KR101462534B1 - 혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자 및 그 제조방법에 관하여 개시한다. 개시된 혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자는: 애노드, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 캐소드을 포함하며, 상기 정공주입층 및 상기 전자수송층 중 적어도 하나는 비정질상과 결정상이 혼합된 혼합위상층이다. 상기 혼합위상층은 접촉되는 상기 애노드 또는 상기 캐소드로부터 멀어질수록 결정상이 적어지는 것을 특징으로 한다.
혼합위상층, 백색 유기발광소자

Description

혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자 및 그 제조방법{White organic light emitting device having mixed layer of crystalline phase and amorphous phase and method of fabricating the same}
본 발명은 백색 유기발광소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비정질층과 접촉되는 영역으로부터 멀어지는 방향으로 결정상이 증가하는 혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자에 관한 것이다.
최근 WOLED(White Organic Light Emitting Device)는 고해상도 실현이 용이하고 공정성이 우수한 한편, 기존의 LCD의 칼라필터 기술을 이용하여 제조될 수 있는 잇점이 있다. 주로 백라이트 장치로 사용되는 백색 유기발광소자에 대한 다양한 구조들이 제안되고 특허화되고 있다. 대표적으로, R(Red),G(Green),B(Blue) 발광부들을 상호 평면적으로 병렬배치(side-by-side) 방식, R,G,B 발광층이 상하로 적층되는 적층(stacking) 방식이 있고, 청색(B) 유기발광층에 의한 전계발광과 이로부터의 광을 이용하여 무기형광체의 자발광(photo-luminescence)을 이용하는 색변환물질(color conversion material, CCM) 방식 등이 있다.
해상도를 높이고 값비싼 마스크 공정을 최소화하기 위해 적층형 white 유기 EL 소자(WOLED) 연구가 많이 이루어지고 있으며, 나아가 이 기술은 그 자체로서 조명으로 이용할 가능성이 있으므로 그 가치가 높게 평가 되고 있다.
Stack형 WOLED는 적층을 하기 때문에 계면의 수가 많아지고, 각 발광층에서 적절한 전류를 사용하고 나머지 전류는 다른 발광층으로 전달해 주어야 하며, 광학적으로 두께가 두꺼워지면 애노드, 예컨대 ITO층과 캐소드 사이의 마이크로 공명(microcavity) 현상으로 색재현이 어려워 지기 때문에 그 두께를 얇게 형성하는 것이 일반적인 소자 디자인이다. 이런 상황에서 소자의 효율과 수명을 향상시키기 위해서는 단순히 물질의 이동도와 에너지 레벨만을 가지고는 적합한 찾아야 할 물질이 제한적일 수 있다.
스택형 백색 OLED의 효율을 향상시키기 위해서는 전류 주입을 증가시켜야 할 필요가 있다. 물론 주입된 전류의 양은 발광 소자가 최적의 효율을 발생할 수 있도록 설계가 되어야 바람직하다.
전류량을 늘리는 방법으로 이동도가 높은 물질을 사용하는 방법이 있고, 다른 방법으로는 일반적으로 비정질 상태로 박막을 형성하는 유기 EL 소자에 결정상을 포함시켜 이동도를 증가시키는 방법이 있다.
결정상을 포함하기 위해서 애노드 및 캐소드와 접촉하는 층을 결정질층로 형성할 수 있으나, 이 결정질층이 전극 뿐만 아니라 접촉되는 다른 비정질층과의 접촉 계면에서의 상변화(결정질-비정질)가 커서 계면저항을 증가시키며 이는 오히려 전류주입 균일성을 방해한다.
본 발명의 목적은 애노드 및 캐소드와 접촉하는 영역으로부터 마주보는 영역으로 결정도가 감소되는 혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자는: 애노드, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 캐소드를 포함하며,
상기 정공주입층 및 상기 전자수송층 중 적어도 하나는 비정질상과 결정상이 혼합된 혼합위상층이며,
상기 혼합위상층은 접촉되는 상기 애노드 또는 상기 캐소드로부터 멀어질수록 결정상이 적어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 결정상은 1nm ~ 30nm 크기의 나노 결정들일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 혼합위상층은 100~500 Å 두께로 형성된다.
또한, 상기 정공주입층은 ADN으로 형성될 수 있으며, 상기 전자수송층은 Alq3로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 정공수송층 및 상기 발광층 사이에 전자차단층을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 전자수송층과 상기 발광층 사이에 정공차단층을 더 구비할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자는: 애노드 및 캐소드 사이에, 제1 정공주입층, 제1 정공수송층, 제1 발광층, 제1 전자수송층, 제2 정공주입층, 제2 정공수송층, 제2 발광층, 제2 전자수송층을 포함하며,
상기 제1 및 제2 정공주입층, 제1 및 제2 전자수송층은 비정질상과 결정상이 혼합된 혼합위상층이며,
상기 혼합위상층은 접촉되는 애노드, 캐소드, 또는 다른 혼합위상층으로부터 멀어질수록 결정상이 적어지는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자의 제조방법은: 애노드, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 캐소드를 포함하며, 상기 정공주입층 및 상기 전자수송층은 비정질상과 결정상이 혼합된 혼합위상층인 백색 유기발광소자의 제조방법에 있어서,
상기 혼합위상층의 형성방법은; 상기 정공주입층 또는 상기 전자수송층용 유기 소스를 증착하면서 레이저 빔을 상기 정공주입층 또는 상기 전자수송층에 조사하여 상기 결정상이 상기 애노드 또는 상기 캐소드로부터 멀어질수록 결정상이 적어지게 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 애노드는 기판의 제1면 위에 형성되며,
상기 정공주입층은 상기 기판의 제1면과 마주보는 제2면을 통과하는 제1 레이저빔(L1)을 조사하여 형성되며,
상기 전자수송층은, 상기 기판의 제1면 상으로 제2 레이저빔(L2)을 조사하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 레이저 빔은 300~400 nm 파장을 가진다.
상기 레이저빔은 10~100 kW 세기의 펄스 레이저 빔이거나 또는 1~10 mW 세기의 연속 웨이브(continuous wave) 레이저 빔일 수 있다.
상기 제1 레이저빔 및 제2 레이저빔(L2)은 하나의 레이저빔을 빔스프리터를 사용하여 분리하여 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 제1 및 제2 레이저빔(L2)은 각각 그 후단에 설치된 ND 필터를 사용하여, 상기 기판으로 조사되는 레이저 빔의 세기를 순차적으로 감소시킨다.
본 발명의 혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자에 따르면, 혼합위상층에서 전극과 접촉하는 영역에는 결정상이 지배적으로 형성되어서 전류이동도가 증가하며, 비정질층과 접촉하는 영역은 비정질상이 지배적으로 형성되어서 접촉저항이 감소되므로 전류이동효율 및 균일성이 증가하며, 따라서 소자의 발광효율이 향상된다.
또한, 본 발명의 제조방법에 따르면, 상기 혼합위상층을 제조시 레이저 빔을 두 개의 윈도우로부터 사용하면서 레이저 빔의 세기를 ND 필터를 사용하여 순차적으로 조절함으로써 비정질층에 결정상의 양을 조절함으로써 결정률이 일정하게 변하는 혼합위상층을 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자(OLED) 및 그 제조방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 혼합위상층을 구비한 백색 OLED를 보여준다. 백색 OLED(10)는 기판(11) 상에 순차적으로 적층된 애노드(12), 정공주입층(13), 정공수송층(14), 유기발광층(15), 전자수송층(16), 그리고 캐소드(17)를 구비한다.
상기 기판(11)은 투명한 기판, 예컨대 유리기판일 수 있다.
상기 애노드(12)는 IZO(Indium Zinc Oxide), ITO(Indium Tin Oxide), SnO2, ZnO, Ni, Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ru, Ir, W, Mo, Cr, Ta, Nb 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나로 이루어진 층일 수 있다. 또한 애노드(12)는 단층 구조이거나 적층 구조일 수 있다.
상기 정공주입층(hole injection layer)(13)은 혼합위상층이다. 즉, 결정상이 혼합된 비정질상으로 이루어져 있으며, 애노드(12) 및 정공수송층(hole transportaion layer)(14) 사이에서 애노드(12)로부터 정공수송층(14)로 갈수록 결정상이 감소한다. 상기 정공주입층(13)은 ADN(9,10-di-(2-naphtyl)-anthracene)으로 형성될 수 있으며, 대략 100~500Å 두께로 증착되는 것이 바람직하다. 상기 정공주입층(13)의 두께가 500 Å을 초과하는 경우, 전류주입이 어려우며, 그 두께가 100 Å 보다 얇으면 발광효율이 저하될 수 있다.
상기 결정상은 1 nm ~ 30 nm 크기로 형성될 수 있다. 상기 정공주입층(13)에서의 결정상 및 비정질상이 두께방향으로 순차적으로 그 결정 부피가 변하는 것은 형성과정에서 레이저 빔의 세기를 순차적으로 조절하기 때문이며, 상세한 설명은 후술된다.
상기 정공수송층(14)은 아미노 치환기(amino substituent)를 갖는 옥사다이아졸 화합물(oxadiazole compound), 아미노 치환기(amino substituent)를 갖는 트리페닐메탄 화학물(triphenylmethane compound), 터셔리 화학물(tertiary compound), 하이다존 화학물(hydazone compound), 파이라조린 화합물(pyrazoline compound), 이나민 화합물(enamine compound), 스티릴 화합물(styryl compound), 스틸벤 화합물(stilbene compound) 및 카바졸 화합물(carbazole compound) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 100~1000Å 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 정공수송층(14)은 그의 전기 전도도 향상을 위한 p형 불순물을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 p형 불순물의 함유량은 0.1~30wt% 정도일 수 있다.
상기 유기발광층(15)은 적색발광층(R), 청색발광층(B), 그리고 녹색발광층(G)이 적층된 구조이다. 상기 적색발광층(R)은 10∼300Å 정도의 두께를 가질 수 있다. 적색발광층(R)은 제1 유기 호스트와 적색 발광 도펀트를 포함할 수 있다. 적색발광층(R)에서 상기 적색 발광 도펀트의 함유량은 0.2∼30wt% 정도일 수 있다.
상기 청색발광층(B)은 10∼300Å 정도의 두께를 가질 수 있다. 청색발광층(B)은 제2 유기 호스트와 청색 발광 도펀트를 포함할 수 있다. 청색발광층(B)에서 상기 청색 발광 도펀트의 함유량은 0.2∼30wt% 정도일 수 있다.
상기 녹색발광층(G)은 청색발광층(B) 상에서 10∼300Å 정도의 두께를 가질 수 있다. 녹색발광층(G)은 제3 유기 호스트와 녹색 발광 도펀트를 포함할 수 있다. 녹색발광층(G)에서 상기 녹색 발광 도펀트의 함유량은 0.2∼30wt% 정도일 수 있다. 적색발광층(R), 청색발광층(B) 및 녹색발광층(G)에 포함되는 상기 발광 도펀트들은 형광 또는 인광 특성을 갖는 유기 분자 또는 유기-금속 착물일 수 있다.
적색발광층(R)과 청색발광층(B) 사이 및/또는 청색발광층(B)과 녹색발광층(G) 사이에는 층간 버퍼층(interlayer buffer layer)(미도시)이 더 구비될 수 있다. 상기 층간 버퍼층은 발광층들(R, B, G)간의 에너지 천이(energy transfer)를 억제하거나, 전자나 정공 중의 어느 하나의 이동을 억제하는 역할을 한다.
상기 정공수송층(14) 및 유기발광층(15) 사이에는 전자차단층(electon blocking layer)(미도시)이 더 형성될 수 있으며, 상기 전자차단층의 두께는 20∼300Å 정도일 수 있다.
상기 전자수송층(electron injection layer)(16)은 혼합위상층이다. 즉, 결정상이 혼합된 비정질상으로 이루어져 있으며, 캐소드(17) 및 유기발광층(15) 사이에서 캐소드(17)로부터 유기발광층(15)로 갈수록 결정상이 감소한다. 상기 전자수 송층(16)은 Alq3[Tris-(8-hydroxy-quinolinato)-aluminium]으로 형성될 수 있으며, 대략 100~500Å 두께로 증착되는 것이 바람직하다.
전자수송층(16) 내의 결정상은 1 nm ~ 30 nm 크기로 형성될 수 있다. 상기 전자수송층(16)에서의 결정상 및 비정질상이 두께방향으로 순차적으로 그 결정 부피가 변하는 것은 형성과정에서 레이저 빔의 세기를 순차적으로 조절하기 때문이며, 상세한 설명은 후술된다.
상기 전자수송층(16)은 Alq3 이외에도 안트라센 화합물(anthracene compound), 페난트라센 화합물(phenanthracene compound), 피렌 화합물(pyrene compound), 피릴렌 화합물(perylene compound), 크라이신 화합물(chrysene compound), 트리페닐렌 화합물(triphenylene compound), 플로안텐 화합물(fluoranthene compound), 페리프란텐 화합물(periflanthene compound), 아졸 화합물(azole compound), 다이아졸 화합물(diazole compound) 및 비닐렌 화합물(vinylene compound) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다. 전자수송층(16)은 그의 전기 전도도 향상을 위한 n형 불순물을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 n형 불순물의 함유량은 0.1∼50wt%일 수 있다.
상기 전자수송층(16) 상에 캐소드(17)이 형성되어 있다. 캐소드(17)은 Al(알루미늄)층일 수 있으며, 300∼3000Å 정도의 두께를 갖는다. 캐소드(17)은 Al이 아닌 다른 물질로 이루어진 층일 수 있다. 예컨대, 캐소드(17)은 Li, Mg, Ca, Ag, Al, In, ITO, IZO 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다. 또한 캐소드(17)는 단층 구조이거나 적층 구조일 수 있다.
상기 전자수송층(16) 및 유기발광층(15) 사이에는 정공차단층(hole blocking layer)(미도시)이 더 형성될 수 있으며, 상기 정공차단층의 두께는 20∼300Å 정도일 수 있다.
도 2는 본 발명의 백색 OLED의 혼합위상층을 형성하는 방법을 설명하기 위한장치의 개략도이다. 도 1의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 진공챔버(30)의 내부에는 기판(도 1의 11 참조)이 고정되며, 기판(11)의 하부에는 유기 소스 증발기(35)가 설치되어 있다. 진공챔버(30)의 상부에서 기판(11)의 상부면인 제1면(11a)을 마주보는 곳에는 제1 레이저빔(L1)이 조사되는 제1 윈도우(31)가 형성되며, 진공챔버(30)의 측면에는 기판(11)의 하부면인 제2면(11b)을 볼 수 있으며, 제2 레이저빔(L2)이 조사되는 제2 윈도우(32)가형성되어 있다.
기판(11) 상의 정공주입층(13) 또는 전자수송층(16)을 혼합위상층으로 만들기 위한 에너지 원인 레이저 발진기(40)가 사용된다. 레이저 발진기(40)로부터의 레이저 빔은 빔 스프리터(41)에서 두 개의 제1 레이저빔(L1)과, 제2 레이저빔(L2)으로 분리된다. 빔 스프리터(41)에서의 빔 반사율에 따라서 제1 레이저빔(L1)과 제2 레이저빔(L2)의 세기가 변경될 수 있으나, 바람직하게는 제1 레이저빔(L1)과 제2 레이저빔(L2)의 세기가 동일하게 형성된다.
제1 레이저빔(L1)은 제1 ND(neutral density) 필터(42)를 통과하면서 빔의 세기가 변하며, 이어서 스위칭 미러(43)에서 반사되어서 제1 윈도우(31)를 통해서 기판(11)의 제1면(11a)에 조사된다.
제2 레이저빔(L2)은 제2 ND(neutral density) 필터(45)를 통과하면서 빔의 세기가 변하며, 이어서 스위칭 미러(46)에서 반사되어서 제2 윈도우(32)를 통해서 기판(11)의 제2면(11b)에 조사된다.
상기 제1 ND 필터(42) 및 제2 ND 필터(45)는 각각 회전이 가능하며, 연속적으로 광의 세기를 0~70%로 저감시킬 수 있다.
상기 제1 및 제2 스위칭 미러(43, 46)는 제1 레이저빔(L1) 및 제2 레이저빔(L2)을 기판(11), 예컨대 웨이퍼 스케일의 기판(11) 상에 고르게 조사하기 위한 것이다. 하나의 발광소자의 제작시에는 제1 및 제2 스위칭 미러(43, 46)를 고정한 상태에서 사용한다.
본 발명에서 사용하는 레이저 빔은 300~400 nm 파장인 자외선 파장을 가지는 레이저 장치를 사용한다. 상기 레이저 장치는 펄스 레이저 장치인 경우, 10 kW ~ 100 kW 세기의 레이저 빔을 사용하며, 연속 파장(continuous wave) 레이저 장치인 경우 1 mW ~ 10 mW 세기의 레이저 빔을 사용한다.
상기 장치를 이용하여 도 1의 혼합위상층을 구비한 백색 OLED의 제조방법을 단계별로 설명한다.
먼저, 기판(11)의 제1면(11a)이 제1 윈도우(31)를 마주하도록 기판(11)을 진공챔버(30)에 고정한다.
이어서, 기판(11) 상에 애노드 형성을 위한 소스, 예컨대 ITO를 열증착하여 애노드(12)를 기판(11)의 제2면(11b) 상에 형성한다.
이어서, 유기소스 증발기(35)로부터 유기소스, 예컨대 ADN을 대략 100~300 ℃에서 증발시켜서 증발된 ADN을 애노드(12) 상에 증착시켜서 정공주입층(13)을 형성한다. 이때, 정공주입층(13) 내에 결정질을 형성하고, 애노드(12) 상으로부터 멀어질 수록 결정상의 양을 일정하게 감소시키기 위해서 제1 ND 필터(42)를 사용한다. 제1ND 필터(42)는 애노드(12) 상에 ADN이 100 Å ~ 500 Å 두께로 형성되는 동안, 순차적으로 제1 레이저빔(L1)의 세기를 줄인다. 즉, 정공주입층(13)의 적층시간 동안 제1 ND 필터(42)를 1회전 시켜서 입사된 광의 70% 또는 그 이하로부터 0%로 순차적으로 레이저 빔의 세기를 줄인다. 이에 따라 혼합위상층(13)에는 애노드(12)에 근접한 위치로부터 멀어지는 위치로 결정상의 양이 일정하게 감소될 수 있다. 상기 결정상은 1 nm ~ 30 nm 크기일 수 있다.
따라서, 정공수송층(14)인 비정질막과 접촉하는 영역이 거의 비정질로 형성되어서 정공주입층(13) 및 정공수송층(14) 사이의 계면저항이 거의 없으며, 또한, 애노드(12)와 접촉하는 영역의 정공주입층(13)의 영역에서는 거의 결정질로 형성되어서 전류 이동도가 향상될 수 있다.
이어서, 정공주입층(13) 상에 정공수송층(14), 유기발광층(15)을 형성한다. 이들 정공수송층(14) 및 유기발광층(15)을 각각 형성하기 위해서 유기 소스를 변경하면서 기판(11)의 제2면(11b) 상으로 정공수송층(14) 및 유기발광층(15)을 적층할 수 있다.
이어서, 유기소스 증발기(35)로부터 유기 소스, 예컨대 Alq3를 대략 100~300 ℃에서 증발시켜서 증발된 Alq3를 유기발광층(15) 상에 증착시켜서 전자수송층(16) 을 형성한다. 이때, 전자수송층(16) 내에 결정질을 형성하되, 캐소드(17) 상으로부터 멀어질 수록 결정상의 양을 일정하게 감소시키기 위해서 제2 ND 필터(45)를 사용한다. 제2 ND 필터(45)는 발광층(15) 상에 Alq3가 100 Å ~ 500 Å 두께로 형성되는 동안, 순차적으로 제2 레이저빔(L2)의 세기를 증가시킨다. 즉, 전자수송층(16)의 적층시간 동안 제2 ND 필터(45)를 1회전 시켜서 0% 로부터 70% 까지 순차적으로 레이저 빔의 세기를 증가시킨다. 이에 따라 혼합위상층(16)에는 발광층(15)에 근접한 위치로부터 멀어지는 위치로 결정상의 양이 일정하게 증가될 수 있다.
이어서, 전자수송층(16) 상에 캐소드 형성을 위한 소스, 예컨대 Al을 열증착하여 캐소드(17)를 형성한다.
따라서, 유기 발광층(15)인 비정질막과 접촉하는 영역이 거의 비정질로 형성되어서 전자수송층(16) 및 유기발광층(15) 사이의 계면저항이 거의 없으며, 또한, 캐소드(17)와 접촉하는 영역의 전자수송층(16)의 영역에서는 거의 결정질로 형성되어서 전류 이동도가 향상될 수 있다.
본 발명에서, 정공주입층 물질로 사용한 ADN의 구체적 예는 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
Figure 112007057060098-pat00001
도 3은 유리기판 상에서 ITO 층이 형성되고, ITO 층 상에 형성된 ADN 층을 형성하면서 레이저를 ITO층 상으로 조사하여 결정상을 형성한 부분과, 레이저를 조사하지 않은 영역을 편광현미경으로 관찰한 사진이다. 결정상의 ADN 층에서 결정화 패턴이 관찰되었다. 이러한 결정상을 가진 ADN층과 비정질 상태의 ADN층을 TOF 측정방법으로 전류이동도를 측정한 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4를 보면, 결정질 상의 ADN 층에서 전류이동도가 증가된 것을 볼 수 있다.
상기 실시예에서는 애노드 위에 정공주입층 및 정공수송층이 순차적으로 형성되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 정공주입층이 없이 애노드 위에 직접 정공수송층이 형성될 수도 있다. 이때, 정공수수송층은 정공주입층과 같은 물질로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 혼합위상층을 구비한 백색 OLED를 보여준다. 백색 OLED(100)는 기판(110) 상에 형성된 제1 전계발광부와 제2발광부를 구비한다. 제1발광부 및 제2발광부는 순차적으로 형성되어 있다.
제1발광부는 기판(110) 상에 순차적으로 적층된 애노드(112), 정공주입층(113), 정공수송층(114), 유기발광층(115), 그리고 전자수송층(116)를 구비한다.
제2발광부는 제1발광부 상에 순차적으로 적층된 정공주입층(153), 정공수송층(154), 유기발광층(155), 전자수송층(156), 그리고 캐소드(157)를 구비한다.
제1발광부 및 제2발광부의 각 구성요소는 각각 제1 실시예의 구성요소와 대응된다. 즉, 제1발광부의 정공주입층(113) 및 전자수송층(116)과, 제2발광부의 정공주입층(153) 및 전자수송층(156)은 혼합위상층이다.
제1발광부의 정공주입층(113) 및 전자수송층(116)과, 제2발광부의 정공주입층(153) 및 전자수송층(156)은 각각 접촉되는 애노드(113), 캐소드(157) 또는 다른 혼합위상층(153 또는 116)으로부터 멀어질수록 결정상이 적어진다. 그 결과, 비정질막인 정공수송층(114)과 접촉하는 정공주입층(113)의 영역은 비정질 상에 가까우며, 유기발광층(115)과 접촉되는 전자수송층(116)의 영역도 비정질 상에 가까우며, 정공수송층(154)과 접촉하는 정공주입층(153)의 영역과, 유기발광층(155)과 접촉하는 전자수송층(156)은 각각 비정질 상에 가까우므로, 접촉되는 층 사이의 계면저항이 작으며, 반대쪽 영역은 결정상이 지배적이므로 전류이동도가 증가된다.
본 발명의 제2 실시예에 의한 발광소자는 제1 실시예의 발광소자 보다 그 제조방법은 적층되는 두께 만큼 더 복잡하지만 발광효율이 향상된다. 또한, 본 발명의 혼합위상층을 구비한 제2 실시예에 의한 발광소자는 계면저항의 감소로 전류 이동도가 증가되며, 따라서 발광효율이 더욱 증가될 수 있다.
제2 실시예의 각 구성요소는 제1 실시예의 동일한 명칭의 구성요소와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있으며, 상세한 설명은 생략한다.
상기 실시예에서는 애노드 위에 제1발광부의 정공주입층 및 정공수송층이 순차적으로 형성되어 있으며, 제1발광부 상의 제2발광부의 정공주입층 및 정공수송층이 순차적으로 형성되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 제1발광부의 정공주입층 또는 제2발광부의 정공주입층이 생략되어 형성될 수 있다.
본 발명은 백색 유기전계 발광소자 산업에 유용하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 혼합위상층을 구비한 백색 OLED의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 백색 OLED의 혼합위상층을 형성하는 방법을 설명하기 위한장치의 개략도이다.
도 3은 결정질의 ADN과 비정질의 ADN을 편광현미경으로 관찰한 사진이다.
도 4는 결정질의 ADN과 비정질의 ADN의 전류이동도를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 혼합위상층을 구비한 백색 OLED를 보여주는 단면도이다.

Claims (19)

  1. 애노드, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 캐소드를 포함하는 백색 유기발광소자에 있어서,
    상기 정공주입층 및 상기 전자수송층 중 적어도 하나는 결정상이 혼합된 비정질상으로 이루어진 혼합위상층이며,
    상기 혼합위상층은 접촉되는 상기 애노드 또는 상기 캐소드로부터 멀어질수록 결정상이 적어지는 것을 특징으로 하는 혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정상은 1nm ~ 30nm 크기의 나노 결정들인 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합위상층은 100~500 Å 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 정공주입층은 ADN으로 형성된 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자수송층은 Alq3로 형성된 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 정공수송층 및 상기 발광층 사이에 전자차단층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자수송층과 상기 발광층 사이에 정공차단층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
  8. 애노드 및 캐소드 사이에, 제1 정공주입층, 제1 정공수송층, 제1 발광층, 제1 전자수송층, 제2 정공주입층, 제2 정공수송층, 제2 발광층, 제2 전자수송층이 적층된 백색 유기발광소자에 있어서,
    상기 제1 및 제2 정공주입층, 제1 및 제2 전자수송층은 결정상이 혼합된 비정질상으로 이루어진 혼합위상층이며,
    상기 혼합위상층은 접촉되는 애노드, 캐소드, 또는 다른 혼합위상층으로부터 멀어질수록 결정상이 적어지는 것을 특징으로 하는 혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 결정상은 1nm ~ 30nm 크기의 나노 결정들인 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자.
  10. 애노드, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 캐소드를 포함하며, 상기 정공주입층 및 상기 전자수송층은 비정질상과 결정상이 혼합된 혼합위상층인 백색 유기발광소자의 제조방법에 있어서,
    상기 혼합위상층의 형성방법은; 상기 정공주입층 또는 상기 전자수송층용 유기 소스를 증착하면서 레이저 빔을 상기 정공주입층 또는 상기 전자수송층에 조사하여 상기 결정상이 상기 애노드 또는 상기 캐소드로부터 멀어질수록 결정상이 적어지게 형성하는 것을 특징으로 하는 혼합위상층을 구비한 백색 유기발광소자의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 결정상은 1nm ~ 30nm 크기의 나노 결정들인 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 애노드는 기판의 제1면 위에 형성되며,
    상기 정공주입층은 상기 기판의 제1면과 마주보는 제2면을 통과하는 제1 레 이저빔(L1)을 조사하여 형성되며,
    상기 전자수송층은, 상기 기판의 제1면 상으로 제2 레이저빔(L2)을 조사하여 형성되는 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자의 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 300~400 nm 파장을 가진 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자의 제조방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 10~100 kW 세기의 펄스 레이저 빔인 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자의 제조방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 1~10 mW 세기의 연속 웨이브(continuous wave) 레이저 빔인 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자의 제조방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 레이저빔 및 제2 레이저빔(L2)은 하나의 레이저빔을 빔스프리터를 사용하여 분히하여 사용하는 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자의 제조방법.
  17. 제 12 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 레이저빔(L2)은 각각 그 후단에 설치된 ND 필터를 사용하여, 상기 기판으로 조사되는 레이저 빔의 세기를 순차적으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자의 제조방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 정공주입층은 ADN으로 형성하는 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자의 제조방법.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 전자수송층은 Alq3로 형성하는 것을 특징으로 하는 백색 유기발광소자의 제조방법.
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