KR20030001156A - 다중 쉴드 커버 플레이트를 가진 유기 전계발광 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판표시소자 기술에 관한 것으로, 특히, 유기 전계발광 소자(Organic Electroluminescence device)에 관한 것이며, 더 자세히는 다중 쉴드 커버 플레이트를 가진 유기 전계발광 소자에 관한 것이다. 본 발명은 외부 불순물 침투를 효과적으로 방지할 수 있는 유기 전계발광 소자를 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명은 유기 전계발광 소자로 외부 불순물이 침투하는 것을 방지하기 위한 쉴드 커버 플레이트를 다중으로 구성하는 기술이다. 즉, 소자부를 둘러싸는 쉴드 커버 플레이트 뿐만 아니라, 쉴드 커버 플레이트를 둘러싸는 쉴드 커버 플레이트를 더 추가하였다. 한편, 쉴드 커버 플레이트 사이의 공간에는 대기압보다 높은 압력으로 비활성 가스를 충진하였다.

Description

다중 쉴드 커버 플레이트를 가진 유기 전계발광 소자{Organic electroluminescence device having multiple sheild cover plate}

본 발명은 평판표시소자 기술에 관한 것으로, 특히, 유기 전계발광 소자(organic electroluminescence device)에 관한 것이며, 더 자세히는 다중 쉴드 커버 플레이트를 가진 유기 전계발광 소자에 관한 것이다.

다가오는 21세기는 고도의 정보화 사회가 될것으로 예상되며, 이에 따라 언제 어디에서나 많은 정보를 손쉽고 빠르게 얻을 필요성이 갈수록 절실해지기 때문에 멀티미디어용 고성능 평판표시소자의 중요성이 커지고 있다. 특히, 통신 및 컴퓨터에 관련한 반도체와 표시소자 등의 소재개발과 관련된 기술이 관건이 되고 있으며, 이에 현재 상용되고 있는 여러 표시소자들의 성능을 보강하고, 천연색 표시 소자로서의 응용면에서 주목 받고 있는 소자 중의 하나가 유기 전계발광 소자(Electroluminescence device, EL)이다. 기존의 표시소자인 액정표시소자(LCD)와 음극선관(CRT) 등과 다른 특성을 가지는 유기 EL은 21세기 상용화를 앞두고 활발히 연구되어지고 있으며, LCD 백-라이트(back-light)와 도트-매트릭스 디스플레이 패널(dot-matrix display panel)에의 응용성 등으로 각종 분야에 실용화가 기대되는 차세대 소자이다. 1986년 코닥(Kodak)사에 의해 개발된 단분자 박막 전계발광 소자도 이러한 새로운 평판 표시 소자로서 최근 전 세계적으로 활발한 연구가 진행되고 있으며, 유기 고분자도 1990년에 캠브리지 대학의 프린드(Friend) 교수팀에 의해 처음 개발된 이후 급속한 발전을 이루어 단분자 박막 전계발광 소자와 비슷한 수준의 성능을 보이고 있다.

전자(electron)와 정공(hole)이 반도체(semiconductor) 안에서 전자-정공쌍(electron-hole pair)을 만들거나 캐리어(carrier)들이 좀 더 높은 불순물 레벨(impurity level)로 여기된 후 다시 그들의 바닥상태(equilibrium state)로 떨어지는 과정을 통해 물질에 의해 빛이 발생하는데, 이처럼 발열을 수반하지 않는 발광(light emission) 현상을 냉광(luminescence, EL)이라고 한다. EL의 과정은 캐리어들의 여기(excitation)를 일으키는 소스(source)에 따라 무기 EL과 유기 EL로 분류된다. 먼저, 무기 EL은 고전계하에서 핫 전자(Hot electron) 성장, 발광중심의 여기, 방사 재결합 등의 특징을 가지며, 분산형 EL, 박막형 EL 등이 이에 속한다. 그리고, 유기 EL은 전자 및 정공 전극으로부터의 주입(injection), 재결합에 의한 여기자의 생성 및 발광 등의 특성을 가지며, 저분자 유기 EL, 고분자 유기 EL 등이 이에 속한다.

첨부된 도면 도 1은 종래기술에 따른 유기 전계발광 소자의 개략적인 구성을 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 유기 전계발광 소자는 투명기판(11) 상에 제1 전극(양극)(12), 유기 전계발광 물질층(13), 제2 전극(음극)(14)이 차례로 적층된 구조를 가진다. 여기서, 유기 전계발광 물질층(13)은 홀주입층, 발광층 및 전자주입층을 포함한다.

유기 전계발광 소자는 제1 전극(12)과 제2 전극(14)에 소정 전압을 인가하여 그 사이에 전계를 형성함으로써, 두 전극층 사이에 개재된 유기 전계발광 물질층(13)에 의해 발광이 이루어지고, 투명기판(11)을 통하여 화상이 구현된다.

상기와 같은 종래의 유기 전계발광 소자는 넓은 시야각, 빠른 응답속도, 저소비전력 등의 뛰어난 장점을 가지는 반면, 수명이 짧다는 단점이 실용화에 큰 걸림돌로 작용하고 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 유기 전계발광 물질을 정제하거나, 유기 전계발광 물질과 전극 사이에 접착력을 향상시키기 위한 접착층을 도입하는 기술에 대한 연구가 진행되어 왔으며, 이러한 연구는 실질적으로 많은 개선을 가져왔다.

한편, 소자의 수명에 큰 영향을 미치는 요소로서 수분, 산소, 미세 분진 등의 외부 불순물을 들 수 있는데, 이들 외부 불순물은 소자 내부로 침투하여 발광 면적의 수축 현상을 유발함으로써 소자의 수명을 단축시킨다.

상기와 같은 외부로부터 불순물 침투를 방지하기 위하여 소자부를 수납하여 외기를 차단하는 쉴드 커버 플레이트(shield cover plate)를 사용하고 있다. 쉴드 커버 플레이트는 주로 무기물로 형성한다.

첨부된 도면 도 2는 쉴드 커버 플레이트를 사용한 종래의 유기 전계발광 소자의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이다.

도 2를 참조하면, 투명기판(11) 상에 제1 전극(양극)(12), 유기 전계발광 물질층(13), 제2 전극(음극)(14)이 차례로 적층된 구조의 소자부가 배치되고, 소자부와 소정 간격을 두고 소자부를 덮는 쉴드 커버 플레이트(17)를 구비한다. 쉴드 커버 플레이트(17)의 내벽에는 흡습재(15)가 부착되어 있으며, 투명기판(11)과는 접착재(16)를 통해 접착된다.

일본 특허공개공보 평9-148066호에 따르면, 금속 산화물, 알칼리금속 산화물, 알칼리토금속 산화물, 황산염, 금속할로겐 화합물 등의 흡습재를 진공증착, 스퍼터링 또는 스핀코팅 등의 방법으로 증착하고, 접착재로 에폭시 수지를 사용하여 쉴드 커버 플레이트를 투명기판과 접착시키는 기술이 제안되었다. 그러나, 에폭시 수지에는 근본적으로 친수성기가 포함되어 있어 오히려 수분 문제를 유발할 우려가 있다.

또한, 이러한 에폭시 수지의 문제점을 고려하여 투명기판과 쉴드 커버 플레이트를 접착하기 위한 접착재로서 낮은 융점을 가지는 Ti, Au 등의 무기 금속을 사용하는 기술이 제안되었다[미국 특허 US5,874,804호 참조].

그러나, 상기와 같은 종래기술은 쉴드 커버 플레이트를 적용하더라도 외부 불순물 침투에 대한 개선 효과가 그다지 크지 않아 유기 전계발광 소자의 수명을 연장시키는데 큰 도움이 되지 못하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 외부 불순물 침투를 효과적으로 방지할 수 있는 유기 전계발광 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 유기 전계발광 소자의 개략적인 구성을 나타낸 단면도

도 2는 쉴드 커버 플레이트를 사용한 종래의 유기 전계발광 소자의 개략적인 구조를 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 2중 쉴드 커버 플레이트를 사용한 유기 전계발광 소자의 개략적인 구조를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

35 : 제1 쉴드 커버 플레이트

36 : 제2 쉴드 커버 플레이트

37a, 37b, 37c : 흡습재

38a, 38b : 접착재

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 투명기판; 상기 투명기판 상에 차례로 적층된 제1 전극, 유기 전계발광 물질층 및 제2 전극을 포함하는 소자부; 일정 간격을 두고 상기 소자부를 둘러싸도록 배치된 제1 쉴드 커버 플레이트; 및 일정 간격을 두고 상기 제1 쉴드 커버 플레이트를 둘러싸도록 배치된 제2 쉴드 커버 플레이트를 구비하는 유기 전계발광 소자가 제공된다.

본 발명은 유기 전계발광 소자로 외부 불순물이 침투하는 것을 방지하기 위한 쉴드 커버 플레이트를 다중으로 구성하는 기술이다. 즉, 소자부를 둘러싸는 쉴드 커버 플레이트 뿐만 아니라, 쉴드 커버 플레이트를 둘러싸는 쉴드 커버 플레이트를 더 추가하였다. 한편, 쉴드 커버 플레이트 사이의 공간에는 대기압보다 높은 압력으로 비활성 가스를 충진하였다.

이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.

첨부된 도면 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 2중 쉴드 커버 플레이트를 사용한 유기 전계발광 소자의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 유기 전계발광 소자는 투명기판(31) 상에 제1 전극(양극)(32), 유기 전계발광 물질층(33), 제2 전극(음극)(34)이 차례로 적층된 구조의 소자부를 구비한다. 여기서, 유기 전계발광 물질층(33)은 홀주입층, 발광층 및 전자주입층을 포함하며, 유기 전계발광 물질의 재질에 따라 홀주입층/전자주입성발광층, 홀주입성발광층/전자주입층 등 그 구조를 다양하게 형성할 수 있다. 또한, 제1 전극(32)으로는 통상적인 ITO(indium tin oxide)를 사용하며, 제2 전극(34) 상부에는 보호층이 마련될 수 있다.

그리고, 상기와 같이 구성된 소자부를 둘러싸서 내부를 밀봉하도록 2중 쉴드 커버 플레이트가 설치된다. 2중 쉴드 커버 플레이트는 일정 간격을 두고 소자부를 둘러싸도록 배치된 제1 쉴드 커버 플레이트(35)와, 일정 간격을 두고 제1 쉴드 커버 플레이트(35)를 둘러싸도록 배치된 제2 쉴드 커버 플레이트(36)로 구성된다.

제1 및 제2 쉴드 커버 플레이트(35, 36)는 각각 접착재(38a, 38b)를 사용하여 투명기판(31)과 접착되며, 그 각각의 내벽에는 흡습재(37a, 37b)가 부착되어 있다.

한편, 제1 및 제2 쉴드 커버 플레이트(35, 36)를 투명기판(31)에 접착하기 위한 접착재(38a, 38b) 사이의 공간에도 흡습재(37c)가 충진되며, 제1 및 제2 쉴드 커버 플레이트(35, 36)가 이루는 공간에는 대기압보다 높은 압력으로 비활성 가스(N₂, Ar, He, Ne 등)가 충진되어 있다.

여기서, 접착재(38a, 38b)로는 에폭시 수지 등의 유기 접착재 또는 In, Au, Ag 등의 무기 금속 접착재를 사용할 수 있으며, 흡습재(37a, 37b, 37c)로는 금속 산화물, 알칼리금속 산화물, 알칼리토금속 산화물, 황산염, 금속할로겐 화합물 등을 사용할 수 있다. 한편, 제2 쉴드 커버 플레이트(36)을 봉착할 때 대기압보다 높은 압력의 비활성 가스 분위기에서 봉착을 수행한다.

상기와 같이 2중 쉴드 커버 플레이트를 형성하는 경우, 2중으로 외부 불순물을 차단함은 물론, 제1 및 제2 쉴드 커버 플레이트 사이에 대기압보다 높은 압력으로 충진된 비활성 가스에 의해 종래기술에 비해 외부 불순물의 침투를 방지하는 효과가 크게 개선된다. 또한, 제1 및 제2 쉴드 커버 플레이트의 접착 부분에 별도의 흡습재를 배치함으로써 수분기 함유의 문제를 가지고 있는 에폭시 수지 등을 접착재로 사용할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

예컨대, 전술한 실시예에서는 이중 쉴드 커버 플레이트를 구성하는 경우를 일례로 들어 설명하였으나, 본 발명은 3개 이상의 쉴드 커버 플레이트를 다중으로 구성하는 경우에도 적용된다.

전술한 본 발명은 외부 불순물의 침투를 방지하여 유기 전계발광 소자의 수명을 연장시키는 한편, 발광 효율의 저하를 억제하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 투명기판;

   상기 투명기판 상에 차례로 적층된 제1 전극, 유기 전계발광 물질층 및 제2 전극을 포함하는 소자부;

   일정 간격을 두고 상기 소자부를 둘러싸도록 배치된 제1 쉴드 커버 플레이트; 및

   일정 간격을 두고 상기 제1 쉴드 커버 플레이트를 둘러싸도록 배치된 제2 쉴드 커버 플레이트

   를 구비하는 유기 전계발광 소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 쉴드 커버 플레이트 각각의 내벽에 배치된 제1 및 제2 흡습부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 쉴드 커버 플레이트 각각을 상기 투명기판에 접착시키기 위한 제1 및 제2 접착부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 접착부재 사이에 배치된 제3 흡습부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 쉴드 커버 플레이트 사이의 공간에는 대기압보다 높은 압력으로 비활성 가스가 충진된 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자.