WO2017003101A1 - 유기발광소자 제조방법 - Google Patents

유기발광소자 제조방법 Download PDF

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WO2017003101A1
WO2017003101A1 PCT/KR2016/005803 KR2016005803W WO2017003101A1 WO 2017003101 A1 WO2017003101 A1 WO 2017003101A1 KR 2016005803 W KR2016005803 W KR 2016005803W WO 2017003101 A1 WO2017003101 A1 WO 2017003101A1
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light emitting
organic light
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layer
device manufacturing
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박치권
나용환
임명용
정성문
조익행
김진동
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주식회사 레이크머티리얼즈
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    • H01L2924/12044—OLED

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing an organic light emitting device, and more particularly, to a method of manufacturing an organic light emitting device for preventing moisture and oxygen from penetrating into an organic light emitting device by depositing an encapsulation film formed of siloxane, silazane or silane. It is about.
  • organic light emitting diodes which are expected to be the next generation of flat panel displays, are also called OLEDs (Organic Light Emitting Diodes or Organic Electroluminescent Displays), and have the advantages of self-luminous characteristics, wide viewing angles, high definition, high image quality, and fast response. It is widely applied to displayers.
  • OLEDs Organic Light Emitting Diodes or Organic Electroluminescent Displays
  • the organic light emitting diode is an anode, a hole injection layer (HIL), a hole transfer layer (HTL), an emitting layer (EML), a hole blocking layer (HBL) on a substrate ), An electron transport layer (ETL), and a cathode are stacked in this order.
  • HIL hole injection layer
  • HTL hole transfer layer
  • EML emitting layer
  • HBL hole blocking layer
  • ETL electron transport layer
  • a cathode As the anode, indium tin oxide (ITO) having low sheet resistance and good permeability is mainly used, and the organic layer used as the light emitting layer is Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA, or the like.
  • Al metal film is mainly used as a cathode.
  • an encapsulation film that is sealed to increase the life time of the device is required.
  • frit glass and various kinds of sealants are used. This material is applied to the encapsulation film using a spin coater, a screen printer, and a dispenser, and a perfect sealing effect is obtained by applying ultraviolet (UV) or heat to the upper and lower plates.
  • UV ultraviolet
  • the vacuum thin film deposition method the sputtering method, the ion beam deposition method, the pulsed laser deposition method, the molecular beam deposition method, the chemical vapor deposition method, the spin coater, etc.
  • the vacuum deposition method is mainly used.
  • an object of the present invention is to provide an organic light emitting device manufacturing method having a thickness thinner than a conventional device by using an encapsulation film manufactured by using a thin film instead of a conventional can or glass.
  • Another object of the present invention is to provide an organic light emitting device manufacturing method for improving the characteristics of the device by inhibiting the penetration of moisture or oxygen introduced from the outside of the device by depositing an encapsulation film formed of siloxane, silazane or silane.
  • the method of manufacturing an organic light emitting device includes the steps of preparing a substrate, depositing an anode on the substrate, forming a pattern for forming an organic material on the anode, depositing an organic material and a cathode on the pattern, Depositing an encapsulation film including at least one of siloxane, silazane, and silane on the organic material and the cathode.
  • the encapsulation film is a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, a silicon oxynitride layer, a silicon oxynitride layer, silicon carbon And at least one of a silicon carbonitride layer and a silicon oxycarbide layer.
  • the material of the encapsulation film includes at least one of hexamethyldisiloxane, octamethyltrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclotrisiloxane, and dodecamethylcyclohexasiloxane. Characterized in that.
  • the material of the encapsulation film is chlorosilane, alcoholic silane, alkyl, arylsilane, dimetheldichlorosilane, methyltrimethoxysilane, diphenylsilanediol, tetramethylcy Column, amino, nitrile, oxalanyl, oxymo, acetoxy, bissterylbutylaminosilane, bisdimethylaminosilane, bisdiethylaminosilane, dimethylaminosilane, diethylaminosilane, dipropylaminosilane, butylamino At least one of silane, bisethylmethylaminosilane and diisopropylaminosilane.
  • the material of the encapsulation film is characterized in that it comprises diisopropylaminosilane (DIPAS).
  • DIPAS diisopropylaminosilane
  • the material of the encapsulation film is characterized in that it comprises at least one of hexamethyldisilazane (HMDS), hexamethyldisiloxane (HMDSO) and bisethylmethylaminosilane (BEMAS). It is done.
  • HMDS hexamethyldisilazane
  • HMDSO hexamethyldisiloxane
  • BEMAS bisethylmethylaminosilane
  • the encapsulation film is formed by an atomic layer deposition process.
  • the reaction source used in the atomic layer deposition process includes at least one of argon plasma, oxygen plasma, nitrogen plasma, ozone plasma, nitrogen oxide plasma and hydrogen plasma. It is done.
  • the atomic layer deposition is characterized in that proceeds at 20 ⁇ 200 °C.
  • the atomic layer deposition is characterized in that proceeding at 50 ⁇ 100 °C.
  • the substrate is characterized in that the sapphire or glass.
  • the substrate is polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polyethersulfone (PES), polyacetel (POM) ), Polyamide (PA), polyphenylene oxide (PPO), polysulfone (PSF), polyetherimide (PEI), polyphenylene sulfide (PPS), polyester (PEN) and polyimide (PI) It characterized in that it comprises at least one.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PC polycarbonate
  • PES polyethersulfone
  • POM polyacetel
  • PA Polyamide
  • PPO polyphenylene oxide
  • PSF polysulfone
  • PES polyetherimide
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PEN polyester
  • PI polyimide
  • the anode is silver nanowire, metal nanowire, transparent conductive oxide (TCO), carbon nanotube (CNT), graphene, conductive polymer, metal mesh and indium tin oxide (ITO) It characterized in that it comprises at least one of.
  • the organic light emitting device manufacturing method uses a thin film-type encapsulation film formed of at least one of siloxane, silazane and silane, while minimizing the thickness of the organic light emitting device to be manufactured, penetration of moisture and oxygen from the outside By suppressing the characteristics of the device can be improved.
  • the organic light emitting device manufacturing method according to the present invention can suppress the breakage of the encapsulation film by depositing the organic material on a flexible substrate using the material of the encapsulation film.
  • FIG. 1 is a flow chart according to the organic light emitting device manufacturing method according to the present invention.
  • FIG. 2 to 4 are diagrams illustrating each step according to the manufacturing method of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an organic light emitting diode according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an organic light emitting device 100 according to the present invention.
  • FIG. 2 to 4 are diagrams showing each step according to the manufacturing method of FIG.
  • a step of preparing a substrate 10 S110
  • a step of depositing an anode 20 on a substrate 10 S120
  • an anode Forming a pattern for forming an organic material thereon (S130)
  • depositing an organic material and a cathode 30 on the pattern S140
  • an encapsulation film 40 formed of siloxane, silazane, or silane on the organic material and the cathode 30 S150.
  • the substrate 10 is prepared (S110).
  • the substrate 10 may be glass or sapphire, but is not limited thereto.
  • any material can be used if it is a transparent material.
  • the substrate 10 is also made of polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polyethersulfone (PES), polyacetel (POM), polyamide (PA), poly Phenylene oxide (PPO), polysulfone (PSF), polyetherimide (PEI), polyphenylene sulfide (PPS), polyester (PEN) or polyimide (PI).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PC polycarbonate
  • PES polyethersulfone
  • POM polyacetel
  • PA polyamide
  • PPO poly Phenylene oxide
  • PSF polysulfone
  • PEI polyetherimide
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PEN polyester
  • PI polyimide
  • the substrate 10 may be made of a material having flexibility.
  • an anode 20 is deposited on the substrate 10 (S120).
  • the anode 20 generates holes necessary for light emission.
  • the anode 20 may be formed of silver nanowire, metal nanowire, transparent conductive oxide (TCO), carbon nanotube (CNT), graphene, conductive polymer, metal mesh or indium tin oxide (ITO).
  • TCO transparent conductive oxide
  • CNT carbon nanotube
  • ITO indium tin oxide
  • TCO Transparent Conductive Oxide
  • ZnO Zinc Oxide
  • SnO 2 Tin Dioxide
  • TiO 2 TiO 2
  • GZO Ga-doped ZnO
  • AZO Al-doped ZnO
  • oxide-metal-oxide structure A multilayer thin film or the like can be used, and indium tin oxide (ITO) is preferably used.
  • Single wall carbon nanotubes SWCNT
  • double wall carbon nanotubes DWCNT
  • MWCNT muti wall carbon nanotubes
  • PEDOT Poly 3,4-ethylene-dioxythiophene: PSS (Polystyrene Sulfonate), DMSO (Dimethyl Sulfoxide), NMP (N-methylpyrrolidone), EG (Ethylene Glycol), MeOH (Methanol), ETOH (Ethanol) , IPA (Isoproply Alcohol) and the like can be used.
  • a pattern for forming an organic material is formed on the anode 20 (S130).
  • the pattern allows light generated or reflected in the light emitting layer to emit light.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the organic material and the cathode 30 formed on the anode 20.
  • the organic material and the cathode 30 may include a hole injection layer (HIL) 30a, a hole transfer layer (HTL) 30b, an emission layer (EML) 30c, a hole blocking layer HBL (30d), an electron transport layer (ETL, 30e), an electron injection layer (EIL, 30f), a cathode (30g).
  • HIL hole injection layer
  • HTL hole transfer layer
  • EML emission layer
  • HBL hole blocking layer
  • ETL, 30e electron transport layer
  • EIL, 30f electron injection layer
  • cathode cathode
  • the hole injection layer 30a injects holes generated in the anode 20 into the light emitting layer 30c.
  • the hole injection layer 30a has a small energy difference from the anode 20 and uses a material having hydrophilicity and planarity to have excellent adhesion and conductivity.
  • CuPc, PEDOT or PSS may be used as the material of the hole injection layer 30a, but is not limited thereto.
  • the hole transport layer 30b is formed on the hole injection layer 30a.
  • the hole transport layer 30b uses a material having low Low Unoccupied Molecular Orbital (LUMO) energy so that holes are easily moved and electrons are not injected.
  • LUMO Low Unoccupied Molecular Orbital
  • arylamine, TPD, or the like may be used, but is not limited thereto.
  • the light emitting layer 30c is formed on the hole transport layer 30b.
  • excitons which are formed by combining electrons and holes, fall from the excited state to the ground state, thereby emitting energy and causing bladder.
  • electrons and holes are injected into the light emitting layer 30c, electrons are injected into a conduction band, holes are injected into a balance band, and the injected electrons and holes are electron-lattice interactions in the light emitting layer 30c. Electron-latticed interaction produces negative and positive polarons, respectively. The generated flaons meet and recombine at any part of the illuminator to form a singlet polaron excition. When the excitons decay, light corresponding to the energy gap of polaron and excitons is produced. Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA, etc. may be used as the material of the light emitting layer 30c, but is not limited thereto.
  • the electron transport layer 30d is formed on the light emitting layer 30c.
  • the electron transport layer 30d transports electrons to the light emitting layer 30c.
  • the electron transport layer 30d stabilizes the labile anion radicals.
  • Alq3 or benzazole is used as the material of the electron transport layer 30d, but is not limited thereto.
  • the electron injection layer 30e is formed on the electron transport layer 30d.
  • the electron injection layer 30e injects electrons into the light emitting layer 30c.
  • Alkali metal such as Li, its complex, Ba, Ca, etc. are used as a raw material of the electron injection layer 30e, It is not limited to this.
  • the cathode 30f is formed on the electron injection layer 30e.
  • the cathode 30f generates electrons, and the generated electrons move to the light emitting layer 30c through the electron injection layer 30e.
  • the material of the cathode is mainly used a metal material, preferably aluminum. But it is not limited thereto.
  • the encapsulation film 40 is deposited on the organic material and the cathode 30 (S150). 4 is a cross-sectional view of depositing the encapsulation film 40 on the organic material and the cathode (30).
  • the encapsulation film 40 blocks the penetration of oxygen or moisture from the outside of the organic material and the cathode 30 of the organic light emitting device 100 which are easily oxidized to oxygen and moisture.
  • the encapsulation film 40 includes a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, a silicon oxynitride layer, a silicon oxynitride layer, a silicon carbonitride layer, and a silicon oxide carbide It may include any one of the silicon (siliconoxycarbide layer).
  • the encapsulation layer 40 may include any one of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon oxycarbonitride, and silicon carbonitride.
  • the encapsulation film 40 may be deposited on the organic material and the cathode 30 by siloxane, silazane or silane.
  • hexamethyldisiloxane octamethyltrisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, decamethylcyclotrisiloxane, or dodecamethylcyclohexasiloxane
  • hexamethyldisiloxane octamethyltrisiloxane
  • octamethylcyclotetrasiloxane octamethylcyclotetrasiloxane
  • decamethylcyclotrisiloxane decamethylcyclotrisiloxane
  • dodecamethylcyclohexasiloxane dodecamethylcyclohexasiloxane
  • Examples of the material of the encapsulation film 40 include chlorosilane, alcohol cysilane, alkyl, arylsilane, dimetheldichlorosilane, methyltrimethoxysilane, diphenylsilanediol, tetramethylsilane, amino, nitrile and oxara.
  • DIPAS diisopropylaminosilane
  • HMDS hexamethyldisilazane
  • HMDSO hexamethyldisiloxane
  • BEMAS bisethylmethylaminosilane
  • the encapsulation film 40 may be formed by an atomic layer deposition process. Atomic layer deposition can be carried out at 20 ⁇ 200 °C, preferably 50 ⁇ 100 °C is suitable.
  • the reaction source used in the atomic layer deposition process may be argon, oxygen, nitrogen, ammonia, water (H 2 O) or a gas containing oxygen.
  • the reaction source used in the atomic layer deposition process may include argon plasma, oxygen plasma, nitrogen plasma, ozone plasma, nitrogen oxide plasma, or hydrogen plasma.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an organic light emitting diode 110 according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the method of manufacturing the organic light emitting device 110 is configured under the same conditions as the embodiment of the present invention, and the polyethylene terephthalate (PET) and the polypy as the substrate 10
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP Propylene
  • PE polyethylene
  • PC polycarbonate
  • PES polyethersulfone
  • POM polyacetel
  • PA polyamide
  • PA polyphenylene oxide
  • PPF polysulfone
  • PI polyphenylene oxide
  • PSF polysulfone
  • the barrier layer 50 is deposited on the substrate 10.
  • the blocking layer 50 is deposited in the same manner as the material of the encapsulation film 40.

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Abstract

본 발명은 유기발광소자 제조방법에 관한 것으로, 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 위에 애노드를 증착하는 단계, 상기 애노드 위에 유기물 형성을 위한 패턴을 형성하는 단계, 상기 패턴 위에 유기물 및 캐소드를 증착하는 단계 및 상기 유기물 및 캐소드 위에 실록산, 실라잔 및 실란 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 봉지막을 증착하는 단계를 포함하는 유기발광소자 제조방법을 제공한다.

Description

유기발광소자 제조방법
본 발명은 유기발광소자의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실록산, 실라잔 또는 실란으로 형성되는 봉지막을 증착하여 수분과 산소가 유기발광소자에 침투하는 것을 방지하기 위한 유기발광소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 차세대 평판 디스플레이로 기대되고 있는 유기발광소자는 OLED(Organic Light Emitting Diode 또는 Organic Electroluminescent Display)로도 불리며, 자체 발광 특성과 함께 시야각이 넓고, 고선명, 고화질, 고속 응답성 등의 장점을 갖고 있어 소형 디스플레이어에 많이 적용되고 있다.
유기발광소자는 기판 위에 애노드(anode), 정공 주입층(hole injection layer;HIL), 정공 운송층(hole transfer layer;HTL), 발광층(emitting layer;EML), 정공 차단층(hole blocking layer;HBL), 전자 운송층(electron transport layer;ETL), 캐소드(cathode)가 순서대로 적층되어 형성된다. 애노드로는 면저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)가 주로 사용되고, 발광층으로 사용되는 유기층질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이 사용된다. 캐소드로는 주로 Al 금속막이 사용된다.
또한, 유기 박막은 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 봉지막이 필요하다. 이 봉합하는 공정 중에 봉지막과 기판을 붙이기 위하여 프릿 글래스(frit glass) 및 여러 종류의 밀봉제(sealant) 등이 쓰이고 있다. 이러한 재료를 스핀코터, 스크린 프린터, 디스펜서를 이용하여 봉지막 위에 도포를 하고 상·하판을 붙이는 과정에 자외선(UV) 혹은 열을 가함으로서 완전한 밀폐효과를 얻어 내고 있다.
또한 유기 박막 형성 방법에는 진공증착법(Vacuum desposition Method), 스퍼터링(Sputtering)법, 이온빔 증착(Ion-beam Deposition)법, Pulsed-laser 증착법, 분자선 증착법, 화학기상증착법, 스핀코터(spin coater) 등이 있으며, 주로 진공증착법이 많이 사용되고 있다.
현재 유기발광소자 제조시 수분 및 산소 등의 외부 불순물이 소자 내부로 침투하여 발광면적의 수축을 방지하기 위해 흡습제(desiccant) 및 캔(can)을 사용하여 외부 침투를 방지하고 있다. 하지만 캔을 사용할 경우 소자의 두께가 두꺼워지고, 원가 측면에서 불리하고, 글라스(Glass)를 접착하기 위해 사용하는 밀봉제(Sealant)로부터 이물질이 발생하여 소자의 유기층에 영향을 주는 문제점이 발생한다.
따라서 본 발명의 목적은 봉지 공정을 기존의 캔 또는 글라스 대신 박막을 이용하여 제조된 봉지막을 사용하여 종래의 소자보다 얇은 두께를 가지는 유기발광소자 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 실록산, 실라잔 또는 실란으로 형성되는 봉지막을 증착함으로써 소자 외부로부터 유입되는 수분이나 산소 침투를 억제시켜 소자의 특성을 향상시키는 유기발광소자 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법은 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 위에 애노드를 증착하는 단계, 상기 애노드 위에 유기물 형성을 위한 패턴을 형성하는 단계, 상기 패턴 위에 유기물 및 캐소드를 증착하는 단계, 상기 유기물 및 캐소드 위에 실록산, 실라잔 및 실란 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 봉지막을 증착하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법에 있어서, 상기 봉지막은 실리콘산화막(Silicon oxide layer), 실리콘질화막(Silicon nitride layer), 실리콘산화질화막(Siliconoxynitride layer), 실리콘산화탄질화막(Siliconoxycarbonitride layer), 실리콘탄질화막(Siliconcarbonitride layer) 및 실리콘산화카바이드막(Siliconoxycarbide layer) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법에 있어서, 상기 봉지막의 소재는 헥사메틸디실록산, 옥타메틸트리실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 데카메틸시클로트리실록산 및 도데카메틸시클로헥사실록산 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법에 있어서, 상기 봉지막의 소재는 클로로시란, 알콜시시란, 알킬, 아릴시란, 디메텔디클로로실란, 메틸트리메톡시실란, 디페닐실렌디올, 테트라메틸시란, 아미노, 니트릴, 옥사라닐, 옥시모, 아세톡시, 비스터셔리부틸아미노실란, 비스디메틸아미노실란, 비스디에틸아미노실란, 디메틸아미노실란, 디에틸아미노실란, 디프로필아미노실란, 부틸아미노실란, 비스에틸메틸아미노실란 및 디이소프로필아미노실란 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법에 있어서, 상기 봉지막의 소재는 디이소프로필아미노실란(DIPAS)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법에 있어서, 상기 봉지막의 소재는 헥사메틸디실라잔(HMDS), 헥사메틸디실록산(HMDSO) 및 비스에틸메틸아미노실란(BEMAS) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법에 있어서, 상기 봉지막은 원자층 증착(Atomic layer deposition) 공정으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법에 있어서, 상기 원자층 증착 공정으로 사용되는 반응 소스로는 아르곤 플라즈마, 산소 플라즈마, 질소 플라즈마, 오존 플라즈마, 산화질소 플라즈마 및 수소 플라즈마 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법에 있어서, 상기 원자층 증착은 20~200℃에서 진행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법에 있어서, 상기 원자층 증착은 50~100℃에서 진행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법에 있어서, 상기 기판은 사파이어 또는 유리인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법에 있어서, 상기 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴피프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르설폰(PES), 폴리아세텔(POM), 폴리아미드(PA), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리슐폰(PSF), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리페닐렌술포이드(PPS), 폴리에스테르(PEN) 및 폴리이미드(PI) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법에 있어서, 상기 애노드는 은나노와이어, 금속나노와이어, 투명 전도성 산화물(TCO), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 전도성 고분자, 메탈메쉬 및 인듐 주석 산화물(ITO) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법은 실록산, 실라잔 및 실란 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 박막 형태의 봉지막을 사용하여, 제조되는 유기발광소자의 두께를 최소화하면서, 외부로부터 수분과 산소의 침투를 억제하여 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법은 유기물을 봉지막의 소재로 사용하여 플렉시블 기판에 증착시킴으로써 봉지막의 파손을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기발광소자 제조방법에 따른 흐름도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 제조방법에 따른 각 단계를 나타내는 도면들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광소자를 나타내는 단면도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 유기발광소자(100) 제조방법에 따른 흐름도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 제조방법에 따른 각 단계를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유기발광소자(100)의 제조방법은 기판(10)을 준비하는 단계(S110), 기판(10) 위에 애노드(20)를 증착하는 단계(S120), 애노드 위에 유기물 형성을 위한 패턴을 형성하는 단계(S130), 패턴 위에 유기물 및 캐소드(30)를 증착하는 단계(S140) 및 유기물 및 캐소드(30) 위에 실록산, 실라잔 또는 실란으로 형성되는 봉지막(40)을 증착하는 단계(S150)를 포함한다.
먼저, 기판(10)을 준비(S110)한다. 기판(10)은 유리 또는 사파이어를 사용할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 투명재질의 소재라면 어떠한 것도 사용이 가능하다.
또한 기판(10)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴피프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르설폰(PES), 폴리아세텔(POM), 폴리아미드(PA), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리슐폰(PSF), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리페닐렌술포이드(PPS), 폴리에스테르(PEN) 또는 폴리이미드(PI)를 포함할 수 있다. 이러한 기판(10)은 유연성(flexibility)을 갖는 재질을 사용할 수 있다.
다음으로 도 2를 참조하면, 기판(10) 위에 애노드(20)를 증착(S120)한다.
애노드(20)는 발광에 필요한 정공을 생성한다.
애노드(20)는 은나노와이어, 금속나노와이어, 투명 전도성 산화물(TCO), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 전도성 고분자, 메탈메쉬 또는 인듐 주석 산화물(ITO)로 형성될 수 있다.
투명 전도성 산화물(TCO)으로 ZnO(Zinc Oxide), SnO2(Tin Dioxide), TiO2(Titanium Dioxide), GZO(Ga-doped ZnO), AZO(Al-doped ZnO), 산화물-금속-산화물 구조의 다층박막 등을 사용할 수 있고, 인듐 주석 산화물(ITO)을 사용하는 것이 바람직하다.
탄소나노튜브(CNT)으로 Single Wall Carbon Nanotubes(SWCNT), Double Wall Carbon Nanotubes(DWCNT) 또는 Muti Wall Carbon Nanotubes(MWCNT)등을 사용할 수 있다.
전도성 고분자로는 PEDOT(Poly 3,4-ethylene-dioxythiophene) : PSS(Polystyrene Sulfonate), DMSO(Dimethyl Sulfoxide), NMP(N-methylpyrrolidone), EG(Ethylene Glycol), MeOH(Methanol), ETOH(Ethanol), IPA(Isoproply Alcohol) 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 애노드(20) 위에 유기물 형성을 위한 패턴을 형성(S130)한다. 패턴은 발광층에서 발생하거나 반사된 빛이 발광할 수 있도록 한다.
다음으로 도 3을 참조하면, 패턴 위에 유기물 및 캐소드(30)를 형성한다. 여기서 도 3은 애노드(20) 위에 유기물 및 캐소드(30)를 형성한 단면도이다.
유기물 및 캐소드(30)는 정공 주입층(hole injection layer;HIL, 30a), 정공 운송층(hole transfer layer;HTL, 30b), 발광층(emitting layer;EML, 30c), 정공 차단층(hole blocking layer;HBL, 30d), 전자 운송층(electron transport layer;ETL, 30e), 전자 주입층(electron injection layer;EIL, 30f), 캐소드(cathode, 30g)를 포함한다.
정공 주입층(30a)은 애노드(20)에서 생성된 정공을 발광층(30c)으로 주입한다. 정공 주입층(30a)은 애노드(20)와 에너지 차이가 작으며 우수한 접착력과 전도율을 가지기 위해 친수성 및 평면성을 가진 소재를 사용한다. 정공 주입층(30a)의 소재로는 CuPc, PEDOT 또는 PSS 등이 사용될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
정공 운송층(30b)은 정공 주입층(30a) 위에 형성된다.
정공 운송층(30b)은 정공이 이동하기 쉽고, 전자가 주입되지 않도록 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)에너지가 낮은 소재를 사용한다. 정공 운송층(30b)의 소재로는 arylamine, TPD 등이 사용될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
발광층(30c)는 정공 운송층(30b) 위에 형성된다.
발광층(30c)은 전자와 정공이 결합되어 만들어진 엑시톤(exciton)이 여기상태에서 기저상태로 떨어지면서 에너지를 방출하고 방광이 이루어진다. 전자와 정공이 발광층(30c)으로 주입될 때 전자는 전도대(Conduction band)로, 정공은 전자대(Balance band)로 주입되며, 주입된 전자와 정공이 발광층(30c) 내에서 전자-격자 상호작용(Electron-latticed interaction)으로 각각 음성 및 양성 폴라론(Polaron)을 생성한다. 생성된 플라론이 발광체 내의 어느 한 부분에서 만나 재결합하여 일증항 플라론 여기자(Singlet polaron excition)를 형성하게 된다. 여기자가 발광소멸하게 되면 폴라론과 엑시톤의 에너지 갭에 해당하는 빛이 생성된다. 발광층(30c)의 소재로는 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이 사용될 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 운송층(30d)는 발광층(30c) 위에 형성된다.
전자 운송층(30d)은 전자를 발광층(30c)으로 운송한다. 전자 운송층(30d)은 불안정한 음이온 라디칼(radical anion)을 안정화 시켜준다. 전자 운송층(30d)의 소재로는 Alq3 또는 벤즈아졸 등을 사용하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 주입층(30e)은 전자 운송층(30d) 위에 형성된다.
전자 주입층(30e)은 전자를 발광층(30c)으로 주입한다. 전자 주입층(30e)의 소재로는 Li 등의 알칼리 금속이나 그 착제, Ba, Ca 등을 사용하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
캐소드(30f)는 전자 주입층(30e) 위에 형성된다.
캐소드(30f)는 전자를 생성하고, 생성된 전자는 전자 주입층(30e)을 통해 발광층(30c)으로 이동한다. 캐소드의 소재로는 주로 금속재질을 사용하고 바람직하게는 알루미늄을 사용한다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 도 4를 참조하면 봉지막(40)을 유기물 및 캐소드(30) 위에 증착(S150)한다. 여기서 도 4는 유기물 및 캐소드(30) 위에 봉지막(40)을 증착한 단면도이다.
봉지막(40)은 산소와 수분에 쉽게 산화되는 유기발광소자(100)의 유기물 및 캐소드(30)를 외부로부터의 산소나 수분의 침투를 차단시킨다.
봉지막(40)은 실리콘산화막(Silicon oxide layer), 실리콘질화막(Silicon nitride layer), 실리콘산화질화막(Siliconoxynitride layer), 실리콘산화탄질화막(Siliconoxycarbonitride layer), 실리콘탄질화막(Siliconcarbonitride layer) 및 실리콘산화카바이드막(Siliconoxycarbide layer) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
예컨데 봉지막(40)은 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 실리콘옥시카르보나이트라이드 및 실리콘카보나이트라이드 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
봉지막(40)은 실록산, 실라잔 또는 실란으로 유기물 및 캐소드(30) 위에 증착할 수 있다.
봉지막(40)의 소재로는 헥사메틸디실록산, 옥타메틸트리실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 데카메틸시클로트리실록산 또는 도데카메틸시클로헥사실록산 등을 사용할 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
봉지막(40)의 소재로는 클로로시란, 알콜시시란, 알킬, 아릴시란, 디메텔디클로로실란, 메틸트리메톡시실란, 디페닐실렌디올, 테트라메틸시란, 아미노, 니트릴, 옥사라닐, 옥시모, 아세톡시, 비스터셔리부틸아미노실란, 비스디메틸아미노실란, 비스디에틸아미노실란, 디메틸아미노실란, 디에틸아미노실란, 디프로필아미노실란, 부틸아미노실란, 비스에틸메틸아미노실란 또는 디이소프로필아미노실란 등을 사용할 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 디이소프로필아미노실란(DIPAS)를 사용할 수 있다. 또한 봉지막(40)의 소재로 헥사메틸디실라잔(HMDS), 헥사메틸디실록산(HMDSO) 또는 비스에틸메틸아미노실란(BEMAS)를 사용할 수 있다.
봉지막(40)은 원자층 증착(Atomic layer deposition) 공정으로 형성할 수 있다. 원자층 증착은 20~200℃에서 진행될 수 있으며, 바람직하게는 50~100℃가 적합하다.
원자층 증착 공정에 사용되는 반응 소스로는 아르곤, 산소, 질소, 암모니아, 물(H2O) 또는 산소를 포함하는 가스일 수 있다. 또한 원자층 증착 공정에 사용되는 반응 소스로 아르곤 플라즈마, 산소 플라즈마, 질소 플라즈마, 오존 플라즈마, 산화질소 플라즈마, 또는 수소 플라즈마를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광소자(110)를 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광소자(110) 제조 방법으로는, 본 발명의 실시예와 동일한 조건으로 구성되되, 기판(10)으로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴피프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르설폰(PES), 폴리아세텔(POM), 폴리아미드(PA), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리슐폰(PSF), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리페닐렌술포이드(PPS), 폴리에스테르(PEN) 또는 폴리이미드(PI)를 포함하는 유연성(flexibility)을 갖는 소재를 사용한다. 그리고 기판(10)위에 차단층(50)을 증착한다. 차단층(50)은 봉지막(40)과 동일한 소재와 동일한 방법으로 증착한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

Claims (13)

  1. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 위에 애노드를 증착하는 단계;
    상기 애노드 위에 유기물 형성을 위한 패턴을 형성하는 단계;
    상기 패턴 위에 유기물 및 캐소드를 증착하는 단계;
    상기 유기물 및 캐소드 위에 실록산, 실라잔 및 실란 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 봉지막을 증착하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 봉지막은 실리콘산화막(Silicon oxide layer), 실리콘질화막(Silicon nitride layer), 실리콘산화질화막(Siliconoxynitride layer), 실리콘산화탄질화막(Siliconoxycarbonitride layer), 실리콘탄질화막(Siliconcarbonitride layer) 및 실리콘산화카바이드막(Siliconoxycarbide layer) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 봉지막의 소재는 헥사메틸디실록산, 옥타메틸트리실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 데카메틸시클로트리실록산 및 도데카메틸시클로헥사실록산 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 봉지막의 소재는 클로로시란, 알콜시시란, 알킬, 아릴시란, 디메텔디클로로실란, 메틸트리메톡시실란, 디페닐실렌디올, 테트라메틸시란, 아미노, 니트릴, 옥사라닐, 옥시모, 아세톡시, 비스터셔리부틸아미노실란, 비스디메틸아미노실란, 비스디에틸아미노실란, 디메틸아미노실란, 디에틸아미노실란, 디프로필아미노실란, 부틸아미노실란, 비스에틸메틸아미노실란 및 디이소프로필아미노실란 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 봉지막의 소재는 디이소프로필아미노실란(DIPAS)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 봉지막의 소재는 헥사메틸디실라잔(HMDS), 헥사메틸디실록산(HMDSO) 및 비스에틸메틸아미노실란(BEMAS) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법
  7. 제1항에 있어서,
    상기 봉지막은 원자층 증착(Atomic layer deposition) 공정으로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 원자층 증착 공정으로 사용되는 반응 소스로는 아르곤 플라즈마, 산소 플라즈마, 질소 플라즈마, 오존 플라즈마, 산화질소 플라즈마 및 수소 플라즈마 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 원자층 증착은 20~200℃에서 진행되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 원자층 증착은 50~100℃에서 진행되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 사파이어 또는 유리인 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴피프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르설폰(PES), 폴리아세텔(POM), 폴리아미드(PA), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리슐폰(PSF), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리페닐렌술포이드(PPS), 폴리에스테르(PEN) 및 폴리이미드(PI) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 애노드는 은나노와이어, 금속나노와이어, 투명 전도성 산화물(TCO), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 전도성 고분자, 메탈메쉬 및 인듐 주석 산화물(ITO) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
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