KR101752337B1 - 유기 발광 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

유기 발광 소자 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기 발광 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 대량 생산시 생산성이 우수하고, 증착 설비 등을 단순화할 수 있는 유기 발광 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

유기 발광 소자 및 이의 제조방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 출원은 2012년 5월 31일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2012-0058929호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 유기 발광 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
유기 발광 소자는 두 개의 반대 전극과 그 사이에 존재하는 다층의 반도체적 성질을 갖는 유기물의 박막들로 구성되어 있다. 이와 같은 구성의 유기 발광 소자는 유기 물질을 이용하여 전기 에너지를 빛 에너지로 전환시켜주는 현상, 즉 유기 발광 현상을 이용한다. 구체적으로, 양극과 음극 사이에 유기물층을 위치시킨 구조에 있어서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되고, 이 엑시톤이 다시 바닥 상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다.
상기와 같은 유기 발광 소자에서는 유기물층에서 생성된 빛이 광 투과성 전극을 통하여 방출하게 되며, 유기 발광 소자는 통상 전면 발광(top emission), 후면 발광(bottom emisstion) 및 양면 발광형으로 분류할 수 있다. 전면 또는 후면 발광형의 경우는 두 개의 전극 중 하나가 광 투과성 전극이어야 하며, 양면 발광형의 경우는 두 개의 전극이 모두 광 투과성 전극이어야 한다.
상기와 같은 유기 발광 소자에 대해서는 다층 구조를 사용하는 경우 저전압에서 구동할 수 있다는 코닥사의 발표 이래 많은 연구가 집중되어 왔으며, 최근에는 유기 발광 소자를 이용한 천연색 디스플레이가 휴대용 전화기에 부착되어 상용화되고 있다.
또한, 최근의 유기 발광 소자는 기존의 형광 물질을 이용하는 대신 인광 물질의 이용에 대한 연구가 진행되면서 효율의 향상이 급격히 이루어지고 있으며, 가까운 미래에는 기존의 조명을 대체할 수 있다는 예상도 나오고 있다.
유기 발광 소자가 조명으로 이용되기 위해서는 기존의 천연색 디스플레이와는 달리 고휘도에서 소자를 구동하여야 하며, 기존의 조명과 같이 일정한 휘도를 유지하여야 한다. 유기 발광 소자의 휘도를 충분히 향상시키기 위해서는 넓은 면적에서 발광이 이루어져야 하고, 이와 같이 넓은 면적에서 발광이 이루어지게 하기 위해서는 높은 구동 전류를 이용해야 한다. 또한, 넓은 면적에서 일정한 휘도를 유지하기 위해서는 상기와 같은 높은 전류가 넓은 면적의 소자에 균일하게 주입되어야 한다.
이러한 우수한 장점을 지니고 있는 유기발광소자의 종래의 봉지 방법 및 봉지 구조는 제1 전극, 제2 전극 및 발광층으로 이루어진 발광체가 위치한 기판과 이를 봉지하는 봉지캡을 열경화성 또는 광경화성 접착부재를 사용하여 봉지하는 것이 일반적이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0029769호
당 기술분야에서는 제조공정이 간단하고, 특성이 우수한 봉지층을 포함하는 유기 발광 소자 및 이의 제조방법에 대한 연구가 필요하다.
본 발명의 일 실시상태는,
기재, 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극이 순차적으로 적층된 구조를 포함하는 유기 발광부를 포함하는 유기 발광 소자로서,
상기 유기 발광부의 기재측에 구비된 제1 봉지층; 및
상기 유기 발광부의 제2 전극측에 구비된 제2 봉지층을 포함하고,
상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층 사이에는 접착층을 포함하며,
상기 유기 발광 소자의 평면도를 기준으로, 상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층의 면적은 각각 상기 기재의 면적보다 더 큰 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시상태는,
기재 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 형성하여 유기 발광부를 형성하는 단계;
상기 유기 발광부를 재단하는 단계; 및
제1 봉지층 상에 상기 재단된 유기 발광부를 구비시키고, 상기 재단된 유기 발광부 상에 제2 봉지층을 구비시킨 후, 라미네이션하는 단계를 포함하는 유기 발광 소자의 제조방법으로서,
상기 유기 발광 소자의 평면도를 기준으로, 상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층의 면적은 각각 상기 기재의 면적보다 더 큰 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 유기 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 유기 발광 소자를 포함하는 조명 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 기재의 전영역 중에서 발광영역의 비율을 높일 수 있으며, 이에 따라 기재의 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 유기 발광부를 형성하고 인캡슐레이션(encapsulation) 이후, 제1 전극 및 제2 전극의 외부단자의 형성을 위한 추가적인 공정이 필요 없으므로, 제조공정상 이점이 있다. 또한, 상기 제1 전극 및 제2 전극의 외부단자가 안정적으로 형성될 수 있으므로, 유기 발광 소자의 전원 연결이 용이하다는 특징이 있다.
또한, 유기 발광부가 증착하는 기재가 산소와 수분의 침투를 완벽하게 막아줘야 하는 기존 유기 발광 소자의 구조와는 달리, 본 발명에서는 제1 봉지층 및 제2 봉지층이 그 역할을 담당하므로, 유기 발광부를 증착하는 기재는 산소 또는 수분의 차단 특성이 불량한 고분자 필름 등도 사용할 수 있어 기재 선택의 폭이 넓다는 특징이 있다.
도 1 및 도 2는 종래기술의 유기 발광 소자를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 유기 발광 소자를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 4는 도 3의 유기 발광 소자의 A-B 라인의 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 5는 도 3의 유기 발광 소자의 C-D 라인의 구조를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 유기 발광 소자의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도이다.
이하 본 발명에 대해서 자세히 설명한다.
일반적으로, 종래의 유기 발광 소자에서는 발광영역 바깥쪽으로 인캡슐레이션(encapsulation) 기판, 접착면 및 전극의 외부단자부가 기재 상에 형성되어 있어야 하므로, 전체 기재 면적 중에서 발광영역이 차지하는 면적은 80% 수준에 불과한 실정이다.
보다 구체적으로, 하기 도 1 및 도 2에 종래의 유기 발광 소자를 개략적으로 나타내었다. 하기 도 2에서, 외부 단자 영역(A)은 외부전원과의 전기적인 연결을 위해 필요한 면적으로, 면적이 넓을수록 전기적 연결이 안정적이다. 상기 외부 단자 영역(A)의 폭은 2mm 이상으로 형성되는 것이 일반적이었다. 또한, 본딩 라인(bonding line) 폭(B)은 외부 산소, 수분 등을 차단하기 위해 봉지 글래스(encap glass)와 접합되는 면으로, 폭이 길어질수록 외부 물질의 내부 침투를 지연시킬 수 있다. 상기 본딩 라인 폭은 일반적으로 2mm 이상으로 적용된다. 상기 본딩 라인 영역에는 기재, 봉지 글래스, 투명전극(ITO), 접착층 이외에 다른 층은 위치하지 않는 것이 외부 산소, 수분 등의 추가적인 침투 경로 생성을 방지하여 배리어 특성을 유지하는데 유리하게 된다.
또한, 하기 도 2의 캐소드 쪽의 절연층(c)과 관련하여, 유기 발광 소자를 제조할 때 캐소드의 증착 면적이 유기물보다 커져서 제1 전극과 제2 전극이 접촉하게 될 경우 유기 발광 소자는 쇼트(short)가 발생하게 된다. 이를 방지하기 위하여, 테두리 부분에 절연층을 형성하여 제2 전극(캐소드)의 증착 크기가 다소 커지더라도 쇼트가 발생하지 않도록 설계한다. 또한, 최후 증착되는 캐소드를 기판 위의 투명전극과 전기적으로 연결하기 위한 디자인이 필요하여 1 ~ 2mm의 폭(비발광영역)이 발생하게 된다.
따라서, 종래의 유기 발광 소자에서는 기재의 크기가 100 × 100mm2인 경우에는 실제 발광 영역은 (100 - 2×(2+2+1))2=8,100mm2 수준이 된다. 즉, 증착기에 투입된 기재 면적의 약 81%만이 발광영역으로 사용된다.
또한, 외부에서 제조된 유기 발광 소자 기판과 전원을 연결하기 위해서는 번거로운 다수의 공정들이 필요하다. 유기 발광 소자는 LCD 패널과는 달리 많은 양의 전류가 단자를 통해서 흐르기 때문에, 접촉저항과 등전위면 관리가 부족할 경우 전압상승을 야기할 수 있고, 이에 따라 효율이 저하될 수 있다. 특히, ITO 위에는 납땜이 불가하므로 ACF 또는 반응형 은 페이스트를 이용하여 PCB나 FPCB와 전기적인 연결을 한 후에 외부 전전과 PCB의 단자와 납땜을 하는 방식이 안정적이었다. 그러나, 이러한 공정은 매우 복잡하고 고비용을 수반한다는 문제점이 있다.
또한, 외부 단자 영역의 표면이 ITO이고 금속이 없는 경우에는, 전도층 자체의 면저항이 매우 높기 때문에 한 포인트에서 전류가 주입될 경우 저항 증가로 효율이 떨어질 수 있고, 기판에 열이 발생하여 소자의 안정성에도 영향을 줄 수 있다. 이 때문에 길이 방향으로 면저항을 줄여줄 수 있는 추가적인 처리, 예컨대 금속층 도금, 은 페이스트 처리, 금속 박막 부착 등이 필요하다.
이에, 본 발명자들은 기재의 발광영역을 확장하여 기재의 효율을 높일 수 있는 유기 발광 소자에 대한 연구를 진행하였다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는, 기재, 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극이 순차적으로 적층된 구조를 포함하는 유기 발광부를 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기 발광부의 기재측에 구비된 제1 봉지층; 및 상기 유기 발광부의 제2 전극측에 구비된 제2 봉지층을 포함하고, 상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층 사이에는 접착층을 포함하며, 상기 유기 발광 소자의 평면도를 기준으로, 상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층의 면적은 각각 상기 기재의 면적보다 더 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층의 면적은 각각 기재의 면적보다 100% 초과 150% 이하일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층 중 적어도 하나는 층 내부에 금속층을 포함할 수 있다. 상기 금속층은 구리, 아연, 철, 알루미늄, 몰리브데늄 등을 1종 이상 포함할 수 있고, 보다 구체적으로 알루미늄 증착층 등을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 금속층은 상기 유기 발광부의 제2 전극측에 구비된 제2 봉지층 내에 포함되는 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 금속층은 제2 봉지층의 두께방향으로 외부에서 유기물쪽으로 침투해 들어오는 산소, 수분 등을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 금속층의 두께는 5 ~ 100㎛ 일 수 있고, 10 ~ 80㎛ 일 수 있으며, 20 ~ 40㎛ 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 봉지층은 전술한 금속층 이외에 고분자 필름을 1종 이상 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 봉지층은 2층의 고분자 필름 사이에 금속층이 구비된 구조일 수 있다. 이 때, 상기 2층의 고분자 필름 중 적어도 하나의 고분자 필름은 유리 전이 온도가 100℃ 이하일 수 있다. 또한, 상기 제2 봉지층은 PET, 금속층 및 폴리올레핀층을 포함할 수 있고, 상기 폴리올레핀층이 상기 제2 전극측에 구비될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 제2 봉지층의 폴리올레핀층은 상기 제1 봉지층과 제2 봉지층의 접착역할을 수행할 수도 있다.
상기 제2 봉지층은 플렉서블한 특성을 가질 수 있고, 이에 따라 유기 발광 소자의 형태에 따라 미리 변형시켜 놓을 수도 있고, 봉지공정 수행시 그 자체의 변형이 가능한 특성이 있다.
상기 제2 봉지층은 상기 유기 발광 소자와 외부 전원을 연결하는 외부 단자 탭을 추가로 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 봉지층은 제1 전극과 외부 전원을 연결하는 제1 전극 외부 단자 탭을 포함할 수 있고, 제2 전극과 외부 전원을 연결하는 제2 전극 외부 단자 탭을 포함할 수 있다. 상기 외부 단자 탭은 금속 박막으로 형성할 수 있다.
상기 제2 봉지층은 글래스 캡, 금속 호일 등을 1종 이상 추가로 포함할 수 있다.
상기 상기 글래스 캡은 소다-라임 글래스(Soda-lime glass) 및 논-알카리 글래스(Non-alkali glass) 중 1 종 이상으로 이루어질 수 있다. 상기 글래스 캡의 두께는 0.5mm 내지 1.1mm 범위일 수 있다.
상기 금속 호일의 재료로는 스테인리스(SUS), 알루미늄(Al) 및 니켈 합금(Ni-Alloy) 중에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 상기 금속 호일의 두께는 0.01mm 내지 1mm 범위일 수 있다. 상기 금속 호일의 두께가 0.01 mm 미만인 경우에는 수분 및 산소차단 효과가 미미하고, 1mm를 초과하는 경우에는 내부 열전도율이 저하될 수 있다. 금속 호일을 사용하는 경우에는, 글래스 재질보다 내부 열전도율을 높일 수 있다는 장점이 있다.
상기 유기 발광부의 기재측에 구비된 제1 봉지층은 투명하고 산소나 수분의 차폐성능이 뛰어난 유리 등을 사용할 수 있다. 상기 제1 봉지층은 투과율이 80% 이상일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층이 서로 접촉하는 영역은 당 기술분야에 알려진 접착제 또는 접착층을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 접착제 또는 접착층은 핫멜트형 접착제 또는 2액형 접착층을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 접착제 또는 접착층은 핫멜트형 접착제, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 올레핀계 공중합체 등을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 접착층은 멜라닌 수지, 페놀 수지, 우레아 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 등을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 접착층 또는 접착제는 제1 봉지층 및 제2 봉지층이 서로 접촉하는 영역에만 선택적으로 형성될 수도 있고, 또 다른 방법으로는 2개의 봉지층 중 하나의 봉지층 전면에 형성되어 있을 수도 있다.
또한, 상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층이 서로 접촉하는 영역은 당 기술분야에 알려진 실링재를 추가로 포함할 수 있다. 상기 실링재는 봉지층의 수분차단력을 향상시킬 수 있다. 상기 실링재로는 UV 시일(seal), 에폭시 수지 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 실링재는 UV 경화용 에폭시 수지를 유기 발광부의 측면에 디스펜싱(Dispensing)하고 UV 경화시킴으로써 구비될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층은 서로 접착되어, 상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층이 상기 유기 발광부의 측면을 모두 덮는 구조를 가질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 유기 발광 소자의 발광영역의 면적은 상기 기재 면적의 70 ~ 100%의 범위일 수 있고, 90 ~ 100%의 범위일 수 있다. 특히, 종래의 유기 발광 소자에서는 발광영역 바깥쪽으로 인캡슐레이션(encapsulation) 기판, 접착면 및 전극의 외부단자부가 기재 상에 형성되어 있어야 하므로, 전체 기재 면적 중에서 발광영역이 차지하는 면적은 80% 이하 수준에 불과하였다. 그러나, 본 발명에서는 상기 유기 발광 소자의 평면도를 기준으로, 상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층의 면적은 상기 기재의 면적보다 더 큰 것을 특징으로 함으로써, 유기 발광 소자의 발광영역의 면적을 기재 면적의 95% 수준으로 달성할 수 있는 특징이 있다.
보다 구체적으로, 기재 100 × 100mm2을 사용하는 경우에 있어서, 테두리 부분에 1mm의 폭으로 절연층이 형성되고, 외부 단자 접촉부 5 × 5mm2가 두 개인 경우에는 기재 전체 영역 중 비발광영역은 (396 + 50)mm2이 된다. 따라서, 유기물 증착 기재 면적에서 발광영역의 비는 (10000-446)/10000=95.5%가 될 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자를 하기 도 3에 개략적으로 나타내었다. 또한, 상기 도 3의 유기 발광 소자의 A-B 라인의 구조를 하기 도 4에 개략적으로 나타내었고, 도 3의 유기 발광 소자의 C-D 라인의 구조를 하기 도 5에 개략적으로 나타내었다.
본 발명에 있어서, 상기 기재는 당 기술분야에 알려진 물질을 제한 없이 이용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기재는 유리 또는 플라스틱 필름일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 전극은 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 백금, 금, 텅스텐, 탄탈륨, 구리, 은, 주석 및 납 중에서 선택된 1종 이상으로 형성될 수 있다.
또한, 제1 전극은 투명 전도성 산화물로 형성될 수도 있다. 여기서, 상기 투명 전도성 산화물은 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 베릴륨(Be), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 구리(Cu), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 및 란탄(La) 중에서 선택된 적어도 하나의 산화물일 수 있다.
상기 제1 전극은 스퍼터링(Sputtering)법, 전자-빔 증착법(E-beam evaporation), 열 증착법(Thermal evaporation), 레이저 분자 빔 증착법(Laser Molecular Beam Epitaxy, L-MBE), 및 펄스 레이저 증착법(Pulsed Laser Deposition, PLD) 중에서 선택된 어느 하나의 물리 기상 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD); 열 화학 기상 증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 기상 증착법(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD), 광 화학 기상 증착법(Light Chemical Vapor Deposition), 레이저 화학 기상 증착법(Laser Chemical Vapor Deposition), 금속-유기 화학 기상 증착법(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD), 및 수소화물 기상 증착법(Hydride Vapor Phase Epitaxy, HVPE) 중에서 선택된 어느 하나의 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition); 또는 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)을 이용하여 형성할 수 있다
상기 제1 전극 상에는 보조전극을 추가로 포함할 수 있다. 상기 보조전극은 제1 전극의 저항 개선을 위한 것으로서, 상기 보조전극은 전도성 실란트(sealant) 및 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 증착 공정 또는 프린팅 공정을 이용하여 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 보조전극은 Cr, Mo, Al, Cu, 이들의 합금 등을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 유기물층 및 제2 전극의 구체적인 물질, 형성방법은 특별히 제한되는 것은 아니고, 당 기술분야에 널리 알려진 물질 및 형성방법을 이용할 수 있다.
상기 제2 전극 재료는 투명 전도성 산화물일 수 있다. 상기 투명 전도성 산화물은 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 세륨(Ce), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 베릴륨(Be), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 구리(Cu), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 및 란탄(La) 중에서 선택된 적어도 하나의 산화물일 수 있다. 이 중 인듐주석산화물(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 인듐아연산화물(IZO: Indium Zinc Oxide)로 상기 막을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 전극 재료는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 백금, 금, 텅스텐, 탄탈륨, 구리 주석 및 납 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 제2 전극은, 스퍼터링(Sputtering)법, 전자-빔 증착법(E-beam evaporation), 열 증착법(Thermal evaporation), 레이저 분자 빔 증착법(Laser Molecular Beam Epitaxy, L-MBE), 및 펄스 레이저 증착법(Pulsed Laser Deposition, PLD) 중에서 선택된 어느 하나의 물리 기상 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD); 열 화학 기상 증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition), 플라즈마 화학 기상 증착법(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD), 광 화학 기상 증착법(Light Chemical Vapor Deposition), 레이저 화학 기상 증착법(Laser Chemical Vapor Deposition), 금속-유기 화학 기상 증착법(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD), 및 수소화물 기상 증착법(Hydride Vapor Phase Epitaxy, HVPE) 중에서 선택된 어느 하나의 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition); 또는 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 제2 전극의 두께는 50nm ~ 5㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 용매 공정(solvent process), 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 유기물층은 발광층을 포함하고, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 적층 구조일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 정공 주입층을 형성할 수 있는 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO : Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 전자 주입층을 형성할 수 있는 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 전자 주입 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있고, 정공 주입 전극 물질과 동일한 물질을 사용할 수도 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 발광층을 형성할 수 있는 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌; 인광 호스트 CBP[[4,4'-bis(9-carbazolyl)biphenyl]; 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 발광 물질은 형광 또는 인광 특성을 향상시키기 위해 인광 도판트 또는 형광 도판트를 추가로 포함할 수 있다. 상기 인광 도판트의 구체적인 예로는 ir(ppy)(3)(fac tris(2-phenylpyridine) iridium) 또는 F2Irpic[iridium(Ⅲ)bis(4,6-di-fluorophenyl-pyridinato-N,C2) picolinate] 등이 있다. 형광 도판트로는 당 기술분야에 알려진 것들을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전자 수송층을 형성할 수 있는 물질로는 전자 주입층으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 발광소자는 광추출 구조를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 상기 기재와 제1 전극 사이에 내부 광추출층을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기 발광 소자는 상기 기판에서 제1 전극이 구비된 면의 반대면에 외부 광추출층을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 내부 광추출층 또는 외부 광추출층은 광산란을 유도하여, 유기 발광 소자의 광추출 효율을 향상시킬 수 있는 구조라면 특별히 제한하지 않는다. 보다 구체적으로, 상기 광추출층은 바인더 내에 산란입자가 분산된 구조일 수 있다.
또한, 상기 광추출층은 기재 위에 스핀 코팅, 바 코팅, 슬릿 코팅 등의 방법에 의하여 직접 형성되거나, 필름 형태로 제작하여 부착하는 방식에 의하여 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 플랙서블(flexible) 유기 발광 소자이다. 이 경우, 상기 기재가 플랙서블 재료를 포함한다. 예컨대, 휘어질 수 있는 박막 형태의 글래스, 플라스틱 또는 필름 형태의 기판을 사용할 수 있다.
상기 플라스틱 기판의 재료는 특별히 한정하지는 않으나, 일반적으로 PET, PEN 및 PI 등의 필름을 단층 또는 복층의 형태로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 유기 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 유기 발광 소자를 포함하는 조명 장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 유기 발광 소자의 제조방법은, 기재 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 형성하여 유기 발광부를 형성하는 단계; 상기 유기 발광부를 재단하는 단계; 및 제1 봉지층 상에 상기 재단된 유기 발광부를 구비시키고, 상기 재단된 유기 발광부 상에 제2 봉지층을 구비시킨 후, 라미네이션하는 단계를 포함하고, 상기 유기 발광 소자의 평면도를 기준으로, 상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층의 면적은 각각 상기 기재의 면적보다 더 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자의 제조방법에 있어서, 상기 기재, 제1 전극, 유기물층, 제2 전극, 제1 봉지층 및 제2 봉지층에 대한 내용은 전술한 바와 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 라미네이션은 접착제 또는 접착층을 이용하여 수행할 수 있다.
본 발명의 일구체예에 따른 유기 발광 소자의 제조방법을 하기 도 6에 개략적으로 나타내었다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 기재의 전영역 중에서 발광영역의 비율을 높일 수 있으며, 이에 따라 기재의 효율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 유기 발광부를 형성하고 인캡슐레이션(encapsulation) 이후, 제1 전극 및 제2 전극의 외부단자의 형성을 위한 추가적인 공정이 필요 없으므로, 제조공정상 이점이 있다. 또한, 상기 제1 전극 및 제2 전극의 외부단자가 안정적으로 형성될 수 있으므로, 유기 발광 소자의 전원 연결이 용이하다는 특징이 있다.
또한, 유기 발광부가 증착하는 기재가 산소와 수분의 침투를 완벽하게 막아줘야 하는 기존 유기 발광 소자의 구조와는 달리, 본 발명에서는 제1 봉지층 및 제2 봉지층이 그 역할을 담당하므로, 유기 발광부를 증착하는 기재는 산소 또는 수분의 차단 특성이 불량한 고분자 필름 등도 사용할 수 있어 기재 선택의 폭이 넓다는 특징이 있다.

Claims (22)

  1. 기재, 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극이 순차적으로 적층된 구조를 포함하는 유기 발광부를 포함하는 유기 발광 소자로서,
    상기 유기 발광부의 기재측에 구비된 제1 봉지층; 및 상기 유기 발광부의 제2 전극측에 구비된 제2 봉지층을 포함하고,
    상기 제 1 봉지층과 상기 제 2 봉지층의 가장자리 영역에 배치되어 상기 제 1 봉지층과 상기 제 2 봉지층을 접착시키는 접착층을 포함하며,
    상기 접착층은,
    상기 기재의 측면, 상기 제 1 전극의 측면, 및 상기 유기물층의 측면에 인접하여 배치되며,
    상기 유기 발광 소자의 평면도를 기준으로, 상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층의 면적은 각각 상기 기재의 면적보다 더 크며, 상기 유기물층의 면적은 상기 기재의 면적의 95% 이상 100% 이하인 유기 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층의 면적은 각각 기재의 면적보다 100% 초과 150% 이하인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 봉지층은 구리, 아연, 철 알루미늄 및 몰리브데늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 금속층의 두께는 5 ~ 100㎛ 인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 제2 봉지층은 고분자 필름을 1종 이상 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제2 봉지층은 2층의 고분자 필름 사이에 금속층이 구비된 구조인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 2층의 고분자 필름 중 적어도 하나의 고분자 필름은 유리 전이 온도가 100℃ 이하인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 제2 봉지층은 PET, 금속층 및 폴리올레핀층을 포함하고, 상기 폴리올레핀층이 상기 제2 전극측에 구비되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 봉지층은 상기 유기 발광 소자와 외부 전원을 연결하는 외부 단자 탭을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 봉지층은 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 기재와 제1 전극 사이에 내부 광추출층을 추가로 포함하거나, 상기 기재에서 제1 전극이 구비된 면의 반대면에 외부 광추출층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 플랙서블(flexible) 유기 발광 소자인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  17. 청구항 1 내지 10 또는 15 내지 16 중 어느 한 항의 유기 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치.
  18. 청구항 1 내지 10 또는 15 내지 16 중 어느 한 항의 유기 발광 소자를 포함하는 조명 장치.
  19. 기재 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 형성하여 유기 발광부를 형성하는 단계;
    상기 유기 발광부를 재단하는 단계; 및
    제1 봉지층 상에 상기 재단된 유기 발광부를 구비시키고, 상기 재단된 유기 발광부 상에 제2 봉지층을 구비시킨 후, 상기 제 1 봉지층과 상기 제 2 봉지층의 가장자리 영역에 접착층을 배치하여 상기 제 1 봉지층과 상기 제 2 봉지층을 접착시키는 단계를 포함하는 유기 발광 소자의 제조방법으로서,
    상기 접착층은,
    상기 기재의 측면, 상기 제 1 전극의 측면, 및 상기 유기물층의 측면에 인접하여 배치되며,
    상기 유기 발광 소자의 평면도를 기준으로, 상기 제1 봉지층 및 제2 봉지층의 면적은 상기 기재의 면적보다 더 크며, 상기 유기물층의 면적은 상기 기재의 면적의 95% 이상 100% 이하인 유기 발광 소자의 제조방법.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 제2 봉지층은 구리, 아연, 철 알루미늄 및 몰리브데늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
  21. 청구항 19에 있어서, 상기 제2 봉지층은 PET, 금속층 및 폴리올레핀층을 포함하고, 상기 폴리올레핀층이 상기 제2 전극측에 구비되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
  22. 청구항 19에 있어서, 상기 제2 봉지층 상에 상기 유기 발광 소자와 외부 전원을 연결하는 외부 단자 탭을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
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