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WO2012005540A2 - 유기 발광 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

유기 발광 소자 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2012005540A2
WO2012005540A2 PCT/KR2011/005013 KR2011005013W WO2012005540A2 WO 2012005540 A2 WO2012005540 A2 WO 2012005540A2 KR 2011005013 W KR2011005013 W KR 2011005013W WO 2012005540 A2 WO2012005540 A2 WO 2012005540A2
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WO
WIPO (PCT)
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electrode
organic light
light emitting
emitting device
forming
Prior art date
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PCT/KR2011/005013
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English (en)
French (fr)
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WO2012005540A3 (ko
Inventor
이정형
김정범
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LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
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Publication date
Application filed by LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
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Priority to US13/808,876 priority patent/US9099671B2/en
Priority to JP2013518280A priority patent/JP2013531345A/ja
Priority to CN201180042950.5A priority patent/CN103081159B/zh
Publication of WO2012005540A2 publication Critical patent/WO2012005540A2/ko
Publication of WO2012005540A3 publication Critical patent/WO2012005540A3/ko
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    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/60—Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes

Definitions

  • the present invention relates to an excellent organic light emitting device and a method of manufacturing the same that can ensure the luminance uniformity and stability of the device by minimizing the voltage drop of the transparent electrode layer.
  • the organic light emitting device is composed of two opposite electrodes and a thin film of organic material having a multilayer semiconductor property therebetween.
  • the organic light emitting device having such a configuration uses a phenomenon of converting electrical energy into light energy using an organic material, that is, an organic light emitting phenomenon.
  • an organic light emitting phenomenon Specifically, in the structure in which the organic material layer is positioned between the anode and the cathode, when a voltage is applied between the two electrodes, holes are injected into the organic material and electrons are injected into the cathode. When the injected holes and electrons meet, excitons are formed, and when the excitons fall back to the ground, they shine.
  • the organic light emitting device As described above, light generated in the organic material layer is emitted through the light transmitting electrode, and the organic light emitting device may be classified into top emission, bottom emission, and double emission.
  • the organic light emitting device may be classified into top emission, bottom emission, and double emission.
  • one of the two electrodes In the case of the front emission or the bottom emission type, one of the two electrodes must be a light transmissive electrode, and in the case of the double emission type, both electrodes must be the light transmissive electrode.
  • the device In order to use an organic light emitting device as an illumination, the device must be driven at a high brightness unlike a conventional color display, and maintain a constant luminance like a conventional lighting. In order to sufficiently improve the luminance of the organic light emitting device, light emission should be performed in a large area, and in order to emit light in such a large area, a high driving current should be used. In addition, in order to maintain a constant brightness in a large area, such a high current must be uniformly injected into the device of a large area.
  • a metal oxide having a large work function is mainly used as an anode material of an organic light emitting diode.
  • metal oxides are not relatively high in electrical conductivity. Therefore, when such a metal oxide is used in an organic EL or LCD having a small display area, there is no problem.
  • a large voltage drop due to a high current causes a current to emit light. Since it is not evenly injected into the surface, light emission of the device does not occur uniformly. For example, light emission may occur only near a portion of the electrode electrically connected to the driving circuit, and light emission may occur in the remaining areas, or light emission may not occur.
  • the cathode material of the organic light emitting device mainly a metal having a small work function or an alloy thereof is used.
  • a metal may have high electrical conductivity of the material itself, but if the thin film is formed into a thin film when the transparency of the electrode is required due to the characteristics of the organic light emitting device, the electrical conductivity decreases. Therefore, even in this case, since the current is not evenly injected into the light emitting surface, light emission of the device may not occur uniformly.
  • reducing the resistance of the electrode can be usefully used in the manufacture of passive matrix display devices as well as large area organic light emitting devices.
  • Passive drives do not require an amorphous or poly-silicon transistor back plate, such as an active matrix, resulting in very low manufacturing costs.
  • passively driven organic EL displays have various problems, so active-driven organic EL displays are emerging as commercial candidates rather than passively driven organic EL displays.
  • One of the main problems of the passively driven organic EL display is to manufacture an electrode having excellent light transmittance and electrical conductivity for the manufacture of the passively driven organic EL display element, but due to the large resistance of the electrode currently used, If the display size is increased, the voltage drop at the electrode is severe and it is difficult to implement the display image.
  • An object of the present invention is to provide an organic light emitting device having an auxiliary electrode which can be formed in a simple process and to ensure the luminance uniformity and stability of the device by minimizing the voltage drop of the transparent electrode layer and a method of manufacturing the same.
  • It provides a method of manufacturing an organic light emitting device comprising a.
  • the present invention provides an organic light emitting device, characterized in that the manufacturing method according to the above.
  • the present invention is an organic light emitting device comprising a substrate, a first electrode, an organic material layer and a second electrode,
  • An auxiliary electrode electrically connected to the first electrode
  • An organic light emitting device is provided between the second electrode and the auxiliary electrode, the encapsulation thin film.
  • the organic light emitting device according to the present invention can solve the problem of voltage drop and the resulting luminance unbalance due to the longitudinal electrode resistance in the transparent electrode.
  • the organic light emitting device according to the present invention can form an auxiliary electrode on the first electrode, it is possible to form a more excellent transparent electrode.
  • FIG. 1 is a view showing an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • 3 to 6 are views showing a method of manufacturing an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • an organic light emitting device has a structure in which two electrodes having a large area face each other and an organic material layer emitting light by current is formed therebetween.
  • the current is applied at the edge of the electrode and flows toward the center of the electrode to pass through the organic material and exit to the opposite electrode.
  • a voltage drop occurs in proportion to the resistance of the electrode as current flows from the edge of the electrode to the center. do.
  • the resistance of the electrode consumes energy as much as the voltage drop occurs, thereby reducing the energy efficiency of the organic light emitting device.
  • an organic light emitting device needs a design to minimize such a problem.
  • the organic light emitting device has a structure in which two transparent electrodes or a transparent electrode and a metal electrode face each other.
  • the problem of voltage drop at the electrode described above becomes a problem on the transparent electrode side with relatively high sheet resistance.
  • Indium tin oxide (ITO) or the like is used as the transparent electrode, and the sheet resistance value of the transparent electrode including the ITO is about 10 to 30 kW / ⁇ , and the sheet resistance of the metal electrode manufactured by depositing 100 nm of Al or the like. The difference is about 100 times higher than the value of 0.3 ⁇ / ⁇ .
  • a method of forming a metal auxiliary electrode on the transparent electrode is generally used.
  • a fine metal electrode should be formed. For this purpose, a photolithography method is used.
  • a metal electrode layer is also deposited on the metal auxiliary electrode together with an organic material layer, wherein an insulating layer is further formed thereon when the metal auxiliary electrode is formed due to a risk of short circuit between the metal auxiliary electrode and the metal electrode on the transparent electrode.
  • the present invention is to provide an organic light emitting device that can secure the luminance uniformity and stability of the device by minimizing the voltage drop of the transparent electrode layer without forming an extremely fine auxiliary electrode.
  • a method of manufacturing an organic light emitting diode includes 1) forming a spacer pattern on a first electrode formed on a substrate, 2) forming an organic material layer and a second electrode, and 3) encapsulation. After forming the thin film, etching at least a portion of the encapsulation thin film to expose a first electrode, and 4) forming an auxiliary electrode electrically connected to the exposed first electrode of step 3). do.
  • step 1) is a step of forming a spacer pattern on the first electrode formed on the substrate.
  • the substrate of step 1) may be used without limitation what is known in the art, more specifically a glass substrate, a plastic substrate and the like, but is not limited thereto.
  • the first electrode of step 1) is a metal, conductive metal oxide, alloys, etc. on the substrate by using a physical vapor deposition (PVD) method such as sputtering or e-beam evaporation It can be formed by depositing.
  • PVD physical vapor deposition
  • the first electrode of step 1) more preferably includes a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO), IZO, ZnO, SnO 2 , but is not limited thereto.
  • ITO indium tin oxide
  • IZO IZO
  • ZnO ZnO
  • SnO 2 SnO 2
  • the step 1) may further include forming an insulating layer pattern on the substrate.
  • the insulating layer pattern may serve as pixel division in a large area organic light emitting device, and may be formed using materials and methods known in the art.
  • the spacer pattern of step 1) may be formed using materials and methods known in the art.
  • the spacer pattern may serve as a partition wall, a supporter, etc. in the organic light emitting diode, and may form a contact hole for forming an auxiliary electrode electrically connected to the first electrode by etching a portion of the spacer pattern after formation. Can be.
  • step 2) is a step of forming an organic material layer and a second electrode.
  • the organic material layer and the second electrode may be formed over the entire upper region of the first electrode and the spacer of the step 1).
  • Specific materials and forming methods of the organic material layer and the second electrode of step 2) are not particularly limited, and materials and forming methods well known in the art may be used.
  • the second electrode may be a metal electrode. More specifically, the second electrode may include at least one of Al, Ca, Mg, Ag, and the like, but is not limited thereto.
  • the organic material layer of the organic light emitting device according to the present invention is a solvent process such as spin coating, dip coating, doctor blading, screen printing, inkjet printing or thermal transfer method using various polymer materials. Thereby making it possible to produce fewer layers.
  • the organic material layer according to the present invention may include a light emitting layer, and may have a laminated structure including at least one selected from a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
  • a material capable of forming the hole injection layer is preferably a material having a large work function so as to facilitate hole injection into the organic material layer.
  • hole injection materials include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, gold or alloys thereof, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO).
  • the material capable of forming the electron injection layer is preferably a material having a small work function to facilitate electron injection into the organic material layer.
  • electron injecting materials include metals such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin, and lead, or alloys thereof, such as multilayers such as LiF / Al or LiO 2 / Al. Structural materials and the like, and the same material as the hole injection electrode material may be used, but is not limited thereto.
  • the light emitting layer may be formed of a material capable of emitting light in the visible region by transporting and combining holes and electrons from the hole transporting layer and the electron transporting layer, respectively.
  • a material having good quantum efficiency with respect to is preferable.
  • Specific examples thereof include 8-hydroxyquinoline aluminum complex (Alq 3 ); Carbazole series compound dimerized styryl compounds BAlq; 10-hydroxybenzo quinoline-metal compound benzoxazole, benzthiazole and benzimidazole-based compound poly (p-phenylenevinylene) (PPV) -based polymer spiro compound polyfluorene, rubrene phosphorescent host CBP [[4,4'-bis (9-carbazolyl) biphenyl]; Etc., but is not limited thereto.
  • Alq 3 8-hydroxyquinoline aluminum complex
  • Carbazole series compound dimerized styryl compounds BAlq 10-hydroxybenzo quinoline-metal compound benzoxazole, benzthiazole and benzimidazole-based compound poly (p-phenylenevinylene) (PPV) -based polymer spiro compound polyfluorene, rubrene phosphorescent host CBP [[4,4'-bis
  • the light emitting material may further include a phosphorescent dopant or a fluorescent dopant to improve fluorescence or phosphorescent properties.
  • a phosphorescent dopant include ir (ppy) (3) (fac tris (2-phenylpyridine) iridium) or F2Irpic [iridium (III) bis (4,6-di-fluorophenyl-pyridinato-N, C2) picolinate] Etc.
  • the fluorescent dopant those known in the art may be used.
  • a material capable of forming the electron transport layer is a material capable of injecting electrons well from the electron injection layer and transferring the electrons to the light emitting layer.
  • Specific examples include, but are not limited to, complex organic radical compounds hydroxyflavone-metal complexes including Al complex Alq 3 of 8-hydroxyquinoline.
  • step 3) is after forming an encapsulation thin film, and etching at least a portion of the encapsulation thin film to expose the first electrode. That is, in step 3), after encapsulating the entire region with a thin film, the thin film may be etched to form a contact hole that may contact the first electrode.
  • the etching of the thin film may use laser etching or the like, but is not limited thereto.
  • step 4) is a step of forming an auxiliary electrode electrically connected to the exposed first electrode of step 3).
  • the auxiliary electrode is for improving the resistance of the first electrode, and the auxiliary electrode may be formed by depositing at least one selected from the group consisting of a conductive sealant and a metal. More specifically, the auxiliary electrode may include Cr, Mo, Al, Cu, alloys thereof, and the like, but is not limited thereto.
  • an auxiliary electrode that can be electrically connected to the first electrode can be formed by depositing a conductive sealant or a metal on the encapsulation thin film and the contact hole.
  • the first electrode may be a transparent electrode
  • the second electrode may be a metal electrode, but is not limited thereto.
  • FIGS. 1 and 2 An organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIGS. 3 to 6 a method of manufacturing an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention is shown in FIGS. 3 to 6.
  • a method of manufacturing an organic light emitting diode includes: 1) forming a spacer 50 pattern on a first electrode 20 formed on a substrate 10. 2) forming the organic layer 30 and the second electrode 40, 3) forming the encapsulation thin film 60, and then etching at least a portion of the encapsulation thin film 60 to form a first electrode (20) exposing, and 4) forming an auxiliary electrode 70 electrically connected to the exposed first electrode 20 of step 3).
  • the present invention provides an organic light emitting device characterized in that the manufacturing method according to the organic light emitting device.
  • the organic light emitting device according to the present invention can be more preferably applied to the organic light emitting device for illumination.
  • the present invention is an organic light emitting device comprising a substrate, a first electrode, an organic material layer and a second electrode, comprising a spacer pattern on the first electrode, the auxiliary is electrically connected to the first electrode It includes an electrode, and provides an organic light-emitting device comprising an encapsulation thin film between the second electrode and the auxiliary electrode.
  • the first electrode which is a transparent electrode, has low conductivity, and when a large area device is realized, a voltage drop is generated due to the electrode resistance in the longitudinal direction from the first electrode pad terminal to the center of the device, resulting in uneven device brightness. This has been brought about.
  • the organic light emitting device by forming the auxiliary electrode in a specific manner as described above, it is possible to prevent the voltage drop caused by the electrode resistance as described above, thereby preventing the uneven brightness of the device.

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Abstract

본 발명에 따른 유기 발광 소자의 제조방법은 1) 기판 상에 형성된 제1 전극 상에 스페이서(spacer) 패턴을 형성하는 단계, 2) 유기물층 및 제2 전극을 형성하는 단계, 3) 인캡슐레이션 박막을 형성한 후, 상기 인캡슐레이션 박막 중 적어도 일부분을 에칭하여 제1 전극을 노출시키는 단계, 및 4) 상기 3) 단계의 노출된 제1 전극과 전기적으로 연결된 보조 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 투명 전극에서 길이 방향의 전극 저항에 의한 전압 강하 및 이에 따른 소자 휘도 불균형의 문제점을 해결할 수 있다.

Description

유기 발광 소자 및 이의 제조방법
본 발명은 투명 전극층의 전압 하강을 최소화하여 소자의 휘도 균일성 및 안정성을 확보할 수 있는 우수한 유기 발광 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 출원은 2010년 7월 8일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2010-0065710호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
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.
또한, 전극의 저항을 줄이는 것은 대면적 유기 발광 소자뿐만 아니라 수동 구동형(passive matrix) 디스플레이 소자의 제조에도 유용하게 사용될 수 있다. 수동 구동형 디스플레이는 능동 구동형(active matrix)과 같이 비정질 혹은 다결정 실리콘 박막 트랜지스터(amorphous or poly-silicon transistor) 후면 판(back plate)이 필요 없으므로 제조 단가가 매우 저렴하다. 그러나, 현재는 수동 구동형 유기 EL 디스플레이가 여러 가지 문제를 가지고 있으므로, 수동 구동형 유기 EL 디스플레이보다는 능동 구동형 유기 EL 디스플레이가 상용화 후보로 떠오르고 있다. 수동 구동형 유기 EL 디스플레이의 주요한 문제의 하나는, 수동 구동형 유기 EL 디스플레이 소자의 제조에는 우수한 광 투과성 및 전기 전도도를 갖는 전극을 제조하는 것이 필수적인 기술이나, 현재 사용되고 있는 전극의 저항이 크고 이로 인하여 디스플레이 크기가 증가하면 전극에서의 전압 강하가 심각하여 디스플레이 영상의 구현이 어렵다는 것이다.
따라서, 유기 발광 소자 분야에서는 전극의 저항을 줄이는 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 투명 전극층의 전압 하강을 최소화하여 소자의 휘도 균일성 및 안정성을 확보하고, 간단한 공정으로 형성가능한 보조 전극을 갖는 유기 발광 소자 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이에 본 발명은,
1) 기판 상에 형성된 제1 전극 상에 스페이서(spacer) 패턴을 형성하는 단계,
2) 유기물층 및 제2 전극을 형성하는 단계,
3) 인캡슐레이션 박막을 형성한 후, 상기 인캡슐레이션 박막 중 적어도 일부분을 에칭하여 제1 전극을 노출시키는 단계, 및
4) 상기 3) 단계의 노출된 제1 전극과 전기적으로 연결된 보조 전극을 형성하는 단계
를 포함하는 유기 발광 소자의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 기판, 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 포함하는 유기 발광 소자에 있어서,
상기 제1 전극 상에 스페이서(spacer) 패턴을 포함하고,
상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 보조 전극을 포함하며,
상기 제2 전극 및 보조 전극 사이에는 인캡슐레이션 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 투명 전극에서 길이 방향의 전극 저항에 의한 전압 강하 및 이에 따른 소자 휘도 불균형의 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 제1 전극 상에 보조 전극을 형성할 수 있으므로, 보다 우수한 투명 전극을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 유기 발광 소자를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 유기 발광 소자를 나타낸 도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 구체예에 따른 유기 발광 소자의 제조방법을 나타낸 도이다.
<도면 부호의 주요 설명>
10: 기판
20: 제1 전극
30: 유기물층
40: 제2 전극
50: 스페이서
60: 인캡슐레이션 박막
70: 보조전극
80: 절연층
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 소자는 두 개의 투명 전극 또는 투명 전극과 금속 전극이 마주보는 구조로 되어 있다. 전술한 전극에서의 전압 하강 문제는 상대적으로 면 저항이 높은 투명 전극 쪽에서 문제가 된다. 상기 투명 전극으로는 ITO(indium tin oxide) 등을 사용하는데, 상기 ITO를 포함하는 투명 전극의 면 저항 값은 10 ~ 30 Ω/□ 수준으로서, Al 등을 100nm 증착하여 제조한 금속 전극의 면 저항 값인 0.3Ω/□ 수준보다 약 100배 가까이 차이가 난다. 상기 투명 전극의 면 저항 값을 낮추기 위하여 금속 보조 전극을 투명 전극 위에 형성하는 방법이 일반적으로 사용되고 있는데, 발광 영역면의 개구율을 떨어뜨리지 않고, 균일하게 면 저항 값을 낮추기 위해서는 미세한 금속 전극을 형성하여야 하고, 이를 위해서는 포토리소그라피법이사용된다.
그러나, 이러한 공정은 공정 비용이 높다는 단점이 있다. 또한, 상기 금속 보조 전극 위로도 유기물층과 함께 금속 전극층도 증착이 되는데, 이 때 투명 전극 위의 금속 보조 전극과 금속 전극과의 합선 위험 때문에 금속 보조 전극을 형성할 때 그 위에 절연층을 추가로 형성해야 하는 문제점도 있다.
이에 본 발명은 극히 미세한 보조 전극을 형성하지 않고도 투명 전극층의 전압 하강을 최소화하여 소자의 휘도 균일성 및 안정성을 확보할 수 있는 유기 발광 소자를 제공하고자 한다.
이에 본 발명에 따른 유기 발광 소자의 제조방법은 1) 기판 상에 형성된 제1 전극 상에 스페이서(spacer) 패턴을 형성하는 단계, 2) 유기물층 및 제2 전극을 형성하는 단계, 3) 인캡슐레이션 박막을 형성한 후, 상기 인캡슐레이션 박막 중 적어도 일부분을 에칭하여 제1 전극을 노출시키는 단계, 및 4) 상기 3) 단계의 노출된 제1 전극과 전기적으로 연결된 보조 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자의 제조방법에 있어서, 상기 1) 단계는 기판 상에 형성된 제1 전극 상에 스페이서(spacer) 패턴을 형성하는 단계이다.
상기 1) 단계의 기판은 당 기술분야에 알려진 것을 제한 없이 이용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 유리 기판, 플라스틱 기판 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 1) 단계의 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.
특히, 상기 1) 단계의 제1 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO, ZnO, SnO2 등의 투명한 전도성 물질을 포함하는 것이 보다 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는 상기 1) 단계에서 기판 상에 절연층 패턴을 형성하는 단계를 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.
본 발명에 있어서, 상기 1) 단계의 스페이서(spacer) 패턴은 당 기술분야에 알려진 재료 및 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 스페이서 패턴은 유기 발광 소자 내 격벽의 역할, 지지체의 역할 등을 수행할 수 있고, 상기 스페이서 패턴 형성 후 일부분을 에칭하여 제1 전극과 전기적으로 연결되는 보조 전극의 형성을 위한 컨택홀을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자의 제조방법에 있어서, 상기 2) 단계는 유기물층 및 제2 전극을 형성하는 단계이다.
상기 2) 단계에서 유기물층 및 제2 전극은 상기 1) 단계의 제1 전극 및 스페이서의 상부 전영역에 걸쳐서 형성될 수 있다.
상기 2) 단계의 유기물층 및 제2 전극의 구체적인 물질, 형성방법은 특별히 제한되는 것은 아니고, 당 기술분야에 널리 알려진 물질 및 형성방법을 이용할 수 있다.
상기 제2 전극은 금속 전극일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 전극은 Al, Ca, Mg, Ag 등을 1종 이상 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자 중 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 따른 유기 발광 소자에 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 따른 유기 발광 소자에 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 따른 유기 발광 소자에 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 따른 유기 발광 소자에 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 발광 소자의 제조방법에 있어서, 상기 3) 단계는 인캡슐레이션 박막을 형성한 후, 상기 인캡슐레이션 박막 중 적어도 일부분을 에칭하여 제1 전극을 노출시키는 단계이다. 즉, 상기 3) 단계에서는 박막으로 전 영역을 인캡슐레이션 한 후, 상기 박막을 에칭하여 상기 제1 전극과 접촉할 수 있는 컨택홀을 형성할 수 있다.
상기 3) 단계에서 박막의 에칭은 레이저 에칭 등을 이용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자의 제조방법에 있어서, 상기 4) 단계는 3) 단계의 노출된 제1 전극과 전기적으로 연결된 보조 전극을 형성하는 단계이다.
상기 보조 전극은 제1 전극의 저항 개선을 위한 것으로서, 상기 보조 전극은 전도성 실란트(sealant) 및 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 증착하여 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 보조 전극은 Cr, Mo, Al, Cu, 이들의 합금 등을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
즉, 상기 상기 4) 단계에서는 인캡슐레이션 박막 및 컨택홀 상에 전도성 실란트(sealant) 또는 금속을 증착함으로써, 제1 전극과 전기적으로 연결될 수 있는 보조 전극을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 발광 소자의 제조방법에 있어서, 상기 제1 전극은 투명 전극이고, 상기 제2 전극은 금속 전극일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
이하, 도면을 통하여 본 발명에 따른 유기 발광 소자를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 도면은 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위가 하기 도면에 의하여 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구체예에 따른 유기 발광 소자를 하기 도 1 및 도 2에 나타내었다.
또한, 본 발명의 일 구체예에 따른 유기 발광 소자의 제조방법을 하기 도 3 내지 도 6에 나타내었다.
도 3 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 발광 소자의 제조방법은 1) 기판(10) 상에 형성된 제1 전극(20) 상에 스페이서(spacer)(50) 패턴을 형성하는 단계, 2) 유기물층(30) 및 제2 전극(40)을 형성하는 단계, 3) 인캡슐레이션 박막(60)을 형성한 후, 상기 인캡슐레이션 박막(60) 중 적어도 일부분을 에칭하여 제1 전극(20)을 노출시키는 단계, 및 4) 상기 3) 단계의 노출된 제1 전극(20)과 전기적으로 연결된 보조 전극(70)을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 유기 발광 소자의 제조방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 조명용 유기 발광 소자에 보다 바람직하게 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판, 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 포함하는 유기 발광 소자에 있어서, 상기 제1 전극 상에 스페이서(spacer) 패턴을 포함하고, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 보조 전극을 포함하며, 상기 제2 전극 및 보조 전극 사이에는 인캡슐레이션 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 제공한다.
특히, 종래의 유기 발광 소자에서는 투명 전극인 제1 전극은 전도도가 낮아 대면적 소자 구현시 제1 전극 패드 단자에서 소자 중심부까지 길이 방향의 전극 저항에 의한 전압 강하가 발생되고, 이에 따라 소자 휘도 불균형이 초래되었다.
그러나, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 상기와 같이 특정한 방법으로 보조 전극을 형성함으로써, 상기와 같은 전극 저항에 의한 전압 강하를 방지할 수 있고, 이에 따라 소자 휘도 불균형 등을 방지할 수 있다.

Claims (15)

1) 기판 상에 형성된 제1 전극 상에 스페이서(spacer) 패턴을 형성하는 단계,
2) 유기물층 및 제2 전극을 형성하는 단계,
3) 인캡슐레이션 박막을 형성한 후, 상기 인캡슐레이션 박막 중 적어도 일부분을 에칭하여 제1 전극을 노출시키는 단계, 및
4) 상기 3) 단계의 노출된 제1 전극과 전기적으로 연결된 보조 전극을 형성하는 단계
를 포함하는 유기 발광 소자의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 1) 단계에서 기판 상에 절연층 패턴을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 1) 단계의 기판은 유리 기판 또는 플라스틱 기판인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 1) 단계에서 제1 전극은 금속, 금속 산화물 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
청구항 4에 있어서, 상기 1) 단계의 제1 전극은 PVD(physical vapor deposition) 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 1) 단계의 제1 전극은 ITO(indium tin oxide), IZO, ZnO 및 SnO2 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 3) 단계의 에칭은 레이저 에칭을 이용하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 4) 단계의 보조 전극은 전도성 실란트(sealant) 및 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
청구항 1에 있어서, 상기 4) 단계의 보조 전극은 Cr, Mo, Al, Cu 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항의 유기 발광 소자의 제조방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
청구항 10에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 조명용 유기 발광 소자인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
기판, 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 포함하는 유기 발광 소자에 있어서,
상기 제1 전극 상에 스페이서(spacer) 패턴을 포함하고,
상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 보조 전극을 포함하며,
상기 제2 전극 및 보조 전극 사이에는 인캡슐레이션 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
청구항 12에 있어서, 상기 제1 전극은 금속, 금속 산화물 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
청구항 12에 있어서, 상기 보조 전극은 전도성 실란트(sealant) 및 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
청구항 12에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 조명용 유기 발광 소자인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
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