KR101007653B1 - 유기 발광 다이오드 디바이스 - Google Patents

유기 발광 다이오드 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR101007653B1
KR101007653B1 KR1020080098503A KR20080098503A KR101007653B1 KR 101007653 B1 KR101007653 B1 KR 101007653B1 KR 1020080098503 A KR1020080098503 A KR 1020080098503A KR 20080098503 A KR20080098503 A KR 20080098503A KR 101007653 B1 KR101007653 B1 KR 101007653B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
organic
light emitting
emitting diode
organic light
Prior art date
Application number
KR1020080098503A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100039518A (ko
Inventor
최경철
양기열
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020080098503A priority Critical patent/KR101007653B1/ko
Priority to PCT/KR2009/005733 priority patent/WO2010041870A2/ko
Priority to US12/673,422 priority patent/US20110198636A1/en
Publication of KR20100039518A publication Critical patent/KR20100039518A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101007653B1 publication Critical patent/KR101007653B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/17—Carrier injection layers
    • H10K50/171—Electron injection layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/26566—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation of a cluster, e.g. using a gas cluster ion beam
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301—Details of OLEDs
    • H10K2102/331—Nanoparticles used in non-emissive layers, e.g. in packaging layer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

유기 발광 다이오드 디바이스가 개시된다. 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 디바이스는, 기판; 상기 기판의 표면상에 배치된 투명 하부-전극층; 상기 투명 하부-전극의 표면상에 배치된 유기 EL 요소층; 상기 유기 EL 요소층의 상부에 배치된 반사 상부-전극층; 및 상기 유기 EL 요소층과 상기 반사 상부-전극층의 사이에 주입되어 형성된 나노 클러스터층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이로써, 유기 발광 다이오드 디바이스는 금속 나노 클러스터를 이용하여 캐리어 주입 및 형광 발광 강화 효과를 갖게 된다.
유기 발광 다이오드, 나노 클러스터, 캐리어 주입, 형광 발광

Description

유기 발광 다이오드 디바이스{Organic Light Emitting Diode Device}
본 발명은 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode) 디바이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 나노 클러스터를 이용한 캐리어 주입 및 형광 발광 강화 효과를 갖는 유기 발광 다이오드 디바이스에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드(OLED) 디바이스는 인가된 전위에 반응을 일으켜 발광하는 소자로서, 탕(Tang) 등의 문헌 'C.W.Tang, S.A.VanSlyke, Applied Physics Letters. 51, 913 (1987)' 및 통상 양도된 미국 특허 제 4,769,292호에서 설명되었다. 그 후 다수의 중합체 재료를 포함하는 유기 EL 요소층이 제시되었으며 디바이스 성능이 향상되었다.
통상의 OLED 디바이스(100)는 도 1에 도시한 바와 같이 기판(10), 투명 하부-전극(11), 유기 EL 요소(12, 13) 및 반사 상부-전극(15)을 포함하며 유기 EL 요소(12, 13)는 정공 주입 층, 정공 수송 층, 발광층, 전자 수송 층 및 전자 주입 층을 포함하는 하나 이상의 세부층을 포함한다. 여기서, 투명 하부-전극은 애노드이고 반사 상부-전극은 캐쏘드이다. 애노드와 캐쏘드가 서로 바뀌는 것도 가능하며 디바이스 내부에서 발광한 형광은 기판과 반사 상부-전극 양측으로 통과되어 출력된다.
OLED 디바이스가 다른 디스플레이 디바이스에 비하여 가지는 중요한 특징 중 하나는 구동 전압이 낮다는 것이다. 실험적으로 구현되는 수준의 OLED는 10V 이내에서 구동되면서도 충분히 많은 양의 광을 출력시킬 수 있다는 점에서 다른 디스플레이 소자에 비하여 우월성을 갖는다.
그런데, OLED의 캐쏘드와 애노드를 이루는 물질의 일함수와 유기 요소층과의 에너지 레벨 차이에 의해 전극에서 주입되는 캐리어의 수가 결정되는 것이 일반적이다. 이때, OLED의 캐쏘드와 애노드의 에너지 레벨이 유기 요소층과 차이가 큰 경우, 캐리어가 주입되는데 큰 에너지 장벽을 형성하여 실제 디바이스가 광 출력을 일으키는 과정에서 많은 전력을 소모하게 된다. 여기에 소모되는 전력을 절감하기 위해 일함수가 낮은 물질로 전극을 형성하는 경우 반응성이 너무 크기 때문에 디스플레이 소자의 전극으로 사용하기에 안정성에 문제가 생기게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 구동 전압이 낮아지고 디바이스의 전류 특성을 향상시킬 수 있는 유기 발광 다이오드 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전극과 유기 요소층의 전압 장벽을 낮춤으로써 구동 전압이 낮아지고 전력 효율이 향상된 유기 발광 다이오드 디바이스를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 금속 나노 클러스터 표면의 플라즈몬과 유기 발광층 형광 발광 쌍극자 간의 커플링을 통하여 형광 출력이 강화된 유기 발광 다이오드 디바이스를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 디바이스는, 기판; 상기 기판의 표면상에 배치된 투명 하부-전극층; 상기 투명 하부-전극의 표면상에 배치된 유기 EL 요소층; 상기 유기 EL 요소층의 상부에 배치된 반사 상부-전극층; 및 상기 유기 EL 요소층과 상기 반사 상부-전극층의 사이에 주입되어 형성된 나노 클러스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 반사 상부-전극층은 Ag, Au, Al을 포함하는 불투명하며 반사 특성을 갖는 금속 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 나노 클러스터는 Ag, Au, Al을 포함하는 불투명하며 반사 특성을 갖는 금속 중, 상기 반사 상부-전극층과 다른 금속으로 선택되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 나노 클러스터는 99.99%의 Ag 소스를 열 가열하여 5.0nm 이하로 증착시킨다.
또는, 상기 나노 클러스터는 DC 마그네트론(magnetron)을 이용해 플라즈마 방전을 발생시키고, 상기 선택된 금속의 소스에서 클러스터를 방출시켜 형성될 수 도 있다.
바람직하게는, 상기 유기 EL 요소층은 NPB 정공 수송층, Alq3 전자 수송층을 포함하며, 상기 Alq3의 두께는 40nm 이하로 구현된다.
또한, 상기의 유기 발광 다이오드 디바이스는, 상기 나노 클러스터와 형광 발광 쌍극자 사이의 거리를 일정하게 유지시키는 스페이서를 더 포함할 수도 있다.
이로써, 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 디바이스는, 구동 전압이 낮아지고 디바이스의 전류 특성을 향상시킬 수 있게 되며, 또한 전극과 유기 요소층의 전압 장벽을 낮춤으로써 구동 전압이 낮아지고 전력 효율이 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 디바이스는 금속 나노 클러스터 표면의 플라즈몬과 유기 발광층 형광 발광 쌍극자 간의 커플링을 통하여 형광 출력을 강화시킬 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 디바이스를 상세하게 설명한다.
OLED 디바이스의 구동 전압을 낮게하고 전력 효율을 향상시키기 위한 방법은 금속 나노 클러스터를 이용해 캐리어 주입을 강화시키는 효과(Carrier injection enhancement using metal nano cluster)를 사용하는 것이다. 주입되는 캐리어의 숫 자에 대한 광출력 효능(Cd/m2)이 금속 나노 클러스터를 이용한 OLED와 통상의 OLED 사이에 동일하다고 가정할 때, 금속 나노 클러스터를 이용한 OLED가 더 낮은 전압에서 켜지고 동일한 휘도를 출력하는 전압도 더 낮다면, 전압까지 고려하는 전력 효율(lm/W)는 향상되게 된다. 이것은 전극에서 캐리어 주입의 강화 효과(Carrier Injection Enhancement)로 성취할 수 있다.
그런데, 상술한 바와 같이 OLED의 캐쏘드와 애노드의 에너지 레벨이 유기 요소층과 차이가 큰 경우, 캐리어가 주입되는데 큰 에너지 장벽을 형성하여 실제 디바이스가 광 출력을 일으키는 과정에서 많은 전력을 소모하게 된다. 여기에 소모되는 전력을 절감하기 위해 일함수가 낮은 물질로 전극을 형성하는 경우 반응성이 너무 크기 때문에 디스플레이 소자의 전극으로 사용하기에 안정성에 문제가 생기게 된다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 OLED의 실시 예는 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(10), 투명 하부-전극(11), 유기 EL 요소(12, 13) 및 반사 상부-전극(15)을 포함하며 유기 EL 요소(12, 13)는 정공 주입 층, 정공 수송 층, 발광층, 전자 수송 층 및 전자 주입 층을 포함하는 하나 이상의 세부층을 포함한다. 여기서, 유기 EL요소(13)는 LiF이며, 반사 상부-전극(15)는 Al인 것으로 가정한다.
본 발명에 따른 OLED는 구조적으로 도 1의 OLED 캐쏘드와 비슷하되, 유기 EL 요소(13)인 LiF와 반사 상부-전극(15)인 Al 층 사이에 Ag 나노 클러스터가 주입되는 점에서 종래의 OLED와 차별화된다. 여기서, 반사 상부-전극(15)는 Al인 것으로 가정하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 반사 상부-전극(15)는 Ag, Au, Al를 포함하는 불투명하고 반사 특성을 갖는 금속 중에서 선택될 수 있다. 또한, 유기 EL 요소(13)와 반사 상부-전극(15)에 삽입되는 나노 클러스터는 Ag에 한정되는 것이 아니며, 불투명하고 반사 특성을 갖는 재료인 Ag, Au, Al을 포함하는 금속 중 반사 상부-전극(15)의 재료와 다른 재료로 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 디바이스에서 전극의 캐리어 주입 강화 효과를 유도하기 위해서는 상기와 같은 불투명 금속성 전극의 표면에 금속 나노 클러스터를 증착하는 과정이 필요하다. 하부 발광식의 유기 발광 다이오드 디바이스의 불투명 금속성 캐쏘드에 이 방식을 적용하기 위해서는 기존의 LiF/Al 전극의 형태에 Ag 금속 나노 클러스터를 주입한 LiF/Ag/Al 전극의 형태로 수정함으로써 이루어질 수 있다.
(a) 유기 발광 다이오드 디바이스의 캐쏘드 구조가 LiF/Al인 디바이스와, (b) 캐리어 주입 강화 효과를 위해 통상의 유기 발광 다이오드 디바이스의 캐쏘드 구조인 LiF/Al 사이에 Ag 나노 클러스터를 삽입한 유기 발광 다이오드 디바이스를 비교하여 하부-캐리어 주입 강화 유기 발광 다이오드 디바이스의 휘도 출력 및 I-V 경향을 살펴본다.
도2에 도시된 캐리어 주입 강화 OLED 디바이스의 캐쏘드는 도 1에 도시된 OLED 캐쏘드와 구조적으로 비슷하되, 단 LiF/ Al 층 사이에 Ag 나노 클러스터가 주입되어있다. 2개의 디바이스에서, 기판(10)은 유리이다. 애노드는 150nm ITO 층이고, 유기 EL 요소는 NPB 정공 수송 층, Alq3 전자 수송 층을 포함한다.
LiF/ Al 캐쏘드 사이 Ag 나노 클러스터 증착을 위한 공정으로 (a) 99.99% Ag 소스를 열 가열(evaporating) 시킬 때 5.0nm 이하로 얇게 증착시키며 유기층이 손상되지 않는 범위에서 열공정을 가해주게 되면 나노 클러스터가 형성되는 방식, 및/또는 (b) DC magnetron을 이용해 plasma 방전을 발생시키고, 이 때 금속 소스에서 클러스터를 방출시키는 방식을 이용할 수 있다. [표 1]은 본 실시 예에서 공정한 OLED 디바이스의 디자인 스펙이다. 이 실험에 따른 측정 결과는 전류-전압 특성(도 3 참조), 휘도-전압 특성(도 4 참조)를 각각 비교, 제시하였다.
[표 1]
디바이스 기판 애노드(ITO)
nm		 NPB
nm		 Alq3
nm		 LiF
nm		 Ag cluster
nm		 캐쏘드 (Al)
nm
100a 유리 150 40 50 1 0 150
101a 유리 150 40 50 1 10 150
브라운(T.M. Brown et al) 등의 문헌 'T.M.Brown, R.H.Brown, R.H.Friend, Applied Physics Letters. 79, 2(2001)' 에서 일함수가 낮은 금속 Ca을 이용하여 Bottom emitting OLED 디바이스의 캐쏘드를 제작, 비교했고 통상적인 LiF/ Al 구조를 LiF/ Ca/ Al 구조로 수정을 가하여 Built-in voltage를 낮게 하고 디바이스의 구동 전압을 낮게 하는 향상을 보고하였다. 이 연구와 본 특허의 차이점은 우선 Ca이 금속 나노 클러스터가 아닌 박막으로 형성되었다는 점과 Ag, Au, Al과 같이 상온, 상압에서 안정적인 금속이 아니라 비교적 일함수가 낮고 반응성이 좋은 Ca을 주입했다는 점이다.
또한, 문(J.M.Moon et al) 등의 문헌 'J.M.Moon et al, Applied Physics Letters. 90, 163516(2007)' 에서 OLED의 애노드로 사용되는 ITO 표면에 오존 처리 된 Ag nano dot을 이용한 캐리어 주입 강화 효과를 통해 디바이스의 구동전압과 전류 특성을 향상시키는 결과를 보고했다. 이 연구와 본 특허의 차이점은 비금속 전극 물질을 사용하는 경우 표면 위에 금속 나노 클러스터를 증착하는 것이 아니라 비금속성 전극 물질 내부에 금속 나노 클러스터를 주입시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 상기와 같은 캐쏘드 구조를 이용하여 OLED의 유기 발광층에서 발생하는 형광 발광과 금속 나노 클러스터의 표면 플라즈몬을 공명시켜 광출력을 강화시킬 수 있다. OLED 내부의 유기 요소층과 금속 나노 클러스터의 계면 특성에 따라 표면 플라즈몬 공명 주파수가 결정되며, 이 주파수에 해당하는 광이 계면에 입사할 경우 투과와 반사 총량은 줄어들고 많은 에너지가 표면 전하의 진동으로 전달된다. 에너지의 많은 양이 계면에 머무르면서 OLED 내부에서 형광 발광과 커플링이 발생하여, 출력되는 총량이 강화된다.
오카모토(K.Okamoto)등(문헌 'Nature. 3,601(2004)')은 InGaN 발광 소자(InGaN LED)의 양자 우물에서 발광한 빛과, 금속 전극 표면의 플라즈몬과 결합을 통해 광루미네선스(Photoluminescence)을 금속 전극이 없는 발광소자에 비교해 14배정도 강화시켰다. 양자 우물의 밴드갭과 전극-스페이서 간의 표면 플라즈몬 주파수가 가까워지는 금속을 선택하며, 양자 우물에서 전자와 정공 짝의 재결합에 의한 에너지 전달이 전극 금속 표면 플라즈몬에 기인한 전자 진동에 영향을 주기 때문에 발광 빈도와 발광 세기가 증가하는 것을 밝혔다. 하지만 이 연구에서는 양자 우물에 전자, 정공의 재결합에 의한 에너지가 전극 표면 플라즈몬에 전달되어 발광 세기가 증가하는 반면, 본 발명에서는 유기층 사이 전극 표면 하부에서 발광된 형광 이 금속 나노 클러스터 표면에 플라즈몬을 형성하고, 나노 클러스터와 투명 전도성 스페이서를 통해 근방 영역에서 상호작용을 함으로써 발광 세기를 증가시킨다는 것에 차이가 있다.
바람직하게는, 유기 EL 요소층(12, 13)은 NPB(N'-디페닐-벤지딘)의 정공 수송층, 및 Alq3의 전자 수송층을 포함하며, Alq3의 두께는40nm이하로 형성된다. 유기 EL 요소층 중 전자 수송 및 발광의 역할을 담당하는 Alq3의 두께를 통상적인 50nm에서 40nm 이하로 줄였을 때 전류-전압 특성(도 5 참조), 휘도-전압 특성 (도 6 참조) 및 전력 효율-전류 특성(도 7 참조)을 서로 비교하여 살펴보면, 이 결과들을 통해 금속 나노 클러스터를 표면에 주입한 캐쏘드 형태가 캐리어 주입을 강화시켜준다는 것을 확인할 수 있고, 전력 소모면에서 우수하다는 것을 알 수 있다.
[표 2]
디바이스 기판 애노드(ITO)
nm		 NPB
nm		 Alq3
nm		 LiF
nm		 Ag cluster
nm		 캐쏘드 (Al)
nm
100b 유리 150 40 40 1 0 150
101b 유리 150 40 40 1 10 150
또다른 발명의 양태에서, 유기 발광 소자의 발광층은 호스트와 도펀트에 해당하는 각각의 물질로 구성되며, 캐쏘드의 클러스터 층과 유기 발광층 사이 스페이서를 구조적으로 포함한다. 발광층이 호스트와 도펀트로 구성되어 있는 Alq3:DCM 구조로 선택되고, 이 것이 캐쏘드의 클러스터로부터 BCP를 통해 일정거리만큼 격리되었을 때 효율-전류 특성(도 11)를 서로 비교하여 살펴보면, 캐쏘드 층에 금속 나노 클러스터를 주입한 구조가 형광 발광을 강화시켜준다는 것을 확인할 수 있고, 효율면에서 우수하다는 것을 알 수 있다.
[표 3]
디바이스 기판 애노드(ITO)
nm		 NPB
nm		 Alq3:DCM
nm		 BCP
Nm		 LiF
nm		 Ag cluster
nm		 캐쏘드 (Al)
nm
102a 유리 150 40 30 10 1 0 150
102b 유리 150 40 30 10 1 10 150
도 8은 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 디바이스의 다른 실시 예를 나타낸다. 본 발명에 따른 캐리어 주입 강화 유기 발광 다이오드 디바이스는 다음과 같이 제조될 수 있다. 이때, 약 4m 토르의 Ar 압력에서 DC 스퍼터링 공정에 의해 ITO로 구성된 150nm 두께의 애노드 층(11)으로 유리 기판(10)을 코팅 시키고, 다음과 같은 순서로 각 층들을 약 10-6 토르의 진공하에서 가열 보트로부터 승화시켜 침착시킨다.
(1) 정공 수송층(12)
(2) 트리스(8-하이드록시퀴놀린) 알루미늄(III)(Alq3)으로 이루어지며, 형광 발광 도펀트를 포함하는 발광층(13)
(3) Hole blocking 층으로 작용하는 전자 수송층(14)
(4) LiF로 어지어진 1nm 두께의 인슐레이터층(15)
(5) Ag/Au/Al 중에서 선택된 나노 클러스터층(16)
(6) 나노 클러스터층의 재료와 상이한 재료로 이루어진 Ag/Au/Al 중에서 선택된 금속 전극층(17)
상기의 각각의 층들을 침착시킨 후, 디바이스를 침착 챔버로부터 캡슐화를 위한 드라이 박스로 옮겼다. 완성된 디바이스 구조물은 유리/ ITO/ Ag/ NPB/ Alq3/ Ag/ Alq3/ Ag/ Alq3로서 지칭된다.
형광 강화를 위한 유기 발광 다이오드 디바이스를 제작하기 위해서는 전자 수송층(14)과 LiF로 이루어진 인슐레이터층(15) 사이에 추가적으로 홀 블로킹 층을 주입해주면 효과를 확인할 수 있으며, 이것도 약 10-6 토르의 진공하에서 가열 보트로부터 승화시켜 침착시켰다.
스페이서를 통해 전자-정공 쌍극자가 금속 나노 클러스터에 접근하지 못하고 일정 거리를 유지하게 되며, 근방 영역에서 전자-정공 쌍극자와 금속 나노 클러스터가 상호작용을 일으키는 경우 형광 발광 강화 현상이 나타난다. [표 3]에서 형광 강화 유기 발광 다이오드 디바이스를 구현하기 위한 디자인 스펙을 기입하였으며, 광출력 스펙트럼 특성을 도 9에 도시하였다. 또한, 금속 나노 클러스터의 전자 투과 현미경 활영 사진을 도시하여 전반적으로 사용되는 클러스터의 형태를 예시하였다(도 10 참조).
본 발명에 따른 유기 발광 다이오드 디바이스 전극 구조에 따르면, 통상의 전극; 상기 전극 기판의 한 표면상에 배치된 금속 나노 클러스터로 이루어진 부분으로서, 상기 전극 층의 재료가 Ag, Au, Al의 불투명하고 반사성의 금속으로 선택되고, 상기 금속 나노 클러스터의 재료가 불투명하고 반사성인 금속 전극 층의 재료인 Ag, Au, Al중 상기 금속 전극과 상이한 재료로 선택되어, 상기 금속 클러스터의 재료와 두께, 위치가 캐리어 주입 강화가 없는 유사 디바이스의 전극에 비해 캐리어 주입 효과가 강화함으로써, 전력 대비 휘도 효율이 상승한 디스플레이 디바이 스를 제작할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 일반적인 유기 발광 다이오드 디바이스 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 다이오드 디바이스를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 제1 실시 예에 의한 전자 주입 강화 유기 발광 다이오드 디바이스 구조의 전류-전압 특성과 비교군의 전류-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 제1 실시 예에 의한 전자 주입 강화 유기 발광 다이오드 디바이스 구조의 휘도-전압 특성과 비교군의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 제2 실시 예에 의한 전자 주입 강화 유기 발광 다이오드 구조의 전류-전압 특성과 비교군의 전류-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 제2 실시 예에 의한 전자 주입 강화 유기 발광 다이오드 디바이스 구조의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2의 제2 실시 예에 의한 전자 주입 강화 유기 발광 다이오드 디바이스 구조의 전력 효율-전류 특성과 비교군의 전력 효율-전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 유기 발광 다이오드 디바이스를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 도 2의 실시 예에 의한 형광 발광 강화 유기 발광 다이오드 디바이스 구조의 광출력 스팩트럼 특성과 비교군의 광출력 스펙트럼 특성을 나타낸 도면이 다.
도 10은 금속 나노 클러스터의 전자 투과 현미경 촬영 사진으로서, 본 발명에 전반적으로 사용되는 클러스터의 형태를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 8의 실시 예에 의한 형광 발광 강화 유기 발광 다이오드 디바이스 구조의 효율 향상 특성을 나타낸 도면이다.

Claims (8)

  1. 기판;
    상기 기판의 표면상에 배치된 투명 하부-전극층;
    상기 투명 하부-전극층의 표면상에 배치된 유기 EL 요소층;
    상기 유기 EL 요소층의 상부에 배치된 반사 상부-전극층;
    상기 유기 EL 요소층과 상기 반사 상부-전극층의 사이에 주입되어 형성된 나노 클러스터층; 및
    상기 유기 EL 요소층의 전자 수송층과 상기 나노 클러스터층 사이에, LiF로 이루어진 인슐레이터층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반사 상부-전극층은 Ag, Au, Al을 포함하는 불투명하며 반사 특성을 갖는 금속 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 디바이스.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 나노 클러스터층은 Ag, Au, Al을 포함하는 불투명하며 반사 특성을 갖는 금속 중, 상기 반사 상부-전극층과 다른 금속으로 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 디바이스.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 나노 클러스터층은 99.99%의 Ag 소스를 열 가열하여 5.0nm 이하로 증착시키는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 디바이스.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 나노 클러스터층은 DC 마그네트론(magnetron)을 이용해 플라즈마 방전을 발생시키고, 상기 선택된 금속의 소스에서 클러스터를 방출시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 디바이스.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 유기 EL 요소층은 NPB 정공 수송층, Alq3 전자 수송층을 포함하며, 상기 Alq3의 두께는 40nm 이하인 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 디바이스.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 나노 클러스터층과 상기 유기 EL 요소층을 구성하는 층들 중 어느 하나의 층 사이의 거리를 일정하게 유지시키는 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드 디바이스.
  8. 삭제
KR1020080098503A 2008-10-08 2008-10-08 유기 발광 다이오드 디바이스 KR101007653B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080098503A KR101007653B1 (ko) 2008-10-08 2008-10-08 유기 발광 다이오드 디바이스
PCT/KR2009/005733 WO2010041870A2 (ko) 2008-10-08 2009-10-07 유기 발광 다이오드 디바이스
US12/673,422 US20110198636A1 (en) 2008-10-08 2009-10-07 Organic light emitting diode device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080098503A KR101007653B1 (ko) 2008-10-08 2008-10-08 유기 발광 다이오드 디바이스

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100039518A KR20100039518A (ko) 2010-04-16
KR101007653B1 true KR101007653B1 (ko) 2011-01-13

Family

ID=42101083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080098503A KR101007653B1 (ko) 2008-10-08 2008-10-08 유기 발광 다이오드 디바이스

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20110198636A1 (ko)
KR (1) KR101007653B1 (ko)
WO (1) WO2010041870A2 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102983285B (zh) * 2012-12-10 2015-12-09 南京邮电大学 一种高效率有机发光二极管及其制备方法
DE102012113030B4 (de) * 2012-12-21 2017-09-21 Technische Universität Dresden Verfahren zum Herstellen eines organischen Bauelementes sowie organisches Bauelement
CN113410410B (zh) * 2021-06-15 2022-11-25 安徽熙泰智能科技有限公司 一种提高硅基oled发光效率的器件及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020063139A (ko) * 2001-01-26 2002-08-01 이스트맨 코닥 캄파니 개질된 전자 수송층을 갖는 유기 발광 장치
JP2007149578A (ja) * 2005-11-30 2007-06-14 Alps Electric Co Ltd 発光装置の製造方法
KR20080056746A (ko) * 2005-09-26 2008-06-23 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 유기 전계발광 장치들의 효율 및 수명을 향상시키기 위한계면 컨디셔닝
KR20080084620A (ko) * 2007-03-14 2008-09-19 후지 덴키 홀딩스 가부시키가이샤 유기 ｅｌ 소자

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4769292A (en) * 1987-03-02 1988-09-06 Eastman Kodak Company Electroluminescent device with modified thin film luminescent zone
KR100537966B1 (ko) * 2003-04-30 2005-12-21 한국과학기술연구원 나노복합체를 발광층으로 이용하는 고분자 전기발광 소자
US8592680B2 (en) * 2004-08-11 2013-11-26 The Trustees Of Princeton University Organic photosensitive devices
KR20060081190A (ko) * 2005-01-07 2006-07-12 삼성에스디아이 주식회사 전계 발광 소자 및 이의 제조 방법
US8017863B2 (en) * 2005-11-02 2011-09-13 The Regents Of The University Of Michigan Polymer wrapped carbon nanotube near-infrared photoactive devices
EP2013926A4 (en) * 2006-04-26 2011-06-29 Univ California ORGANIC LUMINAIRE DIODES WITH STRUCTURED ELECTRODES

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020063139A (ko) * 2001-01-26 2002-08-01 이스트맨 코닥 캄파니 개질된 전자 수송층을 갖는 유기 발광 장치
KR20080056746A (ko) * 2005-09-26 2008-06-23 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 유기 전계발광 장치들의 효율 및 수명을 향상시키기 위한계면 컨디셔닝
JP2007149578A (ja) * 2005-11-30 2007-06-14 Alps Electric Co Ltd 発光装置の製造方法
KR20080084620A (ko) * 2007-03-14 2008-09-19 후지 덴키 홀딩스 가부시키가이샤 유기 ｅｌ 소자

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010041870A2 (ko) 2010-04-15
KR20100039518A (ko) 2010-04-16
WO2010041870A3 (ko) 2010-07-22
US20110198636A1 (en) 2011-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6303238B1 (en) OLEDs doped with phosphorescent compounds
US5811833A (en) Electron transporting and light emitting layers based on organic free radicals
JP4846953B2 (ja) 高効率の透明な有機発光装置
US20030197465A1 (en) Organic light-emitting devices
US20090121619A1 (en) OLED Having A Charge Transport Enhancement Layer
JP2004288619A (ja) 高効率の有機電界発光素子
JP2001155862A (ja) 発光素子及びその製造方法
Gao et al. Blue organic electroluminescence of 1, 3, 5-triaryl-2-pyrazoline
KR101007653B1 (ko) 유기 발광 다이오드 디바이스
Chen et al. Enhancement and quenching of fluorescence by silver nanoparticles in organic light-emitting diodes
Madhava Rao et al. White organic light emitting devices based on multiple emissive nanolayers
He et al. Ultra-high-efficiency electrophosphorescent pin OLEDs with double emission layers
JP3895938B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法
KR101101940B1 (ko) 이중 도핑을 이용한 고효율 진적색 인광 유기발광소자 및 그 제조 방법
US20020182307A1 (en) Organic electroluminescent devices with organic layers deposited at elevated substrate temperatures
TWI406441B (zh) 白光有機發光二極體構造
Kim et al. Sr/Ag semitransparent cathodes for top emission organic light-emitting devices
CN213692099U (zh) 一种oled显示屏组件、显示器
Liu et al. Effect of Al: Ag alloy cathode on the performance of transparent organic light-emitting devices
KR20030044188A (ko) 다층구조로 제작한 백색유기전계발광소자
TW201316583A (zh) 白光有機發光二極體構造
Lin et al. Effects of thickness of organic and multilayer anode on luminance efficiency in top-emission organic light emitting diodes
KR100665700B1 (ko) 유기전계발광소자의 제조방법
JPH09194831A (ja) 有機薄膜ｅｌ素子
KR20230053112A (ko) QD-LED(Quantum Dot Light Emitting Diode) 소자 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131231

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151229

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161227

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180102

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190417

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200115

Year of fee payment: 10