KR101074416B1 - 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 기판과, 기판 위에 형성되는 제 1 전극과, 제 1 전극 상부에 형성되고, 제 1, 제 2, 제 3 발광 영역을 갖는 발광층과, 발광층 위에 형성되는 정공 저지층, 여기서, 상기 정공 저지층은 상기 제 3 발광 영역을 형성하는 물질로 이루어짐. 정공 저지층 상부에 형성되는 제 2 전극을 포함하여 구성된다.
정공 저지층, 제 3 발광 영역, 전자 수송층, 전자 주입층

Description

유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법{organic electroluminescent device and method for fabricating the same}
본 발명은 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 정공 저지층를 갖는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있다.
이러한 평면표시소자 중 하나로서 유기발광다이오드(organic light emitting diode: OLED)라고도 불리는 유기 전계 발광 소자가 있는데, 그의 기술은 빠른 속도로 발전하고 있으며, 이미 여러 시제품들이 발표된 바 있다.
유기 전계 발광 소자는 음극과 양극 사이에 형성된 발광층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다.
유기 전계 발광 소자는 플라스틱 같은 휠 수 있는(flexible) 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수 있을 뿐 아니라, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel)이나 무기 전계 발광(EL) 디스플레이에 비해 낮은 전압에서 (10V이하) 구동이 가능하다.
또한, 유기 전계 발광 소자는 전력 소모가 적고, 색감이 뛰어나다는 장점이 있다.
그리고, 유기 전계 발광 소자는 녹색, 청색, 적색의 3가지 색을 나타낼 수가 있어 차세대 풍부한 색 디스플레이 소자로 많은 사람들의 많은 관심의 대상이 되고 있다.
유기 전계 발광 소자는 발광층을 어떤 물질로 형성하는냐에 따라 청색, 녹색, 적색이 발광하도록 소자를 구현할 수가 있다.
이와 같이, 유기 전계 발광 소자는 정공 수송층에서 나온 정공과 전자 수송층에서 나온 전자가 결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 생성된 엑시톤은 해당하는 발광영역에서 발광한다.
그러나, 정공의 빠른 이동 속도로 인하여 엑시톤은 발광영역 이외의 영역에서 생성되기도 한다.
발광 영역 이외의 영역에서 생성된 엑시톤들은 그 영역에서 발광하게 되므로, 발광되는 빛의 색감 및 휘도가 저하되는 문제가 발생한다.
그러므로, 소자의 성능 및 휘도 증가를 위해서는 이러한 정공의 이동을 차단할 수 있는 물질들이 발광층 주변에 형성되어야 할 것이다.
본 발명은 이러한 문제들을 해결하기 위한 것으로, 발광 휘도 및 색감을 향상시킬 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 공정을 단순화할 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 기판과, 기판 위에 형성되는 제 1 전극과, 제 1 전극 상부에 형성되고, 제 1, 제 2, 제 3 발광 영역을 갖는 발광층과, 발광층 위에 형성되는 정공 저지층, 여기서, 상기 정공 저지층은 상기 제 3 발광 영역을 형성하는 물질로 이루어짐과, 정공 저지층 상부에 형성되는 제 2 전극을 포함하여 구성된다.
여기서, 제 1 전극과 발광층 사이에는 정공 주입층과 정공 수송층이 순차적으로 적층되어 형성되고, 정공 저지층과 제 2 전극 사이에는 전자 수송층 또는 전자 주입층 중 적어도 한 층이 형성될 수 있다.
그리고, 제 1 발광 영역은 녹색 발광 영역이고, 제 2 발광 영역은 적색 발광 영역이며, 제 3 발광 영역은 청색 발광 영역으로 한다.
여기서, 제 1 발광 영역과 제 2 발광 영역 중 적어도 어느 하나는 인광 물질로 형성되고, 제 3 발광 영역은 형광 물질로 형성된다.
정공 저지층은 제 3 발광 영역을 형성하는 물질 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 제조방법은 기판 위에 제 1 전극을 형성하는 단계와, 제 1 전극 상부의 제 1 발광 영역에 제 1 발광층을 형성하는 단계와, 제 1 전극 상부의 제 2 발광 영역에 제 2 발광층을 형성하는 단계와, 제 1 전극 상부의 제 3 발광 영역에 제 3 발광층을 형성하고 연속하여 제 3 발광층 물질을 사용하여 제 1, 제 2, 제 3 발광층 위에 정공 저지층을 형성하는 단계와, 정공 저지층 상부에 제 2 전극을 형성한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자를 보여주는 구조단면도
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조공정을 보여주는 도면
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 및 그 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자를 보여주는 구조단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 기판(1) 위에 제 1 전극(2), 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5), 정공 저지층(6), 전자수송층(7), 전자주입층(8), 그리고 제 2 전극(9)이 순차적으로 형성된 구조를 이룬다.
여기서, 발광층(5)은 제 1, 제 2, 제 3 발광 영역을 구분되고, 전자 수송층(7) 또는 전자 주입층(8)은 경우에 따라 형성되지 않을 수도 있다.
본 발명에서, 제 1 발광 영역은 녹색 발광 영역이고, 제 2 발광 영역은 적색 발광 영역이며, 제 3 발광 영역은 청색 발광 영역으로 한다.
본 발명에서 정공 저지층(5)은 제 3 발광 영역을 형성하는 청색 발광 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 제 1 발광 영역과 제 2 발광 영역 중 적어도 어느 하나는 인광 물질로 형성되고, 제 3 발광 영역은 형광 물질로 형성할 수 있다.
즉, 녹색 발광층은 인광 물질을, 적색 및 청색 발광층은 형광 물질을 사용 할 수 있고, 적색 발광층은 인광 물질을, 녹색 및 청색 발광층은 형광 물질을 사용 할 수도 있으며, 녹색 및 적색 발광층은 인광 물질을, 청색 발광층은 형광 물질을 사용 할 수 있다.
또한, 제 3 발광 영역인 청색 발광층이 2가지 이상의 물질로 이루어진다면, 정공 저지층(6)은 청색 발광층과 동일한 물질을 사용할 수도 있고, 청색 발광층을 형성하는 물질 중 적어도 어느 하나를 사용할 수도 있다.
본 발명에서는 정공 저지층(6)은 하기의 물질들 중 어느 하나로 형성할 수도 있다.
Figure 112005045350095-pct00001
Figure 112005045350095-pct00002
Figure 112005045350095-pct00003
Figure 112005045350095-pct00004
Figure 112005045350095-pct00005
이와 같이, 구성되는 유기 전계 발광 소자의 제조방법은 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 제조공정을 보여주는 도면이다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(1) 위에 제 1 전극(2), 정공 주입층(3), 정공 수송층(4)을 순차적으로 형성하고, 제 1 마스크(10)를 이용하여 제 1 발광 영역에 제 1 발광층(5a)을 형성한다.
이어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 2 마스크(11)를 이용하여 제 2 발광 영역에 제 2 발광층(5b)을 형성한다.
다음, 도 2c에 도시된 바와 같이, 제 3 발광 영역에 제 3 발광층(5c)을 형성하고 연속적으로 제 3 발광층 물질을 사용하여 제 1, 제 2, 제 3 발광층(5a, 5b, 5c) 위에 정공 저지층(6)을 형성한다.
그리고, 도 2d에 도시된 바와 같이, 정공 저지층(6) 위에 전자수송층(7), 전자 주입층(8) 및 제 2 전극(9)을 순차적으로 형성하여 유기 전계 발광 소자를 제작한다.
여기서, 제 1 발광층(5a)은 녹색 발광층이고, 제 2 발광층(5b)은 적색 발광층이며, 제 3 발광층(5c)은 청색 발광층이다.
이하 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 바람직한 양태를 실시예를 통하여 설명한다.
실시예
ITO 기판의 발광 면적이 2mm×2mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정한다.
다음, 기판을 진공 챔버에 장착한 후, 기초 압력이 1×10-6 torr가 되도록 한 후, 유기물을 ITO 위에 CuPC(200Å), NPD(400Å), CBP+(btp)2lr(acac)(8%)(200Å), 정공 저지층(100Å), Alq3(300Å), LiF(5Å), Al(1000Å)의 순서로 성막하였다.
정공 저지층으로 B-60을 사용하였을 경우, 1mA에서 1135cd/m2(9.30V)를 나타내었으며 이때 CIE는 x=0.661, y=0.328를 나타내었다. 수명(초기휘도의 반)은 2000cd/m2에서 3시간이었다.
비교예
ITO 기판의 발광 면적이 2mm×2mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정한다.
그리고, 기판을 진공 챔버에 장착한 후, 기초 압력이 1×10-6 torr가 되도록 한 후 유기물을 ITO 위에 CuPC(200Å), NPD(400Å), CBP+(btp)2lr(acac)(8%)(200Å), 정공 저지층(100Å), Alq3(300Å), LiF(5Å), Al(1000Å)의 순서로 성막하였다.
정공 저지층으로 BAlq을 사용하였을 경우, 1mA에서 1018cd/m2(9.97V)을 나타내었으며, 이때 CIE는 x=0.659, y=0.329를 나타내었다. 수명(초기휘도의 반)은 2000cd/m2에서 1시간이었다.
이와 같이, 본 발명은 양극과 음극 사이에 정공 저지층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서, 이 정공 저지층을 통해 상기와 같이 휘도가 높고 색감이 좋은 유기 전계 발광 소자를 얻을 수 있다.
그리고, 청색 발광층과 동일한 물질로 정공 저지층을 형성하여 제조 공정을 단순화하여 생산성을 향상시키고 제조 단가를 줄여 저가의 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (13)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 형성되는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극 상부에 형성되고, 제 1, 제 2, 제 3 발광 영역을 갖는 발광층;
    상기 발광층 위에 형성되는 정공 저지층, 여기서, 상기 정공 저지층은 상기 제 3 발광 영역을 형성하는 물질로 이루어지며;
    상기 정공 저지층 상부에 형성되는 제 2 전극을 포함하여 구성되며;
    상기 정공 저지층은 하기의 물질들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
    Figure 112011018280296-pct00016
    Figure 112011018280296-pct00017
    Figure 112011018280296-pct00018
    Figure 112011018280296-pct00019
    Figure 112011018280296-pct00020
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극과 상기 발광층 사이에는 정공 주입층과 정공 수송층이 순차적으로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 정공 저지층과 상기 제 2 전극 사이에는 전자 수송층 또는 전자 주입층 중 적어도 한 층이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 발광 영역은 녹색 발광 영역이고, 상기 제 2 발광 영역은 적색 발광 영역이며, 상기 제 3 발광 영역은 청색 발광 영역인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 발광 영역과 제 2 발광 영역 중 적어도 어느 하나는 인광 물질로 형성되고, 상기 제 3 발광 영역은 형광 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 정공 저지층은 상기 제 3 발광 영역을 형성하는 물질 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  7. 삭제
  8. 기판 위에 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극 상부의 제 1 발광 영역에 제 1 발광층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극 상부의 제 2 발광 영역에 제 2 발광층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극 상부의 제 3 발광 영역에 제 3 발광층을 형성하고 연속하여 상기 제 3 발광층 물질을 사용하여 상기 제 1, 제 2, 제 3 발광층 위에 정공 저지층을 형성하는 단계;
    상기 정공 저지층 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하며;
    상기 정공 저지층은 하기의 물질들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조방법 .
    Figure 112011018280296-pct00021
    Figure 112011018280296-pct00022
    Figure 112011018280296-pct00023
    Figure 112011018280296-pct00024
    Figure 112011018280296-pct00025
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 전극 위에 정공 주입층과 정공 수송층을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 정공 저지층 위에 전자 수송층 또는 전자 주입층 중 적어도 한 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 발광층은 녹색 발광층이고, 상기 제 2 발광층은 적색 발광층이며, 상기 제 3 발광층은 청색 발광층인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 발광층과 제 2 발광층 중 적어도 어느 하나는 인광 물질로 형성되고, 상기 제 3 발광층은 형광 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조방법.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 정공 저지층은 상기 제 3 발광층을 형성하는 물질 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자 제조방법.
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