KR20110122717A - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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KR20110122717A
KR20110122717A KR1020117020520A KR20117020520A KR20110122717A KR 20110122717 A KR20110122717 A KR 20110122717A KR 1020117020520 A KR1020117020520 A KR 1020117020520A KR 20117020520 A KR20117020520 A KR 20117020520A KR 20110122717 A KR20110122717 A KR 20110122717A
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허버트 에프. 보어너
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 기판(40), 이 기판(40) 상부의 기판 전극(20)과 상대 전극(30) 및 전계 발광층 스택(50)-전계 발광층 스택(50)은 기판 전극(20)과 상대 전극(30) 사이에 배치된 적어도 하나의 유기 전계 발광층을 가짐-, 적어도 전계 발광층 스택(50)을 캡슐화하는 캡슐화 수단(90), 그리고 캡슐화 수단(90)을 기계적으로 지지하고 기계적인 지지 중에 기판 전극(20)과 상대 전극(30) 사이의 전기적 쇼트를 방지하도록 기판 전극(20) 상에 배치된 적어도 하나의 비전도성 스페이서 수단(70)-이 스페이서 수단(70)은 기판(40)에 포획된 광(65)의 적어도 일부를 방향 전환하기 위한 적어도 하나의 광 산란 수단(80)을 포함함-을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다. 또, 이러한 캡슐화된 전계 발광 소자를 제작하는 방법과, 비전도성 스페이서 수단의 어레이, 바람직하게는, 육각형 어레이의 용도에 관한 것이다.

Description

유기 전계 발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE}
본 발명은 캡슐화 수단(encapsulation means)에 의해 캡슐화된(encapsulated) 유기 전계 발광 소자, 이러한 캡슐화된 전계 발광 소자를 제작하는 방법 및 이 전계 발광 소자를 지지하는 거의 보이지 않는 스페이서 수단의 어레이의 용도에 관한 것이다.
통상의 유기 전계 발광 소자(OLED)는 기판의 상부에 기능성 층 스택을 포함하고 기판과 상대 전극 사이에 적어도 하나의 유기 전계 발광층이 개재되며, 전계 발광층의 일부 및/또는 상대 전극의 일부가 물 및/또는 산소에 민감하다. 따라서 OLED는 충분한 수명을 갖는 OLED 소자를 제공하기 위해 물 및 산소 등의 주위 물질이 기능성 층에 도달하는 것을 방지하도록 커버 덮개에 의해 캡슐화된다. 커버 덮개는 일반적으로 기능성 층 스택의 최외곽 층과 커버 덮개의 내면 사이의 간격 또는 공간으로 기능성 층 스택 둘레의 캡슐화된 부피를 형성한다. 이 간격 또는 공간은 비활성 기체 예컨대 건조 질소로 채워질 수 있다.
커버 덮개로 캡슐화된 OLED의 문제는 이 캡슐화의 기계적 안정성이다. 주변 환경 내의 압력 차이가 특히 대면적 OLED 소자의 경우 커버 덮개 내에 실질적인 변형을 일으킬 수 있다. 커버 덮개의 변형은 커버 덮개가 OLED 소자의 기능성 층 스택과 접촉하여 OLED 소자의 고장 예컨대 쇼트를 일으키도록 높을 수 있다.
문헌 WO2009001241은 기판 전극에 걸쳐 더욱 균일한 전압 분포를 얻도록 선형의 불투명한 금속성 줄들의 격자를 형성하며, 각각의 금속성 줄이 기판 전극의 길이 전체에 걸쳐 연장된, 분로 구조(shunting structure)를 갖는 커버 덮개로 캡슐화된 OLED를 개시한다. 각각의 분로 줄은 연속적인 유기층과 그 위의 상대 전극층을 쉽게 형성하도록 완만한 비전도성 구조에 의해 완전히 덮인다. 또한 분로 구조 상부의 비전도성 구조의 결과적인 격자는 덮개와 기능성 층 스택 사이의 기계적 접촉의 결과로 상대 전극과 기판 전극 사이의 전기적 쇼트를 방지하는 스페이서 구조의 역할을 한다. 하지만, 스페이서 구조와 불투명한 분로 구조로 덮인 OLED 영역은 광을 방출하지 않으므로 어지러운 검은 선들의 격자로 보인다. 검은 선들의 존재는 OLED 소자의 전체 발광 영역의 균일한 휘도 분포를 방해한다.
본 발명의 목적은 커버 덮개와 기능성 층 스택 사이의 기계적 접촉의 결과로 양 전극 사이의 전기적 쇼트를 방지하고, 더욱 균일한 휘도 분포와 개선된 광 방출을 갖는 스페이서 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
이 목적은 기판, 이 기판 상부의 기판 전극과 상대 전극 및 전계 발광층 스택-전계 발광층 스택은 기판 전극과 상대 전극 사이에 배치된 적어도 하나의 유기 전계 발광층을 가짐-, 적어도 전계 발광층 스택을 캡슐화하는 캡슐화 수단, 그리고 캡슐화 수단을 기계적으로 지지하고 기계적인 지지 중에 기판 전극과 상대 전극 사이의 전기적 쇼트를 방지하도록 기판 전극 상에 배치된 적어도 하나의 비전도성 스페이서 수단을 포함하는 전계 발광 소자에 의해 해결되며, 스페이서 수단은 기판에 포획된 광의 적어도 일부를 방향 전환하기 위한 적어도 하나의 광 산란 수단을 포함한다.
본 발명의 선도적인 사상은 적어도 포획된 광의 일부를 스페이서 수단으로 덮인 영역으로부터 환경으로 취출하기 위해 기판 내에 포획된 광을 스페이서 수단으로 덮인 영역으로부터 기판 표면 쪽으로 방향 전환하여 전계 발광 소자의 관찰자에게 덜 보이면서, 바람직하게는, 보이지 않으면서 캡슐화 수단에 기계적 지지를 제공하는 스페이서 수단을 구성하는 것이다. 스페이서 수단 자체는 투명하거나 불투명할 수 있다. 기판 전극으로부터 전계 발광층 스택으로의 전하 주입이 차단되므로, 비전도성 스페이서 수단이 도포된 영역은 전계 발광 소자의 정상 동작 중에 어둡게 보일 수 있다. 스페이서 수단은 유기 전계 발광층에 의해 발생된 광을 산란시키기 위한 광 산란 수단을 포함한다. 광 산란 수단은 스페이서 수단에 매립된 광 산란 입자 및/또는 박편을 포함할 수 있다. 광 산란 수단은 기판 내부에서 안내되는 인공광의 일부를 산란 및/또는 반사한다. 그 결과, 그렇지 않다면 비방사성인 영역이 빛나게 된다. 기판이 흔히 일종의 광 가이드로서 작용함에 따라, 보호 수단의 산란 수단은 이러한 광이 전계 발광 소자 밖으로 산란 및 반사될 수 있게 한다. 결과적인 전계 발광 소자(OLED)는 더욱 균일한 휘도 분포를 보여준다. 산란 성질은 거의 보이지 않는 스페이서 수단으로 균일한 휘도 분포를 달성할 수 있도록 각각의 스페이서 수단으로 덮인 기판 전극 영역의 크기와 함께 조정될 수 있다. 스페이서 수단, 바람직하게는, 작은 영역을 덮는 스페이서 수단의 수가 전계 발광 소자의 시각적 외관(균일한 휘도)을 방해하지 않으면서 캡슐화 수단의 크기와 형태에 따라 조정(증가)될 수 있기 때문에, 덜 보이거나 보이지 않는 스페이서 수단은 캡슐화 수단을 더 효과적으로 지지할 수 있다.
본 발명의 정황에서, 전계 발광(EL)층 스택이란 개념은 기판 전극과 상대 전극 사이에 준비된 모든 층들을 의미한다. EL 층 스택의 일 실시예에서, EL 층 스택은 기판과 상대 전극 사이에 준비된 광을 방출하는 적어도 하나의 유기 전계 발광층을 포함한다. 다른 실시예에서, 층 스택은 기판과 상대 전극 사이에 준비된 여러 개의 층들을 포함할 수 있다. 여러 층은 하나 이상의 정공 수송층, 전자 장벽층, 전자 수송층, 정공 장벽층, 방사층 또는 유기층 및 무기층의 조합 등의 유기층일 수 있다. 무기층은 층 스택 내부의 2 이상의 발광층 및/또는 전하 주입층의 경우 추가의 전극일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 기판 전극 및/또는 상대 전극은 ITO, 알루미늄, 은, 도핑된 ZnO 또는 산화물 층 중의 적어도 하나의 재료를 포함한다.
본 발명의 정황에서, 기판이란 개념은 전계 발광 소자의 서로 다른 층들이 퇴적된 기부 재료를 의미한다. 보통, 기판은 투명하며, 유리로 이루어진다. 또한 기판이 투명하며 바람직하게는 은, 금, 유리 또는 세라믹 중의 적어도 하나의 재료를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 또한 수분 및/또는 산소가 전계 발광 소자층 스택에 진입하는 것을 본질적으로 방지하도록 적절한 수분 및 산소 장벽을 갖는 투명한 폴리머 시트 또는 포일이 바람직할 수 있다. 금속 포일과 같은 불투명 재료를 기판으로 사용하는 것도 역시 가능하다. 기판은 예컨대 광 취출 증대와 같은 광학 목적이나 다른 목적을 위해 추가의 층을 포함할 수 있다. 기판은 보통 평탄하지만 요망되는 모든 3차원 형태로 형상화될 수도 있다.
본 발명의 정황에서, 기판 전극이라는 개념은 기판의 상부에 퇴적된 전극을 의미한다. 보통 기판 전극은 투명한 ITO(인듐주석산화물)로 구성되고, 선택적으로는 이동성 원자 또는 이온이 유리로부터 전극으로 확산되는 것을 억제하도록 SiO2 또는 SiO의 하부 코팅을 갖는다. ITO 전극을 갖는 유리 기판에서, ITO는 보통 양극이지만, 특별한 경우에 음극으로도 사용될 수 있다. 경우에 따라, 얇은 Ag 또는 Au 층(8 내지 15nm 두께)은 기판 전극으로서 단독으로 또는 ITO와 조합으로 사용된다. 금속 포일이 기판으로 사용된다면, 이는 양극 또는 음극인 기판 전극의 역할도 역시 한다. "~의 상부에"라는 표현은 열거된 층들의 순서를 의미한다. 이 표현은 서로의 상부에 있는 것으로서 표시된 층 사이의 추가의 층의 가능성을 명백히 포함한다. 예컨대 광 취출을 증가시키도록 기판 전극과 기판 사이에 추가의 광학층이 배치될 수 있다.
본 발명의 정황에서, 상대 전극이라는 개념은 기판으로부터 떨어진 전극을 의미한다. 상대 전극은 보통 불투명하며, 전극이 반사성을 갖도록 충분한 두께의 Al 또는 Ag 층(보통 Al의 경우 100nm이고 Ag의 경우 100 내지 200nm)으로 이루어진다. 보통 음극이지만, 양극으로 바이어스될 수도 있다. 상부 방출 또는 투명한 전계 발광 소자에서, 상대 전극은 투명해야 한다. 투명한 상대 전극은 이전에 퇴적된 다른 층의 상부에 퇴적된 얇은 Ag 또는 Al 층(5 내지 15nm)이나 ITO 층으로 이루어진다.
본 발명의 정황에서, 투명한 기판, 투명한 기판 전극 및 불투명한 (일반적으로 반사성의) 상대 전극의 조합을 구비하고 기판을 통해 광을 방출하는 전계 발광 소자는 "하부 방출"이라 한다. 추가의 전극을 포함하는 전계 발광 소자의 경우, 특정한 실시예에서, 내부 전극이 음극이나 양극으로 구동될 때, 기판과 상대 전극 양쪽이 모두 양극 또는 음극일 수 있다. 또한, 본 발명의 정황에서, 불투명 기판 전극과 투명한 상대 전극의 조합을 구비하고 상대 전극을 통해 광을 방출하는 전계 발광 소자는 "상부 방출"이라 한다.
본 발명의 정황에서, 투명한 전계 발광 소자라는 개념은 기판, 기판 전극, 상대 전극 및 캡슐화 수단이 투명한 전계 발광 소자를 의미한다. 본 명세서에서, 전계 발광 소자는 하부 및 상부 방출 양쪽이다. 본 발명의 정황에서, 층, 기판 또는 전극은 가시 범위 내의 광의 50% 이상이 투과되고 나머지가 흡수 또는 반사된다면 투명하다고 한다. 또한, 본 발명의 정황에서, 층, 기판 또는 전극은 가시 범위 내의 광의 10% 내지 50%가 투과되고 나머지가 흡수 또는 반사된다면 반투명하다고 한다. 게다가, 본 발명의 정황에서, 광은 450nm 내지 650nm의 파장을 갖는 경우 가시 광이라 한다. 본 발명의 정황에서, 광은 전계 발광 소자의 유기 전계 발광층에 의해 방출되는 경우 인공광이라 한다.
또한, 본 발명의 정황에서, 전계 발광 소자의 층, 연결부 또는 구성 요소는 그 전기 저항이 100000 옴 미만이라면 전기 전도성을 갖는다고 한다. 본 발명의 정황에서, 수동 전자 구성 요소는 저항기, 커패시터 및 유도성 소자를 포함한다. 또한, 본 발명의 정황에서, 능동 전자 구성 요소는 다이오드, 트랜지스터 및 모든 형태의 집적 회로를 포함한다.
본 발명의 정황에서, 전계 발광 소자의 층, 기판, 전극 또는 구성 요소는 그 계면에서 입사되는 광이 반사 법칙에 따라 되돌아간다면 반사성을 갖는다고 한다. 즉 거시적인 입사각이 거시적인 반사각과 동일하다. 또한 이 경우 거울 반사라는 용어가 사용된다. 더욱이, 본 발명의 정황에서, 전계 발광 소자의 층, 기판, 전극 또는 구성 요소는 입사광이 반사의 법칙에 따라 되돌아가지 않는다면 산란성을 갖는다고 한다. 즉 거시적인 입사각이 복귀광의 거시적인 각도와 동일하지 않다. 또한 복귀광을 위한 각도 분포가 있다. 산란 대신, 확산 반사라는 용어도 역시 사용된다.
본 발명의 정황에서, 캡슐화 수단은 적어도 전계 발광층 스택을 캡슐화한다. 또한 캡슐화 수단은 전계 발광 소자의 층들의 전체 스택을 캡슐화하거나, 층들의 전체 스택의 일부를 형성하는 복수의 층만을 캡슐화할 수 있다. 바람직하게, 캡슐화 수단은 적어도 유기 전계 발광층과 상대 전극을 덮는 기밀 요소이다. 기밀 캡슐화 수단을 사용하여, 물 또는 산소와 같은 환경 인자가 캡슐화된 층에 손상을 주는 것을 방지할 수 있다. 캡슐화 수단은 기밀 덮개를 형성할 수 있다. 이 덮개는 유리 또는 금속으로 형성될 수 있다. 전계 발광 소자에 도포된 하나 또는 복수의 층이나 단지 그 일부에 의해 캡슐화 수단을 형성할 수도 있다. 층들은 규소, 산화규소, 질화규소, 산화알루미늄 또는 실리콘 옥시나이트라이드(silicon oxinitride)를 포함할 수 있다. 거론된 모든 캡슐화 수단은 기계적 및/또는 환경적 인자가 전계 발광 소자의 층 스택에 불리한 영향을 주는 것을 방지한다. 추가의 게터 재료가 캡슐화된 부피 내부에 배치되어, 바람직하게는, 캡슐화 수단의 내면에 부착되어, 캡슐화된 소자 내부의 물 및/또는 산소의 양을 추가로 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 캡슐화 수단은 금속, 유리, 세라믹 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 전도성 또는 비전도성 접착제, 용융된 유리 프릿 또는 금속 솔더에 의해 기판에 부착된다.
일 실시예에서, 기판 전극의 상부에 스페이서 수단으로 덮인 모든 영역의 합계는 전계 발광층 스택으로 덮인 영역보다 현저히 작고, 바람직하게는 전계 발광층 스택으로 덮인 영역의 10% 미만이고, 더욱 바람직하게는 전계 발광층 스택으로 덮인 영역의 5% 미만이며, 더 더욱 바람직하게는 전계 발광층 스택으로 덮인 영역의 1% 미만이다. 아무런 전류도 비전도성 스페이서 수단으로 덮인 영역으로부터 전계 발광층 스택으로 주입되지 않아 스페이서 수단 상부의 전계 발광층 스택 내부의 광의 발생을 방지한다. 스페이서 수단으로 덮인 모든 영역(=전체 영역)의 합계가 더 작으면 광을 발생시키는 전계 발광층의 활성 영역이 더 크기 때문에 전계 발광 소자의 전체 휘도가 개선된다. 바람직한 실시예에서, 스페이서 수단으로 덮인 영역의 가장 큰 연장 범위는 상기 전계 발광층 스택으로 덮인 영역의 각각의 측방 연장 범위보다 현저히 작고, 바람직하게는 전계 발광층 스택으로 덮인 영역의 각각의 측방 연장 범위의 10% 미만이고, 더욱 바람직하게는 전계 발광층 스택으로 덮인 영역의 각각의 측방 연장 범위의 5% 미만이며, 더 더욱 바람직하게는 전계 발광층 스택으로 덮인 영역의 각각의 측방 연장 범위의 1% 미만이다. 스페이서 수단으로 덮인 영역의 연장 범위는 스페이서 수단의 영역의 외부 가장자리에서 2개 지점 사이의 거리를 의미한다. 최대의 연장 범위는 그러한 2개 지점 사이의 가능한 최대 거리이다. 예를 들면, 원형 영역의 최대 연장 범위는 이 영역의 직경이다. 기판 전극 상부의 상응하는 작은 영역을 차지하는 다수의 작은 스페이서 수단이 스페이서 수단 당 더 큰 영역을 차지하는 더 적은 수의 스페이서 수단에 비해 캡슐화 수단에 적어도 동일한 충분한 지지를 제공할 것이다. 하지만, OLED 소자의 더욱 균일한 휘도, 바람직하게는, 균일한 휘도를 달성하도록 요망되는 산란 효과는 더 작은 측방 연장 범위를 갖는 영역을 위해 조정되기 쉽기 때문에, 산란 입자를 추가하여 더 작은 측방 연장 범위를 갖는 스페이서 수단이 덜 보이도록, 바람직하게는, 보이지 않도록 하는 것은 훨씬 더 쉽다. 예를 들면, 1차원의 큰 연장 범위를 갖는 작은 덮인 영역은 밝은 주변 영역에 비해 여전히 얇은 어두운 선으로 보일 수 있는 것에 비해, 양 차원의 작은 측방 연장 범위를 갖는 형태를 갖는 동일한 작은 영역은 덜 보이거나 심지어 보이지 않게 형성될 수 있다.
다른 실시예에서, 전계 발광 소자는 스페이서 수단의 어레이, 바람직하게는 등변 어레이, 더욱 바람직하게는 육각형 어레이를 포함한다. 스페이서 수단의 어레이는 발광 영역의 중간 어딘가에 위치한 예인 단일한 스페이서 수단에 비해 캡슐화 수단에 더 안정된 지지를 제공할 것이다. 스페이서 수단의 보이지 않는 어레이는 등변 어레이로 더욱 쉽게, 육각형 어레이로 가장 쉽게 달성될 수 있으며, 이들은 다른 어레이보다 사람의 눈에 덜 띈다.
다른 실시예에서, 스페이서 수단의 높이는 캡슐화 수단에 충분한 지지를 제공하도록 5 내지 1000㎛ 사이, 바람직하게는 10 내지 500㎛ 사이, 더욱 바람직하게는 10 내지 200㎛ 사이, 더 더욱 바람직하게는 10 내지 100㎛ 사이의 범위이다. 전계 발광층 스택을 포함하는 기판 전극 및 상대 전극 상부의 층 스택은 보통 200 내지 300nm의 두께를 갖는다. 캡슐화 수단은 적어도 몇 마이크로미터의 높이를 갖는 적절한 고정 수단 예컨대 접착제, 유리 프릿 또는 금속 솔더로 기밀 방식으로 기판 전극에 고정되어야 한다. 캡슐화 수단의 충분한 지지를 제공하는 것은 적어도 마이크로미터 범위의 높이의 스페이서 수단을 필요로 한다.
얇은 전계 발광 소자를 달성하기 위해 몇 마이크로미터와 몇 백 마이크로미터 사이의 범위에서 기판 전극과 캡슐화 수단의 내면 사이의 간격을 갖는 캡슐화 수단을 사용하는 것이 유리하며, 전술한 간격과 비교할만한 높이를 갖는 스페이서 수단은 스페이서 수단 위의 캡슐화 수단과 상대 전극 사이의 기계적 접촉의 경우 스페이서 수단 사이의 어딘가에서 캡슐화 수단이 상대 전극과 접촉하는 것을 방지하는 동시에 상대 전극이 기판 전극과 전기 접촉을 하지 않도록 보호한다. 이러한 과제들을 이행하기 위해, 스페이서 수단은 충분히 두껍고 단단해야 한다. 정밀한 두께와 경도는 캡슐화 수단에 의해 가해진 실제 압력과 캡슐화 수단과 기판 전극 사이의 현재 간격에 따른다. 바람직한 실시예에서, 스페이서 수단의 높이는 상대 전극과 스페이서 수단으로 덮인 영역의 외부에 존재하는 캡슐화 수단의 내면 사이의 거리와 본질적으로 동일하며, 바람직하게는 캡슐화 수단은 평탄한 덮개이다. 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자(당업자)는 층 두께와 캡슐화 수단의 기하학적 형태에 따라 본 발명의 범위 내에서 스페이서 수단의 요망되는 두께를 선택할 수 있다. 이 실시예에서, 스페이서 수단은 양쪽 전극 사이의 전기적 접촉을 방지할 뿐만 아니라 캡슐화 수단을 지지하여 캡슐화 수단에 강한 기계적 지지를 제공한다. 여기서, 캡슐화 수단은 더 취약한 재료 또는 더 얇은 재료 예컨대 유리 프릿, 접착제 또는 금속성 솔더에 밀봉된 얇은 유리 뒤판으로 제작될 수 있다.
다른 실시예에서, 스페이서 수단은 비전도성 접착제, 포토레지스트, 라커, 페인트, 재용융된 유리 프릿으로 이루어진 유리층, 또는 그 조합 중 적어도 하나의 재료를 포함한다. 스페이서 수단은 캡슐화 수단을 기계적으로 지지하면서 쇼트를 일으키게 되는 상대 전극과 기판 전극 사이의 직접 접촉을 방지해야 한다. 거론된 재료는 기판 전극을 보호하도록 캡슐화 수단을 지지하는데 필요한 경도를 제공하고, 종종 진공 챔버가 필요 없이 기판 전극에 용이하게 도포될 수 있다. 따라서 스페이서 수단의 적용은 용이하고 경제적으로 수행될 수 있다. 당업자는 본 발명의 범위 내에서 다른 전기 비전도성 재료를 선택할 수 있다. 비전도성 접착제는 도포가 쉽고 기판 전극에 손상을 주지 않을 것이라는 장점을 갖는다. 대부분의 비전도성 접착제는 기판 전극에 쉽게 부착될 수 있는 점성 유체이다. 또한, 주변 압력으로 도포될 수 있고, 진공 챔버를 사용할 필요가 없다. 따라서 비전도성 접착제의 방울은 기판 전극에 쉽게 바를 수 있고, 스페이서 수단으로서 2개의 전극 사이의 모든 쇼트를 방지할 수 있다. 내구력 있는 비전도성 접착제를 달성하기 위해, 에폭시, 폴리우레탄, 아크릴 또는 실리콘(silicone) 중 적어도 하나의 재료를 사용할 수 있다.
바람직하게, 스페이서 수단의 비전도성 접착제는 무수 및/또는 물을 사용하지 않는 것이다. 본 발명의 정황에서, 물을 사용하지 않는 및/또는 무수라는 개념은 전계 발광 소자의 평균 수명 동안 수분 함량에 기인한 어떠한 열화도 육안으로 관찰할 수 없다는 사실을 나타낸다. 층 스택 안으로의 물의 확산에 기인한 유기 전계 발광층의 눈에 보이는 열화는 성장하는 검은 반점의 형태 또는 가장자리로부터의 방출 영역의 축소의 형태를 취할 수 있다. 물을 사용하지 않는 및/또는 무수라는 개념은 비전도성 접착제 자체뿐만 아니라 접착제를 손상시키지 않고 유기 전계 발광층에 의해 흡수될 수 있는 물의 양에도 의존한다. 방출광의 현저한 수명 감소가 관찰될 수 있다면 확산은 유해한 것으로 나타난다. 최신 기술에 따른 표준 OLED 소자는 100000 시간 이상 정도의 유통 기한을 달성한다. 현저한 감소는 약 2 이상의 인자의 감소된 수명을 나타낸다.
다른 실시예에서, 스페이서 수단은 기판 전극 상의 그림자 가장자리(shadowing edge)의 출현을 방지하기에 적절한 형태를 갖는다. 유기층과 스페이서 수단 상부의 상대 전극을 위한 바람직한 퇴적 기술은 진공 퇴적이다. 진공 퇴적은 퇴적 기술이며, 퇴적 대상 재료는 증발원으로부터 기판으로 직선 경로를 따라가 요망되는 퇴적을 달성한다. 스페이서 수단이 가파른 가장자리 또는 돌출한 가장자리를 갖는다면, 유기층과 상대 전극에 구멍을 형성하게 되는 그림자 효과가 발생할 것이다. 이러한 바람직하지 않은 효과를 방지하기 위해, 스페이서 수단은 완만하고 가파르지 않은 가장자리를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 그림자 가장자리의 출현을 방지하는 재질은 점성 예컨대 증가된 온도에서의 점성이다. 바람직하게, 스페이서 수단의 재료의 점성은 낮다. 비전도성 접착제가 스페이서 수단으로 사용된다면, 기판 전극 상에 방울과 같이 도포될 수 있다. 이러한 비전도성 접착제가 흐를 수 있는 점성을 갖는다면, 스페이서 수단의 완만한 언덕 형태가 생겨 그림자 효과를 방지할 것이다. 단지 하나의 퇴적원이 사용되는 경우 그림자 효과를 발생시킬 수 있는 가파른 가장자리에 상승을 부여하는 재료가 스페이서 수단을 위해 사용된다면, 재료를 서로 다른 방향으로 기판에 퇴적하도록 몇 가지 퇴적원을 사용할 수 있다. 스페이서 수단 전면의 연속적인 층 퇴적을 보장하도록 퇴적 중에 기판을 회전시키거나 이동시키는 것도 타당할 수 있다.
다른 실시예에서, 산란 수단은 스페이서 수단에 매립된 안료 및/또는 박편 및/또는 입자이며, 바람직하게는 알루미늄 박편, 운모 효과 안료 또는 이산화티탄 입자이다. 광 산란 수단은 본 발명의 범위 내에서 유기 전계 발광 소자의 인공광을 산란 및/또는 반사하도록 당업자에게 공지된 그 밖의 박편 또는 입자일 수도 있다.
다른 실시예에서, 적어도 하나의 전기 전도성 접촉 수단이 캡슐화 수단을 통해 상대 전극과 전원 사이에 전기적 연결을 제공하기에 적절한 스페이서 수단의 영역의 완전히 위쪽의 영역을 덮는 상대 전극의 상부에 배치되며, 캡슐화 수단은 부분적으로 전도성을 갖거나 상대 전극을 전원에 연결하기에 적절한 적어도 하나의 전기적 피드 스루이다. 접촉 수단과 캡슐화 수단 사이의 이러한 전기 연결은 직접 또는 간접일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 접촉 수단은 전도성 접착제, 스프링, 호형 스프링, 둥근 팁, 핀 또는 그 조합으로 된 그룹 중의 적어도 하나의 요소이다. 바람직한 실시예에서, 전도성 접착제는 무수 및/또는 물을 사용하지 않는 것이다.
직접 연결의 예로서, 캡슐화 수단은 접촉 수단인 전도성 접착제와 직접 접촉을 갖는다. 간접 연결의 예로서, 캡슐화 수단을 접촉 수단인 전도성 접착제와 연결하도록 와이어와 같은 수단이 사용될 수 있다. 거론된 와이어 이외에 당업자에게 공지된 다른 수단을 사용하여 캡슐화 수단과 접촉 수단을 연결할 수 있다. 캡슐화 수단의 도움으로 전계 발광 소자를 전력원에 연결할 수 있다. 따라서 전류를 접촉 수단의 전도성 접착제를 통해 상대 전극에 전달하는 와이어 등을 캡슐화 수단에 부착할 수 있다. 따라서 캡슐화 수단은 적어도 일부에서는 전도성을 가져야 한다. 쇼트를 방지하기 위해, 캡슐화 수단은 기판 전극에 대해 절연되어야 한다. 예컨대 캡슐화 수단은 전기 전도성 기밀 피드 스루를 포함할 수 있다. 이 기밀 피드 스루는 접촉 수단에 직접 또는 간접 연결된 전도성 요소를 포함한다. 캡슐화 수단이 전기 전도성을 갖고 기판 전극에 연결된다면, 기밀 피드 스루가 캡슐화 수단에 대해 전기 절연되는 것이 바람직하다. 이것은 전도성 요소가 매립된 절연 수단에 의해 수행될 수 있다. 기밀 피드 스루를 위한 절연 수단은 예컨대 전도성 요소를 싸는 유리 또는 세라믹으로 형성될 수 있다.
이와 달리, 캡슐화 수단은 전기 전도성 접촉 영역을 포함한다. 여기서, 캡슐화 수단은 2 개의 서로 다른 요소로 구성된다. 하나의 요소는 접촉 영역을 형성하고, 다른 요소는 절연 영역을 형성한다. 바람직하게, 접촉 영역은 캡슐화 수단의 상부에 배치된다. 이와 달리, 접촉 영역은 캡슐화 수단에 매립된 요소에 의해 형성될 수 있으며, 매립된 요소는 전도성을 갖는다. 예컨대 금속 원판을 기밀 다층 구조에 매립하여 캡슐화 수단을 형성할 수 있다. 그러면 이 금속 원판은 전계 발광 소자의 접촉 수단과 전기 접촉하는 접촉 영역을 형성한다. 바람직하게, 접촉 영역은 캡슐화 수단에 대해 전기 절연된다. 이것은 당업자에게 공지된 유리나 세라믹 또는 그 밖의 재료 내에 접촉 영역을 매립함으로써 이루어진다.
또한 본 발명은 본 발명에 따른 전계 발광 소자를 제공하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은
- 적어도 하나의 스페이서 수단, 바람직하게는, 적절한 수의 스페이서 수단을 기판 전극의 상부에 광 산란 수단을 구비한 캡슐화 수단을 기계적으로 지지하도록 조정된 높이로 퇴적하는 단계;
- 기판 전극과 스페이서 수단의 상부에 전계 발광층 스택을 퇴적하는 단계;
- 상대 전극을 전계 발광층 스택의 상부에 퇴적하는 단계; 및
- 적어도 전계 발광층 스택을 캡슐화 수단으로 캡슐화하는 단계를 포함한다.
스페이서 수단의 적절한 수는 캡슐화 수단의 크기와 재료에 의존한다. 캡슐화 수단이 하부에 아무런 스페이서 수단을 갖지 않은 영역에서 상대 전극과 접촉하는 것을 방지하기 위해, 스페이서 수단의 수와 인접한 스페이서 수단 사이의 거리는 캡슐화 수단과 발광층 스택의 영역 크기에 따라 조정되어야 한다. 더 큰 영역 크기는 더 많은 수의 스페이서 수단을 필요로 한다. 통상, 0.7mm 두께의 유리 커버판을 위해, 스페이서는 20mm마다 제공되어야 한다. 스페이서 수단의 높이는 기판 전극과 캡슐화 수단의 내면 사이의 거리와 전계 발광층 스택과 상대 전극의 두께에 맞춰 조정될 것이다. 캡슐화 수단의 가장 신뢰성 있는 지지는 기판 전극과 캡슐화 수단 사이의 거리에서 스페이서 수단 상부에 준비된 전계 발광층 스택과 상대 전극의 층 두께를 감한 것과 본질적으로 동일한 높이를 갖는 스페이서 수단에 의해 달성될 것이다.
본 방법의 다른 실시예는 캡슐화 수단으로 캡슐화하는 단계를 적용하기 전에, 캡슐화 수단을 통해 상대 전극과 전원 사이에 전기적 연결을 제공하기 위해, 접촉 수단, 바람직하게는, 전도성 접착제를 스페이서 수단의 영역의 완전히 위쪽의 영역을 덮도록 상대 전극의 상부에 퇴적하는 단계를 더 포함하며, 캡슐화 수단은 부분적으로 전도성을 갖거나 상대 전극을 전원에 연결하기에 적절한 적어도 하나의 전기적 피드 스루이다. 전도성 수단은 상응하는 적어도 부분적인 전도성을 갖는 캡슐화 수단과 직접 또는 간접 전기 접촉을 제공할 수 있다. 바람직하게, 접촉 수단은 전도성 접착제이며, 캡슐화 수단에 직접 전기 연결을 제공하도록 스페이서 수단 위의 상대 전극과 캡슐화 수단의 내면 사이의 작은 간격을 채운다.
또한 본 발명은 기판 및 캡슐화 수단을 갖는 전계 발광 소자를 위한 기판 전극 상부에 캡슐화 수단을 지지하기 위해 배치된 비전도성 스페이서 수단의 어레이, 바람직하게는, 육각형 어레이의 용도에 관한 것으로서, 스페이서 수단은 기판에 포획된 광의 적어도 일부를 방향 전환하기 위한 광 산란 수단을 포함하여 더 균일한 휘도 분포와 개선된 광 방출을 갖는 신뢰성 있는 전계 발광 소자를 제공한다.
전술한 전계 발광 소자 및/또는 방법은 물론 청구된 구성 요소 및 본 발명의 전술한 실시예에 따라 사용될 구성 요소는 크기, 형태, 재료 선택에 대해 어떠한 특별한 예외의 대상이 아니다. 선택 기준이 해당 분야에 공지된 기술적 개념은 한정 없이 적용될 수 있다. 본 발명의 목적의 추가의 세부사항, 특징 및 장점은 첨부된 특허청구범위 및 본 발명에 따른 전계 발광 소자의 복수의 바람직한 실시예를 보여주는 아래의 각개 도면의 설명 - 설명은 단지 예시적인 것임 -에 개시된다.
본 발명의 추가의 실시예는 아래의 도면에 대해서 기재될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전계 발광 소자의 측면도이다.
도 2는 광을 방향 전환하는 스페이서 수단의 어레이를 포함하는 본 발명에 따른 전계 발광 소자의 측면도이다.
도 3은 전계 발광 소자의 정면도로서,
(a)는 종래기술에 따른 소자이고,
(b)는 산란 수단을 갖는 스페이서 수단을 포함하는 본 발명에 따른 소자이다.
도 4는 캡슐화 수단을 통해 전원에 연결되도록 접촉 수단을 갖는 본 발명에 따른 전계 발광 소자의 측면도이다.
도 1은 기판(40)과, 이 기판 상부의 기판 전극(20), 상대 전극(30) 및 전계 발광층 스택(50), 그리고 캡슐화 수단(90)을 포함하는 본 발명에 따른 전계 발광 소자(10, OLED)를 보여준다. 전계 발광층 스택(50)은 적어도 하나의 유기 발광층을 포함하여, 기판 전극(20)과 상대 전극(30) 사이에 배치된다. 전계 발광층 스택은 일반적으로 100 내지 200nm의 두께를 갖는다. 기판 전극(20)은 투명하고 전도성을 갖는 재료인 ITO의 대략 100nm 두께의 층으로 형성된다. 기판 전극(20) 상부의 스페이서 수단(70)은 산란 수단(80)으로서 산란 입자를 갖는다. 예컨대 산란 입자(80)는 대략 1㎛의 직경을 갖는 알루미늄 입자일 수 있다. 유기 전계 발광층(50)과 그 다음의 상대 전극(30)이 기판 전극(20)과 스페이서 수단(70)에 퇴적된다. 기판 전극(20)과 상대 전극(30) 사이에 전압이 인가되면, 유기 전계 발광층(50) 내부의 유기 분자들 중의 일부가 여기 되어, 전계 발광층(50)에 의해 방출되는 인공광의 방출을 일으킨다. 상대 전극(30)은 보통 100nm 두께의 알루미늄의 층으로 형성되고, 인공광을 기판 전극(20)과 기판(40)을 통해 반사하는 거울로서 작용한다. 광을 주변부 안으로 방출하기 위해, 본 실시예의 기판(40)은 유리로 이루어진다. 따라서 도 1에 따른 전계 발광 소자는 바닥 방출 OLED이다. 예컨대 투명한 ITO 또는 얇은 Ag 또는 Au 층으로 이루어진 투명한 상대 전극의 경우, 전계 발광 소자는 유리판을 캡슐화 수단으로 사용하여 상부 또는 투명한 방사체로서 배치될 수 있다. 후속하는 도면에 도시된 전계 발광 소자(10)와 그 구성 요소 및 본 발명에 따라 사용되는 구성 요소들은 정확히 비율에 맞게 도시되지 않았다. 특히 전극(20, 30), 유기 전계 발광층 스택(50), 기판(40) 및 스페이서 수단(70)의 두께는 정확한 비율이 아니다. 모든 도면은 단지 본 발명을 명확히 하기 위한 것이다.
캡슐화 수단(90)에 가해진 힘(75)의 결과로, 예컨대, 증가된 기압 또는 OLED의 후면을 손가락 또는 공구로 접촉하는 등의 다른 기계적 힘에 기인하여 캡슐화 수단(90)이 상대 전극(30)과 접촉하면, 스페이서 수단의 높이(72)는 기판 전극의 상부에 마련된 층들의 전체 두께보다 현저히 크게 되어 캡슐화 수단(90)에 의해 접촉된 상대 전극의 영역을 스페이서 수단(70)을 덮는 상대 전극의 영역으로 한정한다. 양쪽 전극들 사이에 배치된 전기적으로 비전도성인 스페이서 수단(70)은 상대 전극(30)과 기판 전극(20) 사이의 모든 전기적 접촉을 방지한다. 스페이서 수단(70)이 덮은 기판 전극(20) 상의 영역(71)(전기적으로 보호된 영역)은 캡슐화 수단(90)과 접촉된 상대 전극(30) 상의 영역(지지 영역)을 초과한다. 스페이서 수단(70)은 기판 전극(20)을 상대 전극(30)으로부터 격리시키며, 캡슐화 수단(90)과의 기계적 접촉에 의해 손상될 수 있고 유기 전계 발광 층(50)을 관통할 수 있는 상대 전극(30)의 모든 부분은 기판 전극(20)과 결코 접촉하지 않을 것이다. 캡슐화 수단에 기계적 지지를 제공하여 층 스택을 향한 캡슐화 수단의 더욱 큰 움직임을 방지하기 위해, 스페이스 수단(72)의 높이는 상대 전극(30)과 스페이서 수단으로 덮인 영역의 외부에 존재하는 캡슐화 수단(90)의 내면(92) 사이의 거리(92)와 본질적으로 동일하도록 조정될 수 있으며, 바람직하게 캡슐화 수단(90)은 평탄한 덮개이다.
스페이서 수단(70)은 기판 전극(20) 상의 그림자 가장자리(shadowing edge)의 출현을 방지하는 재질 및/또는 도포 절차를 가져야 한다. 바람직한 실시예에서, 재질은 낮은 점성이다. 따라서 스페이서 수단을 형성하는 재료는 기판 전극(20) 상에서 흘러 완만한 경사를 가진 언덕 형태의 구조를 형성할 것이다. 유기 전계 발광층(50)과 상대 전극(30)의 연속적인 씌움을 방해할 수 있는 그림자 가장자리가 없을 것이며, 특히 전계 발광층 스택(50)과 상대 전극(30)은 스페이서 수단(70) 둘레의 영역 내에 크랙, 공극 또는 다른 결함이 없이 준비될 수 있다. 스페이서 수단(70)은 2 단계 도포를 가능케 하는 증가된 온도에서 더 낮은 점성을 바람직하게 갖는다. 제1 단계에서, 스페이서 수단을 형성하는 재료-비전도성 접착제와 같은 재료-가 기판 전극(20)의 요망되는 위치에 도포된다. 그런 다음 기판이 증가된 온도로 가열된다. 그 다음에, 낮은 점성에 기인하여, 스페이서 수단(70)의 재료는 기판 전극(20) 상에서 흘러나갈 것이다. 바람직하게는, 스페이서 수단(70)의 재료는 천천히 흐를 수 있는 점성을 가져서, 스페이서 수단(70)은 한정된 높이와 완만한 경사를 갖고 형성된다. 스페이서 수단의 온도 및/또는 스페이서 수단의 재료가 감소함에 따라, 응고되어 스페이서 수단(70)을 형성한다. 그림자 가장자리가 형성되지 않도록 기판 전극(20) 상에서 흐르는 스페이서 수단(70)의 능력 및/또는 재질은 개시된 전계 발광 소자(10)의 제작을 가능케 한다.
도 2는 본 발명에 따른 캡슐화된 전계 발광 소자(10)를 보여준다. 구동 전압이 전계 발광 소자의 스페이서 수단(70)에 덮이지 않은 기판 전극의 영역과 상대 전극 사이에 가해져, 전계 발광층 스택(50) 내에 광을 발생시키고 광(60)이 스페이서 수단(70) 사이의 영역으로부터 방출되게 한다. 전계 발광층 스택의 광학 성질에 기인하여, 발생한 광의 대부분은 환경으로 취출 되지 않고 포획된 광(61)으로서 기판 내부에 포획될 것이다. 스페이서 수단(70)에 매립된 산란 수단(80)은 기판(40) 내부에 포획된 광(61)의 상당한 부분을 환경으로의 광(65)의 취출에 적절한 입사각으로 기판 표면을 향해 방향 전환한다. 도시된 전계 발광 소자(10)는 캡슐화 수단(90)을 포함하며, 캡슐화 수단의 내면(91)은 스페이서 수단(70)에 의해 지지되는 상대 전극(30)과 접촉되거나 인접 배치된다. 캡슐화 수단(90)은 전계 발광 층 스택(50)을 물 및/또는 산소 등의 유해한 가스로부터 밀봉하기 위해 예컨대 유리 프릿, 접착제 또는 금속 솔더를 이용한 기밀 방식으로 기판 전극(20)에 부착된다. (캡슐화 수단과 상대 전극 사이의 임시 또는 영구적 접촉의 경우) 캡슐화 수단을 통한 상대 전극(30)과 기판 전극(20) 사이의 전기 접촉을 방지하기 위해, 캡슐화 수단은 격리 내면(91), 격리 상부 본체(95) 또는 격리 측면(96)을 가져야 한다. 이와 달리, 전체 캡슐화 수단은 전기적으로 전도성이 없다(=격리된다).
도 3은 전계 발광 소자의 기판 측에서 본 정면도로서, (a)는 종래기술에 따른 소자이고, (b)는 본 발명에 따른 소자이다. 종래 기술의 소자(a)의 분로 라인을 덮는 스페이서 구조(110)는 소자의 후면(여기서 도시 안됨) 상에 캡슐화 수단을 지지하지만, 스페이서 구조(110)는 검은 선(110)으로서 기판(40)을 통해 관찰자에게 보여질 수 있다. 종래 기술과 대조적으로, 본 발명에 따른 전계 발광 소자(b)는 거의 균일한 휘도를 갖는 외관을 제공한다. 스페이서 수단(70)은 육안에 덜 민감한 형상인 6각형 배치의 작은(대시 표시한) 원으로 도시된다. 스페이서 수단(70)의 비가시성의 주의 깊게 조정된 산란 성질의 경우, 대시 표시 원은 스페이서 수단(70)의 낮은 가시성을 나타낸다. 예를 들면, 스페이서 수단(70)의 어레이는 2-성분 에폭시 접착제(UHU plus schnellfest, 경화 시간 5분)로 이루어진다. 접착제의 결합재는 산란 수단으로서 TiO2 산란 입자가 혼합되어, 백색 물질을 형성하게 된다. 결합재와 경화제를 1:1의 사전 설정된 비율로 혼합한 다음 실온에서 ITO가 덮인 유리 기판의 일 지점에 도포하였다. 그런 다음 기판을 15분간 60℃로 열판에서 가열하여, 접착제가 완만한 언덕 형태로 흐른 다음 신속히 응고되게 하였다. 절차는 건식 질소 환경(1ppm 미만의 물)의 글러브 박스 안에서 수행하였다. 그런 다음 경화된 스페이서 수단(70)을 갖는 기판을 진공 챔버 안에 넣고, 전계 발광 층 스택(50)과 상대 전극(30)을 퇴적하였다. 그런 다음 최종 소자를 유리 커버 덮개(90)로 캡슐화하였다. 물을 위한 게터를 기판(40)과 덮개(90)에 의해 형성된 공동 내에 넣을 수 있다. 모든 접착재가 경화된 후(대략 1시간), 전계 발광 소자를 신뢰성 있게 구동하였다. 알루미늄으로 이루어진 전계 발광 층 스택(50)과 상대 전극(30)이 크랙이나 구멍이 없는 스페이서 수단을 덮었다. 스페이서 수단의 위치에서, 스페이서 수단으로 이루어진 접착제에 매립된 TiO2 입자에 의해 기판에서 안내되는 광의 산란에 기인한 광 방출은 스페이서 수단(70)으로 덮이지 않은 방출 영역에 비해 거의 보이지 않는다. 결과적인 전계 발광 소자는 스페이서 수단(70)에 의해 지지되는 커버 덮개에 가해지는 힘에 민감하지 않았다.
스페이서 수단(70)으로 덮인 영역(71)의 휘도는 적절한 양과 크기의 입자 및/또는 박편으로서 스페이서 수단(70)에 추가된 적절한 산란 재료(반사율, 굴절률)를 선택하여 조정할 수 있다. 산란 효과를 더욱 증가시키기 위해, 기판은 스페이서 수단 위에 추가의 산란 수단을 포함할 수 있다. 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자(당업자)는 스페이서 수단으로 덮인 영역의 휘도를 요망되는 값, 바람직하게는, 본 발명의 범위 내에서 스페이서 수단이 관찰자에게 보이지 않도록 하는 전계 발광 소자의 주변 영역의 휘도와 동일한 휘도로 조정하기 위해 적절한 입자 및/또는 박편 농도 및 상응하는 크기를 선택할 수 있다.
도 4는 연결부(93)를 통해 전원에 추가로 연결된 캡슐화 수단(90)의 상부(95)의 내부의 전도성 부분(97)과 상대 전극(30) 사이의 전기적 연결을 제공하는 스페이서 수단(70)의 영역(71)의 완전히 위쪽의 영역을 덮는 상대 전극(30) 상부의 접촉 수단(100)으로서 추가의 전도성 접착제를 구비한, 도 1에 도시된 본 발명에 따른 전계 발광 소자를 보여준다. 본 실시예에서, 접촉 수단(100)은 캡슐화 수단(90)의 전도성 부분(97)에 직접 연결된다. 전도성 부분(97)은 전원으로부터 캡슐화 수단을 통해 상대 전극에 전기 연결을 제공하는 가능한 전기적 피드 스루의 일례이다. 이와 달리, 캡슐화 수단의 상부(95)에 대해 전기적으로 격리된 와이어 피드 스루일 수 있다. 이와 달리, 캡슐화 수단(90)의 상부(95)는 완전히 전도성이며 캡슐화 수단(90)의 비전도성 측면(96)을 통해 기판 전극에 대해 격리될 수 있다. 본 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같은 전도성 부분(97)은 필요하지 않다. 또한 접촉 수단은 전도성 스프링, 호형 스프링, 둥근 팁, 핀 또는 이들의 조합을 통해 캡슐화 수단에 간접 접촉할 수 있다.
예를 들면, 전도성 접착제(Chemtronics Inc.에서 구입 가능한 회로 작업용 전도성 에폭시 CW2400)를 캡슐화 수단(90)의 구멍을 통해 상대 전극(20)의 스페이서 수단(70)에 위치한 부분에 바를 수 있고, 금속판(97)이 2-성분 에폭시에 의해 캡슐화 수단(90)의 상부(95)에 부착되어, 상대 전극(30)을 향한 금속판(97)의 측면이 전도성 접착제(100)에 의해 적어도 부분적으로 덮이도록 캡슐화 수단(70)의 구멍을 막는다. 모든 접착제가 경화된 후(대략 1 시간), 전원의 양극 리드를 기판 전극이 노출된 기판의 림에 연결하고 음극 리드를 캡슐화 수단(90) 상의 금속판(97)에 연결하여 OLED를 신뢰성 있게 구동하였다.
기재된 실시예는 예컨대 전계 발광 층 스택(50) 내부의 하나의 유기 전계 발광 층(50)을 포함한다. 본 발명의 범위 내의 다른 실시예에서, 전계 발광층 스택은 정공 수송층, 정공 장벽층, 전자 수송층, 전자 장벽층, 층들을 더욱 전도시키는 전하 주입층 등을 포함할 수 있다.
10: 전계 발광 소자
20: 기판 전극
30: 상대 전극
40: 기판
50: 전계 발광층 스택
60: 스페이서 수단으로 덮이지 않은 영역에서 방출된 광
61: 기판 내부에 포획된 광
65: 스페이서 수단으로 덮인 영역에서 방출된 광
70: 스페이서 수단
71: 스페이서 수단으로 덮인 영역
72: 스페이서 수단의 높이
75: 캡슐화 수단에 가해진 힘
80: 산란 수단
90: 캡슐화 수단
91: 캡슐화 수단의 내면
92: 기판 전극 위의 캡슐화 수단의 높이
93: 전원 연결부
95: 캡슐화 수단의 상부
96: 캡슐화 수단의 측면
97: 전기적 피드 스루
100: 접촉 수단
110: 종래 기술에 따른 스페이서 라인

Claims (15)

  1. 기판(40), 상기 기판(40) 상부의 기판 전극(20), 상대 전극(30) 및 전계 발광층 스택(50) - 상기 전계 발광층 스택(50)은 상기 기판 전극(20)과 상기 상대 전극(30) 사이에 배치된 적어도 하나의 유기 전계 발광층을 가짐 -, 적어도 상기 전계 발광층 스택(50)을 캡슐화하는 캡슐화 수단(encapsulation means)(90), 및 상기 캡슐화 수단(90)을 기계적으로 지지하고 기계적인 지지 중에 상기 기판 전극(20)과 상기 상대 전극(30) 사이의 전기적 쇼트를 방지하도록 상기 기판 전극(20) 상에 배치된 적어도 하나의 비전도성 스페이서 수단(70)을 포함하며,
    상기 스페이서 수단(70)은 상기 기판(40)에 포획된 광(65)의 적어도 일부를 방향 전환하기 위한 적어도 하나의 광 산란 수단(80)을 포함하는, 전계 발광 소자(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판 전극(20)의 상부에 스페이서 수단(70)으로 덮인 모든 영역(71)의 합계는 상기 전계 발광층 스택(50)으로 덮인 영역보다 현저히 작고, 바람직하게는 상기 전계 발광층 스택(50)으로 덮인 영역의 10% 미만이고, 더 바람직하게는 상기 전계 발광층 스택(50)으로 덮인 영역의 5% 미만이며, 더 바람직하게는 상기 전계 발광층 스택(50)으로 덮인 영역의 1% 미만인 것을 특징으로 하는, 전계 발광 소자(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스페이서 수단(70)으로 덮인 영역(71)의 가장 큰 연장 범위(extension)는 상기 전계 발광층 스택(50)으로 덮인 영역의 각각의 측방 연장 범위보다 현저히 작고, 바람직하게는 상기 전계 발광층 스택(50)으로 덮인 영역의 각각의 측방 연장 범위의 10% 미만이고, 더 바람직하게는 상기 전계 발광층 스택(50)으로 덮인 영역의 각각의 측방 연장 범위의 5% 미만이며, 더 바람직하게는 상기 전계 발광층 스택(50)으로 덮인 영역의 각각의 측방 연장 범위의 1% 미만인 것을 특징으로 하는, 전계 발광 소자(10).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전계 발광 소자(10)는 스페이서 수단(70)의 어레이, 바람직하게는 등변(regular) 어레이, 더 바람직하게는 육각형 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전계 발광 소자(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서 수단(70)은 5 내지 1000㎛ 사이, 바람직하게는 10 내지 500㎛ 사이, 더 바람직하게는 10 내지 200㎛ 사이, 더 바람직하게는 10 내지 100㎛ 사이의 범위의 높이(72)를 갖는 것을 특징으로 하는, 전계 발광 소자(10).
  6. 제5항에 있어서, 상기 스페이서 수단의 높이(72)는 상기 상대 전극(30)과, 스페이서 수단(70)으로 덮인 영역의 외부에 존재하는 상기 캡슐화 수단(90)의 내면(92) 사이의 거리(92)와 본질적으로 동일하게 되어 있으며, 바람직하게는 상기 캡슐화 수단(90)은 평탄한 덮개인 것을 특징으로 하는, 전계 발광 소자(10).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서 수단(70)은 비전도성 접착제, 포토레지스트, 라커, 페인트, 또는 재용융된 유리 프릿으로 이루어진 유리층, 또는 그 조합 중 적어도 하나의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전계 발광 소자(10).
  8. 제7항에 있어서, 상기 스페이서 수단(70)의 비전도성 접착제는 무수(anhydrous) 및/또는 물을 사용하지 않는(water free) 것을 특징으로 하는, 전계 발광 소자(10).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서 수단(70)은 기판 전극(20) 상의 그림자 가장자리의 출현을 방지하기에 적절한 형태를 갖는 것을 특징로 하는, 전계 발광 소자(10).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산란 수단(80)은 상기 스페이서 수단(70)에 매립된 안료들 및/또는 박편들(flakes) 및/또는 입자들이며, 바람직하게는 알루미늄 박편들, 운모 효과 안료들 또는 이산화티탄 입자들인 것을 특징으로 하는, 전계 발광 소자(10).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 전기 전도성 접촉 수단(100)이 상기 캡슐화 수단(90)을 통해 상기 상대 전극(30)과 전원 사이에 전기적 연결을 제공하기에 적절한 상기 스페이서 수단(70)의 영역(71)의 완전히 위쪽의 영역을 덮는 상기 상대 전극(30)의 상부에 배치되며, 상기 캡슐화 수단(90)은 부분적으로 전도성을 갖거나 상기 상대 전극(30)을 상기 전원에 연결하기에 적절한 적어도 하나의 전기적 피드 스루를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전계 발광 소자(10).
  12. 제11항에 있어서, 상기 접촉 수단은 전도성 접착제, 스프링, 호형 스프링, 둥근 팁, 핀 또는 그 조합으로 된 그룹 중 적어도 하나의 요소인 것을 특징으로 하는, 전계 발광 소자(10).
  13. 제1항에 따른 전계 발광 소자(10)를 제공하는 방법으로서,
    - 적어도 하나의 스페이서 수단, 바람직하게는, 적절한 수의 스페이서 수단(70)을 상기 기판 전극(20)의 상부에 광 산란 수단(80)을 구비한 상기 캡슐화 수단(90)을 기계적으로 지지하도록 구성된 높이(72)로 퇴적하는 단계;
    - 상기 기판 전극(20)과 상기 스페이서 수단(70)의 상부에 상기 전계 발광층 스택(50)을 퇴적하는 단계;
    - 상기 상대 전극(30)을 상기 전계 발광층 스택(50)의 상부에 퇴적하는 단계; 및
    - 적어도 상기 전계 발광층 스택(50)을 상기 캡슐화 수단(90)으로 캡슐화하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  14. 제12항에 있어서, 캡슐화 수단(90)으로 캡슐화하는 단계를 적용하기 전에, 상기 캡슐화 수단(90)을 통해 상기 상대 전극과 전원 사이에 전기적 연결을 제공하도록, 접촉 수단(100), 바람직하게는, 전도성 접착제를 상기 스페이서 수단(70)의 영역(71)의 완전히 위쪽의 영역을 덮도록 상기 상대 전극(30)의 상부에 퇴적하는 단계를 더 포함하며, 상기 캡슐화 수단(90)은 부분적으로 전도성을 갖거나 상기 상대 전극(30)을 상기 전원에 연결하기에 적절한 적어도 하나의 전기적 피드 스루를 포함하는, 방법.
  15. 기판(40) 및 캡슐화 수단(90)을 갖는 전계 발광 소자(10)를 위한 기판 전극(20) 상부에 상기 캡슐화 수단(90)을 지지하기 위한 비전도성 스페이서 수단(70)의 어레이, 바람직하게는, 육각형 어레이의 용도로서, 상기 스페이서 수단(70)은 상기 기판에 포획된 광(65)의 적어도 일부를 방향 전환하기 위한 광 산란 수단(80)을 포함하는, 용도.
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