KR20030096517A

KR20030096517A - 유기 이엘 소자

Info

Publication number: KR20030096517A
Application number: KR1020020033036A
Authority: KR
Inventors: 주성후; 이교웅; 신선호
Original assignee: 주식회사 엘리아테크
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2003-12-31

Abstract

본 발명은 유기 이엘 소자에 관한 것으로, 기판(20)의 상부에 양극전극(21)이 형성되어 있고; 이 양극전극(21)의 상부에 유기층(24)이 형성되어 있고; 상기 유기층(24)의 상부에는 음극전극(25)이 적층되어 있고; 상기 유기층(24)은 절연층(22)으로 둘러싸여 있고; 상기 절연층(22)의 상부에는 격벽(23)들이 형성되어 있는 유기 이엘 소자에 있어서, 상기 양극전극(21), 절연층(22), 격벽(23), 유기층(24)과 음극전극(25)을 감싸며 형성된 완충층과; 상기 완충층의 상부에 형성되어 습기 및 산소를 흡수하는 흡습층과; 외부로부터 소자를 보호하도록 상기 흡습층의 상부에 형성된 보호막이 순차적으로 적층되어 구성된다.

따라서, 본 발명은 유기 이엘 소자의 상부에 수분 및 산소의 침투를 방지하는 적어도 한층 이상의 보호막을 형성함으로써, 소자의 두께를 줄일 수 있고, 대면적의 유기 이엘 패널 제조의 어려움을 극복할 수 있고, 공정을 단순화하여 투자비 절감 및 수율을 향상시킬 수 있으며, 수분 및 산소의 차단 특성이 우수한 효과가 있다.

Description

유기 이엘 소자{An organic EL device}

본 발명은 유기 이엘(EL, Electro Luminescence) 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기 이엘 소자의 상부에 수분 및 산소의 침투를 방지하는 적어도 한층 이상의 보호막을 형성함으로써, 캔(Can)을 사용한 소자보다 두께를 더 줄일 수 있으며, 대면적의 유기 이엘 패널 제조의 어려움을 극복할 수 있으며, 공정을 단순화하여 투자비 절감 및 수율을 향상시킬 수 있는 유기 이엘 소자에 관한 것이다.

일반적으로 유기 이엘 소자를 이용한 유기 전계 발광 디스플레이(OELD: Organic Electro Luminescence Display)는 현재 상용화된 액정디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display)에 비하여 30,000배 이상의 빠른 응답 속도를 가지고 있어 동영상 구현이 가능하고 자체적인 발광 소자로 시야각이 넓고 높은 휘도를 낼 수 있는 장점을 가지고 있다.

이러한 유기 이엘 소자는 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(1)위에 양극전극(2)이 형성되고, 그 위에 유기층(3)이 형성되고, 유기층(3)의 상부에 음극전극(4)이 형성되어 있으며, 상기 양극전극(2)과 음극전극(4)은 전원(5)과 연결되게 구성되어 있다.

이렇게 구성된 이엘 소자의 유기층은 발광층을 포함하고 있어야하고, 발광효율을 향상시키기 위하여 전자주입층, 전자수송층, 정공주입층과 정공수송층이 포함된다. 상기 양극전극(2)에는 (+)전압을 인가하고, 음극전극(4)에는 (-)전압을 인가하도록 전원(5)과 연결되어 있다.

상기 양극전극(2)에 (+)전압이 인가됨과 동시에 전원(5)에 의한 음극전극(4)에 (-)전압이 인가되면, 상기 양극전극(2)을 통하여 정공이 상기 유기층(3)으로 공급되고, 상기 유기층(3)에 존재하는 정공주입층과 정공수송층을 통하여 발광층에 도달한다. 그리고, 상기 음극전극(4)으로부터 전자가 상기 유기층(3)으로 공급되고, 상기 유기층(3)에 존재하는 전자주입층과 전자수송층을 통하여 발광층에 도달한다.

따라서, 유기층(3)의 발광층에서는 주입된 정공과 전자가 재결합을 하면서 빛을 발광하게 되고, 기판을 통하여 외부로 전달된다.

이러한 유기 이엘 소자는 유기층(3)의 유기물이 대기중의 산소 및 수분과 쉽게 반응하여 유기 이엘 소자의 특성을 저해하는 현상이 발생하였다.

도 2는 종래 기술에 따라 외부의 산소 및 수분으로부터 소자를 보호하기 위한 캔이 봉지된 상태를 나타낸 유기 이엘 소자의 단면도로써, 기판(11)의 상부에 애노드(12)가 형성되어 있고, 이 애노드(12)의 상부에는 유기층(13)이 형성되고, 그 유기층(13)의 상부에 캐소드(14)가 형성되어 유기 이엘 소자를 이루고 있다.

그리고, 상기 유기층(13)과 캐소드(14)의 주변에는 애노드의 극성을 차단하는 절연층들(18)이 형성되며, 이 절연층들(18)의 상부는 캐소드들(14)이 형성되어 있는 음극분리 격벽(19)들로 이루어져 있다.

더불어, 외부로부터 유기층(13)으로 침투되는 산소와 수분을 차단하기 위하여, 캔(15)이 상기 유기층(13), 그의 상부에 형성된 캐소드(14)와 상기 음극분리격벽들을 감싸며 상기 애노드(12)상부에 봉지재(17)로 밀봉되어 있다.

또한, 상기 캔(15)에는 흡수제들(16)이 포함되어 있어, 유기층(13)에 침투되는 수분을 조기에 차단하는 역할을 하게 된다.

이러한 유기 이엘 소자를 외부의 영향으로부터 보호하기 위하여, 캔을 기판에 봉지하는 기술은 1) 패널의 두께가 증가하고, 2) 캔과 기판을 접착하기 위한 봉지제의 소성공정에서 봉지제로부터 방출되는 가스로 인하여 소자의 수명이 단축될 수 있고, 3) 봉지제를 통하여 외부의 산소 또는 수분 등이 침투할 수 있는 요소가 여전히 남아있고, 4) 봉지제의 소성 조건에 의하여 소자의 열적인 손실이 발생될 수 있고, 5) 캔 내에 존재하거나 침투되는 수분의 제거를 위하여 흡습제를 포함함으로써 소자 제작의 재료비를 상승하게 되며, 6) 기판과 캔을 외부 공기와 차단하고 부착하는 공정이 길고 섬세한 관리가 필요하여 장비의 투자비가 증가하며, 7) 대면적의 소자 제작시 메탈 캔의 평탄도 유지가 어려워 소자 제작 수율이 감소하는 등의 문제점이 발생하였다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 유기 이엘 소자의 상부에 수분 및 산소의 침투를 방지하는 적어도 한층 이상의 보호막을 형성함으로써, 캔(Can)을 사용한 소자보다 두께를 더 줄일 수 있고, 대면적의 유기 이엘 패널 제조의 어려움을 극복할 수 있고, 공정을 단순화하여 투자비 절감 및 수율을 향상시킬 수 있는 유기 이엘 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 기판(20)의 상부에 양극전극(21)이 형성되어 있고; 이 양극전극(21)의 상부에 유기층(24)이 형성되어 있고; 상기 유기층(24)의 상부에는 음극전극(25)이 적층되어 있고; 상기 유기층(24)은 절연층(22)으로 둘러싸여 있고; 상기 절연층(22)의 상부에는 격벽(23)들이 형성되어 있는 유기 이엘 소자에 있어서,

상기 양극전극(21), 절연층(22), 격벽(23), 유기층(24)과 음극전극(25)을 감싸며 형성된 완충층과;

상기 완충층의 상부에 형성되어 습기 및 산소를 흡수하는 흡습층과;

외부로부터 소자를 보호하도록 상기 흡습층의 상부에 형성된 보호막이 순차적으로 적층되어 있는 유기 이엘 소자가 제공된다.

도 1은 개략적인 유기 이엘 소자의 동작을 설명하기 위한 구성 단면도이다.

도 2는 종래 기술에 따라 외부의 산소 및 수분으로부터 소자를 보호하기 위한 캔이 봉지된 상태를 나타낸 유기 이엘 소자의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 유기 이엘 소자의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20 : 기판 21 : 양극전극

22 : 절연층 23 : 격벽

24 : 유기막 25 : 음극전극

26 : 완충층 27 : 흡습층

28 : 고분자 보호막

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 유기 이엘 소자의 단면도로써, 유기 이엘 소자는 기판(20)의 상부에 양극전극(21)이 형성되어 있고; 이 양극전극(21)의 상부에 유기층(24)이 형성되어 있고; 상기 유기층(24)의 상부에는 음극전극(25)이 적층되어 있고; 상기 유기층(24)은 절연층(22)으로 둘러싸여 있고; 상기 절연층(22)의 상부에는 격벽(23)들이 형성되어 있다.

이렇게 구성된 유기 이엘 소자의 상부에는 각 단위 구조물(양극전극, 음극전극, 절연층과 격벽)을 감싸는 완충층(26)을 형성하고, 이 완충층(26)은 연이어 수행되는 흡습층 및 보호막의 형성 공정 중, 소자의 손상을 방지하기 위하여 형성하는 것이다.

이 때, 완충층(26)은 하기의 금속 유기 화합물 또는 유기물이 바람직하며, 먼저, 금속 유기 화합물은,

Alq3 : tris(8-hydroxyquinolino)aluminum

Almq3 tris(8-hydroxy-4-methyl-chinolinato)aluminum

Alpq3 : tris(8-hydroxy-4-phenyl-chinolinato)aluminum

BeBq2 : bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium

Beq2 : bis(10-quinolinato)beryllium

BeMq2 : bis(2-methyl-8-hydroxyquinolino)beryllium

ZnBq2 : bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)zinc

Znq2 : bis(8-quinolinolato)zinc

ZnMq2 : bis(2-methyl-8-hydroxyquinolino)zinc

ZnAc2 : bis(4-hydroxyacridinato)zinc

MgMq2 : bis(2-methyl-8-hydroxyquinolino)magnesium

CuPc : Copper Phthalocyanine

중 선택된 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 유기물은 코마린(Coumarin), Perylene, α-NPD(4,4'-bis[N-(1- naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl), m-MTDATA (4,4',4"-tris(3-methylphenyl phenylamino)triphenylamine), TPD (N,N'-diphenyl-N,N'-bis(4-methylphenyl)-1, 1'-biphenyl-4,4'-diamine),TAZ(3-(4'-tert-butylphenyl)-4-phenyl-5-(4"-biphenyl)-1,2,4-triazole ) 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 완충층(26)의 상부에는 외부에서 침투되거나 또는 소자 내부에 존재하는 수분 및 산소를 흡수할 수 있는 흡습층(27)을 형성한다.

여기서, 상기 흡습층(27)은, CaO, BaO, Zeolite, Mullite와 Silica Gel 등의 흡습 특성이 있는 물질 중 어느 하나를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.

더불어, 상기 흡습층(27)의 상부에는 외부로부터 침투되는 수분 및 산소를 더욱 견고히 차단하기 위하여, 무기보호막(28)과 고분자 보호막(29)을 순차적으로 적층하고, 이 때, 무기보호막(28)과 고분자 보호막(29)은 적어도 1회 이상 반복적으로 계속 적층할 수도 있다.

그리고, 상기 무기보호막(28)은 단층 또는 다층으로 형성할 수 있으며, 다층으로 형성하는 경우에는 상기 흡습층(27)의 상부에 형성되는 첫 번째의 무기보호막이 이미 형성된 막의 특성을 보존할 수 있도록, 열 이베퍼레이션(Thermal Evaporation) 또는 이빔 이베퍼레이션(E-Beam Evaporation) 공정을 수행하여, 막을 형성하고, 두 번째 무기보호막부터는 밀도를 향상시키기 위하여, 스퍼터링(Sputtering) 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition)공정을 수행하여 다층 무기보호막을 형성한다.

여기서 상기 무기보호막(28)은 SiNx, SiO₂, Y₂O₃, Al₂O₃와 TiO₂등의 산화막 또는 Al, Mo, Ti, Cr과 Ag 등의 금속막을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 고분자 보호막(29)은 안정성이 우수하고, 투습성이 작은 에폭시,실리콘(Silicone), 불소수지, 아크릴수지, 우레탄수지와 페놀수지 등의 고분자 수지 또는 파릴렌(Parylene)을 사용하는 것이 바람직하다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 외부의 수분 또는 산소 등으로부터 소자를 보호하기 위하여, 메탈 캔과 같은 구조가 없이도 소자의 특성을 향상시킬 수 있고, 소자의 상부에 형성된 보호막으로 소자의 두께를 줄일 수 있으며, 대면적의 유기 이엘 패널 제조의 어려움을 극복할 수 있으며, 공정을 단순화하여 투자비 절감 및 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 유기 이엘 소자의 상부에 수분 및 산소의 침투를 방지하는 적어도 한층 이상의 보호막을 형성함으로써, 소자의 두께를 줄일 수 있고, 대면적의 유기 이엘 패널 제조의 어려움을 극복할 수 있고, 공정을 단순화하여 투자비 절감 및 수율을 향상시킬 수 있으며, 습기와 산소를 차단하는 특성을 우수히 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

기판(20)의 상부에 양극전극(21)이 형성되어 있고; 이 양극전극(21)의 상부에 유기층(24)이 형성되어 있고; 상기 유기층(24)의 상부에는 음극전극(25)이 적층되어 있고; 상기 유기층(24)은 절연층(22)으로 둘러싸여 있고; 상기 절연층(22)의 상부에는 격벽(23)들이 형성되어 있는 유기 이엘 소자에 있어서,

상기 양극전극(21), 절연층(22), 격벽(23), 유기층(24)과 음극전극(25)을 감싸며 형성된 완충층과;

상기 완충층의 상부에 형성되어 습기 및 산소를 흡수하는 흡습층과;

외부로부터 소자를 보호하도록 상기 흡습층의 상부에 형성된 보호막이 순차적으로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 이엘 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 완충층은 금속 유기 화합물 또는 유기물인 것을 특징으로 하는 유기 이엘 소자.
제 2 항에 있어서,

상기 금속 유기 화합물은 Alq3, Almq3, Alpq3, BeBq2, Beq2, BeMq2, ZnBq2 , Znq2, ZnMq2, ZnAc2, MgMq2와 CuPc 중 선택된 어느 하나이고,

상기 유기물은 코마린(Coumarin), Perylene, α-NPD, m-MTDATA , TPD, TAZ중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 이엘 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 흡습층은 CaO, BaO, Zeolite, Mullite와 Silica Gel 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 이엘 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 보호막은 무기보호막과 고분자 보호막을 적어도 1회 이상 반복적으로 계속 적층된 층인 것을 특징으로 하는 유기 이엘 소자.
제 5 항에 있어서,

상기 무기보호막은 SiNx, SiO₂, Y₂O₃, Al₂O₃와 TiO₂등의 산화막 또는 Al, Mo, Ti, Cr과 Ag 등의 금속막 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 이엘 소자.
제 5 항에 있어서,

상기 고분자 보호막은 에폭시, 실리콘(Silicone), 불소수지, 아크릴수지, 우레탄수지와 페놀수지 등의 고분자 수지 또는 파릴렌(Parylene) 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 이엘 소자.