KR20040101071A - 유기 전계발광 장치 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
유기 EL 장치는 균일한 휘도를 가진다. 유기 EL 장치는 하나의 전극이 투명한 2 개의 전극 (1, 4) 을 포함한다. 유기 전계발광 재료를 함유하는 유기층 (3) 은 2 개의 전극들 사이에 배열되어 있다. 유기층은 투명 전극으로부터 취출하는 광을 출사한다. 보조 전극 (4) 은 투명 전극과 유기층 사이에 배열되어 있다. 보조 전극은 투명 전극의 저항율보다 낮은 저항율을 가지며, 투명 전극과 접촉하는 제 1 면과 투명 전극과 접촉하지 않으며 플라즈마 처리되어 있는 제 2 면을 포함한다.
Description
본 발명은 하나의 전극이 투명한 한 쌍의 전극 사이에 배열되는, 유기 발광 재료를 함유하는 유기층을 가지며, 유기층에 의해 생성된 광을 투명 전극으로부터외부로 출사하는 유기 전계발광 장치에 관한 것이다.
유기 전계발광 (유기 EL) 장치는, 한 쌍의 전극 사이에 배열되는, 유기 발광 재료를 함유하는 유기층을 갖는다. 그 전극들 사이에 전류가 흐르면, 홀 (정공) 과 전자가 재결합하여 여기자를 생성한다. 이는 유기 발광재료를 여기시킨다. 기저 (ground) 상태로 되돌아가면, 유기 발광 재료는 전계발광 (광) 을 출사한다. 따라서, 유기 전계발광 장치는 자발광 장치이다.
이러한 유기 EL 장치에 있어서, 유기층에 의해 출사된 광은 전극들 중 하나로부터 출력된다. 따라서, 투명한 전극 (투명 도전층) 이 유기층의 광취출측에 배치되는 전극으로서 사용된다.
그러나, 일반적인 투명 전극은 높은 저항을 갖는다. 이는 유기 EL 장치의 소비전력을 증가시킨다.
또한, 도 4 를 참조하면, 투명 전극 (100) 에서 단자 부근에 배치되는 부분 (X1) 과 그 단자로부터 이격되는 부분 (예를 들어, X2) 사이에 전위차가 생성된다. 그 결과, 유기 EL 장치에서는, 유기층 (300) 의 광량 또는 휘도가 그 부분들 (X1 및 X2) 사이에서 다르게 된다. 즉, 유기층 (300) 에서 휘도차가 발생한다.
일본 특개평 제 11-339970 호는 이 문제에 대한 해결책을 제공한다. 도 5 를 참조하면, 유기층 (300) 과 캐소드 (전자 주입 전극) 로 기능하는 대향 전극이, 애노드 (홀 주입 전극, 정공 주입 전극) 로 기능하는 투명 전극 (100) 상에 적층된다. 유기층 (300) 은 일 층 또는 유기 발광 재료를 포함하는 복수의 적층된 층을 포함한다. 투명 전극 (100) 의 저항율 보다 낮은 저항율을 갖는 보조전극 (200) 을 투명 전극 (100) 의 일부분에 적층하여, 투명 전극 (100) 에 전기적으로 접속한다.
보조 전극 (200) 에 배열된 저항율이 낮은 투명 전극 (100) 은 보조 전극이 없는 경우와 비교하여 투명 전극 (100) 의 면내의 전위차를 감소시킨다. 이는 휘도차가 발생하는 것을 방지한다. 즉, 부분들 (X1 및 X2) 사이의 휘도차 및 휘도 비율이 감소한다.
그러나, 보조전극 (200) 이 배치되는 위치에서의 투명 전극 (100) 과 대향 전극 (400) 사이의 거리가 다른 위치들에서의 투명 전극 (100) 과 대향 전극 (400) 사이의 거리 보다 작게 된다. 이는 유기 EL 장치의 광출사측 (광출사면) 에 있어서 보조전극 (200) 주변의 휘도를 증가시킨다. 또한, 유기 EL 장치의 광출사면에서, 보조 전극 (200) 주변에 휘점이 나타난다. 이는 보조 전극 (200) 과 대향 전극 (400) 사이의 누설 때문에 또는 보조 전극 (200) 과 대향 전극 (400) 이 매우 근접하기 때문에 발생하는 것으로 생각된다. 따라서, 상기 공보에 제안된 기술은 본질적으로 휘도차의 발생을 방지 할 수 없다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 유기 EL 장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 2 는 도 1 의 유기 EL 장치의 보조 전극을 나타내는 사시도.
도 3 은 일 실시예에서 유기 EL 장치의 구조를 나타내는 도면.
도 4 는 종래의 유기 EL 장치의 제 1 예의 구조를 나타내는 단면도.
도 5 는 종래의 유기 EL 장치의 제 2 예의 구조를 나타내는 단면도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 투명 전극 2 : 보조 전극
3 : 유기층 4 : 대향 전극
5 : 투명 기판 30 : 홀주입수송층
본 발명의 일 양태는 적어도 하나의 전극이 투명한 2 개의 전극을 포함하는 유기 전계발광 장치이다. 유기 전계발광 재료를 함유하는 유기층은 2 개의 전극 사이에 배열되어 있다. 유기층은 투명 전극으로부터 취출되는 광을 출사하도록 동작할 수 있다. 보조 전극은 투명 전극과 유기층사이에 배열된다.보조 전극은 투명 전극의 저항율보다 낮은 저항율을 가지며, 투명 전극과 접촉하는 제 1 면과, 투명 전극과 접촉하지 않으며 플라즈마 처리되어 있는 제 2 면을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태는, 적어도 하나의 전극이 투명한 2 개의 전극 및 그 2개의 전극 사이에 배열된 유기층을 포함하는 전계발광 장치를 제조하는 방법이다. 그 방법은 투명 전극 상에 보조 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 보조 전극은 투명 전극의 저항율보다 낮은 저항율을 가지며, 투명 전극과 접촉하는 제 1 면과 투명 전극과 접촉하지 않는 제 2 면을 포함한다. 그 방법은 추가적으로 보조 전극의 제 2 면의 적어도 일부를 플라즈마 처리하는 단계 및 투명 전극과 보조 전극상에 유기층과 다른 전극을 적층하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태들 및 이점들은 본 발명의 원리들을 예를 들어 나타내는 첨부된 도면을 함께 참조할 때 이하의 설명으로부터 명확하게 된다.
본 발명의 목적 및 이점은 첨부된 도면들과 함께 바람직한 실시형태들의 이하의 설명을 참조하면 가장 잘 이해할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 유기 EL 장치를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 을 참조하면, 바람직한 실시형태의 유기 EL 장치는 투명 전극 (1) 을 포함한다. 투명 전극 (1) 은 애노드로 기능하며 투명 기판 (5) 상에 형성되어 있다. 보조 전극 (2) 은 투명 전극 (1) 의 일부에 형성되어 있다. 유기 발광 재료를 함유하는 유기층 (3) 은 투명 전극 (1) 과 보조 전극 (2) 상에 형성되어있다. 캐소드로 기능하는 대향 전극 (4) 은 유기층 (3) 상에 형성되어 있다. 투명 전극 (1) 과 대향 전극 (4) 사이에 전류가 흐르면 유기층 (3) 은 광을 출사한다. 출사된 광을 투명 전극 (1) 상에 규정된 광취출면 (50) 으로부터 유기 EL 장치로 취출한다. 플라즈마 처리는 투명 전극 (1) 과 접촉하지 않는 보조 전극 (2) 의 부분들에서 수행된다.
이하, 보조 전극 (2) 과 투명 전극 (1) 을 상세히 설명한다.
<보조 전극 2>
도 2 를 참조하면, 보조 전극 (2) 이 투명 전극 (1) 상의 (파선으로 나타내는 유기층 (3) 의 측) 일부에 형성되어 있다. 투명 전극 (1) 의 저항율 보다 낮은 저항율을 갖는 도전층인 각 보조 전극 (2) 은 투명 전극 (1) 에 전기적으로 접속되어 있다. 보조 전극 (2) 을 사용하여 아래에 설명되는 효과를 얻을 수 있다.
애노드로서 기능하는 투명 전극 (1) 의 일부에 저항율이 낮은 보조 전극 (2) 을 배열하면 애노드 전체로서의 저항이 감소한다.
보조 전극 (2) 들을 이용하는 경우에 투명 전극 (1) 의 전면에 걸쳐서 전위가 균일하게 된다. 따라서, 발생된 광량 (휘도) 이 균일하게 된다.
보조 전극 (2) 은 보조 전극 (2) 이 투명 전극 (1) 의 저항율 보다 낮은 저항율을 가지도록 하는 어떤 재료로 이루어 질 수도 있다. 예를 들어, 그 재료는 Al, Sc, Nb, Zr, Hf, Nd, Ta, Cu, Si, Cr, Mo, Mn, Ni, Pd, Pt 및 W 로부터 선택될 수도 있다. 보조 전극 (2) 들은 이 재료들 중 하나만으로 또는 이 재료들중 2 개 이상을 혼합하여 획득되는 합금으로 이루어질 수도 있다. 이 재료들 중 2 개 이상을 사용하면, 재료들을 어떤 혼합비로 혼합할 수도 있다. 재료와 혼합될 수 있거나 또는 제조 동안에 포함되는 불가피한 성분들을 제외하고, 이 재료들의 금속 원소들은 본질적으로 보조 전극 (2) 들을 형성하는 원소인 것이 바람직하다.
상기 재료들 중에서, 보조 전극 (2) 들은 Al 만으로 또는 Al 을 주성분으로 하여 상기 천이 원소들 중 하나 이상을 포함하는 합금으로 형성되는 것이 바람직하다. 합금내의 Al 의 함유량은 90 at% 이상이 바람직하고, 특히 95 at% 이상이 더 바람직하다.
투명 전극 (1) 상의 보조 전극 (2) 들의 라인 폭 A 는 제한되어 있지 않다.
보조 전극 (2) 들의 두께 B 는 유기층 (3) 의 두께 보다 작은 것이 바람직하다. 보조 전극 (2) 의 두께 B 는 10 내지 1000 nm 가 바람직하고, 20 내지 500 nm 가 더 바람직하며, 100 내지 300 nm 가 가장 바람직하다. 유기층 (3) 으로부터 출사된 광을 투명 전극 (1) 으로부터 취출하는 경우에는, 보조 전극 (2) 들은 투명하게 될 수도 있다. 이 경우, 유기층 (3) 으로부터 출사된 광의 투과율이 80 % 이상인 것이 바람직하다. 예를 들어, Pt 로부터 보조 전극 (2) 을 형성한 경우, 두께 B 가 1 nm 인 경우에는 가시광의 투과율이 대략 82% 가 된다. 따라서, 두께 B 는 0.5 내지 20 nm 가 바람직하며, 1 내지 10 nm 가 더 바람직하다.
플라즈마 처리는 투명 전극 (1) 과 접촉하지 않는 각 보조 전극의 표면에서 수행된다. 보조 전극 (2) 의 표면들은 실질적으로 플라즈마 처리만 되면 되고,완전히 플라즈마 처리될 필요는 없다. 예를 들어, 투명 전극 (1) 과 대향하는 반대측의 보조 전극 (2) 의 표면 또는 유기층 (3) 과 접촉하는 면만의 플라즈마 처리이면 충분하다. 플라즈마 처리는 투명 전극 (1) 과 접하고 있지 않은 보조 전극 (2) 의 부분의 50 % 이상, 투명 전극 (1) 과 접하고 있지 않은 보조 전극 (2) 의 부분의 75 % 이상, 투명 전극 (1) 과 접하고 있지 않은 보조 전극 (2) 의 부분의 90 % 이상으로 수행된다.
DC 플라즈마 처리 또는 RF 플라즈마 처리와 같이, 전극들의 표면을 처리하는데 사용되는 공지의 플라즈마 처리들을 플라즈마 처리로서 이용한다.
플라즈마 처리 동안에 가스를 사용한다. 처리 가스로서는 어떠한 가스도 사용할 수 있다. 예를 들어, 아르곤 (Ar) 과 같은 불활성 가스를 사용할 수도 있다. 다른 방법으로, 산소 (O) 또는 질소 (N) 와 같은 가스를 사용할 수도 있다.
플라즈마 처리를 위하여 산소를 포함한 가스를 이용하는 경우에는, 투명 전극 (1) 과 접하지 않은 보조 전극 (2) 의 표면이 부분적으로 또는 전체적으로 산화된다. 이는 보조 전극 (2) 으로부터 유기층 (3) 으로의 전류 흐름을 방해하거나 완전히 정지시킨다. 특히, 보조 전극 (2) 이 투명하지 않은 경우, 보조 전극 (2) 의 후측의 유기층 (3) 으로부터 출사되는 광의 대부분은 보조 전극 (2) 에 의해 차단되어, 장치 외부로 출사될 수 없다. 보조 전극 (2) 의 후측에 배치되는 유기층 (3) 의 영역에서 광의 출사가 없다면, 이는 장치로 출사되는 광량 (즉, 이용가능한 광량) 에 영향을 주지 않고 소비전력을 감소시킨다. 따라서, 투명전극 (1) 과 접하고 있지 않은 보조 전극 (2) 의 면들은 절연되거나 또는 보조 전극 (2) 의 내부의 저항보다 더 큰 저항을 가질 수도 있다.
처리 가스의 유량은 사용되는 가스의 종류 또는 동작 조건에 따라 다르다. 그러나, 유속은 통상적으로 O2로 환산하면 5 내지 500 SCCM 이다. 동작 압력은 통상적으로 대략 0.3 내지 5 Pa 가 바람직하다.
대략 13.56 ㎒ 의 고주파수 및 대략 0.1 내지 5 ㎾의 전력을 가지는 고주파 전력을 플라즈마 처리에 사용되는 고주파 유도 코일에 인가한다. 그러나, 이는 단지 하나의 예이며, 플라즈마를 생성 및 유지할 수 있는 한 인가되는 주파수 및 전력은 어떠한 값도 될 수 있다.
플라즈마 처리 시간은 1 분 이상이 바람직하며 2 내지 20 분이 더 바람직하다.
이러한 방식으로 보조 전극 (2) 의 표면들을 플라즈마 처리하면 실질적으로 보조 전극 (2) 의 주변의 휘점 발생을 제거할 수 있다. 또한, 각 보조 전극 (2) 주변의 위치들과 다른 위치들 사이의 광출사면 (50) 의 휘도차는 최소화된다.
따라서, 바람직한 실시형태의 유기 EL 장치는 휘도차를 가지지 않는다. 이는 각 보조 전극 (2) 의 표면을 플라즈마 처리하여 그 표면을 평탄화하여, 보조 전극 (2) 이 대향 전극 (4) 과 접하는 부분 또는 대향 전극 (4) 에 근접하게 배치되는 부분을 제거하기 때문이라고 생각된다.
종래 기술에서는, 휘점이 생성되고, 다른 부분들보다 휘도가 높은 부분들이생성된다. 이는 각 보조 전극 (2) 에 형성되는 요철로 인하여 발생한다고 생각된다. 요철에 의해 보조 전극 (2) 과 대향 전극 (4) 사이의 거리가 매우 짧게 되는 부분들이 생긴다. 이에 의해 이러한 부분에서 보조 전극 (2) 과 대향 전극 (4) 사이에 배열되는 유기층 (3) 의 두께가 다른 부분들보다 얇게된다. 유기층 (3) 의 얇은 부분들의 저항은 다른 부분들 보다 낮게 된다. 따라서, 더 많은 전류가 얇은 부분에 흘러, 얇은 부분들의 휘도를 증가시킨다. 또한, 더 많은 전류가 흐르는 부분들에서의 온도가 더 높아 진다. 이는 추가적으로 저항을 감소시키고 휘도를 증가시킨다. 따라서, 이는 광출사면 (50) 에서 보조 전극 (2) 부근에 휘점을 생성하고, 이 부분들의 휘도를 다른 부분들 보다 더 높게 한다.
그러나, 바람직한 실시형태의 유기 EL 장치에서, 보조 전극 (2) 은 평탄화된다. 따라서, 충분한 거리가 보조 전극 (2) 과 대향 전극 (4) 사이에 제공된다. 즉, 보조 전극 (2) 과 대향 전극 (4) 사이의 유기층 (3) 의 두께는 다른 위치들과 비교하여 충분하다. 이는 휘도가 높아지는 것을 방지하고 휘점들이 생성되는 것을 방지한다. 그 결과, 휘도차가 실질적으로 제거된다. 또한, 이는 이러한 부분들에서의 소자 수명을 연장시킨다. 그 결과, 이는 유기 EL 장치의 수명을 연장시킨다.
보조 전극 (2) 의 표면 조도가 아래에 설명된 것과 같이 되면, 실질적으로 휘점 또는 휘도차가 없는 것으로 확인하였다.
(1) 보조 전극 (2) 은 JIS (Japanese Industrial Standard) B0601 2001 에의해 정의된 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 80 nm 이하로 평탄화된다. 조도 프로파일의 10 포인트 높이는 소정의 샘플링 길이의 조도 프로파일로부터 획득된다. 조도 프로파일의 가장 높은 피크로부터 5 번째로 높은 피크까지의 높이의 평균값을 조도 프로파일의 가장 낮은 골로부터 5 번째로 낮은 골까지의 깊이의 평균값에 가산한다. 그 평균의 합을 조도의 10 포인트 높이라 한다.
(2) 보조 전극 (2) 은, 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서의 그 표면 조도가 유기층 (3) 의 두께 이하가 되도록 평탄화된다.
상기 조건에서, 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이의 하한은 없다. 그러나, 보조 전극 (2) 의 표면 조도가 대략 20 nm 인 경우에 만족스런 결과들을 획득하였다.
이러한 방식으로 보조 전극 (2) 을 평탄화하여 보조 전극 (2) 과 대향 전극 (4) 사이의 누설을 제거하고 유기층 (3) 으로부터 매우 얇은 부분들을 제거한다.
보조 전극 (2) 의 표면의 산술 평균 편차를 0.1 nm 이상 그리고 5.0 nm 이하로 한 후, 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이가 상기 조건을 만족시키도록 보조 전극 (2) 의 표면을 설계하면, 그 결과가 특히 만족스럽게 된다. 산술 평균 편차는 JIS B0602 2001 에 의해 규정된다.
보조 전극 (2) 의 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서의 표면 조도가 유기층 (3) 의 두께의 1/1.6 이하로 되면, 최종적인 유기 EL 장치는 최소화된 휘도차를 가지며, 휘점이 발생할 가능성이 매우 작게된다.
보조 전극 (2) 들은 투명 전극 (1) 상에 플라즈마 CVD (chemical vapordeposition), 스퍼터링법, 진공 증착법, 및 EB 증착법 등의 공지의 막형성 방법을 이용하여 형성된다. 진공 증착을 수행하여 캐소드의 재료와 동일한 재료로부터 보조 전극 (2) 을 형성하면, 전극들을 동일한 진공 증착 장치내에 형성할 수도 있기 때문에 특히 바람직하다.
스퍼터링법을 사용하면 투명 전극 (1) 과 보조 전극 (2) 사이의 접착성이 증가한다.
스퍼터링을 수행하는 경우, 사용되는 타겟은 보조 전극 (2)(상기 금속 또는 합금으로 형성되는 소결체) 과 동일한 조성을 갖는다. 형성되는 보조 전극 (2) 은 실질적으로 타켓과 동일한 조성을 갖는다.
스퍼터링 동안의 스퍼터링 가스의 압력은 0.5 내지 5 Pa 의 범위에 있는 것이 바람직하다. 스퍼터링을 수행하는 경우에 스퍼터링 가스의 압력을 상기 범위내에서 변화시킴으로써 농도구배(句配)를 갖는 홀 주입층을 용이하게 획득할 수도 있다.
통상적인 스퍼터링 장치에 사용되는 불활성 가스를 사용할 수도 있다. 이러한 가스들 중에서, Ar, Kr 및 Xe 중 하나 또는 이 물질들 중 적어도 하나를 함유하는 혼합가스를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 반응 가스를 사용하여 반응성 스퍼터링을 수행할 수도 있다. 산화물을 형성하는 경우, O2및 CO 와 같은 가스들을 반응성 가스로서 사용할 수도 있다. 질화물을 형성하는 경우, N2, NH3, NO, NO2,및 N20 가스를 반응성 가스로서사용할 수도 있다. 탄화물을 형성하는 경우, CH4, C2H2, C2H4, 및 CO 와 같은 가스들을 반응성 가스로서 사용할 수도 있다. 반응성 가스들은 단독으로 또는 다른 가스들과 혼합하여 사용될 수도 있다.
스퍼터링은 RF 전원을 사용하는 고주파 스퍼터링 또는 DC 스퍼터링일 수도 있다. 그러나, RF 스퍼터링이 더 바람직하다. 바람직한 막형성 속도는 0.5 내지 10 nm/min 이다.
투명 전극 (1) 상에 소정의 형상으로 보조 전극 (2) 을 형성하기 위하여 공지의 패터닝 방법을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 통상적으로 사용되는 레지스트를 이용하는 패터닝 방법을 수행할 수도 있다. 이 경우, 건식 에칭 또는 습식 에칭을 수행할 수도 있다. 습식 에칭을 수행하는 경우, 습식 에칭에 사용되는 에칭액은 각 금속에 따라 선택되는 것이 바람직하다. 예를 들어, Al 로부터 보조 전극 (2) 을 형성하는 경우, 인산, 질산, 및 아세트산의 혼합 용액을 사용할 수도 있다.
보조 전극 (2) 과 투명 전극 (1) 사이에 질화티탄 등으로부터 형성되는 배리어층을 배열할 수도 있다. 배리어층은 보조 전극 (2) 의 에천트에 대하여 충분한 에칭 특성을 가지는 것이 바람직하다. 배리어층의 재료로는 크롬; 질화티탄, 질화몰리브덴, 질화탄탈, 및 질화크롬 등의 질화물; 코발트 실리사이드, 크롬 실리사이드, 몰리브덴 실리사이드, 텅스텐 실리사이드, 탄탈 실리사이드 등의 실리사이드; 티탄 카바이드; 및 도핑된 실리콘 카바이드가 바람직하다. 이 물질들중, 질화 티탄 및 크롬이 우수한 내부식 특성을 가지므로 바람직하다. 질화티탄의 질화율은 5 내지 55 % 이다.
배리어층의 두께는 5 내지 200 nm 가 바람직하고, 30 내지 100 nm 가 더 바람직하다.
<투명 전극 1>
투명 전극 (1) 은 유기층 (3) 의 광취출(取出)측에 배열되는 전극이다. 바람직한 실시형태에서, 투명 전극 (1) 은 투명 전극 (5) 상에 배열되는 애노드로서 기능한다.
투명 전극 (1) 을 형성하는 재료는 유기층 (3)(정공주입층 및 정공주입수송층을 포함) 에 정공을 효율적으로 주입할 수 있는 것이 바람직하다. 통상적으로, 재료로서는 4.5 내지 5.5 eV 의 일 함수를 가지는 물질이 바람직하다. 특히, 재료는 주조성이 ITO (indium-tin-oxide), IZO (indium-zinc-oxide), 산화 인듐 (In2O3), 산화 주석 (SnO2), 및 산화 아연 (ZnO) 인 것이 바람직하다.
이 산화물은 화학량론 조성으로부터 약간 편향될 수도 있다. ITO 에서 In2O3에 대한 SnO2의 혼합비는, 1 내지 20 wt% 가 바람직하고 5 내지 12 wt% 가 더 바람직하다. IZO 에서 In2O3에 대한 ZnO 의 혼합비는 대략 12 내지 32 wt% 이다. 투명 전극 (1) 전체의 조성의 평균치가 이 범위내에 있으면, 투명 전극 (1) 의 면에 수직하는 방향으로의 농도구배가 존재할 수도 있다.
또한, Sn, Ti, 및 Pb 등의 물질은 산화물로 환산하면 1 wt% 이하의 산화물의형태로 포함될 수도 있다.
본 명세서에서, "투명" 이라는 용어는 장치로부터 취출되는 광에 대한 광투과율이 50% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더 바람직하게는 90% 이상인 것을 지칭한다. 통상적으로, 400 내지 800 nm 의 파장을 가지는 광 (가시광) 을 장치로부터 출사한다. 투과율이 너무 낮게 되면, 발광층으로부터의 발광이 감쇠된다. 이는 발광 장치로부터 필요한 휘도를 얻기 어렵게 한다.
투명 전극 (1) 의 두께는 유기층 (3) 에 정공을 충분히 주입할 수 있도록만 요구된다. 통상, 투명 전극 (1) 의 두께는 10 내지 50 nm 가 바람직하다. 두께의 상한에는 제한이 없지만, 투명 전극 (1) 이 너무 두꺼우면, 투과율이 저하하거나 또는 투명 전극 (1) 의 박리가 발생할 수도 있다. 만일 투명 전극 (1) 이 너무 얇으면, 정공의 주입이 불가능하게 되고, 장치 제조시에 막 강도가 불충분하게 될 수도 있다. 장치의 신뢰성을 향상시키기 위하여 구동 전압을 낮게 해야 한다. 전극은 3 내지 30 Ω의 저항 및 50 내지 300 nm 의 두께를 가지는 ITO 의 시트인 것이 바람직하다. 실제 사용시에는, ITO 등의 홀주입 전극 계면에서의 반사로 인한 완충 효과가, 요구된 광취출 효과 또는 색 순도를 충분히 만족하도록, 전극의 두께 또는 광학 상수를 설정할 수도 있다.
투명 전극 (1) 은 진공 증착과 같은 공지의 막형성 방법에 의해 형성될 수도 있다. 그러나, 투명 전극 (1) 을 스퍼터링에 의해 형성하는 것이 바람직하다. ITO 또는 IZO 전극을 형성하는데 스퍼터링을 수행하는 경우, In2O3에 SnO2또는ZnO 을 도핑하는 타겟을 사용하는 것이 바람직하다. 스퍼터링에 의해 ITO 투명 전극을 형성하는 경우, 증착에 의해 전극을 형성하는 경우에 비하여 발광 휘도의 경시(經時)변화가 작다. 스퍼터링은 DC 스퍼터링 또는 RF 스퍼터링이 바람직하고, 사용되는 전력은 0.1 내지 4 W/㎠ 의 범위가 바람직하다. 막형성속도는 2 내지 100 nm/min 이 바람직하고, 5 내지 50 nm /min 이 더 바람직하다. 스퍼터링 가스는 제한이 없으며, Ar, He, Ne, Kr 및 Xe 와 같은 불활성 가스, 또는 이것들의 혼합 가스를 사용할 수도 있다. 스퍼터링 동안의 스퍼터링 가스의 압력은 통상적으로 0.1 내지 20 Pa 이다.
또한, 보조 전극 (2) 들과 동일한 방식으로, 투명 전극 (1) 에 플라즈마 처리를 수행할 수도 있다. 플라즈마 처리를 수행하는 경우, 투명 전극 (1) 과 보조 전극 (2) 은 함께 (동시에) 또는 개별적으로 처리될 수도 있다.
다음으로, 유기층 (3) 과 대향 전극 (4) 을 설명한다.
<유기층 3>
유기층 (3) 은 Alq3 또는 DCM 과 같은 유기 발광 재료를 함유한다. 주 조성이 유기 재료인 유기층 (3) 은, 투명 전극 (1) 과 대향 전극 (4) 사이에 전압이 인가되는 경우에 전계발광을 출사한다.
유기층 (3) 은 일 층 또는 복수의 적층된 층을 포함한다. 유기층 (3) 은 적층 구조를 가지며, 유기 발광 재료를 함유하는 층들을 발광층이라 한다.
[층 구성]
도 1 을 참조하면, 애노드로 기능하는 투명 전극 (1) 을 기판 (5) 상에 형성한다. 투명 전극 (1) 상에는 보조 전극 (2) 을 형성한다. 투명 기판 (5) 과 대향하는 반대측의 보조 전극 (2) 과 투명 전극 (1) 상에 홀주입수송층 (30), 발광층 (31), 및 전자주입수송층 (31) 을 형성한다. 홀주입수송층 (30), 발광층 (31), 및 전자주입수송층 (31) 은 유기층 (3) 을 형성한다. 그러나, 유기층 (3) 은 이러한 구조로 제한되지 않으며, 다른 구조들을 가질 수도 있다.
예를 들어, 발광층에 홀주입수송층의 기능 즉, 홀주입기능 및 홀수송기능을 제공하여 홀주입수송층 (30) 을 제거할 수도 있다. 다른 방법으로, 전자주입수송층 (32) 을 전자 주입 기능이 제공되는 전자 주입층과 전자 주입 기능이 제공되는 전자 수송층으로 분리할 수도 있다. 이 경우, 전자 주입층과 전자 수송층은 서로 중첩된다. 유기층 (3) 의 구조의 다른 대안예를 아래에 열거한다.
(애노드)/홀주입층/홀수송층/발광층/비발광층/전자수송층/전자주입층/(캐소드)
(애노드)/홀주입층/홀수송층/발광층/비발광층/전자주입수송층/(캐소드)
(애노드)/홀주입수송층/발광층/비발광층/전자수송층/전자주입층/(캐소드)
(애노드)/홀주입수송층/발광층/비발광층/전자주입수송층/(캐소드)
(애노드)/발광층/비발광층/전자수송층/전자주입층/(캐소드)
(애노드)/발광층/비발광층/전자주입수송층/(캐소드)
상기 층들 각각에는 다양한 기능들이 제공될 수도 있다. 예를 들어, 발광층에는 홀수송기능, 홀주입기능, 전자주입기능, 및/또는 전자수송기능이 제공될 수도 있다.
또한, 상술하지 않는 층들을 포함할 수도 있다. 층들은 기판에서 캐소드로부터 순차 적층되어 유기 EL 장치를 형성할 수도 있다.
[홀주입수송층 30]
홀들이 투명 전극 (1) 으로부터 주입되고, 그 주입된 홀들을 발광층 (31) 으로 수송하는 홀주입수송층 (30) 이 투명 전극 (1) 과 발광층 (31) 사이에 배열되어 있다. 투명 전극 (1) 의 일함수와 발광층 (31) 의 이온화 에너지 사이에 설정되는, 홀주입수송층 (30) 의 이온화 에너지는 통상적으로 5.0 내지 5.5 eV 로 설정된다.
홀주입수송층 (30) 을 포함하는 도 1 의 유기 EL 장치는 이하의 특성들을 가진다.
(1) 구동 전압이 낮다.
(2) 투명 전극 (1) 으로부터 발광층 (31) 으로의 홀 주입이 안정화되어 있다. 이에 의해 장치의 수명을 연장시킬 수 있다.
(3) 캐소드로 기능하는 대향 전극 (4) 과 발광층 (31) 사이의 접착성이 증가한다. 이에 의해 발광면의 균일성을 증가시킬 수 있다.
(4) 애노드 표면의 돌출부들을 피복하여 장치 결함을 감소시킬 수 있다.
발광층 (31) 에 의해 출사되는 광이 홀주입수송층 (30) 에 의해 출력되는 경우, 홀주입수송층 (30) 은 투명하다. 홀주입수송층 (30) 을 형성할 수 있는 재료들 중에서, 박막으로 형성된 경우, 재료는 출사된 광을 투과시키는 것으로부터 선택된다. 일반적으로, 출사된 광에 대한 홀주입수송층 (30) 의 투과율은 10 %보다 더 커진다.
홀주입수송층 (30) 을 형성하기 위한 재료는, 홀주입수송층 (30) 에 상술한 특성들을 부여하는 한, 특별히 제한되지는 않는다. 광도전 장치의 홀주입재료로서 사용되는 어떤 공지의 재료 또는 유기 EL 장치의 홀주입수송층에 사용되는 어떤 공지의 재료를 사용할 수도 있다.
홀주입수송층 (30) 을 형성하는 재료의 예들은, 프탈로시아닌 유도체, 트리아졸 유도체, 트리아릴메탄 유도체, 트리아릴아민 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 하이드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 피라졸린 유도체, 피라졸론 유도체, 폴리실란 유도체, 이미다졸 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아미노기가 치환된 칼콘 (chalcone) 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 하이드라존 유도체, 실라잔 유도체, 아닐린 코폴리머, 포르피린 화합물, 폴리아릴알칸 유도체, 폴리페닐렌 비닐렌 또는 그 유도체, 폴리티오펜 또는 그 유도체, 폴리-N-비닐카르바졸 유도체, 티오펜 올리고머와 같은 전기도전성 폴리머 올리고머, 구리 프탈로시아닌 및 테트라(t-부틸)구리 프탈로시아닌과 같은 금속프탈로시아닌, 무금속 프탈로시아닌, 퀴나크리돈 화합물, 방향족 3차 아민 화합물, 및 스티릴아민 화합물을 포함한다.
트리아릴아민 유도체의 예들은 4,4'-비스[N-페닐-N-(4''-메틸페닐)아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-페닐-N-(3''-메틸페닐)아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-페닐-N-(3''-메톡시페닐)아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-페닐-N-(1''-나프틸)아미노]비페닐, 3,3'-디메틸-4,4'-비스[N-페닐-N-(3''-메틸페닐)아미노]비페닐, 1,1-비스[4'-[N,N-디(4''-메틸페닐)아미노]페닐]시클로헥산, 9,10-비스[N-(4'-메틸페닐)-N-(4''-n-부틸페닐)아미노]페난트렌, 3,8-비스[N,N-디페닐아미노)-6-페난트리딘, 4-메틸-N,N-비스[4'',4'''-비스[N',N''-디(4-메틸페닐)아미노]비페닐-4-일]아닐린, N,N''-비스[4-(디페닐아미노)페닐]-N,N'-디페닐-1,3-디아미노벤젠, N,N'-비스[4-(디페닐아미노)페닐]-N,N'-디페닐-1,4-디아미노벤젠, 5,5''-비스[4-(비스[4-메틸페닐]아미노)페닐]-2,2': 5',2''-테르티오펜, 1,3,5-트리스(디페닐아미노)벤젠, 4,4',4''-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민, 4,4',4''-트리스(N-3'''-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민, 4,4',4''-트리스(N,N-비스(4'''-tert-부틸비페닐-4''''-일)아미노]트리페닐아민, 및 1,3,5-트리스[N-(4'-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠을 포함한다.
포르피린 화합물의 예들은 포르핀, 1,10,15,20-테트라페닐-21H,23H-포르핀 구리(Ⅱ), 1,10,15,20-테트라페닐-21H,23H-포르핀-아연(Ⅱ), 5,10,15,20-테트라키스(펜타플루오르페닐)-21H,23H-포르핀, 실리콘 프탈로시아닌 산화물, 알루미늄 프탈로시아닌 염화물, 프탈로시아닌 (무금속), 디리튬 프탈로시아닌, 구리 테트라메틸 프탈로시아닌, 구리 프탈로시아닌, 크롬 프탈로시아닌, 아연 프탈로시아닌, 납 프탈로시아닌, 티타늄 프탈로시아닌 산화물, 마그네슘 프탈로시아닌 및 구리 옥타메틸 프탈로시아닌을 포함한다.
방향족 3차 아민 화합물과 스티릴아민 화합물의 예들은 N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노페닐, N,N'-디페닐-N,N'-비스-(3-메틸페닐)-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민, 2,2-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)프로판, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)시클로헥산, N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노페닐, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)-4-페닐시클로헥산, 비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)페닐메탄, 비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)페닐메탄, N,N'-디페닐-N,N'-디(4-메톡시페닐)-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노페닐 에테르, 4,4'-비스(디페닐아미노)쿼드리페닐, N,N,N-트리(p-톨릴)아민, 4-(디-p-톨릴아미노)-4'-[4(디-p-톨릴아미노)스티릴]스틸벤, 4-N,N-디페닐아미노-(2-디페닐비닐)벤젠, 3-메톡시-4'-N,N-디페닐아미노스틸벤젠 및 N-페닐카르바졸을 포함한다. 또한, 방향족 디메틸리덴 화합물은 홀주입수송층 (30) 의 재료로서 사용될 수도 있다.
홀주입수송층 (30) 은 상기 재료들 중 하나로부터 또는 복수 재료들의 혼합물로부터 형성될 수도 있다. 또한, 홀주입수송층 (30) 은 동일한 조성 또는 서로 다른 조성을 가지는 다수의 층을 포함하는 다층 구조를 가질 수도 있다.
홀주입수송층 (30) 은 애노드상에 진공 증착, 스핀 코팅, 또는 LB 법과 같은 공지의 박막 형성 방법을 이용하여 형성될 수도 있다. 층 두께는, 선택된 재료에 의존하지만, 통상적으로 5 nm 내지 5 ㎛ 이다.
[발광층 31]
발광층 (31) 은 주로 유기 재료로부터 형성된다. 발광층 (31) 은 투명전극 (1) 및 대향 전극 (4) 으로부터 주입된 홀과 전자를 가지며, 홀 또는 전자 중 적어도 하나를 수송하고, 홀과 전자를 재결합하여 여기자를 생성하고, 여기자가 기저상태로 되돌아갈 때 전계발광 (광) 을 출사한다.
따라서, 발광층 (31) 의 재료 (유기 재료) 는,
홀주입수송층 (30)(또는 투명 전극 (1)) 으로부터 홀을 주입할 수 있는 홀주입 기능;
전자주입수송층 (32) 으로부터 전자들을 주입할 수 있는 전자주입 기능;
주입된 홀 또는 전자 중 적어도 하나를 전계의 힘에 의해 이동시키는 수송기능;
홀과 전자를 재결합하여 여기 상태 (여기자) 를 생성하는 기능; 및
여기 상태로부터 기저 상태로의 천이가 발생할 때 전계발광을 생성하는 기능을 가지도록 요구된다
상기 기능들을 가지는 대표적인 예들은 Alq3 와 Be-벤조퀴놀리놀 (BeBq2) 를 포함한다. 또한, 이하의 재료들을 사용할 수도 있다.
2,5-비스(5,7-디-tert-펜틸-2-벤족사졸릴)-1,3,4-티아디아졸, 4,4'-비스(5,7-벤틸-2-벤족사졸릴)스틸벤, 4,4'-비스[5,7-디-(2-메틸-2-부틸)-2-벤족사졸릴]스틸벤, 2,5-비스(5,7-디-tert-펜틸-2-벤족사졸릴)티오펜, 2,5-비스([5-α,α-디메틸벤질]-2-벤족사졸릴)티오펜, 2,5-비스[5,7-디-(2-메틸-2-부틸)-2-벤족사졸릴]-3,4-디페닐티오펜, 2,5-비스(5-메틸-2-벤족사졸릴)티오펜, 4,4'-비스(2-벤족사졸릴)비페닐, 5-메틸-2-[2-[4-(5-메틸-2-벤족사졸릴)페닐]비닐]벤족사졸릴, 2-[2-(4-클로로페닐)비닐]나프토[1,2-d]옥사졸과 같은 벤족사졸 재료; 2,2'-(p-페닐렌 디비닐렌)-비스벤조티아졸과 같은 벤조티아졸 재료; 2-[2-[4-(2-벤조이미다졸릴)페닐]비닐]벤조이미다졸 및 2-[2-(4-카르복시페닐)비닐]벤조이미다졸과 같은 벤조이미다졸 형광백제; 비스(8-퀴놀리놀)마그네슘, 비스(벤조-8-퀴놀리놀)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이트)알루미늄 산화물, 트리스(8-퀴놀리놀)인듐, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀)알루미늄, 8-퀴놀리놀 리튬, 트리스(5-클로로-8-퀴놀리놀)갈륨, 비스(5-클로로-8-퀴놀리놀)칼슘, 및 폴리[아연-비스(8-하이드록시-5-퀴놀리놀)메탄]와 같은 8-하이드록시퀴놀린 금속착물 (complex); 디리튬 에핀드리디온과 같은 금속킬레이트 옥시노이드 화합물; 1,4-비스(2-메틸스티릴)벤젠, 1,4-(3-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(4-메틸스티릴)벤젠, 디스티릴벤젠, 1,4-비스(2-에틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(3-에틸스티릴)벤젠, 및 1,4-비스(2-메틸스티릴)2-메틸벤젠과 같은 스티릴 벤젠 화합물; 2,5-비스(4-메틸스티릴)피라진, 2,5-비스(4-에틸스티릴)피라진, 2,5-비스[2-(1-나프틸)비닐]피라진, 2,5-비스(4-메톡시스티릴)피라진, 2,5-비스[2-(4-비페닐)비닐]피라진, 및 2,5-비스[2-(1-피레닐)비닐]피라진과 같은 디스티릴 피라진 유도체; 나프탈이미드 유도체; 페릴렌 유도; 옥사디아졸 유도체; 알다진 유도체; 시클로펜타디엔 유도체; 스티릴아민 유도체; 쿠마린 유도체; 방향족 디메틸리딘 유도체; 안트라센; 살리실레이트; 피렌; 코로넨, 및 팩-트리스(2-페닐피리딘)이리듐과 같은 인광성 재료가 사용될 수 있다.
또한, 발광층 (31) 은 전계발광을 생성하는 기능을 가지는 재료 (유기 발광 재료/도펀트) 및 다른 기능들을 가지는 재료 (호스트 재료) 를 함유할 수도 있다. 이 경우, 호스트 재료는 캐리어를 주입 및 수송하고, 재결합에 의해 여기 상태로 상승된다. 여기된 호스트 재료는 여기 에너지를 도펀트로 이동시킨다. 도펀트는 기저 상태로 되돌아갈 때 전계발광을 생성한다. 일반적으로, 형광재료 또는 인광재료를 도펀트로서 사용한다.
호스트 재료는 단지 상기 기능들을 가지도록 요구되고, 공지의 재료들을 호스트 재료로서 사용할 수도 있다. 호스트 재료의 예들은 디스티릴알릴렌 유도체, 디스트릴벤젠 유도체, 디스트릴아민 유도체, 퀴놀리놀레이트 금속착물, 트리아릴아민 유도체, 아조메틴 유도체, 옥사디아졸 유도체, 피라졸로퀴놀린 유도체, 실롤레 (silole) 유도체, 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 디카르바졸 유도체, 페릴렌 유도체, 올리고티오펜 유도체, 쿠마린 유도체, 피렌 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 벤조피란 유도체, 유로퓸 착물, 루브렌 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 트리아졸 유도체, 벤족사졸 유도체 및 벤조티아졸 유도체를 포함한다.
형광 재료는, 호스트 재료로부터 여기 에너지를 수신한 후 기저 상태로 천이하는 동안에 광을 출사할 수 있는, 형광 색소 또는 형광 도펀트와 같은 재료이다. 이에 의해 상온하에서 여기 상태의 싱글릿으로부터 광을 출사할 수 있다. 일반적으로, 높은 형광양자 효율을 가지는 재료를 형광 재료로서 선택한다. 호스트 재료로 도핑될 형광재료량은 호스트 재료에 대하여 0.01 wt% 이상 내지 20 wt% 이하이다.
형광 재료는 단지 상기 특성들을 가지는 공지의 재료들로부터 선택되도록 요구된다. 형광 재료의 예들은 유로퓸 착물, 벤조피란 유도체, 로다민 (rhodamine) 유도체, 벤조티옥산텐 유도체, 포르피린 유도체, 나일 레드 (nile red), 2-(1,1-디메틸에틸)-6(2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1,1,7,7-테트라메틸-1H,5H-벤조(ij)퀴놀리진-9-일)에테닐)-4H-피란-4H-일리덴)프로판디니트릴 (DCJTB), DCM, 쿠마린 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 디스티릴아민 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 안트라센 유도체, 벤족사졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 크리센 유도체, 페난트렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 테트라페닐부타디엔 및 루브렌을 포함한다.
인광 재료는 호스트 재료로부터 여기 에너지를 수신한 후에 기저 상태로 천이하는 동안에 광을 출사할 수 있는, 인광 색소 또는 인광 도펀트와 같은 재료이다. 이에 의해 상온하에서 싱글릿 및 트리플릿으로부터 광을 출사할 수 있다. 일반적으로, 호스트 재료로 도핑될 인광 재료량은 호스트 재료에 대하여 0.01 wt% 이상 내지 30 wt% 이하이다.
인광 재료는 상온 하에서 여기상태의 싱글릿 및 트리플릿으로부터의 발광을 이용할 수 있는 한 제한되지 않는다. 공지의 인광 재료를 인광 재료로서 사용할 수도 있다. 일반적으로, 인광을 출사할 수 있는 중금속 착물을 인광 재료로서 사용한다.
예를 들어, 트리스(2-페닐피리딘)이리듐을 녹색 인광 재료로서 사용할 수도 있다. 또한, 2, 3, 7, 8, 12, 13, 17, 18-옥타에틸-21H23H-포르핀 플래티늄(Ⅱ) 을 적색 인광 재료로서 사용할 수도 있다. 상기 재료들 중 중심금속을 다른 금속 또는 비금속으로 대체할 수도 있다.
발광층 (31) 을 홀주입수송층 (30) 상에 진공증착, 스핀 코팅, 캐스팅, 또는 LB 법과 같은 공지의 박막형성 방법에 의해 형성할 수도 있다. 발광층 (31) 의 층두께는, 사용되는 재료에 의존하지만, 일반적으로 약 1 nm 내지 100 nm 이고, 약 20 nm 내지 50 nm 가 바람직하다.
또한, 동일층에 복수의 도펀트를 도핑하는 경우, 출사된 광의 컬러를 혼합하고, 2 개 이상의 광 컬러를 출사하고, 호스트 재료로부터 낮은 에너지 레벨을 갖는 제 1 도펀트로 에너지를 이동시킨 후에 더 낮은 에너지 레벨을 가지는 제 2 도펀트로 에너지를 효율적으로 이동시킬 수 있다.
발광층 (12) 으로부터 출사되는 광 (전계발광) 의 색도, 채도, 명도, 및 휘도는 발광층 (31) 재료의 종류를 선택하고, 도핑되는 도펀트량을 조정하고, 발광층 (31) 의 두께를 조정함으로서 조정된다. 또한, 이하에 설명되는 방법들을 통하여 발광층 (31) 으로부터 출사되는 광의 발광색을 조정할 수 있다. 발광색은 이 방법들 중 하나를 사용하여 또는 이 방법들 중 하나 이상을 사용하여 조정될 수도 있다.
＊ 발광층 (31) 의 광취출측에 컬러 필터를 배열하여 발광색을 조정하는 방법
컬러 필터는 필터를 통하여 투과되는 광의 파장 범위를 제한함으로서 발광색을 조정한다. 컬러 필터들은 공지의 재료들을 이용하여 제조된다. 예를 들어, 청색 필터는 산화 코발트로 이루어지며, 녹색 필터는 산화 코발트와 산화 크롬의 혼합물로 이루어지며, 적색 필터는 산화철로 이루어져 있다. 컬러 필터를 기판 (5) 상에 진공 증착과 같은 공지의 박막형성 방법을 이용하여 형성할 수도 있다.
＊ 발광을 촉진하거나 또는 저해하는 재료들을 도핑하여 발광색을 조정하는 방법
예를 들어, 발광층 (31) 은 소위 어시스트 도펀트에 의해 도핑되며, 이는 호스트 재료로부터 에너지를 수신하고 이 에너지를 도펀트로 이동시킨다. 이는 호스트 재료로부터 도펀트로의 에너지 이동을 용이하게 한다. 어시시트 도펀트는 상기 호스트 재료 및 도펀트로서 사용되는 재료들과 같은 공지의 재료들로부터 선택된다.
＊ 발광층 (31) 의 광취출측의 층 (기판 (5) 을 포함) 을 출사된 광의 파장들을 변경하는 재료로 도핑하여 발광색을 조정하는 방법
공지의 파장 변환 재료를 이 재료로서 사용할 수도 있다. 예를 들어, 사용되는 재료는 발광층 (31) 으로부터 출사된 광을 낮은 에너지 파장들을 가지는 또 다른 광으로 변환하는 형광 변환 물질일 수도 있다. 형광 변환 물질은 유기 EL 장치로부터 출사하는 광의 파장들 및 발광층 (31) 으로부터 출사되는 광의 파장들에 따라서 필요에 의해 선택된다. 또한, 사용되는 형광 변환 물질량은 농도소광(消光)을 야기하지 않는 한 형광 변환 물질의 종류에 따라서 필요에 의해 선택될 수도 있다. 대략 10-5내지 10-4몰/리터가 투명 (미경화) 수지에 대하여 적합하다. 1 종류의 형광 변환 물질만을 또는 복수의 종류의 형광 변환 물질을 사용할 수 있다. 복수의 종류의 형광 변환 물질을 사용하는 경우, 청색광, 녹색광, 및 적색광 이외에, 물질들의 결합에 의존하여 백색광 및 중간 컬러를 가지는 광을 출사할 수도 있다. 상기 형광 변환 물질로서, 이하의 단락 (a) 내지 (c) 에 설명되는 재료들을 사용할 수도 있다.
(a) 자외선에 의해 여기되는 경우 청색광을 출사하는 형광 변환 물질 : 1- 4-비스(2-메틸스티렌)벤젠 및 트랜스-4,4'-디페닐스틸벤과 같은 스틸벤계 색소; 7-히드록시-4-메틸쿠마린과 같은 쿠마린계 색소; 및 4, 4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐과 같은 방향족 디메틸리덴계 색소.
(b) 청색광에 의해 여기되는 경우 녹색광을 출사하는 형광 변환 물질 : 2,3,5,6-1H,4H-테트라하이드로-8-트리플루오로메틸퀴놀리지노(9,9a,1-gh)쿠마린 (쿠마린 153) 과 같은 쿠마린 색소.
(c) 청색 내지 녹색의 파장을 가지는 광에 의해 여기되는 경우 오렌지색 내지 적색의 파장을 가지는 광을 출사하는 형광 변환 물질 :
4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴릴)-4H-피란, 4-(디시아노메틸렌)-2-페닐-6-(2-(9-줄로리딜)에테닐)-4H-피란, 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(2-(9-줄로리딜)에테닐)-4H-피란, 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(2-(9-줄로리딜)에테닐)-4H-티오피란과 같은 시아닌 색소; 1-에틸-2-(4-(p-디메틸아미노페닐)-1,3-부타디에닐)-피리디움-퍼콜레이트(피리딘 1) 과 같은 피리딘 색소; 로다민 B 와 로다민 6G 와 같은 크산틴 색소; 및 옥사진 색소.
[전자주입수송층 32]
전자주입수송층 (32) 은 대향전극 (4) 으로부터 주입된 전자들을 발광층 (31) 으로 수송하도록 대향 전극 (4) 과 발광층 (31) 사이에 배열되며, 유기 EL 장치에 이하에 설명된 특성들을 제공한다.
(1) 구동 전압을 감소시킨다.
(2) 대향 전극 (4) 으로부터 발광층 (31) 으로의 홀주입을 안정화시킨다. 이에 의해 장치의 수명을 연장시킨다.
(3) 캐소드로 기능하는 대향 전극 (4) 과 발광층 (31) 사이의 접착성을 증가시킨다. 이는 발광면의 균일성을 증가시킨다.
(4) 애노드의 표면상의 돌출부들을 피복하여 장치 결함을 감소시킨다.
전자주입수송층 (32) 의 재료는 광도전 재료의 전자 주입 재료로서 사용되는 공지의 재료들 및 유기 EL 장치의 전자주입수송층을 형성하는데 사용되는 공지의 재료들로부터 선택된다. 일반적으로, 캐소드의 일함수와 발광층 (31) 의 전자 친화력 사이의 전자 친화력을 가지는 재료를 사용한다.
이러한 재료들의 구체적인 예들은 1,3-비스[5'-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2'-일]벤젠 및 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸; 및 3-(4'-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4''-비페닐)-1,2,4-트리아졸과 같은 트리아졸 유도체를 포함한다. 또한, 트리아진 유도체, 페릴렌 유도체, 퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 니트레이션 플루오레논 유도체, 티오피란디옥사이드 유도체, 안트라퀴노디메탄 유도체, 티오피란디옥사이드 유도체, 나프탈렌 페릴렌과 같은 헤테로시클 테트라카르복실산 무수물, 카르보디이미드, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 안트라퀴노디메탄 유도체, 안트론 유도체, 및 디스티릴 피라진 유도체를 사용할 수도 있다.
비스(10-벤조[h]퀴놀리놀라토)베릴륨, 5-하이드록시플라본의 베릴륨염 및 5-하이드록시플라본의 알루미늄염과 같은 유기금속 착물을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 8-하이드록시퀴놀린 또는 그 유도체의 금속착물을 사용하는 것이 더 바람직하다. 특히, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄, 트리스(5,7-디클로로-8-퀴놀리노라토)알루미늄, 트리스(5,7-디브로모-8-퀴놀리노라토)알루미늄, 및 트리스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄과 같은 옥신 (8-퀴놀리놀 또는 8-히드록시퀴놀린으로도 알려짐) 을 가지는 금속 킬레이트 옥시노이드 화합물을 이용할 수 있다. 인듐, 마그네슘, 구리, 칼슘, 주석 또는 납으로 상기 금속 착물들 중 중심 금속들을 대체함으로써 형성되는 금속 착물들을 이용할 수도 있다. 무금속 프탈로시아닌, 금속 프탈로시아닌, 또는 이 화합물들의 말단이 알킬기 또는 술폰기로 대체된 화합물을 사용할 수도 있다.
전자주입수송층 (32) 은 상기 재료들 중 하나만으로 또는 상기 재료들 중 복수개를 혼합하여 형성할 수도 있다. 또한, 전자주입수송층 (32) 은 동일한 조성 또는 서로 다른 조성을 가지는 다수의 층을 포함하는 다층 구조를 가질 수도 있다.
전자주입수송층 (32) 은 상기 재료들 중 하나 이상을 이용하여, 스퍼터링, 이온 도금, 진공 증착, 스핀 코팅, 및 전자빔 증착 방법과 같은 공지의 박막 형성 방법들 중 어느 하나를 수행하여 형성된다. 전자주입수송층 (32) 의 두께는 통상적으로 5 nm 내지 5 ㎛ 이다.
전자주입수송층 (32) 이 발광층 (31) 의 광취출측에 배열되는 경우에, 전자주입수송층 (32) 은 취출광에 대하여 투명할 필요가 있다. 따라서, 박막으로 형성되는 경우에 투명한 재료가 전자주입수송층 (32) 을 형성할 수 있는 상술한 재료들로부터 선택된다. 일반적으로, 취출광에 대한 전자주입수송층 (32) 의 투과율은 10% 보다 더 크게 설정된다.
(그 밖의 층 및 도펀트)
바람직한 실시형태의 유기 EL 장치에는 도 1 에 나타낸 층 이외의 공지의 층이 제공될 수도 있다. 또한, 형성되는 층들은 공지의 도펀트로 도핑될 수도 있다. 예를 들어, 이하에 설명되는 변형이 가능하게 된다.
[층간의 층들]
전자 주입 및 홀 주입을 향상시키기 위한 중간층들을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 대향 전극 (4) 과 전자주입수송층 (32) 의 재료들을 공증착하여 형성되는 캐소드 계면층 (혼합전극) 을 대향 전극 (4) 과 전자주입수송층 (32) 사이에 개재할 수도 있다. 이는 발광층 (31) 과 대향 전극 (4) 사이의 전자 주입을 방해하는 에너지 장벽을 완화할 수 있다. 또한, 이는 대향 전극 (4) 과 전자주입수송층 (32) 상의 접착성을 향상시킨다.
캐소드 계면층은 캐소드 계면층에 상기 특성들을 부여하는 어떤 공지의 재료를 이용하여 형성될 수도 있다. 예를 들어, 불화 리튬, 산화 리튬, 불화 마그네슘, 불화 칼슘, 불화 스트론튬, 및 불화 바륨과 같은 알칼리 금속, 및 알칼리토류 금속의 불화물, 산화물, 염화물, 및 황화물을 사용할 수 있다. 캐소드 계면층은 상기 재료들 중 하나만으로 또는 상기 재료들 중 하나 이상으로부터 형성될 수도 있다. 캐소드 계면층의 두께는 약 0.1 nm 내지 10 nm 이고, 0.3 nm 내지 3 nm 가 바람직하다.
캐소드 계면층은 균일한 두께 또는 불균일한 두께를 가질 수도 있다. 또한, 캐소드 계면층은 섬 (island) 의 형상을 가질 수도 있고, 진공 증착법과 같은 공지의 박막형성 방법을 이용하여 형성될 수도 있다.
[보호층]
유기 EL 장치 (100) 가 산소 및 수분과 접촉하는 것을 방지하기 위하여, 보호층 (밀봉층, 패시베이션 막) 을 제공할 수도 있다. 유기 폴리머 재료, 무기 재료, 및 광경화성 수지를 보호층의 재료로서 사용할 수도 있다. 보호층을 형성하는 경우, 이 재료들 중 하나 또는 복수개를 사용할 수도 있다. 보호층은 단층구조 또는 다층구조를 가질 수도 있다.
유기 폴리머 재료의 예들은 클로로트리플루오로에틸렌 폴리머, 디클로로디플루오로에틸렌 폴리머, 클로로트리플루오로에틸렌 폴리머와 디클로로디플루오로에틸렌 폴리머의 코폴리머와 같은 플루오르 수지, 폴리메틸 메타크릴레이트 및 폴리아크릴레이트와 같은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 에폭시-실리콘 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드-이미드 수지, 폴리 파라크실렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 및 폴리페닐렌 산화물 수지를 포함한다.
무기 재료로서는, 다이아몬드 박막, 비정질 실리카, 전기 절연성 유리, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물 및 금속 황화물을 사용할 수도 있다.
상기 재료들을 상술한 형광변환물질로 도핑할 수도 있다. 또한, 유기 EL 장치는 유기 EL 장치를 파라핀, 액체 파라핀, 실리콘 오일, 플루오로카본 오일, 및제올라이트가 첨가된 플루오로카본 오일과 같은 불활성 물질로 밀봉하여 보호될 수도 있다.
[홀주입수송층 (30) 및 전자주입수송층 (32) 의 도핑]
홀주입수송층 (30) 및 전자주입수송층 (32) 을 형광 재료 또는 인광 재료와 같은 유기 발광 재료 (도펀트) 로 도핑할 수 있어, 홀주입수송층 (30) 과 전자주입수송층 (32) 으로부터 광을 출사할 수도 있다.
[대향 전극 (4) 에 인접하는 층들을 알칼리 금속 및 알칼리 금속 화합물로 도핑]
알루미늄과 같은 금속을 이용하여 캐소드 (15) 를 형성하는 경우, 대향 전극 (4) 과 유기 발광층 (31) 사이에 존재하는 에너지 장벽을 완화시키기 위하여 대향 전극 (4) 에 인접하는 층을 알칼리 금속 또는 알칼리 금속 화합물로 도핑할 수도 있다. 유기층은 금속 또는 화합물에 의해 환원되어 음이온을 생성한다. 이는 전자주입을 증가시키고, 인가된 전압을 낮게 한다. 알칼리 금속 화합물로서는, 예를 들어 산화물, 불화물, 및 리튬 킬레이트 화합물을 사용할 수도 있다.
<대향 전극 4>
투명 전극 (1) 과 협동하여 중간의 유기층 (3) 을 지지하는 대향 전극 (4) 은, 전자주입수송층 (32) 으로 전자들을 주입하는 캐소드로서 기능한다. 대향 전극 (4) 은 전자 주입 효율을 증가시키기 위하여 예를 들어 4.5 eV 미만, 통상적으로는 4.9 eV 이하, 전형적으로는 3.7 eV 이하의 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기도전성 화합물, 또는 이 물질들의 혼합물로 제조된다. 예를 들어, K, Li,Na, Mg, La, Ce, Ca, Sr, Ba, Al, Ag, in, Sn, Zn, Zr 을 사용할 수도 있다. 이 원소들을 단독으로 사용하거나 또는 안정성을 증가시키기 위하여 2 성분 또는 3 성분의 합금에 포함되는 상태로 사용할 수도 있다. AgㆍMg (Ag : 0.01 내지 50 at%), AlㆍLi (Li : 0.01 내지 12 at%), InㆍMg (Mg : 50 내지 80 at%), 및 AlㆍCa (Ca : 0.01 내지 20 at%) 와 같은 합금들은 대향 전극 (4) 이 산화되는 것을 방지할 수 있고, 유기층 (3)(전자주입수송층 (32)) 과의 접착성을 증가시키기 위하여 바람직하다. 또한, 이 재료들의 산화물 또는 산화 리튬을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 산화물인 대향 전극 (4) 과 ITO 와 같은 산화물인 투명 전극 (2) 으로 유기층 (3) 을 둘러싼다. 이는 내후성을 향상시킨다. 또한, 애노드를 형성하는데 사용되는 재료들도 사용할 수 있다.
대향 전극 (4) 을 반사 전극으로서 사용하는 경우, 상기 재료들 중에서, 외부에서 출사된 광을 반사하는 기능이 제공된 재료들이 선택된다. 통상적으로는, 금속, 합금, 및 금속 화합물이 선택된다.
대향 전극 (4) 이 동일 조성 또는 서로 다른 조성으로 이루어지는 복수의 층을 포함하는 다층 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어, 대향 전극 (4) 의 일함수를 감소시키기 위하여, 대향 전극 (4) 과 전기주입수송층 (32) 사이의 계면에 작은 일함수를 가지는 산화물, 불화물, 금속, 및 화합물을 삽입한다. 예를 들어, 대향 전극 (4) 의 재료는 알루미늄일 수 있고, 불화 리튬 또는 산화 리튬이 계면에 삽입된다.
대향 전극 (4) 은 스퍼터링, 이온 증착, 이온 도금, 및 전자빔 증착법과 같은 공지의 박막 형성 방법에 의해 형성된다. 전극 재료에 의존하여, 대향 전극 (4) 의 두께는 전자들을 유기층 (3) 으로 충분히 주입할 수 있어야 하고, 0.1 nm 이상, 바람직하기로는 1 nm 이상을 가진다. 상한이 없지만, 상한은 통상적으로 약 5 nm 내지 1 ㎛, 바람직하기로는 약 5 내지 1000 nm, 더 바람직하기로는 약 10 nm 내지 500 nm, 가장 바람직하기로는 약 50 nm 내지 200 nm 이다. 대향 전극 (4) 의 전기 저항은 수백 ㎜ ohm/시트 이하가 바람직하다.
대향 전극을 형성하기 위하여 진공증착을 수행하는 경우, 진공 증착의 조건들은 제한되어 있지 않다. 그러나, 진공도가 10-4Pa 이하이고 증착 속도는 약 0.01 내지 1 nm/sec 인 것이 바람직하다
대향 전극 (4) 을 형성하는 재료를 보조 전극 (2) 을 형성하는 재료와 동일하게 하고, 증착 속도와 같은 증착 조건들을 적절하게 설정하는 경우, 유기 EL 장치를 동일한 진공 증착 장치를 이용하여 형성할 수도 있다.
대향 전극 (4) 및 보호 전극을 스퍼터링에 의해 형성하는 경우, 스퍼터링 가스의 압력은 0.1 내지 1 Pa 의 범위에 있는 것이 바람직하다. 스퍼터링 가스는 통상의 스퍼터링 장치에 사용되는 불활성 가스이다.
스퍼터링에 의해 대향 전극 (4) 을 형성하는 경우, 고주파 스퍼터링 또는 DC 스퍼터링을 수행할 수도 있다. 스퍼터링 장치의 전력은 DC 스퍼터링에 대하여 1 내지 10 W/㎠ 이고, RF 스퍼터링에 대하여 1 내지 10 W/㎠ 인 것이 바람직하다. 막형성속도는 5 내지 100 nm/min 이 바람직하며, 10 내지 50 nm/min 이 더 바람직하다.
대향 전극 (4) 은 마스크 증착을 수행하거나 또는 막 형성 이후에 에칭을 수행하여 패터닝된다. 이는 장치들을 분리하고 소망의 발광 패턴을 형성한다.
<기판 5>
기판 (5) 은 유기 EL 층을 스퍼터링하는 판상 부재이다. 유기 EL 장치의 층들은 매우 얇으므로, 통상적으로 기판 (5) 에 의해 지지된다.
기판 (5) 은 유기 EL 장치가 적층되는 부재이다. 따라서, 기판은 평탄한 면을 가지는 것이 바람직하다.
기판 (5) 이 발광층 (31) 의 광취출측에 배치되는 경우, 기판 (5) 은 투명하다.
기판 (5) 이 상기 기능들을 가지는 한, 기판 (5) 으로서 어떠한 기판도 사용할 수 있다. 기판 (5) 의 예들은 유리 기판, 실리콘 기판, 석영 기판과 같은 세라믹 기판, 및 플라스틱 기판을 포함한다. 또한, 금속 기판 또는 지지체에 금속층을 형성한 기판을 사용할 수도 있다. 또한, 복수의 동일한 또는 다른 기판을 결합하여 형성된 기판을 사용할 수도 있다.
<변형예>
상술한 바와 같이, 바람직한 실시형태의 유기 EL 장치는 아래에 목록화된 조건들을 가질 필요가 있다.
(1) 한 쌍의 전극 사이에 유기 발광층을 포함하는 유기층 (3) 이 있다.
(2) 전극들 중 적어도 하나 (투명 전극 (1)) 가 투명하고, 전극들 중 다른하나가 대향 전극 (4) 이다.
(3) 유기층 (3) 에 의해 생성된 광을 적어도 투명 전극 (1) 으로부터 출사한다.
(4) 투명 전극 (1) 과 유기층 (3) 의 일부에 저항율이 투명 전극 (1) 보다 작은 보조 전극 (2) 을 배열한다.
(5) 투명 전극 (1) 과 접촉하지 않는 보조 전극 (2) 의 표면 또는 유기층 (3) 과 접촉하는 표면이 실질적으로 평탄하다.
따라서, 아래에 설명한 바와 같이 변형시킬 수 있다.
[플라즈마 프로세싱 이외의 평탄화 프로세스]
연마에 의한 평탄화 또는 화학적 프로세싱에 의한 평탄화와 같은 공지의 평탄화 방법들을 수행할 수도 있다. 이러한 평탄화 방법을 사용하는 경우, 투명 전극 (1) 을 보호하여 보조 전극 (2) 만을 평탄화할 수도 있다. 다른 방법으로는, 투명 전극 (1) 을 보조 전극 (2) 과 함께 평탄화할 수도 있다. 이러한 방식으로 평탄화를 수행하는 경우, 아래에 설명된 조건들 중 하나를 만족시키기 위해 평탄화를 수행하면 매우 작은 휘도차를 가지는 유기 EL 장치를 제공할 수 있다.
보조 전극 (2) 의 표면을 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 2 내지 80 nm 이하로 평탄화한다. 또한, 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하의 표면 조도가 유기층 (3) 의 두께 이하, 바람직하게는 유기층 (3) 의 두께의 1/1.6 이 되도록, 보조 전극 (2) 의 표면을 평탄화한다.
상술한 바와 같이, 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하의 보조 전극 (2)의 표면 조도의 하한은 제한되어 있지 않다. 예를 들어, 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이가 20 nm 내지 80 nm 의 범위내에 있는 경우에도 실질적으로 휘도차가 없는 유기 EL 장치를 형성할 수 있다.
또한, 보조 전극 (2) 의 표면을 상술한 바와 같이 설정하고 산술평균편차하의 약 1.1 nm 내지 5.0 nm 로 평탄화하면, 휘도차가 없는 매우 양호한 유기 EL 장치를 형성할 수 있다.
[보조 전극 (2) 의 처리]
평탄화 이외에, 보조 전극 (2) 의 표면 (특히 유기층 (3) 과 접촉하는 표면) 을 산화시키도록 처리하여, 절연성이 되거나 또는 보조 전극 (2) 의 다른 부분들 보다 더 큰 저항을 가지게 하여, 이러한 처리가 수행되지 않는 경우와 비교하여 장치로부터 출사되는 광량을 감소시키지 않고 소비 전력을 감소시킬 수도 있다.
또한, 보조 전극 (2) 을 투명하게 할 수도 있다. 또한, 필요한 휘도를 획득하기 위하여, 투명 전극 (1) 상의 보조 전극 (2) 의 배열을 조정할 수도 있고, 보조 전극 (2) 에 의해 점유되는 투명 전극 (1) 의 비율을 변경하여 충분한 휘도를 얻을 수도 있다.
[투명 전극 (1) 이 캐소드인 경우의 구성]
투명 전극 (1) 을 캐소드로서 사용할 수도 있고, 대향 전극 (4) 을 애노드로서 사용할 수도 있다. 이는 바람직한 실시형태와 동일한 이점을 획득한다.
[상부출사형 구성의 사용]
상기 구성에서, 유기 EL 장치는 투명 전극 (1), 보조 전극 (2), 유기층 (3),및 대향 전극 (4) 이 투명 전극 (5) 상에 순차 적층되고, 유기층 (3) 으로부터 출사된 광이 투명 기판 (5) 으로부터 취출되는 하부 출사형 장치이다. 그러나, 유기 EL 장치는 기판상에 대향 전극 (4), 유기층 (3), 보조 전극 (2), 및 투명 전극 (1) 이 순차 적층되고, 기판과 대향하는 측으로부터 광을 취출하는 상부 출사형 장치일 수도 있다. 또한, 유기층 (3) 의 대향측들로부터 광을 취출하는 구성 또는 공지의 다른 광취출구성들을 사용할 수도 있다.
<실시예>
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 설명한다. 그러나, 본 발명은 이 실시예 및 비교예로 제한되지는 않는다.
[실시예 1]
유리 기판 (기판 (5)) 의 일 면에 투명 전극 (1)(220 nm 의 층 두께, 4 ㎝ 의 폭, 5 ㎝ 의 길이를 가지며 ITO 로 이루어진 층) 을 형성하였다. 유리 기판을 알칼리 세정과 순수 (純水) 세정을 순차적으로 수행하여 세정하였다. 그 후, 건조 시킨 후, 유리 기판을 자외선 오존 세정하였다.
그 후, 0.3 ㎜ 의 폭, 10 nm 의 두께를 가지는 Al 로 이루어진 보조 전극 (2) 을 진공 증착 장치 (카본 도가니, 증착속도 : 1 nm/s; 진공도 : 약 5.0 ×10-5Pa) 에 의해 형성하였다. 도 3 은 투명 전극 (1) 상에 0.8 ㎝ 간격으로 이격된 4 개의 보조 전극 (2) 을 나타낸다. 도 3 은 광취출면 (50) 으로부터 보이는 도면으로서, 보조 전극 (2) 의 배열을 개략적으로 나타낸다.
보조 전극 (2) 을 형성한 이후에, 프로세싱 가스 (Ar 과 O2의 유량비는 3 : 1 이었다) 로서 Ar 및 O2를 이용하여 10 분 동안 투명 전극 (1) 과 접촉하지 않는 보조 전극 (2) 의 표면에 플라즈마 프로세싱을 수행하였다. 플라즈마를 생성하는데 사용되는 AC 전력은 13.6 ㎒의 주파수에서 200W 이었고, 동작 압력은 3.6 Pa 이었다.
투명 전극 (1) 과 접촉하지 않는 보조 전극 (2) 의 표면들의 표면 조도를 조도계 (제품명 SPM-9500J2 로 Shimadzu Corporation 에 의해 제조됨) 로 측정하였다. 측정 결과는 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 50 nm 이었다.
보조 전극에 플라즈마 처리를 수행한 후, 투명 전극 (1) 및 보조 전극 (2) 상에 진공증착장치 (카본 도가니, 증착속도 : 0.1 nm/s; 진공도 ; 대략 : 5.0 ×10-5Pa) 를 이용하여 30 nm 의 두께를 가지는 TPTE 층을 형성하였다. 이 층을 홀주입수송층 (30) 으로 사용하였다. TPTE 를 화학식 1 로 나타낸다.
홀주입수송층 (30) 상에, 진공 증착 장치 (카본 도가니; 증착 속도 : 0.1nm/s; 진공도 : 대략 5.0 ×10-5Pa) 를 이용하여 화학식 2 로 표현되는 DPVBi (93.0 wt%) 와 화학식 3 으로 표현되는 BCzVBi (7.0 wt%) 를 공증착하여 30 nm 의 두께를 가지는 층을 형성하였다. 이 층을 발광층 (31) 으로 사용하였다.
발광층 (31) 상에 진공 증착 장치 (카본 도가니; 증착 속도 : 0.1 nm/s, 진공도 : 대략 5.0 ×10-5Pa) 를 이용하여 2,5-비스(6'-(2', 2''-비피리딜))-1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤로 이루어진 층을 형성하였다. 이 층을 전자주입수송층 (32) 으로서 사용하였다.
전자주입수송층 (32) 상에, 텅스텐 보드 (증착 속도 : 1 nm/s; 진공도 : 대략 5.0 ×10-5Pa) 를 이용하여 150 nm 의 두께를 가지는 알루미늄층을 형성하였다. 이 층을 대향 전극 (4) 으로서 사용하였다. 이에 의해 유기 EL 장치를 완성하였다.
유기 EL 장치를 공지의 패시베이션 막으로 밀봉하였다. 투명 전극 (1) 및 대향 전극 (4) 을 공지의 구동 장치에 접속하였다. 그 후, 1600 cd/㎡ 의 휘도로 생성되는 휘점의 개수를 시각적으로 확인하였다. 광취출면 (50) 에 있어서, 보조 전극 (2) 으로부터 이격된 부분 (예를 들어, 도 3 에 나타낸 부분 (P2)) 들의 휘도에 대한 보조 전극 (2)(예를 들어, 도 3 에 나타낸 부분 (P1)) 부근의 휘도비를 휘도 측정 장치 (제품명 BM7 으로 topcon Co. 에 의해 제조됨) 로 측정하였다. 측정 결과들을 표 1 에 나타낸다.
[실시예 2 내지 7]
실시예 2 내지 7 에서, 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 20 nm, 30 nm, 40 nm, 60 nm, 70 m, 및 80 nm 의 표면 조도를 각각 가지는 유기 EL 장치들을, 각각의 조도를 획득하기 위하여 플라즈마 처리 조건들을 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 방식으로 형성하였다. 실시예 1 과 동일한 테스트를 실시예 2 내지 7 에 수행하였다. 그 결과들을 표 1 에 나타낸다.
[비교예 1]
비교예 1 에서, 보조 전극 (2) 에 플라즈마 처리를 수행하지 않는 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 방식으로 유기 EL 장치를 제작하였다. 보조 전극 (2) 의 표면의 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이는 126.1 nm 이었다. 보조 전극 (2) 의 표면의 산술평균조도는 3.6 nm 이었다. 비교예 1 에 실시예 1 과 동일한 테스트를 수행하였다. 그 결과들을 표 1 에 나타낸다.
[비교예 2 내지 5]
비교예 2 내지 5 에서, 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 90 nm, 10 nm, 110 nm, 및 120 nm 의 표면 조도를 각각 가지는 유기 EL 장치들을, 각각의 조도를 획득하기 위하여 플라즈마 처리 조건들을 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 방식으로 형성하였다. 비교예 2 내지 5 에 실시예 1 과 동일한 테스트를 수행하였다. 그 결과들을 표 1 에 나타낸다.
[평가]
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5 로부터, 투명 전극 (1) 과 접하지 않는 보조 전극 (2) 의 표면들이 20 nm 이상 내지 80 nm 이하의 표면 조도를 가지는 경우에, 휘점들을 시각적으로 확인할 수 없음을 알 수 있다. 또한, 보조 전극 (2) 부근의 부분들과 다른 부분들 사이의 휘도비가 0.98 내지 1.10 이었다. 따라서, 그 차가 작으며, 대응하는 유기 EL 장치는 실질적으로 휘도차를 갖지 않는다.
그러나, 비교예에서, 휘점들은 보조 전극 (2) 부근에서 확인되었다. 또한, 보조 전극 (2) 부근의 부분과 다른 부분들 사이의 휘도비가 1.10 을 초과하였다.
또한, 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5 로부터, 투명 전극 (1) 과 접하지 않는 보조 전극 (2) 의 표면들의 표면 조도가 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 20 nm 이상 내지 90 nm 미만인 경우에, 휘점이 시각적으로 확인되지 않음을 알 수 있다. 또한, 보조 전극 (2) 부근의 부분들과 다른 부분들 사이의 휘도비는 0.98 내지 1,10 이었다. 따라서, 그 차가 작으며, 대응하는 유기 EL 장치는 실질적으로 휘도차를 갖지 않았다.
그러나, 비교예들에 있어서, 휘점들이 보조 전극 (2) 부근에 확인되었다. 또한, 보조 전극 (2) 부근의 부분과 다른 부분들 사이의 휘도비가 1.10 을 초과하였다.
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5 로부터, 투명 전극 (1) 과 접하지 않는 보조 전극 (2) 의 표면들의 표면 조도가 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 유기층 (3) 의 동일 두께 이하로 되는 경우에, 휘점들이 시각적으로 확인되지 않음을 알 수 있다. 또한, 보조 전극 (2) 부근의 부분들과 다른 부분들 사이의 휘도비는 0.98 내지 1.10 이었다. 따라서, 그 차는 작으며 대응하는 유기 EL 장치는 실질적으로 휘도차를 갖지 않았다.
그러나, 비교예들에 있어서, 휘점들이 보조 전극 (2) 부근에 확인되었다.또한, 보조 전극 (2) 부근의 부분과 다른 부분들 사이의 휘도비가 1.10 을 초과하였다.
또한, 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5 로부터, 투명 전극 (1) 과 접하지 않는 보조 전극 (2) 의 표면들의 표면 조도가 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 유기층 (3) 의 두께의 1/0.89 를 초과하지 않는 경우, 휘점들은 시각적으로 확인되지 않았음을 알 수 있다. 또한, 보조 전극 (2) 부근의 부분들과 다른 부분들 사이의 휘도비는 0.98 내지 1.10 이었다. 따라서, 그 차가 작으며, 대응하는 유기 EL 장치는 실질적으로 휘도차를 갖지 않았다.
그러나, 비교예들에 있어서, 휘점들이 보조 전극 (2) 부근에서 확인되었다. 또한, 보조 전극 (2) 부근의 부분과 다른 부분들 사이의 휘도비가 1.10 을 초과하였다.
조도계를 사용하여 측정한 경우에, 실시예 1 내지 7 의 산술평균편차는 0.1 nm 이상 내지 5.0 nm 이하의 범위를 가졌다. 그러나, 다른 산술평균편차들에서, 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이를 상술한 범위로 설정한 경우에도 실시예 1 내지 7 의 효과를 획득할 수 있었다.
실시예 1 내지 4 로부터, 투명 전극 (1) 과 접하지 않는 보조 전극 (2) 의 표면들의 표면 조도가 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 1/1.6 이하인 경우, 휘점들이 확인되지 않음을 알 수 있다. 또한, 보조 전극 (2) 부근의 부분들과 다른 부분들 사이의 휘도비는 0.98 내지 1.02 이었다. 따라서, 그 차가 매우 작으며, 대응하는 유기 EL 장치는 실질적으로 휘도차를 갖지 않았다.
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5 로부터, 투명 전극 (1) 과 접하지 않는 보조 전극 (2) 의 표면의 표면 조도가 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 1/1.3 보다 작은 경우, 휘점들이 확인되지 않음을 알 수 있다. 또한, 보조 전극 부근의 부분들과 다른 부분들 사이의 휘도비는 0.98 내지 1.02 이었다. 따라서, 그 차는 매우 작으며, 대응하는 유기 EL 장치는 실질적으로 휘도차를 갖지 않았다.
실시예 1 내지 4 로부터, 투명 전극 (1) 과 접하지 않는 보조 전극 (2) 의 표면들의 표면 조도가 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 50 nm 이하인 경우, 휘점들이 확인되지 않음을 알 수 있다. 또한, 보조 전극 (2) 부근의 부분들과 다른 부분들 사이의 휘도비는 0.98 내지 1.02 이었다. 따라서, 그 차는 매우 작으며, 대응하는 유기 EL 장치는 실질적으로 휘도차를 갖지 않았다.
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5 로부터, 투명 전극 (1) 과 접하지 않는 보조 전극 (2) 의 표면들의 표면 조도가 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 60 nm 미만인 경우, 휘점들이 확인되지 않았음을 알 수 있다. 또한, 보조 전극 (2) 부근의 부분들과 다른 부분들 사이의 휘도비는 0.98 내지 1.02 이었다. 따라서, 그 차는 매우 작으며, 대응하는 유기 EL 장치는 실질적으로 휘도차를 갖지 않았다.
또한, 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5 로부터, 투명 전극 (1) 과 접하지 않는 보조 전극 (2) 의 표면들의 표면 조도가 아래에 설명된 범위내에 있는 경우, 보조 전극 (2) 부근의 부분들과 다른 부분들 사이의 휘도비는 1.19 이하임을알 수 있다. 또한, 적은 개수의 휘점들만 (최대 2 개) 이 시각적으로 보조 전극 (2) 부근에서 제어되었다.
＊ 80 nm 보다 더 크고 110 nm 미만
＊ 90 nm 이상 100 nm 이하
＊ 80 nm 보다 더 크고 100 nm 이하
＊ 90 nm 이상 110 nm 미만
＊ 유기층 (3) 의 두께에 대하여 1/0.89 이상 0.80 이하
＊ 유기층 (3) 의 두께에 대하여 1/1 보다 작고 0.80 이하
＊ 유기층 (3) 의 두께에 대하여 1/0.89 이상 1/0.73 보다 더 큼
＊ 유기층 (3) 의 두께에 대하여 1/1 보다 작고 1/0.73 보다 더 큼
따라서, 본 발명은 휘도가 광취출면 (50) 전반에 걸쳐서 실질적으로 동일하며, 휘점들이 보조 전극 (2) 들 부근에서 생성되지 않는 유기 EL 장치를 생성한다. 따라서, 유기 EL 장치는 실질적으로 휘도차를 갖지 않는다.
당업자는 본 발명을 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 많은 다른 특정 형태들로 구현할 수도 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 예들과 실시형태들은 본 발명을 설명하기 위한 것이지 범위를 한정하기 위한 것이 아니며 본 발명은 상술한 설명으로 제한되지 않으며 첨부된 청구범위의 범위와 균등물 내에서 변형될 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 휘도가 광취출면 (50) 전반에 걸쳐서 실질적으로 동일하며, 휘점들이 보조 전극 (2) 들 부근에서 생성되지 않는 유기 EL 장치를 생성할 수 있다. 따라서, 유기 EL 장치는 실질적으로 휘도차를 갖지 않는다.
Claims (14)
- 적어도 하나의 전극 (1) 이 투명한 2 개의 전극 (1, 4),유기 전계발광 재료를 함유하고 2 개의 전극 사이에 배열되며 투명 전극으로부터 취출한 광을 출사하도록 동작가능한 유기층 (3), 및투명 전극과 유기층 사이에 배열되고 투명 전극의 저항율 보다 낮은 저항율을 가지는 보조 전극 (2) 이 제공되는 유기 전계발광 장치에 있어서,제 1 면이 투명 전극과 접촉하며,제 2 면은 투명전극과 접촉하지 않으며 플라즈마 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 보조 전극의 제 2 면은 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 80 nm 이하인 조도를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 유기층은 소정의 두께를 가지며, 상기 보조 전극의 제 2 면은 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 유기층의 두께보다 작은 조도를 가지는 것을 특징으로하는 유기 전계발광 장치.
- 제 1 또는 제 2 항에 있어서,상기 보조 전극은 투명한 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 보조 전극은 80 % 이상의 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 2 항, 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 보조 전극의 제 2 면은 절연성인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 2 항, 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 보조 전극의 제 2 면은 제 1 면의 저항보다 더 큰 저항을 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 2 항, 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 보조 전극의 제 2 면의 50 % 이상은 플라즈마 처리되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 장치.
- 제 1 항, 제 2 항, 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 보조 전극은 알루미늄을 함유하는 재료로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 장치.
- 적어도 하나의 전극이 투명한 2 개의 전극 및 그 2 개의 전극 사이에 배열되는 유기층을 포함하는 전계발광 장치를 제조하는 방법으로서,투명 전극 상에, 투명 전극의 저항율 보다 낮은 저항율을 가지며, 투명 전극과 접촉하는 제 1 면 및 투명 전극과 접촉하지 않는 제 2 면을 가지는 보조 전극을 형성하는 단계를 포함하는 전계발광 장치를 제조하는 방법에 있어서,보조 전극의 제 2 면의 적어도 일부를 플라즈마 처리하는 단계; 및투명 전극과 보조 전극상에 유기층 및 다른 전극을 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 장치의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 플라즈마 처리단계는 산소가 존재하는 환경에서 보조 전극을 플라즈마 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 장치의 제조 방법.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,상기 플라즈마 처리 단계는 아르곤 및 산소를 함유하는 가스를 이용하는 단계를 포함하는 것을 유기 전계발광 장치의 제조 방법.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,상기 보조 전극의 제 2 면은 조도를 가지며, 상기 플라즈마 처리단계는 상기 제 2 면의 조도가 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 80 nm 이하가 되도록 보조 전극의 제 2 면을 평탄화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 장치의 제조 방법.
- 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,상기 유기층은 소정의 두께를 갖고, 보조 전극의 제 2 면은 조도를 가지며, 상기 플라즈마 처리단계는 상기 제 2 면의 조도가 조도 프로파일 표준의 10 포인트 높이하에서 유기층의 두께보다 작아지도록 보조 전극의 제 2 면을 평탄화하는 단계를 포함하는 유기 전계발광 장치의 제조 방법.
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