KR20060118268A - 유기전계발광소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자와 정공의 재결합에 의해 자발광하는 유기전계발광소자를 구비한 디스플레이패널에 관한 것이다.

본발명은, 패널 내의 소자들의 온도를 전체적으로 균일하게 유지하므로써 색온도 변화나 휘도 감소 등의 열화속도를 동일하게 유지할 수 있으며, 이에 따라, 소자의 신뢰성을 유지할 수 있다.

유기전계발광소자, 디스플레이패널, 절연막, 금속막

Description

유기전계발광소자{Organic Light Emitting Diodes}

도1은 종래 유기전계발광소자의 단면도.

도2는 종래 수동형 유기전계발광소자(PMOLED)의 단면도.

도3a 내지 도3c는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광소자의 제작공정을 나타낸 단면도.

도4는 제1실시예에 따른 유기전계발광소자의 열흐름을 나타낸 평면도.

도5a 내지 도5b는 본 발명의 제2실시예에 따른 유기전계발광소자의 제작공정을 나타낸 단면도.

도6은 제2실시예에 따른 유기전계발광소자의 열흐름을 나타낸 평면도.

본 발명은 전자와 정공의 재결합에 의해 자발광하는 유기전계발광소자를 구비한 디스플레이패널에 관한 것이다.

통상적으로, 유기전계발광소자(organic light emitting diodes, OLED)는 유 기화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 자발광형 디스플레이이다. 이 유기전계발광소자는 낮은 전압에서 구동이 가능하고 박형 등의 장점을 가지고 있다. 또한, 유기전계발광소자는 광시야각, 빠른 응답속도 등 액정표시장치에서 문제로 지적되는 단점을 해결할 수 있는 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.

그러나 유기전계발광소자는 이러한 장점에도 불구하고 수명때문에 실용화에 큰 문제가 되고 있었다. 이 유기전계발광소자의 수명을 결정짓는 것으로 operation-lifetime과 shelf-lifetime이 있다.

Operation-lifetime는 구동시 휘도가 감소하는 것으로, 유기물 내부의 불순물, 유기물과 전극간의 계면, 유기물의 낮은 결정화 온도(Tg), 산소와 수분에 의한 소자의 산화에 기인한 것이다. 한편, shelf-lifetime는 구동하지 않더라도 수분에 의해서 발광면적이 점차적으로 줄어들어 나중에 발광이 되지 않는 것이다.

구체적으로 구동시 휘도가 감소하는 요인은 (1)구동중 발생하는 전하(전자, 전공)에 의한 유기물 손상 및 전하이동도의 변화, (2)AM(Active Matrix)나 PM(Passive Matrix) 같은 구동방식의 차이에 의한 열화차이, (3)AMOLED인 경우 구동 중의 TFT(Thin Film transister)의 열화, (4)구동중 발생하는 TFT 열 또는 발광시 발생하는 줄열(특히 AMOLED는 구동중 TFT에 의한 열발생으로 열화속도 증가), (5)구동중 유기물이 외부 수분이나 산소에 의해 더욱 빠르게 열화 등이 있었다.

열이 발생함으로써 R, G, B 세가지 색의 열화(재료별 색좌표 변동 및 수명 변화) 속도도 달라지게 되고, 또한 위치에 따라 열발생 및 열축적이 달라서 생기는 온도 편차에 의해 유기물의 열화 속도가 달라지게 되어 시간경과에 따라 위치별 색 좌표가 틀려졌다.

최근 구동휘도 증가 및 제품 크기의 증가에 따라 이러한 열의 발생을 최대한 억제하는 기술이 매우 중요해지고 있다.

종래 열을 방출하는 여러가지 방법이 제안되고 있었다. 가장 일반적인 방법으로는 (1)금속배선을 각 화소(pixel)부까지 연결해 배선을 통한 열방출하는 방법으로 PMOLED에서는 스캔 및 데이터의 버스전극을, AMOLED에서는 TFT의 소스에 연결된 데이터라인 및 게이트 전극과 연결된 스캔라인, VDD 전원선 및 드레인 전극 등을 이용하는 것었다. 또한, (2)OLED 소자가 형성된 기판이나 쉴드캡 뒷면에 전도성이 우수한 페이스트(예: Ag 페이스트)로 접착하여 별도의 방열판을 연결하는 방법으로, 방열판에 냉각핀을 연결하여 냉각효과를 증대시키는 것이었다.

그러나 첫번째 방법은, 각종 전극이 열전도성이 우수한 금속이지만 두께 1㎛ 내외의 박막으로 되어 있으므로 소자 발생열을 외부로 충분히 빼낼 수 없으며, 패널의 중앙부로 갈수록 외곽까지의 배선길이가 급속히 늘어나게 되어 열을 방출시키기가 점점 더 어려운 문제점이 있었다.

또한 두번째 방법은, 바텀 이미션(bottom emission) 방식에 적용하는 쉴드캡을 통해 방열시키는 방법으로 소자나 그 주변에서 발생하는 열이 봉지내부의 기체(중성이나 불활성)를 통해 뒤쪽의 쉴드캡으로 전달되어 방출되고 방열효과를 증가시키기 위해 냉각핀을 채택하였다.

도 1을 참조하면, 종래 바텀 이미션방식의 유기전계발광소자(10)는 소자형성기판 또는 하부 기판(12) 상에 제1전극(14), 유기물층(16), 제2전극(18)이 순차적 으로 형성되어 있으며, 이들은 쉴드캡(20)과 밀봉제(22)에 의해 밀봉되어 있었다. 하부 기판(12) 상에는 밀봉제(22) 및 유기물층(16)과 분리되어 흡습제(24)가 형성되어 수분이나 산소를 제거하였다. 한편,쉴드캡(20)의 외측면에는 열전도성이 우수한 페이스트 접착제(26)가 형성되어 있으며, 페이스트 접착제(26) 외측면에는 냉각용 방열판 또는 냉각핀(28)이 부착되어 있었다.

반면 탑 이미션(top emission) 방식의 유기전계발광소자는 소자형성기판(하부 기판)에 방열판 및 냉각핀을 접합하는 방식을 채용하였다.

그러나 두번째 방법도, 바텀 이미션처럼 금속이나 글라스 등으로 구성된 쉴드캡에 전도성 페이스트 등을 바르고 방열판 및 냉각핀을 연결하는 경우에도 열이 발생하는 화소와 쉴드캡 사이에는 열전도성이 나쁜 가스(중성이나 불활성)가 충진되어 있어 열이 쉴드캡, 발열판, 냉각핀 등으로 전달되기 어려워 충분한 냉각효과를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 탑 이미션처럼 소자형성기판(하부 기판)에 방열판 및 냉각핀을 설치하는 경우 소자형성기판이 열전도성이 나쁜 글라스이므로 소자발생열이 충분히 전달되기 힘들었다.

도2는 종래 수동형 유기전계발광소자(PMOLED)의 단면도로서, 도2에서와 같이 PMOLED(100)에서 격벽(112)을 형성한 기판(102) 위에 유기막(108) 및 제2전극(110)을 증착한 후, 쉴드캡(114)을 격벽과 접촉시키는 방법을 사용하면 PMOLED(100) 소자의 유기막(108)에서 발생하는 열이 쉴드캡(114)으로 어느 정도 전달될 수 있어서 격벽(112)과 쉴드캡(114)이 떨어져 있는 종래기술에 비하여 방열효과가 좋다.

그러나 이 경우에도 발광영역상의 유기막(108)은 여전히 격벽(112)과 분리되어 있으므로, 발광영역상의 유기막(108)에서 발생하는 열이 격벽(112)을 따라 쉴드캡(114)으로 전달되는데에는 한계가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 구동시 휘도감소의 주요한 원인인 열을 충분히 방출하여 열화를 방지하고 수명을 연장할 수 있는 유기전계발광소자를 구비한 디스플레이패널을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은, PMOLED 에 있어서 격벽과 발광영역상의 제2전극 사이에 열전도성이 높은 절연막을 도포하여 제2전극에서 발생한 열이 격벽을 타고 쉴드캡으로 효율적으로 전달되게 함으로써 전도현상을 이용하여 열방출 효율을 높이는 유기전계발광소자를 구비한 디스플레이패널을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 격벽의 측면이나 상면을 완전히 덮을 수 있도록 열전도성막을 도포하고, 그 위에 열전도성이 뛰어난 금속막을 도포하여 쉴드캡과 접촉시킴으로써 방열효과를 극대화할 수 있는 유기전계발광소자를 구비한 디스플레이패널을 제공하는 것이다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 절연막과 격벽을 포함하는 비발광영역과, 상기 비발광영역 이외에 제1전극을 포함하는 발광영역으로 패터닝된 기판과; 상기 기판 상에 형성된 유기발광부와; 상기 유기발광부 상에 형성된 제2전극과; 상기 제2전극 상에 형성되는 열전도성막과; 상기 열전도성막의 상부와 면접촉하는 쉴드캡을 포함한다.

상기 열전도성막은 상기 제2전극 상에 형성되는 열전도성 절연막과; 상기 열전도성 절연막 상에 형성되는 금속막을 포함한다.

상기 쉴드캡은 상기 열전도성막의 상부의 일부분과 접촉하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 격벽이 위치하는 영역 상에 형성된 상기 열전도성막이 상기 쉴드캡과 접촉하는 것을 특징으로 한다.

상기 열전도성막은 상기 발광영역과 상기 비발광영역 상에 연속적으로 도포되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.

실시예1

도3a 내지 도3c는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광소자의 제작공정을 나타낸 단면도이며, 도4는 제1실시예에 따른 유기전계발광소자의 열흐름을 나타낸 평면도이다.

도2 내지 도4를 참조하여 설명하면, 도2에 나타난 PMOLED 소자(100)의 제작공정에서 제2전극(110)을 도포하고 쉴드캡(114)으로 밀봉을 하기 전(도3a 참조)에 발광영역 및 비발광영역 상에 형성된 제2전극(110)과 격벽(112)의 측면을 완전히 덮을 수 있는 열전도성 절연막(122)을 도포한다.(도3b 참조)

열전도성 절연막(122)은 열전도성이 우수하여 제2전극(110)으로부터 방출되는 열을 쉴드캡(114)으로 용이하게 전달할 수 있어야 한다. 또한 열전도성 절연막(122)은 격벽(112)의 측면과 상면을 완전히 덮어 격벽(112) 측면의 기울기로 인해 막의 끊어짐이 생기지 않도록 충분히 두껍게 도포하는 것이 바람직하다.

또한 PMOLED(100) 소자의 두께를 줄이기 위해 열전도성 절연막(122)을 얇게 도포하여도 막이 끊어지지 않고 격벽(112)의 측면을 따라 연속적으로 형성될 수 있는 성막 방법, 예를 들면 CVD(chemical vapor deposition), PVD(Physical vapor deposition), sputter 등의 방법을 사용하는 것이 바람직하다.

열전도성 절연막(122)은 기판(102)에 형성된 격벽(112) 구조의 높이 차이로 인하여 격벽(112)이 존재하는 부분의 높이가 그 이외의 부분보다 높게 돌출된 구조로 성막된다.

열전도성 절연막(122)의 성막이 완료된 후, 도3c 에서와 같이 쉴드캡(114)을 열전도성 절연막(122)의 상면에 접촉시키면서 밀봉을 하게되는데, 열전도성 절연막(122)의 돌출부가 쉴드캡(114)의 하면에 접촉하게 될 것이다.

도4에는 본 발명의 제1실시예에 따른 유기전계발광소자에서 발생하는 열이 제2전극(110), 열전도성 절연막(122), 쉴드캡(114)을 통해 외부로 방출되는 과정이 도시되어 있다. 이와 같이 PMOLED(100) 소자 내부에 충전된 질소 가스에 복사방식으로 열이 전달되어 외부로 방출되던 구조에 비하여 열전도성이 뛰어난 막을 따라 전도방식으로 열이 방출되므로 열방출 효율이 훨씬 높아지게 된다.

실시예2

도5a 내지 도5b는 본 발명의 제2실시예에 따른 유기전계발광소자의 제작공정을 나타낸 단면도이며, 도6은 제2실시예에 따른 유기전계발광소자의 열흐름을 나타낸 평면도이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 유기전계발광소자는 제1실시예에서와 동일한 공정으로 열전도성 절연막(122)을 도포한 후, 그 위에 금속막(124)을 한 번 더 성막하여 열방출 효율을 더 크게 향상시킨 것이다.

금속막(124)은 열전도성이 통상적인 절연막에 비하여 훨씬 더 크므로, 열전도성 절연막(122)만 존재하는 경우에 비하여 훨씬 더 용이하게 열을 쉴드캡(114)으로 전달할 수 있게 된다.

이를 위해서 도5a 내지 도5b에 나타난 바와 같이, 열전도성 절연막(122)을 성막한 후, 금속막(124)을 얇게 한 번 더 성막하고, 그 위에 금속막(124)과 접촉할 수 있도록 쉴드캡(114)을 씌운다.

금속막(124)의 경우에도 열전도성 절연막(122)과 마찬가지로 격벽(112) 측면의 기울기로 인하여 막의 끊어짐이 생기지 않도록 두께와 성막방법을 선정하여야 한다.

이상, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

제1실시예 및 제2실시예에서 설명한 유기전계발광소자의 구성들은 예시적인 것에 불과하며 현재 또는 미래에 개발될 어떠한 타입의 유기전계발광소자도 본 발 명의 일부분을 이룰 수 있다.

제1실시예와 제2실시예에서, 각 구성요소의 재료나 크기, 형태를 설명하였으나, 이들은 본 발명의 일예에 해당하며 다양한 변형이 가능하다.

즉, 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다.

이러한 구성에 따라, 본 발명은, 구동시 휘도감소의 주요한 원인인 열을 충분히 방출하여 열화를 방지하고 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은, 유기막에서 발생한 열이 제2전극과 격벽을 통하여 외부로 방출될 수 있도록 하여 색온도 변화나 휘도 감소 등의 열화속도를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라, 소자의 신뢰성을 장기간 유지할 수 있다.

Claims (5)

1. 절연막과 격벽을 포함하는 비발광영역과, 상기 비발광영역 이외에 제1전극을 포함하는 발광영역으로 패터닝된 기판과;

   상기 기판 상에 형성된 유기발광부와;

   상기 유기발광부 상에 형성된 제2전극과;

   상기 제2전극 상에 형성되는 열전도성막과;

   상기 열전도성막의 상부와 면접촉하는 쉴드캡을 포함하는 유기전계발광소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 열전도성막은

   상기 제2전극 상에 형성되는 열전도성 절연막과;

   상기 열전도성 절연막 상에 형성되는 금속막을 포함하는 유기전계발광소자.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 쉴드캡은 상기 열전도성막의 상부의 일부분과 접촉하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
4. 제3항에 있어서,

   상기 격벽이 위치하는 영역 상에 형성된 상기 열전도성막이 상기 쉴드캡과 접촉하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
5. 제3항에 있어서,

   상기 열전도성막은 상기 발광영역과 상기 비발광영역 상에 연속적으로 도포되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.

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