KR101657448B1 - 유기전자장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 유기전자장치, 유기전자장치의 제조방법 및 유기전자장치의 용도에 관한 것이다. 본 출원의 예시적인 유기전자장치는 구동 과정에서 발생하는 열이 효과적으로 외부로 방출되고, 외부에서 침입하는 수분 등의 외래 물질이 효과적으로 차단될 수 있는 구조를 가진다.

Description

유기전자장치{ORGANIC ELECTRONIC DEVICE}
본 출원은 유기전자장치, 유기전자장치의 제조방법 및 유기전자장치의 용도에 관한 것이다.
유기전자장치(OED; Organic Electronic Device)는, 전류를 흐르게 할 수 있는 유기 재료의 층을 하나 이상 포함하는 장치이다. 유기전자장치의 종류에는 유기발광장치(OLED), 유기태양전지, 유기 감광체(OPC) 또는 유기 트랜지스터 등이 포함된다.
대표적인 유기전자장치인 유기발광장치는, 통상적으로 기판, 제 1 전극층, 유기층 및 제 2 전극층을 순차로 포함한다. 소위 하부 발광형 소자(bottom emitting device)로 호칭되는 구조에서는, 제 1 전극층이 투명 전극층으로 형성되고, 제 2 전극층이 반사 전극층으로 형성될 수 있다. 또한, 소위 상부 발광형 소자(top emitting device)로 호칭되는 구조에서는 제 1 전극층이 반사 전극층으로 형성되고, 제 2 전극층이 투명 전극층으로 형성되기도 한다. 전극층에 의해서 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 유기층에 존재하는 발광층에서 재결합(recombination)되어 광이 생성될 수 있다. 광은 하부 발광형 소자에서는 기판측으로 상부 발광형 소자에서는 제 2 전극층측으로 방출될 수 있다.
유기전자장치에서 고려되어야 하는 중요한 문제로 내구성이 있다. 즉, 유기전자장치의 유기층이나 전극 등은 수분이나 산소 등의 외래 물질에 매우 쉽게 산화될 수 있어서, 환경적 요인에 대한 내구성의 확보가 중요하다. 한편, 유기발광장치의 구동 과정에서 발생하는 열은 성능과 수명을 저하시킬 수 있는 다른 요인이다. 이러한 문제의 해결을 위하여 방열성의 필름 또는 시트나 금속의 구조물을 사용하는 방법이 있다. 그렇지만, 유기발광소자에서의 발열을 통상 기판에 집중되는 것이어서 상기 방법을 통해서는 발열 문제를 적절하게 해결하기 어렵다.
본 출원은 유기전자장치, 유기전자장치의 제조방법 및 유기전자장치의 용도를 제공한다.
예시적인 유기전자장치는 기판; 상기 기판상에 형성되어 있는 유기전자소자 및 봉지 구조를 포함할 수 있다. 상기에서 유기전자소자는 상기 기판측으로부터 순차 형성된 제 1 전극층 및 유기층을 포함할 수 있고, 후술하는 상기 유기층의 상부에 형성되는 제 2 전극층을 추가로 포함할 수 있다. 상기에서 봉지 구조는 공동(cavity)이 형성되어 있는 구조일 수 있고, 상기 공동에 적어도 상기 유기층이 위치할 수 있도록 상기 기판에 부착되어 있을 수 있다. 상기 유기전자장치는, 상기 공동에 충전되어 있는 열경화성 실런트를 또한 포함할 수 있다. 상기 열경화성 실런트는 상기 공동을 빈 공간이 없이 완전하게 충전하고 있을 수 있다.
본 명세서에서 용어 「유기전자소자(organic electronic element)」는 정공 및/또는 전자를 이용하여 전극과 유기물 사이에서 전하의 흐름을 유도할 수 있는 소자를 의미한다. 이러한 유기전자소자의 예로는 유기발광소자(OLED: Organic Light Emitting Diodes), 유기태양전지, 유기감광체 드럼 또는 유기 트랜지스터 등을 들 수 있다. 또한, 「유기전자장치(organic electronic device)」는 상기 유기전자소자를 포함하는 장치를 의미한다.
하나의 예시에서 상기 기판상에 형성된 유기전자소자는 유기발광소자일 수 있다. 이와 같은 경우에 상기 유기층은 발광층을 적어도 포함할 수 있다.
상기 기판에 부착되는 봉지 구조는 수분 등의 외래 물질에 취약한 유기전자소자를 보호하는 역할을 할 수 있다. 봉지 구조가 기판에 부착되는 위치는 유기전자소자를 효과적으로 보호할 수 있도록 부착되는 한 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 상기 봉지 구조는 기판에 형성된 유기전자소자의 일부, 기판 또는 다른 요소에 부착될 수 있다.
예를 들면, 봉지 구조는 기판에서 유기전자소자의 일부와 부착될 수 있다. 예를 들면, 봉지 구조는 유기전자소자의 전극층과 부착될 수 있다. 도 1은 봉지 구조(20)가 기판(10)상의 유기전자소자(30)의 제 1 전극층(301)과 부착되어 유기층(302)을 보호하는 형태를 예시적으로 보여주고 있다. 도 1과 같이 봉지 구조(20)는 공동(40)을 가지고, 적어도 유기층(302)이 상기 공동(40) 내에 위치하도록 부착될 수 있다. 이러한 구조에서 봉지 구조(20)에 의해 형성되는 공동(40)의 내부에는 상기 기술한 열경화성 실런트가 충전되어 있을 수 있다.
도 2는, 봉지 구조(20)가 기판(10)과 부착되어, 제 1 전극층(301)과 유기층(302)을 포함하는 유기전자소자(30)를 보호하고 있는 형태이다. 도 2의 구조에서도 공동(40)에는 열경화성 실런트가 충전되어 있을 수 있다.
기판 및 봉지 구조의 소재는 해당 분야에서 통상 사용되는 것일 수 있다. 예를 들면, 기판으로는, 통상 적용되는 유리 기판 또는 플라스틱 기판 등이 사용될 수 있다. 플라스틱 기판으로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate) 또는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN: polyethylene naphthalate) 등과 같은 폴리에스테르 기판, 폴리에테르에테르케톤(PEEK: polyetheretherketone), 폴리카보네이트(PC: polycarbonate), 폴리에테르설폰(PES: polyethersulphone), 폴리이미드(PI: polyimide), 폴리아릴레이트(PAR: polyarylate) 또는 폴리노르보넨(polynorbornene) 등과 같은 고리형 올레핀 수지(PCO: polycyclicolefin) 기판 등이 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 봉지 구조로는 역시 해당 분야에서 통상 적용되는 글래스 캡, 금속 캡 또는 플라스틱 캡 등이 사용될 수 있다.
예를 들면, 기판과 봉지 구조는 일정 간격으로 이격되어 부착된 구조일 수 있다. 또한, 상기 이격되어 부착된 기판과 봉지 구조의 사이에 형성되는 간격에는 상기 열경화성 실런트가 충전되어 있을 수 있다. 예를 들면, 상기 실런트는 상기 기판과 봉지 구조 사이의 간격을 빈틈없이 완전히 충전하고 있을 수 있다. 이러한 구조에 의해 유기전자장치는 우수한 방열 효과를 나타낼 수 있다.
상기 구조의 유기전자장치는, 예를 들면, 상온(약 23℃)에서의 열전도도가 0.5 W/mK 이상, 0.6 W/mK 이상, 0.7 W/mK 이상, 0.8 W/mK 이상, 0.9 W/mK 이상, 1.0 W/mK 이상, 1.1 W/mK 이상, 1.2 W/mK 이상, 1.3 W/mK 이상, 1.4 W/mK 이상, 1.5 W/mK 이상, 1.6 W/mK 이상, 1.7 W/mK 이상, 1.8 W/mK 이상, 1.9 W/mK 이상, 2.0 W/mK 이상, 2.1 W/mK 이상, 2.2 W/mK 이상, 2.3 W/mK 이상, 2.4 W/mK 이상, 2.5 W/mK 이상, 3.0 W/mK 이상 또는 5.0 W/mK 이상일 수 있다. 상기 열전도도는, 예를 들면, 유기전자소자가 형성된 기판에서 봉지 구조 방향으로의 열전도도 또는 상기 열경화성 실런트의 열전도도를 의미할 수 있다. 상기와 같은 열전도도의 범위에서 유기전자소자에서 발생한 열이 효율적으로 외부로 방출될 수 있다. 열전도도가 높을수록 방열 효율이 향상되는 것으로 그 열전도도의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 상기 열전도도는 10 W/mK 이하, 9.0 W/mK 이하, 8.0 W/mK 이하, 7.0 W/mK 이하 또는 6.0 W/mK 이하일 수 있다.
하나의 예시에서 상기 열경화성 실런트가 충전된 영역은 유기전자장치의 봉지층으로 호칭될 수 있다. 이러한 봉지층은 예를 들어 수분 등의 외래 물질의 침투를 효과적으로 방지할 수 있는 열경화성 실런트를 사용하여 형성할 수 있다.
상기 열경화성 실런트는, 예를 들어 열경화성 실런트의 전구체를 경화시켜서 형성할 수 있다. 상기 전구체는, 액상, 반고상 또는 고상일 수 있으며, 이러한 전구체의 경화는, 예를 들면, 적절한 열을 인가하여 수행할 수 있다.
상기 열경화성 실런트는 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 상기 열경화성 수지의 종류는 열경화에 의해 매트릭스를 형성할 수 있는 관능기를 포함하는 한 특별히 제한되지 않는다. 열경화성 수지에 포함되어 열경화에 의해 매트릭스를 형성할 수 있는 관능기의 종류도 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 글리시딜기, 이소시아네이트기, 히드록시기 또는 카르복실기 등을 들 수 있다.
열경화성 수지는 예를 들어 목적하는 접착 특성 및 경화 특성 등을 효과적으로 구현하기 위하여 상기 열경화가 가능한 관능기를 2 개 이상, 3 개 이상 또는 4개 이상으로 포함될 수 있다. 또한 상기 관능기는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 20 개 이하, 15 개 이하 또는 10 개 이하로 포함될 수 있다.
상기 열경화성 수지는 특별히 한정되는 것은 아니나 예를 들어 전술한 관능기를 포함하는 직쇄형 또는 분지쇄형 구조의 수지일 수 있다. 하나의 예시로 상기 열경화성 수지는 이소시아네이트 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어 이소시아네이트 수지로는 p-페닐렌디이소시아네이트, m-페닐렌디이소시아네이트, p-크실렌디이소시아네이트, m-크실렌디이소시아네이트, 2,4-톨릴렌디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 3,3'-디메틸디페닐-4,4'-디이소시아네이트, 3,3'-디에틸디페닐-4,4'-디이소시아네이트, 1,3-비스(α,α-디메틸이소시아나토메틸)벤젠, 테트라메틸크실릴렌디이소시아네이트, 디페닐렌에테르-4,4'-디이소시아네이트 또는 나프탈렌디이소시아네이트 등을 사용할 수 있다.
또한, 예를 들어 상기 아크릴 수지로는 알킬 (메타)아크릴레이트와 가교성 관능기를 가지는 중합성 단량체를 중합한 아크릴 중합체 등을 들 수 있다. 본 명세서에서 「(메타)아크릴레이트」는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미한다. 상기 알킬 (메타)아크릴레이트는 공지의 물질을 제한 없이 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어 탄소수 1 내지 14인 알킬기를 가지는 알킬 (메타)아크릴레이트를 사용할 수 있다. 이러한 알킬 (메타)아크릴레이트의 예로는 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, 이소부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, 펜틸 (메타)아크릴레이트, 헥실 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, n-옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소노닐 (메타)아크릴레이트, 이소보닐 (메타)아크릴레이트, 메틸에틸 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트 또는 테트라데실 (메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 또한, 상기 알킬 (메타)아크릴레이트는 상술한 화합물이 1종 또는 2종 이상이 중합된 화합물일 수 있다. 상기 가교성 관능기를 가지는 중합성 단량체로는 아크릴 중합체의 제조 분야에 공지된 다양한 단량체를 사용할 수 있다. 예를 들어 히드록실기, 카복실기, 질소 함유기, 에폭시기 또는 이소시아네이트기 등의 가교성 관능기를 가지는 중합성 단량체를 사용할 수 있다. 이러한 가교성 관능기를 가지는 중합성 단량체의 예로는 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 3-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트 등의 히드록실기를 가지는 중합성 단량체; (메타)아크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 아크릴산 다이머, 이타콘산, 말레산 또는 말레산 무수물 등의 카복실기를 가지는 중합성 단량체; (메타)아크릴아미드, N-부톡시 메틸 (메타)아크릴아미드, N-메틸 (메타)아크릴아미드, (메타)아크릴로니트릴, N-비닐 피롤리돈 또는 N-비닐카프로락탐 등의 질소 함유기를 가지는 중합성 단량체 등을 들 수 있다.
상기 에폭시 수지의 예로는 지방족 에폭시 수지, 지환족 에폭시 수지, 비스페놀계 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 트리스페놀메탄형 에폭시 수지, 불소 또는 브롬을 함유하는 에폭시 수지, 글리시딜 에스테르 에폭시 수지 또는 글리시딜 아민형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 그 중, 상기 지환족 에폭시 수지의 예로는 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산 카복실레이트(3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexane carboxylate), 2-(3,4-에폭시시클로헥실-5,5-스피로-3,4-에폭시)시클로헥산-메타-디옥산(2-(3,4-epoxycyclohexyl-5,5-spiro-3,4-epoxy)cyclohexane-meta-dioxane) 또는 비스-(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디페이트(bis-(3,4-epoxycyclohexylmethyl)adiphate) 등을 들 수 있다. 상기 비스페놀계 에폭시 수지의 예로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 수첨 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 수첨 비스페놀 F형 에폭시 수지 또는 비스페놀 S형 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
하나의 예시에서 상기 열경화성 실런트는 열경화제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 열경화제로는 해당 분야의 통상의 성분을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어 열경화제로는 아민 화합물, 산무수물 화합물, 아미드 화합물, 페놀 화합물 또는 이미다졸 화합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 열경화제의 예로는, 디아미노디페닐메탄, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 디아미노디페닐술폰 또는 이소포론디아민 등의 아민 화합물; 무수프탈산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 무수말레인산, 테트라히드로무수프탈산, 메틸테트라히드로무수프탈산, 무수메틸나딕산, 헥사히드로무수프탈산 또는 메틸헥사히드로무수프탈산 등의 산무수물 화합물; 디시안디아미드 또는 리놀렌산의 2량체와 에틸렌디아민으로부터 합성되는 폴리아미드 수지 등의 아미드 화합물; 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S, 플루오렌비스페놀, 테르펜디페놀 등의 페놀 화합물; 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 4-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸 또는 1-(2-시아노에틸)-2-에틸-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸 화합물 등을 들 수 있다.
하나의 예시에서 상기 열경화성 실런트의 전구체는 전도성 필러 및/또는 수분 흡착제를 추가로 포함할 수 있고, 이에 따라 방열 특성 및 수분 침투 방지 특성 등이 향상될 수 있다. 상기 전도성 필러 및/또는 수분 흡착제로는 해당 분야에서 통상 사용되는 것을 사용할 수 있다. 전도성 필러로는 예를 들어 카본 블랙, 탄소나노튜브 또는 그래파이트와 같은 탄소계 필러; ITO(tin-doped indium oxide), AZO(antimony-doped zinc oxide), ATO(antimonydoped tin oxide), InO, ZnO, TiO2, SnO, RuO2, IrO2 또는 지르코니아 등과 같은 산화물계 필러; 금, 은, 니켈, 구리, 탄탈, 팔라듐, 은/구리 합금 또는 은/팔라듐 합금 등과 같은 금속 또는 금속 합금계 필러; 또는 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리파라페닐렌(polyparaphenylene), 폴리티오펜, 폴리디에닐렌(polydienylene),
폴리페닐렌비닐렌(polyphenylene vinylene), 폴리페닐렌 술피드(polyphenylene sulfide) 또는 폴리설퍼니트라이드(polysulfurnitride) 등의 전도성 고분자계 필러 등을 사용하는 것이 가능하다. 또한 상기 수분 흡착제로는 예를 들어 금속 산화물, 금속염, 오산화인(P2O5) 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 그 중, 상기 금속 산화물의 예로는 산화리튬, 산화나트륨, 산화바륨, 산화칼슘 또는 산화마그네슘 등을 들 수 있다. 또, 상기 금속염의 예로는 황산리튬, 황산나트륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 황산코발트, 황산갈륨, 황산티탄 또는 황산니켈 등의 황산염; 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화스트론튬, 염화이트륨, 염화구리, 불화세슘, 불화탄탈륨, 불화니오븀, 브롬화리튬, 브롬화칼슘, 브롬화세슘, 브롬화셀레늄, 브롬화바나듐, 브롬화마그네슘, 요오드화바륨 또는 요오드화마그네슘 등의 금속할로겐화물; 또는 과염소산바륨(Ba(ClO4)2) 또는 과염소산마그네슘(Mg(ClO4)2) 등의 금속염소산염 등을 들 수 있다. 그러나, 상기 전도성 필러 및 수분 흡착제의 종류가 전술한 구성에 제한되는 것은 아니다.
열경화성 실런트는 필요에 따라 통상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 예를 들어 경화 촉진제, 커플링제 또는 산화 방지제 등일 수 있다. 그 중 상기 경화 촉진제의 예로는 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸 또는 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸륨 트리멜리테이트 등을 들 수 있다.
상기와 같은 열경화성 실런트 또는 그 전구체를 사용하여, 예를 들면, 후술하는 방식으로 상기 기술한 구조를 형성할 수 있다. 이 과정에서, 예를 들면, 보다 적절한 효과의 구현 등을 고려하여 상기 열경화성 실런트로 에폭시계 열경화성 실런트를 사용할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
유기전자소자를 형성하는 상기 제 1 전극층이나 유기층, 제 2 전극층 등의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 해당 분야에서 유기전자소자를 형성하기 위하여 사용하는 소재가 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 전극층으로는, 유기전자소자의 제작에 사용되는 통상적인 정공 주입성 또는 전자 주입성 전극층을 사용할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 전극층 중 어느 하나가 정공 주입성 전극층이라면, 다른 하나는 전자 주입성 전극층으로 형성될 수 있다.
정공 주입성인 전극층은, 예를 들면, 상대적으로 높은 일 함수(work function)를 가지는 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 필요한 경우에 투명 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 정공 주입성 전극층은, 일 함수가 약 4.0 eV 이상인 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 상기 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 재료로는, 금 등의 금속, CuI, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), 알루미늄 또는 인듐이 도핑된 아연 옥사이드, 마그네슘 인듐 옥사이드, 니켈 텅스텐 옥사이드, ZnO, SnO2 또는 In2O3 등의 산화물 재료나, 갈륨 니트라이드와 같은 금속 니트라이드, 아연 세레나이드 등과 같은 금속 세레나이드, 아연 설파이드와 같은 금속 설파이드 등이 예시될 수 있다. 투명한 정공 주입성 전극층은, 또한, Au, Ag 또는 Cu 등의 금속 박막과 ZnS, TiO2 또는 ITO 등과 같은 고굴절의 투명 물질의 적층체 등을 사용하여서도 형성할 수 있다.
정공 주입성 전극층은, 증착, 스퍼터링, 화학 증착 또는 전기화학적 수단 등의 임의의 수단으로 형성될 수 있다. 또한, 필요에 따라서 형성된 전극층은 공지된 포토리소그래피나 새도우 마스크 등을 사용한 공정을 통하여 패턴화될 수도 있다.
전자 주입성 투명 전극층은, 예를 들면, 상대적으로 작은 일 함수를 가지는 투명 재료를 사용하여 형성할 수 있으며, 예를 들면, 상기 정공 주입성 전극층의 형성을 위해 사용되는 소재 중에서 적절한 소재를 사용하여 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전자 주입성 전극층도, 예를 들면, 증착법 또는 스퍼터링법 등을 사용하여 형성할 수 있으며, 필요한 경우에 적절히 패터닝될 수 있다.
상기와 같은 전극층의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 상기 언급한 전극층간의 저항 등을 고려하여, 예를 들면, 약 90 nm 내지 200 nm, 90 nm 내지 180 nm 또는 약 90 nm 내지 150 nm 정도의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
유기전자소자에 포함되는 유기층의 종류도 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 유기전자소자가 유기발광소자(OLED)라면, 상기 유기전자소자는, 발광층을 적어도 포함하는 유기층이 제 1 및 제 2 전극층 중 어느 하나인 정공 주입 전극층과 다른 하나인 전자 주입 전극층의 사이에 개재된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 기판상에 먼저 형성되는 제 1 전극층이 정공 주입 전극층이면, 제 2 전극층은 전자 주입 전극층이고, 반대로 기판에 먼저 형성되는 제 1 전극층이 전자 주입 전극층이면, 제 2 전극층은 정공 주입성 전극층일 수 있다.
전자 및 정공 주입성 전극층의 사이에 존재하는 유기층은, 적어도 1층 이상의 발광층을 포함할 수 있다. 유기층은 2층 이상의 복수의 발광층을 포함할 수도 있다. 2층 이상의 발광층을 포함되는 경우에는, 발광층들은 전하 발생 특성을 가지는 중간 전극층이나 전하 발생층(CGL; Charge Generating Layer) 등에 의해 분할되어 있는 구조를 가질 수도 있다. 이러한 발광층은, 예를 들면, 이 분야에 공지된 다양한 형광 또는 인광 유기 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
유기발광소자에서 유기층은, 발광층을 포함하는 한, 이 분야에 공지된 다른 다양한 기능성층을 추가로 포함하는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 유기층에 포함될 수 있는 층으로는, 전자 주입층, 정공 저지층, 전자 수송층, 정공 수송층 및 정공 주입층 등이 예시될 수 있다.
예시적으로 유기발광소자는, 순차적으로 형성된 (1) 정공 주입 전극층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (2) 정공 주입 전극층/정공 주입층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (3) 정공 주입 전극층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태; (4) 정공 주입 전극층/정공 주입층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태; (5) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (6) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/전자장벽층/유기 발광층/전자 주입 전극층의 형태; (7) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/유기 발광층/부착개선층/전자 주입 전극층의 형태; (8) 정공 주입 전극층/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태; (9) 정공 주입 전극층/절연층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태; (10) 정공 주입 전극층/무기 반도체층/절연층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태; (11) 정공 주입 전극층/유기 반도체층/절연층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태; (12) 정공 주입 전극층/절연층/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/절연층/전자 주입 전극층의 형태 또는 (13) 정공 주입 전극층/절연층/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/전자 주입층/전자 주입 전극층의 형태를 가질 수 있으며, 경우에 따라서는 정공 주입 전극층과 전자 주입 전극층의 사이에 적어도 2개의 발광층이 전하 발생 특성을 가지는 중간 전극층 또는 전하 발생층(CGL: Charge Generating Layer)에 의해 분할되어 있는 구조의 유기층을 포함하는 형태를 가질 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 분야에서는 정공 또는 전자 주입 전극층과 유기층, 예를 들면, 발광층, 전자 주입 또는 수송층, 정공 주입 또는 수송층을 형성하기 위한 다양한 소재 및 그 형성 방법이 공지되어 있으며, 상기 유기전자장치의 제조에는 상기와 같은 방식이 모두 적용될 수 있다.
유기전자소자는 필요한 경우에 상기 기판과 제 1 전극층의 사이에 광학 기능성층을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 경우 광학 기능성층과 제 1 전극층은 기판상에 순차로 적층되어 있을 수 있고, 따라서 광학 기능성층은, 기판과 제 1 전극층의 사이에 존재할 수 있다. 도 3 및 4는, 기판(101)상에 광학 기능성층(103)과 제 1 전극층(102)이 순차로 형성되어 있는 구조를 포함하는 예시적인 기판을 나타낸다. 상기에서 광학 기능성층은, 상기 기판에 비하여 작은 투영 면적을 가지고, 전극층은 상기 광학 기능성층에 비하여 넓은 투영 면적을 가질 수 있다. 본 명세서에서 용어 「투영 면적」은, 유기전자장치를 상기 장치 표면의 법선 방향의 상부에서 관찰하였을 때에 인지되는 대상물의 투영의 면적, 예를 들면, 상기 기판, 광학 기능성층, 전극층 또는 후술하는 중간층 등의 면적을 의미한다. 따라서, 예를 들어, 광학 기능성층의 표면이 요철 형상으로 형성되어 있는 등의 이유로 실질적인 표면적은 전극층에 비하여 넓은 경우에도 상기 광학 기능성층을 상부에서 관찰하였을 경우에 인지되는 면적이 상기 전극층을 상부에서 관찰하였을 경우에 인지되는 면적에 비하여 작다면 상기 광학 기능성층은 상기 전극층에 비하여 작은 투영 면적을 가지는 것으로 해석된다.
광학 기능성층은 기판에 비하여 투영 면적이 작고, 또한 전극층에 비하여 투영 면적이 작게 된다면 다양한 형태로 존재할 수 있다. 예를 들면, 광학 기능성층(103)은 도 3과 같이 기판(101)의 테두리를 제외한 부분에만 형성되어 있거나, 도 4와 같이 기판(101)의 테두리에 광학 기능성층(103)이 일부 잔존할 수도 있다.
도 5는, 도 3의 장치를 상부에서 관찰한 경우를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 5에 나타난 바와 같이 상부에서 관찰할 때에 인지되는 제 1 전극층의 면적(A), 즉 제 1 전극층의 투영 면적(A)은 그 하부에 있는 광학 기능성층의 투영 면적(B)에 비하여 넓을 수 있다. 제 1 전극층의 투영 면적(A) 및 상기 광학 기능성층의 투영 면적(B)의 비율(A/B)은, 예를 들면, 1.04 이상, 1.06 이상, 1.08 이상, 1.1 이상 또는 1.15 이상일 수 있다. 광학 기능성층의 투영 면적이 상기 전극층의 투영 면적에 비하여 작다면, 광학 기능성층이 외부로 노출되지 않는 구조의 구현이 가능하기 때문에 상기 투영 면적의 비율(A/B)의 상한은 특별히 제한되지 않는다. 일반적인 제작 환경을 고려하면 상기 비율(A/B)의 상한은, 예를 들면, 약 2.0, 약 1.5, 약 1.4, 약 1.3 또는 약 1.25일 수 있다. 상기에서 제 1 전극층은 광학 기능성층이 형성되어 있지 않은 상기 기판의 상부에도 형성되어 있을 수 있다. 상기 전극층은 상기 기판과 접하여 형성되어 있거나, 혹은 후술하는 중간층 등과 같이 기판과의 사이에 추가적인 요소를 포함하여 형성되어 있을 수 있다. 이러한 구조에 의하여 광학 기능성층이 외부로 노출되지 않은 구조를 구현할 수 있다.
예를 들어, 도 5와 같이 전극층은, 상부에서 관찰한 때에 광학 기능성층의 모든 주변부를 벗어난 영역을 포함하는 영역까지 형성되어 있을 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 도 4와 같이 기판상에 복수의 광학 기능성층이 존재할 경우에는 상기 광학 기능성층 중에서 적어도 하나의 광학 기능성층, 예를 들면, 후술하는 바와 같이 적어도 그 상부에 유기층이 형성될 광학 기능성층의 모든 주변부를 벗어난 영역을 포함하는 영역까지 전극층이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4의 구조에서 우측과 좌측의 테두리에 존재하는 광학 기능성층의 상부에도 유기층이 형성된다면, 도 4의 구조는 좌측과 우측으로 연장되어 상기 우측과 좌측의 테두리에 존재하는 광학 기능성층의 모든 주변주를 벗어난 영역까지 전극층이 형성되도록 구조가 변경될 수 있다. 상기와 같은 구조에서 하부에 광학 기능성층이 형성되어 있지 않은 전극층에 후술하는 봉지 구조를 부착하거나, 혹은 후술하는 바와 같이 전도 물질층을 형성하게 되면 광학 기능성층이 외부로 노출되지 않는 구조를 형성할 수 있다.
광학 기능성층의 투영 면적과 전극층의 투영 면적이 다르고, 전극층이 광학 기능성층이 형성되어 있지 않은 기판의 상부에도 형성되는 경우에는, 광학 기능성층이 형성되어 있지 않은 기판상에 형성되어 있는 전극층(이하, 간략하게 기판상 전극층으로 언급할 수 있다.)과 광학 기능성층상에 형성되어 있는 전극층(이하, 간략하게 광학 기능성층상 전극층으로 언급할 수 있다.)의 경계에서의 단차(예를 들어, 도 1에서 부호 X로 표시되는 영역에서의 단차)에 의해 전극층의 저항이 증가할 수 있다. 이러한 저항의 증가는 상기 기판을 사용하여 유기전자장치를 구현하는 경우에 상기 장치로 인가되는 전압의 상승을 야기하여 효율 저하의 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 점을 고려하여 상기 광학 기능성층상에 형성된 전극층과 상기 광학 기능성층이 형성되어 있지 않은 기재상에 형성된 전극층과의 사이에서의 저항은 적정 범위로 조절되는 것이 필요할 수 있다. 예를 들면, 상기 광학 기능성층상에 형성된 전극층과 상기 광학 기능성층이 형성되어 있지 않은 기재상에 형성된 전극층과의 경계와 평행하도록 상기 경계의 양측 소정 거리에 평행 전극을 형성하고, 상기 두 개의 평행 전극의 사이에서 측정한 단위 폭당 저항(resistivity)은, 8.5Ω·cm 내지 20Ω·cm, 8.5Ω·cm 내지 15Ω·cm, 8.5Ω·cm 내지 13Ω·cm 이하 또는 9Ω·cm 내지 12 Ω·cm 이하 정도일 수 있다. 본 명세서에서 상기 용어 「단위 폭 당 저항」은 다음의 방식으로 측정한 저항치를 의미한다. 우선 유기전자소자용 기판을 재단하여 시편을 제조한다. 예를 들면, 도 6에 나타난 바와 같이, 시편은 광학 기능성층상에 형성되어 있는 전극층(1022)과 광학 기능성층이 없는 기판상에 형성되어 있는 전극층(1021)의 경계를 기준으로 가로의 길이(D1+D2, D1=D2)가 3 mm이 되도록 세로의 길이(D4)가 10 mm 정도인 평행 전극(401)을 형성하여 제조할 수 있다. 상기에서 평행 전극은, 측정되어야 하는 전극층(1021, 1022)에 비하여 면 저항이 10배 이상 낮은 물질로 형성할 수 있으며, 예를 들면, 은 페이스트를 사용하여 형성할 수 있고, 그 가로의 길이(D3)는 약 3 mm 또는 그 이상이 되도록 형성한다. 이어서 그 평행 전극(401)에 저항 측정기(402)로 연결한 후, 상기 측정기(402)를 통해 단위 폭당 저항을 측정할 수 있다. 즉, 상기 단위 폭당 저항은, 상기 평행 전극(401)의 사이에서 측정한 저항을 상기 평행 전극(401)간의 폭으로 나누어준 수치이다. 상기에서 길이 방향은 전류가 흐르는 방향, 즉 상기 평행 전극의 길이 방향과 수직한 방향이고, 폭 방향은 상기 평행 전극과 평행한 방향을 의미한다. 한편, 상기 단차가 형성되어 있는 전극층상에서 상기 방식으로 측정한 단위 폭당 저항값(R1)과 단차가 없이 평평하게 형성된 전극층에 대하여 동일한 방식으로 측정한 단위 폭당 저항값(R2)의 차이(R1-R2)는, 예를 들면, 10 Ω·cm 이하, 9 Ω·cm 이하, 7 Ω·cm 이하 또는 5 Ω·cm 이하 정도일 수 있다. 상기 저항값의 차이(R1-R2)는 그 수치가 작을수록 바람직한 것으로 그 하한은 특별히 한정되지 않는다.
상기 전극층간 저항을 상기 범위로 조절하는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니다. 하나의 방법으로서, 예를 들면, 상기 광학 기능성층과 전극층의 두께를 조절하는 방법이 예시될 수 있다. 상기에서 전극층의 두께는 광학 기능성층이 형성되어 있지 않은 기판상에 형성되는 전극층의 두께를 의미할 수 있다. 상기 양자의 두께를 적절하게 조절함으로써 전극층간의 저항을 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판에서 상기 광학 기능성층의 두께(T1)와 상기 광학 기능성층이 형성되어 있지 않은 기판의 상부에 형성되어 있는 전극층의 두께(T2)의 비율(T1/T2)은, 약 3 내지 15, 약 4 내지 12 또는 약 5 내지 10 정도일 수 있다. 상기에서 광학 기능성층 및 전극층의 두께는 각각의 평균 두께를 의미할 수 있다. 상기 비율(T1/T2)을 상기 기재된 범위 내에서 적절하게 조절하면 전극층간 저항의 조절이 가능할 수 있다.
유기전자장치는, 예를 들면, 상기 광학 기능성층상 전극층 및 상기 기판상 전극층 모두와 전기적으로 접속되어 있는 전도 물질층을 추가로 포함할 수 있다. 도 7은, 전도 물질을 추가로 포함하는 하나의 예시적인 기판을 보여주고 있으며, 전도 물질(501)이 기판상 전극층(1021)과 광학 기능성층상 전극층(1022) 모두와 물리적인 접촉을 통해 전기적으로 접속되어 있는 경우를 예시적으로 보여주고 있다. 본 명세서에서 용어 전기적 접속은, 접속된 대상들 사이에서 전류가 흐를 수 있는 모든 접속 상태를 의미할 수 있다. 전도 물질을 상기와 같이 형성하게 되면, 전술한 바와 같이 기판상 전극층과 광학 기능성층상 전극층의 경계에서의 단차에 의한 전극층의 저항 증가 문제를 해결할 수 있으며, 이에 따라서 전술한 광학 기능성층의 두께와 기판상 전극층의 두께 조절 등에 구애되지 않고, 보다 자유롭게 기판의 구현이 가능할 수 있다. 또한, 전도 물질의 존재로 인해서 광학 기능성층이 외부로 노출되지 않는 구조를 보다 효율적으로 구현할 수 있다. 상기 전도 물질의 종류는 상기 전극층과 전기적으로 접속될 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 다양한 전자 제품 분야에서 전극의 소재로 사용되는 물질을 자유롭게 적용할 수 있다. 예를 들면, 상기 전도 물질로는, 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 또는 알루미늄(Al) 등과 같은 금속 전극 소재 등이 사용될 수 있다. 상기 기판에서 상기 전극층과 전기적으로 접속된 전도 물질이 존재하는 상태에서 측정한 상기 단위 폭당 저항은, 예를 들면, 1 Ω·cm 내지 8.5 Ω·cm, 1 Ω·cm 내지 8.0 Ω·cm 또는 1 Ω·cm 내지 7.7 Ω·cm 정도일 수 있다. 상기 저항은, 전극층과 전기적으로 접속된 전도 물질이 존재하는 상태에서 측정되는 것을 제외하면, 상기 기술한 것과 동일한 방식으로 측정할 수 있다.
유기전자장치는, 예를 들면, 상기 광학 기능성층과 상기 전극층의 사이에 존재하는 중간층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 중간층은, 예를 들면, 상기 광학 기능성층에 비하여 넓은 투영 면적을 가지고, 또한 상기 광학 기능성층의 상부 및 상기 광학 기능성층이 형성되어 있지 않은 기판의 상부에 형성되어 있을 수 있다. 도 8은 상기와 같은 형태로 형성된 중간층(601)을 추가로 포함하는 예시적인 기판을 나타내는 도면이다. 상기와 같은 중간층은 상기 광학 기능성층에 의해서 형성되는 광학 기능성층상 전극층과 기판상 전극층의 경계에서의 단차를 완화하여 전극층의 저항 증가 문제를 해결할 수 있다. 또한, 상기 중간층으로서 배리어성, 즉 수분이나 습기의 투과도가 낮은 물질을 사용하게 되면, 광학 기능성층이 외부로 노출되지 않는 구조를 보다 효율적으로 구현할 수 있다. 상기 중간층은, 예를 들면, 상기 전극층과의 굴절률의 차이의 절대값이 약 1 이하, 0.7 이하, 0.5 이하 또는 0.3 이하인 층일 수 있다. 이와 같이 굴절률을 조절하면, 예를 들어, 전극층의 상부에서 생성된 광이 상기 전극층과 중간층의 계면 등에서 트랩되어 광추출 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 상기에서 중간층 또는 전극층의 굴절률은 550 nm 정도의 파장의 광에 대하여 측정한 굴절률일 수 있다. 상기 중간층을 형성하는 물질은, 상기와 같은 전극층과의 굴절률의 관계를 가지며, 필요한 경우에 배리어성을 가지는 물질일 수 있다. 이러한 물질은 다양하게 공지되어 있으며, 예를 들면, SiON, TiO2, SiO2, Al2O3, Ta2O3, Ti3O3, TiO, ZrO2, Nb2O3, CeO2 또는 ZnS 등이 예시될 수 있다. 상기 중간층은 상기와 같은 물질을 사용하여 예를 들면, 증착이나 습식 코팅 등의 방식으로 형성할 수 있다. 중간층의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 약 10 nm 내지 100 nm 또는 약 20 nm 내지 80 nm의 범위에 있을 수 있다. 상기 두께는 평균 두께를 의미하며, 예를 들어, 광학 기능성층상에 형성되는 중간층과 기판상에 형성되는 중간층은 서로 다른 두께를 가질 수 있다.
상기에서 제 1 전극층과 기판의 사이에 위치하는 광학 기능성층의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 광학 기능성층으로는 전극층과 기판의 사이에 존재하여, 적어도 하나의 광학적 기능을 발휘함으로써, 유기전자장치 등과 같은 소자의 기능의 향상에 기여할 수 있는 어떠한 종류의 층도 사용될 수 있다. 통상적으로 이러한 광학 기능성층은, 외부로부터 침투하는 수분이나 습기 등과 같은 물질에 대한 내구성이 떨어져서 소자 구현 후에 상기 수분이나 습기 등이 소자 내부로 침투하는 경로를 제공할 수 있고, 이에 의해 소자의 성능에 악영향을 미칠 수 있다. 그렇지만, 상기 기판의 구조에서는 광학 기능성층이나 전극층 등의 투영 면적과 형성 위치 또는 전도 물질이나 중간층 등의 존재로 인하여 소자의 구현 시에 상기 광학 기능성층이 외부로 노출되지 않는 구조의 구현이 가능하고, 이에 따라서 내구성이 우수한 소자를 구현할 수 있다.
광학 기능성층의 하나의 예로는 광산란층이 예시될 수 있다. 본 출원에서 용어 광산란층은, 예를 들면, 상기 층으로 입사되는 광을 산란, 굴절 또는 회절시켜서 상기 전극층 방향에서 입사되는 광이 기판, 광산란층 및 전극층 중의 어느 두 층 사이의 계면에서 트랩되는 것을 해소하거나 완화시킬 수 있도록 형성되는 모든 종류의 층을 의미할 수 있다. 광산란층은 상기와 같은 기능이 나타나도록 구현되는 한 광산란층의 구현 형태는 특별히 제한되지 않는다. 이 분야에서는 광산란층을 구현할 수 있는 다양한 소재 및 방식이 알려져 있고, 이러한 소재 및 방식은 모두 적용 가능하다.
광학 기능성층, 예를 들면, 상기 광산란층 및 상기 광산란층의 상부에 형성된 평탄층을 포함하는 층일 수 있다. 평탄층은, 상기 광산란층에 대응되는 투영 면적으로 형성될 수 있다. 본 명세서에서 용어 「A에 대응되는 투영 면적을 가지는 B」은, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 기판을 상부에서 관찰하는 경우에 인지되는 면적을 기준으로 A의 투영 면적과 B의 투영 면적이 실질적으로 동일한 경우를 의미한다. 상기에서 실질적으로 동일하다는 것은 예를 들면, 공정 오차 등으로 인하여 두 영역의 투영 면적이 근소하게 차이가 나는 경우도 포함된다. 예를 들면, A의 투영 면적(AA)과 상기 A에 대응되는 투영 면적으로 가지는 B의 투영 면적(BA)의 비율(AA/BA)이 0.5 내지 1.5, 0.7 내지 1.3, 0.85 내지 1.15 또는 실질적으로 1인 경우도 상기의 경우에 포함될 수 있다. 평탄층이 추가로 존재하는 경우에 상기 광산란층과 평탄층이 상기 기판과 제 1 전극층의 사이에 존재하고, 상기 전극층의 투영 면적은 상기 광산란층 및 평탄층의 투영 면적보다 넓으며, 상기 전극층은 상기 광산란층 및 평탄층이 형성되어 있지 않은 상기 기판의 면상에도 형성되어 있을 수 있다. 다만, 평탄층은, 필수적인 것은 아니며, 예를 들어 광산란층 자체가 평탄하게 형성된다면, 존재하지 않을 수도 있다.
평탄층은, 예를 들면, 광산란층상에 전극이 형성될 수 있는 표면을 제공하고, 광산란층과의 상호 작용을 통하여 보다 우수한 광추출 효율을 구현할 수 있다. 평탄층은, 예를 들면, 인접하는 전극층과 동등한 굴절률을 가질 수 있다. 평탄층의 굴절률은, 예를 들면, 1.7 이상, 1.8 내지 3.5 또는 2.2 내지 3.0 정도일 수 있다. 평탄층이 전술한 요철 구조의 광산란층의 상부에 형성되는 경우에는 상기 평탄층은 상기 광산란층과는 상이한 굴절률을 가지도록 형성될 수 있다. 이 분야에서는 상기와 같은 굴절률을 나타낼 수 있는 평탄층을 형성할 수 있는 다양한 소재가 알려져 있으며, 이러한 소재 및 그를 사용하는 방식은 모두 적용될 수 있다.
유기전자장치가 광학 기능성층을 추가로 포함하고, 그 투영 면적이 제 1 전극층 및 기판과의 관계에서 상기와 같이 조절되는 경우에, 상기 봉지 구조는, 예를 들면, 하부에 광학 기능성층이 형성되어 있지 않은 제 1 전극층의 상부에 부착되어 있을 수 있다. 이에 따라서 상기 광학 기능성층이 외부로 노출되지 않는 밀봉 구조를 구현할 수 있다. 상기 밀봉 구조는, 예를 들면, 광학 기능성층의 전면이 상기 기판, 전극층 및/또는 봉지 구조에 의해 둘러싸이거나, 또는 상기 기판, 전극층 및/또는 봉지 구조를 포함하여 형성되는 밀봉 구조에 의해서 둘러싸여서 외부로 노출되지 않는 상태를 의미할 수 있다. 밀봉 구조는, 기판, 전극층 및/또는 봉지 구조만으로 형성되거나, 광학 기능성층이 외부로 노출되지 않도록 형성되는 한, 상기 기판, 전극층 및 봉지 구조를 포함하고, 또한 다른 요소, 예를 들면, 상기 기술한 전도 물질이나 중간층 등도 포함하여 형성될 수 있다.
도 9는, 상기와 같은 형태의 유기전자장치를 예시적으로 나타내는 도면이고, 순차 형성된 기판(101), 광학 기능성층(103) 및 제 1 전극층(102)을 포함하는 기판 상에 형성된 유기층(901) 및 제 2 전극층(902)이 봉지 구조(903)에 의해 보호되어 있는 형태를 예시적으로 보여준다. 도 9와 같이 봉지 구조(903)는, 예를 들면, 접착제(904)에 의해서 기판에 부착되어 있을 수 있다. 봉지 구조는, 예를 들면, 기판에서 하부에 광학 기능성층이 존재하지 않는 전극층에 접착되어 있을 수 있다. 예를 들면, 도 9와 같이 봉지 구조(903)는, 기판의 끝단에 접착제(904)에 의해 부착되어 있을 수 있다. 이러한 방식으로 봉지 구조를 통한 보호 효과를 극대화할 수 있다.
또한, 도 9에서 기판(101)과 제 1 전극층(102)이 접하는 부분 또는 제 1 전극층(102)과 봉지 구조(903)가 접하는 부분 또는 그 외의 위치에 다른 요소가 존재할 수 있다. 상기 다른 요소로는 저투습성의 유기 물질, 무기 물질 또는 유무기 복합 물질이나, 절연층 또는 보조 전극 등이 예시될 수 있다.
본 출원은 또한 유기전자장치의 제조 방법에 대한 것이다. 예시적인 상기 방법은, 기판; 상기 기판상에 순차 형성된 제 1 전극층과 유기층을 포함하는 유기전자소자; 및 공동(cavity)이 형성되어 있고, 상기 공동 내에 상기 유기층이 존재하도록 상기 기판에 부착되어 있는 봉지 구조를 포함하는 구조에서 상기 공동에 열경화성 실런트를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은, 예를 들면, 이미 기술한 유기전자장치를 제조하는 방법일 수 있고, 이러한 경우에 상기 기판, 유기층, 제 1 전극층 등의 종류 및 형성 방법은 상기 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
상기에서 공동에 열경화성 실런트를 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다.
예를 들면, 유기전자소자가 형성되어 있는 기판상에 봉지 구조를 부착하여 형성한 구조로서, 기판; 상기 기판상에 순차 형성된 제 1 전극층과 유기층을 포함하는 유기전자소자; 및 공동(cavity)이 형성되어 있고, 상기 공동 내에 상기 유기층이 존재하도록 상기 기판에 부착되어 있는 봉지 구조를 포함하는 구조의 상기 공동에 액상의 열경화성 실런트의 전구체를 주입하는 방식이나, 공동이 형성되어 있는 봉지 구조의 상기 공동에 액상의 열경화성 실런트의 전구체를 주입하고, 이어서 상기 전구체가 주입되어 있는 봉지 구조를 유기전자소자가 형성되어 있는 기판과 부착하는 방식으로 공동 내에 액상의 열경화성 실런트를 형성할 수 있다. 필요하다면, 상기 전구체의 형성 후에 상기 전구체를 경화, 즉 열에 의해 경화시켜서 열경화성 실런트를 형성할 수 있다. 이 시점에서 열경화성 실런트의 전구체를 경화시키는 방식은 특별히 제한되지 않으며, 사용된 전구체의 종류를 고려하여 적절한 열을 적정 정도로 인가할 수 있다.
상기에서 기판상에 유기전자소자를 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 기판상에 공지의 방식으로 제 1 전극층, 유기전자소자 및 제 2 전극층을 형성하여 제조할 수 있다. 필요한 경우에 제 1 전극층의 형성 전에 광학 기능성층을 형성하는 공정이 진행될 수 있다. 또한, 제 1 전극층과 광학 기능성층과 기판의 투영 면적을 조절하기 위해서는, 예를 들어, 개구부의 사이즈가 다른 마스크 등을 사용한 증착을 통해 최초 형성되는 면적 자체를 조절하거나, 일단 형성된 광학 기능성층을 레이저 가공, 워터젯 가공 등의 방식으로 가공하여 일부분을 제거하여 패턴화하는 방식을 사용하면 된다.
상기 방법에서는 또한 기타 유기전자장치의 제조 방식으로 알려진 다양한 방식도 제한 없이 적용될 수 있다.
본 출원은 또한 상기 기술한 유기전자장치, 예를 들면, 유기발광장치의 용도에 관한 것이다. 상기 유기발광장치는, 예를 들면, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)의 백라이트, 조명, 각종 센서, 프린터, 복사기 등의 광원, 차량용 계기 광원, 신호등, 표시등, 표시장치, 면상발광체의 광원, 디스플레이, 장식 또는 각종 라이트 등에 효과적으로 적용될 수 있다. 하나의 예시에서 본 출원은, 상기 유기발광소자를 포함하는 조명 장치에 관한 것이다. 상기 조명 장치 또는 기타 다른 용도에 상기 유기발광소자가 적용될 경우에, 상기 장치 등을 구성하는 다른 부품이나 그 장치의 구성 방법은 특별히 제한되지 않고, 상기 유기발광소자가 사용되는 한, 해당 분야에 공지되어 있는 임의의 재료나 방식이 모두 채용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 유기전자장치는 구동 과정에서 발생하는 열이 효과적으로 외부로 방출되고, 외부에서 침입하는 수분 등의 외래 물질이 효과적으로 차단될 수 있는 구조를 가진다.
도 1 및 2는 예시적인 유기전자장치를 보여주는 도면이다.
도 3 내지 5는, 예시적인 기판을 나타내는 모식도이다.
도 6은 전극층간 저항을 측정하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 8은 예시적인 기판의 모식도이다.
도 9는, 예시적인 유기전자장치를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시예 1 및 비교예 1의 유기전자장치의 전류 밀도에 대한 온도 변화를 보여주는 데이터이다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 상기 유기전자장치를 상세히 설명하나, 상기 유기전자장치의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1.
도 1에 나타난 바와 같은 구조의 유기발광장치를 하기의 방식으로 형성하였다. 우선 기재층인 유리 기판상에 공지의 스퍼터링 방식으로 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하는 정공 주입성 전극층을 형성하였다. 이어서 형성된 전극층의 전면에 감광성 폴리이미드 절연 물질을 스핀 코팅한 후에 포토리소그라피 방식을 통해 가로의 길이가 87 mm이고, 세로의 길이가 87 mm인 사각 영역이 형성되도록 상기 절연 물질을 제거하였다. 그 후, 진공 증착 장비에 상기 유리 기판을 도입한 후에 절연 물질이 제거된 영역에 유기층 및 제 2 전극층을 순차로 형성하였다. 유기층은, 공지의 2 스택(stack) 백색 발광 구조로서, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층 등의 층을 포함하는 구조로 형성하였으며, 제 2 전극층은 알루미늄을 증착하여 형성하였다.
상기와는 별도로 봉지 구조로 사용될 글래스캡의 공동(cavity)에 액상의 열경화성 에폭시계 실런트의 전구체인 액상의 비스페놀계 에폭시 실런트로서 경화된 후에 상온에서 약 1.0 W/mK의 열전도도를 나타내는 실런트를 주입하고, 그 상태에서 상기 유기전자소자가 형성되어 있는 기판에 합착하였다. 이어서, 상기를 약 100℃의 오븐에서 약 30분 동안 유지하여 상기 전구체를 경화시킴으로써 도 1과 같은 구조의 장치를 제조하였다.
비교예 1.
실런트를 형성할 전구체로서, 액상의 광경화성 에폭시계 전구체를 사용하고, 경화를 위하여 상기 전구체에 약 365 nm 파장의 자외선을 조사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 도 1과 같은 구조의 장치를 제조하였다.
도 10은 상기와 같이 제조된 실시예 1 및 비교예 1의 유기전자장치를 전류 밀도(current density)를 변경하여 가면서 구동시키면서 그 장치로부터 발생하는 열을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다. 도 10과 같이 실시예 1의 경우, 전류 밀도가 증가하여도 발생하는 열이 낮게 유지되지만, 광경화 타입의 실런트가 사용된 경우에는 전류 밀도에 비례하여 큰 열이 발생하였다.
10, 101: 기판
20: 봉지 구조
30: 유기전자소자
102, 1021, 1022, 301: 전극층
103: 광학 기능성층
X: 광학 기능성층간 전극층과 기재층상 전극층의 경계 영역
W: 광학 기능성층의 측벽
A: 전극층의 투영 면적
B: 광학 기능성층의 투영 면적
401: 은 페이스트
402: 저항 측정기
D1, D2, D3, D4: 저항 측정을 위한 시편 또는 은페이스트의 사이즈
501: 전도 물질
601: 중간층
902: 제 2 전극층
40, 903, 1001: 봉지 구조
904: 접착제
302, 901: 유기층

Claims (15)

  1. 기판; 상기 기판 상에 순차적으로 구비된 광학 기능성층, 제 1 전극층, 및 유기층을 포함하는 유기전자소자; 상기 기판과 마주보도록 공동(cavity)이 구비되어 있고, 상기 공동 내에 상기 유기층이 배치되도록 상기 기판에 부착되어 있는 봉지 구조; 및 상기 기판과 봉지 구조 사이에 구비되어 상기 공동을 충전하고 있는 열경화성 실런트를 포함하고,
    상기 광학 기능성층은 상기 기판보다 작게 구비되고, 상기 제 1 전극층은 상기 광학 기능성층 상에 구비된 광학 기능성층상 전극층 및 상기 기판 상부 중 상기 광학 기능성층이 구비된 영역을 제외한 나머지 영역에 구비된 기판상 전극층을 포함하고,
    상기 광학 기능성층상 전극층 및 상기 기판상 전극층은 상기 광학 기능성층상 전극층과 상기 기판상 전극층 사이에 구비된 전도 물질에 의해 서로 연결되는 유기전자장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열경화성 실런트는 열전도도가 23℃에서 0.5 W/mK 내지 5.0 W/mK인 유기전자장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉지 구조는 상기 기판상 전극층 상부에 부착되어 있는 유기전자장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 유리 기판 또는 플라스틱 기판인 유기전자장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉지 구조는 글래스캡, 플라스틱캡 또는 금속 캡인 유기전자장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 열경화성 실런트는 에폭시계 열경화성 실런트인 유기전자장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기층은 발광층을 포함하는 유기전자장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기층의 상부에 구비된 제 2 전극층을 더 포함하는 유기전자장치.
  11. 기판 상에 순차적으로 구비된 광학 기능성층, 제1 전극층 및 유기층을 포함하는 유기전자소자를 마련하는 단계; 및
    상기 기판과 마주보도록 공동(cavity)을 구비하고, 상기 공동 내에 상기 유기층이 배치되도록 상기 기판에 봉지 구조를 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 공동에는 열경화성 실런트가 충전되어 있으며, 상기 광학 기능성층은 상기 기판보다 작게 구비되고, 상기 제 1 전극층은 상기 광학 기능성층 상에 구비된 광학 기능성층상 전극층 및 상기 기판 상부 중 상기 광학 기능성층이 구비된 영역을 제외한 나머지 영역에 구비된 기판상 전극층을 포함하고,
    상기 광학 기능성층상 전극층 및 상기 기판상 전극층은 상기 광학 기능성층상 전극층과 상기 기판상 전극층 사이에 구비된 전도 물질에 의해 서로 연결되는 유기전자장치의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 열경화성 실런트는 상기 공동에 액상의 열경화성 실런트의 전구체를 주입한 후, 상기 전구체가 주입되어 있는 봉지 구조와 상기 유기전자소자가 형성되어 있는 상기 기판을 부착함으로써, 상기 공동에 충전되는 유기전자장치의 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 열경화성 실런트는 상기 기판과 봉지 구조를 부착한 후, 상기 공동에 액상의 열경화성 실런트의 전구체를 주입함으로써, 상기 공동에 충전되는 유기전자장치의 제조 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 액상의 열경화성 실런트는 열에 의해 경화되는 유기전자장치의 제조 방법.
  15. 제 1 항의 유기전자장치를 포함하는 조명 장치.
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