KR20050001194A - 유기 전계 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 전계 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법을 개시한다. 본 발명은 배면 기판과; 상기 배면 기판상에 증착에 의해 형성되고, 제 1전극, 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치된 하나 이상의 유기물 층으로 이루어지고, 제 1 전극 및 제 2 전극과 각 유기물 층 각각의 경계면에는 경계면을 형성하는 양 부분의 물질이 공존하는 혼합층이 형성되는 유기 발광부와; 상기 유기 발광부를 외부와 차단하기 위하여 상기 배면 기판과 결합하여 밀봉을 제공하는 전면 기판;을 구비하는 유기 전계 발광 표시 장치와 이의 제조 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 유기 전계 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 수명과 효율이 향상된 유기 전계 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로 유기 전계 발광 표시 장치는 형광성을 가진 유기 화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 자발광형 디스플레이로 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형화가 용이하며 광시야각, 빠른 응답속도 등 액정표시 장치에 있어서의 문제점으로 지적되는 사항을 해결할 수 있는 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.
이러한 유기 전계 발광 표시 장치는 유리나 그밖의 투명한 절연기판에 소정의 패턴의 적어도 하나 이상의 유기물 층을 형성하고 이 유기물 층의 상하부에는 전극층들을 형성함으로써 구현된다. 유기물 층은 유기 화합물로 이루어진다. 이렇게 형성된 두 전극과 그 사이에 배치된 유기물 층은 전압의 인가에 의해 발광이 이루어지는 유기 발광부를 형성한다.
상기와 같이 구성된 유기 전계 발광 표시 장치는 전극들에 양극 및 음극 전압이 인가됨에 따라 양극전압이 인가된 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 정공 수송층을 경유하여 유기막의 발광층으로 이동하고, 전자는 음극전압이 인가된 전극으로부터 전자 수송층을 경유하여 발광층(EML)으로 주입된다. 이 발광층에서 전자와 홀이 재결합하여 여기자(exiton)를 생성하고, 이 여기자가 여기상태에서 기저상태로 변화함에 따라, 발광층의 형광성 분자가 발광함으로써 화상이 형성된다.
상기와 같은 유기 발광부를 구성하는 복수의 유기물과 금속은 고진공 상태에서 열증착에 의해 박막 형태로 적층되어 형성되고, 박막은 무정형의(amorphous) 다층 구조를 이루게 된다. 이러한 무정형성은 각 박막의 계면의 형상을 불안정하게 하며, 층상구조를 이루는 각 박막의 계면의 이질성(heterogeneousness)의 정도에 따라 소자의 특성이 영향을 받게 된다. 이러한 특성에 있어서의 변화는 수명의 단축과 효율의 저하를 유발할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 각 박막의 계면이 안정화하여 수명 증대 및 효율이 향상된 유기 전계 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 장치의 일 실시예를 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 A 부분을 도시한 확대도,
도 3은 에이징 시간을 결정하는 과정을 설명하는 그래프,
도 4a 내지 도 4c는 열처리 전후의 휘도의 변화를 도시한 그래프,
도 5a 내지 도 5c는 열처리 전후의 구동전압의 변화를 도시한 그래프,
도 6a 내지 도 6c는 열처리 전후의 구동수명의 변화를 도시한 그래프,
도 7a 내지 도 7c는 열처리 전후에 열처리 시간에 따른 효율의 향상을 도시한 그래프,
도 8은 상온에서 방치한 소자의 수명을 도시한 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
11 ; 배면 기판 12 ; 제 1 전극
13 ; 홀 수송층 14 ; 발광층
15 ; 전자 수송층 16 ; 제 2 전극
17 ; 전면 기판 18 ; 밀봉재
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 장치는, 배면 기판과, 상기 배면 기판상에 증착에 의해 형성되고, 제 1전극, 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치된 하나 이상의 유기물 층으로 이루어지고, 제 1 전극 및 제 2 전극과 각 유기물 층 각각의 경계면에는 경계면을 형성하는 양 부분의 물질이 공존하는 혼합층이 형성되는 유기 발광부와, 상기 유기 발광부를 외부와 차단하기 위하여 상기 배면 기판과 결합하여 밀봉을 제공하는 전면 기판을 구비한다.
이때, 상기 유기물 층은 양극층, 정공주입층, 정공수송층, 유기발광층, 전자수동층, 전자주입층, 음극층으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 혼합층은 상기 제 1 전극 및 제 2 전극과 그 사이에 형성된 하나 이상의 유기물로 이루어진 유기물 층이 증착된 상태에서 소정 온도와 시간 동안의 에이징(aging)에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 장치 제조 방법은, 배면 기판상에 제 1전극, 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치된 하나 이상의 유기물 층으로 이루어진 유기 전계 발광부를 증착 형성하는 제 1 단계와, 상기 유기 전계 발광부가 증착된 배면 기판을 가열수단에 장착하는 제 2 단계와, 상기 가열 수단을 이용하여 소정 온도와 시간 동안 가열하여 상기 유기 전계 발광부의 각 층의 경계면에 상기 경계면의 양측의 물질이 혼재하는 혼합층이 형성되도록 하는 제 3 단계와, 상기 유기 전계 발광부가 외부와 차단되도록 상기 배면 기판에 전면 기판을 결합시키는 제 4 단계를 구비한다.
본 발명에 있어서, 상기 3 단계에서의 가열 온도(Taging)는 각 유기물 층의 유리 전이 온도 중 가장 낮은 유리 전이 온도(Tg)와 Tg-(Tg*50%)(℃) ≤ Taging ≤ Tg+(Tg*50%)의 관계를 가지는 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 표시 장치의 일 실시예가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 유기 전계 발광 표시 장치(10)는 투명한 절연 기판인 배면 기판(11)과, 상기 배면 기판(11)에 증착에 의해 형성되는 것으로서, 양극인 제 1전극(12)과 음극인 제 2 전극(16) 및 상기 제 1 전극(12) 및 제 2 전극(16) 사이에 배치된 하나 이상의 유기물 층 즉, 홀 수송층(13), 발광층(14), 전자 수송층(15)으로 이루어진 유기 발광부(20)와, 상기 유기 발광부(20)를 외부와 차단하기 위해 상기 배면 기판과 결합하여 밀봉을 제공하는 전면 기판(17)을 구비한다. 상기 전면 기판(17)은 소정의 밀봉재(18)에 의해 상기 배면 기판(11)과 결합한다. 또한 상기 전면 기판(17)과 상기 배면 기판(11)에 의해 형성되는 내부 공간(19)은 진공 또는 불활성 기체 등에 의해 충전되고, 전면 기판(17)의 내면에는 수분의 흡수를 위한 게터(getter, 미도시) 층이 형성될 수 있다.
도 2에는 도 1의 A 부분을 확대한 단면도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 층상구조를 이루는 전극(12, 16)과 각 유기층(13,14,15)의 경계면에는 경계를 형성하는 양 물질이 혼재하는 혼합층(12a, 13a, 14a, 15a)이 형성된다. 이는 소정 온도와 시간 동안의 에이징(aging)에 의해 형성될 수 있다. 이러한 혼합층(12a, 13a, 14a, 15a)은 무정형의 상태로 증착되어 이질성을 갖는 계면의 구조가 안정되면서, 일정한 변형이 이루어져 각각의 경계를 이루는 물질의 결합이 보다 확실해지면서 나타나는 층이다.
Aging시 온도 설정 방법은 소자를 구성하는 다층의 재료들이 각각 해당 Tg(유리 전이온도)를 가질것이며, 이때 Aging 적용 온도는 다층 재료중 가장 낮은 Tg를 갖는 층을 기준으로 Tg-(Tg*50%)(℃) ≤ Taging ≤ Tg+(Tg*50%) 의 온도 범위에서 실시 한다. 온도의 범위는 계면 구조와 다층의 재료들의 표면 구조에 영향을 미칠 수 있는 충분한 온도 범위이면서 재료의 변성이나 파괴를 일으키지 않는 온도범위를 꾀하였다.
도 3에는 상기 유기 발광부에 가해지는 시간에 따른 열량을 도시한 그래프이다.
도면을 참조하면, 세가지 다른 온도 조건(T1, T2, RT )에 대한 시간에 따른 열량을 도시하였다. 서로 다른 온도 조건일 때, 적용 시간에 따라 열량은 다르게 변화하므로 짧은 시간 동안에 적절한 열량이 가해지도록 온도에 따른 시간을 결정하였다. 다만, 다양한 에이징 시간에 대해 효율과 구동 이미지 등으로 나타나는 소자의 변화를 관찰하여 효율 저하나 이미지에 손상이 생기지 않는 시간을 구할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c에는 소자의 열처리 전후에 있어서의 다양한 전류 밀도에 따른 소자의 휘도의 변화율을 적색 소자(도 4a), 녹색 소자(도 4b), 청색 소자(도 4c) 각각에 대해 나타낸 그래프를 도시하였다. 열처리는 섭씨 80도에서 16시간동안 행하였다.
적색과 청색 소자의 경우에는 열처리 후의 휘도의 상승이 열처리 전에 비하여 미미하나, 녹색 소자의 경우에는 휘도의 상승이 0.4 cd/A 이상으로 현저하게 이루어짐을 알 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에는 소자의 열처리 전후에 있어서의 다양한 전류 밀도에 따른 구동전압을 적색 소자(도 5a), 녹색 소자(도 5b), 청색 소자(도 5c) 각각에 대해서 나타내었다. 열처리는 섭씨 80도에서 16시간동안 행하였다.
도면을 참조하면, 열처리 후 구동전압이 약간씩 상승하고 있는 것을 볼 수있는데, 이는 유기물 층 간의 확산 즉, 혼합층의 존재에 따른 것이다. 이러한 혼합층의 존재는 소자의 수명 향상에도 기여하는데, 이는 도 6a 내지 도 6c를 통해서 확인할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c에는 소자의 구동 수명(L/L0)을 적색 소자(도 6a), 녹색 소자(도 6b), 청색 소자(도 6c) 각각에 대해서 나타내었다. 각각의 소자의 구동 수명은 열처리를 하지 않은 경우와, 섭씨 80도에서 2시간 열처리한 경우, 섭씨 80도에서 16시간 열처리한 경우를 나타내었으며, 20mA/cm2의 전류 밀도에서 측정하였다. 그래프에서 초기휘도(L0) 대비 50% 반감시의 시간을 보면 적색, 녹색, 청색 모두 세 조건중 섭씨 80도에서 16시간 열처리한 경우가 수명이 가장 길다.
도면을 참조하면, 열처리 후에 소자의 구동 수명의 향상이 이루어졌으며, 열처리 시간에 따라 구동 수명이 증가함을 보여주고 있다.
도 7a 내지 도 7c에는 구동 조건에 변화를 주어 열처리 시간에 따른 소자의 구동 수명을 적색 소자(도 7a), 녹색 소자(도 7b), 청색 소자(도 7c) 각각에 대해 측정한 결과를 도시하고 있다. 열처리는 섭씨 80도에서 행하였다.
도면을 참조하면, 구동 조건이 약할 경우 열처리의 효과가 뚜렷하게 나타남을 알 수 있는데, 이는 열처리 효과가 온도와, 시간 뿐 아니라 구동조건에 따라서 달라짐을 나타낸다. 따라서 적절한 조건에서의 소자의 열처리는 소자의 수명 향상에 크게 기여함을 알 수 있다.
도 8에는 열에너지가 적은 상온(섭씨 25도)에서 방치한 소자의 수명을 측정한 결과이다. 도면을 참조하면, 소자를 사용하여 소자 제작 직후 수명을 측정하고약 한달 뒤 동일한 조건으로 동시에 제작되었던 소자의 수명을 측정하였다. 결과에서 볼 수 있듯이 단지 방치만 해 두었던 소자의 수명도 시간이 흐름에 따라 길어지는 것을 관찰할 수 있다. 이 결과는 온도가 낮은 조건일지라도 긴 시간 동안의 에이징을 통해 구동수명을 향상시킬 수 있음을 보여준다.
상기 본 발명인 유기 전계 발광 표시 장치 및 이의 제조 방법에 의해 수명이 향상된 유기 전계 발광 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 소자에 에이징을 적용함으로써 향상된 성능을 가지는 유기 전계 발광 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (5)
- 배면 기판과;상기 배면 기판상에 증착에 의해 형성되고, 제 1전극, 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치된 하나 이상의 유기물 층으로 이루어지고, 제 1 전극 및 제 2 전극과 각 유기물 층 각각의 경계면에는 경계면을 형성하는 양 부분의 물질이 공존하는 혼합층이 형성되는 유기 발광부와;상기 유기 발광부를 외부와 차단하기 위하여 상기 배면 기판과 결합하여 밀봉을 제공하는 전면 기판;을 구비하는 유기 전계 발광 표시 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 유기물 층은 양극층, 정공주입층, 정공수송층, 유기발광층, 전자수동층, 전자주입층, 음극층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 혼합층은 상기 제 1 전극 및 제 2 전극과 그 사이에 형성된 하나 이상의 유기물로 이루어진 유기물 층이 증착된 상태에서 소정 온도와 시간 동안의 에이징(aging)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
- 배면 기판상에 제 1전극, 제 2 전극 및 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배치된 하나 이상의 유기물 층으로 이루어진 유기 전계 발광부를 증착 형성하는 제 1 단계와;상기 유기 전계 발광부가 증착된 배면 기판을 가열수단에 장착하는 제 2 단계와;상기 가열 수단을 이용하여 소정 온도와 시간 동안 가열하여 상기 유기 전계 발광부의 각 층의 경계면에 상기 경계면의 양측의 물질이 혼재하는 혼합층이 형성되도록 하는 제 3 단계와;상기 유기 전계 발광부가 외부와 차단되도록 상기 배면 기판에 전면 기판을 결합시키는 제 4 단계;를 구비하는 유기 전계 발광 표시 장치.
- 제 4항에 있어서,상기 3 단계에서의 가열 온도(Taging)는 각 유기물 층의 유리 전이 온도 중 가장 낮은 유리 전이 온도(Tg)와 Tg-(Tg*50%)(℃) ≤ Taging ≤ Tg+(Tg*50%)의 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시 장치.
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