JP6341999B2 - 有機発光素子およびその製造方法 - Google Patents

Description

本出願は２０１３年９月３０日に韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１３−０１１６１９２号の出願日の利益を主張し、その内容の全ては本明細書に含まれる。
本出願は有機発光素子およびその製造方法に関する。

有機発光素子は、電極の間に形成された発光層に電極を介して正孔と電子を注入し、注入された正孔と電子が励起子をなした後に消滅しながら光を出す素子である。

このような有機発光素子は自発光特性を有しているため、従来の液晶ディスプレイに比べて薄く、消費電力が低く、優れた視野角と高い応答速度を有するという長所がある。また、プラズマディスプレイパネルや無機ＥＬパネルディスプレイに比べて１０Ｖ以下の低い電圧で駆動可能であり、消費電力が低く、色感に優れるという長所がある。それのみならず、有機発光素子は、曲がる特性のあるプラスチック基板を用いて製作することもできる。

また、有機発光素子は受動型方式と能動型方式に分けられる。受動型方式の場合、発光層から生成された光を基板面に発光させる背面発光方式を採択している。その反面、能動型方式において背面発光方式を採択する場合、ＴＦＴに遮られて開口率が下がるようになる。よって、開口率を上げるために基板の反対側に発光させる前面発光方式が求められている。

このような優れた長所を有する有機発光素子の従来の封止方法および封止構造は、第１電極、第２電極および発光層からなる発光体が位置した基板とそれを封止する封止キャップを熱硬化性または光硬化性接着部材を用いて封止することが一般的である。

当技術分野では、封止特性に優れた有機発光素子に対する研究が必要である。

本出願は、
基板、前記基板上に第１電極、有機物層および第２電極が順次積層された有機発光部、および前記有機発光部の外側を密封する封止部を含み、
前記有機発光部および封止部が備えられていない基板上の領域のうち少なくとも一部領域と、前記基板の側面領域のうち少なくとも一部領域上に、保護部が備えられることを特徴とする有機発光素子を提供する。

また、本出願は前記有機発光素子を含む照明装置を提供する。

なお、本出願は前記有機発光素子を含むディスプレイ装置を提供する。

本出願の一実施状態による有機発光素子は、薄膜ガラス基板上の領域のうち有機発光部と封止部が備えられていない領域と、基板の側面領域に保護部を含むことにより、前記薄膜ガラス基板を外部露出から保護することができ、それによって有機発光素子製品の剛性を補強することができる。

従来の有機発光素子を概略的に示す図である。 本出願の一実施状態による有機発光素子を概略的に示す図である。

以下、本発明について詳細に説明する。

ＯＬＥＤ技術中の封止（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）工程はＯＬＥＤの寿命と信頼性を左右する核心技術であり、ＯＬＥＤ材料は水分と酸素に非常にぜい弱な特性上、水分または酸素が浸透すると有機物層および電極の変形誘発、寿命低下といった色々な問題を生じさせる。よって、ＯＬＥＤは外気遮断のための封止工程が絶対的に必要である。

従来の有機発光素子を図１に概略的に示す。従来の有機発光素子においては、ガラス基板上に第１電極、有機物層および第２電極を含む有機発光部が備えられ、有機発光部の外側を密封する封止部を含む。有機発光素子の第１電極および第２電極と外部電源を電気的に接続するためにモジュール（ｍｏｄｕｌｅ）工程を経て、一般的に有機発光部および封止部が備えられていないガラス基板上にフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）が備えられることになる。また、ガラス基板の下部にはＯＣＦ（Ｏｕｔ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｆｉｌｍ）が備えられる。ＯＣＦは拡散フィルム（ｄｉｆｆｕｓｅ ｆｉｌｍ）の一種として、光の全反射条件を緩和して、素子内部から発生した光を効率的に外部に放出されるようにして光効率を増大させる役割を果たすことができる。ＯＣＦは当技術分野で周知の材料を用いることができる。

ＦＰＣＢは作業公差を反映してパッド幅に対比して小さく設計し、ＯＣＦは作業公差を反映してガラス基板の面積より小さく設計する。

従来技術において、有機発光素子のガラス基板として薄膜ガラス基板を用いる場合には、薄膜ガラス基板が外部に露出し、そのために有機発光素子製品の取り扱い時に薄膜ガラス基板が壊れる現象が発生しうる。

よって、本出願では、有機発光素子の基板として薄膜ガラス基板を用いる場合に、薄膜ガラス基板を保護する工程などを研究して本発明を完成するに至った。

本出願の一実施状態による有機発光素子は、基板、基板上に第１電極、有機物層および第２電極が順次積層された有機発光部、および有機発光部の外側を密封する封止部を含み、有機発光部および封止部が備えられていない基板上の領域のうち少なくとも一部領域と、基板の側面領域のうち少なくとも一部領域上に、保護部が備えられることを特徴とする。

本出願において、基板は薄膜ガラス（ｔｈｉｎ ｇｌａｓｓ）基板であってもよい。薄膜ガラス基板の厚さは０．１ｍｍ以下であってもよく、５０〜１００μｍであってもよいが、これらのみに限定されるものではない。

本出願において、有機発光部および封止部が備えられていない基板上の全ての領域と、基板の側面領域の全ての領域上に保護部が備えられることができる。

また、封止部の上部領域および側面領域の全ての領域上に保護部がさらに備えられることができる。

すなわち、有機発光素子の基板および封止部の外側にいずれも保護部が備えられることができる。

本出願において、基板の下部には基板より広い面積を有するＯＣＦがさらに備えられることができる。この時、有機発光素子はＯＣＦ上にＯＣＦより小さい面積を有する基板が備えられる形態の構造を有し、基板が備えられていないＯＣＦの領域上に保護部がさらに備えられることができる。

本出願において、保護部は外部に露出した薄膜ガラス基板を物理的に保護するだけでなく、薄膜ガラス基板に外部の水分、空気などが浸透することを防止するバリアーの役割を果たすことができる。

本出願において、保護部はプラスチックフィルムを含むことができる。プラスチックフィルムはポリイミド、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｅｔｈｅｒ ｋｅｔｏｎｅ）、ＰＡＲ（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ）、ＰＣＯ（ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃｏｌｅｆｉｎ）、ポリノルボルネン（ｐｏｌｙｎｏｒｂｏｒｎｅｎｅ）、ＰＥＳ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｐｈｏｎｅ）およびＣＯＰ（ｃｙｃｌｏｏｌｅｆｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）からなる群から選択されることができるが、これらのみに限定されるものではない。

本出願において、保護部は絶縁層および金属パターン層を含むことができる。また、保護部は、２層の絶縁層と２層の絶縁層の間に備えられた金属パターン層とを含むことができる。

絶縁層はポリイミドを含むことができるが、これのみに限定されるものではない。絶縁層の厚さは１〜５０μｍであってもよく、５〜２０μｍであってもよいが、これらのみに限定されるものではない。

金属パターン層は、有機発光部の内部に外部の水分、空気などが浸透することを防止するバリアーの役割を果たすことができる。

本出願において、第１電極または第２電極は金属パターン層を介して外部電源と電気的に接続されることができる。より具体的には、金属パターン層は第１電極と外部電源を電気的に接続する第１金属パターンを含むことができ、金属パターン層は第２電極と外部電源を電気的に接続する第２金属パターンを含むことができる。また、本出願において、金属層は第１金属パターンおよび第２金属パターンを全て含むことができる。

金属パターン層は絶縁層上に予め裁断された金属パターンをラミネーションするか、絶縁層上に金属層を蒸着して形成した後にパターニングして形成することができる。

金属パターン層の厚さは１〜５０μｍであってもよく、５〜２０μｍであってもよいが、これらのみに限定されるものではない。

金属パターン層は銅、アルミニウム、鉄、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタニウム、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、白金、金、タングステン、タンタル、銀、スズ、鉛などを１種以上含むことができるが、これらのみに限定されるものではない。

本出願において、保護部は、第１電極または第２電極と外部電源を電気的に接続するコンタクトホールを含むことができる。コンタクトホールは当技術分野で周知の方法を利用して形成することができる。また、コンタクトホールは、第１電極または第２電極と外部電源を電気的に接続するために、その内部に導電性ペーストを含むことができる。導電性ペーストはＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｗ、Ｃｏ、Ｐｄおよびこれらの合金から選択された１種以上を含むことができるが、これらのみに限定されるものではない。

本出願において、保護部は、第１電極または第２電極と外部電源を電気的に接続する異方性導電フィルムをさらに含むことができる。異方性導電フィルムは、小さい導電粒子で構成された導電ボールを含む熱硬化性樹脂フィルムを用いることができる。

本出願において、封止部は、有機発光部の外側と接するシーリング層、およびシーリング層上に備えられた金属層を含むことができる。

シーリング層はフェイスシールフィルム（Ｆａｃｅ ｓｅａｌ ｆｉｌｍ）を用いることができる。フェイスシールフィルム（Ｆａｃｅ ｓｅａｌ ｆｉｌｍ）はゲッター（ｇｅｔｔｅｒ）を含む粘着フィルムであってもよい。ゲッターは残留気体を吸収するかその気体と化合物を作る物質であり、粘着フィルム上に含まれて残存する水分または酸素を吸収するか、それと反応して化合物を作れるものであればその種類は特に限定されないが、例えば、活性炭、バリウム、マグネシウム、ジルコニウムおよび赤リンのうち少なくとも１つであってもよい。

また、金属層は銅、アルミニウム、鉄、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタニウム、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、白金、金、タングステン、タンタル、銀、スズ、鉛などを１種以上含むことができるが、これらのみに限定されるものではない。

本出願の一実施状態による有機発光素子を図２に概略的に示す。

本出願において、有機発光部は、アノード、１層以上の有機物層およびカソードを含むことができる。

アノードは、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタニウム、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、白金、金、タングステン、タンタル、銅、銀、スズおよび鉛のうちから選択された１種以上で形成されることができる。

また、アノードは透明導電酸化物で形成されることもできる。ここで、透明導電酸化物は、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、セリウム（Ｃｅ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、およびランタン（Ｌａ）のうちから選択された少なくとも１つの酸化物であってもよい。

アノードは、スパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）法、電子−ビーム蒸着法（Ｅ−ｂｅａｍ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、熱蒸着法（Ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、レーザ分子ビーム蒸着法（Ｌａｓｅｒ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ、Ｌ−ＭＢＥ）、およびパルスレーザ蒸着法（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＬＤ）のうちから選択されたいずれか１つの物理気相蒸着法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＶＤ）；熱化学気相蒸着法（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマ化学気相蒸着法（Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＣＶＤ）、光化学気相蒸着法（Ｌｉｇｈｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、レーザ化学気相蒸着法（Ｌａｓｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、金属−有機化学気相蒸着法（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＭＯＣＶＤ）、および水素化物気相蒸着法（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ、ＨＶＰＥ）のうちから選択されたいずれか１つの化学気相蒸着法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）；または原子層蒸着法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＡＬＤ）を利用して形成することができる。

アノードの抵抗を改善するために補助電極をさらに含むことができる。補助電極は導電性シーラント（ｓｅａｌａｎｔ）および金属からなる群から選択された１種以上を蒸着工程または印刷工程を利用して形成することができる。より具体的には、補助電極はＣｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、これらの合金などを含むことができるが、これらのみに限定されるものではない。

補助電極上に絶縁層をさらに含むことができる。絶縁層は、当技術分野で周知の材料および方法を用いて形成されることができる。より具体的には、一般的なフォトレジスト物質、ポリイミド、ポリアクリル、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物などを用いて形成されることができるが、これらのみに限定されるものではない。絶縁層の厚さは１０ｎｍ〜１０μｍであってもよいが、これに限定されるものではない。

有機物層の具体的な物質、形成方法は特に制限されるものではなく、当技術分野で周知の物質および形成方法を用いることができる。

有機物層は、様々な高分子素材を用いて、蒸着法でない溶媒工程（ｓｏｌｖｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ）、例えば、スピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブレード、スクリーン印刷、インクジェット印刷または熱転写法などの方法によってさらに少ない数の層に製造することができる。

有機物層は発光層を含み、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層および電子注入層のうちから選択された１つ以上を含む積層構造であってもよい。

正孔注入層を形成できる物質としては、通常、有機物層への正孔注入が円滑になるように仕事関数の大きい物質が好ましい。正孔注入物質の具体的な例としてはバナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属またはこれらの合金；亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）のような金属酸化物；ＺｎＯ：ＡｌまたはＳｎＯ_２：Ｓｂのような金属と酸化物の組み合わせ；ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ［３，４−（エチレン−１，２−ジオキシ）チオフェン］（ＰＥＤＴ）、ポリピロールおよびポリアニリンのような導電性高分子などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。

電子注入層を形成できる物質としては、通常、有機物層への電子注入が容易になるように仕事関数の小さい物質が好ましい。電子注入物質の具体的な例としてはマグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタニウム、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズおよび鉛のような金属またはこれらの合金；ＬｉＦ／ＡｌまたはＬｉＯ_２／Ａｌのような多層構造の物質などがあり、正孔注入電極物質と同一な物質を用いることもできるが、これらのみに限定されるものではない。

発光層を形成できる物質としては、正孔輸送層と電子輸送層から正孔と電子の輸送を各々受けて結合させることによって可視光線領域の光を出せる物質として、蛍光や燐光に対する量子効率の良い物質が好ましい。具体的な例としては８−ヒドロキシ−キノリンアルミニウム錯体（Ａｌｑ_３）；カルバゾール系の化合物；二量体化スチリル（ｄｉｍｅｒｉｚｅｄ ｓｔｙｒｙｌ）化合物；ＢＡｌｑ；１０−ヒドロキシベンゾキノリン−金属化合物；ベンゾオキサゾール、ベンズチアゾールおよびベンズイミダゾール系の化合物；ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）系の高分子；スピロ（ｓｐｉｒｏ）化合物；ポリフルオレン、ルブレン；燐光ホストＣＢＰ［［４，４’−ｂｉｓ（９−ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）ｂｉｐｈｅｎｙｌ］；などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。

また、発光物質は、蛍光または燐光特性を向上させるために燐光ドーパントまたは蛍光ドーパントをさらに含むことができる。燐光ドーパントの具体的な例としては、ｉｒ（ｐｐｙ）（３）（ｆａｃ ｔｒｉｓ（２−ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ）またはＦ２Ｉｒｐｉｃ［ｉｒｉｄｉｕｍ（ＩＩＩ）ｂｉｓ（４，６−ｄｉ−ｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ−ｐｙｒｉｄｉｎａｔｏ−Ｎ，Ｃ２）ｐｉｃｏｌｉｎａｔｅ］などが挙げられる。蛍光ドーパントとしては当技術分野で周知のものを用いることができる。

電子輸送層を形成できる物質としては、電子注入層から電子の注入を円滑に受けて発光層に移せる物質として、電子に対する移動性の大きい物質が好ましい。具体的な例としては８−ヒドロキシキノリンのＡｌ錯体；Ａｌｑ_３を含む錯体；有機ラジカル化合物；ヒドロキシフラボン−金属錯体などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。

カソードはＡｌ、Ａｇ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｐｄ、これらの合金などを１種以上含むことができるが、これらのみに限定されるものではない。

本出願による有機発光素子は照明用の有機発光素子により好ましく適用されることができる。また、本出願による有機発光素子はフレキシブル有機発光素子により好ましく適用されることができる。

本出願による有機発光素子は光抽出構造を含むことができる。より具体的には、基板と有機発光素子との間に光抽出層をさらに含むことができる。

光抽出層は、光散乱を誘導して、有機発光素子の光抽出効率を向上できる構造であれば、特に制限されない。より具体的には、光抽出層はバインダー内に散乱粒子が分散した構造であってもよい。

また、光抽出層は、基材上にスピンコーティング、バーコーティング、スリットコーティングなどの方法によって直接形成されるか、フィルム形態で製作して付着する方式によって形成されることができる。

なお、光抽出層上に平坦層をさらに含むことができる。

さらに、本発明は、有機発光素子を含むディスプレイ装置を提供する。ディスプレイ装置において、有機発光素子は画素またはバックライトの役割を果たす。その他のディスプレイ装置の構成は当技術分野で周知のものが適用されることができる。

また、本発明は、有機発光素子を含む照明装置を提供する。照明装置において、有機発光素子は発光部の役割を果たす。その他の照明装置に必要な構成は当技術分野で周知のものが適用されることができる。

前述したように、本出願の一実施状態による有機発光素子は、薄膜ガラス基板上の領域のうち有機発光部と封止部が備えられていない領域と、基板の側面領域に保護部を含むことにより、薄膜ガラス基板を外部露出から保護することができ、それによって有機発光素子製品の剛性を補強することができる。

Claims (16)

1. 基板、
   前記基板上に第１電極、有機物層および第２電極が順次積層された有機発光部、並びに
   前記有機発光部の外側を密封する封止部を含む有機発光素子であって、
   前記有機発光部からの光は前記基板を通して放出され、
   前記有機発光部および封止部が備えられていない基板上の領域のうち少なくとも一部領域上、前記基板の側面領域のうち少なくとも一部領域上、並びに、前記封止部の上部領域および側面領域の全ての領域の上に、保護部が備えられ、
   前記封止部は、前記有機発光部の前記外側と接するシーリング層および前記シーリング層上に備えられた金属層を含み、
   前記基板の下部には、基板より広い面積を有するＯＣＦ（Ｏｕｔ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｆｉｌｍ）がさらに備えられる、
   有機発光素子。
2. 前記基板は薄膜ガラス（ｔｈｉｎ ｇｌａｓｓ）基板であることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
3. 前記薄膜ガラス基板の厚さは０．１ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項２に記載の有機発光素子。
4. 前記有機発光部および封止部が備えられていない基板上の領域と、基板の側面領域の全ての領域上に保護部が備えられることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
5. 前記ＯＣＦ上にＯＣＦより小さい面積を有する基板が備えられ、
   前記基板が備えられていないＯＣＦの領域上に前記保護部がさらに備えられることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
6. 前記保護部はプラスチックフィルムを含むことを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
7. 前記保護部は絶縁層および金属パターン層を含むことを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
8. 前記保護部は、２層の絶縁層と前記２層の絶縁層の間に備えられた金属パターン層とを含むことを特徴とする、請求項７に記載の有機発光素子。
9. 前記第１電極または第２電極は、前記金属パターン層を介して外部電源と電気的に接続されることを特徴とする、請求項７に記載の有機発光素子。
10. 前記金属パターン層は、前記第１電極と外部電源を電気的に接続する第１金属パターンを含むことを特徴とする、請求項７に記載の有機発光素子。
11. 前記金属パターン層は、前記第２電極と外部電源を電気的に接続する第２金属パターンを含むことを特徴とする、請求項７に記載の有機発光素子。
12. 前記有機発光素子はフレキシブル有機発光素子であることを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
13. 前記基板および第１電極の間には光抽出層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の有機発光素子。
14. 前記光抽出層上に平坦層をさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載の有機発光素子。
15. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の有機発光素子を含む照明装置。
16. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の有機発光素子を含むディスプレイ装置。

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