KR101616209B1

KR101616209B1 - Organic light emitting device

Info

Publication number: KR101616209B1
Application number: KR1020140183330A
Authority: KR
Inventors: 이철의; 박준규
Original assignee: 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2016-05-11

Abstract

The present invention relates to an organic light emitting device with an improved structure so as to enhance a light emitting efficiency and to simplify a manufacturing process. According to the present invention, the organic light emitting device comprises: a first electrode; a second electrode; and a light emitting layer disposed between the first electrode and the second electrode, wherein the light emitting layer includes phosphor material and nano-scale inorganic material.

Description

[0001] The present invention relates to an organic light emitting device,

본 발명은 유기발광소자에 관한 것으로, 높은 발광효율을 가지는 유기발광소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an organic light emitting device, and relates to an organic light emitting device having a high light emitting efficiency.

유기 물질을 사용하는 광전자 장치(opto-electronic device)는 여러 가지 이유로 인하여 점점 중요해지고 있다. 이러한 장치를 생성하는데 사용되는 많은 물질은 비교적 저렴해서, 유기 광전자 장치는 무기 장치에 비하여 가격 면에서 이로운 잠재력을 갖는다. 또한, 유기 물질의 고유한 성질, 예컨대 가요성은 특정의 적용예, 예컨대 연질 기판상에서의 제조에 적합하도록 할 수 있다. 유기 광전자 장치의 예로는 유기발광소자(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광기전력전지(organic photovoltaic cell) 및 유기 광검출기 등이 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION Opto-electronic devices using organic materials are becoming increasingly important for a variety of reasons. Many of the materials used to create such devices are relatively inexpensive, and organic optoelectronic devices have a potential price advantage over inorganic devices. In addition, the inherent properties of the organic material, such as flexibility, can be made suitable for certain applications, for example, on a flexible substrate. Examples of organic optoelectronic devices include organic light emitting devices (OLEDs), organic phototransistors, organic photovoltaic cells, and organic photodetectors.

한편, 최근 들어 유기발광소자의 발광 특성 개선을 위해 다양한 방법이 제안되고 있다. 가장 널리 사용하는 방법으로는 다중 층을 설계하여 층 사이에서의 에너지 전달 메커니즘 등을 용이하게 하여 발광 특성을 향상시키는 방법이 있다. 하지만, 다중 층의 설계는 공정상의 복잡성으로 차세대 발광소자로 이용하는데 다소 어려움이 있다. Meanwhile, in recent years, various methods have been proposed for improving the luminescence characteristics of organic light emitting devices. As a most widely used method, there is a method of designing multiple layers to facilitate the energy transfer mechanism between the layers to improve the luminescence characteristics. However, the multi-layer design is somewhat difficult to use as a next-generation light emitting device due to the complexity of the process.

또한, 인광물질에 도펀트를 추가함으로써 발광효율을 증가하고자 하는 방법이 제안되었으며, 이와 관련하여 등록특허 10-1357475호 등이 제안된 바 있다.Also, a method for increasing the luminous efficiency by adding a dopant to a phosphor has been proposed, and in this connection, Patent No. 10-1357475 has been proposed.

등록특허 10-1357475호(발명의 명칭 : 인광발광 다이오드에서의 트리페닐렌 호스트)Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-1357475 (entitled " triphenylene host in phosphorescent light emitting diode)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 발광 효율이 향상되고 제작과정이 간단해지도록 구조가 개선된 유기발광소자를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an organic light emitting diode (OLED) having an improved structure for improving the luminous efficiency and simplifying the manufacturing process.

본 발명에 따른 유기발광소자는 제1전극, 제2전극 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치된 발광층을 포함하는 유기발광소자로서, 상기 발광층은 인광물질과 나노 스케일의 무기물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.An organic light emitting device according to the present invention is an organic light emitting device including a first electrode, a second electrode, and a light emitting layer disposed between the first electrode and the second electrode, wherein the light emitting layer includes a phosphor and a nanoscale inorganic material .

본 발명에 따르면, 상기 나노 스케일의 무기물질은 산화아연 나노막대인 것이 바람직하다.According to the present invention, it is preferable that the nanoscale inorganic material is a zinc oxide nanorod.

또한, 본 발명에 따르면 상기 인광물질은 Alq3 또는 Alq3와 PtOEP 혼합물인 것이 바람직하다.According to the present invention, it is preferable that the phosphorescent material is a mixture of Alq3 or Alq3 and PtOEP.

본 발명에 따르면, 유기발광소자의 제조과정(즉, 유기발광소자의 구조)을 간단히 하면서도 유기발광소자의 발광효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to improve the luminous efficiency of the organic light emitting device while simplifying the manufacturing process of the organic light emitting device (i.e., the structure of the organic light emitting device).

도 1은 비교예(a)와 실험예(b)의 박막 표면 이미지이다.
도 2는 비교예와 실험예의 파장에 따른 PL intensity를 측정한 그래프이다.
도 3은 비교예와 실험예의 시간에 따른 발광 강도(Emitted Light Intensity)를 측정한 그래프이다.1 is a thin film surface image of Comparative Example (a) and Experimental Example (b).
2 is a graph showing PL intensities measured according to wavelengths of Comparative Examples and Experimental Examples.
FIG. 3 is a graph showing the emission intensity (Emitted Light Intensity) measured over time in Comparative Examples and Experimental Examples.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기발광소자에 관하여 설명한다.Hereinafter, an organic light emitting diode according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 실시예에 따른 발광소자는 제1전극(즉, 양극), 제2전극(즉, 음극) 및 유기층으로 이루어진다. 이때, 유기층은 제1전극과 제2전극 사이에 배치되며, 발광소자 재료로 이루어진다.The light emitting device according to the present embodiment includes a first electrode (i.e., an anode), a second electrode (i.e., a cathode), and an organic layer. At this time, the organic layer is disposed between the first electrode and the second electrode, and is made of a light emitting element material.

본 발명으로 이용되는 양극은, 정공을 유기층에 효율적으로 주입할 수 있는 재료이면 특히 한정되지 않지만, 비교적 일함수가 큰 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 산화 주석, 산화 인듐, 산화아연 인듐, 산화 주석 인듐(ITO) 등의 도전성 금속 산화물, 혹은 금,은, 크롬 등의 금속, 요오드화 동, 유화동 등의 무기 도전성 물질, 폴리 티오펜, 폴리피롤 및 폴리 아닐린 등의 도전성 폴리머 등을 이용할 수 있다. 그리고, 이들의 전극재료는, 단독으로 이용해도 되나, 복수의 재료를 적층 또는 혼합해 이용할 수 있다.The anode used in the present invention is not particularly limited as long as it is a material capable of efficiently injecting holes into the organic layer, but it is preferable to use a material having a relatively large work function. For example, conductive metal oxides such as tin oxide, indium oxide, indium zinc oxide and indium tin oxide (ITO), or metals such as gold, silver and chromium, inorganic conductive substances such as iodine copper and emulsified copper, , Polypyrrole, and a conductive polymer such as polyaniline. These electrode materials may be used alone, but a plurality of materials may be laminated or mixed.

양극의 저항은, 발광소자의 발광에 충분한 전류를 공급할 수 있고, 발광소자의 소비 전력의 관점에서는 저 저항인 것이 바람직하다. 예를 들어, 300Ω/□이하의 ITO 기판이면 소자 전극으로서 가능하지만, 현재는 10Ω/□ 정도의 기판의 공급도 가능한바, 100Ω/□ 이하의 저 저항품을 사용하는 것이 특히 바람직하다. ITO의 두께는 저항값에 맞추고 임의로 선택할 수가 있지만, 통상 100~300 nm의 사이에 이용되는 것이 많다.The resistance of the anode can supply a sufficient current for light emission of the light emitting element and is preferably low in terms of power consumption of the light emitting element. For example, an ITO substrate of 300 OMEGA / & squ & or less can be used as an element electrode. However, currently, a substrate of about 10 OMEGA / & squ & can be supplied. Thickness of ITO can be arbitrarily selected in accordance with the resistance value, but it is usually used in a range of 100 to 300 nm.

또한, 발광소자의 기계적 강도를 유지하기 위해서, 발광소자를 기판상에 형성하는 것이 바람직하다. 기판은, 소다 유리나 무 알칼리 유리 등의 유리 기판이 많이 이용된다. 유리 기판의 두께는, 기계적 강도를 유지하기에 충분하기만 하면 되며, 대략 0.5 mm 이상의 두께면 충분하다.Further, in order to maintain the mechanical strength of the light emitting element, it is preferable to form the light emitting element on the substrate. As the substrate, a glass substrate such as soda glass or alkali-free glass is widely used. The thickness of the glass substrate is sufficient to maintain the mechanical strength, and a thickness of about 0.5 mm or more is sufficient.

유리의 재질에 대해서는, 유리로부터의 용출 이온이 적은 것이 좋기 때문에 무 알칼리 유리(분)편이 바람직하지만, SiO2 등의 배리어 코트를 한 소다 라임 유리도 사용할 수 있다. 나아가, 기판은 반드시 유리일 필요는 없고, 예를 들면, 플라스틱 기판상에 양극을 형성해도 좋다. ITO막 형성 방법은, 전자선 빔 방법, 스퍼터링 방법 및 화학 반응법 등 다양한 방식이 이용될 수 있다.Regarding the material of the glass, an alkali-free glass is preferable because it is preferable to have few elution ions from the glass, but a soda lime glass having a barrier coat such as SiO2 can also be used. Furthermore, the substrate need not necessarily be glass, and for example, a positive electrode may be formed on a plastic substrate. As the ITO film forming method, various methods such as an electron beam beam method, a sputtering method, and a chemical reaction method can be used.

본 발명으로 이용되는 음극에 이용되는 재료는, 전자를 유기층에 효율 좋게 주입할 수 있는 물질이면 된다. 예를 들어, 백금, 금,은, 동, 철, 주석, 아연, 알루미늄, 인듐, 크롬, 리튬, 나트륨, 칼륨, 세슘, 칼슘 및 마그네슘 및 이들의 합금 등이 사용될 수 있다. 특히, 소자 특성을 향상시키기 위해서는, 리튬, 나트륨, 칼륨, 세슘, 칼슘, 마그네슘 등과 같이 낮은 일함수 값을 가지는 금속 또는 이들을 포함한 합금이 바람직하다. 다만, 이들의 저 일함수 금속은, 일반적으로 대기중에서 불안정하기 때문에, 유기층에 미량의 리튬이나 마그네슘(진공 증착의 막두께 합계 표시로 1 nm이하)을 도핑 해 안정성이 높은 전극을 얻는 방법이 바람직하다.The material used for the negative electrode used in the present invention may be any material capable of efficiently injecting electrons into the organic layer. For example, platinum, gold, silver, copper, iron, tin, zinc, aluminum, indium, chromium, lithium, sodium, potassium, cesium, calcium and magnesium and alloys thereof may be used. Particularly, in order to improve the device characteristics, a metal having a low work function value such as lithium, sodium, potassium, cesium, calcium, magnesium or the like or an alloy containing them is preferable. However, since these low work function metals are generally unstable in the atmosphere, a method of obtaining an electrode with high stability by doping a small amount of lithium or magnesium (1 nm or less in total film thickness of vacuum deposition) in the organic layer is preferable Do.

그리고, 불화 리튬과 같은 무기염의 사용도 가능하다. 또한, 전극 보호를 위해서 백금, 금,은, 동, 철, 주석, 알루미늄 및 인듐등의 금속, 또는 이들 금속을 이용한 합금, 실리카, 이산화티타늄 및 질화규소 등의 무기물, 폴리비닐알코올, 폴리염화비닐, 탄화수소계 고분자 화합물 등의 유기 고분자 화합물을 적층하는 것 등을 바람직한 예로서 들 수 있다.It is also possible to use inorganic salts such as lithium fluoride. For protecting the electrodes, metals such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum and indium, alloys using these metals, inorganic substances such as silica, titanium dioxide and silicon nitride, polyvinyl alcohol, And an organic polymer compound such as a hydrocarbon-based polymer compound may be laminated.

한편, 음극의 제작법은, 저항 가열, 전자선 빔, 스퍼터링, 이온 플레이팅 및 코팅 등 다양한 방법이 이용될 수 있다.On the other hand, various methods such as resistance heating, electron beam beam, sputtering, ion plating and coating can be used for the cathode.

본 발명의 발광소자를 구성하는 유기층은 발광소자 재료로 이루어진 발광층을 포함한다. 이때, 유기층은 발광층 뿐 아니라 다른 층을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 1) 정공 수송층/발광층/전자 수송층, 2) 발광층/전자 수송층, 3) 정공 수송층/발광층 등의 적층 구성으로도 이루어질 수도 있다.The organic layer constituting the light emitting element of the present invention includes a light emitting layer made of a light emitting element material. At this time, the organic layer may include not only the light emitting layer but also another layer. Emitting layer / electron transporting layer, 2) a light emitting layer / electron transporting layer, and 3) a hole transporting layer / light emitting layer, for example.

이하에서는, 본 발명의 특징인 발광층에 관하여 설명한다.Hereinafter, the luminescent layer which is a feature of the present invention will be described.

상기 발광층은 인광물질과 나노 스케일의 무기물질을 포함한다.The light emitting layer includes a phosphor and a nanoscale inorganic material.

인광물질으로는 Alq3 또는 Alq3와 PtOEP를 혼합한 물질을 이용할 수 있다. 그리고, 나노 스케일의 무기물질으로 산화아연 나노막대(ZnO nanorod)를 이용하는 것이 바람직하다. 다만, 산화아연이 아닌 나노 스케일을 가지는 다른 종류의 무기물질도 이용가능하다. As the phosphorescent material, Alq3 or a mixture of Alq3 and PtOEP can be used. Further, it is preferable to use a zinc oxide nanorod (ZnO nanorod) as a nanoscale inorganic material. However, other kinds of inorganic materials having a nanoscale other than zinc oxide may also be used.

산화아연 나노막대는 zinc acetate와 polyvinyl pyrrolidone(PVP)를 이용하여, 300℃ 이상의 온도에서 졸-겔(sol-gel) 합성법으로 합성한다. 이때, 산화아연 나노막대의 길이는 1μm 이하이고, 직경은 50nm 이하인 것이 바람직하다. The zinc oxide nanorods are synthesized by sol-gel synthesis at temperatures above 300 ℃ using zinc acetate and polyvinyl pyrrolidone (PVP). At this time, it is preferable that the zinc oxide nanorods have a length of 1 μm or less and a diameter of 50 nm or less.

이와 같이 합성된 산화아연 나노막대와 인광물질을 혼합한 후, 스핀 코팅방식으로 제1전극 상에 코팅하면 발광층을 제조할 수 있다.The thus-synthesized zinc oxide nanorods and the phosphor are mixed and then coated on the first electrode by a spin coating method to produce a light emitting layer.

이하, 종래와 같이 인광물질만으로 발광층을 구성한 경우(즉, 비교예)와, 본 발명에서와 같이 인광물질에 산화아연 나노막대를 첨가하여 발광층을 구성하였을 때의(실험예) 실험결과에 관하여 설명한다. 참고로, 비교예에서는 발광층을 Alq3 + PtOEP으로 구성하였고, 실시예에서는 발광층을 Alq3 + PtOEP + ZnO로 구성하였다. 그리고, 비교예와 실시예에서의 박막의 두께는 100nm 정도로 동일하게 구성하였다.Hereinafter, description will be made of experimental results in the case where a light emitting layer is formed only of a phosphorescent material as in the prior art (i.e., a comparative example), and a zinc oxide nanorod is added to a phosphorescent material as in the present invention to form a light emitting layer do. For reference, in the comparative example, the light emitting layer is composed of Alq3 + PtOEP, and in the embodiment, the light emitting layer is composed of Alq3 + PtOEP + ZnO. The thicknesses of the thin films in Comparative Examples and Examples were set to be about 100 nm.

도 1은 비교예(a)와 실험예(b)의 박막 표면 이미지이며, 도 2는 비교예와 실험예의 파장에 따른 PL intensity를 측정한 그래프이며, 도 3은 비교예와 실험예의 시간에 따른 발광 강도(Emitted Light Intensity)를 측정한 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing PL intensities according to wavelengths of Comparative Examples and Experimental Examples. FIG. 3 is a graph showing PL intensities according to time of Comparative Examples and Experimental Examples. (Emitted Light Intensity).

도 1을 참조하면, 비교예와 실험예에서의 박막의 표면거칠기는 대략 10~20nm 정도의 범위로 유사 범위 내임을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1, it can be confirmed that the surface roughness of the thin films in Comparative Examples and Experimental Examples is within the similar range of about 10 to 20 nm.

도 2를 참조하면, 비교예 즉 인광물질(Alq3 + PtOEP)만으로 발광층을 형성하였을 때보다, 실험예 즉 인광물질에 산화아연 나노막대를 첨가하였을 때 PL intensity가 월등히 증가함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the PL intensity is significantly increased when the zinc oxide nanorods are added to the phosphorescent material, as compared with the phosphorescent material (Alq3 + PtOEP) alone.

도 3을 참조하면, 비교예 즉 인광물질(Alq3 + PtOEP)만으로 발광층을 형성하였을 때보다, 실험예 즉 인광물질에 산화아연 나노막대를 첨가하였을 때 발광강도가 도 높음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the luminescence intensity is higher when the zinc oxide nanorods are added to the phosphorescent material than the phosphorescent material (Alq3 + PtOEP) alone.

즉, 도 1 내지 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명과 같이 인광물질에 산화아연 나노막대를 더 첨가하면, 유기발광소자의 발광효율이 향상된다.That is, as shown in FIGS. 1 to 3, when the zinc oxide nanorods are further added to the phosphorescent material as in the present invention, the luminous efficiency of the organic light emitting device is improved.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

Claims

1. An organic light emitting device comprising a first electrode, a second electrode, and a light emitting layer disposed between the first electrode and the second electrode,
Wherein the light emitting layer comprises zinc oxide nanorods prepared by sol-gel synthesis from a mixture of phosphorescent material and zinc acetate and polyvinylpyrrolidone.

delete

The method according to claim 1,
Wherein the phosphorescent material is Alq3 or a mixture of Alq3 and PtOEP.

Preparing zinc oxide nanorods by performing a sol-gel synthesis at a temperature of 300 캜 or more for a mixture of zinc acetate and polyvinylpyrrolidone;
Forming a light emitting layer by mixing the zinc oxide nanorod and a phosphor and then coating the first electrode with a spin coating method; And
And laminating a second electrode on the light emitting layer.