KR101039922B1 - 다공성 고분자 발광층을 이용한 백색 유기발광소자 제조방법 및 그에 의해 제조된 백색 유기발광소자 - Google Patents

다공성 고분자 발광층을 이용한 백색 유기발광소자 제조방법 및 그에 의해 제조된 백색 유기발광소자 Download PDF

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Abstract

다공성 고분자 발광층을 이용한 백색 유기발광소자의 제조방법 및 그에 의해 제조된 백색 유기발광소자를 제공한다. 백색 유기발광소자의 제조방법은 제1 전극이 형성된 기판을 준비하는 단계, 상기 제1 전극 상에 발광 고분자와 희생 고분자의 혼합 용액을 도포하여 혼합 고분자 박막층을 형성하는 단계, 상기 혼합 고분자 박막층에 함유된 희생 고분자를 상기 희생 고분자에 대한 선택적 용해성을 갖는 용매로 제거하여 제1 전극의 상부의 일부를 노출시키는 홀을 갖는 다공성 고분자 발광층인 제1 유기 발광층을 형성하는 단계, 상기 제1 전극의 상부의 노출된 부분으로부터 연장되어 상기 제1 유기 발광층을 덮는 제2 유기 발광층을 형성하는 단계 및 상기 제2 유기 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 단순하고 비용 효율적인 공정으로 백색 유기발광소자를 제조할 수 있으며, 이에 의해 제조된 소자는 두 발광층의 접촉 계면에서 엑시플레스 발광을 유도함으로써 용이하게 백색광을 구현할 수 있다. 또한, 두 발광층의 접촉 계면에 요철구조를 갖도록 함으로써 발광층에서 생성된 빛의 추출효율을 향상시킬 수 있다.

Description

다공성 고분자 발광층을 이용한 백색 유기발광소자 제조방법 및 그에 의해 제조된 백색 유기발광소자 {Method for fabricating white organic light emitting device utilizing porous polymer light emitting layer and white organic light emitting device fabricated thereby}
본 발명은 백색 유기발광소자 제조방법 및 백색 유기발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공성 고분자 발광층을 이용한 백색 유기발광소자 제조방법 및 그에 의해 제조된 백색 유기발광소자에 관한 것이다.
유기발광소자(OLED)는 외부에서 인가된 전위에 의해 빛을 방출하는 발광 물질로 유기화합물을 포함하는 소자로서, 자체발광, 고속응답, 광시야각, 초박형, 고화질, 저전압 구동 등의 장점을 바탕으로 다양한 분야에서 이상적인 소자로서 주목 받고 있다. 이 중 백색 유기발광소자(WOLED)는 박형 광원, 액정표시장치의 백라이트, 컬러필터를 채용한 풀컬러 표시장치 및 백색광을 사용하는 면광원 조명에 쓰일 수 있는 등 여러 용도를 가지고 있다. 유기발광소자의 백색발광을 구현하는 방법으로는 파장 변형, 색상 혼합 방법 등이 있으며, 구조적으로는 단층 또는 다층 구조를 활용하는 방법이 있다. 그러나, 다층구조의 경우 소자에 인가되는 전압이 증가하여 전력효율이 감소하게 되는 문제가 있으며, 단층에 적색, 녹색, 청색 발광을 모두 구현하는 경우 인가전압에 따라 각 발광비율이 변화게 되어 색 안정성이 낮아지는 문제가 있다. 또한, 쉐도우 마스크를 사용한 단일층의 면적 분할 방식은 저분자의 경우에만 적용이 가능하며 공정이 복잡하고 제조단가가 상승하는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 간단한 공정에 의해 용이하게 백색광을 구현하며 광 추출효율이 개선된 백색 유기발광소자의 제조방법 및 그에 의해 제조된 백색 유기발광소자를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 백색 유기발광소자의 제조방법을 제공한다. 상기 방법은 제1 전극이 형성된 기판을 준비하는 단계, 상기 제1 전극 상에 발광 고분자와 희생 고분자의 혼합 용액을 도포하여 혼합 고분자 박막층을 형성하는 단계, 상기 혼합 고분자 박막층에 함유된 희생 고분자를 상기 희생 고분자에 대한 선택적 용해성을 갖는 용매로 제거하여 제1 전극의 상부의 일부를 노출시키는 홀을 갖는 다공성 고분자 발광층인 제1 유기 발광층을 형성하는 단계, 상기 제1 전극의 상부의 노출된 부분으로부터 연장되어 상기 제1 유기 발광층을 덮는 제2 유기 발광층을 형성하는 단계 및 상기 제2 유기 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 발광 고분자는 폴리페닐렌비닐렌(poly(phenylenevinylene))계, 폴리플루오렌(polyfluorene)계, 폴리스파이로플루오렌(polyspirofluorene)계, 폴리티오펜(polythiophene))계, 폴리피롤(polypyrrole)계, 폴리피리딘(polypyridine)계, 폴리아세틸렌(polyacethylene)계, 폴리파라페닐렌(poly(p-phenylene))계 및 폴리비닐카바졸(poly(vinyl carbazole)계 고분자 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 공중합체일 수 있다.
상기 혼합 고분자 박막층을 형성하는 단계는 스핀 코팅법, 캐스팅법, 딥 코팅법, 잉크젯 프린팅법, 스크린 프린팅법 및 닥터블레이드법 중에서 선택되는 어느 한 방법으로 수행할 수 있다.
상기 제1 유기 발광층을 형성하는 단계는 상기 혼합 고분자 박막층이 형성된 기판을 상기 희생 고분자에 대한 선택적 용해성을 갖는 용매에 침지한 후 초음파 세척기로 세척하여 수행할 수 있다.
상기 제1 유기 발광층 및 상기 제2 유기 발광층 중 하나는 녹색 발광층 또는 적색 발광층이고, 나머지 하나는 청색 발광층일 수 있다.
상기 제1 전극은 애노드이고, 상기 제2 전극은 캐소드이고, 상기 제1 유기 발광층은 적색 발광층 또는 녹색 발광층이고, 상기 제2 유기 발광층은 청색 발광층일 수 있다.
또한, 상기 백색 유기발광소자의 제조방법은 상기 제1 전극 상에 상기 혼합 고분자 박막층을 형성하기 전 또는 상기 제2 유기 발광층 상에 상기 제2 전극을 형성하기 전에 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층 및 전자수송층 중 적어도 어느 한 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 측면은 백색 유기발광소자를 제공한다. 상기 소자는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 위치하고 제1 전극의 상부의 일부를 노출시키는 홀을 갖는 다공성 고분자 발광층인 제1 유기 발광층, 상기 제1 전극의 상부의 노출된 부분으로부터 연장되어 상기 제1 유기 발광층을 덮는 제2 유기 발광층 및 상기 제2 유기 발광층 상에 위치하는 제2 전극을 포함한다.
상기 발광 고분자는 폴리페닐렌비닐렌(poly(phenylenevinylene))계, 폴리플루오렌(polyfluorene)계, 폴리스파이로플루오렌(polyspirofluorene)계, 폴리티오펜(polythiophene))계, 폴리피롤(polypyrrole)계, 폴리피리딘(polypyridine)계, 폴리아세틸렌(polyacethylene)계, 폴리파라페닐렌(poly(p-phenylene))계 및 폴리비닐카바졸(poly(vinyl carbazole)계 고분자 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 공중합체일 수 있다.
상기 제1 유기 발광층 및 상기 제2 유기 발광층 중 하나는 적색 발광층 또는 녹색 발광층이고, 나머지 하나는 청색 발광층일 수 있다.
상기 제1 전극은 애노드이고, 상기 제2 전극은 캐소드이고, 상기 제1 유기 발광층은 적색 발광층 또는 녹색 발광층이고, 상기 제2 유기 발광층은 청색 발광층일 수 있다.
또한, 상기 백색 유기발광소자는 상기 제1 전극 및 상기 제1 유기 발광층 사이에 위치하거나 상기 제2 유기 발광층 및 상기 제2 전극 사이에 위치하는 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층 및 전자수송층 중 적어도 어느 한 층을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 패터닝된 마스크를 사용하는 종래의 방법에 비해 단순한 공정으로 백색 유기발광소자를 제조할 수 있다. 또한, 다공성 구조의 발광층의 도입으로 두 발광층(다공성 고분자 발광층인 제1 유기 발광층 및 제2 유기 발광층) 간의 접촉 계면을 증가시킬 수 있고, 그 증가된 접촉 계면에서의 엑시플레스 발광을 유도함으로써 용이하게 백색광을 구현할 수 있다. 또한, 다공성 고분자 발광층은 두 발광층의 접촉 계면에 요철구조를 갖도록 함으로써 발광층에서 생성된 빛의 추출효율을 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기발광소자의 제조방법을 나타낸흐름도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기발광소자의 제조방법을 나타낸 종단면도들이다.
도 3은 다공성 고분자 발광층인 제1 유기 발광층의 발광 물질과 제2 유기 발광층의 발광 물질의 에너지 밴드 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 버퍼층이 포함된 백색 유기발광소자를 나타낸 종단면도이다.
도 5는 MEH-PPV를 발광 고분자로 함유하는 다공성 고분자 발광층의 AFM 이미지이다.
도 6은 MEH-PPV를 발광 고분자로 함유하는 다공성 고분자 발광층의 SEM 이미지이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 발광스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이며, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기발광소자의 제조방법을 나타낸흐름도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기발광소자의 제조방법을 나타낸 종단면도이다.
도 1(S10) 및 도 2a를 참조하면, 제1 전극(210)이 형성된 기판(200)을 준비한다. 상기 기판(200)은 유기발광소자를 지지하기 위해 사용되는 것으로 유리, 석영, Al2O3 및 SiC 등에서 선택된 광투과성 무기물 기판 또는 PET(polyethylene terephthlate), PES(polyethersulfone), PS(polystyrene), PC(polycarbonate), PI(polyimide), PEN(polyethylene naphthalate) 및 PAR(polyarylate) 등에서 선택된 광투과성 플라스틱 기판일 수 있다.
상기 제1 전극(210)은 낮은 저항을 갖는 전도성 물질로서, 외부 회로를 통해 공급받은 정공을 발광층에 공급하는 애노드(anode)의 역할을 수행할 수 있다. 상기 제1 전극(210)이 투명전극인 경우 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluoride-doped Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide) 또는 ZnO(Zinc Oxide) 전극 중 어느 하나일 수 있으며, 반사전극인 경우 Ag, Al, Ni, Pt, Pd 및 이들의 합금 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 전극일 수 있다.
도 1(S20) 및 도 2b를 참조하면, 제1 전극(210) 상에 발광 고분자와 희생 고분자의 혼합 용액을 도포하여 혼합 고분자 박막층(220)을 형성한다. 상기 발광 고분자는 전계의 인가에 의해 특정 파장 범위의 빛을 내는 물질로서, 발광형 공액 고분자, 발광형 비공액 고분자 및 이들의 공중합체 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 상기 발광형 공액 고분자는 폴리페닐렌비닐렌(poly(phenylenevinylene))계, 폴리플루오렌(polyfluorene)계, 폴리스파이로플루오렌(polyspirofluorene)계, 폴리티오펜(polythiophene))계, 폴리피롤(polypyrrole)계, 폴리피리딘(polypyridine)계, 폴리아세틸렌(polyacethylene)계 및 폴리파라페닐렌(poly(p-phenylene))계 고분자 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 상기 발광형 비공액 고분자는 폴리비닐카바졸(poly(vinyl carbazole)계 고분자일 수 있다.
상기 희생 고분자는 상기 혼합 고분자 박막층(220)을 형성한 후 제거되는 물질로서, 그 제거에 의해 상기 혼합 고분자 박막층(220)을 다공성 층으로 변환할 수 있도록 하는 수단이 되는 물질이다. 상기 희생 고분자는 특별히 제한되지는 않으나, 상기 발광 고분자와의 혼합이 용이한 한편, 상기 발광 고분자에 비해 특정 용매(후술하는 선택적 용매를 의미한다)에 대한 용해성이 우수한 물질인 것이 바람직하다. 상기 발광 고분자와 희생 고분자의 혼합 용액에 사용되는 용매는 발광 고분자와 희생 고분자를 모두 녹일 수 있는 용매라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 발광 고분자로 폴리페닐렌비닐렌계 고분자인 MEH-PPV(poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-p-phenylenevinylene])를, 희생 고분자로 PS(polystyrene)를 사용한 경우, 양 물질을 모두 녹일 수 있는 용매로는 클로로벤젠(chlorobenzene), 톨루엔(toluene) 또는 THF(tetrahydrofuran) 등을 사용하여 혼합 용액을 제조할 수 있다.
상기 발광 고분자와 희생 고분자의 혼합 용액은 캐스팅(casting), 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅 (dip coating), 잉크젯 프린팅(ink-jet printing), 스크린 프린팅(screen printing) 또는 닥터블레이드(doctor blade) 등의 습식공정에 의해 도포할 수 있다.
도 1(S30) 및 도 2c를 참조하면, 상기 혼합 고분자 박막층(220)에 함유된 희생 고분자를 상기 희생 고분자에 대한 선택적 용해성을 갖는 용매(이하, “선택적 용매”라 한다)로 제거하여 제1 전극의 상부의 일부를 노출시키는 홀(232)을 갖는 다공성 고분자 발광층인 제1 유기 발광층(230)을 형성한다. 상기 선택적 용매란 상기 발광 고분자에 대해서는 빈용매(poor solvent)로 작용하나, 상기 희생 고분자에 대해서는 양용매(good solvent)로 작용하여 상기 희생 고분자만을 선택적으로 용해시킬 수 있는 용매를 의미한다. 따라서, 상기 혼합 고분자 박막층(220)을 선택적 용매로 처리하는 경우 상기 희생 고분자만이 혼합 고분자 박막층(220)에서 제거되므로 발광 고분자만으로 이루어진 다공성 고분자 발광층인 제1 유기 발광층(230)을 형성할 수 있다. 상기 제1 유기 발광층(230)을 형성하는 단계는 상기 혼합 고분자 박막층(220)이 형성된 기판(200)을 상기 희생 고분자에 대한 선택적 용해성을 갖는 용매에 침지한 후 초음파 세척기로 세척하는 등의 방법에 의해 수행할 수 있다. 예를 들어, MEH-PPV(발광 고분자)와 PS(희생 고분자)의 혼합 용액을 도포하여 형성된 혼합 고분자 박막층(220)을 PGMEA(propylene glycol methyl ether acetate), 사이클로헥세인(cyclohexane) 또는 다이부틸에테르(dibutyl ether) 용매에 침지한 후, 초음파 진동 세척기로 세척하면, PS만이 선택적으로 제거되어 MEH-PPV만으로 이루어진 다공성 고분자 발광층인 제1 유기 발광층(230)을 형성할 수 있다.
이 경우, 제1 유기 발광층(230)의 홀(232)은 상기 혼합 고분자 박막층(220)에서 희생 고분자가 점유하고 있던 영역에 해당하므로, 상기 혼합 고분자 박막층(220)의 제조 시 혼합되는 발광 고분자와 희생 고분자의 혼합비(중량비)를 조절함으로써 다공성 고분자 발광층(230)에 형성되는 홀(232)의 크기를 조절할 수 있다.
도 1(S40) 및 도 2d를 참조하면, 상기 제1 전극(210)의 상부의 노출된 부분으로부터 연장되어 상기 제1 유기 발광층(230)을 덮는 제2 유기 발광층(240)을 형성한다. 상기 제2 유기 발광층(240)은 동일한 전계의 인가에 의해 상기 제1 유기 발광층(230)과는 다른 색의 빛을 내는 고분자 또는 저분자의 발광 유기물을 함유할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 유기 발광층(230) 및 상기 제2 유기 발광층(240) 중 하나가 적색 발광층 또는 녹색 발광층인 경우, 나머지 하나는 청색 발광층일 수 있다. 바람직한 예로서, 제1 전극(210)이 애노드이고, 제2 전극(250)이 캐소드인 경우, 제1 유기 발광층(230)은 적색 발광층 또는 녹색 발광층이고, 제2 유기 발광층(240)은 청색 발광층일 수 있다. 이는 캐소드에 인접한 발광층으로 밴드갭이 큰 청색 발광층을 사용하는 경우, 청색 발광층의 낮은 HOMO 준위가 적색 발광층 또는 녹색 발광층에 대한 정공저지층의 역할을 수행할 수 있으므로 적색 발광층 또는 녹색 발광층 내에 정공 또는 엑시톤을 가두는 효과를 얻을 수 있어 높은 발광 효율을 얻을 수 있기 때문이다. 상기 제2 유기 발광층(240)은 특별한 제한 없이 다양한 고분자 및 저분자 발광 유기물 중에서 적절하게 선택하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 유기 발광층(230)이 상술한 발광 고분자(혼합 고분자 박막층(220) 형성 시 사용되는 고분자를 의미한다) 중 적색 또는 녹색 계열의 빛을 내는 고분자로 이루어진 경우, 상기 제2 유기 발광층(240)은 청색 계열의 빛을 내는 청색 발광 유기물로 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 청색 발광 유기물은 폴리페닐렌비닐렌(poly(phenylenevinylene))계, 폴리플루오렌(polyfluorene)계, 폴리스파이로플루오렌(polyspirofluorene)계, 폴리티오펜(polythiophene))계, 폴리피롤(polypyrrole)계, 폴리피리딘(polypyridine)계, 폴리아세틸렌(polyacethylene)계, 폴리파라페닐렌(poly(p-phenylene))계, 폴리비닐카바졸(poly(vinyl carbazole)계 고분자 및 이들의 공중합체 중에서 선택되는 어느 하나의 발광 고분자일 수 있으며, 디스티릴아릴렌(distyrylarylene; DSA) 및 그 유도체, DPVBi(4,4'-bis(2,2'-diphenyl vinyl)-1,1'-biphenyl) 및 그 유도체, 스파이로-FPA, 스파이로-올리고(파라페닐렌)(spiro-oligo(p-phenylene)), ter-플루오렌(ter-fluorene), ter-스파이로바이플루오렌(ter-spirobifluorene), BTP, Ph3Si(PhTDAOXD), MADN(2-methyl-9,10-di(2-naphthyl)-anthracene) 및 Firpic(Iridium(Ⅲ) bis[4,6-di-fluorophenyl)-pyridinato-N,C2']picolinate), Firppy(fac-tris[2-(4,5'-difluorophenyl)pyridine-C'2,N] iridium(Ⅲ) 등의 유기금속화합물 중에서 선택되는 어느 하나의 발광 저분자일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 유기 발광층(240)은, 발광 고분자를 사용하는 경우 캐스팅(casting), 스핀 코팅(spin coating), 딥 코팅 (dip coating), 잉크젯 프린팅(ink-jet printing), 스크린 프린팅(screen printing) 또는 닥터블레이드(doctor blade) 등의 습식공정에 의해서 형성할 수 있으며, 발광 저분자를 사용하는 경우 진공증착 등의 방법에 의해 형성할 수 있다.
상기 다공성 고분자 발광층인 제1 유기 발광층(230)의 홀(232)을 채우며 상기 제1 유기 발광층(230)을 덮는 제2 유기 발광층(240)을 형성함으로써, 두 발광층 간의 접촉 계면을 증가시킬 수 있고, 그 증가된 접촉 계면에서 형성되는 엑시플렉스(exciplex)를 이용한 전계 발광 효과도 얻을 수 있다. 이에 의해, 제1 유기 발광층(230) 및 제2 유기 발광층(240)에서 생성되는 빛 뿐만 아니라, 엑시플렉스 발광에 의해 생성되는 빛의 조합에 의해 용이하게 백색광을 구현할 수 있다.
도 3은 다공성 고분자 발광층인 제1 유기 발광층(230)의 발광 물질(a)과 제2 유기 발광층(240)의 발광 물질(b)의 에너지 밴드 다이어그램이다. 도 3을 참조하면, 제1 유기 발광층(230)의 발광 물질(a)과 제2 유기 발광층(240)의 발광 물질(b)의 각 밴드갭에 해당하는 발광 이외에, 두 발광층의 접촉 계면(c)에서 제1 유기 발광층(230)의 발광 물질(a)의 HOMO 준위와 제2 유기 발광층(240)의 발광 물질(b)의 LUMO 준위 사이의 밴드갭에 해당하는 엑시플렉스 발광이 일어날 수 있음을 알 수 있다.
또한, 도 2d에 도시된 바와 같이, 다공성 고분자 발광층의 도입에 의해 두 발광층의 접촉 계면에는 요철구조가 형성되므로 발광층에서 형성된 빛의 추출효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 발광층이 서로 다른 물질로 적층된 다층 구조로 이루어진 경우, 두 층간의 굴절률의 차이로 인하여, 임계각보다 큰 각도로 입사된 빛은 층간 계면에서 전반사되어 소자의 측면으로 빠져나가거나 내부에서 흡수 또는 감쇄되어 발광효율을 감소시킬 수 있다. 그러나, 본 실시예에 따른 다공성 고분자 발광층과 유기 발광층의 적층 구조에 의하면, 발광층에 형성된 요철구조가 발광층에서 생성된 빛의 임계각을 변화시킬 수 있으므로 전반사를 감소시켜 빛의 추출효율을 증가시킬 수 있다.
다시, 도 1(S50) 및 도 2e를 참조하면, 상기 제2 유기 발광층(240) 상에 제2 전극(250)을 형성한다. 상기 제2 전극(250)은 낮은 저항을 갖는 전도성 물질로서, 외부 회로를 통해 공급받은 전자를 발광층에 공급하는 캐소드(cathode)의 역할을 수행할 수 있다. 상기 제2 전극(250)은 Li, Mg, Ca, Ba, Al, Cu, Ag, W, Ni, Zn, Ti, Zr, Hf, Cd, Pd, Cs 및 이들의 합금 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 전극일 수 있다. 상기 제2 전극(250)이 금속 전극인 경우 열기상증착, 전자빔증착, 스퍼터링 또는 화학적 증착에 의해 형성하거나, 금속을 포함한 전극 형성용 페이스트를 도포한 후 열처리하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 제2 전극(250)이 투명전극인 경우는 광을 투과할 수 있을 정도로 얇게 형성하고, 반사전극인 경우는 두껍게 형성한다. 다만, 상기 제1 전극(210)과 상기 제2 전극(250) 중 적어도 어느 한 전극은 광투과성 전극으로 형성한다.
한편, 본 실시예에서 예시한 바와는 달리, 상기 제1 전극(210)을 캐소드(cathode)로 형성하고, 상기 제2 전극(250)을 애노드(anode)로 형성하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기발광소자의 제조방법은 상기 제1 전극(210) 상에 혼합 고분자 박막층(220)을 형성하기 전 또는 상기 제2 유기 발광층(240) 상에 제2 전극(250)을 형성하기 전에 버퍼층으로서 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층 및 전자수송층 중 적어도 어느 한 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(210)이 애노드(anode)이고 상기 제2 전극(250)이 캐소드(cathode)인 경우, 상기 제1 전극(210) 상에 정공수송층을 적층하거나 정공주입층과 정공수송층을 순차 적층할 수 있으며, 상기 제2 유기 발광층 상에 전자수송층을 적층하거나 전자수송층과 전자주입층을 순차 적층할 수 있다.
상기 정공주입층은 발광층으로의 정공의 주입을 용이하게 하는 층으로, 예를 들어, CuPc, TNATA, TCTA, TDAPB, TDATA, DNTPD, PANI 또는 PEDOT과 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 상기 정공수송층은 발광층으로의 정공의 수송을 용이하게 하는 층으로, 예를 들어, α-NPB, TPD, s-TAD, MTADAT 또는 PVK와 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 전자주입층은 발광층으로의 전자의 주입을 용이하게 하는 층으로, 예를 들어, Alq3, Liq, LiF, CsF, NaF 또는 PBD 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 상기 전자수송층은 상기 발광층으로의 전자의 수송을 용이하게 하는 층으로, 예를 들어, PBD, TAZ, spiro-PBD, Alq3, BAlq, SAlq, BCP 또는 Bphen과 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 버퍼층이 포함된 백색 유기발광소자를 나타낸 종단면도이다. 도 4를 참조하면, 버퍼층이 포함된 백색 유기발광소자는 기판(200)상에 제1 전극(210), 정공수송층(212), 다공성 고분자 발광층인 제1 유기 발광층(230), 제2 유기 발광층(240), 전자수송층(242), 전자주입층(244) 및 제2 전극(250)이 순차 적층된 구조를 가짐을 알 수 있다.
상술한 실시예에 의해 제조된 백색 유기발광소자는 쉐도우 마스크를 사용하는 종래의 방법에 비해 단순하고 비용 효율적인 공정으로 소자를 제작할 수 있으며, 다공성 고분자 발광층 상에 적층되는 유기물 발광층 재료로 고분자 및 저분자계의 다양한 물질을 사용할 수 있으므로 발광층 재료의 선택의 폭을 넓힐 수 있는 장점이 있다. 또한, 소자 제조단계에 있어서, 다공성 구조의 발광층을 형성함으로써, 두 발광층 간의 접촉 계면을 증가시킬 수 있고, 그 증가된 접촉 계면에서의 엑시플렉스(exciplex)를 이용한 전계 발광 효과도 얻을 수 있다. 이에 의해, 다공성 발광층 및 유기 발광층에서 생성되는 빛 뿐만 아니라, 엑시플렉스 발광에 의해 생성되는 빛의 조합에 의해 용이하게 백색광을 구현할 수 있다. 또한, 두 발광층의 접촉 계면에 형성된 요철구조에 의해 발광층에서 형성된 빛의 추출효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
다공성 고분자 발광층의 구조 분석예
다공성 고분자 발광층의 구조를 확인하기 위하여, 기판 상에 클로로벤젠 용매에 MEH-PPV:PS가 1:1의 중량비로 혼합된 혼합 용액을 스핀 코팅하여 도포한 후, 120℃로 예열된 핫플레이트 위에서 10분 동안 열처리하였다. 다음. PGMEA 용매가 담겨 있는 비이커에 MEH-PPV:PS의 혼합 고분자 박막층이 형성된 기판을 침지한 후, 초음파 세척기로 10분 동안 세척하여 MEH-PPV로 이루어진 다공성 고분자 발광층을 형성하였다. 세척 후, 질소 가스로 PGMEA 용매를 제거하고 120℃로 예열된 핫플레이트 위에서 30분 동안 열처리하였다.
도 5는 MEH-PPV를 발광 고분자로 함유하는 다공성 고분자 발광층의 AFM 이미지이다.
도 6은 MEH-PPV를 발광 고분자로 함유하는 다공성 고분자 발광층의 SEM 이미지이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 발광 고분자(MEH-PPV)와 희생 고분자(PS)의 혼합 용액을 사용하여 혼합 고분자 박막층을 형성한 후, 혼합 고분자 박막층에 선택적 용매(PGMEA)를 가하여 희생 고분자(PS)를 제거함으로써 발광 고분자(MEH-PPV)로 이루어진 다공성 고분자 발광층을 형성할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 희생 고분자(PS)의 제거에 의해 다공성 고분자 발광층은 그 하부 층(본 실험예에서는 기판)의 상부의 일부를 노출시키는 홀을 가지게 됨을 확인할 수 있다.
다공성 고분자 발광층을 이용한 백색 유기발광소자의 제조예
ITO Glass 기판을 아세톤, 메탄올, 탈이온수(DI water)를 이용하여 각각 10분간 초음파 세척기로 세척하였다. ITO 위에 PEDOT:PSS 용액을 스핀 코팅하여 도포한 후, 120℃로 예열된 핫플레이트(hot plate) 위에서 10분 동안 열처리하였다. 열처리 후, PEDOT:PSS 박막 위에 클로로벤젠 용매에 MEH-PPV와 PS가 1:2의 중량비로 용해된 혼합 용액을 스핀 코팅하여 도포한 후, 120℃로 예열된 핫플레이트 위에서 10분 동안 열처리하였다. 다음. 사이클로헥세인 용매가 담겨 있는 비이커에 MEH-PPV:PS의 혼합 고분자 박막층이 형성된 기판을 침지한 후, 초음파 세척기로 10분 동안 세척하여 MEH-PPV로 이루어진 다공성 고분자 발광층을 형성하였다. 세척 후, 질소 가스로 사이클로헥세인 용매를 제거하고 120℃로 예열된 핫플레이트 위에서 30분 동안 열처리하였다. 이어서, 열증착 챔버(thermal evaporation chamber)에 기판을 위치시킨 후, 진공 상태에서 청색 형광 발광층으로 DPVBi, 정공저지층 및 엑시톤 저지층으로 Bphen, 전자주입층으로 Alq3, 전자수송층으로 Liq 및 제2 전극으로 Al을 순차적으로 증착하여 유기발광소자를 제조하였다.
도 7은 상기 제조예에 의해 제조된 유기발광소자의 발광스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 다공성 고분자 발광층을 사용한 유기발광소자에 의해 백색광(CIE 색좌표 (0.36, 0.32), 25V)을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
한편, 본 제조예에 따른 유기발광소자의 경우, 다공성 고분자 발광층인 제1 유기 발광층의 발광물질 및 제2 유기 발광층의 발광물질로 LUMO 준위가 동일한 MEH-PPV 및 DPVBi를 각각 사용하였으나, 서로 다른 LUMO 준위를 갖는 발광물질을 제1 유기 발광층 및 제2 유기 발광층의 발광물질로 사용하여 엑시플렉스 발광을 유도할 수도 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (12)

  1. 제1 전극이 형성된 기판을 준비하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 발광 고분자와 희생 고분자의 혼합 용액을 도포하여 혼합 고분자 박막층을 형성하는 단계;
    상기 혼합 고분자 박막층에 함유된 희생 고분자를 상기 희생 고분자에 대한 선택적 용해성을 갖는 용매로 제거하여 제1 전극의 상부의 일부를 노출시키는 홀을 갖는 다공성 고분자 발광층인 제1 유기 발광층을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극의 상부의 노출된 부분으로부터 연장되어 상기 제1 유기 발광층을 덮는 제2 유기 발광층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 유기 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 백색 유기발광소자 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광 고분자는 폴리페닐렌비닐렌(poly(phenylenevinylene))계, 폴리플루오렌(polyfluorene)계, 폴리스파이로플루오렌(polyspirofluorene)계, 폴리티오펜(polythiophene))계, 폴리피롤(polypyrrole)계, 폴리피리딘(polypyridine)계, 폴리아세틸렌(polyacethylene)계, 폴리파라페닐렌(poly(p-phenylene))계 및 폴리비닐카바졸(poly(vinyl carbazole)계 고분자 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 공중합체인 백색 유기발광소자 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 고분자 박막층을 형성하는 단계는 스핀 코팅법, 캐스팅법, 딥 코팅법, 잉크젯 프린팅법, 스크린 프린팅법 및 닥터블레이드법 중에서 선택되는 어느 한 방법으로 수행하는 것인 백색 유기발광소자 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유기 발광층을 형성하는 단계는 상기 혼합 고분자 박막층이 형성된 기판을 상기 희생 고분자에 대한 선택적 용해성을 갖는 용매에 침지한 후 초음파 세척기로 세척하여 수행하는 것인 백색 유기발광소자 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유기 발광층 및 상기 제2 유기 발광층 중 하나는 녹색 발광층 또는 적색 발광층이고, 나머지 하나는 청색 발광층인 백색 유기발광소자 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 애노드이고, 상기 제2 전극은 캐소드이고,
    상기 제1 유기 발광층은 적색 발광층 또는 녹색 발광층이고, 상기 제2 유기 발광층은 청색 발광층인 백색 유기발광소자 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 상에 상기 혼합 고분자 박막층을 형성하기 전 또는 상기 제2 유기 발광층 상에 상기 제2 전극을 형성하기 전에 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층 및 전자수송층 중 적어도 어느 한 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 백색 유기발광소자 제조방법.
  8. 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 위치하고, 제1 전극의 상부의 일부를 노출시키는 홀을 갖는 다공성 고분자 발광층인 제1 유기 발광층;
    상기 제1 전극의 상부의 노출된 부분으로부터 연장되어 상기 제1 유기 발광층을 덮는 제2 유기 발광층; 및
    상기 제2 유기 발광층 상에 위치하는 제2 전극을 포함하는 백색 유기발광소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발광 고분자는 폴리페닐렌비닐렌(poly(phenylenevinylene))계, 폴리플루오렌(polyfluorene)계, 폴리스파이로플루오렌(polyspirofluorene)계, 폴리티오펜(polythiophene))계, 폴리피롤(polypyrrole)계, 폴리피리딘(polypyridine)계, 폴리아세틸렌(polyacethylene)계, 폴리파라페닐렌(poly(p-phenylene))계 및 폴리비닐카바졸(poly(vinyl carbazole)계 고분자 중에서 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상의 공중합체인 백색 유기발광소자
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 유기 발광층 및 상기 제2 유기 발광층 중 하나는 적색 발광층 또는 녹색 발광층이고, 나머지 하나는 청색 발광층인 백색 유기발광소자.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극은 애노드이고, 상기 제2 전극은 캐소드이고,
    상기 제1 유기 발광층은 적색 발광층 또는 녹색 발광층이고, 상기 제2 유기 발광층은 청색 발광층인 백색 유기발광소자.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제1 유기 발광층 사이에 위치하거나 상기 제2 유기 발광층 및 상기 제2 전극 사이에 위치하는 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층 및 전자수송층 중 적어도 어느 한 층을 더 포함하는 백색 유기발광소자.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101790084B1 (ko) * 2015-11-30 2017-10-26 서울과학기술대학교 산학협력단 메조 기공 탄소계 물질 제조 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10326675A (ja) 1997-03-03 1998-12-08 Hewlett Packard Co <Hp> ポリマー電界発光デバイスおよびその製造方法
KR20010003986A (ko) * 1999-06-28 2001-01-15 정선종 상 분리를 이용한 고효율 고분자 발광소자
KR20040040242A (ko) * 2002-11-06 2004-05-12 엘지.필립스 엘시디 주식회사 유기전계발광소자 및 그 제조방법
KR100828098B1 (ko) 2007-03-19 2008-05-08 황장환 발광체 및 유기 발광 디스플레이 소자 그리고 그의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10326675A (ja) 1997-03-03 1998-12-08 Hewlett Packard Co <Hp> ポリマー電界発光デバイスおよびその製造方法
KR20010003986A (ko) * 1999-06-28 2001-01-15 정선종 상 분리를 이용한 고효율 고분자 발광소자
KR20040040242A (ko) * 2002-11-06 2004-05-12 엘지.필립스 엘시디 주식회사 유기전계발광소자 및 그 제조방법
KR100828098B1 (ko) 2007-03-19 2008-05-08 황장환 발광체 및 유기 발광 디스플레이 소자 그리고 그의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101790084B1 (ko) * 2015-11-30 2017-10-26 서울과학기술대학교 산학협력단 메조 기공 탄소계 물질 제조 방법

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