KR101001994B1 - 유기 전계발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수명을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 기판 상에 형성되는 유기전계발광어레이와; 상기 기판과 실런트에 의해 합착되어 상기 유기전계발광어레이를 감싸는 패키징 판과; 상기 패키징 판에서 상기 유기전계발광어레이와의 대향면에 형성되어 수분 및 산소를 흡수하는 덴드리머 화합물층을 구비하고; 상기 덴드리머 화합물층은 아미드계 물질의 작용기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
도 1은 종래의 유기 전계발광소자를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 유기 전계발광소자의 발광원리를 설명하기 위한 다이어 그램이다.
도 3은 봉지공정을 거친 유기발광층내에 잔존하는 산소 및 수분 등에 의해 발광효율이 저하됨을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 유기전계발광소자를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 5에 도시된 유기발광소자의 제1 전극, 유기 발광층 및 제2 전극을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 6a는 아미드계 작용기를 나타내는 도면이고, 도 6b는 덴드리머 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 시간에 따른 산소 및 수분 등의 불순물 흡착정도를 나타내는 실험 결과이다.
도 8은 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12,112 : 기판 16,116 : 제1 전극
18,118 : 유기 발광층 20,120 : 제2 전극
28,128 : 패키징판 22,122 : 게터(getter)
25,125 : 반투막 18,118 : 실런트
본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 특히, 수명을 향상시킬 수 있는 유기 전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근들어, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 "LCD"라 함), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : 이하 PDP"라 함) 및 일렉트로 루미네센스(Electro-luminescence:이하 "EL "이라 함)소자 등이 있다. 이와 같은 평판표시장치의 표시품질을 높이고 대화면화를 시도하는 연구들이 활발히 진행되고 있다.
이들 중 PDP는 구조와 제조공정이 단순하기 때문에 경박 단소하면서도 대화 면화에 가장 유리한 표시장치로 주목받고 있지만 발광효율과 휘도가 낮고 소비전력이 큰 단점이 있다. 이에 비하여, 스위칭 소자로 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 적용된 액티브 매트릭스 LCD는 반도체공정을 이용하기 때문에 대화면화에 어렵고 백라이트 유닛으로 인하여 소비전력이 큰 단점이 있고, 편광필터, 프리즘시트, 확산판 등의 광학소자들에 의해 광손실이 많고 시야각이 좁은 특성이 있다.
이에 비하여, EL소자는 발광층의 재료에 따라 무기EL소자와 유기EL소자로 대별되며 스스로 발광하는 자발광소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 무기EL소자는 유기EL소자에 비하여 전력소모가 크고 고휘도를 얻을 수 없으며 R, G, B의 다양한 색을 발광시킬 수 없다. 반면에, 유기EL소자는 수십 볼트의 낮은 직류 전압에서 구동됨과 아울러, 빠른 응답속도를 가지고, 고휘도를 얻을 수 있으며 R, G, B의 다양한 색을 발광시킬 수 있어 차세대 평판 디스플레이소자에 적합하다.
이러한 유기EL소자를 구동하는 방식은 수동 매트릭스형(passive matrix type)과 능동 매트릭스형(active matrix type)으로 나눌 수 있다.
상기 수동 매트릭스형 유기EL소자는 그 구성이 단순하여 제조방법 또한 단순 하나 높은 소비전력과 표시소자의 대면적화에 어려움이 있으며, 배선의 수가 증가하면 할 수록 개구율이 저하되는 단점이 있다.
반면 능동 매트릭스형 유기EL소자는 높은 발광효율과 고 화질을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 능동 매트릭스형 유기EL소자의 구성을 개략적으로 설명한다.
도 1에 도시된 유기EL소자는 투명한 기판(12)의 상부에 박막트랜지스터(T)어레이부(14)와, 상기 박막트랜지스터 어레이부(14)의 상부에 제 1 전극(16)과 유기 발광층(18)과 제 2 전극(20)이 구성된다.
이때, 상기 유기 발광층(18)은 적(R),녹(G),청(B)의 컬러를 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 상기 각 화소(P)마다 적,녹,청색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다.
이러한, 유기EL소자는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 전극(16)과 제2 전극(20) 사이에 전압이 인가되면, 제2 전극(20)으로부터 발생된 전자는 전자 주입층(18a) 및 전자 수송층(18b)을 통해 발광층(18c) 쪽으로 이동된다, 또한, 제1 전극(16)으로 부터 발생된 정공은 정공 주입층(18d) 및 정공 수송층(18d)을 통해 발광층(18c) 쪽으로 이동한다. 이에 따라, 발광층(18c)에서는 전자 수송층(18b)과 정공 수송층(18d)으로부터 공급되어진 전자와 정공이 충돌하여 재결합함으로써 빛이 발생하게 되고, 이 빛은 제1 전극(16)을 통해 외부로 방출되어 화상이 표시되게 된다.
이러한 유기EL소자에는 수분 및 산소에 쉽게 열화되는 특성을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 봉지(Encapsulation) 공정이 실시됨으로써 유기EL어레이(10)가 형성된 기판(12)과 패키징 판(28)이 실런트(26)를 통해 합착된다.
패키징판(20)은 EL소자의 발광시 발생하는 열을 방출함과 아울러 외력이나 대기중의 산소 및 수분으로부터 유기EL어레이(10)를 보호하게 된다.
게터(getter)(22)는 패키징 판(28)의 일부가 식각된 후 식각된 부분에 채워지고 반투막(25)에 의해 고정된다. 이러한, 게터(getter)(22)는 무기산화물 즉, 수분과 반응하여 수산기(OH)를 형성하는 산화칼슘(Cao) 및 산화바륨(BaO)등이 충진되어 있다. 여기서, 반투막(25)은 수분 및 산소 등이 드나들도록 테프론, 폴리에스테르, 종이 등의 재료가 이용된다.
이와 같은 패키징 판(28)과 기판(12)이 합착됨으로써 캡슐화된 유기EL소자가 완성된다.
그러나, 이와 같은 봉지 공정을 실시함에도 불구하고 캡슐 내에 소량의 수분 및 산소가 잔존함으로써 유기EL소자 수명이 저하되는 문제가 발생된다.
이를 구체적으로 설명하면, 봉지공정에 제거되지 않은 소량의 수분 및 산소는 제2 전극(20)과 유기 발광층(18) 사이에 집중적으로 모이게 된다. 즉, 계면에너지의 급격한 차이를 보이는 유기물인 유기발광층(18)과 금속인 제2 전극(20)이 접촉되는 영역에 산소 및 수분이 집중하게 됨으로써 제2 전극(20)의 금속 물질 예를 들어, Al(알루미늄) 등과 산소(O2)가 반응하여 알루미늄산화막(Al2O3) 등이 형성된다. 또한, 산소 및 수분 등은 발광층 내의 유기물 등과 반응하여 페난트렌(phenanthrene)등의 불순물을 형성시킴으로써 유기 발광층(18)내의 분자 구조를 변형시키는 등 발광층의 특성 및 수명을 저하시킨다.
이러한, 산화막 및 불순물에 의해 전자 및 정공의 이동이 제한됨으로써 발광층(18c)에서의 정공과 전자의 재결합률 저하되어 도 3에 도시된 바와 같이 시간(T1<T2<T3)에 따라 발광효율이 저하됨과 아울러 산화막 및 불순물에 의한 유기 발광층(18)이 손상됨으로써 수명이 저하된다.
따라서, 본 발명의 목적은 수명을 향상시킬 수 있는 유기 전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유기 전계발광소자는 기판 상에 형성되는 유기전계발광어레이와; 상기 기판과 실런트에 의해 합착되어 상기 유기전계발광어레이를 감싸는 패키징 판과; 상기 패키징 판에서 상기 유기전계발광어레이와의 대향면에 형성되어 수분 및 산소를 흡수하는 덴드리머 화합물층을 구비하고; 상기 덴드리머 화합물층은 아미드계 물질의 작용기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 덴드리머 화합물층은 상기 유기전계발광어레이와 대향하는 패키징 판 전체에 형성된 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 패키징 판에 형성된 홈에 위치하여 상기 산소 및 수분을 제거하는 게터와; 상기 수분 및 산소가 상기 게터로 이동되도록 함과 동시에 상기 게터를 고정시키는 반투막을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 게터는 산화칼슘(CaO) 및 산화바륨(BaO) 적어도 어느 하나가 포함된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기전계발광 소자의 제조방법은 기판 상에 유기전계발광어레이를 형성하는 단계와; 상기 유기발광어레이을 보호하기 위한 패키징 판을 마련하는 단계와; 상기 패키징 판 상에 산소 및 수분을 흡수하는 덴드리머 화합물층을 형성하는 단계와; 상기 덴드리머 화합물층이 형성된 패키징 판과 상기 기판을 실런트를 이용하여 합착하는 단계를 포함하고; 상기 덴드리머 화합물층은 아미드계 물질의 작용기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 패키징 판에 형성되는 홈에 상기 산소 및 수분을 제거하는 게터를 형성하는 단계와; 상기 수분 및 산소가 상기 게터로 이동되도록함과 동시에 상기 게터를 고정시키는 반투막을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 게터는 산화칼슘(Cao) 및 산화바륨(BaO) 적어도 어느 하나가 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 패키징 판(128)이 부착된 유기EL소자를 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 유기EL소자는 투명한 기판(112)의 상부에 박막트랜지스터(T) 어레이부(114)와, 상기 박막트랜지스터(T) 어레이부(114)의 상부에 제 1 전극(116)과 유기 발광층(118)과 제 2 전극(120)을 포함하는 유기EL어레이(110)로 구성된다.
이때, 상기 유기 발광층(118)은 적(R),녹(G),청(B)의 컬러를 표현하게 되는데, 일반적인 방법으로는 상기 각 화소(P)마다 적,녹,청색을 발광하는 별도의 유기물질을 패턴하여 사용한다.
이러한, 유기EL소자의 유기EL어레이(110)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 전극(116) 및 제2 전극(120)과, 제1 전극(116)과 제2 전극(120) 사이에 형성된 유기 발광층(118)을 포함하고, 유기 발광층(110)에는 전자주입층(118a), 전자 수송층(118b), 발광층(118c), 정공 수송층(118d), 정공 주입층(118e)이 구비한다.
유기EL소자는 제1 전극(116)과 제2 전극(120) 사이에 전압이 인가되면, 제2 전극(120)으로부터 발생된 전자는 전자 주입층(118a) 및 전자 수송층(118b)을 통해 발광층(118c) 쪽으로 이동된다, 또한, 제1 전극(116)으로 부터 발생된 정공은 정공 주입층(118d) 및 정공 수송층(118d)을 통해 발광층(118c) 쪽으로 이동한다. 이에 따라, 발광층(118c)에서는 전자 수송층(118b)과 정공 수송층(118d)으로부터 공급되어진 전자와 정공이 충돌하여 재결합함으로써 빛이 발생하게 되고, 이 빛은 제1 전극(116)을 통해 외부로 방출되어 화상이 표시되게 된다.
이러한 유기EL어레이(110)가 형성된 기판(112)과 패키징 판(128)은 실런트(126)를 통해 합착된다.
패키징판(128)에는 패키징 판(128)의 일부가 식각된 후 식각된 부분에 채워지는 게터(getter)(122)와, 상기 게터(getter)(122)를 고정시키는 반투막(125)과, 상기 패키징 판(128) 전면에 형성됨과 아울러 상기 게터(getter)(122)와 패키징 판(128) 사이에 위치하는 흡습층(140)을 구비한다.
패키징 판(128)은 EL소자의 발광시 발생하는 열을 방출함과 아울러 외력이나 대기중의 산소 및 수분으로부터 유기EL어레이(110)를 보호하게 된다.
게터(getter)(122)는 무기산화물 즉, 수분과 반응하여 수산기(OH)를 형성하는 산화칼슘(Cao) 및 산화바륨(BaO) 등이 충진되어 산소 및 수분 등을 흡수한다.
반투막(125)은 수분 및 산소 등이 드나들도록 테프론, 폴리에스테르, 종이 등의 재료가 이용된다.
흡습층(140)은 도 6a에 도시된 형태의 아미드계 작용기를 갖는 덴드리머(dendrimer) 분자구조를 갖는 화합물로 이루어진 박막으로써 도 6b에 도시된 바와 같이 덴드리머 분자구조 내의 공극으로 수분(H2O) 및 산소(O2) 등을 흡수할 수 있게 된다. 이로써, 봉지공정에 의해 제거되지 않은 소량의 수분(H2O) 및 산소(O2) 등이 흡습층(140)에 의해 흡수됨으로써 유기 발광층(118)의 손상이 방지됨으로써 수명이 향상된다.
보다 상세히 설명하면, 덴드리머 화합물은 국제특허공보 제WO 97/39041, 공개번호 01-010125, 03-0009201 등에 공지된 바와 같이 통상적으로 SP3 - 하이브리드화 탄소원자를 비교적 높은 함량으로 포함하며 배열자유도가 높다. 또한 데드리머 구조는 SP3 - 탄소가 풍부한 케이지형 화합물(예를 들면, 아다만탄 및 이의 유도체, 사이클로덱스트린 등)로부터 제조되거나 포르피린 또는 프탈로시아닌 또는 이의 유도체를 포함할 수 있다. 이러한, 덴드리머 구조는 그 내부에 다수의 공극(또는 나노스폰즈(nanosponse))를 포함으로써 불순물 등을 선택적으로 흡수할 수 있다. 또한, 덴드리머 구조는 도 7에 도시된 실험 결과와 같이 시간에 따른 산소 및 수분 등의 불순물의 흡착능력이 향상됨을 알 수 있다.
이러한 구조를 갖는 거대분자에 아미드계 물질이 작용기로 결합된 형태의 화합물인 흡습층(140)을 패키징 판(128) 전면에 형성한다. 이에 따라, 종래 대비 봉지공정 및 게터(122)에 의해 제거되지 않고 잔존하는 소자내부의 산소 및 수분 등의 불순물이 덴드리머 분자 구조를 갖는 흡습층(140)에 의해 흡수됨으로써 발광층(118)의 손상이 방지되는 등 소자의 수명이 향상된다.
아울러, 불순물이 제거됨으로써 전자 및 정공의 재결합률이 증가함으로써 발광효율이 향상된다.
이와 같은 유기전계발광소자의 제조방법을 도 8에 도시된 순서도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기판(112) 상에 박막 트랜지스 어레이부(T) 및 유기EL어레이(110)를 형성한다.(S2)
이어서, 별도의 공정에 의해 홈이 형성된 패키징 판(128)을 마련한다.(S4) 이후, 덴드리머 분자에 아미드계 작용기가 결합된 화합물을 페이스트화 하여 인쇄 방식 또는 코팅방식 등을 이용하여 패키징 판(140)의 일면에 박막의 흡습층(140)을 형성한다. 한편, 흡습층(140)은 별도의 공정에 의해 박막 형태로 제조되어 점착제를 통해 패키징 판(128)에 접착될 수 도 있다.(S6)
흡습층(140)이 형성된 패키징 판(128)의 홈에 디스펜서 등의 방식을 이용하여 케터분말이 도포된 후 자외선 등에 의해 경화됨으로써 케터(122)가 형성된다. 여기서, 게터물질은 산화칼슘(Cao) 및 산화바륨(BaO) 등이 이용될 수 있다. 이후, 게터(122)를 고정시키기 위한 반투막(125)이 부착된다.(S8) 이와 같이, 흡습층(140) 및 게터(122)가 형성된 패키징 판(128)과 유기EL어레이(110)가 형서된 기판(112)이 실런트(126)에 의해 합착된다.(S10)
이와 같이, 본 발명에 따른 유기전계발광소자 및 그 제조방법은 패키징 판(128)의 전면에 덴드리머(dendrimer) 화합물로 이루어진 흡습층(140)이 형성된다. 이러한, 흡습층(140)은 아미드계의 작용기와 결합됨과 아울러 덴드리머 분자 구조의 공극내로 봉지공정 및 케터에 의해 제거되는 않는 수분(H2O) 및 산소(O2)등을 흡수할 수 있게 된다. 이로써, 종래의 산소 및 수분 등에 의한 유기 발광층(118)의 손상이 방지됨으로써 소자의 수명이 향상된다. 아울러, 불순물이 제거됨으로써 전자 및 정공의 재결합률이 증가함으로써 발광효율이 향상된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계발광소자 및 그 제조방법은 패키 징 판의 전면에 아미드계 작용기를 갖는 덴드리머 화합물로 이루어진 흡습층이 형성된다. 이로한, 흡습층의 덴드리머 화합물 내의 공극으로 봉지공정 및 케터에 의해 제거되는 않는 수분 및 산소 등이 흡수된다. 이로써, 종래의 산소 및 수분 등에 의한 유기 발광층의 손상이 방지됨으로써 수명이 향상된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
Claims (9)
- 기판 상에 형성되는 유기전계발광어레이와;상기 기판과 실런트에 의해 합착되어 상기 유기전계발광어레이를 감싸는 패키징 판과;상기 패키징 판에서 상기 유기전계발광어레이와의 대향면에 형성되어 수분 및 산소를 흡수하는 덴드리머 화합물층을 구비하고;상기 덴드리머 화합물층은 아미드계 물질의 작용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 덴드리머 화합물층은 상기 유기전계발광어레이와 대향하는 패키징 판 전체에 형성된 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 패키징 판에 형성된 홈에 위치하여 상기 산소 및 수분을 제거하는 게터와;상기 수분 및 산소가 상기 게터로 이동되도록 함과 동시에 상기 게터를 고정시키는 반투막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 4 항에 있어서,상기 게터는 산화칼슘(CaO) 및 산화바륨(BaO) 적어도 어느 하나가 포함된 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 기판 상에 유기전계발광어레이를 형성하는 단계와;상기 유기발광어레이을 보호하기 위한 패키징 판을 마련하는 단계와;상기 패키징 판 상에 산소 및 수분을 흡수하는 덴드리머 화합물층을 형성하는 단계와;상기 덴드리머 화합물층이 형성된 패키징 판과 상기 기판을 실런트를 이용하여 합착하는 단계를 포함하고;상기 덴드리머 화합물층은 아미드계 물질의 작용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
- 삭제
- 제 6 항에 있어서,상기 패키징 판에 형성되는 홈에 상기 산소 및 수분을 제거하는 게터를 형성 하는 단계와;상기 수분 및 산소가 상기 게터로 이동되도록함과 동시에 상기 게터를 고정시키는 반투막을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 게터는 산화칼슘(Cao) 및 산화바륨(BaO) 적어도 어느 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
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