KR19990081071A - 유기전계발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

유기전계발광소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

유기전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 기판과, 기판 위에 일방향으로 일정간격을 갖고 형성되는 다수개의 제 1 전극들과, 제 1 전극들을 포함한 기판 전면에 형성되고 하기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3:
(여기서, R은 알킬(alkyl)그룹, 아민(amine)그룹으로부터 선택된 물질, R1, R2, R3, R4, R5, R6은 H그룹, 알킬그룹으로부터 선택된 물질, R1, R2, R3, R4, R5, R6은 모두 동일하거나 동일하지 않음, X1, X2, X3, X4은 할로겐그룹, 메톡시그룹, 에톡시그룹으로부터 선택된 물질, X1, X2, X3, X4은 모두 동일하거나 동일하지 않음) 중 어느 한 화학식을 갖는 물질로 이루어진 접착층과, 접착층 위에 제 1 전극에 대해 수직한 방향으로 일정간격을 갖고 형성되는 다수개의 격벽들과, 격벽 양측의 접착층 위에 순차적으로 형성되는 유기전계발광층, 제 2 전극, 인캡슐레이션층으로 구성함으로써, 기판과 격벽과의 접착력을 향상시켜 소자의 수율을 증대시킬 수 있다.

Description

유기전계발광소자 및 그 제조방법
본 발명은 디스플레이 소자에 관한 것으로, 특히 유기전계발광소자(Organic Electroluminescence Device) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자중 하나로서 전계발광소자가 주목되고 있다.
이 전계발광소자는 사용하는 재료에 따라 무기전계발광소자와 유기전계발광소자로 크게 나뉘어진다.
무기전계발광소자는 일반적으로 발광부에 높은 전계를 인가하고 전자를 이 높은 전계중에서 가속하여 발광 중심으로 충돌시켜 이에 의해 발광 중심을 여기함으로써 발광하는 소자이다.
또한, 유기전계발광소자는 전자주입전극(cathode)과 정공주입전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광부내로 주입시켜 주입된 전자와 정공이 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
상기와 같은 동작원리를 갖는 무기전계발광소자는 높은 전계가 필요하기 때문에 구동전압으로서 100∼200V의 높은 전압을 필요로 하는 반면에 유기전계발광소자는 5∼20V정도의 낮은 전압으로 구동할 수 있다는 장점이 있어 연구가 활발하게 진행되고 있다.
또한, 유기전계발광소자는 넓은 시야각, 고속 응답성, 고 콘트라스트(contrast) 등의 뛰어난 특징을 갖고 있으므로 그래픽 디스플레이의 픽셀(pixel), 텔레비젼 영상 디스플레이나 표면광원(surface light source)의 픽셀로서 사용될 수 있으며, 얇고 가벼우며 색감이 좋기 때문에 차세대 평면 디스플레이에 적합한 소자이다.
이와 같은 용도로 사용되는 유기전계발광소자는 도 1에 도시된 바와 같이, 투명 기판(1) 위에 제 1 전극(2)들이 띠(stripe) 형태로 형성되고, 제 1 전극(2)들 위에 유기전계발광층(3) 및 제 2 전극(4)들이 띠 형태로 형성되며, 픽셀간의 전기적 절연을 위해 각 픽셀의 유기전계발광층(3) 및 제 2 전극(4)들 사이에는 격벽(5)들이 형성된 구조로 이루어진다.
여기서, 제 1 전극(2)과 제 2 전극(4)이 서로 수직으로 교차되는 매트릭스 형태로 이루어진다.
그러나, 이러한 구조를 갖는 유기전계발광소자를 제작할 때, 문제가 되는 것은 각 층간의 접착력(adhesion)이다.
이 접착력은 소자의 수율을 결정하는 중요한 요인이 되므로 각 층간의 접착력이 좋지 않으면 소자의 수율에 치명적인 영향을 미치게 된다.
접착력이 좋지 않은 원인은 여러 가지가 있겠지만 주요 원인은 성질이 다른 두 물질이 만나기 때문이다.
그러므로, 성질이 다른 두 물질을 완충시켜줄 수 있는 버퍼층을 그 물질들 사이에 삽입함으로써 접착력을 향상시키곤 하였다.
그러나, 도 1의 구조에서 격벽(5)과 기판(1), 격벽(5)과 제 1 전극(2) 사이의 접착력 문제는 여전히 해결되지 않고 있었다.
그 이유는 일반적으로 유기전계발광소자의 제 1 전극은 친수성을 띠는 ITO(Indium Tin Oxide)를 많이 사용하고, 기판 역시 친수성을 띠는 글래스(glass)를 많이 사용하는데, 이들 위에 형성되는 격벽은 소수성을 띠는 폴리머를 사용하고 있기 때문이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 기판의 표면이 친수성인 경우에 그 위에 형성되는 격벽은 도 2b에 도시된 바와 같이, 기판과 만나는 계면 부분(가부분)이 안쪽으로 파여지게 형성되어 원하던 모양의 격벽이 형성되지 않는다.
이는 격벽과 기판의 성질이 달라 접착력이 좋지 않기 때문에 일어나는 현상이다.
이런 현상은 격벽 위에 형성되는 층들에도 영향을 주어 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 유기전계발광층의 형성이 제대로 이루어지지 않아 제 1 전극과 제 2 전극이 직접 만나는 현상이 나타나고, 또한 원하던 격벽이 모양이 형성되지 않으므로 이웃하는 제 2 전극간에 쇼트(short)현상이 나타나서 픽셀간에 전기 절연이 되지 않는다.
종래 기술에 따른 유기전계발광소자에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
기판과 격벽, 제 1 전극과 격벽 사이의 접착력이 좋지 않아 격벽의 형성이 제대로 이루어지지 않아 소자의 수율이 저하된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간단한 방법으로 기판과 격벽, 제 1 전극과 격벽 사이의 접착력을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 유기전계발광소자를 보여주는 도면
도 2a는 친수성을 띠는 기판 표면을 보여주는 도면
도 2b는 친수성을 띠는 기판 위에 형성된 격벽을 보여주는 사진
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조공정을 보여주는 공정단면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 글래스 기판 12 : 제 1 전극
13 : 접착층 14 : 격벽
15 : 유기전계발광층 16 : 제 2 전극
17 : 인캡슐레이션층
본 발명에 따른 유기전계발광소자 및 그 제조방법의 주요특징은 제 1 전극이 형성된 기판을 친수성 기능기와 반응하는 기능기를 적어도 하나 이상 갖는 물질, 소수성 기능기를 적어도 하나 이상 갖는 물질, 그들 두 기능기를 모두 갖는 물질 중 어느 한 물질로 표면 처리하는데 있다.
본 발명의 다른 특징은 제 1 전극, 유기전계발광층, 제 2 전극으로 이루어진 다수개의 픽셀들을 갖는 유기전계발광소자에서, 기판과, 픽셀간의 전기적 절연을 위해 기판 및 제 1 전극 위에 형성되는 격벽과, 기판과 격벽, 제 1 전극과 격벽 사이에 형성되고 친수성 기능기와 반응하는 기능기를 적어도 하나 이상 갖는 물질, 소수성 기능기를 적어도 하나 이상 갖는 물질, 그들 두 기능기를 모두 갖는 물질 중 어느 하나로 이루어진 접착층으로 구성되는데 있다.
본 발명의 또 다른 특징은 기판과, 기판 위에 일방향으로 일정간격을 갖고 형성되는 다수개의 제 1 전극들과, 제 1 전극들을 포함한 기판 전면에 형성되고 친수성 기능기와 반응하는 기능기를 적어도 하나 이상 갖는 물질, 소수성 기능기를 적어도 하나 이상 갖는 물질, 그들 두 기능기를 모두 갖는 물질 중 어느 하나로 이루어진 접착층과, 접착층 위에 제 1 전극에 대해 수직한 방향으로 일정간격을 갖고 형성되는 다수개의 격벽들과, 격벽 양측의 접착층 위에 형성되는 유기전계발광층과, 유기전계발광층 위에 형성되는 제 2 전극과, 제 2 전극을 포함한 전면에 형성되는 인캡슐레이션층으로 구성되는데 있다.
본 발명의 또 다른 특징은 글래스(glass) 기판과, 글래스 기판 위에 일방향으로 일정간격을 갖고 형성되며 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진 다수개의 제 1 전극들과, 제 1 전극들을 포함한 기판 전면에 형성되고 하기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3:
(여기서, R은 알킬(alkyl)그룹, 아민(amine)그룹으로부터 선택된 물질,
R1, R2, R3, R4, R5, R6은 H그룹, 알킬그룹으로부터 선택된 물질,
R1, R2, R3, R4, R5, R6은 모두 동일하거나 동일하지 않음,
X1, X2, X3, X4은 할로겐그룹, 메톡시그룹, 에톡시그룹으로부터 선택된 물질,
X1, X2, X3, X4은 모두 동일하거나 동일하지 않음)
중 어느 한 화학식을 갖는 물질로 이루어진 접착층과, 접착층 위에 제 1 전극에 대해 수직한 방향으로 일정간격을 갖고 형성되며 포토레지스트로 이루어진 다수개의 격벽들과, 격벽 양측의 접착층 위에 형성되는 유기전계발광층과, 유기전계발광층 위에 형성되는 제 2 전극과, 제 2 전극을 포함한 전면에 형성되는 인캡슐레이션층으로 구성되는데 있다.
본 발명의 또 다른 특징은 기판 위에 일방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 제 1 전극들을 형성하는 제 1 스텝과, 제 1 전극들을 포함한 기판 전면에 하기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3:
(여기서, R은 알킬(alkyl)그룹, 아민(amine)그룹으로부터 선택된 물질,
R1, R2, R3, R4, R5, R6은 H그룹, 알킬그룹으로부터 선택된 물질,
R1, R2, R3, R4, R5, R6은 모두 동일하거나 동일하지 않음,
X1, X2, X3, X4은 할로겐그룹, 메톡시그룹, 에톡시그룹으로부터 선택된 물질,
X1, X2, X3, X4은 모두 동일하거나 동일하지 않음)
중 어느 한 화학식을 갖는 물질로 이루어진 접착층을 형성하는 제 2 스텝과, 접착층 위에 제 1 전극에 대해 수직한 방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 격벽들을 형성하는 제 3 스텝과, 격벽들을 포함한 전면에 유기전계발광층 및 제 2 전극을 순차적으로 형성하는 제 4 스텝과, 제 2 전극을 포함한 전면에 인캡슐레이션층을 형성하는 제 5 스텝으로 이루어지는데 있다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 유기전계발광소자 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 개념은 친수성 기판의 표면을 소수성으로 만들기 위하여 친수성 기능기와 반응하는 기능기를 적어도 하나 이상 갖는 물질, 소수성 기능기를 적어도 하나 이상 갖는 물질, 그들 두 기능기를 모두 갖는 물질 중 어느 한 물질로 표면 처리하여 기판과 격벽 사이, 제 1 전극과 격벽 사이의 접착력을 향상시키는데 있다.
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조공정을 보여주는 공정단면도로서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 글래스(glass) 기판(11) 위에 ITO(Indium Tin Oxide) 물질을 형성하고, 이 ITO 물질을 패터닝하여 일방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 제 1 전극(12)을 띠(stripe) 형태로 형성한다.
이어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제 1 전극(12)을 포함한 글래스 기판(11) 전면에 하기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3:
(여기서, R은 알킬(alkyl)그룹, 아민(amine)그룹으로부터 선택된 물질,
R1, R2, R3, R4, R5, R6은 H그룹, 알킬그룹으로부터 선택된 물질,
R1, R2, R3, R4, R5, R6은 모두 동일하거나 동일하지 않음,
X1, X2, X3, X4은 할로겐그룹, 메톡시그룹, 에톡시그룹으로부터 선택된 물질,
X1, X2, X3, X4은 모두 동일하거나 동일하지 않음)
중 어느 한 화학식을 갖는 물질로 이루어진 접착층(13)을 형성한다.
여기서, 접착층(13)으로 사용되는 물질은 상기에 나열된 물질 이외에도 친수성 기능기와 반응하는 기능기를 적어도 하나 이상 갖는 물질, 소수성 기능기를 적어도 하나 이상 갖는 물질, 그들 두 기능기를 모두 갖는 물질 등도 가능하다.
이처럼, 상기와 같은 물질들로 접착층(13)을 형성하는 이유는 다음 공정에서 형성될 격벽과의 접착력을 향상시키기 위해서이다.
즉, 글래스 기판(11)과 제 1 전극(12)의 표면은 친수성을 띠므로 소수성을 띠는 격벽과의 접착력이 떨어지게 된다.
왜냐하면, 앞서 설명한 바와 같이 접촉되는 두 층간의 성질이 다르기 때문이다.
그러므로, 글래스 기판(11)과 제 1 전극(12)의 표면을 격벽과 동일한 성질을 갖는 소수성으로 만들기 위하여 상기의 화학식을 갖는 물질들로 표면 처리를 하게 되면 격벽 물질의 기능기들과 글래스 기판(11), 제 1 전극(12) 표면의 기능기들과의 결합력이 좋아져 결국 격벽과의 접착력이 향상된다.
여기서, 기판을 소수성으로 표면 처리하는 방법은 화학적 표면 처리방법이나 또는 물리적 표면 처리방법으로 할 수 있다.
화학적 표면 처리방법은 상기 화학식 1 또는 화학식 2를 갖는 물질을 사용하는 경우에 해당되는 방법으로, 다음 3가지의 경우가 가능하다.
첫째, 상기 화학식 1 또는 화학식 2를 갖는 물질 용액에 제 1 전극(12)이 형성된 글래스 기판(11)을 담근후, 열 등을 가하여 건조(dry)시킨다.
둘째, 제 1 전극(12)이 형성된 글래스 기판(11) 위에 상기 화학식 1 또는 화학식 2를 갖는 물질을 스핀 코팅(spin-coating)한 후, 열 등을 가하여 건조시킨다.
셋째, 진공 오븐(oven)에서 상기 화학식 1 또는 화학식 2를 갖는 물질을 증기(fume)로 만든 후, 그 증기 분위기에 제 1 전극(12)이 형성된 글래스 기판(11)을 노출시킨다.
그리고, 물리적 표면 처리방법은 상기 화학식 3을 갖는 물질을 사용하는 경우에 해당되는 방법으로, 상기 화학식 3을 갖는 물질을 플라즈마로 만들어 그 플라즈마에 제 1 전극(12)이 형성된 글래스 기판(11)을 노출시킨다.
이와 같은 방법으로 형성되는 접착층(13)의 두께는 얇을수록 좋으나, 약 5Å∼500Å 정도면 적당하다.
그리고, 도 3c에 도시된 바와 같이, 픽셀간의 전기적 절연을 위해 접착층(13) 위에 제 1 전극(12)에 대해 수직한 방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 격벽(14)들을 형성한다.
이어, 도 3d에 도시된 바와 같이, 격벽(14)을 포함한 전면에 정공주입수송층, 발광층, 전자주입수송층 등으로 이루어진 유기전계발광층(15)과 제 2 전극(16)을 순차적으로 형성함으로써, 격벽(14)을 사이에 두고 격벽(14) 양측에 유기전계발광층(15) 및 제 2 전극(16)이 분리되어 픽셀레이션이 이루어지도록 한다.
그리고, 제 2 전극(16)을 포함한 전면에 보호막, 흡습막, 방습막 등으로 이루어진 인캡슐레이션(encapsulation)층(17)을 형성하여 유기전계발광소자를 제작한다.
본 발명에 따른 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
제 1 전극이 형성된 기판 표면을 소수성으로 표면 처리함으로써, 격벽과의 접착력을 향상시켜 소자의 수율을 증대시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 제 1 전극, 유기전계발광층, 제 2 전극으로 이루어진 다수개의 픽셀들을 갖는 유기전계발광소자에서,
    기판;
    상기 픽셀간의 전기적 절연을 위해 상기 기판 및 제 1 전극 위에 형성되는 격벽; 그리고,
    상기 기판과 격벽, 상기 제 1 전극과 격벽 사이에 형성되고, 친수성 기능기와 반응하는 기능기를 적어도 하나 이상 갖는 물질, 소수성 기능기를 적어도 하나 이상 갖는 물질, 그들 두 기능기를 모두 갖는 물질 중 어느 하나로 이루어진 접착층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 접착층은 하기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3:
    (여기서, R은 알킬(alkyl)그룹, 아민(amine)그룹으로부터 선택된 물질,
    R1, R2, R3, R4, R5, R6은 H그룹, 알킬그룹으로부터 선택된 물질,
    R1, R2, R3, R4, R5, R6은 모두 동일하거나 동일하지 않음,
    X1, X2, X3, X4은 할로겐그룹, 메톡시그룹, 에톡시그룹으로부터 선택된 물질,
    X1, X2, X3, X4은 모두 동일하거나 동일하지 않음)
    중 어느 한 화학식을 갖는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 접착층의 두께는 5Å∼500Å인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  4. 기판;
    상기 기판 위에 일방향으로 일정간격을 갖고 형성되는 다수개의 제 1 전극들;
    상기 제 1 전극들을 포함한 기판 전면에 형성되고, 친수성 기능기와 반응하는 기능기를 적어도 하나 이상 갖는 물질, 소수성 기능기를 적어도 하나 이상 갖는 물질, 그들 두 기능기를 모두 포함하는 물질 중 어느 하나로 이루어진 접착층;
    상기 접착층 위에 상기 제 1 전극에 대해 수직한 방향으로 일정간격을 갖고 형성되는 다수개의 격벽들;
    상기 격벽 양측의 접착층 위에 형성되는 유기전계발광층;
    상기 유기전계발광층 위에 형성되는 제 2 전극; 그리고,
    상기 제 2 전극을 포함한 전면에 형성되는 인캡슐레이션층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 접착층은 하기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3:
    (여기서, R은 알킬(alkyl)그룹, 아민(amine)그룹으로부터 선택된 물질,
    R1, R2, R3, R4, R5, R6은 H그룹, 알킬그룹으로부터 선택된 물질,
    R1, R2, R3, R4, R5, R6은 모두 동일하거나 동일하지 않음,
    X1, X2, X3, X4은 할로겐그룹, 메톡시그룹, 에톡시그룹으로부터 선택된 물질,
    X1, X2, X3, X4은 모두 동일하거나 동일하지 않음)
    중 어느 한 화학식을 갖는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 접착층의 두께는 5Å∼500Å인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  7. 글래스(glass) 기판;
    상기 글래스 기판 위에 일방향으로 일정간격을 갖고 형성되며, ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진 다수개의 제 1 전극들;
    상기 제 1 전극들을 포함한 기판 전면에 형성되고, 하기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3:
    (여기서, R은 알킬(alkyl)그룹, 아민(amine)그룹으로부터 선택된 물질,
    R1, R2, R3, R4, R5, R6은 H그룹, 알킬그룹으로부터 선택된 물질,
    R1, R2, R3, R4, R5, R6은 모두 동일하거나 동일하지 않음,
    X1, X2, X3, X4은 할로겐그룹, 메톡시그룹, 에톡시그룹으로부터 선택된 물질,
    X1, X2, X3, X4은 모두 동일하거나 동일하지 않음)
    중 어느 한 화학식을 갖는 물질로 이루어진 접착층;
    상기 접착층 위에 상기 제 1 전극에 대해 수직한 방향으로 일정간격을 갖고 형성되며, 포토레지스트로 이루어진 다수개의 격벽들;
    상기 격벽 양측의 접착층 위에 형성되는 유기전계발광층;
    상기 유기전계발광층 위에 형성되는 제 2 전극; 그리고,
    상기 제 2 전극을 포함한 전면에 형성되는 인캡슐레이션층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 접착층의 두께는 5Å∼500Å인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  9. 기판 위에 일방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 제 1 전극들을 형성하는 제 1 스텝;
    상기 제 1 전극들을 포함한 기판 전면에 하기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3:
    (여기서, R은 알킬(alkyl)그룹, 아민(amine)그룹으로부터 선택된 물질,
    R1, R2, R3, R4, R5, R6은 H그룹, 알킬그룹으로부터 선택된 물질,
    R1, R2, R3, R4, R5, R6은 모두 동일하거나 동일하지 않음,
    X1, X2, X3, X4은 할로겐그룹, 메톡시그룹, 에톡시그룹으로부터 선택된 물질,
    X1, X2, X3, X4은 모두 동일하거나 동일하지 않음)
    중 어느 한 화학식을 갖는 물질로 이루어진 접착층을 형성하는 제 2 스텝;
    상기 접착층 위에 상기 제 1 전극에 대해 수직한 방향으로 일정간격을 갖는 다수개의 격벽들을 형성하는 제 3 스텝;
    상기 격벽들을 포함한 전면에 유기전계발광층 및 제 2 전극을 순차적으로 형성하는 제 4 스텝; 그리고,
    상기 제 2 전극을 포함한 전면에 인캡슐레이션층을 형성하는 제 5 스텝으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 기판은 글래스(glass)로 이루어지고, 제 1 전극은 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어지며, 격벽은 포토레지스트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 스텝은
    상기 화학식 1 또는 화학식 2를 갖는 물질 용액에 상기 기판을 담근후 건조(dry)시키는 스텝, 상기 기판 위에 상기 화학식 1 또는 화학식 2를 갖는 물질를 스핀 코팅(spin-coating)한 후 건조시키는 스텝, 상기 기판을 상기 화학식 1 또는 화학식 2를 갖는 물질로 이루어진 증기에 노출시키는 스텝, 상기 기판을 상기 화학식 3을 갖는 물질로 이루어진 플라즈마에 노출시키는 스텝 중 어느 한 스텝을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자 제조방법.
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