KR101390293B1 - Organic light emitting diode using sioc hole blocking layer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기발광다이오드(OLED)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘옥시카바이드(SiOC) 정공 차단층을 이용하여 정공 오버플로우를 방지할 수 있는 OLED에 관한 것이다.
The present invention relates to an organic light emitting diode (OLED), and more particularly to an OLED capable of preventing hole overflow by using a silicon oxycarbide (SiOC) hole blocking layer.
유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode; 이하, OLED)는 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형으로 구현 가능하며, 응답 속도가 빨라 차세대 디스플레이 소재로 많은 연구가 수행되고 있다. Organic Light Emitting Diodes (OLEDs) can be driven at low voltages, can be implemented thinly, and have fast response speeds.
도 1은 일반적인 OLED를 개략적으로 나타낸 것이다. 1 schematically shows a general OLED.
도 1을 참조하면, 통상 OLED는 정공 제공층(110), 발광층(120) 및 전자 제공층(130)을 포함하며, 이들 각각의 층은 유기물로 형성된다. Referring to FIG. 1, an OLED typically includes a
발광층(120)은 형광성 유기물로 형성되며, 정공 제공층(110)에서 공급되는 정공과 전자 제공층(130)에서 공급되는 전자가 발광층(120)에서 재결합할 때 형광성 유기물이 빛을 냄으로써 구동된다.
The
한편, 도 1에 도시된 OLED의 경우, 정공 제공층(110)에서 공급된 정공이 발광층(120)에서 전자와 재결합하지 못하고, 전자 제공층(130)으로 오버플로우되는 문제점이 있다. Meanwhile, in the OLED illustrated in FIG. 1, holes supplied from the
이러한 정공의 오버플로우는 발광층(120)에서의 전자-정공 재결합을 방해함으로써 발광 효율을 저해하는 요인이 될 수 있다. This hole overflow may be a factor that inhibits the luminous efficiency by preventing electron-hole recombination in the
이를 해결하기 위하여, 예를 들어 Balq, BCP 등의 물질로 정공 차단층을 도입하거나, 전자수송층에 정공 차단역할을 추가하는 방법 등이 제시되어 있다. 그러나, 상기 정공 오버플로우 방지 방법들의 경우, 전자 이동을 방해하는 또다른 문제점을 야기한다.
In order to solve this problem, for example, a method of introducing a hole blocking layer into a material such as Balq, BCP, or adding a hole blocking role to the electron transport layer is proposed. However, in the case of the hole overflow prevention methods, there is another problem that impedes electron movement.
본 발명에 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0074518(2008.08.13. 공개)에 개시된 유기발광다이오드 소자 및 이의 제조 방법이 있다.Prior arts related to the present invention include an organic light emitting diode device disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2008-0074518 (published on Aug. 13, 2008) and a method of manufacturing the same.
본 발명의 목적은 정공 제공층에서 공급된 정공이 전자 제공층으로 오버플로우(overflow)되는 것을 방지하여, 발광 효율을 향상시킬 수 있는 OLED를 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide an OLED that can prevent the holes supplied from the hole providing layer from overflowing to the electron providing layer, thereby improving luminous efficiency.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 OLED는 전자 제공층과 정공 제공층 사이에 발광층이 형성되어 있되, 상기 전자 제공층, 정공 제공층 및 발광층이 유기물을 포함하여 형성되고, 상기 발광층과 전자 제공층 사이에, 상기 정공 제공층으로부터 공급된 정공이 상기 전자 제공층으로 오버플로우되는 것을 방지하기 위한 정공 차단층이 형성되어 있되, 상기 정공 차단층은 SiOC를 포함하는 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다. OLED according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a light emitting layer is formed between the electron providing layer and the hole providing layer, the electron providing layer, the hole providing layer and the light emitting layer is formed including an organic material, the light emitting layer Between the and the electron providing layer, a hole blocking layer is formed to prevent the holes supplied from the hole providing layer from overflowing to the electron providing layer, the hole blocking layer is formed of a material containing SiOC It features.
이때, 상기 정공 차단층의 SiOC는 탄소(C)가 실리콘(Si), 산소(O) 및 탄소(C) 전체 100mol%의 1~15mol%로 포함되는 것이 바람직하고, 탄소(C)가 실리콘(Si), 산소(O) 및 탄소(C) 전체 100mol%의 3~10mol%로 포함되는 것이 보다 바람직하며, 탄소(C)가 실리콘(Si), 산소(O) 및 탄소(C) 전체 100mol%의 3~5mol%로 포함되는 것이 가장 바람직하다. In this case, the SiOC of the hole blocking layer preferably contains 1 to 15 mol% of carbon (C) and 100 mol% of silicon (Si), oxygen (O) and carbon (C), and carbon (C) is silicon ( More preferably, 3 to 10 mol% of 100 mol% of Si, oxygen (O), and carbon (C) are contained, and carbon (C) is 100 mol% of silicon (Si), oxygen (O), and carbon (C). Most preferably, it is contained in 3 to 5 mol% of.
또한, 상기 정공 차단층의 SiOC는 산소(O)가 실리콘(Si) 100mol%의 50~200mol%로 포함될 수 있다.In addition, the SiOC of the hole blocking layer may include oxygen (O) as 50 to 200 mol% of 100 mol% of silicon (Si).
또한, 상기 OLED는 상기 전자 제공층에 전기적으로 연결되는 음극; 및 상기 정공 제공층에 전기적으로 연결되는 양극;을 더 포함할 수 있다. The OLED may further include a cathode electrically connected to the electron providing layer; And an anode electrically connected to the hole providing layer.
본 발명에 따른 OLED는 발광층과 전자 제공층 사이에 SiOC 정공 차단층을 형성함으로써, 전자 제공층에서 발광층으로의 전자 이동성을 저해하지 않으면서도 정공이 전자 제공층으로 오버플로우되는 것을 방지할 수 있다. The OLED according to the present invention forms an SiOC hole blocking layer between the light emitting layer and the electron providing layer, thereby preventing the hole from overflowing to the electron providing layer without inhibiting electron mobility from the electron providing layer to the light emitting layer.
이를 통하여, 발광층에서 전자와 정공의 재결합이 보다 원할하게 수행될 수 있어, 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
Through this, recombination of electrons and holes in the light emitting layer can be performed more smoothly, thereby improving the light emitting efficiency.
도 1은 종래의 OLED를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 나타낸 것이다.
1 schematically shows a conventional OLED.
2 schematically shows an OLED according to an embodiment of the invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 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.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the scope of the invention, and the invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 SiOC 정공 차단층을 이용한 OLED에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, an OLED using an SiOC hole blocking layer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 OLED를 개략적으로 나타낸 것이다. 2 schematically shows an OLED according to an embodiment of the invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 OLED는 도 1에 도시된 OLED와 마찬가지로, 정공 제공층(110), 발광층(120) 및 전자 제공층(130)을 포함하며, 이들 각각의 층은 유기물로 형성된다. Referring to FIG. 2, the OLED according to the present invention includes a
정공 제공층(110)은 단층 구조 혹은 정공주입층/정공수송층 적층 구조일 수 있다. 마찬가지로 전자 제공층(130)은 단층 구조 혹은 전자주입층/전자수송층 적층 구조일 수 있다. The
이들 정공 제공층(110), 발광층(120) 및 전자 제공층(130)은 글래스 기판 상에 형성될 수 있으며, 플렉서블 특성 확보를 위하여 고분자 기판 상에 형성될 수도 있다. The
발광층(120)은 형광성 유기물로 형성되며, 정공 제공층(110)에서 공급된 정공과 전자 제공층(130)에서 공급된 전자가 발광층(120)에서 재결합할 때 형광성 유기물이 빛을 냄으로써 구동된다. The
또한, 본 발명에 따른 OLED는 정공 제공층(110)에 정공을 주입하기 위하여, 정공 제공층(110)에 전기적으로 연결되는 양극(140a)과, 전자 제공층(130)에 전자를 주입하기 위하여, 전자 제공층(130)에 전기적으로 연결되는 음극(140b)을 더 포함할 수 있다.
In addition, the OLED according to the present invention, in order to inject holes in the
본 발명에 따른 OLED는 발광층(120)과 전자 제공층(130) 사이에 정공 차단층(210)이 형성되어 있다. 정공 차단층(210)은 정공 제공층(110)으로부터 공급된 정공이 전자 제공층(130)으로 오버플로우(overflow)되는 것을 방지하는 역할을 한다. 전술한 바와 같이 정공 차단층(210)이 형성되어 있지 않을 경우, 발광층(120)에서의 전자-정공 재결합이 원할하게 이루어지지 않아, 발광 효율이 저하될 수 있으므로, 본 발명에서는 전자 제공층(130)과 발광층(120) 사이에 정공 차단층(210)을 포함한다. In the OLED according to the present invention, a
이때, 본 발명에서는 정공 차단층(210)이 실리콘옥시카바이드(silicon oxycarbide, SiOC)를 포함하는 재질로 형성된다. At this time, in the present invention, the
SiOC의 경우, Poole-Frenkel 접합을 형성하여 접촉면에서 전위장벽이 급격히 높아지는 반면 공핍층의 폭은 상대적으로 얇아지는 효과에 의해 터널링이 발생하여 전자의 수송은 원활하게 이루어지게 되는, 즉 캐리어가 한쪽 방향으로만 통할 수 있도록 하는 비선형 정류성 접합 가능 물질이다. SiOC로 정공 차단층(210)을 형성할 경우, 전자는 전자 제공층(130)에서 발광층(120)으로 터널링에 의해 통과 가능하게 하지만, 정공은 높은 전위장벽에 의해서 통과하지 못하고 발광층(120)에서 전자와 정공 재결합에 의해 발광되고 소멸되도록 함으로써, 전자 이동성 저해없이 효과적으로 정공의 오버플로우를 방지할 수 있다.In the case of SiOC, the Poole-Frenkel junction is formed so that the potential barrier increases abruptly at the interface, while the width of the depletion layer becomes relatively thin, tunneling occurs and electrons are smoothly transported, Which is a nonlinear rectifying bondable material. When forming the hole blocking
상기 SiOC는 실리콘산화물(SiOx)에 탄소(C)가 일부 포함됨으로써 형성될 수 있다. SiOC는 화학기상증착법(CVD), 물리기상증착법(PVD) 등 다양한 방법으로 형성 가능하다.The SiOC may be formed by partially including carbon (C) in silicon oxide (SiOx). SiOC can be formed by various methods such as chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (PVD).
이때, 상기 SiOC는 탄소(C)가 실리콘(Si), 산소(O) 및 탄소(C) 전체 100mol%의 1~15mol%로 포함되는 것이 바람직하고, 3~10mol%로 포함되는 것이 보다 바람직하며, 3~5mol%로 포함되는 것이 가장 바람직하다. At this time, the SiOC is preferably carbon (C) is contained in 1 ~ 15mol% of silicon (Si), oxygen (O) and 100% of the total carbon (C), more preferably contained in 3 ~ 10mol% Most preferably, 3 to 5 mol%.
탄소가 1mol% 미만으로 포함될 경우 정공 차단 효과가 불충분하다. 반대로, 탄소가 15mol%를 초과하는 경우, 누설전류 증가되며, 특히 기공이 생겨서 막균질성(uniformity) 가 떨어지고 강도가 저하될 수 있다. If the carbon content is less than 1 mol%, the hole blocking effect is insufficient. On the contrary, when the carbon exceeds 15 mol%, the leakage current is increased, and in particular, pores are formed, resulting in a decrease in film uniformity and a decrease in strength.
표 1은 두께 20nm의 SiOC 정공 차단층을 적용하였을 때, 탄소 함량에 따른 발광 효율을 나타낸 것이다. 발광 효율은 두께 20nm Balq 정공 차단층을 적용하였을 때의 광출력을 100%로 설정하였을 때의 상대적인 값으로 나타내었다. Table 1 shows the luminous efficiency according to the carbon content when the SiOC hole blocking layer having a thickness of 20 nm is applied. The luminous efficiency is expressed as a relative value when the light output when the 20 nm thick Balq hole blocking layer is applied is set to 100%.
[표 1] [Table 1]
표 1을 참조하면, SiOC 정공 차단층을 적용할 경우, 기존 Balq 정공 차단층을 적용하였을 때 대비하여 상대적으로 높은 발광효율을 나타내었다. 또한, 탄소 함량이 3~10mol%인 경우, 발광효율이 상대적으로 더 높게 나타났다. 특히, 탄소 함량이 3~5mol%인 경우, 발광효율이 현저히 높게 나타났는 바, 탄소 함량 3~5mol%가 가장 바람직하다고 볼 수 있다.
또한, 상기 정공 차단층의 SiOC는 산소(O)가 실리콘(Si) 100mol%의 50~200mol%로 포함될 수 있다. 산소 함량이 50mol% 미만일 경우, 정공 차단 특성이 저하될 수 있다. 반대로, 산소(O) 함량이 200mol%를 초과하기는 매우 어렵다. 이러한 산소(O) 함량은 SiOC 막 형성시에 산소 공급량을 조절함으로써 제어 가능하다.
Referring to Table 1, when the SiOC hole blocking layer is applied, the luminous efficiency is relatively high as compared with the conventional Balq hole blocking layer. In addition, when the carbon content is 3 ~ 10mol%, the luminous efficiency was relatively higher. In particular, when the carbon content of 3 ~ 5mol%, the luminous efficiency was found to be significantly high, it can be seen that the carbon content of 3 ~ 5mol% is the most preferable.
In addition, the SiOC of the hole blocking layer may include oxygen (O) as 50 to 200 mol% of 100 mol% of silicon (Si). When the oxygen content is less than 50 mol%, the hole blocking property may be lowered. In contrast, it is very difficult for the oxygen (O) content to exceed 200 mol%. Such oxygen (O) content can be controlled by adjusting the oxygen supply amount at the time of forming the SiOC film.
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한편, 정공 차단층(210)은 두께는 대략 50nm 정도를 예시할 수 있으나, 본 발명에서 정공 차단층(210)의 두께는 큰 변수가 되지 못한다. 그 이유는 본 발명에서 전자 수송은 터널링에 의한 수송에 해당하기 때문이다. 즉, 트래핑에 의한 전송효과인 경우 정공 차단층의 두께가 두꺼워지면 전자이동도가 저하될 우려가 있으나, 터널링에 의한 전송은 두께와 무관하여 전자 이동도가 저하되지는 않으며, 오히려 터널링효과에 의해서 전자이동도는 더 높아질 수 있다.
On the other hand, the thickness of the
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.
110 : 전자 제공층 120 : 발광층
130 : 정공 제공층 140a : 음극
140b : 양극 210 : SiOC 정공 차단층110: electron providing layer 120: light emitting layer
130: hole providing
140b: anode 210: SiOC hole blocking layer
Claims (5)
상기 발광층과 전자 제공층 사이에, 상기 정공 제공층으로부터 공급된 정공이 상기 전자 제공층으로 오버플로우(overflow)되는 것을 방지하기 위한 정공 차단층이 형성되어 있되, 상기 정공 차단층은 SiOC를 포함하는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 OLED.
A light emitting layer is formed between the electron providing layer and the hole providing layer, wherein the electron providing layer, the hole providing layer, and the light emitting layer include an organic material,
A hole blocking layer is formed between the light emitting layer and the electron providing layer to prevent holes supplied from the hole providing layer from overflowing to the electron providing layer, wherein the hole blocking layer includes SiOC. OLED, characterized in that formed of a material.
상기 정공 차단층의 SiOC는
탄소(C)가 실리콘(Si), 산소(O) 및 탄소(C) 전체 100mol%의 1~15mol%로 포함되는 것을 특징으로 하는 OLED.
The method of claim 1,
SiOC of the hole blocking layer
OLED (C) is characterized in that the silicon (Si), oxygen (O) and carbon (C) is characterized in that 1 to 15mol% of the total 100mol%.
상기 정공 차단층의 SiOC는
탄소(C)가 실리콘(Si), 산소(O) 및 탄소(C) 전체 100mol%의 3~5mol%로 포함되는 것을 특징으로 하는 OLED.
The method of claim 1,
SiOC of the hole blocking layer
OLED (C) is characterized in that the silicon (Si), oxygen (O) and carbon (C) is characterized in that 3 to 5 mol% of the total 100 mol%.
상기 정공 차단층의 SiOC는
산소(O)가 실리콘(Si) 100mol%의 50~200mol%로 포함되는 것을 특징으로 하는 OLED.
The method of claim 1,
SiOC of the hole blocking layer
OLED (O) is characterized in that it comprises 50 to 200 mol% of 100 mol% of silicon (Si).
상기 OLED는
상기 전자 제공층에 전기적으로 연결되는 음극; 및
상기 정공 제공층에 전기적으로 연결되는 양극;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OLED.
The method of claim 1,
The OLED
A cathode electrically connected to the electron providing layer; And
And an anode electrically connected to the hole providing layer.
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