KR20070019495A - 백색 유기 발광 소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백색 유기 발광 소자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자는 두 개의 전극 사이에 정공 수송부와 청색, 녹색 및 적색 발광층을 포함하며, 청색, 녹색 및 적색 발광층의 광학 거리를 공진 구조에 적합하게 조절한 것이다. 이와 같은 백색 유기 발광 소자는 색순도가 우수하며 백색의 발광효율이 개선된다.
백색, 발광 소자, 공진구조, 정공 수송부

Description

백색 유기 발광 소자 및 그의 제조방법{WHITE ORGANIC LIGHT-EMITTING DEVICES AND METHDO FOR PREPARING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>
10 ... 기판 20 ... 제 1 전극
30a ... 정공 주입층 30b ... 정공 수송층
40a ... 청색 발광층 40b ... 녹색 발광층
40c ... 적색 발광층 50 ... 전자 수송층
60 ... 전자 주입층 70 ... 제 2 전극
본 발명은 백색 유기 발광 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는 백색 발광층의 구조를 공진 구조에 적합하게 변경하여 색순도 및 백색의 발광효율을 개선시킨 백색 유기 발광 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
유기 발광 소자(OLED)는 일반적으로 기판, 애노드, 발광층을 포함하는 유기층, 및 캐소드를 포함한다. 상기 OLED 소자는 발광층에서 전자와 정공이 결합하면서 빛이 발생하는 현상을 이용한 자발광형 디스플레이 장치로서, 낮은 구동전압, 고화질, 빠른 응답 속도 및 광시야각의 특성을 갖는 경량 박형의 정보 표시 장치 구현을 가능하게 하는 장점을 갖는다. 이러한 유기 발광 소자는 모바일폰 뿐만 아니라, 기타 고품위의 정보 표시 장치에까지 응용 영역이 확장되고 있다.
효과적으로 백색광을 생성하는 OLED 소자는 LCD 디스플레이의 백라이트, 자동차 내등, 및 사무실 등의 조명등으로 광범위하게 사용할 수 있으며, 적색, 청색, 녹색의 삼원색 칼라 필터를 조합하여 제조하게 되면 칼라 평판 디스플레이로서 사용될 수도 있다.
백색 유기 발광 소자는 다양한 방법에 의해 얻어질 수 있지만, 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 즉, 첫 번째 방법으로는 발광층의 구조를 황색 및 청색 또는 적색, 녹색 및 청색을 방출하는 물질로 구성된 다층으로 하는 것이다. 두 번째 방법으로는 발광 호스트 물질에 유기 발광 색소를 도핑하거나 혼합하는 것이다.
특히 발광층의 구조를 다층으로 하는 경우, 기존의 전면 발광 소자의 구조에 서는 두 전극 사이의 공진효과에 의하여 백색을 얻지 못하고 두께 조건에 따라 백색에서 벗어나는 색 특성을 얻게 되는 문제가 있다.
이에 본 발명자들은 다층 구조의 발광층을 갖는 백색 유기 발광 소자에 있어서, 발광층을 구성하는 각층의 광학 거리를 모두 공진 구조에 적합하게 조절하는 경우, 색순도가 우수하고, 백색의 발광효율이 향상된 백색 유기 발광 소자를 얻을 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 색순도가 우수하고, 백색의 발광효율이 향상된 백색 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 색순도가 우수하고, 백색의 발광효율이 향상된 백색 유기 발광 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 양태는
기판상에 형성된 제 1 전극;
상기 제 1 전극 상단에 형성된 정공 수송부;
상기 정공 수송부 상단에 형성된 청색 발광층;
상기 청색 발광층 상단에 형성된 녹색 발광층;
상기 녹색 발광층 상단에 형성된 적색 발광층; 및
상기 적색 발광층 상단에 형성된 제 2 전극을 포함하고,
상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 개재된 각각의 발광층으로부터 발산된 빛이 공진 효과에 의하여 백색을 구현하여 (0.27, 0.27) 내지 (0.39 , 0.39)의 색좌표를 갖도록 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층이 소정의 두께를 갖는 백색 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자의 바람직한 하나의 양태는 정공 수송부의 두께인 제 1 전극의 상단부로부터 청색 발광층의 하부면 사이의 거리가 15 내지 40㎚이고, 정공 수송부와 청색 발광층의 총두께인 제 1 전극의 상단부로부터 녹색 발광층의 하부면 사이의 거리가 30 내지 50㎚이고, 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 총두께인 제 1 전극의 상단부로부터 적색 발광층의 하부면 사이의 거리가 40 내지 60㎚인 백색 유기 발광 소자이다.
본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자에 있어서, 또 다른 양태는 정공 수송부의 두께인 제 1 전극의 상단부로부터 청색 발광층의 하부면 사이의 거리가 120 내지 160㎚이고, 정공 수송부와 청색 발광층의 총두께인 제 1 전극의 상단부로부터 녹색 발광층의 하부면 사이의 거리가 160 내지 200㎚이고, 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 총두께인 제 1 전극의 상단부로부터 적색 발광층의 하부면 사이의 거리가 200 내지 240㎚인 백색 유기 발광 소자이다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 양태는
기판 상부에 제 1 전극을 형성하는 단계;
상기 제 1 전극 상부에 정공 수송부를 형성하는 단계;
상기 정공 수송부 상부에 청색 발광층을 형성하는 단계;
상기 청색 발광층 상부에 녹색 발광층을 형성하는 단계;
상기 녹색 발광층 상부에 적색 발광층을 형성하는 단계; 및
상기 적색 발광층 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 개재된 각각의 발광층으로부터 발산된 빛이 공진 효과에 의하여 백색을 구현하여 (0.27 , 0.27) 내지 (0.39 , 0.39)의 색좌표를 갖도록 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층이 소정의 두께로 형성되는 것인 백색 유기 발광 소자의 제조방법이다.
상기에서 정공 수송부의 두께는 15 내지 40㎚, 상기 정공 수송부 및 청색 발광층의 총 두께는 30 내지 50㎚, 상기 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 총 두께는 40 내지 60㎚로 형성되거나 또는 상기 정공 수송부의 두께는 120 내지 160㎚, 상기 정공 수송부 및 청색 발광층의 총 두께는 160 내지 200㎚이고, 상기 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 총 두께는 200 내지 240㎚로 형성되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 정공 수송부와 발광층을 순차적으로 포함하고, 여기서 발광층은 백색을 구현할 수 있도록 청색 발광층, 녹색 발광층 및 적색 발광층으로 구성되어 있고, 상기 청색 발광층, 녹색 발광층 및 적색 발광층이 발산하는 빛이 공진효과에 의해 순도가 우수한 백색을 구현할 수 있도록 광학 거리를 공진 구조에 적합하게 조절함으로써, 즉 제 1 전극의 상단부로부터 청색 발광층의 하부면 사이의 거리(정공 수송부의 두께), 제 1 전극의 상단부로부터 녹색 발광층의 하부면 사이의 거리(정공 수송부 및 청색 발광층의 총 두께) 및 제 1 전극의 상단부로부터 적색 발광층의 하부면 사이의 거리(정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 총 두께)를 조절함으로써 백색을 구현한다.
구체적으로, 제 1 전극의 상단부로부터 청색 발광층의 하부면 사이의 거리는 15 내지 40㎚이고, 제 1 전극의 상단부로부터 녹색 발광층의 하부면 사이의 거리는 30 내지 50㎚이고, 제 1 전극의 상단부로부터 적색 발광층의 하부면 사이의 거리는 40 내지 60㎚인 것이 바람직하거나, 또는 제 1 전극의 상단부로부터 청색 발광층의 하부면 사이의 거리는 120 내지 160㎚이고, 제 1 전극의 상단부로부터 녹색 발광층의 하부면 사이의 거리는 160 내지 200㎚이고, 제 1 전극의 상단부로부터 적색 발광층의 하부면 사이의 거리는 200 내지 240㎚인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자에서, 상기 제 1 전극은 애노드이고, 제 2 전극은 캐소드이며, 전면 발광의 경우 상기 애노드는 반사 전극이다.
본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자에서, 상기 정공 수송부는 정공 주입층 또는 정공 수송층이 각각 단독으로 구성된 것일 수 있으며, 또한 정공 주입층과 정공 수송층이 차례로 적층된 것일 수 있다. 이와 같은 정공 수송부에는 층간 계면 특성을 개선시키기 위한 중간층이 더 삽입될 수도 있다.
본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자에서 정공 수송부의 두께는 결국 제 1 전극의 상단부로부터 청색 발광층 하부면 사이의 거리(청색 발광층의 광학거리)와 일치하며, 따라서, 상기 정공 수송부의 두께는 15 내지 40㎚ 또는 120 내지 160㎚인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자에서, 정공 수송부와 청색 발광층의 총 두께는 제 1 전극의 상단부로부터 녹색 발광층 하부면 사이의 거리(녹색 발광층의 광학 거리)와 일치하며, 또한, 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 두께는 제 1 전극의 상단부로부터 적색 발광층 하부면 사이의 거리(적색 발광층의 광학 거리)와 일치한다.
따라서, 정공 수송부의 두께가 15 내지 40㎚인 경우 정공 수송부와 청색 발광층의 총 두께는 30 내지 50㎚이고, 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 총 두께는 40 내지 60㎚인 것이 바람직하고, 정공 수송부의 두께가 120 내지 160㎚인 경우 정공 수송부와 청색 발광층의 총 두께는 160 내지 200㎚이고, 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 총 두께는 200 내지 240㎚인 것이 바람직하다.
상기 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 두께는 백색 특성을 얻을 수 있는 공진 구조에 적합하게 설정되어 색순도가 우수한 백색, 즉 X의 범위가 0.27 내지 0.39이고, Y의 범위가 0.27 내지 0.39인 색좌표를 얻을 수 있다.
한편, 적색 발광층의 두께는 정공 수송부, 청색 및 녹색 발광층의 두께에 따라 변경될 수 있으며, 바람직하게는 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 총 두께가 40 내지 60㎚인 경우, 적색 발광층의 두께는 15 내지 40㎚인 것이고, 총 두께가 200 내지 240㎚인 경우, 적색 발광층의 두께는 20 내지 50㎚인 것이 바람직하다. 상기의 범위를 벗어날 경우 공진효과에 의한 광학 거리가 범위에서 벗어나게 되어, 백색 색좌표가 달라지게 되는 문제가 있다.
또한, 본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자에서, 발광층과 제 2 전극 사이에 는 정공 억제층, 전자 수송층 및/또는 전자 주입층이 순차적으로 적층되어 있는 구조일 수 있다. 그 이외에도 층간 계면 특성을 개선시키기 위하여 중간층이 더 삽입될 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 백색 유기 발광 소자의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판(10) 상부에 제 1 전극(20)이 적층되고, 상기 제 1 전극(20) 상부에 정공 주입층(30a), 청색 발광층(40a), 녹색 발광층(40b), 적색 발광층(40c) 및 제 2 전극(70)이 순차적으로 적층되어 있는 백색 유기 발광 소자이다.
또한, 도 2를 참조하면, 기판(10) 상부에 제 1 전극(20)이 적층되고, 상기 제 1 전극(20) 상부에 정공 수송층(30b), 청색 발광층(40a), 녹색 발광층(40b), 적색 발광층(40c) 및 제 2 전극(70)이 순차적으로 적층되어 있는 백색 유기 발광 소자이다.
도 3을 참조하면, 기판(10) 상부에 제 1 전극(20)이 적층되고, 상기 제 1 전극(20) 상부에 정공 주입층(30a), 정공 수송층(30b), 청색 발광층(40a), 녹색 발광층(40b), 적색 발광층(40c) 및 제 2 전극(70)이 순차적으로 적층되어 있는 백색 유기 발광 소자이다.
도 4를 참조하면, 기판(10) 상부에 제 1 전극(20)이 적층되고, 상기 제 1 전극(20) 상부에 정공 주입층(30a), 정공 수송층(30b), 청색 발광층(40a), 녹색 발광층(40b), 적색 발광층(40c), 전자 수송층(50), 전자 주입층(60) 및 제 2 전극(70)이 순차적으로 적층되어 있는 백색 유기 발광 소자이다.
이밖에도 도면에는 도시되어 있지 않으나, 정공 억제층이 더 포함될 수 있으며, 또한 전자 수송층 또는 전자 주입층은 선택적으로 생략가능하며, 그 외에도 층간의 계면 특성을 개선하기 위한 중간층을 더 형성하는 것도 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자의 제조방법을 편의상 도 4에서 보여지는 적층구조를 갖는 백색 유기 발광 소자를 참조하여 살펴본다.
먼저, 기판(10) 상부에 패터닝된 제 1 전극(20)을 형성한다. 여기에서 상기 기판(10)은 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 그리고 상기 기판의 두께는 0.3 내지 1.1 mm인 것이 바람직하다.
상기 제 1 전극(20)의 형성 재료로는 정공 주입이 용이한 전도성 금속 또는 그 산화물로 이루어지며, 구체적인 예로서, ITO(Iindium Tin Oxide), IZO(Iindium Zinc Oxide), 니켈(Ni), 백금(Pt), 금(Au), 이리듐(Ir) 등을 사용한다.
전면 발광을 위하여, 상기 제 1 전극(20)을 반사 전극으로 사용하는 경우, 제 1 전극 상부에 Ag 또는 Al을 이용하여 반사막을 형성하는 것이 이용될 수 있으며, 또한, 상기 반사막은 필요에 따라서 패터닝될 수 있다.
상기 제 1 전극(20)이 형성된 기판을 세정한 다음, UV/ 오존 처리를 실시한다. 이때 세정 방법으로는 이소프로판올(IPA), 아세톤 등의 유기용매를 이용한다. 또한, 세정된 ITO 기판을 진공하에서 플라즈마 처리하는 것이 바람직하다.
세정된 기판(10)의 제 1 전극(20) 상부에 정공 주입 물질을 진공 열증착, 또는 스핀 코팅하여 정공 주입층(30a)을 형성할 수 있다. 이와 같이 정공 주입층(30) 을 형성하면, 제 1 전극(20)과 발광층(40)의 접촉 저항을 감소시키는 동시에, 발광층(40)에 대한 제 1 전극(20)의 정공 수송 능력이 향상되어 소자의 구동 전압과 수명 특성이 전반적으로 개선되는 효과를 얻을 수 있다.
상기 정공 주입 물질로는 특별히 제한되지 않으며 구리 프탈로시아닌(CuPc) 또는 스타버스트(Starburst)형 아민류인 TCTA, m-MTDATA, IDE406 (이데미쯔사 재료) 등이 사용될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112005044696536-PAT00001
이어서, 상기 정공 주입층(30a) 상부에 또한 정공 수송 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공 수송층(30b)을 형성할 수 있다. 상기 정공 수송 물질은 특별히 제한되지는 않으며, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘, N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘:α-NPD), IDE320(이데미쯔사 재료) 등이 사용된다.
[화학식 2]
Figure 112005044696536-PAT00002
상기 정공 주입층(30a) 및 정공 수송층(30b)은 각각 단독으로 사용되었을 경우 15 내지 40㎚ 또는 120 내지 160㎚의 두께를 갖는 것이 바람직하고, 정공 주입층(30a) 및 정공 수송층(30b)을 합친 두께 또한 15 내지 40㎚ 또는 120 내지 160㎚의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
이와 같은 두께가 결국, 청색 발광층의 광학거리, 즉 제 1 전극의 상단부로부터 청색 발광층(40a) 하부면까지의 거리(d1)를 의미한다.
이어서 상기 정공 수송층(30b) 상부에 진공 열증착 또는 스핀 코팅과 같은 방법을 통해 발광층(40)을 형성한다.
상기 발광층(40)은 백색이 구현될 수 있도록 청색 발광층(40a), 녹색 발광층(40b) 및 적색 발광층(40c)이 순서대로 형성될 수 있으며, 이 경우 청색 발광층(40a)을 구성하는 재료로는 이 분야에 일반적인 것이 사용될 수 있으며, 예를 들면, DPVBi, 스피로-DPVBi, 스피로-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스티릴아릴렌(DSA) 등의 저분자 물질과 PFO계 고분자, PPV계 고분자 등이 사용될 수 있다. 또한, 녹색 발광층(40b)를 구성하는 재료로는 이 분야에 일반적인 것이 사용될 수 있으며, 예를 들면, C545T, Irppy3, PFO계 고분자 PPV계 고분자 등이 사용될 수 있다. 또한, 적색 발광층(40c)를 구성하는 재료로는 이 분야에 일반적인 사용될 수 있으며, 예를 들면, 루브렌(rubrene), DCJTB, 트리스(1-페닐이소퀴놀린)이리듐 등이 사용될 수 있다.
한편, 녹색 발광층의 광학 거리는 상기 정공 수송부(30) 및 청색 발광층의 총 두께, 즉 제 1 전극의 상단부로부터 녹색 발광층(40b)의 하부면까지의 거리(d2)이다. 따라서, 청색 발광층의 두께는 제 1 전극의 상단부로부터 녹색 발광층(40b)의 하부면까지의 거리(d2)로부터 제 1 전극의 상단부로부터 청색 발광층(40a) 하부면까지의 거리(d1)을 뺀 값과 일치한다.
적색 발광층의 광학 거리는 상기 정공 수송부(30), 청색 발광층(40a) 및 녹색 발광층(40b)의 총 두께, 즉 제 1 전극의 상단부로부터 적색 발광층(40c)의 하부면까지의 거리(d3)이다. 따라서, 녹색 발광층(40b)의 두께는 제 1 전극의 상단부로부터 적색 발광층(40c)의 하부면까지의 거리(d3)에서 제 1 전극의 상단부로부터 녹색 발광층(40b)의 하부면까지의 거리(d2)을 뺀 값과 일치한다.
따라서, 정공 수송부의 두께(d1)가 15 내지 40㎚이고, 정공 수송부와 청색 발광층의 총 두께 (d2)가 30 내지 50㎚이고, 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 두께 (d3)가 40 내지 60㎚에서 또는 정공 수송부의 두께(d1)가 120 내지 160㎚이고, 정공 수송부와 청색 발광층의 총 두께 (d2)가 160 내지 200㎚이고, 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 두께 (d3)가 200 내지 240㎚에서 색순도가 우수한 백색을 얻을 수 있다.
또한, 녹색 발광층(40b)의 상부에 형성되는 적색 발광층(40c)의 두께는 상기 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 총 두께(d3)에 따라 달라질 수 있으며, 바람직하게는 총 두께(d3)가 40 내지 60㎚인 경우 15 내지 40㎚이고, 총 두께(d3)가 200 내지 240㎚인 경우 20 내지 50㎚이다.
도면에 도시되지 않았지만, 상기 발광층(40) 위에 정공 억제 물질을 진공 증착, 또는 스핀 코팅하여 정공 억제층을 선택적으로 형성할 수 있다. 이 때 사용하는 정공 억제 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자 수송 능력을 가지면서 발광 화합물 보다 높은 이온화 퍼텐셜을 가져야 하며 대표적으로 Balq, BCP, TPBI 등이 사용된다. 정공 억제층의 두께는 30 내지 70Å인 것이 바람직하다. 만약 정공 억제층의 두께가 30Å 미만인 경우에는 정공 억제 특성을 잘 구현하지 못하고, 70Å를 초과하는 경우에는 구동 전압 상승으로 바람직하지 못하다.
[화학식 3]
Figure 112005044696536-PAT00003
Figure 112005044696536-PAT00004
Figure 112005044696536-PAT00005
상기 발광층(40) 또는 정공 억제층 위에 전자 수송 물질을 진공 증착 또는 스핀 코팅하여 전자 수송층(50)을 형성한다. 전자 수송 물질로는 특별히 제한되지는 않으며 Alq3를 이용할 수 있다.
상기 전자 수송층(50)의 경우 두께는 150 내지 600Å인 것이 바람직하다. 만약 전자 수송층(50)의 두께가 150Å 미만인 경우에는 전자 수송 능력이 저하되고, 600Å를 초과하는 경우에는 구동 전압 상승으로 바람직하지 못하다.
또한 상기 전자 수송층(50) 위에 전자 주입층(60)이 적층될 수 있다. 전자 주입층(60) 형성 재료로서는 LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, Liq 등의 물질을 이용할 수 있다. 상기 전자 주입층(60)의 두께는 5 내지 20Å인 것이 바람직하다. 만약 전자 주입층(60)의 두께가 5Å 미만인 경우에는 효과적인 전자 주입층으로서의 역할을 하지 못하며, 20Å을 초과하는 경우에는 구동 전압이 높아 바람직하지 못하다.
[화학식 4]
Figure 112005044696536-PAT00006
이어서, 상기 전자 주입층(60) 상부에 제 2 전극(70)인 캐소드용 금속을 진공 열 증착하여 제 2 전극(70)인 캐소드를 형성함으로써 백색 유기 발광 소자가 완성된다.
상기 캐소드 금속으로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등이 이용된다.
이하, 본 발명을 하기 실시 예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시 예로만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
준비된 유기 기판상에 ITO를 전기 증착하여 애노드를 10㎚로 형성한 후, 그 위에 Ag를 이용하여 반사막을 100㎚의 두께로 형성하였다.
상기 애노드 상부에 NPD를 10-6 torr 의 진공하에서 증착하여 15㎚의 두께로 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상부에 DPVBI을 이용하여 청색 발광층을 15㎚의 두께로 형 성하고, Alq3을 이용하여 녹색 발광층을 20㎚의 두께로 형성한 후에, 루브렌을 이용하여 적색 발광층을 40㎚의 두께로 형성하였다.
이어서, 상기 적색 발광층 상부에 전자 수송 물질인 Alq3를 10-6 torr 의 진공하에서 증착하여 30㎚ 두께의 전자 수송층을 형성하고, 상기 전자 수송층 상부에 LiF 5㎚ (전자 주입층)과 Mg:Ag 20㎚ (캐소드)을 순차적으로 진공 열증착하여 LiF/Mg:Ag 전극을 형성하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
실시예 2
정공 수송층의 두께를 15㎚로 형성하고, 청색 발광층의 두께, 녹색 발광층 및 적색 발광층의 두께를 각각 25㎚, 20㎚ 및 40㎚로 형성한 것만 제외하고 실시예 1과 동일하게 유기 발광 소자를 제조하였다.
실시예 3
준비된 유기 기판상에 ITO를 전기 증착하여 애노드을 10㎚로 형성한 후, 그 위에 Ag를 이용하여 반사막을 100㎚의 두께로 형성하였다.
상기 애노드 상부에 IDE406(이데미쯔사)을 10-6 torr 의 진공하에서 증착하여 정공 주입층을 150㎚의 두께로 형성하였다. 이어서 상기 정공 주입층 상부에 NPD를 10-6 torr 의 진공하에서 증착하여 10㎚의 두께로 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상부에 DPVBI을 이용하여 청색 발광층을 30㎚의 두께로 형 성하고, Alq3:C545T을 이용하여 녹색 발광층을 20㎚의 두께로 형성한 후에, Alq3:DCJTB을 이용하여 적색 발광층을 40㎚의 두께로 형성하였다.
이어서, 상기 적색 발광층 상부에 전자 수송 물질인 Alq3를 10-6 torr 의 진공하에서 증착하여 30㎚ 두께의 전자 수송층을 형성하고, 상기 전자 수송층 상부에 LiF 5㎚ (전자 주입층)과 Mg:Ag 20㎚ (캐소드)을 순차적으로 진공 열증착하여 LiF/Mg:Ag 전극을 형성하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
실시예 4
정공 주입층의 두께 및 정공 수송층의 두께를 각각 130㎚ 및 20㎚로 형성하고, 청색 발광층의 두께, 녹색 발광층의 두께 및 적색 발광층의 두께를 각각 30㎚, 20㎚ 및 40㎚로 형성한 것만 제외하고 실시예 4와 동일하게 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 1
정공 수송층의 두께를 10㎚로 형성하고, 청색 발광층의 두께, 녹색 발광층의 두께 및 적색 발광층의 두께를 각각 15㎚, 10㎚, 40㎚로 형성한 것만 제외하고 실시예 1과 동일하게 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 2
정공 수송층의 두께를 50㎚로 형성하고, 청색 발광층의 두께, 녹색 발광층의 두께 및 적색 발광층의 두께를 각각 15㎚, 10㎚ 및 40㎚로 형성한 것만 제외하고 실시예 1과 동일하게 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 3
정공 주입층의 두께 및 정공 수송층의 두께를 각각 80㎚ 및 20㎚로 형성하고, 청색 발광층의 두께, 녹색 발광층의 두께 및 적색 발광층의 두께를 각각 30㎚, 20㎚ 및 40㎚로 형성한 것만 제외하고 실시예 2와 동일하게 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 4
정공 주입층의 두께 및 정공 수송층의 두께를 각각 180㎚ 및 20㎚로 형성하고, 청색 발광층의 두께, 녹색 발광층 및 적색 발광층의 두께를 각각 30㎚, 20㎚ 및 40㎚로 형성한 것만 제외하고 실시예 2와 동일하게 유기 발광 소자를 제조하였다.
시험예 1
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 백색 유기 발광 소자의 구동 전압, 효율(전류 밀도) 및 색좌표을 하기의 방법에 따라 조사하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
휘도 : BM5A(Topcon 사)로 측정함.
구동 전압 : Keithley의 238 HIGH CURRENT SOURCE MEASURE UNIT로 측정함.
전류 밀도 : 직류(DC) 10 내지 100mA/㎠까지 10mA/㎠씩 향상시키면서 진행하였으며, 동일한 소자 구조에서 9개 이상의 포인트에서 평가하였다.
색좌표 : PR650 스페트로미터로 색좌표를 확인하였다.
구동 전압(V) 효율(cd/v) 색좌표(CIEx CIEy)
실시예 1 7.1 3.6 0.28, 0.36
실시예 2 7.4 3.0 0.31, 0.39
실시예 3 9.2 3.7 0.31, 0.37
실시예 4 9.6 3.2 0.35, 0.39
비교예 1 7.4 2.6 0.19, 0.30
비교예 2 7.9 3.9 0.50, 0.41
비교예 3 9.2 2.5 0.23, 0.26
비교예 4 9.5 3.3 0.51, 0.49
상기 표 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 발광 소자의 색좌표는 백색의 색좌표와 동일한 색좌표를 가지는 반면, 비교예 1 내지 4의 발광 소자의 색좌표는 백색의 색좌표와는 다른 색좌표를 갖는 것으로 확인되었다.
본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자는 백색을 구현하는 청색 및 황색 발광층의 광학 거리를 모두 공진 구조에 적합하게 조절함으로써 색순도를 우수하게 하고, 백색의 발광효율을 개선시킨다.

Claims (14)

  1. 제 1 전극;
    상기 제 1 전극 상단에 형성된 정공 수송부;
    상기 정공 수송부 상단에 형성된 청색 발광층;
    상기 청색 발광층 상단에 형성된 녹색 발광층;
    상기 녹색 발광층 상단에 형성된 적색 발광층; 및
    상기 적색 발광층 상단에 형성된 제 2 전극을 포함하고,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 개재된 각각의 발광층으로부터 발산된 빛이 공진 효과에 의하여 백색을 구현하여 (0.27 , 0.27) 내지 (0.39 , 0.39)의 색좌표를 갖도록 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층이 소정의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 백색 유기 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 정공 수송부의 두께인 제 1 전극의 상단부로부터 청색 발광층의 하부면 사이의 거리가 15 내지 40㎚이고, 정공 수송부와 청색 발광층의 총두께인 제 1 전극의 상단부로부터 녹색 발광층의 하부면 사이의 거리가 30 내지 50㎚이고, 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 총두께인 제 1 전극의 상단부로부터 적색 발광층의 하부면 사이의 거리가 40 내지 60㎚인 백색 유기 발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 정공 수송부의 두께인 제 1 전극의 상단부로부터 청색 발광층의 하부면 사이의 거리가 120 내지 160㎚이고, 정공 수송부와 청색 발광층의 총두께인 제 1 전극의 상단부로부터 녹색 발광층의 하부면 사이의 거리가 160 내지 200㎚이고, 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 총두께인 제 1 전극의 상단부로부터 적색 발광층의 하부면 사이의 거리가 200 내지 240㎚인 백색 유기 발광 소자.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 전극은 애노드이고, 제 2 전극은 캐소드인 백색 유기 발광 소자.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 애노드는 반사 전극인 백색 유기 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 정공 수송부는 정공 주입층, 정공 수송층 또는 정공 주입층 및 정공 수송층인 백색 유기 발광 소자.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 적색 발광층과 제 2 전극 사이에는 정공 억제층, 전자 주입층 및 전자 수송층으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 층이 더 포함되는 것인 유기 발광 소자.
  8. 제 2항에 있어서, 상기 적색 발광층의 두께는 15 내지 40㎚인 백색 유기 발 광 소자.
  9. 제 3항에 있어서, 상기 적색 발광층의 두께는 20 내지 50㎚인 백색 유기 발광 소자.
  10. 기판 상부에 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극 상부에 정공 수송부를 형성하는 단계;
    상기 정공 수송부 상부에 청색 발광층을 형성하는 단계;
    상기 청색 발광층 상부에 녹색 발광층을 형성하는 단계;
    상기 녹색 발광층 상부에 적색 발광층을 형성하는 단계; 및
    상기 적색 발광층 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 개재된 각각의 발광층으로부터 발산된 빛이 공진 효과에 의하여 백색을 구현하여 (0.27 , 0.27) 내지 (0.39 , 0.39)의 색좌표를 갖도록 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층이 소정의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 형성되는 것인 백색 유기 발광 소자의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 정공 수송부의 두께는 15 내지 40㎚, 상기 정공 수송부 및 청색 발광층의 총 두께는 30 내지 50㎚, 상기 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 총 두께는 40 내지 60㎚로 형성되는 것인 백색 유기 발광 소자의 제조방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 정공 수송부의 두께는 120 내지 160㎚, 상기 정공 수송부 및 청색 발광층의 총 두께는 160 내지 200㎚이고, 상기 정공 수송부, 청색 발광층 및 녹색 발광층의 총 두께는 200 내지 240㎚로 형성되는 것인 백색 유기 발광 소자의 제조방법.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 제 1 전극 상부에 반사막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 백색 유기 발광 소자의 제조방법.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 정공 수송부는 정공 주입층, 정공 수송층 또는 정공 주입층 및 정공 수송층인 백색 유기 발광 소자의 제조방법.
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