KR200257245Y1 - 유기 전계발광소자 - Google Patents

Abstract

본 고안은 유기 전계발광소자의 수명 연장을 위한 인캡슐레이션 공정시, 기판과 패키징판과의 접촉부분의 형상을 변형시켜 그 효과를 극대화하기 위한 유기 전계발광소자에 관한 것으로서, 발광층 양단에 양극 및 음극을 포함하는 기판과, 상기 기판에 대향하는 패키징판과, 상기 기판과 패키징판을 합착시키기 위해 기판 가장자리에 게재된 봉지제로 구성된 유기 전계발광소자에 있어서, 상기 봉지제가 접촉하는 기판면 또는 패키징판면에 요철이 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

유기 전계발광소자{Organic Electroluminescence Display Device}

본 고안은 전계발광소자(Electroluminescence Display Device ; 이하, ELD라 함)에 관한 것으로 특히, 유기 전계발광소자의 수명을 연장시키기 위한 흡습제가 구비된 유기 전계발광소자에 관한 것이다.

최근들어, 평판표시장치에 대한 연구가 활발한데, 그 중에서 각광받고 있는 것으로 LCD(Liquid Crystal Displays), FED(Feild Emission Displays),ELD(Electroluminescence Device), PDP(Plasma Display Panels) 등이 있다.

이 중, 현재 PCS(personal communication service)를 비롯한 개인 정보 단말기, 노트북, TV 등의 경우 액정표시소자가 널리 사용되고 있으나 시야각이 좁고 응답속도가 느리다는 문제때문에, 자발광의 유기 전계발광소자가 주목받고 있다.

유기 전계발광소자는 유기 EL층 양단에 형성된 음극 및 양극에 전계를 가하여 유기 EL층 내에 전자와 정공을 주입 및 전달시켜 서로 결합하게 함으로써, 이때의 결합 에너지에 의해 발광되는 전계발광(EL;electroluminescence) 현상을 이용한 것이다. 즉, 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 여기상태(excite state)로부터 기저상태(ground state)로 떨어지면서 발광한다.

이러한, 유기 전계발광소자는 응답속도가 빠르고 휘도가 우수하며 박막화로 인한 저전압 구동을 실현시킬 수 있을 뿐만 아니라, 가시영역의 모든 색상을 구현할 수 있어 현대인의 다양한 기호에 맞출 수 있는 장점이 있다. 또한, 플라스틱과 같이 휠 수 있는(flexble) 투명기판 위에도 소자를 형성할 수 있다.

또한, PDP에 비해 저전압에서 구동할 수 있고, 전력 소비가 비교적 적으며, 녹색, 적색, 청색의 3가지 색을 쉽게 구현할 수 있기 때문에 차세대 평판디스플레이에 적합한 소자이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술의 유기 전계발광소자를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래기술에 의한 유기 전계발광소자의 단면도이다.

일반적으로, 유기 전계발광소자는 도 1에서와 같이, 투명기판(1) 상에 형성된 투명전극인 양극(2)과, 상기 양극(2) 상부에 형성된 유기 EL층(10)과, 상기 유기 EL층(10) 상에 형성된 음극(8)과, 상기 음극(8) 상부에서 상기 투명기판(1)에 대향하도록 합착된 패키징판(packaging plate)으로 구성된다.

이 때, 상기 유기 EL층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층의 적층막으로 이루어진다.

이러한 소자의 양극(2) 및 음극(8)에 전계를 인가하면 음극(8)으로부터 전자가 유기 EL층(10)으로 주입되고, 양극(2)으로부터 정공이 유기 EL층(10)으로 주입된다.

유기 EL층(10)에 주입된 전자와 정공은 전계하에서 유기 EL층으로 이동하다가 서로 결합하여 엑시톤(exciton)을 형성하고, 엑시톤의 여기상태에 있던 전자가 기저상태로 천이되면서 가시광 영역의 빛을 내게 된다.

하지만, 상기 유기 전계발광소자는 다양한 장점에도 불구하고, 수명이 짧다는 단점이 있다.

즉, 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층은 유기물을 재료로 하고, 음극은 일함수(work function)가 낮은 금속을 사용하는데, 이러한 물질들은 산소 및 수분에 취약한 특성을 가진다. 따라서, 소자를 장시간 구동할 경우, 유기물과 음극 물질이 소자 내부 혹은 외부로부터 유입된 산소 및 수분과 반응하여 열화되고 결국, 소자의 수명이 떨어진다.

이상과 같이, 유기물 재료와 음극 물질이 내습성 및 내산화성이 낮아서 디스플레이의 동작에 열화를 발생시키고, 이러한 열화는 흑점(dark spot)이라 불리는비발광영역을 생성시킨다. 시간이 지남에 따라 흑점 영역은 주위로 확산되어 결국, 소자 전체가 발광되지 않게 된다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 수분 및 산소에 최대한 노출되지 않도록 인캡슐레이션(encapsulation)이라는 공정을 수행하는데, 이 공정은 캐니스터, 유리 재질의 패키징판(packaging plate)(11)을 제작하여 그 내부에 반투과성막(13)으로 흡습제(12)를 고정시킨 뒤, 질소(N2), 아른곤(Ar) 등의 비활성 기체 분위기 하에서 봉지제(14)를 매개로 투명기판(1)과 패키징판(11)을 합착하는 기술이다.

이 때, 흡습제(12)는 산화바륨(BaO), 탄산칼슘(CaCO3), 산화칼슘(CaO), 산화인(P₂O_5),제올라이트(zeolite), 실리카겔(silicagel), 알루미나(alumina) 등으로 수분과 접촉하여 화학반응에 의해 수분을 제거하는 역할을 하고, 상기 봉지제(14)는 에폭시 수지 등의 접착제로서 투명기판(1)과 패키징판(11)을 밀봉하는 역할을 한다.

하지만, 상기 흡습제의 경우 수분 제거 효과에 한계가 있고, 봉지제의 경우에도 유기 고분자 물질이기 때문에 외부로부터의 수분 차단기능을 완벽하게 수행하지 못한다.

특히, 기판과 패키징판의 표면이 평탄하므로, 봉지제와의 접합면을 따라 수분 및 산소가 쉽게 침투되고, 봉지제와의 접착력도 상대적으로 약화된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 봉지제가 개재될 패키징판 및 기판의 표면에 요철 구비함으로써 수분 및 산소 침투를 최대한 억제하여 소자의 수명을 연장시키는 유기 전계발광소자를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 유기 전계발광소자의 단면도.

도 2는 본 고안에 따른 유기 전계발광소자의 단면도.

도 3 내지 도 5는 본 고안의 실시예를 설명하기 위한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명

101 : 투명기판 102 : 양극

108 : 음극 110 : 유기 EL층

111 : 패키징판 112 : 흡습제

114 : 봉지제

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 유기 전계발광소자는 발광층 양단에 양극 및 음극을 포함하는 기판과, 상기 기판에 대향하는 패키징판과, 상기 기판과 패키징판을 합착시키기 위해 기판 가장자리에 게재된 봉지제로 구성된 유기 전계발광소자에 있어서, 상기 봉지제가 접촉하는 기판면 또는 패키징판면에 요철이 구비된 것을 특징으로 한다.

즉, 본 고안은 봉지제가 개재될 패키징판 및 기판의 표면에 요철을 두어서 표면적 증가에 의한 봉지제와의 접착력을 향상시키고 또한, 소자 열화의 직접적인 원인인 수분 및 산소의 침투도 최대한으로 억제하는 것을 기술적 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 의한 유기 전계발광소자를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 따른 유기 전계발광소자의 단면도이고, 도 3 내지 도 5는 본 고안의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

본 고안에 의한 유기 전계발광소자는 도 2에서와 같이, 투명기판(101) 상에 형성된 양극(102)과, 상기 양극(102) 상부에서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층이 적층되어 형성된 유기 EL층(110)과, 상기 유기 EL층(110) 상에 형성된 음극(108)과, 봉지제(114)를 매개로 상기 음극(108) 상부에서 상기 투명기판(110)에 대향 합착된 패키징 판(packaging plate)(111)으로 구성된다. 여기서, 상기 봉지제(114)가 접촉하는 투명기판(101) 및 패키징판(108)에는 요철이 있기 때문에 봉지제의 접착성이 향상되는 것은 물론, 소자 내부로의 수분, 산소 침투가 억제된다.

요철의 형상은 다양하게 제작가능하며, 도 3 및 도 4에서와 같이, 패키징판(111)에 요철을 두어 봉지제(114)를 형성할 수 있고, 도 5에서와 같이, 투명기판(101) 및 패키징판(114) 모두에 요철 두어 봉지제(114)를 형성할 수도 있다.

이 때, 요철 형상은 물리적인 가공법을 사용하여 형성하거나 산소 등의 가스로 표면 처리하여 형성한다.

제작과정을 통해 살펴보면, 먼저 투명기판(101) 상에 투명한 도전 물질인 ITO(indium tin oxide, In2O3+SnO2)를 증착하고 패터닝하여 양극(102)을 형성하고, 상기 양극(102) 상에 코퍼프탈로시아닌(copper(Ⅱ) phthalocyanine)과 N,N-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidine을 30nm, 50nm의 두께를 가지도록 차례로 형성하여 정공주입층 및 정공수송층을 형성한 뒤, 상기 정공수송층 상에 R,G,B에 해당되는 발광층을 선택적으로 형성한다. 다음, 상기 발광층 상에 Alq3(tris(8-hydroxyquinolate)aluminium), 리튬산화물(LiO2)을 40nm, 25nm 두께를 가지도록 차례로 증착하여 전자수송층 및 전자주입층을 형성하고, 상기 전자주입층 상에 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 크롬(Cr) 등의 금속 또는 합금을 100nm 두께로 진공 증착하고 패터닝하여 음극(108)을 형성한다.

이후, 요철 가공된 패키징판(111) 가장자리에 봉지제(114)를 빈틈없이 형성한 뒤, 질소, 아르곤 등의 비활성 기체로 밀폐된 곳에서 일반적인 인캡슐레이션(encapsulation) 방법에 따라 상기 패키징판(111)과 투명기판(101)을 대향 합착한다. 따라서, 투명기판(101)과 패키징 판(111) 사이에 비활성 기체가 채워진다.

이 때, 상기 패키징판(111) 내면에는 소자 내의 수분을 제거하기 위한 흡습제(112)가 종이 또는 테프론 등의 반투과성막(113)에 의해 부착되어 있다.

한편, 상기 투명기판(111)으로서, 봉지제와 접촉될 기판의 가장자리에 요철을 가지는 것을 사용해도 된다.(도 5참고)

상기와 같은 본 고안의 유기 전계발광소자는 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 봉지제가 개재될 패키징판 또는 기판의 표면에 요철을 구비함으로써 표면적 증가에 의한 봉지제와의 접착력을 향상시킬 수 있고 또한, 소자 열화의 직접적인 원인인 수분 및 산소의 침투도 최대한으로 억제할 수 있다.

이로써, 소자의 수명 연장이 가능해지고 결국, 신뢰성이 향상된다.

Claims (1)

1. 발광층 양단에 양극 및 음극을 포함하는 기판과, 상기 기판에 대향하는 패키징판과, 상기 기판과 패키징판을 합착시키기 위해 기판 가장자리에 게재된 봉지제로 구성된 유기 전계발광소자에 있어서,

   상기 봉지제가 접촉하는 기판면 또는 패키징판면에 요철이 구비된 것을 특징으로 하는 유기 전계발광소자.