KR20050068228A - 유기전계발광소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 유기전계발광소자는, 양극, 유기박막층, 음극으로 형성된 유기전계발광소자에 있어서,
상기 유기박막층은 고분자 유기 발광층을 포함하며, 상기 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액의 농도를 한계농도와 같거나 작도록 제어하여 상기 고분자 유기 발광층을 형성함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 한계농도는 상기 고분자 유기물질 사슬들이 용액 상에서 오버랩되기 시작하는 농도를 의미한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 고분자 유기 발광층에 사용되는 고분자 유기물질의 한계농도를 파악하고, 상기 한계농도보다 같거나 작게 농도를 제어하여 고분자 유기 발광층을 형성함으로써, 유기 EL 소자의 효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

Description

유기전계발광소자 및 그 제조방법{Organic Electro luminescence Device and fabrication method thereof}
본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 특히 유기전계발광소자의 유기발광층의 효율을 향상시키는 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자 중 하나로서 유기전계발광소자(Organic Electro luminescence Device : 이하 유기 EL 소자 )의 기술이 빠른 속도로 발전하고 있으며, 이미 여러 시제품들이 발표된 바 있다.
상기 유기 EL 소자는 ITO와 같은 투명전극인 양극과 일함수가 낮은 금속(Ca, Li, Al : Li, Mg : Ag 등)을 사용한 음극 사이에 유기 박막층이 있는 구조로 구성 되어 있으며, 이와 같은 유기 EL 소자에 순방향의 전압을 가하면 양극과 음극에서 각각 정공과 전자가 주입되고, 주입된 정공과 전자는 결합하여 엑시톤(exciton)을 형성하고, 엑시톤이 발광 재결합(radiative recombination)을 하게 되는데 이를 전기발광 현상이라 한다.
여기서, 상기 유기 박막층의 재료는 저분자 또는 고분자 물질로 구분할 수 있으며 저분자 물질은 진공 증착법을 사용하고, 고분자 물질은 스핀 코팅 방법으로 기판 상에 박막을 형성하며, 낮은 전압에서 소자를 동작시키기 위해 유기 박막층의 두께는 약 1000Å 정도로 매우 얇게 제작하는데, 박막이 균일하며 핀 홀(pin hole)과 같은 결함이 없어야 한다.
또한, 이러한 상기 유기 박막층은 단일 물질로 제작할 수 있으나, 일반적으로 여러 유기물질의 다층 구조를 주로 사용한다. 유기 EL 소자를 다층 박막 구조로 제작하는 이유는 유기 물질의 경우 정공과 전자의 이동도가 크게 차이가 나므로 정공 전달층(HTL)과 전자 전달층(ETL)을 사용하면 정공과 전자가 유기 발광층(EML)으로 효과적으로 전달될 수 있기 때문이다. 이렇게 하여 상기 유기 발광층에서 정공과 전자의 밀도가 균형을 이루도록 하면 발광 효율이 높아지게 된다.
또한, 경우에 따라서는 양극과 정공 전달층 상에 전도성 고분자 또는 Cu-PC 등의 정공 주입층(HIL)을 추가로 삽입하여 정공 주입의 에너지 장벽을 낮추며, 더 나아가 음극과 전자 전달층 사이에 LiF 등의 약 5 ~ 10Å 정도의 얇은 완충층(전자 주입층(EIL))을 추가하여 전자 주입의 에너지 장벽을 줄여서 발광 효율을 증가시키고 구동 전압을 낮춘다.
단, 상기 유기 박막층이 고분자 물질로 형성된 경우에는 상기 정공 주입층 및 정공 전달층이 하나의 층으로 형성되어 구성되고, 또한 상기 전자 전달층 및 전자 주입층은 형성되지 않는 경우가 일반적이다.
상기 유기 EL 소자에서 양 전극 사이에 삽입되는 유기 박막층에 사용되는 유기 물질은 합성경로가 간단하여 다양한 형태의 물질 합성이 용이하고 칼라 튜닝(color tuning)이 가능한 장점을 가지고 있으며, 이는 저분자 물질와 고분자 물질로 나뉘어진다.
이 때 상기 저분자 물질을 유기 박막층으로 사용할 경우는 낮은 구동 전압과 100nm에 가까운 얇은 박막 소재로서 장점 및 고해상도와 천연색을 구현하는데 우수성을 보이며, 반면에 고분자 물질을 유기 박막층으로 사용할 경우에는 열 안전성 및 낮은 구동 전압, 큰 면적을 싸게 제조할 수 있고, 휘어질 수 있는 특성과 일차원 고분자 사슬을 정열하여 편광된 빛을 내고, on-off speed가 빠르다는 장점을 갖는다.
이와 같이 유기 EL 소자는 사용되는 유기재료의 종류에 따라서 저분자 물질을 사용하는 저분자 유기 EL 소자, 고분자 물질을 사용하는 고분자 유기 EL 소자, 그리고 고분자/ 저분자를 동시에 사용하는 혼성 유기 EL 소자로 구분할 수 있으며, 일반적으로 이와 같은 각각의 상기 유기 EL 소자는 다층구조로 이루어져 있다.
도 1은 종래의 유기 EL 소자의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 유기 EL 소자는 기판(1), 제 1전극(2), 정공 주입층(3), 정공 수송층(4), 유기 발광층(6), 전자 수송층(7), 전자 주입층(8) 및 제 2전극(9)이 포함된다.
여기서, 상기 제 2전극(cathode)(9)는 작은 일함수를 갖는 금속인 Ca, Mg, Al 등이 쓰이고, 이는 상기 전극(9)과 유기 발광층(6) 사이에 형성되는 장벽(barrier)을 낮춤으로써 전자 주입에 있어 높은 전류 밀도(current density)를 얻을 수 있기 때문이며, 이를 통해 소자의 발광효율을 증가시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 제 1전극(anode)(2)는 정공 주입을 위한 전극으로 일함수가 높고 발광된 빛이 소자 밖으로 나올 수 있도록 투명 금속 산화물을 사용하며, 가장 널리 사용되는 정공 주입 전극으로는 ITO(indium tin oxide)로써, 두께는 약 30nm정도 이다.
또한, 유기 발광층(6)은 상기 제 1, 2전극(2, 9)에서 각기 주입된 정공과 전자가 결합하여 형성된 액시톤이 기저상태로 떨어지면서 빛이 발광되는 층으로, 재료로 Alq3, Anthracene등의 저분자 유기물질, 또는 PPV(poly(p-phenylenevinylene)), PT(polythiophene) 등과 그들의 유도체들인 고분자 유기물질 들이 쓰인다.
또한, 정공 주입층(3) 및 정공 수송층(4), 전자 수송층(7) 및 전자 주입층(8)은 각각 정공 및 전자의 이동도를 높이기 위하여 각각 제 1전극(2)과 유기 발광층(6) 사이 및 제 2전극(9)과 유기 발광층(6) 사이에 게재되어 형성되는 것이며, 이러한 상기 각 층들은 저분자 또는 고분자 유기 물질로 이루어 지며 상기 수송층의 조합을 통해 양자효율을 높이고, 캐리어(전자 또는 정공)들이 직접 주입되지 않고 수송층 통과의 2단계 주입과정을 통해 구동전압을 낮출 수 있으며, 또한, 상기 유기 발광층(6)에 주입된 전자와 정공이 유기 발광층(6)을 거쳐 반대편 전극으로 이동시 반대편 수송층에 막힘으로써 재결합 조절이 가능하여, 이를 통해 발광효율을 향상 시킬 수 있는 것이다.
단, 도 1은 종래의 저분자 유기 EL 소자의 구성을 중심으로 도시한 것이며, 고분자 유기 EL 소자의 경우에는 상기 정공 수송층(4) 및 전자 수송층(7), 전자 주입층(8)이 일반적으로 형성되지 않는다.
도 2a 내지 도 2c는 종래의 유기 EL 소자의 에너지 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하여 유기 EL 소자의 발광 원리를 설명하면 다음과 같다. 단 도면에서는 전자를 - , 정공을 + 로, 그리고 전자와 정공의 이동을 화살표로 나타내었다. 또한, 와 는 각각 제 1전극과 제 2전극의 일함수를, EA 와 IP는 각각 전자 친화도 및 이온화 포탠셜을 나타내는 것이며, HOMO와 LOMO는 최고 점유분자 궤도(Highest Occupied Molecular Orbital, valance band)와 최저 비점유 분자 궤도(Lowest Unoccupied Molecular Orbital, conduction band)를 나타낸다.
먼저 도 2a에 도시한 바와 같이, 제 1전극(2)과 제 2전극(9) 사이에 전위(VCA)가 인가되지 않으면, 정공 주입층(3), 정공 수송층(4), 유기 발광층(6), 전자 수송층(7)들은 열역학적 평형 상태로, 각 층의 페르미 준위(Fermi level)는 서로 일치하게 된다.
그러나, 두 전극(2, 9) 사이에 전위(VCA)가 인가되면, 도 2b에 도시한 바와 같이 제 1전극(2)으로부터 정공이 정공 주입층(3)의 HOMO로 점차 주입되며, 제 2전극으로부터 전자가 전자 수송층(7)의 LUMO로 주입된다. 단, 이 때 도 2b에 도시된 바 같이 인가전압 VCA가 구동전압 또는 턴 온 전압(Vonset)보다 낮으면, 정공이나 전자들이 유기 발광층(6)으로 이동되지 못하며, 전계 발광이 일어나지 않는다.
결국 도 2c에 도시한 바와 같이 인가전압 VCA가 Vonset을 능가하면, 정공이나 전자들이 정공 주입층(3), 정공 수송층(4), 그리고 전자 수송층(7)을 통과하여 유기 발광층(6)으로 주입되어 정공과 전자의 발광성 재결합으로 전계 발광이 발생된다.
단, 도 2는 종래의 저분자 유기 EL 소자의 구성을 중심으로 도시한 것이며, 고분자 유기 EL 소자의 경우에는 상기 정공 수송층(4) 및 전자 수송층(7), 전자 주입층(8)이 일반적으로 형성되지 않는다.
앞서 설명한 바와 같이 유기 발광층의 재료로 저분자 유기물질 또는 고분자 유기물질을 사용할 수 있는데, 고분자 유기물질을 사용하는 고분자 유기 발광층의 경우에는 단일 고분자 유기 발광층 즉, 하나의 고분자 물질로 이루어진 고분자 유기 발광층을 이용하거나 또는 이종의 고분자 물질을 혼합한 형태의 고분자 유기 발광층을 이용한다.
또한, 이와 같은 고분자 유기 발광층은 일반적으로 고분자의 유기물질을 고농도 용액으로 만든 뒤 스핀 코팅 등의 방법을 통해 형성하게 된다.
그러나, 이 경우 고농도로 용액을 제조하게 되면 엑시톤 콘파인먼트(exciton confinement)가 감소하게 되어 효율이 떨어지는 단점이 있다.
도 3은 종래의 고분자 유기 발광층 내의 고분자 사슬 모양을 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 앞서 설명한 종래의 고분자 유기 발광층은 1.5wt%의 고농도 용액으로 형성하기 때문에 고분자 유기 발광층 내의 고분자 물질은 얽힌 사슬 구조를 가지게 되며, 결과적으로 상기 고분자 사슬 각 분자 사이의 상호 작용(intermolecular interaction)이 커지게 되어 소자의 효율이 떨어지게 되는 것이다.
본 발명은 고분자 유기물질 용액의 한계농도와 사슬 구조 상호작용 간의 관계를 파악하고, 고분자 유기 발광층에 사용되는 고분자 유기물질의 한계농도를 파악하여, 최적의 효율을 갖는 고분자 유기 발광층이 구비되는 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 유기전계발광소자는, 양극, 유기박막층, 음극으로 형성된 유기전계발광소자에 있어서,
상기 유기박막층은 고분자 유기 발광층을 포함하며, 상기 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액의 농도를 한계농도와 같거나 작도록 제어하여 상기 고분자 유기 발광층을 형성함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 한계농도는 상기 고분자 유기물질 사슬들이 용액 상에서 오버랩되기 시작하는 농도를 의미하며, 상기 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액 내의 상기 고분자 유기물질 사슬들은 서로 간에 상호작용이 없거나 또는 상호작용이 생기기 시작함을 특징으로 한다.
또한, 상기 고분자 유기 발광층은 상기 고분자 유기물질 용액이 기판 상에 스핀 코팅되어 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 유기전계발광소자 제조방법은, 양극, 고분자 유기 발광층을 포함하는 유기박막층, 음극으로 형성되는 유기전계발광소자의 제조방법에 있어서,
상기 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액의 농도를 한계농도 이하로 제어하는 단계와; 상기 한계농도 이하의 농도로 제어된 고분자 유기물질 용액을 기판 상에 스핀 코팅하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 고분자 유기물질 용액의 농도를 한계농도 이하로 제어하는 단계에는, 수조에 용매를 넣고 반투막으로 씌어진 관에 상기 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액을 넣는 단계와; 상기 용액의 농도에 따라 반투막을 통하여 들어오는 용매양이 달라지고, 그에 따른 삼투압도 달라지는 단계와; 상기 삼투압의 차이를 비교한 뒤 상기 삼투압이 크게 변하는 농도를 한계농도로 결정하는 단계가 포함될 수 있다.
또는, 상기 고분자 유기물질 용액의 농도를 한계농도 이하로 제어하는 단계에는, 각기 다른 농도의 고분자 유기물질 용액을 제조하여 각각의 UV-vis과 포토루미네센스(PL)를 측정하는 단계와; 상기 용액의 포토루미네센스(PL) 측정치를 관찰하여 숄더 피크(shoulder peak)의 넓이(broadening)가 크게 변하는 용액의 농도를 한계농도로 결정하는 단계가 포함될 수 있다.
또한, 상기 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액 내의 상기 고분자 유기물질 사슬들은 서로 간에 상호작용이 없거나 또는 상호작용이 생기기 시작함을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 고분자 유기 발광층에 사용되는 고분자 유기물질의 한계농도를 파악하고, 상기 한계농도보다 같거나 작게 농도를 제어하여 고분자 유기 발광층을 형성함으로써, 유기 EL 소자의 효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 설명에 앞서 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액의 농도 및 한계농도와 그에 대한 상기 고분자 유기물질의 사슬구조의 관계를 설명하도록 한다.
도 4는 고분자 유기물질의 사슬구조에 의한 한계 농도의 개념을 나타내는 도면이다.
상기 한계농도(critical concentration : C*) 이라 함은 고분자 유기물질 사슬들이 용액상에서 오버랩(overlap) 되기 시작하는 농도를 의미한다.
일반적으로 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액의 농도가 1 wt %인 경우를 한계농도라 한다.
도 4의 (a), (b), (c)는 각각 상기 한계농도를 기준으로 dilute solution, semi-dilute solution 및 concentrated solution으로 구분되는 개념을 나타내고 있다.
먼저, 도 4의 (a)는 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액(40)의 농도가 한계농도보다 작은 경우를 나타내는 것으로, 이는 ideal solution으로써 매우 묽은 농도를 뜻하며, 고분자 유기물질 사슬(41)간 상호작용(interaction)이 없어 자유롭게 거동하는 상태이다.
다음으로, 도 4의 (b)는 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액(42)의 농도가 한계농도와 같은 경우를 나타내는 것으로, 이는 critical concentration 영역으로 고분자 유기물질 사슬(43)간 상호작용(interaction)이 생기기 시작하는 농도이다.
다음으로, 도 4의 (c)는 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액(44)의 농도가 한계농도보다 큰 경우를 나타내는 것으로, 이는 concentrated solution으로써 고분자 유기물질 사슬(45)간 상호작용(interaction)이 존재하여 거동이 잘 되지 않는 상태이다.
앞서 설명한 바와 같이 종래의 고분자 유기 EL 소자의 유기 발광층은 (c)에 도시된 바와 같이 고농도 용액으로 형성하기 때문에 고분자 유기 발광층 내의 고분자 물질(45)은 얽힌 사슬 구조를 가지게 되며, 결과적으로 상기 고분자 사슬 각 분자 사이의 상호 작용(intermolecular interaction)이 커지게 되어 소자의 효율이 떨어졌었다.
이에 본 발명은 상기 유기 발광층의 고분자 물질 용액의 농도를 한계농도와 같거나 작도록 제어하여 고분자 유기 발광층을 형성함으로써, 고 효율의 유기 EL 소자를 형성하는 것을 그 특징으로 한다.
즉, 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 고분자 유기물질의 사슬구조(41, 43)가 본 발명의 유기 EL 소자의 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질의 사슬구조가 되는 것이다.
좀 더 상세히 설명하면, 본 발명에 의한 유기 EL 소자는 ITO와 같은 투명전극인 양극과 일함수가 낮은 금속(Ca, Li, Al : Li, Mg : Ag 등)을 사용한 음극 사이에 유기 박막층이 있는 구조로 구성 됨에 있어서, 상기 유기 박막층이 고분자 물질로 형성되고, 이러한 고분자 물질은 스핀 코팅 방법 등에 의해 코팅되어 유기 박막층을 형성한다.
또한, 이러한 상기 유기 박막층은 단일 물질로 제작할 수 있으나, 일반적으로 여러 유기물질의 다층 구조를 주로 사용한다. 이와 같이 유기 EL 소자를 다층 박막 구조로 제작하는 이유는 앞서 설명한 바와 같이 유기 물질의 경우 정공과 전자의 이동도가 크게 차이가 나므로 정공 전달층(HTL)과 전자 전달층(ETL)을 사용하면 정공과 전자가 유기 발광층(EML)으로 효과적으로 전달될 수 있기 때문이다. 이렇게 하여 상기 유기 발광층에서 정공과 전자의 밀도가 균형을 이루도록 하면 발광 효율이 높아지게 된다.
단, 상기 유기 박막층이 고분자 물질로 형성된 경우에는 상기 정공 주입층 및 정공 전달층이 하나의 층으로 형성되어 구성되고, 또한 상기 전자 전달층 및 전자 주입층은 형성되지 않는 경우가 일반적이다.
본 발명의 경우 상기 유기박막층의 구성요소인 상기 유기 발광층의 고분자 물질 용액의 농도를 한계농도 이하로 제어하여 고분자 유기 발광층을 형성함으로써, 고 효율의 유기 EL 소자를 형성하는 것을 그 특징으로 하는 것이다.
상기 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액의 농도를 한계농도 이하로 제어하기 위해서는 먼저 상기 용액의 농도를 측정해야 하며, 본 발명의 경우 이러한 농도 측정의 위한 방법으로 삼투압(osmotic pressure) 또는 포토루미네센스(photoluminescence, PL)을 이용하는 것을 그 예로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 5a 및 도 5b는 삼투압 방식을 이용한 한계농도 측정 장치 및 이에 의해 측정한 한계농도의 그래프이다.
여기서, 삼투압 방식은 각기 다른 농도를 가지고 삼투압을 측정하여, 삼투압이 이상적인 값에서 얼마나 벗어났는지를 측정하여 플로팅(plotting)을 통해 한계농도를 근사적으로 알아내는 방법이다.
도 5a를 참조하여 상기 삼투압 방식에 의해 한계농도를 측정하는 방법을 설명하면, 수조(50)에 용매(solvent)(52)를 넣고 반투막(54)으로 씌어진 관(53)에 상기 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액(55)을 넣으면 상기 용액의 농도에 따라 반투막(54)을 통하여 들어오는 용매(52) 양이 달라지므로 그에 따른 삼투압도 달라지게 된다.
상기 삼투압의 차이를 비교하면, 어느 순간 삼투압이 크게 변하는 농도가 있는데, 이 때의 농도가 한계농도가 되는 것이며, 이는 도 5b의 그래프에 도시되어 있다.
여기서, 상기 삼투압의 값이 변하는 것은 상기 용액 내의 고분자 유기물질의 사슬간 상호작용이 커짐에 의한다.
본 발명의 경우 유기 EL 소자의 고분자 유기 발광층을 형성함에 있어, 상기 삼투압 방식을 이용하여 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질의 용액 농도를 한계농도 이하로 제어하고, 이러한 농도의 고분자 유기물질 용액을 통해 스핀 코팅 등의 방법을 이용하여 형성함을 그 특징으로 한다.
도 6은 포토루미네센스(PL) 방식을 이용한 한계농도 측정을 설명하는 그래프이다.
상기 PL 방식이라 함은 각기 다른 농도를 가지고 PL의 피크(peak)를 측정하여 피크의 넓이(broadening)이 크게 변하기 시작하는 시점을 통해 한계농도를 알아내는 방식이다.
도 6을 참조하면, 각기 다른 농도의 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액을 제조하여 각각의 UV-vis과 PL을 측정할 때, 도 6에 도시된 바와 같이 최대 방출파장 옆의 숄더 피크(shoulder peak)가 점점 커짐을 알 수 있다.
이는 고분자 유기물질 용액의 농도가 커지면서 상기 용액 내 고분자 유기물질 사슬간의 상호작용(interaction) 크기가 변하기 때문에 사슬간 오버랩 현상이 더 커지게 되며, 이러한 상호작용(interaction)이 커짐에 따라 장파장 쪽으로 에너지 방출이 커지게 되어 PL 방출 파장의 정도가 바뀌는 것이다.
즉, 이에 따라 상기 용액(solution)의 PL을 측정한 뒤 피크의 넓이(broadening)가 크게 변하는 용액의 농도를 한계농도로 결정하게 된다.
본 발명의 경우 유기 EL 소자의 고분자 유기 발광층을 형성함에 있어, 상기 PL 방식을 이용하여 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질의 용액 농도를 한계농도 이하로 제어하고, 이러한 농도의 고분자 유기물질 용액을 통해 스핀 코팅 등의 방법을 이용하여 형성함을 그 특징으로 한다.
이와 같이 상기 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질의 용액 농도를 한계농도 이하로 제어하여 소자를 제조하는 경우와, 종래처럼 한계농도보다 높은 농도로 소자를 제조한 경우에 대한 실험 데이터가 표 1에 나타나 있다.
농도 0.5wt% 1.2wt%
효율(cd/A) 6.16 5.67
전류 6.316E-04 7.023E-04
표 1에 나타난 바와 같이 0.5wt%와 1.2wt%의 농도를 가진 용액으로 동일한 두께(670nm)의 소자를 제작하여 측정한 결과, 용액의 농도가 한계농도보다 낮은 경우에 소자의 효율이 증가됨을 알 수 있다.
이는 한계농도 이하의 용액으로 고분자 유기 발광층을 형성한 유기 EL 소자가 한계농도보다 높은 용액으로 고분자 유기 발광층을 형성한 유기 EL 소자보다 고분자 유기물질의 사슬간 상호작용(chain interaction)이 적게 유도된 결과라 할 수 있다.
본 발명에 의한 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 의하면, 고분자 유기 발광층에 사용되는 고분자 유기물질의 한계농도를 파악하고, 상기 한계농도보다 같거나 작게 농도를 제어하여 고분자 유기 발광층을 형성함으로써, 유기 EL 소자의 효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 유기 EL 소자의 구조를 나타내는 단면도.
도 2a 내지 도 2c는 종래의 유기 EL 소자의 에너지 다이어그램을 나타낸 도면.
도 3은 종래의 고분자 유기 발광층 내의 고분자 사슬 모양을 나타내는 도면.
도 4는 고분자 유기물질의 사슬구조에 의한 한계 농도의 개념을 나타내는 도면.
도 5a 및 도 5b는 삼투압 방식을 이용한 한계농도 측정 장치 및 이에 의해 측정한 한계농도의 그래프.
도 6은 포토루미네센스(PL) 방식을 이용한 한계농도 측정을 설명하는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
40, 42, 44 : 고분자 유기물질 용액
41, 43, 45 : 고분자 유기물질 사슬

Claims (8)

  1. 양극, 유기박막층, 음극으로 형성된 유기전계발광소자에 있어서,
    상기 유기박막층은 고분자 유기 발광층을 포함하며, 상기 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액의 농도를 한계농도와 같거나 작도록 제어하여 상기 고분자 유기 발광층을 형성함을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 한계농도는 상기 고분자 유기물질 사슬들이 용액 상에서 오버랩되기 시작하는 농도를 의미함을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액 내의 상기 고분자 유기물질 사슬들은 서로 간에 상호작용이 없거나 또는 상호작용이 생기기 시작함을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 고분자 유기 발광층은 상기 고분자 유기물질 용액이 기판 상에 스핀 코팅되어 형성됨을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  5. 양극, 고분자 유기 발광층을 포함하는 유기박막층, 음극으로 형성되는 유기전계발광소자의 제조방법에 있어서,
    상기 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액의 농도를 한계농도 이하로 제어하는 단계와,
    상기 한계농도 이하의 농도로 제어된 고분자 유기물질 용액을 기판 상에 스핀 코팅하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 고분자 유기물질 용액의 농도를 한계농도 이하로 제어하는 단계에는,
    수조에 용매를 넣고 반투막으로 씌어진 관에 상기 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액을 넣는 단계와,
    상기 용액의 농도에 따라 반투막을 통하여 들어오는 용매양이 달라지고, 그에 따른 삼투압도 달라지는 단계와,
    상기 삼투압의 차이를 비교한 뒤 상기 삼투압이 크게 변하는 농도를 한계농도로 결정하는 단계가 포함됨을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 고분자 유기물질 용액의 농도를 한계농도 이하로 제어하는 단계에는,
    각기 다른 농도의 고분자 유기물질 용액을 제조하여 각각의 UV-vis과 포토루미네센스(PL)를 측정하는 단계와,
    상기 용액의 포토루미네센스(PL) 측정치를 관찰하여 숄더 피크(shoulder peak)의 넓이(broadening)가 크게 변하는 용액의 농도를 한계농도로 결정하는 단계가 포함됨을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 고분자 유기 발광층을 이루는 고분자 유기물질 용액 내의 상기 고분자 유기물질 사슬들은 서로 간에 상호작용이 없거나 또는 상호작용이 생기기 시작함을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
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