KR20030031430A - 유기 전계발광 소자의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판상에 제 1 전극을 형성하는 단계; 정공 수송성 유기 재료, 전자 수송성 유기 재료 및 발광성 유기 재료를 포함하는 용액을 제조한 후, 이 용액을 가압 기체를 사용하여 상기 제 1 전극상에 분무함으로써 유기 박막층을 형성하는 단계; 및 상기 유기 박막층상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는, 유기 전계발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 유기 전계발광 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
본원은 2001년 10월 15일자로 출원된 일본 특허원 제 2001-316871 호에 기초하고 이 특허원으로부터의 우선권을 주장하며, 이 특허원은 그 전체가 본원에 참고로 인용되어 있다.
유기 전계발광 소자는, 정공 수송성 유기 재료, 발광성 유기 재료 및 전자 수송성 유기 재료를 포함하는 유기 박막층이 2개의 전극 사이에 삽입된 구조를 갖는다. 유기 전계발광 소자를 표시 소자로서 응용하는 경우에는, 발광색에 따라서 유기 박막층의 패턴(pattern)을 형성한다.
종래, 유기 박막층의 패턴화 방법으로서는, 차폐성 증착법, 스크린(screen) 인쇄법, 스탬프법(stamping method), 차폐성 염료 확산법, 잉크젯(ink jet) 인쇄법, 마이크로그라비어법(microgravure method) 등이 보고되어 있다.
그러나, 상기 종래 방법들은 대면적의 유기 박막층을 성막하는 경우에 있어서 대규모 장치를 필요로 하거나 또는 성막 시간이 오래 걸리는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 대면적의 유기 박막층을 갖는 유기 전계발광 소자를 단시간에 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 유기 박막층을 형성하는 방법의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 유기 전계발광 소자의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1 내지 3의 유기 전계발광 소자에 대해서 전류밀도와 전압 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1 내지 3의 유기 전계발광 소자에 대해서 휘도(luminance)와 전류밀도 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1 내지 3의 유기 전계발광 소자에 대해서 효율과 전류밀도 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 제 1 양태에서, 기판상에 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극상에, 정공 수송성 유기 재료, 전자 수송성 유기 재료 및 발광성 유기 재료로구성된 군에서 선택된 1종 이상의 재료를 포함하는 1층 이상의 유기 박막층을 형성하는 단계; 및 상기 유기 박막층상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 이때 정공 수송성 유기 재료, 전자 수송성 유기 재료 및 발광성 유기 재료로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 재료를 포함하는 용액을 제조하고, 이 용액을 가압 기체를 사용하여 상기 제 1 전극상에 분무함으로써, 1층 이상의 유기 박막층을 형성함을 특징으로 하는, 유기 전계발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시태양에 있어서는, 정공 수송성 유기 재료, 전자 수송성 유기 재료 및 발광성 유기 재료를 포함하는 1종의 용액을 제조하고, 이 용액을 가압 기체를 사용하여 제 1 전극상에 분무함으로써, 1층의 유기 박막층을 형성할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시태양에 있어서는, 정공 수송성 유기 재료를 포함하는 제 1 용액 및 전자 수송성 유기 재료와 발광성 유기 재료를 포함하는 제 2 용액을 제조하고, 이 제 1 용액 및 제 2 용액을 가압 기체를 사용하여 제 1 전극상에 소정의 순서로 분무함으로써, 하층 및 상층의 2층의 유기 박막층을 형성할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시태양에 있어서는, 정공 수송성 유기 재료와 발광성 유기 재료를 포함하는 제 1 용액 및 전자 수송성 유기 재료를 포함하는 제 2 용액을 제조하고, 이 제 1 용액 및 제 2 용액을 가압 기체를 사용하여 제 1 전극상에 소정의 순서로 분무함으로써, 하층 및 상층의 2층의 유기 박막층을 형성할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시태양에 있어서는, 정공 수송성 유기 재료, 발광성 유기 재료 및 전자 수송성 유기 재료를 각각 포함하는 제 1 용액, 제 2 용액 및 제 3용액을 제조하고, 이 제 1 용액, 제 2 용액 및 제 3 용액을 가압 기체를 사용하여 제 1 전극상에 소정의 순서로 분무함으로써, 하층, 중간층 및 상층의 3층의 유기 박막층을 형성할 수 있다.
본 발명의 더욱 다른 실시태양에 있어서는, 정공 수송성 유기 재료, 전자 수송성 유기 재료 및 발광성 유기 재료로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 재료를 포함하는 용액을 제조한 후, 이 용액을 가압 기체를 사용하여 분무하여 1층 이상의 유기 박막층을 형성하는 단계, 및 스핀(spin) 피복법, 증착법 또는 잉크젯 인쇄법에 의해서 나머지 유기 박막층을 형성하는 단계를 소정의 순서로 수행함으로써, 2층 이상의 유기 박막층을 형성할 수 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 2층 이상의 유기 박막층을 형성하는 경우에는, 정공 수송성 유기 재료를 포함하는 유기 박막층을 양극에 접하여 형성하고, 전자 수송성 유기 재료를 포함하는 유기 박막층을 음극에 접하여 형성하는 소정의 순서로 유기 박막층을 형성한다.
본 발명의 추가적인 목적 및 이점을 이하에 개시할 것이다. 이러한 목적 및 이점은 부분적으로는 하기 개시내용으로부터 자명하거나 본 발명을 실시함으로써 이해될 수 있다. 본 발명의 이러한 목적 및 이점은 이하에서 구체적으로 언급하는 수단 및 조합체에 의해 이해되고 수득될 수 있다.
본 명세서의 일부에 포함되고 일부를 구성하는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시태양을 예시하는 것으로서, 상기 일반적인 설명 및 하기 바람직한 실시태양들의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위해 제공된다.
도 2는 유기 전계발광 소자의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 유기 전계발광 소자는 기판(1)을 포함한다. 제 1 전극(2), 유기 박막층(3) 및 제 2 전극(4)이 기판(1)상에 도시된 순서대로 순차적으로 형성된다. 도 2는 제 1 전극(2)과 제 2 전극(4)이 서로에 대해 수직인 방향으로 패턴화되는 부동태 매트릭스(matrix) 방식의 유기 전계발광 소자를 나타내고 있다.
제 1 전극 및 제 2 전극중 하나는 유기 박막층에 정공을 주입하기 위한 양극이고, 다른 하나는 유기 박막층에 전자를 주입하기 위한 음극이다. 발광성 유기 재료는 유기 박막층에 캐리어(carrier)가 주입됨에 따라 여기되며, 전자와 정공이 재결합함에 따라 발광이 관측된다. 유기 전계발광 소자는, 발광이 관측되는 유기 박막층의 전면이 가시광에 대하여 투명하고, 유기 박막층의 배면이 가시광을 반사하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이는 기판(1) 및 제 1 전극(2)이 투명하고 제 2 전극(4)이 반사성인 형태로 생각된다. 또 다르게는, 제 2 전극(4)이 투명하고, 제 1 전극(2)이 반사성인 형태도 고려할 수 있다. 이러한 관점에서, 이후에 상세히 설명하는 바와 같이, 투명 전도성 산화물로 제조된 양극과 반사성 금속으로 제조된 음극을 조합시켜 사용하는 것이 일반적이다.
본 발명의 방법의 특징은, 유기 박막층의 구성 재료를 포함하는 용액을 가압 기체를 사용하여 분무함으로써 유기 박막층을 형성한다는 점에 있다.
도 1은 본 발명에 따라 유기 박막층을 형성하는 방법의 일례를 나타낸다. 도 1에서, 참고번호 11은 가압기를, 참고번호 12는 가압 기체 도입관을, 참고번호 13은 분무기를, 참고번호 14는 유기 재료의 용액을 축적하는 액체 저장고를, 1은기판을 가리킨다. 가압기(11)에 의해 소정압으로 가압된 기체가 가압 기체 도입관(12)을 통해서 분무기(13)로 도입된다. 분무기(13)의 내부에서, 액체 저장고(14)로부터 도입되는 유기 재료의 용액과 가압 기체가 혼합되어 기판(1)상에 분무된다.
기체로서는, 질소 또는 아르곤과 같이 유기 재료에 대하여 불활성인 기체를 사용하는 것이 바람직하다. 산소나 수분을 포함하는 기체를 사용하면, 제작되는 소자의 수명이 현저히 단축된다.
도 1은 작업자가 분무기를 수동으로 조작하여 유기 박막층의 패턴을 형성하는 상태를 나타내고 있다. 대면적의 기판상에 소자를 제작하는 것을 고려하면, 분무기를 고정시키고, 기판을 벨트 컨베이어 방식 또는 롤-투-롤(roll-to-roll) 방식으로 한 방향으로 이동시키면서 유기 박막층을 형성할 수 있다. 이 경우, 기판의 이동 방향에 따라 발광색이 다른 유기 박막층이 형성되도록 다수의 분무기를 설치할 수 있다. 또한, 하나의 발광색의 유기 박막층을 다수의 분무기를 사용하여 형성할 수도 있다.
또한, 용액을 분무한 후에 용액의 스트림(stream)을 형성하거나 건조를 촉진시키기 위해서 기체 유동을 제공하고/하거나 용액을 분무한 후에 유기 박막층을 소성화하기 위해서 핫 플레이트(hot plate)를 제공하는 배선을 형성할 수 있다.
기판은 적어도 표면이 절연성이며, 수분의 투과를 완전히 방지하는 성질을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 흑점(dark spot)을 감소시키고 장기 수명을 확보하기 위해, 세척 공정이 완료된 후에는 기판 표면이 수분 및 산소 흡착이 없는 상태로 되는 것이 바람직하다. 따라서, 유기 전계발광 소자를 시험용으로 제작하는 경우에는, 예컨대 불활성 기체 분위기의 글러브 박스(glove box)내에서 유기 박막층을 성막하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 기판 및 제 1 전극이 투명하고 제 2 전극이 반사성인 방식에서는, 유리 기판 등의 투명 기판이 사용된다. 한편, 제 2 전극이 투명하고 제 1 전극이 반사성인 방식에서는, 표면을 절연성 피막으로 덮은 금속판이나 내용매성 불투명 플라스틱판을 기판으로 사용할 수 있다.
양극은, 유기 박막층에 충분한 정공을 주입할 수 있도록 작용 함수가 크고, 가시광을 투과하는 성질을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 양극은 성막 후의 표면이 평탄하고, 안정한 것이 바람직하다. 또한, 기판상의 제 1 전극으로서 양극을 형성하는 경우, 패턴화 후의 단면 형상이 사다리꼴이 되는 것이 바람직하다. 이러한 점을 고려하여, 산화인듐과 산화주석의 혼합물인 ITO, 산화인듐과 산화아연의 혼합물인 IZO 등의 투명 전도성 산화물을 사용하여 양극을 형성할 수 있다.
음극은, 유기 박막층에 충분한 전자를 주입할 수 있도록 작용 함수가 작고, 가시광을 반사하는 성질을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 음극은 침착 후의 표면이 평탄하고, 잘 산화되지 않아 안정한 것이 바람직하다. 대표적인 음극 재료로는, Al 및 Er과 같은 원소 금속; Mg-Ag, Al-Li, Al-Mg 및 Cs-Te와 같은 합금; 및 Cs/Al, Mg/Al, Cs2O/Al, LiF/Al 및 ErF3/Al과 같은 적층 금속 등을 들 수 있다.
유기 박막층을 구성하는 유기 재료에는, 정공 수송성 유기 재료, 전자 수송성 유기 재료 및 발광성 유기 재료가 포함된다. 또한, 발광성과 정공 수송성을 겸비한 유기 재료, 또는 발광성과 전자 수송성을 겸비한 유기 재료, 또는 발광성, 전자 수송성 및 정공 수송성을 겸비한 유기 재료도 사용할 수 있다. 이러한 기능을 2개 이상 겸비한 유기 재료를 사용하는 경우에는, 정공 수송성 유기 재료 또는 전자 수송성 유기 재료를 반드시 사용해야할 필요가 없다. 본 발명의 방법에 있어서는, 상기 기능을 발휘하는 유기 재료중 1종 이상이 유기 고분자 재료인 것이 바람직하다. 또한, 이러한 유기 재료의 용액을 제조하기 위해서 사용되는 유기 용매는, 각 유기 재료의 용해도를 고려하여 선택된다.
정공 수송성의 유기 고분자 재료의 대표예로는, 폴리비닐카바졸(PVCz), 주쇄 또는 측쇄상에 트리페닐아민을 갖는 고분자 재료, 폴리(3,4-옥시에틸렌옥시티오펜) 및 폴리(스티렌 설포네이트)를 들 수 있다.
본 발명에 사용되는 전자 수송성 유기 재료로는, 예를 들어 2,5-비스-s-(1-나프틸)-1,3,4-옥사디아졸(BND)을 들 수 있다.
본 발명에 사용되는 발광성 유기 재료(염료)로는, 녹색 발광을 나타내는 쿠마린(coumarin) 6(C6), 청색 발광을 나타내는 페릴렌 및 적색 발광을 나타내는 4-디시아노메틸렌-6-cp-쥴롤리디노스티릴-2-3급-부틸-4H-피란(DCJTB)을 들 수 있다.
발광성, 전자 수송성 및 정공 수송성을 겸비한 고분자 유기 재료의 대표예로는, 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 및 폴리(2-메톡시-5-(2'-에틸헥속시)-1,4-페닐렌비닐렌)(MEH-PPV) 등의 공액된 고분자를 들 수 있다.
일부 발광성 유기 재료는 3중항 상태로 여기된다. 이러한 발광성 유기 재료를 사용하는 경우, 발광성 유기 재료보다 큰 에너지 차이를 갖고 여기된 3중항 상태로부터의 발광을 방해하지 않는 성질을 갖는 유기 재료, 즉 호스트(host) 재료를 병용할 수 있다. 이러한 여기된 3중항 상태로부터의 발광을 방해하지 않는 성질을 갖는 유기 재료의 예로는 4,4'-비스(9-카바졸)비페닐(CBP)을 들 수 있다.
전자 수송성 유기 재료는 정공 저지능을 나타내는 것이 바람직하지만, 전자 수송성 유기 재료에 정공 저지능을 갖는 유기 재료를 첨가할 수 있다. 정공 저지능을 갖는 유기 재료로는, 예를 들어 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP, 바토쿠프로인) 및 2-(4-비페닐)-5-(p-3급-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(tBu-PBD)을 들 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 있어서는, 1층의 유기 박막층을 형성하거나 2층 이상의 유기 박막층을 적층하여 형성할 수 있다.
1층의 유기 박막층을 형성하는 경우에는, 먼저 정공 수송성 유기 재료, 전자 수송성 유기 재료 및 발광성 유기 재료를 포함하는 1종의 용액을 제조한 후, 생성된 용액을 가압 기체를 사용하여 분무한다. 이 방법에서는, 발광성, 전자 수송성 및 정공 수송성을 겸비한 고분자 유기 재료를 사용할 수 있다. 이 방법은, 기판상에 양극을 형성하고 유기 박막층상에 음극을 형성하는 경우, 및 기판상에 음극을 형성하고 유기 박막층상에 양극을 형성하는 경우 둘다에 적용할 수 있다.
2층의 유기 박막층을 형성하는 경우에는, 정공 수송성 유기 재료를 포함하는 제 1 용액과, 전자 수송성 유기 재료와 발광성 유기 재료를 포함하는 제 2 용액을 제조한 후, 이러한 제 1 용액 및 제 2 용액을 소정의 순서로 분무함으로써, 하층 및 상층으로 구성된 유기 박막층을 형성할 수 있다. 예를 들면, 기판상에 제 1 전극으로서 양극을 형성하는 경우에는, 먼저 정공 수송성 유기 재료를 포함하는 제 1 용액을 가압 기체를 사용하여 분무하여 하층의 유기 박막층(정공 수송층)을 형성한다. 다음에, 전자 수송성 유기 재료와 발광성 유기 재료를 포함하는 제 2 용액을 가압 기체를 사용하여 분무하여 상층의 유기 박막층(발광층)을 형성한다. 이 단계에서, 발광성과 전자 수송성을 겸비한 유기 재료를 사용할 수 있다. 그 후, 상층의 유기 박막층(발광층)상에 음극을 형성한다. 한편, 기판상에 음극을 형성하고 유기 박막층상에 양극을 형성하는 경우에는, 2개의 유기 박막층의 적층 순서를 상기와 반대로 한다.
또한, 2층의 유기 박막층을 형성하는 경우에는, 정공 수송성 유기 재료와 발광성 유기 재료를 포함하는 제 1 용액, 및 전자 수송성 유기 재료를 포함하는 제 2 용액을 제조한 후, 이러한 제 1 용액 및 제 2 용액을 가압 기체를 사용하여 소정의 순서로 분무함으로써, 하층 및 상층으로 구성된 2층의 유기 박막층을 형성할 수 있다. 예를 들면, 기판상에 제 1 전극으로서 양극을 형성하는 경우에는, 먼저 정공 수송성 유기 재료와 발광성 유기 재료를 포함하는 제 1 용액을 가압 기체를 사용하여 분무하여 하층의 유기 박막층(발광층)을 형성한다. 또한, 이 단계에서, 발광성과 정공 수송성을 겸비한 유기 재료를 사용할 수 있다. 다음에, 전자 수송성 유기 재료를 포함하는 제 2 용액을 가압 기체를 사용하여 분무하여 상층의 유기 박막층(전자 수송층)을 형성한다. 그 후, 상층의 유기 박막층(전자 수송층)상에 음극을 형성한다. 한편, 기판상에 음극을 형성하고 유기 박막층상에 양극을 형성하는 경우에는, 2개의 유기 박막층의 적층 순서를 상기와 반대로 한다.
3층의 유기 박막층을 형성하는 경우에는, 정공 수송성 유기 재료를 포함하는 제 1 용액, 발광성 유기 재료를 포함하는 제 2 용액 및 전자 수송성 유기 재료를 포함하는 제 3 용액을 제조한 후, 이러한 제 1 용액, 제 2 용액 및 제 3 용액을 가압 기체를 사용하여 소정의 순서로 분무함으로써, 하층, 중간층 및 상층으로 구성된 3층의 유기 박막층을 형성한다. 예를 들면, 기판상에 제 1 전극으로서 양극을 형성하는 경우에는, 먼저 정공 수송성 유기 재료를 포함하는 제 1 용액을 가압 기체를 사용하여 분무하여 하층의 유기 박막층(정공 수송층)을 형성한다. 그 다음 발광성 유기 재료를 포함하는 제 2 용액을 가압 기체를 사용하여 분무하여 중간층의 유기 박막층(발광층)을 형성한다. 다음으로, 전자 수송성 유기 재료를 포함하는 제 3 용액을 가압 기체를 사용하여 분무하여 상층의 유기 박막층(전자 수송층)을 형성한다. 그 후, 상층의 유기 박막층(전자 수송층)상에 음극을 형성한다. 한편, 기판상에 음극을 형성하고 유기 박막층상에 양극을 형성하는 경우에는, 3개의 유기 박막층의 적층 순서를 상기와 반대로 한다.
상기한 바와 같이 2층 또는 3층의 유기 박막층을 형성하는 경우, 하층의 유기 박막층의 구성 재료가, 상층의 유기 박막층의 구성 재료의 용액을 제조하기 위해서 사용되는 용매에 용해되지 않는 것이 바람직하지만, 특정 재료가 반드시 특정 용매에 용해되지 않아야 하는 것은 아니다. 또한, 동일한 유기 박막층을 동일한 용액을 사용하여 다수회 적층시킨 경우에는, 경험상 새로이 형성되는 유기 박막층의 두께가 초기의 적층 상태에서 최초로 형성된 유기 박막층의 두께의 2배 미만이고, 적층 회수가 늘어남에 따라 새로이 형성되는 유기 박막층의 두께도 늘어남이확인되었다.
또한, 2층 또는 3층의 유기 박막층을 형성하는 경우에, 가압 기체를 사용하여 용액을 분무하는 방법을 이용하여서는 1층 이상의 유기 박막층을 형성하면 충분하며, 나머지 유기 박막층을 형성할 때에는 스핀 피복법, 증착법 및 잉크젯법 등의 다른 방법을 사용할 수 있다.
이상 기술된 본 발명의 방법은 전술한 특정 재료에 한정되지 않으며, 재료 자체가 유기 용매에 용해되는 한, 어떠한 유기 전계발광 소자용 재료에도 적용할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.
실시예
정공 수송성 유기 재료로서 폴리비닐카바졸(PVCz)을 사용하였다. 또한, 전자 수송성 유기 재료로서는 2,5-비스-s-(1-나프틸)-1,3,4-옥사디아졸(BND)을 사용하였다. 또한, 발광성 유기 재료로서는 녹색 발광성 유기 재료로서 쿠마린 6(C6)을, 청색 발광성 유기 재료로서 페릴렌을, 그리고 적색 발광성 유기 재료로서 4-디시아노메틸렌-6-cp-쥴롤리디노스티릴-2-3급-부틸-4H-피란(DCJTB)을 사용하였다.
적절한 분무 조건을 찾기 위해, 먼저 예비 실험을 하기와 같이 수행하였다. 구체적으로는, PVCz, BND 및 임의의 160:40:1 비율의 상기 3종 발광성 유기 재료로 구성된 혼합물을 1,2-디클로로에탄에 용해시켜 1 중량%의 혼합물을 포함하는 용액을 제조하였다. 이와 같이 제조된 용액을 분무기(올림포스 캄파니리미티드(Olympos Co., Ltd.)에 의해 제조됨, 상표명 영-8(Young-8))의 액체 저장고에 충진시켰다. 기판을 고정된 분무기에 대해 상대적으로 이동시키면서 상기 용액을 가압 기체로서 질소 기체를 사용하여 기판상에 분무함으로써, 기판상에 유기 박막층을 형성하였다. 이러한 예비 실험에서, 기체압, 분무기와 기판 사이의 거리 및 기판 이동 속도를 다양한 방식으로 변화시켰다. 구체적으로는, 기체압을 0.3, 0.4, 0.6 및 0.75kgf/㎠로 설정하고, 분무기와 기판 사이의 거리를 10, 20, 30, 40, 50 및 100mm로 설정하고, 기판 이동 속도를 6.25, 12.5, 25 및 50mm/s로 설정하여 변화시켰다. 이로써, 예를 들어 기체압이 0.6kgf/㎠인 경우, 분무 공급 속도는 60초/cc임을 확인하였다.
상기의 각 조건하에 형성된 유기 박막층의 상태를 평가하고 아래와 같이 분류하였다. 유기 박막층의 상태가 양호하여 소자로서 사용가능한 상태를 "우량"으로 평가하였다. 유기 박막층의 두께가 불균일하여 소자로서 사용될 수 없지만 소자를 형성할 수는 있는 상태를 "허용"으로 평가하였다. 또한, 유기 박막층이 형성되지 않는 부분이 있어 유기 박막층이 불연속적이거나 현저하게 불균일한 상태를 "불량"으로 평가했다. 또한, "우량"이라고 평가된 유기 박막층에 관해서는 막 두께를 측정했다. 이러한 결과를 하기 표 1에 나타낸다:
| 기체압(kgf/㎠) | 거리(mm) | 이동 속도(mm/s) | 박막층 상태 | 두께(nm) |
| 0.3 | 10 | 12.5 | 불량 | - |
| 0.3 | 20 | 12.5 | 불량 | - |
| 0.3 | 10 | 25 | 허용 | - |
| 0.3 | 20 | 25 | 불량 | - |
| 0.3 | 10 | 50 | 양호 | 79 |
| 0.3 | 20 | 50 | 불량 | - |
| 0.4 | 10 | 6.25 | 혀용 | - |
| 0.4 | 20 | 6.25 | 양호 | 87 |
| 0.4 | 30 | 6.25 | 양호 | 83 |
| 0.4 | 40 | 6.25 | 허용 | - |
| 0.4 | 50 | 6.25 | 불량 | - |
| 0.4 | 10 | 12.5 | 불량 | - |
| 0.4 | 20 | 12.5 | 허용 | - |
| 0.4 | 30 | 12.5 | 양호 | 104 |
| 0.4 | 40 | 12.5 | 불량 | - |
| 0.4 | 10 | 25 | 불량 | - |
| 0.4 | 20 | 25 | 불량 | - |
| 0.4 | 30 | 25 | 불량 | - |
| 0.4 | 40 | 25 | 불량 | - |
| 0.4 | 50 | 25 | 불량 | - |
| 0.6 | 10 | 6.25 | 양호 | 101 |
| 0.6 | 20 | 6.25 | 불량 | - |
| 0.6 | 30 | 6.25 | 불량 | - |
| 0.6 | 10 | 12.5 | 양호 | 111 |
| 0.6 | 20 | 12.5 | 양호 | 113 |
| 0.6 | 30 | 12.5 | 허용 | - |
| 0.6 | 40 | 25 | 허용 | - |
| 0.6 | 10 | 25 | 양호 | 86 |
| 0.6 | 20 | 25 | 양호 | 78 |
| 0.6 | 30 | 25 | 허용 | - |
| 0.6 | 40 | 25 | 허용 | - |
| 0.6 | 50 | 25 | 불량 | - |
| 0.6 | 100 | 25 | 불량 | - |
| 0.6 | 10 | 50 | 불량 | - |
| 0.6 | 20 | 50 | 불량 | - |
| 0.75 | 10 | 6.25 | 허용 | - |
| 0.75 | 20 | 6.25 | 불량 | - |
| 0.75 | 30 | 6.25 | 불량 | - |
| 0.75 | 10 | 12.5 | 불량 | - |
| 0.75 | 20 | 12.5 | 불량 | - |
| 0.75 | 30 | 12.5 | 불량 | - |
그 다음, ITO로 제조된 양극, 유기 박막층 및 LiF/Al 적층체로 형성된 음극이 유리 기판상에 형성된 구조를 갖는 유기 전계발광 소자를 제작하여 소자의 특성을 평가했다. 구체적으로는, 먼저 기판상에 약 2mm의 폭을 갖는 1라인(line)의 양극을 형성한 후, 실질적으로 기판 전면을 덮도록 유기 박막층을 형성한 다음, 양극에 수직인 방향으로 약 2mm의 폭을 갖는 1라인의 음극을 형성하였다. 유기 전계발광 소자는 양극과 음극 사이의 중첩 부분에서 형성되고, 2×2㎟의 면적을 갖는다.
실시예 1
160:40:1의 혼합비의 PVCz, BND 및 C6으로 구성된 혼합물을 1,2-디클로로에탄에 용해시켜 1 중량%의 혼합물을 포함하는 용액을 제조하였다. 이와 같이 제조된 용액을 분무기의 액체 저장고에 충진시키고, 질소 기체압이 0.6kgf/㎠이고 분무기와 기판 사이의 거리가 20mm이고 기판 이동 속도가 약 20mm/s인 조건하에, 상기 용액을 기판상에 분무하여 유기 박막층을 형성하였다.
실시예 2
160:40:1의 혼합비의 PVCz, BND 및 페릴렌으로 구성된 혼합물을 1,2-디클로로에탄에 용해시켜 1 중량%의 혼합물을 포함하는 용액을 제조하였다. 이와 같이 제조된 용액을 분무기의 액체 저장고에 충진시키고, 질소 기체압이 0.6kgf/㎠이고 분무기와 기판 사이의 거리가 20mm이고 기판 이동 속도가 약 20mm/s인 조건하에, 상기 용액을 기판상에 분무하여 유기 박막층을 형성하였다.
실시예 3
160:40:1의 혼합비의 PVCz, BND 및 DCJTB로 구성된 혼합물을 1,2-디클로로에탄에 용해시켜 1 중량%의 혼합물을 포함하는 용액을 제조하였다. 이와 같이 제조된 용액을 분무기의 액체 저장고에 충진시키고, 질소 기체압이 0.6kgf/㎠이고 분무기와 기판 사이의 거리가 20mm이고 기판 이동 속도가 약 20mm/s인 조건하에, 상기 용액을 기판상에 분무하여 유기 박막층을 형성하였다.
실시예 1 내지 3에서 제조된 모든 유기 전계발광 소자에서 발광이 관찰되었다. 실시예 1 내지 3에서 제조된 각각의 유기 전계발광 소자에 대해서, 전류밀도와 전압 사이의 관계, 휘도와 전류밀도 사이의 관계 및 효율과 전류밀도 사이의 관계를 측정했다. 도 3은 전류밀도와 전압 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 4는 휘도와 전류밀도 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 5는 효율과 전류밀도 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
발광성 재료로서 쿠마린 6을 사용한 실시예 1의 유기 전계발광 소자는 1910cd/㎠의 최고 휘도(103mA/㎠의 전류밀도 및 25V의 전압) 및 O.48cd/A의 최고 효율(1.9mA/㎠의 전류밀도 및 16V의 전압)을 나타내었다.
발광성 재료로서 페릴렌을 사용한 실시예 2의 유기 전계발광 소자는 1740cd/㎠의 최고 휘도(472mA/㎠의 전류밀도 및 20V의 전압) 및 O.070cd/A의 최고 효율(35.2mA/㎠의 전류밀도 및 15V의 전압)을 나타내었다.
발광성 재료로서 DCJTB를 사용한 실시예 3의 유기 전계발광 소자는 745cd/㎠의 최고 휘도(104mA/㎠의 전류밀도 및 35V의 전압) 및 1.1cd/A의 최고 효율(0.025mA/㎠의 전류밀도 및 13.2V의 전압)을 나타내었다.
실시예 4
유리 기판상에 형성된 ITO로 제조된 양극상에, 정공 수송성 유기 재료로서 1.3 중량%의 폴리(3,4-옥시에틸렌옥시티오펜)/폴리(스티렌 설포네이트)를 포함하는수용액을 스핀 피복시켜 제 1 유기 박막층을 형성하였다. 또한, 160:40:1의 혼합비의 PVCz, BND 및 C6으로 구성된 혼합물을 1,2-디클로로에탄에 용해시켜 1 중량%의 혼합물을 포함하는 용액을 제조하였다. 이와 같이 제조된 용액을 분무기의 액체 저장고에 충진시키고, 질소 기체압이 0.6kgf/㎠이고 분무기와 기판 사이의 거리가 20mm이고 기판 이동 속도가 약 20mm/s인 조건하에, 상기 용액을 기판상에 분무하여 제 2 유기 박막층을 형성하였다.
발광성 재료로서 쿠마린 6을 사용한 실시예 4의 유기 전계발광 소자는 1730cd/㎠의 최고 휘도(221mA/㎠의 전류밀도 및 23V의 전압) 및 O.47cd/A의 최고 효율을 나타내었다.
당해 분야의 숙련자라면 추가적인 이점 및 변형을 용이하게 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 더 넓은 양태는 본원에 나타내고 기술된 특정한 세부사항들 및 대표적인 실시태양들로 제한되지 않는다. 따라서, 하기 첨부된 특허청구범위 및 그의 등가물에 의해 정의된 바와 같은 총괄적인 발명적 개념의 요지 또는 범주로부터 벗어나지 않는 한, 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 방법을 사용하면, 대면적의 유기 전계발광 소자를 단시간에 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 발광색에 따라 유기 박막층을 나누어 형성할 수 있으며, 필요한 부분에만 분무함으로써 용액의 낭비를 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법은, 잉크젯법에서와 같은 높은 정밀도와 적은 잉크 사용량의 이점, 및 마이크로그라비어법에서와 같은 대면적의 유기 전계발광 소자의 제조와 고속제조의 이점을 달성할 수 있을 것으로 기대된다.
Claims (11)
- 기판상에 제 1 전극을 형성하는 단계;상기 제 1 전극상에, 정공 수송성 유기 재료, 전자 수송성 유기 재료 및 발광성 유기 재료로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 재료를 포함하는 1층 이상의 유기 박막층을 형성하는 단계; 및상기 유기 박막층상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 이때 정공 수송성 유기 재료, 전자 수송성 유기 재료 및 발광성 유기 재료로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 재료를 포함하는 용액을 제조하고, 이 용액을 가압 기체를 사용하여 상기 제 1 전극상에 분무함으로써, 1층 이상의 유기 박막층을 형성함을 특징으로 하는, 유기 전계발광 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,정공 수송성 유기 재료, 전자 수송성 유기 재료 및 발광성 유기 재료를 포함하는 1종의 용액을 제조하고, 이 용액을 가압 기체를 사용하여 제 1 전극상에 분무함으로써, 1층의 유기 박막층을 형성함을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,정공 수송성 유기 재료를 포함하는 제 1 용액 및 전자 수송성 유기 재료와 발광성 유기 재료를 포함하는 제 2 용액을 제조하고, 이러한 제 1 용액 및 제 2 용액을 가압 기체를 사용하여 제 1 전극상에 소정의 순서로 분무함으로써, 하층 및 상층의 2층의 유기 박막층을 형성함을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,정공 수송성 유기 재료와 발광성 유기 재료를 포함하는 제 1 용액 및 전자 수송성 유기 재료를 포함하는 제 2 용액을 제조하고, 이러한 제 1 용액 및 제 2 용액을 가압 기체를 사용하여 제 1 전극상에 소정의 순서로 분무함으로써, 하층 및 상층의 2층의 유기 박막층을 형성함을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,정공 수송성 유기 재료, 발광성 유기 재료, 및 전자 수송성 유기 재료를 각각 포함하는 제 1 용액, 제 2 용액 및 제 3 용액을 제조하고, 이러한 제 1 용액, 제 2 용액 및 제 3 용액을 가압 기체를 사용하여 제 1 전극상에 소정의 순서로 분무함으로써, 하층, 중간층 및 상층의 3층의 유기 박막층을 형성함을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,정공 수송성 유기 재료, 전자 수송성 유기 재료 및 발광성 유기 재료로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 유기 재료를 포함하는 용액을 제조한 후, 이 용액을 가압 기체를 사용하여 분무하여 1층 이상의 유기 박막층을 형성하는 단계, 및 스핀(spin) 피복법, 증착법 또는 잉크젯(ink jet) 인쇄법에 의해서 나머지 유기 박막층을 형성하는 단계를 소정의 순서로 수행함으로써, 2층 이상의 유기 박막층을 형성함을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,폴리비닐카바졸, 및 주쇄 또는 측쇄상에 트리페닐아민을 갖는 고분자 재료로 구성된 군에서 선택된 정공 수송성 유기 재료를 사용함을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,3중항 상태로 여기되는 발광성 유기 재료를 사용함을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,전자 수송성 유기 재료를 포함하는 용액이 정공 저지능을 갖는 유기 재료를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,기판이 가시광에 대하여 투명하고 절연성이며, 제 1 전극이 가시광에 대하여 투명 하고, 제 2 전극이 가시광을 반사함을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,기판이 절연성 표면을 갖고, 제 1 전극이 가시광을 반사하며, 제 2 전극이 가시광에 대하여 투명함을 특징으로 하는 방법.
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