KR101608234B1 - 유기 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
애노드, 캐소드 및 애노드와 캐소드 사이에 개재된 발광층을 구비하고, 상기 캐소드가 2 층 구조를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
Description
애노드, 캐소드 및 애노드와 캐소드 사이에 개재된 발광층을 구비하고, 상기 캐소드가 2 층 구조를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
21세기에 들어서 정보화 사회로의 움직임이 더욱 가속화 되고 있으며, 이에 따라 정보를 언제 어디서나 주고 받을 수 있어야 하는 필요성에 따라 정보 디스플레이는 기존의 CRT 디스플레이로부터 평판 디스플레이로 그 비중이 점차 옮겨가고 있는 추세이다. 이 중, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display : LCD)는 가볍고 전력소모가 작은 장점이 있어 평판 디스플레이로서 현재 가장 많이 사용되고 있으나, 자발광 소자가 아니라 수발광 소자이기 때문에 밝기, 콘트라스트(contrast)비, 시야각, 대면적화 등에 기술적 한계가 있어, 이러한 단점을 극복할 수 있는 새로운 평판 디스플레이를 개발하려는 노력이 전세계적으로 활발하게 전개되고 있다. 이러한 새로운 평판 디스플레이 중의 하나가 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode : OLED)로서, 상기 유기 발광 다이오드는 저전압 구동이 가능하며, 광시야각과 빠른 응답속도를 가질 뿐만 아니라 자발광형으로서 경량박형이 가능하기 때문에 최근 일본과 한국, 그리고 미국에서도 그 실용화에 박차를 가하고 있다.
현재 모바일 디스플레이에 적용되고 있는 AMOLED(Active matrix organic light emitting device) 의 캐소드 전극은 Mg:Ag 의 형태로 증착이 되고 있지만, 두께 120Å에서 면저항이 ~ 50Ω/sq.이기 때문에 모바일용으로 4 인치 이하에서는 적용이 가능하나 4 인치 이상에서는 IR 드롭 (IR drop) 문제가 발생하여 적용하기 어려운 실정이다.
종래 기술인 MgAg 캐소드를 사용하는 유기 발광 소자의 구조보다 AMOLED 효율이 향상되고 고온 신뢰성 특성이 우수한 유기 발광 소자 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따라,
애노드 ;
캐소드 ; 및
애노드와 캐소드 사이에 개재된 발광층을 구비하고,
상기 캐소드가
LiF 또는 Liq 및 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 공증착된 제 1 층; 및
은(Ag) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 및 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 공증착된 제 2 층;
을 포함하는 구조인 유기 발광 소자가 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 층의 LiF 또는 Liq와 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속은 2 : 8 내지 8 : 2의 조성비일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 층의 두께는 10 Å 내지 300 Å일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 층에서 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속은 제 2 층의 전체 조성 100%를 기준으로 1% 내지 50% 조성일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 층의 두께는 100 Å 내지 1000 Å일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 캐소드는 LiF 및 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 공증착된 제 1 층; 및 은(Ag) 및 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 공증착된 제 2 층;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 캐소드는 LiF 및 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 공증착된 제 1 층; 및 은(Ag) 및 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 공증착된 제 2 층;을 포함하는 구조이며, 상기 제 1 층의 두께는 15 Å 내지 50 Å이고, 상기 제 2 층의 두께는 150 Å 내지 230 Å일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 캐소드는 LiF 또는 Liq 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 1 층; 및 은(Ag) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 2 층;을 포함하는 구조이며, 상기 제 1 층의 두께는 15 Å 내지 50 Å이고, 상기 제 2 층의 두께는 150 Å 내지 230 Å일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 캐소드는 LiF 및 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 공증착된 제 1 층; 및 은(Ag) 및 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 공증착된 제 2 층;을 포함하는 구조이며, 상기 제 1 층의 LiF와 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속은 3 : 7 내지 7 : 3의 조성비이고, 상기 제 2 층의 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속은 제 2 층의 전체 조성 100%를 기준으로 5% 내지 15% 조성일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 캐소드는 LiF 또는 Liq 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 1 층; 및 은(Ag) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 2 층;을 포함하는 구조이며, 상기 제 1 층의 LiF 또는 Liq와 이테르븀(Yb)은 3 : 7 내지 7 : 3인 조성비이고, 상기 제 2 층의 이테르븀(Yb)은 제 2 층의 전체 조성 100%를 기준으로 5% 내지 15% 조성일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 캐소드는 LiF 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 1 층; 및 은(Ag) 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 2 층;을 포함하는 구조이며, 상기 제 1 층의 LiF 와 이테르븀(Yb)은 3 : 7 내지 7 : 3의 조성비이고, 상기 제 2 층의 이테르븀(Yb)은 제 2 층의 전체 조성 100%를 기준으로 5% 내지 15% 조성일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 능동형 유기 발광 소자(AMOLED)는 고온 신뢰성 특성이 우수하여 효율이 종래 기술의 MgAg 캐소드를 구비한 경우보다 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예 1 내지 3 및 비교예의 고온 보관 특성 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 실시예 및 비교예의 캐소드의 Ag 확산을 비교한 TEM 사진이다.
도 2는 실시예 1 내지 3 및 비교예의 고온 보관 특성 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 실시예 및 비교예의 캐소드의 Ag 확산을 비교한 TEM 사진이다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 유기 발광 소자는 애노드; 캐소드; 및 애노드와 캐소드 사이에 개재된 발광층을 구비하고,
상기 캐소드는 LiF 또는 Liq, 및 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 공증착된 제 1 층; 및
은(Ag) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속, 및 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 공증착된 제 2 층;을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는 제 1 층/ 제 2 층의 구조를 가진다.
상기 제 1 층 또는 제 2 층의 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄(La), 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속은 일함수가 낮은 금속으로서 발광층을 포함하는 유기층으로부터의 전자의 주입, 수송을 원활하게 한다.
특히, 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 LiF 또는 Liq와 함께 사용하여 발광층을 포함하는 유기층에 접하는 제 1 층을 제조하는 경우 이러한 제 1 층은 전자의 주입을 원활하게 한다.
한편, 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속을 은(Ag), 알루미늄(Al)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속과 함께 사용하여 상기 제 1 층과 접하는 제 2 층을 제조하는 경우 이러한 제 2 층은 광학적 흡수 특성이 낮아, 소자의 효율을 향상시킬 수 있다.
은(Ag), 알루미늄(Al) 등은 가시광 영역에서 굴절률이 작고 흡수가 작아 박막에서 우수한 반사 특성을 나타낸다.
다음으로 상기 제 1 층 및 제 2 층의 구체적인 조성, 두께 등에 대하여 살펴본다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 층의 LiF 또는 Liq와 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속은 2 : 8 내지 8 : 2의 조성비일 수 있으며, 예를 들어, 3 : 7 내지 7 : 3의 조성비일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 층의 두께는 10 Å 내지 300 Å일 수 있으며, 예를 들어, 15 Å 내지 50 Å일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 층의 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속은 제 2 층의 전체 조성 100%를 기준으로 1% 내지 50% 조성일 수 있으며, 예를 들어, 5% 내지 15% 조성일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 층의 두께는 100 Å 내지 1000 Å일 수 있으며, 예를 들어, 150 Å 내지 230 Å일 수 있다.
상기 제 1 층 및 제 2 층에서 성분들의 조성비 및 각 층의 두께가 상기 범위인 경우, 제조된 유기 발광 소자가 최적의 효율을 보인다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 캐소드는 LiF 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 1 층; 및 은(Ag) 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 2 층;을 포함하는 구조이며, 상기 제 1 층의 LiF 와 이테르븀(Yb)은 3 : 7 내지 7 : 3의 조성비이고, 상기 제 2 층의 이테르븀(Yb)은 제 2 층의 전체 조성 100%를 기준으로 5% 내지 15% 조성일 수 있다.
이하, 상술한 적층 구조를 갖는 유기 발광 소자의 제조방법을 살펴보기로 한다.
먼저 기판 상부에 높은 일함수를 갖는 제 1 전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등에 의해 형성하여 제 1 전극을 형성한다. 상기 제 1 전극은 애노드 (Anode) 또는 캐소드 (cathode)일 수 있다. 여기에서 기판으로는 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 제 1 전극용 물질로는 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), Al, Ag, Mg 등을 이용할 수 있으며, 투명 전극 또는 반사 전극으로 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 제 1 전극 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 정공 주입층(HIL)을 형성할 수 있다.
진공 증착법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 다르지만, 일반적으로 증착온도 100 내지 500℃, 진공도 10-8 내지 10-3torr, 증착속도 0.01 내지 100Å/sec의 범위에서 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
스핀 코팅법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 코팅 조건은 정공 주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000rpm 내지 5000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
상기 정공 주입층 물질로는 공지된 정공 주입 재료를 사용할 수 있는데, 예를 들면, 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, m-MTDATA [4,4',4''-tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine], NPB(N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)), TDATA, 2T-NATA, Pani/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonicacid:폴리아닐린/캠퍼술폰산) 또는 PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트))등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 10000Å, 바람직하게는 100Å 내지 1000Å일 수 있다. 상기 정공 주입층의 두께가 상기 범위를 만족할 경우, 구동전압 상승없이, 우수한 정공 주입 특성을 얻을 수 있다.
다음으로 상기 정공 주입층 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 정공 수송층(HTL)을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀팅법에 의하여 정공 수송층을 형성하는 경우, 그 증착조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
상기 정공 수송층 물질은 공지된 정공 수송층 물질을 이용할 수 있는데, 예를 들면, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸 유도체, NPB, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD) 등의 방향족 축합환을 갖는 아민 유도체 등을 사용할 수 있다.
상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 1000Å, 바람직하게는 100Å 내지 600Å일 수 있다. 상기 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동전압 상승없이 우수한 정공수송 특성을 얻을 수 있다.
다음으로 상기 정공 수송층 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 발광층 (EML)을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 그 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
상기 발광층은 공지된 다양한 발광 물질을 이용하여 형성할 수 있는데, 공지의 호스트 및 도펀트를 이용하여 형성할 수도 있다. 상기 도펀트의 경우, 공지의 형광 도펀트 및 공지의 인광 도펀트를 모두 사용할 수 있다.
예를 들어, 공지의 호스트로는 Alq3, CBP(4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐), PVK(폴리(n-비닐카바졸)), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN), TCTA, TPBI(1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene)), TBADN(3-tert-부틸-9,10-디(나프트-2-일) 안트라센), E3, DSA(디스티릴아릴렌) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
PVK
한편, 공지된 적색 도펀트로서 PtOEP, Ir(piq)3, Btp2Ir(acac), DCJTB 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 공지된 녹색 도펀트로서, Ir(ppy)3 (ppy = 페닐피리딘), Ir(ppy)2(acac), Ir(mpyp)3, C545T 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
C545T
한편, 청색 도펀트로서 공지된 청색 도펀트로서, F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, ter-플루오렌(fluorene), 4,4'-비스(4-디페닐아미노스타릴) 비페닐 (DPAVBi), 2,5,8,11-테트라-티-부틸 페릴렌 (TBP) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
DPAVBi TBP
상기 도펀트의 함량은 발광층 형성재료 100 중량부 (즉, 호스트와 도펀트의 총중량은 100중량부로 함)를 기준으로 하여 0.1 내지 20 중량부, 특히 0.5 ~ 12 중량부인 것이 바람직하다. 도펀트의 함량이 상기 범위를 만족하면, 농도 소광 현상이 실질적으로 방지될 수 있다.
상기 발광층의 두께는 약 100Å 내지 1000Å, 바람직하게는 200Å 내지 600Å일 수 있다. 상기 발광층의 두께가 상기 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동전압 상승없이 우수한 발광 특성을 얻을 수 있다.
발광층이 인광 도펀트를 포함할 경우, 삼중항 여기자 또는 정공이 전자 수송층으로 확산되는 현상을 방지하기 위하여 정공 저지층 (HBL)을 발광층 상부에 형성할 수 있다. 이 때 사용할 수 있는 정공 저지층 물질은 특별히 제한되지는 않으며, 공지된 정공 저지층 물질 중에서 임의로 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들면 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, Balq, BCP 등을 이용할 수 있다.
상기 정공 저지층의 두께는 약 50Å 내지 1000Å, 바람직하게는 100Å 내지 300Å일 수 있다. 상기 정공 저지층의 두께가 50Å 미만인 경우, 정공저지 특성이 저하될 수 있으며, 상기 정공 저지층의 두께가 1000Å를 초과하는 경우, 구동전압이 상승할 수 있기 때문이다.
다음으로 전자 수송층(ETL)을 진공 증착법, 또는 스핀 코팅법, 캐스트법 등의 다양한 방법을 이용하여 형성한다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 전자 수송층을 형성하는 경우, 그 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
상기 전자 수송층 물질은 공지된 전자 수송층 형성 재료 중에서 임의로 선택될 수 있다. 공지된 전자 수송층 형성 재료의 예로는, 퀴놀린 유도체, 특히 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), TAZ, Balq 등과 같은 공지의 재료를 사용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 1000Å, 바람직하게는 100Å 내지 500Å일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 전자수송특성을 얻을 수 있다.
또한 전자 수송층 상부에 음극으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지는 물질인 전자 주입층 (EIL)이 적층될 수 있다.
전자 주입층으로서는 LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO 등과 같은 전자 주입층 형성 재료로서 공지된 임의의 물질을 이용할 수 있다. 상기 전자 주입층의 증착조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 20Å 내지 50Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동전압 상승없이 우수한 전자주입 특성을 얻을 수 있다.
그리고, 전자 주입층 상부에 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 층/제 2 층 구조의 캐소드 전극을 형성시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는 다양한 형태의 평판 표시 장치, 예를 들면 전면, 배면, 양면 유기 발광 표시 장치, 수동 매트릭스 유기 발광 표시 장치 또는 능동 매트릭스 유기 발광 표시 장치 등에 구비될 수 있다.
이하에서, 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 실시예를 구체적으로 예시하지만, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예
1(제 1 층
Yb
:
LiF
/ 제 2 층
Ag
:
Yb
)
ITO/Ag/ITO/HIL/HTL/EML/ETL/EIL/Yb:LiF( 1:1, 20Å)/Ag;Yb(5%, 190Å)
애노드는 코닝(corning) 15Ω/cm2 (1200Å) ITO 유리 기판을 50mm x 50mm x 0.7mm크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수 물속에서 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 UV 오존 세정하여 사용한다. 상기 기판 상부에 m-MTDATA를 진공 증착하여 정공 주입층을 750Å두께로 형성한다. 이어서 상기 정공 주입층 상부에 α-NPD를 150Å의 두께로 진공 증착하여 정공 수송층을 형성한다. 정공 수송층을 형성한 후, 이 정공 수송층 상부에 적색, 녹색, 청색 발광층을 각각 400 Å, 200 Å, 200 Å의 두께로 형성한다. 각각의 적색, 녹색, 청색 발광층에는 각각 공지의 발광 물질을 사용하였다.
그 후 상기 발광층 상부에 Alq3를 진공 증착하여 200Å두께의 전자 수송층을 형성한다. 이 전자수송층 상부에 LiF 20Å을 진공 증착한다.
다음으로 Yb:LiF( 1:1, 20 Å)/Ag;Yb(5%, 190 Å)의 구조를 가지는 캐소드를 진공 증착하여 유기 발광 소자를 완성한다.
상기 유기 발광소자에서 Yb:LiF/Ag;Yb의 면저항은 6 ohm/sq.이었고, 효율은 30 cd/A이었다.
실시예
2
Yb:LiF(1:1, 20 Å)/Ag;Yb(5%, 190 Å)의 구조 대신에,
Yb:LiF(1:1, 20 Å)/Ag;Yb(10%, 190 Å)의 구조를 가지는 캐소드를 진공증착 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 유기 발광 소자를 제조한다.
상기 유기 발광소자에서 Yb:LiF/Ag;Yb의 면저항은 10 ohm/sq.이었고, 효율은 29 cd/A 이었다.
실시예
3
Yb:LiF( 1:1, 20 Å)/Ag;Yb(5%, 190 Å)의 구조 대신에,
Yb:LiF( 1:1, 20 Å)/Ag;Yb(15%, 190 Å)의 구조를 가지는 캐소드를 진공증착 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 유기 발광 소자를 제조한다.
상기 유기 발광소자에서 Yb:LiF/Ag;Yb의 면저항은 15 ohm/sq.이었고, 효율은 26 cd/A 이었다.
비교예
Yb:LiF(1:1, 20 Å)/Ag;Yb(5%, 190 Å)의 구조 대신에 Liq(15 Å)/Mg:Ag( 10:1, 115 Å)구조의 캐소드를 진공 증착한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 유기 발광 소자를 제조한다.
상기 유기 발광소자에서 Liq/Mg:Ag의 면저항은 33 ohm/sq.이었고, 효율은 26 cd/A 이었다.
실시예 1 내지 3, 비교예의 면저항 값, 효율을 비교하여 아래 표 1에 나타내었다.
| Yb : LiF 층 | Ag : Yb 층 | 면저항(ohm/sq.) | 효율(cd/A) | |||
| Yb:LiF 비 | 두께(Å) | Yb 조성비 | 두께(Å) | |||
| 실시예 1 | 1 : 1 | 20 | 5% | 190 | 6 | 30 |
| 실시예 2 | 1 : 1 | 20 | 10% | 190 | 10 | 29 |
| 실시예 3 | 1 : 1 | 20 | 15% | 190 | 15 | 26 |
| 비교예 | - | Liq 층 두께 15 Å | Mg:Ag = 10:1 | Mg:Ag층 두께 115 Å | 33 | 26 |
상기 표 1을 참조하면 본 발명의 실시예의 유기 발광 소자가 비교예의 경우보다 낮은 면 저항 값을 가지며, 효율이 우수한 것을 알 수 있다.
고온 보관 특성 비교
상기 실시예 1, 2, 3 및 비교예의 소자를 85℃에서 240시간 조건에서 휘도를 측정하였다.
도 2는 실시예 1 내지 3 및 비교예의 고온 보관 특성 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 실시예 2 및 3이 비교예보다 고온 보관 특성이 우수함을 알 수 있다.
Ag
확산 비교
Yb:LiF(1:1, 20Å)/Ag(10%, 190Å) 구조의 캐소드, Yb:LiF(1:1, 20Å)/Ag:Yb(10%, 220Å) 구조의 캐소드 및 Liq(15Å)/Mg:Ag(10:1, 115Å)구조의 캐소드를 85℃에서 240시간 조건에서 보관 후 Ag 확산 정도를 비교 관찰하였다.
도 3a 내지 도 3d는 캐소드의 Ag 확산을 비교한 TEM 사진이다.
도 3a는 85℃에서 240시간 조건에서 보관 후 Yb:LiF(1:1, 20Å)/Ag(10%, 190Å) 구조의 캐소드 TEM 사진이고, 도 3b는 85℃에서 240시간 조건에서 보관 후 Yb:LiF(1:1, 20Å)/Ag:Yb(10%, 220Å) 구조의 캐소드 TEM 사진이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, Ag와 Yb가 공증착되지 않은 경우인 도 3a은 많은 양의 Ag가 확산된 것이 TEM으로 관찰되나, Ag와 Yb가 공증착된 도 3b는 Ag가 거의 확산되지 않은 것이 TEM으로 관찰된다.
도 3c는 85℃에서 240시간 조건에서 보관 전 Liq(15Å)/Mg:Ag(10:1, 115Å)구조의 캐소드 TEM 사진이고, 도 3d는 85℃에서 240시간 조건에서 보관 후 Liq(15Å)/Mg:Ag(10:1, 115Å)구조의 캐소드 TEM 사진이다. 도 3c 및 도 3d를 참조하면, Yb를 첨가하지 않은 Liq/Mg:Ag 캐소드는 Ag가 많이 확산된 것이 관찰된다.
Claims (11)
- 애노드 ;
캐소드 ; 및
애노드와 캐소드 사이에 개재된 발광층을 구비하고,
상기 캐소드가
LiF 또는 Liq, 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 1 층; 및
은(Ag) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속, 및 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 공증착된 제 2 층;
을 포함하는 구조인 유기 발광 소자로서,
상기 제 1 층의 LiF 또는 Liq와
이테르븀(Yb)이 2 : 8 내지 8 : 2의 조성비인 유기 발광 소자. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 층의 두께가 10 Å 내지 300 Å인 유기 발광 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 층에서 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이 제 2 층의 전체 조성 100%를 기준으로 1% 내지 50% 조성인 유기 발광 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 층의 두께가 100 Å 내지 1000 Å인 유기 발광 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐소드가
LiF, 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 1 층; 및
은(Ag), 및 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 공증착된 제 2 층
을 포함하는 구조인 유기 발광 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐소드가
LiF, 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 1 층; 및
은(Ag), 및 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 공증착된 제 2 층
을 포함하는 구조이며,
상기 제 1 층의 두께가 15 Å 내지 50 Å이고,
상기 제 2 층의 두께가 150 Å 내지 230 Å인 유기 발광 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐소드가
LiF 또는 Liq, 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 1 층; 및
은(Ag) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속, 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 2 층을 포함하는 구조이며,
상기 제 1 층의 두께가 15 Å 내지 50 Å이며,
상기 제 2 층의 두께가 150 Å 내지 230 Å인 유기 발광 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐소드가
LiF, 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 1 층; 및
은(Ag), 및 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속으로 공증착된 제 2 층
을 포함하는 구조이며,
상기 제 1 층의 LiF와 이테르븀(Yb)이 3 : 7 내지 7 : 3의 조성비이고,
상기 제 2 층의 이테르븀(Yb), 칼슘(Ca), 사마륨(Sm), 유러피움(Eu), 테르븀(Tb), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 란탄늄 (La) 및 세슘(Ce)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속이 제 2 층의 전체 조성 100%를 기준으로 5% 내지 15% 조성인 유기 발광 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐소드가
LiF 또는 Liq, 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 1 층; 및
은(Ag) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속, 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 2 층을 포함하는 구조이며,
상기 제 1 층의 LiF 또는 Liq와 이테르븀(Yb)이 3 : 7 내지 7 : 3인 조성비이고,
상기 제 2 층의 이테르븀(Yb)이 제 2 층의 전체 조성 100%를 기준으로 5% 내지 15% 조성인 유기 발광 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐소드가
LiF 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 1 층; 및
은(Ag) 및 이테르븀(Yb)으로 공증착된 제 2 층을 포함하는 구조이며,
상기 제 1 층의 LiF 와 이테르븀(Yb)이 3 : 7 내지 7 : 3의 조성비이고,
상기 제 2 층의 이테르븀(Yb)이 제 2 층의 전체 조성 100%를 기준으로 5% 내지 15% 조성인 유기 발광 소자.
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