KR102344669B1 - 유기 발광 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자는 서로 마주하여 배치된 제1 전극과 제2 전극, 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 발광 유닛을 포함하고, 발광 유닛은 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역, 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층, 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역 및 정공 수송 영역과 발광층 사이에 배치되며, 그래핀을 포함하는 적어도 하나의 배향 유도층을 포함하여 발광층의 수평 방향으로의 배향율을 보다 증가시켜 발광 효율을 개선할 수 있다.

Description

유기 발광 소자 및 그 제조 방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE AND FABRICATION METHOD OF THE SAME}
본 발명은 발광 효율이 개선된 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 제조 방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 발광층에서의 분자들의 수평 배향율을 향상시켜 발광 효율을 개선한 유기 발광 소자 및 그 제조 방법에 대한 것이다.
일반적으로 유기 발광 소자는 하부 전극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 및 상부 전극으로 구성된다. 유기 발광 소자에서 마주하여 배치되는 하부 전극과 상부 전극 사이에 전압이 인가되면 정공과 전자는 하부 전극 및 상부 전극으로부터 발광층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자는 발광층에서 재결합하여 엑시톤의 여기 상태를 형성하며, 여기 상태가 바닥 상태로 떨어지면서 빛을 방출하게 된다.
이러한 유기 발광 소자의 발광 효율을 개선하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 유기 발광 소자의 발광층으로 호스트/인광 도펀트 시스템을 적용함으로써 발광효율이 향상되어 왔다. 그러나 발광층에서 생성된 빛은 내부 전반사 (total internal reflection)로 약 30 %, 도파 모드 (guided mode)로 약 30 %, 표면 플라즈몬 폴라리톤 (surface plasmon polariton, SPP) 모드로 약 10~30 %가 각각 소실되며 실제로 소자 밖으로 빠져 나오는 외부 양자 효율은 발광층에서 발생한 광의 20~30% 수준이다.
유기 발광 소자의 외부 양자 효율은 다음 식 1로 표시된다.
[식 1]
외부 양자 효율 = 외광 효율 × 내부 양자 효율 × 전하 균형
따라서, 내부 양자 효율이 100 %이고 엑시톤을 형성할 때 전하 주입 균형 (balanced charge injection)이 완벽하다 하여도 유기 발광 소자에서 외부 양자 효율은 30%를 이론적으로 초과할 수 없다.
이러한 외부 양자 효율의 한계치를 향상시키기 위한 노력으로 최근에는 발광층을 구성하는 인광 도펀트의 전이 쌍극자 모멘트의 수평 배향율을 향상시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
최근에 초분자 (supermolecule) 호스트 및 이방성이 큰 헤테로렙틱 이리디움 착체 (heteroleptic iridium complex)에 기초한 도펀트를 합성하여 도펀트가 도핑된 호스트의 발광층에서 전이 쌍극자 모멘트의 수평 배향율을 증가 시키고 발광층 분자 배열을 수직으로 적층시키려는 노력이 진행되어왔다. 특히, 선행 특허들에서는 발광층 내의 전이 쌍극자 모멘트의 수평 배향율을 향상시키기 위해서 주로 재료의 이방성(anisotropy)을 증가시키는 연구에 집중해 왔다.
하지만, 유기 발광 소자에서 발광층을 구성하고 빛을 내는 발광층 분자의 배향 특성은 발광층 하부에 배치된 정공 수송층의 배향 특성에 영향을 받으며, 종래의 유기 발광 소자의 구조에서 사용되는 정공 수송층 재료는 무정형 배향 특성으로 인하여 정공 수송층 상에 형성된 발광층의 전이 쌍극자 모멘트의 수평 배향율을 개선하는데 한계가 있다.
발광층은 도핑 과정을 통하여 소량의 도펀트를 과량의 호스트에 고체 상태로 분산시켜 형성되고, 이러한 발광층의 도펀트에 의해 광이 방출되게 된다. 발광층을 구성하는 호스트 및 도펀트의 초기 배향은 정공 수송층의 쌍극자 모멘트의 배향 특성에 영향을 받는다. 그리고, 이후 발광층의 도펀트의 쌍극자 모멘트 배향은 호스트의 쌍극자 모멘트의 배향에 영향을 받게 된다.
다만, 선행 특허들에서는 이러한 발광층의 배향 특성이 발광층 하부의 정공 수송층 등의 배향 특성에 의존한다는 연구가 진행되고 있지 않다.
본 발명의 목적은 발광층의 전이 쌍극자 모멘트의 수평 배향율을 높여 발광 효율을 개선시킨 유기 발광 소자 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
일 실시예는 제1 전극; 상기 제1 전극과 마주하여 배치되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 제1 발광 유닛; 을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다. 상기 제1 발광 유닛은 상기 제1 전극 상에 배치된 제1 정공 수송 영역; 상기 제1 정공 수송 영역 상에 배치된 제1 발광층; 상기 제1 발광층 상에 배치된 제1 전자 수송 영역; 및 상기 제1 정공 수송 영역과 상기 제1 발광층 사이에 배치되며, 그래핀을 포함하는 적어도 하나의 제1 배향 유도층; 을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 발광층은 분자 평균 쌍극자의 경사각도가 54.7도 보다 작은 발광 분자를 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 호스트 및 상기 도펀트의 분자 평균 쌍극자의 경사각도가 54.7도 보다 작은 것일 수 있다.
상기 적어도 하나의 제1 배향 유도층은 상기 발광층에 접하는 제1 면 및 상기 제1 정공 수송 영역에 접하여 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면에서의 분자 평균 쌍극자의 경사각도는 상기 제2 면에서의 분자 평균 쌍극자의 경사각도보다 작을 수 있다.
상기 제1 정공 수송 영역은 상기 제1 전극에 인접한 제1 정공 주입층 및 상기 제1 정공 주입층 상에 배치된 제1 정공 수송층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 제1 배향 유도층은 상기 제1 정공 수송층 상에 배치된 것일 수 있다.
상기 제1 정공 수송 영역은 당류가 도핑된 정공 수송 물질을 포함하는 것일 수 있다.
상기 당류는 상기 정공 수송 물질의 중량을 기준으로 0.01 중량% 이상 100 중량% 이하로 포함되는 것일 수 있다.
상기 당류는 디-솔비톨일 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 소자는 상기 제1 발광 유닛과 상기 제2 전극 사이에 배치된 제2 발광 유닛; 및 상기 제1 발광 유닛과 상기 제2 발광 유닛 사이에 배치된 전하 생성층; 을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 제2 발광 유닛은 상기 전하 생성층에 인접하여 배치된 제2 정공 수송 영역; 상기 제2 정공 수송 영역 상에 배치된 제2 발광층; 상기 제2 발광층 상에 배치된 제2 전자 수송 영역; 및 상기 제2 정공 수송 영역과 상기 제2 발광층 사이에 배치되며, 그래핀을 포함하는 적어도 하나의제2 배향 유도층; 을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층은 분자 평균 쌍극자의 경사각도가 54.7도 보다 작은 발광 분자를 포함할 수 있다.
상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층은 서로 다른 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다.
다른 실시예는 제1 전극 및 정공 수송 영역을 포함하는 예비 유기 발광 소자를 형성하는 단계; 배향 유도층을 상기 예비 유기 발광 소자 상에 제공하는 단계; 상기 제공된 배향 유도층 상에 발광층을 형성하는 단계; 및 상기 발광층 상에 전자 수송 영역 및 제2 전극을 순차적으로 형성하는 단계; 를 포함하고, 상기 배향 유도층을 상기 예비 유기 발광 소자 상에 제공하는 단계는 그래핀을 포함하는 상기 배향 유도층을 형성하는 단계; 및 상기 형성된 배향 유도층을 상기 예비 유기 발광 소자 상에 전사하는 단계; 를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
상기 정공 수송 영역은 당류가 도핑된 정공 수송 물질을 포함하는 것일 수 있다.
상기 배향 유도층을 형성하는 단계는 금속층 상에서 그래핀을 포함하는 배향 유도층을 성장시켜 예비 배향부재를 형성하는 단계; 지지층 및 상기 지지층 상에 배치된 접착층을 포함하는 지지부재를 형성하는 단계; 상기 배향 유도층의 노출된 제1 면이 상기 접착층에 접하도록 상기 예비 배향부재를 상기 지지부재 상에 배치하는 단계; 및 상기 금속층을 제거하여 상기 지지 부재 및 상기 배향 유도층을 포함하는 배향부재를 형성하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 전사하는 단계는 상기 금속층이 제거된 상기 배향 유도층의 제2 면이 상기 정공 수송 영역에 접하도록 상기 배향부재를 배치하는 단계; 및 상기 지지부재를 제거하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 발광층은 상기 지지부재가 제거된 상기 배향 유도층의 상기 제2 면 상에 형성되는 것일 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 소자는 발광층과 정공 수송 영역 사이에 배향 유도층을 포함하여 발광층 내의 분자들의 수평 배향율을 종래의 유기 발광 소자의 발광층 보다 높임으로써 개선된 발광 효율을 가질 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 소자의 제조 방법은 정공 수송 영역과 발광층 사이에 그래핀을 포함하는 배향 유도층을 형성하는 단계를 포함하여 개선된 발광 효율을 갖는 유기 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예의 유기 발광 소자의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b를 도 1의 AA 영역을 보다 상세히 나타낸 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 배향 유도층의 일면 및 타면에 대한 NEXAFS 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 4는 발광층 내 분자들의 전이 쌍극자 모멘트의 배향 방향을 설명하는 좌표계를 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예의 유기 발광 소자의 단면도이다.
도 6은 실시예 및 비교예의 발광층의 적층되는 방향을 분석하기 위한 GIWAXS 이미지를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예 및 비교예의 발광층의 배향 방향을 분석하기 위한 NEXAFS 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예의 유기 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9 및 도 10은 일 실시예의 유기 발광 소자의 제조 방법의 일 부분을 나타낸 순서도이다.
도 10a 내지 도 10c는 배향부재를 형성하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11a 내지 도 11c는 배향부재를 형성하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12a 내지 도 12c는 유기 발광 소자의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 일 실시예의 유기 발광 소자(100)에 대한 단면도이다. 일 실시예의 유기 발광 소자(100)는 순차적으로 적층된 적층형 유기 발광 소자일 수 있다. 일 실시예의 유기 발광 소자(100)는 제1 전극(EL1), 제1 전극(EL1)과 마주하는 제2 전극(EL2), 및 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치된 제1 발광 유닛(EU1)을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 도 1의 도시를 참조하면 제1 발광 유닛(EU1)은 순차적으로 적층된 제1 정공 수송 영역(HTR1), 제1 배향 유도층(ALN1), 제1 발광층(EML1), 및 제1 전자 수송 영역(ETR1)을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에서 제1 전극(EL1)은 베이스 기판(SUB) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 베이스 기판(SUB)은 유기 기판 등이 사용될 수 있으며, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
서로 마주하고 배치되는 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)은 도전성을 갖는 것일 수 있다. 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)은 금속 합금 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 일 실시예에서 제1 전극(EL1)은 애노드(anode)일 수 있다. 또한, 제2 전극(EL2)은 캐소드(cathode)일 수 있다.
제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 또한, 제1 전극(EL1) 또는 제2 전극(EL2)은 저반사/고투과도의 특성을 갖는 것이거나, 또는 불투명의 고반사/저투과도의 특성을 갖는 것일 수 있다.
제1 전극(EL1) 또는 제2 전극(EL2)이 투과형 전극인 경우, 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다. 제1 전극(EL1) 또는 제2 전극(EL2)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함하는 것일 수 있다.
저반사/고투과도의 특성을 갖는 전극 재료로는 그래핀 (graphene), 투명 전도성 산화물, 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) : 폴리(스틸렌설포네이트)(poly(3,4-ehtylenedioxythiophene)poly(stylenesulfonate, PEDOT : PSS), 금속 메쉬 (metal grid), 금속 와이어 (metal wires) 등이 사용될 수 있다. 또한, 불투명의 고반사/저투과도의 특성을 갖는 전극 재료로는 Al과 Ag를 포함하는 금속이 사용될 수 있다.
제1 전극(EL1) 또는 제2 전극(EL2)이 그래핀으로 형성될 경우 열화학 기상 증착법 (thermal chemical vapor deposition: thermal CVD) 장비로 제작된 그래핀 시트와 용액법으로 제작된 그래핀 파편(graphene flakes) 또는 그래핀 나노판 (graphene nanoplateles)이 단수 내지 복수로 구성될 수 있다. 또한, 제1 전극(EL1) 또는 제2 전극(EL2)은 그래핀이 일부 함유된 복합체로 형성될 수도 있다.
전극 재료로 사용된 투명 전도성 산화물은 아연산화물 (zinc oxide: ZnO), 인듐산화물 (indium oxide, In2O3), 및 주석산화물 (tin oxide, SnO2)가 이성분계 또는 삼성분계가 혼합된 복합산화물 일 수 있다. 또한 이들 이성분계 또는 삼성분계 복합체 속에 알루미늄 및 갈륨(Ga)과 같은 금속이 일부 도핑되어 형성된 복합체 일 수도 있다.
제1 전극(EL1) 또는 제2 전극(EL2)은 상술한 재료들을 이용하여 하나의 층, 또는 복수의 층 구조를 갖는 것일 수 있다. 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)의 재료의 선택에 따라 일 실시예의 유기 발광 소자(100)는 전면 또는 후면으로 발광하는 단면 발광 소자이거나, 전면 및 후면 모두로 발광하는 양면 발광 소자일 수 있다. 예를 들어, 유기 발광 소자(100)가 전면 발광형일 경우, 제1 전극(EL1)은 반사형 전극이고, 제2 전극(EL2)은 투과형 전극 또는 반투과형 전극일 수 있으며, 유기 발광 소자(100)가 배면 발광형일 경우, 제1 전극(EL1)은 투과형 전극 또는 반투과형 전극이고, 제2 전극(EL2)은 반사형 전극일 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 소자(100)에서 제1 정공 수송 영역(HTR1)은 제1 전극(EL1) 상에 제공된다. 제1 정공 수송 영역(HTR1)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 제1 정공 수송 영역(HTR1)은 제1 전극(EL1) 상에 순차적으로 배치된 제1 정공 주입층(HIL1) 및 제1 정공 수송층(HTL1)을 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예에서 제1 정공 주입층(HIL1) 및 제1 정공 수송층(HTL1)은 공지의 정공 주입 재료 및 정공 수송 재료가 각각 사용될 수 있다.
예를 들어, 트리페닐아민 (triphenylamine)에 기초한 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidine, TPD), N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine, NPB), 4,4'-사이클로 헥실리덴비스[N,N-비스(4-메틸페닐)벤젠아민](4,4'-cyclohexyllidinebis[N,N-bis(4-methylphenylbenzeneamine, TAPC), TPTE, 카바졸 (carbazole)에 기초한 4,4'4,"-트리스(3-메틸페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-tris(3-methylphenylamino)triphenylamine, MTDATA), 4,4',4"-트리(N-카바조일)트리페닐아민 (4,4'4"-tri(N-carbazolyl)triphenylamine, TCTA), 스피로를 기초한 2,2',7,7'-테트라키스(N,N-디페닐아민)-9,9'-스피로비플루오렌 (2,2',7,7'-tetrakis(N,N-diphenylamine)-9,9'-spirobifluorene, spiro-TAD), 2,2',7,7'-테트라키스(N,N'-디-m-메틸페닐마민)-9,9'-스피로비플루오렌 (2,2',7,7'-tetrakis(N,N'-di-m-methylphenylamine)-9,9'-spirobifluorene, spiro-m-TTB), 폴리(9-비닐카바졸)(poly(9-vinylcarbazole, PVK), 또는 폴리아릴아민 유도체 (polyarylamine derivatives) 등 중 적어도 하나가 제1 정공 수송 영역(HTR1)의 재료로 사용될 수 있다. 구체적으로, 상술한 재료 중 어느 하나 또는 복수 개의 재료가 제1 정공 수송층(HTL1)의 정공 수송 재료로 사용될 수 있다.
일 실시예에서 제1 정공 수송 영역(HTR1)은 당류가 도핑된 정공 수송 물질을 포함하여 형성되는 것일 수 있다. 즉, 당류는 상술한 정공 수송 물질에 도핑되어 제1 정공 수송 영역(HTR1)의 재료로 사용될 수 있다. 제1 정공 수송 영역(HTR1)에 도핑된 당류는 단당류, 이당류, 또는 다당류 일 수 있다.
당류가 도핑된 정공 수송 물질을 포함하는 제1 정공 수송 영역(HTR1)은 표면 성질이 개질되어 제1 정공 수송 영역(HTR1)과, 제1 정공 수송 영역(HTR1) 상에 배치된 제1 배향 유도층(ALN1) 간의 접착력을 개선시킬 수 있다. 당류가 도핑된 제1 정공 수송 영역(HTR1)은 접착력 강화된 층일 수 있다. 즉, 일 실시예에서 제1 정공 수송 영역(HTR1)은 접착력 강화된 정공 수송 영역일 수 있으며, 제1 정공 수송층(HTL1)은 접착력 강화된 정공 수송층일 수 있다. 당류는 정공 수송 물질의 전체 중량 100을 기준으로 0.01 중량% 이상 100 중량% 이하로 포함될 수 있다.
일 실시예에서 당류는 디-솔비톨(D-sorbitol)일 수 있다. 예를 들어, 제1 정공 수송 영역(HTR1)은 디-솔비톨이 도핑된 1,1-비스[(디-4-트릴아미노)페닐]시클로헥산(TAPC)을 포함하여 형성되는 것일 수 있다. 구체적으로, 제1 정공 수송층(HTL1)은 디-솔비톨이 도핑된 1,1-비스[(디-4-트릴아미노)페닐]시클로헥산(TAPC)을 포함하여 형성되는 것일 수 있다. 이때, 제1 정공 주입층(HIL1)은 공지의 정공 주입 재료를 사용하여 형성될 수 있다.
일 실시예에서 제1 정공 수송 영역(HTR1)은 당류가 도핑된 접착력 강화층으로써 제1 배향 유도층(ALN1)의 전사를 용이하게 할 수 있다. 당류가 도핑된 제1 정공 수송 영역(HTR1)은 제1 배향 유도층(ALN1)에 대한 접착력이 개선되어 제1 배향 유도층(ALN1)이 제1 정공 수송 영역(HTR1)과의 계면에서 공기의 유입 없이 치밀하게 전사되도록 할 수 있다. 이에 따라, 제1 정공 수송 영역(HTR1)에서 유입된 정공이 제1 배향 유도층(ALN1)을 지나 제1 발광층(EML1)으로 용이하게 이동될 수 있다.일 실시예의 유기 발광 소자(100)는 제1 정공 수송 영역(HTR1) 상에 배치되고, 그래핀(graphene)을 포함하는 적어도 하나의 제1 배향 유도층(ALN1)을 포함하는 것일 수 있다.
제1 배향 유도층(ALN1)은 그래핀 시트(graphene sheet), 그래핀 플레이크(graphene flake), 또는 그래핀 나노판 (graphene platelets) 등을 포함하는 것일 수 있다. 그래핀은 포함하는 제1 배향 유도층(ALN1)은 열화학 기상 증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition:Thermal CVD)또는 용액법으로 제조되는 것일 수 있으나, 제조 방법이 제시된 것에 한정되는 것은 아니다.
제1 배향 유도층(ALN1)은 상대적으로 수평 방향으로의 배열이 우세한 그래핀을 포함하도록 형성되어 제1 배향 유도층(ALN1) 상에 배치된 제1 발광층(EML1)의 수평 배향성을 향상시킬 수 있다. 즉, 제1 배향 유도층(ALN1)의 그래핀은 제1 발광층(EML1)의 분자 배열에 영향을 주는 것일 수 있다. 제1 배향 유도층(ALN1) 상에 배치된 제1 발광층(EML1)은 발광층 분자들이 수직으로 적층되어 배열되어 층을 구성하며, 또한 동시에 분자의 평균 쌍극자 모멘트의 배향 방향이 제1 발광층(EML1) 평면에 수평한 방향으로 우세하게 배향되게 된다.
도 2a는 도 1에 도시된 유기 발광 소자(100)에서 제1 정공 수송층(HTL1), 제1 배향 유도층(ALN1), 및 제1 발광층(EML1)에 해당하는 "AA" 부분만을 확대하여 나타낸 것이다. 또한, 도 2b는 도 2a와 달리 제1 배향 유도층(ALN1)이 복수로 구성된 경우의 "AA" 부분을 " AA' "로 예시적으로 나타낸 것이다.
제1 발광층(EML1)에 인접한 제1 배향 유도층(ALN1)의 제1 면(ALN-S1)과 제1 정공 수송층(HTL1)에 인접한 제1 배향 유도층(ALN1)의 제2 면(ALN-S2)의 표면 성질은 서로 상이한 것일 수 있다. 제1 배향 유도층(ALN1)에서 제1 면(ALN-S1)은 후술하는 배향 유도층 제조 방법에서 설명하는 전면 그래핀이고, 제2 면(ALN-S2)은 후면 그래핀에 해당하는 부분일 수 있다. 전면 그래핀인 제1 배향 유도층(ALN1)의 제1 면(ALN-S1)은 그래핀 성장 공정 중 금속층과 접하지 않는 면이며, 후면 그래핀인 제1 배향 유도층(ALN1)의 제2 면(ALN-S2)은 그래핀 성장 공정 중 금속층에 접하는 면일 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 소자(100)에서는 제1 배향 유도층(ALN1)의 제1 면(ALN-S1)인 전면 그래핀이 제1 발광층(EML1)에 접하도록 제1 배향 유도층(ALN1)을 배치하여 제1 배향 유도층(ALN1)을 포함하지 않는 종래의 유기 발광 소자의 경우에 비하여 분자 평균 쌍극자 모멘트의 수직 배향율에 대한 분자 평균 쌍극자 모멘트의 수평 배향율이 보다 커지도록 제1 발광층(EML1) 내의 분자들의 배향을 유도할 수 있다.
도 2b는 제1 배향 유도층(ALN1)이 두 개의 서브 배향 유도층(ALNa, ALNb)을 포함하는 경우를 나타낸 것이다. 다만, 도 2b는 제1 배향 유도층(ALN1)의 일 실시예를 예시적으로 나타낸 것으로, 일 실시예의 유기 발광 소자(100)에서 제1 배향 유도층(ALN1)은 3개 이상의 복수 개의 서브 배향 유도층을 포함하여 형성될 수 있다.
도 2b에서, 제1 서브 배향 유도층(ALNa)은 제1 발광층(EML1)에 인접하여 배치되고, 제2 서브 배향 유도층(ALNb)은 제1 정공 수송층(HTL1)에 인접하여 배치되는 것일 수 있다. 이때, 제1 서브 배향 유도층(ALNa)의 제1 면(ALNa-S1)이 제1 발광층(EML1)에 접하여 배치될 수 있으며, 제1 서브 배향 유도층(ALNa)의 제1 면(ALNa-S1)은 전면 그래핀일 수 있다. 또한, 제2 서브 배향 유도층(ALNb)의 제2 면(ALNb-S2)은 후면 그래핀으로 제1 정공 수송층(HTL1)에 접하도록 배치될 수 있다.
도 3은 전면 그래핀 면인 제1 배향 유도층(ALN1)의 제1 면(ALN-S1)과 후면 그래핀 면인 제1 배향 유도층(ALN1)의 제2 면(ALN-S2)에서의 NEXAFS(Near Edge X-ray Absorption Fine Structure) 스펙트럼의 분석 결과를 나타낸 것이다. 또한, 표 1은 도 3의 NEXAFS 분석 결과로부터 얻어진 제1 면(ALN-S1)과 제2 면(ALN-S2) 에서의 분자 평균 쌍극자의 경사각도를 나타낸 것이다.
구분 분자 평균 쌍극자 경사 각도(°)
샘플 1 53.8
샘플 2 24.8
표 1에서 샘플 1은 후면 그래핀인 제2 면(ALN-S2)이 외부로 노출된 시료이고, 샘플 2는 전면 그래핀인 제1 면(ALN-S1)이 외부로 노출된 시료이다. 즉, 샘플 1과 샘플 2는 각각 후면 그래핀 면과 전면 그래핀 면에서의 NEXAFS 분석 결과를 나타낸 것이다.
표 1의 결과를 참조하면, 전면 그래핀인 제1 배향 유도층(ALN1)의 제1 면(ALN-S1)에서의 분자 평균 쌍극자의 경사각도가 후면 그래핀인 제2 면(ALN-S2)에서의 분자 평균 쌍극자의 경사각도 보다 작게 나오는 것을 알 수 있으며, 이로부터 제1 면(ALN-S1)의 수평 배향율이 제2 면(ALN-S2)보다 높은 것을 알 수 있다.
참고로 완전 무정형 재료에서 NEXAFS 스펙트럼의 분자 평균 쌍극자의 경사각도는 54.7도이다. 이와 비교하여, 도 1에 도시된 일 실시예의 유기 발광 소자(100)에서 NEXAFS 스펙트럼으로 평가한 제1 발광층(EML1)의 발광 분자의 분자 평균 쌍극자의 경사 각도는 54.7도 보다 작은 것일 수 있다. 일 실시예의 유기 발광 소자(100)의 제1 발광층(EML1)의 발광 분자의 분자 평균 쌍극자의 경사각도가 54.7도 보다 작은 것으로부터 발광 분자의 수평 배향율이 개선된 것을 알 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 소자(100)의 제1 발광층(EML1)의 발광 분자는 배향 유도층을 포함하지 않는 종래의 유기 발광 소자에 비하여 수평 배향율이 더 개선된 것일 수 있다. 즉, 수평 배향율이 높은 제1 배향 유도층(ALN1) 상에 제1 발광층(EML1)을 배치함으로써 정공 수송 영역 상에 발광층을 직접 배치한 경우에 비하여 발광 분자의 평균 수평 배향율이 개선될 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 일 실시예의 유기 발광 소자(100)에서 NEXAFS 스펙트럼으로 평가한 제1 발광층(EML1)에 포함된 호스트 및 도펀트의 분자 평균 쌍극자의 경사각도는 54.7도 보다 작은 것일 수 있다. 즉, 일 실시예의 유기 발광 소자(100)의 제1 발광층(EML1)의 호스트 및 도펀트는 배향 유도층을 포함하지 않는 종래의 유기 발광 소자에 포함되는 호스트 및 도펀트에 비하여 수평 배향율이 더 개선된 것일 수 있다.
도 4는 전이 쌍극자 모멘트의 배열을 나타내는 공간 좌표계를 도시한 것이다. 도 4에서 x, y, z축은 각각 제1 방향(DR1), 제2 방향(DR2), 및 제3 방향(DR3)에 대응하는 것일 수 있다. 도 4에서 제1 방향(DR1)의 축과 제2 방향(DR2)의 축이 정의하는 평면과 나란한 면이 제1 발광층(EML1)의 평면이라고 할 때, 제1 발광층(EML1)의 분자들은 수직 방향인 z축 방향으로 쌍극자를 형성하는 수직 배향 전이 쌍극자 모멘트(Dz), 수평 방향인 x축 방향 또는 y축 방향으로 각각 쌍극자를 형성하는 수평 배향 전이 쌍극자 모멘트(Dx, Dy)를 가질 수 있다. 예를 들어, 무정형으로 배열되어 등방성을 갖는 발광층의 경우 Dx, Dy, Dz 성분의 비율이 0.33:0.33:0.33일 수 있다. 이때, 수직 배향 전이 쌍극자 모멘트(Dz 성분)를 갖는 발광층 분자는 발광층 면과 수직한 방향으로 전기장을 방출하게되어 발광층에서 생성된 빛은 발광층 및 투명전극층 내로 전파되는 도파 모드와 금속 전극과의 SPP (surface plasmon polariton) 모드로 손실 된다. 반면에 수평 배향 전이 쌍극자 모멘트(Dx 및 Dy 성분)를 갖는 발광층 분자는 발광층 면과 나란한 방향으로 전기장을 형성하고 이에 수직 방향으로 빛을 방출하므로 대부분 외부양자효율에 기여할 수 있다. 따라서, 발광층 분자의 수평 배향 전이 쌍극자 모멘트(Dx, Dy)의 비율이 수직 배향 전이 쌍극자 모멘트(Dz) 보다 높을수록 손실되는 빛을 줄여 발광층으로부터 생성된 빛을 소자 밖으로 전달하는 외부 양자 효율을 개선할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 일 실시예의 유기 발광 소자(100)에서 제1 발광층(EML1)은 제1 배향 유도층(ALN1) 상에 형성되며, 분자 평균 쌍극자 모멘트의 수직 배향율에 대한 분자 평균 쌍극자 모멘트의 수평 배향율이 배향 유도층을 포함하지 않는 종래의 유기 발광 소자와 비교하여 보다 크게 되도록 배열된 발광 분자들을 포함할 수 있다.
또한, 제1 발광층(EML1)은 호스트 및 도펀트를 포함하도록 형성되고, 배향 유도층을 포함하지 않는 종래의 유기 발광 소자와 비교하여 분자 평균 쌍극자 모멘트의 수직 배향율에 대한 분자 평균 쌍극자 모멘트의 수평 배향율이 보다 크게 되도록 배열된 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예의 제1 발광층(EML1)의 도펀트 물질의 분자 평균 쌍극자 모멘트의 수평 배향율은 배향 유도층을 포함하지 않는 종래의 유기 발광 소자보다 큰 것일 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 소자(100)의 경우 제1 발광층(EML1)은 공지의 발광 재료를 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 발광층은 호스트 물질 또는 도펀트 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 제1 발광층(EML1)에는 공지의 호스트 물질 및 공지의 도펀트 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예의 유기 발광 소자(100)에서 제1 발광층(EML1)은 호스트 물질로 4,4'-비스(N-카바조일)-1,1'-비페닐(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl, CBP)을 사용할 수 있다. 또한, 일 실시예의 유기 발광 소자(100)에서 제1 발광층(EML1)의 도펀트 물질로 비스[2-(2-피리디닐-N)페닐-C](2,4-펜탄디오나토-O2,O4)iridium(III) (Bis[2-(2-pyridinyl-N)phenyl-C](2,4-pentanedionato-O2,O4)iridium(III), Ir(ppy)2(acac))이 사용될 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 소자(100)에서 제1 발광층(EML1) 상에 제1 전자 수송 영역(ETR1)과 제2 전극(EL2)이 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 제1 전자 수송 영역(ETR1)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 제1 전자 수송 영역(ETR1)은 제1 발광층(EML1)에 인접하여 배치된 제1 전자 수송층(ETL1) 및 제1 전자 수송층(ETL1) 상에 배치된 제1 전자 주입층(EIL1)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 제1 전자 주입층(EIL1) 및 제1 전자 수송층(ETL1)은 각각 공지의 전자 주입 재료 및 전자 수송 재료를 사용하여 형성될 수 있다.
상술한 일 실시예의 유기 발광 소자는 발광층 하부에 그래핀을 포함하는 배향 유도층을 형성하여 발광층의 분자 평균 쌍극자 모멘트의 수평 배향율을 높임으로써, 발광층 면과 나란한 방향으로의 빛의 손실을 줄임으로써 발광층의 발광 효율을 개선할 수 있다. 또한, 정공 수송 영역은 당류가 도핑된 정공 수송 물질을 포함하여 배향 유도층과 정공 수송 영역 사이의 접착력을 개선함으로써 그래핀을 포함하는 배향 유도층의 전사 품질을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여, 유기 발광 소자의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 도 5에 대한 설명에 있어서, 도 1 내지 도 4에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 도 1에 도시된 일 실시예의 유기 발광 소자(100)와의 차이점을 위주로 설명한다.
도 5에 도시된 일 실시예의 유기 발광 소자(200)는 도 1에 도시된 일 실시예의 유기 발광 소자(100)와 비교하여 제2 발광 유닛(EU2)과 전하 생성층(CGL)을 더 포함하는 것일 수 있다. 제2 발광 유닛(EU2)은 제1 발광 유닛(EU1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치되는 것일 수 있다. 전하 생성층(CGL)은 제1 발광 유닛(EU1)과 제2 발광 유닛(EU2) 사이에 배치되는 것일 수 있다. 일 실시예의 유기 발광 소자(200)는 복수 개의 발광 유닛이 적층되어 배치된 템덤(Tandem) 구조의 발광 소자일 수 있다. 한편, 도 5에서는 두 개의 발광 유닛(EU1, EU2)이 적층된 경우를 예시적으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 일 실시예의 유기 발광 소자는 3개 이상의 발광 유닛이 적층된 구조를 갖는 것일 수 있다.
제2 발광 유닛(EU2)은 순차적으로 적층되어 배치된 제2 정공 수송 영역(HTR2), 제2 발광층(EML2), 및 제2 전자 수송 영역(ETR2)을 포함하는 것일 수 있다. 제2 정공 수송 영역(HTR2)은 제2 정공 주입층(HIL2) 및 제2 정공 수송층(HTL2)을 포함하고, 제2 전자 수송 영역(ETR2)은 제2 전자 주입층(EIL2) 및 제2 전자 수송층(ETL2)을 포함하는 것일 수 있다. 제2 정공 주입층(HIL2) 및 제2 정공 수송층(HTL2)은 각각 공지의 정공 주입 재료 및 공지의 정공 수송 재료를 포함하여 형성될 수 있다. 제2 정공 주입층(HIL2) 및 제2 정공 수송층(HTL2)에 대해서는 상술한 제1 정공 주입층(HIL1) 및 제1 정공 수송층(HTL1)과 동일한 설명이 적용될 수 있다. 예를 들어, 제2 정공 주입층(HIL2)은 제1 정공 주입층(HIL1)과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 제2 정공 수송층(HTL2)은 제1 정공 수송층(HTL1)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 제2 정공 주입층(HIL2) 및 제2 정공 수송층(HTL2)은 각각 제1 정공 주입층(HIL1) 및 제1 정공 수송층(HTL1)과 상이한 물질로 형성될 수 있다. 한편, 제2 발광 유닛(EU2)의 제2 전자 수송 영역(ETR2)은 제1 발광 유닛(EU1)의 제1 전자 수송 영역(ETR1)과 동일한 물질로 형성되거나, 또는 상이한 물질로 형성될 수 있다.
제2 발광층(EML2)은 제1 발광층(EML1)과 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제2 발광층(EML2)과 제1 발광층(EML1)은 서로 다른 파장 영역의 광을 방출하며, 일 실시예의 유기 발광 소자(200)는 제1 발광 유닛(EU1)과 제2 발광 유닛(EU2)에서 방출된 빛의 조합에 의해 생성된 빛을 방출하는 것일 수 있다. 제2 발광층(EML2)은 호스트 및 도펀트 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 제2 발광층(EML2)이 제1 발광층(EML1)과 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 경우 제2 발광층(EML2)은 제1 발광층(EML1)과 다른 종류의 도펀트 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 제2 발광층(EML2)은 제1 발광층(EML1)과 다른 종류의 호스트 및 도펀트 물질을 포함하여 형성될 수 있으며, 공지의 호스트 및 도펀트 물질을 사용하여 형성될 수 있다
제1 발광 유닛(EU1)과 제2 발광 유닛(EU2) 사이에는 전하 생성층(CGL)이 배치될 수 있다. 전하 생성층(CGL)은 공통 전극의 기능을 하는 것일 수 있다. 전하 생성층(CGL)은 전하 생성층(CGL)의 양측에 배치되는 발광 유닛(EU1 EU2)으로 정공 또는 전자를 전달하는 역할을 할 수 있다. 즉, 전하 생성층(CGL)은 발광 유닛(EU1 EU2)에 전자를 공급하거나 또는 정공을 공급하는 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 일 실시예의 유기 발광 소자(200)에서 전하 생성층(CGL)은 제1 발광 유닛(EU1)으로 전자를 공급하고, 제2 발광 유닛(EU2)으로 정공을 공급하는 것일 수 있다.
한편, 일 실시예의 유기 발광 소자(200)에서는 제1 발광층(EML1) 하부에 제1 배향 유도층(ALN1)을 배치하고, 제2 발광층(EML2) 하부에 제2 배향 유도층(ALN2)을 배치하여 발광층(EML1, EML2)에서의 발광 분자들의 분자 평균 쌍극자 모멘트의 수평 배향율을 높임으로써 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 이때, 제1 정공 수송층(HTL1)과 제2 정공 수송층(HTL2)은 디-솔비톨이 도핑된 정공 수송 물질을 포함하여 배향 유도층과 정공 수송층 사이의 접착력을 개선할 수 있다.
도 6 및 도 7에서는 배향 유도층 상에 발광층을 형성한 실시예의 유기 발광 소자의 발광층의 배향 특성을 배향 유도층을 포함하지 않는 비교예의 유기 발광 소자의 발광층의 배향특성과 비교 분석한 결과를 나타내었다. 도 6은 비교예와 실시예에 대한 GIWAXS(grazing incidence wide angle x-ray scattering)의 분석 이미지를 나타낸 도면이고, 도 7은 비교예와 실시예에 대한 NEXAFS(near-edge x-ray absorption fine structure) 스펙트럼의 결과를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7에서, 비교예 1 내지 비교예 3은 무정형의 지지기판 상에 발광층이 형성된 경우를 나타낸 것이고, 실시예 1 내지 실시예 3은 일 실시예의 유기 발광 소자에 대한 설명에서 제시한 배향 유도층 상에 발광층을 형성한 경우를 나타낸 것이다. 비교예 1 내지 비교예 3과 실시예 1 내지 실시예 3에 사용된 시료의 구성은 표 2에 나타내었다. 또한, 표 2에서는 도 6에 도시된 NEXAFS의 분석 결과로부터 얻어지는 발광층의 분자 평균 쌍극자 경사각도와 GIWAXS로 분석한 발광층 분자의 배열 상태를 나타내었다.
구분 시료 구조 분자 평균
쌍극자 경사 각도(°)		 발광층의 배열 상태
비교예 1 유리 기판/ITO/CBP 54 무정형 성장
실시예 1 PET/접착층/배향 유도층/CBP 53 수직방향 성장
비교예 2 유리 기판/ ITO/Ir(ppy)2(acac) 55 무정형 성장
실시예 2 PET/접착층/배향 유도층/Ir(ppy)2(acac) 43 수직, 40도, 60도 방향 성장
비교예 3 유리 기판/ITO/Ir(ppy)2(acac)이 도핑된 CBP 56 무정형 성장
실시예 3 PET/접착층/배향 유도층/ Ir(ppy)2(acac)이 도핑된 CBP 49 수직방향 성장
표 2, 도 6, 및 도 7에서 비교예 1과 실시예 1은 발광층이 호스트 물질인 CBP로 형성된 경우를 나타낸 것이고, 비교예 2와 실시예 2는 발광층이 도펀트 물질인 Ir(ppy)2(acac)로 형성된 경우이다. 비교예 3과 실시예 3은 발광층이 Ir(ppy)2(acac)가 도핑된 CBP로 형성된 경우이다. 실시예 1 내지 실시예 3에서 배향 유도층은 그래핀을 포함하는 것일 수 있다. 비교예 1 내지 비교예 3 및 실시예 1 내지 실시예 3에서 발광층은 모두 30nm의 두께로 형성되었다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 3에서 배향 유도층은 3nm 두께의 그래핀 층으로 형성하였다.
표 2와 도 6 및 도 7을 참조하면, 비교예 1의 시료에서 발광층의 분자 평균 쌍극자의 경사 각도는 54도를 나타내며 발광층은 무정형의 배열 상태를 나타내는 것을 알 수 있다. 비교예 1과 발광층의 구성을 동일하게 하고 배향 유도층 상에 발광층을 형성한 실시예 1의 경우 3.44Å의 격자상수를 가지며 수직 방향으로 적층되어 발광층 분자가 배열되는 것을 알 수 있다. 다만, 실시예 1에서는 분자 평균 쌍극자의 경사 각도가 53도로 비교예 1과 유시하게 나타났다. 즉, 실시예 1에서는 발광층 분자가 두께 방향인 수직 방향으로 적층되어 배치되도록 할 수는 있으나, 분자 평균 쌍극자 모멘트의 수평 배향율이 우세하게 나타나지 않아 분자 평균 쌍극자 모멘트의 배향은 무정형 배향 특성에 가깝게 나타나는 것을 알 수 있다.
비교예 2의 경우에도 발광층은 무정형의 배열 상태를 나타내는 것을 알 수 있다. 이와 비교하여 비교예 2와 발광층의 구성을 동일하게 하고 배향 유도층 상에 발광층을 형성한 실시예 2의 경우 3.43 Å의 격자상수를 가지며 수직 방향 (qz), 3.93 Å의 격자상수를 가지며 40도 방향 (azi40), 및 5.00 Å의 격자상수를 가지며 60도 방향 (azi60)으로 각각 적층되는 분자의 배열 상태를 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 비교예 2는 발광층의 분자 평균 쌍극자 경사 각도가 55도이고 실시예 2의 발광층의 분자 평균 쌍극자 경사 각도는 43도를 나타내는 것으로부터 실시예 2의 경우 비교예 2와 비교하여 보다 수평 배향율이 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 즉, 발광층을 구성하는 도펀트 물질인 Ir(ppy)2(acac)의 경우 발광층 하부의 층에 의하여 배향이 조절되어 수평 배향율이 높게 나타나는 것을 알 수 있다.
일반적으로 완전한 등방성 물질의 평균 쌍극자 경사 각도는 54.7도이고 이것은 모든 방향으로 쌍극자 모멘트의 전기장이 일정함을 나타내는 것이다. 따라서, 결정형 그래핀을 포함하는 배향 유도층 위에 형성된 Ir(ppy)2(acac)를 포함하는 실시예 2의 발광층의 평균 쌍극자 경사 각도인 43도는 실시예 2의 경우 발광층의 수평 배향율이 비교예 2에 비하여 크게 향상되었음을 의미하는 것이라고 볼 수 있다.
표 2, 도 6, 및 도 7에서 비교예 3과 실시예 3의 발광층은 Ir(ppy)2(acac)이 도핑된 CBP 로 형성되었다. 이때, Ir(ppy)2(acac)은 CBP에 대하여 20% 비율로 도핑되었다. 비교예 3의 경우 발광층의 분자 배열은 무정형이다. 이와 비교하여 실시예 3의 경우 발광층의 분자는 3.43 Å의 격자상수를 가지며 수직 방향으로 적층되는 분자의 배열 상태를 나타낸다. 비교예 3과 실시예 3에서 Ir(ppy)2(acac)이 도핑된 CBP를 포함하는 발광층의 분자 평균 쌍극자 경사 각도는 각각 56도 및 49도로 측정되었다. 실시예 3의 분자 평균 쌍극자 경사 각도인 49도는 비교예 3의 분자 평균 쌍극자 경사 각도 보다 낮아진 것으로, 배향 유도층이 도입된 실시예 3의 경우 분자의 쌍극자 모멘트의 수평 배향율이 비교예 3보다 향상된 것을 알 수 있다.
실시예 1 내지 실시예 3의 결과를 참조하면, 발광층의 하부에 그래핀을 포함하는 배향 유도층을 포함하는 일 실시예의 유기 발광 소자의 경우 배향 유도층이 발광층의 분자가 수직 방향으로 적층되도록 하고, 동시에 발광층 분자의 분자 평균 쌍극자 모멘트의 수평 배향율이 향상되도록 배향을 유도하는 것을 알 수 있다.
비교예 1 내지 비교예 3에서 발광층이 배치된 기재로 사용된 ITO의 경우 격자상수가 4.10, 2.93 및 2.54 Å를 가지나 쌍극자 모멘트의 배향성이 없는 무정형으로 성장되며, 이러한 무정형 기재 상에 형성된 발광층의 경우 분자 평균 쌍극자 모멘트의 수평 배향율을 향상시키지 못하는 것을 알 수 있다. 따라서, 이로부터 그래핀을 포함하는 배향 유도층이 발광층의 수평 배향율에 영향을 주는 것임을 알 수 있다.
이하에서는 도 8 내지 도 12d를 참조하여, 일 실시예의 유기 발광 소자의 제조 방법에 대하여 설명한다. 이하, 일 실시예의 유기 발광 소자의 제조 방법에 대한 설명에 있어서, 상술한 일 실시예의 유기 발광 소자에 대한 설명과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 차이점을 위주로 설명한다.
도 8은 일 실시예의 유기 발광 소자의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 또한, 도 9a와 도 9b는 유기 발광 소자의 제조 방법의 일부를 보다 상세하게 나타낸 순서도이다. 또한, 도 10a 내지 도 10c 및 도 11a 내지 도 11c는 배향 유도층을 포함하는 배향부재를 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 12 a 내지 도 12d는 상술한 일 실시예의 유기 발광 소자를 제조하는 방법의 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
일 실시예의 유기 발광 소자의 제조 방법은 제1 전극 및 정공 수송 영역을 포함하는 예비 유기 발광 소자를 형성하는 단계(S10), 배향 유도층을 예비 유기 발광 소자 상에 제공하는 단계(S30), 제공된 배향 유도층 상에 발광층을 형성하는 단계(S50), 및 발광층 상에 전자 수송 영역 및 제2 전극을 순차적으로 형성하는 단계(S70)를 포함하는 것일 수 있다. 도 8의 도시를 참조하면, 배향 유도층을 예비 유기 발광 소자 상에 제공하는 단계(S30)는 그래핀을 포함하는 배향 유도층을 형성하는 단계(S100) 및 형성된 배향 유도층을 예비 유기 발광 소자 상에 전사하는 단계(S200)를 포함하는 것일 수 있다.
예비 유기 발광 소자를 형성하는 단계(S10)는 기판 상에 제1 전극과 정공 수송 영역을 순차적으로 적층하여 형성하는 단계일 수 있다. 정공 수송 영역은 정공 주입층과 정공 수송층을 포함할 수 있으며, 제1 전극 상에 정공 주입층 및 정공 수송층이 순차적으로 적층되어 예비 유기 발광 소자를 형성할 수 있다.
다음으로, 준비된 예비 유기 발광 소자 상에 그래핀을 포함하는 배향 유도층이 제공될 수 있다. 도 9a는 배향 유도층을 예비 유기 발광 소자 상에 제공하는 단계(S30) 중 그래핀을 포함하는 배향 유도층을 형성하는 단계(S100)를 보다 상세히 나타낸 것이다.
일 실시예에서 그래핀을 포함하는 배향 유도층을 형성하는 단계(S100)는 금속층 상에서 배향 유도층을 성장시켜 예비 배향부재를 형성하는 단계(S110), 지지층 및 지지층 상에 배치된 접착층을 포함하는 지지부재를 형성하는 단계(S130)를 포함할 수 있다. 다음으로, 그래핀을 포함하는 배향 유도층을 형성하는 단계(S100)는 배향 유도층의 노출된 제1 면이 접착층에 접하도록 예비 배향부재를 지지부재 상에 배치하는 단계(S150) 및 금속층을 제거하여 지지부재 및 배향 유도층을 포함하는 배향부재를 형성하는 단계(S170)를 포함할 수 있다.
도 9b는 배향 유도층을 예비 유기 발광 소자 상에 제공하는 단계(S30) 중 배향 유도층을 예비 유기 발광 소자에 전사하는 단계(S200)를 보다 상세하게 나타낸 것이다. 배향 유도층을 예비 유기 발광 소자에 전사하는 단계(S200)는 금속층이 제거된 배향 유도층의 제2 면이 정공 수송 영역에 접하도록 배향부재를 배치하는 단계(S210)와 지지층과 접착층을 포함하는 지지부재를 배향부재에서 제거하는 단계(S230)를 포함하는 것일 수 있다.
도 9a의 그래핀을 포함하는 배향 유도층을 형성하는 단계(S100)는 도 10a 내지 도 10c에서 보다 상세하게 설명될 수 있다. 도 10a 내지 도 10c는 배향 유도층(ALN)이 지지부재에 결합되어 제공되는 배향부재를 제조하는 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10a는 지지부재를 제조하는 단계를 나타낸 것으로, 우선 지지기판(SP1) 상에 자기 조립 단분자층(SAM)을 형성하고, 자기 조립 단분자층(SAM) 상에 제1 접착층(AP1)을 제공하며, 제1 접착층(AP1) 상에 제1 지지층(BS1)을 제공한다. 여기서, 지지기판(SP1)은 실리콘 기판일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 지지부재를 지지하는 것이면 지지기판(SP1)으로 제한 없이 사용될 수 있다.
자기 조립 단분자층(SAM)은 지지기판(SP1) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어 지지기판(SP1) 상에 하이드록시기를 형성하는 단계, 하이드록시기가 형성된 지지기판(SP1)의 일면 상에 자기 조립 단분자층(SAM)을 제공하는 단계를 진행하여 자기 조립 단분자층(SAM)을 형성할 수 있다. 이때, 지지기판(SP1)은 1nm 이하의 표면 거칠기를 갖는 것일 수 있다.
한편, 지지기판(SP1) 상에 하이드록시기를 형성하는 단계는 우선 지지기판(SP1)을 세정액 내에서 초음파 처리하여 세척하고, 다음으로 세척한 지지기판(SP1)을 자외선 오존 처리 하는 단계를 거처 진행될 수 있다. 자기 조립 단분자층(SAM)은 예를 들어, 트리클로로알킬실란(trichloroalkylsilane)을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 자기 조립 단분자층(SAM)은 하이드록시기가 형성된 지지기판(SP1)에 열을 제공하여 트리클로로알킬실란과 지지기판(SP1)의 하이드록시기를 축합 반응시켜 형성될 수 있다.
다음으로, 자기 조립 단분자층(SAM) 상에 제1 접착층(AP1)이 제공되고, 제1 접착층(AP1) 상에 제1 지지층(BS1)이 제공될 수 있다. 제1 지지층(BS1)은 PET(polyethyleneterephthalte) 필름일 수 있다. 또한, 제1 지지층(BS1)은 아크릴레이트 또는 우레탄 처리된 PET필름일 수 있다. 다만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 고분자 필름이 제1 지지층(BS1)으로 사용될 수 있다.
제1 접착층(AP1)은 아크릴레이트 또는 에폭시 말단 작용기를 갖는 폴리디메틸실록산을 포함하는 접착제와 개시제를 제공하여 아크릴레이트 반응 또는 에폭시 반응을 통하여 형성될 수 있다. 이때, 접착제의 폴리디메틸실록산은 메타크릴록시프로필 또는 카비놀 말단기를 갖는 것이거나, (에폭시프로폭시)프로필, (에폭시프로폭실프로필)(디메톡시)실릴, 또는 모노(2,3-에폭시)프로필에테를 말단기를 갖는 것일 수 있다. 개시제는 디로큐어 1173이 사용될 수 있다. 접착제와 개시제를 포함하는 접착 조성물은 제1 지지층(BS1)과 지지기판(SP1) 사이에 미경화된 상태로 제공되고, 자외선 경화 공정을 이용하여 고상화된 제1 접착층(AP1)을 얻을 수 있다.
지지기판(SP1), 자기 조립 단분자층(SAM), 제1 접착층(AP1), 및 제1 지지층(BS1)의 적층 부재에서 지지기판(SP1)과 자기 조립 단분자층(SAM)을 탈착시켜, 제1 지지층(BS1) 및 제1 접착층(AP1)을 갖는 제1 지지부재(SM1)를 형성할 수 있다.
한편, 도 10b를 참조하면 금속층(ML) 상에 그래핀을 포함하는 배향 유도층(ALN)을 성장시켜 예비 배향부재(AM-P)를 형성할 수 있다. 금속층(ML)은 지지기판(SP2) 상에 제공될 수 있다. 이때, 지지기판(SP2)은 실리콘 기판이 사용될 수 있다. 금속층(ML)은 예를 들어, 니켈(Ni) 금속을 포함하는 층일 수 있다. 배향 유도층(ALN)은 금속층(ML) 상에서 그래핀을 성장시켜 형성될 수 있다. 이때, 그래핀 성장 중 외부로 노출되는 배향 유도층(ALN)의 일면인 제1 면(ALN-S1)이 전면 그래핀이고, 금속층(ML)에 접하는 배향 유도층(ALN)의 일면인 제2 면(ALN-S2)이 후면 그래핀이라고 정의될 수 있다.
도 10b는 예비 배향부재(AM-P)를 제1 지지부재(SM1) 상에 배치하는 단계를 나타낸 것이다. 예비 배향부재(AM-P)는 배향 유도층(ALN)과 이를 지지하는 금속층(ML)을 포함하는 것으로 배향 유도층(ALN)이 유기 발광 소자의 적층 구조에 적용되기 이전의 상태를 나타낸 것이다. 도 10b를 참조하면 배향 유도층(ALN)의 제1 면(ALN-S1)이 제1 지지부재(SM1)의 제1 접착층(AP1)에 접하도록 제공될 수 있다. 즉, 전면 그래핀이 제1 접착층(AP1)과 접하도록 제1 지지부재(SM1)와 예비 배향부재(AM-P)가 접합될 수 있다. 다음으로, 예비 배향부재(AM-P)의 금속층(ML)이 배향 유도층(ALN)으로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 금속층(ML)이 니켈 금속을 포함하는 경우 금속층(ML)은 염화제이철(Iron (III) chloride, FeCl3) 수용액에 의해 제거될 수 있다.
도 10c에서는 도 10b에서 금속층(ML)과 지지기판(SP2)이 제거된 이후의 배향부재를 도시하고 있다. 도 10c에 도시된 제1 배향부재(AM1)는 제1 지지부재(SM1)에 배향 유도층(ALN)이 제공된 상태를 나타내는 것일 수 있다. 제1 지지부재(SM1)는 배향 유도층(ALN)이 예비 유기 발광 소자에 제공되기 전에 배향 유도층(ALN)을 지지하는 기능을 하는 것일 수 있다. 도 10c에 도시된 일 실시예의 제1 배향부재(AM1)는 배향 유도층(ALN)의 제2 면(ALN-S2)인 후면 그래핀이 외부로 노출된 상태이다. 한편, 제1 접착층(AP1)과 접하는 배향 유도층의 제1 면(ALN-S1)은 1nm 이하의 표면 거칠기를 갖는 것일 수 있다.
즉, 상술한 도 10a 내지 도 10c의 단계를 거쳐 지지부재에 의해 지지되면서 후면 그래핀 면이 노출된 배향 유도층을 포함하는 배향부재를 제조할 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 도 10a 내지 도 10c와 달리 전면 그래핀인 배향 유도층(ALN)의 제1 면(ALN-S1)이 노출되는 배향부재를 제조하는 단계를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 11a를 참조하면, 제2 지지층(BS2)과 제2 접착층(AP2)을 포함하는 제2 지지부재(SM2)가 제공되고, 도 10a 내지 도 10c의 단계로 제조된 제1 배향부재(AM1)가 제2 지지부재(SM2)에 제공되어 결합될 수 있다. 이때, 제2 지지부재(SM2)는 지지기판(SP3) 상에 배치되어 제공되는 것일 수 있으며, 예를 들어 지지기판(SP3)은 폴리디메틸실록산 기판일 수 있다. 구체적으로, 제2 지지부재(SM2)는 폴리디메틸실록산 기판 상에 PET필름인 제2 지지층(BS2) 및 제2 접착층(AP2)이 순차적으로 적용되어 제공될 수 있다.
예를 들어, 도 11a에 도시된 제2 지지부재(SM2)는 도 10a에 대한 설명에서 기술한 제1 지지부재(SM1)와 유사한 방법으로 제조될 수 있다. 구체적으로, 실리콘 기판 상에 자기 조립 단분자층을 제공하고, 자기 조립 단분자층 상에 PET 필름과 접착층을 형성한 후 실리콘 기판과 자기 조립 단분자층을 탈착시켜 제2 지지부재(SM2)를 제조할 수 있다. 또한, 이때 폴리디메틸실록산 기판은 제2 지지부재(SM2)의 PET 필름면에 제공될 수 있다.
도 11a를 다시 참조하면, 제1 배향부재(AM1)의 배향 유도층(ALN)이 제2 지지부재(SM2)의 제2 접착층(AP2)에 접하도록 제1 배향부재(AM1)가 제2 지지부재(SM2)에 제공될 수 있다. 이때, 배향 유도층(ALN)의 제2 면(ALN-S2)이 제2 접착층(AP2)과 접하는 것일 수 있다. 즉, 후면 그래핀이 제2 접착층(AP2)에 접하도록 제1 배향부재(AM1)가 제공될 수 있다. 제공된 제1 배향부재(AM1)와 제2 지지부재(SM2)는 진공 라미네이션(lamination) 공정을 통하여 서로 결합될 수 있다. 제1 배향부재(AM1)와 제2 지지부재(SM2)가 합착된 이후 제1 배향부재(AM1)의 제1 지지부재(SM1)가 배향 유도층(ALN)으로부터 탈착될 수 있다.
도 11b는 제2 지지부재(SM2)와 제1 배향부재(AM1)과 합착된 이후 제1 지지부재(SM1)가 제거된 상태를 나타낸 것이다. 즉, 배향 유도층(ALN)이 제1 지지부재(SM1)로부터 제2 지지부재(SM2)로 전사된 상태를 나타낸 것이다. 이때, 배향 유도층(ALN)이 제1 지지부재(SM1)로부터 제2 지지부재(SM2)로 용이하게 전사되도록 하기 위하여, 제2 접착층(AP2)의 접착력은 제1 접착층(AP1)의 접착력보다 큰 것일 수 있다.
예를 들어, 제1 접착층(AP1)과 제2 접착층(AP2)은 폴리이소부틸렌 (polyisobutylene, PIB), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride, PVDF), 폴리 터셔리-부틸메타크릴레이트(poly(t-butyl methacrylate), PtBMA), 폴리스타일렌(polystyrene, PS), 폴리비닐아세테이트(poly(vinylacetate), PVAc), 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene, POM), 폴리메틸메타크릴레이트(ploy-methyl methacrylate, PMMA), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide, PEO), 폴리 비스페놀-에이-카보네이트(poly(bisphenol-A-carbonate), 테프론사의 에이 에프2400(Teflon®AF2400), 및 사이탑사의 씨티이엑스-809에스피2(Cytop®CTX-809SP2) 중에서 선택된 적어도 하나를 사용하여 제조될 수도 있다.
또한, 구체적으로 제2 접착층(AP2)은 2개 내지 4개의 우레탄 메타크릴레이트(urethane methacrylate), 우레탄 아크릴레이트(urethane acrylate)의 작용기들을 가진 퍼플루오로폴리에테르(perfluoropolyethers)일 수 있다.
제1 지지부재(SM1)로부터 제2 지지부재(SM2)로 배향 유도층(ALN)이 전사됨에 따라 도 11b의 단계에서는 배향 유도층(ALN)의 제1 면(ALN-S1)이 외부로 노출될 수 있다. 즉, 배향 유도층(ALN)에서 전면 그래핀 면이 외부로 노출되게 된다.
도 11c는 제2 배향부재(AM2)의 최종 상태를 나타낸 것이다. 제2 배향부재(AM2)는 제2 지지부재(SM2) 및 제2 지지부재(SM2)에 의해 지지되는 배향 유도층(ALN)을 포함하는 것을 나타내는 것일 수 있다. 또한, 제2 배향부재(AM2)는 배향 유도층(ALN)의 제1 면(ALN-S1)인 전면 그래핀 면이 외부로 노출된 상태를 나타내는 것일 수 있다.
도 12a 내지 도 12d는 일 실시예의 유기 발광 소자의 제조 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12a는 도 10a 내지 도 10c의 단계로 제조된 제1 배향부재(AM1) 상에 지지기판(SP4)을 제공하는 단계를 도시한다. 이때, 지지기판(SP4)은 폴리디메틸실록산 기판일 수 있다.
도 12b를 참조하면, 지지기판(SP4)에 부착된 제1 배향부재(AM1)는 예비 유기 발광 소자(EL-P) 상에 제공될 수 있다. 이때, 예비 유기 발광 소자(EL-P)는 적층 구조에서 정공 수송 영역(HTR)까지 적층된 상태를 나타내는 것이다. 즉, 예비 유기 발광 소자(EL-P)는 베이스 기판(SUB) 상에 제1 전극(EL1) 및 정공 수송 영역(HTR)이 순차적으로 형성된 적층 구조를 나타내는 것일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL)을 포함하는 것일 수 있다. 제1 전극(EL1) 및 정공 주입층(HIL)과 정공 수송층(HTL)을 포함하는 정공 수송 영역(HTR)에는 대하여는 상술한 일 실시예의 유기 발광 소자에 대한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
한편, 정공 수송 영역(HTR)은 디-솔비톨이 도핑된 것일 수 있다. 디-솔비톨이 도핑된 정공 수송 영역(HTR)은 배향 유도층(ALN)의 정공 수송 영역(HTR)에 대한 접착력을 개선시킬 수 있다. 즉, 디-솔비톨이 도핑된 정공 수송 물질을 포함하는 정공 수송 영역(HTR)은 접착력을 개선시켜 배향 유도층(ALN)이 정공 수송 영역(HTR) 상으로 용이하게 전사되도록 할 수 있다.
도 12b에 도시된 단계에서, 제1 배향부재(AM1)의 배향 유도층(ALN)이 정공 수송 영역(HTR)에 접하도록 제1 배향부재(AM1)는 예비 유기 발광 소자(EL-P) 상에 제공되고 라미네이션 공정을 거쳐 배향 유도층(ALN)이 정공 수송 영역(HTR) 상에 합착되게 된다. 이때, 배향 유도층(ALN)의 제2 면(ALN-S2)이 정공 수송 영역(HTR)과 접하게 된다. 배향 유도층(ALN)이 정공 수송 영역(HTR)에 합착된 이후에 지지기판(SP4) 및 제1 지지부재(SM1)를 탈착시킨다.
도 12c는 지지기판(SP4)과 제1 지지부재(SM1)가 제거된 이후의 상태를 나타낸 것이다. 이때, 배향 유도층(ALN)의 제1 면(ALN-S1)이 외부로 노출되게 된다. 즉, 배향 유도층(ALN)의 전면 그래핀 면이 외부로 노출되게 된다.
도 12d는 일 실시예의 유기 발광 소자가 제조된 상태를 나타낸 도면이다. 도 12d는 도 12c에 도시된 예비 유기 발광 소자(EL-P)와 배향 유도층(ALN)의 적층 구조에서 배향 유도층(ALN) 상에 순차적으로 발광층(EML), 전자 수송 영역(ETR), 및 제2 전극(EL2)을 형성하여 제조된 유기 발광 소자의 일 실시예를 나타낸 것이다.
이때, 발광층(EML)은 배향 유도층(ALN)의 제1 면(ALN-S1) 상에 형성될 수 있다. 즉, 발광층(EML)은 수평 배향율이 높은 배향 유도층(ALN)의 전면 그래핀면 상에 형성될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서 발광층(EML)의 발광 분자들은 분자 평균 쌍극자 모멘트의 수직 배향율에 대한 분자 평균 쌍극자 모멘트의 수평 배향율이 배향 유도층(ALN)을 포함하지 않는 종래의 유기 발광 소자와 비교하여 보다 크게 되도록 배향되어 발광층(EML) 에서의 발광 효율을 증가시킬 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자의 제조 방법에서는 정공 수송 영역과 발광층 사이에 발광층 분자의 배향을 조절할 수 있는 배향 유도층을 배치하여, 발광층 분자의 분자 평균 쌍극자 모멘트의 수평 배향율을 보다 높여 발광층의 발광 효율을 향상시킴으로써 유기 발광 소자의 외광 효율을 개선할 수 있다. 즉, 일 실시예의 유기 발광 소자에서 수평 배향율이 높은 배향 유도층의 전면 그래핀 면이 발광층에 인접하도록 배치하여, 발광층 분자의 배향을 조절하고 이에 따라 유기 발광 소자의 발광 효율을 개선할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 200 : 유기 발광 소자 HTR, HTR1, HTR2 : 정공 수송 영역
ETR, ETR1, ETR2 : 전자 수송 영역 ALN, ALN1, ALN2 : 배향 유도층
EML, EML1, EML2 : 발광층

Claims (17)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극과 마주하여 배치되는 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 제1 발광 유닛; 을 포함하고,
    상기 제1 발광 유닛은
    상기 제1 전극 상에 배치된 제1 정공 수송 영역, 상기 제1 정공 수송 영역은 당류가 도핑된 정공 수송 물질을 포함하고;
    상기 제1 정공 수송 영역 상에 배치된 제1 발광층;
    상기 제1 발광층 상에 배치된 제1 전자 수송 영역; 및
    상기 제1 정공 수송 영역과 상기 제1 발광층 사이에 배치되며, 그래핀을 포함하는 적어도 하나의 제1 배향 유도층; 을 포함하는 유기 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 발광층은 분자 평균 쌍극자의 경사각도가 54.7도 보다 작은 발광 분자를 포함하는 유기 발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고,
    상기 호스트 및 상기 도펀트의 분자 평균 쌍극자의 경사각도는 54.7도 보다 작은 유기 발광 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 배향 유도층은 상기 발광층에 접하는 제1 면 및 상기 제1 정공 수송 영역에 접하여 제2 면을 포함하고,
    상기 제1 면에서의 분자 평균 쌍극자의 경사각도는 상기 제2 면에서의 분자 평균 쌍극자의 경사각도보다 작은 유기 발광 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 정공 수송 영역은 상기 제1 전극에 인접한 제1 정공 주입층 및 상기 제1 정공 주입층 상에 배치된 제1 정공 수송층을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제1 배향 유도층은 상기 제1 정공 수송층 상에 배치된 유기 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 정공 수송 영역은 디-솔비톨(D-sorbitol)이 도핑된 1,1-비스[(디-4-트릴아미노)페닐]시클로헥산(TAPC)을 포함하는 유기 발광 소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 당류는 상기 정공 수송 물질의 전체 중량을 기준으로 0.01 중량% 이상 100 중량% 이하로 포함되는 유기 발광 소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 당류는 디-솔비톨(D-sorbitol)인 유기 발광 소자.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 발광 유닛과 상기 제2 전극 사이에 배치된 제2 발광 유닛; 및
    상기 제1 발광 유닛과 상기 제2 발광 유닛 사이에 배치된 전하 생성층; 을 더 포함하는 유기 발광 소자.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제2 발광 유닛은 상기 전하 생성층에 인접하여 배치된 제2 정공 수송 영역;
    상기 제2 정공 수송 영역 상에 배치된 제2 발광층;
    상기 제2 발광층 상에 배치된 제2 전자 수송 영역; 및
    상기 제2 정공 수송 영역과 상기 제2 발광층 사이에 배치되며, 그래핀을 포함하는 적어도 하나의 제2 배향 유도층; 을 포함하는 유기 발광 소자.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 발광층 및 상기 제2 발광층은 분자 평균 쌍극자의 경사각도가 54.7도 보다 작은 발광 분자를 포함하는 유기 발광 소자.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 발광층과 상기 제2 발광층은 서로 다른 파장 영역의 광을 방출하는 유기 발광 소자.
  13. 제1 전극 및 정공 수송 영역을 포함하는 예비 유기 발광 소자를 형성하는 단계;
    배향 유도층을 상기 예비 유기 발광 소자 상에 제공하는 단계;
    상기 제공된 배향 유도층 상에 발광층을 형성하는 단계; 및
    상기 발광층 상에 전자 수송 영역 및 제2 전극을 순차적으로 형성하는 단계; 를 포함하고,
    상기 배향 유도층을 상기 예비 유기 발광 소자 상에 제공하는 단계는
    그래핀을 포함하는 상기 배향 유도층을 형성하는 단계; 및
    상기 형성된 배향 유도층을 상기 예비 유기 발광 소자 상에 전사하는 단계; 를 포함하되,
    상기 정공 수송 영역은 당류가 도핑된 정공 수송 물질을 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 당류는 디-솔비톨(D-sorbitol)인 유기 발광 소자의 제조 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 배향 유도층을 형성하는 단계는
    금속층 상에서 그래핀을 포함하는 배향 유도층을 성장시켜 예비 배향부재를 형성하는 단계;
    지지층 및 상기 지지층 상에 배치된 접착층을 포함하는 지지부재를 형성하는 단계;
    상기 배향 유도층의 노출된 제1 면이 상기 접착층에 접하도록 상기 예비 배향부재를 상기 지지부재 상에 배치하는 단계; 및
    상기 금속층을 제거하여 상기 지지 부재 및 상기 배향 유도층을 포함하는 배향부재를 형성하는 단계; 를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 배향 유도층을 상기 예비 유기 발광 소자 상에 전사하는 단계는
    상기 금속층이 제거된 상기 배향 유도층의 제2 면이 상기 정공 수송 영역에 접하도록 상기 배향부재를 배치하는 단계; 및
    상기 지지부재를 제거하는 단계; 를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 발광층은 상기 지지부재가 제거된 상기 배향 유도층의 상기 제2 면 상에 형성되는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법.
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