KR102126701B1 - Light emitting device and method for manufacturing light emitting device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 소자 및 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 발광 소자는 발광 물질과 전해질로 구성된 단일 활성층의 구조 대신에 새로운 구조에 의하여, 발광 소자로서의 제반 특성뿐만 아니라 수명 및 응답 속도가 우수한 발광 소자 및 발광 소자의 제조 방법을 제공한다. 이러한 발광 소자는 조명 장치, 디스플레이 장치 등에 사용될 수 있다. The present invention relates to a light emitting device and a method for manufacturing the light emitting device. The light-emitting device of the present invention provides a method of manufacturing a light-emitting device and a light-emitting device having excellent lifespan and response speed as well as various characteristics as a light-emitting device by a new structure instead of a single active layer composed of a light-emitting material and an electrolyte. Such a light emitting element can be used in lighting devices, display devices, and the like.
Description
본 발명은 발광 소자 및 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a light emitting device and a method for manufacturing the light emitting device.
전기 화학 발광 소자는 발광 물질의 환원과 산화 반응에 의해 생성된 산화제와 환원제가 전도층 내에서 충돌해 인광을 발생시키는 자발광소자이다. 발광 소자 내 전해질은 정전기적 힘(electrostatic force)에 의해 이동하여 주입 장벽(Injection barrier)을 저감시키지만, 소자 내 발광층에 높은 이온 전도도(ion conductivity)를 가져 발광 물질의 반응이 일어나는 진정 영역(intrinsic region)이 줄어들게 된다. 이에 따라 일정 시간의 구동 후 발광이 소멸되고 전류만 흐르는 문제가 발생하게 된다. The electrochemiluminescent device is a self-luminous device that generates phosphorescence by colliding an oxidizing agent and a reducing agent generated by reduction and oxidation reaction of a light emitting material in a conductive layer. The electrolyte in the light emitting device moves by an electrostatic force to reduce the injection barrier, but it has a high ion conductivity in the light emitting layer in the device, so that an intrinsic region where the reaction of the light emitting material occurs ) Is reduced. Accordingly, after driving for a certain period of time, light emission disappears and only a current flows.
본 발명의 과제는 상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 발광 물질과 전해질로 구성된 단일 활성층의 구조 대신에 새로운 구조의 발광 소자를 통하여, 발광 소자로서의 제반 특성뿐만 아니라 수명 및 응답 속도가 우수한 발광 소자 및 발광 소자의 제조 방법을 제공한다. The object of the present invention is to solve the above problems, and instead of the structure of a single active layer composed of a light emitting material and an electrolyte, a light emitting device and light emitting device having excellent life and response speed as well as various characteristics as a light emitting device through a light emitting device having a new structure Provides a method for manufacturing a device.
본 발명은 발광 소자에 관한 것이다. 본 발명의 발광 소자는 제 1 전도층, 발광층 및 제 2 전도층을 순차로 포함할 수 있다. 상기 제 1 전도층 및 제 2 전도층 중 하나 이상은 이온성 폴리머 및 상기 이온성 폴리머에 비하여 크기가 작은 상대 이온을 포함하는 전해질층일 수 있다. 상기와 같은 전해질층은 이온성 폴리머의 전해질층으로 약칭할 수 있다.The present invention relates to a light emitting device. The light emitting device of the present invention may sequentially include a first conductive layer, a light emitting layer, and a second conductive layer. At least one of the first conductive layer and the second conductive layer may be an ionic polymer and an electrolyte layer including a counter ion having a smaller size than the ionic polymer. The electrolyte layer as described above may be abbreviated as an electrolyte layer of an ionic polymer.
본 발명의 발광 소자에 따르면, 상기 전해질층이 이온성 폴리머를 포함함으로써 공정성이 좋으며 발광 소자 내 pin 접합(p-i-n junction)을 고정시키므로 발광 물질의 반응이 일어나는 진정 영역이 그대로 유지되며 전하 수송 이동성(charge carrier mobility)을 조절하여 이온 이동을 제한할 수 있으므로 소자의 특성 및 수명을 향상시킬 수 있다. According to the light emitting device of the present invention, since the electrolyte layer contains an ionic polymer, the processability is good and the pin junction in the light emitting device is fixed, so that the calm region where the reaction of the luminescent material occurs is maintained and charge transport mobility (charge) Carrier mobility) can be controlled to limit ion mobility, thereby improving device characteristics and lifetime.
또한, 본 발명의 발광 소자에 따르면, 상기 전해질층이 이온성 폴리머에 비하여 크기가 작은 상대 이온을 포함하므로 발광 소자를 턴온(turn-on)하는 경우 상대 이온의 이동 속도를 높여 빠른 응답속도를 가질 수 있으며, pin 접합의 형성으로 기존의 발광 물질과 전해질의 단일 활성층과 같이 주입 장벽을 낮춰주는 효과를 가질 수 있다. In addition, according to the light emitting device of the present invention, since the electrolyte layer contains a counter ion having a smaller size compared to the ionic polymer, when the light emitting device is turned on, the movement speed of the counter ion is increased to have a fast response speed. It may have the effect of lowering the injection barrier, such as a single active layer of the conventional light-emitting material and electrolyte through the formation of a pin junction.
이하, 본 발명의 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the light emitting device of the present invention will be described in more detail.
하나의 예시에서, 본 발명의 발광 소자는 전기 화학 발광 소자일 수 있다. 본 명세서에서 전기 화학 발광 소자는 전기화학적으로 발광 물질이 산화/환원 반응을 일으키고 상기 반응에 의해 생성된 산화제와 환원제가 재결합하는 과정에서 빛을 생성하는 자 발광 소자를 의미할 수 있다. In one example, the light emitting device of the present invention may be an electrochemical light emitting device. In the present specification, the electrochemical light emitting device may refer to a self light emitting device in which an electrochemically emitting material generates an oxidation/reduction reaction and generates light in the process of recombination of an oxidizing agent and a reducing agent generated by the reaction.
본 명세서에서 용어 『전도층』은 전기 전도성을 갖는 층을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 용어 『전기 전도성』은 전위차가 있는 두 물체를 상기 층으로 연결하였을 때 전류가 흐르는 특성을 의미할 수 있다. 본 명세서에 용어 『전해질층』은 용매에 녹아서 이온으로 해리되어 전류를 흐르게 하는 물질을 포함하는 층을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 상기 전도층은 상기 전해질층의 상위개념일 수 있다. In this specification, the term "conductive layer" may mean a layer having electrical conductivity. In this specification, the term "electrical conductivity" may refer to a characteristic in which current flows when two objects having potential differences are connected to the layer. The term "electrolyte layer" in this specification may mean a layer containing a material that dissolves in a solvent and dissociates into ions to flow an electric current. In this specification, the conductive layer may be a higher concept of the electrolyte layer.
상기 전해질층의 이온성 폴리머는 음이온성 폴리머 또는 양이온성 폴리머일 수 있다. 상기 전해질층이 음이온성 폴리머를 포함하는 경우 양이온성 폴리머를 포함하지 않으며, 양이온성 폴리머를 포함하는 경우 음이온성 폴리머를 포함하지 않을 수 있다. 상기 전해질층이 음이온성 폴리머를 포함하는 경우 상대 이온은 양이온이며, 양이온성 폴리머를 포함하는 경우 상대 이온은 음이온이다. The ionic polymer of the electrolyte layer may be an anionic polymer or a cationic polymer. When the electrolyte layer includes an anionic polymer, the cationic polymer is not included, and when the cationic polymer is included, the anionic polymer may not be included. When the electrolyte layer contains an anionic polymer, the counter ion is a cation, and when the electrolyte layer contains a cationic polymer, the counter ion is an anion.
본 출원의 제 1 실시예에 따르면, 상기 제 1 전도층 및 제 2 전도층 중 어느 하나는 이온성 폴리머의 전해질층일 수 있고, 다른 하나는 상기 이온성 폴리머의 전해질층이 아닐 수 있다. 이 경우 상기 다른 하나의 전도층은 전도성 고분자를 포함할 수 있다. 상기 전도성 고분자는 이온성 폴리머가 아닐 수 있다. 상기 전도성 고분자로는 PEDOT(poly(ethylenedioxy)thiophene), 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리사이오펜, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌, 폴리에틸렌 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 전도성 고분자로는 PEDOT을 사용할 수 있다. 상기 PEDOT은 단독으로 사용되거나 또는 PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate)와 같이 PEDOT 이 다른 고분자 사슬에 결합된 상태로도 사용할 수 있다. 상기 PEDOT:PSS PEDOT+와 PSS-간의 강한 정전기적 상호 작용력으로 인하여 우수한 안정성을 가지므로 용액공정 및 프린팅 공정에 적합하다는 장점이 있다.According to the first embodiment of the present application, any one of the first conductive layer and the second conductive layer may be an electrolyte layer of an ionic polymer, and the other may not be an electrolyte layer of the ionic polymer. In this case, the other conductive layer may include a conductive polymer. The conductive polymer may not be an ionic polymer. As the conductive polymer, poly(ethylenedioxy)thiophene (PEDOT), polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyphenylene, polyethylene, or a mixture thereof may be used. In one example, PEDOT may be used as the conductive polymer. There is PEDOT, such as poly (styrene sulfonate) can be used as bonded to another polymer chain state in which the PEDOT:: the PEDOT is used alone, or PEDOT: PSS (poly (3,4- ethylenedioxythiophene). PEDOT and PSS + PSS -It has the advantage of being suitable for solution and printing processes because it has excellent stability due to strong electrostatic interaction between them.
본 출원의 제 2 실시예에 따르면, 상기 제 1 전도층 및 제 2 전도층은 각각 상기 이온성 폴리머의 전해질층일 수 있다. According to the second embodiment of the present application, each of the first conductive layer and the second conductive layer may be an electrolyte layer of the ionic polymer.
하나의 예시에서, 상기 제 1 전도층에 포함되는 이온성 폴리머는 양이온성 폴리머이고, 상기 제 2 전도층에 포함되는 이온성 폴리머는 음이온성 폴리머일 수 있다. In one example, the ionic polymer included in the first conductive layer is a cationic polymer, and the ionic polymer included in the second conductive layer may be an anionic polymer.
하나의 예시에서, 상기 이온성 폴리머는 양이온성 폴리에틸렌이민, 양이온성 폴리알릴아민, 양이온성 폴리디메틸디알릴암모늄, 이미다졸리움계 양이온성 폴리머, 피롤리늄계 양이온성 폴리머, 피롤리디윰계 양이온성 폴리머, 피페리디늄계 양이온성 폴리머, 암모늄계 양이온성 폴리머 및 포스포늄계 양이온성 폴리머로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 양이온성 폴리머일 수 있다. In one example, the ionic polymer is cationic polyethyleneimine, cationic polyallylamine, cationic polydimethyldiallylammonium, imidazolium-based cationic polymer, pyrrolium-based cationic polymer, pyrrolidium-based cationic It may be one or more cationic polymers selected from the group consisting of polymers, piperidinium-based cationic polymers, ammonium-based cationic polymers, and phosphonium-based cationic polymers.
하나의 예시에서, 상기 양이온성 폴리머 및 상대 이온으로 이루어지는 염은 하기 화학식 a1 내지 a9로 표시될 수 있다.In one example, the salt composed of the cationic polymer and the counter ion may be represented by the following formulas a1 to a9.
[화학식 a1][Formula a1]
[화학식 a2][Formula a2]
[화학식 a3][Formula a3]
[화학식 a4][Formula a4]
[화학식 a5][Formula a5]
[화학식 a6][Formula a6]
[화학식 a7][Formula a7]
[화학식 a8][Formula a8]
[화학식 a9][Formula a9]
상기 화학식 a1 내지 a9에서, () 표시는 반복단위를 의미하고, X-는 음이온성 상대 이온을 나타내고, R1 내지 R3는 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 20의 1가의 탄화수소기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기이다. In the above formulas a1 to a9, () represents a repeating unit, X - represents an anionic counter ion, R 1 to R 3 are independently hydrogen, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, 1 to carbon number It is an alkoxy group of 20 or an aryl group having 6 to 25 carbon atoms.
하나의 예시에서, 상기 이온성 폴리머는 음이온성 폴리스티렌설포네이트, 음이온성 폴리아닐린프로판설폰산, 음이온성 폴리 아크릴산, 설포네이트계 음이온성 폴리머, 설포네이트계 음이온성 폴리머 및 포스페이트계 음이온성 폴리머로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 음이온성 폴리머일 수 있다. In one example, the ionic polymer is a group consisting of anionic polystyrene sulfonate, anionic polyaniline propane sulfonic acid, anionic poly acrylic acid, sulfonate-based anionic polymer, sulfonate-based anionic polymer and phosphate-based anionic polymer It may be one or more anionic polymer selected from.
하나의 예시에서, 상기 음이온성 폴리머 및 상대 이온으로 이루어지는 염은 하기 화학식 b1-b5로 표시될 수 있다.In one example, the salt composed of the anionic polymer and the counter ion may be represented by the following formulas b1-b5.
[화학식 b1][Formula b1]
[화학식 b2][Formula b2]
[화학식 b3][Formula b3]
[화학식 b4][Formula b4]
[화학식 b5][Formula b5]
상기 화학식 b1 내지 b5에서, () 표시는 반복단위를 의미하고, A+는 양이온성 상대 이온을 나타낸다. In the above formulas b1 to b5, () represents a repeating unit, and A + represents a cationic counter ion.
본 명세서에서 상대 이온(counter ion)은 상기 전해질층에 포함되는 이온성 폴리머와 반대 부호의 전하를 가지는 이온을 의미할 수 있다. 상기 상대 이온은 무기 이온 또는 유기 이온일 수 있다. 상기 상대 이온은 단원자 이온 또는 다원자 이온일 수 있다. 상기 상대 이온은 이온성 폴리머가 아닐 수 있다.In the present specification, a counter ion may mean an ion having an opposite charge as an ionic polymer included in the electrolyte layer. The counter ion may be an inorganic ion or an organic ion. The counter ion may be a monoatomic ion or a polyatomic ion. The counter ion may not be an ionic polymer.
상기 상대 이온은 Li+, Na+, K+, 피리디늄 양이온, 피페리디늄 양이온, 피롤리디늄 양이온, 이미다졸륨 양이온, 테트라히드로피리미디늄 양이온, 디히드로피리미디늄 양이온, 피라졸륨 양이온, 피라졸리늄 양이온, 트라알킬암모늄 양이온, 트리알킬술포늄 양이온 및 테트라알킬포스포늄 양이온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 양이온이거나, 또는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3-, (CN)2N-, BF4 -, ClO4 -, RSO3 -, RCOO-, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-,(CF3)6P-, (CF3SO3 -)2, (CF2CF2SO3 -)2, (C2F5SO2)2N-, (CF3SO3)2N-, (CF3SO2)(CF3CO)N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3COO-, C3F7COO- 및 CF3SO3 -, C4F9SO3 -로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 음이온인 발광 소자 (상기에서, R은 탄소수 1 내지 9의 알킬기 또는 페닐기이다).The counter ions include Li + , Na + , K + , pyridinium cations, piperidinium cations, pyrrolidinium cations, imidazolium cations, tetrahydropyrimidinium cations, dihydropyrimidinium cations, pyrazolium cations, pyrazol Jolly cation, Tra alkylammonium cation, a trialkyl sulfonium cation, and tetraalkylphosphonium or at least one cation selected from the group consisting of cationic, or F -, Cl -, Br - , I -, NO3 -, ( CN) 2 N -, BF 4 -, ClO 4 -, RSO 3 -, RCOO -, PF 6 -, (CF 3) 2 PF 4 -, (CF 3) 3 PF 3 -, (CF 3) 4 PF 2 -, (CF 3) 5 PF -, (CF 3) 6 P -, (CF 3 SO 3 -) 2, (CF 2 CF 2 SO 3 -) 2, (C 2 F 5 SO 2) 2 N -, (CF 3 SO 3) 2 N -, (CF 3 SO 2) (CF 3 CO) N -, CF 3 CF 2 (CF 3) 2 CO -, (CF 3 SO 2) 2 CH -, (SF 5) 3 C -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 (CF 2) 7 SO 3 -, CF 3 COO -, C 3 F 7 COO - , and CF 3 SO 3 -, C 4 F 9 SO 3 - A light emitting device that is at least one anion selected from the group consisting of (wherein R is an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms or a phenyl group).
하나의 예시에서, 상기 이온성 폴리머 및 상대 이온은 각각 1가의 이온일 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 전도층은 전기적으로 중성을 나타낼 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 이온성 폴리머와 상대 이온은 전기적 특성에 의하여 이온 결합하여 염 형태의 화합물을 이룰 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 제 1 전도층 및 제 2 전도층은 각각 상기 이온성 폴리머와 상대 이온의 염을 용해시킨 액상전해질, 젤상전해질, 고상전해질의 형태일 수 있다. In one example, the ionic polymer and the counter ion may each be monovalent ions. The first and second conductive layers may be electrically neutral. In one example, the ionic polymer and the counter ion may be ion-bonded by electrical properties to form a salt form compound. In one example, the first conductive layer and the second conductive layer may be in the form of a liquid electrolyte, a gel electrolyte, and a solid electrolyte in which salts of the ionic polymer and the counter ion are dissolved, respectively.
하나의 예시에서, 상기 제 1 전도층 및 제 2 전도층의 두께는 각각 1nm 내지 1㎛일 수 있다. 상기 전도층은 후술하는 전극층으로부터 전자를 받아 발광층으로 이동시키는데, 상기 전도층의 전도도가 높을수록 발광층으로 전자를 이동시키는데 용이하다 상기 전도층의 두께기 지나치게 두꺼운 경우 발광층으로 전자가 이동하는 시간이 오래 걸리므로 발광 소자의 작동 시 턴온 타임이 지연될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 전도층 및 제 2 전도층의 두께는 각각 상기 범위 내인 것이 유리할 수 있고, 전도층의 두께가 얇을수록 이온 주입 장벽을 낮춰주는 역할을 하는 동시에 턴온 타임을 지연시키지 않는다는 점에서 유리할 수 있다. In one example, the thickness of the first conductive layer and the second conductive layer may be 1 nm to 1 μm, respectively. The conductive layer receives electrons from the electrode layer, which will be described later, and moves to the light emitting layer. The higher the conductivity of the conductive layer, the easier it is to move electrons to the light emitting layer. When the thickness of the conductive layer is too thick, the time for electrons to move to the light emitting layer is long. As it takes, the turn-on time may be delayed when the light-emitting element is operated. Accordingly, it may be advantageous that the thicknesses of the first conductive layer and the second conductive layer are within the above ranges, and the thinner the conductive layer, the lower the ion implantation barrier and at the same time do not delay the turn-on time. Can.
하나의 예시에서, 상기 발광층은 발광 물질을 포함할 수 있다. 상기 발광층은 전도성 고분자 또는 전해질을 포함하지 않는다. 상기 전도성 고분자 또는 전해질은 상기 제 1 전도층 및/또는 제 2 전도층에 포함되는 전도성 고분자 또는 전해질을 의미할 수 있다. 본 발명의 발광 소자는 발광 물질과 전해질을 포함하는 단일 활성층의 구조를 갖는 종래의 발광 소자와 상이하다. 본 발명의 발광 소자에 따르면, 상기 발광층의 양면에 배치된 제 1 전도층 및 제 2 전도층 중 하나 이상을 이온성 폴리머의 전해질층으로 하여 pin 접합을 형성할 수 있으므로, 상기 종래의 발광 소자의 구조에 의하지 않더라도, 주입 장벽을 낮추는 효과를 가질 수 있다. In one example, the light emitting layer may include a light emitting material. The light emitting layer does not contain a conductive polymer or electrolyte. The conductive polymer or electrolyte may mean a conductive polymer or electrolyte included in the first conductive layer and/or the second conductive layer. The light emitting device of the present invention is different from a conventional light emitting device having a structure of a single active layer comprising a light emitting material and an electrolyte. According to the light emitting device of the present invention, pin junctions can be formed by using at least one of the first conductive layer and the second conductive layer disposed on both sides of the light emitting layer as an electrolyte layer of an ionic polymer. Even if it does not depend on the structure, it can have the effect of lowering the injection barrier.
상기 발광 물질로는 발광 소자에 사용되는 공지의 발광 물질을 사용할 수 있다. 하나의 예시에서, 발광 물질로는 이온성 전이금속 착화합물, 단분자 반도체 또는 공액형 고분자 반도체 등을 사용할 수 있다. 대표적인 발광 물질로 (ppy)2Ir(bpy), Ru(bpy)3 2 +, 루브렌, 안트라센, 피렌, 9,10-디페닐안트라센, poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)- 1,4-phenylenevinylene] (MEH-PPV) 등을 예시할 수 있다. As the light emitting material, a known light emitting material used in a light emitting device can be used. In one example, as the light emitting material, an ionic transition metal complex compound, a single-molecule semiconductor, or a conjugated polymer semiconductor may be used. Typical luminescent materials (ppy) 2 Ir(bpy), Ru(bpy) 3 2 + , rubrene, anthracene, pyrene, 9,10-diphenylanthracene, poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)- 1,4-phenylenevinylene] (MEH-PPV) and the like.
하나의 예시에서, 상기 발광층은 상기 제 1 전도층과 직접 접하며, 상기 제 2 전도층과 직접 접하고 있을 수 있다. 본 명세서에서 직접 접하고 있다는 것은 그 사이에 점착제층 또는 접착제층 등의 중간층의 존재 없이 서로 적층되어 있음을 의미할 수 있다In one example, the light emitting layer may be in direct contact with the first conductive layer, and may be in direct contact with the second conductive layer. Direct contact with the present specification may mean that they are laminated to each other without the presence of an intermediate layer such as an adhesive layer or an adhesive layer therebetween.
하나의 예시에서, 상기 발광 소자는 제 1 전극층 및 제 2 전극층을 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 제 1 전극층, 제 1 전도층, 발광층, 제 2 전도층 및 제 2 전극층이 순차로 배치될 수 있다. In one example, the light emitting device may further include a first electrode layer and a second electrode layer. In this case, the first electrode layer, the first conductive layer, the light emitting layer, the second conductive layer, and the second electrode layer may be sequentially disposed.
하나의 예시에서, 상기 제 1 전극층은 양극(Anode)이고 제 2 전극층은 음극(Cathode)일 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 전도층이 상기 이온성 폴리머의 전해질층인 경우 양이온성 폴리머를 포함하며, 상기 제 2 전도층이 상기 이온성 폴리머의 전해질층인 경우 음이온성 폴리머를 포함할 수 있다. In one example, the first electrode layer may be an anode and the second electrode layer may be a cathode. In this case, a cationic polymer may be included when the first conductive layer is an electrolyte layer of the ionic polymer, and an anionic polymer may be included when the second conductive layer is an electrolyte layer of the ionic polymer.
상기 제 1 전극층 및 제 2 전극층으로는 각각 전극층으로 사용되는 공지의 전도성 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 전극층 및 제 2 전극층은 각각 투명 또는 불투명 전극층일 수 있다. 상기 제 1 전극층 및 제 2 전극층은 각각 금속, 전도성 산화물, 전도성 고분자 등의 전도성 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극층 및 제 2 전극층은 각각 상기 전도성 물질 중 2 이상의 물질이 적층된 구조로 형성될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 전도성 산화물로는 ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluor doped Tin Oxide), AZO(Aluminium doped Zinc Oxide), GZO(Galium doped Zinc Oxide), ATO(Antimony doped Tin Oxide), IZO(Indium doped Zinc Oxide), NTO(Niobium doped Titanium Oxide), ZnO, 또는 CTO 등을 사용할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 양극으로는 전도성 산화물을 사용할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 음극으로 금속 전극을 사용하는 경우, Al, Ag, Au 등의 금속 전극이 사용될 수 있다. The first electrode layer and the second electrode layer may each include a known conductive material used as an electrode layer. The first electrode layer and the second electrode layer may be transparent or opaque electrode layers, respectively. The first electrode layer and the second electrode layer may each include a conductive material such as a metal, a conductive oxide, and a conductive polymer. Each of the first electrode layer and the second electrode layer may be formed in a structure in which two or more of the conductive materials are stacked. In one example, the conductive oxides include Indium Tin Oxide (ITO), Fluor doped Tin Oxide (FTO), Aluminum doped Zinc Oxide (AZO), Gallium doped Zinc Oxide (GZO), Antimony doped Tin Oxide (ATO), IZO (Indium doped Zinc Oxide), NTO (Niobium doped Titanium Oxide), ZnO, or CTO may be used. In one example, a conductive oxide may be used as the anode. In one example, when a metal electrode is used as the cathode, a metal electrode such as Al, Ag, or Au can be used.
하나의 예시에서, 상기 제 1 전극층 및 제 2 전극층은 각각 전극의 비표면적을 증대시킴으로써 전극 표면에서의 전하 전달 및 반응의 극대화를 꾀함으로써 발광 효율을 개선하기 위하여 나노 구조물의 형태로 제작될 수도 있다. In one example, the first electrode layer and the second electrode layer may be manufactured in the form of nanostructures to improve luminous efficiency by increasing the specific surface area of each electrode to maximize charge transfer and reaction at the electrode surface. .
도 1 및 도 2는 각각 본 출원의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 발광 소자를 예시적으로 나타낸다. 1 and 2 exemplarily show light emitting devices according to first and second embodiments of the present application, respectively.
도 1은 제 1 전극층(10), 전도성 고분자(201)를 포함하는 제 1 전도층(20), 발광 물질(301)을 포함하는 발광층(30), 이온성 폴리머의 전해질층인 제 2 전도층(40) 및 제 2 전극층(50)을 순차로 포함하는 발광 소자를 예시적으로 나타낸다. 1 is a
도 2는 제 1 전극층(10), 이온성 폴리머의 전해질층인 제 1 전도층(20), 발광 물질(301)을 포함하는 발광층(30), 이온성 폴리머의 전해질층인 제 2 전도층(40) 및 제 2 전극층(50)을 순차로 포함하는 발광 소자를 예시적으로 나타낸다. FIG. 2 shows a
도 1 및 도 2는 제 1 전극층(10)이 양극이고 제 2 전극층(50)이 음극인 경우를 예시적으로 나타낸다. 또한, 전해질 층에서 (-) 표시는 음이온성 폴리머 또는 상대 이온으로서의 음이온을 나타내고, (+) 표시는 양이온성 폴리머 또는 상대 이온으로서의 양이온을 나타낸다. 또한, (-) 표시 및 (+) 표시의 크기는 각각 음이온 및 양이온의 크기를 나타낸다. 1 and 2 exemplarily show a case in which the
본 발명은 상기 발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 발광 소자의 제조 방법은 제 1 전도층 상에 발광층을 형성하는 단계 및 상기 발광층 상에 제 2 전도층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제조 방법에 따르면, 상기 제 1 전도층 및 제 2 전도층 중 하나 이상은 이온성 폴리머 및 상기 이온성 폴리머에 비하여 크기가 작은 상대 이온을 포함하는 전해질층이 되도록 형성될 수 있다. 상기 제 1 전도층, 제 2 전도층 및 발광층에 대한 구체적인 사항은 상기 발광 소자의 항목에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. The present invention relates to a method for manufacturing the light emitting device. The method of manufacturing the light emitting device may include forming a light emitting layer on the first conductive layer and forming a second conductive layer on the light emitting layer. According to the above manufacturing method, at least one of the first conductive layer and the second conductive layer may be formed to be an ionic polymer and an electrolyte layer containing a counter ion having a smaller size than the ionic polymer. Details of the first conductive layer, the second conductive layer, and the light emitting layer may be the same as described in the items of the light emitting device.
상기 제조 방법은 상기 발광층 형성 단계 전에, 상기 제 1 전도층을 제 1 전극층 상에 형성하는 단계 및 상기 제 2 전도층 형성 단계 후에, 상기 제 2 전도층 상에 제 2 전극층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 전극층 및 제 2 전극층에 대한 구체적인 사항은 상기 발광 소자의 항목에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.The manufacturing method further comprises forming the first conductive layer on the first electrode layer before forming the light emitting layer, and forming the second electrode layer on the second conductive layer after forming the second conductive layer. It can contain. Details of the first electrode layer and the second electrode layer may be the same as those described in the items of the light emitting device.
하나의 예시에서, 상기 제 1 전도층, 발광층 및 제 2 전도층은 각각 용액 공정에 의해 형성될 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면 상기 제 1 전도층, 발광층 및 제 2 전도층은 각각 용액 상태로 스핀 코팅에 의해 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In one example, the first conductive layer, the light emitting layer and the second conductive layer may be formed by a solution process, respectively. According to an embodiment of the present application, the first conductive layer, the light emitting layer, and the second conductive layer may be formed by spin coating in a solution state, respectively, but are not limited thereto.
하나의 예시에서, 상기 제 1 전극층 제 2 전극층은 각각 증착 공정에 의해 형성될 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면, 상기 제 2 전극층은 상기 제 2 전도층 상에 음극 물질을 전자 빔(e-beam) 또는 열 증착(thermal evaporator)을 이용하여 증착될 수 있다. 상기 제 1 전극층은 플라스틱 기판 또는 유리 기판 상에 양극 물질을 증착함으로써 준비할 수 있다. 상기 제 1 전극층은 패턴화된 전극층일 수 있다. 상기 제조 방법은 필요에 따라 상기 제 2 전극층을 형성한 후에 소자의 안전성을 위하여 봉지 글라스(encap glass)를 이용하여 봉지(encap)하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. In one example, the first electrode layer and the second electrode layer may each be formed by a deposition process. According to an embodiment of the present application, the second electrode layer may be deposited on the second conductive layer by using an electron beam (e-beam) or a thermal evaporator (cathode material). The first electrode layer may be prepared by depositing an anode material on a plastic substrate or a glass substrate. The first electrode layer may be a patterned electrode layer. The manufacturing method may further include a process of encapsulating the device by using encap glass for the safety of the device after forming the second electrode layer, if necessary.
상기 방법으로 제조된 본 발명의 발광 소자는 발광 소자로서의 제반 특성이 우수할 뿐만 아니라 수명 및 응답속도도 우수하다. 이러한 발광 소자는 조명 장치, 디스플레이 장치 등에 사용될 수 있다. 상기 조명 장치 내지 디스플레이 장치를 구성하는 방식은 특별히 제한되지 않고, 상기 발광 소자가 사용되는 한 통상적인 방식이 적용될 수 있다. The light emitting device of the present invention manufactured by the above method has excellent characteristics as a light emitting device, as well as excellent life and response speed. Such a light emitting element can be used in lighting devices, display devices, and the like. The method of configuring the lighting device or the display device is not particularly limited, and a conventional method may be applied as long as the light emitting element is used.
본 발명의 발광 소자는 제반 특성, 수명 및 응답속도가 우수하다. 본 발명의 발광 소자는 조명 장치, 디스플레이 장치 등에 사용될 수 있다. The light emitting device of the present invention has excellent characteristics, lifespan and response speed. The light emitting device of the present invention can be used in lighting devices, display devices, and the like.
도 1은 실시예 1의 발광 소자의 구조를 예시적으로 나타낸다.
도 2는 실시예 2의 발광 소자의 구조를 예시적으로 나타낸다.
도 3은 비교예 1의 발광 소자의 구조를 예시적으로 나타낸다.
도 4는 비교예 2의 발광 소자의 구조를 예시적으로 나타낸다.1 exemplarily shows the structure of the light emitting device of Example 1.
2 exemplarily shows the structure of the light emitting device of Example 2.
3 exemplarily shows the structure of the light emitting device of Comparative Example 1.
4 exemplarily shows the structure of the light emitting device of Comparative Example 2.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present application will be described in detail through examples, but the scope of the present application is not limited by the following examples.
실시예Example 1 One
패턴된 ITO기판에 4wt% PEDOT: PSS를 스핀 코팅하여 약 40nm의 두께를 가지도록 형성한 후 아세토니트릴에 발광물질인 (ppy)2Ir(bpy)을 녹여 스핀 코팅하여 발광층을 형성하였다. 그 후 poly(sodium-p-styrenesulfonate) 용액을 이용하여 음이온 폴리머 전해질층을 형성하였다. 각각의 층을 적층한 후 음이온 폴리머 전해질층 위에 전자 빔(e-beam)이나 열 증착(thermal evaporator)을 이용하여 Al을 전극으로 증착하였다. 제조된 소자의 안정성을 위해서 봉지 글라스로 봉지하여 도 1의 구조의 발광 소자를 제조하였다.4 wt% PEDOT: PSS was spin-coated on the patterned ITO substrate to have a thickness of about 40 nm, and then, a light-emitting layer (ppy) 2 Ir (bpy) was dissolved in acetonitrile and spin-coated to form a light-emitting layer. Then, an anionic polymer electrolyte layer was formed using a poly(sodium-p-styrenesulfonate) solution. After stacking each layer, Al was deposited as an electrode on the anionic polymer electrolyte layer using an electron beam (e-beam) or thermal evaporator (thermal evaporator). For the stability of the manufactured device, it was sealed with a sealing glass to prepare a light emitting device having the structure of FIG. 1.
실시예Example 2. 2.
패턴된 ITO기판에 폴리머 형태의 poly[1-{2-(Methylacryloyloxy)ethyl}-3-methyl imidazolium bis(trifluoromethyl-sulfonyl)imide]를 용액형태로 스핀 코팅하여 양이온 폴리머 전해질층을 형성한 후 아세토니트릴에 발광 물질인 (ppy)2Ir(bpy)을 녹여 스핀 코팅하여 발광층을 형성하였다. 그 후 poly(sodium-p-styrenesulfonate)용액을 이용하여 음이온 폴리머 전해질층을 형성하였다. 각각의 층을 적층한 후 음이온 폴리머 전해질층 위에 전자 빔(e-beam)이나 열 증착(thermal evaporator)을 이용하여 Al을 전극으로 증착하였다. 제조된 소자의 안정성을 위해서 봉지 글라스로 봉지하여 도 2의 구조의 발광 소자를 제조하였다.After forming a cationic polymer electrolyte layer by spin-coating poly[1-{2-(Methylacryloyloxy)ethyl}-3-methyl imidazolium bis(trifluoromethyl-sulfonyl)imide] in a polymer form on a patterned ITO substrate, acetonitrile was formed. The light-emitting material (ppy) 2 Ir(bpy) was melted and spin-coated to form a light-emitting layer. Then, an anionic polymer electrolyte layer was formed using a poly(sodium-p-styrenesulfonate) solution. After stacking each layer, Al was deposited as an electrode on the anionic polymer electrolyte layer using an electron beam (e-beam) or thermal evaporator (thermal evaporator). For the stability of the manufactured device, it was sealed with a sealing glass to prepare a light emitting device having the structure of FIG. 2.
실시예Example 3 3
패턴된 ITO기판에 폴리머 형태의 poly[1-{2-(Methylacryloyloxy)ethyl}-trimethyl ammonium bis(trifluoromethyl-sulfonyl)imide]를 용액형태로 스핀 코팅하여 양이온 폴리머 전해질층을 형성한 후 아세토니트릴에 발광 물질인 (ppy)2Ir(bpy)을 녹여 스핀 코팅하여 발광층을 형성하였다. 그 후 poly(sodium-p-styrenesulfonate)용액을 이용하여 음이온 폴리머 전해질층을 형성하였다. 각각의 층을 적층한 후 음이온 폴리머 전해질층 위에 전자 빔(e-beam)이나 열 증착(thermal evaporator)을 이용하여 Al을 전극으로 증착하였다. 제조된 소자의 안정성을 위해서 봉지 글라스로 봉지하여 도 2의 구조의 발광 소자를 제조하였다.After forming a cationic polymer electrolyte layer by spin-coating a poly[1-{2-(Methylacryloyloxy)ethyl}-trimethyl ammonium bis(trifluoromethyl-sulfonyl)imide] in the form of a polymer on a patterned ITO substrate, it emits light in acetonitrile. The material (ppy) 2 Ir (bpy) was dissolved and spin-coated to form a light emitting layer. Then, an anionic polymer electrolyte layer was formed using a poly(sodium-p-styrenesulfonate) solution. After stacking each layer, Al was deposited as an electrode on the anionic polymer electrolyte layer using an electron beam (e-beam) or thermal evaporator (thermal evaporator). For the stability of the manufactured device, it was sealed with a sealing glass to prepare a light emitting device having the structure of FIG. 2.
실시예Example 4 4
패턴된 ITO기판에 폴리머 형태의 poly[1-{2-(Methylacryloyloxy)ethyl}-3-methyl imidazolium bromide]를 용액형태로 스핀 코팅하여 양이온 폴리머 전해질층을 형성한 후 아세토니트릴에 발광 물질인 (ppy)2Ir(bpy)을 녹여 스핀 코팅하여 발광층을 형성하였다. 그 후 poly(sodium-p-styrenesulfonate)용액을 이용하여 음이온 폴리머 전해질층을 형성하였다. 각각의 층을 적층한 후 음이온 폴리머 전해질층 위에 전자 빔(e-beam)이나 열 증착(thermal evaporator)을 이용하여 Al을 전극으로 증착하였다. 제조된 소자의 안정성을 위해서 봉지 글라스로 봉지하여 도 2의 구조의 발광 소자를 제조하였다.After forming a cationic polymer electrolyte layer by spin-coating poly[1-{2-(Methylacryloyloxy)ethyl}-3-methyl imidazolium bromide] in the form of a polymer on a patterned ITO substrate, after forming a cationic polymer electrolyte layer, the light emitting material (ppy ) 2 Ir(bpy) was melted and spin-coated to form a light emitting layer. Then, an anionic polymer electrolyte layer was formed using a poly(sodium-p-styrenesulfonate) solution. After stacking each layer, Al was deposited as an electrode on the anionic polymer electrolyte layer using an electron beam (e-beam) or thermal evaporator (thermal evaporator). For the stability of the manufactured device, it was sealed with a sealing glass to prepare a light emitting device having the structure of FIG. 2.
실시예Example 5 5
패턴된 ITO기판에 폴리머 형태의 poly[1-{2-(Methylacryloyloxy)ethyl}-trimethyl ammonium chloride]를 용액형태로 스핀 코팅하여 양이온 폴리머 전해질층을 형성한 후 아세토니트릴에 발광 물질인 (ppy)2Ir(bpy)을 녹여 스핀 코팅하여 발광층을 형성하였다. 그 후 poly(sodium-p-styrenesulfonate)용액을 이용하여 음이온 폴리머 전해질층을 형성하였다. 각각의 층을 적층한 후 음이온 폴리머 전해질층 위에 전자 빔(e-beam)이나 열 증착(thermal evaporator)을 이용하여 Al을 전극으로 증착하였다. 제조된 소자의 안정성을 위해서 봉지 글라스로 봉지하여 도 2의 구조의 발광 소자를 제조하였다.After forming a cationic polymer electrolyte layer by spin-coating poly[1-{2-(Methylacryloyloxy)ethyl}-trimethyl ammonium chloride] in the form of a polymer on a patterned ITO substrate, after forming a cationic polymer electrolyte layer, it is a light emitting material (ppy) 2 in acetonitrile. Ir (bpy) was melted and spin-coated to form a light emitting layer. Then, an anionic polymer electrolyte layer was formed using a poly(sodium-p-styrenesulfonate) solution. After stacking each layer, Al was deposited as an electrode on the anionic polymer electrolyte layer using an electron beam (e-beam) or thermal evaporator (thermal evaporator). For the stability of the manufactured device, it was sealed with a sealing glass to prepare a light emitting device having the structure of FIG. 2.
비교예Comparative example 1 One
패턴된 ITO기판에, 아세토니트릴에 발광 물질인 (ppy)2Ir(bpy)을 녹인 용액을 스핀 코팅하여 발광층을 형성하였다. 그 후 발광층 상에 전자 빔(e-beam)이나 열 증착(thermal evaporator)을 이용하여 Al을 전극으로 증착하였다. 제조된 소자의 안정성을 위해서 봉지 글라스로 봉지하여 도 3의 구조의 발광 소자를 제조하였다.The patterned ITO substrate was spin-coated with a solution obtained by dissolving (ppy) 2 Ir (bpy), a light emitting material in acetonitrile, to form a light emitting layer. Thereafter, Al was deposited as an electrode on the light emitting layer using an electron beam (e-beam) or a thermal evaporator (thermal evaporator). For the stability of the manufactured device, it was sealed with a sealing glass to prepare a light emitting device having the structure of FIG. 3.
비교예Comparative example 2 2
패턴된 ITO기판 상에, 아세토니트릴에 발광 물질인 (ppy)2Ir(bpy) 및 전해질을 녹인 용액을 스핀 코팅하여 발광층을 형성하였다. 그 후 발광층 상에 전자 빔(e-beam)이나 열 증착(thermal evaporator)을 이용하여 Al을 전극으로 증착하였다. 제조된 소자의 안정성을 위해서 봉지 글라스로 봉지하여 도 4의 구조의 발광 소자를 제조하였다. 도 4에서 발광층의 (+)표시는 전해질의 양이온을, (-) 표시는 전해질의 음이온을 나타낸다. On the patterned ITO substrate, a solution in which acetonitrile was dissolved in (ppy) 2 Ir (bpy) and an electrolyte was spin-coated to form a light-emitting layer. Thereafter, Al was deposited as an electrode on the light emitting layer using an electron beam (e-beam) or a thermal evaporator (thermal evaporator). For the stability of the manufactured device, it was sealed with a sealing glass to prepare a light emitting device having the structure of FIG. 4. In FIG. 4, the (+) symbol of the light emitting layer represents the cation of the electrolyte, and the (-) symbol represents the anion of the electrolyte.
평가예Evaluation example 1. 응답 속도 및 구동 특성 평가 1. Evaluation of response speed and driving characteristics
수명 장비를 통한 photo current 측정 및 I-V-L 측정으로 소자의 응답속도와 구동특성을 확인한 결과, 실시예 1 내지 5가 비교예 1 내지 2에 비하여 상기 특성이 우수함을 확인할 수 있다. As a result of confirming the response speed and driving characteristics of the device by measuring photo current and measuring I-V-L through life-span equipment, it can be seen that Examples 1 to 5 are superior to those of Comparative Examples 1 to 2.
10: 제 1 전극층, 20: 제 1 전도층, 201: 전도성 고분자, 30: 발광층, 301: 발광 물질, 40: 제 2 전극층, 50: 제 2 전극층10: first electrode layer, 20: first conductive layer, 201: conductive polymer, 30: light emitting layer, 301: light emitting material, 40: second electrode layer, 50: second electrode layer
Claims (17)
상기 제 1 전도층 및 제 2 전도층 중 하나 이상은 이온성 폴리머 및 상기 이온성 폴리머에 비하여 크기가 작고 이온성 폴리머가 아닌 상대 이온을 포함하는 전해질층이며,
상기 발광층은 발광 물질을 포함하고 전해질을 포함하지 않는 발광 소자.The first conductive layer, the light emitting layer and the second conductive layer are sequentially included,
At least one of the first conductive layer and the second conductive layer is an ionic polymer and an electrolyte layer that is smaller in size than the ionic polymer and contains counter ions, not an ionic polymer,
The light emitting layer is a light emitting device containing a light emitting material and no electrolyte.
17. The method of claim 16, Before forming the light emitting layer, after forming the first conductive layer on the first electrode layer and forming the second conductive layer, forming a second electrode layer on the second conductive layer Method of manufacturing a light emitting device further comprising the step of.
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