KR20020075285A - 유기 전기발광 장치 및 이의 제작 방법 - Google Patents

유기 전기발광 장치 및 이의 제작 방법 Download PDF

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유지 하마다
모리오 오구라
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산요 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 유기 전기발광 장치 및 이의 제작 방법에 관한 것이다. 본 발명의 유기 전기발광 장치는 정공 주입 전극과 발광층 사이에 산화 금속 필름이 제공되기 때문에, 이 산화 금속 필름이 정공 주입 전극으로부터의 정공 주입을 억제할 수 있다. 이는 장치 중의 전하 균형(양 전하와 음 전하의 균형)을 개선하여, 휘도-전압 특성에서 전압 증가에 따른 휘도 상승의 가파름이 완화되며, 발광 효율이 향상된다.

Description

유기 전기발광 장치 및 이의 제작 방법 {Organic Electroluminescence Device and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 유기 전기발광 장치 및 이의 제작 방법에 관한 것이다.
유기 전기발광 장치(이후로는 "유기 EL 장치"라 지칭함)는 새로운 유형의 자기(self) 발광 장치로 기대되고 있다. 유기 EL 장치는 정공 주입 전극과 전자 주입 전극 사이에 캐리어 수송층(전자 수송층 또는 정공 수송층) 및 발광층을 포함하는 적층 구조를 갖는다.
정공 주입 전극으로는 금 또는 ITO(산화 인듐 주석)과 같이 일 함수(work function)가 큰 전극 재료가 사용되고, 전자 주입 전극으로는 Mg(마그네슘) 또는 Li(리튬)과 같이 일 함수가 작은 전극 재료가 사용된다.
또한, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층에는 유기 재료가 사용된다. 정공 수송층에는 p형 반도체의 특성을 갖는 재료가 사용되고, 전자 수송층에는 n형 반도체 특성을 갖는 재료가 사용된다. 발광층도 전자 수송성 또는 정공 수송성과 같은 캐리어 수송성을 가짐과 동시에 형광 또는 인광을 발하는 유기 재료로 구성된다.
이러한 정공 주입 전극, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입 전극을 차례로 적층하여 유기 EL 장치를 형성한다.
사용되는 유기 재료에 따라, 정공 수송층, 전자 수송층 및 발광층 등의 기능층 각각이 여러층으로 구성되거나 아예 없을 수도 있음을 염두에 두어야 한다.
문헌 [Chihaya Adachi et al., Appl. Phys, Lett., Vol. 55, pp.1489-1491 (1989)]에 개시된 장치에는 정공 주입 전극과 전자 주입 전극 사이에 발광층 및 전자 수송층의 2층의 유기층만이 있다. 이는 NSD라 불리는 발광 재료로 구성된 발광층의 정공 수송성이 양호하기 때문에 발광층이 정공 수송층으로서도 작용하기 때문이다.
문헌 [C.W.Tang et al., Appl. Phys. Lett., Vol. 51, pp.913-915 (1987)]에 개시된 장치는 정공 수송층 및 발광층의 2층의 유기층을 포함한다. 이러한 경우, 발광층의 트리스(8-히드록시퀴놀리네이토)알루미늄(이후로는 "Alq"라 지칭함)이 발광 및 전자 수송의 2가지 기능을 하고 있다.
한편, 문헌 [S.A. VanSlyke et al., Appl. Phys. Lett., Vol.69, pp.2160-2162 (1996)]에 개시된 장치는 정공 주입층, 정공 수송층 및 발광층의 3층의 유기층을 포함한다. 이러한 경우, 정공 주입층은 구리 프탈로시아닌으로 구성되어 정공 수송층과 유사한 기능을 하여, 장치 전체로서는 정공 수송층이 2층 존재하게 되는 셈이다.
상기 기재한 바와 같이, 사용되는 유기 재료에 따라, 전자 수송층, 정공 수송층 및 발광층의 수를 원하는 대로 조정할 수 있다.
일반적으로, 유기 EL 장치의 휘도-전압 특성에 있어서, 전압 증가에 따른 휘도 곡선의 상승은 종종 급경사를 이룬다. 디스플레이에 유기 EL 장치를 적용하는 경우, 전압 증가에 따른 휘도 곡선의 급상승은 문제가 될 수 있다.
전압 증가에 따라 휘도 곡선이 상승이 가파른 경우, 약간의 전압 변화에도 휘도가 크게 변화한다. 약간의 전압 변화에 따른 상당한 휘도 변화는 디스플레이의 스크린 상에서 휘도 불균일을 초래할 수 있다.
이러한 경우, 유기 EL 장치의 구동 회로의 설계상, 휘도를 매우 정확하게 제어하기란 어려운 일이다. 이러한 문제는 고분자량의 유기 재료를 사용하는 경우 및 저분자량의 유기 재료를 사용하는 경우 모두에 공통적이다.
본 발명의 목적은 휘도-전압 특성 곡선에서 전압 증가에 따른 휘도 상승의 가파름을 완화시키면서 높은 발광 효율을 얻을 수 있는 유기 전기발광 장치, 및 이의 제작 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 유기 전기발광 장치(유기 EL 장치)의 구조의 일례를 나타내는 모식도.
도 2는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 유기 EL 장치에서의 휘도-전류 밀도특성의 측정 결과를 나타내는 그래프.
도 3은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 유기 EL 장치에서의 발광 효율-전류 밀도 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프.
도 4는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 유기 EL 장치에서의 휘도-전압 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프.
도 5는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 유기 EL 장치에서의 발광 효율-휘도특성의 측정 결과를 나타내는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1유리 기판
2정공 주입 전극
3산화 금속막
4정공 주입층
5발광층
6전자 수송층
7전자 주입 전극
100유기 EL 소자
본 발명의 한 측면에 따른 유기 전기발광 장치는 정공 주입 전극, 산화 금속 필름, 발광층, 및 전자 주입 전극을 차례로 포함한다.
유기 전기발광 장치에 정공이 과도하게 존재하는 경우, 정공 중에는 재결합되지 않고 바로 전자 주입 전극으로 통과하는 것이 많다. 이것이 발광 효율을 저하시킨다.
본 발명의 유기 전기발광 장치에서는 정공 주입 전극과 발광층 사이에 산화금속 필름이 제공되기 때문에, 이 산화 금속 필름이 정공 주입 전극으로부터의 정공 주입을 억제할 수 있다. 이는 장치 중의 전하 균형(양 전하와 음 전하의 균형)을 개선한다. 그 결과, 휘도-전압 특성에서 전압 증가에 따른 휘도 상승의 가파름이 완화되며, 발광 효율이 향상된다.
산화 금속 필름은 산화 갈륨, 산화 탄탈, 산화 란탄, 산화 인듐, 산화 주석 및 산화 백금으로 이루어진 군에서 선택된 산화 금속으로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 상기 산화 금속 필름은 얇고 치밀할 수 있다.
바람직하게는, 산화 금속 필름의 두께는 1 Å 내지 100 Å의 범위이다. 이러한 경우, 산화 금속 필름이 정공 주입 전극으로부터 발광층으로의 정공 주입을 억제할 수 있으며, 일부의 정공은 터널 효과(tunneling effect)에 의해 정공 주입 전극으로부터 발광층으로 주입된다. 필름 두께가 100 Å을 초과하면 정공 주입이 극단적으로 억제되므로, 발광 효율이 개선되는 것이 아니라 오히려 저하된다. 필름 두께가 1 Å 미만인 경우에는 휘도-전압 특성에서 전압 증가에 따른 휘도 상승의 가파름을 완화하는 효과가 약화된다.
더욱 바람직하게는, 산화 금속 필름의 두께는 5 Å 내지 20 Å의 범위이다. 이러한 경우, 휘도-전압 특성에서 전압 증가에 따른 휘도 상승의 가파름이 더욱 완화되며, 발광 효율이 향상된다.
유기 전기발광 장치는 산화 금속 필름과 발광층 사이에 정공 주입층을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 산화 금속 필름은 정공 주입 전극으로부터 정공 주입층으로의 정공 주입을 억제한다. 그 결과, 휘도-전압 특성에서 전압 증가에 따른 휘도 상승의 가파름이 더욱 완화되며, 발광 효율이 향상된다.
정공 주입층은 아민 기재의 재료를 포함할 수 있다. 유기 전기발광 장치는 발광층과 전자 주입 전극 사이에 전자 수송층을 추가로 포함할 수 있다. 상기 전자 수송층은 트리스(8-히드록시퀴놀리네이토)알루미늄(이후로는 "Alq"라 지칭함)을 포함할 수 있다.
특히, 정공 수송 재료로 아민 기재의 재료가 사용되고, 전자 수송 재료로 Alq가 사용된 경우에는 정공이 쉽게 통과한다. 그러므로, 장치 중에 정공이 과도하게 존재하게 된다. 이 경우에도 산화 금속 필름이 정공의 주입을 억제하기 때문에 휘도-전압 특성에서 전압 상승에 따른 휘도 상승의 가파름이 더욱 완화되며, 발광 효율이 향상된다.
산화 금속 필름은 헬리콘 스퍼터법(sputtering)에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 그러므로, 상기 산화 금속 필름은 얇고 치밀할 수 있다.
본 발명의 한 측면에 따른 유기 전기발광 장치의 제작 방법은 정공 주입 전극을 형성하는 단계, 상기 정공 주입 전극 상에 산화 금속 필름을 형성하는 단계, 상기 산화 금속 필름 상에 발광층을 형성하는 단계, 및 상기 발광층 상에 전자 주입 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 유기 전기발광 장치의 제작 방법에 의해, 산화 금속 필름이 정공 주입 전극과 발광층 사이에 제공되기 때문에 상기 산화 금속 필름이 정공 주입 전극으로부터의 정공 주입을 억제한다. 이는 장치 중의 전하 균형(양 전하와 음 전하의 균형)을 개선한다. 그 결과, 휘도-전압 특성에서 전압 증가에 따른 휘도 상승의 가파름이 완화되며, 발광 효율이 향상된다.
산화 금속 필름은 산화 갈륨, 산화 탄탈, 산화 란탄, 산화 인듐, 산화 주석 및 산화 백금으로 이루어진 군에서 선택된 산화 금속으로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 상기 산화 금속 필름은 얇고 치밀할 수 있다.
바람직하게는, 산화 금속 필름의 두께는 1 Å 내지 100 Å의 범위이다. 이러한 경우, 산화 금속 필름이 정공 주입 전극으로부터 발광층으로의 정공 주입을 억제할 수 있으며, 일부의 정공은 터널 효과에 의해 정공 주입 전극으로부터 발광층으로 주입된다. 필름 두께가 100 Å을 초과하면 정공 주입이 극단적으로 억제되므로, 발광 효율이 개선되는 것이 아니라 오히려 저하된다. 필름 두께가 1 Å 미만인 경우에는 휘도-전압 특성에서 전압 증가에 따른 휘도 상승의 가파름을 완화하는 효과가 약화된다.
더욱 바람직하게는, 산화 금속 필름의 두께는 5 Å 내지 20 Å의 범위이다. 이러한 경우, 휘도-전압 특성에서 전압 증가에 따른 휘도 상승의 가파름이 더욱 완화되며, 발광 효율이 향상된다.
유기 전기발광 장치의 제작 방법은 정공 주입 전극 상에 정공 주입층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 발광층을 형성하는 단계는 정공 주입층 상에 발광층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 경우, 상기 산화 금속 필름은 정공 주입 전극으로부터 정공 주입층으로의 정공 주입을 억제한다. 그 결과, 휘도-전압 특성에서 전압 증가에 따른 휘도 상승의 가파름이 더욱 완화되며, 발광 효율이 향상된다.
정공 주입층은 아민 기재의 재료를 포함할 수 있다. 유기 전기발광 장치의 제작 방법은 발광층 상에 전자 수송층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 전자 주입 전극을 형성하는 단계는 전자 수송층 상에 주입 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
전자 수송층은 Alq를 포함할 수 있다.
산화 금속 필름은 헬리콘 스퍼터법에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 그러므로, 상기 산화 금속 필름은 얇고 치밀할 수 있다.
하기하는 발명의 상세한 설명을 첨부하는 도면과 함께 고려한다면, 본 발명의 상기 목적 및 기타의 목적, 특징, 측면 및 이점이 명백해질 것이다.
<발명의 실시양태>
도 1은 유기 전기발광 장치(이후로는 "유기 EL 장치"라 지칭함)의 모식도이다.
도 1의 유기 EL 장치(100)에서, 유리 기판(1) 상에 투명한 전도성 필름의 정공 주입 전극(양극)(2)가 형성되어 있다. 정공 주입 전극(2) 상에는 산화 금속 필름(3)이 형성되어 있다. 산화 금속 필름(3) 상에는 정공 주입층(4), 발광층(5) 및 전자 수송층(6)이 차례로 형성되어 있다. 이 층들은 각각 유기 재료로 구성된다. 전자 수송층(6) 상에는 전자 주입 전극(음극)(7)이 형성되어 있다.
산화 금속 필름(3)은 산화 탄탈, 산화 갈륨, 산화 란탄, 산화 인듐, 산화 주석 또는 산화 백금으로 구성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 산화 금속 필름(3)이 얇고 치밀할 수 있다.
산화 금속 필름(3)의 두께는 바람직하게는 1 Å 내지 100 Å의 범위이고, 더욱 바람직하게는 5 Å 내지 20 Å의 범위이며, 훨씬 더욱 바람직하게는 약 10 Å이다. 이러한 경우, 산화 금속 필름(3)이 정공 주입 전극(2)로부터 정공 주입층(4)로의 정공 주입을 억제하며, 일부의 정공은 터널 효과에 의해 정공 주입 전극(2)로부터 정공 주입층(4)로 주입된다.
상기 산화 금속 필름(3)은 헬리콘 스퍼터법(유도 결합 RF 플라즈마 보조 마그네트론 스퍼터법)에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 산화 금속 필름(3)이 얇고 치밀할 수 있다.
발광층(5)는 저분자량의 유기 재료로 구성되거나, 고분자량의 유기 재료로 구성될 수 있다.
유기 EL 장치(100)의 정공 주입 전극(2)와 전자 주입 전극(7) 사이에 전압을 인가함으로써, 유기 EL 장치(100)의 발광층(5)가 발광하고 유리 기판(1)의 뒷면에서 광이 발산된다.
도 1의 유기 EL 장치(100)에서, 정공 주입 전극(2)와 정공 주입층(4) 사이에 산화 금속 필름(3)이 삽입되어 있다. 이는 휘도-전압 특성에서 전압 증가에 따른 휘도 상승의 가파름을 완화시키며, 발광 효율을 향상시킨다.
유기 EL 장치는 상기 구조 뿐 아니라, 임의의 여러가지 상이한 구조일 수 있음을 염두에 두어야 한다. 예를 들어, 정공 주입 전극(2)와 전자 주입 전극(7) 사이에 정공 주입층 및 발광층의 2층을 제공할 수도 있다. 정공 주입 전극(2)와 전자 주입 전극(7) 사이에 정공 주입층, 정공 수송층 및 발광층의 3층을 제공할 수도있다. 별법으로, 정공 주입 전극(2)와 전자 주입 전극(7) 사이에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층의 5층을 제공할 수도 있으며, 이들 5층 중 임의의 층을 생략할 수도 있다.
실시예
하기 실시예 1 내지 12 및 비교예 1 및 2의 유기 EL 장치를 제조하였고, 이의 발광 특성을 측정하였다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서는 산화 금속 필름의 유무 및 필름 두께의 차이에 의한 효과를 조사하였다.
실시예 1 내지 3에 따른 유기 EL 장치의 구조는 도 1에 나타낸 것과 같다. 정공 주입 전극(양극)(2)는 산화 인듐 주석(ITO)으로 구성된다. 정공 주입층(4)은 두께가 500 Å이며, 하기 화학식(1)의 분자 구조를 갖는 2TNATA로 구성된다. 발광층(5)는 두께가 150 Å이며, 이는 호스트(host) 재료로서 하기 화학식(2)의 분자 구조를 갖는 NPB를 포함하며, 발광성 도판트로서의 루브렌(하기 화학식 3의 분자 구조로 표시됨)을 상기 호스트 재료에 대하여 5중량%로 포함한다. 전자 수송층(6)은 두께가 350 Å이며, 하기 화학식 4로 표시되는 분자 구조를 갖는 Alq를 포함한다. 전자 주입 전극(음극)(7)은 두께가 2000 Å인 MgIn 합금(10 : 1의 비율)으로 구성된다. 발광층(3)의 재료는 저분자량의 유기 재료이고 황색 빛을 발산한다.
상기한 NPB는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘이다.
여기에서, 상기 구조를 갖는 유기 EL 장치를 다음과 같이 제조하였다. 유리기판(1) 상에 산화 인듐 주석(ITO)의 정공 주입 전극(2)를 형성하였다. 그 다음, 정공 주입 전극(2)가 제공된 유리 기판(1)을 중성 세정제로 세척한 후, 아세톤 중에서 10 분 동안 초음파 세척하고, 에탄올 중에서 10 분 동안 초음파 세척하였다. 오존 세제로 유리 기판(1)의 표면을 세척하였다.
그 후, 헬리콘 스퍼터법에 의해 상기 ITO의 정공 주입 전극(2) 상에 산화 갈륨(Ga2O3)의 산화 금속 필름(3)을 형성하였다. 스퍼터의 조건은 다음과 같았다: 압력; 2.0 ×103Torr, 타겟(2.5 인치(6.35 cm); 200 W, 코일; 50 W, 라디칼 총; 방전 없음, Ar 기체 유속: 8 sccm, O2기체 유속: 10 sccm, 기판 온도; 제어없음.
그 후, 진공 증착법에 의해 산화 금속 필름(3) 상에 정공 주입층(4), 발광층(5), 전자 수송층(6) 및 전자 주입 전극(7)을 차례로 적층하였다. 이는 모두 진공도 1 ×10-6Torr에서 기판 온도의 제어 없이 통상의 온도에서 적층되었다.
산화 금속 필름(3)의 두께는 실시예 1에서는 10 Å(=1 nm), 실시예 2에서는 20 Å(=2 nm), 실시예 3에서는 40 Å(=4 nm)였다.
비교예 1의 유기 EL 장치는 산화 금속 필름(3)을 형성하지 않았다는 점을 제외하고는 실시예 1 내지 3과 동일한 조건하에 제조되었다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 유기 EL 장치의 정공 주입 전극(2)에는 양의 바이어스 전압을 인가하였고, 전자 주입 전극(6)에는 음의 바이어스 전압을 인가하여 발광 특성을 측정하였다.
도 2는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 유기 EL 장치에서의 휘도-전류 밀도 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 도 3은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 유기 EL 장치에서의 발광 효율-전류 밀도 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 도 4는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 유기 EL 장치에 있어서의 휘도-전압 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 도 5는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 유기 EL 장치에서의 발광 효율-휘도 특성의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1, 2 및 비교예 1에서는 휘도가 전류 밀도에 비례하여 상승되었으나, 실시예 3에서는 휘도가 전류 밀도에 비례하지 않았다.
도 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1, 2 및 비교예 1에서는 넓은 범위의 전류 밀도에서 충분한 발광 효율이 얻어졌으나, 실시예 3에서는 발광 효율이 낮았다.
도 4에 나타난 바와 같이, 비교예 1에서는 전압 증가에 따른 휘도 곡선의 상승이 가파랐으나, 실시예 1에서는 전압 증가에 따른 휘도 곡선의 상승이 비교예 1 보다 완만했다. 실시예 2에서는 전압 증가에 따른 휘도 곡선의 상승이 비교예 1 보다 완만했다. 실시예 3에서는 전압 증가에 따른 휘도 곡선의 상승이 실시예 2 보다 완만했으나, 휘도는 낮았다.
도 5에 나타난 바와 같이, 실시예 1, 2 및 비교예 1에서는 넓은 범위의 휘도에서 충분한 발광 효율이 얻어졌으나, 실시예 3에서는 발광 효율이 낮았다.
표 1은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 유기 EL 장치에서의 휘도, 휘도 상승률 및 발광 효율을 나타낸다. 표 1에는 5 V 및 10 V 에서의 휘도(cd/m2), 휘도 상승률(10 V에서의 휘도/5 V에서의 휘도) 및 1000 cd/m2에서의 발광 효율(cd/A)을 나타냈다.
산화 금속 필름 산화 금속 필름의 두께(Å) 5V에서의 휘도 (cd/m2) 10V에서의 휘도(cd/m2) 휘도 상승률휘도(10V)휘도(5V) 1000cd/m2에서의 발광 효율 (cd/A)
실시예 1 산화 갈륨 10 2.4 28 11.67 10
실시예 2 산화 갈륨 20 2.4 9.8 4.08 8
실시예 3 산화 갈륨 40 0.06 0.07 1.17 발광 안함
비교예 1 없음 0 72 4470 62.08 7
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서는 비교예 1 보다 휘도 상승률이 낮다. 실시예 2에서는 비교예 1 보다 휘도 상승률이 훨씬 더 낮다. 실시예 1에서는 비교예 1 보다 발광 효율이 높다. 실시예 2에서는 비교예 1 보다 발광 효율이 다소 높다. 실시예 3에서는 1000 cd/m2에서 발광하지 않았다.
도 2 내지 도 5 및 표 1의 결과로부터 알 수 있듯이, 산화 금속 필름(3)의 두께가 10 Å 및 20 Å인 경우에는 휘도-전압 특성에서 전압 증가에 따른 휘도 상승이 완화되고, 충분한 발광 효율이 얻어진다. 특히, 산화 금속 필름(3)의 두께가 10 Å인 경우에는 휘도-전압 특성에서 전압 증가에 따른 휘도 상승이 완화되고, 또한 높은 발광 효율이 얻어진다.
그 다음, 실시예 4 내지 8에서는 산화 금속 필름(3)의 재료 차이의 효과를 조사하였다.
실시예 4 내지 8에서의 유기 EL 장치는 산화 갈륨의 산화 금속 필름(3) 대신에 각각 산화 탄탈, 산화 란탄, 산화 인듐, 산화 주석 및 산화 백금으로 구성된 산화 금속 필름(3)을 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1의 유기 EL 장치와 동일한 조건하에 제조되었다.
표 2는 실시예 4 내지 8에서의 휘도, 휘도 상승률 및 발광 효율을 나타낸다. 표 2에는 5 V 및 10 V에서의 휘도(cd/m2), 휘도 상승률(10 V에서의 휘도/5 V에서의 휘도) 및 1000 cd/m2에서의 발광 효율(cd/A)을 나타냈다.
산화 금속 필름 산화 금속 필름의 두께 (Å) 5V에서의 휘도(cd/m2) 10V에서의 휘도(cd/m2) 휘도 상승률휘도(10V)휘도(5V) 1000cd/m2에서의 발광 효율(cd/A)
실시예 4 산화 탄탈 10 26 343 13.19 10
실시예 5 산화 란탄 10 22 370 16.82 10
실시예 6 산화 인듐 10 65 3200 49.23 7.5
실시예 7 산화 주석 10 30 550 18.33 9
실시예 8 산화 백금 10 26 343 13.19 9
표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 4 내지 8에서는 상기한 비교예 1 보다 휘도 상승률이 낮다. 또한, 실시예 4, 5, 7, 및 8에서는 상기한 비교예 1 보다 발광 효율이 충분히 높다. 실시예 6에서는 비교예 1 보다 발광 효율이 다소 높다.
표 2의 결과로부터 알 수 있듯이, 산화 금속 필름(3)이 산화 탄탈, 산화 란탄, 산화 인듐, 산화 주석 및 산화 백금으로 구성된 경우, 산화 갈륨의 산화 금속 필름(3)을 사용한 경우와 유사하게 휘도-전압 특성에서 전압 증가에 따른 휘도 상승이 완화되고, 또한 충분한 발광 효율이 얻어진다.
그 다음, 실시예 9 및 비교예 2에서는 고분자량의 유기 재료를 사용했을 경우의 발광 특성을 조사하였다.
실시예 9의 유기 EL 장치는 정공 주입 전극(2), 산화 금속 필름(3), 발광층(5) 및 전자 주입 전극(7)을 차례로 갖는다. 정공 주입 전극(양극)(2)는 산화 인듐 주석(ITO)로 구성된다. 발광층(5)는 두께가 1200 Å이며, 폴리페닐렌비닐렌(PPV) 유도체로 구성된다. 전자 주입 전극(음극)(7)은 두께가 2000 Å인 MgIn 합금으로 구성된다. 발광층(3)의 재료는 고분자량의 유기 재료이고, 황색 빛을 발광한다.
실시예 9의 유기 EL 장치는 발광층(5)의 재료가 고분자량의 유기 재료이고, 정공 주입층(4) 및 전자 수송층(6)을 형성하지 않았다는 점을 제외하고는 실시예 1의 유기 EL 장치와 동일한 조건하에 제조되었다.
비교예 2의 유기 EL 장치는 산화 금속 필름(3)을 형성하지 않았다는 점을 제외하고는 실시예 9와 동일한 조건하에 제조되었다.
표 3은 실시예 9 및 비교예 2에서의 휘도, 휘도 상승률 및 발광 효율을 나타낸다. 표 3에는 4 V 및 7 V에서의 휘도(cd/m2), 휘도 상승률(7 V에서의 휘도/4 V에서의 휘도) 및 1000 cd/m2에서의 발광 효율(cd/A)을 나타냈다.
산화 금속 필름 산화 금속 필름의 두께(Å) 4V에서의휘도(cd/m2) 7V에서의 휘도(cd/m2) 휘도 상승률휘도(7V)휘도(4V) 1000cd/m2에서의 발광 효율(cd/A)
실시예 9 산화 갈륨 10 30 1500 50.00 12
비교예 2 없음 10 72 7500 104.17 11.5
표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 9에서의 휘도 상승률은 비교예 2의 경우의 약 절반이다. 실시예 9에서는 비교예 2 보다 발광 효율이 다소 높다.
표 3의 결과로부터 알 수 있듯이, 발광층(5)의 재료로서 고분자량의 유기 재료를 사용한 경우에도 저분자량의 유기 재료를 사용했을 경우와 유사하게 휘도-전압 특성에 있어서의 전압 증가에 따른 휘도 상승이 완화되고, 또한 충분한 발광 효율이 얻어진다.
본 발명이 상세하게 기재되고 설명되긴 했지만, 이는 단지 설명 및 예시일 뿐이며 본 발명을 제한하는 것이 아니고, 본 발명의 사상과 범위는 오직 첨부된 특허 청구 범위에 의해서만 제한된다는 것을 분명히 이해해야 한다.
기존의 유기 EL 장치의 휘도-전압 특성에 있어서, 전압 증가에 따른 휘도 곡선의 상승은 종종 급경사를 이루어, 약간의 전압 변화에도 휘도가 크게 변화한다는 단점이 있었다. 그러나 본 발명의 유기 전기발광 장치는 정공 주입 전극과 발광층 사이에 산화 금속 필름이 제공되기 때문에, 이 산화 금속 필름이 정공 주입 전극으로부터의 정공 주입을 억제할 수 있다. 이는 장치 중의 전하 균형(양 전하와 음 전하의 균형)을 개선하여, 휘도-전압 특성에서 전압 증가에 따른 휘도 상승의 가파름이 완화되며, 발광 효율이 향상된다.

Claims (18)

  1. 정공 주입 전극,
    전자 주입 전극,
    상기 정공 주입 전극과 상기 전자 주입 전극 사이에 제공된 발광층, 및
    상기 정공 주입 전극과 상기 발광층 사이에 제공된 산화 금속 필름
    을 포함하는 유기 전기발광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 산화 금속 필름이 산화 갈륨, 산화 탄탈, 산화 란탄, 산화 인듐, 산화 주석 및 산화 백금으로 이루어진 군에서 선택된 산화 금속으로 구성된 것인 유기 전기발광 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 산화 금속 필름의 두께가 1 Å 내지 100 Å의 범위인 유기 전기발광 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 산화 금속 필름의 두께가 5 Å 내지 20 Å의 범위인 유기 전기발광 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 산화 금속 필름과 상기 발광층 사이에 제공된 정공 주입층을 추가로 포함하는 유기 전기발광 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 정공 주입층이 아민 기재의 재료를 포함하는 것인 유기 전기발광 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 발광층과 상기 전자 주입 전극 사이에 제공된 전자 수송층을 추가로 포함하는 것인 유기 전기발광 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전자 수송층이 트리스(8-히드록시퀴놀리네이토)알루미늄을 포함하는 것인 유기 전기발광 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 산화 금속 필름이 헬리콘 스퍼터법(sputtering)에 의해 형성되는 것인 유기 전기발광 장치.
  10. 정공 주입 전극을 형성하는 단계, 상기 정공 주입 전극 상에 산화 금속 필름을 형성하는 단계, 상기 산화 금속 필름 상에 발광층을 형성하는 단계, 및 상기 발광층 상에 전자 주입 전극을 형성하는 단계를 포함하는, 유기 전기발광 장치의 제작 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 산화 금속 필름이 산화 갈륨, 산화 탄탈, 산화 란탄, 산화 인듐, 산화 주석 및 산화 백금으로 이루어진 군에서 선택된 산화 금속으로 구성된 것인 유기 전기발광 장치의 제작 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 산화 금속 필름의 두께가 1 Å 내지 100 Å의 범위인 유기 전기발광 장치의 제작 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 산화 금속 필름의 두께가 5 Å 내지 20 Å의 범위인 유기 전기발광 장치의 제작 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 정공 주입 전극 상에 정공 주입층을 형성하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 발광층을 형성하는 단계가 상기 정공 주입층 상에 발광층을 형성하는 것을 포함하는 것인 유기 전기발광 장치의 제작 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 정공 주입층이 아민 기재의 재료를 포함하는 것인 유기 전기발광 장치의 제작 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 발광층 상에 전자 수송층을 형성하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 전자 주입 전극을 형성하는 단계가 상기 전자 수송층 상에 전자 주입 전극을 형성하는 것을 포함하는 것인 유기 전기발광 장치의 제작 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 전자 수송층이 트리스(8-히드록시퀴놀리네이토)알루미늄을 포함하는 것인 유기 전기발광 장치의 제작 방법.
  18. 제10항에 있어서, 상기 산화 금속 필름을 형성하는 단계가 헬리콘 스퍼터법에 의해 형성되는 것을 포함하는 것인 유기 전기발광 장치의 제작 방법.
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