KR20060108332A - 유기전계발광소자 - Google Patents
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Abstract
유기전계발광소자를 제공한다. 상기 유기전계발광소자는 애노드전극 상에 형성된 플러렌(fullerene) 계열의 물질로 이루어진 버퍼층과 상기 버퍼층 상에 형성되고, 상기 플러렌 계열의 물질이 도핑된 정공주입층 및/또는 정공수송층을 포함한다. 이로써, 구동전압을 낮추고 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.
정공주입층, 정공수송층, 유기발광층, 플러렌(fullerene)
Description
도 1은 종래 기술에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200 : 유기전계발광소자 110, 210 : 애노드전극
120, 220 : 유기기능막 130, 230 : 캐소드전극
121, 221 : 정공주입층 122, 222 : 정공수송층
123, 223 : 유기발광층 124, 224 : 전자수송층
124, 225 : 전자주입층 240 : 버퍼층
245 : 도펀트(dopant)
본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플러렌(fullerene) 계열의 물질로 이루어지거나 플러렌 계열의 물질이 도핑된 층을 구비하는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 유기전계발광소자(100)은 크게 애노드전극(110), 유기기능막(120) 및 캐소드전극(130)으로 이루어진다.
기판(10) 상에 애노드전극(110)이 위치한다. 상기 기판(10)은 상기 애노드전극(110)에 접속하는 적어도 하나의 박막트랜지스터(미도시)를 구비할 수 있다.
상기 애노드전극(110) 상에 유기발광층(123)을 포함하는 유기기능막(120)이 위치한다. 상기 유기 기능막(120)은 그 기능에 따라 여러 층으로 구성될 수 있는바, 정공주입층(121), 정공수송층(122), 유기발광층(123), 전자수송층(124) 및 전자주입층(125) 등으로 이루어지는 것이 일반적이다.
상기 유기 기능막(120) 상에 캐소드전극(130)이 위치한다.
상기 애노드전극(110)과 상기 캐소드전극(130) 간에 전압을 인가하면 정공은 상기 애노드전극으로부터 상기 정공주입층(121)으로 주입된다. 주입된 정공은 상기 정공수송층(122)을 통하여 상기 유기발광층(123) 내로 수송된다.
또한, 전자는 상기 캐소드전극(130)으로 부터 상기 전자주입층(125)으로 주입되고, 주입된 전자는 상기 전자수송층(124)을 통하여 상기 유기발광층(123) 내로 수송된다.
상기 유기발광층(123) 내로 수송된 정공과 전자는 상기 유기발광층(123)에서 결합하여 엑시톤(exiton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 전이하면서 빛을 방출한다.
이때, 상기 정공수송층(122)은 정공주입을 용이하게 해주어야며, 정공수송성이 우수하여야 한다. 또한, 전자의 이동을 막을 수 있어야 하며, 온도 변화에 안정 하기 위하여 높은 유리전이온도(Tg)를 갖어야 한다.
또한, 유기전계발광소자의 가장 큰 단점인 짧은 수명을 향상시키기 위하여 상기 정공수송층(122)으로 부터 또는 정공수송층(122)을 통한 산소, 이온물질 또는 저분자 물질이 확산되는 것을 방지할 필요가 있다. 이를 위해, 높은 유리전이온도를 가지며, 치밀한 구조의 박막을 형성하여 상기 정공수송층에 의한 수명저하가 최소화되도록 하고 있다.
상기한 바와 같은 상기 정공수송층(122)의 개선을 통한 유기전계발광소자의 수명 향상의 방법으로서, 미국특허 제6392339호 및 제6392250호에서는 상기 정공수송층(122)에 형광 발광체를 도핑하는 방법을 개시하고 있으며, 미국특허 제5773929호에서는 상기 정공수송층(122) 및 유기발광층(123)에 형광 발광체를 도핑하는 방법을 개시하고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 정공 주입을 원활하게 하고 전자의 주입을 억제함으로써, 전류 주입 특성을 향상시키고 소자의 수명을 향상시키는 유기전계발광소자를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 구동전압을 낮추고, 효율을 저하시키지 않으면서 소자의 수명을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 유기전계발광소자를 제공한다. 상기 유기전계발광소자는 기판; 상기 기판 상에 형성된 애노드전극; 상기 애노드전극 상에 형성된 플러렌(fullerene) 계열의 물질로 이루어진 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 형성된 적어도 유기발광층을 구비하는 유기기능막; 및 상기 유기기능막 상에 형성된 캐소드전극을 포함한다. 이로써, 구동전압을 낮추고 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 유기전계발광소자는 기판; 상기 기판 상에 형성된 애노드전극;
상기 애노드전극 상에 형성된 플러렌(fullerene) 계열의 물질로 이루어진 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 형성되고, 상기 플러렌 계열의 물질이 도핑된 정공주입층 및/또는 정공수송층; 상기 정공주입층 및/또는 정공수송층 상에 형성된 유기발광층; 및 상기 유기발광층 상에 형성된 캐소드전극을 포함할 수 있다.
상기 플러렌 계열의 물질은 C60, C70, C76, C78, C82, C84, C90, C94, 및 C96으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질일 수 있다.
상기 버퍼층의 두께는 1 nm 내지 5 nm로 형성할 수 있으며 특히, 5nm인 것이 바람직하다.
상기 정공주입층 또는 정공수송층은 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
상기 정공주입층은 CuPc(cupper phthalocyanine), TNATA, TCTA, TDAPB, TDATA, PANI(polyaniline) 및 PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 정공주입층에 도핑된 플러렌 계열의 물질은 1 내지 30 중량% 정도로 도핑할 수 있다.
상기 정공수송층은 NPD(N,N'-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), TPD (N,N'-Bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD, MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine) 및 PVK로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 정공수송층에 도핑된 플러렌 계열의 물질은 2중량% 이하, 바람직하게는 2중량% 정도 도핑할 수 있다.
상기 정공수송층의 정공수송물질의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)는 상기 플러렌 계열의 물질의 LUMO보다 작은 것이 바람직하다.
상기 유기전계발광소자는 상기 유기발광층 상에 정공억제층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 한 층을 더욱 포함할 수 있다.
상기 버퍼층은 진공증착법을 이용하여 형성할 수 있으며, 상기 플러렌 계열의 물질이 도핑된 정공주입층 및/또는 정공수송층은 진공증착법, 스핀코팅법 및 잉크-젯(ink-jet)법으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 유기발광층은 8-trishydroxyquinoline aluminum(Alq3)로 이루어질 수 있으며, 상기 유기발광층의 두께는 20 내지 30nm, 바람직하게는 25nm로 형성할 수 있다.
상기 캐소드전극은 LiF 및 Al로 이루어질 수 있으며, 상기 캐소드전극의 두께는 250 내지 350nm, 바람직하게는 300nm로 형성할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면에 있어서, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 유기전계발광소자(200)는 기판(20) 상에 형성된 애노드전극(210), 유기기능막(220) 및 캐소드전극(230)으로 이루어지며, 상기 애노드전극(210)과 유기기능막(220) 사이에 개재된 버퍼층(240)을 구비한다.
상세히 살펴보면, 기판(20) 상에 애노드전극(210)이 위치한다. 상기 기판(20)은 상기 애노드전극(210)에 접속하는 적어도 하나의 박막트랜지스터(미도시)를 구비할 수 있다.
상기 애노드전극(210)은 투명전극 또는 반사전극일 수 있다. 상기 애노드전극(210)이 투명전극인 경우, 상기 애노드전극(210)은 ITO(Indium Tin Oxide)막, IZO(Indium Zinc Oxide)막, TO(Tin Oxide)막 또는 ZnO(Zinc Oxide)막일 수 있다. 상기 애노드전극(210)가 반사전극인 경우 상기 애노드전극(210)는 은(Ag)막, 알루미늄(Al)막, 니켈(Ni)막, 백금(Pt)막, 팔라듐(Pd)막 또는 이들의 합금막 또는 이들의 합금막 상에 ITO, IZO, TO 또는 ZnO의 투과형 산화막이 적층된 구조일 수 있다.
상기 애노드전극(210)를 형성하는 것은 스퍼터링(sputtering)법 및 증발(evaporation)법과 같은 기상증착(vapor phase deposition)법, 이온 빔 증착(ion beam deopsition)법, 전자 빔 증착(electron beam deposition)법 또는 레이저 어블레이션(laser ablation)법을 사용하여 수행할 수 있다.
상기 애노드전극(210) 상에 버퍼층(240)이 위치한다. 이때, 상기 버퍼층(240)은 플러렌(fullerene) 계열의 물질로 이루어진다. 상기 플러렌이란, 인공적이 아닌 자연적으로 만들어 질 수 있는 축구공과 같은 모형의 탄소로만 이루어진 유기물을 말하며, 버키볼(Buckyball)이라고도 한다. 상기 플러렌 물질은 아주 작은 물질을 가둘 수 있으며 강하면서도 미끄러운 성질이 있고, 또한 다른 물질을 넣고 삽입할 수 있게 열려지기도 하고 튜브처럼 이어질 수도 있다.
상기 플러렌 계열의 물질로서 C60, C70, C76, C78, C82, C84, C90, C94, 및 C96으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질을 이용할 수 있다.
상기 플러렌 계열의 물질 중 C60은 탄소 원자 60개로 이루어진 축구공 모양의 분자 구조를 갖는 물질이다. 상기 플러렌 계열의 물질은 강한 전자 억셉터(acceptor)로서 작용하며, 터널링 효과 및 p-도핑 효과에 의하여 후술할 정공주입층(221)으로의 정공 전달을 원활하게 해준다. 플러렌 계열의 물질로 이루어진 상기 버퍼층(240)은 그 두께가 5 nm이상인 경우에는 절연층으로 작용하여 구동전압을 상승시키는 원인이 되고, 1nm 이하로 형성되는 경우에는 정공 전달 향상 효과가 나타나지 않는다. 따라서, 그 두께를 1 내지 5 nm로 형성하여 구동전압을 낮출 수 있으며 특히, 그 두께가 5 nm인 것이 바람직하다.
상기 버퍼층(240)은 진공증착법을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 버퍼층(240) 상에 유기기능막(220)이 위치한다. 상기 유기기능막(220) 은 적어도 유기발광층(223)을 포함한다. 본 발명에 따른 실시예에서는 상기 유기기능막(220)이 정공주입층(221), 정공수송층(222), 유기발광층(223), 전자수송층(224) 및 전자주입층(225)이 순차적으로 적층된 구조를 예시하고 있다. 그러나, 반드시 이에 한하지 않고, 정공주입층(221), 정공수송층(222), 전자수송층(224) 및 전자주입층(225)들 중 그 일부를 생략하여 형성하거나 복수층으로 형성하는 등 필요에 따라 다양한 적층구조를 형성할 수도 있다.
상기 버퍼층(240) 상에 정공주입층(221)이 위치한다. 상기 정공주입층(221)은 상기 유기발광층(223)으로의 정공의 주입을 용이하게 하는 층으로서, CuPc(cupper phthalocyanine), TNATA, TCTA, TDAPB, TDATA, MTDATA와 같은 저분자재료 또는 PANI(polyaniline), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene)와 같은 고분자재료를 사용하여 형성할 수 있다.
상기 정공주입층(221) 상에 정공수송층(222)이 위치한다. 상기 정공수송층(222)은 상기 유기발광층(223)으로의 정공의 수송을 용이하게 하는 층으로, NPD(N,N'-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), TPD (N,N'-Bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD, MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine)와 같은 저분자재료 또는 PVK와 같은 고분자재료를 사용하여 형성할 수 있다.
이때, 상기 정공주입층(221) 및 정공수송층(222)에 플러렌 계열의 물질을 도핑한다. 상기 플러렌 계열의 물질 즉, 도펀트(dopant, 245)로서, C60, C70, C76, C78, C82, C84, C90, C94, 및 C96으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질 을 이용할 수 있다.
상기 플러렌 계열의 물질이 도핑된 정공주입층(221) 및 정공수송층(222)은 진공증착법, 스핀코팅법 및 잉크-젯(ink-jet)법으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 정공주입층(221)에 도핑되는 도펀트(245)는 상기 버퍼층(240)의 기능을 보조하기 위해 형성한다. 즉, 정공 전달을 원활하게 해준다.
상기 정공주입층(221)에 도핑되는 도펀트(245)는 상기 정공주입층(221)을 구성하는 물질과 비교하여 1 내지 30 중량% 정도의 농도를 갖도록 도핑한다.
1 중량% 미만의 농도에서는 도핑효과가 나타나지 않으며 30 중량% 초과의 농도 조건에서는 전류 주입이 저하되어 바람직하지 못하다.
상기 정공수송층(222)에 도핑되는 도펀트(245)는 상기 유기발광층(223)으로부터 주입되는 전자가 발생할 경우에 그 전자를 받아들여 정공수송물질이 상기 전자에 의해 특성이 저하되는 것을 억제하는 역할을 한다.
따라서, 상기 정공수송층(222)의 정공수송물질의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)는 상기 플러렌 계열의 물질 즉, 도펀트(245)의 LUMO보다 작은 것이 바람직하다. 상기 LUMO는 전자가 차지 않은 오비탈 중에서 에너지 준위가 가장 낮은 오비탈을 말한다. 따라서, 상기 유기발광층(223)으로부터 주입되는 전자가 발생할 경우, 상기 도펀트(245)의 에너지 준위가 높아서 그 전자를 상기 도펀트(245)가 받아들임으로서 정공수송물질의 특성이 저하되는 것을 막을 수 있다.
상기 정공수송층(222)에 도핑되는 도펀트(245)는 상기 정공수송층(222)을 구 성하는 물질과 비교하여 2 중량% 이하의 농도를 갖도록 도핑한다. 바람직하게는 2 중량%의 농도를 갖도록 도핑한다. 상기 정공수송층(222)에 도핑되는 상기 도펀트(245)의 농도가 2 중량%를 초과하면 효율이 저하되어 바람직하지 못하다.
본 실시예에서는 상기 정공주입층(221) 및 정공수송층(222)을 각각 하나의 층만을 형성하는 것을 예시하였으나, 상기 정공주입층(221) 또는 정공수송층(222)중 어느 한 층을 생략할 수 있으며, 상기 정공주입층(221) 또는 정공수송층(222)을 복수층으로 형성할 수 있다.
상기 정공수송층(222) 상에 유기발광층(223)이 위치한다. 상기 유기발광층(223)은 인광발광층 또는 형광발광층일 수 있다. 상기 유기발광층(223)이 형광발광층인 경우, 상기 유기발광층(223)은 Alq3(8-trishydroxyquinoline aluminum), 디스티릴아릴렌(distyrylarylene; DSA), 디스티릴아릴렌 유도체, 디스티릴벤젠(distyrylbenzene; DSB), 디스티릴벤젠 유도체, DPVBi(4,4'-bis(2,2'-diphenyl vinyl) -1,1'-biphenyl), DPVBi 유도체, 스파이로-DPVBi 및 스파이로-6P(spiro-sexyphenyl)로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 물질을 포함할 수 있다. 더 나아가서, 상기 유기발광층(223)은 스티릴아민(styrylamine)계, 페릴렌(pherylene)계 및 DSBP(distyrylbiphenyl)계로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 도펀트 물질을 더욱 포함할 수 있다.
이와는 달리, 상기 유기발광층(223)이 인광발광층인 경우, 상기 유기발광층(223)은 호스트 물질로서 아릴아민계, 카바졸계 및 스피로계로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 호스트 물질은 CBP(4,4 -N,N dicarbazole- biphenyl), CBP 유도체, mCP (N,N -dicarbazolyl-3,5-benzene) mCP 유도체 및 스피로계 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 물질이다. 이에 더하여, 상기 유기발광층(223)은 도판트 물질로서 Ir, Pt, Tb, 및 Eu로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 중심금속을 갖는 인광유기금속착체를 포함할 수 있다. 나아가, 상기 인광유기금속착제는 PQIr, PQIr(acac), PQ2Ir(acac), PIQIr(acac) 및 PtOEP로 이루어진 군에서 선택되는 하나일 수 있다.
풀칼라 유기전계발광소자의 경우, 상기 유기발광층(223)을 형성하는 것은 고정세 마스크를 사용한 진공증착법, 잉크젯 프린트법 또는 레이저 열전사법을 사용하여 수행할 수 있다.
상기 유기발광층(223)은 그 두께가 15 내지 40nm, 바람직하게는 30nm가 되도록 형성한다. 15 nm 미만에서는 효율이 저하되어 문제가 있으며, 40 nm를 초과하면 구동전압이 상승하는 문제가 있다.
상기 유기발광층(223) 상에 정공저지층(hole blocking layer, HBL)이 위치할 수 있다. 그러나, 상기 정공저지층은 상기 유기발광층(223)이 형광발광층인 경우 생략될 수 있다. 상기 정공저지층은 유기전계발광소자의 구동과정에 있어 상기 유기발광층(223)에서 생성된 엑시톤이 확산되는 것을 억제하는 역할을 한다. 이러한 정공저지층은 Balq, BCP, CF-X, TAZ 또는 스피로-TAZ를 사용하여 형성할 수 있다.
상기 유기발광층(223) 상에 전자수송층(electron transport layer, ETL; 224)과 전자주입층(electron injecting layer, HTL; 225)이 차례로 위치한다. 상 기 전자수송층(224)은 상기 유기발광층(223)으로의 전자의 수송을 용이하게 하는 층으로 예를 들어, PBD, TAZ, spiro-PBD와 같은 고분자재료 또는 Alq3, BAlq, SAlq와 같은 저분자재료를 사용하여 형성할 수 있다. 상기 전자주입층(225)은 상기 유기발광층(223)으로의 전자의 주입을 용이하게 하는 층으로 예를 들어, Alq3(tris(8-quinolinolato)aluminum) , LiF(Lithium Fluoride), 갈륨 혼합물(Ga complex), PBD를 사용하여 형성할 수 있다.
한편, 상기 전자수송층(224)과 상기 전자주입층(225)을 형성하는 것은 진공증착법, 스핀코팅법, 잉크젯 프린트법 또는 레이저 열 전사법을 사용하여 수행할 수 있다.
이로써, 플러렌 물질이 도핑된 정공주입층(221), 정공수송층(222), 유기발광층(223), 전자수송층(224) 및 전자주입층(225)은 유기기능막(220)을 형성한다.
상기 유기기능막(220) 상에 캐소드전극(230)이 위치한다. 상기 캐소드전극(230)은 LiF 및 Al을 이용하여 형성할 수 있다. 그 결과, 상기 유기발광층(223)을 구비하는 유기기능막(220)은 상기 애노드전극(210)과 상기 캐소드전극(230) 사이에 개재된다.
상기 캐소드전극(230)은 250 내지 350nm의 두께, 바람직하게는 300nm의 두께로 형성할 수 있다.
이후, 메탈캔 및 바륨옥사이드(barium oxide)를 이용하여 봉지하여 유기전계발광소자(200)를 완성한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기하는 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시하는 것일뿐 본 발명이 하기하는 실험예에 한정되는 것은 아니다.
<실험예 1 내지 3>
유기전계발광소자의 버퍼층으로 C60을 1nm의 두께로 형성하고, 정공수송층으로 NPD(N,N'-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine)만을 진공증착하였다. 유기발광층으로 8-trishydroxyquinoline aluminum(Alq3)을 25nm의 두께로 증착하였다. 상기 유기발광층 상에 전자수송층을 형성하고, 캐소드전극으로서 LiF/Al을 300nm의 두께로 증착하였다. 이후, 메탈캔 및 바륨옥사이드를 이용하여 봉지하여 유기전계발광소자를 제작하였다. 실험예 2에서는 상기 버퍼층의 두께를 3 nm로 하고, 실험예 3에서는 상기 버퍼층의 두께를 5 nm로 한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 유기전계발광소자를 제작하였다.
<실험예 4 내지 6>
실험예 4에서는 상기 실험예 1에서 정공수송층으로 NPD(N,N'-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine)를 C60과 1:0.02(C60 2 중량%)의 비율로 진공증착한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 유기전계 발광 소자를 제작하였다. 실험예 5에서는 실험예 4에서 버퍼층의 두께를 3 nm로 하고, 심험예 6에서는 상기 버퍼층의 두께를 5 nm로 한 것을 제외하고는 상기 실험예 4와 동일하게 유기전계발광소자를 제작하였다.
<비교예>
상기 실험예 1에서 버퍼층을 형성하지 않는 것을 제외하고는 실험예 1과 동 일하게 유기전계발광소자를 제작하였다.
상기 실험예 1 내지 6 및 비교예에서 제작된 유기전계발광소자의 구동전압 및 효율 특성을 평가하여 표 1에 기재하였다.
표 1을 참조하면, 상기 실험예 1 내지 6의 경우, 구동 전압이 7.5 내지 8.6 V로 비교예의 구동전압인 9V보다 우수함을 알 수 있다. 특히, 실험예 4 내지 6과 같이 정공 수송층에 플러렌을 도판트로 2 중량%를 포함하고 있는 경우에는 플러렌을 도핑하지 않고 NPD만을 사용한 실험예 1 내지 3의 유기전계발광소자보다 구동 전압 특성이 약 0.3 내지 1.1 V 더 낮은 것을 알 수 있다. 다만, 효율 특성에 있어서는 실험예 1 내지 6과 비교예의 유기전계발광소자 사이에서 거의 동일한 특성을 보였다.
표 1
| 버퍼층두께 | HTL (구성비) | 구동전압(V) | 효율 | |
| 비교예 | 0 | NPB:C60(100:0) | 9 | 2.8 |
| 실험예 1 | 1 nm | NPB:C60(100:0) | 8.6 | 2.6 |
| 실험예 2 | 3 nm | NPB:C60(100:0) | 8.4 | 2.6 |
| 실험예 3 | 5 nm | NPB:C60(100:0) | 8.3 | 2.7 |
| 실험예 4 | 1 nm | NPB:C60(100:2) | 7.5 | 2.8 |
| 실험예 5 | 3 nm | NPB:C60(100:2) | 7.8 | 2.7 |
| 실험예 6 | 5 nm | NPB:C60(100:2) | 8 | 2.8 |
또한, 상기 실험예 1 내지 6의 유기전계발광소자를 휘도 900cd/㎡에서 구동하였을때, 휘도 50 %까지의 반감 수명이 500시간 이상을 나타내었다. 이는 플러렌으로 이루어진 버퍼층을 형성하지 않고 또한, 플러렌을 도핑하지 않은 정공수송층을 구비하는 비교예의 유기전계발광소자의 50 %까지의 반감 수명인 100시간에 비하여 그 수명이 5배 이상 향상되었음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 정공 주입을 원활하게 하고 전자의 주입을 억제하기 위하여 플러렌 계열의 물질을 사용한다. 이로써, 전류 주입 특성을 향상시키고 유기전계발광소자의 수명을 향상시키는 이점을 제공한다.
또한, 구동전압을 낮추고, 효율을 저하시키지 않으면서 유기전계발광소자의 수명을 향상시킬 수 이점을 제공한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.
Claims (19)
- 기판;상기 기판 상에 형성된 애노드전극;상기 애노드전극 상에 형성된 플러렌(fullerene) 계열의 물질로 이루어진 버퍼층;상기 버퍼층 상에 형성된 적어도 유기발광층을 구비하는 유기기능막; 및상기 유기기능막 상에 형성된 캐소드전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 플러렌 계열의 물질은 C60, C70, C76, C78, C82, C84, C90, C94, 및 C96으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 버퍼층의 두께는 1 nm 내지 5 nm인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 3 항에 있어서,상기 버퍼층의 두께는 5 nm인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 버퍼층은 진공증착법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 기판;상기 기판 상에 형성된 애노드전극;상기 애노드전극 상에 형성된 플러렌(fullerene) 계열의 물질로 이루어진 버퍼층;상기 버퍼층 상에 형성되고, 상기 플러렌 계열의 물질이 도핑된 정공주입층 및/또는 정공수송층;상기 정공주입층 및/또는 정공수송층 상에 형성된 유기발광층; 및상기 유기발광층 상에 형성된 캐소드전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 플러렌 계열의 물질은 C60, C70, C76, C78, C82, C84, C90, C94, 및 C96으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 버퍼층의 두께는 1 nm 내지 5 nm인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 8 항에 있어서,상기 버퍼층의 두께는 5 nm인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 버퍼층은 진공증착법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 정공주입층은 CuPc(cupper phthalocyanine), TNATA, TCTA, TDAPB, TDATA, PANI(polyaniline) 및 PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 11 항에 있어서,상기 정공주입층에 도핑된 플러렌 계열의 물질은 1 내지 30 중량% 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 정공수송층은 NPD(N,N'-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), TPD (N,N'-Bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD, MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine) 및 PVK로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 13 항에 있어서,상기 정공수송층에 도핑된 플러렌 계열의 물질은 2 중량% 이하로 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 14 항에 있어서,상기 정공수송층에 도핑된 플러렌 계열의 물질은 2 중량% 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 정공수송층의 정공수송물질의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)는 상기 플러렌 계열의 물질의 LUMO보다 작은 것을 특징으로 하는 유기전 계발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 플러렌 계열의 물질이 도핑된 정공주입층 및/또는 정공수송층은 진공증착법, 스핀코팅법 및 잉크-젯(ink-jet)법으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 정공주입층 또는 정공수송층은 복수의 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
- 제 6 항에 있어서,상기 유기전계발광소자는 상기 유기발광층 상에 정공억제층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 한 층을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
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