KR100824732B1 - 수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법 Download PDF

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김민숙
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우형석
이승진
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Abstract

본 발명은 수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층을 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자로서, 상기 발광층 상부에 습식 코팅에 의해서 순차적으로 형성된 수용성 고분자층 및 이온화합물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 발광층 상부에 1차 박막용 재료로서 발광층용 용매에 불용성인 수용성 고분자층을 적층하여 박막층 간의 혼합을 방지함으로써 습식 코팅에 의한 적층 구조의 제조가 가능하면서도, 상기 수용성 고분자층이 경화되어 고체상 박막을 형성하고 난 후에는 동일한 수용성 고분자층을 상기 고체상 박막 상에 형성하더라도 박막층 간의 혼합 현상이 발생되지 않으며, 또한 열에 의해서 경화된 상기 수용성 고분자층 상부에 2차 박막용 재료로서 습식코팅에 의해서 형성된 이온화합물층이 적층됨으로써 발광층 상부의 수용성 고분자층은 제1전극에서 주입되는 빠른 이동도를 갖는 정공을 막아주고 이온화합물층은 제2전극에서 주입되는 전자의 이동도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는, 수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
고분자 유기 전계 발광 소자, 수용성 고분자층, 이온화합물층, 이중 적층 구조

Description

수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법 {Polymer light-emitting diode including double layer consisting of water soluble polymer layer and ionic compound layer and method for preparing the same}
도 1a 내지 1e는 본 발명에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 고분자 유기 전계 발광 소자의 제조 과정 있어서, 수용성 고분자의 농도에 따른 수용성 고분자층의 두께를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자에 있어서, 수용성 고분자층의 두께에 대한 고분자 유기 전계 발광 소자의 전류 측정값을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자에 있어서, 수용성 고분자층의 두께에 대한 고분자 유기 전계 발광 소자의 휘도 측정값을 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1 및 2에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자의 인가 전압에 따른 전류 특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1 및 2에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자의 인가 전압에 따른 휘도 특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예 1 및 비교예 1 및 2에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자의 인가 전압에 따른 발광 효율을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 발광층 상부에 1차 박막용 재료로서 발광층용 용매에 불용성인 수용성 고분자층을 적층하여 박막층 간의 혼합을 방지함으로써 습식 코팅에 의한 적층 구조의 제조가 가능하면서도, 상기 수용성 고분자층이 경화되어 고체상 박막을 형성하고 난 후에는 동일한 수용성 고분자층을 상기 고체상 박막 상에 형성하더라도 박막층 간의 혼합 현상이 발생되지 않으며, 또한 열에 의해서 경화된 상기 수용성 고분자층 상부에 2차 박막용 재료로서 습식코팅에 의해서 형성된 이온화합물층이 적층됨으로써 발광층 상부의 수용성 고분자층은 제1전극에서 주입되는 빠른 이동도를 갖는 정공을 막아주고 이온화합물층은 제2전극에서 주입되는 전자의 이동도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는, 수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자 (유기 EL 소자 또는 OLED)는 형광성 또는 인광성 유기 화합물 박막에 전류를 흘려주면, 전자와 정공이 유기막에서 결합하면서 빛이 발생하는 현상을 이용한 능동 발광형 표시 소자로서, 경량화가 가능하고, 부품이 간소하여 제작공정이 간단하며, 고화질의 광시야각을 확보하고 있다는 장점들을 갖는다. 또한, 동영상을 완벽하게 구현할 수 있고, 고색순도 구현이 가능하며, 저소비 전력과 저전압 구동이 가능하여 휴대용 전자기기에 적합한 전기적 특성을 갖고 있다.
이러한 유기 전계 발광 소자의 내부 양자 효율은 인광 발광 재료의 개발과 새로운 적층 (multi-layer) 구조의 도입으로 100%에 가까워지고 있으며, 일반적으로 새로운 적층 구조의 개발은 제1전극에서의 정공과 제2전극에서의 전자가 적절히 균형을 이루어 소자의 안정성과 그 특성 향상을 이끌어 내는 방향으로 이루어지고 있다.
한편, 유기 전계 발광 소자는 유기막 재료의 특성과 제작 공정 면에서 크게 저분자 물질을 이용한 저분자 유기 전계 발광 소자 (OLED)와 고분자 물질을 이용한 고분자 유기 전계 발광 소자 (PLED)로 구분될 수 있으며, 제조공정에 있어서 PLED는 주로 도포와 인쇄 등의 공정을 적용할 수 있음에 반해서, 저분자 OLED는 진공증착을 이용해야 한다는 점이 크게 다르다.
PLED에서도 새로운 적층 구조에 관한 연구가 이루어지고 있고, 이러한 구조가 소자 안정성이나 효율 향상을 위하여 유리하다고 제안되고 있으나, 저분자 OLED에 비해 적층 구조로 제작하는 것이 쉽지 않다. 그 이유는 PLED의 경우에 습식 공정에 의해서 박막을 형성하며, 이 경우 발광층과 상기 발광층 상부의 1차 및 2차 박막층 용매가 혼합되어 상기 발광층을 이루는 박막층이 용해되거나 미세하게 부풀어오르는 현상이 발생되기 때문이다. 따라서, PLED의 적층 소자를 제작할 경우에는 발광층 상부의 1차 및 2차 박막층에 사용되는 용매의 선별이 중요하다.
그러므로, 발광층과 1차 박막층 또는 1차 박막층과 2차 박막층 사이의 혼합 현상 또는 1차 및 2차 박막층 형성용 용매에 의한 발광층 및 1차 박막층의 용해 현상을 근본적으로 방지한 연후라야 소자 안정성, 발광 효율 향상 및 휘도 향상 등을 도모하기 위한 새로운 적층 구조의 도입이 가능하게 될 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 발광층 상부에 1차 박막용 재료로서 발광층용 용매에 불용성인 수용성 고분자층을 적층하여 박막층 간의 혼합을 방지함으로써 습식 코팅에 의한 적층 구조의 제조가 가능하면서도, 상기 수용성 고분자층이 경화되어 고체상 박막을 형성하고 난 후에는 동일한 수용성 고분자층을 상기 고체상 박막 상에 형성하더라도 박막층 간의 혼합 현상이 발생되지 않으며, 또한 열에 의해서 경화된 상기 수용성 고분자층 상부에 2차 박막용 재료로서 습식코팅에 의해서 형성된 이온화합물층이 적층됨으로써 발광층 상부의 수용성 고분자층은 제1전극에서 주입되는 빠른 이동도를 갖는 정공을 막아주고 이온화합물층은 제2전극에서 주입되는 전자의 이동도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는, 수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
제1전극;
제2전극; 및
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층을 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자로서,
상기 발광층 상부에 습식 코팅에 의해서 순차적으로 형성된 수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수용성 고분자층이 수용성 폴리우레탄 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 수용성 폴리우레탄 수지는 폴리우레탄-폴리우레아, 폴리우레탄-폴리아크릴레이트 또는 그 혼합물인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 수용성 고분자층의 두께는 1 nm 내지 10 nm인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 이온화합물은 CsBr, CsCl, HBr, LiBr, LiI, RbF, RbI, RbBr, RbCl, KI, NaBr, NaI, NaCl, LiF, LiCl, CsF, Cs2CO3, KF 및 8-히드록시-퀴놀리나토 리튬 (8-hydroxy-quinolinato lithium)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 수용성 이온화합물인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 이온화합물층의 두께는 1nm 내지 10nm인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 발광층으로 사용되는 고분자는 청색, 적색 또는 녹색 발광 물질이다.
본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 고분자 유기 전계 발광 소자는 제1전극과 제2전극 사이에 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 고분자 유기 전계 발광 소자의 구조는 제1전극/정공주입층/발광층/수용성고분자층/이온화합물층/제2전극, 제1전극/정공주입층/발광층/수용성고분자층/이온화합물층/전자주입층/제2전극, 제1전극/정공주입층/정공수송층/발광층/수용성고분자층/이온화합물층/제2전극, 제1전극/정공주입층/정공수송층/발광층/수용성고분자층/이온화합물층/전자주입층/제2전극, 또는 제1전극/정공주입층/정공수송층/발광층/수용성고분자층/이온화합물층/전자수송층/전자주입층/제2전극의 구조를 가질 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
기판 상에 제1전극을 형성하는 단계;
상기 제1전극 상에 발광층을 형성하는 단계;
상기 발광층 상에 습식 코팅에 의해서 수용성 고분자층을 형성하는 단계;
상기 수용성 고분자층 상에 습식 코팅에 의해서 이온화합물층을 형성하는 단계; 및
상기 이온화합물층 상에 제2전극을 형성하는 단계를 포함하는 수용성 고분자 층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 제1전극과 제2전극 사이에 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자는, 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층을 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자로서, 상기 발광층 상부에 습식 코팅에 의해서 순차적으로 형성된 수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를 포함한다.
본 발명에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 수용성 고분자층은 발광층과 발광층 상부의 박막층 사이의 혼합을 방지하며, 발광층 내에서 전하의 균형을 이루게 하는 역할을 한다.
즉, 상기 수용성 고분자층은 수용성 고분자를 물에 용해시켜 만든 용액을 유기용매성인 발광층 위에 습식 코팅하여 형성되기 때문에, 상기 수용성 고분자 용액에 의해 발광층이 녹거나 미세하게 부푸는 문제가 발생하지 않아 발광 소자의 안정성과 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 더욱이, 상기 수용성 고분자층이 경화되어 고체상 박막을 형성하고 난 후에는 동일한 수용성 고분자층을 상기 고체상 박막 상에 형성하더라도 박막층 간의 혼합 현상이 발생되지 않기 때문에 다양한 적층 구조를 갖는 고분자 유기 전계 발광 소자를 제작할 수 있게 된다.
또한, 통상의 유기 발광 소자 전계 발광 소자에 있어서, 제1전극에서 주입되는 정공은 제2전극에서 주입되는 전자보다 빠른 이동도를 가지지만, 본 발명에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자는, 수용성 고분자층의 박막이 상기 제1전극으로부터의 정공 흐름을 저지시켜 줌으로써 정공이 발광층에서 오래 머물러 있게 해 준다.
더불어, 본 발명에 따른 이중 적층 구조를 갖는 고분자 유기 전계 발광 소자는 상기 수용성 고분자층 상에 습식 코팅에 의해서 형성된 이온화합물층을 포함한다. 상기 수용성 고분자층이 제1전극으로부터의 정공 흐름을 저지시켜 주는 역할을 함에 반하여, 상기 이온화합물층은 제2전극으로부터의 전자의 이동도를 향상시키는 역할을 하게 된다. 이는 MIS (metal-insulator-semiconductor) 구조와 PIN (p-type-insulator-n-type) 구조가 혼합된 것으로서, 이에 의해서 유기 전계 발광 소자의 효율을 극대화할 수 있다.
본 발명에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자는 수용성 고분자층 및 이온화합물층으로 이루어진 이중 적층 구조의 도입으로 인해서, 정공 흐름의 저지 및 전자의 정전기적 끌어당김이 동시에 발생하여 정공 및 전자가 발광층 내부에서 단위 시간 동안 재결합하는 회수가 증가하여 전체적인 고분자 유기 전계 발광 소자의 발광 효율 및 휘도가 향상된다.
상기 수용성 고분자는 수용성 폴리우레탄 수지를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 수용성 폴리우레탄 수지로는 폴리우레탄-폴리우레아, 폴리우레탄-폴리아크릴레이트 또는 그 혼합물을 사용할 수 있다.
일반적으로, 폴리우레탄 수지는 이소시아네이트 (isocyanate)와 폴리에스테 르형 폴리올 또는 폴리에테르형 폴리올을 중간물질로 사용하여 합성할 수 있으며, 수용성 폴리우레탄 수지는 이소시아네이트 말단기를 갖는 폴리우레탄 프리폴리머를 트리에틸렌테트라아민 (TETA) 등과 같은 다가 아민류와 반응시킴으로써 폴리우레탄-폴리우레아의 형태로 제조하거나, 또는 이소시아네이트 말단기를 갖는 폴리우레탄 프리폴리머를 에틸렌글리콜디메타크릴레이트 (EGDMA) 등과 같은 단량체와 반응시킴으로써 폴리우레탄-폴리아크릴레이트의 형태로 제조할 수 있다.
폴리우레탄-폴리우레아 수지 및 폴리우레탄-폴리아크릴레이트 수지의 개략적인 합성 방법은 하기와 같다.
합성예 1. 폴리우레탄- 폴리우레아
Figure 112006081989285-pat00001
합성예 2. 폴리우레탄-폴리아크릴레이트
Figure 112006081989285-pat00002
본 발명에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 수용성 고분자층의 두께는 1 내지 10 nm인 것이 바람직하다. 상기 수용성 고분자층의 두께가 1 nm 미만이면, 상기 수용성 고분자층의 정공 흐름 저지 효과가 미약하여, 정공이 발광층에 오래 머무르지 못하여 발광 효율이 감소하는 문제가 있다. 또한, 상기 수용성 고분자층의 두께가 1 nm를 초과하면, 정공이 효율적으로 발광층에 도달하지 못하여, 발광 효율이 감소하는 문제가 있다.
한편, 상기 이온화합물층을 이루는 이온화합물은 제2전극에서 주입되는 전자를 정전기적 인력으로 끌어줄 수 있는 것이라면 어느 것이라도 무방하며, 이에 제한되는 것은 아니지만, CsBr, CsCl, HBr, LiBr, LiI, RbF, RbI, RbBr, RbCl, KI, NaBr, NaI, NaCl, LiF, LiCl, CsF, Cs2CO3, KF 및 8-히드록시-퀴놀리나토 리튬 (8-hydroxy-quinolinato lithium으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 수용성 이온화합물인 것이 바람직하다.
또한, 상기 이온화합물층의 두께는 원활한 파울러-노드하임 터널링 효과 달성을 위해서 상기 수용성 고분자층의 두께와 마찬가지로 1nm 내지 10nm인 것이 바람직한데, 이온화합물층의 두께가 1nm 미만인 경우에는 전자 이동 기능이 미약해지는 문제점이 있고, 10nm를 초과하는 경우에는 파울러-노드하임 터널링 효과를 기대하기가 어려워서 전자 이동도가 향상되지 않는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자의 발광층을 이루는 물질은 특별히 제한되지 않으며, 청색, 적색 또는 녹색 발광 물질뿐만 아니라, 가시광선 영역 전체에 걸친 모든 색의 발광 물질을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자는 상기 제1전극과 제2전극 사이에 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 더 포함할 수 있다. 상기 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층은 정공 또는 전자들을 발광 고분자로 효율적으로 전달시켜 줌으로써 발광 고분자 내에서 발광 결합의 확률을 높이는 역할을 하는 것으로서, 당업계에서 통상적으로 사용되는 물질들이 사용될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자에 대한 다양한 구현예는 도 1a 내지 도 1e를 참조할 수 있다.
도 1a의 소자는 제1전극/정공주입층/발광층/수용성고분자층/이온화합물층/제2전극으로 이루어진 구조를 갖고, 도 1b의 소자는 제1전극/정공주입층/발광층/수용성고분자층/이온화합물층/전자주입층/제2전극으로 이루어진 구조를 갖는다. 또한, 도 1c의 소자는 제1전극/정공주입층/정공수송층/발광층/수용성고분자층/이온화합물층/제2전극의 구조를 가지며, 도 1d의 소자는 제1전극/정공주입층/정공수송층/발광층/수용성고분자층/이온화합물층/전자주입층/제2전극의 구조를 갖고, 도 1e의 소자는 제1전극/정공주입층/정공수송층/발광층/수용성고분자층/이온화합물층/전자수송층/전자주입층/제2전극의 구조를 갖는다.
한편, 본 발명은 수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자의 제조방법을 제공하며, 이는 기판 상에 제1전극을 형성하는 단계; 상기 제1전극 상에 발광층을 형성하는 단계; 상기 발광층 상에 습식 코팅에 의해서 수용성 고분자층을 형성하는 단계; 상기 수용성 고분자층 상에 습식 코팅에 의해서 이온화합물층을 형성하는 단계; 및 상기 이온화합물층 상에 제2전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자의 제조방법을 도 1a 내지 1e를 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
기판으로는 통상적인 유기 전계 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성 등을 고려하여, 유리 기판 또는 플라스틱 기판 등을 다양하게 사용할 수 있다. 상기 제1전극으로는 유기 전계 발광 소자에 가장 널리 사용되는 산화인듐주석 (ITO) 유리기판을 사용할 수도 있다.
이어서, 선택적으로 정공주입층 및/또는 정공수송층이 제1전극 상부에 스핀코팅, 잉크젯 프린팅 등과 같은 습식 코팅 방법에 의해서 형성되고, 그 위에 발광층이 스핀코팅, 잉크젯 프린팅 등의 습식 코팅을 통해 형성될 수 있다.
다음으로, 수용성 고분자층을 발광층의 상부에 습식 코팅 방법으로 형성한 다음, 연이어 이온화합물층을 상기 수용성 고분자층 상에 습식 코팅 방법으로 형성한다.
마지막으로 상기 이온화합물층 상부로 제2전극이 진공증착 또는 스퍼터링 방법으로 형성된다. 상기 제2전극 형성용 금속으로는 일 함수(work function)가 작은 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), Al:Li, Ba:Li, Ca:Li 등이 사용된다.
이때, 정공주입층 및 정공수송층의 두께는 20∼50nm인 것이 바람직한데, 정공주입층 및 정공수송층의 두께가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 정공주입 및 정공수송 특성이 불량하므로 바람직하지 못하다. 발광층의 두께는 50∼120nm인 것이 바람직한데, 발광층의 두께가 50nm 미만인 경우에는 발광 효율이 저하되고, 120nm를 초과하는 경우에는 구동전압이 상승되어 바람직하지 못하다. 또한, 전자수송층 및 전자주입층의 두께는 각각 20nm 내지 40nm 및 0.8nm 내지 1nm인 것이 바람직한데, 전자수송층 및 전자주입층의 두께가 상기 범위 미만인 경우 충분한 전자수송 특성 및 전자주입 특성을 구현하기 어렵고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 마찬가지로 구동전압이 상승되어 바람직하지 못하다.
본 발명에 따른 수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자는 다양한 형태의 평판 표시 장치, 예를 들면 수동 매트릭스 유기 전계 발광 표시 장치 및 능동 매트릭스 유기 전계 발광 표시 장치에 구비될 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예 및 비교예를 구체적으로 예시하지만, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
수용성 고분자층의 두께 결정
수용성 고분자층은 폴리우레탄을 스핀 코팅하여 형성되었으며, 수용성 고분자층의 두께는 α-step에 의해 측정되었다. 스핀 코팅의 회전속도와 회전시간을 일정하게 한 상태에서 수용성 고분자의 농도를 점점 묽게 하면서 형성되는 수용성 고분자층의 두께를 측정하였다. 10nm 이상의 두께에 해당하는 각각의 농도와 두께를 이용하여 1차 방정식으로 그래프를 만들어 최소 자승법에 의거하여 10nm 미만의 두께에 대한 농도를 결정하였다. 최소 자승법에 의한 두께 그래프는 도 2에 나타내었다.
수용성 고분자층 (폴리우레탄(PU) 박막층)의 두께를 각각 달리하여 ITO/ PEDOT:PSS/PFO/PU/LiF/Al 구조의 고분자 유기 전계 발광 소자를 제작하고, 제작된 각 소자의 전류 및 휘도를 비교하였다. 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다.
도 3 및 도 4에서 나타난 바와 같이 폴리우레탄 박막층을 포함하지 않는 종래의 고분자 유기 전계 발광 소자에 비하여 3 내지 7nm 두께의 폴리우레탄 박막층을 포함하는 경우, 고분자 유기 전계 발광 소자는 전류 및 휘도 면에서 우수한 결과를 나타내었다.
특히 수용성 고분자층을 형성하기 위하여 사용된 폴리우레탄의 농도가 5.6 mg/cc 인 경우에 상당하는 4nm의 두께에서 전류 및 휘도는 최대의 결과를 나타내었다.
비교예 1. 종래기술에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자의 제조
제1전극으로서 ITO 유리 기판을 제1전극하고, ITO의 표면을 완만하게 해주며 정공의 주입과 흐름을 도와주기 위한 정공주입층 및 정공수송층으로서 PEDOT:PSS를 ITO 기판 상부에 형성시켰다. 공지의 방법을 사용하여 발광층으로서 PFO를 80~100nm 범위의 박막을 PEDOT:PSS의 층 상부에 형성하였다. 발광층 상부에 전자주입층으로서 LiF층 (0.8nm) 및 제2전극으로서 Al 금속 (120 nm)층을 1×10-6 torr의 진공 조건 하에서 0.1∼1 Å/sec의 속도로 진공 증착시켜 종래기술에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
비교예 2. 수용성 고분자층만을 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자의 제조
발광층 상부에 수용성 고분자층으로서 폴리우레탄 박막층을 사용하여 스핀코팅 방법으로 4nm의 얇은 박막을 형성시켰다는 점을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법에 의해서 고분자 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
실시예 1. 본 발명에 따른 수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자의 제조
발광층 상부에 수용성 고분자층으로서 폴리우레탄 박막층을 사용하여 스핀코팅 방법으로 4nm의 얇은 박막을 형성시킨 다음, 그 위에 이온화합물층으로서 LiF가 도입된 이온화합물층을 사용하여 스핀코팅 방법으로 4nm의 얇은 박막을 형성하였다는 점을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법에 의해서 본 발명에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
평가예 : 실시예 2, 3 및 비교예 1, 2의 전류, 휘도 및 발광 효율 평가
실시예 1 및 비교예 1 및 2에서 제조된 고분자 유기 전계 발광 소자에 전압을 인가하여 각각에 대해 전류 특성 (I-V), 휘도 (L-V) 및 발광 효율 (E-V)을 평가하였다.
제작된 소자는 KEITHLEY 2400 및 KEITHLEY 195A의 장치를 사용하여 인가된 전압에 따른 전류 및 소자에서 나온 빛을 전류로 환산한 값들이 테스트포인트 (Test Point)라는 프로그램에 의해 휘도와 효율 등의 데이터베이스로 만들어졌다. 제작된 소자의 I-V, L-V, E-V 특성을 측정하여 그 결과를 도 5 내지 7에 나타내었다.
도 5 내지 7에 도시된 그래프들로부터, 실시예 1 및 비교예 1 및 2에 따른 고분자 유기 전계 발광 소자는 전형적인 발광 소자의 전류 특성, 휘도 특성 및 발광효율 특성을 보여준다는 사실을 알 수 있다. 또한, 도 5 내지 도 7로부터 종래 의 통상적인 소자에 비해서는 수용성 고분자층을 적층한 소자가 더욱 우수한 전류, 휘도 및 발광효율 특성을 나타내며, 더 나아가 이러한 수용성 고분자층 상에 이온화합물층이 이중 적층된 경우에는 전류, 휘도 및 발광효율 특성이 더욱 우수하다는 사실을 알 수 있다.
특히, 도 6의 휘도 특성을 도시한 그래프로부터, 인가전압 10.5V를 기준으로, 수용성 고분자층만 존재하는 소자 (비교예 2)의 경우 그 휘도가 2566cd/m2이지만, 이온화합물층을 함께 포함하는 소자 (실시예 1)의 경우는 그 휘도가 3043d/m2이며, 따라서 이러한 이온화합물층의 적층에 의해서 휘도가 향상됨을 알 수 있다. 또한, 실시예 1에 따른 소자의 경우, 인가전압 7.5V 정도까지는 비교예 1 및 2에 따른 소자와 유사한 휘도 특성을 나타내지만, 그 이상의 인가전압에서는 급격한 휘도 향상 효과를 나타내는데, 이는 이온화합물층이 전자를 끌어 당기는 인력이 급증하는데 따른 것으로 판단된다.
한편, 도 7의 발광효율 특성에 도시된 바와 같이, 인가전압 8V 정도에서 실시예 1에 따른 소자는 그 발광효율이 0.24cd/A이지만, 비교예 2에 따른 소자는 발광효율이 0.13cd/A라는 사실로부터, 이온화합물층의 적층에 의해서 발광효율 역시 현저하게 상승하였음을 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 발광층 상부에 1차 박막용 재료로서 발광층용 용매에 불용성인 수용성 고분자층을 적층하여 박막층 간의 혼합을 방지함으로써 습식 코팅에 의한 적층 구조의 제조가 가능하면서도, 상기 수용성 고분자층이 경화되어 고체상 박막을 형성하고 난 후에는 동일한 수용성 고분자층을 상기 고체상 박막 상에 형성하더라도 박막층 간의 혼합 현상이 발생되지 않으며, 또한 열에 의해서 경화된 상기 수용성 고분자층 상부에 2차 박막용 재료로서 습식코팅에 의해서 형성된 이온화합물층이 적층됨으로써 발광층 상부의 수용성 고분자층은 제1전극에서 주입되는 빠른 이동도를 갖는 정공을 막아주고 이온화합물층은 제2전극에서 주입되는 전자의 이동도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는, 수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 제1전극;
    제2전극; 및
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층을 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자로서,
    상기 발광층 상부에 습식 코팅에 의해서 순차적으로 형성된 수용성 고분자층 및 이온화합물층의 이중 적층 구조를 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서 상기 수용성 고분자층이 수용성 폴리우레탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 유기 전계 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서 상기 수용성 폴리우레탄이 폴리우레탄-폴리우레아 또는 폴리우레탄-폴리아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 고분자 유기 전계 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수용성 고분자층의 두께가 1 내지 10 nm인 것을 특징으로 하는 고분자 유기 전계 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이온화합물은 CsBr, CsCl, HBr, LiBr, LiI, RbF, RbI, RbBr, RbCl, KI, NaBr, NaI, NaCl, LiF, LiCl, CsF, Cs2CO3, KF 및 8-히드록시-퀴놀리나토 리튬 (8-hydroxy-quinolinato lithium)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 수용성 이온화합물인 것을 특징으로 하는 고분자 유기 전계 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이온화합물층의 두께는 1nm 내지 10nm인 것을 특징으로 하는 고분자 유기 전계 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 발광층으로 사용되는 고분자는 청색, 적색 또는 녹색 발광 물질인 것을 특징으로 하는 고분자 유기 전계 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 소자가 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 유기 전계 발광 소자.
  9. 제1항에 있어서, 상기 소자가
    제1전극/정공주입층/발광층/수용성고분자층/이온화합물층/제2전극,
    제1전극/정공주입층/발광층/수용성고분자층/이온화합물층/전자주입층/제2전극,
    제1전극/정공주입층/정공수송층/발광층/수용성고분자층/이온화합물층/제2전 극,
    제1전극/정공주입층/정공수송층/발광층/수용성고분자층/이온화합물층/전자주입층/제2전극, 또는
    제1전극/정공주입층/정공수송층/발광층/수용성고분자층/이온화합물층/전자수송층/전자주입층/제2전극의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고분자 유기 전계 발광 소자.
  10. 기판 상에 제1전극을 형성하는 단계;
    상기 제1전극 상에 발광층을 형성하는 단계;
    상기 발광층 상에 습식 코팅에 의해서 수용성 고분자층을 형성하는 단계;
    상기 수용성 고분자층 상에 습식 코팅에 의해서 이온화합물층을 형성하는 단계; 및
    상기 이온화합물층 상에 제2전극을 형성하는 단계를 포함하는 고분자 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 유기 전계 발광 소자의 제조방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100955882B1 (ko) 2008-01-03 2010-05-06 (주)건양 음이온 함유 수용성 고분자층을 포함하는 고분자 유기 전계발광 소자 및 그 제조방법
KR100983888B1 (ko) * 2008-10-22 2010-09-27 (주)건양 고분자 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법
KR20110043324A (ko) * 2009-10-21 2011-04-27 엘지디스플레이 주식회사 유기전계발광표시장치
US10170722B2 (en) 2014-09-16 2019-01-01 Samsung Display Co., Ltd. Organic light-emitting device having low work function metal halide compound in hole injection layer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6099980A (en) 1996-07-16 2000-08-08 U.S. Philips Corporation Organic electroluminescent device
US6503644B2 (en) 1996-04-25 2003-01-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Organic electroluminescent device
JP2004319504A (ja) 2003-04-16 2004-11-11 Eastman Kodak Co 有機発光デバイスの形成方法
KR20060073968A (ko) * 2003-10-22 2006-06-29 가부시키가이샤 미쿠니 흡기장치, 센서유닛, 이륜차 및 흡기온도 검출방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6503644B2 (en) 1996-04-25 2003-01-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Organic electroluminescent device
US6099980A (en) 1996-07-16 2000-08-08 U.S. Philips Corporation Organic electroluminescent device
JP2004319504A (ja) 2003-04-16 2004-11-11 Eastman Kodak Co 有機発光デバイスの形成方法
KR20060073968A (ko) * 2003-10-22 2006-06-29 가부시키가이샤 미쿠니 흡기장치, 센서유닛, 이륜차 및 흡기온도 검출방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100955882B1 (ko) 2008-01-03 2010-05-06 (주)건양 음이온 함유 수용성 고분자층을 포함하는 고분자 유기 전계발광 소자 및 그 제조방법
KR100983888B1 (ko) * 2008-10-22 2010-09-27 (주)건양 고분자 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법
KR20110043324A (ko) * 2009-10-21 2011-04-27 엘지디스플레이 주식회사 유기전계발광표시장치
KR101615764B1 (ko) 2009-10-21 2016-04-27 엘지디스플레이 주식회사 유기전계발광표시장치
US10170722B2 (en) 2014-09-16 2019-01-01 Samsung Display Co., Ltd. Organic light-emitting device having low work function metal halide compound in hole injection layer
US10886490B2 (en) 2014-09-16 2021-01-05 Samsung Display Co, , Ltd. Organic light-emitting device having low work function metal halide compound in hole injection layer and display device having the same

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