KR0176076B1 - 유기물/고분자 발광 소자의 구조 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전하 수송 능력을 갖고 금속 전극과 화학 결합을 할 수 있는 전하 이동 물질(charge transfer complex, charge transfer salt)을 그대로 혹은 고분자에 분산시킨 것을 두 금속 전극, 한 금속 전극과 유기물 또는 고분자 발광층 사이에 박막층으로 형성하여 발광 효율을 높이도록 한 유기물/고분자 발광 소자의 구조 및 그 제조 방법이 제시된다.
Description
본 발명은 유기물/고분자 발광 소자의 구조 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 발광 효율을 높이기 위해 유기물 또는 고분자의 발광층과 전자 및 정공의 주입을 위한 전극 사이에 박막층(전하 이동 착체(charge transfer complex) 또는 전하 이동 착염(charge transfer salt)(이하, 전하 이동 물질이라 함)으로 이루어짐)을 형성하여 전자 및 정공 주입을 효율적으로 하기 위한 유기물/고분자 발광 소자의 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기물 혹은 고분자를 이용하여 전기장 발광 소자를 제조하고자 하는 연구가 급증하고 있다, 무기물에 비해 가공이 용이하고 저가이며 합성이 용이하여 여러 가지 색깔을 만들 수 있는 장점이 있고, 특히 무기물로는 거의 제작이 불가능한 대형 평면 디스플레이의 필요성 증가에 따라 유기물 고분자 전기장 발광 소자에 대한 연구가 급증하고 있다.
유기 전도성 고분자(conjugated polymer) 또는 유기물 색소체 분자(dyes)를 이용하여 전기장 발광소자를 제조하는데 있어서, 소자의 발광 효율은 정공 혹은 전자가 얼마나 효율적으로 발광층에 주입되는가에 좌우된다. 전극에서 발광층으로 전자 혹은 정공이 효율적으로 주입되기 위해서는 발광층과 전극간의 계면상태 및 전위 장벽이 중요한 역할을 한다. 일반적으로 전극은 발광층, 전자 또는 중공 수송층에 증착에 의한 방법으로 입혀지게 되는데 고분자 혹은 유기물과 금속 전극 사이에 전위 장벽의 존재로 발광 효율이 떨어지고 소자의 내구성이 저하된다.
유기 전도성 고분자(conjugated polymer) 또는 유기물 색소체 분자(dyes)에서의 전기장 발광을 이용한 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위한 방법은 많이 제시되었다. 전자의 주입을 효율적으로 하기 위해 일함수가 적은 금속을 쓰는 방법, 발광층과 금속 전극 사이에 전하 수송 능력이 좋은 고분자 혹은 유기물 층을 삽입하는 방법, 전자 친화도가 큰 발광 가능한 물질을 발광층으로 사용하는 방법 등 여러 가지가 있다. 그러나 상기 언급된 어떠한 방법이든지 금속과 유기물 혹은 고분자 사이에 전위 장벽이 반드시 존재하게 되어 전자 혹은 정공의 주입이 제한되어 있어 소자의 효용성이 떨어지는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 전하 이동 물질을 포함하는 박막층을 도입하여 금속 전극과 전도성이 좋은 전하 이동 물질간에 에너지 장벽을 제거하여 전자나 정공의 주입이 보다 효율적으로 주입되게 하고, 전하 수송을 좋게 함으로써 발광 소자의 효율을 높일 수 있는 유기물/고분자 발광 소자의 구조 및 그 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기물/고분자 발광 소자의 구조는 투명 기판 상부에 패턴화되어 형성된 투명 전극과, 상기 투명 전극 상부에 형성된 제1박막과, 상기 제1박막 상부에 형성된 발광층과, 상기 발광층 상부에 형성된 제2박막과, 상기 제2박막 상부에 패턴화되어 형성된 금속 전극으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 유기물/고분자 발광 소자 제조 방법은 제공된 투명 기판 상부에 투명 전극을 형성하는 단계와, 상기 투명 전극의 선택된 영역을 식각하여 패턴을 형성하는 단계와, 상기 패턴된 투명 전극 상부에 제1박막을 형성하는 단계와, 상기 제1박막 상부에 발광층을 형성하는 단계와, 상기 발광층 상부에 제2박막을 형성하는 단계와, 상기 제2박막 상부에 금속 전극을 형성하는 단계와, 상기 금속 전극의 선택된 영역을 식각하여 패턴을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
제1도는 본 발명에 따른 유기물/고분자 발광 소자의 단면도.
제2a도 내지 제2f도는 본 발명에 따른 유기물/고분자 발광 소자의 제조 과정을 순서적으로 도시한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 투명 기판 2 : 패턴된 투명 전극
3 : 제1전하 이동 물질 4 : 발광 고분자 혹은 발광 유기물 박막
5 : 제2전하 이동 물질 6 : 금속 전극
본 발명을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.
제1도는 본 발명에 따른 전하 이동 물질을 발광층과 금속 전극 사이에 형성한 유기물/고분자 발광 소자의 단면도이다. 인듐주석화합물(ITO)이 얇게 도포된 투명 기판(1) 상부에는 패턴된 투명 전극(2)이 형성되고, 정공의 주입을 용이하게 하기 위해 제1박막인 제1전하 이동 물질(3)을 스핀 코팅(spin coating) 혹은 진공 증착에 의해 형성하게 된다. 상기 제1전하 이동 물질(3)로 형성된 제1박막 위에는 발광층으로 사용되는 유기물 혹은 고분자(4)가 형성되며, 상기 유기물 혹은 고분자(4)로 형성된 발광층 상부에는 전자의 주입을 용이하게 하기 위한 제2박막인 제2전하 이동 물질(5)이 형성된다. 상기 제2전하 이동 물질(5)로 형성된 제2박막위에는 패턴된 금속 전극(6)이 형성된다.
제2a도 내지 제2g도는 본 발명에 따른 유기물/고분자 발광 소자의 제조 과정을 순서적으로 도시한 단면도이다.
제2a도는 인듐주석화합물(ITO)이 얇게 도포된 투명 기판(1) 상부에 투명 전극(2)을 형성한 단면도이다.
제2b도는 투명 전극(2)만 산을 이용한 습식 식각 공정을 통해 패턴을 형성시킨 단면도이다.
제3c도는 패턴된 투명 전극(2)을 가진 투명 기판(1) 위에 제1전하 이동 물질(3)을 스핀 코팅 혹은 인공 증착 공정을 수행하여 막으로 형성한 후 건조시켜 단단한 제1박막을 형성한 단면도이다.
제2d도는 제1전하 이동 물질(3)로 형성된 제1박막 상부에 고분자 혹은 유기물(4) 발광층을 박막으로 형성한 단면도이다.
제2e도는 고분자 혹은 유기물(4)로 형성된 발광층 박막 위에 제2전하 이동 물질(5)을 스핀 코팅 혹은 인공 증착 공정으로 박막을 형성한 후 건조시켜 단단한 제2박막을 형성한 단면도이다.
제2f도는 제2전하 이동 물질(5)로 형성된 제2박막 상부에 금속 전극(6)을 도포하고 산을 이용한 습식식각 공정으로 패턴을 형성한 단면도이다.
하기의 화학구조식들은 제1 및 제2전하 이동 물질을 형성하는 물질의 화학구조식이다.
테트라시아풀발렌(Tetrathiafulvalene:TTF)
7,7,8,8-테트라시아노-p-퀴노디메탄
(7,7,8,8-Tetracyano-p-quinodimethane:TCNQ)
1-메틸-1,4-디시아니움(1-Methyl-1,4-dithianium:MDT)
테트라메틸테트라셀렌아풀발렌(Tetramethyltetraselenafulvalene:TMTSF)
비스(에틸렌디시오)-테트라시아풀발렌
(Bis(ethylenedithio)-tetrathiafulvalene:BEDT-TTF)
비스(에틸렌디옥소)-테트라시아풀발렌
(Bis(ethylenedioxo)-tetrathiafulvalene:BEDO-TTF)
디메틸에틸렌시오시아풀발렌
(Dimethylethylenethiothiafulvalene:DMET)
메틸디사아니움-테트라시아풀발렌
(Methyldithianium-tetrathiafulvalene:MDT-TTF)
비스(테트라-n-부틸암모니움)비스(1,3-디시올-2-시온-4,5-디오시라토)금속
N(dmit)2,Bis(tetra-n-butylammonium)Bis(1,3-dithiole-2-thione-4,5-dithiolato)Metal
디메틸-디시아노퀴노이딘(Dimethyl-dicyanoquinoidine:DM-DCNQI)
테트라시아테트라센(Tetrathiatetracene:TTT)
페릴렌(Perylene)
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 전하 이동 물질을 발광층과 전극 사이에 형성함으로써 전자나 정공의 주입이 보다 효율적으로 주입되어 발광 효율이 높게 되고, 소자의 내구성이 증가되므로 소자의 상품화 가능성이 더욱 높아지고, 기존의 발광 소자를 대체할 수 있는 탁월한 효과가 있다.
Claims (16)
- 투명 기판 상부에 형성된 투명 전극과, 상기 투명 전극 상부에 형성된 제1박막과, 상기 제1박막 상부에 형성된 발광층과, 상기 발광층 상부에 형성된 제2박막과, 상기 제2박막 상부에 패턴화되어 형성된 금속 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자의 구조.
- 제1항에 있어서, 상기 투명 기판은 인듐주석화합물이 얇게 도포되어 형성된 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자의 구조.
- 제1항에 있어서, 상기 제1박막은 전하 이동 착체 또는 전하 이동 착염으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자의 구조.
- 제1항에 있어서, 상기 제1박막은 스핀 코팅 및 진공 증착 공정 중 어느 한 공정으로 형성된 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자의 구조.
- 제1항에 있어서, 상기 발광층은 유기물 또는 고분자 박막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자의 구조.
- 제1항에 있어서, 상기 제2박막은 전하 이동 착체 또는 전하 이동 착염으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자의 구조.
- 제1항에 있어서, 상기 제2박막은 스핀 코팅 및 진공 증착 공정 중 어느 한 공정으로 형성된 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자의 구조.
- 제3항 또는 제6항에 있어서, 상기 전하 이동 착체 또는 전하 이동 착염은 테트라시아풀발렌, 7,7,8,8-테트라시아노-p-퀴노디메탄, 1-메틸-1,4-디시아니움, 테트라메틸테트라셀렌아풀발렌, 비스(에틸렌디시오)-테트라시아풀발렌, 비스(에틸렌디옥소)-테트라시아풀발렌, 디메틸에틸렌시오시아풀발렌, 메틸디시아니움-테트라시아풀발렌 및 엠(디미트)2,비스(테트라-n-부틸암모니움)비스(1,3-디시올-2-시온-4,5-디시오라토)금속, 디메틸-디시아노퀴노이딘, 테트라시아테트라센, 페릴렌 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자의 구조.
- 제공된 투명 기판 상부에 투명 전극을 형성하는 단계와, 상기 투명 전극의 선택된 영역을 식각하여 패턴을 형성하는 단계와, 상기 패턴된 투명 전극 상부에 제1박막을 형성하는 단계와, 상기 제1박막 상부에 발광층을 형성하는 단계와, 상기 발광층 상부에 제2박막을 형성하는 단계와, 상기 제2박막 상부에 금속 전극을 형성하는 단계와, 상기 금속 전극의 선택된 영역을 식각하여 패턴을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자 제조 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 투명 기판은 인듐주석산화물이 얇게 도포되어 형성된 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자 제조 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 제1박막은 전하 이동 착체 또는 전하 이동 착염으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자 제조 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 제1박막은 스핀 코팅 및 진공 증착 공정 중 어느 한 공정으로 형성된 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자 제조 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 발광층은 유기물 또는 고분자 박막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자 제조 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 제2박막은 전하 이동 착체 또는 전하 이동 착염으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자 제조 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 제2박막은 스핀 코팅 및 진공 증착 공정 중 어느 한 공정으로 형성된 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자 제조 방법.
- 제11항 또는 제14항에 있어서, 상기 전하 이동 착체 또는 전하 이동 착염은 테트라시아풀발렌, 7,7,8,8-테트라시아노-p-퀴노디메탄, 1-메틸-1,4-디시아니움, 테트라메틸테트라셀렌아풀발렌, 비스(에틸렌디시오)-테트라시아풀발렌, 비스(에틸렌디옥소)-테트라시아풀발렌, 디메틸에틸렌시오시아풀발렌, 메틸디시아니움-테트라시아풀발렌 및 엠(디미트)2,비스(테트라-n-부틸암모니움)비스(1,3-디시올-2-시온-4,5-디시오라토)금속, 디메틸-디시아노퀴노이딘, 테트라시아테트라센, 페릴렌 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기물/고분자 발광 소자 제조 방법.
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