KR20000067671A - Organic electroluminescent device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디스플레이 소자에 관한 것으로, 특히 유기 EL 소자에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to display elements, and more particularly to organic EL elements.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자중 하나로서 전계발광소자가 주목되고 있다.Recently, as the size of the display device increases, the demand for a flat display device having less space occupancy is increasing. As one of the flat display devices, an electroluminescent device is attracting attention.
이 전계발광소자는 사용하는 재료에 따라 무기전계발광소자와 유기 EL 소자로 크게 나뉘어진다.This electroluminescent element is largely divided into inorganic electroluminescent element and organic EL element according to the material used.
무기전계발광소자는 일반적으로 발광부에 높은 전계를 인가하고 전자를 이 높은 전계중에서 가속하여 발광 중심으로 충돌시켜 이에 의해 발광 중심을 여기함으로써 발광하는 소자이다.In general, an inorganic electroluminescent device is a device that emits light by applying a high electric field to a light emitting part, accelerating electrons in the high electric field, and colliding with the light emitting center to thereby excite the light emitting center.
또한, 유기 EL 소자는 전자주입전극(cathode)과 정공주입전극(anode)으로부터 각각 전자와 정공을 발광부내로 주입시켜 주입된 전자와 홀이 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기상태로부터 기저상태로 떨어질 때 발광하는 소자이다.In addition, the organic EL device has an exciton generated by combining electrons and holes injected by injecting electrons and holes into a light emitting part from an electron injection electrode and a hole injection electrode, respectively, from an excited state to a ground state. It is a device that emits light when falling.
상기와 같은 동작원리를 갖는 무기전계발광소자는 높은 전계가 필요하기 때문에 구동전압으로서 100∼200V의 높은 전압을 필요로 하는 반면에 유기 EL 소자는 5∼20V정도의 낮은 전압으로 구동할 수 있다는 장점이 있어 연구가 활발하게 진행되고 있다.The inorganic electroluminescent device having the above operating principle requires a high voltage of 100 to 200 V as a driving voltage because a high electric field is required, while an organic EL device can be driven at a low voltage of about 5 to 20 V. Because of this, research is being actively conducted.
또한, 유기 EL 소자는 넓은 시야각, 고속 응답성, 고 콘트라스트(contrast) 등의 뛰어난 특징을 갖고 있으므로 그래픽 디스플레이의 픽셀(pixel), 텔레비젼 영상 디스플레이나 표면광원(surface light source)의 픽셀로서 사용될 수 있으며, 얇고 가벼우며 색감이 좋기 때문에 차세대 평면 디스플레이에 적합한 소자이다.In addition, the organic EL element has excellent characteristics such as wide viewing angle, high speed response and high contrast, so it can be used as a pixel of a graphic display, a pixel of a television image display or a surface light source. It is thin, light, and has good color, making it suitable for next-generation flat panel displays.
이러한 용도를 갖는 유기 EL 소자의 구조를 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이, 투명기판(1)위에 형성되는 제 1전극(2)과, 제 1전극(2)위에 형성되는 정공주입층(HIL : hole injecting layer)(3) 및 정공수송층(HTL : hole transport layer)(4)과, 정공수송층(4)위에 형성되는 발광층(5)과, 발광층(5)위에 형성되는 전자수송층(ETL : electron transport layer)(6) 및 전자주입층(EIL : electron injecting layer)(7)과, 전자주입층(7)위에 형성되는 제 2전극(8)으로 이루어진다.Looking at the structure of the organic EL device having such a purpose, as shown in Figure 1, the first electrode 2 formed on the transparent substrate 1, and the hole injection layer (HIL) formed on the first electrode (2) : hole injecting layer (3) and hole transport layer (HTL) (4), light emitting layer (5) formed on the hole transport layer (4), and electron transport layer (ETL: electron) formed on the light emitting layer (5) A transport layer (6) and an electron injecting layer (EIL) 7 and a second electrode 8 formed on the electron injection layer 7.
여기서, 정공주입층(3), 정공수송층(4), 전자수송층(6), 전자주입층(7) 중 하나 또는 그 이상이 생략될 수도 있다.Here, one or more of the hole injection layer 3, the hole transport layer 4, the electron transport layer 6, the electron injection layer 7 may be omitted.
이와 같이 형성된 유기 EL 소자의 제 2전극(8)은 전자수송층(6) 또는 전자주입층(7)을 통해 발광층(5)에 전자를 주입시켜 주고, 제 1전극(2)은 정공주입층(3) 또는 정공수송층(4)을 통해 발광층(5)에 정공을 주입시켜 줌으로써 발광층(5)에서 전자-정공이 쌍을 이루고 있다가 소멸되면서 에너지를 방사함으로써 빛이 방출된다.The second electrode 8 of the organic EL device thus formed injects electrons into the light emitting layer 5 through the electron transport layer 6 or the electron injection layer 7, and the first electrode 2 is a hole injection layer ( 3) Alternatively, by injecting holes into the light emitting layer 5 through the hole transport layer 4, light is emitted by emitting energy as electron-holes are paired in the light emitting layer 5 and then disappear.
대부분의 유기 EL 소자의 경우 정공주입보다는 전자주입이 훨씬 어려우며, 일반적으로 제 2전극의 일함수(work function)가 작을수록 전자주입이 용이해지는 것으로 알려져 있다.In most organic EL devices, electron injection is much more difficult than hole injection. In general, the smaller the work function of the second electrode, the easier the electron injection.
그러나, 일반적으로 일함수가 작은 물질들은 반응성이 뛰어나기 때문에 전극으로 사용하는데 어려움이 많다.However, in general, materials having a small work function are difficult to use as electrodes because of their high reactivity.
따라서, Mg:Ag 및 Al:Li와 같이 하나 이상의 안정한 금속들을 합금형태로 만들어 제 2전극으로 사용하는 경우가 많다.Therefore, one or more stable metals such as Mg: Ag and Al: Li are often used in the form of alloys and used as the second electrode.
그러나, 이러한 합금은 알루미늄에 비해 안정성이 떨어지며 제조 비용이 많이 들고 균일하게 증착하기가 어렵다.However, these alloys are less stable than aluminum and are expensive to manufacture and difficult to deposit uniformly.
Mg:Ag나 Al:Li 같이 일함수가 낮은 물질을 전극으로 사용하는 경우, 더욱 치명적인 문제점은 Mg이온이나 Li이온이 유기막으로 확산되어 픽셀(pixel)간의 크로스-토크(cross-talk) 또는 누설전류가 자주 발생한다는 것이다.When using materials with low work functions such as Mg: Ag or Al: Li as electrodes, a more serious problem is that Mg ions or Li ions diffuse into the organic film, causing cross-talk or leakage between pixels. The current often occurs.
하지만, 상기 문제들은 제 2전극 물질을 알루미늄으로 사용하여 다소 경감시킬 수 있지만 알루미늄은 전자주입 능력(electron injecting capability)이 빈약하여 이를 개선시킬 수 있는 방법이 필요하였다.However, the above problems can be alleviated by using the second electrode material as aluminum, but aluminum has a poor electron injecting capability, and a method of improving the problem is needed.
그러므로, 최근에는 이 전자주입 능력을 향상시키기 위해 알루미늄 전극과 발광층 사이나 또는 알루미늄 전극과 전자수송층 사이에 LiF, MgF2, Li2O와 같은 절연물질을 아주 얇은(약 0.3∼1.0nm) 초박막으로 입힌 예가 보고되었다.[IEEE Transactions on Electronic Devices, Vol. 44, No. 8, p 1245-1248(1997)]Therefore, in recent years, in order to improve the electron injection ability, an insulating material such as LiF, MgF 2 , Li 2 O between an aluminum electrode and a light emitting layer or between an aluminum electrode and an electron transport layer may be formed into a very thin (about 0.3 to 1.0 nm) ultra thin film. Examples have been reported. [IEEE Transactions on Electronic Devices, Vol. 44, No. 8, p 1245-1248 (1997)]
이 경우는 Li2O가 일함수가 매우 낮은 절연체라는 점이 특징이라 하겠다.In this case, Li 2 O is an insulator with a very low work function.
일반적으로 알칼리 금속(alkaline metal)은 그 자체가 일함수가 낮으며, 산화될 경우 더 낮아지는 것으로 알려져 있다.Alkaline metals are generally known to have a low work function and lower when oxidized.
예를 들면, Cs의 일함수는 2.1eV이지만 Cs2O의 일함수는 약 1eV로 감소한다.For example, the work function of Cs is 2.1 eV, but the work function of Cs 2 O decreases to about 1 eV.
그리고, 전자 주입 장벽을 낮추기 위해 절연 버퍼층 형태로 Li2O, LiBO2, NaCl, KCl, K2SiO3, RbCl, Cs2O와 같은 여러 알칼리 금속 화합물들이 사용되어 왔었다.In order to lower the electron injection barrier, various alkali metal compounds such as Li 2 O, LiBO 2 , NaCl, KCl, K 2 SiO 3 , RbCl, and Cs 2 O have been used in the form of an insulating buffer layer.
그러나, 상기와 같은 개선점에도 불구하고 절연 버퍼층의 도입은 새로운 문제들을 드러내었다.However, despite the above improvement, the introduction of the insulating buffer layer has revealed new problems.
즉, 유기적층막과 알루미늄 사이의 접착력이 좋지 않았으며, 소자의 수명이 감소되었다.That is, the adhesion between the organic laminated film and aluminum was not good, and the lifetime of the device was reduced.
실험결과, 물질간의 특성 차이로 인해 버퍼층과 알루미늄과의 계면, 버퍼층과 유기적층막과의 계면에서 접착력이 좋지 않은 것으로 드러났다.As a result, the adhesion between the buffer layer and the aluminum and the interface between the buffer layer and the organic layer was poor due to the difference between the materials.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유기화합물과 유기금속물질이 동시-증착된 혼합층을 유기적층막과 제 2전극 사이에 삽입하여 소자의 발광 효율과 수명을 크게 증가시킬 수 있는 유기 EL 소자를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to improve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to insert a mixed layer of co-deposited organic compounds and organometallic materials between an organic laminate film and a second electrode, thereby emitting light emission efficiency and lifetime. It is to provide an organic EL device that can greatly increase the.
도 1 은 일반적인 유기 EL 소자를 보여주는 구조단면도이며,1 is a structural cross-sectional view showing a general organic EL device,
도 2는 본 발명에 따른 유기 EL 소자를 보여주는 구조단면도이다.2 is a structural cross-sectional view showing an organic EL device according to the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
21 : 투명 기판 22 : 제 1전극21 transparent substrate 22 first electrode
23 : 유기적층막 24 : 제 2전극23 organic laminated film 24 second electrode
25 : 보호막 26 : 혼합층25: protective film 26: mixed layer
27 : 전자주입층27: electron injection layer
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제 1 전극, 제 2 전극 및 다수의 유기적층막을 포함하여 형성된 유기 EL 소자에 있어서, 상기 유기적층막과 제 2 전극 사이에 유기화합물과 유기금속물질이 동시-증착된 혼합층이 형성됨을 특징으로 하는 유기 EL 소자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an organic EL device comprising a first electrode, a second electrode and a plurality of organic laminated films, wherein an organic compound and an organic metal material are co-exposed between the organic laminated film and the second electrode. An organic EL device is characterized in that a deposited mixed layer is formed.
상기 유기화합물은 전자수송능력을 가지는 화합물로서, 바람직하게는 Alq3일 수 있다.The organic compound is a compound having electron transport ability, preferably Alq 3 .
또한, 상기 유기금속물질은 금속포르피린(metalloporphyrine) 유도체들중 하나 또는 복수의 물질로 구성됨을 특징으로 한다.In addition, the organometallic material is characterized by consisting of one or a plurality of materials of metal porphyrin (metalloporphyrine) derivatives.
상기 금속포르피린 유도체는 하기 구조식 1의 구조를 가질 수 있다.The metal porphyrin derivative may have a structure of Structural Formula 1 below.
구조식 1Structural Formula 1
이때, 상기 A는 -N= 또는 -C(R)=이며, 이때 R은 수소, 알킬기, 알콕시기, 아랄킬기, 알카릴기, 아릴기 및 헤테로시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질이며;Wherein A is -N = or -C (R) =, wherein R is a material selected from the group consisting of hydrogen, alkyl, alkoxy, aralkyl, alkaryl, aryl and heterocyclic groups;
상기 M은 주기율표의 ⅠA족, ⅡA족, ⅢA족, ⅣA족, 3주기, 4주기, 5주기 및 6주기 그룹의 원소로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질이며;M is a substance selected from the group consisting of elements of groups IA, IIA, IIIA, IVA, 3, 4, 5 and 6 cycles of the periodic table;
상기 Y는 알콕시기, 페녹실기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 알킬포스핀기, 아릴포스핀기, 알킬설퍼기 및 아릴설퍼기로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질이거나, 주기율표의 ⅥA 및 ⅦA 족의 원소로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질이며;Y is an alkoxy group, a phenoxyl group, an alkylamino group, an arylamino group, an alkylphosphine group, an arylphosphine group, an alkylsulfur group, or an arylsulfur group, or a substance selected from the group consisting of elements of the VIA and VIIA groups of the periodic table. A material selected from;
상기 n은 0, 1, 2 중 하나인 정수; 그리고,N is an integer of one of 0, 1, 2; And,
상기 B1내지 B8은 각각 수소, 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 아릴옥시알킬기, 히드록시기, 히드록시알킬기, 아랄킬기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 알킬티올기, 아릴티올기, 니트로알킬기, 알킬카르보닐기, 알콕시카르보닐기, 페닐기, 아미노기, 시아닐기, 나프틸기, 알카릴기, 할로겐기 및 헤테로시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질이거나, 상기 B1과 B2, B3와 B4, B5와 B6및 B7과 B8중 하나이상이 각각 상호 연결되어 불포화 또는 포화된 오각형, 육각형 또는 칠각형 링을 형성하는 물질이다.B 1 to B 8 are hydrogen, alkyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxyalkyl group, hydroxy group, hydroxyalkyl group, aralkyl group, alkylamino group, arylamino group, alkylthiol group, arylthiol group, nitroalkyl group, alkylcarbonyl group , An alkoxycarbonyl group, a phenyl group, an amino group, a cyanyl group, a naphthyl group, an alkali group, a halogen group and a heterocyclic group, or the above-mentioned B 1 and B 2 , B 3 and B 4 , B 5 and B 6 And at least one of B 7 and B 8 are each interconnected to form an unsaturated or saturated pentagonal, hexagonal or hexagonal ring.
상기 구조식 1의 화합물에서, 바람직하게는, 상기 B1과 B2, B3와 B4, B5와 B6및 B7과 B8중 하나이상이 각각 상호 연결된 불포화 또는 포화된 오각형, 육각형 또는 칠각형 링을 이루는 구성원소가 C, N, S 및 O중 선택된다. 또한, 상기 B1과 B2, B3와 B4, B5와 B6및 B7과 B8중 하나이상이 각각 상호 연결된 불포화 또는 포화된 오각형, 육각형 또는 칠각형 링이 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 아릴옥시알킬기, 히드록시기, 히드록시알킬기, 아랄킬기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 니트로알킬기, 알킬카르보닐기, 알콕시카르보닐기, 페닐기, 아미노기, 시아닐기, 나프틸기, 알카릴기, 할로겐기 및 헤테로시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다.In the compound of Formula 1, preferably, one or more of B 1 and B 2 , B 3 and B 4 , B 5 and B 6, and B 7 and B 8 are each interconnected with an unsaturated or saturated pentagram, hexagon or The members of the hexagonal ring are selected from C, N, S and O. In addition, at least one of the B 1 and B 2 , B 3 and B 4 , B 5 and B 6, and B 7 and B 8 , each of which is an unsaturated or saturated pentagonal, hexagonal or heptagonal ring is an alkyl group, an aryl group, or an alkoxy group. Group, aryloxyalkyl group, hydroxy group, hydroxyalkyl group, aralkyl group, alkylamino group, arylamino group, nitroalkyl group, alkylcarbonyl group, alkoxycarbonyl group, phenyl group, amino group, cyanyl group, naphthyl group, alkaryl group, halogen group and heterocyclic group It may include a material selected from the group consisting of.
상기 구조식 1의 M은, 바람직하게는, 2Li, 2Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Pt, Cu, 2Ag, Zn, Pd, Al, Ga, In, Si, Sn, Pb, 2H 및 TiO로 이루어진 군으로부터 선택된 물질이다.M of the formula 1 is preferably 2Li, 2Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Pt, Cu, 2Ag, Zn, Pd, Al, Ga, In, Si , Sn, Pb, 2H and TiO.
상기 구조식 1의 Y는, 바람직하게는, O, F, Cl, Br, 알콕시기(탄소수 1∼10) 및 페녹실기로 이루어진 군으로부터 선택된 물질이다.Y in Structural Formula 1 is preferably a material selected from the group consisting of O, F, Cl, Br, an alkoxy group (C1-10) and a phenoxyl group.
본 발명에 따른 유기 EL 소자에 사용되는 상기 금속포르피린 유도체로서, 보다 바람직하게는 하기의 구조식 2 또는 구조식 3의 구조를 갖는 물질을 사용할 수 있다.As the metal porphyrin derivative used in the organic EL device according to the present invention, it is more preferable to use a substance having a structure of the following structural formula (2) or (3).
구조식 2 구조식 3Structural Formula 2 Structural Formula 3
이때, 상기 A는 -N= 또는 -C(R)=이며, 상기 R은 수소, 알킬기, 알콕시기, 아랄킬기, 알카릴기, 아릴기 및 헤테로시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질이며;Wherein A is -N = or -C (R) =, wherein R is a substance selected from the group consisting of hydrogen, an alkyl group, an alkoxy group, an aralkyl group, an alkaryl group, an aryl group and a heterocyclic group;
상기 M은 주기율표의 ⅠA족, ⅡA족, ⅢA족, ⅣA족, 3주기, 4주기, 5주기 및 6주기 그룹의 원소로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질이며;M is a substance selected from the group consisting of elements of groups IA, IIA, IIIA, IVA, 3, 4, 5 and 6 cycles of the periodic table;
상기 Y는 알콕시기, 페녹실기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 알킬포스핀기, 아릴포스핀기, 알킬설퍼기 및 아릴설퍼기로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질이거나, 주기율표의 ⅥA 및 ⅦA 족의 원소로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질이며;Y is an alkoxy group, a phenoxyl group, an alkylamino group, an arylamino group, an alkylphosphine group, an arylphosphine group, an alkylsulfur group, or an arylsulfur group, or a substance selected from the group consisting of elements of the VIA and VIIA groups of the periodic table. A material selected from;
상기 n은 0, 1, 2 중 하나인 정수; 그리고,N is an integer of one of 0, 1, 2; And,
상기 X1내지 X8은 각각 수소, 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 아릴옥시알킬기, 히드록시기, 히드록시알킬기, 아랄킬기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 알킬티올기, 아릴티올기, 니트로알킬기, 알킬카르보닐기, 알콕시카르보닐기, 페닐기, 아미노기, 시아닐기, 나프틸기, 알카릴기, 할로겐기 및 헤테로시클릭기로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질이다.X 1 to X 8 are each hydrogen, alkyl group, aryl group, alkoxy group, aryloxyalkyl group, hydroxy group, hydroxyalkyl group, aralkyl group, alkylamino group, arylamino group, alkylthiol group, arylthiol group, nitroalkyl group, alkylcarbonyl group , Alkoxycarbonyl group, phenyl group, amino group, cyanyl group, naphthyl group, alkaryl group, halogen group and heterocyclic group.
상기 구조식 2 및 3의 M은, 바람직하게는, 2Li, 2Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Pt, Cu, 2Ag, Zn, Pd, Al, Ga, In, Si, Sn, Pb, 2H 및 TiO로 이루어진 군으로부터 선택된 물질이다.M of the structural formulas 2 and 3 is preferably 2Li, 2Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Pt, Cu, 2Ag, Zn, Pd, Al, Ga, In , Si, Sn, Pb, 2H and TiO.
상기 구조식 2 및 3의 Y는, 바람직하게는, O, F, Cl, Br, 알콕시기(탄소수 1∼10) 및 페녹실기로 이루어진 군으로부터 선택된 물질이다.Y of the formulas 2 and 3 is preferably a material selected from the group consisting of O, F, Cl, Br, an alkoxy group (C10 to 10) and a phenoxyl group.
본 발명에 따른 유기 EL 소자에 사용되는 상기 금속포르피린 유도체로서, 가장 바람직하게는, 하기의 구조식 4와 구조식 5의 구조를 갖는 물질들 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.As the metal porphyrin derivative used in the organic EL device according to the present invention, most preferably, at least one of materials having the structures of the following structural formulas 4 and 5 may be used.
구조식 4 구조식 5Structural Formula 4 Structural Formula 5
이때, 상기 M은 Co, AlCl, Cu, 2Li, Fe, Pb, Mg, SiCl2, 2Na, Sn, Zn, Ni, Mn, VO, 2Ag, MnCl, SnCl2및 TiO로 이루어진 군으로부터 선택된다.In this case, M is selected from the group consisting of Co, AlCl, Cu, 2Li, Fe, Pb, Mg, SiCl 2 , 2Na, Sn, Zn, Ni, Mn, VO, 2Ag, MnCl, SnCl 2 and TiO.
본 발명의 또다른 목적은, 상기 제 2전극과 상기 혼합층의 사이에 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 이들의 화합물 중 적어도 하나로 이루어진 전자주입층이 형성되어 있음을 특징으로 하는 유기 EL 소자를 제공함에 있다.A further object of the present invention is to provide an organic EL device characterized in that an electron injection layer made of at least one of an alkali metal, an alkaline earth metal and a compound thereof is formed between the second electrode and the mixed layer.
상기 전자주입층은 Li2O, Li2O2, Rb2O, Cs2O, Rb2O2, Cs2O2, LiAlO2, LiBO2, LiCl, RbCl, NaCl, KAlO2, NaWO4, K2SiO3, Li2CO, BeO, MgO, CaO, SrO, BaO, RaO, Al:Li합금, Mg:Sr합금 및 In:Li합금중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 2전극은, 바람직하게는, Al로 이루어진다.The electron injection layer is Li 2 O, Li 2 O 2 , Rb 2 O, Cs 2 O, Rb 2 O 2 , Cs 2 O 2 , LiAlO 2 , LiBO 2 , LiCl, RbCl, NaCl, KAlO 2 , NaWO 4 , It may be made of any one of K 2 SiO 3 , Li 2 CO, BeO, MgO, CaO, SrO, BaO, RaO, Al: Li alloy, Mg: Sr alloy and In: Li alloy. The second electrode is preferably made of Al.
본 발명에 따른 상기 혼합층에서 양 물질의 혼합 비율은 위치의 함수로서 고정되거나 변화될 수 있다. 즉, 두 물질의 농도는 혼합층에 각 물질이 놓여진 위치에 따라 농도 구배 (concentration gradient)를 갖도록 조성되어질 수 있다. 예를 들어, 유기화합물로 Alq3를 사용하고, 유기금속화합물로 CuPc를 사용한 혼합층의 혼합비율을 살펴보면 다음과 같다. 즉, Alq3및 CuPc의 농도를 각각 x:y로 표시할 때, 유기적층막과의 접촉 계면에서 x=1, y=0이 될 수 있으며, 제 2 전극 방향으로 갈수록 CuPc의 농도가 점진적으로 증가하고, Alq3의 농도는 점차 감소하여, 제 2전극 또는 전자수송층과의 접촉 계면에서는 각 물질의 농도가 x=0, y=1이 될 수 있다. 이때, 상기 양 계면 사이에서의 x, y의 값은 선형적으로 변화된다. 이러한 상기 혼합층의 두께는, 바람직하게는, 0.1nm ∼ 50nm사이에서 변화된다.The mixing ratio of both materials in the mixed layer according to the invention can be fixed or varied as a function of position. That is, the concentration of the two materials may be configured to have a concentration gradient depending on the position of each material in the mixed layer. For example, the mixing ratio of the mixed layer using Alq 3 as the organic compound and CuPc as the organic metal compound is as follows. That is, when the concentrations of Alq 3 and CuPc are respectively expressed as x: y, x = 1 and y = 0 may be at the contact interface with the organic laminate, and the concentration of CuPc gradually increases toward the second electrode. In addition, the concentration of Alq 3 gradually decreases, so that the concentration of each material may be x = 0 and y = 1 at the contact interface with the second electrode or the electron transport layer. At this time, the values of x and y are linearly changed between the two interfaces. The thickness of this mixed layer is preferably changed between 0.1 nm and 50 nm.
상기와 같은 특징을 갖는 유기 EL 소자를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an organic EL device having the above characteristics will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 유기 EL 소자를 보여주는 구조단면도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 유기 EL 소자는 투명 기판(21), 제 1전극(22), 유기적층막(정공주입층, 정공수송층 및 발광층으로 이루어짐)(23), 제 2전극(24)을 갖는 적층판 구조(laminated structure)와, 적층판 구조위에 형성되는 보호막(25), 그리고 적층판 구조의 유기적층막(23)과 제 2전극(24)사이에 전자 주입과 접착력을 개선시키기 위해 유기화합물과 유기금속물질이 동시-증착된 혼합층(26)과 전자주입층(27)이 적층되어 형성된다.2 is a structural cross-sectional view showing an organic EL device according to the present invention. As shown in FIG. 2, the organic EL device includes a transparent substrate 21, a first electrode 22, and an organic laminated film (hole injection layer, hole transport layer). And a light emitting layer) 23, a laminated structure having a second electrode 24, a protective film 25 formed on the laminated structure, and an organic laminated film 23 and a second electrode 24 having a laminated structure. In order to improve electron injection and adhesion between the layers, the mixed layer 26 and the electron injection layer 27 in which the organic compound and the organic metal material are co-deposited are formed.
여기서, 혼합층(26) 및 전자주입층(27)으로 사용되는 물질은 앞서 언급한 바와 같다.Here, the materials used for the mixed layer 26 and the electron injection layer 27 are as described above.
이와 같이, 본 발명에서는 유기적층막(23)과 제 2전극(24) 또는 유기적층막(23)과 전자주입층(27) 사이에 상기와 같은 물질로 이루어진 혼합층(26)을 적층하여 소자의 발광 효율을 향상시킴과 동시에 수명을 크게 증가시킨다.As described above, in the present invention, the light emitting efficiency of the device is formed by stacking the mixed layer 26 made of the above material between the organic layer 23 and the second electrode 24 or between the organic layer 23 and the electron injection layer 27. Greatly improve the service life.
여기서, 혼합층(26)과 전자주입층(27)의 두께는 각각 약 0.1nm ∼ 50nm와 약 5Å ∼10Å일 수 있다.Here, the thicknesses of the mixed layer 26 and the electron injection layer 27 may be about 0.1 nm to 50 nm and about 5 μm to 10 μm, respectively.
다음으로, 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 제작방법을 상술한다. 그러나, 하기의 제작방법에 사용되는 물질, 수치 등의 조건을 당업자가 본 발명의 목적 및 효과를 만족시키는 한도내에서 변경 사용할 수 있음은 물론이다.Next, the manufacturing method of the organic electroluminescent element which concerns on this invention is explained in full detail. However, it is a matter of course that those skilled in the art can change the conditions such as materials, numerical values, and the like used in the following manufacturing method within the limits satisfying the objects and effects of the present invention.
(1)투명 기판위에 제 1전극으로서 투명전극인 ITO(indium tin oxide) 박막을 140nm정도 입힌 다.(1) An indium tin oxide (ITO) thin film, which is a transparent electrode, is coated on the transparent substrate by about 140 nm as a first electrode.
(2) 상기 제 1전극상에 정공주입층으로서 구리 프탈로시아닌(CuPc)을 약 20nm의 두께로 진공 증착시킨다.(2) Copper phthalocyanine (CuPc) is vacuum deposited to a thickness of about 20 nm on the first electrode as a hole injection layer.
(3) 상기 정공주입층상에 정공수송층으로서 4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl(NPD)를 약 30nm의 두께로 진공 증착시킨다.(3) 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (NPD) was vacuum deposited to a thickness of about 30 nm on the hole injection layer as a hole transport layer.
(4) 상기 정공수송층상에 발광층을 진공 증착시키는 데, 녹색 발광층의 경우 8-hydroxyquinoline aluminum(Alq3)을 약 30nm의 두께로 진공 증착시킨다.(4) Vacuum depositing the light emitting layer on the hole transport layer, in the case of the green light emitting layer, 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq 3 ) is vacuum deposited to a thickness of about 30nm.
(5) 상기 발광층상에 유기화합물과 유기금속물질을 적절한 비율로 동시-증착하여 유기화합물과 유기금속물질의 혼합층을 형성한다. 상기 혼합층의 바람직한 두께는 물질에 따라 변화할 수 있으며, 대략 0.1nm∼50nm사이가 적합하다.(5) The organic compound and the organic metal material are co-deposited in an appropriate ratio on the light emitting layer to form a mixed layer of the organic compound and the organic metal material. The preferred thickness of the mixed layer can vary depending on the material, and is suitably between about 0.1 nm and 50 nm.
사용가능한 상기 유기화합물과 유기금속물질의 종류는 앞서 언급한 바와 같으며, 혼합층내에서의 양 화합물의 혼합비율도 앞서 언급한 바와 같다.The types of organic compounds and organometallic materials that can be used are as described above, and the mixing ratio of both compounds in the mixed layer is also as mentioned above.
(6) 상기 혼합층상에 전자주입층으로서 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 이들의 화합물중 적어도 하나를 대략 5∼10Å의 두께로 증착시킨다. 바람직하게는, 상기 전자주입층이 Li2O, Li2O, Rb2O, Cs2O, Rb2O2, Cs2O2, LiAlO2, LiBO2, LiCl, RbCl, NaCl, KAlO2, NaWO4, K2SiO3, Li2CO, BeO, MgO, CaO, SrO, BaO, RaO, Al:Li합금, Mg:Sr합금 및 In:Li합금중 어느 하나로 이루어질 수 있다.(6) At least one of an alkali metal, an alkaline earth metal, and a compound thereof is deposited on the mixed layer to a thickness of approximately 5 to 10 kV as an electron injection layer. Preferably, the electron injection layer is Li 2 O, Li 2 O, Rb 2 O, Cs 2 O, Rb 2 O 2 , Cs 2 O 2 , LiAlO 2 , LiBO 2 , LiCl, RbCl, NaCl, KAlO 2 , It may be made of any one of NaWO 4 , K 2 SiO 3 , Li 2 CO, BeO, MgO, CaO, SrO, BaO, RaO, Al: Li alloy, Mg: Sr alloy, and In: Li alloy.
(7) 상기 전자주입층 상에 제 2전극으로 Al을 약 200nm의 두께로 형성시킨다.(7) Al is formed to a thickness of about 200 nm on the electron injection layer as a second electrode.
(8) 바람직하게는, 상기 제 2전극상에 보호막을 입힌 후 불활성가스안에서 통상적인 인켑슐레이션(encapsulation)을 수행할 수 있다.(8) Preferably, a conventional encapsulation can be performed in an inert gas after applying a protective film on the second electrode.
Li2O와 같은 전자주입층의 경우 Alq3와 Al과의 접착력이 좋지 않을 뿐만 아니라 1nm 두께를 갖는 Li2O층은 완전히 균일한 층이 아니라 오히려 섬(island)모양의 구조를 갖는다.In the case of an electron injection layer such as Li 2 O, not only the adhesion between Alq 3 and Al is poor, but the Li 2 O layer having a thickness of 1 nm is not a completely uniform layer but rather has an island-like structure.
그러나, 본 발명에 따른 유기 EL 소자처럼 Alq3등의 유기화합물과 CuPc 등의 유기금속물질이 동시-증착된 혼합층은 Li2O와 같은 전자주입층과의 계면 접착에 있어, CuPc 등의 유기금속물질이 Li2O층 내의 열린 공간을 통해 Al층과 직접 접촉하게 된다.However, a mixed layer in which an organic compound such as Alq 3 and an organic metal material such as CuPc is co-deposited, as in the organic EL device according to the present invention, is used for interfacial adhesion between an electron injection layer such as Li 2 O, and an organic metal such as CuPc. The material is in direct contact with the Al layer through the open space in the Li 2 O layer.
이러한 현상이 유기막과 금속과의 계면에서 접착력을 증가시키고 소자의 수명을 증가시키다.This phenomenon increases the adhesion at the interface between the organic film and the metal and increases the life of the device.
즉, 혼합층에 포함된 CuPc에서의 copper 이온이 CuPc와 Al 사이를 상대적으로 강하게 묶어(bonding)준다.That is, copper ions in CuPc included in the mixed layer bond relatively strongly between CuPc and Al.
본 발명에 따른 유기 EL 소자에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.The organic EL device according to the present invention has the following effects.
유기화합물과 유기금속물질이 동시-증착된 혼합층이 포함된 본 발명의 유기 EL 소자는 휘도뿐만 아니라 소자의 수명을 크게 증가시킨다.The organic EL device of the present invention including a mixed layer in which an organic compound and an organic metal material are co-deposited greatly increases not only the brightness but also the life of the device.
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