KR20040106513A - 전자 발광 패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 적층 전자발광 패널에 관한 것으로, 투명 지지 기판과; 복수의 픽셀을 한정하는 투명 기판 위에 형성된 유기 디바이스로, 이 유기 디바이스는 하부 전극층과 상부 전극층 사이에 유기 발광층을 포함한 유기 디바이스와; 기판과 함께 유기 디바이스에 대한 밀봉, 방수 캡슐을 형성하도록 위치한 실링층을 포함한다. 이 실링층은 무기 물질을 포함하고, 수소 게터는 유기 발광층과 물리적으로 연결된 위치에서 캡슐 내부에 위치한다. 수소 게터는 유기 디바이스에 의해 이를 작동하는 동안 형성된 수소 기체에 의해서 캡슐 내부에 압력이 증가하는 것을 방지한다.
Description
US 5,124,204호에는 (도 1과 관련해서), 유리 베이스 플레이트(2) 위에, 하부의 투명 전극(4)과, 유기 전자발광층(3)과, 상부 전극(5)을 이 순서로 형성해서 제조된 종래의 유기 전자발광 디바이스가 기술되어 있다. EL 요소에 수분이 도달하지 못하게 하기 위해서, EL 요소는 에폭시 수지와 같은 접착제(6)를 통해 유리 베이스 플레이트(2)에 접착된 실링 플레이트(sealing plate)(7)로 덮여져 있다. 실링 플레이트(7) 아래에는 수분 흡수 물질(9)이 위치한다.
크게 신뢰할 수 있는 유기 전자발광 디바이스를 얻기 위해, 유기 전자발광 디바이스의 전체 수명 중에 수분을 흡수할 수 있도록 하기 위해서 다량의 수분 흡수 물질이 있어야만 한다. 이는, 디바이스가 밀봉 실링되어 있지 않을 뿐만 아니라, 에폭시 접착제가 수분과 산소, 수소, 질소, 헬륨과 같은 기체에 투과될 수 있다는 사실 때문이다. 다량의 수분 흡수 물질은 전체 디바이스 두께의 증가를 의미한다. 이러한 이유 때문에, (적층) 밀봉 실링 디바이스를 추구한다. 이러한 디바이스는 유기 디바이스와 기판 위에 무기층을 증착함으로써 밀봉 실링될 수 있다. 만일 층 물질이 금속이라면, 단락을 방지하기 위해 추가 전기 절연, 불투과성 층이 첨가되어야만 할 수 있다.
그러나, 이러한 접근 방식을 갖는 문제점은 패널을 작동하는 동안 수소 기체를 발생시키는 것으로 보인다. 이 기체는 주로 전자발광 중합체에 남아있는 물의 전기분해를 통해 생성된다. 중합체 내의 몇몇 교차결합 반응은 또한 시스템 내에 수소 기체를 형성할 수 있다. 기체가 생성됨으로 해서, 부피 팽창과 폭발 및/또는 박리현상이 일어날 수 있다.
본 발명은 산소와 수분의 침투로부터 보호된 유기 발광 디바이스를 포함한 전자발광 패널에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술의 전자발광 패널의 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 개략 단면도.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 추가 실시예의 개략적인 단면도.
그 중에서도 특히, 본 발명의 목적은 향상된 밀봉 실링 유기 전자발광 패널을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 전제부에 기술된 유형의 전자발광 패널은, 실링층이 무기 물질을 포함하고, 수소 게터(hydrogen getter)는 유기 발광층과 물리적으로 연결된 위치에서 캡슐 내부에 위치한 것을 특징으로 한다. 물리적으로 연결되어 있다는 표현은, 접촉 또는 간접 접촉을 의미한다. 직접 접촉은, 예를 들어 게터가 발광층 주변에 배열되어 있는 경우이다. 간접 접촉은 게터가 기체 투과층에 의해 유기 디바이스로부터 분리되어 있는 것을 의미한다. 이것은, 기체가 통과할 수 있는 핀홀을 갖는 경우, 예를 들어 상부 전극층일 수 있다.
유기 발광층과의 물리적인 연결을 통해 (작동 중 수소가 생성될 수 있음), 수소 게터는 생성된 수소를 결합, 흡수 또는 포획할 수 있다. 폭발 및/또는 박리현상은 이러한 방식으로 효과적으로 방지될 수 있다.
바람직한 실시예는, 수소가 투과할 수 있는 층이 상부 전극층 위에 배열되고, 수소 게터는 수소 투과층 위에 배열되어, 수소 투과층 및 상부 전극층의 핀홀을을 통해 유기 발광층과 물리적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 방식으로, 수소가 생성될 수 있는 여러 반응은 보다 넓은 표면 (상부 전극 표면)으로 수소를 분산시킴으로써 방지될 수 있다.
추가 실시예에 따라, 수소 투과층은 무기 산화물이나 질화물 및/또는 팔라듐을 포함한다.
EP 777 280호는 적층 구조를 개시하는데, 이 적층 구조에서 유기 디바이스 스택은 유기 완충층으로 덮여있고, 이 유기 완충층은 열 계수 적합층 (thermal coefficient matching layer)과 게터링 물질 (gettering material)로 작용하는 일 함수가 낮은 금속 (low work function metal)으로 덮여있다. 그러나, 이러한 구조에서 유기 완충층의 특별한 배열은, 게터 물질이 유기 디바이스의 유기 중합체 층과 물리적으로 연결되지 않아서, 유기 중합체 층에 의해 생성된 수소를 포획하도록 작용할 수 없게 한다. 알려진 구조에서, 게터 물질은 완충층 외부에서 수분 등을 흡수만 할 수 있다.
본 발명의 구성에서, 수소 트랩으로 적합한 물질은,
a) 알칼리 금속,
b) 알칼리 토금속,
c) 란탄족,
d) Sc, Y,
e) Pd, Rh, Ni, Zr로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질 또는 물질 화합물 (합금이나 금속간 화합물)이다.
매우 효과적인 수소 트랩은, 적어도 하나의 알칼리 (토)금속과 알루미늄의 합금(특히 Ba4Al이 우수한 후보 물질임)과, C, Si, Ge, Sn 또는 Pb에 적어도 하나의 알칼리 (토)금속이 삽입된 삽입 물질에 의해 형성된다. 특히, C에 Li이 삽입되면 우수한 결과를 나타낸다.
수소가 포획될 수 있는 (작은) 크기의 구멍을 갖는, 예를 들어 Al2O3와 같은 추가 분자 체 분말 베이스 분말이 유리하게 사용할 수 있다. 소듐-알루미노-규산염이 그 예이다 (0.6 K2O : 4 Na2O : Al2O3: 2 SiO2).
상기 그룹 중에서, e) ZrPd 화합물, 특히 Zr9Pd1이 좋은 표본으로 보인다.
게터 물질층은 증착이나 스퍼터링을 통해 유리하게 증착될 수 있다.
본 발명의 이러한 목적 및 이와 다른 목적은, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예와 함께 작성된 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은, 물리적 또는 화학적 증기 증착, 또는 잉크젯 인쇄와 같이 종래 기술에서 일반적으로 알려져 있는 방법 수단을 통해 여러 층이 증착되어 있는 유리 기판(2)을 포함한 전자발광 (EL) 디스플레이 디바이스(1)를 도시한다. 상기 디바이스(1)는 쿠마린(coumarin)(유기 LED), 즉 PPV {폴리(P-페닐렌 비닐렌)} 또는 PPV 유도체 (중합체 LED)와 같은 컨쥬게이트 중합체와 같이, 전기 전도성 물질의 전극층의 두 가지 패턴 사이에 삽입된 유기 전자발광 물질을 포함하는 활성 또는 방사층(emissive layer)(3)를 포함한다. 이 예에서, 전극층은 유리 기판(2) 위에 직접 증착된 제 1 전극(4)과, 발광 다이오드(LED) 매트릭스를 형성하는 제 2 전극(5)을 포함한다. 전극(4)은 적어도 인듐 주석 산화물{ITO, 즉 활성층(3)에 의해 방출된 광을 투과하는)과 같은 물질로 만들어진다. 작동 중, 제 1 전극(4)은 행 전극(row electrode)(5)에 비해 충분히 높은 양 전압에 있도록 작동해서 활성층(3)에 홀을 주입한다. 방사층(3)은 하나의 유기층을 포함하거나, 또는 복수의 유기층을 포함할 수 있다. 간략함을 위해, 이후 "유기층"이라는 표현은 하나의 유기층 또는 복수의 유기층이 있는지의 사실에 관계없이 사용될 것이다.
층 스택(3,4,5)은, 커버(7)에 의해 형성된 공동(cavity)(8) 안에 포함되고, 상기 층 스택은 열 경화성 2성분 에폭시 수지와 같은 접착제(6)에 의해 유리 기판(2)에 고정된다. 유리 기판(2)과, 접착제(6)를 이용해서 기판(2)에 실링된 커버(7)로 형성된 실링 용기는, 수분 흡수 물질이 층 스택(3,4,5)으로부터 일정 간격 떨어지도록 수분 흡수 수단(9)을 구비한 내면에 있다. 예를 들어, 수분 흡수 수단(9)은 도 1에 도시된 바와 같이 커버(7)에 부착될 수 있다.
도 1의 종래의 구성의 단점은, 핸드 헬드 전화기와 같은 특정 용도를 위해충분히 얇게 만들 수 없다는 것이다.
본 발명은 매우 얇은 전자발광 패널을 목적으로 하는데, 이는 유기 디바이스와 보호 커버를 층 스택으로 형성함으로써 구현된다. 인접 층들이 물리적으로 접해있는 이러한 콤팩트 구조에서, (투과) 접착성 시임 (adhesive seam)과 수분 게터 (트랩)는 존재하지 않는다.
도 2는 층 스택 (또는 적층된) 유형의 전자발광 패널의 한 가지 예의 단면을 도시한다. 유리 기판이나 예를 들어, 수분 또는 기체가 투과할 수 없도록 만들어진 플라스틱 기판일 수 있는 기판(12)은, 하부 전극층(14)과, 유기 (중합체) 전자발광 물질층(13)과, 상분 전극층(15)을 운반하고, 이들 모두가 유기 디바이스를 형성한다. 층 스택(13,14,15)은, 예를 들어 탄화물 또는 질화물, 특히 질화 규소와 같은 무기 물질이나, 유기 디바이스를 덮는 전기 절연성, 수분 불투과성의 금속 산화물의 실링층(17)에 의해 완료된다. 기판(12)과 함께, 실링층(17)은 유기 디바이스를 "캡슐화"한다. 이렇게 제조된 EL 패널(11)은 매우 얇을 수 있다.
그러나, 이러한 접근방식을 갖는 문제점은 패널의 작동 중에 수소 기체가 생성되는 점이다. 이 기체는 전자발광 중합체에 남아있는 물의 가수분해에 의해 주로 생긴다. 중합체 내의 몇몇 교차 결합 반응은 또한 시스템 내에 수소 기체의 형성을 일으킬 수 있다. 기체가 생성됨으로서 해서, 부피의 팽창과 폭발 및/또는 스택의 박리현상이 일어날 수 있다. 밀봉 캡슐화 때문에 기체가 빠져나갈 수 없다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 수소 트랩(19)은, 유기 (중합체) 층(13)과 물리적으로 연결된 위치의, 층 스택(13,14,15,17) 안에 배열된다. 도 2 실시예에서, 수소 트랩(19)은 유기 (중합체) 층(13)의 주변과 물리적으로 접해 배열되어 있다. 층(13)이 네 개의 면을 갖는다고 가정하면, 수소 트랩(19)은 층(13)의 한 면, 또는 복수의 면을 따라 주변부와 물리적으로 접하게 배열될 수 있다.
수소 트랩(18)에 적합한 물질은,
a) 알칼리 금속,
b) 알칼리 토금속,
c) 란탄족,
d) Sc, Y,
e) Pd, Rh, Ni, Zr과,
이들의 화합물 (합금 또는 금속간 화합물)이다.
적절한 추가 물질은, 알루미늄과 결합된 상기 그룹 (특히, a)와 b))의 물질 (특히 Ba4Al)과, C, Si, Ge, Sn 또는 Pb에 삽입된 상기 그룹의 물질 (특히, a)와 b))의 삽입 물질 (특히, C에 삽입된 Li)이다.
수소(H)가 포획될 수 있는 크기의 구멍을 갖는 분자 체 분말 (예를 들어, Al2O3)이, (0.6 K2O : 4 Na2O3: Al2O3: 2 SiO2)와 같은 베이스 분말로 또한 사용될 수 있다.
동일 요소에 대해 도 2와 동일한 도면 번호가 사용된 도 3은, 도 2 구조에 대해 다른 대안을 제시한다. 수소 트랩(19)은 상부 전극(15)의 상부 표면에 형성된다. 유기층(13)에서 생성된 수소 기체는 전극(15)의 핀홀을 통해 수소 트랩(19')에도달할 수 있다. 이 실시예에서, 수소 게터(19')는 유기층(13)과 직접 물리적으로 접하지는 않지만, 물리적으로 연결되어 있다 {전극(15)의 핀홀을 통해}. 이 실시예의 단점은, 수소 기체(의 실질적인 양)가 유기층(13)의 한 장소에서 생성된 경우, 수소 트랩(19')의 한 장소에 쌓일 것이라는 점이다. 이는 바람직하지 않다. 도 4는 이 문제점을 해결한 실시예를 제공한다.
동일 요소에 대해 도 2와 동일한 도면 번호가 사용된 도 4는, 도 2 구조에 대해 다른 대안을 제시한다. 수소 투과층(18)은, 중합체 층(13)과 물리적으로 접하고, 수소 게터(19")와 물리적으로 접한 위치에 배열되어 있다. 이러한 방법으로, 수소 게터(19")는 중합체 층(13)과 물리적으로 연결되고, 생성된 수소가 한 장소에 쌓이는 것은 수소 투과층(18)을 통해 보다 넓은 표면에 수소를 분산시킴으로써 방지된다.
층(18)은 수소 기체가 투과할 수 있는 모든 물질이 될 수 있다. 층(8)의 매우 특별한 예는 팔라듐 층으로, 이 층은 수소는 투과할 수 있지만 다른 기체는 투과할 수 없다. 이러한 층 (이 층은 또한 팔라듐과 결합될 수 있음)의 다른 예는 무기 산화물, 질화물 등이다 (예를 들어, 산화 규소, 알루미늄 산화물, 질화 규소). 일반적으로, 이러한 물질을 스퍼터링 또는 증착하는 동안, 기체가 투과할 수 있는 층이 얻어진다. 층(18)은 또한 높은 유리 전이 온도를 갖는 유기 물질일 수 있다. 동일한 방법으로, 층(30)은 또한 전기 절연 유기 또는 무기 물질 중에서 선택될 수 있다.
결점이 없는 무기 실링층(17)을 제조할 수 있도록 하기 위해, 유기 디바이스층 스택 (13,14,15) 위에 평탄화 층을 우선 증착시키는 것이 유리하다. 수소 게터층(19',19")이 이러한 평탄화 층으로 작용하는 것이 유리할 수 있다.
무기 실링층(17)의 재료로는, 질화물, 옥시질화물, 금속 산화물 또는 금속을 사용할 수 있다. 예를 들어, 결점이 없는 Al 층은 밀봉 실을 생성하기 위해 500 내지 5000Å의 두께로 진공 증착될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
금속 실링층(21)의 사용은, 동일 요소에 대해 도 3과 동일한 도면 번호를 사용한 도 5에 나타나 있다.
이 경우, 전기 절연 수단(16)은 단락을 방지하기 위해 (금속) 실링층(21)과 하부 전극층(14) 사이에 배열된다. 이와 동일한 목적으로, 전기 절연 물질 층(30)은 무기 실링층(17)을 증착하기 전, 적어도 상부 전극(15)의 노출부 위에 증착된다. 사용된 전기 차단 물질은 무기 물질, 예를 들어 녹는점이 낮은 유리나 세라믹 물질, 또는 유기 물질일 수 있다. 이와 유사하게, 게터 {19(도 2), 19'(도 3), 19"(도 4)}가 전기 전도성 물질이고, 예를 들어 Al와 같은 전기 전도성 물질이 실링층(17)으로 선택된 경우, 단락을 방지하기 위해 도 5에서 층(30과 16)과 같은 전기 절연층의 배열이 필요할 수 있다.
요약하면, 본 발명은 적층 전자발광 패널에 관한 것으로,
투명 지지 기판과,
복수의 픽셀을 한정하는 투명 기판 위에 형성된 유기 디바이스로, 이 유기 디바이스는 하부 전극층과 상부 전극층 사이에 유기 발광층을 포함한, 유기 디바이스와,
기판과 함께 유기 디바이스에 대한 밀봉, 방수 캡슐을 형성하도록 위치한 실링층을 포함한다. 이 실링층은 무기 물질을 포함하고, 수소 게터는 유기 디바이스와 물리적으로 연결된 위치에서 캡슐 내부에 위치한다. 수소 게터는 유기 디바이스에 의해 이를 작동하는 동안 형성된 수소 기체에 의해서 캡슐 내부에 압력이 증가하는 것을 방지한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 패널을 작동 중 수소 기체가 형성되어 부피 팽창과 폭발 또는 박리현상이 일어날 수 있었던 종래 문제점을 해결한 밀봉 실링 유기 전자발광 패널 제조에 사용된다.
Claims (10)
- 전자발광 패널로서,투명한 지지 기판과,복수의 픽셀을 한정하는 상기 투명 기판 위에 형성된 유기 디바이스로, 상기 유기 디바이스는 하부 전극층과 상부 전극층 사이에 유기 발광층을 포함한, 상기 유기 디바이스와,상기 기판과 함께 상기 유기 디바이스에 대한 캡슐을 형성하도록 위치한 실링층(sealing layer)을포함하는, 전자발광 패널에 있어서,상기 실링층은 무기 물질을 포함하고, 수소 게터(hydrogen getter)는 상기 유기 발광층과 물리적으로 연결된 위치에서 상기 캡슐 내부에 위치한 것을 특징으로 하는, 전자발광 패널.
- 제 1항에 있어서, 상기 수소 게터는 상기 유기 발광층의 주변과 물리적으로 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는, 전자발광 패널.
- 제 1항에 있어서, 상기 수소 게터는 상기 상부 전극 위에 직접 배열되어 있고, 상기 상부 전극층의 핀홀(pinhole)을 통해 상기 유기 발광층과 물리적으로 연결된 것을 특징으로 하는, 전자발광 패널.
- 제 1항에 있어서, 수소 투과층(hydrogen permeable layer)은 상기 상부 전극층 위에 배열되고, 상기 수소 게터는 상기 수소 투과층 위에 배열되고, 상기 수소 투과층 및 상부 전극층의 핀홀을 통해 상기 유기 발광층과 물리적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 전자발광 패널.
- 제 3항에 있어서, 상기 수소 투과층은 무기 산화물이나 질화물 및/또는 Pd을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자발광 패널.
- 제 1항에 있어서, 상기 수소 게터는,a) 알칼리 금속,b) 알칼리 토금속,c) 란탄족,d) Sc, Y,e) Pd, Rh, Ni, Zr로이루어진 그룹으로부터 선택된 물질 또는 물질 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자발광 패널.
- 제 1항에 있어서, 상기 수소 게터는, Al과, 적어도 하나의 알칼리 금속, 또는 적어도 하나의 알칼리 토금속을 포함하는 금속간 화합물(intermetalliccompound)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자발광 패널.
- 제 1항에 있어서, 상기 수소 게터는, C, Si, Ge, Sn 또는 Pb에 삽입된 적어도 하나의 알칼리 금속, 또는 적어도 하나의 알칼리 토금속을 포함한 삽입 물질 (intercalation material)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자발광 패널.
- 제 1항에 있어서, 상기 수소 게터는 분자 체 분말을 포함하고, 상기 분말 입자는 수소가 포획될 수 있는 크기의 공동을 갖는 것을 특징으로 하는, 전자발광 패널.
- 제 1항에 있어서, 상기 무기 실링층은 금속, 금속 산화물, 탄화물, 또는 질화물 층인 것을 특징으로 하는, 전자발광 패널.
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