(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極、発光層を有する有機物層及び第２電極を含む有機発光部と、
前記有機発光部の上部面全面に設けられる封止層と、
を備え、
前記封止層は、導電性フィルム及び金属ホイルが積層された構造を有し、
前記金属ホイルは、前記導電性フィルムを介して前記第２電極と電気的に連結される、
有機発光素子。
【請求項２】
前記金属ホイルは、ステンレス、アルミニウム及びニッケル合金のうち１種以上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。
【請求項３】
前記金属ホイルの厚さは、０．１ｍｍ〜３ｍｍであることを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記導電性フィルムは、カーボンブラックフィラーを含むことを特徴とする、
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記導電性フィルムの厚さは、５μｍ〜５０μｍであることを特徴とする、
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記導電性フィルムの水分透過率は、１０−８ｇ／ｍ２ｄａｙ〜１０ｇ／ｍ２ｄａｙであることを特徴とする、
請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記有機発光部の側面に設けられるシーリング材をさらに備えることを特徴とする、
請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記有機発光素子は、照明用素子であることを特徴とする、
請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の有機発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１電極、発光層を有する有機物層及び第２電極を含む有機発光部と；有機発光部の上部面全面に設けられる封止層と；を備え、前記封止層は、水分遮断フィルム、ガラスキャップ、金属ホイル及び導電性フィルムのうち２種以上が積層された構造である有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は、電極を介して発光層に正孔と電子を注入すれば、注入された正孔と電子が励起子を形成した後、消滅しながら光を発する素子である。このような有機発光素子は、自発光特性を有しているので、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してい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が可能なので、消費電力が低く、色感に優れているという長所がある。また、有機発光素子は、曲がり特性があるプラスチック基板を使用して製作することもできる。
【０００３】
有機発光素子の商用化のために解決すべき最も主な問題点のうち１つは、耐久性及び電気伝導性の問題である。有機発光素子に含まれた有機材料と金属電極などは、水分などにより容易に酸化されることができる。したがって、有機発光素子は、外部から浸透される酸素または水分などを効果的に遮断する必要がある。また、有機発光素子は、物理的衝撃に非常に弱く、熱放出が容易でない場合には、素子の劣化に起因して耐久性が低下するという問題点がある。
【０００４】
現在有機発光素子を利用した照明装置の場合には、エポキシ樹脂を利用して封止する技術を適用している。しかし、照明を持続的に駆動する過程で多量の熱が発生し、発生した熱によって素子が劣化し、作動不良が発生するという問題点が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、素子劣化及び作動不良を防止するために、素子と全面接触するフェースシーリング（ｆａｃｅ  ｓｅａｌｉｎｇ）またはフィルム封止型封止構造を開発することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例では、第１電極、発光層を有する有機物層及び第２電極を含む有機発光部と；有機発光部の上部面全面に設けられる封止層と；を備え、前記封止層は、水分遮断フィルム、ガラスキャップ、金属ホイル及び導電性フィルムのうち２種以上が積層された構造である有機発光素子を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による有機発光素子は、２種以上の素材よりなる封止層を形成することによって、水分及び酸素遮断効果に優れていて、封止層が素子と全面接触することによって、素子劣化及び作動不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例による有機発光素子の断面を示すものである。
【図２】本発明の一実施例による有機発光素子の断面を示すものである。
【図３】本発明の一実施例による有機発光素子の断面を示すものである。
【図４】本発明の一実施例による有機発光素子の水分透過度実験過程を時間別に観測した写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明による有機発光素子は、第１電極、発光層を有する有機物層及び第２電極を含む有機発光部と；有機発光部の上部面全面に設けられる封止層と；を備え、前記封止層は、水分遮断フィルム、ガラスキャップ、金属ホイル及び導電性フィルムのうち２種以上が積層された構造であることを特徴とする。
【００１０】
本発明による有機発光素子は、水分遮断信頼性に優れていて、且つ素子の内部で発生した熱を外部に放出する効果に優れている。例えば、前記封止層が３ｍｍ以下の厚さに形成された有機発光素子は、温度８５℃、湿度８５％の条件で素子の収縮現象が観察されない信頼性維持区間が１８０時間以上のものと観測された。また、温度変化観測実験で、前記素子は、温度２５℃、１５ｍＡ／ｃｍ２以下の電流密度印加条件で１時間駆動時に素子の劣化が発生しないものと観測された。
【００１１】
前記有機発光素子の物性を確認するための実験で使用された封止層の厚さは、０．５ｍｍ〜３ｍｍ範囲であるが、前記厚さ範囲より小さいかまたは大きい場合を本発明の範疇から除外するものではない。また、温度変化観測実験で印加された電流密度は、５ｍＡ／ｃｍ２〜１５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度印加条件で１時間駆動時に素子の劣化発生有無を観測したが、有機発光素子の駆動のための電流密度が上記範囲に限定されるものではない。
【００１２】
本発明において、「素子の水分遮断信頼性」または「素子の収縮現象が観察されない信頼性」というのは、有機発光素子を一定条件で素子の収縮などに起因して外観の変形が観察されない時間を意味する。例えば、温度８５℃、湿度８５％条件で素子の収縮に起因して外形変化有無を観察した結果であることができる。信頼性維持区間は、観察者が目視で素子の外形変形が確認される時点を意味し、例えば、最初観察時点を基準として素子の側面長さ方向が２．５％以上収縮された時点を意味することができる。
【００１３】
本発明による有機発光素子は、有機発光部の側面を密封するシーリング材が設けられた構造であることができる。側面シーリング材は、封止層の水分遮断力を向上させるようになる。前記シーリング材としては、ＵＶシール（ｓｅａｌ）またはエポキシ樹脂などが使用されることができるが、これに限定されるものではない。例えば、前記シーリング材は、ＵＶ硬化用エポキシ樹脂を有機発光部の側面にディスペンシング（Ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）し、ＵＶ硬化させることによって設けられる。
【００１４】
本発明による封止層は、水分遮断フィルム、ガラスキャップ、金属ホイル及び導電性フィルムのうち２種以上が積層された構造である。例えば、前記封止層は、２種が積層された構造；３種が積層された構造；または前記４種がすべて積層された構造を含む。
【００１５】
本発明の一実施例において、前記封止層は、水分遮断フィルム、ガラスキャップ、金属ホイル及び導電性フィルムのうち２種が積層された構造であることができる。前記封止層は、水分遮断フィルム及びガラスキャップ（ｇｌａｓｓ  ｃａｐ）が積層された構造；水分遮断フィルム及び金属ホイルが積層された構造；または導電性フィルム及び金属ホイルが積層された構造などであることができる。具体的には、水分遮断フィルム及びガラスキャップが積層された構造は、水分遮断信頼性が相対的に優れている。例えば、温度８５℃、湿度８５％条件で素子の収縮現象が観察されない信頼性維持区間が２８０時間以上のものと観測された。水分遮断フィルム及び金属ホイルが積層された構造は、水分遮断信頼性と熱伝導度特性がいずれも優れているものと確認された。例えば、温度８５℃、湿度８５％条件で素子の収縮現象が観察されない信頼性維持区間が２４０時間以上であり、温度２５℃、１７．５ｍＡ／ｃｍ２以下の電流密度印加条件で１時間駆動時に素子の劣化が発生しないものと観測された。また、導電性フィルム及び金属ホイルが積層された構造は、熱伝導度特性が非常に優れている。例えば、温度２５℃、１７．５ｍＡ／ｃｍ２以下の電流密度印加条件で１時間駆動時に素子の劣化が発生しないものと観測された。
【００１６】
前記水分遮断フィルムは、クレイ（Ｃｌａｙ）及びシリカフィラー（Ｓｉｌｉｃａ  Ｆｉｌｌｅｒ）のうち１種以上を含有する材料が使用されることができる。水分遮断フィルムの厚さは、５μｍ〜５０μｍ範囲であることができる。前記範囲より薄い場合には、水分遮断効果が非常に弱く、前記範囲より厚い場合には、素子の厚さが厚くなり、熱伝導率が低下することができる。水分遮断フィルムの水分透過率（Ｗａｔｅｒ  Ｖａｐｏｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ）は、１０−２ｇ／ｍ２ｄａｙ以下であり、例えば１０−８ｇ／ｍ２ｄａｙ〜１０−２ｇ／ｍ２ｄａｙ範囲であることができる。
【００１７】
前記ガラスキャップは、ソーダライムガラス（Ｓｏｄａ−ｌｉｍｅ  ｇｌａｓｓ）及びノンアルカリガラス（Ｎｏｎ−ａｌｋａｌｉ  ｇｌａｓｓ）のうち１種以上よりなることができる。ガラスキャップの厚さは、０．５ｍｍ〜１．１ｍｍが好ましい。
【００１８】
前記封止層は、水分遮断フィルム及び／または金属ホイルを含むことができる。金属ホイルの材料としては、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）及びニッケル合金（Ｎｉ−Ａｌｌｏｙ）のうちから選択される１種以上が使用されることができる。金属ホイルの厚さは、０．１ｍｍ〜３ｍｍ範囲であることができる。金属ホイルの厚さが０．１ｍｍ未満の場合には、水分及び酸素遮断効果が非常に弱く、３ｍｍを超過する場合には、内部熱伝導率が低下することができる。金属ホイルを使用する場合には、ガラス材質より内部熱伝導率を高めることができるという長所がある。
【００１９】
前記封止層は、導電性フィルム及び／または金属ホイルを含むことができる。前記導電性フィルムとしては、カーボンブラックフィラー（Ｃａｒｂｏｎ  Ｂｌａｃｋ  Ｆｉｌｌｅｒ）が使用されることができる。例えば、前記導電性フィルムの厚さは、５μｍ〜５０μｍであり、水分透過率（Ｗａｔｅｒ  Ｖａｐｏｒ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ）は、１０−８ｇ／ｍ２ｄａｙ〜１０ｇ／ｍ２ｄａｙ範囲であることができる。
【００２０】
本発明の一実施例において、前記封止層は、金属ホイルを含み、前記金属ホイルは、第２電極と電気的に連結される構造であることができる。例えば、前記封止層が導電性フィルムと金属ホイルを含む場合に、金属ホイルは、導電性フィルムを介して第２電極と電気的に連結されることができる。具体的には、金属ホイルに電源を印加すれば、金属ホイルに積層された導電性フィルムを介して電流が印加されることができる。本発明の他の一実施例としては、前記金属ホイルを第２電極に代替することができ、この場合には、別途の第２電極を設ける必要がないので、素子の構造が単純になり、製造工程が簡単であるという長所がある。
【００２１】
本発明の封止層は、バッファー層をさらに含むことができる。前記封止層は、別途のバッファー層をさらに含むことができる。例えば、前記バッファー層は、第２電極と封止層との間に形成されることができる。バッファー層を形成することによって、第２電極と封止層の付着力を向上させ、封止層のクラックなどを防止し、寿命を向上させることができる。また、フィルム封止層のラミネート時に素子が押される現象に起因してＯＬＥＤ素子にショートが発生することができるが、バッファー層を適切に使用することによって、ＯＬＥＤ素子の安定性を高めることができる。封止層のバッファー層の厚さは、１００Å〜３０００Å範囲であることができる。バッファー層は、有機または有機−無機複合物が使用されることができる。
【００２２】
有機物の場合、下記化学式１の物質及びその誘導体を含むことができるが、これに限定するものではない。
【００２３】
【化１】
0005977233.tif 000002
【００２４】
上記化学式１において、Ｒ１〜Ｒ６は、それぞれ水素、ハロゲン原子、ニトリル（−ＣＮ）、ニトロ（−ＮＯ２）、スルホニル（−ＳＯ２Ｒ）、スルホキド（−ＳＯＲ）、スルホンアミド（−ＳＯ２ＮＲ）、スルホネート（−ＳＯ３Ｒ）、トリフルオロメチル（−ＣＦ３）、エステル（−ＣＯＯＲ）、アミド（−ＣＯＮＨＲまたは−ＣＯＮＲＲ'）、置換または非置換された直鎖または分岐鎖Ｃ１−Ｃ１２アルコキシ、置換または非置換された直鎖または分岐鎖Ｃ１−Ｃ１２のアルキル、置換または非置換された芳香族または非芳香族のヘテロ環、置換または非置換されたアリール、置換または非置換されたモノ−またはジ−アリールアミン、及び置換または非置換されたアラルキルアミンよりなる群から選択され、上記Ｒ及びＲ'は、それぞれ置換または非置換されたＣ１−Ｃ６０のアルキル、置換または非置換されたアリール及び置換または非置換された５−７員へテロ環よりなる群から選択される。
【００２５】
前記バッファー層の他の例は、有機シランとエポキシ樹脂を混合して製造することができる。有機シランの種類は、特に限定されるものではなく、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルジメトキシシラン、フェニルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシラン、フェニルジメチルメトキシシラン、フェニルジメチルエトキシシラン、ジフェニルメチルメトキシシラン、ジフェニルメチルエトキシシラン、ジメチルメトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジフェニルメトキシシラン、ジフェニルエトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ｐ−アミノフェニルシラン、アリルトリメトキシシラン、ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミンプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルジイソプロピルエトキシシラン、（３−グリシドキシプロピル）メチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−メタクリルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ｎ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン及びこれらの混合物よりなる群から選択されることができる。エポキシ樹脂の例は、特に限定されるものではなく、ＵＶ硬化型樹脂などが使用されることができる。
【００２６】
本発明による封止層を素子に適用する方法は、特に限定されないが、例えば、ガラスキャップや金属ホイルにパターンされたフィルムの保護フィルムを除去し、真空熱ラミネータに投入し、蒸着基板と整列させてラミネートした後、熱処理オーブンでフィルムを硬化し、素子に適用することができる。
【００２７】
また、本発明による有機発光素子は、封止層が素子と全面接触することによって、素子劣化及び作動不良を防止することができる。前記有機発光素子は、ディスプレイまたは照明などの分野において多様に活用することができる。特に内部の熱を放出する効果が優れており、照明用素子として有用に使用されることができる。
［発明を実施するための形態］
【００２８】
以下、図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例による有機発光素子の断面を示す。図１によれば、本発明による有機発光素子は、基板１上に第１電極２、発光層を有する有機物層３及び第２電極４が順次に形成されている有機発光部と；前記有機発光部を封止する封止層と；を備える。前記封止層は、バッファー層５、水分遮断フィルム６及びガラスキャップ７を順次に備え、有機発光部の上部面全面に設けられる。また、有機発光部の側面を密封するシーリング材１０が適用される。
【００２９】
図２は、本発明の他の一実施例として、有機発光部上にバッファー層５、水分遮断フィルム６及び金属ホイル８が順次に設けられた構造を示す。
【００３０】
また、図３は、本発明のさらに他の一実施例として、有機発光部上に導電性フィルム９及び金属ホイル８が順次に設けられる構造を示す。金属ホイル８は、導電性フィルム９を通じて第２電極４と電気的に連結されることができる。
【００３１】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。本発明の実施例は、発明の詳細な説明のためのものに過ぎず、これによって権利範囲を限定しようとするものではない。
【００３２】
〔実施例１〕
基板上に下記表に記載された第１電極（ＩＴＯ）から第２電極（Ａｌ）までの層を順次に形成し、５０ｘ５０ｍｍ２の発光領域を有する２スタック（ｓｔａｃｋ）白色ＯＬＥＤ素子を製作した。この際、使用された基板には、別途の補助電極を構成しなかった。ＨＩＬ、ＨＴＬ、ＥＭＬ、ＥＴＬ、ＣＧＬ、ＨＢＬまたはＥＩＬの素材は、白色ＯＬＥＤ素子の製造分野において通常的に使用される素材を使用し、また、その形成方法も一般的な方式を使用した。
【００３３】
第２電極（Ａ１）の全面にクレイを含有し、水分透過率が約１ｘ１０−２ｇ／ｍ２ｄａｙである２０μｍ厚さの水分遮断フィルムを形成した。形成された水分遮断フィルム上にソーダライムガラス（Ｓｏｄａ−ｌｉｍｅ  ｇｌａｓｓ）を０．８ｍｍ厚さで形成した。その後、エポキシ樹脂を利用して、基板上に形成されたＯＬＥＤ素子、水分遮断フィルム及びソーダライムガラスの側面をシーリングした。
【００３４】
〔実施例２〕
ソーダライムガラスの代わりに、２ｍｍ厚さのアルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｕｍ）で金属ホイルを形成したという点を除いて、実施例１と同一の方法でＯＬＥＤ素子を製作した。
【００３５】
〔実施例３〕
水分遮断フィルムの代わりに、カーボンブラックフィラーを含む導電性フィルムを２０μｍの厚さで形成し、ソーダライムガラスの代わりに、２ｍｍ厚さのアルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｕｍ）で金属ホイルを形成したという点を除いて、実施例１と同一の方法でＯＬＥＤ素子を製作した。
【００３６】
〔実施例４〕
第２電極（Ａｌ）と水分遮断フィルムとの間にバッファー層を形成したという点を除いて、実施例１と同一の方法でＯＬＥＤ素子を製作した。前記バッファー層は、化学式１（ＨＡＴ）を利用して１０００Åの厚さで形成した。
【００３７】
〔比較例１〕
第２電極（Ａ１）の全面に水分遮断フィルムを形成せず、ソーダライムガラス（Ｓｏｄａ−ｌｉｍｅｇｌａｓｓ）を３ｍｍ厚さで形成したことを除いて、実施例１と同一の方法でＯＬＥＤ素子を製作した。
【００３８】
〔比較例２〕
第２電極（Ａ１）の全面に水分遮断フィルムを１００μｍの厚さで形成し、別途のソーダライムガラス（Ｓｏｄａ−ｌｉｍｅ  ｇｌａｓｓ）は形成しないことを除いて、実施例１と同一の方法でＯＬＥＤ素子を製作した。
【００３９】
〔比較例３〕
第２電極（Ａ１）の全面に３ｍｍ厚さのアルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｕｍ）で金属ホイルを形成し、別途の水分遮断フィルムとソーダライムガラスは形成しいことを除いて、実施例１と同一の方法でＯＬＥＤ素子を製作した。
【００４０】
［実験例１：水分透過度測定実験］
上記各実施例と比較例の素子に対する水分透過度の程度を比較するために、恒温恒湿装備を利用して高温、高湿テストを進行した。各素子のベゼル（Ｂｅｚｅｌ）間隔（封止部の端部と発光領域部分との間の距離）は７ｍｍとし、テスト条件は、温度８５℃、湿度８５％条件で比較し、時間によって素子の発光領域内の収縮程度を顕微鏡を通じて観察し、信頼性時間を測定した。次の表１では、各素子に対して信頼性テストを行った結果を示した。
【００４１】
【表１】
0005977233.tif 000003
【００４２】
上記表１に示されたように、水分遮断フィルムを含む封止層を構成した場合（実施例１、２及び４）には、２４０時間（ｈｒ）以上の信頼性を示した。これは、一般的な封止方法であるソーダライムガラス（Ｓｏｄａ−ｌｉｍｅ  ｇｌａｓｓ）封止層とＵＶエポキシシール（ｓｅａｌ）を使用した比較例１に比べて同等または優秀な水準の特性を確認した。
【００４３】
また、アルミニウム薄膜と導電性フィルムで封止層を構成した実施例３の場合にも、アルミニウムだけで封止層を構成した比較例３に比べて顕著に優秀な信頼性を示すものと確認された。
【００４４】
図４は、アルミニウム薄膜と水分遮断フィルムを適用した例（実施例２）に対する時間による信頼性測定のために顕微鏡で発光領域を観察した写真である。図４を参照すれば、２４０時間が経過した後、発光領域に収縮が観察された。具体的には、２６４時間が経過した時点で発光領域のエッジ部分（矢印で表示部分）が収縮し、変形が生じていることを確認することができる。これより、前記実施例２は、温度８５℃、湿度８５％条件で２４０時間以上信頼性を有することを確認することができる。
【００４５】
［実験例２：素子の温度変化測定実験］
実施例１〜４及び比較例１〜３で製作した素子の熱発生程度を確認するための実験を進行した。具体的には、常温（２５℃）で１時間素子を駆動した後、ＩＲカメラを利用して素子の表面温度を測定した。素子に印加する電流密度を変化させながら素子の表面温度を測定した。次の表２にその結果を示した。
【００４６】
【表２】
0005977233.tif 000004
【００４７】
比較例１の素子は、印加する電流密度の量が増加するほど温度が最も急激に上昇し、１５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度が印加された場合には、劣化による素子ｆａｉｌが発生した。アルミニウムホイルを利用して構成した素子は、印加する電流密度に対して温度上昇幅が相対的に少なく、素子のｆａｉｌ現象が発生せず、特に導電性フィルムと金属ホイルで構成された実施例３の場合には、温度上昇幅が最も少ないものと現われた。これは、金属ホイルを封止材料に適用する場合、金属ホイルの高い熱伝導度によって、素子で発生する熱を効果的に封止部の側に放出させることができるので、素子の安定性が高くなった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明による有機発光素子は、照明またはディスプレイ分野において多様に活用することができる。
【図１】
0005977233.tif 000005
【図２】
0005977233.tif 000006
【図３】
0005977233.tif 000007
【図４】
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