KR100565639B1 - 유기 ｅｌ 소자 - Google Patents

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Abstract

양방향성 유기 EL 디스플레이 소자에 관한 것으로, 제1기판, 제1투명양극, 제1발광층, 제1음극이 순차적으로 적층된 제1유기 EL 패널과, 제1음극 위에 형성되고, 제2음극, 제2발광층, 제2투명양극, 제2기판이 순차적으로 적층된 제2유기 EL 패널과, 제1유기 EL 패널의 제1음극과 제2유기 EL 패널의 제2음극 사이에 위치하고, 제1음극과 제2음극에 접촉되며, 제1음극과 제2음극을 서로 접착시키고 전기적으로 연결시키기 위한 버퍼층을 포함하여 구성된다.
버퍼층, 제1음극, 제2음극

Description

유기 ＥＬ 소자{Organic electroluminunce device}
도 1은 일반적인 다운 에미션 방식의 유기 EL 소자의 단면도
도 2는 일반적인 탑 에미션 방식의 유기 EL 소자의 단면도
도 3은 일반적인 양방향성 유기 EL 소자의 단면도
도 4는 본 발명에 따른 양방향성 유기 EL 소자의 단면을 나타낸 도면
도 5는 CuPC, TPD, Alq3, NPD, 프탈로시아닌의 화학구조 단면도
본 발명은 유기 EL 소자에 관한 것으로, 특히 양방향 디스플레이 소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 EL 디스플레이는 전자 주입 전극(음극)과 정공 주입 전극(양극) 사이에 형성된 유기막에 전하를 주입하며 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자로 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 또한 전력 소모가 적은 것이 특징이다.
도 1은 일반적인 다운 에미션 방식의 유기 EL 소자의 단면도로 음극(cathode) 물질로 쓰이는 물질이 거울 반사면의 역할을 하기 때문에 유기 EL 소자의 발광층(emitting layer)에서 발생한 빛이 절반은 투명 전극(양극)쪽으로 나오고, 나머지 절반은 음극 물질에 반사되어 투명 전극(양극)쪽으로 나오게 된다.
이와 같은 다운 에미션 방식의 유기 EL 소자는, 먼저 투명 기판(1) 위에 양극(2)물질을 입힌다. 양극(하부 전극)(2) 물질로는 흔히 ITO(indium tin oxide)가 쓰인다.
그리고, 상기 양극(2) 위에 정공 주입층(HIL : hole injecting layer)(3)을 입히는데, 이 정공 주입층(3)으로는 주로 CuPc(copper phthalocyanine)을 10~30nm 두께로 입힌다. 참고로 CuPc의 구조는 도 5에 도시되어 있다.
다음으로, 상기 정공 주입층(3) 위에 정공 수송층(HTL : hole transport layer)(4)을 형성하는데, 흔히 N, N'-dipheny1-N,N'-bis(3-methylpheny1)-(1-1'-bipheny1)4,4'-diamine(TPD) 또는 4,4'-bis[N-(1-naphthy1)-N-pheny1-amino]bipheny(NPD)를 30~60nm 정도 증착하며, TPD, NPD의 구조는 도 7에 도시되어 있다.
이어서, 상기 증착된 정공 수송층(4) 위에 유기 발광층(organic emitting layer)(5)을 형성하고, 이때 필요에 따라 불순물(dopant)을 첨가하고, 녹색 발광의 경우 흔히 유기 발광층(5)으로 Alq3(tris(8-hydroxy-quinolate)aluminum)을 30~60nm 정도 증착하여 불순물로 큐머린 6(coumarin 6) 또는 Qd(Quinacridone)를 많이 쓰고 레드 불순물로는 ECM, DCJT, DCJTB 등을 쓴다. 상기 Alq3 의 구조 또한 도 5에 도시 되어 있다.
그리고, 상기 유기 발광층(5) 위에 전자 수송층(FTL : electron transport layer)(6) 및 전자주입층(electron injecting layer)(7)을 연속적으로 형성하거나, 전자주입수송층을 함께 형성하기도 하는데, 전자 주입층(7)으로 LiF나 Li2O를 5Å 정도 얇게 입히거나 또는 Li, CA, Mg, Sm 등 알카리 금속 또는 알카리토 금속을 200Å 이하로 입혀서 전자의 주입을 좋게 한다.
또한, 녹색 발의 경우 상기 유기 발광층(5)으로 이용되는 Alq3 가 좋은 전자수송 능력을 갖기 때문에 전자 주입/수송층(7/6)을 쓰지 않는 경우도 많다.
다음, 음극(8)으로 Al를 1000Å 정도 입힌다.
도 2는 탑 에미션(Top emission) 방식의 유기 EL 소자 단면도로, 여기서 탑 에미션(Top emission) 방식은, 기판 위에 유기 EL 소자를 형성하는데 있어서, 상기 기판쪽에 투명전극을 형성하므로, 기판 쪽으로 빛이 나오도록 하는 다운 에미션(Down emission) 구조와는 다른, 기판(불투명 기판) 위에 유기 EL 소자를 형성하고, 투명전극을 맨 마지막 공정하여 빛이 기판의 반대방향으로 나오도록 하는 구조로, 불투명한 기판(11) 위에 양극(12)을 입히고, 이 양극(12) 위에 정공 주입층(13)과, 정공 수송층(14)을 형성하고, 상기 정공 수송층(14) 위에 유기 물질로 된 유기 발광층(15)을 형성하고, 상기 형성된 유기 발광층(15) 위에, 전자 수송층(16)과, 전자 주입층(17)을 형성하여, 상기 전자 주입층(17) 위에 음극용 투명 전극(18)을 형성하여 빛의 방출을 위로 한다.
도 3은 일반적인 양방향성 유기 EL 소자의 단면도로 불투명한 캐소드로 사용된 물질을 투명 캐소드(28)로 바꾸고 흡습제가 함유된 덮개판도 투명하게 만듦으로써 양쪽 위, 아래 모두 빛이 방출되도록 한다.
이와 같이 양방향성 유기 EL 소자는 캐소드 물질로 ITO나 IZO가 사용되는데 이러한 물질들은 써멀(thermal) 증착이 어렵기 때문에 스퓨터(sputter)를 사용해서 증착하기 때문에 소자에 써멀 스트레스를 주게 되어 소자의 성능을 떨어뜨린다.
그리고, 캐소드 위에 투명한 보호막을 입히고, 이 위에 여러층의 보호막 및 물질들이 들어가게 되므로 전체적으로 투과율이 떨어지며, 기존의 다운 에미션 소자의 경우에 동일한 휘도를 얻기 위해 사용되는 파워에 비해 위에서 언급된 양방향 에미션의 경우에는 양쪽으로 빛이 나가기 때문에 동일한 휘도를 얻기 위해서는 최소 4배의 파워가 더 소모되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 버퍼층을 이용하여 두 패널을 합착함으로써, 전체 두께를 줄일 수 있고, 제작의 단순화 및 저가, 저전력의 유기 EL 소자를 제공하는데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 제1기판, 제1투명양극, 제1발광층, 제1음극이 순차적으로 적층된 제1유기 EL 패널과, 제1음극 위에 형성되고, 제2음극, 제2발광층, 제2투명양극, 제2기판이 순차적으로 적층된 제2유기 EL 패널과, 제1유기 EL 패널의 제1음극과 제2유기 EL 패널의 제2음극 사이에 위치하고, 제1음극과 제2음극에 접촉되며, 제1음극과 제2음극을 서로 접착시키고 전기적으로 연결시키기 위한 버퍼층을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 버퍼층은 전기적 도통이 가능한 UV 경화성 물질일 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
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도 4는 본 발명에 따른 양방향성 유기 EL 소자의 단면을 나타낸 도면이다.
먼저, 투명 기판(31, 31-1) 위에 양극(32, 32-1))물질을 입힌다. 양극(하부 전극)(32, 32-1) 물질로는 흔히 ITO(indium tin oxide)가 쓰인다.
그리고, 상기 양극(32, 32-1) 위에 정공 주입층(HIL : hole injecting layer)(33, 33-1)을 입히는데, 이 정공 주입층(33, 33-1)으로는 주로 CuPc(copper phthalocyanine)을 10~30nm 두께로 입힌다. 참고로 CuPc의 구조는 도 5에 도시되어 있다.
다음으로, 상기 정공 주입층(33, 33-1) 위에 정공 수송층(HTL : hole transport layer)(34, 34-1)를 형성하는데, 흔히 N,N'-dipheny1-N,N'-bis(3- methylpheny1)-(1-1'-bipheny1)4,4'-diamine(TPD) 또는 4,4'-bis[N-(1-naphthy1)-N-pheny1-amino]bipheny(NPD)를 30~60nm 정도 증착하며, TPD, NPD의 구조는 도 5에 도시되어 있다.
이어서, 상기 증착된 정공 수송층(34, 34-1) 위에 유기 발광층(organic emitting layer)(35, 35-1)을 형성하고, 이때 필요에 따라 불순물(dopant)을 첨가하고, 녹색 발광의 경우 흔히 유기 발광층(35, 35-1)으로 Alq3(tris(8-hydroxy-quinolate)aluminum)을 30~60nm 정도 증착하여 불순물로 큐머린 6(coumarin 6) 또는 Qd(Quinacridone)를 많이 쓰고 레드 불순물로는 DCM, DCJT, DCJTB 등을 쓴다. 상기 Alq3 의 구조 또한 도 5에 도시되어 있다.
그리고, 상기 유기 발광층(35, 35-1) 위에 전자 수송층(FTL : electron transport layer)(36, 36-1) 및 전자주입층(electron injecting layer)(37, 37-1)을 연속적으로 형성하거나, 전자주입수송층을 함께 형성하기도 하는데, 전자 주입층(37, 37-1)으로 LiF나 Li2O를 5Å 정도 얇게 입히거나 또는 Li, CA, Mg, Sm 등 알카리 금속 또는 알카리토 금속을 200Å 이하로 입혀서 전자의 주입을 좋게 한다.
또한, 녹색 발의 경우 상기 유기 발광층(35, 35-1)으로 이용되는 Alq3 가 좋은 전자수송 능력을 갖기 때문에 전자 주입/수송층(37, 37-1/36, 36-1)을 쓰지 않는 경우도 많다.
다음, 음극(38, 38-1)으로 Al를 1000Å 정도 입힌다.
상기와 같이 형성된 두 개의 기판을 하나는 상판소자로 하나는 하판 소자로 사용한다.
그리고, 이 상판과 하판 기판을 UV 경화성 epoxy-based adhesive를 이용하여 합착시키므로 단일 방향성 에미션 하는 유기 EL 소자가 양방향하는 소자를 형성하게 된다.
그리고, 상기 단일 방향성의 유기 EL 소자는 다운 에미션이거나 탑 에미션 소자가 될 수 있으며, 두 소자의 혼용으로도 가능하다.
또한, 상판, 하판 소자를 합착함에 있어서, 둘 중의 하나는 엔캡슐레이션(encapsulation) 기판도 사용되는 것이며, 상판, 하판 소자를 합착함에 있어서, 상판과 하판 사이에 전기적인 컨택을 위해 전기적인 버퍼층을 둘 수도 있으며, 상판과 하판의 두 소자를 하나의 구동 칩을 사용하여 작동하며, 하나의 구동 칩을 사용함에 있어서 상판소자를 구동시 하판소자는 구동되지 않으며, 하판 소자 구동시 상판 소자는 구동되지 않는다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 소자의 성능을 높여줄 뿐 아니라, 전체적으로 투과율이 좋아지며, 소 전력으로 원하는 휘도를 얻을 수 있는 장점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 제1기판, 제1투명양극, 제1발광층, 제1음극이 순차적으로 적층된 제1유기 EL 패널;
    제1음극 위에 형성되고, 제2음극, 제2발광층, 제2투명양극, 제2기판이 순차적으로 적층된 제2유기 EL 패널; 그리고,
    상기 제1유기 EL 패널의 제1음극과 제2유기 EL 패널의 제2음극 사이에 위치하고, 상기 제1음극과 제2음극에 접촉되며, 상기 제1음극과 제2음극을 서로 접착시키고 전기적으로 연결시키기 위한 버퍼층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 버퍼층은 전기적 도통이 가능한 UV 경화성 물질인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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