KR20040084805A - 유기 전계 발광 소자 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광 열화를 방지함과 아울러 초기 구동 전압을 저감할 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
유기 EL 소자(100)에 있어서는, 유리기판(1)상에 투명 전극막으로 이루어진 홀주입 전극(양극, 2)이 형성되어 있다. 홀주입 전극(2)상에는 CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a), CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b), 유기 재료로 이루어진 홀수송층(4) 및 발광층(5)이 차례로 형성되어 있다. 또한, 발광층(5)상에는 전자 주입 전극(음극, 6)이 형성되어 있다. CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)은 자외선을 흡수하기 때문에, 유기 EL 소자의 자외선으로 인한 열화를 방지할 수 있다. CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)은 홀주입을 촉진하기 때문에, 초기 구동 전압을 저감할 수 있다.
Description
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자(이하, 유기 EL 소자라 함)는, 새로운 자기 발광형 소자로서 기대되고 있다. 이러한 유기 EL 소자는 홀주입 전극과 전자 주입 전극 사이에 캐리어 수송층(전자 수송층 또는 홀수송층) 및 발광층이 형성된 적층 구조를 갖고 있다.
홀주입 전극으로서는 금 또는 ITO(인듐-주석 산화물)와 같은 일함수가 큰 전극 재료가 이용되고, 전자 주입 전극으로서는 Mg(마그네슘) 또는 Li(리튬)과 같은 일함수가 작은 전극 재료가 이용된다.
또한, 홀수송층, 발광층 및 전자 수송층에는 유기 재료가 이용된다. 홀수송층에는 p형 반도체의 성질을 갖는 재료가 이용되고, 전자 수송층에는 n형 반도체의 성질을 갖는 재료가 이용된다. 발광층도 전자 수송성 또는 홀 수송성과 같은 캐리어 수송성을 가짐과 아울러, 형광 또는 인광을 발하는 유기 재료에 의해 구성된다.
또한, 이용하는 유기 재료에 따라 홀수송층, 전자 수송층 및 발광층의 각 기능층이 복수의 층으로 구성되거나 또는 생략된다.
이러한 유기 EL 소자의 동작 안정성을 향상시키기 위해, 홀주입 전극과 홀수송층 사이에 CuPc(구리 프탈로시아닌)층을 삽입하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 홀주입 전극과 홀수송층 사이에 CuPc층을 삽입하면, 초기 구동 전압이 상승한다는 문제가 발생한다(예컨대, 특허문헌1 참조).
[특허문헌1]
일본 공개특허공보 2000-150171호
또한, 유기 EL 소자에 있어서는 재료에 따라 다르지만, 외부에서 자외선이 조사되면 유기 EL 소자가 열화되는 현상이 있다. 이하, 이 현상을 광 열화라 한다. 이 광 열화로 인해 유기 EL 소자의 발광 휘도의 저하가 발생한다. 따라서, 유기 EL 소자의 휘도를 일정하게 유지시키기 위해 경시적으로 구동 전압을 상승시킬 필요성이 생긴다.
본 발명의 목적은 광 열화를 방지함과 아울러 초기 구동 전압을 저감할 수 있는 유기 전계 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 4층 구조의 유기 전계 발광 소자의 구조를 도시한 모식도.
도 2는 CuPc로 이루어진 제1 홀주입층의 자외선의 흡광도를 나타낸 도면.
도 3은 실시예 2∼8의 유기 EL 소자의 CuPc로 이루어진 제1 홀주입층의 막두께와 초기 구동 전압과의 관계를 나타낸 도면.
도 4는 실시예 2∼8의 유기 EL 소자의 CuPc로 이루어진 제1 홀주입층의 막두께와 광조사후의 전압 상승과의 관계를 나타낸 도면.
도 5는 실시예 9∼16의 유기 EL 소자의 CFx로 이루어진 제2 홀주입층의 막두께와 초기 구동 전압과의 관계를 나타낸 도면.
도 6은 실시예 9∼16의 유기 EL 소자의 CFx로 이루어진 제2 홀주입층의 막두께와 광조사후의 전압 상승과의 관계를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 유리 기판
2 : 홀주입 전극(양극)
3a : 제1 홀주입층
3b : 제2 홀주입층
4 : 홀수송층
5 : 발광층
6 : 전자 주입 전극(음극)
100 : 유기 EL 소자
제1 발명에 관한 유기 전계 발광 소자는, 홀주입 전극, 홀주입층, 발광층 및 전자 주입 전극을 이 순서로 구비하고, 홀주입층은 제1 홀주입층 및 제2 홀주입층을 포함하고, 제1 홀주입층은 자외선을 흡수하는 물성을 갖고, 제2 홀주입층은 홀주입을 촉진하는 물성을 갖는 것이다.
본 발명에 관한 유기 전계 발광 소자에 있어서는, 제1 홀주입층에 의해 자외선이 흡수됨과 아울러, 제2 홀주입층에 의해 홀주입이 촉진된다. 따라서, 자외선에 의한 유기 전계 발광 소자의 열화가 방지됨과 아울러 초기 구동 전압도 저감할 수 있다. 또한, 휘도를 유지하기 위한 경시적인 구동 전압의 상승이 불필요하게 된다.
제1 홀주입층은 파장이 380㎚보다 짧은 자외선을 10% 이상 흡수하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 홀주입층에 의해 자외선을 확실하게 흡수할 수 있다. 그 결과, 유기 전계 발광 소자의 열화를 방지할 수 있다.
제1 홀주입층은, 프탈로시아닌계 화합물, 포르피린 화합물, 아민계 화합물, 폴리아닐린계 화합물, 폴리티오펜계 화합물 및 폴리피롤계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물에 의해 형성될 수도 있다. 이에 따라, 자외선을 흡수할 수 있다.
제2 홀주입층은, 결정성 또는 비결정성의 무기 재료, 프탈로시아닌계 화합물, 포르피린 화합물, 아민계 화합물, 폴리아닐린계 화합물, 폴리티오펜계 화합물 및 폴리피롤계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물에 의해 형성될 수도 있다. 또한, 제2 홀주입층은 탄소계 재료, 규소계 재료, 탄화규소계 재료 및 황화 카드뮴계 재료로 이루어진 군에서 선택되는 재료에 의해 형성될 수도 있다. 또한, 제2 홀주입층은 할로겐화물에 의해 형성될 수도 있다. 또한, 제2 홀주입층은 탄소계 할로겐화물에 의해 형성될 수도 있다. 특히, 제2 홀주입층은 플루오르화 탄소에 의해 형성될 수도 있다. 그럼으로써, 초기 구동 전압을 충분히 저감할 수 있다.
제1 홀주입층은 구리 프탈로시아닌에 의해 형성될 수도 있다. 이 경우, 제1 홀주입층에 의해 효율적으로 자외선을 흡수할 수 있다.
제1 홀주입층의 막두께는 5㎚ 이상인 것이 바람직하다. 제1 홀주입층의 막두께는 15㎚ 이하인 것이 바람직하다. 그럼으로써, 자외선에 의한 유기 전계 발광 소자의 열화가 방지된다.
제2 홀주입층의 막두께는 0.5㎚ 이상인 것이 바람직하다. 제2 홀주입층의 막두께는 3㎚ 이하인 것이 바람직하다. 그럼으로써, 초기 구동 전압도 저감할 수 있다.
제2 발명에 관한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법은, 홀주입 전극상에 홀주입층을 형성하는 공정과, 홀주입층상에 발광층 및 전자 주입 전극을 차례로 형성하는 공정을 구비하고, 홀주입층을 형성하는 공정은 자외선을 흡수하는 물성을 갖는 제1 홀주입층을 형성하는 공정과, 홀주입을 촉진하는 물성을 갖는 제2 홀주입층을 형성하는 공정을 포함하는 것이다.
본 발명에 관한 유기 전계 발광 소자의 제조 방법에 있어서는, 홀주입 전극상에 홀주입층이 형성되고, 홀주입층상에 발광층 및 전자 주입 전극이 차례로 형성된다. 홀주입층은 자외선을 흡수하는 물성을 갖는 제1 홀주입층과, 홀주입을 촉진하는 물성을 갖는 제2 홀주입층을 포함한다. 따라서, 자외선에 의한 유기 전계 발광 소자의 열화가 방지됨과 아울러 초기 구동 전압도 저감할 수 있다. 또한, 휘도를 유지하기 위한 경시적인 구동 전압의 상승이 불필요하게 된다.
(발명의 실시 형태)
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 4층 구조의 유기 전계 발광 소자(이하, 유기 EL 소자라 함)의 구조를 도시한 모식도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 유기 EL 소자(100)에 있어서는 유리기판(1)상에 투명 전극막으로 이루어진 홀주입 전극(양극, 2)이 형성되어 있다. 홀주입 전극(양극, 2)상에는 유기 재료로 이루어진 홀주입층(이하, 제1 홀주입층이라 함, 3a), 플라즈마 CVD법(플라즈마 화학적 기상 성장법)에 의해 형성된 홀주입층(이하, 제2 홀주입층이라 함, 3b), 유기 재료로 이루어진 홀수송층(4) 및 발광층(5)이 차례로 형성되어 있다. 또한, 발광층(5)상에는 전자 주입 전극(음극, 6)이 형성되어 있다.
홀주입 전극(양극, 2)은 예컨대 인듐-주석 산화물(ITO)로 이루어진다. 제1 홀주입층(3a)은 CuPc(구리 프탈로시아닌)로 이루어진다. 이 CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)은 자외선을 흡수하는 기능을 갖는다.
도 2는 CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)의 자외선의 흡광도를 나타낸 도면이다. 도 2의 종축은 흡광도(%)를 나타내고, 횡축은 파장(㎚)를 나타낸다. 도 2에 있어서 CuPc의 막두께는 10㎚이다.
도 2의 점선으로 나타낸 바와 같이, CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)은 파장이 약 380㎚보다 짧은 자외선을 약 10% 이상 흡광하는 성질을 갖는다. 그 결과, CuPc의 작용에 의해 유기 EL 소자의 광 열화의 원인이 되는 자외선이 제2홀주입층(3b), 홀수송층(4) 및 발광층(5)으로 입사하는 것을 저지할 수 있다.
제2 홀주입층(3b)은 CFx(플루오르화 탄소)로 이루어진다. 홀수송층(4)은 예컨대 하기 화학식1로 표시되는 분자 구조를 갖는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘(N,N'-Di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: 이하, NPB라 함)으로 이루어진다.
발광층(5)은 예컨대 호스트 재료로서 하기 화학식2로 표시되는 분자 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀리나토) 알루미늄(Tris(8-hydroxyquinolinato) aluminum: 이하, Alq라 함)을 포함하고, 도펀트로서 하기 화학식3으로 표시되는 분자 구조를 갖는 tert-부틸 치환 디나프틸안트라센(이하, 화합물 A라 함) 및 하기 화학식4로 표시되는 3,4-디플루오로-N,N'-디메틸-퀴나크리돈(3,4-Difuluoro-N,N'-Dimethyl-quinacridone: 이하, 화합물 B라 함)을 포함한다.
전자 주입 전극(음극, 6)은, 예컨대 MgIn 합금(마그네슘 인듐 합금: 비율 10 : 1)의 적층 구조를 갖는다.
상기 유기 EL 소자(100)에 있어서는, 홀주입 전극(양극, 2)과 전자 주입 전극(음극, 6) 사이에 전압을 인가함으로써 발광층(5)이 녹색 발광한다. 발광층(5)에 의해 발생된 녹색 발광중, 파장이 380㎚보다 긴 가시광의 대부분은 CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)을 투과하여 유리기판(1)의 이면으로부터 출사된다. 한편, 파장이 380㎚보다 짧은 자외선의 대부분은 CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)에 의해 흡수된다.
또한, CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)은 홀수송층(4) 및 발광층(5)으로의 홀주입을 촉진하는 작용이 있고, 초기 구동 전압을 저감시키는 기능을 갖는다.
본 실시 형태에 관한 유기 EL 소자(100)에서는, 홀주입 전극(양극, 2)과 홀수송층(4) 사이에 CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a) 및 CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)을 형성함으로써, 광 열화를 방지함과 아울러 초기 구동 전압을 저감할 수 있게 된다. 또한, 광 열화로 인한 휘도 저하를 보충하기 위한 경시적인 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
또한 본 발명에 관한 유기 EL 소자의 구조는, 상기 구조에 한정되지 않고, 여러가지 구조를 이용할 수 있다. 예컨대, 발광층(5)과 전자 주입 전극(음극, 6) 사이에 추가로 전자 주입층 또는 전자 수송층을 형성할 수도 있다.
발광층(5)의 재료로서는 여러가지 공지의 고분자 재료를 이용할 수 있다. 이 경우에는 홀수송층(4)이 형성되지 않을 수도 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 제1 홀주입층(3a)의 재료로서 CuPc가 이용되고 있으나, 이것에 한정되지 않고, 막두께가 10㎚인 경우에 파장이 380㎚보다 짧은 광을 10% 이상 흡수하는 기능을 갖는 것이라면, 프탈로시아닌계, 폴리피린 화합물, 아민계 재료, 폴리아닐린계 재료, 폴리티오펜계 재료 및 폴리피롤계 재료로 이루어진 군에서 선택된 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 제2 홀주입층(3b)의 재료로서 CFx가 이용되고 있으나, 이것에 한정되지 않고, 홀주입을 촉진하여 초기 구동 전압이 저감되는 재료라면 CFx와 같은 무기 박막 이외에도 프탈로시아닌계, 폴리피린 화합물, 아민계 재료, 폴리아닐린계 재료, 폴리티오펜계 재료 및 폴리피롤계 재료로 이루어진 군에서 선택된 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 제2 홀주입층(3b)의 재료로서 CFx가 이용되고 있으나, 이것에 한정되지 않고, C계, Si계, SiC계, CdS계 등의 비결정성 또는 결정성의 무기 재료를 이용할 수도 있다. 또한, 제2 홀주입층(3b)의 재료로서 C계 할로겐화물 또는 Si계 할로겐화물을 이용할 수도 있다. 또한, 제2 홀주입층(3b)의 재료로서 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm 및 Yb로 이루어진 군에서 선택된 희토류 원소를 포함하는 희토류 플루오르화물, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni 및 Cu로 이루어진 군에서 선택된 천이 금속을 포함하는 천이 금속 플루오르화물 등을 이용할 수도 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 홀주입 전극(양극, 2), 제1 홀주입층(3a), 제2 홀주입층(3b) 및 홀수송층(4)의 순으로 형성되어 있으나, 홀주입 전극(양극, 2), 제2 홀주입층(3b), 제1 홀주입층(3a) 및 홀수송층(4)의 순으로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 녹색 발광하는 유기 EL 소자(100)를 등색 또는 적색 발광하는 유기 EL 소자 및 청색 발광하는 유기 EL 소자와 조합하여 이용할 수도 있다. 이 경우, 등색 또는 적색 발광하는 유기 EL 소자를 적색으로 발광하는 화소(R 화소)로서 이용하고, 녹색 발광하는 유기 EL 소자를 녹색으로 발광하는 화소(G 화소)로서 이용하고, 청색 발광하는 유기 EL 소자를 청색으로 발광하는 화소(B 화소)로서 이용함으로써, 빛의 3원색의 표시(RGB 표시)가 가능해져서 풀 컬러 표시가 실현된다.
또한, 발광층(5)은 상이한 발광색을 발생하는 2개의 발광층의 적층 구조를 가질 수도 있다. 예컨대, 2개의 발광층 중 한쪽에 등색 또는 적색 발광을 얻을 수 있는 발광 도펀트를 첨가하고, 다른쪽에 청색 발광을 얻을 수 있는 발광 도펀트를 첨가함으로써, 백색 발광하는 백색 발광 소자를 얻을 수 있다. 이 경우, 백색 발광 소자에 적색, 녹색 및 청색의 필터를 조합함으로써 빛의 3원색의 표시(RGB 표시)가 가능해져서 풀 컬러 표시가 실현된다.
이 경우, 자외선이 특히 청색 필터를 통과하여 유기 EL 소자에 조사될 가능성이 있다. 그러나, 상기 유기 EL 소자(100)의 작용에 의해 자외선으로 인한 광 열화를 방지할 수 있기 때문에, 유기 EL 소자의 휘도 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 적색, 녹색 및 청색의 화이트 밸런스를 유지할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 발광층(5)에서 발생된 광이 유리기판(1)을 통해 외부로 추출되는 백 에미션(back emission) 구조의 유기 EL 소자(100)에 대해 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 전자 주입 전극(음극, 6)을 투명 전극 또는 반투명 전극으로 함으로써, 발광층(5)에서 발생된 광을 전자 주입 전극(음극, 6)을 통해 상부로부터 추출하는 톱 에미션(top emission) 구조로 할 수도 있다.
(실시예)
이하, 실시예 1 및 비교예 1, 2의 유기 EL 소자를 제조하고, 이들 소자의 초기 구동 전압 및 광조사후의 전압 상승을 측정하였다.
(실시예 1)
실시예 1에 있어서는, 다음 방법으로 유기 EL 소자를 제조하였다. 유리기판(1)상에 인듐-주석 산화물(ITO)로 이루어진 홀주입 전극(양극, 2)을 형성하고, 이 홀주입 전극(양극, 2)이 형성된 유리기판(1)을 중성 세제를 이용하여 세정하고, 아세톤에 침지시켜 10분간 초음파 세정을 행하고, 계속해서 에탄올에 침지시켜 10분간의 초음파 세정을 행한 후, 오존 클리너로 유리기판(1) 표면을 세정하였다. 그 후, 홀주입 전극(양극, 2)상에 CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)을 진공 증착법에 의해 형성하였다. 이 CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)은 상술한 바와 같이 파장이 380㎚보다 짧은 자외선을 흡수하는 성질을 갖는다.
계속해서, 제1 홀주입층(3a)상에 CHF3가스를 이용한 플라즈마 CVD법에 의해 CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)을 형성하였다. 이 CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)은 홀주입을 촉진하는 작용이 있어, 초기 구동 전압을 저감시키는 기능을 갖는다.
여기서, 실시예 1에 있어서의 제1 홀주입층(3a)의 막두께는 10㎚이고, 제2 홀주입층(3b)의 막두께는 0.5㎚이다.
또한, 제2 홀주입층(3b)상에 막두께 50㎚의 NPB로 이루어진 홀수송층(4)을 진공 증착법에 의해 형성하였다. 또한, 홀수송층(4)상에 막두께 35㎚의 발광층(5)을 진공 증착법에 의해 형성하였다. 발광층(5)은 호스트 재료로서 Alq를 포함하고, 도펀트로서 상기 화합물 A를 20중량% 및 상기 화합물 B를 0.7중량% 포함한다.
또한, 발광층(5)상에 막두께 200㎚의 MgIn 합금으로 이루어진 전자 주입 전극(음극, 6)을 진공 증착법에 의해 형성하였다. 이들 진공 증착은 모두 진공도 1×10-6Torr의 분위기중에서 기판 온도 제어를 행하지 않고 실시하였다. 이와 같이 하여, 실시예 1의 유기 EL 소자를 제조하였다.
(비교예 1)
비교예 1에 있어서는, CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)을 형성하지 않은 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 EL 소자를 제조하였다. 여기서, 비교예 1에 있어서의 제1 홀주입층(3a)의 막두께는 10㎚이다.
(비교예 2)
비교예 2에 있어서는, CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)을 형성하지 않은 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 EL 소자를 제조하였다. 여기에서, 비교예 2에 있어서의 제2 홀주입층(3b)의 막두께는 0.5㎚이다.
(평가 1)
실시예 1 및 비교예 1, 2의 유기 EL 소자의 초기 구동 전압 및 광조사후의 전압 상승의 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 전류 밀도가 20㎃/㎠가 되도록 구동 전압을 조정하고, 초기 구동 전압 및 광조사후의 구동 전압을 측정하였다. 광조사 조건으로서는 에어매스(AirMass : 이하, AM이라 함) 1.5에 있어서의 100㎽/㎠의 광을 30시간 조사하였다.
제1 홀주입층의 재질 | 제2 홀주입층의 재질 | 초기 구동 전압 (V) | 광조사후의 전압 상승(V) | |
비교예 1 | CuPc | - | 9.0 | 0.3 |
비교예 2 | - | CFx | 6.0 | 2.0 |
실시예 1 | CuPc | CFx | 6.1 | 0.5 |
표 1에 있어서, 실시예 1 및 비교예 2의 유기 EL 소자의 초기 구동 전압은, 비교예 1의 유기 EL 소자의 초기 구동 전압과 비교하여 저감되어 있다. 또한, 실시예 1 및 비교예 1의 유기 EL 소자의 광조사후의 전압 상승은 비교예 2의 유기 EL 소자의 광조사후의 전압 상승과 비교하여 저감되어 있다.
따라서, CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)만을 갖는 비교예 1의 유기 EL 소자에서는 초기 구동 전압의 저감을 실현할 수 없고, CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)만을 갖는 비교예 2의 유기 EL 소자에서는 광조사후의 전압 상승의 저감을 실현할 수 없다.
이에 비해 제1 홀주입층(3a) 및 제2 홀주입층(3b)을 갖는 실시예 1의 유기 EL 소자에서는, 초기 구동 전압의 저감 및 광조사후의 전압 상승의 저감을 실현할 수 있었다.
(실시예 2~8)
이하, 실시예 2~8에서는 CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)의 막두께를 0㎚, 3㎚, 5㎚, 10㎚, 15㎚, 17㎚ 및 20㎚의 7가지로 변화시켜 유기 EL 소자를 제조하였다. 또한, 실시예 2~8의 유기 EL 소자는 제1 홀주입층(3a)의 막두께를 제외하고는 실시예 1의 유기 EL 소자와 동일한 조건 및 방법을 이용하여 제조하였다.
실시예 2~8의 유기 EL 소자의 초기 구동 전압 및 광조사후의 전압 상승의 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 도 3은 실시예 2~8의 유기 EL 소자의 CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)의 막두께와 초기 구동 전압과의 관계를 나타낸 도면이고, 도 4는 실시예 2~8의 유기 EL 소자의 CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)의 막두께와 광조사후의 전압 상승과의 관계를 나타낸 도면이다.
또한, 초기 구동 전압 및 광조사후의 전압 상승의 측정 조건은 실시예 1 및 비교예 1, 2와 동일하다.
도 3의 종축은 초기 구동 전압을 나타내고, 횡축은 제1 홀주입층(3a)의 막두께를 나타낸다. 도 4의 종축은 광조사후의 전압 상승을 나타내고, 횡축은 제1 홀주입층(3a)의 막두께를 나타낸다.
CuPc의 막두께 (㎚) | 초기 구동 전압 (V) | 광조사후의 전압 상승 (V) | |
실시예 2 | 0 | 9 | 2 |
실시예 3 | 3 | 8 | 1.2 |
실시예 4 | 5 | 6 | 0.5 |
실시예 5 | 10 | 6 | 0.6 |
실시예 6 | 15 | 6 | 0.5 |
실시예 7 | 17 | 7 | 0.4 |
실시예 8 | 20 | 8 | 0.5 |
표 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)의 막두께가 3㎚ 이상인 경우에 초기 구동 전압이 저감되고, CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)의 막두께가 5㎚ 이상인 경우에 초기 구동 전압이 보다 저감된다.
또한, CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)의 막두께가 20㎚ 이하인 경우에 초기 구동 전압이 저감되고, CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)의 막두께가 17㎚ 이하인 경우에 초기 구동 전압이 보다 저감되며, CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)의 막두께가 15㎚ 이하인 경우에 초기 구동 전압이 더욱 저감된다.
또한 표 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)의 막두께가 3㎚ 이상인 경우에 광조사후의 전압 상승이 저감되고, CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)의 막두께가 5㎚ 이상인 경우에 광조사후의 전압 상승이 보다 저감된다.
이상의 점에서, 초기 구동 전압 및 광조사후의 전압 상승의 저감을 실현하기 위해서는, CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)의 막두께가 3㎚ 이상 20㎚ 이하인 범위가 바람직하고, CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)의 막두께가 5㎚ 이상 17㎚ 이하인 범위가 보다 바람직하고, CuPc로 이루어진 제1 홀주입층(3a)의 막두께가 5㎚ 이상 15㎚ 이하인 범위가 더욱 바람직하다.
(실시예 9~16)
이하, 실시예 9~16에서는 CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)의 막두께를 0㎚, 0.5㎚, 1㎚, 2㎚, 3㎚, 5㎚, 8㎚ 및 10㎚의 8가지로 변화시켜 제조하였다. 또한, 실시예 9~16의 유기 EL 소자는 제2 홀주입층(3b)의 막두께를 제외하고는 실시예 1의 유기 EL 소자와 동일한 조건 및 방법을 이용하여 제조하였다.
실시예 9~16의 유기 EL 소자의 초기 구동 전압 및 광조사후의 전압 상승의 측정 결과를 표 3에 나타낸다. 또한, 도 5는 실시예 9~16의 유기 EL 소자의 CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)의 막두께와 초기 구동 전압과의 관계를 나타낸 도면이고, 도 6은 실시예 9~16의 유기 EL 소자의 CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)의 막두께와 광조사후의 전압 상승과의 관계를 나타낸 도면이다.
또한, 초기 구동 전압 및 광조사후의 전압 상승의 측정 조건은 실시예 1 및 비교예 1, 2와 동일하다.
도 5의 종축은 초기 구동 전압을 나타내고, 횡축은 제2 홀주입층(3b)의 막두께를 나타낸다. 도 6의 종축은 광조사후의 전압 상승을 나타내고, 횡축은 제2 홀주입층(3b)의 막두께를 나타낸다.
CFx의 막두께 (㎚) | 초기 구동 전압 (V) | 광조사후의 전압 상승 (V) | |
실시예 9 | 0 | 9 | 2 |
실시예 10 | 0.5 | 6 | 2 |
실시예 11 | 1 | 6.1 | 2.1 |
실시예 12 | 2 | 5.9 | 2 |
실시예 13 | 3 | 6.1 | 2.2 |
실시예 14 | 5 | 6.5 | 2.1 |
실시예 15 | 8 | 8 | 2 |
실시예 16 | 10 | 10 | 2.2 |
표 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)의 막두께가 0.5㎚ 이상인 경우에 초기 구동 전압이 저감된다. 또한, CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)의 막두께가 8㎚ 이하인 경우에 초기 구동 전압이 저감되고, CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)의 막두께가 5㎚ 이하인 경우에 초기 구동 전압이 보다 저감되고, CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)의 막두께가 3㎚ 이하인 경우에 초기 구동 전압이 더욱 저감된다.
또한 표 3 및 도 6에 나타낸 바와 같이, CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)의 막두께가 0㎚ 이상 10㎚ 이하인 범위에서 광조사후의 전압 상승이 충분히 저감되어 있다.
이상의 점에서, 초기 구동 전압과 광조사후의 전압 상승을 양자 모두 저감하기 위해서는, CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)의 막두께가 0.5㎚ 이상 8㎚ 이하인 것이 바람직하고, CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)의 막두께가 0.5㎚ 이상 5㎚ 이하인 것이 보다 바람직하고, CFx로 이루어진 제2 홀주입층(3b)의 막두께가 0.5㎚ 이상 3㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
이와 같이, 초기 구동 전압 및 광조사후의 전압 상승을 효율적으로 저감함으로써, 유기 EL 소자의 구동 전압을 종합적으로 저감할 수 있게 되었다. 즉, 초기 구동 전압을 저하할 수 있음과 아울러, 광 열화로 인한 휘도 저하를 보충하기 위한 구동 전압의 증가가 불필요하게 된다.
Claims (14)
- 홀주입 전극, 홀주입층, 발광층 및 전자 주입 전극을 이 순서로 구비하고,상기 홀주입층은 제1 홀주입층 및 제2 홀주입층을 포함하며,상기 제1 홀주입층은 자외선을 흡수하는 물성을 갖고, 상기 제2 홀주입층은 홀주입을 촉진하는 물성을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 홀주입층은 파장이 380㎚보다 짧은 자외선을 10% 이상 흡수하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 홀주입층은 프탈로시아닌계 화합물, 포르피린 화합물, 아민계 화합물, 폴리아닐린계 화합물, 폴리티오펜계 화합물 및 폴리피롤계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 홀주입층은 결정성 또는 비결정성의 무기 재료, 프탈로시아닌계 화합물, 포르피린 화합물, 아민계 화합물, 폴리아닐린계 화합물, 폴리티오펜계 화합물 및 폴리피롤계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 홀주입층은 탄소계 재료, 규소계 재료, 탄화규소계 재료 및 황화 카드뮴계 재료로 이루어진 군에서 선택되는 재료에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 홀주입층은 할로겐화물에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 홀주입층은 탄소계 할로겐화물에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 홀주입층은 플루오르화 탄소에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 홀주입층은 구리 프탈로시아닌에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 홀주입층의 막두께는 5㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 홀주입층의 막두께는 15㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 홀주입층의 막두께는 0.5㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 홀주입층의 막두께는 3㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
- 홀주입 전극상에 홀주입층을 형성하는 공정과,상기 홀주입층상에 발광층 및 전자 주입 전극을 차례로 형성하는 공정을 구비하며,상기 홀주입층을 형성하는 공정은,자외선을 흡수하는 물성을 갖는 제1 홀주입층을 형성하는 공정과,홀주입을 촉진하는 물성을 갖는 제2 홀주입층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자의 제조 방법.
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