KR20040111403A - 유기 발광 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

유기 발광 소자 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20040111403A
KR20040111403A KR10-2004-7014359A KR20047014359A KR20040111403A KR 20040111403 A KR20040111403 A KR 20040111403A KR 20047014359 A KR20047014359 A KR 20047014359A KR 20040111403 A KR20040111403 A KR 20040111403A
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Abstract

비정질 산화물과, 붕소 산화물, 인 산화물, 나트륨 산화물, 칼륨 산화물, 납 산화물, 티탄 산화물, 마그네슘 산화물 및 바륨 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2종류의 산화물을 포함하는 가스 배리어막을 기판에 형성한 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용한 유기 발광 소자에 있어서, 상기 선택된 적어도 2종류의 산화물이, 원자 반경이 큰 원소의 산화물과, 원자 반경이 작은 원소의 산화물을 조합한 것이며, 상기 기판이 유리 또는 플라스틱으로 형성되어 있는 유기 발광 소자로 함으로써, 외부로부터의 산소나 수증기 등의 침입을 방지할 수 있는 가스 배리어성이 뛰어난 기판을 사용한 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

유기 발광 소자 및 그 제조 방법{ORGANIC LUMINESCENCE DEVICE AND ITS PRODUCTION METHOD}
일렉트로루미네선스(EL) 패널은, 시인성이 높고, 표시 능력이 뛰어나고, 고속 응답도 가능하다는 특징을 갖고 있어, 장래의 전자 기기 등의 표시 장치로서 기대되고 있다. 이때문에, 최근 EL 패널에 사용하는 유기 발광 소자에 관해 활발하게 연구가 행해지고 있다.
일반적으로, 유기 발광 소자는, 유리 기판 상에 배치된 음극과 양극의 사이에 형광성 화합물을 포함하는 유기 발광층을 개재한 구조를 갖고, 이 유기 발광층에 전자 및 정공이 주입되어 이들이 재결합하면 여기자가 생성되어, 이 여기자가 실활할 때 빛을 발하는 것이다.
그러나, 유기 발광 소자는 외부로부터의 산소나 수증기 등의 소자 내로의 침입에 대단히 약해, 이들의 침입에 의해 바로 발광 성능이 저하한다고 하는 문제가 있다. 현재는, 외부로부터의 산소나 수증기 등의 소자 내로의 침입을 유리 기판에 의해 방지하고 있지만, 가스의 투과량을 0.01g/㎡/24h 이하(측정 한계 이하)로 할필요가 있는 유기 발광 소자에서는 유리 기판만으로는 불충분하다.
또, 최근에는 유리 기판을 대신해 플라스틱 기판을 사용하는 것도 검토되고 있다. 이것은, 플라스틱 기판은 유리 기판에 비해 경량이고, 강도도 크기 때문이다. 그러나, 플라스틱 기판은 유리 기판에 비해 산소나 수증기 등의 가스 투과성이 크다고 하는 문제가 있어, 현시점에서는 플라스틱 기판을 유기 발광 소자에 사용하는 것은 대단히 곤란하다.
본 발명은, 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용한 유기 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 가스 배리어막이 부착된 기판의 단면도,
도 2는 본 발명의 유기 발광 소자의 단면도이다.
본 발명은 상기 종래의 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 가스 배리어성이 뛰어난 기판을 사용한 유기 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 유기 발광 소자는, 비정질 산화물과, 붕소 산화물, 인 산화물, 나트륨 산화물, 칼륨 산화물, 납 산화물, 티탄 산화물, 마그네슘 산화물 및 바륨 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2종류의 산화물을 포함하는 가스 배리어막을 기판에 형성한 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용한 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 유기 발광 소자의 제조 방법은, 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용한 유기 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 비정질 산화물과, 붕소 산화물, 인 산화물, 나트륨 산화물, 칼륨 산화물, 납 산화물, 티탄 산화물, 마그네슘 산화물 및 바륨 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2종류의 산화물을 포함하는 가스 배리어막을 기판의 적어도 한쪽 면에 형성하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 유기 발광 소자의 제조 방법은, 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용한 유기 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 비정질 산화물과, 붕소 산화물, 인 산화물, 나트륨 산화물, 칼륨 산화물, 납 산화물, 티탄 산화물, 마그네슘 산화물 및 바륨 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2종류의 산화물을 포함하는 가스 배리어막을 기판의 적어도 한쪽 면에 형성한 후, 상기 가스 배리어막을 열처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기 발광 소자는, 비정질 산화물과, 붕소 산화물, 인 산화물, 나트륨 산화물, 칼륨 산화물, 납 산화물, 티탄 산화물, 마그네슘 산화물 및 바륨 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2종류의 산화물을 포함하는 가스 배리어막을 기판에 형성한, 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용한 것이다.
상기 비정질 산화물로서는, 그물코 구조를 갖는 규소 산화물 등을 사용할 수 있다.
또, 상기 비정질 산화물에 함유시키는 다른 산화물로서는, 그물코 구조를 갖는 비정질 산화물의 랜덤한 빈구멍을 막을 수 있는 것이 필요하며, 원자 반경이 큰 원소의 산화물과, 원자 반경이 작은 원소의 산화물을 2종류 이상 조합하는 것이 바람직하다. 원자 반경이 큰 원소의 산화물로서는, 칼륨 산화물, 티탄 산화물, 바륨산화물, 납 산화물 등을 들 수 있다. 원자 반경이 작은 원소의 산화물로서는, 붕소 산화물, 나트륨 산화물, 마그네슘 산화물, 인 산화물 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용하는 기판은, 유리 또는 플라스틱으로 형성할 수 있다. 플라스틱으로서는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 규소계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리비닐알콜계 수지, 폴리에틸렌계 수지 등, 또는 그들의 공중합체를 사용할 수 있다. 플라스틱은 방사선 경화성 수지인 것이 바람직하고, 또 플라스틱의 유리전이 온도는 150℃ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 발광 소자의 제조 방법은, 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용한 유기 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 비정질 산화물과, 붕소 산화물, 인 산화물, 나트륨 산화물, 칼륨 산화물, 납 산화물, 티탄 산화물, 마그네슘 산화물 및 바륨 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2종류의 산화물을 포함하는 가스 배리어막을 기판의 적어도 한쪽 면에 형성하는 것이다. 또, 필요에 따라, 그 후, 상기 가스 배리어막을 열처리할 수도 있다. 또한, 상기 열처리의 온도는, 상기 가스 배리어막의 막형성 온도 이상이고 또한 상기 기판의 유리전이 온도 이하의 온도인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 사용하여 설명한다.
(실시형태 1)
도 1은, 본 발명의 가스 배리어막이 부착된 기판을 나타낸 단면도이다. 도 1에 있어서, 1은 가스 배리어막, 2는 기판, 3은 가스 배리어막이 부착된 기판이다. 또, 도 2는 본 발명의 유기 발광 소자를 나타낸 단면도이다. 도 2에 있어서, 24는음극, 25는 유기 발광층, 26은 홀 수송층, 27은 양극이다.
먼저, RF 마그네트론 스퍼터를 사용하여, 유리로 이루어지는 기판(2)의 한쪽 면 상에, 비정질 산화물인 규소 산화물과, 붕소 산화물, 티탄 산화물로 이루어지는 두께 150Å의 가스 배리어막(1)을 형성하여, 가스 배리어막이 부착된 기판(3)을 제작했다. RF 마그네트론 스퍼터는, 유리 기판(2)을 일정 온도로 유지한 상태로 규소 산화물로 이루어지는 타겟의 위에 붕소 산화물 및 티탄 산화물의 펠릿을 얹어 행했다.
여기서, 가스 배리어막이 부착된 기판(3)의 산소 가스 투과량을 측정한 바, 0.01g/㎡/24h 이하(측정 한계 이하)였다.
이상과 같이 하여 형성한 가스 배리어막이 부착된 기판(3)을 2장 준비하고, 가스 배리어막(1)을 외측으로 한 가스 배리어막이 부착된 기판(3)의 사이에 음극(24), 유기 발광층(25), 홀 수송층(26) 및 양극(27)을 통상의 방법으로 배치하여 유기 발광 소자를 제작했다.
본 실시형태의 가스 배리어막에서는, 붕소 산화물 및 티탄 산화물이 그물코형상의 골격으로 이루어지는 규소 산화물의 간극을 메우게 되므로, 가스의 투과가 억제된다. 그 결과, 본 실시형태의 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용한 유기 발광 소자에서는, 외부로부터 산소나 수증기 등이 소자 내에 들어가는 일이 없어지므로 발광 불량이 발생하지 않았다.
(실시형태 2)
붕소 산화물 및 티탄 산화물을, 인 산화물 및 납 산화물로 바꾼 것 외에는,실시형태 1과 동일하게 하여 유기 발광 소자를 제작했다. 가스 배리어막이 부착된 기판의 산소 가스 투과량을 측정한 바, 0.01g/㎡/24h 이하(측정 한계 이하)였다.
본 실시형태의 가스 배리어막에서는, 인 산화물 및 납 산화물이 그물코형상의 골격으로 이루어지는 규소 산화물의 간극을 메우게 되므로, 가스의 투과가 억제된다. 그 결과, 본 실시형태의 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용한 유기 발광 소자에서는, 외부로부터 산소나 수증기 등이 소자 내에 들어가는 일이 없기 때문에 발광 불량이 발생하지 않았다.
(실시형태 3)
붕소 산화물 및 티탄 산화물을, 나트륨 산화물 및 바륨 산화물로 바꾼 것 외에는, 실시형태 1과 동일하게 하여 유기 발광 소자를 제작했다. 가스 배리어막이 부착된 기판의 산소 가스 투과량을 측정한 바, 0.01g/㎡/24h 이하(측정 한계 이하)였다.
본 실시형태의 가스 배리어막에서는, 나트륨 산화물 및 바륨 산화물이 그물코형상의 골격으로 이루어지는 규소 산화물의 간극을 메우게 되므로, 가스의 투과가 억제된다. 그 결과, 본 실시형태의 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용한 유기 발광 소자에서는, 외부로부터 산소나 수증기 등이 소자 내에 들어가는 일이 없기 때문에 발광 불량이 발생하지 않았다.
(실시형태 4)
붕소 산화물 및 티탄 산화물을, 마그네슘 산화물 및 칼륨 산화물로 바꾼 것 외에는, 실시형태 1과 동일하게 하여 유기 발광 소자를 제작했다. 가스 배리어막이 부착된 기판의 산소 가스 투과량을 측정한 바, 0.01g/㎡/24h 이하(측정 한계 이하)였다.
본 실시형태의 가스 배리어막에서는, 마그네슘 산화물 및 칼륨 산화물이 그물코형상의 골격으로 이루어지는 규소 산화물의 간극을 메우게 되므로, 가스의 투과가 억제된다. 그 결과, 본 실시형태의 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용한 유기 발광 소자에서는, 외부로부터 산소나 수증기 등이 소자 내에 들어가는 일이 없기 때문에 발광 불량이 발생하지 않았다.
(실시형태 5)
붕소 산화물 및 티탄 산화물에 납 산화물을 더 첨가한 것 외에는, 실시형태 1과 동일하게 하여 유기 발광 소자를 제작했다. 가스 배리어막이 부착된 기판의 산소 가스 투과량을 측정한 바, 0.01g/㎡/24h 이하(측정 한계 이하)였다.
본 실시형태의 가스 배리어막에서는, 붕소 산화물, 티탄 산화물 및 납 산화물이 그물코형상의 골격으로 이루어지는 규소 산화물의 간극을 메우게 되므로, 가스의 투과가 억제된다. 그 결과, 본 실시형태의 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용한 유기 발광 소자에서는, 외부로부터 산소나 수증기 등이 소자 내에 들어가는 일이 없기 때문에 발광 불량이 발생하지 않았다.
본 실시형태에서는, 규소 산화물에 3종류의 다른 산화물을 함유시켰기 때문에, 그물코형상의 골격으로 이루어지는 규소 산화물의 간극을 보다 완전히 메울 수 있게 되어, 가스의 투과가 더욱 억제된다.
이상과 같이 상기 실시형태 1∼5에서는, 가스 배리어막을 유리 기판의 한쪽면에만 형성했으나, 양 면에 형성하면 보다 효과적이다.
또, 가스 배리어막이 부착된 기판의 재질로서 유리를 사용했으나, 플라스틱을 사용할 수도 있다. 이 경우는, 플라스틱은 유리에 비해 가스의 투과성이 높으므로, 플라스틱 기판의 양 면에 가스 배리어막을 형성하는 것이 바람직하다. 또, 가스 배리어막을 플라스틱 기판의 양 면에 형성함으로써, 열팽창계수의 차에 의한 기판의 비틀림을 경감할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 비정질 산화물과, 붕소 산화물, 인 산화물, 나트륨 산화물, 칼륨 산화물, 납 산화물, 티탄 산화물, 마그네슘 산화물 및 바륨 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2종류의 산화물을 포함하는 가스 배리어막을 기판에 형성한 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용함으로써, 그물코형상의 골격으로 이루어지는 비정질 산화물의 간극을 상기 산화물로 메울 수 있으므로, 가스의 투과가 억제된다. 그 결과, 유기 발광 소자에 이 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용하면, 외부로부터 산소나 수증기 등이 소자 내에 들어가는 것을 방지할 수 있어, 발광 불량이 발생하지 않는다고 하는 유리한 효과가 얻어진다.

Claims (13)

  1. 비정질 산화물과, 붕소 산화물, 인 산화물, 나트륨 산화물, 칼륨 산화물, 납 산화물, 티탄 산화물, 마그네슘 산화물 및 바륨 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2종류의 산화물을 포함하는 가스 배리어막을 기판에 형성한, 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 선택된 적어도 2종류의 산화물이, 원자 반경이 큰 원소의 산화물과, 원자 반경이 작은 원소의 산화물을 조합한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 기판이, 유리 또는 플라스틱으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 플라스틱이, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 규소계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리비닐알콜계 수지 및 폴리에틸렌계 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종류의 수지 또는 그들의 공중합체인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  5. 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용한 유기 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 비정질 산화물과, 붕소 산화물, 인 산화물, 나트륨 산화물, 칼륨 산화물, 납 산화물, 티탄 산화물, 마그네슘 산화물 및 바륨 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 2종류의 산화물을 포함하는 가스 배리어막을 기판의 적어도 한쪽 면에 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 선택된 적어도 2종류의 산화물이, 원자 반경이 큰 원소의 산화물과, 원자 반경이 작은 원소의 산화물을 조합한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 기판이, 유리 또는 플라스틱으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 플라스틱이, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 규소계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리비닐알콜계 수지 및 폴리에틸렌계 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종류의 수지 또는 그들의 공중합체인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  9. 가스 배리어막이 부착된 기판을 사용한 유기 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 비정질 산화물과, 붕소 산화물, 인 산화물, 나트륨 산화물, 칼륨 산화물, 납 산화물, 티탄 산화물, 마그네슘 산화물 및 바륨 산화물로 이루어지는 군으로부터선택된 적어도 2종류의 산화물을 포함하는 가스 배리어막을 기판의 적어도 한쪽 면에 형성한 후, 상기 가스 배리어막을 열처리하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 열처리의 온도가, 상기 가스 배리어막의 막형성 온도 이상이고 또한 상기 기판의 유리전이 온도 이하의 온도인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 선택된 적어도 2종류의 산화물이, 원자 반경이 큰 원소의 산화물과, 원자 반경이 작은 원소의 산화물을 조합한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 기판이, 유리 또는 플라스틱인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 플라스틱이, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 규소계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리비닐알콜계 수지 및 폴리에틸렌계 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종류의 수지 또는 그들의 공중합체인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
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