KR20060045651A - 고휘도 백색 및 단색광 유기 전계 다중면 발광 장치 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

유기 전계 다중면 발광 장치 및 그 제조방법을 개시한다.

본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 장치는, 빛의 3원색인 적ㆍ녹ㆍ청색 및/또는 백색 발광층을 선택적으로 하나 이상 적층시켜 이루어지는 하나 이상의 유기 전계 발광 소자와, 이들 유기 전계 발광 소자를 실런트를 이용하여 밀봉 체결시킴으로써, 양면 광원, 삼면 광원, 사면광원 등의 다중면 발광체를 구현하는 것으로서, 하나 이상의 디스플레이부를 필요로 하는 휴대폰 등의 각 종 기기에 다양한 형태로 구현 가능함에 따라 콤팩트한 사이즈, 전력효율의 안배, 탁월한 응답성, 빛의 균일성, 고휘도 발산, 개선된 내구성 및, 소형화는 물론 중ㆍ대형화가 용이함과 동시에, 종래의 액정 표시 장치와 대비하여 고해상도를 실현할 수 있으면서도 제조공정을 단순화함에 따라, 생산성 향상과 더불어, 저렴한 제조원가의 제공 등이 가능한 효과가 있는 유기 전계 다중면 발광 장치 및 그 제조방법에 관한다.

후면발광(Bottom emission), 칼슘옥사이드(CaO), 바륨옥사이드(BaO), 흡습제, 실런트(Sealant), 캔(Can), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), 백라이트(Back Light), 게터(Getter), 도판트(Dopant)

Description

고휘도 백색 및 단색광 유기 전계 다중면 발광 장치 및 그 제조방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE OF MULTI-FACE AND ITS MANUFACTURING METHOD}

도 1은, 2개의 표시창을 구비하는 일반적인 휴대폰의 구성도.

도 2는, 도 1의 액정 표시 장치의 구성 단면도.

도 3은, 도 2의 백라이트유닛이 직하방 발광형태에 따른 구성단면도.

도 4는, 도 2의 백라이트유닛이 가장자리 발광형태에 따른 구성단면도.

도 5는, 본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 장치가 휴대폰에 적용된 상태를 도시한 예시 구성도.

도 6은, 본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 장치의 구성단면도.

도 7은, 도 5의 유기 전계 발광 소자를 상세 도시한 구성단면도.

도 8은, 종래의 유기 전계 발광 소자에 의한 백색광의 파장과 강도 변화별 발광 스펙트럼을 도시한 그래프.

도 9는, 종래의 유기 전계 발광 소자에 의한 녹색광의 파장과 강도 변화별 발광 스펙트럼을 도시한 그래프.

도 10은, 본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 장치가 제 1 및 제2 발광부에 각각 백색 발광층과 녹색 발광층을 적층 구현된 백색광과 녹색광의 파장과 강도 변화별 발광 스펙트럼을 도시한 그래프.

도 11은, 도 10의 제1 및 제2발광층을 상호 반대로 적층 구현된 백색광과 녹색광의 파장과 강도 변화별 발광 스펙트럼을 도시한 그래프.

도 12는, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 바람직한 구성도 및 그 밀봉 체결 예시도.

도 13은, 본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 소자를 구성하는 2개의 후면 유기 전계 발광 소자간에 일정한 간격을 유지 및 형성하기 위한 구성단면도.

도 14는, 본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 소자가 중ㆍ대형화로 구현된 상태의 구성예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

500 : 유기 전계 다중면 발광 장치 600 : 유기 전계 발광 소자

611 : 제1발광부 612 : 제2발광부

620 : 기판 630 : 광확산층

640 : 에폭시 또는 실런트

650 : 흡습제 또는 게터(Getter) 663 : 제3전극

본 발명은 양방향 백라이트 광원을 위한 분리된 적층형 유기 전계 발광 소자 및 그 제작방법에 관한 것으로, 특히 빛의 삼원색인 적ㆍ녹ㆍ청색 발광층 및/또는 백색 발광층으로부터 하나 이상이 선택적으로 적층되어 이루어지는 유기 전계 발광 소자를 하나 이상 구비하여 이들을 상호 밀봉 체결시켜 다중면으로 광표출을 이룰 수 있도록 이루어지는 고휘도 백색 및 단색광 유기 전계 다중면 발광 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적인 휴대폰에는 그 전면과 내부 각각 배치 구성되는 외측창(41)과 내부창(42)을 구비하고 있으며, 상기 외부창(41)과 내부창(42) 각각에는 백라이트 유닛(41a, 42a)이 동반 구비되어야만 하였으므로 그 두께와 부피가 비교적 크게 구현됨에 따라 심플한 외관의 휴대폰을 디자인 설계할 수 없었다는 등의 문제점이 있었다.(도 1참조)

또한, 앞서 언급한 바와 있는 각각의 표시창(41, 42)에는 백라이트 유닛(41a, 42a)을 작동시키기 위한 소요전력이 많이 요구됨에 따라 배터리의 과방전 및 이로 인한 배터리의 수명을 크게 저하시키게 되는 요인을 제공한다는 등의 또 다른 문제점이 있었다.(도면 중 미설명부호 43, 44는 각각 키패드와 배터리임.)

이러한 표시장치는, 일반적으로 첨부한 도 2와 같은 구성의 액정 표시 장치(10)를 채택하고 있다.

상기 액정 표시장치(10)(LCD : Liquid Crystal Display)는 두개의 유리 기판 사이에 액정(12)을 봉입하여 이루어지고, 이에 전압의 세기를 조절 인가함에 따라 기판에 투과되는 광량을 조절할 수 있는 액정의 전기 광학적인 특성을 사용한 디스플레이 기구이다.(도 2참조)

도 2를 참조하여 상기 액정 표시장치(10)를 보다 구체적으로 설명하면, 액정 표시 장치(10)는 크게 백라이트 유닛(11), 액정(12), 컬러필터(13)로 이루어진다. 상기 액정(12)은 스스로 발광되지 못하며 단순히 광량 조절 기능만 수행하므로, 어두운 곳에서는 화상을 관찰할 수 없는 문제점이 있다.

이에 따라, 어두운 곳에서도 화상을 관찰할 수 있도록 빛의 공급원으로 백라이트 유닛(11)이 사용되고 있는 바, 상기 백라이트 유닛(11)은 광원의 배치 형태에 따라, 직하 발광형(Direct Light Type)과 가장자리 발광형(Edge Light Type)으로 양분된다.(도 3 및 도 4참조)

도 3 및 도 4를 참조하여 상기 직하 발광형과 가장자리 발광형을 살펴보면, 상기 직하 발광형 백라이트 유닛(20)은, 여러개의 광원(21)이 일정간격으로 배치되고, 상기 광원(21)의 하방으로는 반사판(22)과 보호판(23)이 각각 순차적으로 위치하게 되고, 상기 광원(21)의 상방으로는 광확산판(24)과 프리즘판(25)이 순차적으로 배치 구성되어 이루어진다.

한편, 상기 가장자리 발광형 백라이트 유닛(30)은, 도광판(32)의 상방으로는 광확산판(34)과 프리즘판(35)이 그리고, 상기 도광판(32)의 하방으로는 반사판(33)이 그리고, 상기 도광판(32)의 일측면과 인접된 부위면 상에 빛의 집광을 수행하기 위한 광원커버(36)가 구비된 광원(31)을 포함하는 구성을 갖는다.

여기에서, 상기 광원(21, 31)은 일반적으로 냉음극형광램프(CCFL) 등을 사용 하고 있으며, 이들은 공히 면광원이 아닌 선광원이므로 빛을 균일하게 내기 위하여는 위와 같이 반사판(22, 33), 도광판(32), 확산판(24, 34), 프리즘판(25, 35) 등의 여러 광학 시트들로 이루어진 복잡한 구조로 이루어진다.

결국, 액정 표시 장치(10)는 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 상기와 같은 백라이트 유닛(11)의 상부에 그레이 스케일(gray scale)을 조절하기 위한 액정(12)이 위치되며, 색을 표현하기 위하여 컬러필터(13)가 구비되어야만 하였다.

이러한 종래의 액정 표시 장치는 백라이트 유닛의 소비 전력이 전체 소비 전력의 50 ~ 70 %를 차지하며, 광원으로부터 출사된 빛은 상기한 광학 시트, 액정, 칼라필터 등을 거치면서 약 90% 정도가 소멸되어 10%만이 외부로 표출된다.

또한, 디스플레이가 점차 대형화 및 박막화 되어감에 따라, 높은 광량을 얻기 위해서는 다수의 광원이 구비되어야만 하는 바, 이로 인한 소비전력이 날로 증가하고 있는 추세이며, 앞서 기술된 냉음극형광램프의 경우 장시간 사용 시 휘도의 균일성이 급격히 저하될 뿐만 아니라, 전술한 바와 같이 다수의 광원을 사용할 경우에는 백라이트 유닛의 표면 온도가 상승되어 액정을 용이하게 조절할 수 없게 되는 문제점이 발생하였다.

위와 같은 이유로, 백라이트 유닛을 사용하는 액정 표시 장치는, 중대형화가 곤란한 측면이 있으며, 컬러필터를 통해 색상을 구현할 수밖에 없으므로 그 구성상 제조공정 상의 많은 문제점이 도출되었으며, 색재현율이 대략 40% 내외로 구현됨에 따라 고해상도를 기대할 수 없었으며, 시야각이 크게 제한되었다는 등의 폐단이 발생하였다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 후면 발광형 유기 전계 발광 소자를 다수개 구비하여 이들을 실런트와 스페이서를 통해 상호 일정한 간격을 두고 밀봉 결합시킴에 따라 하나의 발광체이면서도 각각 독립적으로 발광을 실시 할 수 있도록 이루어지며, 다중면 즉, 양방향으로 동일한 발광 휘도의 광표출을 이룰 수 있는 유기 전계 다중면 발광 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 핸드폰 등과 같이 양방향 광원이 요구될 시에 하나의 장치로써 양방향 발광을 실시할 수 있으므로, 디스플레이장치의 두께와 부피를 크게 저감시킬 수 있어 박막형 기기를 구현할 수 있음은 물론, 소비전력을 현저히 저감시켜 배터리의 수명을 크게 연장시킬 수 있는 유기 전계 다중면 발광 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 유기 발광층이 하나 이상의 다층으로 이루어져 색순도와 색재현율이 탁월하고, 고휘도 및 표출광의 균일성을 확보할 수 있음은 물론, 상기 유기 발광층에 대하여 투명한 양전극 또는 음전극을 구성되는 유기 전계 다중면 발광 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 후면 발광하는 두 개의 유기 전계 발광 소자를 밀봉 결합 공정에 있어, 각각의 소자가 다른 소자의 캔 역할을 할 수 있도록 구현됨에 따라, 봉지 공정을 위해 스테인리스 캔(sus can) 또는 유리 캔(glass can) 등의 구성물을 생략 가능하며, 그 제조공정 또한 생략할 수 있는 유기 전계 다중면 발광 장치의 제조방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 장치의 특징으로서는,

기판과, 상기 기판 상에서 적ㆍ녹ㆍ청ㆍ백색 발광층으로부터 하나 또는 그 이상이 선택적으로 적층 구성되는 유기 발광층과, 상기 유기 발광층 간 또는 상기 발광층과 상기 기판 간에 개재되는 음전극 또는 양전극 또는 음전극임과 동시에 양전극역할을 수행하는 초박막 메탈전극층과, 최상위에 위치하는 상기 유기 발광층의 일측 상면에 적층되는 반사율이 높고 일함수가 낮아 반사판 역할을 수행하는 금속재 음전극을 구비하여 이루어지는 하나 이상의 유기 전계 발광 소자; 상기 유기 전계 발광 소자가 상호 다른 방향으로 광표출을 실시할 수 있도록 대향 배치되고, 이들 유기 전계 발광소자가 상호 대향되는 부위면 상에 도포되어 일체로 밀봉 체결시키는 투명소재의 에폭시 또는 실런트; 상기 발광층이 아닌 부분에 삽입되는 흡습제; 를 포함하여 이루어져 양면 광원 또는 다면 광원으로 활용될 수 있도록 이루어지는 구성적 특징을 갖는다.

여기에서, 상기 초박막 메탈전극층은, 투명소재로 구현됨에 따라, 광투과효율을 개선할 수 있도록 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 기판 중 빛이 투과되는 부위면 상에는, 광확산층이 추가로 형성되거나, 별도의 시트층으로써 적층되어 표출광원의 균일성과 고휘도의 표출광을 발 산할 수 있도록 구현됨이 더욱 바람직하다.

한편, 상기 발광층은, 하나 또는 그 이상의 유기 발광 물질로 이루어지는 바,

상기 유기 발광 물질은, 에너지 밴드갭이 큰 Alq₃, NPB, CBP, DPVBi 로부터 선택되는 호스트 발광물질과; 녹색 도판트인 C545T, 적색 도판트인 DCM2와, DCJTB, 청색 도판트인 페릴린(Perylene)으로부터 선택되는 유기 도판트 발광 물질; 이 도핑되어 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 기판은, 박막 실리콘 웨이퍼와 유리 또는 가요성 합성수지재를 포함하여 이루어짐이 좋다.

그리고, 상기 발광층은, 상기 기판 상에서 투명 양전극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광물층, 정공 제한층, 전자 수송층, 전자 주입층이 순차적으로 적층되어 이루어지는 바,

상기 발광층에는, LiF/Al/Ag, Ca/Ag 또는 Ag/Ca이 하나 또는 그 이상이 적층되어 이루어지는 초박막 보호층이 추가로 구비됨에 따라, 발광 소자의 손상방지를 도모하고, 상기 유기 발광층 상호간을 합금 처리하여 금속의 일함수 조정 및 상기 유기 발광층과의 접착력을 높일 수 있도록 하며, 총 메탈 버퍼층의 두께가 0.1 ∼ 20nm 내외로 이루어짐이 바람직하다.

여기에서, 상기 초박막 보호층은, 그 상면에 투명전극인 ITO가 추가로 형성되되, 상기 ITO의 일함수를 높이고 또한 유기물질과의 접착력을 높이기 위하여 대 기압 또는 진공 상태에서 산소, 아르곤 및 질소 이온을 이용하여 일정 시간동안 플라즈마 처리하여 이루어짐이 이상적이다.

그리고, 상기 실런트는, 구형 및 사각기둥형태의 스페이서와 혼합 조성되어 상기 2개의 유기 전계 발광 소자 간에 삽입되어 이루어질 수 있다.

한편, 상기 기판 중 빛이 투과되는 부위면 상에는, 투명한 에폭시 레진과 SiO₂가 적정비율 조성된 파우더가 첨가 도포되어 표출광의 광학적 균일성을 확보하고, 고휘도를 얻을 수 있도록 이루어짐이 바람직하다.

여기에서, 상기 광확산층은, 필름 형태의 굴절률이 높은 투명 확산시트를 상기 기판 상에 접착시키거나, 굴절률이 높은 투명 에폭시 레진을 도포하되, 그 도포층의 두께가 1㎛ ~ 1㎜ 내외로 이루어짐이 가장 바람직하다.

바람직하기로는, 상기 발광층은, 투명 메탈전극을 균일한 모양으로 패터닝함에 따라, 생산효율과 내구성을 향상시킬 수 있도록 이루어짐이 좋다.

이러한, 구성적 특징을 갖는 본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 장치의 제조방법으로서는,

a) 투명한 기판 상에 양전극을 형성하는 단계;

b) 상기 양전극의 상면 상에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광물층, 정공 제한층, 전자 수송층, 전자 주입층을 순차적으로 적층시켜 유기 발광층을 형성하는 단계;

c) 상기 유기 발광층 간에 ITO를 이용하여 투명음전극 또는 투명양전극을 형성하는 단계;

d) 상기 유기 발광층과 상기 투명전극 사이에 LiF/Al, Ag, Ca, Mg로부터 하나 또는 그 이상을 선택적으로 0.1 ~ 20 nm 내외의 두께로 초박막 메탈층을 형성하는 단계;

e) 상기 a) 내지 d)단계를 완료한 2개의 유기 전계 발광 소자 간에 흡습제를 삽입한 후, 투명소재의 실런트로 밀봉 체결하는 단계;

를 포함하여 이루어진다.

이 때, 상기 a) 단계 내지 e) 단계 중 어느 하나에는, f) 상기 기판 중 빛이 투과되는 부위면 상에 광확산층을 형성하는 단계; 를 추가로 진행됨에 따라 표출광의 균일성과 고휘도의 표출광원을 얻을 수 있도록 이루어짐이 좋다.

또한, 상기 a) 내지 e) 단계 중 어느 하나에서는, 상호 밀봉 체결되는 서로 다른 상기 유기 전계 발광 소자 각각이 서로 다른 발광영역을 가질 수 있도록 위치 설계되고, 상기 전극층과 전기적으로 연결되는 전극패드가 상호 겹치지 않도록 서로 다른 위치에서 형성됨이 바람직하다.

한편, 상기 a) 단계 내지 e) 단계 중 어느 하나에서는, 상기 기판 상에 요홈을 형성하는 단계를 추가로 포함하여 상기 e) 단계를 진행함에 있어 상기 흡습제(BaO, CaO, MgO)를 상기 요홈에 요입시키는 단계가 진행되기도 한다.

그리고, 상기 b) 단계는, 진공 열 증착법, 레이저 빔 증착법, 잉크 젯 프린트법, 컬러 패터닝 증착법으로부터 선택 구현되기도 하며,

상기 c)단계는, 알에프 스퍼터(RF sputter), 그리드 알에프 스퍼터(Grid RF sputter), DC 스퍼터(DC sputter), DC 펄스 스퍼터(DC pulse sputter), ALD(atomic layer deposition), PEALD(plasma enhanced atomic layer deposition)로부터 선택 구현될 수도 있다.

한편, 상기 e) 단계는, 고순도의 질소 분위기나 진공상태에서 진행됨이 바람직하며,

상기 e) 단계는,

i) 고정틀(Zig)에 2개의 유기 전계 발광 소자를 삽입 및 정렬하는 단계와,

ii) 상기 흡습제 삽입 및 실런트를 도포하여 결합하는 단계와,

iii) 상부 기판과 하부 기판을 동시에 재단하는 단계로 이루어짐이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 장치의 다른 제조방법으로서는,

a) 2개의 유기 발광 소자를 상호 대향토록 배치한 후, 상기 유기 발광 소자의 상호 대향되는 기판 상에 PR, SiO₂, SiN_x 을 이용하여 패턴을 형성하는 단계;

b) 유기 물질 및 최상위 음전극을 형성하는 단계;

c) 상기 최상위 음전극 상에 배리어층인 SiO 층을 형성하는 단계;

d) Ca, CaO, Ba, BaO, Mg, MgO 를 이용하여 박막 보호층을 형성하는 단계;

e) 2개의 유기 전계 발광 소자의 간격을 일정하게 설정한 상태에서 상기 기판의 가장자리 면을 따라 실런트 및 흡습제를 도포 및 삽입한 후, 유기 전계 발광 소자를 밀봉 체결하는 단계;

를 포함하여 이루어지기도 한다.

본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 장치의 또 다른 제조방법으로서는,

a) 2개의 유기 발광 소자를 상호 대향토록 배치한 후, 상기 유기 발광 소자의 상호 대향되는 기판 상에 PR, SiOx, SiNx 를 메쉬(Mesh)형상 또는 타일형상으로 패터닝하는 단계;

b) 상기 a) 단계에 의해 형성된 패턴 상에 발광물층, 배리어층, 보호층을 적층하는 단계;

c) 상기 a) 단계에 의해 형성된 패턴 가장자리를 따라 흡습제 및 실런트를 삽입하여 상기 2개의 유기 전계 발광 소자를 상호 체결시키는 단계;

로 이루어져 중ㆍ대형화를 용이하게 달성할 수 있도록 제조되기도 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들은, 이하의 상세한 설명을 통해 보다 구체화될 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 도 5는 본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 장치가 휴대폰에 적용된 상태를 도시한 예시 구성도이고, 도 6는 본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 장치의 구성단면도이며, 도 7은 도 6의 유기 전계 발광 소자를 상세 도시한 구성단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 장치(500)는, 도 6과 같이 후면 발광하는 유기 전계 발광 소자(600) 2개가 각각 상방과 하방 을 향하여 광표출부가 위치될 수 있도록 상호 대향되도록 배치되어 실런트(640)를 이용하여 상호 밀봉 체결되어 이루어지며, 이와 같이 구현된 본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 장치(500)는 도 5에서와 같이 휴대폰에 적용되어 하나의 광원(45)을 통해 내외측 표시창(41, 42)에 동일한 휘도로써 광표출을 이룰 수 있도록 구현될 수 있어 소비전력을 절감함에 따라 배터리의 수명을 크게 연장시키 수 있음은 물론, 휴대폰의 박막화를 도모할 수 있다는 등의 이점이 있다.

도 7을 참조하여 상기 유기 전계 발광 소자(600)를 보다 구체적으로 살펴보면, 제1 발광부(611)와 제 2 발광부(612)가 적층되어 구성되는 바, 상기 유기 전계 발광 소자(600)는 기판(620) 상에 형성되는 양전극(661)과, 유기물층(601, 602, 604, 605, 651)과, 초박막 메탈 버퍼층(606)과, 음전극임과 동시에 양전극의 역할을 수행하는 투명소재의 전극(662) 그리고, 상기 투명 전극(662) 상에 다시 유기물층(601, 602, 604, 605, 652)과, 음전극(664)이 순차적으로 적층 구성되어 이루어진다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 유기 전계 발광 소자(600)는, 투명소재의 기판(620)이 마련된다.

이 때, 상기 기판(620) 상에는 블랙 매트릭스 PR로 패터닝된 제1전극인 양전극(661)이 적층되는 바, 상기 제1전극(661)은 일함수가 높은 ITO(indium tin oxide) 등과 같은 투명 전도막으로 구현된다.

여기에서, 상기 ITO막은, 일반적인 스퍼터 법으로 소정의 박막형태로 형성되며, 상기 제1전극(661)을 형성함에 있어서는 포토레지스트(Photo Resist : PR), SiO_X, SiN_X 등의 투명 절연체 등을 이용하여 소정의 패턴을 형성한 후, 높은 일함수를 얻기 위하여 대기압 또는 진공 상태에서 산소 및/또는 질소 이온을 이용하여 일정 시간동안 플라즈마 처리한다.

이어서, 상기 제1전극(661)이 형성된 기판(620) 상에 다음과 같이 유기 물질을 이용하여 상기한 유기물막을 형성한다.

상기 제1전극(661)이 형성된 기판 상에 CuPC, MTDATA 등을 이용한 정공 주입층(601)과, NPB, TPD 등을 이용한 정공 수송층(602)과, 청색 발광층인 DPVBi, 적색 발광층인 Alq₃:DCJTB (1%)로 이루어지는 백색 발광층(651)과, Alq₃로 구현되는 전자 수송층(604) 그리고, LiF, BCP:Cs로 구현되는 전자 주입층(605)을 진공 열 증착법으로써 연속 증착하여 제1발광부(611)를 형성한다.

이후, 상기 제1발광부(611) 상에는 음전극임과 동시에 양전극의 역할을 수행하는 투명소재의 전극(662)을 형성하는 바, 이를 보다 상술하면 이미 형성된 유기박막의 손상을 최소화하기 위해 LiF 10??/Al 20??/Ag 100?? 또는 Ca 100??/Ag 100??로 구성된 초박막 메탈 버퍼층(606)을 진공 열 증착 방법으로 형성한다.

이 때, 상기 초박막 메탈 버퍼층(606) 상에서 0 - 100V의 전압을 가변 인가하면 메쉬(Mesh)형상의 그리드막과 ITO의 스퍼터 타겟이 설치되며, 상기 그리드막의 상부에 산소 이온 주입구가 설치되고, 상기 그리드막의 하부에 아르곤 이온 주입구가 설치된 반응실 내에서 상기 제1발광부(611)가 형성된 기판을 인입시킨 후, 상기 반응실 내의 이온을 플라즈마 상태로 여기시켜 상기 메탈 버퍼층(606) 상에 투명한 ITO로 이루어진 투명한 제2전극(662)을 형성한다.

이후, 상기 제2전극(662) 상에는, 상기 제1발광부(611)와 동일한 방법으로 제2발광부(612)를 형성하되, 상기 제2발광부(612)의 발광층(652)으로는 Alq₃ 또는 Alq₃:C545T와 같은 유기 발광 물질을 이용하여 녹색발광이 실시될 수 있도록 형성한다.

이 때, 상기 제2발광부(612)의 최상위 면 상에는 제3전극(663)인 Al이 약 1000??의 두께로 형성하며, 상기 제3전극(663) 상에는 방습기능과 발광 소자를 보호하기 위하여 하나 또는 그 이상의 보호막(664)이 구성된다.

상기 보호막(664)은 NPB, Alq₃ 등의 유기막 또는 SiN_X, SiO_X 등의 무기막을 이용하여 각각 1000??의 두께로 형성하였다.

이어서, 상기한 유기 발광층이 형성되지 않은 상기 기판(620)의 반대 면으로는 빛의 직진성과 발광효율을 을 개선시키기 위하여 굴절률이 큰 투명소재의 에폭시 수지층이나, 확산시트 등의 광확산층(630)이 도포된 구성을 갖는다.

도 8은 종래의 유기 전계 발광 소자에 의한 백색광의 파장과 강도 변화별 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이고, 도 9는 종래의 유기 전계 발광 소자에 의한 녹색광원의 파장과 강도 변화별 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이다.

도 8을 살펴보면, 투명한 유리 기판 상에 양전극으로 ITO를 120nm 두께로 형성하고, 그 위에 정공 수송층으로 NPB 60nm, 청색 발광층으로 DPVBi 15nm, 적색 발광층으로 Alq₃:DCJTB (1%) 10nm로 구성된 백색 발광층과 전자 수송층으로 Alq₃ 35nm, 전자 주입층으로 LiF 1nm, 음전극으로 Al 100nm를 형성하였다.

도 8에서 관찰할 수 있듯이 450nm에서는 청색 발광이, 610nm에서는 적색 발광이 개시됨을 알 수 있다. 여기에서, 도 8의 스펙트럼이 백색 발광을 나타내고 있으나, 백라이트 광원으로 사용되기에는 녹색 발광이 결핍되어 있음을 파악할 수 있다.

한편, 도 9를 살펴보면, 일반적인 녹색 유기 전계 발광 소자로서 상기한 도 8의 발광 스펙트럼을 나타내는 소자 구조와 동일하되, 발광층이 녹색 발광 물질인 Alq₃ 30nm로 구성되어 있으며, 534nm 에서 녹색 발광이 개시됨을 관찰할 수 있다.

여기에서, 청색과 적색 발광을 혼합한 백색 발광 유기 전계 발광 소자에 부족한 녹색 발광을 보충하기 위하여 앞서 언급된 도 7의 소자 구조와 같은 방법으로 청색과 적색 발광층을 제1발광부(611)로 구성하고, 녹색 발광층을 제2발광부(612)로 구성한 유기 전계 발광 소자의 발광 스펙트럼을 파장과 강도 변화별로 도시하고 있다.

도 10은 본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 장치(500)가 제1 및 제2 발광부 각각에 백색 발광층과 녹색 발광층을 적층한 것으로, 백색광과 녹색광의 파장과 강도 변화별 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이며, 도 11은 도 10의 제1 및 제2발광층을 상호 반대로 적층 구현된 백색광과 녹색광의 파장과 강도 변화별 발광 스펙트럼을 도시한 그래프이다.

상기 도 10을 살펴보면, 제2발광부(612)의 녹색 발광이 제1발광부(611)의 백 색 발광원과 혼합되어 광표출을 이루고는 있으나, 광학 효과에 의하여 발광 휘도가 저하되어 있음을 관찰할 수 있으며, 상기 제1발광부(611)의 백색 발광 스펙트럼 또한, 광학 효과에 의해 청색 발광원이 적색 발광원보다 발광 휘도가 저하됨을 관찰할 수 있다.

이에 반하여, 도 11을 살펴보면, 제2발광부(612)의 백색 발광원이 광학 효과에 의해 적색 발광원이 청색 발광원보다 발광 휘도가 저하되고는 있으나, 제1발광부(611)의 녹색 발광원으로 인하여 적ㆍ녹ㆍ청 발광원이 적절하게 혼합되어 백색 광원이 표출됨을 파악할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조는, 종래의 유기 전계 발광 소자의 구조와 동일한 형태 즉, 단일의 발광층으로 이루어졌을 경우 발생되는 적색 또는 녹색 또는 청색 발광원의 결핍 발광 휘도를 개선하기 위한 것으로 하나 이상의 발광층을 적층 구성함으로써 해결할 수 있다는 이점이 있는 것이다.

이하에서는, 전술한 바와 같이 제작된 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자를 하나 이상 구비하여 다중면 백라이트 광원으로 활용 가능한 유기 전계 다중면 발광 장치에 대하여 상술하도록 한다.

앞서 기술된 바와 동일한 방법으로 유기 전계 발광 소자를 복수개 제조한다.

도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 2개의 유기 전계 발광 소자의 기판(620)에는 소자 내부로의 수분과 산소의 침투를 방지하기 위하여 투명소재의 에폭시 또는 실런트(640)가 유기 전계 발광 소자(600)가 상호 대향되는 기판(620) 가장자리 면을 따라 도포하고 내부에 잔류하는 수분과 산소를 제거하기 위하여 상기 기판(620) 중 상기 실런트(640)와 상기 유기 발광층 사이의 면 상에 흡습제 또는 게터(650)을 삽입한 후, 2개의 유기 발광 소자를 밀봉 체결한다.

여기에서, 상기 흡습제를 삽입하는 공정에서 상기 기판(620) 상에 흡습제를 요입시키기 위한 요홈을 스크래치 생성방식 등에 의해 생성하고, 이와 같이 생성된 요홈 상에 상기 흡습제를 요입함으로써, 상기 기판(620) 상에서 상기 흡습제가 유출되지 않도록 이루어짐이 바람직하다.

또한, 2개의 상기 유기 전계 발광 소자(600)를 결합할 시에 이들 유기 전계 발광 소자(600) 사이에 스페이서를 삽입하여 적절한 간격이 유지될 수 있도록 진행하거나, 투명소재의 에폭시 또는 실런트(640)를 기판(620) 가장자리뿐만 아니라 유기 발광층에 까지 도포하여 처음부터 수분과 산소를 완전히 제거할 수 있도록 구현할 수도 있다.

이와 같은 방법에 의할 경우, 소성 시 비교적 낮은 온도에서 장시간동안 소성단계를 진행하게 되면 유기 발광층의 손상을 방지 할 수 있는 효과가 있다.

바람직하기로는, 상기와 같이 2개의 유기 전계 발광 소자(600)를 결합할 시에 고순도의 질소 분위기나 진공 상태에서 진행함이 이상적이다.

도 12는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(600)의 바람직한 구성도 및 그 밀봉 체결 예시도이고, 도 13은 본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 소자를 구성하는 2개의 후면 유기 전계 발광 소자 간에 일정한 간격을 유지 및 형성하기 위한 구성단면도이며, 도 14는 본 발명에 따른 유기 전계 다중면 발광 소자가 중ㆍ대 형화를 구현하기 위한 구성예시도이다.

도 12에 도시된 바와 같이 2개의 유기 전계 발광 소자를 제조할 때에 각각의 발광영역을 다르게 설정 제작하여 이들이 상호 밀봉 체결될 시에 전극층과 전기적으로 연결되어 있는 전극패드가 상호 겹치지 않도록 구현됨이 바람직하다.

한편, 도 13에서와 같이, 2개의 유기 전계 발광 소자를 결합함에 있어서, PR, SiO2, SiNx로 패턴을 형성한 후, 유기물질 및 최상위 음전극을 형성하고, 상기 최상위 음전극 위에 배리어층으로 SiO 층을 형성하고, 박막의 형태로 Ca, CaO, Ba, BaO, Mg, MgO 등과 같은 물질로 보호층을 쌓은 후, 두 개의 후면 발광하는 소자의 간격이 일정하게 설정될 수 있도록 이루어짐이 좋다.

또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 발광층, 배리어층, 보호층을 쌓은 후 패턴 가장자리에 흡습제 및 실런트를 삽입해서 결합하는 형태로써 중ㆍ대형화를 비교적 용이하게 달성할 수 있다.

본 발명은 다양하게 변형 실시 가능하다.

일예로써, 본 명세서에서는 2개의 면 즉, 양방향 광표출형태만을 상세히 기재하였으나, 삼면광원, 사면광원 등의 다면광원을 구현할 수도 있으며, 이는 앞서 기재된 유기 전계 발광 소자를 다수개 제작하여 상호 다른 각도로써 위치설정을 완료한 후, 상호 인접하는 소자의 부위면과 흡습제 및 실런트 등을 이용하여 이들을 상호 견고히 밀봉 체결시킬 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 기술범주 내에 있다 할 것이다.

이상과 같이, 본 발명에 의할 것 같으면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

액정 표시 장치와 같은 디스플레이로서, 유기 전계 발광 소자를 이용함으로써 높은 시야각, 빠른 응답속도, 저전력 구동이 가능하고;

상기와 같은 방법으로 양방향 백라이트 광원을 제작할 경우 현재 사용하고 있는 휴대폰 내부 LCD, 외부 LCD의 백라이트 광원을 한 개로 제작할 수 있어 양방향 디스플레이에 적용 시 두께를 현저히 감소시켜 박형화를 도모할 수 있으며;

외부의 빛이 강할 때, 제 3 전극을 반사판으로 활용할 수 있어 반사형 디스플레이에 적용 가능함은 물론;

상기 유기 전계 발광 소자는 각각 다른 유기 전계 발광 소자의 유리 캔 역할을 함으로 봉지 공정에서 유리 캔이나 스테인리스 스틸 캔을 사용하지 않아 제조 공정상에서 많은 이익을 얻을 수 있음과 동시에;

상기 유기 전계 발광 소자의 기판으로 유리 또는 합성수지재 기판 등의 투명기판을 사용하는데, 투명기판의 전극 면을 따라 적층된 유기 전계 발광 소자층의 기판 반대 면에 광확산층을 삽입함으로써 빛의 균일성, 고휘도의 백라이트 광원으로도 활용 가능하다는 등의 이점이 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (19)

1. 기판과, 상기 기판 상에서 적ㆍ녹ㆍ청ㆍ백색 발광층으로부터 하나 또는 그 이상이 선택적으로 적층 구성되는 유기 발광층과, 상기 유기 발광층 간 또는 상기 발광층과 상기 기판 간에 개재되는 음전극 또는 양전극 또는 음전극임과 동시에 양전극역할을 수행하는 초박막 메탈전극층과, 최상위에 위치하는 상기 유기 발광층의 일측 상면에 적층되는 반사율이 높고 일함수가 낮아 반사판 역할을 수행하는 금속재 음전극을 구비하여 이루어지는 하나 이상의 유기 전계 발광 소자;

   상기 유기 전계 발광 소자가 상호 다른 방향으로 광표출을 실시할 수 있도록 대향 배치되고, 이들 유기 전계 발광소자가 상호 대향되는 부위면 상에 도포되어 일체로 밀봉 체결시키는 투명소재의 에폭시 또는 실런트;

   상기 발광층이 아닌 부분에 삽입되는 흡습제;

   를 포함하여 이루어져 양면 광원 또는 다면 광원으로 활용되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 초박막 메탈전극층은,

   투명소재로 구현되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 기판 중 빛이 투과되는 부위면 상에는,

   광확산층이 추가로 형성되거나, 별도의 시트층으로써 적층되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 발광층은,

   하나 또는 그 이상의 유기 발광 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 유기 발광 물질은,

   Alq₃, NPB, CBP, DPVBi 로부터 선택되는 호스트 발광물질과;

   녹색 도판트인 C545T, 적색 도판트인 DCM2와, DCJTB, 청색 도판트인 페릴린(Perylene)으로부터 선택되는 유기 도판트 발광 물질;

   이 도핑되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 기판은,

   박막 실리콘 웨이퍼와 유리 또는 가요성 합성수지재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 발광층은,

   상기 기판 상에서 투명 양전극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광물층, 정공 제한층, 전자 수송층, 전자 주입층이 순차적으로 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치.
8. 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 발광층에는,

   LiF/Al/Ag, Ca/Ag 또는 Ag/Ca이 하나 또는 그 이상이 적층되어 이루어지는 초박막 보호층이 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 초박막 보호층은,

   그 상면에 투명전극인 ITO가 추가로 형성되고, 대기압 또는 진공 상태에서 산소, 아르곤 및 질소 이온을 이용하여 일정 시간동안 플라즈마 처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치.
10. a) 투명한 기판 상에 양전극을 형성하는 단계;

    b) 상기 양전극의 상면 상에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광물층, 정공 제한층, 전자 수송층, 전자 주입층을 순차적으로 적층시켜 유기 발광층을 형성하는 단계;

    c) 상기 유기 발광층 간에 ITO를 이용하여 투명음전극 또는 투명양전극을 형성하는 단계;

    d) 상기 유기 발광층과 상기 투명전극 사이에 LiF/Al, Ag, Ca, Mg로부터 하나 또는 그 이상을 선택적으로 0.1 ~ 20 nm 내외의 두께로 초박막 메탈층을 형성하는 단계;

    e) 상기 a) 내지 d)단계를 완료한 2개의 유기 전계 발광 소자 간에 흡습제를 삽입한 후, 투명소재의 실런트로 밀봉 체결하는 단계;

    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치의 제조방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 a) 단계 내지 e) 단계 중 어느 하나에는,

    f) 상기 기판 중 빛이 투과되는 부위면 상에 광확산층을 형성하는 단계;

    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치의 제조방법.
12. 제10항에 있어서, 상기 a) 내지 e) 단계 중 어느 하나에서는,

    상호 밀봉체결되는 서로 다른 상기 유기 전계 발광 소자 각각이 서로 다른 발광영역을 가질 수 있도록 위치 설계되고, 상기 전극층과 연결되는 전극패드가 상호 겹치지 않도록 서로 다른 위치에서 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치의 제조방법.
13. 제10항에 있어서,

    상기 a) 단계 내지 e) 단계 중 어느 하나에서는, 상기 기판 상에 요홈을 형성하는 단계를 추가로 포함하여 상기 e) 단계를 진행함에 있어 상기 흡습제(BaO, CaO, MgO)를 상기 요홈에 요입시키는 단계가 진행되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치의 제조방법.
14. 제10항에 있어서, 상기 b) 단계는,

    진공 열 증착법, 레이저 빔 증착법, 잉크 젯 프린트법, 컬러 패터닝 증착법으로부터 선택 구현되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치의 제조방법.
15. 제10항에 있어서, 상기 c)단계는,

    알에프 스퍼터(RF sputter), 그리드 알에프 스퍼터(Grid RF sputter), DC 스퍼터(DC sputter), DC 펄스 스퍼터(DC pulse sputter), ALD(atomic layer deposition), PEALD(plasma enhanced atomic layer deposition)로부터 선택 구현되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치의 제조방법.
16. 제10항에 있어서, 상기 e) 단계는,

    고순도의 질소 분위기나 진공상태에서 진행되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치의 제조방법.
17. 제10항에 있어서, 상기 e) 단계는,

    i) 고정틀(Zig)에 2개의 유기 전계 발광 소자를 삽입 및 정렬하는 단계와,

    ii) 상기 흡습제 삽입 및 실런트를 도포하여 결합하는 단계와,

    iii) 상부 기판과 하부 기판을 동시에 재단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광 장치의 제조방법.
18. a) 2개의 유기 발광 소자를 상호 대향토록 배치한 후, 상기 유기 발광 소자의 상호 대향되는 기판 상에 PR, SiO₂, SiN_x 을 이용하여 패턴을 형성하는 단계;

    b) 유기 물질 및 최상위 음전극을 형성하는 단계;

    c) 상기 최상위 음전극 상에 배리어층인 SiO 층을 형성하는 단계;

    d) Ca, CaO, Ba, BaO, Mg, MgO 를 이용하여 박막 보호층을 형성하는 단계;

    e) 2개의 유기 전계 발광 소자의 간격을 일정하게 설정한 상태에서 상기 기판의 가장자리면을 따라 실런트 및 흡습제를 도포 및 삽입한 후, 유기 전계 발광 소자를 밀봉 체결하는 단계;

    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광소자의 제조방법.
19. a) 2개의 유기 발광 소자를 상호 대향토록 배치한 후, 상기 유기 발광 소자의 상호 대향되는 기판 상에 PR, SiOx, SiNx 를 메쉬(Mesh)형상 또는 타일형상으로 패터닝하는 단계;

    b) 상기 a) 단계에 의해 형성된 패턴 상에 발광물층, 배리어층, 보호층을 적층하는 단계;

    c) 상기 a) 단계에 의해 형성된 패턴 가장자리를 따라 흡습제 및 실런트를 삽입하여 상기 2개의 유기 전계 발광 소자를 상호 체결시키는 단계;

    를 포함하여 이루어져 중ㆍ대형으로 제조되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 다중면 발광소자의 제조방법.

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