KR20020057021A - 풀컬러 유기전기발광소자와 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 애노드ITO(Indium Tin Oxide)전극층과 캐소드금속전극층을 전기적으로 분리하는 절연층의 기능과 유기발광층으로 정공을 주입하기 위한 정공주입층의 기능을 단일의 폴리이미드 단분자층에 의해 실행되도록 해서 전체적인 공정의 단순화와 화소의 고효율/고개구율의 달성이 가능한 풀컬러 유기전기발광소자와 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 글래스기판상에 애노드ITO전극층이 형성되고, 그 애노드ITO전극층의 상부에는 폴리이미드 단분자층이 스핀코팅법에 의해 형성되어 상기 애노드ITO전극층과 캐소드금속전극층의 전기적인 절연과 정공의 주입기능을 동시에 달성하게 되며, 그 단분자층상에 유기발광층과 전자주입층 및 캐소드금속전극층이 순차적으로 적층된 것이다.
Description
본 발명은 유기전기발광소자(Organic Electro-Luminescent Display)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 애노드 ITO전극과 캐소드금속전극의 단락(Short)를 방지하기 위한 절연층 공정과 정공주입층(Hole Transporting Layer) 공정을 폴리이미드 단층(Polyimide monolayer)로 대치하여 공정의 단순화와 고효율가 가능하도록 된 풀컬러(Full coloer) 유기전기발광소자와 그 제조방법에 관한 것이다.
최근에, 유기 전기발광소자(즉, 유기 ELD)는 직류저전압구동이 가능하면서 고속의 응답성과 일반조건에서 구동 가능한 발광형 디스플레이라는 이상적인 특성을 갖는 바, 그러한 점에서 그 유기 ELD는 휴대폰이라든지 PDA(Personal Data Assistant) 등에 널리 사용되는 추세이다.
도 1a와 도 1b는 종래의 일예에 따른 풀컬러 유기전기발광소자의 정면 및 측면 구조도를 나타내고, 도 1c는 도 1a에 도시된 'A'부분의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하면, 종래의 일예에 따른 유기ELD는 글래스기판(10)상에 양극으로서 작용하도록 형성된 애노드 ITO층(12)과, 그 애노드 ITO층(12)과 후술하는 음극으로서의 캐소드금속층의 상호 단락을 방지하기 위한 절연층(14) 및, 인접한 음극(즉, 상기 애노드 ITO층(12))을 상호 분리하기 위한 음극분리벽(16)을 갖추게 되고, 상기 애노드 ITO층(12)상에는 도 1c에 도시된 다층유기물층(18)이 형성된다.
즉, 도 1c에 도시된 다층유기물층(18)은 정공주입층(HTL; Hole Transporting Layer)(18a)과 유기발광층(EML; Emitting Layer)(18b), 전자주입층(Electron Transporting Layer)(18c), 캐소드금속층(18d) 및 보호층(Passivation Layer)(18e)으로 구성된다.
상기한 종래의 일예에 따른 유기 ELD의 구조에 대해 도 2를 참조하면, 상기 글래스기판(10)상에는 상기 양극으로서의 애노드 ITO층(12)이 패터닝형성됨과 더불어 그 애노드 ITO층(12)상에는 상기 절연층(14)이 형성되고, 그 절연층(14)상에는 상기 음극분리벽(16)이 적정한 포토공정을 수행하고나서의 패터닝작업에 의해 형성된다.
또, 도 2를 참조하면 상기 절연층(14)상에는 상기 정공주입층(18a)과 유기발광층(18b), 전자주입층(18c), 상기 애노드 ITO층(12)과 대응하는 캐소드금속층(18d) 및 보호층(18e)으로 이루어진 다층유기물층(18)이 형성된다.
즉, 통상적으로 도 1a 내지 도 1c와 도 2에 도시된 종래의 일예에 따른 유기 ELD는 대개 bus공정과, 상기 애노드 ITO층(12)의 형성공정, 상기 절연층(14)의 형성공정, 음극분리벽(16)의 형성공정 및 저분자 다층유기물층(18)의 증착형성공정을 일련적으로 수행함으로써 제조된다.
여기서, 상기 절연공정은 상기 캐소드금속층(18d)을 증착하는 경우에 발생되는 상기 애노드ITO층(12)과의 단락을 방지하기 위해 수행되는 바, 통상적으로 그절연공정에서는 ITO(Indium Tin Oxide)와의 점착성이 양호한 폴리이미드를 사용하여 포토공정을 거쳐 패터닝하는 작업이 필요하게 되고, 그 공정에 후속하는 음극분리벽 형성공정을 통해 마스크를 사용하여 상기 다층유기물층(18)의 정공주입층(HTL;18a)을 열증착(Thermal evaporation)방법에 의해 증착하게 된다.
그런데, 도 1a 내지 도 1c 및 도 2에 도시된 종래의 일예에 따른 유기전기발광소자에 따르면, 상기 절연공정을 수행하여 상기 애노드ITO층(12)과 상기 캐소드금속층(18d)의 사이에 절연층(14)이 형성되는 경우에는 상기 절연층(14)이 상기 애노드ITO층(12)에서 상기 정공주입층(18a)으로의 정공주입이 일어나는 영역을 일정한 부분에 걸쳐 차폐(즉, 도 3 참조)하게 되어 효율이 열화될 뿐만 아니라 개구율도 낮아지는 불리함이 있게 된다.
즉, 도 2에 도시된 구조는 상기 애노드ITO층(12)과 상기 정공주입층(18a)의 사이에 개재되는 절연층(14)이 도 3에 도시된 형태로 상기 상기 애노드ITO층(12)상에 다수의 유기물층을 적층하고나서 상기 캐소드금속층(18d)을 적층하는 경우 상기 애노드ITO층(12)과 상기 캐소드금속층(18d)의 단락을 방지하기 위해 상기 애노드ITO층(12)상에 절연층(14)을 코팅해서 마스크를 사용하여 UV로 노광하고 현상하여 도 3에 도시된 형태로 패텅닝하게 되고, 그 구조에서는 정공주입이 일어나는 상기 애노드ITO전극층(12)의 외곽 가장자리 부분이 상기 절연층(14)에 의해 차단되기 때문에 고효율을 얻기 어려울 뿐만 아니라 화소의 개구율도 저하되게 된다.
또, 상기 정공주입층(18a)을 적층하기 이전에 상기 애노드 ITO층(12)의 표면을 처리해서 작업성을 향상시키면서 상기 정공주입층(18a)과의 점착성을 개선하는 공정이 수행되어야 하는 경우가 필요하게 되어, 결국 그러한 부가적인 공정의 수행에 의해 양산시 공정시간과 비용의 상승이 초래되고, 초기투자시 고비용이 요구됨과 동시에 생산성과 작업능력의 저하가 야기된다.
본 발명은 상기한 종래 기술을 감안하여 이루어진 것으로, 애노드ITO전극와 캐소드금속전극의 단락을 방지하기 위해 필요한 패터닝된 절연층의 공정을 다층유기물층의 정공주입층의 기능도 수행 가능한 폴리이미드에 의해 수행하여 전체적인 공정의 단순화가 가능하면서 고효율 및 대개구율을 달성하도록 된 유기전기발광소자와 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
도 1a는 종래의 일예에 따른 풀컬러 유기전기발광소자의 정단면 구조도,
도 1b는 도 1a에 도시된 풀컬러 유기전기발광소자의 측면 구조도,
도 1c는 도 1a에 도시된 'A'부분의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1a에 도시된 풀컬러 유기전기발광소자의 전형적인 구조를 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 2에 도시된 풀컬러 유기전기발광소자의 평면구조도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풀컬러 유기전기발광소자의 구조도,
도 5는 도 4에 도시된 풀컬러 유기전기발광소자의 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 풀컬러 유기전기발광소자의 제조에 적용되는 폴리이미드의 제조공정을 설명하는 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10: 글래스기판, 12: 애노드ITO층
14: 절연층 18a: 정공주입층
18d: 캐소드금속층 30: 글래스기판
32: 애노드ITO전극층 34: 단분자층
40: 캐소드금속전극층
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시양태에 따르면 글래스기판상에 애노드ITO전극이 형성되고; 상기 애노드ITO전극층상에는 그 애노드ITO전극층과 캐소드금속층의 절연 및 정공주입을 위한 단분자층이 형성되며; 상기 단분자층을 포함하여 다층유기물층을 형성하는 유기발광층과 전자주입층 및 상기 캐소드금속층이 순차적으로 형성되어 구성된 풀컬러 유기전기발광소자가 제공된다.
바람직하게, 상기 단분자층은 폴리이미드로 형성되고, 그 폴리이미드는 무수물 모노머와 디아민 모노머가 1:1.05당량비로 중합온도를 80℃에서 1시간, 80∼150℃에서 1시간, 150∼200℃에서 1시간, 200℃에서 6시간에 걸쳐 각 단계별로 온도를 서서히 올리면서 촉매로서는 이소퀴놀린을 가하여 응집중합법으로 합성하여 형성된다.
상기 폴리이미드 단분자층은 스핀코팅법에 의해 증착형성된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시양태에 따르면, 글래스기판상에 애노드ITO전극층을 형성하는 단계와; 상기 애노드ITO전극층에 절연 및 정공주입을 위한 단분자층을 형성하는 단계; 상기 애노드ITO전극층과 상기 단분자층의 전기적인 절연을 위한 음극분리벽을 패터닝형성하는 단계; 상기 단분자층상에 유기발광층과 전자주입층, 캐소드금속전극층 및 보호층을 순차적으로 형성하는 단계로 이루어진 풀컬러 유기전기발광소자의 제조방법이 제공된다.
바람직하게, 상기 단분자층은 폴리이미드로 형성하고, 그 폴리이미드는 무수물 모노머와 디아민 모노머가 1:1.05당량비로 중합온도를 80℃에서 1시간, 80∼150℃에서 1시간, 150∼200℃에서 1시간, 200℃에서 6시간에 걸쳐 각 단계별로 온도를 서서히 올리면서 촉매로서는 이소퀴놀린을 가하여 응집중합법으로 합성하여 얻어진다.
또, 상기 폴리이미드 단분자층은 스핀코팅법으로 형성하게 된다.
상기한 본 발명에 따른 풀컬러 유기전기발광소자와 그 제조방법에 의하면 애노드ITO전극층과 캐소드금속전극층의 절연과 정공주입의 기능을 양립적으로 갖는 폴리이미드 단분자층을 스핀코팅법에 의해 상기 애노드ITO전극층상에 형성하게 되고, 그에 따라 공정의 단순화와 화소의 고효율 및 고개구율가 가능하게 된다.
이하, 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 유기전기발광소자의 구조를 설명하기 위한 도면으로, 글래스기판(30)상에는 애노드ITO전극층(32)이 형성되고, 그 애노드 ITO전극층(32)상에는 본 발명에 따라 다층유기물층(34)의 정공주입층(HTL)과 상기 애노드ITO전극층(32)을 후술하는 캐소드금속전극층과 절연시키는 기능을 동시에 수행하는 단분자층(Monolayer)(36)이 형성된다.
여기서, 절연층의 기능과 정공주입층의 기능을 동시에 수행하기 위한 본 발명에 따른 상기 단분자층(36)의 형성을 위한 폴리이미드의 구조와 그 합성방법은 도 6에 나타낸 바와 같이 무수물 모노머(anhydride monomer)와 디아민 모노머(diamine monomer)를 1:1.05의 당량비로 하여 중합온도를 80℃에서 1시간, 80∼150℃에서 1시간, 150∼200℃에서 1시간, 200℃에서 6시간에 걸쳐 각 단계별로 온도를 서서히 올리면서 촉매로서는 이소퀴놀린(isoquinoline)을 가하여 응집중합법으로 합성하게 된다.
그리고, 상기 애노드ITO전극층(32)과 상기 단분자층(36)을 전기적으로 분리시키기 위한 음극분리벽(도 5에서 38 참조)이 포토공정에 의해 패터닝형성된다.
또, 상기 단분자층(36)상에는 유기발광층(38)과 전자주입층(40) 및 캐소드금속전극층(42)이 상기 단분자층(36)에 순차적으로 적층된다.
따라서, 상기한 기존의 유기ELD중에서 도 2에 도시된 구조는 상기 애노드ITO층과 상기 정공주입층의 사이에 개재되는 절연층이 정공주입층의 외곽 주변부를 차폐하게 되어 고효율 및 고개구율의 구조를 형성하기 어렵지만, 본 발명에 따른 구조에서는 절연층과 정공주입층의 기능을 동시에 수행하는 폴리이미드 단분자층(36)을 적용함에 따라 절연층 자체가 애노드ITO전극층(32)에서 일어나는 정공주입을 받아 정공주입 역할을 수행하게 되기 때문에 별도의 정공주입층 증착공정도 배제된다.
또, 절연층의 패터닝도 불필요하게 되고 단지 스핀코팅(Spin coating)에 의해서만 상기 단분자층(36)의 형성이 가능하게 되어 공정의 단축이 달성될 뿐만 아니라 도 5에서 점선으로 표시된 부분만큼 유기발광층(38)의 면적을 확장시킬 수 있게 되어 고효율화 및 고개구율의 개선이 실현될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기한 예로 한정되지는 않고, 발명의 기술적 요지 및 요점을 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경 및 변형실시가 가능함은 물론이다. 예컨대, 본 발명에 적용된 폴리이미드에 금속을 첨가 또는 배합하거나 기능성 기(基)를 도입하여 박막트랜지스터-액정표시장치(TFT-LCD)에서도 SiNx를 대치하는 게이트절연체로서 적용할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 풀컬러 유기전기발광소자와 그 제조방법에 의하면, 폴리이미드 단분자층에 의해 절연층과 정공주입층의 기능을 모두 달성하게 됨에 따라 절연층의 형성을 위한 포토공정(UV노광, 현상)이 불필요하게 됨과 더불어 정공주입층의 증착과정이 배제될 수 있게 되어 전체적인 공정의 단순화가 가능하게 되고, 그에 따라 초기의 장비투자비용이 대폭적으로 절감됨과 더불어 공정시간의 단축이 가능하게 된다.
또, 단분자층이 절연층과 정공주입층의 역할을 동시에 수행하게 됨에 따라 화소의 개구율이 증가되어 휘도의 향상이 달성되는 한편, 정공주입의 효율증대로 소자특성이 향상될 수 있게 된다.
Claims (6)
- 글래스기판상에 애노드ITO전극이 형성되고;상기 애노드ITO전극층상에는 그 애노드ITO전극층과 캐소드금속층의 절연 및 정공주입을 위한 단분자층이 형성되며;상기 단분자층을 포함하여 다층유기물층을 형성하는 유기발광층과 전자주입층 및 상기 캐소드금속층이 순차적으로 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 풀컬러 유기전기발광소자.
- 제 1항에 있어서, 상기 단분자층은 폴리이미드로 형성되고, 그 폴리이미드는 무수물 모노머와 디아민 모노머가 1:1.05당량비로 중합온도를 80℃에서 1시간, 80∼150℃에서 1시간, 150∼200℃에서 1시간, 200℃에서 6시간에 걸쳐 각 단계별로 온도를 서서히 올리면서 촉매로서는 이소퀴놀린을 가하여 응집중합법으로 합성하여 형성된 것을 특징으로 하는 풀컬러 유기전기발광소자.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 폴리이미드 단분자층은 스핀코팅법에 의해 증착형성되는 것을 특징으로 하는 풀컬러 유기전기발광소자.
- 글래스기판상에 애노드ITO전극층을 형성하는 단계와;상기 애노드ITO전극층에 절연 및 정공주입을 위한 단분자층을 형성하는 단계;상기 애노드ITO전극층과 상기 단분자층의 전기적인 절연을 위한 음극분리벽을 패터닝형성하는 단계;상기 단분자층상에 유기발광층과 전자주입층, 캐소드금속전극층 및 보호층을 순차적으로 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 풀컬러 유기전기발광소자의 제조방법.
- 제 4항에 있어서, 상기 단분자층은 폴리이미드로 형성하고, 그 폴리이미드는 무수물 모노머와 디아민 모노머가 1:1.05당량비로 중합온도를 80℃에서 1시간, 80∼150℃에서 1시간, 150∼200℃에서 1시간, 200℃에서 6시간에 걸쳐 각 단계별로 온도를 서서히 올리면서 촉매로서는 이소퀴놀린을 가하여 응집중합법으로 합성하여 얻어진 것을 특징으로 하는 풀컬러 유기전기발광소자의 제조방법.
- 제 4항에 있어서, 상기 폴리이미드 단분자층은 스핀코팅법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 풀컬러 유기전기발광소자의 제조방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR100467553B1 (ko) * | 2002-05-21 | 2005-01-24 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 고분자 유기전기발광 디스플레이 소자와 그 제조방법 |
| KR20160112283A (ko) * | 2015-03-18 | 2016-09-28 | 경희대학교 산학협력단 | 기판 결합 구조체 및 그 제조방법 |
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2000
- 2000-12-30 KR KR1020000087253A patent/KR20020057021A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100467553B1 (ko) * | 2002-05-21 | 2005-01-24 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 고분자 유기전기발광 디스플레이 소자와 그 제조방법 |
| KR20160112283A (ko) * | 2015-03-18 | 2016-09-28 | 경희대학교 산학협력단 | 기판 결합 구조체 및 그 제조방법 |
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