법이 개시된다. 높은 온도에서도 배리어층의 특성에 변화가 없으며, 기판의 스트레스를 경감시켜 공정 안정성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 대량생산이 가능한 유기 발광 장치 및 이의 제조 방법이 개시된다.

Description

유기 발광 장치 및 이의 제조 방법 {Organic light emitting device and manufacturing method thereof}
유기 발광 장치 및 이의 제조 방법이 개시된다. 보다 상세하게는 높은 온도의 공정에서도 배리어층의 특성에 변화가 없으며 기판의 스트레스를 경감시키고, 공정 안정성 및 양산성을 높일 수 있는 유기 발광 장치 및 이의 제조 방법이 개시된다.
박막 봉지 및 플렉시블 디스플레이용 기판 재료는 그 요구 특성상 기판의 유연성이 높아야 하는 것이 특징이다. 또한, OLED (organic light emitting diode) 디스플레이는 유기 소재를 사용하므로 산소나 수분에 노출될 경우 수명이 급격하게 감소하는 문제점이 있다.
플라스틱 기판 재료로는 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리(아릴렌 에테르 설폰) 등이 주로 연구되고 있는데, 일반적인 플라스틱 기판의 수분 투과율(WVTR : water vapor transmission rate)은 10 ~ 1,000g/m2/day으로 높은 산소와 수분에 대한 투과성 때문에, OLED의 장수명화를 위하여 1×10-6/m2/day 이하의 투습 특성을 나타내어야 하므로, 기판에 배리어층을 형성하는 것이 일반적이다.
플렉시블 디스플레이 제작 과정을 살펴 보면 먼저 고분자 용액을 유리 기판 위에 도포하여 고분자 막을 형성한 후 이 위에 배리어층을 올리고 그 위에 TFT 소자 및 디스플레이를 구성하는 파트들이 제작된다. TFT공정이 비교적 고온에서 진행하기 때문에, 유기막과 무기막을 교대로 적층하는 형태의 배리어층은 유기막과 무기막의 열팽창 계수(coefficient of thermal expansion, CTE) 차이로 인해서 TFT 소자 제작시 얼라인을 맞추기 힘든 단점이 있다. 따라서, 유기막과 무기막을 교대로 적층하는 구조를 만들기 위해서는 온도에 따른 CTE 값의 차이가 상대적으로 적은 고분자재료를 사용하여 내부 스트레스를 줄이고, 소자를 안정적으로 제작할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, TFT 공정시 높은 온도에서도 배리어층의 특성에 변화가 없으며 기판의 스트레스를 경감시켜 공정 안정성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 기판의 대량 생산이 가능한 유기 발광 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에서는 기판; 상기 기판 상에 형성된 배리어층; 상기 배리어층 상에 형성된, 제1전극, 유기발광층 및 제2전극을 순차적으로 포함하는 유기 발광 소자; 및 상기 유기 발광 소자를 덮는 봉지층;을 포함하는 유기 발광 장치에 있어서, 상기 배리어층 및 봉지층 중 적어도 어느 하나가 제1무기막, 제1유기막 및 제2무기막이 순차적으로 적층된 복합막이고, 상기 제1유기막이 폴리이미드 형성용 모노머를 열증착법(Thermal Evaporation), 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 또는 원자층증착법(ALD)을 이용하여 증착시킨 후 열처리함으로써 형성된 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 상기 폴리이미드 형성용 모노머는 PTCDA(perylenetetracarboxylic dianhydride), BPDA(biphenyltetracarboxylic dianhydride) 및 PMDA(pyromellitic dianhydride)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 산 성분과 DADD(diaminododecane), ODA(oxydianiline) 및 PDA(phenylene diamine)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 아민 성분을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1무기막 및 제2무기막은 각각 독립적으로 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물, 실리콘 산화질화물(SiON) 및 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제2무기막 상에 제2유기막 및 제3무기막의 적층막이 하나 이상 더 적층된 것일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 복합막은 알루미나, 폴리이미드 및 알루미나가 순서대로 적층된 것일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 복합막의 두께가 10nm 내지 10μm일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1유기막의 두께가 1nm 내지 1μm일 수 있으며, 보다 바람직하게는 300nm 내지 500nm일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서는, 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 배리어층을 형성하는 단계; 상기 배리어층 상에, 제1전극, 유기발광층 및 제2전극을 순차적으로 포함하는 유기 발광 소자를 형성하는 단계; 및 상기 유기 발광 소자를 덮는 봉지층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 배리어층 형성 단계가, 제1무기막을 형성하는 단계; 상기 제1무기막 상에 폴리이미드 형성용 모노머를 열증착법(Thermal Evaporation), 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 또는 원자층증착법(ALD)을 이용하여 증착시킨 후 열처리함으로써 폴리이미드로 이루어지는 제1유기막을 형성하는 단계; 및 상기 제1유기막 상에 제2무기막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법을 제공한다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1유기막 형성 단계는, 상기 증착된 폴리이미드 형성용 모노머를 85℃ 내지 350℃에서 열처리할 수 있으며, 보다 바람직하게는 85℃ 내지 125℃에서 열처리할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제2무기막 상에 폴리이미드 형성용 모노머를 열증착법(Thermal Evaporation), 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 또는 원자층증착법(ALD)을 이용하여 증착한 후 열처리함으로써 폴리이미드로 이루어지는 제2유기막을 형성하는 단계; 및 상기 제2유기막 상에 제3무기막을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 봉지층 형성 단계는, 제1무기막을 형성하는 단계; 상기 제1무기막 상에 폴리이미드 형성용 모노머를 열증착법(Thermal Evaporation), 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 또는 원자층증착법(ALD)을 이용하여 증착시킨 후 열처리함으로써 폴리이미드로 이루어지는 제1유기막을 형성하는 단계; 및 상기 제1유기막 상에 제2무기막을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 장치 및 이의 제조방법은 높은 온도에서도 배리어층의 특성이 변화가 없으며 기판의 스트레스를 경감시켜 공정 안정성을 높일 수 있다. 또한, 일반적인 습식공정이 아닌 단순한 증착법으로 다층구조의 막을 제조하기 때문에 기판의 대량생산이 가능하다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 발광 장치의 일 구현예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에서 볼 수 있듯이, 유기 발광 장치는 기판(10) 상에 배리어층(20)이 형성되고, 배리어층(20) 상에 제1전극(31), 유기발광층(32) 및 제2전극(33)을 순차적으로 포함하는 유기 발광 소자(30)를 구비하며, 상기 유기 발광 소자(30)를 덮는 봉지층(40)을 포함한다. 여기서, 상기 배리어층(20)은 제1무기막(21), 제1유기막(22) 및 제2무기막(23)이 순차적으로 적층된 복합막이다.
상기 기판(10)은 종래 글라스재 기판에 비하여 비중이 작아 가볍고, 잘 깨지지 않으며 곡면 구현이 가능한 특성을 가진 플라스틱재 기판 등의 유연한 기판이 바람직하다.
기판(10)의 상면에는 불순물 이온이 확산되는 것을 방지하고, 수분이나 외기의 침투를 방지하기 위한 배리어층(20)이 형성되는데, 제1무기막(21), 제1유기막(22) 및 제2무기막(23)의 적층구조를 갖는 유기/무기 복합 배리어층으로 이루어진다.
상기 최상부의 제2무기막(23) 상에는, 도 2에서 도시된 다른 구현예에 따른 유기 발광 장치에서와 같이, 제2유기막(24), 제3무기막(25)을 순차적으로 더 적층할 수 있으며, 제2유기막(24) 및 제3무기막(25)의 적층물을 2회 이상 적층하여 배 리어층(20)을 형성하는 것도 가능하다.
상기 제1무기막(21) 및 제2무기막(23)의 박막 재료 및 적층방법은 이 분야에서 공지된 것이라면 특별히 제한 없이 사용할 수 있다.
예컨대, 제1무기막(21) 및 제2무기막(23)의 박막 재료로는 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물, 실리콘 산화질화물(SiON), 알루미늄 등을 들 수 있으며, 무기막의 적층방법으로는 스퍼터링, 화학기상증착법(CVD), E-빔(e-beam), 열증착법, 열적 이온 빔 보조 증착법(thermal Ion Beam Assisted Deposition: IBAD) 등의 진공성막법을 이용할 수 있다. 상기 CVD 방법으로는 ICP-CVD(Induced Coupled Plasma-Chemical Vapor Deposition), CCP(Capacitively Coupled Plasma)-CVD, SWP(Surface Wave Plasma)-CVD 방법 등을 들 수 있다.
배리어층(20)의 제1유기막(22)은 제1무기막(21)과 제2무기막(23) 사이에 구비된다.
종래 배리어층에 사용되는 유기막들은 아크릴계 또는 폴리이미드계를 주로 사용하는데, 아크릴계는 저온증착은 가능하나 이후 고온공정에서 CTE 차이로 인해서 소자의 열화가 생기게 되는 문제가 있다. 또한, 폴리이미드계는 기판에 사용된 글라스와 CTE가 일치하기 때문에 고온공정에서 발생할 수 있는 스트레스 문제는 해결할 수 있으나, 폴리이미드 증착공정이 습식공정으로 진행되고, 공정특성상 두께 조절이 힘들며, 공정자체가 복합하기 때문에 양산성이 떨어진다는 문제점을 갖고 있다.
이에, 본 발명에 따른 유기 발광 장치에서는 제1유기막(22)을 형성함에 있어서 폴리이미드 형성용 모노머를 열증착법(Thermal Evaporation), 플라즈마 화학기상증착(PECVD), 원자층증착법(ALD) 등의 건식공정을 이용하여 공증착시킨 후 열처리하기 때문에 습식공정과는 다르게 챔버에서 무기막 공정 후에 연속공정이 가능하고, 두께 조절도 용이하다. 또한, 건식공정의 경우 폴리이미드 생성시 생성되는 수분의 양이 적은 특성을 갖고 있다. 이 공정은 양산성이 뛰어나 대량 생산이 가능하다. 또한, 상기 제1유기막(22)은 높은 층덮힘성(step coverage)으로 결함이 있는 막을 보완해 주면서 평탄화막의 역할을 해 줄 수도 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1유기막(22) 형성에 사용된 폴리이미드 형성용 모노머로는 PTCDA(perylenetetracarboxylic dianhydride), BPDA(biphenyltetracarboxylic dianhydride) 및 PMDA(pyromellitic dianhydride)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 산 성분과 DADD(diaminododecane), ODA(oxydianiline) 및 PDA(phenylene diamine)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 아민 성분을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 아니하고 이 분야에서 공지된 폴리이미드계 수지를 형성할 수 있는 모노머라면 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 산 성분과 아민 성분은 열증착법, 플라즈마 화학기상증착, 원자층증착법 등의 건식공정으로 공증착한 후 열처리를 통하여 폴리이미드계 수지로 중합된다.
적층된 제1유기막(22)의 두께는 1nm 내지 1μm일 수 있으며, 보다 바람직하 게는 300nm 내지 500nm일 수 있다. 상기 제1유기막(22)의 두께가 상기 범위를 벗어나 너무 두꺼우면 폴리이미드화를 하기 위한 공정시간이 너무 오래 걸릴 수 있고, 너무 얇아지면 그 상부에 적층시킬 제2무기막(23)의 입자 커버링이 되지 않을 수 있다.
또한, 상기 배리어층(20)의 두께는 10nm 내지 10μm인 것이 바람직하며, 상기 범위 내에서 배리어층의 성능이 최적화될 수 있다.
상기 배리어층(20) 상부에는 유기 발광 소자(30)가 구비된다. 상기 유기 발광 소자는 제1전극(31), 유기발광층(32) 및 제2전극(33)을 포함한다.
제1전극(31)은 진공증착법이나 스퍼터링법 등의 방법을 이용하여 배리어층(30) 상에 형성되며, 캐소드 또는 애노드일 수 있다. 상기 제1전극(31)은 투명 전극, 반투명 전극 또는 반사 전극일 수 있으며, 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), Al, Ag, Mg 등을 이용하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 서로 다른 2 이상의 물질을 이용하여 2 층 이상의 구조를 가질 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
상기 제1전극(31) 상에는 유기발광층(32)이 구비된다. 상기 유기발광층(32)은 공지의 발광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, Alq3, CBP(4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐), PVK(폴리(n-비닐카바졸)), DSA(디스티릴아릴렌) 등과 같은 공지의 호스트 및 PtOEP, Ir(piq)3, Btp2Ir(acac), DCJTB(4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4Hpyran) (이상, 적색 도펀트), Ir(ppy)3 (ppy = 페닐피리딘), Ir(ppy)2(acac), Ir(mpyp)3 (이상, 녹색 도펀트), F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, ter-플루오렌(fluorene) (이상, 청색 도펀트) 등과 같은 공지의 도펀트 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112009077083514-pat00001
Figure 112009077083514-pat00002
Figure 112009077083514-pat00003
상기 제2전극(33)은 진공증착법이나 스퍼터링법 등의 방법을 이용하여 유기 발광층(32) 상에 형성되며, 캐소드 또는 애노드일 수 있다. 상기 제2전극 형성용 금속으로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 들 수 있다. 또한, 상기 제2전극(25)은 서로 다른 2 이상의 물질을 이용하여 2층 이상의 구조를 가질 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
한편, 도 1에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 제1전극(31) 및 제2전극(33) 사이에는 유기발광층(32) 외에도, 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층이 더 포함될 수 있다. 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층은 공지의 재료 및 공지의 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 정공 주입층 물질로는 공지된 정공 주입 재료를 사용할 수 있는데, 예를 들면, 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, m-MTDATA [4,4',4''-tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine], NPB(N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(1-naphthyl) -N,N'-diphenylbenzidine)), TDATA, 2-TNATA, Pani/DBSA (Polyaniline/ Dodecylbenzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), PEDOT/PSS (Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonic acid:폴리아닐린/캠퍼술폰산) 또는 PANI/PSS (Polyaniline)/Poly (4-styrene sulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트 ))등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공 수송층은 예를 들면, N-페닐카르바졸, 폴리비닐카르바졸 등의 카르바졸 유도체, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(α-NPD) 등의 방향족 축합환을 가지는 통상적인 아민 유도체 등을 이용하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 정공 저지층은 예를 들면, 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체 등을 이용하여 형성할 수 있다.
한편, 상기 전자 수송층은, 예를 들면, 퀴놀린 유도체, 특히 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), TAZ(3-(4-비페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸) 등을 이용하여 형성할 수 있고, 상기 전자 주입층은 예를 들면, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO 등을 이용하여 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 유기 발광 소자(30) 상부로는 보호층이 더 구비될 수 있다. 상기 보호층은 유기 발광 소자(30)의 제2전극(33)이 수분 및 산소에 의하여 산화되는 것을 방지할 수 있는 유기물 또는 무기물로 이루어질 수 있다. 또는, 상기 보호층은 유/무기 복합층으로 이루어질 수도 있는 등, 다양한 변화가 가능하다.
상기 유기 발광 소자(30) 상부에는 산소, 수분 등의 침투를 방지하기 위하여 유기 발광 소자(30)를 덮는 봉지층(40)이 구비된다. 상기 봉지층(40)의 재료 및 형 성방법은 이 분야에서 공지된 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.
그러나, 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 봉지층(40)은 배리어층(20)과 마찬가지로 제4무기막(41), 제3유기막(42) 및 제5무기막(43)을 순차적으로 적층한 복합막일 수 있으며, 최상부의 제5무기막(43) 상에 제4유기막 및 제6무기막의 적층물을 하나 이상 더 적층하여 봉지층(40)을 형성하는 것도 가능하다.
여기에서 상기 봉지층(40)은 배리어층(20)을 형성하는 무기막, 유기막 재료로 구성될 수 있다. 배리어층(20)을 이루는 유기/무기 복합막은 산소 및 수분 투과 배리어 특성이 뛰어나므로 상기 봉지층(40)에도 적용될 수 있는 것이다.
일 구현에에 따르면, 본 발명에 따른 유기 발광 장치는 도시하지는 아니하였으나, 배리어층이 이 분야에서 공지된 물질과 방법으로 적층되고, 봉지층만 상기에서 설명한 무기물, 유기물 및 무기물이 순차적으로 적층되는 복합막인 것도 가능하다.
다음으로, 본 발명의 다른 측면에 따른 유기 발광 장치의 제조방법에 대해서 설명하기로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 유기 발광 장치의 제조방법은 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 상에 배리어층을 형성하는 단계; 상기 배리어층 상에, 제1전극, 유기발광층 및 제2전극을 순차적으로 포함하는 유기 발광 소자를 형성하는 단계; 및 상기 유기 발광 소자를 덮는 봉지층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 배리어층 형성 단계가, 제1무기막을 형성하는 단계; 상기 제1무기막 상에 폴리이미드 형성용 모노머를 열증착법(Thermal Evaporation), 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 또는 원자층증착법(ALD)을 이용하여 증착시킨 후 열처리함으로써 폴리이미드로 이루어지는 제1유기막을 형성하는 단계; 및 상기 제1유기막 상에 제2무기막을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 구현에에 따르면, 배리어층의 형성 단계는 기판 상부에 제1무기막, 제1유기막, 제2무기막을 순차적으로 형성함으로써 이루어진다.
제1무기막 및 제2무기막의 박막 재료 및 적층방법은 이 분야에서 공지된 것이라면 특별히 제한 없이 사용할 수 있다.
제1유기막 형성 단계에서는, 폴리이미드 형성용 모노머를 열증착법(Thermal Evaporation), 플라즈마 화학기상증착(PECVD), 원자층증착법(ALD) 등의 건식공정을 이용하여 공증착시킨 후 열처리함으로써 폴리이미드계 수지의 제1유기막을 형성할 수 있다.
열증착법 등의 건식공정을 통하여 폴리이미드를 형성할 경우, 무기막 증착후에 인-라인(in-line) 상에서 교대증착이 가능하며, 두께 조절이 용이하고, 습식 공정에 비하여 공정자체가 단순하기 때문에 양산성이 뛰어나다. 이와 같이 형성된 폴리이미드계 유기막은 높은 층덮힘성(step coverage)을 가지게 되어 결함이 있는 막을 보완해 주면서 평탄화막의 역할을 할 수도 있다.
상기 제1유기막 형성에 사용되는 폴리이미드 형성용 모노머로는 PTCDA(perylenetetracarboxylic dianhydride), BPDA(biphenyltetracarboxylic dianhydride) 및 PMDA(pyromellitic dianhydride)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 산 성분과 DADD(diaminododecane), ODA(oxydianiline) 및 PDA(phenylene diamine)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 아민 성분을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 아니하고 이 분야에서 공지된 폴리이미드계 수지를 형성할 수 있는 모노머라면 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 산 성분과 아민 성분은 열증착법(Thermal Evaporation), 플라즈마 화학기상증착(PECVD), 원자층증착법(ALD) 등 방법으로 공증착한 후 열처리를 통하여 폴리이미드계 수지를 중합한다.
제1무기막 상에 공증착된 폴리이미드 형성용 모노머는 85℃ 내지 350℃에서 열처리할 수 있으며, 보다 바람직하게는 85℃ 내지 125℃일 수 있다. 열처리 온도가 상기 범위 내에 있을 때 형성되는 제1유기막의 두께 조절이 용이하고 우수한 계면특성을 나타낼 수 있다.
적층된 제1유기막(22)의 두께는 1nm 내지 1μm일 수 있고, 보다 바람직하게는 300nm 내지 500nm일 수 있다.
이와 같이 제1유기막을 형성한 후에 그 상부에 제2무기막을 형성함으로써 제1무기막/제1유기막/제2무기막의 적층구조를 갖는 배리어층을 제조하게 된다.
일 구현예에 따르면, 상기 제2무기막 상에 동일한 방법으로 제2유기막 및 제3무기막을 순차적으로 더 적층할 수 있으며, 제2유기막 및 제3무기막의 복합막을 하나 이상 적층하여 배리어층을 형성하는 것도 가능하다.
배리어층을 형성한 다음에는, 그 상부에 유기 발광 소자를 형성한다.
유기 발광 소자의 제1전극, 유기발광층 및 제2전극을 형성하는 방법은 공지의 증착법, 스퍼터링법, 코팅법 등을 이용하여 수행할 수 있다. 이 때, 제1전극과 제2전극 사이에 유기발광층 외에, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 하나 이상을 더 형성할 수 있음은 물론이다.
배리어층 상부에 유기 발광 소자를 형성한 다음에는, 상기 유기 발광 소자를 덮도록 봉지층을 형성함으로써 유기 발광 장치를 제조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 봉지층 형성 단계는, 제1무기막을 형성하는 단계; 상기 제1무기막 상에 폴리이미드 형성용 모노머를 열증착법(Thermal Evaporation), 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 또는 원자층증착법(ALD)을 이용하여 증착시킨 후 열처리함으로써 폴리이미드로 이루어지는 제1유기막을 형성하는 단계; 및 상기 제1유기막 상에 제2무기막을 형성하는 단계;를 포함함으로써, 제1무기막/제1유기막/제2무기막 적층구조의 봉지층을 형성할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 최상부의 무기막 상에 유기막/무기막의 적층막을 2회 이상 더 적층하여 봉지층을 형성할 수도 있다.
제1무기막, 제2무기막, 제2유기막, 제3무기막 형성에 대한 상세한 설명은 전술한 바를 참조한다.
이하에서, 본 발명을 따르는 유기 발광 장치의 실시예를 구체적으로 예시하지만, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예
투명 플라스틱 기판 상부 스퍼터를 사용하여 두께가 0.18μm인 Al2O3 층을 적층하였다. 상기 Al2O3 층 상에 열증착법을 이용하여 PTCDA(perylenetetracarboxylic dianhydride)을 365~370 ℃, D/R 0.9~1 Å/S, DADD(diaminododecane)을 44~48 ℃, D/R 0.4~0.5 Å/S의 조건으로 공증착한 뒤 125 ℃에서 1시간 동안 열처리하여 두께가 0.21μm의 폴리이미드층을 형성하였다. 상기 폴리이미드 상에 스퍼터링을 이용하여 두께가 0.18μm인 Al2O3 층을 적층하여 총 0.57μm 두께의 배리어층을 완성하였다. 상기 배리어층의 단면 사진을 도 4에, 표면 사진을 도 5에 나타내었다. 이와 같은 FE-SEM 사진에서 확인할 수 있는 바와 같이 두께가 일정하고, 표면이 균일한 배리어층이 형성되었음을 알 수 있다. 상기 배리어층 상에 유기 발광 소자를 형성한 뒤, 이온 빔 증착법을 이용하여 SiO2 봉지방막을 증착함으로써 유기 발광 장치를 제조하였다.
비교예
상기 실시예에서 기판 상에 적층된 Al2O3 층 상부에 스퍼터를 사용하여 알루미늄막을 형성한 것을 제외하고는 동일한 과정을 통하여 유기 발광 장치를 제조하였다. 유기 발광 소자를 형성하기 전의 배리어층의 단면 사진을 도 6에, 표면 사진을 도 7에 나타내었다. 상기 실시예에 비하여 두께가 일정하지 않고, 표면의 파티클이 뭉쳐져 고르지 않음을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 유기 발광 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 유기 발광 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치의 단면(배리어층 부분)을 확대 촬영한 FE-SEM 사진(35,000 배)이다.
도 5은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 장치의 배리어층 표면을 확대 촬영한 FE-SEM 사진(30,000 배) 이다.
도 6은 비교예에 따른 유기 발광 장치의 단면(배리어층 부분)을 확대 촬영한 FE-SEM 사진(35,000 배)이다.
도 7은 비교예에 따른 유기 발광 장치의 배리어층 표면을 확대 촬영한 FE-SEM 사진(30,000 배) 이다.

Claims (17)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성된 배리어층;
    상기 배리어층 상에 형성된, 제1전극, 유기발광층 및 제2전극을 순차적으로 포함하는 유기 발광 소자; 및
    상기 유기 발광 소자를 덮는 봉지층;을 포함하는 유기 발광 장치에 있어서,
    상기 배리어층 및 봉지층 중 적어도 어느 하나가 제1무기막, 제1유기막 및 제2무기막이 순차적으로 적층된 복합막이고, 상기 제1유기막이 폴리이미드 형성용 모노머를 열증착법(Thermal Evaporation), 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 또는 원자층증착법(ALD)을 이용하여 증착시킨 후 열처리함으로써 형성된 폴리이미드이고, 상기 폴리이미드 형성용 모노머는 PTCDA(perylenetetracarboxylic dianhydride), BPDA(biphenyltetracarboxylic dianhydride) 및 PMDA(pyromellitic dianhydride)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 산 성분과 DADD(diaminododecane), ODA(oxydianiline) 및 PDA(phenylene diamine)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 아민 성분을 포함하는 유기 발광 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1무기막 및 제2무기막은 각각 독립적으로 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물, 실리콘 산화질화물(SiON) 및 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2무기막 상에 제2유기막 및 제3무기막의 적층막이 하나 이상 더 적층된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복합막은 알루미나, 폴리이미드 및 알루미나가 순서대로 적층된 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복합막의 두께가 10nm 내지 10μm인 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1유기막의 두께가 1nm 내지 1μm인 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1유기막의 두께가 300nm 내지 500nm인 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치.
  9. 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 상에 배리어층을 형성하는 단계;
    상기 배리어층 상에, 제1전극, 유기발광층 및 제2전극을 순차적으로 포함하는 유기 발광 소자를 형성하는 단계; 및
    상기 유기 발광 소자를 덮는 봉지층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 배리어층 형성 단계가,
    제1무기막을 형성하는 단계;
    상기 제1무기막 상에 PTCDA(perylenetetracarboxylic dianhydride), BPDA(biphenyltetracarboxylic dianhydride) 및 PMDA(pyromellitic dianhydride)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 산 성분과 DADD(diaminododecane), ODA(oxydianiline) 및 PDA(phenylene diamine)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 아민 성분을 포함하는 폴리이미드 형성용 모노머를 열증착법(Thermal Evaporation), 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 또는 원자층증착법(ALD)을 이용하여 증착시킨 후 열처리함으로써 폴리이미드로 이루어지는 제1유기막을 형성하는 단계; 및
    상기 제1유기막 상에 제2무기막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1유기막 형성 단계는, 상기 증착된 폴리이미드 형성용 모노머를 85℃ 내지 350℃에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1유기막 형성 단계는, 상기 증착된 폴리이미드 형성용 모노머를 85℃ 내지 125℃에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1유기막의 두께가 1nm 내지 1μm인 것을 특징으로 하는 유기 발광 장 치의 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제1유기막의 두께가 300nm 내지 500nm인 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 형성된 제1무기막, 제1유기막 및 제2무기막의 총 두께가 10nm 내지 10μm인 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 제2무기막 상에 폴리이미드 형성용 모노머를 열증착법(Thermal Evaporation), 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 또는 원자층증착법(ALD)을 이용하여 증착한 후 열처리함으로써 폴리이미드로 이루어지는 제2유기막을 형성하는 단계; 및
    상기 제2유기막 상에 제3무기막을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 봉지층 형성 단계가,
    제1무기막을 형성하는 단계;
    상기 제1무기막 상에 폴리이미드 형성용 모노머를 열증착법(Thermal Evaporation), 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 또는 원자층증착법(ALD)을 이용하여 증착시킨 후 열처리함으로써 폴리이미드로 이루어지는 제1유기막을 형성하는 단계; 및
    상기 제1유기막 상에 제2무기막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 장치의 제조 방법.
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