KR100858824B1 - 유기 발광 소자 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 전자 수송성-적색 발광층, 전자 수송성-녹색 발광층 또는 전자 수송성-청색 발광층을 구비하여, 적색, 녹색 및 청색 발광이 가능한 유기 발광 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 유기 발광 소자는 우수한 양산성을 가지며, 제조 단가가 절감될 수 있다.
유기 발광 소자
Description
도 1 내지 6은 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 단면도를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 7 및 8은 본 발명의 일 실시예를 따르는 유기 발광 소자 및 종래의 유기 발광 소자의 효율 및 수명 특성을 나타낸 그래프이고,
도 9는 본 발명의 일 실시예를 따르는 유기 발광 소자 및 종래의 유기 발광 소자의 UV 스펙트럼을 나타낸 그래프이고,
도 10 및 11은 본 발명의 다른 일 실시예를 따르는 유기 발광 소자 및 종래의 유기 발광 소자의 효율 및 수명 특성을 나타낸 그래프이고,
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예를 따르는 유기 발광 소자 및 종래의 유기 발광 소자의 UV 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 유기 발광 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전자 수송성-적색 발광층, 전자 수송성-녹색 발광층 또는 전자 수송성-청색 발광층을 구비하여 적색, 녹색 또는 청색 발광이 가능한 유기 발광 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 유기 발광 소자는 양산성이 우수하며, 재조 단가가 절감될 수 있다.
유기 발광 소자 (organic light emitting diode)는 자발광형 소자로 시야각이 넓으며 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답시간이 빠르다는 장점을 가지고 있기 때문에 커다란 주목을 받고 있다. 또한, 상기 유기 발광 소자는 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 점에서 많은 연구가 이루어지고 있다.
유기 발광 소자는 일반적으로 애노드/발광층/캐소드의 적층 구조를 갖고, 상기 애노드와 발광층 사이 또는 발광층과 캐소드 사이에 정공 주입층, 정공 수송층 및 전자 주입층을 추가로 적층하여 애노드/정공 수송층/발광층/캐소드 및, 애노드/정공 수송층/발광층/전자 주입층/캐소드 등의 구조를 갖는다. 상기 유기 발광 소자의 예는, 예를 들면, 대한민국 특허공개공보 2005-0040960호를 참조한다.
그러나, 종래의 유기 발광 소자는 제조 공정이 복잡하고, 증착시 재료 손실이 있어, 대량 생산에 적합치 않았는 바, 이의 개선이 요구된다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 전자 수송성-적색 발광층, 전자 수송성-녹색 발광층 또는 전자 수송성-청색 발광층을 이용하여, 적색, 녹색 및 청색 발광이 모두 가능한 유기 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기 유기 발광 소자의 제조 방법도 제공한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은, 기판; 제1전극; 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에,
a) 녹색 부화소 및 청색 부화소별로 각각 패터닝된 녹색 발광층 및 청색 발광층과 적색, 녹색 및 청색 부화소에 대하여 공통층으로 형성된 전자 수송성-적색 발광층; 또는
b) 적색 부화소 및 청색 부화소별로 각각 패터닝된 적색 발광층 및 청색 발광층과 적색, 녹색 및 청색 부화소에 대하여 공통층으로 형성된 전자 수송성-녹색 발광층; 또는
c) 적색 부화소 및 녹색 부화소별로 각각 패터닝된 적색 발광층 및 녹색 발광층과 적색, 녹색 및 청색 부화소에 대하여 공통층으로 형성된 전자 수송성-청색 발광층;을 포함한 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 유기 발광 소자의 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 저지층 및 전자 주입층 중 하나 이상의 층을 더 포함할 수 있다.
상기 유기 발광 소자의 유기층이 정공 주입층을 더 포함할 경우, 적색 부화소의 정공 주입층 두께 ≥ 녹색 부화소의 정공 주입층 두께 ≥ 청색 부화소의 정공 주입층 두께의 관계를 가질 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은, 기판 상에 제1전극을 형성하는 단계; 상기 제1전극 상부에 유기층을 형성하는 단계; 및 상기 유기층 상부에 제2전극을 형성하는 단계;를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 유기층 형성 단계가,
i) 녹색 부화소 및 청색 부화소별로 각각 패터닝된 녹색 발광층 및 청색 발광층을 형성한 다음, 적색, 녹색 및 청색 부화소에 대하여 공통층으로서 전자 수송성-적색 발광층을 형성하는 단계; 또는
ii) 적색 부화소 및 청색 부화소별로 각각 패터닝된 적색 발광층 및 청색 발광층을 형성한 다음, 적색, 녹색 및 청색 부화소에 대하여 공통층으로서 전자 수송성-녹색 발광층을 형성하는 단계; 또는
iii) 적색 부화소 및 녹색 부화소별로 각각 패터닝된 적색 발광층 및 녹색 발광층을 형성한 다음, 적색, 녹색 및 청색 부화소에 대하여 공통층으로서 전자 수송성-청색 발광층을 형성하는 단계;를 포함한 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
상기 유기 발광 소자의 제조 방법 중, i)단계 시, 녹색 발광층 증착용 마스크 및 청색 발광층 증착용 마스크를 사용하여 녹색 발광층 및 청색 발광층을 각각 형성한 다음, 오픈 마스크를 이용하여 전자 수송성-적색 발광층을 형성할 수 있다.
상기 유기 발광 소자의 제조 방법 중, ii)단계 시, 적색 발광층 증착용 마스크 및 청색 발광층 증착용 마스크를 사용하여 적색 발광층 및 청색 발광층을 각각 형성한 다음, 오픈 마스크를 이용하여 전자 수송성-녹색 발광층을 형성할 수 있다.
상기 유기 발광 소자의 제조 방법 중, iii)단계 시, 적색 발광층 증착용 마스크 및 녹색 발광층 증착용 마스크를 사용하여 적색 발광층 및 녹색 발광층을 각각 형성한 다음, 오픈 마스크를 이용하여 전자 수송성-청색 발광층을 형성할 수 있 다.
상기 유기 발광 소자의 제조 방법 중 유기층 형성 단계는, 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 저지층 및 전자 주입층 형성 단계 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 유기 발광 소자는 양산성이 우수하며, 제조 단가가 절감될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명을 따르는 유기 발광 소자(10)의 일 구현예의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에 도시된 유기 발광 소자에는 기판(11), 제1전극(12), 정공 주입층(16) 및 정공 수송층(18)이 구비되어 있으며, 그 상부로 녹색 발광층(22G) 및 청색 발광층(22B)이 각각 패터닝되어 있다. 그 상부로는 전자 수송성-적색 발광층(24R), 전자 주입층(26) 및 제2전극(28)이 구비되어 있다.
도 1 중, 기판(11)은 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 이용할 수 있다. 도 1에는 도시되어 있지 않으나, 상기 기판(11) 상부에는 평탄화막, 절연층 등이 더 구비될 수 있다.
기판(11) 상부로는 제1전극(12)이 구비되어 있다. 상기 제1전극(12)은 도 1에 도시된 바와 같이 적, 녹, 청색의 부화소(sub pixel) 별로 패터닝될 수 있으며, 애노드 또는 캐소드일 수 있다. 상기 제1전극(12)은 투명 전극, 반투명 전극 또는 반사 전극일 수 있으며, 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), Al, Ag, Mg 등을 이용하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 서로 다른 2 이상의 물질을 이용하여 2 층 이상의 구조를 가질 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
상기 제1전극(12) 가장자리로는 절연층(14)이 구비되어 있다. 상기 절연층(14)을 이루는 물질은 SiO2, SiNx 등의 무기물 또는 폴리이미드계 수지, 아크릴계 수지 등의 유기물일 수 있는 등 통상의 절연 물질일 수 있다.
상기 제1전극(12) 상부로는 정공 주입층(16)이 구비되어 있다. 상기 정공 주입층(16)은 도 1에 도시된 바와 같이 적, 녹, 청색의 부화소에 대하여 공통층으로 형성될 수 있다. 또는, 도 1에 도시된 바와는 달리, 적, 녹 및 청색의 부화소 별로 패터닝될 수 있는 등 다양한 변형예가 가능하다.
상기 정공 주입층(16)은 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
진공증착법에 의하여 정공 주입층(16)을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 다르지만, 일반적으로 증착온도 100 내지 500℃, 진공도 10-8 내지 10-3torr, 증착속도 0.01 내지 100Å/sec의 범위에서 적절히 선택하는 것이 바람 직하다.
스핀코팅법에 의하여 정공 주입층(16)을 형성하는 경우, 그 코팅 조건은 정공 주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000rpm 내지 5000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 정공 주입층(16)을 이루는 물질은, 공지된 정공 주입 재료 중에서 선택될 수 있다. 예를 들면, 미국특허 제4,356,429호에 개시된 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물 또는 Advanced Material, 6, p.677(1994)에 기재되어 있는 스타버스트형 아민 유도체류인 TCTA, m-MTDATA, m-MTDAPB, 용해성이 있는 전도성 고분자인 Pani/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산) 또는 PEDOT/PSS (Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonic acid:폴리아닐린/캠퍼술폰산) 또는 PANI/PSS (Polyaniline)/Poly (4-styrene- sulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트)), 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입층(16)의 두께는 10nm 에서 200nm, 바람직하게는 60nm 에서 150nm일 수 있다. 상기 정공 주입층(16)의 두께는 공정 시간 및 제조 단가를 고려하여 상기 범위에서 선택되는 것이 바람직하다.
상기 정공 주입층(16) 상부로는 정공 수송층(18)이 구비되어 있다. 상기 정공 수송층(18)은 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의하여 정공 수송층(18)을 형성하는 경우, 그 증착조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 상이하나, 일반적으로 정공 주입층(16) 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
상기 정공 수송층(18)은, 예를 들면, 1,3,5-트리카바졸릴벤젠, 4,4'-비스카바졸릴비페닐, 폴리비닐카바졸, m-비스카바졸릴페닐, 4,4'-비스카바졸릴-2,2'-디메틸비페닐, 4,4',4"-트리(N-카바졸릴)트리페닐아민, 1,3,5-트리(2-카바졸릴페닐)벤젠, 1,3,5-트리스(2-카바졸릴-5-메톡시페닐)벤젠, 비스(4-카바졸릴페닐)실란, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(α-NPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(NPB), IDE320(이데미쯔사 제품), 폴리(9,9-디옥틸플루오렌- co-N-(4-부틸페닐)디페닐아민)(poly(9,9-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl)diphenylamine) (TFB) 또는 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-co-비스-N,N-페닐-1,4-페닐렌디아민(poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-(4-butylphenyl-bis-N,N-phenyl-1,4-phenylenediamin) (PFB) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송층(18)의 두께는 10nm 에서 200nm, 바람직하게는 20nm 에서 150nm일 수 있다. 상기 정공 수송층(18)의 두께는 공정 시간 및 제조 단가를 고려하여 상기 범위에서 선택되는 것이 바람직하다.
상기 정공 수송층(18)은 도 1에 도시된 바와 같이 적, 녹, 청색의 부화소에 대하여 공통층으로 형성될 수 있다. 또는, 도 1에 도시된 바와는 달리, 적, 녹 및 청색의 부화소 별로 패터닝될 수 있는 등 다양한 변형예가 가능하다.
상기 정공 수송층(18) 상부에는 녹색 발광층(22G) 및 청색 발광층(22B)이 녹색 부화소 및 청색 부화소에 각각 패터닝되어 있다.
상기 녹색 발광층(22G) 및 청색 발광층(22B)은 공지된 다양한 발광 물질을 이용하여 형성할 수 있는데, 공지의 호스트 및 도펀트를 이용할 수 있다. 상기 도펀트의 경우, 공지의 형광 도펀트 및 공지의 인광 도펀트를 모두 사용할 수 있다.
예를 들어, 호스트로서는 Alq3, CBP(4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐), PVK(폴리(n-비닐카바졸)), DSA(디스티릴아릴렌) 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도펀트의 경우, 녹색 도펀트로서, Ir(ppy)3 (ppy = 페닐피리딘), Ir(ppy)2(acac), Ir(mpyp)3, C545T 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 청색 도펀트로서, F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, ter-플루오렌(fluorene) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와는 별개로, 녹색 호스트로서 하기 화학식 1을 갖는 화합물을 사용할 수도 있다:
<화학식 1>
상기 화학식 1 중, R1 및 R2는 서로 독립적으로, 수소 또는 C6-C30아릴기이다.
상기 C6-C30아릴기는 예를 들면, 펜타레닐기(pentalenyl), 인데닐기(indenyl), 페닐기, 나프틸기, 아줄레닐기(azulenyl), 헵타레닐기(heptalenyl), 비페닐레닐기(bipehnylenyl), 아세나프틸레닐기(acenaphyhtlenyl), 플루오레닐기(fluorenyl), 페날레닐기(phenalenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 안트라세닐기(anthracenyl), 플루오란테닐기(fluoranthenyl), 트리페닐레닐기(triphenylenyl), 파이레닐기(pyrenyl), 크리세닐기(chrysenyl), 나프타세닐기(naphthacenyl), 피세닐기(picenyl), 페릴레닐기(perylenyl), 펜타페닐기(pentaphenyl) 또는 헥사세닐기(hecacenyl)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 C6-C30아릴기 중 하나 이상의 수소는, 히드록실기, 시아노기, 메틸기, 에틸기 등과 같은 C1-C10알킬기, 메톡시기, 에톡시기 등과 같은 C1-C10알콕시기 등으로 치환될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 녹색 호스트는 하기 화합물 1 내지 3 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화합물 1> <화합물 2> <화합물 3>
한편, 녹색 도펀트로서, 하기 화학식 2를 갖는 화합물을 사용할 수 있다:
<화학식 2>
상기 화학식 2 중, R3, R4, R5, R7 및 R8는 서로 독립적으로, 수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기 또는 C6-C30아릴기이다.
C1-C20알킬기이 예에는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등이 있고, C1-C20알콕시기의 예에는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. C6-C30아릴기에 대한 설명은 전술한 바를 참조한다.
보다 구체적으로, 상기 화학식 2로 표시되는 녹색 도펀트는 하기 화합물 4, 5 및 6 중 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화합물 4> <화합물 5> <화합물 6>
상기 도펀트의 함량은, 호스트와 도펀트의 총중량은 100중량부로 하였을 경우, 이를 기준으로 0.1 내지 50 중량부, 특히 0.5 ~ 35 중량부인 것이 바람직하다. 전술한 바와 같은 도펀트 함량 범위를 만족시킬 경우, 농도 켄칭(quenching)과 같은 농도 소광 등이 일어나지 않을 수 있다.
상기 녹색 발광층(22G) 및 청색 발광층(22B)의 두께는 약 10nm 내지 100nm, 바람직하게는 10nm 내지 60nm일 수 있다. 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족시킬 경우, 우수한 발광 특성을 얻을 수 있다.
증착법을 이용하여 상기 녹색 발광층(22G) 및 청색 발광층(22B)를 형성할 경우, 상기 녹색 발광층(22G) 및 청색 발광층(22B)은, 각각 녹색 발광층(22G) 증착용 마스크 및 청색 발광층(22B) 증착용 마스크를 이용하여 차례로 형성될 수 있다.
상기 녹색 발광층(22G) 및 청색 발광층(22B) 상부로는 전자 수송성-적색 발광층(24R)이 형성되어 있다. 상기 전자 수송성-전자 수송층(24R)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 적, 녹 및 청색의 부화소에 대하여 공통층으로서 형성될 수 있다.
상기 전자 수송성-적색 발광층(24R)은 전자 수송 능력을 가짐은 물론, 적색 발광도 가능하다. 도 1을 참조하면, 적색 부화소에서는 정공 수송층(18) 상부에 전자 수송성-적색 발광층(24R)이 구비되어 있는데, 상기 전자 수송성-적색 발광층(24R)에 의하여 도 1에 도시된 유기 발광 소자(10)는 적색 발광이 가능하다.
상기 전자 수송성-적색 발광층(24R)은 하기 화학식 3을 갖는 유기 금속 착물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다:
<화학식 3>
[M(L2)]a
상기 화학식 3 중, L은 음이온성 리간드이고, M은 상기 L과 5 배위 결합 또는 6 배위 결합할 수 있는 금속이고, a는 2 내지 4의 정수이다. 상기 화학식 1을 갖는 유기 금속 착물은 a가 2 내지 4인 정수이므로, 모노머(monomer)가 아닌 올리고머(oligomer)의 형태를 갖는다.
상기 화학식 3 중, M은 리간드 L과 5 배위 결합 또는 6 배위 결합할 수 있는 금속이다. 따라서, 본 발명을 따르는 화학식 3을 갖는 유기 금속 착물은, 2 이상의 M을 갖는 올리고머의 형태를 가질 수 있다. 2 이상의 M은 하나의 리간드와 동시에 결합할 수 있다. 예를 들어, 상기 M은 Zn, Co, Ni, Fe일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 3 중, L은 음이온성 리간드로서, 1 이상의 중심 금속 M과 배위 결합할 수 있다.
보다 구체적으로서, 상기 L은 하기 화학식 4 또는 화학식 5로 표시될 수 있 다:
<화학식 4> <화학식 5>
상기 화학식 3을 갖는 리간드는 총 3개의 결합 사이트를 가지며, 2 개의 M과 결합할 수 있다(예를 들면, 하기 화학식 6, 7, 8 및 9 참조). 이로써 상기 화학식 3으로 표시되는 바와 같이 올리고머 형태의 유기 금속 착물을 얻을 수 있다.
상기 화학식 4 및 5 중, A, B, C 및 D는 서로 독립적으로, 방향족 고리(aromatic ring) 또는 헤테로방향족 고리(heteroaromatic ring)일 수 있다. 바람직하게, 상기 A, B, C 및 D는 서로 독립적으로 5원(5-members) 내지 20원(20-members) 방향족 고리(aromatic ring) 또는 5원 내지 20원 헤테로방향족 고리(heteroaromatic ring)일 수 있다.
상기 A 및 C는 서로 독립적으로, 벤젠 또는 나프탈렌일 수 있다. 한편, 상기 B 및 D는 서로 독립적으로, 피리딘, 벤조티아졸, 벤조옥사졸, 퀴놀린 및 벤조이미다졸로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 A와 B는 예를 들면, 단일 결합 등으로 서로 연결될 수 있다. 또는, 상 기 A와 B는 서로 융합될 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다. 마찬가지로, 상기 C와 D는 예를 들면, 단일 결합 등으로 서로 연결되거나, 상기 C와 D는 서로 융합될 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
상기 화학식 4 및 5 중, X1, X2, X3 및 X4는 서로 독립적으로, C, N, O, S 또는 P일 수 있다.
상기 화학식 4 및 5 중, *는 M과의 결합 사이트를 의미한다.
보다 구체적으로, 상기 화학식 3을 갖는 화합물은 하기 화학식 6, 7, 8 및 9로 표시될 수 있다:
<화학식 6>
<화학식 7>
<화학식 8>
<화학식 9>
한편, 상기 전자 수송성-적색 발광층(24R)은 상기 화학식 3으로 표시되는 유기 금속 착물 외에 인광 도펀트를 더 포함할 수 있으며, 이 때, 본 발명을 따르는 유기 금속 착물은 호스트로서 사용될 수 있다. 상기 인광 도펀트는 특별히 한정되지 않으며, 공지된 임의의 인광 도펀트를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 인광 도펀트는 Ir, Pt, Os, Re, Ti, Zr 또는 Hf를 포함한 유기 금속 착제, 바람직하게는 Ir 또는 Pt를 포함한 유기 금속 착체일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이 중, 특히, 4-배위를 갖는 Pt를 포함한 유기 금속 착체를 인광 도펀트로서 이용할 경우, 상대적으로 낮은 증착 온도 하에서 발광층 형성이 가능하므로, 우수한 양산성을 얻 을 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 효율 및 수명 특성을 얻을 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 인광 도펀트는, 비스티에닐피리딘 아세틸아세토네이트 이리듐(bisthienylpyridine acetylacetonate Iridium), 비스(벤조티에닐피리딘)아세틸아세토네이트 이리듐{bis(benzothienylpyridine)acetylacetonate Iridium}, 비스(2-페닐벤조티아졸)아세틸아세토네이트 이리듐{Bis(2-phenylbenzothiazole)acetylacetonate Iridium}, 비스(1-페닐이소퀴놀린) 이리듐 아세틸아세토네이트{bis(1-phenylisoquinoline) Iridium acetylacetonate}, 트리스(1-페닐이소퀴놀린)이리듐{tris(1-phenylisoquinoline) Iridium}, 트리스(페닐피리딘) 이리듐, 트리스(2-비페닐피리딘) 이리듐, 트리스(3-비페닐 피리딘) 이리듐, 트리스(4-비페닐 피리딘) 이리듐, Ir(pq)2(acac)(pq=2-phenylquinoline이고 acac=acetylacetone임, 하기 화학식 10 참조), Ir(ppy)3(ppy는 페닐피리딘의 약어임, 하기 화학식 11 참조), PtOEP(platinum(II)octaethylporphyrin)(참조문헌: Chihaya Adachi etc. Appl . Phys . Lett., 79, 2082-2084, 2001), 하기 화학식 12을 갖는 화합물(대한민국 특허 공개번호 2005-0078472 참조), Firpic(하기 화학식 13 참조), Ir(piq)3(하기 화학식 14 참조), Ir(piq)2acac(piq=penylisoquinoline)(하기 화학식 15 참조), 하기 화학식 16을 갖는 화합물, 하기 화학식 17을 갖는 화합물, 하기 화학식 18을 갖는 화합물 및 하기 화학식 19를 갖는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 10> <화학식 11>
<화학식 12> <화학식 13>
<화학식 14> <화학식 15>
<화학식 16> <화학식 17>
<화학식 18> <화학식 19>
이와 같은 전자 수송성-적색 발광층(24R)은 오픈 마스크를 이용하여 적, 녹 및 청색의 부화소에 대하여 공통층으로 형성될 수 있다. 본 명세서에 있어서, "오픈 마스크"란 적, 녹 및 청색의 부화소를 포함한 발광부 전체를 덮는 층을 형성할 수 있는 마스크이다. 예를 들어, 상기 오픈 마스크는 적, 녹 및 청색의 부화소를 포함한 발광부 전체에 대응되는 영역이 모두 뚫려 있는 마스크일 수 있다. 따라서, 상기 오픈 마스크를 이용하면 적, 녹 및 청색의 부화소에 대한 공통층을 형성할 수 있다.
상기 전자 수송성-적색 발광층(24R) 상부에 음극으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지는 물질인 전자 주입층(26)이 구비되어 있다. 상기 전자 주입층(26)은 진공증착법, 또는 스핀코팅법, 캐스트법 등의 다양한 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 전자 주입층(26)을 형성하는 경우, 그 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층(16)의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다. 상기 전자 주입층(26)은 도 1에 도시된 바와 같이 적, 녹 및 청색 부화소에 대하여 공통층으로서 구비될 수 있다.
전자 주입층(26)으로서는 LiQ, NaQ, CsQ, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO 등과 같은 전자주입층 형성 재료로서 공지된 임의의 물질을 이용할 수 있다. 상기 전자 주입층(26)의 두께는 약 0.1nm 내지 10nm, 바람직하게는 0.5nm 내지 9nm일 수 있다. 상기 전자 주입층(26)의 두께가 전술한 바와 같은 두께를 만족할 경우, 우수한 전자 주입 특성 및 구동 전압 특성을 가질 수 있다.
마지막으로 전자 주입층(26) 상부에는 제2전극(28)이 구비되어 있다. 상기 제2전극(28)은 진공증착법이나 스퍼터링법 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 캐소드 또는 애노드일 수 있다. 상기 제2전극 형성용 금속으로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 들 수 있다. 또한, 상기 제2전극(28)은 서로 다른 2 이상의 물질을 이용하여 2층 이상의 구조를 가질 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
상기 도 1에 도시된 바와 같은 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 일 구현예는 적색 부화소에는 제1전극(12), 정공 주입층(16), 정공 수송층(18), 전자 수송성-적색 발광층(24R), 전자 주입층(26) 및 제2전극(28)이 차례로 적층되어 있고, 녹색 부화소에는 제1전극(12), 정공 주입층(16), 정공 수송층(18), 녹색 발광층(22G), 전자 수송성-적색 발광층(24R), 전자 주입층(26) 및 제2전극(28)이 차례로 적층되어 있고, 청색 부화소에는 1전극(12), 정공 주입층(16), 정공 수송층(18), 청색 발광층(22B), 전자 수송성-적색 발광층(24R), 전자 주입층(26) 및 제2전극(28)이 차례로 적층되어 있다. 즉, 적색 부화소에서는 전자 수송성-적색 발광층(24R)에 의하여 적색 발광 및 전자 수송이 이루어질 수 있다.
이는 종래의 유기 발광 소자의 제조 방법보다 간단한 공정에 의하여 형성할 수 있다. 종래의 유기 발광 소자의 제조 방법 중 하나에 따르면, 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층을 각각 차례로 형성한 다음, 적, 녹 및 청색의 부화소에 대하여 공통층인 전자 수송층을 형성하였다. 즉, 적색 발광층 증착용 마스크를 이용하여 적색 발광층을 형성하고, 녹색 발광층 증착용 마스크를 이용하여 녹색 발광층을 형성하고, 청색 발광층 증착용 마스크를 이용하여 청색 발광층을 각각 형성한 다음, 오픈 마스크를 이용하여 적, 녹 및 청색의 부화소에 대하여 공통층인 전자 수송층을 형성하므로, 총 4회의 마스크 교환이 필요하다.
그러나, 도 1에 도시된 바와 같은 유기 발광 소자의 제조 방법에 따르면, 녹색 발광층(22G) 증착용 마스크를 이용하여 녹색 발광층(22G)을 형성한 다음, 청색 발광층(22G) 증착용 마스크를 이용하여 청색 발광층(22B)을 형성한 후, 오픈 마스 크를 이용하여 전자 수송성-적색 발광층(24R)을 형성하므로, 총 3회의 마스크 교환으로 충분하다.
따라서, 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 제조 방법은 종래의 유기 발광 소자의 제조 방법에 비하여 공정이 간소할 뿐만 아니라, 재료 사용량도 절감할 수 있는 바, 이를 이용하면 유기 발광 소자의 제조 단가를 절감할 수 있다.
도 2는 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 다른 일 구현예를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 유기 발광 소자(20)는 도 1에 도시된 유기 발광 소자와 동일한 층 구성을 갖되, 정공 주입층(16)의 두께가 적, 녹 및 청색의 부화소별로 상이하다. 보다 구체적으로, 적색 부화소의 정공 주입층 두께 > 녹색 부화소의 정공 주입층 두께 > 청색 부화소의 정공 주입층 두께일 수 있다. 이는 유기 발광 소자(20)의 구동 시, 적, 녹 및 청색 부화소에서 각각 생성된 적색광, 녹색광 및 청색광의 공진 주기를 고려하여, 적, 녹 및 청색광의 광추출율을 극대화시키기 위한 것이다.
이와는 별개로, 도 2에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 정공 수송층(18)의 두께가 적, 녹 및 청색의 부화소별로 상이하게 조절할 수도 있다. 보다 구체적으로, 적색 부화소의 정공 수송층 두께 > 녹색 부화소의 정공 수송층 두께 > 청색 부화소의 정공 수송층 두께일 수 있다. 이는 유기 발광 소자(20)의 구동 시, 적, 녹 및 청색 부화소에서 각각 생성된 적색광, 녹색광 및 청색광의 공진 주기를 고려하여, 적, 녹 및 청색광의 광추출율을 극대화시키기 위한 것이다.
도 3은 본 발명을 따르는 유기 발광 소자(30)의 다른 일 구현예의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3에 도시된 유기 발광 소자에는 기판(31), 제1전극(32), 정공 주입층(36) 및 정공 수송층(38)이 구비되어 있으며, 그 상부로 적색 발광층(42R) 및 청색 발광층(42B)이 각각 패터닝되어 있다. 그 상부로는 전자 수송성-녹색 발광층(44G), 전자 주입층(46) 및 제2전극(48)이 구비되어 있다.
기판(31), 제1전극(32), 정공 주입층(36), 정공 수송층(38), 청색 발광층(42B), 전자 주입층(46) 및 제2전극(48)에 관한 상세한 설명은 도 1에 대한 설명을 참조한다.
도 3 중, 적색 발광층(42R)은 공지된 다양한 발광 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 이 때, 공지의 형광 호스트 및 형광 도펀트 또는 인광 호스트 및 인광 도펀트를 이용할 수 있다.
예를 들어, 호스트로서는 Alq3, CBP(4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐), PVK(폴리(n-비닐카바졸)), DSA(디스티릴아릴렌) 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 적색 도펀트로서, PtOEP, Ir(piq)3, Btp2Ir(acac), DCJTB 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와는 별개로, 본 발명을 따르는 적색 발광층은 전술한 바와 같은 전술한 바와 같은 화학식 3으로 표시되는 유기 금속 착물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 화학식 3으로 표시되는 유기 금속 착물 외에 전술한 바와 같은 Ir, Pr, Os, Re, Ti, Zr 또는 Hr를 포함하는 인광 도펀트를 더 포함할 수도 있다.
상기 도펀트의 함량은, 호스트와 도펀트의 총중량은 100중량부로 하였을 경우, 이를 기준으로 0.1 내지 50 중량부, 특히 0.5 ~ 35 중량부인 것이 바람직하다. 전술한 바와 같은 도펀트 함량 범위를 만족시킬 경우, 농도 켄칭(quenching)과 같은 농도 소광 등이 일어나지 않을 수 있다.
상기 적색 발광층(42R)의 두께는 약 10nm 내지 100nm, 바람직하게는 10nm 내지 60nm일 수 있다. 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족시킬 경우, 우수한 발광 특성을 얻을 수 있다. 증착법을 이용하여, 도 3 중 적색 발광층(42R) 및 청색 발광층(42B)을 형성할 경우, 이들은 적색 발광층(42R) 증착용 마스크 및 청색 발광층(42B) 증착용 마스크를 이용하여 차례로 형성될 수 있다.
상기 적색 발광층(42R) 및 청색 발광층(42B) 상부로는 전자 수송성-녹색 발 광층(44G)이 형성되어 있다. 상기 전자 수송성-녹색 발광층(44G)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 적, 녹 및 청색의 부화소에 대하여 공통층으로서 형성될 수 있다.
상기 전자 수송성-녹색 발광층(44G)은 전자 수송 능력을 가짐은 물론, 녹색 발광도 가능하다. 도 3을 참조하면, 녹색 부화소에서는 정공 수송층(38) 상부에 전자 수송성-녹색 발광층(44G)이 구비되어 있는데, 상기 전자 수송성-녹색 발광층(44G)에 의하여 도 3에 도시된 유기 발광 소자(30)는 녹색 발광이 가능하다.
상기 전자 수송성-녹색 발광층(44G)은 예를 들면, 상기 화학식 1로 표시되는 녹색 호스트 및 화학식 2로 표시되는 녹색 도펀트를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전자 수송성-녹색 발광층(44G)은 상기 화합물 1, 2 또는 3일 수 있는 녹색 호스트 및 상기 화합물 4, 5 또는 6일 수 있는 녹색 도펀트를 포함할 수 있다.
이와 같은 전자 수송성-녹색 발광층(44G)은 오픈 마스크를 이용하여 적, 녹 및 청색의 부화소에 대하여 공통층으로 형성될 수 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 일 구현예는 적색 부화소에는 제1전극(32), 정공 주입층(36), 정공 수송층(38), 적색 발광층(42R), 전자 수송성-녹색 발광층(44G), 전자 주입층(46) 및 제2전극(48)이 차례로 적층되어 있고, 녹색 부화소에는 제1전극(32), 정공 주입층(36), 정공 수송층(38), 전자 수송성-녹색 발광층(44G), 전자 주입층(46) 및 제2전극(48)이 차례로 적층되어 있고, 청색 부화소에는 제1전극(32), 정공 주입층(36), 정공 수송층(38), 청색 발광층(42B), 전자 수송성-녹색 발광층(44G), 전자 주입층(46) 및 제2전 극(48)이 차례로 적층되어 있다. 즉, 녹색 부화소에서는 전자 수송성-녹색 발광층(44G)에 의하여 녹색 발광 및 전자 수송이 이루어질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같은 유기 발광 소자의 제조 방법에 따르면, 적색 발광층(42R) 증착용 마스크를 이용하여 적색 발광층(42R)을 형성한 다음, 청색 발광층(42B) 증착용 마스크를 이용하여 청색 발광층(42B)을 형성한 후, 오픈 마스크를 이용하여 전자 수송성-녹색 발광층(44G)을 형성하므로, 총 3회의 마스크 교환으로 충분하다.
따라서, 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 제조 방법은 종래의 유기 발광 소자의 제조 방법에 비하여 공정이 간소할 뿐만 아니라, 재료 사용량도 절감할 수 있는 바, 이를 이용하면 유기 발광 소자의 제조 단가를 절감할 수 있다.
도 4는 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 다른 일 구현예를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 유기 발광 소자(40)는 도 3에 도시된 유기 발광 소자와 동일한 층 구성을 갖되, 정공 주입층(36)의 두께가 적, 녹 및 청색의 부화소별로 상이하다. 보다 구체적으로, 적색 부화소의 정공 주입층 두께 > 녹색 부화소의 정공 주입층 두께 > 청색 부화소의 정공 주입층 두께일 수 있다. 이는 유기 발광 소자(40)의 구동 시, 적, 녹 및 청색 부화소에서 각각 생성된 적색광, 녹색광 및 청색광의 공진 주기를 고려하여, 적, 녹 및 청색광의 광추출율을 극대화시키기 위한 것이다.
이와는 별개로, 도 4에는 구체적으로 도시되어 있지 않으나, 정공 주입층(38)의 두께가 적, 녹 및 청색의 부화소별로 상이할 수도 있다. 보다 구체적으 로, 적색 부화소의 정공 수송층 두께 > 녹색 부화소의 정공 수송층 두께 > 청색 부화소의 정공 수송층 두께일 수 있다. 이는 유기 발광 소자(40)의 구동 시, 적, 녹 및 청색 부화소에서 각각 생성된 적색광, 녹색광 및 청색광의 공진 주기를 고려하여, 적, 녹 및 청색광의 광추출율을 극대화시키기 위한 것이다.
도 5는 본 발명을 따르는 유기 발광 소자(50)의 다른 일 구현예의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5에 도시된 유기 발광 소자에는 기판(51), 제1전극(52), 정공 주입층(56) 및 정공 수송층(58)이 구비되어 있으며, 그 상부로 적색 발광층(62R) 및 녹색 발광층(62G)이 각각 패터닝되어 있다. 그 상부로는 청색 발광이 가능한 전자 수송성-청색 발광층(64B), 전자 주입층(66) 및 제2전극(68)이 구비되어 있다.
기판(51), 제1전극(52), 정공 주입층(56), 정공 수송층(58), 적색 발광층(62R), 녹색 발광층(62G), 전자 주입층(66) 및 제2전극(68)에 관한 상세한 설명은 도 1 및 도 3에 대한 설명을 참조한다.
증착법을 이용하여 도 5 중 적색 발광층(62R) 및 녹색 발광층(62G)을 형성할 경우, 이들은 적색 발광층(62R) 증착용 마스크 및 녹색 발광층(62G) 증착용 마스크를 이용하여 차례로 형성될 수 있다.
상기 적색 발광층(62R) 및 녹색 발광층(62G) 상부로는 청색 발광이 가능한 전자 수송성-청색 발광층(64B)이 형성되어 있다. 상기 전자 수송성-청색 발광층(64B)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 적, 녹 및 청색의 부화소에 대하여 공통층으로서 형성될 수 있다.
상기 전자 수송성-청색 발광층(64B)은 전자 수송 능력을 가짐은 물론, 청색 발광도 가능하다. 도 5를 참조하면, 청색 부화소에는 정공 수송층(58) 상부에 전자 수송성-청색 발광층(64B)이 구비되어 있는데, 상기 전자 수송성-청색 발광층(64B)에 의하여 도 5에 도시된 유기 발광 소자(50)는 청색 발광이 가능하다.
상기 전자 수송성-청색 발광층(64B)은 예를 들면, 하기 화합물, 7, 8, 9 또는 10인 청색 호스트를 포함할 수 있다:
<화합물 7> <화합물 8>
<화합물 9> <화합물 10>
한편, 상기 전자 수송성-청색 발광층(64B)는 그라쎌사의 청색 도펀트, GBD32, GBD132, GBD69 등을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 전자 수송성-청색 발광층(64B)은 오픈 마스크를 이용하여 적, 녹 및 청색의 부화소에 대하여 공통층으로 형성될 수 있다.
상기 도 5에 도시된 바와 같은 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 일 구현예는 적색 부화소에는 제1전극(52), 정공 주입층(56), 정공 수송층(58), 적색 발광층(62R), 전자 수송성-청색 발광층(64B), 전자 주입층(66) 및 제2전극(68)이 차례로 적층되어 있고, 녹색 부화소에는 제1전극(52), 정공 주입층(56), 정공 수송층(58), 녹색 발광층(62G), 전자 수송성-청색 발광층(64B), 전자 주입층(66) 및 제2전극(68)이 차례로 적층되어 있고, 청색 부화소에는 제1전극(52), 정공 주입층(56), 정공 수송층(58), 전자 수송성-청색 발광층(64B), 전자 주입층(66) 및 제2전극(68)이 차례로 적층되어 있다. 즉, 녹색 부화소에서는 전자 수송성-청색 발광층(64B)에 의하여 청색 발광 및 전자 수송이 이루어질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같은 유기 발광 소자의 제조 방법에 따르면, 적색 발광층(62R) 증착용 마스크를 이용하여 적색 발광층(62R)을 형성한 다음, 녹색 발광층(62G) 증착용 마스크를 이용하여 녹색 발광층(62G)를 형성한 후, 오픈 마스크를 이용하여 전자 수송성-청색 발광층(64B)을 형성하므로, 총 3회의 마스크 교환으로 충분하다.
따라서, 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 제조 방법은 종래의 유기 발광 소자의 제조 방법에 비하여 공정이 간소할 뿐만 아니라, 재료 사용량도 절감할 수 있는 바, 이를 이용하면 유기 발광 소자의 제조 단가를 절감할 수 있다.
도 6은 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 다른 일 구현예를 도시한 것이 다. 도 6에 도시된 유기 발광 소자(60)는 도 5에 도시된 유기 발광 소자와 동일한 층 구성을 갖되, 정공 주입층(56)의 두께가 적, 녹 및 청색의 부화소별로 상이하다. 보다 구체적으로, 적색 부화소의 정공 주입층 두께 > 녹색 부화소의 정공 주입층 두께 > 청색 부화소의 정공 주입층 두께일 수 있다. 이는 유기 발광 소자(60)의 구동 시, 적, 녹 및 청색 부화소에서 각각 생성된 적색광, 녹색광 및 청색광의 공진 주기를 고려하여, 적, 녹 및 청색광의 광추출율을 극대화시키기 위한 것이다.
이와는 별개로, 도 6에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 정공 수송층(58)의 두께를 적, 녹 및 청색의 부화소별로 상이하게 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 적색 부화소의 정공 수송층 두께 > 녹색 부화소의 정공 수송층 두께 > 청색 부화소의 정공 수송층 두께일 수 있다. 이는 유기 발광 소자(60)의 구동 시, 적, 녹 및 청색 부화소에서 각각 생성된 적색광, 녹색광 및 청색광의 공진 주기를 고려하여, 적, 녹 및 청색광의 광추출율을 극대화시키기 위한 것이다.
본 발명을 따르는 유기 발광 소자를 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하였으나, 이는 예시에 불과할 뿐, 다양한 변형예가 가능하다. 예를 들어, 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 발광층이 인광 도펀트를 포함할 경우, 삼중항 여기자 또는 정공이 전자 수송층으로 확산되는 현상을 방지하기 위하여 정공 저지층(HBL)을 발광층 상부에 형성할 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
[실시예]
실시예
1
애노드로서 100nm 두께의 (Ag및 ITO)(SDI사 제품)기판을 50mm x 50mm x0.7mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수 물 속에서 각 5 분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 UV, 오존 세정하여 사용하였다.
상기 전극 상부에 정공 주입 물질인 m-TDATA를 이용하여 녹색 부화소와 청색 부화소에 대하여 공통층으로서 60nm 두께의 m-TDATA층을 형성한 다음, 녹색 부화소에만 20nm 두께의 m-TDATA층을 더 형성하여, 녹색 부화소의 정공 주입층은 80nm, 청색 부화소의 정공 주입층은 60nm의 두께를 갖도록 형성하였다. 이 후, 상기 정공 주입층 상부에 정공 수송 물질인 NPB를 증착시켜 녹색 부화소 및 청색 부화소에 대하여 공통층으로서 20nm 두께의 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상부 중 녹색 부화소에 대응되는 영역에 녹색 호스트로서 그라쎌사(社) GGH01 및 녹색 도펀트로서 그라쎌사 GGD01을 97:3의 중량비로 진공 증착하여 20nm 두께의 녹색 발광층을 형성한 다음, 상기 녹색 발광층 및 정공 수송층 상부에 그라쎌사의 GBH 02 및 GBD 32를 97:3의 중량비로 진공 증착(녹색 부화소에서는 녹색 발광층 상부에 증착되는 것이고, 청색 부화소에는 정공 수송층 상부에 증착되는 것임)하여 45 nm 두께의 전자 수송성-청색 발광층을 공통층으로서 형성하였다.
상기 전자 수송성-청색 발광층 상부에 Liq를 증착하여 0.5nm 두께의 전자 주입층을 형성한 다음, 캐소드로서 MgAg 150nm을 형성하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예
1
상기 실시예 1의 유기 발광 소자 제조 방법 중, 그라쎌사의 GBH 02 및 GBD 32 대신 Alq3를 증착하여 통상의 전자 수송층을 형성하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
평가예
1
상기 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조한 유기 발광 소자에 대하여, 효율 및 수명을 PR650 (Spectroscan) Source Measurement Unit.과 McScience Polaronix M6000를 이용하여 평가하여, 그 결과를 도 7 및 8에 각각 나타내었다.
도 7을 참조하면, 본 발명을 따르는 실시예 1의 유기 발광 소자는 비교예 1의 유기 발광 소자에 비하여 우수한 효율을 가짐을 알 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명을 따르는 실시예 1의 유기 발광 소자는 비교예 1의 유기 발광 소자에 비하여 장수명을 가짐을 알 수 있다.
한편, 실시예 1의 유기 발광 소자 및 비교예 1의 유기 발광 소자의 EL 스펙트럼을 Spectra Radiometer (PR650, Photo Researcher Inc.)을 이용하여 평가하여, 그 결과를 도 9에 나타내었다. 도 9로부터 실시예 1의 유기 발광 소자 및 비교예 1의 유기 발광 소자는 최대 발광 피크가 약 520nm에서 관찰되는 녹색 발광을 나타냄을 알 수 있다.
실시예
2
애노드로서 100nm 두께의 (Ag 및 ITO)(SDI사 제품)기판을 50mm x 50mm x0.7mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수 물 속에서 각 5 분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 UV, 오존 세정하여 사용하였다.
상기 전극 상부에 정공 주입 물질인 m-TDATA를 이용하여 적색 부화소와 청색 부화소에 대하여 공통층으로서 60nm 두께의 m-TDATA층을 형성한 다음, 적색 부화소에만 40nm 두께의 m-TDATA층을 더 형성하여, 적색 부화소의 정공 주입층은 100nm, 청색 부화소의 정공 주입층은 60nm의 두께를 갖도록 형성하였다. 이 후, 상기 정공 주입층 상부에 정공 수송 물질인 NPB를 증착시켜 적색 부화소 및 청색 부화소에 대하여 공통층으로서 20nm 두께의 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상부 중 적색 부화소에 대응되는 영역에 적색 호스트로서 그라쎌사(社) GDI1403 및 적색 도펀트로서 그라쎌사 RD25을 90:10의 중량비로 진공 증착하여 40nm 두께의 적색 발광층을 형성한 다음, 상기 적색 발광층 및 정공 수송층 상부에 그라쎌사의 GBH 02 및 GBD 32를 97:3의 중량비로 진공 증착(적색 부화소에서는 적색 발광층 상부에 증착되는 것이고, 청색 부화소에는 정공 수송층 상부에 증착되는 것임)하여 45 nm 두께의 전자 수송성-청색 발광층을 공통층으로서 형성하였다.
상기 전자 수송성-청색 발광층 상부에 Liq를 증착하여 0.5nm 두께의 전자 주입층을 형성한 다음, 캐소드로서 MgAg 150nm을 형성하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예
2
상기 실시예 2의 유기 발광 소자 제조 방법 중, 그라쎌사의 GBH 02 및 GBD 32 대신 Alq3를 증착하여 통상의 전자 수송층을 형성하였다는 점을 제외하고는 상 기 실시예 2와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
평가예
2
상기 실시예 2 및 비교예 2에 따라 제조한 유기 발광 소자에 대하여, 효율 및 수명을 PR650 (Spectroscan) Source Measurement Unit.과 McScience Polaronix M6000를 이용하여 평가하여, 그 결과를 도 10 및 11에 각각 나타내었다.
도 10을 참조하면, 본 발명을 따르는 실시예 2의 유기 발광 소자는 비교예 2의 유기 발광 소자에 비하여 우수한 효율을 가짐을 알 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명을 따르는 실시예 2의 유기 발광 소자는 비교예 2의 유기 발광 소자에 비하여 장수명을 가짐을 알 수 있다.
한편, 실시예 2의 유기 발광 소자 및 비교예 2의 유기 발광 소자의 EL 스펙트럼을 Spectra Radiometer (PR650, Photo Researcher Inc.)을 이용하여 평가하여, 그 결과를 도 12에 나타내었다. 도 12로부터 실시예 2의 유기 발광 소자 및 비교예 2의 유기 발광 소자는 최대 발광 피크가 약 630nm에서 관찰되는 적색 발광임을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명을 따르는 유기 발광 소자는 적, 녹 또는 청색 발광이 가능한 전자 수송층을 이용하여, 적, 녹 및 청색 발광이 가능하며, 이의 제조 방법은 공정이 간소화된 것이다. 따라서, 본 발명을 따르는 유기 발광 소자는 양산성이 우수하며, 본 발명의 유기 발광 소자 제조 방법에 따르면, 제조 단가를 절감할 수 있다.
본 발명에 대하여 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (17)
- 기판;제1전극;제2전극; 및상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에,a) 녹색 부화소 및 청색 부화소별로 각각 패터닝된 녹색 발광층 및 청색 발광층과 적색, 녹색 및 청색 부화소에 대하여 공통층으로 형성된 전자 수송성-적색 발광층; 또는b) 적색 부화소 및 청색 부화소별로 각각 패터닝된 적색 발광층 및 청색 발광층과 적색, 녹색 및 청색 부화소에 대하여 공통층으로 형성된 전자 수송성-녹색 발광층; 또는c) 적색 부화소 및 녹색 부화소별로 각각 패터닝된 적색 발광층 및 녹색 발광층과 적색, 녹색 및 청색 부화소에 대하여 공통층으로 형성된 전자 수송성-청색 발광층;을 포함한 유기 발광 소자.
- 제1항에 있어서,상기 전자 수송성-적색 발광층이 하기 화학식 3을 갖는 유기 금속 착물을 포함한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:<화학식 3>[M(L)2]a상기 화학식 3 중,L은 음이온성 리간드이고;M은 상기 L과 5 배위 결합 또는 6 배위 결합을 할 수 있는 금속이고;a는 2 내지 4의 정수이다.
- 제1항에 있어서,상기 화학식 3 중, M은 Zn, Ni, Co 및 Fe로 이루어진 군으로부터 선택되고; L은 하기 화학식 4 또는 5를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:<화학식 4> <화학식 5>
상기 화학식 4 및 5 중,A, B, C 및 D는 서로 독립적으로, 5원(5-members) 내지 20원(20-members) 방향족 고리(aromatic ring) 또는 5원 내지 20원 헤테로방향족 고리(heteroaromatic ring)이고, A 및 B는 서로 연결되거나 융합될 수 있고, C 및 D는 서로 연결되거나 융합될 수 있으며;X1, X2, X3 및 X4는 서로 독립적으로, C, N, O, S 또는 P이고;*는 M과의 결합 사이트를 의미한다. - 제1항에 있어서,상기 전자 수송성-적색 발광층이 Ir, Pt, Os, Re, Ti, Zr 또는 Hf를 포함한 인광 도펀트를 더 포함한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제4항에 있어서,상기 인광 도펀트가 비스티에닐피리딘 아세틸아세토네이트 이리듐(bisthienylpyridine acetylacetonate Iridium), 비스(벤조티에닐피리딘)아세틸아세토네이트 이리듐{bis(benzothienylpyridine)acetylacetonate Iridium}, 비스(2-페닐벤조티아졸)아세틸아세토네이트 이리듐{Bis(2-phenylbenzothiazole)acetylacetonate Iridium}, 비스(1-페닐이소퀴놀린) 이리듐 아세틸아세토네이트{bis(1-phenylisoquinoline) Iridium acetylacetonate}, 트리스(1-페닐이소퀴놀린)이리듐{tris(1-phenylisoquinoline) Iridium}, 트리스(페닐피리딘) 이리듐, 트리스(2-비페닐피리딘) 이리듐, 트리스(3-비페닐 피리딘) 이리듐, 트리스(4-비페닐 피리딘) 이리듐, Ir(pq)2(acac)(pq=2-phenylquinoline이고 acac=acetylacetone임, 하기 화학식 10), Ir(ppy)3(ppy는 페닐피리딘의 약어임, 하기 화학식 11), PtOEP(platinum(II)octaethylporphyrin), 하기 화학식 12를 갖는 화합물, Firpic(하기 화학식 13), Ir(piq)3(하기 화학식 14), Ir(piq)2acac(piq=penylisoquinoline)(하기 화학식 15), 하기 화학식 16을 갖는 화합물, 하기 화학식 17을 갖는 화합물, 하기 화학식 18을 갖는 화합물 및 하기 화학식 19를 갖는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:<화학식 10> <화학식 11>
<화학식 12> <화학식 13>
<화학식 14> <화학식 15>
<화학식 16> <화학식 17>
<화학식 18> <화학식 19>
- 제1항에 있어서,상기 전자 수송성-적색 발광층이 CBP, Alq3, BAlq 및 Bebq로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 호스트를 더 포함한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소 자.
- 제1항에 있어서,상기 전자 수송성-녹색 발광층이 하기 화학식 1을 갖는 녹색 호스트 및 하기 화학식 2를 갖는 녹색 도펀트를 포함한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:<화학식 1>
<화학식 2>
상기 화학식들 중,R1 및 R2는 서로 독립적으로, 수소 또는 C6-C30아릴기이고;R3, R4, R5, R7 및 R8는 서로 독립적으로, 수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기 또는 C6-C30아릴기이다. - 제7항에 있어서,상기 녹색 호스트가 하기 화합물 1, 2 및 3 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:<화합물 1> <화합물 2> <화합물 3>
- 제7항에 있어서,상기 녹색 도펀트가 하기 화합물 4, 5 및 6 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:<화합물 4> <화합물 5> <화합물 6>
- 제1항에 있어서,상기 전자 수송성-청색 발광층이 하기 화합물 7, 8, 9 및 10 중 하나인 청색 호스트를 포함한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자;<화합물 7> <화합물 8>
<화합물 9> <화합물 10>
- 제1항에 있어서,상기 유기층이 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 저지층 및 전자 주입층 중 하나 이상의 층을 더 포함한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제11항에 있어서,상기 유기층이 정공 주입층을 더 포함할 경우, 적색 부화소의 정공 주입층 두께 ≥ 녹색 부화소의 정공 주입층 두께 ≥ 청색 부화소의 정공 주입층 두께인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 기판 상에 제1전극을 형성하는 단계;상기 제1전극 상부에 유기층을 형성하는 단계; 및상기 유기층 상부에 제2전극을 형성하는 단계;를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법에 있어서,상기 유기층 형성 단계가,i) 녹색 부화소 및 청색 부화소별로 각각 패터닝된 녹색 발광층 및 청색 발광층을 형성한 다음, 적색, 녹색 및 청색 부화소에 대하여 공통층으로서 전자 수송성-적색 발광층을 형성하는 단계; 또는ii) 적색 부화소 및 청색 부화소별로 각각 패터닝된 적색 발광층 및 청색 발광층을 형성한 다음, 적색, 녹색 및 청색 부화소에 대하여 공통층으로서 전자 수송성-녹색 발광층을 형성하는 단계; 또는iii) 적색 부화소 및 녹색 부화소별로 각각 패터닝된 적색 발광층 및 녹색 발광층을 형성한 다음, 적색, 녹색 및 청색 부화소에 대하여 공통층으로서 전자 수송성-청색 발광층을 형성하는 단계;를 포함한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,i)단계 시, 녹색 발광층 증착용 마스크 및 청색 발광층 증착용 마스크를 사용하여 녹색 발광층 및 청색 발광층을 각각 형성한 다음, 오픈 마스크를 이용하여 전자 수송성-적색 발광층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,ii)단계 시, 적색 발광층 증착용 마스크 및 청색 발광층 증착용 마스크를 사용하여 적색 발광층 및 청색 발광층을 각각 형성한 다음, 오픈 마스크를 이용하여 전자 수송성-녹색 발광층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,iii)단계 시, 적색 발광층 증착용 마스크 및 녹색 발광층 증착용 마스크를 사용하여 적색 발광층 및 녹색 발광층을 각각 형성한 다음, 오픈 마스크를 이용하여 전자 수송성-청색 발광층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,상기 유기층 형성 단계가, 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 저지층 및 전자 주입층 형성 단계 중 하나 이상을 더 포함한 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
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