KR100661159B1 - 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법은, 기판과, 기판 상에 적층된 구조로 형성되어 있는 제1 전극, 유기박막층 및 제2 전극을 포함하는 유기 전계 발광 소자와, 제2 전극 위에 그물망 모양으로 형성되어 있는 저항발열체 및 저항발열체 및 유기 전계 발광 소자를 매립하는 보호막을 포함한다.
저항발열체, 보호막, 도체

Description

유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법 {Organic electro luminescent emitting device and the method for manufacturing the same}
도 1은 종래 기술에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타내보인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타내보인 도면이다.
도 3은 제2 전극 상에 배치되는 저항발열체를 상부에서 나타내보인 도면이다.
도 4는 도 3의 저항발열체의 다른 형태를 나타내보인 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
240 : 유기 전계 발광 소자 250 : 저항발열체
260 : 보호막
본 발명은 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보호막을 어닐링을 통해 보호막의 특성을 균일하게 향상하여 산소와 수분으로부터 보호할 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자(OLED; Organic electro Luminescent Emitting Device)는 평판 디스플레이 소자의 하나로서, 일반적으로 기판상의 양전극층(anode layer)과 음전극층(cathode layer) 사이에 유기 발광층을 포함하는 유기 박막층을 삽입하여 구성하며, 매우 얇은 두께의 매트릭스 형태를 이룬다.
이러한 유기 전계 발광 소자는 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형 등의 장점이 있다. 또한, 다른 형태의 디스플레이 소자와 비교하여, 특히, 중형 이하에서 다른 디스플레이 소자와 동등하거나 그 이상의 화질을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 제조 공정이 단순화하다는 점에서, 차세대 평판 디스플레이 소자로 주목받고 있다.
그런데 이러한 유기 전계 발광 소자 상에 형성되는 유기 박막층은 수분(H2O) 및 산소(O2)와 쉽게 반응하여 소자의 수명과 특성에 영향을 미치게 된다. 이 때문에, 종래의 유기 전계 발광 소자 패널에서는 유기전계 발광소자가 형성되어 있는 기판상에 봉지 캡을 형성하여, 상기 유기 발광 소자를 봉지 캡으로 덮어씌움으로써, 상기 유기 발광 소자, 특히 유기 발광층을 포함하는 유기 박막층을 외부의 수분과 산소로부터 격리시키는 구조를 적용하였다.
종래 기술에 따른 유기 전계 발광 소자를 외부의 수분과 산소로부터 격리시 키기 위해 유기 전계 발광 소자가 기판 위에 형성되어 있으며, 이러한 기판 상에는 상기 유기 전계 발광 소자를 밀봉하는 봉지 캡이 형성되어 있다. 봉지 캡의 내부에는 유기 박막층에서 발생하는 가스나 외부로부터 유입되는 수분과 산소의 영향을 감소시키기 위한 건조제(desiccant)가 형성되어 있다. 그리고 상기 봉지 캡의 말단에는 밀봉재(sealant)에 의해 상기 봉지 캡이 기판 상에 접착되어 있다.
그러나 수분 및 산소가 건조제로 완전히 제거되지 못하고 내부에 존재할 수 있으며, 이렇게 내부에 존재하는 가스는 유기 전계 발광 소자와 반응하여 유기 전계 발광 소자의 안정성과 특성을 저하시키고 수명을 단축시킬 수 있다. 또한, 봉지 캡 상부에 건조제가 부착될 공간이 요구됨에 따라 유기 전계 발광 소자를 더욱 얇게 형성할 수 없다.
이에 따라 건조제 대신에 음전극층 상에 보호막을 형성하여 습기 및 산소를 차단하고자 하는 연구가 제안되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따라 유기 전계 발광 소자 상에 보호막을 형성한 모습을 나타내보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 양전극층(110), 유기 박막층(120) 및 음전극층(130)을 포함하는 유기 전계 발광 소자(140)가 기판(100) 위에 형성되어 있다. 그리고 상기 유기 전계 발광 소자(140) 상에 외부의 산소나 수분 등의 침투를 차단할 수 있는 절연물질로 이루어진 단층 혹은 적층구조로 보호막(150)이 형성되어 있다. 보호막(150)을 형성한 후, 상기 보호막(150)의 치밀화를 위하여 어닐링(annealing)을 실시하는데, 유기 전계 발광 소자(140)는 온도에 취약하여 높은 온도에서 어닐링을 실시할 수 없다. 따라서 보호막(150)의 성능을 최대한 발휘하기가 어렵다는 제한이 있었다. 이에 따라 일반적으로 특정한 파장의 레이저를 보호막(150)의 표면에 조사하여 어닐링하는 방법을 사용하고 있다. 레이저를 조사할 경우, 순간적으로 보호막(150)의 온도가 올라갔다가 유기 전계 발광 소자(140)로 열이 전도되기 전에 내려가 온도에 따라 유기 전계 발광 소자(140)에는 영향이 없게 된다.
그러나 레이저를 사용할 경우 보호막(150) 내부로 들어갈수록 레이저의 에너지가 흡수되어 보호막(150)의 표면 근처에만 어닐링이 되고, 내부는 막의 물성이 초기 상태로 존재하기 때문에 전체적으로 효율이 떨어진다. 또한, 레이저를 유기 전계 발광 소자(140)의 전 영역에 균일하게 조사하는 것이 어렵고, 따라서 균일하게 보호막(150)의 특성을 확보하기가 어렵다는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 유기 전계 발광 소자의 보호막 형성시 어닐링 방법을 개선하여 유기 전계 발광 소자를 수분 및 습기로부터 보호할 수 있는 보호막 전체의 균일한 막질의 향상을 가져오는 유기 전계 발광 소자를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는, 기판; 상기 기판 상에 적층된 구조로 형성되어 있는 제1 전극, 유기박막층 및 제2 전극을 포함하는 유기 전계 발광 소자; 상기 제2 전극 위에 그물망 모양으로 형성되어 있는 저항발열체; 및 상기 저항발열체 및 상기 유기 전계 발광 소자를 매립하는 보호막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 전극은 ITO 또는 IZO를 포함할 수 있다.
상기 제2 전극은 알루미늄 또는 리튬을 포함할 수 있다.
상기 저항발열체는 벌집 모양으로 이루어질 수 있다.
상기 저항발열체는 알루미늄, 티타늄 또는 텅스텐을 포함할 수 있다.
상기 보호막은 실리콘나이트라이드(SiNx)를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조방법은, 기판 상에 적층된 구조로 형성되어 있는 제1 전극, 유기박막층 및 제2 전극을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 형성하는 단계; 상기 제2 전극 위에 그물망 모양을 갖는 저항발열체를 형성하는 단계; 상기 저항발열체 상에 장력을 인가하면서 상기 저항발열체 및 상기 유기 전계 발광 소자를 매립하는 보호막을 형성하는 단계; 상기 저항발열체에 전계를 공급하여 보호막을 치밀화하는 단계; 및 상기 저항발열체에 가해지는 장력을 제거하여 상기 그물망 구조의 저항발열체를 치밀화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 저항발열체는 벌집 모양으로 이루어질 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기 에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 2는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자를 개략적으로 나타내보인 도면이다. 도 3은 제2 전극 상에 배치되는 저항발열체를 상부에서 나타내보인 도면이다. 그리고 도 4는 도 3의 저항발열체의 다른 형태를 나타내보인 도면이다.
먼저 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 유기 전계 발광 소자는, 기판(200)과, 상기 기판(200) 상에 제1 전극(210), 유기 박막층(220) 및 제2 전극(230)이 적층된 구조로 형성되어 있는 유기 전계 발광 소자(240)와, 상기 유기 전계 발광 소자(240) 전면에 그물망 모양으로 형성되어 있는 저항발열체(250)와 상기 저항발열체(250) 및 상기 유기 전계 발광 소자(240)를 매립하는 보호막(260)을 포함하여 구성한다.
여기서 기판(200)은 일반적으로 글래스(glass)를 사용하며, 제1 전극(210)은 ITO(Indium tin oxide) 또는 IZO(Indium zinc oxide)을 포함하는 투명 전도성 물질로 이루어진다. 이때, 제1 전극(210)은 단일층 또는 두개 이상의 층을 가지는 복수층으로 이루어질 수 있으며, 복수층으로 이루어질 경우에는 하부층은 콘트라스트를 증가시키기 위해 검은색을 가지는 저저항 금속 물질, 예를 들어 크롬(Cr)으로 이루어질 수도 있다.
다음에 유기 박막층(220)은 비록 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 제1 전극(210) 상에 절연층으로 형성된 개구부 상에 정공주입층, 정공수송층, 유기 전계 발광층 및 전자 수송층이 적층된 구조로 형성되어 있다. 그리고 제2 전극(230)은 알루미늄(Al) 또는 리튬(Li)을 포함하는 금속물질로 단일층 또는 두개 이상의 층을 가지는 복수층으로 이루어질 수 있다.
다음에 제2 전극(230) 위에 도 3에 도시한 바와 같이, 그물망 모양으로 형성되어 있는 저항발열체(250)가 배치된다. 여기서 저항발열체(250)는 금속물질로 이루어진다.
대부분의 금속물질은 저항이 존재하고, 상기 금속물질에 소정의 전압, 전류를 공급하면, 저항이 높아지면서 열이 발생한다. 저항발열체(250)는 이러한 특성을 이용하는 것으로서 비교적 저항이 높은 도체를 사용할 수 있고, 저항이 낮은 금속, 예를 들어 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 또는 텅스텐(W)을 이용할 수도 있다. 저항이 낮은 금속을 저항발열체(250)로 이용할 경우, 금속선의 선폭과 두께를 줄임으로써 저항을 높일 수 있다. 이때, 저항발열체(250)는 도 4에 도시한 바와 같이, 벌집 모양으로 이루어질 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 저항발열체(250)의 끝단(a)은 외측으로 뻗어 있어 비록 도면에 도시하지는 않았지만, 장력인가장치와 연결되어 있다. 장력인가장치는 저항발열체(250) 및 유기 전계 발광 소자(240) 상에 보호막(260)을 배치하는 동안에도 상기 저항발열체(250)에 장력(tension)을 인가하며, 보호막(260)의 치밀화를 위해 어닐링을 진행한 후 장력을 제거하는 역할을 한다.
다음에 저항발열체(250)를 포함하는 유기 전계 발광 소자(240)를 완전히 감싸는 보호막(260)은 산소 및 수분 등의 침투를 방지할 수 있는 실리콘 계열의 절연 물질, 예를 들어 실리콘나이트라이드(SiNx)막으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 보호막(260)은 화학적 기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition)방법, 물리적 기상증착(PVD; Physical Vapor Deposition)방법 또는 코팅증착방법을 사용하여 형성할 수 있다.
다음에 제2 전극(230) 전면에 그물망 모양으로 형성되어 있는 저항발열체(250) 및 보호막(260)이 배치된 유기 전계 발광 소자(240)에 보호막(260)을 전체적으로 치밀화하기 위해 전계를 공급한다. 여기서 보호막(260)에 공급하는 에너지는 열이 유기 전계 발광 소자의 전기적 특성에 영향을 미치지 않도록 짧은 시간, 예를 들어 10msec 내지 수초동안 전계를 공급하는 것이 바람직하다. 그러면, 보호막(260)이 유기 전계 발광 소자 상에서 치밀화하면서 외부의 수분 및 산소의 공급을 차단할 수 있다.
이와 같이 에너지를 공급하여 보호막(260)을 치밀화한 후, 저항발열체(250)의 끝단(a)과 연결되어 있는 장력인가장치에서 상기 저항발열체(250)에 가하는 장력을 제거하면, 금속물질을 포함하는 저항발열체(250)가 축소하면서 그물망 형태의 구조가 더욱 치밀화할 수 있다. 더욱이 그물망 구조의 저항발열체(250)가 보호막(260)이 치밀화된 후에도 상기 보호막(260) 상에 계속 남아 있음으로 인해서 보호막(260)이 박리(strip)되거나 크랙(crack)이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 저항발열체(250)는 후방으로의 전자파를 차폐하는 효과도 있다.
본 발명에 의한 유기 전계 발광 소자는, 제2 전극과 유기 전계 발광 소자를 외부의 산소와 공기로부터 보호하는 보호막 사이에 저항발열체를 배치한 후, 상기 저항발열체에 전계를 가하여 에너지를 공급해 보호막을 치밀화시킴으로써 전체적으로 균일하게 보호막의 막질을 향상시킬 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 의하면, 제2 전극 상에 그물망 구조의 저항발열체를 배치하고 보호막을 매립한 후, 상기 저항발열체 상에 전계를 가하여 보호막을 어닐링시킴으로써 전체적으로 균일한 막질의 향상을 확보할 수 있다.

Claims (8)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 적층된 구조로 형성되어 있는 제1 전극, 유기박막층 및 제2 전극을 포함하는 유기 전계 발광 소자;
    상기 제2 전극 위에 그물망 모양으로 형성되어 있는 저항발열체; 및
    상기 저항발열체 및 상기 유기 전계 발광 소자를 매립하는 보호막을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 ITO 또는 IZO를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 알루미늄 또는 리튬을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 저항발열체는 벌집 모양으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 저항발열체는 알루미늄, 티타늄 또는 텅스텐을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보호막은 실리콘나이트라이드(SiNx)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  7. 기판 상에 적층된 구조로 형성되어 있는 제1 전극, 유기박막층 및 제2 전극을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 형성하는 단계;
    상기 제2 전극 위에 그물망 모양을 갖는 저항발열체를 형성하는 단계;
    상기 저항발열체 상에 장력을 인가하면서 상기 저항발열체 및 상기 유기 전계 발광 소자를 매립하는 보호막을 형성하는 단계;
    상기 저항발열체에 전계를 공급하여 보호막을 치밀화하는 단계; 및
    상기 저항발열체에 가해지는 장력을 제거하여 상기 그물망 구조의 저항발열체를 치밀화하는 단계를 포함하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 저항발열체는 벌집 모양으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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