KR101647134B1 - 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

제 1 전극이 ITO의 일 함수 에너지 준위의 절대값보다 작은 일 함수 에너지 준위의 절대값을 가지는 금속인 유기 발광 소자가 개시된다.

Description

유기 발광 소자{Organic Light Emitting Device}
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.
장수명의 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 측면에 따라,
제 1 전극,
상기 제 1 전극과 마주보는 제 2 전극 및
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 유기층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 제 1 전극이 ITO의 일 함수의 절대값보다 작은 일 함수의 절대값을 가지는 금속인 유기 발광 소자가 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 제 1 전극의 금속은 Ag, Al 또는 이들의 합금일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 유기층은 정공 주입층을 포함하며, 상기 정공 주입층의 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)의 에너지 준위의 절대값은 상기 제 1 전극의 금속의 에너지 준위의 절대값보다 클 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 유기층은 정공 주입층을 포함하며, 상기 정공 주입층은 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)의 에너지 준위의 절대값이 상기 제 1 전극의 금속의 일함수 에너지 준위의 절대값보다 큰 비산화물계 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 유기층은 정공 주입층을 포함하며, 상기 정공 주입층은 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)의 에너지 준위의 절대값이 상기 제 1 전극의 금속의 일함수 에너지 준위의 절대값보다 큰 산화물계 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 유기층은 정공 주입층을 포함하고, 상기 정공 주입층은 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)의 에너지 준위의 절대값이 상기 제 1 전극의 금속의 일함수 에너지 준위의 절대값보다 큰 비산화물계 물질을 포함하며, 상기 정공 주입층의 두께는 50Å 내지 100Å일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 유기층은 정공 주입층을 포함하고, 상기 정공 주입층은 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)의 에너지 준위의 절대값이 상기 제 1 전극의 금속의 일함수 에너지 준위의 절대값보다 큰 산화물계 물질을 포함하며, 상기 정공 주입층의 두께는 100Å 내지 800 Å일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 유기층은 정공 주입층을 포함하고, 상기 정공 주입층은 1,4,5,8,9,12-hexaaza-triphenylene-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile, hexadecafluorophthalocyaninatocopper, MoOx(X는 2 ~ 6), WxOy(x는 1 ~ 18이고, y는 2 ~ 49) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 유기층은 정공 주입층을 포함하고, 상기 정공 주입층은 상기 제 1 전극과 접촉한 구조일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 유기층은 정공 주입층을 포함하고, 상기 정공 주입층과 접촉하는 제 1 전극 부위는 산화되지 않은(oxide free) 상태일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 유기층의 두께는 800 Å 내지 1500 Å일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 제 1 전극은 양극(positive electrode)이고, 상기 제 2 전극은 음극(negative electrode)일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 제 1 전극의 두께는 200Å 내지 5000Å일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자는 금속 양극을 채용함으로써 In 이동(In migration)이 없고, 전자의 공격(electron attack)에 강건하여 장수명을 가진다.
또한 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자의 정공 주입층을 채용함으로써 원활한 정공 주입이 이루어지고, 전자의 공격(electron attack)에 강건하여 장수명을 가진다.
본 발명의 일 구현예에 따른 금속 양극 및 정공 주입층을 포함하는 유기 발광 소자에 의하여 암점이 없는 장수명의 박막 소자 제조가 가능하다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자는 인시츄 공정(in-situ process)으로 제조됨으로써 양극 상부가 산화되지 않아서 장수명이 가능하다.
도 1은 일반적인 유기 발광 소자를 구성하는 전극, 유기층들의 LUMO, HOMO의 에너지 준위, 유기 발광 소자의 작동 원리 및 열화 등을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자의 각 부분들의 상대적 에너지 준위를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 모식적으로 나타내는 도면이다.
통상 전면 AMOLED (active matrix organic light emitting device)는 높은 일함수를 갖는 ITO를 양극으로 하여 그 위에 유기물을 열증착 후, 증착 등 적절한 방법을 이용하여 낮은 일함수를 갖는 금속을 음극으로 하는 구조를 이루고 있다.
도 1은 일반적인 유기 발광 소자를 구성하는 전극, 유기층들의 LUMO, HOMO의 에너지 준위, 유기 발광 소자의 작동 원리 및 열화 등을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 소자에 전압이 가해지면, 음극으로부터 주입된 전자들이 보통 정공 수송층(HTL)과 발광층(EML) 계면에 쌓이면서 HTL의 유기 분자의 열화(degradation)를 일으키고, 이로 인해 유기 발광 소자 수명이 짧아지게 된다.
한편, 양극에서는 ITO의 In이 정공 주입층(HIL) 혹은 HTL로 이동(migration)하여 유기 분자의 열화를 유발하여 역시 유기 발광 소자의 수명을 단축시킨다. 또한 저항을 컨트롤해주는 하부 Ag 전극 막에서 러프니스(roughness)에 의한 암점 발생 역시 수명을 단축시킨다. 양극 공정과 유기층 공정이 분리되어 진행됨에 따라 애노드 상부에 수명에 치명적인 의도하지 않은 산화막(unintended oxide layer) 형성이 불가피한데 이 또한 소자 수명을 단축시킨다.
휴대용 제품 및 TV 향 등 다양한 제품군에 사용되기 위해서는 50mA/cm2 에서의 반감수명이 500시간 이상인 수명이 요구된다. 이에 주된 수명 단축의 원인이 되는 양극을 금속으로 변경하여 전자(electron)에 강건하고 In 의 이동(migration) 문제가 없는 장수명 유기 발광 소자 제작이 요구된다.
통상 사용되는 애노드 ITO는 그 일 함수 에너지 준위가 정공(hole)주입에 문제가 없을 만큼 충분히 크기 때문에 일반적으로 사용되고 있으나, 장수명을 위해 일 함수가 낮은 금속을 사용하게 되면 금속/유기물 계면에서 정공 주입이 원할하지 않을 수 있다. 따라서 정공 주입 장벽을 낮춰주면서 전자 공격 (electron attack)에도 강건한 새로운 정공 주입층의 도입이 요구된다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자의 각 부분들의 상대적 에너지 준위를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자는, 제 1 전극, 상기 제 1 전극과 마주보는 제 2 전극 및 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 유기층을 포함하며, 상기 제 1 전극은 ITO의 일 함수 에너지 준위의 절대값보다 작은 일 함수 에너지 준위의 절대값을 가지는 금속일 수 있다.
상기 금속은 ITO의 일 함수 에너지 준위의 절대값보다 작은 일 함수 에너지 준위의 절대값을 가지는 것이면 제한이 없으며, 예를 들어 이러한 금속들의 합금도 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 제 1 전극의 금속은 전면 AMOLED 제작을 위해 반사 특성을 가지는 금속, 예를 들어, Ag, Al 또는 Ag 및 Al의 합금을 사용함으로써 In이 유기층 내부로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 1 전극은 양극이고, 상기 제 2 전극은 음극일 수 있으나 이에 제한 되는 것은 아니다.
상기 제 2 전극은 4.3eV 이하의 낮은 일 함수 에너지 준위를 가지는 금속 혹은 이러한 금속들의 조합으로 반투과성을 가질 수 있다.
상기 유기층은 정공 주입층 (HIL), 정공 수송층 (HTL), 발광층 (EML), 전자 수송층 (ETL), 전자 주입층(EIL) 전부를 포함하거나 혹은 그 일부의 조합으로 이루어 질 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 유기층은 정공 주입층을 포함하며, 상기 정공 주입층의 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)의 에너지 준위의 절대값은 상기 제 1 전극의 금속의 에너지 준위의 절대값보다 클 수 있다.
일반적으로 정공 주입층에 사용되는 TPA 계열의 화합물은 ITO로 부터의 정공(hole) 주입에 유리하나, 전자 공격(electron attack)에 약해 수명 단축을 일으킨다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자에서, 정공 주입층의 LUMO의 에너지 준위의 절대값은 상기 제 1 전극의 금속의 에너지 준위의 절대값보다 크다. 이렇게 상대적으로 큰 LUMO의 에너지 준위를 가지는 정공 주입층이 정공 수송층을 따라 들어온 전자(electron)들을 잡아주면서 정공 수송층 열화 (HTL degradation)를 방지한다. 또한, 이러한 정공 주입층의 쌍극자 특성 (dipole property)에 의해 일 함수 에너지 준위가 낮은 양극으로부터의 정공 (hole) 주입을 용이하게 한다.
좀 더 상세히 설명하면, 전계가 가해지는 경우, 정공 주입층의 쌍극자 특성으로 인하여, 상기 정공 주입층 내부는 양극쪽은 음의 전하를 음극쪽은 양의 전하를 띄게 된다. 음극쪽에서 들어온 전자는 상기 정공 주입층의 LUMO가 낮으므로 용이하게 LUMO로 떨어지며, 또한 상기 정공 주입층 내부의 양의 전하에 의해서도 끌어당겨져 더욱 쉽게 전자가 상기 정공 주입층으로 들어올 수 있게 된다. 이러한 이유로 정공 수송층에 머물러 있던 전자들이 양극쪽으로 쉽게 빠지면서 정공 수송층의 열화를 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 유기층은 정공 주입층을 포함하며, 상기 정공 주입층은 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)의 에너지 준위의 절대값이 상기 제 1 전극의 금속의 일함수 에너지 준위의 절대값보다 큰 산화물계 또는 비산화물계 물질을 포함할 수 있다.
상기 정공 주입층이 비산화계 물질인 경우의 비제한적인 예로서, 1,4,5,8,9,12-hexaaza-triphenylene-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile, hexadecafluorophthalocyaninatocopper 또는 이들의 혼합물 등이 있을 수 있다.
상기 정공 주입층이 비산화계 물질인 경우 상기 정공 주입층의 두께는 50Å 내지 100Å일 수 있다.
상기 정공 주입층의 두께가 상기 범위 내인 경우 소자 구동 특성 및 수명 특성이 최적이 된다.
상기 정공 주입층이 산화계 물질인 경우의 비제한적인 예로서, MoOx(X는 2 ~ 6), WxOy(x는 1 ~ 18이고 y는 2 ~ 49) 또는 이들의 혼합물 등이 있을 수 있다.
상기 정공 주입층이 산화계 물질인 경우 상기 정공 주입층의 두께는 100Å 내지 800 Å일 수 있다.
상기 정공 주입층의 두께가 상기 범위 내인 경우 소자 구동 특성 및 수명 특성이 최적이 된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 유기층은 정공 주입층을 포함하고, 상기 정공 주입층은 상기 제 1 전극과 접촉한 구조일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르는 유기 발광 소자는 무산소 조건 (예를 들어 진공 조건)에서 제조되므로 정공 주입층과 접촉하는 제 1 전극 부위는 산화되지 않은(oxide free) 상태일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자에서 상기 유기층의 두께는 800 Å 내지 1500 Å일 수 있으며, 상기 제 1 전극의 두께는 200Å 내지 5000Å일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자에서 상기 유기층의 두께 또는 상기 제 1 전극의 두께가 상기 범위인 경우, 구동 특성 및 수명 특성이 최적이 된다.
이하, 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 제조 방법을 도 3에 도시된 유기 발광 소자를 참조하여, 살펴보기로 한다. 도 3의 유기 발광 소자는 기판, 제 1 전극 (양극), 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 제 2 전극 (음극)를 구비하고 있다.
먼저 기판 상부에 ITO의 일 함수 에너지 준위의 절대값보다 작은 일 함수 에너지 준위의 절대값을 가지는 금속으로서 제 1 전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등에 의해 형성하여 제 1 전극을 형성한다.
하기의 모든 층들은 무산소 조건, 예를 들어, 진공, Ar 또는 N2 분위기에서 연속적으로 성막된다.
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 상술한 바와 같이 ITO의 일 함수 에너지 준위의 절대값보다 작은 일 함수 에너지 준위의 절대값을 가지는 금속, 예를 들어 Ag, Al 또는 이들의 합금 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 상술한 바와 같은 1,4,5,8,9,12-hexaaza-triphenylene-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile, hexadecafluorophthalocyaninatocopper, MoOx(X는 2 ~ 6), WxOy(X는 1 ~ 18이고 y는 2 ~49) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 정공 주입층의 두께는 비산화물계의 경우 (예를 들어, 1,4,5,8,9,12-hexaaza-triphenylene-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile, hexadecafluorophthalocyaninatocopper 또는 이들의 조합) 약 50Å 내지 100Å일 수 있고, 산화물계의 경우 (예를 들어, MoOx(X는 2 ~ 6), WxOy(X는 1 ~ 18이고 y는 2 ~49) 또는 이들의 조합) 100Å 이상 내지 800 Å일 수 있다. 상기 정공 주입층의 두께가 상기 범위를 만족할 경우, 소자 구동 특성 및 수명 특성이 최적이 된다.
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), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(α-NPD) 등의 방향족 축합환을 갖는 아민 유도체 등을 사용할 수 있다. 이 중, 예를 들면, TCTA의 경우, 정공 수송 역할 외에도, 발광층으로부터 엑시톤이 확산되는 것을 방지하는 역할도 수행할 수 있다.
Figure 112010019995132-pat00001
Figure 112010019995132-pat00002
Figure 112010019995132-pat00003
상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 1000Å, 바람직하게는 100Å 내지 700Å일 수 있다. 상기 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동전압 상승없이 우수한 정공 수송 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 증착 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
상기 발광층은 공지된 다양한 발광 물질을 이용하여 형성할 수 있으며, 공지의 호스트 및 도펀트를 이용하여 형성할 수도 있다. 상기 도펀트의 경우, 공지의 형광 도펀트 및 공지의 인광 도펀트를 모두 사용할 수 있다.
예를 들어, 호스트로서는 Alq3, CBP(4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN), 또는 DSA(디스티릴아릴렌) 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 공지된 적색 도펀트로서 PtOEP, Ir(piq)3, Btp2Ir(acac), DCJTB 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112010019995132-pat00004
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.
Figure 112010019995132-pat00005
Figure 112010019995132-pat00006
C545T
한편, 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.
Figure 112010019995132-pat00007
Figure 112010019995132-pat00008
Figure 112010019995132-pat00009
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 (도 3에는 미도시됨). 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 50Å 내지 100Å일 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. 예를 들면, 이의 예로는, 퀴놀린 유도체, 특히 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), TAZ, Balq 등과 같은 공지의 재료를 사용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112010019995132-pat00010
Figure 112010019995132-pat00011
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 양극으로부터 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 1Å 내지 100Å, 바람직하게는 5Å 내지 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 상술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동전압 상승없이 우수한 전자주입 특성을 얻을 수 있다.
마지막으로 전자 주입층 상부에 진공 증착법이나 스퍼터링법 등의 방법을 이용하여 제 2 전극을 형성할 수 있다. 상기 제 2 전극은 캐소드 또는 애노드로 사용될 수 있다. 상기 제 2 전극 형성용 물질로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 들 수 있다. 또한, 전면 발광 소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 사용한 투명 캐소드를 사용할 수도 있다.
본 발명을 따르는 유기 발광 소자는 다양한 형태의 평판 표시 장치, 예를 들면 수동 매트릭스 유기 발광 표시 장치 및 능동 매트릭스 유기 발광 표시 장치에 구비될 수 있다. 특히, 능동 매트릭스 유기 발광 표시 장치에 구비되는 경우, 기판 측에 구비된 제 1 전극은 화소 전극으로서 박막 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극와 전기적으로 연결될 수 있다.
이하에서, 본 발명의 실시예를 구체적으로 예시하지만, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
애노드는 코닝 (corning) 15Ωcm2 (1200Å) ITO 유리 기판을 50mm × 50mm × 0.6mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 30분 동안 초음파 세정한 후, 4시간 동안 열처리 한 후, 진공 증착 장치에 상기 유리 기판을 설치한다. 하기의 모든 층은 이후 진공을 유지한 상태에서 열증착으로 연속 성막된다.
상기 기판 상부에 낮은 일 함수를 갖는 Al를 양극으로서 1500Å 열증착한다.
이 전극 상부에 정공 주입층으로써 1,4,5,8,9,12-hexaaza-triphenylene-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile와 hexadecafluorophthalocyaninatocopper를 증착 레이트 7:3 비로서 50Å로 증착하고, 상기 정공 주입층 상에 정공 수송층으로서 N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'diphenylbenzidine (NPB)을 450Å로 증착한다.
상기 정공 수송층 상부에 발광층을 형성하며, 발광층은 호스트 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN)에 4,4'-(Bis(9-ethyl-3-carbazovinylene)-1,1'-biphenyl (BCzVBi)를 도펀트로 4%(증착 레이트비) 도핑하여 150Å로 형성한다.
이어서 bis(10-hydroxyben-zo[h]quinolinato)beryllium (Bebq2)를 전자 수송층으로 200Å 증착한 후, 상기 전자 수송층 위에 전자 주입층으로서 LiF를 10Å으로 증착하고, 상기 전자 주입층 위에 음극으로서 MgAg을 증착 레이트비 10:1로 140Å으로 형성한다.
유기층의 두께는 860 Å이다.
비교예 1
양극으로서 ITO를 70 Å으로 하였다. 양극 공정과 분리하여 별도 공정으로 진공 상태에서 정공 주입층으로서, N,N' -diphenyl-N,N' -bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine (DNTPD)을 650 Å으로 형성하고, 실시예 1과 동일 재료로서 정공 수송층을 650 Å으로 형성하고, 실시예 1과 동일 재료로서 발광층을 200Å으로 형성하고, 실시예 1과 동일 재료로서 전자 수송층을 300Å으로 형성하고, 실시예 1과 동일 재료로서 전자 주입층을 10Å으로 형성하고, 실시예 1과 동일 재료로서 음극을 200Å으로 형성하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
양극 공정과 나머지 공정을 분리된 공정으로 진행하였으며, 두 개의 공정 사이에 산소 분위기가 존재한다.
유기층의 두께는 1810 Å이다.
평가예
실시예 1 및 비교예 1의 유기 발광 소자에 대하여 전류-전압 특성, 발광 효율 및 수명을 측정하였다.
상기 결과를 표 1에 나타내었다.
구동 전압(V) 전류 밀도(㎃/㎠) 효율(cd/A) 반감수명
(hr @50㎃/㎠)
실시예 1 3.3 10 3.7 6000
비교예 1 4 10 2.8 700
표 1을 참조하면, 실시예 1의 소자가 비교예 1의 소자에 비하여 낮은 구동 전압을 보이는 것을 알 수 있다. 또한, 발광 효율 및 반감 수명에 있어서도 실시예 1의 소자가 비교예 1의 소자에 비하여 우수한 결과를 보인다는 것을 알 수 있다.

Claims (13)

  1. 제 1 전극,
    상기 제 1 전극과 마주보는 제 2 전극 및
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 유기층을 포함하는 유기 발광 소자로서,
    상기 제 1 전극이 ITO 기판에 Al이 증착된 전극이고,
    상기 유기 발광 소자는 호스트 및 형광 도펀트로 이루어지는 발광층; 및 정공 주입층;을 포함하며,
    상기 형광 도펀트의 함량은 0.1 내지 20 중량부이고 (상기 호스트와 상기 형광 도펀트의 총중량은 100중량부이다),
    상기 정공 주입층은 1,4,5,8,9,12-hexaaza-triphenylene-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile 및 hexadecafluorophthalocyaninatocopper의 혼합물로 이루어지는 유기 발광 소자
    Figure 112016007944106-pat00015

    Hexadecafluorophthalocyaninatocopper의 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
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  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 정공 주입층은 상기 제 1 전극과 접촉하는 유기 발광 소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 정공 주입층과 접촉하는 제 1 전극 부위가 산화되지 않은(oxide free) 유기 발광 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기층의 두께가 800 Å 내지 1500 Å인 유기 발광 소자.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극이 양극(positive electrode)이고, 상기 제 2 전극이 음극(negative electrode)인 유기 발광 소자.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극의 두께는 200Å 내지 5000Å인 유기 발광 소자.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104051632A (zh) * 2013-03-11 2014-09-17 海洋王照明科技股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法
JP6128020B2 (ja) * 2013-04-10 2017-05-17 ソニー株式会社 電子デバイス及び固体撮像装置、並びに、電子デバイスにおける電極形成方法
CN106575709B (zh) * 2014-07-23 2020-01-07 日产化学工业株式会社 电荷传输性材料
KR101733151B1 (ko) 2014-08-21 2017-05-08 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치
KR102430339B1 (ko) * 2014-11-27 2022-08-08 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009514243A (ja) * 2005-11-01 2009-04-02 エルジー・ケム・リミテッド 有機電子素子
JP2009205990A (ja) 2008-02-28 2009-09-10 Japan Science & Technology Agency ホール注入電極と該電極を用いた有機ｅｌ素子
JP2009283787A (ja) * 2008-05-23 2009-12-03 Rohm Co Ltd 有機ｅｌ素子

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5714838A (en) 1996-09-20 1998-02-03 International Business Machines Corporation Optically transparent diffusion barrier and top electrode in organic light emitting diode structures
US6278236B1 (en) * 1999-09-02 2001-08-21 Eastman Kodak Company Organic electroluminescent devices with electron-injecting layer having aluminum and alkali halide
KR100377321B1 (ko) 1999-12-31 2003-03-26 주식회사 엘지화학 피-형 반도체 성질을 갖는 유기 화합물을 포함하는 전기소자
US7560175B2 (en) * 1999-12-31 2009-07-14 Lg Chem, Ltd. Electroluminescent devices with low work function anode
KR100477746B1 (ko) 2002-06-22 2005-03-18 삼성에스디아이 주식회사 다층 구조의 애노드를 채용한 유기 전계 발광 소자
US20060014044A1 (en) 2004-07-14 2006-01-19 Au Optronics Corporation Organic light-emitting display with multiple light-emitting modules
KR20060012120A (ko) 2004-08-02 2006-02-07 최명운 전기 쌍극자 효과를 주는 무기물 층이 삽입된 유기 발광소자
WO2006104256A1 (ja) 2005-03-31 2006-10-05 Pioneer Corporation 有機ｅｌ素子及びその製造方法
US20060240280A1 (en) 2005-04-21 2006-10-26 Eastman Kodak Company OLED anode modification layer
US7687986B2 (en) * 2005-05-27 2010-03-30 Fujifilm Corporation Organic EL device having hole-injection layer doped with metallic oxide
TWI280269B (en) 2005-07-15 2007-05-01 Grace Semiconductor Mfg Corp Organic light-emitting material and light-emitting device
US20090015150A1 (en) * 2005-07-15 2009-01-15 Lg Chem, Ltd. Organic light emitting device and method for manufacturing the same
CN1988207A (zh) 2005-12-23 2007-06-27 上海广电电子股份有限公司 一种有机发光器件金属阳极的处理方法
KR100741104B1 (ko) 2005-12-30 2007-07-20 삼성에스디아이 주식회사 유기 발광 소자
TWI277367B (en) * 2006-03-03 2007-03-21 Au Optronics Corp Hole injection structure of organic electroluminescence device and method for manufacturing the same
KR100787461B1 (ko) 2006-11-10 2007-12-26 삼성에스디아이 주식회사 다층 구조의 애노드를 채용한 유기 발광 디스플레이 장치
WO2008075615A1 (en) * 2006-12-21 2008-06-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element and light-emitting device
WO2008149828A1 (en) * 2007-06-05 2008-12-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organometallic complex, and light-emitting materia light-emitting element, light-emitting device and electronic device
CN100521847C (zh) 2007-07-19 2009-07-29 中国科学院长春应用化学研究所 顶发射结构彩色有机电致发光器件及其制备方法
JP2009087782A (ja) 2007-09-28 2009-04-23 Dainippon Printing Co Ltd エレクトロルミネッセンス素子の製造方法
US20090091242A1 (en) * 2007-10-05 2009-04-09 Liang-Sheng Liao Hole-injecting layer in oleds
KR101003267B1 (ko) * 2008-01-18 2010-12-21 주식회사 엘지화학 유기발광소자 및 이의 제조 방법
CN101222027B (zh) 2008-01-29 2010-09-08 清华大学 一种有机发光器件及其制备方法
US20090191427A1 (en) 2008-01-30 2009-07-30 Liang-Sheng Liao Phosphorescent oled having double hole-blocking layers
KR100922760B1 (ko) * 2008-03-03 2009-10-21 삼성모바일디스플레이주식회사 유기 발광 소자
JP2009277791A (ja) 2008-05-13 2009-11-26 Fuji Electric Holdings Co Ltd 有機ｅｌ素子
TWI490215B (zh) 2008-05-16 2015-07-01 Semiconductor Energy Lab 有機化合物，苯並唑衍生物，以及使用苯並唑衍生物之發光元件，發光裝置，和電子裝置
KR100975867B1 (ko) * 2008-06-19 2010-08-13 삼성모바일디스플레이주식회사 유기 발광 표시장치
CN101383400A (zh) 2008-10-07 2009-03-11 中国科学院长春应用化学研究所 用高电导率空穴传输材料作为空穴传输层的有机电致发光器件
CN101447555B (zh) 2008-12-29 2012-01-25 中国科学院长春应用化学研究所 基于有机半导体异质结电荷产生层作为连接层的叠层有机电致发光器件及制法
KR101007116B1 (ko) 2010-02-19 2011-01-10 엘지이노텍 주식회사 발광 장치
KR101097336B1 (ko) * 2010-02-26 2011-12-23 삼성모바일디스플레이주식회사 전면발광형 유기 발광 소자

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009514243A (ja) * 2005-11-01 2009-04-02 エルジー・ケム・リミテッド 有機電子素子
JP2009205990A (ja) 2008-02-28 2009-09-10 Japan Science & Technology Agency ホール注入電極と該電極を用いた有機ｅｌ素子
JP2009283787A (ja) * 2008-05-23 2009-12-03 Rohm Co Ltd 有機ｅｌ素子

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Publication number Publication date
KR20110108720A (ko) 2011-10-06
JP2012238613A (ja) 2012-12-06
DE102011006287A1 (de) 2012-01-05
DE102011006287B4 (de) 2017-06-08
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TW201212323A (en) 2012-03-16

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