KR101352370B1

KR101352370B1 - 유기전계발광소자 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101352370B1
Application number: KR1020110097094A
Authority: KR
Inventors: 하영보; 신은철; 김영은; 임우빈; 박현식
Original assignee: 네오뷰코오롱 주식회사
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2014-01-27
Also published as: KR20100122834A; KR101092967B1; KR20110124180A; JP2012527084A; CN102422453A; KR20100122829A; KR101148886B1; KR101196329B1; EP2432041A2; EP2432041A4; WO2010131854A2; KR20120073183A; WO2010131853A3; CN102422454A; KR20100122831A; KR101182673B1; US20100289016A1; KR20100122828A; US20100289017A1; WO2010131853A2

Abstract

본 발명은 광 투과율을 개선한 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 유기전계발광소자는 제1 및 제2기판과, 제1기판 상에 형성되는 제1전극과, 제1전극 상에 형성되는 유기물층과, 유기물층과 제2기판 사이에 형성되는 제2전극과, 제1 및 제2기판 중 적어도 어느 하나의 적어도 일측면에 일정 굴절률을 가지며 전반사를 방지함과 함께 투과율을 향상시키는 반사방지층을 포함하며, 양면으로 발광하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 제1기판 및 제2기판 중 적어도 어느 외부면에 반사방지층을 형성하여 투과율을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

유기전계발광소자 및 그 제조방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은, 유기전계발광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 투명 캐소드의 광 투과율과 함께 기판을 통해 조사되는 빛의 투과율을 개선한 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diode: OLED)는 기판, 기판 상에 적층되는 하부전극, 하부전극 상에 적층되는 유기물층 및 유기물층 상에 적층되는 상부전극을 포함한다.

이러한 유기전계발광소자는 하부전극으로 사용되는 애노드(anode)와 상부전극으로 사용되는 캐소드(cathode) 사이의 통전에 의해 발광한다. 즉, 유기전계발광소자의 발광은 상부전극의 전자 및 하부전극의 정공에 의해 상부전극과 하부전극 사이에 개재된 유기물층에서 일어나는 것이다.

여기서, 유기전계발광소자는 발광 방식에 따라 상부전극 및 하부전극을 통해 발광하는 양면발광 유기전계발광소자(transparent OLED), 상부전극을 통해 발광하는 전면발광 유기전계발광소자(top OLED) 및 하부전극을 통해 발광하는 배면발광 유기전계발광소자(bottom OLED)로 구분된다.

유기전계발광소자의 발광 방식은 상부전극 및 하부전극 중 투과성을 갖는 전극을 통해 이루어진다. 양면발광 방식의 경우 상부전극 및 하부전극이 모두 투과성을 가져야 한다. 일반적으로 하부전극은 투과성이 있는 인-주석 산화물 전극(Indium-Tin Oxide)이 사용된다. 상부전극은 투과성이 있는 금속 박막을 사용하며, 이러한 금속 박막의 두께를 감소시킬 경우 투과율이 증가된다.

그런데, 상부전극이 투과율을 증가하기 위한 상부전극의 두께 감소는 상부전극의 면저항의 증가를 가져온다. 즉, 상부전극의 투과율을 높이기 위해 그 두께를 감소시키면 이에 따라 저항이 높아져 전체적인 유기전계발광소자의 성능 저하를 가져오는 문제점이 있다.

또한, 일반적으로 상부 및 하부전극 중 적어도 어느 하나로부터 투과된 빛은 기판으로 투과되어 공기층으로 발산된다. 이 때, 기판 및 공기층의 굴절률 차이가 상대적으로 크기 때문에 전반사가 일어나는 영역이 크다. 그러므로 전체적인 투과율의 저하를 초래하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 빛의 진행 시 전반사 영역을 축소하여 투과율이 향상되도록 구조가 개선된 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 캐소드 전극의 투과율을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, 제1 및 제2기판과, 상기 제1기판 상에 형성되는 투과성을 갖는 제1전극과, 상기 제1전극 상에 형성되는 유기물층과, 상기 유기물층과 상기 제2기판 사이에 형성되는 투과성을 갖는 제2전극과, 상기 제1 및 제2기판 중 적어도 어느 하나의 적어도 일측면에 일정 굴절률을 가지며 전반사를 방지함과 함께 투과율을 향상시키는 반사방지층을 포함하며, 양면으로 발광하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자에 의해 이루어진다.

여기서, 상기 반사방지층은 AR(Anti Reflect) 코팅층을 포함할 수 있다.

AR 코팅층은 실리카, 알루미나, 탄소 산화물 중 어느 하나로 구성된 다공성 물질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 AR 코팅층은 무기물 또는 유기물로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 기판의 굴절률을 n₁, 상기 반사방지층의 굴절률을 n₂, 상기 유기물층으로부터의 빛이 발산되는 공기층의 굴절률을 n₃라 할 때, 상기 반사방지층의 굴절률은,

을 만족하는 것이 바람직하다.

상기 반사방지층의 상기 굴절률(n₂)은 1.0 내지 1.46 인 것이 바람직하다.

더욱 상세하게는 상기 반사방지층의 상기 굴절률(n₂)은 1.19 내지 1.36 인 것이 바람직하다.

또한, 상기 유기물층과 상기 제2전극 사이 및 상기 제2전극와 상기 제2기판의 사이 중 적어도 어느 하나에 형성되며 산화물 계열, 질화물 계열, 염류 및 이들의 복합물 중 어느 하나를 갖는 투광층을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 산화물 계열은 MoO₃, ITO, IZO, IO, ZnO, TO, TiO, SiO₂, WO₃, Al₂O₃, Cr₂O₃, TeO₂ 및 SrO₂ 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 질화물 계열은 SiN, AIN 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 염류는 Cs₂CO₃, LiCO₃, KCO₃, NaCO₃, LiF, CsF 및 ZnSE 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 투광층의 두께는 0.1nm 이상 100nm 미만으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 유기물층은 상기 제2전극으로부터 전자주입을 원활하게 하기 위해 일함수가 낮은 금속류 및 이들의 복합물 중 어느 하나를 도핑하여 형성한 전자전달층을 포함할 수 있다.

상기 일함수가 낮은 금속류는 Cs, Li. NA, K 및 Ca 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 이들의 복합물은 Li-Al, LiF, CsF 및 Cs₂CO₃ 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 유기전계발광소자는 파장(nm)에 따라 70~99%의 투과율을 나타내는 것이 바람직하다.

한편, 상기 과제 해결 수단은, 본 발명에 따라, 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 상기 기판 상에 투과성을 갖는 제1전극을 형성하는 단계와, 상기 제1전극 상에 유기물층을 형성하는 단계와, 상기 유기물층과 한 쌍의 상기 기판 중 다른 하나 사이에 투과성을 갖는 제2전극을 형성하는 단계와, 한 쌍의 상기 기판 중 적어도 어느 하나의 적어도 일측면에 일정 굴절률을 가지며 전반사를 방지함과 함께 투과율을 향상시키는 반사방지층을 형성하는 단계를 포함하며, 양면으로 발광하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법에 의해서도 이루어진다.

상기 AR 코팅층은 실리카, 알루미나, 탄소 산화물 중 어느 하나로 구성된 다공성 물질로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 AR 코팅층은 무기물 또는 유기물로 형성되는 것이 바람직하다.

을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유기물층과 한 쌍의 상기 기판 중 다른 하나 사이에 제2전극을 형성하는 단계와, 상기 유기물층과 상기 제2전극 사이 및 상기 제2전극과 한 쌍의 상기 기판 중 다른 하나 사이 중 적어도 어느 하나에 산화물 계열, 질화물 계열, 염류 및 이들의 복합물 중 어느 하나를 포함하는 투광층을 더 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 산화물 계열은 MoO₃, ITO, IZO, IO, ZnO, TO, TiO₂, SiO₂, WO₃, Al₂O₃, Cr₂O₃, TeO₂ 및 SrO₂ 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 질화물 계열은 SiN 및 AIN 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 염류는 Cs₂CO₃, LiCO₃, KCO₃, NaCO₃, LiF, CsR 및 ZnSe 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 투광층을 형성하는 단계는 산화물 계열, 질화물 계열, 염류 및 이들의 복합물 중 어느 하나의 두께가 0.1nm 이상 100nm 미만으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 유기물층은 상기 제2전극으로부터의 전자주입을 원활하게 하기 위해 일함수가 낮은 금속류 및 이들의 복합물 중 어느 하나를 도핑하여 형성한 전자전달층을 포함할 수 있다.

상기 일함수가 낮은 금속류는 Cs, Li, Na, K 및 Ca 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 이들의 복합물은 Li-Al, LiF, CsF 및 Cs₂CO₃ 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

따라서, 상기 과제의 해결 수단에 따르면, 제1기판 및 제2기판 중 적어도 어느 외부면에 반사방지층을 형성하여 투과율을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

더불어, 산화물 계열, 질화물 계열, 염류 및 이들의 복합물 중 어느 하나를 포함하는 투광층을 유기물층과 제2전극(캐소드 전극) 사이에 및 제2전극의 상부 중 적어도 어느 하나에 형성함으로써, 양면발광을 구현하는 동시에 투과율을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

또한, 투광층을 산화물 계열, 질화물 계열, 염류 및 이들의 복합물 중 어느 하나를 포함하는 물질로 구성함으로써, 제2전극 내부 저항의 증가를 저지할 수 있어 제품의 전기적 성능을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 대표적인 바람직한 실시 예인 유기전계발광소자의 구성 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 투광층에 따른 투과율 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 투광층에 따른 휘도 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 산화물 계열, 염류 및 이들의 복합물로 각각 투광층을 형성할 때의 투과율 그래프,
도 5는 굴절률에 따른 임계각 및 전반사의 이해를 돕기 위한 예시도,
도 6 내지 도 10은 본 발명의 유기전계발광소자 반사방지층의 형성 위치에 따른 다양한 실시 예들의 구성 단면도,
도 11은 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조방법에 대한 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 상세히 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유기전계발광소자(1)는 기판(10), 제1전극(30), 제2전극(50), 유기물층(70), 투광층(90) 및 반사방지층(100)등을 포함할 수 있다.

기판(10)은 제1전극(30)에 인접하게 배치되는 제1기판(12)과, 제2전극(50)에 인접하게 배치되는 제2기판(14)을 포함한다. 제1기판(12) 및 제2기판(14) 사이에 개재되는 유기물층(70) 및 투광층(90)은 제1기판(12) 및 제2기판(14)에 의해 지지된다. 기판(10)은 발광되는 빛이 투과할 수 있도록 투과성을 가지고 있는 유리 재질 또는 플라스틱 재질을 사용한다.

제1전극(30)은 통상적으로 하부전극이라고 지칭하기도 하며, 제1기판(12) 상에 형성된다. 제1전극(30)은 양극(+)인 애노드(anode)이며 스퍼터링(sputtering) 방식, 이온 플레이팅(ion plating) 방식 및 전자총(e-gun) 등을 이용한 열 증착법에 의해 기판(10) 상에 형성된다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 제1전극(30)은 투과성을 가진 인-주석 산화물(indium tin-oxide) 전극을 사용하나, 투과성을 가진 인-아연 산화물(indium zin-oxide) 전극을 사용할 수도 있다.

제2전극(50)은 통상적으로 제1전극(30)과 대향되는 상부전극이라 지칭하기도 하며, 유기물층(70) 상에 형성된다. 제2전극(50)은 양극(+)인 제1전극(30)과 상반된 음극(-)인 캐소드(cathode)이다. 제2전극(50)은 제2기판(14)에 인접하여 배치된다. 제2전극(50)은 투과성을 갖는 금속인 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 마그네슘-은(Mg:Ag) 합금 중에 어느 하나를 선택하여 사용한다.

유기물층(70)은 제1전극(30)과 제2전극(50) 사이에 개재되어, 제1전극(30)과 제2전극(50) 사이의 통전에 의해 발광한다. 유기물층(70)은 제1전극(30)과 제2전극(50) 사이의 통전에 의해 발광하도록 정공 주입층(hole injection layer: HIL)(72), 정공 전달층(hole transporting layer: HTL)(74), 발광층(emissive layer: EML)(76), 전자 전달층(electron transporting layer: ETL)(78) 및 전자 주입층(electron injection layer: EIL)(79)으로 형성된다.

여기서, 유기물층(70)은 스핀코팅(spin coating) 방식, 열 증착(thermal evaporation) 방식, 스핀캐스팅(spin casting) 방식, 스퍼터링(sputtering) 방식, 전자빔 증착(e-beam evaporation) 방식 및 화학기상증착(chemical vapor deposition: CVD) 방식 등에 의해 제1전극(30)과 제2전극(50) 사이에 개재된다.

정공 주입층(72)은 제1전극(30)으로부터의 정공이 주입되는 역할을 하며, 정공 전달층(74)은 정공 주입층(72)으로부터 주입된 정공이 제2전극(50)의 전자와 만나도록 정공의 이동로 역할을 한다.

전자 주입층(79)은 제2전극(50)으로부터의 전자가 주입되는 역할을 하며, 전자 전달층(78)은 전자 주입층(79)으로부터 주입된 전자가 정공 전달층(74)으로부터 이동하는 정공과 발광층(76)에서 만나도록 전자의 이동로 역할을 한다.

전자 전달층(78)에는 제 2 전극(50)으로부터 전자 주입을 원활하게 하기 위해 일함수가 낮은 금속류 및 이들의 복합물 중 어느 하나를 도핑하여 형성할 수 있으며, 이는 전자 주입층(79)의 유무에 관계없이 모두 적용될 수 있다.

여기서, 상기 일함수가 낮은 금속류는 Cs, Li, Na, K, Ca 등을 포함할 수 있으며, 상기 이들의 복합물은 Li-Al, LiF, CsF, Cs₂CO₃ 등을 포함할 수 있다.

한편, 발광층(76)은 정공 전달층(74)과 전자 전달층(78) 사이에 개재되어 정공 전달층(74)으로부터의 정공과 전자 전달층(78)으로부터의 전자에 의해 발광한다. 즉, 발광층(76)은 각각 정공 전달층(74) 및 전자 전달층(78)과의 계면에서 만나는 정공과 전자에 의해 발광하는 것이다.

투광층(90)은 유기물층(70)과 제2전극(50) 사이 및 제 2 전극(50)의 상부 중 적어도 어느 하나에 형성될 수 있다. 예를 들어, 투광층(90)은 제2전극(50)의 상면과 하면에 모두 형성될 수 있거나, 제2전극(50)의 하면 및 상면 중 어느 하나에만 형성될 수도 있다.

이하, 본 실시예에서는 투광층(90)이 제2전극(50)을 사이에 두고 상면과 하면에 모두 형성되는 구성을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 제2전극(50)의 하면 및 상면 중 어느 하나에만 형성되는 구성도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

투광층(90)은 유기물층(70)과 제2전극(50) 사이에 형성되는 제1투광층(91)과, 제2전극(50)의 상부에 형성되는 제2투광층(92)을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 제 1투광층(91)은 유기물층(70) 중 전자 주입층(79)과 제2전극(50) 사이에 형성될 수 있으며, 전자 주입층(79) 자체에 형성될 수도 있다. 또한, 제2투광층(92)은 제1투광층(91)에 대향된 제2전극(50)의 상면에 적층될 수 있다.

여기서, 투광층(90)은 제2전극(50)이 투과성을 가지는 동시에 높은 투과율을 가질 수 있도록 기능을 한다. 그리고, 투광층(90)은 박막으로 형성되어 제2전극(50)의 면저항을 감소함으로써, 유기전계발광소자(1)의 성능 저하를 저지한다. 이러한 투광층(90)의 특성에 대해서는 후술할 산화물 계열, 질화물 계열, 염류 및 이들의 복합물을 설명한 후, 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 투광층(90)은 산화물 계열, 질화물 계열, 염류 및 이들의 복합물 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 산화물 계열은 MoO₃, ITO, IZO, IO, ZnO, TO, TiO₂, SiO₂, WO₃, Al₂O₃, Cr₂O₃, TeO₂, SrO₂ 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 질화물 계열은 SiN, AIN 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 염류는 Cs₂CO₃, LiCO₃, KCO₃, NaCO₃, LiF, CsF, ZnSe 등을 포함할 수 있다.

상기와 같이 투광층(90)을 구성하는 산화물 계열, 질화물 계열, 염류 및 이들의 복합물을 사용하게 되면, 도2 내지 도4에 도시된 바와 같이 우수한 투과율과 휘도 효과를 나타내므로 바람직하지만, 상기와 같은 물질들 이외에도 제2전극(50)이 투과성을 가지는 동시에 높은 투과율을 가질 수 있도록 하는 물질은 모두 포함할 수 있다.

투광층(90)은 제1투광층(91)과 제2투광층(92)이 동일한 물질로 구성되지만, 서로 상이한 물질로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 제1투광층(91)은 산화물 계열을 포함하고 제2투광층(92)은 질화물 계열, 염류 및 이들의 복합물을 포함할 수 있다. 또는 제1투광층(91)은 질화물 계열을 포함하고 제2투광층(92)은 산화물 계열, 염류 및 이들의 복합물을 포함할 수 있다. 또는 제1투광층(91)은 염류를 포함하고 제2투광층(92)은 산화물 계열, 질화물 계열 및 이들의 복합물을 포함할 수 있다.

투광층(90)의 두께는 0.1nm 이상 100nm 미만으로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 투광층(90)의 두께 수치 한정 이유를 예를 들어 설명하면, 투광층(90)의 두께가 0.1nm 미만으로 작아질 경우 투과율은 증가하나, 이에 비례하여 저항도 증가하므로 유기전계발광소자(1)의 성능이 저하된다.

반면, 투광층(90)의 두께가 100nm 이상으로 커질 경우에는 저항이 감소하여 성능 저하는 발생하지 않으나, 투광층(90) 두께의 증가에 따라 투과율이 감소한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 투광층(90)은 열 증착법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

다음으로 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이러한 구성에 대해 본 발명에 따른 유기전계발광소자(1)의 특성을 이하에서 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 유기전계발광소자(1)에 형성된 투광층(90) 유무에 따른 투과율 그래프이다. 여기서, 도 2의 'a'는 투광층(90)을 형성한 본 발명에 따른 유기전계발광소자(1)의 선도이고, 'b'는 본 발명과 달리 투광층(90)이 없는 유기전계발광소자(1)의 선도이다.

본 발명에 따른 유기전계발광소자(1)는 파장(nm)에 따라 70~99%의 투과율을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도2에 도시된 바와 같이, 파장(nm)에 따른 투과율을 살펴보면, 550nm에서 본 발명에 따른 유기전계발광소자(1)의 투과율은 약 80%를 나타내고, 투광층(90)이 없는 유기전계발광소자(1)는 약 47%를 나타내고 있다. 이러한 결과에 대해 투광층(90)이 있는 유기전계발광소자(1)의 투과율은 투광층(90)이 없는 유기전계발광소자(1)에 대비 1.7배가 더 높음을 알 수 있다.

그리고, 도 3은 투광층(90) 유무에 따른 유기전계발광소자(1)의 휘도 그래프이다. 도 3에 도시된 'c'는 본 발명에 따른 유기전계발광소자(1)의 선도이고, 'd'는 투광층(90)이 없는 유기전계발광소자(1)의 선도이다.

전압(V) 10V에 따른 휘도를 살펴보면, 투광층(90)이 있는 유기전계발광소자(1)는 약 25000을 나타내고, 투광층(90)이 없는 유기전계발광소자(1)는 약 20000을 나타내고 있다. 투광층(90)의 유무에 따라 휘도는 1.25배가 차이 남을 알 수 있다.

다음으로 도 4의 'e' 선도는 MoO₃, ITO, IZO, IO, ZnO, TO, TiO₂, SiO₂, WO₃, Al₂O₃, Cr₂O₃, TeO₂, SrO₂ 등의 산화물 계열로 형성된 투광층(90)에 대한 투과율이고, 'f' 선도는 Cs₂CO₃, LiCO₃, KCO₃, NaCO₃, LiF, CsF, ZnSe 등의 염류로 형성된 투광층(90)에 대한 투과율이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 산화물 계열로 투광층(90)을 형성할 때 약80%의 투과율을 가지고 있고, 염류로 투광층(90)을 형성할 때 약75%의 차이가 있다. 산화물 계열을 포함하는 투광층(90)이 염류를 포함하는 투광층(90)보다 5% 정도 투과율이 높기는 하나 미차일 뿐이므로, 본 발명의 실시예와 같이 산화물 계열과 염류 및 이들의 복합물을 선택적으로 사용하는 것이 바람직할 것이다.

다음으로 반사방지층(100)은 전반사를 방지하기 위해 제1 및 제2기판 (12, 14)중 적어도 어느 하나의 적어도 일측면에 일정 굴절률을 가지고 형성된다.

전반사는 광학적으로 밀한 매질에서 소한 매질로 빛이 진행할 때, 특정 임계각보다 큰 입사각으로 입사한 빛이 굴절하지 않고 100% 반사되는 현상이다. 여기서, 임계각은 전반사가 일어날 수 있는 입사각의 최소값이다.

본 발명의 반사방지층(100)에 관련된 임계각 및 전반사에 대한 이해를 돕기 위해 도 5를 참조하여 이하에서 설명한다.

기판(10)은 n₁의 굴절률, 반사방지층(100)은 n₂의 굴절률 그리고 공기층은 n₃의 굴절률을 갖는다. 반사방지층(100)과 공기층의 경계선에 대한 법선(P) 기준으로 빛은 각각

의 입사각 ,

의 입사각 및

의 입사각으로 진행된다. 반사방지층(100) 및 공기층의 경계선에서는 각각의 굴절률 차이 때문에 빛의 굴절이 발생된다.

의 입사각으로 진행될 때는 전반사가 발생하기 시작하고,

의 입사각으로 진행될 때도 전반사가 일어난다. 여기서, 전반사가 일어나는 입사각인

를 임계각(

)이라 한다.

이러한 임계각(

)의 값은 아래의 식,

식

인 스넬의 법칙에 의해 구해진다. 스넬의 법칙에 따르면 임계각(

)이 90도 일 때, 전반사는 거의 발생하지 않는다. 즉, 본 발명의 반사방지층의 굴절률(n₂)과 공기층의 굴절률(n₃)이 동일하다면 임계각(

)이 90도가 되므로, 전반사가 발생하지 않는다.

따라서, 기판(10), 반사방지층(100) 및 공기층의 각각의 굴절률은 아래와 같은 식으로 표현된다.

상기와 같이 반사방지층(100)의 굴절률은 기판(10)의 굴절률보다 상대적으로 작고, 공기층의 굴절률은 반사방지층(100)의 굴절률보다 상대적으로 작다. 이에, 기판(10)에서 직접 공기층으로 빛이 진행될 때의 임계각(

)보다 반사방지층(100)을 통과하여 공기층으로 빛이 진행될 때의 임계각(

)이 커지게 된다. 임계각(

)이 커지게 됨으로써, 전반사 영역은 이에 비례하여 줄어들고 본 발명의 목적인 투과율을 향상시킬 수 있다.

여기서, 본 발명의 반사방지층(100)은 1.0 내지 1.46이다. 유리 재질의 기판은 1.5의 굴절률을 가지고 있고, 공기층 1.0의 굴절률을 가지기 때문에 스넬의 법칙에 의해 반사방지층(100)으로부터 공기층으로의 빛 진행시 임계각(

)은 증가한다. 더욱 세밀하게는 본 발명의 반사방지층(100)이 1.19 내지 1.36일 때 그 효과는 증가한다.

이러한 반사방지층(100)은 도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 다양한 위치에 형성될 수 있다.

도 6과 같이 반사방지층(100)이 제1기판(12)의 양측면에 형성되어 제1전극(30)의 투과율을 높이는 동시에 제1기판(12)의 투과율을 향상시키고, 도 7과 같이 반사방지층(100)이 빛의 진행방향으로 제2기판(14)에 형성되어 제2기판(14)의 투과율을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 8과 같이 반사방지층(100)이 제2기판(14)의 양측면에 형성되어 제2전극(50)의 투과율을 높이는 동시에 제2기판(14)의 투과율을 향상시키고, 도 9와 같이 제1기판(12) 및 제2기판(14)의 외부면에 형성되어 제1기판(12) 및 제2기판(14)의 투과율을 향상시킬 수 있다.

더불어, 도 10과 같이, 반사방지층(100)이 제1기판(12)의 양측면 및 제2기판(14)의 양측면에 형성되어 제1기판(12), 제2기판(14), 제1전극(30) 및 제2전극(50)의 투과율을 각각 향상시킬 수 있다.

본 발명의 반사방지층(100)은 AR(Anti Reflect) 코팅층을 포함한다. 여기서, 본 발명의 일 실시 예로서 AR 코팅층은 실리카, 알루미나, 탄소 산화물 중 어느 하나로 구성된 다공성 물질로 형성된다.

그러나, AR 코팅층은 무기물 또는 유기물로 형성되어도 본 발명의 사상의 범주를 벗어나지 않는다.

이러한 본 발명에 따른 유기전계발광소자(11)의 제조방법을 도 5를 참조하여 이하에서 살펴보면 다음과 같다.

우선, 기판(10) 상에 양극(+)인 제1전극(30)을 형성한다(S10).

제1기판(10) 상에 제1전극(30)을 형성한 후, 제1전극(30) 상에 유기물층(70)을 형성한다(S30). 여기서, 제1전극(30) 상에 형성하는 유기물층(70)은 정공 주입층(72), 정공 전달층(74), 발광층(76), 전자 전달층(78) 및 전자 주입층(79) 순서로 형성한다.

유기물층(70) 상에 제1투광층(91)을 형성한다(S50). 본 발명의 일 실시 예로서, 제1투광층(91)은 산화물 계열인 MoO₃, ITO, IZO, IO, ZnO, TO, TiO₂, SiO₂, WO₃, Al₂O₃, Cr₂O₃, TeO₂, SrO₂ 등을 포함할 수 있다. 제 1 투광층(91)은 저항 및 투과율을 고려하여 0.1nm 이상 100nm 미만의 두께로 형성한다.

그리고, 제1투광층(91) 상에 제2전극(50)을 형성한다(S70). 제2전극(50)은 음극(-)으로서 금속 박막을 사용한다. 제2전극(50)으로 사용되는 금속 박막은 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 마그네슘-은(Mg:Ag) 합금 중 어느 하나를 사용한다.

제2전극(50) 상에 제2투광층(92)을 다시 형성한다(S90). 제2투광층(92)은 'S50' 단계와 같이 산화물 계열을 포함할 수 있다. 그러나, 제2전극(50) 상에 형성되는 제2투광층(92)은 선도는 SiN, AIN 등의 질화물 계열을 포함하거나, Cs₂CO₃, LiCO₃, KCO₃, NaCO₃, LiF, CsF, ZnSe 등의 염류 및 이들의 복합물을 포함할 수 있다.

또한, 공기층으로 진행되는 빛의 임계각을 증가시키기 위해 반사방지층(100)을 형성한다. 반사방지층(100)은 제1기판(12) 및 제2기판(14) 중 적어도 어느 하나의 외부면에 형성되는 것을 원칙으로 한다. 그러나, 반사방지층(100)은 제1기판(12)과 제1전극(30) 사이 및 제2기판(14)과 제2전극(50) 사이에도 형성될 수 있다.

1: 유기전계발광소자 12: 제1기판
14: 제2기판 30: 제1전극
50: 제2전극 70: 유기물층
72: 정공주입층 74: 정공전달층
76: 발광층 78: 전자전달층
79: 전자주입층 90: 투광층
91: 제1투광층 92: 제2투광층

Claims

제1 및 제2기판;
상기 제1기판 상에 형성되는 투과성을 갖는 제1전극;
상기 제1전극 상에 형성되는 유기물층;
상기 유기물층 상에 형성되는 투광층;
상기 투광층과 상기 제2기판 사이에 형성되는 투과성을 갖는 제2전극; 및
상기 제1 및 제2기판 중 적어도 어느 하나의 적어도 일측면에 형성되고, 일정 굴절률을 가지며 전반사를 방지함과 함께 투과율을 향상시키는 반사방지층을 포함하는데,
상기 투광층은 MoO₃, TiO₂, Cr₂O₃및 TeO₂를 포함하는 산화물 계열그룹에서 선택되는 어느 하나, LiCO₃, KCO₃, NaCO₃ 및 ZnSe을 포함하는 염류그룹에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 복합물 중 어느 하나를 포함하여 구성되고,
상기 반사방지층은 AR(Anti Reflect) 코팅층을 포함하고,
상기 AR 코팅층은 탄소산화물로 구성된 다공성 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
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제1항에 있어서,
상기 기판의 굴절률을 n₁, 상기 반사방지층의 굴절률을 n₂, 상기 유기물층으로부터의 빛이 발산되는 공기층의 굴절률을 n₃라 할 때,
상기 반사방지층의 굴절률은,

을 만족하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제5항에 있어서,
상기 반사방지층의 상기 굴절률(n₂)은 1.0 내지 1.46 인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제6항에 있어서,
상기 반사방지층의 상기 굴절률(n₂)은 1.19 내지 1.36 인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
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제1항에 있어서,
상기 투광층의 두께는 0.1nm 이상 100nm 미만으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제1항에 있어서,
상기 유기물층은 상기 제2전극으로부터 전자주입을 원활하게 하기 위해 일함수가 낮은 금속류 및 이들의 복합물 중 어느 하나를 도핑하여 형성한 전자전달층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제13항에 있어서,
상기 일함수가 낮은 금속류는 Cs, Li. NA, K 및 Ca 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제13항에 있어서,
상기 이들의 복합물은 Li-Al, LiF, CsF 및 Cs₂CO₃ 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제1항에 있어서,
상기 유기전계발광소자의 투과율은 파장(nm)에 따라 변화하는데, 70~99%의 투과율을 나타내는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
한 쌍의 기판 중 어느 하나의 상기 기판 상에 투과성을 갖는 제1전극을 형성하는 단계;
상기 제1전극 상에 유기물층을 형성하는 단계;
상기 유기물층 상에 투광층을 형성하는 단계;
상기 투광층과 한 쌍의 상기 기판 중 다른 하나 사이에 투과성을 갖는 제2전극을 형성하는 단계;
한 쌍의 상기 기판 중 적어도 어느 하나의 적어도 일측면에 일정 굴절률을 가지며 전반사를 방지함과 함께 투과율을 향상시키는 반사방지층을 형성하는 단계를 포함하는데,
상기 투광층은 MoO₃, TiO₂, Cr₂O₃, 및 TeO₂를 포함하는 산화물 계열그룹에서 선택되는 어느 하나, LiCO₃, KCO₃, NaCO₃, 및 ZnSe을 포함하는 염류그룹에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 복합물 중 어느 하나를 포함하여 형성되고,
상기 반사방지층은 AR(Anti Reflect) 코팅층을 포함하고,
상기 AR 코팅층은 탄소산화물로 구성된 다공성 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
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제17항에 있어서,
상기 기판의 굴절률을 n₁, 상기 반사방지층의 굴절률을 n₂, 상기 유기물층으로부터의 빛이 발산되는 공기층의 굴절률을 n₃라 할 때,
상기 반사방지층의 굴절률은,

을 만족하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
제21항에 있어서,
상기 반사방지층의 상기 굴절률(n₂)은 1.0 내지 1.46 인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
제22항에 있어서,
상기 반사방지층의 상기 굴절률(n₂)은 1.19 내지 1.36 인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
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제17항에 있어서,
상기 투광층을 형성하는 단계는 산화물 계열, 질화물 계열, 염류 및 이들의 복합물 중 어느 하나의 두께가 0.1nm 이상 100nm 미만으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
제17항에 있어서,
상기 유기물층은 상기 제2전극으로부터의 전자주입을 원활하게 하기 위해 일함수가 낮은 금속류 및 이들의 복합물 중 어느 하나를 도핑하여 형성한 전자전달층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
제29항에 있어서,
상기 일함수가 낮은 금속류는 Cs, Li, Na, K 및 Ca 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
제29항에 있어서,
상기 이들의 복합물은 Li-Al, LiF, CsF 및 Cs₂CO₃ 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.