KR102306025B1 - 유기전계발광다이오드 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

유기전계발광다이오드 소자 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 유기전계발광다이오드 소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 하부전극층 및 상부전극층; 상기 하부전극층 및 상기 상부전극층 사이에 형성되고, 전하주입층, 전하전달층 및 발광층을 포함하는 다층박막층; 상기 상부전극층 상에 형성된 전극보호층; 및 상기 전극보호층 상에 형성된 열확산층; 을 포함하는, 유기전계발광다이오드 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

유기전계발광다이오드 소자 및 이의 제조방법{ORGANIC LIGHT-EMITTING DIODE DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}
본 발명은, 유기전계발광다이오드 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
무기 전도체를 기반으로 하는 발광 다이오드와는 달리, 유기 전자발광 장치들은 대면적에 걸친 증착이 가능할 뿐만 아니라, 가요성(flexible) 또는 비평면성 (non-planar) 기재(substrate) 상에도 증착 가능하다.
OLED(organic light-emitting diode)소자는 외부로부터의 전기장을 형광성 화합물에 인가하여 자체 발광시키는 소자로서, 휘도, 색대비, 시야각, 응답속도, 및 내환경성 등이 매우 우수한 것으로 알려져 있으며, 직류 저전압 구동, 고속 응답성, 및 다색화 등에서 무기 발광 다이오드 표시 소자보다 우수한 특성을 갖는 것으로, 보다 구체적으로 양전극(애노드 전극)과 음전극(캐소드 전극)을 이용하여 외부로부터 전자와 정공을 주입하고, 그것들의 재결합 에너지에 의한 발광을 통해 패널 상에 임의의 영상을 디스플레이(display)할 수 있고, 낮은 전압에서 구동이 가능하고 많은 양의 광 출력이 가능한 장점이 있다.
OLED소자는, 정공전달물질 및 전자전달물질로 구성된 층을 각각 정공전달층 (hole transport layer; HTL) 및 전자전달층(electron transport layer; ETL)이라고 한다. 상기 발광 다이오드들은 발광층이 정공전달층과 전자전달층 사이에 위치한다. 따라서, 전기장이 인가되면 전자와 정공이 서로 다른 측면으로부터 발광층으로 이동하여 발광물질에 포획되고 재결합함으로써 광자를 방출한다. 하지만, OLED소자에 사용되는 소재, 예를 들어, 유기 재료들은 분해될 수 있으며, 예를 들어, 습도, 산화, 열에 민감할 수 있다. 특히 OLED의 유기 재료들은 열전도도가 낮아 소자의 구동 시 발생하는 열로 인한 수명 저하 현상을 유발할 수 있다.
본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소자의 구동 시 발생하는 열을 효과적으로 배출하기 위한 열확산층을 적용하여, 성능의 안정적인 유지 및 수명이 향상된, 유기전계발광다이오드 소자를 제공하는 것이다.
본 발명은, 본 발명에 의한 유기전계발광다이오드 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 하부전극층 및 상부전극층; 상기 하부전극층 및 상기 상부전극층 사이에 형성되고, 전하주입층, 전하전달층 및 발광층을 포함하는 다층박막층; 상기 상부전극층 상에 형성된 전극보호층; 및 상기 전극보호층 상에 형성된 열확산층; 을 포함하는, 유기전계발광다이오드 소자에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유기전계발광다이오드는, 상부발광 또는 하부발광 구조인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 열확산층은, 투명한 금속 박막을 포함하고, 상기 열확산층의 광투과도는 50 % 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 투명한 금속 박막의 두께는, 50 nm 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 열확산층은, Ni, Cu, Al, Zn, Pb, Mg, Au, Ag, Pt, W, Si, Ta 및 Li로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 열확산층은, 2종 이상의 금속을 포함하고, 하나의 금속 대 나머지 금속의 비율(몰비)은 1 : 1 내지 20인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 전극보호층, 상기 열확산층 상부 또는 이 둘에 형성된 봉지막;을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 전극보호층의 두께는, 10 nm 내지 10 ㎛이며, 상기 전극보호층은, 상기 전하주입층, 상기 전하전달층 또는 이둘과 동일한 물질을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 하부 기판 상에 하부전극층을 형성하는 단계; 상기 하부전극층 상에, 전하주입층, 전하전달층 및 발광층을 포함하는 다층박막층을 형성하는 단계; 상기 다층박막층 상에 상부전극층을 형성하는 단계; 상기 상부전극층 상에 전극보호층을 형성하는 단계; 및 상기 전극보호층 상에 열확산층을 형성하는 단계;를 포함하는, 유기전계발광다이오드 소자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 상부전극층 상에 봉지막을 형성하는 단계; 상기 열확산층 상에 봉지막을 형성하는 단계; 또는 이 둘;을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 열확산층을 형성하는 단계는, 스퍼터링, 진공열증착, 화학기상증착(CVD), 플라즈마 화학기상증착방법(PECVD), 원자층증착(ALD), 스핀코팅 및 분사코팅으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 이용하는 것일 수 있다.
본 발명은, 유기전계발광다이오드 상부에 투명한 열확산층을 형성하여 유기전계발광다이오드 구동 시 열을 원활하게 확산시킴으로써, 열배출을 촉진하고 유기전계발광다이오드 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 유기전계발광다이오드 소자의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 본 발명에 의한 유기전계발광다이오드 소자의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 본 발명에 의한 유기전계발광다이오드 소자의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 유기전계발광다이오드 소자의 발광특성 변화를 나타낸 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은, 유기전계발광다이오드 소자에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유기전계발광다이오드 소자는, 열배출 및 열확산이 원활하게 이루어져 안정적인 성능 유지 및 수명을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유기전계발광다이오드 소자는, 하부전극층 상부전극층; 다층박막층; 전극보호층 및 열확산층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명에 의한 유기전계발광다이오드 소자의 구성을 예시적으로 나타낸 것으로, 도 1에서 상기 유기전계발광다이오드 소자는, 기판(100), 하부전극층(200), 다층박막층(300), 상부전극층(400), 전극보호층(500), 및 열확산층(600)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 기판(100)은, 유기전계발광다이오드 소자에 적용 가능한 것이라면 제한 없이 적용될 수 있고, 투명 또는 불투명기재일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 투명기재의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 플라스틱(plastic), 유리(glass), 석영(quartz) 및 사파이어(sapphire) 등일 수 있다. 예를 들어, 플라스틱은, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA), 폴리이미드(Polyimide; PI), 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 폴리프로필렌(PP) 및 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 하부전극층(200)은, 기판(100) 상에 전극층이 형성된 것으로, 애노드 또는 캐소드일 수 있다.
상기 애노드는, 정공을 공급하는 것으로, 유기전계발광다이오드 소자에 적용 가능한 것이라면 제한 없이 적용될 수 있고, 약 3.5 내지 5.5 eV의 일함수 값을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 정공 주입에 용이한 물질로 금속, 금속 산화물 또는 도전성 폴리머, 도전성 물질 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 폴리머는, 전기전도성 폴리머를 포함하고, 상기 도전성 물질는, 탄소 등이고, 상기 금속, 금속 산화물은, 알루미늄, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 은, 금 및 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물과 같은 금속산화물; ZnO:Al 및 SnO2:Sb; 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 캐소드는, 전자를 공급하는 것으로, 유기전계발광다이오드 소자에 적용 가능한 것이라면 제한 없이 적용될 수 있고, 보다 구체적으로, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 애노드 및 상기 캐소드는, 투명 물질 뿐만 아니라 광반사율이 우수한 불투명 물질로 형성될 수 있다. 이는 유기전계발광다이오드 소자의 구조, 예를 들어, 상부발광 구조 또는 하부발광 구조에 따라 광 방출을 위해 조절될 수 있다.
상기 애노드 및 상기 캐소드 중 적어도 하나는, 유기전계발광다이오드 소자의 발광효율을 높이기 위해서, 10 % 이상; 50 % 이상; 또는 80 % 이상의 광투과율을 가질 수 있다. 상기 애노드 및 상기 캐소드 중 적어도 하나의 쉬트저항은 수백 Ω/mm 이하이고, 두께는 10 nm 이상; 10 nm 내지 1 ㎛; 또는 10 nm 내지 400 nm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 다층박막층(300)은, 하부전극층(200) 및 상부전극층(400) 사이에 형성되고, 전하주입층(310), 전하전달층(320) 및 발광층(330)을 포함할 수 있다. 상기 다층박막층의 각층의 순서 및 구성은, 소자의 구조 및/또는 효율, 성능 등을 고려해서 결정될 수 있다. 예를 들어, 하부전극층(200) 상에 전하주입층(310), 전하전달층(320) 및 발광층(330) 순으로 형성될 수 있다. 또한, 전자주입층, 및 전자수송층을 더 포함할 수 있다. 다층박막층(300)은, 각 층이 단일 또는 복수층으로 구성되거나 각층이 상호 적층되거나 여러 기능을 갖는 물질이 혼합될 수 있다. 또한, 전하주입/전하전달층 및 발광층으로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 전하주입층(310) 및 전하전달층(320)은, 유기전계발광다이오드 소자에 적용 가능한 물질이라면 제한 없이 적용될 수 있고, 전하주입층(310)은, 전하주입물질이며, 프탈로시아닌 유도체(phthalocyanine), 포피린 유도체, 아민 유도체, 인돌카바졸 유도체(indolocarbazole derivative), 전도성 도펀트를 갖는 폴리머, 불화탄소수소(fluorohydrocarbon)를 갖는 고분자, 전도성 고분자, 자기조립모노머(예를 들어, 포스폰산(phosphonic acid) 및 실란 유도체), p-형 반도체 유기물질, 금속 복합체, 금속 산화물, 전도성 고분자와 불화(fluorinated) 또는 과불화(perfluorinated) 이오노머(ionomer)로 구성된 조성물 등을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전도성 고분자는 폴리티오펜, PEDOT(폴리(3,4-에틸렌 디옥시티오펜)), 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리아세틸렌, 이들의 유도체 및 셀프-도핑 전도성 고분자 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, PEDOT (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)):PSS(폴리(스티렌설포네이트))일 수 있다. p-형 반도체 유기물질은, HATCN(1,4,5,8,9,12-Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile, 1,4,5,8,9,11-Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile) 등일 수 있고, 상기 금속 산화물은, CeO2, CuO, V2O5, SnO2, AgO, MoO3, WO3, NiO 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
전하전달층(320)은, 전하수송 물질을 포함하고, 아릴아민 유도체, 방향족 유도체(비페닐 유도체, 안트라센 유도체, 나프탈렌 유도체 등), 카바졸 유도체, 아닐린 유도체, 티오펜 유도체 또는 이를 포함하는 고분자, 및 카바졸기, 페녹사진기 또는 페노티아진기를 포함하는 고분자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 1,3,5-트리카바졸릴벤젠, 4,4'-스카바졸릴비페닐, 폴리비닐카바졸, m-비스카바졸릴페닐, 4,4'-비스카바졸릴-2,2'-디메틸 비페닐, 4,4',4"-트리(N-카바졸릴)트리페닐아민, 1,3,5-트리(2-카바졸릴페닐)벤젠, 1,3,5-트리스(2-카바졸릴-5-메톡시페닐)벤젠, 비스(4-카바졸릴페닐)실란, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐벤지딘(α-NPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-(1,1'-비페닐)- 4,4'-디아민(NPB), IDE320(이데미쯔사), 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-co-N-(4-부틸페닐)디페닐아민) 및 폴리(9,9- 디옥틸플루오렌-co-비스-(4-부틸페닐-비스-N,N-페닐-1,4-페닐렌디아민, 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-co-N,N-디(페닐)-N,N-디(3-카보에톡시페닐)벤지딘 및 이의 유도체 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 전자전달층 및 상기 전자주입층은, 유기전계발광다이오드 소자에 적용 가능한 물질이라면 제한 없이 적용될 수 있고, 상기 전자전달층은, 전자수송물질이며, 예를 들면 　옥사졸계 화합물, 이소옥사졸계 화합물, 트리아졸계 화합물, 이소티아졸(isothiazole)계 화합물, 옥사디아졸계 화합물, 티아디아졸(thiadiazole)계 화합물, 페릴렌(perylene)계 화합물, 알루미늄 착물(예를 들어, Alq3(트리스(8-퀴놀리놀라토)-알루미늄(tris(8-quinolinolato)-aluminium), BAlq, SAlq, Almq3), 갈륨 착물(예를 들어, Gaq'2OPiv, Gaq'2OAc, 2(Gaq'2)) 등을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 비스(10-하이드로벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(BEBQ2: bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium), 1,3,5-트리스(N-페닐벤지미다졸-2-일)벤젠 (TPBI: 1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene), 터플루오렌 (E3: terfluorene), 비스(페닐퀴녹살린)(bis(phenylquinoxaline)), 스타버스트 트리스(페닐퀴녹살린)(starburst tris(phenylquinoxaline)) 및 이들의 유도체, TSPO1(diphenylphosphine oxide-4-(triphenylsilyl)phenyl), 2,5-디아릴 실롤 유도체(PyPySPyPy), 퍼플루오리네이티드 화합물(PF-6P), Octasubstituted cyclooctatetraene 화합물(COTs) 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 전자주입층은, 전자의 주입을 용이하게 하기 위한 물질을 포함하고, 보다 구체적으로, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, Li, Ba, BaF2/Ca, BaF2, MgF2, Liq. Cs2CO3, Al2O3, MgO 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 발광층(330)은, 유기전계발광다이오드 소자에 적용 가능한 발광물질이라면 제한 없이 적용될 수 있고, 예를 들어, 카바졸계 화합물; 안트라센계 화합물; 폴리페닐렌비닐렌(PPV)계 폴리머; 스피로(spiro) 화합물; 벤즈옥사졸계 화합물; 벤즈티아졸계 화합물; 벤즈이미다졸계 화합물; 폴리플루오렌계 화합물; 실라사이클로펜타디엔(silole)계 화합물; 포스핀옥사이드계 화합물; 카바졸계 포스핀옥사이드 화합물 등이며, 추가적으로, FCNIrpic (bis((3,5-difluoro-4-cyanophenyl)pyridine) iridium picolinate), Alq3 (tris(8-hydroxyquinoline) aluminum), 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 페릴렌, 코로넨, 루브렌 및 퀴나크리돈과 같은 폴리아로마틱 화합물, 퀴터페닐과 같은 올리고페닐렌 화합물, 1,4-비스 (2-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(4-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(4-메틸-5-페닐-2-옥사졸릴)벤젠, 1,4-비스(5-페닐-2-옥사졸릴)벤젠, 2,5-비스(5-t-부틸-2-벤즈옥사졸릴)사이오펜, 1,4-디페닐-1,3-부타디엔, 1,6-디페닐-1,3,5-헥사트리엔, 1,1,4,4-테트라페닐-1,3-부타디엔과 같은 액체신틸레이션용 신틸레이터, 옥신 유도체의 금속착체, 쿠마린 색소, 디시아노메틸렌피란 색소, 디시아노메틸렌사이오피란 색소, 폴리메틴 색소, 옥소벤즈안트라센 색소, 크산텐 색소, 카르보스티릴 색소, 페릴렌 색소, 옥사진 화합물, 스틸벤 유도체, 스피로 화합물, 옥사디아졸 화합물 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상부전극층(400)은, 다층박막층(300) 상에 형성되고, 상부전극층(400)의 구성은 하부전극층(200)에서 언급한 바와 같고, 애노드 또는 캐소드이고, 투명 또는 불투명 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 전극보호층(500)은, 상부전극층(400) 상에 형성되는 캡핑층(capping layer)이며, 유기물 재료를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 셀룰로오스계, 스티렌계, 아크릴계, 에폭시계, 아미드계, 에스테르계 고분자 및 단분자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 단분자는 상기 언급한 전하수송 및 전하주입물질을 포함할 수 있다. 상기 물질은 전극보호층(500)의 형성 방법에 따라 선택되고, 예를 들어, 진공열증착이 가능한 유기물 재료를 이용할 수 있다. 상기 고분자는, 폴리우레탄(PU), 폴리에테르우레탄, 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(CAB), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 폴리메틸아크릴레이트(PMA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리라우릴메타아크릴레이트(PLMA), 폴리스티렌(PS), 폴리스티렌 공중합체, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 폴리에틸렌옥사이드 공중합체, 폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리비닐카바졸(PVK), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐리덴플루오라이드 공중합체 및 폴리아미드로 이루어진 군에서 1종 이상 선택하여 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
전극보호층(500)은, 유기전계발광다이오드 소자의 구조에 따라 투명 또는 불투명 박막 및/또는 패턴일 수 있고, 두께는 10 nm 이상; 10 nm 내지 10 ㎛; 또는 10 nm 내지 600 nm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 열확산층(600)은, 전극보호층(500) 상에 형성되며, 소자의 구동 시 열방출을 원활하게 하여 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.
열확산층(600)은, 열 확산을 위한 금속 및/또는 이의 합금을 포함하고, Ni, Cu, Al, Zn, Pb, Mg, Au, Ag, Pt, W, Si, Ta 및 Li로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 및 이의 합금에서 선택되고, 바람직하게는 Ag, Mg, Al, Au 및 Li에서 선택될 수 있다.
열확산층(600)은, 박막의 투명도 향상을 위해서 2종 이상의 금속 및/또는 합금의 혼합물이 적용된 복합막일 수 있다. 예를 들어, Mg:Ag 복합 박막일 수 있다. 하나의 금속(및/또는 합금) 대 나머지 금속(및/또는 합금)의 비율(몰비)은 1 : 1 내지 20; 1 : 1 내지 1 : 10; 또는 1 : 1 내지 1 : 2일 수 있다. 상기 비율 내에 포함되면 박막의 투명도, 예를 들어 가시광 투과도를 향상시키는데 유리할 수 있다.
열확산층(600)의 두께는, 50 nm 이하; 40 nm 이하; 20 nm 이하; 또는, 10 nm 이하일 수 있다. 상기 두께는 상기 금속 및/또는 합금 박막 및/또는 패턴의 두께일 수 있으며, 상기 범위 내에 포함되면 열 배출을 원활하게 진행시켜 소자의 수면을 향상시킬 수 있다.
열확산층(600)는, 투명한 금속 및/또는 합금 박막 및/또는 패턴을 포함하고, 바람직하게 투명 금속 및/또는 합금에 의한 열확산 효과를 갖는 투명 박막일 수 있다. 광투과도는 10 % 이상; 50 % 이상; 70 % 이상; 또는 80 % 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 전극보호층(500) 상부, 열확산층(600) 상부 또는 이 둘에 형성된 봉지막(700);을 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 도 2 및 도 3을 참조하면, 도 2 및 도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 본 발명에 의한 유기전계발광다이오드 소자의 구성을 예시적으로 나타낸 것이다. 도 2에서 하부전극층(200), 다층박막층(300), 상부전극층(400), 전극보호층(500) 및 열확산층(600)을 포함하고, 전극보호층(500) 상부에 봉지막(600)을 포함할 수 있다. 또는, 도 3에서 하부전극층(200), 다층박막층(300), 상부전극층(400), 전극보호층(500) 및 열확산층(600)을 포함하고, 열확산층(600) 상부에 봉지막(700)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 봉지막(700)은, 유연 박막 봉지막이며, 유기전계발광다이오드 소자에 적용 가능한 물질이라면 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들어, 전극보호층(500)에서 언급한 고분자, 무기물 또는 이 둘을 포함할 수 있으며, 상기 고분자는, 실리콘계 고분자, 폴리이소프렌, 합성 고무, 천연고무, 폴리부타디엔, 폴리우레탄 및 이들의 유도체 중에서 선택된 1종 이상의 경화성 탄성고분자; 에폭시 수지 등을 포함할 수 있다. 상기 탄성 고분자는, 부타디엔-아크릴로니트릴 고무, 폴리실록산, 플루오로엘라스토머, 및 아크릴레이트 엘라스토머 및 티오콜(thiokol)합성고무 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 무기물은, 금속 또는 비금속 산화물, 질화물 등일 수 있고, 예를 들어, SiNx, SION, SiOx 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 무기물은, 상기 고분자와 혼합되어 유무기 복합막, 또는 별도의 박막층으로 형성되며, 예를 들어, 100 nm 내지 10 um ; 또는 1 um 내지 10 um의 두께의 박막 단독 또는 다른 박막과 복합적으로 적용될 수 있다.
봉지막(600)은, 투명하거나 불투명할 수 있고, 100 nm 내지 10 um ; 또는 1 내지 10 um 두께를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유기전계발광다이오드는, 상부발광 (top emitting organic light emitting diodes) 또는 하부발광 구조(bottom emitting organic light emitting diodes)일 수 있고, 상기 구조에 따라 각 층의 투명 및 불투명 정도를 조절하거나 반사막을 더 구성할 수 있다.
본 발명에 의한 유기전계발광다이오드 소자는, 디스플레이 장치, 다양한 전자 장치 등에 적용될 수 있으며, 예를 들어, 휴대폰 등의 이동 통신 단말기, 리모콘, 네비게이션, 게임기, 모니터, TV 등의 전자장치에 적용될 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 유기전계발광다이오드 소자의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 하부 기판 상에 하부전극층을 형성하는 단계; 하부전극층 상에, 전하주입층, 전하전달층 및 발광층을 포함하는 다층박막층을 형성하는 단계; 다층박막층 상에 상부전극층을 형성하는 단계; 상부전극층 상에 전극보호층을 형성하는 단계; 전극보호층 상에 열확산층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 상부전극층 상에 봉지막을 형성하는 단계; 상기 열확산층 상에 봉지막을 형성하는 단계; 또는 이 둘의 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 각 단계는, 증착법, 용액 공정(solvent process) 등을 이용하여, 박막 및/또는 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착, RF 스퍼터링, DC 스퍼터링, 전자선 증착법, 열증착법, 진공열증착, 원자층증착(ALD), 화학기상증착(CVD), 플라즈마 화학기상증착방법(PECVD), 전자빔(E-beam) 증착, 스핀 코팅, 딥 코팅, 롤(Roll) 코팅, 분사(Spray) 코팅, 그라비아(Gravure) 코팅, 닥터 블레이딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 열확산층을 형성하는 단계는, 진공 증착, RF 스퍼터링, DC 스퍼터링, 전자선 증착법, 열증착법, 화학기상증착(CVD), 원자층증착(ALD), 스핀코팅, 분사코팅 등을 이용하여 형성할 수 있고, 500 ℃내지 2000 ℃또는 1000 ℃내지 1500 ℃온도에서 박막 및/또는 패턴을 형성하고, 바람직하게는 박막을 형성할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
하부전극/전하주입층/전하전달층/발광층/상부전극층/전극보호층/열확산층
인듐틴옥사이드(ITO)가 코팅된 유리 기판을 초음파 세정하고 건조하였다. 상기 ITO 전극 상에 1,4,5,8,9,11-Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile(HATCN) 물질의 전하주입층을 100 nm 두께로 진공열증착 방법으로 형성하였다. 전하주입층 상부에 전하전달층을 500 nm 두께로 형성하였다. 다음으로, 상기 전하주입층 상부에 물질의 발광층을 200 nm 두께로 증착한 이후에 발광층 상부에 300 nm 두께의 전하전달층을 진공증착하였다. 전하전달층 상부에 LiF 전하주입층을 1 nm 두께로 진공증착하였다. 전하주입층 상부에 상부전극으로 Ag를 100 nm 두께로 진공 증착하였다. 다음으로, 상기 상부전극 상부에 HTL와 동일한 재료의 전극보호층을 진공 증착하고, 다음으로 Ag 열확산층을 진공열증착 방법으로 형성하였다. 전극보호층 및 열확산층의 두께는 각각 600 nm 및 5 nm이다.
실시예 2
하부전극/전하주입층/전하전달층/발광층/상부전극층/전극보호층/봉지재/열확산층
인듐틴옥사이드(ITO)가 코팅된 유리 기판을 초음파 세정하고 건조하였다. 상기 ITO 전극 상에 1,4,5,8,9,11-Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile(HATCN) 물질의 전하주입층을 100 nm 두께로 진공열증착 방법으로 형성하였다. 전하주입층 상부에 전하전달층을 500 nm 두께로 형성하였다. 다음으로, 상기 전하주입층 상부에 발광층을 200 nm 두께로 증착한 이후에 발광층 상부에 300 nm 두께의 전하전달층을 진공증착하였다. 전하전달층 상부에 LiF 전하주입층을 1 nm 두께로 진공증착하였다. 전하주입층 상부에 상부전극으로 Ag를 100 nm 두께로 진공 증착하였다. 다음으로, 상기 상부전극 상부에 HTL와 동일한 재료의 전극보호층을 진공 증착하고, 다음으로, 상기 상부전극 상부에 SiNx 물질의 봉지재를 플라즈마 화학기상증착방법(PECVD) 으로 형성하였다. 다음으로, 봉지재 상부에 Ag 열확산층을 진공 열증착방법으로 형성하였다. 전극보호층, 봉지재 및 열확산층의 두께는 각각 600 nm, 1000 nm 및 5 nm이다.
비교예 1
하부전극/전하주입층/전하전달층/발광층/상부전극층/전극보호층
열분산층을 포함하지 않을 뿐, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전계발광다이오드 소자를 제조하였다.
실시예 및 비교예의 유기전계발광다이오드 소자에 대한 시간에 따른 발광 휘도 변화를 측정하여 도 4에 나타내었다. 도 4를 살펴보면, 실시예 1 및 실시예 2에서 열확산층을 형성한 경우에 비교예 1에 비하여 발광 휘도가 더 높게 유지되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 이는 열확산층의 도입에 의해서 소자의 구동 시 발생하는 열을 효과적으로 해소하여 소자의 수명 향상에 도움을 주는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (11)

  1. 하부전극층 및 상부전극층;
    상기 하부전극층 및 상기 상부전극층 사이에 형성되고, 전하주입층, 전하전달층 및 발광층을 포함하는 다층박막층;
    상기 상부전극층 상에 형성된 전극보호층; 및
    상기 전극보호층 상에 형성된 열확산층;
    을 포함하고,
    상기 열확산층은, 투명한 금속 박막을 포함하고,
    상기 투명한 금속 박막의 두께는, 50 nm 이하이고,
    상기 열확산층은, Ni, Cu, Al, Zn, Pb, Mg, Au, Ag, Pt, W, Si, Ta 및 Li로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 것인,
    유기전계발광다이오드 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유기전계발광다이오드는, 상부발광 또는 하부발광 구조인 것인,
    유기전계발광다이오드 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열확산층의 광투과도는 50 % 이상인 것인,
    유기전계발광다이오드 소자.
  4. 하부전극층 및 상부전극층;
    상기 하부전극층 및 상기 상부전극층 사이에 형성되고, 전하주입층, 전하전달층 및 발광층을 포함하는 다층박막층;
    상기 상부전극층 상에 형성된 전극보호층;
    상기 전극보호층 상에 형성된 봉지막; 및
    상기 봉지막 상에 형성된 열확산층;
    을 포함하고,
    상기 열확산층은, 투명한 금속 박막을 포함하고,
    상기 투명한 금속 박막의 두께는, 50 nm 이하인 것인,
    유기전계발광다이오드 소자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 열확산층은, Ni, Cu, Al, Zn, Pb, Mg, Au, Ag, Pt, W, Si, Ta 및 Li로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 것인,
    유기전계발광다이오드 소자.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 열확산층은, 2종 이상의 금속을 포함하고, 하나의 금속 대 나머지 금속의 비율(몰비)은 1 : 1 내지 20인 것인,
    유기전계발광다이오드 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열확산층 상부에 형성된 봉지막;을 더 포함하는 것인,
    유기전계발광다이오드 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극보호층의 두께는, 10 nm 내지 10 ㎛이며,
    상기 전극보호층은, 상기 전하주입층, 상기 전하전달층 또는 이둘과 동일한 물질을 포함하는 것인,
    유기전계발광다이오드 소자.
  9. 하부 기판 상에 하부전극층을 형성하는 단계;
    상기 하부전극층 상에, 전하주입층, 전하전달층 및 발광층을 포함하는 다층박막층을 형성하는 단계;
    상기 다층박막층 상에 상부전극층을 형성하는 단계;
    상기 상부전극층 상에 전극보호층을 형성하는 단계; 및
    상기 전극보호층 상에 열확산층을 형성하는 단계;
    를 포함하는,
    제1항 또는 제4항의 유기전계발광다이오드 소자의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열확산층 상에 봉지막을 형성하는 단계; 또는 이 둘;을 더 포함하는,
    유기전계발광다이오드 소자의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 열확산층을 형성하는 단계는, 스퍼터링, 진공열증착, 화학기상증착(CVD), 플라즈마 화학기상증착방법(PECVD), 원자층증착(ALD), 스핀코팅 및 분사코팅으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 이용하는 것인,
    유기전계발광다이오드 소자의 제조방법.
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