KR20010107695A

KR20010107695A - 유기 발광 소자에서의 주위광 반사율 저하법

Info

Publication number: KR20010107695A
Application number: KR1020010028487A
Authority: KR
Inventors: 훙리앙-순; 마다틸조셉케이
Original assignee: 로버트 디. 크루그; 이스트맨 코닥 캄파니
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2001-12-07
Also published as: EP1160890A3; JP2001332391A; TW498566B; US6429451B1; EP1160890A2

Abstract

본 발명은 광투과성 기판, 광투과성 양극, 유기 정공 수송층 및 유기 전자 수송층을 포함하는, 음극으로부터의 주위광 반사율을 저하시킬 수 있는 유기 발광 소자에 관한 것이다. 전자 수송층과 광반사성 음극 사이에 배치된 반사율 저하성 구조물은 전자를 전자 수송층에 주입시키고 소자에 입사하는 주위광의 반사율을 실질적으로 저하시킬 수 있다.

Description

유기 발광 소자에서의 주위광 반사율 저하법{REDUCTION OF AMBIENT-LIGHT-REFLECTION IN ORGANIC LIGHT-EMITTING DEVICES}

본 발명은 일반적으로 유기 발광 소자, 특히 주위광 반사율이 저하된 유기 발광 소자에 관한 것이다.

유기 일렉트로루미네선트(electroluminescent; EL) 소자로도 지칭되는 유기 발광 다이오드는 소자에 의해 방출된 광을 시인시키는 광투과성 기판상에 통상의 배열로 구성되고, 상기 소자 구조물은 광투과성 기판, 광투과 전도성 정공 주입 전극, 유기 정공 수송층, 유기 발광층, 유기 전자 수송층, 및 약 4.0eV 미만의 일함수를 갖는 금속으로 이루어진 전자 주입 전극을 순서대로 포함한다. 이러한 고반사율의 금속 전극은 전자 주입 전극이 방출층 또는 발광 접합부로부터 내부적으로 발생된 광을 광투과성 기판 방향으로 반사 진행시키는 표면을 제공한다는 점에서 방출의 휘도 개선을 보조한다. 그러나, 이러한 금속성 전자 주입 전극은 또한 광투과성 기판 및 광투과성 정공 주입 전극을 통해 소자 구조물에 입사하는 주위광을반사시켜, 관찰자가 시인하는 경우 육안으로 인지된 발광의 콘트라스트(contrast)를 저하시킨다. 다수의 실제적인 용도에 있어서, 금속 전자 주입 전극의 거울형 표면으로부터 주위광의 반사율이 충분히 저하되도록, 전체적으로 어두운 조건에서 완전히 일광되는 조건 범위인 주위 조명 조건하에서 유기 발광 소자가 용이하게 시인될 수 있는 것이 매우 중요하다.

일부의 무기 발광 소자의 제작에 있어서, 일광 해독력 향상 및 눈부심 감소를 위한 하나의 해결책으로 무기 인광체층과 상대 전극층 사이의 흡수층 및 유전체층을 이러한 무기 소자내로 혼입시킨 적도 있었다. 주위광의 파괴적인 광학 간섭을 생성시켜 주위광 반사율이 저하되도록 유전체층의 두께를 최적화시킨다. 이러한 해결책으로 룩셀 테크놀로지스 인코포레이티드(Luxell Technologies, Inc.)에 의해 제조된 소자의 특성을 기술하고 있는 문헌[Journal of Military and Aerospace Electronics, Volume 9, No. 6, June, 1998]에 개시된 바와 같이 총 반사율이 14%인 무기 발광 장치를 생성시켰다.

주위 조명으로 인한 눈부심을 감소시키려는 다른 널리 공지된 해결책은 광투과성 기판의 외부 표면에 결합될 수 있는 편광판, 특히 원형 편광판을 이용하는 것이다. 그러나, 편광판을 이용하면 비용이 상당히 추가되며, 기판에 결합된 편광판은 발광 소자의 일체형 층 구조물의 일부가 되지 못한다. 더욱이, 편광판은 발광 강도를 60%까지 저하시킬 수 있다.

이러한 무기 발광 소자는 금속-절연체-반도체-절연체-금속-박막 배열을 갖는다. 따라서, 유전체 및 흡수성 물질을 상부 금속 전극과 인광체 방출층 사이에서사용하여 상부 전극으로부터의 주위광 반사율을 저하시킬 수 있다.

무기 발광 소자와 대조적으로, 유기 EL 소자는 전자를 유기 전자 수송층에 주입시킬 뿐만 아니라 정공을 유기 정공 수송층에 주입시킬 필요가 있다. 이러한 유기층 사이의 접합부에서 또는 접합부 근처에서 전자-정공을 재조합시키면 정공 주입 전극(양극으로도 지칭됨)이 전자 주입 전극(음극으로도 지칭됨)에 대해 충분한 양전기 포텐셜로 편향될 때 광을 방출시킨다.

음극으로부터 유기 전자 수송층으로의 효과적인 전자 주입을 제공하기 위해, 4.0eV 미만의 일함수를 제공하도록 선택된 금속 또는 이들의 조합물로 음극을 형성시켜야 한다. 음극이 4.0eV보다 큰 일함수를 갖는 금속으로 형성된다면 음극으로부터 전자 수송층으로의 전자 주입이 상당히 감소될 것이다.

유기 EL 소자의 구조 및 기능으로 인해, 광학 흡광도를 제공하기 위해 반사성 음극과 전자 수송층 사이에 배치된 주위광 반사율 저하층은 전기 전도성이어야 하고, 4.0eV 미만의 일함수를 제공하여야 하며, 불리한 효과, 예컨대 방사 손상 또는 반사율 저하층과 유기층(들) 사이의 바람직하지 못한 화학적 또는 물리적 상호 작용을 최소화시키기 위해 유기 EL 소자 제작에 상용성인 침착 기법에 의해 형성될 수 있어야 한다.

따라서, 유기 발광 소자에 유용한 주위광 반사율 저하층에 부여되는 요건 및 세부사항은 실질적으로 무기 발광 소자의 반사율 저하층 또는 구조에 대한 요건과 상이하고 더욱 엄격하다.

본 발명에서는 음극으로부터의 주위광 반사율이 저하된 유기 발광 소자를 제공하고자 한다.

도 1은 음극 방향으로 방출된 광 및 주위광을 반사시키는 반사성 음극 표면을 갖는 종래의 유기 발광 소자의 개략적인 횡단면도이다.

도 2는 반사율 저하층이 4.0eV 미만의 일함수를 갖는 전기 전도성 물질로 형성되어 있는, 본 발명에 따라 구성된 유기 발광 소자의 한 양태에 대한 개략적인 횡단면도이다.

도 3은 반사율 저하층이 4.0eV보다 큰 일함수를 갖는 무기 n형 반도체 물질로 형성되고, 이층 계면 구조물이 전자를 상기 반사율 저하층으로부터 유기 전자 수송층으로 주입시키는, 본 발명에 따라 구성된 유기 발광 소자의 다른 양태에 대한 개략적인 횡단면도이다.

도 4는 도 2에 도시된 소자의 반사율 저하층을 갖는 유기 EL 소자의 스펙트럼 반사율을 그래프로 나타낸 것이다.

도 5는 도 3에 도시된 소자의 반사율 저하층을 갖는 유기 EL 소자의 스펙트럼 반사율을 그래프로 나타낸 것이다.

도 6a는 반사성 음극 표면을 갖는 종래의 유기 발광 소자의 사진이다.

도 6b는 도 3에 도시된 소자의 반사율 저하층을 갖는 유기 발광 소자의 사진이다.

도 7은 종래의 유기 EL 소자와, 도 2에 도시된 소자의 반사율 저하층을 갖는 유기 EL 소자의 전류 밀도-구동 전압과의 관계를 도시한 그래프이다.

도 8은 종래의 "기준" 유기 EL 소자와, 도 2에 도시된 소자의 반사율 저하층을 갖는 유기 EL 소자의 휘도-전류 밀도와의 관계를 도시한 그래프이다.

도 9는 종래의 유기 EL 소자와, 도 3에 도시된 소자의 반사율 저하층 및 이층 계면 구조물을 갖는 유기 EL 소자의 전류 밀도-구동 전압과의 관계를 도시한 그래프이다.

도 10은 종래의 "기준" 유기 EL 소자와, 도 3에 도시된 소자의 반사율 저하층 및 이층 계면 구조물을 갖는 유기 EL 소자의 휘도-전류 밀도와의 관계를 도시한 그래프이다.

도 1, 2 및 3은 개별적인 층들의 두께가 너무 얇고, 다양한 요소의 두께 차이가 너무 커서 크기로 묘사하거나 편리한 비율의 크기로 규격화시킬 수 없으므로, 필연적으로 개략적인 특징부를 나타낸다.

<도면 부호의 설명>

100: 유기 발광 소자(종래 제품)

102: 광투과성 기판

104: 광투과성 정공 주입 양극

110: 유기 정공 수송층

115: 발광 접합부

120: 유기 전자 수송층

140: 음극

142: 음극 표면

160: 구동 전원

162: 리드

164: 리드

180: 기판을 통해 방출된 광

182: 음극 방향으로 방출된 광

184: 음극 표면으로부터 반사된 발광

192: 소자에 입사하는 주위광

194: 음극 표면으로부터 반사된 주위광

200: 주위광 반사율이 저하된 유기 발광 소자

202: 광투과성 기판

204: 광투과성 양극

210: 유기 정공 수송층

215: 발광 접합부

220: 유기 전자 수송층

230: 반사율 저하층

232: 반사율 저하층의 표면

240: 음극

260: 구동 전원

262: 리드

264: 리드

282: 반사율 저하층 방향으로 방출된 광

286: 기판을 통해 방출된 광

292: 소자에 입사하는 주위광

300: 주위광 반사율이 저하된 유기 발광 소자

302: 광투과성 기판

304: 광투과성 양극

310: 유기 정공 수송층

315: 발광 접합부

320: 유기 전자 수송층

340: 음극

350: 반사율 저하층

352: 반사율 저하층의 표면

360: 구동 전원

362: 리드

364: 리드

370: 이층 계면 구조물

372: 알칼리 플루오라이드 박층

374: 알루미늄 박층

382: 반사율 저하층 방향으로 방출된 광

386: 기판을 통해 방출된 광

392: 소자에 입사하는 주위광

본 발명의 다른 목적은 반사율 저하층이 음극과 유기 전자 수송층 사이에 형성되고, 4.0eV 미만의 일함수를 갖는 전기 전도성 물질로 형성되는, 음극으로부터의 주위광 반사율이 저하된 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 반사율 저하층이 이층 계면 구조물과 음극 사이에 형성되고, 4.0eV보다 큰 일함수를 갖는 n형 반도체가 되도록 선택된 물질로 형성되는, 음극으로부터의 주위광 반사율이 저하된 유기 발광 소자를 제공하는 것이다. 한 양태에 있어서, 본 발명의 상기 목적 및 다른 목적은 (a) 광투과성 기판; (b) 상기 기판위에 배치된 광투과성 양극; (c) 상기 양극위에 배치된 유기 정공 수송층; (d) 상기 정공 수송층위에 배치된 유기 전자 수송층(상기 전자 수송층과 정공 수송층 사이의 계면은 소자가 작동되는 경우 광을 방출시킬 수 있는 접합부를 형성한다); (e) 4.0eV 미만의 일함수를 갖고 전자 수송층으로 전자를 주입시킬 수 있는 전기 전도성 물질로 형성되며, 상기 기판 및 양극을 통해 소자에 입사하는 주위광의 반사율을 실질적으로 저하시키는, 상기 전자 수송층위에 배치된 반사율 저하층; 및 (f) 광반사성 금속 물질로 형성되고 상기 반사율 저하층위에 배치된 음극을 포함하는, 음극으로부터의 주위광 반사율이 저하된 유기 발광 소자로 성취된다.

다른 양태에 있어서, 본 발명의 상기 목적 및 다른 목적은 (a) 광투과성 기판; (b) 상기 기판위에 배치된 광투과성 양극; (c) 상기 양극위에 배치된 유기 정공 수송층; (d) 상기 정공 수송층위에 배치된 유기 전자 수송층(상기 전자 수송층과 정공 수송층 사이의 계면은 소자가 작동되는 경우 광을 방출시킬 수 있는 접합부를 형성한다); (e) 전자를 전자 수송층으로 주입시킬 수 있는, 상기 전자 수송층위에 배치된 이층 계면 구조물; (f) 4.0eV보다 큰 일함수를 갖는 n형 반도체 물질로 형성되며 기판 및 양극을 통해 소자에 입사하는 주위광의 반사율을 실질적으로 저하시키는, 상기 이층 계면 구조물위에 배치된 반사율 저하층; 및 (g) 광반사성 금속 물질로 형성되고 상기 반사율 저하층위에 배치된 음극을 포함하는, 음극으로부터의 주위광 반사율이 저하된 유기 발광 소자로 성취된다.

음극으로부터의 주위광 반사율이 저하된 유기 발광 소자의 구조 및 성능을 보다 완전히 이해하기 위해, 도 1에 도시된 종래의 유기 발광 소자(100)를 기술하겠다.

종래의 소자와 도 2 및 3에 도시된 본 발명 소자에 공통적인 유사 요소 및 특징부는 상응하는 도면 부호로 지정한다.

도 1에서, 유기 발광 소자(100)는 광투과성 정공 주입 양극(104)이 그 위에 형성되어 있는 광투과성 기판(102)을 갖는다. 기판(102)은 유리 또는 석영일 수 있고, 양극(104)은 바람직하게는 기판(102)위에 형성된 인듐 주석 산화물(ITO) 박층이다. 유기 정공 수송층(110)은 양극(104)위에 형성되어 있고, 유기 전자 수송층(120)은 상기 정공 수송층(110)위에 형성되어 있으며, 음극(140)은 상기 전자 수송층(120)위에 형성되어 있고 4.0eV 미만의 일함수를 갖도록 선택된 물질로 형성된다.

전기 구동 전원(160)은 리드(162)를 통해 양극(104)에 연결되고, 리드(164)를 통해 음극(140)에 연결되어 양극(104)이 음극(140)보다 더욱 충분한 양전기 포텐셜이 되도록 한다. 이러한 조건하에서, 전자(음전하 캐리어)는 음극(140)으로부터 유기 전자 수송층(120)으로 주입되고, 정공(양전하 캐리어)은 양극(104)으로부터 유기 정공 수송층(110)으로 주입될 것이다. 전자 및 정공은 상응하는 유기층(120 및 110)을 통해 수송되어 이러한 층들 사이에 있는 발광 접합부(115)에서 또는 접합부 근처에서 재조합되며, 이러한 재조합으로 인해 접합부(115)로부터 광이 방출된다. 접합부(115)에서 음극 방향으로 광(182)으로서 발생되는 광의 대략 50%는 음극(140) 방향으로 방출되고, 반사성 음극 표면(142)으로부터 광(184)으로서 반사된다. 반사광(184)과 접합부(115)로부터 기판으로 방출되는 광을 조합하면 기판으로부터 관찰자 방향으로 방출되는 광(180)이 생성된다.

소자(100)가 실내 조명으로부터 밝은 일광에 이르는 범위의 주위광 조건하에서 시인되는 경우, 이러한 주위광(192)은 화살표를 갖는 파동 윤곽으로 나타낸 바와 같이 광투과성 기판(102) 및 광투과성 양극(104)을 통해 소자에 용이하게 입사할 수 있다. 소자(100)에 입사하는 이러한 주위광(192)은 파동 윤곽중에 반사된 주위광(194)으로 나타낸 바와 같이 음극 표면(142)으로부터 반사된다. 소자(100)에 입사하는 주위광(192) 및 반사된 주위광(194)은 관찰자에게 시인되는 경우 육안으로 인지된 발광(180)과의 콘트라스트를 저하시킬 것이다.

이러한 종래의 유기 발광 소자(100)의 제조에 유용한 물질은 탕(Tang)의 미국 특허 제 4,356,429 호; 반슬리키(VanSlyke) 등의 미국 특허 제 4,539,507 호; 반슬리키 등의 미국 특허 제 4,720,432 호; 탕 등의 미국 특허 제 4,885,211 호; 탕 등의 미국 특허 제 4,769,292 호; 반슬리키 등의 미국 특허 제 5,047,687 호; 반슬리키 등의 미국 특허 제 5,059,862 호; 및 반슬리키 등의 미국 특허 제 5,061,569 호(상기 특허 문헌은 모두 본원에 참고로 인용된다)에 기술되어 있는 바와 같이 통상적인 유기 발광 소자의 층 배열 및 바람직한 층 두께를 갖는 물질로부터 선택될 수 있다.

종래의 유기 EL 소자(100)가 4.0eV보다 큰 일함수를 갖는 물질의 음극(예: 알루미늄 음극 또는 은 음극)으로 제조된다면, 본원에 참고로 인용되는 훙(Hung) 등의 미국 특허 제 5,776,622 호에 개시된 바와 같이 알칼리 플루오라이드 계면 박층(도시되어 있지 않음)을 상기 음극과 유기 전자 수송층(120) 사이에 삽입시킴으로써 효과적인 전자 주입을 제공할 수 있다.

도 2에서, 유기 발광 소자(200)의 개략적인 횡단면은 고흡수성의 저반사층(230)이 음극(240)과 유기 전자 수송층(220) 사이에 제공되어 있다는 점에서 도 1에 도시된 종래 소자(100)의 구조와 상이하다. 상기 층(230)은 실질적으로 광투과성 기판(202) 및 광투과성 양극(204)을 통해 소자에 입사하는 주위광(292)의 반사율을 저하시킬 뿐만 아니라, 발광 접합부(215)로부터 층(230) 방향으로 방출된 광(282)의 반사율을 저하시킨다. 광(286)은 기판(202)을 통해 소자로부터 방출된다. 모든 다른 요소 및 그의 기능은 도 1에 대한 참고에서 기술하였다. 예컨대, 유기 정공 수송층(210)은 도 1의 유기 정공 수송층(110)에 상응하고, 리드(262 및 264)는 도 1의 리드(162 및 164)에 상응한다. 따라서, 상기 요소에 대한 추가의 설명은 필요하지 않을 것이다. 층(230)을 형성시키는데 특히 유용한 물질은 4.0eV 미만의 일함수를 갖고 실질적으로 벌크 형태의 흑색인 전기 전도성 물질이다. 이러한 바람직한 물질에는 칼슘 헥사보라이드(CaB₆) 및 질화란탄(LaN)이 있다. 층(230)은 통상적인 열증착 또는 스퍼터링 침착에 의해 유기 전자 수송층(220)위에 20 내지 200㎚의 바람직한 층 두께로 형성될 수 있다.

도 4로부터 명백한 바와 같이, 소자(200)의 반사율 저하층(230)은 소자로부터 주위광 반사율을 저하시키는데 효과적이므로, 주위광 조건하에 발광(286)의 관찰에서 콘트라스트를 증강시킨다.

도 3에서, 유기 발광 소자(300)의 다른 양태에 대한 개략적인 횡단면은 표면(352)을 갖는 반사율 저하층(350), 및 유기 전자 수송층(320)과 접촉하는 알칼리 플루오라이드 박층(372) 및 반사율 저하층(350)과 접촉하는 알루미늄 박층(374)으로 이루어진 이층 계면 구조물(370)을 갖는 것으로 나타나 있다.

유기 정공 수송층(310), 발광 접합부(315), 전자 수송층(320) 및 리드(362 및 364)는 도 1에 도시된 소자의 유기 정공 수송층(110), 발광 접합부(115), 전자 수송층(120) 및 리드(162 및 164)에 상응한다. 유사하게, 반사율 저하층(350) 방향으로 방출되는 광(382)은 도 1에 도시된 소자의 광(182)에 상응한다.

이러한 양태에서, 반사율 저하층(350)은 4.0eV보다 큰 일함수 및 전자 수송층(320)의 재료가 되는 n형 유기 반도체의 전자 친화력보다 큰 전자 친화력을 갖는 n형 무기 반도체 물질로 형성된다. 전자는 음극(340)으로부터 n형 무기 반도체 반사율 저하층(350)으로 용이하게 주입되고, 이층 계면 구조물(370)은 층(350)으로부터 유기 전자 수송층(320)으로 전자를 효과적으로 주입시킨다. 이러한 계면 개질 구조물이 결핍되면 층(350)으로부터 전자 수송층(320)으로의 전자 수송이 저해되는데, 이는 이러한 층의 계면에 주입 방해물이 있기 때문이다.

반사율 저하층(350)을 형성시키는데 바람직한 물질에는, 예컨대 산화아연(ZnO) 및 황화아연(ZnS)과 같은 무기 n형 반도체 물질이 있고, 여기서 산화아연은 통상적인 열증착법에 의해 형성되어 산소가 부족해지는 경우 광학 흡수성 및 충분한 전기 전도성이어서 유기 발광 소자의 효과적인 반사율 저하층에 대한 일함수 요건을 제외한 모든 요건을 충족시킬 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 박층(372 및 374)으로 이루어진 이층 계면 구조물(370)은 음극(340)으로부터 유기 전자 수송층(320)으로의 효과적인 전자 수송을 제공한다.

반사율 저하층(350)을 통상적인 열증착 또는 스퍼터링 침착법에 의해 30 내지 200㎚의 바람직한 두께로 제조하는 것이 바람직하다.

이층 계면 구조물은 바람직하게는 0.1 내지 1.5㎚의 바람직한 두께를 갖고 유기 전자 수송층(320)과 접촉하는 알칼리 플루오라이드 박층(372) 및 통상적인 열 증착에 의해 0.1 내지 2㎚의 바람직한 두께로 형성되고 반사율이 저하된 n형 반도체층(350)과 접촉하는, 상기 층(372)위에 존재하는 알루미늄 박층(374)으로 구성되어 있다. 본 발명의 실시에 유용한 알칼리 플루오라이드에는 리튬 플루오라이드, 나트륨 플루오라이드, 칼륨 플루오라이드, 루비듐 플루오라이드 및 세슘 플루오라이드가 있다. 이층 계면 구조물(370)의 층(372)을 형성시키는데 특히 바람직한 알칼리 플루오라이드는 리튬 플루오라이드이다.

도 2에 도시된 본 발명의 소자(200)를 참고로 전술한 바와 같이, 반사율 저하층(350)은 광투과성 기판(302) 및 광투과성 양극(304)을 통해 소자에 입사하는 주위광(392)의 반사율을 최소화시키거나 제거하는데 효과적이어서, 주위광 조건하에서의 시인에 대해 실질적으로 증강된 콘트라스트를 갖는 발광(386)을 제공한다.

도 4 내지 도 10에 대한 상세한 설명은 단락 II 결과에 제공된다.

실시예

하기 실시예는 본 발명의 양태를 추가로 이해시키기 위해 제공된다. 간결성을 위해, 물질 및 이로부터 형성된 층은 하기와 같이 약자로 표현될 것이다.

ITO: 인듐 주석 산화물(광투과성 양극);

NPB: 4,4'-비스-[1-나프틸-N-페닐아미노]-비-페닐(정공 수송층을 형성시키는데 사용됨);

Alq: 알루미늄 트리스옥신으로도 알려진 트리스(8-퀴놀리네이토-N1,08)-알루미늄(전자 수송층을 형성시키는데 사용됨);

CaB₆: 칼슘 헥사보라이드(고흡수성 및 반사율 저하층을 형성시키는데 사용됨);

LiF: 리튬 플루오라이드(이층 계면 구조물중 하나의 박층을 형성시키는데 사용됨);

Al: 알루미늄(음극을 형성시키고, 이층 계면 구조물중 다른 박층을 형성시키는데 사용됨);

MgAg: 마그네슘 대 은의 체적비가 10 대 1(음극을 형성시키는데 사용됨);

ZnO: 산화아연(반사율 저하층을 형성시키는데 사용됨)

I. 유기 발광 소자의 기본 배열 제작

(a) ITO-코팅된 유리의 광투과성 양극을 시판중인 세제중에서 초음파처리하고, 탈이온수로 세척하고, 톨루엔 증기로 탈지시키고, 강산화제와 접촉시키는 단계;

(b) 통상적인 열증착법에 의해 75㎚ 두께의 NPB 정공 수송층을 ITO 양극위에 침착시키는 단계; 및

(c) 통상적인 열증착법에 의해 75㎚ 두께의 Alq 전자 수송층을 상기 NPB층위에 침착시키는 단계로 기본 배열을 제작하였다.

상기 구조물은 하기 실시예 각각에서 기본 배열로 사용되고, 약자로 NPB/Alq로 제시된다.

실시예 A

종래의 유기 발광 소자를 다음과 같이 제조하여 "기준" 소자로 사용하였다.

통상적인 열 증기 동시침착법에 의해 두 개의 공급원(Mg 및 Ag)으로부터 MgAg 음극을 기본 배열중 Alq 층위에 약 200㎚의 두께로 침착시켜, 주위광에서 유리 기판을 통해 시인될 때 반사성 음극 표면을 제공하였다. 이러한 종래의 소자는 NPB/Alq/MgAg(도 6a 및 도 7 내지 10)로 간략하게 표현한다.

실시예 B

주위광 반사율이 저하된 유기 발광 소자의 한 양태를 다음과 같이 제조하였다.

통상적인 열증착법에 의해 100㎚ 두께의 CaB₆층을 기본 배열중 Alq 층위에 침착시키고, 100㎚ 두께의 Al 음극을 상기 CaB₆층위에 침착시켰다. 소자의 이러한 양태는 NPB/Alq/CaB₆(100㎚)/Al(도 4, 7 및 8)로 간략하게 표현한다.

실시예 C

주위광 반사율이 저하된 유기 발광 소자의 다른 양태를 다음과 같이 제조하였다.

통상적인 열증착법에 의해 0.3㎚ 두께의 LiF 층을 Alq 층위에 침착시키고, 통상적인 열증착법에 의해 0.6㎚ 두께의 Al 층을 상기 LiF 층위에 형성시키는 단계; 통상적인 열증착법에 의해 85㎚ 두께의 ZnO 반사율 저하층을 상기 계면 구조물중 Al 층위에 침착시켜 산소가 부족한(ZnO_1-x) n형 반도체 층을 제공하는 단계; 및 100㎚ 두께의 Al 음극을 상기 ZnO_1-x층위에 침착시키는 단계에 의해 이층 계면 구조물을 기본 배열중 Alq 층위에 형성시켰다. 소자의 이러한 양태는 NPB/Alq/LiF/Al/ZnO(85㎚)/Al(도 5, 6b, 9 및 10)로 간략히 표현한다.

II. 결과

도 4는 반사율 분광광도계에 사용되는 입사광 빔의 반사율(반사 빔 강도)과 파장 사이의 관계 그래프이다. CaB₆반사율 저하층(230)을 갖는 도 2에 도시된 본 발명 소자(실시예 B)의 반사율 결과를 도 1에 도시된 종래의 "기준" 소자(실시예 A)의 반사율 결과에 대해 작도한다. 본 발명 소자의 반사율은 약 410 내지 700㎚의 파장 범위에서 10% 미만으로 저하된다.

도 5는 반사 분광광도계에 사용되는 입사광 빔의 반사율(반사 빔 강도)과 파장 사이의 관계를 나타낸 그래프이다. ZnO_1-x반사율 저하층을 갖는 도 3에 도시된 본 발명 소자(실시예 C)의 반사율 결과를 도 1에 도시된 종래의 "기준" 소자(실시예 A)의 반사율 결과에 대해 작도한다. 본 발명 소자의 반사율은 종래 소자의 반사율 수준에 비해 약 410㎚ 및 690㎚의 파장에서 20% 미만으로 저하되고, 중간 파장에서는 약 10% 미만으로 저하된다.

도 6a는 반사성 음극 표면(142)을 갖는 도 1에 도시된 종래의 유기 발광 소자(100)(실시예 A)의 사진이다. 실내 형광 조명 조건하에서 플래시가 부착된 카메라를 이용하여 상기 소자를 촬영하였다. 4개의 고반사성 음극이 나타난다.

도 6b는 ZnO_1-x반사율 저하층(350)을 갖는 도 3에 도시된 주위광 반사율이 저하된 유기 발광 소자(300)(실시예 C)의 사진이다. 전술한 바와 같이 상기 소자를 촬영하였다. 4개의 저반사율의 "흑색" 음극은 그로부터의 주위광 반사(실내 형광 조명 및 플래시)율을 저하시키는데 있어 반사율 저하층(350)의 효율성을 입증한다.

도 7은 종래의 "기준" 소자(실시예 A) 및 CaB₆반사율 저하층을 갖는 반사율이 저하된 소자(실시예 B)에 대한 전류 밀도와 적용된 구동 전압 사이의 관계 그래프이다.

도 8은 종래의 소자(실시예 A) 및 CaB₆반사율 저하층을 갖는 반사율이 저하된 소자(실시예 B)에 대한 (발광의) 휘도와 전류 밀도 사이의 관계 그래프이다. 반사율이 저하된 소자의 휘도는 선택된 전류 밀도에서 종래 소자의 휘도의 대략 50%이다. 이러한 휘도의 감소는 CaB₆반사율 저하층의 효율성으로 인한 것인데, 왜냐하면 접합부(215)(도 2 참조)로부터 음극 방향(282)으로의 발광이 반사율 저하층(230)의 표면(232)으로부터 반사되지 않기 때문이며, 이런 반면에 종래 소자(도 1 참조)는 음극 방향(182)으로 방출되는 광(184)을 모두 실질적으로 음극 표면(142)으로부터 반사시킨다. 이러한 반사광(184)은 실질적으로 기판을 통해 방출되는 광(180)에 기여한다.

도 9는 반사성 MgAg 음극 표면을 갖는 "기준" 소자(실시예 A) 및 ZnO_1-x반사율 저하층을 갖는 반사율이 저하된 소자(실시예 C)에 대한 전류 밀도와 적용된 구동 전압 사이의 관계 그래프이다.

도 10은 "기준" 소자(실시예 A) 및 실시예 C의 ZnO_1-x반사율 저하층 및 LiF/Al 이층 계면 구조물(도 3 참조)을 갖는 반사율이 저하된 소자에 대한 휘도-전류 밀도의 관계 그래프이다. 선택된 전류 밀도에서 성취된 휘도는 반사율이 저하된 소자가 "기준" 소자의 50%보다 약간 작다. 그러나, LiF/Al 이층 계면 구조물과의 결합에서 ZnO 반사율 저하층은 주위 형광 조명으로부터 고강도 주위 조명에 이르는 주위 광 조건하에서 본 양태로부터 방출되는 광의 시인에 대해 실질적으로 증강된 콘트라스트를 제공한다.

도 4 내지 10을 함께 참고하면, 본 발명의 소자가 주위 형광 조명으로부터 고강도 주위 조명에 이르는 주위광 조건하에서 주위광 반사율이 저하된 유기 발광 소자의 이러한 양태로부터 방출되는 광의 시인에 대해 실질적으로 증강된 콘트라스트를 제공함을 이해할 것이다.

본 발명에 따라 구성된 유기 발광 소자는 종래의 소자에 비해 음극으로부터의 주위광 반사율을 더욱 저하시킬 수 있다.

Claims

(a) 광투과성 기판;

(b) 상기 기판위에 배치된 광투과성 양극;

(c) 상기 양극위에 배치된 유기 정공 수송층;

(d) 상기 정공 수송층위에 배치된 유기 전자 수송층(상기 전자 수송층과 정공 수송층 사이의 계면은 소자가 작동되는 경우 광을 방출시킬 수 있는 접합부를 형성한다);

(e) 4.0eV 미만의 일함수를 갖고 전자 수송층에 전자를 주입시킬 수 있는 전기 전도성 물질로 형성되며, 상기 기판 및 양극을 통해 소자에 입사하는 주위광의 반사율을 실질적으로 저하시키는, 상기 전자 수송층위에 배치된 반사율 저하층; 및

(f) 광반사성 금속 물질로 형성되고 상기 반사율 저하층위에 배치된 음극을 포함하는,

음극으로부터의 주위광 반사율을 저하시킨 유기 발광 소자.
제 1 항에 있어서,

반사율 저하층이 칼슘 헥사보라이드(CaB₆) 및 질화란탄(LaN)으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로 형성되는 유기 발광 소자.
제 2 항에 있어서,

반사율 저하층이 선택된 물질을 재료로 하여 30 내지 200㎚의 두께로 형성되는 유기 발광 소자.
제 1 항에 있어서,

음극이 반사율 저하층으로 전자를 주입시킬 수 있는 것인 유기 발광 소자.
(a) 광투과성 기판;

(b) 상기 기판위에 배치된 광투과성 양극;

(c) 상기 양극위에 배치된 유기 정공 수송층;

(d) 상기 정공 수송층위에 배치된 유기 전자 수송층(상기 전자 수송층과 정공 수송층 사이의 계면은 소자가 작동되는 경우 광을 방출시킬 수 있는 접합부를 형성한다);

(e) 전자 수송층으로 전자를 주입시킬 수 있는, 상기 전자 수송층위에 배치된 이층 계면 구조물;

(f) 4.0eV보다 큰 일함수를 갖는 n형 반도체 물질로 형성되며, 기판 및 양극을 통해 소자에 입사하는 주위광의 반사율을 실질적으로 저하시키는, 상기 이층 계면 구조물위에 배치된 반사율 저하층; 및

(g) 광반사성 금속 물질로 형성되고 상기 반사율 저하층위에 배치된 음극을 포함하는,

음극으로부터의 주위광 반사율을 저하시킨 유기 발광 소자.
제 5 항에 있어서,

반사율 저하층이 산화아연(ZnO) 및 황화아연(ZnS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 n형 반도체 물질로 형성되는 유기 발광 소자.
제 6 항에 있어서,

반사율 저하층이 선택된 물질을 재료로 하여 30 내지 200㎚의 두께로 형성되는 유기 발광 소자.
제 5 항에 있어서,

이층 계면 구조물이 유기 전자 수송층과 접촉하는 알칼리 플루오라이드 박층 및 상기 알칼리 플루오라이드 층위에 형성되고 반사율 저하층과 접촉하는 알루미늄 박층을 포함하는 유기 발광 소자.
제 8 항에 있어서,

알칼리 플루오라이드 층이 리튬 플루오라이드, 나트륨 플루오라이드, 칼륨 플루오라이드, 루비듐 플루오라이드 및 세슘 플루오라이드중 하나를 포함하는 유기 발광 소자.
제 8 항에 있어서,

알칼리 플루오라이드 층이 리튬 플루오라이드를 포함하는 유기 발광 소자.
제 8 항에 있어서,

알칼리 플루오라이드 박층의 두께가 0.1 내지 1.5㎚이고, 알루미늄 박층의 두께가 0.1 내지 2.0㎚인 유기 발광 소자.
제 5 항에 있어서,

음극이 광학 반사성이며 전자를 반사율 저하층으로 주입시킬 수 있는 것인 유기 발광 소자.