KR20110012943A - 광추출 효율이 개선된 유기전계 발광장치 - Google Patents

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KR20110012943A
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Abstract

본 발명은 유기전계 발광장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 지지 기판; 상기 지지 기판의 일면에 형성된 것으로, 한 쌍의 전극 사이에 유기 발광층이 포함된 유기전계 발광부; 상기 유기전계 발광부의 상부에 위치한 밀봉 기판; 및 상기 지지 기판과 밀봉 기판을 결합하는 밀봉재를 포함하되, 상기 밀봉 기판의 내부면은 광투광성 물질을 포함한 충진시트가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
유기전계 발광장치, 지지 기판, 밀봉 기판, 밀봉재, 광추출효율, 흡습제

Description

광추출 효율이 개선된 유기전계 발광장치{OLED with enhanced light extraction efficiency}
본 발명은 유기전계 발광장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 충진시트를 이용한 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치에 관한 것이다.
유기전계 발광장치에 있어서 유기전계 발광부는 일반적으로 전자(electron) 주입전극(cathode)과 홀(hole) 주입전극(anode)으로부터 각각 전자(electron)와 홀(hole)을 발광층 내부로 주입시켜, 주입된 전자(electron)와 홀(hole)이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.
이러한 원리로 인해 종래의 박막 액정표시소자와는 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 소자의 부피와 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 유기전계 발광장치는 고품위 패널특성(저전력, 고휘도, 고반응속도, 저중량)을 나타낸다. 이러한 특성때문에 OELD는 이동통신 단말기, CNS(Car Navigation System), PDA (personal digital assistances), Palm PC등의 휴대용 통 신제품에 응용될 수 있는 강력한 차세대 디스플레이로 여겨지고 있다.
일반적인 유기전계 발광장치는 투명한 특징이 있는 지지 기판 및 밀봉 기판이 서로 이격되어 구성되어 있으며, 지지 기판과 밀봉 기판은 밀봉재에 의해 서로 밀봉(encapsulation) 되어 있다. 지지 기판의 상부에는 다수의 박막트랜지스터, 게이트 및 데이터 배선 및 스토리지 커패시터를 포함하고 있는 어레이부가 형성되어 있으며, 적/녹/청색의 빛을 발하며 발광영역을 구성하는 유기층 또한 지지 기판의 상부에 구성되어 있다. 이때, 상기 유기층은 적(R), 녹(G),청(B)의 컬러를 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 화소(pixel)마다 적(R), 녹(G), 청(B)색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다.
이러한 유기전계 발광장치(OLED)는 자기발광형이기 때문에 LCD에 비해서 시야각이 넓고 콘트라스트가 좋으며 또한 백라이트가 필요 없기 때문에 경량화가 가능하며 소비전력 면에서도 TFT-LCD보다 유리하다. 또한 다른 디스플레이에 비해 감성화면 구현 및 응답속도가 빨라 동영상 표시가 용이하며 LCD와는 달리 고체 박막으로 구성되어 있기 때문에 진동에 강하고 사용 온도범위가 상대적으로 넓은 장점이 있어 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.
이러한 유기전계 발광장치에서 활용되는 디스플레이 기판은 가스 배리어 특성으로 대표되는 기판을 통한 산소나 수분 등의 기체 투과성이 중요하다. 이는 표시소자를 구성하는 소재의 내구성이 투과된 산소나 수분에 의해 영향을 받기 때문이며, 발광층의 재료가 산소나 수분에 매우 민감하게 반응하여 열화되는 문제점을 안고 있기 때문에, 이들 침입에 의해 유기전계발광소자의 성능이 저하되고 수명이 단축되어 발광효율이 급격히 저하되는 문제점이 있다.
또한, 발광 수명에 관계하는 것은 여러 가지 요인이 있지만, 발광 휘도를 높이기 위해서 보다 높은 전압을 소자에 인가하면, 수명이 보다 짧아지는 것이 알려져 있다. 그러나, 유기 발광소자를 사용한 디스플레이의 발광 휘도는 저전압의 인가 상태에서는 만족할 만한 것이 아니어서, 대낮 실외에서의 디스플레이의 시인성을 확보하기 위해서는 소자에 높은 전압을 인가하여 발광 휘도를 높일 필요가 있다. 이와 같이 유기발광장치에는, 수명을 길게 하고자 하면 발광 휘도를 약하게 해야만 하고, 시인성을 높이고자 하면 수명이 짧아진다는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해, 종래부터 유기 발광소자의 발광층 재료의 개량이 활발하게 진행되어 왔는 데, 즉, 보다 낮은 전압 인가에 의해 높은 발광 휘도를 실현하기 위해, 광추출효율을 개선하기 위한 연구가 진행되었다.
광추출효율이란 발광층의 발광에 대하여 투명성 기판 정면으로부터 대기 중에 방출되는 발광의 비율을 말하는 데, 발광층에서의 발광이 대기 중에 방출되기 까지 굴절률이 상이한 매질의 계면을 통과해야 하지만, 각 계면에 임계각 이상의 각도로 입사된 광은 계면에서 전반사 되어 층 안에 도파하여 소실되거나 층 측면에서 방출되어, 정면에서의 빛의 방출이 감소된다. 정면으로 방출되는 빛은 발광층에서 발생한 빛의 약 20%정도 밖에 되지 않는다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서 종래부터 여러가지 시도가 이루어지고 있다. 일본 공개공보 소61-156691호에서는 투명성 기판으로서 일측의 표면이 조면화된 유리기판을 사용하여 발광을 산란시키는 방법을 행하였고, 일본 공개공보 평09-129375호에서는 전극과 유기층의 계면 부근에 산란 영역을 형성한 것이 개시되어 있다. 그러나, 이들은 절연파괴 및 발광의 불균일이 발생하는 원인이 되기 때문에 양산성 관점에서는 문제점이 있다.
또한, 유기전계 발광장치에서 밀봉 기판으로 빛이 방출되는 경우에 밀봉 기판에 의한 빛의 방출이 감소되는 문제점이 발생한다.
따라서, 유기전계 발광장치를 제조함에 있어서, 광추출효율이 개선되어 저전압에서도 만족할 만한 휘도를 얻을 수 있고, 수분 및 산소를 차단할 수 있어 내구력이 향상된 유기전계 발광장치의 개발이 소망되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 광추출효율을 증가시킬 수 있는 유기전계 발광장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 수분 및 산소 침투를 방지함으로써 유기전계 발광소자의 내구력 및 수명을 향상시킬 수 있는 유기전계 발광장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광추출효율 개선 뿐만 아니라 흡습기능 또한 향상된 유기전계 발광장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 지지 기판; 상기 지지 기판의 일면에 형성된 것으로, 한 쌍의 전극 사이에 유기 발광층이 포함된 유기전계 발광부; 상기 유기전계 발광부의 상부에 위치한 밀봉 기판; 및 상기 지지 기판과 밀봉 기판을 결합하는 밀봉재를 포함하되, 상기 밀봉 기판의 내부면은 광투광성 물질을 포함한 충진시트가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 충진시트가 산화물, 유기물, 질화물, 황화물로 이루어진 군에서 1이상 포함된 것을 특징으로 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 충진시트가 광투광성 물질인 CaO, SbO3, InO3 , ZrO2, TiO2, Al2O3, BaO, MgO, SrO, Y2O3, Si3N4, AlN, GaN, ZnS, CdS로 이루어진 군에서 1이상 포함된 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 광투광성 물질의 입자크기가 10㎚ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 충진시트가 유기금속화합물을 더 포함하여 흡습기능을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 충진시트가 CaO, BaO, SrO, MgO, CaCO3, MgSO4, 알루미늄 옥사이드 아실레이트(Aluminum Oxide Acylate), 알루미늄 옥사이드 알콕시 드(Aluminum Oxide Alkoxide), 알루미늄 옥사이드 알킬레이트(Aluminum Oxide Alkylate)로 이루어진 군에서 1 이상을 더 포함하여 흡습기능을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 충진시트 두께가 5 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 충진시트가 엠보싱 가공되는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 지지 기판이 박판 유리와 상기 박판 유리 상면 및 하면에 지지체가 라미네이트 되고, 상기 밀봉 기판은 박판 유리와 상기 박판 유리 상면이나 상면 및 하면에 지지체가 라미네이트 되는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 지지 기판 및 상기 밀봉 기판의 박판 유리 두께가 10 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 지지 기판 및 상기 밀봉 기판에 포함된 박판 유리 및 지지체가 동일한 재료인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 지지체 두께가 10~200㎛인 광학필름으로 된 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 광학필름이 폴리에틸렌나트탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 가교형 에폭시, 가교형 우레탄필름으로 이루어진 군에서 1이상 선택되는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 박판 유리 및 상기 지지체 사이의 중간 접착층이 자외선 경화형수지 조성물인 우레탄 아크릴레이트계 접착물질인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 지지 기판의 상면 및 유기전계 발광부 하면 사이에 버퍼층 기능을 하는 평탄화층을 더 포함하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 평탄화층의 표면 평탄도(Ra)가 0.5 내지 5㎚인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 밀봉재가 열경화성 접착제 또는 UV 경화 접착제로 상기 밀봉 기판의 가장자리를 따라 구비된 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치
또한 본 발명은 상기 지지 기판과 상기 밀봉 기판에 의해 구획되는 내부공간이 질소, 네온 또는 아르곤 중 어느 하나의 불활성기체로 충전되는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 유기전계 발광부가 전극층 및 상기 전극층 사이에 홀주입층, 홀수송층, 유기 발광층, 전자수송층, 전자주입층이 차례대로 적층된 것을 특 징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 전극층이 인듐-징크 옥사이드(IZO)으로 형성된 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치를 제공한다.
상기 본 발명에 따른 유기전계 발광장치는 광추출효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 유기전계 발광장치는 박판 유리를 소재로 한 밀봉 기판으로 디스플레이 기판을 형성하여 산소 및 수분 침투를 방지함으로써 유기전계 발광소자의 내구력 및 수명을 향상시키는데 있어서 뛰어난 효과를 가진다.
또한 본 발명에 따른 유기전계 발광장치는 밀봉 기판 하면에 충진시트가 위치함으로써 광추출효율 개선 뿐만 아니라 흡습기능 또한 향상된 유기전계 발광장치를 제공하는 효과가 있다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
도 1은 본 발명의 일실시에 따른 유기전계 발광장치의 단면도를 나타낸 것이고, 도 2 및 도 3은 유기전계 발광장치에 사용되는 지지 기판 및 밀봉 기판을 나타낸 것이다.
본 발명은 밀봉 기판 방향으로 발광하는 유기전계 발광장치로서, 지지 기판 110과, 상기 지지 기판의 일면 즉, 지지 기판 상에 형성된 유기전계 발광부 130과, 상기 유기전계 발광부를 외기로부터 차단하도록 상기 지지 기판 110 상에 대향하여 위치하는 밀봉 기판 120으로 구비되며, 상기 밀봉 기판 120의 하면에 광추출효율 기능을 하는 충진시트 114가 위치한다.
도 2는 지지 기판의 단면도를 나타낸 것으로 상기 지지 기판은 한 쌍의 지지체 113 사이에 박판 유리 111이 형성되어 있으며, 상기 지지체 113 및 박판 유리 111 사이에 중간 접착층 112 로서 자외선 경화형수지 조성물인 우레탄아크릴레이트계 접착물질이 라미네이트된 기판을 제공한다.
도 3는 밀봉 기판의 단면도를 나타낸 것으로, 상기 밀봉 기판 120은 박판 유리 111의 상면에 지지체가 형성되고 하면에 충진시트가 형성된 것을 나타낸다. 그러나, 상기 밀봉 기판 120은 박판 유리 111의 상면에 지지체가 형성된 것 뿐만 아 니라, 상면 및 하면에 지지체 113이 형성되고 상기 하면 지지체의 하면에 충진시트가 형성될 수도 있다. 따라서, 상기 밀봉 기판 120의 상면이나 상면 및 하면에 지지체가 존재하며 접착층 112에 의해 박판 유리 111과 지지체 113이 접합되고, 광추출효율을 증가시키기 위해 밀봉 기판 120의 내부면에는 투명한 광투광성 물질이 포함된 충진시트 114가 일체형으로 형성된다.
광추출 효율이란, 소자의 발광에 대하여 소자의 투명성 기판 정면으로부터 대기 중에 방출되는 발광의 비율을 말하는 것으로, 발광층에서의 발광이 대기 중에 방출되기 위해서는 몇몇 굴절률이 상이한 매질의 계면을 통과해야 하지만, 스넬의 굴절 법칙에 따르면, 각 계면에 그 임계각 이상의 각도로 입사된 광은 계면에서 전반사 되어 층 안에 도파하여 소실되거나 층측면으로 방출되어, 그 몫만큼 빛의 방출이 감소된다.
발광층에서 발생한 빛이 상기 밀봉 기판을 통해 대기중으로 빛이 방출되는 경우, 상기 밀봉 기판에서 상기 박판 유리의 한 면을 통과한 빛의 상당량은 박판 유리면, 접착층 및 지지체의 광학필름면 사이의 전반사 효과에 의해 밀봉 기판에 갇히게 되거나, 상기 밀봉 기판의 측면으로 방출된다. 이렇게 전반사 효과에 의해 많은 양의 빛이 빠져나오지 못하고 밀봉 기판의 측면으로 소멸된다. 이때 각 층의 계면에서 빛의 입사각이 임계각보다 큰 빛은 외부로 방출되지 않는다.
이러한 광추출효율을 증가시키기 위한 투명한 광투광성 물질로는 산화물, 유기물, 질화물, 황화물로 이루어진 군에서 1이상 선택한 것으로 포함될 수 있다. 예 를 들면, CaO, SbO3, InO3 , ZrO2, TiO2, Al2O3, BaO, MgO, SrO, Y2O3, Si3N4, AlN, GaN, ZnS, CdS로 이루어진 군에서 1이상 선택할 수 있다. 빛은 상기 광투광성 물질에 의해 산란이 일어나 전반사에 의해 밀봉 기판의 측면으로 가는 빛을 정면으로 갈 수 있도록 한다. 또한, 상기 광투광성 물질의 입자크기는 10㎚ 내지 10㎛인 것이 바람직하다.
상기 광투광성 물질이 1이상 선택된 것을 시트 형태의 충진시트 114로 제조한다. 상기 충진시트 114은 폴리머를 바인더(binder)로 하여 제조된 시트 형태인데, 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니나, 빛의 투과율이 우수한 투명한 물질이어야 한다. 상기 충진시트 114의 두께는 3 내지 100㎛인 것이 바람직하며, 5 내지 50㎛인 것이 더 바람직하다.
또한, 상기 충진시트 114는 추가적으로 흡습기능을 할 수 있는 데, 상기 흡습기능 물질로는 흡습성 기능을 갖는 유기금속화합물을 포함하는 데, 예로서, CaO, BaO, SrO, MgO, CaCO3, MgSO4, 알루미늄 옥사이드 아실레이트(Aluminum Oxide Acylate), 알루미늄 옥사이드 알콕시드(Aluminum Oxide Alkoxide), 알루미늄 옥사이드 알킬레이트(Aluminum Oxide Alkylate)로 이루어진 군에서 1 이상 선택하여 추가적으로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 충진시트 114은 광추출효율을 높이기 위해서 엠보싱 가공될 수도 있다.
한편, 상기 박판 유리와 관련하여, 유리는 우수한 경도 및 화학적으로 매우 안정하여 높은 내열성 및 반응성 물질들에 대한 저항성을 가지며, 빛에 대한 투명성이 우수하기 때문에, 상기 박판 유리 111은 투명도가 우수할 뿐만 아니라 배리어층(barrier)을 형성하여 산소나 수분 등을 외부로 부터 차단한다. 배리어 특성과 관련하여 기판을 통한 산소나 수분 등의 기체 투과성이 높은 경우에는 표시소자를 구성하는 소재가 투과된 산소나 수분에 의해 영향을 받기 때문에 수명이 단축되며 발광효율이 떨어지는 문제점이 있으므로 배리어 특성이 얼마나 좋냐에 따라 제품의 품질이 좌우될 수 있다. 상기 박판 유리를 평판표시장치로 활용되는 것으로써 산소 및 수증기 투과도를 측정한 결과 배리어(Barrier)특성과 광투과성이 우수한 결과를 얻을 수 있다.
상기 지지 기판 및 상기 밀봉 기판의 박판 유리 111 두께는 10~1000㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 지지 기판 및 밀봉 기판에 있어서 박판 유리 111에 라미네이트 되는 지지체 113는 투명한 광학필름이 바람직하다. 상기 광학필름은 박판 유리 111의 상면 및 하면의 양쪽에 구현될 수 있다. 상기 광학필름을 지지체로 지지함으로써 기판의 강도가 강해져 유리가 외부충격을 받더라도 잘 깨지지 않게 되며, 또한, 공정시 유리의 90%이상이 모서리 부분에서 손상이 발생하는 데 광학필름으로 표면을 라미네이팅한 기판을 제조함으로써 유리강도를 보존하게 된다. 상기 지지체 113의 두께는 10 내지 200㎛로 하는 것이 바람직하다. 상기 범위 내로 지지체를 제조할 경우 기판의 박판 유리의 깨짐을 방지하고 투명성을 유지할 수 있다.
본 발명의 기판에 사용되는 상기 광학필름으로는 폴리에틸렌나프탈레이 트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 가교형 에폭시, 가교형 우레탄필름으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
한편, 상기 박판 유리 111와 상기 지지체 113의 사이에 접착층(adhesion layer) 112를 형성하는 데, 상기 접착층 112로 사용된 물질은 자외선 경화형 수지 조성물로서 우레탄 아크릴레이트계 접착물질로 표면을 사용하여 처리하는 것이 바람직하다.
상기 접착층 112으로 사용될 수 있는 물질은 아크릴레이트계 접착 물질, 실리콘계 접착 물질, 에폭시계 접착 물질 등이 있으나, 실리콘계 및 에폭시계 접착 물질은 완전경화에 이르는 데 까지 장시간이 필요하여 생산성이 떨어지며, 박판 유리와 광학 필름간의 접착력이 떨어지는 단점이 있다. 또한 계면을 통한 수분 침투가 용이하여 본 발명에서 사용하는 자외선 경화형 수지 조성물보다 가교밀도가 낮아 접착제의 수분 투과도 또한 떨어지는 단점이 있다.
이에 본 발명의 접착층으로 사용한 자외선 경화형 수지 조성물인 우레탄 아크릴레이트계 접착물질은 우레탄 특유의 응집력과 강인성으로 인해 접착력이 우수하며, 고온 및 고습 조건 하에 있어서도 우수한 접착력을 유지할 수 있고, 경화 후 접착제의 저수분 투과율의 물성도 갖추고 있으며, 또한 투명성이 우수하고 고굴절률을 가져 각종 광학 부재로서 사용되는 플라스틱 필름 등의 박층 피착체의 접착에 유효하고, 특히 액정 표시 장치 등에 이용하는 광학 필름간의 접착력을 향상시켜 보다 안정적인 플렉시블 기판을 제조할 수 있다.
또한, 자외선 경화형수지 조성물인 상기 우레탄아크릴레이트계 접착물질은 무용제 타입으로서 기판의 열적 변형이나 아웃게싱(outgasing)에 의해 형성되는 공간전하(dimensional charge)의 문제점을 해결할 수 있다.
상기 접착층 112 은 박판 유리 111 및/또는 지지체 113 에 도포될 수 있으며, 박판 유리 111와 지지체 113을 접합하는 데 있어 수동으로 수행할 수 있으나 본 발명의 비제한적인 예로 라미네이팅법을 이용하여 접합한다. 대표적인 라미네이터는 조정 가능한 압력을 가지며 고정속도 또는 조정가능 속도로 움직이는 한 쌍의 가열 가능한 롤러들을 구비하며, 접착제는 양 재료들 즉, 박판 유리 및 지지체 사이에서 도포될 수 있으며, 도포 후 라미네이터의 롤러 사이를 통과하게 된다. 이와 같이 상기 라미네이팅법을 이용하면 고가의 장비 없이 간편하게 박판 유리 111와 지지체 113 을 적층시킬 수 있다.
또한, 밀봉 기판 120은 상기 지지 기판 110에 대향되어 위치하는 데, 상기 밀봉 기판 120은 박판 유리 111 및 상기 박판 유리 100의 상면에 지지체 113이 라미네이트 된다. 이 경우 밀봉 기판 120의 박판 유리 및 지지체는 상기 지지 기판 110에서 사용된 박판 유리 및 지지체와 동일한 재료로 형성될 수 있다.
상기와 같이 동일한 재료로 사용하는 경우의 장점은 첫째, 지지 기판 110과 밀봉 기판 120이 동일한 재료로 형성되기 때문에, 지지 기판 110과 밀봉 기판 120의 열팽창 계수가 같아져, 온도 변화에 대한 패널의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 둘째, 유리를 활용한 기판으로 밀봉 기판 120을 형성함으로써, 금속제의 밀봉 기판 120을 채용하는 경우와 비교하여 패널의 박형화 및 경량화가 가능하다. 세째, 유리를 활용한 기판은 금속제 등의 밀봉 기판 120에 비해서 표면의 평활성이 높기 때문에 밀봉재와의 계면에 간극이 생기기 어려워 접착력을 높일 수 있다.
따라서, 외부에서 산소 및 수분 등이 침입하기 어렵게 되어 밀봉 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따라 상기 지지 기판 110의 상면에는 버퍼층 기능을 하는 평탄화층 140이 형성될 수 있다. 상기 평탄화층 140은 유기 혹은 유기-무기 하이브리드층 형성용 조성물을 부분적으로 가수 분해시켜 졸 상태의 용액으로 제조한 후, 이를 투명 기판인 상기 지지 기판 110 위에 코팅하고 경화하여 얻을 수 있다. 상기 코팅 방법은 스핀코팅, 롤코팅, 바코팅, 딥코팅, 그라비어 코팅, 스프레이 코팅 등의 방법을 사용할 수 있다. 상기 졸상태의 경화방법은 열경화, UV 경화, 적외선 경화, 고주파 열처리 방법 등을 이용할 수 있다. 상기 평탄층이 경화된 후의 두께는 0.1 ㎛ 내지 50 ㎛이고, 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 20 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 10 ㎛이다. 상기 두께가 0.1 ㎛보다 얇을 경우에는 핀홀 결함으로 인한 장애를 받기 쉽고, 후에 누설 전류(Leakage Current)가 나타나는 제한을 겪게 되며, 또한 상기 두께가 50 ㎛를 초과할 경우에는 크랙(Crack) 현상 및 표면 요철 형성의 문제가 있다.
본 발명에서 버퍼 층으로 기능하는 평탄화층 140은 표면 평탄도 Ra(average of roughness)가 중요한데, 상기 평탄화층 140이 평탄하지 않으면 평탄화층 상부의 연결 전극과 유기 발광층이 증착될 때 결함이 발생하고 이에 따라 누설전 류(Leakage Current)가 발생하여 유기전계 발광부의 수명에 제한을 겪게 된다. 이에 본 발명에서는 상기 평탄화층 140의 표면 평탄도는 촉침법에 근거하여 평탄도는 0.5 nm 내지 5 nm 가 바람직하며, 0.5 내지 1 nm 인 것이 더 바람직하다. 또한, 본 발명에서의 최대높이거칠기(maximum peak-to-valley roughness)로 5 nm 내지 50nm 사이 또는 제곱평균거칠기(root-mean-square roughness, RMS value)로 0.5 nm 내지 10nm 정도의 거칠기를 갖는 유기전계 발광장치를 제공하는것이 바람직하다. 이와 같이 형성하였을 경우 동일전압에서 휘도가 증가하여 유기전계 발광장치의 품질이 향상되는 효과가 있다.
한편, 유기전계 발광부에 대해서 알아보면, 상기 유기전계 발광부 130은 전극층과 유기층으로 형성되는 데, 상기 전극층 131은 전자(electron)를 공급하는 캐소드(cathode) 전극과 홀(hole)을 공급하는 애노드(anode) 전극이 서로 대향되도록 배치되고, 이들 캐소드 전극과 애노드 전극 사이에 배치되어 발광하는 유기 발광층 133이 구성된다.
상기 전극층 131은 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3로 형성될 수 있으며, 인듐-징크 옥사이드(IZO)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 인듐-징크 옥사이드(IZO)는 대기상태에서 높은 전도성을 가져 스위칭 특성이 우수하며, 동작속도가 빠른 장점이 있다. 또한, 상기 IZO는 다른 물질에 비해 공정온도를 낮출수 있는 데, 상기 IZO의 공정온도는 80℃ 이하에서도 실행가능하다. 이러한 상기 전극층 131은 소정의 패턴으로 형성될 수 있다.
유기 발광층 133의 상부에 위치한 전극층 131은 밀봉 기판 120의 흡습제 114와 접촉될 수 있는 데, 이렇게 접촉되는 경우에는 유기 발광부에서 발생하는 수분등을 보다 빠르게 흡수할 수 있어서, 발광장치의 수명이 연장될 수 있는 장점이 있다.
상기 전극층 131 사이에 게재된 유기 발광층 133은 저분자 또는 고분자 유기층이 사용될 수 있는 데, 저분자 유기층을 사용할 경우 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 유기 발광층(EML: Emission Layer), 전자 수송층(EIL: Electron Injection Layer), 전자 주입층(ETL: Electron Transport Layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있으며, 이들 저분자 유기층은 진공증착의 방법으로 형성될 수 있다.
고분자 유기층의 경우에는 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비된 구조를 가질 수 있으며, 이때, 상기 홀 수송층으로 PEDOT를 사용하고, 발광층으로 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용하며, 이를 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법 등으로 형성할 수 있다.
이러한 유기전계 발광부 130에서는 상기 애노드 전극 및 캐소드 전극에 양극 및 음극 전압이 각각 인가됨에 따라 애노드 전극으로부터 주입된 홀(hole)이 발광층으로 이동되고, 전자는 캐소드 전극으로부터 발광층으로 주입되어, 이 발광층에서 전자와 홀이 재결합하여 여기자(exiton)를 생성하고, 이 여기자가 여기상태에서 기저상태로 변화됨에 따라, 발광층의 형광성 분자가 발광함으로써 화상을 형성한다. 상기 발광층은 발광층은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 각각 구현하는 발광층 들이 순차적으로 적층되어 3층 구조로 형성되거나 보색관계를 가지는 발광층들이 적층되어 2층 구조로 형성되거나 백색을 구현하는 발광층으로 이루어진 단층 구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지 기판 110과 밀봉 기판 120은 밀봉재 150을 통해 접합될 수 있다. 상기 밀봉재 150은 열경화성 접착제나 UV 경화 접착제를 통해 지지 기판 110과 밀봉 기판 120을 접합시키는 것으로, 밀봉 기판 120의 가장자리를 따라 위치될 수 있다. 상기 밀봉재 150은 유기전계 발광부 130을 포함하는 지지 기판 110과 밀봉 기판 120을 합착하기 위하여 밀봉 기판 120의 가장자리부에 밀봉재 150을 0.1 내지 2mm 폭으로 형성한다. 밀봉재 150 형성은 스크린 마스크(Screen Mask)를 이용하여 인쇄하는 방법, 또는 밀봉재 디스펜스나 시린지를 이용하여 직접 해당 위치에 도포하는 방법을 사용할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 발광영역의 바깥쪽에 설치되는 사각 틀체 형상으로 구비하여 UV(Ultra violate) 경화 접착제로 나가세(XNR 5570) 제품을 사용하여 형성하였다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유기전계 발광장치의 평면도를 나타낸 것으로, 밀봉재가 사각틀체 형상으로 밀봉 기판 120의 가장자리에 형성된 것을 확인할 수 있다.
한편, 상기 지지 기판 110과 상기 밀봉 기판 120에 의해 구획되는 내부공간은 진공으로 형성하거나 불활성기체를 충전하는 것이 바람직하다. 불활성기체로는 질소, 네온나 아르곤 등의 기체로 충전되는 것이 바람직하다. 특히 불활성기체를 충전하는 경우에는 산소 및 수분의 침투를 적절히 방어할 수 있는 상태가 된다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
실시예 1
50㎛ 두께의 박판 유리를 준비하여, 두께 30㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 자외선 경화형수지 조성물인 우레탄아크릴레이트계 접착물질로 도포하는 데, 상기 박판 유리의 상하 양면에 상기 필름을 라미네이팅법으로 접합하여 지지 기판을 제조하고, 상면에만 상기 필름을 접합하고, 박판 유리의 하면에는 InO3, 및 CaO이 포함하여 폴리머를 바인더로 한 충진시트를 형성하여 밀봉 기판을 제조하였다. 다음으로 이를 이용하여 유기전계 발광장치를 제조하였는 데, 지지 기판 110의 상면에는 버퍼층 기능을 하는 평탄화층을 형성하고, 유기전계 발광부의 전극층은 IZO가 포함되도록 하였고, 홀 주입층, 홀 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등이 복합 구조로 적층하여 유기전계 발광부를 제조하였으며, UV 경화 접착제로 나가세(XNR 5570) 제품을 이용하여 밀봉 기판 및 지지 기판을 밀봉하여 유기전계 발광장치를 제조하였다.
실시예 2 및 3
실시예 1과 동일하게 실시하되, 지지 기판 및 밀봉 기판의 박판 유리 두께를 각각 200㎛, 500㎛로 하고, 지지체로는 두께 80㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 이용하여 유기전계 발광장치를 제조하였다.
실시예 4
실시예 1과 동일하게 실시하되, 밀봉 기판의 상하면에 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 라미네이팅법으로 접합하였으며, 충진시트에는 Al2O3 및 BaO가 포함된 것으로 밀봉기판을 제조하여 유기전계 발광장치를 완성하였다.
실시예 5 및 6
실시예 4과 동일하게 실시하되, 지지 기판 및 밀봉 기판의 박판 유리 두께를 각각 200㎛, 500㎛로 하고, 지지체로는 두께 100㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 이용하여 유기전계 발광장치를 제조하였다.
비교예 1 내지 6
실시예 1 내지 6과 각각 동일하게 실시하되, 충진시트 없이 유기전계 발광장치를 제조하였다.
※ 분석방법
(1) 휘도 측정 : 휘도측정 장비로 OLED의 발광효율 및 전기적 특성을 평가하는 PR-650 Spectra Colorimeter set (엘엠에스(주))를 이용.
측정 결과는 하기의 [표 1]에 나타내는 바와 같다.
구 분 휘도(cd/㎡)
실시예 1 11200
실시예 2 11190
실시예 3 10940
실시예 4 11230
실시예 5 11090
실시예 6 11040
비교예 1 9980
비교예 2 9850
비교예 3 9970
비교예 4 9790
비교예 5 9840
비교예 6 9980
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유기전계 발광장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유기전계 발광장치의 지지 기판에 적용되는 기판의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유기전계 발광장치의 밀봉 기판에 적용되는 기판의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 유기전계 발광장치의 평면도를 나타낸 것이다.

Claims (20)

  1. 지지 기판;
    상기 지지 기판의 일면에 형성된 것으로, 한 쌍의 전극 사이에 유기 발광층이 포함된 유기전계 발광부;
    상기 유기전계 발광부의 상부에 위치한 밀봉 기판; 및
    상기 지지 기판과 밀봉 기판을 결합하는 밀봉재를 포함하되,
    상기 밀봉 기판의 내부면은 광투광성 물질을 포함한 충진시트가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충진시트는 산화물, 유기물, 질화물, 황화물로 이루어진 군에서 1이상 포함된 것을 특징으로 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충진시트는 광투광성 물질인 CaO, SbO3, InO3 , ZrO2, TiO2, Al2O3, BaO, MgO, SrO, Y2O3, Si3N4, AlN, GaN, ZnS, CdS로 이루어진 군에서 1이상 포함된 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광투광성 물질의 입자크기는 10㎚ 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 충진시트는 유기금속화합물을 더 포함하여 흡습기능을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 충진시트는 CaO, BaO, SrO, MgO, CaCO3, MgSO4, 알루미늄 옥사이드 아실레이트(Aluminum Oxide Acylate), 알루미늄 옥사이드 알콕시드(Aluminum Oxide Alkoxide), 알루미늄 옥사이드 알킬레이트(Aluminum Oxide Alkylate)로 이루어진 군에서 1 이상을 더 포함하여 흡습기능을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 충진시트 두께가 5 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 충진시트는 엠보싱 가공되는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 지지 기판은 박판 유리와 상기 박판 유리 상면 및 하면에 지지체가 라미네이트 되고, 상기 밀봉 기판은 박판 유리와 상기 박판 유리 상면이나 상면 및 하면에 지지체가 라미네이트 되는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지 기판 및 상기 밀봉 기판의 박판 유리는 두께가 10 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 지지 기판 및 상기 밀봉 기판에 포함된 박판 유리 및 지지체는 동일한 재료인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 지지체는 두께가 10~200㎛인 광학필름으로 된 것을 특징으로 하는 광추 출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  13. 제12항에 있어서
    상기 광학필름은 폴리에틸렌나트탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌술폰(PES), 투명형 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리싸이클릭올레핀(PCO), 가교형 에폭시, 가교형 우레탄필름으로 이루어진 군에서 1이상 선택되는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  14. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 박판 유리 및 상기 지지체 사이의 중간 접착층은 자외선 경화형수지 조성물인 우레탄 아크릴레이트계 접착물질인 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  15. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 지지 기판의 상면 및 유기전계 발광부 하면 사이에 버퍼층 기능을 하는 평탄화층을 더 포함하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 평탄화층의 표면 평탄도(Ra)는 0.5 내지 5㎚인 것을 특징으로 하는 광 추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  17. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 밀봉재는 열경화성 접착제 또는 UV 경화 접착제로 상기 밀봉 기판의 가장자리를 따라 구비된 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  18. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 지지 기판과 상기 밀봉 기판에 의해 구획되는 내부공간은 질소, 네온 또는 아르곤 중 어느 하나의 불활성기체로 충전되는 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  19. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 유기전계 발광부는 전극층 및 상기 전극층 사이에 홀주입층, 홀수송층, 유기 발광층, 전자수송층, 전자주입층이 차례대로 적층된 것을 특징으로 하는 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 전극층은 인듐-징크 옥사이드(IZO)으로 형성된 광추출효율이 개선된 유기전계 발광장치.
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