KR100577619B1 - 유기 전계 발광 소자 및 그 내부에 형성된 게터 형성용마스크 - Google Patents

유기 전계 발광 소자 및 그 내부에 형성된 게터 형성용마스크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기 발광 소자에서 흡습 기능을 수행하는 게터의 재료 선택을 제한하지 않으면서도 발광 작용에 전혀 영향을 미치지 않는 게터를 구비한 유기 발광 소자를 제공하며, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 기판, 기판 상부에 형성되어 애노드 전극으로 사용되는 인듐 주석 산화물(ITO) 층, 유기물층 및 캐소드 전극인 금속 전극이 순서적으로 적층되며, ITO 층 상에 다수의 금속 전극으로 구획하기 위한 격벽이 형성되고, 격벽 형성 부분, 발광 도트 영역인 금속 전극층 및 밀봉제가 도포될 ITO 층의 외곽부를 제외한 모든 영역에 흡습 재료를 증착하여 흡습층(게터)을 형성한 후, 밀봉 캡을 ITO 층에 부착한 구조를 갖는다.
유기 전계 발광 소자

Description

유기 전계 발광 소자 및 그 내부에 형성된 게터 형성용 마스크{Organic electroluminescent device and a mask for forming the getter formed therein}
도 1은 유기 전계 발광 소자의 기본적인 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조를 도시한 정단면도.
도 3은 본 발명에서의 게터를 형성하기 위한 마스크의 한 예를 도시한 평면도.
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 그 내부에 부착되는 게터 형성용 마스크에 관한 것으로서, 특히 흡습제로 구성되는 게터에 의하여 야기되는 빛 방출 저해 현상을 제거할 수 있도록 구성한 유기 전계 발광 소자 및 그 게터 형성용 마스크에 관한 것이다.
유기 전계 발광은 유기물(저분자 또는 고분자) 박막에 음극과 양극을 통하여 주입된 전자와 정공(hole)이 재결합하여 여기자 (exition)를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생되는 현상이다.
이러한 현상을 이용한 유기 전계 발광 소자는 도 1에 도시된 바와 같은 기본 적인 구조를 갖고 있다. 유기 전계 발광 소자의 기본적인 구성은, 유리 기판(1), 유리 기판(1) 상부에 형성되어 애노드(anode) 전극으로 사용되는 인듐 주석 산화물층(2; Indium Tin Oxide film ; 이하, "ITO 층"이라 칭함), 절연층과 유기물층(3) 및 캐소드(cathode) 전극인 금속 전극(4)이 순서적으로 적층된 구조이다.
참고로, 유기물층(3)은 소자 내에 정공의 주입이 원활하게 하기 위한 정공 주입층; 애노드 전극(2; ITO 층)으로부터 주입된 정공을 발광층으로 수송하는 정공 수송층 (hole transport layer); 캐소드 전극(4)과 애노드 전극(2)으로부터 공급된 전자와 정공의 재결합이 이루어지면서 발광이 일어나는 영역인 발광층; 및 캐소드 전극(4)으로부터 공급되는 전자의 원활한 수송을 위한 전자 수송층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
이러한 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자는 다음의 단계들을 거쳐 제조된다. 먼저, 유리 기판(1) 상에 진공 증착법을 이용하여 ITO 층(2)을 증착하고, 이 ITO 층(2)을 사진식각법(photolithography)으로 패터닝(patterning)한다.
이후, 패터닝된 ITO 층(2) 상에 절연층(도시되지 않음), 유기물층(3) 및 격벽(W)을 형성한다. 도 1에 도시된 바와 같이 각 격벽(W)은 ITO 층(2)과 수직을 이룬다. 절연층 상에는 유기물층(3)을 형성하고, 유기물층(3) 상에 캐소드 전극으로 작용하는 금속막(4)을 증착한다. 여기서, 각 격벽(W)은 ITO 층(2) 상에 다수의 캐소드 전극들(4)을 분리된 상태로 증착하기 위하여 형성된다.
이와 같은 공정을 통하여 각 요소들을 형성한 후, 접합제(5; sealant)를 이용하여 밀봉 캡(6)을 ITO 층(2)의 외곽부에 고정한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 밀봉 캡(6)과 ITO 층(2) 사이에는 소정의 밀폐 공간이 형성되며, 이 밀폐 공간 내에 위치한 상술한 요소들은 습기 등과 같은 외부의 환경에 영향을 받지 않는다. 한편, 소자를 구성하는 유기물은 수분과 열에 취약한 특성을 갖고 있으며, 따라서 밀봉 캡(6)은 금속 재질로 제조되며, 접합제(5)로서는 자외선 (U.V.) 경화성 접합제가 사용된다.
한편, 밀봉 캡(6)의 중앙부 저면에는 (유기 물질로 이루어진) 테이프(7)에 의하여 흡습(吸濕)제인 게터(8; getter)가 부착되어 있다. 소자를 구성하는 각 구성 요소가 수용된, 밀봉 캡(6)과 ITO 층(2) 사이의 공간에는 밀봉 캡(6) 부착 공정 이전에 존재하는 수분(습기)이 잔류하게 되며, 이 습기는 밀봉 캡(6)의 부착 이후에도 존재하게 된다. 따라서, 이 습기를 제거하기 위하여 게터(8)를 밀봉 캡(6)의 중앙부 저면에 부착한 후에 밀봉 캡(6)을 ITO 층(2)에 부착하는 것이다. 이러한 용도로 사용되는 게터(8)는 일반적으로 불투명 재질(예를 들어, Ba 또는 Ca 등)로 만들어지며, 필름, 페이스트(paste) 또는 분말 형태로 적용될 수 있다.
이와 같은 구조로 이루어진 유기 발광 소자는 주로 발광 영역에서 발생된 빛이 상부로 방출되는 상부 방출(top emission) 방식이다. 이러한 상부 방출 방식의 소자에서는 게터(6)가 발광 도트에서 발생하는 빛을 가리기 때문에 불투명한 재질의 게터를 적용할 수 없으며, 따라서 상부 방출 형태의 소자에 게터를 적용하기 위해서는 투명한 재질의 게터만을 사용해야만 하는, 재료 선택의 제약을 받게 된다.
또한 투명한 재질의 게터를 적용할지라도 상부로 방출되는 과정에서 빛이 게터를 통과하기 때문에 게터의 투과율에 따라 발광 효율이 감소되는 문제점을 발생 시킨다.
따라서 본 발명은 유기 발광 소자에서 흡습 기능을 수행하는 게터를 형성함에 따라 나타나는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 재료의 선택을 제한하지 않으면서도 발광 작용에 전혀 영향을 미치지 않는 게터를 구비한 유기 발광 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또다른 목적은 위에서 언급한 게터를 유기 발광 소자 내에 형성하기 위한 마스크를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 기판, 기판 상부에 형성되어 애노드 전극으로 사용되는 인듐 주석 산화물(ITO) 층, 유기물층 및 캐소드 전극인 금속 전극이 순서적으로 적층되며, ITO 층 상에 다수의 금속 전극으로 구획하기 위한 격벽이 형성되고, 격벽 형성 부분, 발광 도트 영역인 금속 전극층 및 밀봉제가 도포될 ITO 층의 외곽부를 제외한 모든 영역에 흡습 재료를 증착하여 흡습층을 형성한 후, 밀봉 캡을 ITO 층에 부착한 구조를 갖는다.
상기 흡습층을 증착, 형성하기 위해서 본 발명에서는 외곽부의 상부, 하부 그리고 양측부에는 유리 기판 외곽부에 대응하는 메인 패턴(main pattern)이 형성되어 있으며, 그 중앙부에는 횡으로 가로질러 양측부의 메인 패턴과 연결된 다수의 서브 패턴들(sub patterns)이 형성되되, 양측부의 각 메인 패턴에는 서브 패턴들 사이의 마스크 부재를 지지하기 위한 패턴 미형성 부분이 존재하는 마스크를 이용한다.
이하, 본 발명을 도면을 통한 바람직한 실시예의 설명을 통하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조를 정단면도로서, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 역시 유리 기판(11), 유리 기판(11) 상부에 형성되어 애노드 전극으로 사용되는 ITO 층(12), 절연층과 유기물층(13) 및 캐소드 전극인 금속 전극(14)이 순서적으로 적층된 구조를 가지며, ITO 층(12) 상에는 다수의 캐소드 전극들을 분리하는 격벽(W)이 증착, 형성되어 있다. 도 2는 접합제(15)를 이용하여 밀봉 캡(16)을 ITO 층(12)의 외곽부에 고정시킴으로서 밀봉 캡(16)과 ITO 층(12) 사이에는 소정의 밀폐 공간이 형성된 상태를 도시하고 있다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 가장 큰 특징은 밀봉 캡(16)과 ITO 층(12) 사이의 공간에 존재하는 수분을 제거하기 위한 흡습 요소인 게터(18)를 금속 전극층(14) 및 격벽(W)이 형성되지 않는 ITO 층(12) 상에 증착, 형성한 것이다. 도 2에서는, 게터(18)가 유기물층(13)과 전극층(14)이 형성되지 않은 ITO 층(12)의 양측부에 형성된 상태를 도시하였지만, 발광 도트(dot) 부분을 제외한 모든 ITO 층(12) 상에 게터(18)를 증착, 형성한다.
도 3은 본 발명에서의 게터를 형성하기 위한 마스크의 한 예를 도시한 평면도로서, 마스크(M)의 전 외곽부 및 중앙부에 다수의 패턴이 형성되어 있음을 도시하고 있다. 도 3을 기준으로 마스크(M) 외곽부의 상부, 하부 그리고 양측부에는 ITO 층(12)의 외곽부에 형성될 게터의 형성을 위한 메인 패턴(MP; main pattern)이 형성되어 있다. 또한, 마스크(M)의 중앙부에는 마스크(M)를 횡으로 가로질러 양측부의 메인 패턴(MP)과 연결된 다수의 서브 패턴들(SP; sub patterns)이 형성되며, 다수의 서브 패턴들(SP)은 기판에 형성된 발광 도트(dot; 즉 금속 전극)와 발광 도트 사이의 간격과 대응한다.
한편, 마스크(M) 외곽부의 메인 패턴(MP)을 서로 연결하여 단일의 패턴을 형성할 경우 그 중앙부가 지지되지 못하고 마스크에서 분리되어 마스크로서의 기능을 수행할 수 없다. 따라서 양측부의 각 메인 패턴(MP)에는 패턴이 형성되지 않은 부분(N; 이하에서는 "패턴 미형성 부분"이라 칭함)을 남겨둠으로서 서브 패턴(SP)과 서브 패턴(SP) 사이의 마스크 부재가 지지될 수 있도록 구성하였다.
이와 같은 형상의 마스크(M)를 이용하여 ITO 층(12) 표면에 게터(18)를 증착할 경우, ITO 층(12)의 격벽(W) 형성 부분, 활성 영역(active area; 즉, 발광 도트가 형성 부분으로서 금속 전극층) 및 밀봉제(13)가 도포될 외곽부를 제외한 모든 영역에 게터(18)가 증착될 수 있다. 참고적으로, 도 2에 도시된 소자는 도 3의 마스크(M)를 이용하여 게터(18)를 형성한 후, 도 3의 선 3-3에 대응하는 선을 따라 기판(11)을 절취한 상태의 단면도로서, 금속 전극층(14) 양측단에 형성된 게터(18)가 마스크(M) 양측부의 메인 패턴(MP)에 의하여 형성된 상태를 도시한다. 도 3에 도시된 마스크(M)를 이용한 게터의 형성은 흡습 재료의 박막 증착 공정을 통하여 이루어진다.
ITO 층(12)의 활성 영역을 제외한 모든 부분에 게터(18)를 형성한 후, ITO 층(12) 외곽부에 접합제(15)를 도포하고 밀봉 캡(16)을 부착시킴므로서 도 2에 도 시된 바와 같은 최종적인 유기 발광 소자가 완성된다.
이상과 같이 소자의 발광 도트가 구성되지 않은 비활성 영역 전체에 흡습제인 게터를 구성함으로서 발광 영역에서 발생된 빛이 상부로 방출되는 상부 방출 (top emission) 방식의 소자 구현이 가능하다. 또한, 방출된 빛이 게터를 통과하지 않기 때문에 투명 및 불투명 재료를 모두 사용할 수 있어 재료의 선택 폭이 넓어지는 효과가 있다.
한편, 도 1과 도 2를 비교하여 볼 때, 게터가 소자를 구성하는 요소 위에 위치하는 종래의 구조와 달리, 본 발명에서는 게터가 소자의 측부에 위치하기 때문에 소자의 높이가 현저히 감소되어 소자의 소형화에 큰 도움을 줄 수 있다.

Claims (2)

  1. 기판, 기판 상부에 형성되어 애노드 전극으로 사용되는 인듐 주석 산화물( ITO) 층, 유기물층 및 캐소드 전극인 금속 전극이 순서적으로 적층되어 있고, ITO 층 상에 다수의 금속 전극으로 구획하기 위한 격벽이 형성된 구조의 유기 전계 발광 소자에 있어서,
    격벽 형성 부분, 발광 도트 영역인 금속 전극층 및 밀봉제가 도포될 ITO 층의 외곽부를 제외한 모든 영역에 흡습 재료를 증착하여 흡습층을 형성한 후, ITO 층 외곽부에 밀봉 캡을 부착한 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  2. 제 1 항에 기재된 흡습층을 증착, 형성하기 위한 마스크에 있어서,
    마스크 외곽부의 상부, 하부 그리고 양측부에는 유리 기판 외곽부에 대응하는 메인 패턴(main pattern)이 형성되어 있으며, 그 중앙부에는 횡으로 가로질러 양측부의 메인 패턴과 연결된 다수의 서브 패턴들(sub patterns)이 형성되되, 양측부의 각 메인 패턴에는 서브 패턴들 사이의 마스크 부재를 지지하기 위한 패턴 미형성 부분이 존재하는 것을 특징으로 하는 흡습층 형성용 마스크.
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