KR20130135184A - 유기 발광 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 발광 소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 기판; 상기 기판 상에 구비된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 구비된 유기물층; 상기 유기물층 상에 구비되고, 서로 이격된 2 이상의 금속층을 포함하는 제2 전극 패턴; 및 상기 제2 전극 패턴의 상부면과 상기 서로 이격된 금속층 간의 사이 영역 전체에 구비된 퓨즈층(fuse layer)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 출원은 2012년 5월 31일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2012-0058923호의 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.
일반적으로 유기 발광 소자의 양극 물질로는 주로 일함수가 큰 금속 산화물이 사용된다. 그러나, 금속 산화물은 전기 전도도가 비교적 높지 않다. 따라서, 이와 같은 금속 산화물이 표시 면적이 작은 유기 EL이나 LCD에 사용되는 경우에는 문제점이 없으나, 조명 기기에 사용하기 위한 대면적 유기 EL에 사용되는 경우에는 높은 전류에 의한 전압 강하가 커서 전류가 발광면에 고르게 주입되지 않으므로 소자의 발광이 균일하게 일어나지 않는다. 예컨대, 전극을 구동 회로와 전기적으로 결선시킨 부분의 근처에서만 발광을 하고, 나머지 영역에서는 약한 발광이 일어나거나 발광이 일어나지 않을 수 있다.
한편, 유기 발광 소자의 음극 물질로는 주로 일함수가 작은 금속 또는 이들의 합금이 사용된다. 이와 같은 금속은 물질 자체의 전기 전도도는 높을 수 있으나, 유기 발광 소자의 특성상 전극의 투명성이 요구되는 경우에 박막으로 형성된다면 전기 전도도가 감소한다. 따라서, 이와 같은 경우에도 전류가 발광면에 고르게 주입되지 않으므로 소자의 발광이 균일하게 일어나지 않을 수 있다.
따라서, 유기 발광 소자를 조명 기기로 사용하기 위해서는 전극의 저항을 줄여 넓은 면적의 소자에서 고휘도의 발광이 균일하게 일어나도록 하는 것이 필요하다.
본 발명은 대면적의 유기 발광 소자에 있어서, 유기 발광 소자 내에 퓨즈(fuse)를 구비시킴으로써 발광 영역 중 일부분에 전기적 단락이 발생하는 경우에 규정 값 이상의 과도한 전류가 계속 흐르지 못하게 자동적으로 차단할 수 있는 유기 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이에 본 발명은,
기판;
상기 기판 상에 구비된 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 구비된 유기물층;
상기 유기물층 상에 구비되고, 서로 이격된 2 이상의 금속층을 포함하는 제2 전극 패턴; 및
상기 제2 전극 패턴의 상부면과 상기 서로 이격된 금속층 간의 사이 영역 전체에 구비된 퓨즈층(fuse layer)
을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은,
기판;
상기 기판 상에 구비된 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 구비된 유기물층; 및
상기 유기물층 상에 구비된 제2 전극을 포함하고,
상기 제2 전극의 적어도 일부 영역의 두께는 나머지 영역의 두께와 상이한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은,
기판;
상기 기판 상에 구비된 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 구비된 유기물층;
상기 유기물층 상에 구비되고, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 제2 전극 패턴; 및
상기 제2 전극 패턴의 상부면과 상기 제2 전극 패턴 간의 사이 영역 전체에 구비된 퓨즈층(fuse layer)을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
R1 내지 R6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원자, 니트릴(-CN), 니트로(-NO2), 술포닐(-SO2R), 술폭사이드(-SOR), 술폰아미드(-SO2NR), 술포네이트(-SO3R), 트리플루오로메틸(-CF3), 에스테르(-COOR), 아미드(-CONHR 또는 -CONRR'), 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C12 알콕시, 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C1-C12의 알킬, 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C2-C12의 알케닐치환 또는 비치환된 방향족 또는 비방향족의 헤테로 고리, 치환 또는 비치환된 아릴, 치환 또는 비치환된 모노- 또는 디-아릴아민, 또는 치환 또는 비치환된 아랄킬아민이고, 상기 R 및 R'는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C60의 알킬, 치환 또는 비치환된 아릴, 또는 치환 또는 비치환된 5-7원 헤테로 고리이다.
또한, 본 발명은 상기 유기 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 유기 발광 소자를 포함하는 조명 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은,
1) 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
2) 상기 제1 전극 상에 구비된 유기물층을 형성하는 단계;
3) 상기 유기물층 상에 서로 이격된 2 이상의 금속층을 형성하는 단계; 및
4) 상기 금속층의 상부면과 상기 서로 이격된 금속층 간의 사이 영역 전체에 퓨즈층(fuse layer)을 형성하는 단계
를 포함하는 유기 발광 소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 제2 전극 상에 퓨즈층을 포함함으로써, 특정한 유기 발광 유닛에 과전류가 발생되는 경우에 상기 제2 전극과 퓨즈(fuse) 층이 접하는 부분이 자동적으로 단절되어 전체 유기 발광 소자가 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일구체예로서, 퓨즈층을 포함하는 유기 발광 소자의 수직단면도를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 일구체예로서, 퓨즈층을 포함하는 유기 발광 소자의 평면도를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 3은 유기 발광 소자의 일부분이 전기적으로 단락된 형상을 나타낸 도이다.
<도면의 주요 부호의 설명>
10: 제1 전극
20: 유기물층
30: 제2 전극 패턴
40: 퓨즈층
도 2는 본 발명의 일구체예로서, 퓨즈층을 포함하는 유기 발광 소자의 평면도를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 3은 유기 발광 소자의 일부분이 전기적으로 단락된 형상을 나타낸 도이다.
<도면의 주요 부호의 설명>
10: 제1 전극
20: 유기물층
30: 제2 전극 패턴
40: 퓨즈층
이하 본 발명에 대해서 자세히 설명한다.
일반적으로 유기 발광 소자는 넓은 면적을 갖는 2개의 전극이 서로 마주보고 있으며 그 사이에 전류에 의해 빛을 발광하는 유기물층이 형성되어 있는 구조를 갖는다. 상기 전극의 테두리 부분에서 전류가 인가되어 전극의 중심부 쪽으로 흐르면서 유기물을 통과하여 마주보고 있는 전극으로 빠져나가게 되며, 이 때 전극의 테두리 부분에서 중심부로 전류가 흐르면서 전극의 저항에 비례하게 전압 하강이 발생한다. 이러한 전극의 저항에 의하여 전압 하강이 발생한 만큼 에너지를 소모하게 되어 유기 발광 소자의 에너지 효율을 저하시키게 된다.
또한, 상기 2개의 전극 사이에 형성되는 전기장이 달라지게 되므로, 전극 위치에 따라 유기물의 발광량이 달라지게 되는데, 이러한 위치에 따른 밝기의 차이는 외관상으로도 좋지 않을 뿐 아니라, 소자의 안정성에도 좋지 않은 영향을 주게 된다. 따라서, 유기 발광 소자에서는 이러한 문제를 최소화하기 위한 설계가 필요하다.
유기 발광 소자에 사용되는 투명 전극은 투명하여 빛을 투과할 수 있는 장점이 있는 반면에 금속 전극에 비해서는 전기저항이 매우 높다. 따라서, 유기 발광 소자를 대면적으로 구현하고자 할 때 투명 전극의 높은 전기저항으로 인해 넓은 발광 면적 내의 전압분포가 고르지 않게 되며 이에 따라 고른 휘도의 발광을 대면적으로 얻기에 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 일반적으로 사용하는 방법은 투명 전극의 아래 혹은 위에 금속을 이용하는 보조전극을 설치하는 것이다. 금속 보조전극은 투명성을 담보하기 위하여 가능한 한 가늘게 격자모양으로 만들며 넓은 면적에 있어서 고른 전압분포를 얻으면서도 투명성을 높이기 위해 격자의 주기는 가능한 한 넓히는 방법을 사용하고 있다. 그러나, 격자모양의 금속 보조전극을 사용하는 방법은 공정의 복잡성이 증가하는 문제뿐 만이 아니라, 투명전극 위에 보조전극이 형성된 경우에 보조전극의 높이 때문에 그 위에 구성해야 하는 유기물을 고르게 적층하는데 있어서 공정상의 어려움이 발생하는 문제를 안고 있다.
또한, 다수의 유기 발광 픽셀을 포함하는 대면적의 유기 발광 소자에 있어서, 다수의 유기 발광 픽셀 중 일부분의 유기 발광 픽셀에 과전류가 흐르게 되어 전기적 단락 등의 불량이 발생하는 경우에는 대면적의 유기 발광 소자 전체에 불량이 발생된다는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 대면적의 유기 발광 소자에 있어서, 유기 발광 소자 내에 퓨즈(fuse)를 구비시킴으로써 발광 영역 중 일부분에 전기적 단락이 발생하는 경우에 규정 값 이상의 과도한 전류가 계속 흐르지 못하게 자동적으로 차단할 수 있는 유기 발광 소자를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는, 기판; 상기 기판 상에 구비된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 구비된 유기물층; 상기 유기물층 상에 구비되고, 서로 이격된 2 이상의 금속층을 포함하는 제2 전극 패턴; 및 상기 제2 전극 패턴의 상부면과 상기 서로 이격된 금속층 간의 사이 영역 전체에 구비된 퓨즈층(fuse layer)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 금속층은 Al, Ag, Ca, Mg, Au, Mo, Ir, Cr, Ti, Pd, 이들의 합금 등을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 제2 전극 패턴의 금속층 간의 간격은 10 ~ 300㎛ 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 퓨즈층은 금속층보다 녹는점이 낮은 금속을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 퓨즈층은 금속층의 재료와 동일한 재료를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 퓨즈층은 Al, Ca, Mg, Ag, 인듐 등을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 퓨즈층이 금속층의 재료와 동일한 재료를 포함하는 경우에는 퓨즈층의 두께를 금속층보다 얇게 형성함으로써 과전류 발생시 퓨즈층 부분이 단락될 수 있도록 설계할 수 있다.
상기 퓨즈층은 섀도우 마스크를 이용하고 증착공정을 통하여, 제2 전극 패턴의 금속층을 커버하는 형태로 형성될 수 있다. 상기 퓨즈층의 두께는 10 ~ 100nm 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 전극 패턴의 금속층과 상기 퓨즈층의 두께 차이는 10 ~ 100nm 일 수 있다. 상기 두께 차이가 10nm 미만인 경우에는 제2 전극 패턴 간의 전기적 연결이 불안정할 수 있다.
상기 금속층은 Al을 포함하고, 상기 퓨즈층은 Al, Ag, Ca, Mg 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 제2 전극 패턴의 금속층은 Ag를 포함하고, 상기 퓨즈층은 Ca를 포함하는 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 퓨즈층의 적어도 일부는 상기 유기물층과 접촉하는 구조의 형태일 수 있다. 즉, 상기 서로 이격된 금속층 간의 사이 영역에 구비되는 퓨즈층 중 적어도 일부는 상기 유기물층과 접촉하는 구조일 수 있다.
또한, 상기 퓨즈층의 표면 형태는 평면 형태뿐만 아니라, 곡면, 요철 등과 같은 형태를 포함할 수 있다. 상기 퓨즈층은 패턴된 제2 전극의 상부면과 서로 이격된 금속층 간의 사이 영역 전체에 구비되고, 패턴된 제2 전극을 전기적으로 연결시키는 역할을 수행한다.
또한, 상기 퓨즈층의 적어도 일부는 서로 전기적으로 단락된 형태의 구조를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 대면적 유기 발광 소자에서 일부의 유기 발광 유닛에 쇼트 발생 등으로 인하여 불량이 발생하는 경우에도, 불량이 발생한 유기 발광 유닛을 제외한 다른 유기 발광 유닛은 정상적으로 작동할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시상태에 따른 유기 발광 소자는, 기판; 상기 기판 상에 구비된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 구비된 유기물층; 및 상기 유기물층 상에 구비된 제2 전극을 포함하고, 상기 제2 전극의 적어도 일부 영역의 두께는 나머지 영역의 두께와 상이한 것을 특징으로 한다.
상기 제2 전극에서 상대적으로 두께가 얇은 영역은, 전술한 바와 같은 퓨즈층의 역할을 수행할 수 있다.
상기 제2 전극에서 상대적으로 두께가 얇은 영역과 나머지 영역 간의 두께 차이는 10 ~ 100nm 일 수 있다. 상기 두께 차이가 10nm 미만인 경우에는 제2 전극 패턴 간의 전기적 연결이 불안정할 수 있다.
상기 제2 전극은 Al, Ag, Ca, Mg, Au, Mo, Ir, Cr, Ti, Pd, 이들의 합금 등을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 다른 실시상태에 따른 유기 발광 소자는, 기판; 상기 기판 상에 구비된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 구비된 유기물층; 상기 유기물층 상에 구비되고, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 제2 전극 패턴; 및 상기 제2 전극 패턴의 상부면과 상기 제2 전극 패턴 간의 사이 영역 전체에 구비된 퓨즈층(fuse layer)을 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-6의 화합물로 예시될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
[화학식 1-1]
[화학식 1-2]
[화학식 1-3]
[화학식 1-4]
[화학식 1-5]
[화학식 1-6]
상기 화학식 1의 다른 예들이나, 합성방법 및 다양한 특징들은 미국 특허 출원 제2002-0158242호, 미국 특허 제6,436,559호 및 미국 특허 제4,780,536호에 기재되어 있으며, 이들 문헌의 내용은 모두 본 명세서에 포함된다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 기판은 당 기술분야에 알려진 것을 제한 없이 이용할 수 있다. 보다 구체적으로는 유리, SiO2, 실리콘 웨이퍼 등과 같은 하드한 기판 또는 PET(polyethylene terephthalate), PC(Polycarbonate), PI(polyimide), PEN(polyethylene naphthalate), COP(cycloolefin polymer) 등과 같은 필름 기판을 이용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 제1 전극은 투명 전극일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO, ZnO, SnO2 등의 투명한 전도성 물질을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전극은 스퍼터링(sputtering) 이나 전자빔 증발(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical vapor deposition) 방법을 이용하여, 기판 상에 금속, 전도성을 가지는 금속 산화물, 이들의 합금 등을 증착시켜 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 제1 전극 상에 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 증착하여 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 보조전극은 Cr, Mo, Al, Cu, 이들의 합금 등을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 조명용 유기 발광 소자에 적용될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 제2 전극 상에 퓨즈층을 포함함으로써, 특정한 유기 발광 유닛에 과전류가 발생되는 경우에 상기 제2 전극과 퓨즈층이 접하는 부분이 자동적으로 단절되어 전체 유기 발광 소자가 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기와 같이 특정한 유기 발광 유닛에 과전류가 발생되어 전기적으로 단락되는 경우에, 추가의 증착공정을 이용하여 제2 전극, 퓨즈층 등을 재형성할 수 있으므로, 유기 발광 소자의 불량을 보다 용이하게 수리할 수 있는 특성이 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 상기 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용한 증착법 뿐만 아니라, 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.
상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는 적층 구조일 수 있다.
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.
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.
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.
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.
또한, 상기 유기물층은 유기물층 내에 금속이 도핑된 형태일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 상기 기판 상에 절연층 패턴을 추가로 포함할 수 있다. 상기 절연층 패턴은 대면적의 유기 발광 소자에 있어서 화소 구분의 역할을 수행할 수 있고, 당 기술분야에 알려진 재료 및 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 제조방법의 일구체예는 1) 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계, 2) 상기 제1 전극 상에 유기물층을 형성하는 단계, 3) 상기 유기물층 상에 서로 이격된 2 이상의 금속층을 형성하는 단계, 및 4) 상기 금속층의 상부면과 상기 서로 이격된 금속층 간의 사이 영역 전체에 퓨즈층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자의 제조방법에 있어서, 상기 퓨즈층은 금속층보다 녹는점이 낮은 금속을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 퓨즈층은 Al, Ca, Mg, Ag, 인듐 등을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 금속층 및 퓨즈층은 동일한 재료를 포함할 수 있다.
이하 도면을 통하여 본 발명을 더 자세히 설명한다.
하기 도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일구체예에 따른 유기 발광 소자를 나타낸 것이다.
보다 구체적으로, 하기 도 1은 제1 전극(10), 유기물층(20), 제2 전극 패턴(30) 및 퓨즈층(40)을 포함하는 유기 발광 소자의 수직단면도를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 제1 전극(10), 유기물층(20), 제2 전극 패턴(30) 및 퓨즈층(40)을 포함하는 유기 발광 소자의 평면도를 개략적으로 나타낸 도이다.
도 3은 유기 발광 소자의 일부분이 전기적으로 단락된 형상을 나타낸 도이다.
종래에는 도 3과 같은 대면적 유기 발광 소자 내의 일부분에 불량이 발생하는 경우에도 전체 유기 발광 소자를 사용할 수 없었으나, 본 발명에서는 제2 전극 상에 퓨즈층을 포함함으로써 과전류 발생 시에 특정한 유기 발광 픽셀만을 전기적 단락시킬 수 있으므로, 전체 유기 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 불량이 발생한 유기 발광 픽셀에 추가의 증착공정을 이용하여 제2 전극, 퓨즈층 등을 재형성할 수 있으므로, 유기 발광 소자의 불량을 보다 용이하게 수리할 수 있는 특성이 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 광추출 구조를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 상기 기판과 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.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 제2 전극 상에 퓨즈(fuse) 층을 포함함으로써, 특정한 유기 발광 유닛에 과전류가 발생되는 경우에 상기 제2 전극과 퓨즈(fuse) 층이 접하는 부분이 자동적으로 단절되어 전체 유기 발광 소자가 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.
Claims (26)
- 기판;
상기 기판 상에 구비된 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 구비된 유기물층;
상기 유기물층 상에 구비되고, 서로 이격된 2 이상의 금속층을 포함하는 제2 전극 패턴; 및
상기 제2 전극 패턴의 상부면과 상기 서로 이격된 금속층 간의 사이 영역 전체에 구비된 퓨즈층(fuse layer)
을 포함하는 유기 발광 소자. - 청구항 1에 있어서, 상기 금속층은 Al, Ag, Ca, Mg, Au, Mo, Ir, Cr, Ti, Pd 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서, 상기 퓨즈층은 상기 금속층보다 녹는점이 낮은 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서, 상기 금속층 및 퓨즈층은 동일한 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 청구항 4에 있어서, 상기 퓨즈층의 두께는 금속층의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서, 상기 금속층과 상기 퓨즈층의 두께 차이는 10 ~ 100nm인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서, 상기 퓨즈층은 Al, Ag, Ca, Mg 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서, 상기 금속층은 Ag를 포함하고, 상기 퓨즈층은 Ca를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서, 상기 퓨즈층의 적어도 일부는 상기 유기물층과 접하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 청구항 1에 있어서, 상기 퓨즈층의 적어도 일부는 서로 전기적으로 단락된 형태의 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 기판;
상기 기판 상에 구비된 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 구비된 유기물층; 및
상기 유기물층 상에 구비된 제2 전극을 포함하고,
상기 제2 전극의 적어도 일부 영역의 두께는 나머지 영역의 두께와 상이한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자. - 청구항 11에 있어서, 상기 제2 전극은 Al, Ag, Ca, Mg, Au, Mo, Ir, Cr, Ti, Pd 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 청구항 11에 있어서, 상기 제2 전극에서 상대적으로 두께가 얇은 영역과 나머지 영역 간의 두께 차이는 10 ~ 100nm인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 기판;
상기 기판 상에 구비된 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 구비된 유기물층;
상기 유기물층 상에 구비되고, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 제2 전극 패턴; 및
상기 제2 전극 패턴의 상부면과 상기 제2 전극 패턴 간의 사이 영역 전체에 구비된 퓨즈층(fuse layer)
을 포함하는 유기 발광 소자:
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
R1 내지 R6은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원자, 니트릴(-CN), 니트로(-NO2), 술포닐(-SO2R), 술폭사이드(-SOR), 술폰아미드(-SO2NR), 술포네이트(-SO3R), 트리플루오로메틸(-CF3), 에스테르(-COOR), 아미드(-CONHR 또는 -CONRR'), 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄의 C1-C12 알콕시, 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C1-C12의 알킬, 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C2-C12의 알케닐치환 또는 비치환된 방향족 또는 비방향족의 헤테로 고리, 치환 또는 비치환된 아릴, 치환 또는 비치환된 모노- 또는 디-아릴아민, 또는 치환 또는 비치환된 아랄킬아민이고, 상기 R 및 R'는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C60의 알킬, 치환 또는 비치환된 아릴, 또는 치환 또는 비치환된 5-7원 헤테로 고리이다. - 청구항 1, 11 및 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 유리, SiO2, 실리콘 웨이퍼, PET(polyethylene terephthalate), PC(Polycarbonate), PI(polyimide), PEN(polyethylene naphthalate) 및 COP(cycloolefin polymer)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 청구항 1, 11 및 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO, ZnO, 및 SnO2 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 청구항 1, 11 및 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전극 상에 보조전극을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 청구항 17에 있어서, 상기 보조전극은 Cr, Mo, Al, Cu 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 청구항 1, 11 및 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판과 제1 전극 사이에 내부 광추출층을 추가로 포함하거나, 상기 기판에서 제1 전극이 구비된 면의 반대면에 외부 광추출층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 청구항 1, 11 및 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 플랙서블(flexible) 유기 발광 소자인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 청구항 1, 11 및 14 중 어느 한 항의 유기 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치.
- 청구항 1, 11 및 14 중 어느 한 항의 유기 발광 소자를 포함하는 조명 장치.
- 1) 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
2) 상기 제1 전극 상에 구비된 유기물층을 형성하는 단계;
3) 상기 유기물층 상에 서로 이격된 2 이상의 금속층을 형성하는 단계; 및
4) 상기 금속층의 상부면과 상기 서로 이격된 금속층 간의 사이 영역 전체에 퓨즈층(fuse layer)을 형성하는 단계
를 포함하는 유기 발광 소자의 제조방법. - 청구항 23에 있어서, 상기 퓨즈층은 상기 금속층보다 녹는점이 낮은 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
- 청구항 23에 있어서, 상기 금속층 및 퓨즈층은 동일한 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
- 청구항 23에 있어서, 상기 퓨즈층은 Al, Ag, Ca, Mg 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| A107 | Divisional application of patent | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL NUMBER: 2015101007558; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20151221 Effective date: 20170821 |