KR20130134636A - 그래핀 층과 그래핀 지지층을 포함하는 유기발광 장치 - Google Patents
그래핀 층과 그래핀 지지층을 포함하는 유기발광 장치 Download PDFInfo
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Abstract
유기발광 장치는, 유리 기판과, 유리 기판 위에 형성되는 애노드 전극과, 애노드 전극 위에 형성되는 유기물층과, 유기물층 위에 형성되는 캐소드 전극을 포함하는 유기발광 소자와, 유리 기판 위 및 캐소드 전극 위에 형성되는 그래핀(graphene) 층과, 그래핀 층 위 및 유리 기판 위에 형성되고, 그래핀 층을 유리 기판 위 및 캐소드 전극 위로 전사하기 위해 그래핀 층을 지지하는 그래핀 지지층을 포함한다.
Description
본 발명은 유기발광 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 그래핀 층과 그래핀 지지층을 포함하는 유기발광 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 기술의 발달과 영상 처리 기술의 발달에 따라 경량 및 박형화가 용이하고 고화질을 실현할 수 있는 평판 디스플레이 소자들의 상용화 및 보급 확대가 급격히 진행되고 있으며, 이러한 평판 디스플레이 소자로서 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이(PDP), 또는 유기발광 다이오드(organic light emitting diode display: OLED) 등이 있다.
평판 디스플레이 소자들 중 LCD 와 OLED 등은 경량 및 박형화와 고화질의 용이성으로 인해 개인용 휴대기기(예를 들어, 휴대폰, PDA, 또는 휴대용 컴퓨터) 등에 널리 채용되고 있다.
OLED 표시 소자는 외부로부터의 전기장을 형광성 화합물에 인가하여 자체 발광시키는 소자로서, 휘도, 색대비, 시야각, 응답속도, 내환경성 등이 매우 우수한 것으로 알려져 있으며, 직류 저전압 구동, 고속 응답성, 다색화 등에서 무기 발광 다이오드 표시 소자보다 우수한 특성을 갖는 것으로, 보다 구체적으로 양전극(애노드 전극)과 음전극(캐소드 전극)을 이용하여 외부로부터 전자와 정공을 주입하고, 그것들의 재결합 에너지에 의한 발광을 통해 패널 상에 임의의 영상을 디스플레이한다.
OLED 디바이스가 다른 디스플레이 디바이스에 비하여 가지는 중요한 특징 중 하나는 구동 전압이 낮다는 것이다. 실험적으로 구현되는 수준의 OLED는 10V 이내에서 구동되면서도 충분히 많은 양의 광을 출력시킬 수 있다는 점에서 다른 디스플레이 소자에 비하여 우월성을 갖는다.
OLED와 같은 유기 발광 다이오드 소자의 경우 수분과 산소에 매우 취약하여 소자 내부로 수분과 산소가 침투하는 경우 유기물의 열화로 인한 발광 면적의 수축 현상을 유발하여 소자의 수명이 단축되는 문제점을 가지므로 수분과 산소의 침투로부터 유기 발광 다이오드 소자를 보호할 수 있는 보호층이 요구될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 그래핀 층과 그래핀 지지층을 이용하는 유기발광 소자의 박막 봉지(박막봉지 공정)를 통해 수분 또는 산소의 침투를 차단할 수 있는 유기발광 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 장치는, 유리 기판과, 상기 유리 기판 위에 형성되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극 위에 형성되는 유기물층과, 상기 유기물층 위에 형성되는 캐소드 전극을 포함하는 유기발광 소자; 상기 유리 기판 위 및 상기 캐소드 전극 위에 형성되는 그래핀(graphene) 층; 및 상기 그래핀 층 위 및 상기 유리 기판 위에 형성되고, 상기 그래핀 층을 상기 유리 기판 위 및 상기 캐소드 전극 위로 전사하기 위해 상기 그래핀 층을 지지하는 그래핀 지지층을 포함할 수 있다.
상기 유기발광 장치는, 상기 캐소드 전극과 상기 그래핀 층 사이에 형성되고 상기 유기발광 소자를 보호하는 제1 보호층을 더 포함할 수 있다. 상기 유기발광 장치는, 상기 그래핀 지지층 위 및 상기 유리 기판 위에 형성되고 상기 그래핀 지지층을 보호하는 제2 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 유기발광 장치는, 상기 그래핀 지지층 위 및 상기 유리 기판 위에 형성되고 상기 그래핀 지지층을 보호하는 보호층을 더 포함할 수 있다. 상기 그래핀 지지층은 SiO2, TiO2, Si, MgO, 또는 그래핀(graphene)의 나노 파우더(nano powder)가 랜덤(random)하게 분포되어 있는 나노복합유기소재를 포함할 수 있다.
상기 유기발광 장치는, 상기 그래핀 지지층 위 및 상기 유리 기판 위에 형성되는 제2 그래핀 층; 및 상기 제2 그래핀 층 위 및 상기 유리 기판 위에 형성되고, 상기 제2 그래핀 층을 상기 제2 그래핀 지지층 위 및 상기 유리 기판 위로 전사하기 위해 상기 제2 그래핀 층을 지지하는 제2 그래핀 지지층을 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치는, 플라스틱 기판과, 상기 플라스틱 기판 위에 형성되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극 위에 형성되는 유기물층과, 상기 유기물층 위에 형성되는 캐소드 전극을 포함하는 유기발광 소자; 상기 플라스틱 기판 위 및 상기 캐소드 전극 위에 형성되는 제1 그래핀 층; 상기 제1 그래핀 층 위 및 상기 플라스틱 기판 위에 형성되고, 상기 제1 그래핀 층을 상기 플라스틱 기판 위 및 상기 캐소드 전극 위로 전사하기 위해 상기 제1 그래핀 층을 지지하는 제1 그래핀 지지층; 상기 플라스틱 기판 아래에 형성되는 제2 그래핀 층; 및 상기 제2 그래핀 층 아래 및 상기 플라스틱 기판 아래에 형성되고, 상기 제2 그래핀 층을 상기 플라스틱 기판 아래로 전사하기 위해 상기 제2 그래핀 층을 지지하는 제2 그래핀 지지층을 포함할 수 있다.
상기 유기발광 장치는, 상기 캐소드 전극과 상기 제1 그래핀 층 사이에 형성되고 상기 유기발광 소자를 보호하는 제1 보호층; 및 상기 플라스틱 기판과 상기 제2 그래핀 층 사이에 형성되고 상기 유기발광 소자를 보호하는 제2 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 유기발광 장치는, 상기 제1 그래핀 지지층 위 및 상기 플라스틱 기판 위에 형성되고 상기 제1 그래핀 지지층을 보호하는 제3 보호층; 및 상기 제2 그래핀 지지층 아래 및 상기 플라스틱 기판 아래에 형성되고 상기 제2 그래핀 지지층을 보호하는 제4 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 유기발광 장치는, 상기 제1 그래핀 지지층 위 및 상기 플라스틱 기판 위에 형성되고 상기 제1 그래핀 지지층을 보호하는 제1 보호층; 및 상기 제2 그래핀 지지층 아래 및 상기 플라스틱 기판 아래에 형성되고 상기 제2 그래핀 지지층을 보호하는 제2 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 그래핀 지지층 또는 제2 그래핀 지지층은 SiO2, TiO2, Si, MgO, 또는 그래핀(graphene)의 나노 파우더(nano powder)가 랜덤(random)하게 분포되어 있는 나노복합유기소재를 포함할 수 있다.
상기 유기발광 장치는, 상기 제1 그래핀 지지층 위 및 상기 플라스틱 기판 위에 형성되는 제3 그래핀 층; 상기 제3 그래핀 층 위 및 상기 플라스틱 기판 위에 형성되고, 상기 제3 그래핀 층을 상기 제3 그래핀 지지층 위 및 상기 플라스틱 기판 위로 전사하기 위해 상기 제3 그래핀 층을 지지하는 제3 그래핀 지지층; 상기 제2 그래핀 지지층 아래 및 상기 플라스틱 기판 아래에 형성되는 제4 그래핀 층; 및 상기 제4 그래핀 층 아래 및 상기 플라스틱 기판 아래에 형성되고, 상기 제4 그래핀 층을 상기 제2 그래핀 지지층 아래 및 상기 플라스틱 기판 아래로 전사하기 위해 상기 제4 그래핀 층을 지지하는 제4 그래핀 지지층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유기발광 장치는 수분 또는 가스를 차단하기 위한 그래핀 층과 그래핀 지지층을 포함하므로, 유기발광 소자의 신뢰성(수명) 및 유연성을 극대화시킬 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 장치(100)를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(200)를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(300)를 나타내는 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(400)를 나타내는 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(500)를 나타내는 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(600)를 나타내는 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(700)를 나타내는 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(800)를 나타내는 종단면도이다.
도 9는 도 1 내지 도 8에 도시된 그래핀 지지층의 다른 실시예(900)를 설명하는 도면(단면도)이다.
도 10은 도 1 내지 도 8에 도시된 그래핀 층 및 그래핀 지지층의 다른 실시예(1000)를 설명하는 도면(단면도)이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 장치(100)를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(200)를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(300)를 나타내는 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(400)를 나타내는 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(500)를 나타내는 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(600)를 나타내는 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(700)를 나타내는 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(800)를 나타내는 종단면도이다.
도 9는 도 1 내지 도 8에 도시된 그래핀 지지층의 다른 실시예(900)를 설명하는 도면(단면도)이다.
도 10은 도 1 내지 도 8에 도시된 그래핀 층 및 그래핀 지지층의 다른 실시예(1000)를 설명하는 도면(단면도)이다.
본 발명 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
유기발광다이오드 소자(유기발광소자)에 사용되는 유기물층의 유기 물질은 일반적으로 산소 또는 수분(수증기)에 취약한 단점을 가진다. 따라서 유기발광소자의 신뢰성을 확보하기 위하여 소자의 외부로부터 유입되는 산소 또는 수분을 효과적으로 차단할 수 있는 배리어 코팅(barrier coating) 기술이 필요하다. 또한 플렉시블(flexible) 유기발광 소자에 있어서, 유연성을 최대화할 수 있는 벤딩(bending) 특성이 우수한 배리어 코팅 기법은 매우 중요하다.
유기발광 소자의 보호막 형성을 위한 대부분의 배리어 코팅 기술은 유기층(유기물 층)과 무기층(무기물 층)을 교대로 번갈아 가면서 쌓는 구조를 택하고 있지만, 사용 재료에 있어서 그래핀 층과 그래핀 지지층을 이용한 다층 보호막(multi-barrier)은 전무한 상태이다. 완벽한 그래핀 레이어(그래핀 층, graphene layer)는 이론적으로 우수한 배리어(barrier) 특성을 갖는 것으로 알려져 있으며, 화학 증기 증착법(CVD, chemical vapor deposition)으로 제작된 대부분의 그래핀은 Ni 또는 Cu 등 전이금속을 촉매층으로 이용하여 형성되며 촉매층 위에 성장된 그래핀을 원하는 기판으로 전사(transfer)하는 공정이 필요하다. 하지만 전사 과정에서의 공정(전사 공정(transfer process))을 유기 발광 소자의 박막봉지를 하기 위한 공정으로 사용할 때 많은 제약이 따른다. 특히, 전사시키는 과정 중 그래핀을 지지해 주는 지지층을 제거하는 과정에서 아세톤과 같은 유기 솔벤트(organic solvent, 유기용매)에 노출시켜 초음파 세척을 통해 제거하는 과정은 유기 발광 소자를 구성하고 있는 유기물을 녹아내리게 하여 유기발광소자를 발광소자로서의 역할을 할 수 없게 한다. 또한 그래핀 레이어의 표면특성은 화학적으로 비활성 상태이므로 그래핀 층 위에 무기층의 형성 시 많은 결점들이 발생하는 것으로 알려져 있으며 이를 해결하기 위한 방안으로는 그래핀 표면을 화학적으로 처리하기 위한 처리공정이 추가적으로 필요할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광 장치(100)를 나타내는 종단면도이다.
도 1을 참조하면, 유기발광 장치(100)는, 유리 기판(105), 애노드(anode) 전극(110), 유기물층(유기 발광층)(115), 캐소드(cathode) 전극(120), 제1 보호층(125), 그래핀 층(graphene layer)(130), 그래핀 지지층(graphene supporting layer)(135), 및 제2 보호층(140)을 포함한다.
유리 기판(105) 위에, ITO(Indium Tin Oxide)로 구현될 수 있는 애노드(anode) 전극(110), 유기물층(115), Ag을 포함할 수 있는 캐소드(cathode) 전극(120), 제1 보호층(125), 그래핀 층(130), 그래핀 지지층(135), 및 제2 보호층(140)이 순서대로 적층될 수 있다.
유리 기판(105)과, 애노드(anode) 전극(110)과, 유기물층(115)과, 캐소드(cathode) 전극(120)은 유기발광 소자의 구성 요소들이다. 즉, 유기발광 소자는 유리 기판(105), 애노드 전극(110), 유기물층(115), 및 캐소드 전극(120)을 포함한다. 유기물층(115)은 정공 주입 층, 정공 수송 층, 발광층, 전자 수송 층, 및 전자 주입 층을 포함할 수 있다.
제1 보호층(125), 그래핀 층(130), 그래핀 지지층(135), 및 제2 보호층(140)으로 구성되는 다층 보호막은 수분 또는 산소의 상기 유기발광 소자로의 침투를 차단하는 배리어 구조(박막 봉지 구조 또는 배리어 코팅 구조)를 형성한다. 배리어 구조에 있어서, 유리 기판(105) 위에 형성된 무기 보호층인 제2 보호층(140)이 그래핀 지지층(135)을 감싼다. 유리 기판(105)은 상기 유기발광 소자의 외부에서 유리 기판(105)을 통해 유입될 수 있는 수분 또는 산소를 차단할 수 있다.
제1 보호층(125)은 유연성이 있고, 외부로부터 유입될 수 있는 수분 또는 가스를 차단할 수 있는 무기물을 포함할 수 있다. 제1 보호층(125)은 예를 들어 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD) 공정, CVD 공정(화학 증기 증착법), 또는 Sputter 공정으로 형성되는 메탈 산화막(Al2O3), 실리카(SiO2), 또는 실리콘 질화막(SiN)으로서 10(nm)이상이고 100(nm)이하의 두께를 가지는 단일막일 수 있다. 제1 보호층(125)은 그래핀 전사 과정에서의 유기발광 소자의 보호막 역할을 수행한다.
그래핀 층(130)은 상기 유기발광 소자의 유리 기판(105) 위(상부) 및 상기 유기발광 소자의 제1 보호층(120) 위에 형성된다. 그래핀 지지층(135)은 그래핀 층(130) 위 및 상기 유기발광 소자의 유리 기판(105) 위에 형성되고, 그래핀 층(130)을 상기 유기발광 소자의 유리 기판(105) 및 제1 보호층(125) 위로 전사하기 위해 그래핀 층(130)을 지지하는 층이다.
그래핀 층(130) 및 그래핀 지지층(135)은 제1 보호층(125) 위에 형성(전사)되고, 실질적으로 산소 또는 수분의 침투를 효과적으로 억제하는 기능을 수행한다. 즉, 그래핀 층(130) 및 그래핀 지지층(135)은 상기 유기발광 소자의 박막 봉지(Thin Film Encapsulation)를 위한 배리어 층(barrier layer)의 역할을 수행한다.
그래핀 층(130)에 포함된 그래핀은 예를 들어 화학 증기 증착법(CVD)에 의해 1(nm) 이상이고 50(nm) 이하인 단일층 또는 다층으로 형성(성장)될 수 있다. 화학 증기 증착법은 고온에서 탄소를 잘 흡착하는 전이금속을 촉매층으로 이용하여 그래핀을 합성(제작)하는 방법이다. 촉매층으로 활용할 니켈 또는 구리를 기판 위에 증착하고 약 1000(℃)의 고온에서 메탄, 수소 혼합가스와 반응시켜 적절한 양의 탄소가 촉매층에 녹아 들어가거나 흡착되도록 한다. 이 후 냉각을 통하여 촉매층에 포함되어 있던 탄소원자들을 표면에서 결정화시킴으로서 그래핀 결정구조를 형성한다. 이렇게 합성된 그래핀은 촉매층을 제거함으로써 기판으로부터 분리시킨 후 원하는 용도에 전사될 수 있다. 촉매의 종류와 두께, 반응시간, 냉각속도, 반응가스의 농도를 조절함으로써 그래핀 층수를 조절할 수 있다.
그래핀 층(130)에 포함된 그래핀(graphene)은 탄소 원자 한 층으로 만들어진 벌집구조의 2차원 박막을 말한다. 그래핀(graphene)은 탄소 원자가 육각형 격자로 정렬된 2차원 탄소 단일층으로서, 주목할 만한 전기적, 화학적 및 기계적 특성을 지닌 유망한 신규 나노 소재로서 각광받고 있다. 이차원 구조의 그래핀은 높은 벤딩 변형조건 아래에서도 강한 전기적 또는 기계적 안정성을 유지할 수 있고, 그래핀은 매우 뛰어난 물리적 특성, 화학적 특성, 또는 기계적 특성을 가지고 있으며 투명하고 유연한 특성도 가질 수 있다.
그래핀 지지층(135)은 그래핀 층(130)을 전사하기 위해 사용되는 지지층으로서 예를 들어 10(nm) 이상이고 900(nm)이하의 두께로 스핀 코팅이 가능한 용액공정의 유기층으로 형성될 수 있다. 상기 유기층은, 예를 들어, PMMA(Poly(methyl methacrylate)) 또는 PDMS(Polydimethylsiloxane)을 포함하는 유기물층(고분자 유기물층)일 수 있다.
제2 보호층(140)은 유연성이 있고, 외부로부터 유입될 수 있는 수분 또는 가스를 차단할 수 있는 무기물을 포함할 수 있다. 제2 보호층(140)은 그래핀 지지층(135) 위 및 상기 유기발광 소자의 유리 기판(105) 위에 형성되는 것에 의해 제1 보호층(125), 그래핀 층(130), 및 그래핀 지지층(135)으로 구성되는 다층 보호막을 전체적으로 덮고(capping), 그래핀 지지층(135)을 외부의 물리적 충격과 같은 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 제2 보호층(140)은 제1 보호층(125)과 같이 예를 들어 ALD 공정, CVD 공정(화학 증기 증착법), 또는 Sputter 공정으로 형성되는 메탈 산화막(Al2O3), 실리카(SiO2), 또는 실리콘 질화막(SiN)으로서 10(nm)이상이고 100(nm)이하의 두께를 가지는 단일막일 수 있다.
전술한 바와 같이, 그래핀(130)과 그래핀 지지층(135)은 다층 보호막을 형성하며 산소 또는 수분의 침투를 억제하고 전체 배리어 구조에서의 유연성을 최대화할 수 있다. 그래핀 지지층(135)이 다층 보호막 구조에 포함됨에 따라 그래핀 전사 공정이 유기발광 소자의 박막봉지 공정으로 이어질 수 있다. 다층 보호막을 형성할 때 그래핀 지지층(135)을 제거하지 않으므로 그래핀 지지층(135)을 제거할 때 발생하는 유기발광 소자의 치명적인 손상을 방지할 수 있어 연속적인 다층 보호막 형성의 공정이 가능해진다.
또한, 본 발명의 유기발광 장치(100)는 각각 유연성이 있는 그래핀(130)과 그래핀 지지층(135)을 이용하는 배리어 코팅 기법을 사용하므로, 유기발광 소자의 신뢰성과 유연성을 극대화시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(200)를 나타내는 종단면도이다.
도 2를 참조하면, 플렉시블 장치인 유기발광 장치(200)는, 유연한 플라스틱 기판(205), 애노드(anode) 전극(230), 유기물층(235), 캐소드(cathode) 전극(240), 제1 보호층(245), 제1 그래핀 층(250), 제1 그래핀 지지층(255), 제3 보호층(260), 제2 보호층(210), 제2 그래핀 층(215), 제2 그래핀 지지층(220), 및 제4 보호층(225)을 포함한다.
플라스틱 기판(205) 위에 애노드(anode) 전극(230), 유기물층(235), 캐소드(cathode) 전극(240), 제1 보호층(245), 제1 그래핀 층(250), 제1 그래핀 지지층(255), 및 제3 보호층(260)이 순서대로 적층될 수 있다. 플라스틱 기판(205) 아래에 제2 보호층(210), 제2 그래핀 층(215), 제2 그래핀 지지층(220), 및 제4 보호층(225)이 순서대로 적층될 수 있다.
플라스틱 기판(205)과, 애노드(anode) 전극(230)과, 유기물층(235)과, 캐소드(cathode) 전극(240)은 유기발광 소자의 구성 요소들이다. 즉, 유기발광 소자는 유리 기판(205), 애노드 전극(230), 유기물층(235), 및 캐소드 전극(240)을 포함한다.
제1 보호층(245), 제1 그래핀 층(250), 제1 그래핀 지지층(255), 및 제3 보호층(260)과, 제2 보호층(210), 제2 그래핀 층(215), 제2 그래핀 지지층(220), 및 제4 보호층(225)으로 구성되는 다층 보호막은 배리어 구조(박막 봉지 구조)를 형성한다. 배리어 구조에 있어서, 플라스틱 기판(205) 양면에 형성된 무기 보호층인 제3 보호층(260) 및 제4 보호층(225)이 각각 제1 그래핀 지지층(255) 및 제2 그래핀 지지층(220)을 감싼다. 즉, 플라스틱 기판(205)을 통해 상기 유기발광 소자로 수분 또는 산소가 유입될 수 있으므로, 유기발광 장치(200)는 플라스틱 기판(205) 양면에 형성된 다층 보호막 구조를 가진다. 상기 다층 보호막 구조는 상기 플렉시블 유기발광 소자의 박막 봉지를 위해 사용된다.
플라스틱 기판(205)은 예를 들어 PET(polyethylene terephthalate, 폴리에스터) 또는 PEN(Polyethylene naphthalate, 폴리에틸렌 나프탈레이트)을 포함하는 플렉시블(flexible) 투명 기판, 또는 폴리이미드(polyimide) 기판일 수 있다.
애노드(anode) 전극(230), 유기물층(235), 캐소드(cathode) 전극(240), 제1 보호층(245), 제1 그래핀 층(250), 제1 그래핀 지지층(255), 및 제3 보호층(260)의 구성(구성 물질을 포함하는 구성) 및 작용(기능)에 대한 설명은 도 1에 도시된 애노드(anode) 전극(110), 유기물층(115), 캐소드(cathode) 전극(120), 제1 보호층(125), 그래핀 층(130), 그래핀 지지층(135), 및 제2 보호층(140)의 구성 및 작용에 대한 설명과 유사하므로, 상기 애노드(anode) 전극(230) 등의 구성 및 작용에 대한 설명은 도 1에 도시된 애노드(anode) 전극(110) 등의 구성 및 작용에 대한 설명이 참조될 수 있다.
제1 보호층(245)은 상기 유기발광 소자의 캐소드 전극(240) 위 및 플라스틱 기판(205) 위에 형성된다. 제1 그래핀 층(250)은 상기 유기발광 소자의 플라스틱 기판(205) 위 및 제1 보호층(245) 위에 형성된다.
제1 그래핀 지지층(250)은 제1 그래핀 층(250) 위 및 상기 유기발광 소자의 플라스틱 기판(205) 위에 형성되고, 제1 그래핀 층(250)을 플라스틱 기판(205) 위 및 제1 보호층(245) 위로 전사하기 위해 제1 그래핀 층(250)을 지지한다. 제3 보호층(260)은 제1 그래핀 지지층(255) 위 및 플라스틱 기판(205) 위에 형성된다.
제2 보호층(210)은 플라스틱 기판(205) 아래(하부)에 형성된다. 제2 보호층(210)은 제1 보호층(245)의 역할과 동일한 역할을 수행하고 상기 유기발광 소자를 보호하고, 제1 보호층(245)의 구성 물질과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
제2 그래핀 층(215)은 제2 보호층(210) 아래 및 플라스틱 기판(205) 아래에 형성된다. 제2 그래핀 층(215)은 제1 그래핀 층(250)의 역할과 동일한 역할을 수행하고, 제1 그래핀 층(250)의 구성 물질과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
제2 그래핀 지지층(220)은 제2 그래핀 층(215) 아래 및 플라스틱 기판(205) 아래에 형성된다. 제2 그래핀 지지층(220)은 제1 그래핀 지지층(255)의 역할과 동일한 역할을 수행하고, 제1 그래핀 지지층(255)의 구성 물질과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
제4 보호층(225)은 제2 그래핀 지지층(220) 아래 및 플라스틱 기판(250) 아래에 형성된다. 제4 보호층(225)은 제3 보호층(260)의 역할과 동일한 역할을 수행하고, 제3 보호층(260)의 구성 물질과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 유기발광 장치(200)는 각각 유연성이 있는 그래핀 층, 그래핀 지지층, 플라스틱 기판, 및 보호층을 포함하므로, 플렉시블 유기발광 소자의 신뢰성과 유연성을 극대화시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(300)를 나타내는 종단면도이다.
도 3을 참조하면, 유기발광 장치(300)는, 유리 기판(305), 애노드(anode) 전극(310), 유기물층(315), 캐소드(cathode) 전극(320), 보호층(325), 그래핀 층(330), 및 그래핀 지지층(335)을 포함한다.
유기발광 장치(300)는 도 1의 유기발광 장치(100)에서 제2 보호층(140)을 제거(생략)한 구성(구조)을 가지므로, 유기발광 장치(300)에 대한 설명은 도 1에 도시된 유기발광 장치(100)의 설명이 참조될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(400)를 나타내는 종단면도이다.
도 4를 참조하면, 플렉시블 장치인 유기발광 장치(400)는, 유연한 플라스틱 기판(405), 애노드(anode) 전극(425), 유기물층(430), 캐소드(cathode) 전극(435), 제1 보호층(440), 제1 그래핀 층(445), 제1 그래핀 지지층(450), 제2 보호층(410), 제2 그래핀 층(415), 및 제2 그래핀 지지층(420)을 포함한다.
유기발광 장치(400)는 도 2의 유기발광 장치(200)에서 제3 보호층(260) 및 제4 보호층(225)을 제거(생략)한 구성(구조)을 가지므로, 유기발광 장치(400)에 대한 설명은 도 2에 도시된 유기발광 장치(200)의 설명이 참조될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(500)를 나타내는 종단면도이다.
도 5를 참조하면, 유기발광 장치(500)는, 유리 기판(505), 애노드(anode) 전극(510), 유기물층(515), 캐소드(cathode) 전극(520), 그래핀 층(525), 그래핀 지지층(530), 및 보호층(535)을 포함한다.
유기발광 장치(500)는 도 1의 유기발광 장치(100)에서 제1 보호층(125)을 제거(생략)한 구성(구조)을 가지므로, 유기발광 장치(500)에 대한 설명은 도 1에 도시된 유기발광 장치(100)의 설명이 참조될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(600)를 나타내는 종단면도이다.
도 6을 참조하면, 플렉시블 장치인 유기발광 장치(600)는, 유연한 플라스틱 기판(605), 애노드(anode) 전극(625), 유기물층(630), 캐소드(cathode) 전극(635), 제1 그래핀 층(640), 제1 그래핀 지지층(645), 제1 보호층(650), 제2 그래핀 층(610), 제2 그래핀 지지층(615), 및 제2 보호층(620)을 포함한다.
유기발광 장치(600)는 도 2의 유기발광 장치(200)에서 제1 보호층(245) 및 제2 보호층(210)을 제거(생략)한 구성(구조)을 가지므로, 유기발광 장치(600)에 대한 설명은 도 2에 도시된 유기발광 장치(200)의 설명이 참조될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(700)를 나타내는 종단면도이다.
도 7을 참조하면, 유기발광 장치(700)는, 유리 기판(705), 애노드(anode) 전극(710), 유기물층(715), 캐소드(cathode) 전극(720), 그래핀 층(725), 및 그래핀 지지층(730)을 포함한다.
유기발광 장치(700)는 도 1의 유기발광 장치(100)에서 제1 보호층(125) 및 제2 보호층(140)을 제거(생략)한 구성(구조)을 가지므로, 유기발광 장치(700)에 대한 설명은 도 1에 도시된 유기발광 장치(100)의 설명이 참조될 수 있다.
유리 기판(705), 애노드(anode) 전극(710), 유기물층(715), 및 캐소드(cathode) 전극(720)은 유기발광 소자를 형성한다.
그래핀 층(725)은 유리 기판(705) 위 및 캐소드(cathode) 전극(720) 위에 형성된다. 그래핀 지지층(730)은 그래핀 층(725) 위 및 유리 기판(705) 위에 형성되고, 그래핀 층(725)을 유리 기판(705) 위 및 캐소드(cathode) 전극(720) 위로 전사하기 위해 그래핀 층(725)을 지지한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치(800)를 나타내는 종단면도이다.
도 8을 참조하면, 플렉시블 장치인 유기발광 장치(800)는, 유연한 플라스틱 기판(805), 애노드(anode) 전극(820), 유기물층(825), 캐소드(cathode) 전극(830), 제1 그래핀 층(835), 제1 그래핀 지지층(840), 제2 그래핀 층(810), 및 제2 그래핀 지지층(815)을 포함한다.
유기발광 장치(800)는 도 2의 유기발광 장치(200)에서 제1 보호층(245), 제2 보호층(210), 제3 보호층(260), 및 제4 보호층(225)을 제거(생략)한 구성(구조)을 가지므로, 유기발광 장치(800)에 대한 설명은 도 2에 도시된 유기발광 장치(200)의 설명이 참조될 수 있다.
플라스틱 기판(805), 애노드(anode) 전극(820), 유기물층(825), 및 캐소드(cathode) 전극(830)은 유기발광 소자를 형성한다.
제1 그래핀 층(835)은 플라스틱 기판(805) 위 및 캐소드(cathode) 전극(830) 위에 형성된다. 제1 그래핀 지지층(840)은 제1 그래핀 층(835) 위 및 플라스틱 기판(805) 위에 형성되고, 제1 그래핀 층(835)을 플라스틱 기판(805) 위 및 캐소드(cathode) 전극(830) 위로 전사하기 위해 제1 그래핀 지지층(840)을 지지한다.
제2 그래핀 층(810)은 플라스틱 기판(805) 아래에 형성된다. 제2 그래핀 지지층(815)은 제2 그래핀 층(810) 아래 및 플라스틱 기판(805) 아래에 형성되고, 제2 그래핀 층(810)을 플라스틱 기판(805) 아래로 전사하기 위해 제2 그래핀 층(810)을 지지한다.
도 9는 도 1 내지 도 8에 도시된 그래핀 지지층의 다른 실시예(900)를 설명하는 도면(단면도)이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 배리어 구조(900)는, 그래핀 층(905), 및 그래핀 층(905) 위에 형성되는 그래핀 지지층의 다른 실시예(910)를 포함한다.
그래핀 층(905)은 도 1 내지 도 8에 도시된 그래핀 층들 중 어느 하나일 수 있다.
그래핀 지지층의 다른 실시예(910)는, 예를 들어 SiO2 나노 파우더((nano powder, 나노 사이즈의 분말), TiO2 나노 파우더, Si 나노 파우더, MgO 나노 파우더, 또는 그래핀(graphene)의 나노 파우더(915)가 랜덤(random)하게 다수개 분포되어 있는 나노복합 유기소재를 포함할 수 있다. 상기 나노 파우더는 1(nm)이상이고 10(nm)이하인 크기를 가질 수 있고, 상기 나노복합 유기소재는 나우 파우더가 고분자 수지(유기 용매) 내에 분산되어 있는 재료를 의미할 수 있다. 상기 나노 복합 유기 소재는 그래핀 전사를 위한 지지 역할뿐 아니라 산소 또는 수분 침투를 억제하는 배리어 역할을 동시에 수행할 수 있다.
도 10은 도 1 내지 도 8에 도시된 그래핀 층 및 그래핀 지지층의 다른 실시예(1000)를 설명하는 도면(단면도)이다.
도 10을 참조하면, 그래핀 층 및 그래핀 지지층의 다른 실시예(배리어 구조)(1000)는, 도 1 내지 도 8의 그래핀 층들 및 그래핀 지지층들 중 어느 하나, 또는 도 9에 도시된 배리어 구조(900)가 다수개 연속적으로(반복적으로) 적층되어 형성된 다층 구조를 포함한다.
예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치에 있어서, 도 7의 유기발광 장치(700)에 제2 그래핀 층 및 제2 그래핀 지지층이 더 포함될 수 있다. 상기 제2 그래핀 층은 그래핀 지지층(770) 위 및 유리 기판(705) 위에 형성되고, 상기 제2 그래핀 지지층은 상기 제2 그래핀 층 위 및 유리 기판(705) 위에 형성되고, 상기 제2 그래핀 층을 상기 제2 그래핀 지지층 위 및 유리 기판(705) 위로 전사하기 위해 상기 제2 그래핀 층을 지지한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광 장치에 있어서, 도 8의 유기발광 장치(800)에 제3 그래핀 층, 제3 그래핀 지지층, 제4 그래핀 층, 및 제4 그래핀 지지층이 더 포함될 수 있다.
상기 제3 그래핀 층은 제1 그래핀 지지층(840) 위 및 플라스틱 기판(805) 위에 형성되고, 상기 제3 그래핀 지지층은 상기 제3 그래핀 층 위 및 플라스틱 기판(805) 위에 형성되고, 상기 제3 그래핀 층을 상기 제3 그래핀 지지층 위 및 상기 플라스틱 기판 위로 전사하기 위해 상기 제3 그래핀 층을 지지한다.
상기 제4 그래핀 층은 제2 그래핀 지지층(815) 아래 및 플라스틱 기판(805) 아래에 형성되고, 상기 제4 그래핀 지지층은 상기 제4 그래핀 층 아래 및 플라스틱 기판(805) 아래에 형성되고, 상기 제4 그래핀 층을 상기 제2 그래핀 지지층 아래 및 플라스틱 기판(805) 아래로 전사하기 위해 상기 제4 그래핀 층을 지지한다.
도 10의 다층 구조를 포함하는 본 발명은 비교적 벤딩 특성이 좋지 못한 무기막(무기물층)을 제외하고 다수의 그래핀 층(1005)들 및 그래핀 지지층(1010)들을 포함하므로, 벤딩 특성(유연한 특성) 및 투습율 특성을 보다 향상시켜 본 발명은 보다 큰 유연성을 제공할 수 있고, 외부로부터 유입되는 수분 또는 가스를 보다 효과적으로 차단할 수 있다.
전술한 본 발명은 유기발광 다이오드 소자, 유기 박막 트랜지스터(organic thin-film transistor, OTFT)를 가지는 유기발광 다이오드 소자(능동 유기 발광 다이오드(Active Mode Organic Light Emitting Diode)), 또는 플렉시블 유기발광 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
105: 유리 기판
125: 제1 보호층
130: 그래핀 층
135: 그래핀 지지층
140: 제2 보호층
205: 플라스틱 기판
210: 제2 보호층
215: 제2 그래핀 층
220: 제2 그래핀 지지층
225: 제4 보호층
245: 제1 보호층
250: 제1 그래핀 층
255: 제1 그래핀 지지층
260: 제3 보호층
325: 제1 보호층
330: 그래핀 층
335: 그래핀 지지층
410: 제2 보호층
415: 제2 그래핀 층
420: 제2 그래핀 지지층
440: 제1 보호층
445: 제1 그래핀 층
450: 제1 그래핀 지지층
525: 그래핀 층
530: 그래핀 지지층
535: 보호층
610: 제2 그래핀 층
615: 제2 그래핀 지지층
620: 제2 보호층
640: 제1 그래핀 층
645: 제1 그래핀 지지층
650: 제1 보호층
725: 그래핀 층
730: 그래핀 지지층
810: 제2 그래핀 층
815: 제2 그래핀 지지층
835: 제1 그래핀 층
840: 제1 그래핀 지지층
915: 나노 파우더
125: 제1 보호층
130: 그래핀 층
135: 그래핀 지지층
140: 제2 보호층
205: 플라스틱 기판
210: 제2 보호층
215: 제2 그래핀 층
220: 제2 그래핀 지지층
225: 제4 보호층
245: 제1 보호층
250: 제1 그래핀 층
255: 제1 그래핀 지지층
260: 제3 보호층
325: 제1 보호층
330: 그래핀 층
335: 그래핀 지지층
410: 제2 보호층
415: 제2 그래핀 층
420: 제2 그래핀 지지층
440: 제1 보호층
445: 제1 그래핀 층
450: 제1 그래핀 지지층
525: 그래핀 층
530: 그래핀 지지층
535: 보호층
610: 제2 그래핀 층
615: 제2 그래핀 지지층
620: 제2 보호층
640: 제1 그래핀 층
645: 제1 그래핀 지지층
650: 제1 보호층
725: 그래핀 층
730: 그래핀 지지층
810: 제2 그래핀 층
815: 제2 그래핀 지지층
835: 제1 그래핀 층
840: 제1 그래핀 지지층
915: 나노 파우더
Claims (12)
- 유기발광 장치에 있어서,
유리 기판과, 상기 유리 기판 위에 형성되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극 위에 형성되는 유기물층과, 상기 유기물층 위에 형성되는 캐소드 전극을 포함하는 유기발광 소자;
상기 유리 기판 위 및 상기 캐소드 전극 위에 형성되는 그래핀(graphene) 층; 및
상기 그래핀 층 위 및 상기 유리 기판 위에 형성되고, 상기 그래핀 층을 상기 유리 기판 위 및 상기 캐소드 전극 위로 전사하기 위해 상기 그래핀 층을 지지하는 그래핀 지지층을 포함하는 유기발광 장치. - 제1항에 있어서, 상기 유기발광 장치는,
상기 캐소드 전극과 상기 그래핀 층 사이에 형성되고 상기 유기발광 소자를 보호하는 제1 보호층을 더 포함하는 유기발광 장치. - 제2항에 있어서, 상기 유기발광 장치는,
상기 그래핀 지지층 위 및 상기 유리 기판 위에 형성되고 상기 그래핀 지지층을 보호하는 제2 보호층을 더 포함하는 유기발광 장치. - 제1항에 있어서, 상기 유기발광 장치는,
상기 그래핀 지지층 위 및 상기 유리 기판 위에 형성되고 상기 그래핀 지지층을 보호하는 보호층을 더 포함하는 유기발광 장치. - 제1항에 있어서,
상기 그래핀 지지층은 SiO2, TiO2, Si, MgO, 또는 그래핀(graphene)의 나노 파우더(nano powder)가 랜덤(random)하게 분포되어 있는 나노복합유기소재를 포함하는 유기발광 장치. - 제1항에 있어서, 상기 유기발광 장치는,
상기 그래핀 지지층 위 및 상기 유리 기판 위에 형성되는 제2 그래핀 층; 및
상기 제2 그래핀 층 위 및 상기 유리 기판 위에 형성되고, 상기 제2 그래핀 층을 상기 제2 그래핀 지지층 위 및 상기 유리 기판 위로 전사하기 위해 상기 제2 그래핀 층을 지지하는 제2 그래핀 지지층을 더 포함하는 유기발광 장치. - 유기발광 장치에 있어서,
플라스틱 기판과, 상기 플라스틱 기판 위에 형성되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극 위에 형성되는 유기물층과, 상기 유기물층 위에 형성되는 캐소드 전극을 포함하는 유기발광 소자;
상기 플라스틱 기판 위 및 상기 캐소드 전극 위에 형성되는 제1 그래핀 층;
상기 제1 그래핀 층 위 및 상기 플라스틱 기판 위에 형성되고, 상기 제1 그래핀 층을 상기 플라스틱 기판 위 및 상기 캐소드 전극 위로 전사하기 위해 상기 제1 그래핀 층을 지지하는 제1 그래핀 지지층;
상기 플라스틱 기판 아래에 형성되는 제2 그래핀 층; 및
상기 제2 그래핀 층 아래 및 상기 플라스틱 기판 아래에 형성되고, 상기 제2 그래핀 층을 상기 플라스틱 기판 아래로 전사하기 위해 상기 제2 그래핀 층을 지지하는 제2 그래핀 지지층을 포함하는 유기발광 장치. - 제7항에 있어서, 상기 유기발광 장치는,
상기 캐소드 전극과 상기 제1 그래핀 층 사이에 형성되고 상기 유기발광 소자를 보호하는 제1 보호층; 및
상기 플라스틱 기판과 상기 제2 그래핀 층 사이에 형성되고 상기 유기발광 소자를 보호하는 제2 보호층을 더 포함하는 유기발광 장치. - 제8항에 있어서, 상기 유기발광 장치는,
상기 제1 그래핀 지지층 위 및 상기 플라스틱 기판 위에 형성되고 상기 제1 그래핀 지지층을 보호하는 제3 보호층; 및
상기 제2 그래핀 지지층 아래 및 상기 플라스틱 기판 아래에 형성되고 상기 제2 그래핀 지지층을 보호하는 제4 보호층을 더 포함하는 유기발광 장치. - 제7항에 있어서, 상기 유기발광 장치는,
상기 제1 그래핀 지지층 위 및 상기 플라스틱 기판 위에 형성되고 상기 제1 그래핀 지지층을 보호하는 제1 보호층; 및
상기 제2 그래핀 지지층 아래 및 상기 플라스틱 기판 아래에 형성되고 상기 제2 그래핀 지지층을 보호하는 제2 보호층을 더 포함하는 유기발광 장치. - 제7항에 있어서,
상기 제1 그래핀 지지층 또는 제2 그래핀 지지층은 SiO2, TiO2, Si, MgO, 또는 그래핀(graphene)의 나노 파우더(nano powder)가 랜덤(random)하게 분포되어 있는 나노복합유기소재를 포함하는 유기발광 장치. - 제7항에 있어서, 상기 유기발광 장치는,
상기 제1 그래핀 지지층 위 및 상기 플라스틱 기판 위에 형성되는 제3 그래핀 층;
상기 제3 그래핀 층 위 및 상기 플라스틱 기판 위에 형성되고, 상기 제3 그래핀 층을 상기 제3 그래핀 지지층 위 및 상기 플라스틱 기판 위로 전사하기 위해 상기 제3 그래핀 층을 지지하는 제3 그래핀 지지층;
상기 제2 그래핀 지지층 아래 및 상기 플라스틱 기판 아래에 형성되는 제4 그래핀 층; 및
상기 제4 그래핀 층 아래 및 상기 플라스틱 기판 아래에 형성되고, 상기 제4 그래핀 층을 상기 제2 그래핀 지지층 아래 및 상기 플라스틱 기판 아래로 전사하기 위해 상기 제4 그래핀 층을 지지하는 제4 그래핀 지지층을 더 포함하는 유기발광 장치.
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