KR101240781B1 - 유기 발광소자 - Google Patents

Abstract

나노 복합층을 구비하는 유기 발광소자가 개시된다. 본 발명에 의한 유기 발광소자는 소자의 내부에 절연체 및 발광 나노 입자를 포함하는 나노 복합층을 채용함으로써 제어 전극을 절연하는 역할 및 발광층에서 구현되는 광의 색상을 변환시키는 역할을 동시에 수행하여 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 발광층으로 주입되는 정공과 전자의 양을 제어 전극에 인가되는 전압을 통해 조절함으로써 소자 구동시 전류 안정성을 확보할 수 있으며 종래의 소자보다 양극 및 음극의 면적을 축소시켜 외부광에 대한 반사율을 감소시킬 수 있다.

Description

유기 발광소자{Organic light emitting device}

본 발명은 유기 발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 트랜지스터 형태를 채용하고, 소자 내에 발광 나노 입자를 포함하는 나노 복합층을 구비하여 발광층에서 발생하는 광색상의 변환이 가능한 유기 발광소자에 관한 것이다.

광전 소자(photoelectric device)는 넓은 의미로 빛 에너지를 전기에너지로 변환하거나, 그와 반대로 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 소자로서, 이러한 광전 소자의 예로는 유기 또는 무기 발광 소자, 태양전지 등이 있다.

이러한 광전 소자 중에서도 특히 유기 발광소자(Organic Light Emitting Diode: OLED)는 최근 평판 디스플레이(flat panel display)의 수요가 증가함에 따라 주목받고 있다.

이러한 유기 발광소자는 유기 발광재료에 전류를 가하여 전기 에너지를 빛으로 바꾸어주는 소자로서 양극(anode)과 음극(cathode) 사이에 기능성 유기물 박막층이 삽입된 구조로 구성되어 있다.

도 1은 종래의 유기 발광 소자의 일례를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 유기 발광 소자는 투명 기판(10) 상에 투명 전극층으로서 양극(20, Anode)이 형성되고, 상기 양극(20) 상에 순차적으로 정공 주입층(31) 및 정공 수송층(33), 유기 발광층(35), 전자 수송층(37) 및 전자 주입층(39)을 포함하는 유기 박막층(30)이 증착되며, 상기 유기 박막층(30) 상에 음극(40, Cathode)이 형성된 구조이다. 이 때, 양극(20)과 음극(40) 사이에 전압이 인가되면, 음극(40)으로부터 발생된 전자(e^-)는 전자 주입층(39) 및 전자 수송층(37)을 통해 유기 발광층(35)으로 이동한다. 또한, 양극(20)으로부터 발생된 정공(H⁺)은 정공 주입층(31) 및 정공 수송층(33)을 통해 유기 발광층(35)으로 이동한다. 이에 따라 유기 발광층(35)에서는 상기 전자 수송층(37) 및 정공 수송층(33)으로부터 공급된 전자와 정공이 충돌하여 재결합함으로써 빛이 발생된다.

이와 같이, 종래의 유기발광소자는 전자와 정공의 전송을 제어하는 수십 나노미터의 유기물 박막층을 사용하여 발광 효율을 조절하는 전류 구동 소자로서, 다이오드 구조를 가진다. 그러나 각 박막층의 두께를 정확하게 조절하기 어려우며, 박막층의 불균일한 두께로 인해 발광특성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 음극용 전극으로 사용되는 금속 박막은 금속의 특성상 표면 광 반사율이 크기 때문에 소자 내부로 유입되는 외부광을 반사시켜 반사된 외부광이 유기 발광소자에서 발생되는 빛과 간섭하여 색 표현력을 저하시키는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 편광판을 추가 부착하거나 비반사 전극을 사용하여 유기발광소자에서 발광되는 빛과 간섭을 줄이는 방법이 개시되어 있다. 그러나 편광판은 내부에서 발생되는 빛을 일정 부분 차단하기 때문에 디스플레이의 효율을 저하시키는 문제점이 있었다.

이에 더하여, 상기와 같은 종래의 유기 발광소자는 구동 소자가 제작된 기판 상에 형성되며, 전류 구동 소자로서 소자를 안정적으로 구동하기 위한 부가 구동회로가 필요하다. 그러나 상기 부가 구동회로는 소자의 발광 면적을 감소시켜 개구율의 축소를 가져오는 문제점이 있었다. 또한 발광 면적의 감소로 인한 휘도 감소를 보상하기 위하여 구동전압이 상승됨으로써 소자의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명의 목적은 자체적으로 능동 구동이 가능하며, 발광 색상을 변환시킬 수 있도록 구조 및 성능이 개선된 유기 발광소자를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판, 상기 기판 상에 형성된 제어 전극, 상기 제어 전극 상에 형성된 나노 복합층, 상기 나노 복합층 상에 형성된 발광층, 상기 발광층 상에 형성된 양극 및 상기 양극과 이격되며, 상기 발광층 상에 형성된 음극을 포함하고, 상기 나노 복합층은 상기 제어 전극을 절연하고, 상기 발광층으로부터 발생되는 광의 색상을 변환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 유기 발광소자는 트랜지스터 구조를 채용함으로써 자체적으로 능동 구동이 가능하여 주변회로의 트랜지스터 개수를 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 소자의 개구율이 증가되고, 동작전압이 감소되는 효과가 있다.

또한, 제어 전극의 전압을 통해 발광층으로 주입되는 전하를 조절함으로써 소자 구동시 전류 안정성이 용이한 효과가 있다.

또한, 소자 내부에 절연 및 광색상 변환의 역할을 하는 광색상 변환 절연층을 채용함으로써 외부 양자 효율의 감쇄가 적고, 제조 공정 비용이 절감되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 유기 발광소자의 일례를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광소자를 나타낸 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광소자의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정도들이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광소자를 나타낸 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 유기 발광소자는 기판(100) 상에 제어 전극(200), 발광 나노 입자(300a)가 포함된 나노 복합층(300), 발광층(400), 정공 수송층(500), 전자 수송층(600)과, 양극(700) 및 음극(800)을 포함한다.

상기 기판(100)은 투명 기판일 수 있다. 예컨대, 유리, 쿼츠(quartz), 사파이어(Al₂O₃), SiC 또는 GaAs 등의 비자성 무기물 기판일 수 있으며, 플렉서블(flexible)한 성질을 가지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리스틸렌(polystyrene, PS), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐필로리돈(polyvinylpyrrolidone, PVP) 또는 폴리에틸렌(polyethlene, PE) 등의 비자성 유기물 기판일 수 있다.

상기 기판(100)상에 형성되는 제어 전극(200)은 발광층(400) 내로 주입되는 전하를 제어하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 제어 전극(200)은 외부로부터 전원을 공급받아 상기 양극(700)과 상기 음극(800) 중 선택된 어느 하나와 전계를 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 제어 전극(200)은 음의 전압을 공급받아 상기 양극(700)과 전계를 형성하여 정공의 이동이 수월하도록 도울 수 있다. 또한, 상기 제어 전극(200)은 양의 전압을 공급받아 상기 음극(800)과 전계를 형성하여 정공의 이동이 수월하도록 도울 수 있다.

한편, 상기 제어 전극(200)은 높은 전압을 공급받아 전자와 정공 중 어느 하나의 이동을 제한하여 발광층(400)에서 방출되는 광의 생성을 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 제어 전극(200)은 외부로부터 높은 양의 전압을 공급받아 전자를 끌어당겨 정공과의 결합을 방해함으로써, 상기 발광층(400)에서 광이 생성되는 것을 제한할 수 있다. 또한, 상기 제어 전극(200)은 외부로부터 높은 음의 전압을 공급받아 정공을 끌어당겨 전자와의 결합을 방해함으로써, 발광층(400)에서 광이 생성되는 것을 제한할 수 있다.

상술한 바와 같이 제어 전극(200)은 발광층(400)으로 주입되는 전하를 제어하는 역할을 수행함으로써 소자의 구동시 전류의 안정성을 확보할 수 있는 이점이 있다.

상기 제어 전극(200)은 도전성이 우수한 금속 재질로 형성될 수 있으며, 발광층(400)에서 방출되는 광을 반사하거나 투과시키기 위해 다양한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제어 전극(200)은 상기 광을 반사하기 위해 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 티타늄(Ti) 등의 광 반사율이 높은 금속으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제어 전극(200)은 상기 광을 투과시키기 위해 투명성을 가지는 카본나노튜브(CNT), 그래핀, 그래핀 산화물, 도핑된 ZnO(AZO: Al 도핑, GZO: Ga 도핑, IZO: In 도핑, IGZO: In 및 Ga 도핑, MZO: Mg 도핑), Al 또는 Ga가 도핑된 MgO, Sn이 도핑된 In₂O₃, F가 도핑된 SnO₂ 또는 Nb가 도핑된 TiO₂ 일 수 있다.

이에 더하여, 제어 전극(200)은 사용 목적에 따라 다수개의 층이 적층된 다중 전극으로 형성될 수 있다. 예컨대, AZO/Ag/AZO, AZO/Au/AZO, AZO/Ti/AZO, GZO/Ag/GZO, GZO/Au/GZO, GZO/Ti/GZO, IZO/Ag/IZO, IZO/Au/IZO, IZO/Ti/IZO, CuAlO₂/Ag/CuAlO₂, CuAlO₂/Au/CuAlO₂, CuAlO₂/Ti/CuAlO₂, ITO/Ag/ITO, ZnO/Ag/ZnO, ITO/Ti/ITO, ZnO/Au/ZnO, ZnS/Ag/ZnS, ZnS/Au/ZnS, TiO₂/Ag/TiO₂, TiO₂/Au/TiO₂, WO₃/Ag/WO₃, WO₃/Au/WO₃, MoO₃/Ag/MoO₃ 또는 MoO₃/Au/MoO₃ 등과 같이 투명 산화물 사이에 금속박막을 개재한 구조로 형성될 수 있다.

상기 제어 전극(200) 상에 형성되는 나노 복합층(300)은 절연체를 포함하여 상기 제어 전극(200)을 절연하는 동시에 발광 나노 입자(300a)를 포함함으로써 발광층(400)에서 구현되는 광의 색상을 다른 색상으로 변환시키는 역할을 수행한다.

상기 절연체는 PMMA(polymethyl methacrylate), PI(polyimide), PVA(PolyVinyl Alcohol) 또는 PVP (polyvinylpyrrolidone) 등의 유기물 고분자 절연체 또는 LiF, SiO₂, SiN, WO₃ Al₂O₃, BaTiO₂, ZrTiO₂, PbTiO₃, Ba(Zr_xTi_{1 -x})O₃ 또는 Pb(Zr_xTi_1-x)O₃ 등의 무기물 절연체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 발광 나노 입자(300a)는 양자점 또는 형광체를 포함할 수 있다. 상기 양자점은 양자 구속 효과를 가지는 소정 크기의 입자를 의미하며, 대략 1nm 내지 10nm 정도의 직경을 가질 수 있다. 또한, 균질한(homogeneous) 단일 구조 또는 코어-쉘(core-shell)의 이중 구조를 가질 수 있다. 상기 양자점의 크기를 조절함으로써 발광층으로부터 구현되는 광의 색상을 적색, 녹색 또는 청색 등의 다양한 색으로 용이하게 변환시킬 수 있다. 또한, 발광층에서 청색광 또는 자외선광을 방출하는 경우, 상기 나노 복합층(300)에 포함된 다양한 크기의 양자점에 의해 황색 또는 적색, 녹색 및 청색이 혼합된 백색광을 구현할 수 있다.

예컨대, 상기 단일 구조를 가지는 양자점은 MgO, MgS, MgSe, MgTe, CaO, CaS, CaSe, CaTe, SrO, SrS, SrSe, SrTe, BaO, BaS, BaSe, BaTE, ZnO, CuO, Cu₂O, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, CdTe, HgO, HgS, HgSe, HgTe, Al₂S₃, Al₂Se₃, Al₂Te₃, Ga₂O₃, Ga₂S₃, Ga₂Se₃, Ga₂Te₃, In₂O₃, In₂S₃, In₂Se₃, In₂Te₃, GeO₂, SnO₂, SnS, SnSe, SnTe, PbO, Pb_O2, PbS, PbSe, PbTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs 및 InSb 으로 구성되는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.

또한, 상기 코어-쉘의 이중 구조를 가지는 양자점은 CdTe/CdSe, CdSe/ZnTe, CdTe/ZnS, CdSe/ZnS, CdTe/ZnSe, InP/ZnSe, InP/ZnS, InP/ZnTe, CdSe/ZnSe, InP/GaAs, InGaAs/GaAs, PbTe/PbS, CuInS₂/ZnS, Co/CdSe, Zn/ZnO 및 Ag/TiO₂로 구성되는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.

한편, 상기 형광체는 황색, 적색, 녹색 또는 청색의 유기 또는 무기 형광체일 수 있다. 일 예로서, 상기 발광층이 청색광을 방출하는 경우 상기 형광체는 황색의 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 발광층이 자외선광을 방출하는 경우 상기 형광체는 적색의 형광체, 녹색의 형광체 및 청색의 형광체를 모두 포함하여 백색광을 구현할 수 있다.

예컨대, 황색의 형광체는 YAG:Ce, TbYAG:Ce, GdYAG:Ce 및 GdTbYAG:Ce 중에서 적어도 하나 선택되는 YAG계 형광체일 수 있으며, 메틸실리케이트, 에틸 실리케이트, 마그네슘알루미늄 실리케이트 및 알루미늄 실리케이트 중에서 적어도 하나 선택되는 실리케이트계 형광체일 수 있다. 적색의 형광체는 (Sr,Ca,Ba,Mg)P₂O₇:Eu^{2 +}, CaLa₂S₄:Ce³⁺, SrY₂S₄: Eu^{2 +}, (Ca,Sr)S: Eu^{2 +}, SrS:Eu^{2 +}, Y₂O₃: Eu^{3 +}, YVO₄: Eu^{3 +} 및 Y₂O₂S:Eu^{3 +} 중에서 적어도 하나 선택될 수 있으며, 녹색의 형광체는 YBO₃:Ce^{3 +}, BaMgAl₁₀O₁₇:Eu^{2 +}, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)₂S₄:Eu^{2 +}, Ca₈Mg(SiO₄)₄Cl₂: Eu^{2 +}, Ba₂SiO₄:Eu^{2 +}, (Ba,Sr)₂SiO₄:Eu²⁺, Ba₂(Mg, Zn)Si₂O₇:Eu^{2 +} 및 (Ba,Sr)Al₂O₄:Eu^{2 +} 중에서 적어도 하나 선택될 수 있다. 또한, 청색의 형광체는 (Sr,Mg,Ca)₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu^{2 +} 및 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu^{2 +}, BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu²⁺ 중에서 적어도 하나 선택될 수 있다.

상기와 같이 소자 내에 절연 및 광색상 변환의 역할을 하는 나노 복합층(300)을 형성하는 경우 외부 양자 효율의 감쇄가 적어 조명용 발광 소자를 구현하기 용이한 이점이 있다.

상기 나노 복합층(300) 상에 형성된 발광층(400)은 양극(700)으로부터 정공을 공급받고 음극(800)으로부터 전자를 공급받아 이들이 결합하여 생성되는 광을 방출하는 역할을 수행한다.

상기 발광층(400)은 필요에 따라 발광물질을 단독으로 사용하거나 호스트 재료에 도핑된 상태의 발광물질을 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 발광물질은 통상적으로 사용되는 Alq₃, MADN, mCP, Irppy₃, FIrpic, UGH2, UGH3, UGH4, DPVBi, rubrene, DCM, DCM2, TPBi, PtOEP 또는 루브렌(rubrene) 등과 같은 유기화합물을 일 수 있으며, Alq₃를 호스트 재료로 하여 Nmethylquinacridone(MQD)와 같은 물질을 도핑함으로써 형성할 수 있다.

상기 발광층(400) 상의 일부 영역에 배치되는 정공 수송층(500)은 양극(700)으로부터 정공을 공급받아 발광층(400)으로 전달하는 역할을 수행하며, 상기 정공 수송층(500)과 소정 거리 이격되어 형성되는 전자 수송층(600)은 음극(800)으로부터 전자를 공급받아 발광층(400)으로 전달하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 정공 수송층(500) 및 전자 수송층(600)은 각각 정공 또는 전자의 이동 속도를 조절함으로써 양극(700) 또는 음극(800)에서 발생된 정공 또는 전자가 용이하게 발광층(400) 내로 주입될 수 있도록 한다.

예컨대, 상기 정공 수송층(500)은 일반적으로 사용되는 α-NPB, TPD, s-TAD 또는 MTADATA 등과 저분자 유기물 및 PEDOT, PSS, PPV, PVK, PVK 등과 같은 고분자 유기물로부터 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 또한 상기 전자 수송층(600)은 일반적으로 사용되는 PBD, TAZ 및 spiro-PBD 등으로부터 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.

상기 정공 수송층(500)상에 형성되는 양극(700)은 외부로부터 전원을 공급받아 정공 수송층(500)으로 정공을 공급하는 역할을 수행한다. 또한 전자 수송층(600)상에 형성되는 음극(800)은 외부로부터 전원을 공급받아 전자 수송층(600)으로 전자를 공급하는 역할을 수행한다. 이에 더하여, 상기 양극(700) 및 음극(800)은 제어 전극(200)과의 관계에서 정공 또는 전자의 이동을 유도하기 위한 전계를 형성할 수 있다. 따라서, 상기 양극(700)은 정공의 주입이 가능하도록 높은 일함수(work function)를 가지는 물질로 형성될 수 있으며, 전도성이 우수한 금속 또는 금속 산화물로 형성될 수 있다. 상기 음극(800)은 양극(700)에 비해 작은 일함수를 가지는 물질로 형성될 수 있으며, 전도성이 우수한 금속 또는 금속 산화물로 형성될 수 있다.

예컨대, 상기 양극(700) 및 음극(800)은 Al, Mo, Au 또는 Ag 등과 같이 전하 주입이 용이한 금속이나 ITO, IGO 또는 IZO 등과 같은 투명산화물일 수 있다.

한편, 양극(700)과 정공 수송층(500) 사이에 정공의 주입을 수월하게 하기 위한 정공 주입층이 개재될 수 있으며, 음극(800)과 전자 수송층(600) 사이에 전자의 주입을 수월하게 하기 위한 전자 주입층이 개재될 수 있다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 의한 유기 발광소자의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정도들이다.

도 3a를 참조하면, 기판(100) 상에 제어 전극(200)을 형성한다. 상기 기판(100)은 투명한 것이 바람직하다. 이 때, 상기 기판(100)으로 투명하고 단단한(solid) 비자성 무기물 기판 또는 투명하고 플렉서블(flexible)한 비자성 유기물 기판을 사용할 수 있다.

상기 기판(100)의 불순물을 제거하기 위하여 세척하는 공정을 거칠 수 있으며, 이 때 제조예의 일례로서 아세톤, 에탄올 및 탈이온수 세척의 순서로 진행되는 초음파 세척 공정을 이용할 수 있다.

이후, 상기 기판(100)상에 제어 전극(200)을 형성한다. 제어 전극(200)은 투과율이 높은 투명 전극일 수 있으며, 광을 반사하기 위해 광 반사율이 높은 금속으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제어 전극(200)은 사용 목적에 따라 다수개의 층이 적층된 다중 전극으로 형성할 수 있으며 상기 다중 전극은 투명 산화물 사이에 금속박막을 개재한 구조일 수 있다. 상기 제어 전극(200)은 스핀 코팅을 통하여 형성할 수 있다.

도 3b를 참조하면, 상기 제어 전극(200) 상에 나노 복합층(300)을 형성한다.

상기 나노 복합층(300)은 발광 나노 입자(300a)를 포함할 수 있으며, 상기 발광 나노 입자는 양자점 또는 형광체를 포함할 수 있다. 상기 양자점은 양자 구속 효과를 가지는 소정 크기의 입자를 의미하며, 대략 1nm 내지 10nm 정도의 직경을 가질 수 있다. 상기 양자점은 균질한(homogeneous) 단일 구조 또는 코어-쉘(core-shell)의 이중 구조를 가질 수 있다. 또한 상기 형광체는 황색, 적색, 녹색 또는 청색의 유기 또는 무기 형광체를 포함할 수 있다.

상기 나노 복합층(300)은 절연체를 포함한 유기 용매와 발광 나노 입자(300a)를 혼합한 용액을 스핀 코팅 또는 전사 프린팅 공정을 통하여 제어 전극(200) 상에 형성시킨 후, 탈수(dehydration) 또는 탈리(elimination) 과정을 거쳐 응고시킴으로써 제조될 수 있다.

도 3c를 참조하면, 상기 나노 복합층(300) 상에 발광층(400)을 형성한다. 상기 발광층(400)은 발광물질을 단독으로 사용하거나 호스트 재료에 도핑된 상태의 발광물질을 사용할 수 있다. 상기 발광물질은 유기화합물 일 수 있다.

상기 발광층(400)은 저분자 화합물인 경우에는 진공증착법, 고분자 화합물의 경우에는 노즐 코팅, 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅 방식 또는 롤 프린팅 방식을 통해 형성할 수 있다.

도 3d를 참조하면, 상기 발광층(400)상의 일부에 정공 수송층(500)과 상기 정공 수송층(500)으로부터 소정 거리 이격되도록 전자 수송층(600)을 형성한다. 상기 정공 수송층(500) 및 전자 수송층(600)은 진공증착법, 스핀 코팅법 등으로 형성할 수 있다.

제조예의 일례로서, 정공 수송층(500)을 PPV와 같은 고분자 유기물로 형성하는 경우 PPV 전구체 폴리머와 유기 용매가 포함된 전구체 용액을 스핀 코팅하고, 질소 가스 분위기에서 일정 온도로 열처리한 후, 패턴된 마스크를 이용하여 포토 리소그래피공정 및 식각공정에 의해 패터닝함으로써 발광층(400) 상의 일부 영역에 형성할 수 있다.

도 3e를 참조하면, 상기 정공 수송층(500)의 상부에 양극(700)을, 상기 전자 수송층(600)의 상부에 음극(800)을 각각 형성한다.

상기 양극(700)은 정공의 주입이 가능하도록 높은 일함수(work function)를 가지는 물질로 형성될 수 있으며, 전도성이 우수한 금속 또는 금속 산화물로 형성될 수 있다. 상기 음극(800)은 양극(700)에 비해 작은 일함수를 가지는 물질로 형성될 수 있으며, 전도성이 우수한 금속 또는 금속 산화물로 형성될 수 있다.

상기 양극(700) 및 음극(800)은 금속 또는 금속 산화물층을 진공증착법 또는 스핀 코팅법을 이용하여 증착한 후, 패턴된 마스크를 이용하여 포토 리소그래피 공정 및 식각 공정을 이용하여 패터닝함으로써 형성할 수 있다.

본 발명에 의한 유기 발광소자는 발광층으로 주입되는 정공과 전자의 양을 제어 전극에 인가되는 전압을 통해 조절함으로써 소자 구동시 전류 안정성을 확보할 수 있으며 종래의 소자보다 양극 및 음극의 면적을 축소시켜 외부광에 대한 반사율을 감소시킬 수 있다. 또한, 소자의 내부에 제어 전극을 절연하는 역할 및 발광층에서 구현되는 광색상을 변환시키는 역할을 동시에 수행하는 나노 복합층을 채용함으로써 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있다.

100: 기판 200: 제어 전극
300: 나노 복합층 300a: 발광 나노 입자
400: 발광층 500: 정공 수송층
600: 전자 수송층 700: 양극
800: 음극

Claims (7)

1. 기판;
   상기 기판 상에 형성된 제어 전극;
   상기 제어 전극 상에 형성된 나노 복합층;
   상기 나노 복합층 상에 형성된 발광층;
   상기 발광층 상에 형성된 양극; 및
   상기 양극과 이격되며, 상기 발광층 상에 형성되는 음극을 포함하고,
   상기 나노 복합층은 상기 제어 전극을 절연하고, 상기 발광층으로부터 발생되는 광의 색상을 변환하는 것을 특징으로 하는 유기 발광소자.
2. 제1항에 있어서,
   상기 나노 복합층은 절연체 및 발광 나노 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광소자.
3. 제1항에 있어서,
   상기 발광층 상의 일부 영역과 양극 사이에 개재된 정공 수송층; 및
   상기 발광층 상의 일부 영역과 음극 사이에 개재되며, 상기 정공 수송층과 이격되도록 형성된 전자 수송층을 더 포함하는 유기 발광소자.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어 전극은 금속 또는 투명 산화물을 포함하는 단일층 또는 다중층으로 구성되어 상기 발광층 내로 주입되는 전하의 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 유기 발광소자.
5. 제2항에 있어서,
   상기 발광 나노 입자는 양자점 또는 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광소자.
6. 제5항에 있어서,
   상기 양자점은 균질한(homogeneous) 단일 구조 또는 코어-쉘(core-shell)의 이중 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광소자.
7. 제5항에 있어서,
   상기 형광체는 황색, 적색, 녹색 또는 청색의 유기 또는 무기 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광소자.

Images