KR101100893B1 - 유기전계 발광소자 및 그 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 고분자와 정공수송물질을 혼합한 단층 구조의 발광층을 형성함으로써, 공정 단가를 낮출 수 있는 유기전계 발광소자 및 그 제조방법에 관해 개시한 것이다.

본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 플라스틱 기판 위에 성막된 애노드, 애노드 상에 수용성 발광 고분자 및 정공수송물질이 혼합된 단층 구조의 발광층과, 상기 발광층 상에 성막된 캐소드를 포함한다.

본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 형성방법은 플라스틱 기판 위에 애노드를 형성하는 단계와, 애노드 상에 발광 고분자 및 정공수송물질을 혼합한 혼합액을 도포 및 스핀코팅하고 나서, 열처리를 실시하여 단층 구조의 발광층을 형성하는 단계와, 발광층 상에 캐소드를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

유기전계 발광소자 및 그 형성방법{Method for fabricating ogranic light emitting display and fabrication method for it}

도 1은 종래기술에 따른 유기전계 발광소자의 구조도.

도 2는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 구조도.

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 발광 고분자들의 실시예들의 구조식.

본 발명은 유기전계 발광소자 및 그 형성방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 발광 고분자와 정공수송물질을 혼합한 단층 구조의 발광층을 채택하여, 공정 단가를 낮출 수 있는 유기전계 발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

현재까지 유기전계 발광소자를 제작할 때 그 효율을 높이기 위해 다층 구조를 형성하였다. 그러나, 이러한 다층구조는 층간의 계면에서 발생하는 접촉성 문제를 야기시킨다.

도 1은 종래기술에 따른 다층구조를 가진 유기전계 발광소자의 기본적인 구조도이다.

종래기술에 따른 다층구조를 가진 유기전계 발광소자는, 도 1에 도시된 바와 같이, 플라스틱 기판(1) 위에 성막된 애노드(2), 애노드(2)상에 성막된 정공수송층(3), 정공수송층(3) 상에 성막된 고분자 발광층(4), 고분자 발광층(4) 상에 성막된 캐소드(5)를 포함한 구조를 가진다.

상기 다층구조의 유기전계 발광소자의 형성방법에는 하기의 2가지 방법이 있다. 가장 일반적인 방법은 진공증착(vaccum evaporation)법으로서, 박막의 제어가 용이한 장점이 있으나 사용할 수 있는 물질의 특성이 분자량이 적으면서 열 안정성이 높아야하고, 많은 설비비용이 필요하다는 단점이 있다. 또한, 이러한 진공증착법은 단층으로 형성한 경우, 분자단위로 섞어서 올릴 수 없는 문제점이 있다.

다른 하나의 방법은 스핀코팅(spin coating)방법으로서, 물질의 용해도나 박막형성 특성에 따라 다소 차이가 있으나 분자량에는 제한이 없다. 그러나, 이러한 스핀코팅을 이용하여 유기전계 발광소자를 제작할 때에 이미 코팅되어 있는 박막이 그 위에 또 다른 박막을 코팅할 경우 부분적으로 녹는다는 치명적인 단점이 있다. 또한, 이렇게 부분적으로 녹음에 따라, 발광효율을 떨어뜨리며, 각 기판마다의 발광특성이 조금씩 달라지게 되는 문제점이 있다.

현재 후자의 방법인 스핀코팅방법을 이용하여 고분자 정공수송층(Hole Transport Layer: HTL)으로 널리쓰이고 있는 물질은 폴리(3,4-에틸렌디옥시오펜)(3,4--ethylenedioxythiophene: 이하, PEDOT라 칭함)가 있다. 이 물질을 스핀코팅한 후 다른 물질을 코팅할 경우 코팅하는 용매에 따라서 PEDOT층이 부분적으로 녹게되고, 표면의 손상을 입은 PEDOT는 정공수송층으로써의 특성이 파괴된다. 상기 PEDOT의 용매는 메탄올(methanol) 또는 물이고, 이를 용매 로 하는 고분자나 극성을 가진 용매에 녹아 코팅을 해야하는 고분자들은 상기와 같은 현상이 일어나 결과적으로 PEDOT은 정공수송층으로써 사용할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 상기 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 발광 고분자와 정공수송물질을 혼합하여 단층 구조의 발광층을 형성함으로써 공정단가를 낮출 수 있는 유기전계 발광소자를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 발광 고분자와 정공수송물질을 혼합하여 단층 구조의 발광층을 형성함으로써 공정단가를 낮출 수 있는 유기전계 발광소자의 형성방법을 제공하려는 것이다.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자는 플라스틱 기판 위에 성막된 애노드, 애노드 상에 수용성 발광 고분자 및 정공수송물질이 혼합된 단층 구조의 발광층과, 상기 발광층 상에 성막된 캐소드를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 발광층은, 바람직하게는, 100~150nm 두께를 가진다.

상기 수용성 발광 고분자는 하기의 구조식(Ⅰ)을 가진다.

구조식(Ⅰ)

상기 수용성 발광 고분자는 하기의 구조식(Ⅱ)을 가진다.

구조식(Ⅱ)

상기 수용성 발광 고분자는 하기의 구조식(Ⅲ)을 가진다.

구조식(Ⅲ)

상기 다른 목적을 달성하고자, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 형성방법은 플라스틱 기판 위에 애노드를 형성하는 단계와, 애노드 상에 발광 고분자 및 정공수송물질을 혼합한 혼합액을 도포 및 스핀코팅하고 나서, 열처리를 실시하여 단층 구조의 발광층을 형성하는 단계와, 발광층 상에 캐소드를 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 혼합액은 극성용매를 사용하여 상기 발광 고분자를 용액화한 후, 상기 용액에 정공수송물질을 혼합한 혼합액을 이용하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 정공수송물질로서 PEDOT를 메탄올과 1:2 ~ 1:5의 비율로 섞어서 사용하고, 상기 발광 고분자는 이후의 공정에서 스핀코팅방식을 적용하기 위해서는 0.2~2%(w/w)의 농도를 가진 용액을 사용하며, 상기 용매로는 메탈올을 사용한다.

상기 혼합액은 극성용매를 사용하여 상기 발광고분자와 정공수송물질을 혼합한 혼합액을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 혼합액은 수용성 고분자를 사용하여 상기 발광 고분자와 정공수송물질을 혼합한 혼합액을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 열처리는 90 ~ 150℃의 온도로 진행하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 유기전계 발광소자 및 그 형성방법을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 구조도이다.

본 발명에 따른 유기전계 발광소자는, 도 2에 도시된 바와 같이, 플라스틱 기판(11) 위에 성막된 애노드(12), 애노드(12) 상에 수용성 발광 고분자 및 정공수송물질이 혼합된 단층 구조의 발광층(13)과, 발광층(13) 상에 성막된 캐소드(14)를 포함한 구조를 가진다.

상기 구조를 가진 본 발명에 따른 유기전계 발광소자의 형성방법은 다음과 같다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 플라스틱 기판(11) 위에 애노드(12)를 형성한다. 이때, 상기 애노드(12)는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명성 재질을 이용한다.

이어, 상기 애노드(12) 상에 발광 고분자 및 정공수송물질을 혼합한 혼합액을 애노드(12) 위에 도포하고 나서 스핀코팅한 후, 90 ~ 150℃의 온도로 열처리를 해주면 100~150nm 두께의 단층 구조의 발광층(13)을 얻을 수 있다. 이때, 상기 발 광층(13)은 100~150nm 두께로 형성한다.

여기서, 상기 단층 구조의 발광층(13)의 형성은 첫번째로, 극성용매를 사용하여 상기 발광 고분자를 용액화한 후, 상기 용액에 정공수송물질을 혼합한 혼합액을 이용하거나, 두번째로, 극성용매를 사용하여 상기 발광고분자와 정공수송물질을 혼합한 혼합액을 이용하거나, 세번째로, 수용성 고분자를 사용하여 상기 발광 고분자와 정공수송물질을 혼합한 혼합액을 이용하는 방법이 있다.

상술한 단층 구조의 발광층(13)의 첫번째 형성방법에서는, 정공수송물질로서 PEDOT를 메탄올과 1:2 ~ 1:5의 비율로 섞어서 사용하고, 상기 발광 고분자는 이후의 공정에서 스핀코팅방식을 적용하기 위해서는 0.2~2%(w/w)의 농도를 가진 용액을 사용하며, 상기 용매로는 메탈올을 사용한다. 이렇게 하면, 같은 용매(메탄올)를 사용하기 때문에 상분리의 문제점이 없어지고, 수용성 발광 고분자와 정공수송물질을 분자단위로 섞어줄 수 있기 때문이다.

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 발광 고분자들의 실시예들의 구조식을 보인 것으로서, 발광특성을 가지고 있으며, 물에 대한 용해도를 높일 수 있도록 말단기에 염(salt)형태를 가지고 있다. 그리고, 극성용매에 녹을 수 있는 구조를 가지고, 또한 고분자이기 때문에 분자량을 조절하면 코팅성능을 향상시킬 수 있다.

구체적으로는, 도 3은 레드(Red) 발광 고분자를, 도 4는 그린(Green) 발광 고분자를, 그리고 도 5는 블루(Blue) 발광 고분자를 각각 도시한 것이다.

여기서, 레드 발광 고분자로는 티오펜(Thiophene: C4H4S) 계열의 고분자를 들 수 있으며, 그린 발광 고분자로는 디페닐 말레이미드(Diphenyl maleimide) 계열 의 고분자를 들 수 있다. 한편, 상기 블루 발광 고분자로는 플루오렌(Fluorene)계 공중합체를 들 수 있다.

그런 다음, 상기 발광층 상에 캐소드(14)를 형성한다. 이때, 상기 캐소드(14)는 Ca, Al 또는 MgAg 등을 진공증착시키는 방식으로 형성한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 고분자 발광층과 정공수송물질을 혼합하여 단층 구조의 발광층을 형성함으로써, 정공수송층과 발광층 사이에서 생기는 부분적 녹음 현상으로 인한 각 기판마다의 성능이 달라지는 점과 효율저하를 없앨 수 있으며, 또한 공정 단가를 줄일 수 있다.

Claims (11)

1. 플라스틱 기판 위에 성막된 애노드,

   상기 애노드 상에 수용성 발광 고분자 및 정공수송물질이 혼합된 단층 구조의 발광층과,

   상기 발광층 상에 성막된 캐소드를 포함한 것을 특징으로 하고,

   상기 수용성 발광 고분자는 하기의 구조식(Ⅰ), (Ⅱ) 및 (Ⅲ) 중 어느 하나를 가지는 유기전계 발광소자.

   [구조식 (I)]

   

   [구조식 (II)]

   

   [구조식 (III)]

   
2. 제 1항에 있어서, 상기 발광층은 100~150nm 두께인 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 플라스틱 기판 위에 애노드를 형성하는 단계와,

   상기 애노드 상에 발광 고분자 및 정공수송물질을 혼합한 혼합액을 도포 및 스핀코팅하고 나서, 열처리를 실시하여 단층 구조의 발광층을 형성하는 단계와,

   상기 발광층 상에 캐소드를 형성하는 단계

   를 포함하고,

   상기 정공수송물질은 PEDOT를 메탄올과 1:2 ~ 1:5의 비율로 섞어서 사용하고, 상기 발광 고분자는 이후의 공정에서 스핀코팅방식을 적용하기 위해서는 0.2~2%(w/w)의 농도를 가진 용액을 사용하며, 상기 용매로는 메탈올을 사용하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 혼합액은 극성용매를 사용하여 상기 발광 고분자를 용액화한 후, 상기 용액에 정공수송물질을 혼합한 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
8. 삭제
9. 제 6항에 있어서, 상기 혼합액은 극성용매를 사용하여 상기 발광고분자와 정공수송물질을 혼합한 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
10. 제 6항에 있어서, 상기 혼합액은 수용성 고분자를 사용하여 상기 발광 고분자와 정공수송물질을 혼합한 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
11. 제 6항에 있어서, 상기 열처리는 90 ~ 150℃의 온도로 진행하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자의 제조방법.

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