KR20020015664A - 개선된 방열 구조물이 있는 유기 전기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라스틱 재료로 제조된 기판 및 이 기판보다 열전도도가 높은 하나 이상의 방열층을 포함하는 기부 구조물, 및 이 기부 구조물 상의 하나 이상의 유기 전기 발광 소자를 포함하는 유기 전기 발광 소자에 관한 것이다.

Description

개선된 방열 구조물이 있는 유기 전기 발광 소자{Organic Electroluminescence Device with an Improved Heat Radiation Structure}
본 발명은 유기 전기 발광 소자, 보다 구체적으로는 개선된 방열 구조물이 있는 유기 전기 발광 소자에 관한 것이다.
전기 발광 소자는 무기 전기 발광 소자와 유기 전기 발광 소자로 분류된다. 유기 전기 발광 소자는 낮은 전압 구동, 높은 휘도 및 3원색 발광의 관점에서 무기 전기 발광 소자보다 유리하다. 유기 전기 발광 소자를 플랫 패널 디스플레이 및 표면 광원에 적용하기 위해 적극적인 개발하고 있다.
도 1은 종래 전기 발광 소자의 부분 단면 정면도이다. 종래 전기 발광 소자는 다음과 같은 구조를 가진다. 양극층 (6)은 유리 기판 (20) 위에 놓인다. 정공 수송층 (7)은 양극층 (6) 위에 놓인다. 발광층 (8)은 정공 수송층 (7) 위에 놓인다. 전자 수송층 (9)는 발광층 (8) 위에 놓인다. 음극층 (10)은 전자 수송층 (9) 위에 놓인다.
유기 재료가 정공 수송층 (7), 발광층 (8) 및 전자 수송층 (9)에 이용될 수 있다. 정공은 양극층 (6)으로부터 발광층 (8)로 삽입된다. 전자는 음극층 (10)으로부터 발광층 (8)로 삽입된다. 삽입된 정공 및 전자는 발광층 (8)에서 재결합하여 발광을 유발한다.
정공 수송층 (7), 발광층 (8) 및 전자 수송층 (9)에 이용될 수 있는 일부 유기 재료는 약 100℃의 저온에서 점착성 및 결정성을 나타낸다. 유기 전기 발광 소자가 약 수백 mA/㎠의 전류 밀도에서 구동될 경우, 국소 열 발생이 유발되어 유기 전기 발광 소자의 특성 또는 성능을 악화시킨다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 다음과 같은 제안이 종래에 제시되었다. 일본 특허 공개 제5-129082호에는 열전도도가 높은 금속 산화물을 유리 기판에 첨가하여 유리 기판의 열전도도를 개선시키는 것에 대해 개시되어 있다. 일본 특허 공개 제10-144468호에는 그의 높은 열전도도 때문에 사파이어 기판 또는 석영 기판을 사용하는 것에 대해 개시되어 있다. 일본 특허 공개 제7-111192호 및 제10-275681호에는 소자의 방열 특성을 개선시키기 위하여 음극 상에 방열층을 제공하는 것에 대해 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제10-144469호, 제10-214683호 및 제2000-48951호에는 플라스틱 기판 상에 유기 전기 발광 소자를 제공하는 것에 대해 개시되어 있다. 플라스틱 기판은 내충격성, 경량 및 감소된 두께의 측면에서 유리 기판보다 우수하다. 따라서, 플라스틱 기판은 모빌 터미널 디스플레이(mobile terminal display) 및 플렉서블 디스플레이(flexible display)에 대한 적용을 위한 유기 전기 발광 소자용 탑재 기판으로서 유리 기판보다 적합하다. 이러한 이유로 인해 플라스틱 기판이 매혹적이다.
그러나, 플라스틱 기판은 유리 기판보다 열전도도가 작아, 플라스틱 기판이 있는 유기 전기 발광 소자가 유리 기판이 있는 유기 전기 발광 소자보다 방열 특성이 열등하다. 유리 기판이 있는 유기 전기 발광 소자와 비교하였을 때, 플라스틱 기판이 있는 유기 전기 발광 소자는 비교적 낮은 구동 전류 밀도를 특징으로 하는 점에서 열등하듯 하다.
따라서, 플라스틱 기판이 있는 유기 전기 발광 소자는 특성의 악화를 막기위한 구동 전류 밀도 상한치가 유리 기판이 있는 유기 전기 발광 소자보다 낮다. 유기 전기 발광 소자의 휘도는 구동 전류 밀도에 따라 좌우된다. 유기 전기 발광 소자의 최대 휘도는 특성의 악화를 막기 위한 구동 전류 밀도 상한치에 의해 제한된다. 따라서, 플라스틱 기판이 있는 유기 전기 발광 소자는 유리 기판이 있는 유기 전기 발광 소자보다 최대 휘도가 낮다. 따라서, 플라스틱 기판이 있는 유기 전기 발광 소자는 유리 기판이 있는 유기 전기 발광 소자보다 연속 구동 조건 하에서 수명이 짧다.
유기 전기 발광 소자의 음극 상의 방열층은 방열 효과를 제공하나, 플라스틱을 사용하였을 때의 상기 문제점을 해결하기에는 불충분하다.
이러한 상황에서, 상기 문제점이 없는, 플라스틱 기판 및 개선된 방열 구조물이 있는 신규한 유기 전기 발광 소자가 개발된다면 바람직할 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제점이 없는, 플라스틱 기판 및 개선된 방열 구조물이 있는 신규한 유기 전기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 과도한 국소 온도 상승을 억제하는, 플라스틱 기판 및 개선된 방열 구조물이 있는 신규한 유기 전기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 높은 최대 휘도를 허용하는, 플라스틱 기판 및 개선된 방열 구조물이 있는 신규한 유기 전기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 연속 구동 조건 하에서 수명이 긴, 플라스틱 기판 및 개선된 방열 구조물이 있는 신규한 유기 전기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 내충격성이 우수한, 플라스틱 기판 및 개선된 방열 구조물이 있는 신규한 유기 전기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 경량이란 점에서 우수한, 플라스틱 기판 및 개선된 방열 구조물이 있는 신규한 유기 전기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 감소된 두께라는 점에서 우수한, 플라스틱 기판 및 개선된 방열 구조물이 있는 신규한 유기 전기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 모빌 터미널 디스플레이 및 플렉서블 디스플레이용으로 적합한, 플라스틱 기판 및 개선된 방열 구조물이 있는 신규한 유기 전기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 문제점이 없는, 플라스틱 기판이 있는 유기 전기 발광 소자의 신규한 방열 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 과도한 국소 온도 상승을 억제하는, 플라스틱 기판이 있는 유기 전기 발광 소자의 신규한 방열 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 높은 최대 휘도를 허용하는, 플라스틱 기판이 있는 유기 전기 발광 소자의 신규한 방열 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 연속 구동 조건 하에서 긴 수명을 허용하는, 플라스틱 기판이 있는 유기 전기 발광 소자의 신규한 방열 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명은 플라스틱 재료로 제조된 기판 및 기판보다 열전도도가 높은 하나 이상의 방열층을 포함하는 기부 구조물, 및 이 기부 구조물 상의 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물을 포함하는 유기 전기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특성 및 장점은 하기 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 종래 전기 발광 소자의 부분 단면 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제1 실시태양으로 플라스틱 기판 및 개선된 방열 구조물이 있는 신규한 제1 전기 발광 소자의 부분 단면 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제2 실시태양으로 플라스틱 기판 및 개선된 방열 구조물이 있는 신규한 제2 전기 발광 소자의 부분 단면 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제3 실시태양으로 플라스틱 기판 및 개선된 방열 구조물이 있는 신규한 제3 전기 발광 소자의 부분 단면 정면도이다.
<부호의 설명>
1, 20.: 기판, 2.: 피복층
3.: 기체 차단층, 4.: 방열층
5, 12.: 절연층, 6.: 양극층
7.: 정공 수송층, 8.: 발광층
9.: 전자 수송층, 10.: 음극층
본 발명의 제1 측면은 플라스틱 재료로 제조된 기판 및 기판보다 열전도도가 높은 하나 이상의 방열층을 포함하는 기부 구조물, 및 이 기부 구조물 상의 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물을 포함하는 유기 전기 발광 소자에 관한 것이다.
하나 이상의 방열층이 기판과 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 하나 이상의 방열층이 산화물을 포함함을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 하나 이상의 방열층이 질화물을 포함함을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 하나 이상의 방열층이 열전도성 및 전기전도성 재료를 포함함을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물이 기부 구조물 상의 단일 유기 전기 발광 소자를 포함함을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물이 기부 구조물 상의 유기 전기 발광 소자를 다수 포함함을 특징으로 하고, 유기 전기 발광 소자가 기부 구조물 상의 단리층에 의해 서로 단리되는 것이 바람직하다.
또한, 단리층이 유기 전기 발광 소자의 양극층보다 두꺼운 것이 바람직하다. 단리층이 기판보다 열전도도가 높아, 방열층 이외에 단리층이 방열체로서 작용한다.
또한, 기부 구조물이 하나 이상의 기체 차단층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
방열층은 과도한 국소 온도 상승을 억제한다. 방열층은 높은 최대 휘도를 허용한다. 방열층은 연속 구동 조건 하에서 긴 수명을 허용한다. 플라스틱 기판은 내충격성이 우수하다. 또한, 플라스틱 기판은 경량이란 점에서 우수하다. 유기 전기 발광 소자는 감소된 두께라는 점에서 우수하다. 유기 전기 발광 소자는 모빌 터미널 디스플레이 및 플렉서블 디스플레이용으로 적합하다.
본 발명의 제2 측면은 기부 구조물 및 이 기부 구조물 상의 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물을 포함하되, 기부 구조물이 플라스틱 재료로 제조된 기판, 및 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물과 기판 사이에 개재된 하나 이상의 방열층을 포함하는 유기 전기 발광 소자에 관한 것이다.
하나 이상의 방열층이 기판보다 열전도도가 높은 것이 바람직하다.
또한, 하나 이상의 방열층이 산화물을 포함함을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 하나 이상의 방열층이 질화물을 포함함을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 하나 이상의 방열층이 열전도성 및 전기전도성 재료를 포함함을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물이 기부 구조물 상의 단일 유기 전기 발광 소자를 포함함을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물이 기부 구조물 상의 유기 전기 발광 소자를 다수 포함함을 특징으로 하고, 유기 전기 발광 소자가 기부 구조물 상의 단리층에 의해 서로 단리되는 것이 바람직하다.
또한, 단리층이 유기 전기 발광 소자의 양극층보다 두꺼운 것이 바람직하다. 단리층이 기판보다 열전도도가 높아, 방열층 이외에 단리층이 방열체로 작용한다.
또한, 기부 구조물이 하나 이상의 기체 차단층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 제2 측면은 본 발명의 제1 측면과 관련하여 상기한 동일한 특성을 갖는다.
제1 실시태양
본 발명에 따른 제1 실시태양에서는 도면을 참고하여 상세하게 설명할 것이다. 도 2는 본 발명에 따른 제1 실시태양으로 플라스틱 기판 및 개선된 방열 구조를 갖는 신규한 제1 전기 발광 소자의 부분 단면 정면도이다.
신규한 제1 전기 발광 소자는 플라스틱 기판 (1) 위에 제공된다. 기체 차단층 (3)은 플라스틱 기판 (1)로부터 수분과 휘발성 물질이 확산되는 것을 방지하도록 플라스틱 기판 (1)의 바닥면에 놓인다. 피복층 (2)는 기체 차단층 (3)을 손상으로부터 보호하도록 기체 차단층 (3) 아래에 놓인다. 방열층 (4)는 플라스틱 기판 (1)의 상부면에 놓인다. 절연층 (5)는 방열층 (4) 위에 놓인다. 양극층 (6)은 절연층 (5) 위에 놓인다. 정공 수송층 (7)은 양극층 (6) 위에 놓인다. 발광층 (8)은 정공 수송층 (7) 위에 놓인다. 전자 수송층 (9)는 발광층 (8) 위에 놓인다. 음극층 (10)은 전자 수송층 (9) 위에 놓인다.
따라서, 상기 전기 발광 소자는 기부 영역 및 소자 영역을 포함하며, 기부 영역은 플라스틱 기판 (1) 및 방열층 (4)를 포함한다. 소자 영역은 양극층 (6), 정공 수송층 (7), 발광층 (8), 전자 수송층 (9) 및 음극층 (10)을 포함한다. 기부 영역은 필수적으로 플라스틱 기판 (1) 및 방열층 (4)를, 임의로 기체 차단층 (3), 피복층 (2) 및 절연층 (5)를 포함한다. 방열층 (4)는 플라스틱 기판 (1)과 소자 영역 사이에 삽입될 필요가 있다.
변형적으로, 기체 차단층 (3)은 플라스틱 기판 (1)의 상부면에 제공될 수 있다. 또한, 기체 차단층 (3)은 플라스틱 기판 (1)의 상부면과 바닥면 둘다에 제공될 수 있다. 플라스틱 기판 (1)로부터 수분이 확산되는 문제점이 실질적으로 없다면, 기체 차단층 (3)과 피복층 (2)를 제공하지 않는 것도 가능하다. 방열층 (4)와 양극층 (6) 사이에 전기적 절연이 불필요하다면, 절연층 (5)를 제공하지 않는 것도 가능하다.
플라스틱 기판 (1)은 다양한 플라스틱 재료, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리카르보네이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 플루오로 수지, 폴리프로필렌, 폴리이미드 수지 및 에폭시 수지로 제조될 수 있다. 플라스틱 기판 (1)의 두께는 임의적이지만, 0.05 mm 내지 1mm의 범위가 바람직하다. 플라스틱 기판 (1)이 10％ 이상의 가시광선 투과율을 갖는 것이 바람직하다.
기체 차단층 (3)의 재료로는, 다양한 재료, 예를 들어 SiOX, Al2O3및 SiON을 이용할 수 있다. 기체 차단층 (3)은 다양한 방법, 예를 들어 진공 증착 방법, 스퍼터링 방법 및 이온-플레이팅 방법에 의해 기판 (1)에 형성시킬 수 있다. 기체 차단층 (3)의 두께는 기판 (1)의 수분 투과율이 2 g m-2일 atm 이하이도록 결정될 수 있다. 또한, TiO2를 피복층 (2)에 이용할 수 있다.
방열층 (4)는 기판 (1)과 소자 영역 사이에 제공된다. 방열층 (4)는 플라스틱 기판 (1)보다 열전도도가 높은 재료로 제조된다. 방열층 (4)의 열전도도가 플라스틱 기판 (1)의 열전도도보다 한 차수 이상 높은 것이 바람직하다. 플라스틱 기판 (1)을 열전도도가 0.2 W/mㆍK인 폴리카르보네이트로 제조한다면, 예를 들어 Ag, Au, Al, SiC, BeO, AlN, Al2O3를 이용하는 것이 바람직하다. 방열층 (4)는 다양한 방법, 예를 들어 진공 증착 방법, 이온 스퍼터링 방법 및 이온-플레이팅 방법에 의해 기판 (1) 상에 형성시킬 수 있다.
절연층 (5)는 다양한 재료로 제조될 수 있으며, 예를 들어 SiOX, Al3N4및 Al2O3를 이용할 수 있다. 절연층 (5)는 다양한 방법, 예를 들어 진공 증착 방법, 스퍼터링 방법 및 이온-플레이팅 방법에 의해 방열층 (4) 상에 형성시킬 수 있다.
상기한 바와 같이, 전기 발광 소자는 소자 영역 및 기부 영역을 포함한다.소자 영역은 양극층 (6), 정공 수송층 (7), 발광층 (8), 전자 수송층 (9) 및 음극층 (10)을 포함한다. 소자 영역의 이러한 구조는 전기 발광 소자로서 기능하는 어떠한 이용가능한 구조로도 변형될 수 있다. 본 발명은 피복층 (2), 기체 차단층 (3), 플라스틱 기판 (1), 방열층 (4) 및 절연층 (5)를 포함하는 것으로 기부 영역을 개선시킨다. 기부 영역의 구조 또한 방열층 (4)가 플라스틱 기판 (1)과 소자 영역 사이에 삽입되는 한 다른 이용가능한 구조로 변형될 수 있다. 즉, 기체 차단층 (3), 피복층 (2) 및 절연층 (5)를 제공하는 것은 임의적일 수 있다. 예를 들어, 하기의 발광 구조를 이용할 수 있다.
제1 발광 구조는 다음과 같다. 바닥 피복층을 플라스틱 기판의 바닥면에 제공한다. 상부 피복층을 플라스틱 기판의 상부면에 제공한다. 방열층을 상부 피복층의 아래에 제공한다. 소자 영역을 방열층 위에 제공한다.
제2 발광 구조는 다음과 같다. 바닥 피복층을 플라스틱 기판의 바닥면에 제공한다. 상부 피복층을 플라스틱 기판의 상부면에 제공한다. 방열층을 상부 피복층의 위에 제공한다. 절연층을 방열층 위에 제공한다. 소자 영역을 절연층 위에 제공한다.
제3 발광 구조는 다음과 같다. 바닥 피복층을 기체 차단층의 바닥면에 제공한다. 기체 차단층을 플라스틱 기판의 바닥면에 제공한다. 상부 피복층을 플라스틱 기판의 상부면에 제공한다. 방열층을 상부 피복층 위에 제공한다. 소자 영역을 방열층 위에 제공한다.
제4 발광 구조는 다음과 같다. 바닥 피복층을 기체 차단층의 바닥면에 제공한다. 기체 차단층을 플라스틱 기판의 바닥면에 제공한다. 상부 피복층을 플라스틱 기판의 상부면에 제공한다. 방열층을 상부 피복층 위에 제공한다. 절연층을 방열층 위에 제공한다. 소자 영역을 절연층 위에 제공한다.
제5 발광 구조는 다음과 같다. 바닥 피복층을 바닥 기체 차단층의 바닥면에 제공한다. 바닥 기체 차단층을 플라스틱 기판의 바닥면에 제공한다. 상부 기체 차단층을 플라스틱 기판의 상부면에 제공한다. 상부 피복층을 상부 기체 차단층의 상부면에 제공한다. 방열층을 상부 피복층 위에 제공한다. 소자 영역을 방열층 위에 제공한다.
제6 발광 구조는 다음과 같다. 바닥 피복층을 바닥 기체 차단층의 바닥면에 제공한다. 바닥 기체 차단층을 플라스틱 기판의 바닥면에 제공한다. 상부 기체 차단층을 플라스틱 기판의 상부면에 제공한다. 상부 피복층을 상부 기체 차단층의 상부면에 제공한다. 방열층을 상부 피복층 위에 제공한다. 절연층을 방열층 위에 제공한다. 소자 영역을 절연층 위에 제공한다.
양극층 (6)은 정공 수송층 (7)로 정공 주입을 가능하게 하는 전도성 재료로 제조된다. 발광 광선이 플라스틱 기판 (1)을 통해 나오면, 이 발광 광선은 양극층 (6)을 통해 전달되며, 이로 인해 양극층 (6)은 10％ 이상의 가시광선 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 다양한 투과성 전도성 재료, 예컨대 산화주석 및 SnO2를 이용할 수 있다. 전력 소비량 및 열 발생량을 감소시키는 면에서, 양극층 (6)은 저항이 낮은 것이 바람직하다. 양극층 (6)은 어떠한 이용가능한 방법, 예컨대 진공 증착 방법, 스퍼터링 방법 및 이온-플레이팅 방법에 의해 형성될 수 있다.
정공 수송층 (7)은 정공을 발광층 (8)로 매우 효율적으로 수송할 수 있도록 하는 재료로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 재료가 또한 박막 형태인 것이 적합하다. 예를 들어, 방향족 3급 아민 유도체 및 프탈로시아닌 유도체를 이용할 수 있다. 재료를 선택하는데 있어서 이들 예로 한정할 필요는 없다. 정공 수송층 (7)은 단층 구조물 또는 다층 구조물을 포함할 수 있다.
발광층 (8)은 도펀트에 의해 임의로 도핑된 발광 재료로 제조된다. 발광 재료는 정공과 전자의 효율적인 재결합 및 효율적인 발광을 가능하게 한다. 바람직하게는, 이러한 재료 또한 박막 형태인 것이 적합하다. 발광 효율을 개선시키거나 또는 발광색을 변화시키기 위해 임의로 도펀트를 도핑시킬 수 있다. 알루미늄 퀴놀리놀 복합체, 루브렌, 퀴나크리돈, DCM이 이용가능한 재료의 예이다.
전자 수송층 (9)는 전자를 발광층 (8)로 매우 효율적으로 수송시킬 수 있는 재료로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 재료 또한 박막 형태인 것이 적합하다. 예를 들어, 알루미늄 퀴놀리놀 복합체 및 트리아졸 유도체를 이용할 수 있다. 재료를 선택하는데 있어서 이들 예로 한정할 필요는 없다. 전자 수송층 (9)는 단층 구조물 또는 다층 구조물을 포함할 수 있다. 전자 수송층 (9)는 발광 재료와 동일한 재료로 제조될 수도 있다.
정공 수송층 (7), 발광층 (8) 및 전자 수송층 (9) 각각은 다양한 이용가능한 방법, 예를 들어 진공 증착 방법, 분자 빔 증착 방법, 스핀 코팅 방법 및 LB-방법에 의해 형성될 수 있다.
음극층 (10)은 일 함수가 보다 작으며 전자를 전자 수송층 (9)로 효율적으로 주입가능하게 하는 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, Ag/Mg-합금, Al/Li-합금, Al/Al2O3, Al/LiF를 이용할 수 있다. 재료를 선택하는데 있어서 이들 예로 한정할 필요는 없다. 음극층 (10)은 어떠한 이용가능한 방법, 예컨대 진공 증착 방법, 스퍼터링 방법 및 이온-플레이팅 방법에 의해 형성될 수 있다.
전압은 양극층 (6)과 음극층 (10) 사이에 인가되어 양극층 (6)과 음극층 (10)으로부터 발광층 (8)로 정공과 전자를 주입시키며, 이 때 주입된 정공과 전자는 재결합되어 발광을 유발한다. 전기 발광 소자는 예를 들어 직류 구동 방법, 펄스 전류 구동 방법 및 교류 전류 구동 방법과 같은 이용가능한 방법 중 어느 하나의 방법에 의해 구동될 수 있다. 전기 발광 소자는 매트릭스형 또는 구분형 또는 이들의 조합형인 표시 소자를 형성할 수 있다.
<실시예 1>
크기가 50 ㎜×50 ㎜이고, 양쪽 표면이 경질 피복된 폴리카르보네이트 기판 (1)을 제조하였다. 폴리카르보네이트 기판 (1)은 두께가 0.4 ㎜이고 열전도도가 0.2 W/mK이었다. 두께가 5 ㎛이고 열전도도가 1.8 W/mK인 SiOx방열층 (4)를 스퍼터링 방법으로 폴리카르보네이트 기판 (1)상에 막 형성시켰다. 상기 SiOx방열층 (4)는 절연층으로도 작용하였다. 두께가 120 ㎚인 산화인듐 양극 박층 (6)을 스퍼터링 방법으로 SiOx방열층 (4)에 막 형성시켰다. 그 후, 산화인듐 양극 박층 (6)을 선택적 에칭 방법으로 너비가 2 ㎜인 줄무늬 패턴으로 패터닝하였다. 상기 줄무늬 패턴은 30 Ω/스퀘어의 시트 저항을 가졌다. 상기 기판 (1)을 에탄올 및 순수 물로 초음파세척한 후, 이소프로필 알콜로 증기 건조하였다.
진공 증착 방법에 의해 유기층을 형성시켰다. 기판 (1)을 진공 챔버의 상부에 위치시켰다. 몰리브덴 보트를 진공 챔버의 하부에 위치시켰다. 챔버의 내부 압력이 10-4Pa 이하의 압력이 되도록 기다린 후, 기판 (1)의 한 쪽에 위치시킨 석영 발진기로 증착 속도를 제어하면서 증착시키기 시작하였다. 증착 속도를 0.2 ㎚/s로 설정하였다. 정공 수송층 (7)의 경우, 하기 화학식 2의 알파-나프틸 페닐 디아민 (알파-NPD)을 두께 50 ㎚로 막 형성시켰다. 발광층 (8)의 경우, 하기 화학식 1의 트리스(8-퀴놀리놀) 알루미늄 (Alq)을 두께 80 ㎚로 막 형성시켰다.
Alq층은 발광층 (8) 및 전자 수송층 (9) 모두로 작용하였다.
마그네슘 증착 속도를 1.0 ㎚/s로 설정하고, 은 증착 속도를 0.2 ㎚/s로 설정한 상태에서 금속 마스크를 이용하는 선택적 증착법에 마그네슘 보트 및 은 보트를 사용하여 두께가 200 ㎚인 마그네슘-은 합금 음극층 (10)의 줄무늬-패턴을 형성시켰다. 줄무늬 패턴은 너비가 2 ㎜이었으며, 인듐 주석 산화물의 다른 줄무늬 패턴을 가로질렀다.
14 V의 구동 전압을 인가하면 소자가 파괴된다는 것을 확인하였다. 최대 전류 밀도는 232 mA/㎠이었다. 최대 휘도는 3257 cd/㎡이었다. 소자는 질소 대기하에 20 mA/㎠의 일정한 전류에 의해 연속적으로 구동되었으며, 481 cd/㎡의 초기값으로부터의 휘도 반감기는 340 시간이었다.
<실시예 2>
방열층 (4)의 경우 두께 5 ㎛의 AIN층을 스퍼터링 방법으로 막 형성시키고, AIN층의 열전도도가 90 W/mK라는 것만 제외하고 실시예 1의 전기 발광 소자와 동일한 전기 발광 소자를 제조하였다.
15.5 V의 구동 전압을 인가하면 소자가 파괴된다는 것을 확인하였다. 최대 전류 밀도는 342 mA/㎠이었다. 최대 휘도는 4784 cd/㎡이었다. 소자는 질소 대기하에 20 mA/㎠의 일정한 전류에 의해 연속적으로 구동되었으며, 478 cd/㎡의 초기값으로부터의 휘도 반감기는 530 시간이었다.
<실시예 3>
방열층 (4)의 경우 두께 5 ㎚의 Ag층을 진공 증착 방법으로 막 형성시키고,Ag층의 열전도도가 429 W/mK라는 점과, 두께 100 ㎚의 SiOx절연층을 스퍼터링 방법으로 방열층 (4)에 막 형성시킨 것을 제외하고 실시예 1의 전기 발광 소자와 동일한 전기 발광 소자를 제조하였다.
15 V의 구동 전압을 인가하면 소자가 파괴된다는 것을 확인하였다. 최대 전류 밀도는 306 mA/㎠이었다. 최대 휘도는 3176 cd/㎡이었다. 소자는 질소 대기하에 20 mA/㎠의 일정한 전류에 의해 연속적으로 구동되었으며, 202 cd/㎡의 초기값으로부터의 휘도 반감기는 480 시간이었다.
<비교예 1>
방열층이 제공되지 않는다는 것 이외에는, 실시예 1의 전기 발광 소자와 동일한 전기 발광 소자를 제조하였다.
12 V의 구동 전압을 인가하면 소자가 파괴된다는 것을 확인하였다. 최대 전류 밀도는 116 mA/㎠이었다. 최대 휘도는 2356 cd/㎡이었다. 소자는 질소 대기하에 20 mA/㎠의 일정한 전류에 의해 연속적으로 구동되었으며, 513 cd/㎡의 초기값으로부터의 휘도 반감기는 180 시간이었다. 방열층이 제공되지 않아서 낮은 최대 휘도 및 불안정한 구동성을 초래하였다.
<비교예 2>
7059-유리를 사용하여 크기 50 ㎜×50 ㎜의 유리 기판 (1)을 제조하였다. 유리 기판 (1)은 두께가 1.1 ㎜이고 열전도도가 0.8 W/mK이었다. 두께 120 ㎚의 산화인듐 양극 박층 (6)을 스퍼터링 방법으로 유리 기판 (1)에 막 형성시켰다. 그후, 산화인듐 양극 박층 (6)을 선택적 에칭 방법으로 너비가 2 ㎜인 줄무늬 패턴으로 패터닝하였다. 상기 줄무늬 패턴은 30 Ω/스퀘어의 시트 저항을 갖는다. 유리 기판 (1)을 에탄올 및 순수 물로 초음파세척한 후, 이소프로필 알콜로 증기 건조하였다. 유기층 및 음극층을 실시예 1과 동일한 방법으로 형성시켰다.
17.5 V의 구동 전압을 인가하면 소자가 파괴된다는 것을 확인하였다. 최대 전류 밀도는 492 mA/㎠이었다. 최대 휘도는 7384 cd/㎡이었다. 소자는 질소 대기하에 20 mA/㎠의 일정한 전류에 의해 연속적으로 구동되었으며, 501 cd/㎡의 초기값으로부터의 휘도 반감기는 600 시간이었다.
방열층 (4)는 과도한 국소 온도 상승을 억제시킨다. 방열층 (4)는 높은 최대 휘도를 갖게 한다. 방열층 (4)는 연속 구동 조건하에서 긴 수명을 허용한다. 플라스틱 기판은 내충격성이 우수하다. 플라스틱 기판은 또한 경량이라는 점에서 우수하다. 유기 전기 발광 소자는 감소된 두께라는 점에서 우수하다. 유기 전기 발광 소자는 모빌 터미널 디스플레이 및 플렉서블 디스플레이용으로 적합하다.
제2 실시태양
본 발명에 따른 제2 실시태양에서는 도면을 참고하여 상세하게 설명할 것이다. 도 3은 본 발명에 따른 제2 실시태양으로 플라스틱 기판 및 개선된 방열 구조물이 있는 신규한 제2 전기 발광 소자의 부분 단면 정면도이다.
신규한 제2 전기 발광 소자는 플라스틱 기판 (1) 위에 제공된다. 기체 차단층 (3)은 플라스틱 기판 (1)로부터 수분과 휘발성 물질이 확산되는 것을 방지하도록 플라스틱 기판 (1)의 바닥면에 놓인다. 피복층 (2)은 기체 차단층 (3)을 손상으로부터 보호하도록 기체 차단층 (3) 아래에 놓인다. 방열층 (4)는 플라스틱 기판 (1)의 상부면에 놓인다. 다수의 양극층 (6)이 방열층 (4)의 상부면 위에 선택적으로 제공된다. 방열층 (4)는 SiOx, Si3N4및 Al2O3과 같은 절연 재료로 제조된다.
다수의 양극층 (6)이 방열층 (4)의 상부면에 선택적으로 제공된 절연층 (12)에 의해 서로 분리되어 있다. 절연층 (12)은 다수의 양극층 (6)보다 더 두껍다. 다수의 정공 수송층은 양극층 (6) 위에 놓인다. 양극층 (6) 각각은 방열층 (4), 절연층 (12) 및 정공 수송층 (7)과 접촉하고 있다. 절연층 (12) 각각은 방열층 (4), 양극층 (6) 및 정공 수송층 (7)과 접촉하고 있다. 다수의 발광층 (8)은 정공 수송층 (7) 위에 놓인다. 많은 전자 수송층 (9)는 발광층 (8) 위에 놓인다. 많은 음극층 (10)은 전자 수송층 (9)위에 놓인다.
따라서, 상기 전기 발광 소자는 기부 영역, 및 절연층 (12)에 의해 분리되고 기부 영역 위에 제공된 다수의 소자 영역을 포함하며, 여기서 기부 영역은 플라스틱 기판 (1) 및 방열층 (4)를 포함한다. 소자 영역 각각은 양극층 (6), 정공 수송층 (7), 발광층 (8), 전자 수송층 (9) 및 음극층 (10)을 포함한다. 기부 영역은 필수적으로 플라스틱 기판 (1) 및 방열층 (4)를, 임의로 기체 차단층 (3) 및 피복층 (2)를 포함한다. 방열층 (4)가 플라스틱 기판 (1)과 소자 영역 사이에 삽입될 필요가 있다.
절연층 (12)를 제공함으로써 양극층 (6)으로부터 전류가 새어나가는 것을 방지하고, 또한 유기 전기 발광 소자의 디스플레이 콘트라스트를 개선한다. 절연층 (12)는 방열 효과를 개선하기 위해 높은 열전도도를 갖는 절연층으로 제조되는 것이 바람직하다. 예를 들어, SiOx및 Al2O3과 같은 산화물, Si3N4및 AlN과 같은 질화물 및 열전도성 폴리이미드 수지 물질이 이용가능하다.
양극층 (6), 유기층 (7), (8) 및 (9) 및 음극층 (10)은 제1 실시태양과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
방열층 (4)는 과도한 국소 온도 상승을 억제시킨다. 방열층 (4)는 높은 최대 휘도를 갖게 한다. 방열층 (4)는 연속 구동 조건하에서 긴 수명을 허용한다. 플라스틱 기판은 내충격성이 우수하다. 플라스틱 기판은 또한 경량이라는 점에서 우수하다. 유기 전기 발광 소자는 감소된 두께라는 점에서 우수하다. 유기 전기 발광 소자는 모빌 터미널 디스플레이 및 플렉서블 디스플레이용으로 적합하다.
제3 실시태양
본 발명에 따른 제3 실시태양에서는 도면을 참고하여 상세하게 설명할 것이다. 도 4은 본 발명에 따른 제3 실시태양으로 플라스틱 기판 및 개선된 방열 구조물이 있는 신규한 제3 전기 발광 소자의 부분 단면 정면도이다.
신규한 제3 전기 발광 소자는 플라스틱 기판 (1) 위에 제공된다. 기체 차단층 (3)은 플라스틱 기판 (1)로부터 수분과 휘발성 물질이 확산되는 것을 방지하도록 플라스틱 기판 (1)의 바닥면에 놓인다. 피복층 (2)는 기체 차단층 (3)을 손상으로부터 보호하도록 기체 차단층 (3) 아래에 놓인다. 방열층 (4)는 플라스틱 기판 (1)의 상부면에 놓인다. 다수의 양극층 (6)이 방열층 (4)의 상부면 위에 선택적으로 제공된다. 방열층 (4)는 Ag, Au 및 Al과 같은 전기전도성 물질로 제조된다. 또한, 절연층 (5)는 방열층 (4)의 상부면에 놓인다. 절연층 (5)는 SiOx, Si3N4및 Al2O3과 같은 절연 물질로 제조된다.
다수의 양극층 (6)은 절연층 (5)의 상부면에 또한 선택적으로 제공된 절연층 (12)에 의해 서로 분리되어 있다. 절연층 (12)은 다수의 양극층 (6)보다 더 두껍다. 많은 정공 수송층 (7)은 양극층 (6) 위에 놓인다. 양극층 (6) 각각은 절연층 (5), 절연층 (12) 및 정공 수송층 (7)과 접촉하고 있다. 절연층 (12) 각각은 절연층 (5), 양극층 (6) 및 정공 수송층 (7)과 접촉하고 있다. 다수의 발광층 (8)은 정공 수송층 (7) 위에 놓인다. 많은 전자 수송층 (9)는 발광층 (8) 위에 놓인다. 많은 음극층 (10)은 전자 수송층 (9)위에 놓인다.
따라서, 상기 전기 발광 소자는 기부 영역, 및 절연층 (12)에 의해 분리되고 기부 영역 위에 제공된 다수의 소자 영역을 포함하며, 여기서 기부 영역은 플라스틱 기판 (1) 및 방열층 (4)를 포함한다. 소자 영역 각각은 양극층 (6), 정공 수송층 (7), 발광층 (8), 전자 수송층 (9) 및 음극층 (10)을 포함한다. 기부 영역은 필수적으로 플라스틱 기판 (1) 및 방열층 (4)를, 임의로 기체 차단층 (3), 피복층 (2) 및 절연층 (5)를 포함한다. 방열층 (4)가 플라스틱 기판 (1)과 소자 영역 사이에 삽입될 필요가 있다.
절연층 (12)를 제공함으로써 양극층 (6)으로부터 전류가 새어나가는 것을 방지하고, 또한 유기 전기 발광 소자의 디스플레이 콘트라스트를 개선한다. 절연층 (12)는 방열 효과를 개선하기 위해 높은 열전도도를 갖는 절연 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 예를 들어, SiOx및 Al2O3과 같은 산화물, Si3N4및 AlN과 같은 질화물 및 열전도성 폴리이미드 수지 물질이 이용가능하다.
양극층 (6), 유기층 (7), (8) 및 (9) 및 음극층 (10)은 제1 실시태양과 동일한 방법으로 형성될 수 있다.
방열층 (4)는 과도한 국소 온도 상승을 억제시킨다. 방열층 (4)는 높은 최대 휘도를 갖게 한다. 방열층 (4)는 연속 구동 조건하에서 긴 수명을 허용한다. 플라스틱 기판은 내충격성이 우수하다 플라스틱 기판은 또한 경량이라는 점에서 우수하다. 유기 전기 발광 소자는 감소된 두께라는 점에서 우수하다 유기 전기 발광 소자는 모빌 터미널 디스플레이 및 플렉서블 디스플레이용으로 적합하다.
본 발명은 상기 여러 바람직한 실시태양과 관련되어 기재되어 있지만 이들 실시태양은 본 발명을 단지 예시하기 위해 제공된 것이며 본 발명을 제한하려는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 명세서를 읽은 후 본 발명의 동등한 물질 및 기술의 많은 변형 및 치환이 당업자들에게 명백해질 것이며, 이러한 모든 변형 및 치환은 첨부된 특허청구범위의 범위 및 취지에 속한다는 것을 이해할 것이다.
본 발명에 따라 유기 전기 발광 소자를 제조할 경우 종래 유기 전기 발광 소자의 문제점이 해소된, 모빌 터미널 디스플레이 및 플렉서블 디스플레이용으로 적합한 유기 전기 발광 소자를 제조할 수 있다.

Claims (20)

  1. 플라스틱 재료로 제조된 기판 및 이 기판보다 열전도도가 높은 하나 이상의 방열층을 포함하는 기부 구조물, 및 이 기부 구조물 상의 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물을 포함하는 유기 전기 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 방열층이 상기 기판과 상기 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물 사이에 배치되는 유기 전기 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 방열층이 산화물을 포함함을 특징으로 하는 유기 전기 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 방열층이 질화물을 포함함을 특징으로 하는 유기 전기 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 방열층이 열전도성 및 전기전도성 재료를 포함함을 특징으로 하는 유기 전기 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물이 상기 기부 구조물 상의 단일 유기 전기 발광 소자를 포함함을 특징으로 하는 유기 전기 발광소자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물이 상기 기부 구조물 상의 유기 전기 발광 소자를 다수 포함함을 특징으로 하고, 상기 유기 전기 발광 소자가 상기 기부 구조물 상의 단리층에 의해 서로 단리되는 유기 전기 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 단리층이 상기 유기 전기 발광 소자의 양극층보다 두꺼운 유기 전기 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 단리층이 상기 기판보다 열전도도가 높아, 상기 방열층 이외에 상기 단리층이 방열체로 작용하는 유기 전기 발광 소자.
  10. 제1항에 있어서, 상기 기부 구조물이 하나 이상의 기체 차단층을 더 포함하는 유기 전기 발광 소자.
  11. 기부 구조물 및 이 기부 구조물 상의 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물을 포함하되, 상기 기부 구조물이 플라스틱 재료로 제조된 기판, 및 상기 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물과 상기 기판 사이에 개재된 하나 이상의 방열층을 포함하는 유기 전기 발광 소자.
  12. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 방열층이 상기 기판보다 열전도도가 높은 유기 전기 발광 소자.
  13. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 방열층이 산화물을 포함함을 특징으로 하는 유기 전기 발광 소자.
  14. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 방열층이 질화물을 포함함을 특징으로 하는 유기 전기 발광 소자.
  15. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 방열층이 열전도성 및 전기전도성 재료를 포함함을 특징으로 하는 유기 전기 발광 소자.
  16. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물이 상기 기부 구조물 상의 단일 유기 전기 발광 소자를 포함함을 특징으로 하는 유기 전기 발광 소자.
  17. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 유기 전기 발광 소자 구조물이 상기 기부 구조물 상의 유기 전기 발광 소자를 다수 포함함을 특징으로 하고, 상기 유기 전기 발광 소자가 상기 기부 구조물 상의 단리층에 의해 서로 단리되는 유기 전기발광 소자.
  18. 제11항에 있어서, 상기 단리층이 상기 유기 전기 발광 소자의 양극층보다 두꺼운 유기 전기 발광 소자.
  19. 제18항에 있어서, 상기 단리층이 상기 기판보다 열전도도가 높아, 상기 방열층 이외에 상기 단리층이 방열체로 작용하는 유기 전기 발광 소자.
  20. 제11항에 있어서, 상기 기부 구조물이 하나 이상의 기체 차단층을 더 포함하는 유기 전기 발광 소자.
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