KR20080074518A - 유기발광다이오드 소자 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
유기발광다이오드 소자 및 이의 제조 방법에 관해 개시하고 있다. 유기발광다이오드 소자는 광 경화성기를 갖는 정공수송성 또는 정공주입성 물질을 이용하여 습식공정을 통하여 제조될 수 있으며, 또한 유기층이 용매에 대한 영향을 최소화됨에 따라 유기발광층의 재료의 선별 폭이 다양해질 뿐만 아니라 유기발광다이오드 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.
정공주입, 정공수송, 광경화, 습식공정, 유기발광다이오드
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광다이오드 소자의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광다이오드 소자의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.
도 3은 비교예 1과 실시예 3에 따라 각각 제조된 유기층의 PL 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 4는 비교예 2와 실시예 4에 따라 각각 제조된 유기발광다이오드 소자의 전압-전류 특성을 보여주는 그래프이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100: 기판
110: 제 1 전극
120 : 유기층
130 : 유기발광층
140 : 제 2 전극
본 발명은 유기발광다이오드 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 습식공정에 의해 제조된 유기발광다이오드 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
유기발광다이오드 소자는 기본적으로 애노드 전극, 캐소드 전극 및 상기 두 전극 사이에 개재된 유기발광층을 포함한다. 여기서, 유기발광층은 애노드 전극과 캐소드 전극에서 각각 제공된 정공(hole)과 전자(electron)가 유기발광층에서 재결합하여 광을 발생한다. 이로써, 유기발광다이오드 소자를 구비하는 표시장치는 액정표시장치와 같은 백라이트가 필요하지 않아 경량 박형이 가능할 뿐만 아니라, 단순한 공정을 거쳐 제조될 수 있어 가격 경쟁력을 키울 수 있다. 또한, 표시장치는 저전압 구동, 높은 발광효율, 넓은 시야각을 가짐에 따라, 차세대 디스플레이로서 급상승하고 있다.
이때, 유기발광다이오드 소자는 애노드 전극과 유기발광층사이에 개재된 정공 수송층 및 정공 주입층을 더 포함할 수 있다. 이로써, 정공 수송층 및 정공 주입층은 유기발광층으로 정공을 원활하게 주입할 수 있어, 결국 유기발광다이오드 소자의 발광 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 유기발광다이오드 소자의 제조 방법은 애노드 전극상에 정공 주입층, 정공 수송층 및 유기발광층을 순차적으로 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 정공 주입층, 정공 수송층 및 유기발광층은 재료에 따라 진공증착법 또는 습식 공정을 통해 각각 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 재료가 저분자일 경우에는 진공증착법이 이용되며, 상기 재료가 고분자일 경우에는 습식 공정을 이용한다.
습식공정은 진공증착법에 비해 고가의 장비가 필요하지 않을 뿐만 아니라, 대면적의 기판에 적용할 수 있다. 또한, 습식공정은 진공증착법에 공정이 간단하여 대량 생산에 용이하다는 장점을 가진다.
그러나, 적층된 다수의 유기층이 습식공정에 의해 형성될 경우, 각 유기층의 형성을 위해 사용된 용매가 각 유기층을 용해시키거나 팽윤(swelling)시킬 수 있다. 예를 들면, 정공수송층을 습식공정으로 형성한 후, 유기발광층을 습식공정으로 형성할 경우에 정공수송층이 유기발광층의 형성을 위해 사용된 용매에 의해 용해되거나 팽윤되는 경우가 발생할 수 있다.
또한, 정공수송층이 습식공정으로 형성될 경우, 정공수송층에 잔류된 용매는 정공수송층상에 형성된 유기발광층을 용해 및 팽윤시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해, 상기 용매는 유기발광층의 형성 조성물은 용해시키고 상기 정공수송층을 용해시키지 않는 것으로 선별해야 한다. 이에 더하여, 정공수송층 하부에 정공주입층이 더 형성될 경우, 각 층에 영향을 미치지 않는 용매를 선별하기가 더욱 어려워진다.
이로써, 습식공정에 의해 형성된 유기발광다이오드 소자는 정공 주입층과 정공 수송층을 모두 형성하기 어렵기 때문에, 상기 유기발광다이오드 소자는 적어도 유기발광층을 구비하고 정공 주입층 또는 정공 수송층 중 어느 하나만을 선택할 수밖에 없다. 이와 같은 경우, 정공 주입층 또는 정공 수송층의 재료는 한정적일 수 밖에 없다.
따라서, 유기발광다이오드 소자를 습식공정으로 형성할 경우, 생산성은 향상시킬 수 있으나 오히려 완성된 유기발광다이오드 소자의 발광 효율 및 수명이 저하될 수 있다.
본 발명의 목적은 발광효율 및 수명을 향상시킬 수 있는 유기발광다이오드 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 유기발광다이오드 소자를 대면적에 가능하고 공정이 용이한 습식 공정으로 제조함에 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 유기발광다이오드 소자를 제공한다. 유기발광다이오드 소자는 기판상에 배치된 제 1 전극; 상기 제 1 전극상에 배치되고 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물로부터 형성된 적어도 하나의 유기층; 상기 유기층상에 배치된 유기발광층; 및 상기 유기발광층 상에 구비된 제 2 전극을 포함한다.
여기서, R1은 디아민 유도체, 아릴렌 디아민계 유도체, 카바졸 유도체, 스피 로-아릴렌 디아민 유도체 및 스타버스트형 아민계 유도체로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다. R2는 옥세탄기를 갖는 C1 내지 C10의 탄소화합물이다. N는 1 내지 8의 정수이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 일 측면은 유기발광다이오드 소자의 제조 방법을 제공한다. 상기 제조 방법은 기판상에 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극상에 하기의 화학식 1로 나타낸 화합물을 포함하는 조성물로 적어도 하나의 유기층을 형성하는 단계; 상기 유기층상에 유기발광층을 형성하는 단계; 및 상기 유기발광층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
[화학식 1]
R1-(R2)n
여기서, R1은 디아민 유도체, 아릴렌 디아민계 유도체, 카바졸 유도체, 스피로-아릴렌 디아민 유도체, 스타버스트형 아민계 유도체이다. R2는 옥세탄기를 갖는 C1 내지 C10의 탄소화합물이다. N는 1 내지 8의 정수이다.
이하, 본 발명에 의한 유기발광다이오드 소자의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
실시예
1
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광다이오드 소자의 단면도이다. 본 발명의 실시예에서는 영상을 표시하기 위한 다수의 화소 중 하나의 화소에 구비된 유기발광다이오드 소자를 한정하여 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 유기발광다이오드 소자는 기판(100)상에 순차적으로 형성된 제 1 전극(110), 유기층(120), 유기발광층(130) 및 제 2 전극(140)을 포함한다.
기판(100)은 플라스틱 기판, 유리 기판 및 필름등일 수 있다. 특히, 기판(100)을 통해 광이 투과될 경우, 기판(100)은 광을 투과시킬 수 있는 투명한 기판으로 이루어질 수 있다.
기판(100)상에 제 1 전극(110)이 배치되어 있다. 제 1 전극(110)은 유기발광층(130)에 정공을 전달하는 애노드 전극일 수 있다. 이때, 제 1 전극(110)은 광을 투과할 수 있는 도전물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제 1 전극(100)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide;ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide;IZO)로 이루어질 수 있다.
제 1 전극(110)상에 유기층(120)이 배치되어 있다. 유기층(120)은 제 1 전극(110)으로부터 정공을 용이하게 방출하여 후술될 유기발광층(130)으로 주입하는 정공 주입층일 수 있다. 또는 유기층(120)은 정공을 제 1 전극(110)으로부터 유기발광층(130)으로 수송하는 정공수송층일 수 있다.
유기층(130)은 하기의 화학식 1로 나타나는 화합물로 이루어질 수 있다.
[화학식 1]
R1-(R2)n
여기서, R1은 정공을 수송하는 역할을 한다. R1은 디아민 유도체, 아릴렌 디아민계 유도체, 카바졸 유도체, 스피로-아릴렌 디아민 유도체 및 스타버스트형 아민계 유도체 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 예를 들면, R1은 N,N'-디(나프틸-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine;NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘(N,N'-Bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine;TPD), 스피로-TPD, 트리스(디페닐아미노)-트리페닐아민(tris(diphenyl-amino)-trephenylamine;TDATA), 4,4',4"-트리스(N-3-메틸페닐)-N-패닐-아미노-트리페닐닐아민)(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine;MTDATA), 4,4'-(비스(2,2'-디페닐비닐)-1,1'-비페닐(4,4'-bis(2,2'-diphenylvinyl)-1,1'-biphenyl;DPVBi) 및 스피로-DPVBi 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
R2는 유기층(130)을 이루는 분자들을 가교시켜, 유기층(130)이 용매에 대한 가용성을 줄이는 역할을 한다. 이로써, 유기층(130)은 후술될 유기발광층(130)에 잔류된 용매나 유기발광층(130)을 형성하는 조성물에 포함된 용매에 대한 영향을 최소화할 수 있다. 예를 들면, R2는 옥세탄기를 갖는 C1 내지 C10의 탄소화합물이다.
또한, N은 1 내지 8의 정수이다.
예를 들면, 화학식 1은 하기의 화학식 2 내지 화학식 8 중 적어도 어느 하나의 화합물로 나타낼 수 있다.
이와 달리, 유기층(120)은 제 1 전극(110)상에 순차적으로 배치된 정공주입층(120a)과 정공수송층(120b)을 포함할 수 있다. 이때, 정공주입층(120a)은 화학식 7 및지 화학식 8 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 정공수송층(120b)은 화학식 2 내지 화학식 6 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
유기층(120)상에 유기발광층(130)이 배치되어 있다. 유기발광층(130)은 제 1 전극(110)에서 제공된 정공과 후술 될 제 2 전극(140)에서 제공된 전자가 재결합되면서 광을 발생한다.
유기발광층(130)은 저분자 물질 또는 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에서는 유기발광층(130)의 재료에 한정하는 것은 아니다.
유기발광층(130)상에 제 2 전극(140)이 배치되어 있다. 제 2 전극(140)은 유기발광층(130)은 전자를 제공한다.
제 2 전극(140)은 제 1 전극(110)을 이루는 도전물질보다 일함수가 작은 도전물질로 형성되어 있다. 예를 들면, 제 2 전극(140)은 Ba, Mg, Ca, Al, Ag, Li 및 이들의 합금 중 어느 하나일 수 있다.
이에 더하여, 도면에는 도시되지 않았으나, 유기발광층(130)과 제 2 전극(140)사이에는 전자수송층 및 전자주입층 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전자수송층은 제 2 전극(140)으로부터 방출된 전자를 유기발광층(130)으로 수송하는 역할을 한다. 또한, 상기 전자수송층은 유기발광층(130)에서 제 2 전극(140)으로 정공이 이탈하는 것을 방지한다. 상기 전자수송층은 트리스(8-하이드로퀴놀리나토)알루미늄(Tris-8-hydroxyquinolinato aluminium;Alq3)으로 이루어져 있을 수 있다. 상기 전자주입층은 제 2 전극(140)으로부터 전자가 용이하게 방출되도록 도와주는 역할을 한다. 상기 전자주입층은 리튬 플로라이드(LiF)로 이루어져 있을 수 있다.
이로써, 상기 전자수송층 또는 전자주입층은 상기 전자를 유기발광층(130)에 효율적으로 제공할 수 있어, 유기발광다이오드 소자의 발광 효율 및 수명을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 소자가 다수의 화소에 배치될 경우, 유기발광다이오드 소자는 각 화소별로 분리되어 있을 수 있다. 이때, 유기발광다이오드 소자를 구성하는 유기층은 다수의 화소에 일체로 형성할 수도 있다. 이와 달리, 유기층은 화질저하를 초래하는 크로스 토크와 같은 불량이 발생하는 것을 방 지하기 위해, 각 화소별로 분리되어 있을 수도 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는 유기층의 형태를 한정하는 것은 아니다.
이에 더하여, 도면에는 도시하지 않았으나, 유기발광다이오드 소자는 봉지기판에 의해 외부와 밀봉되어 있을 수 있다. 이로써, 유기발광다이오드 소자는 외부의 수분 또는 광으로부터 보호할 수 있다. 이는 유기발광다이오드 소자는 수분 및 광에 의해 열화되어 수명이 단축될 수 있기 때문이다.
또한, 유기발광다이오드 소자와 마주하는 봉지기판의 일면에 흡습제가 더 배치될 수 있다. 여기서, 흡습제는 봉지기판에 의해 생성된 밀봉 영역에 잔류하는 수분 및 산소를 제거한다. 이로써, 유기발광다이오드 표시장치의 수명을 향상시킬 수 있다.
앞서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광다이오드 소자는 용매에 대해 내성을 갖는 정공주입층 또는 정공수송층을 구비함에 따라, 발광 효율 및 수명을 더욱 향상시킬 수 있다.
실시예
2
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광다이오드 소자의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.
도 2a를 참조하면, 유기발광다이오드 소자를 제조하기 위해, 먼저 기판(100)상에 제 1 전극(110)을 형성한다. 제 1 전극(110)은 투명성의 도전물질로 형성할 수 있다. 예를 들면, 제 1 전극(110)은 ITO 또는 IZO로 형성할 수 있다. 이때, 제 1 전극(110)은 스퍼터링법으로 형성할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 제 1 전극(110)상에 예비 유기층(120a)을 형성한다. 예비 유기층(120a)은 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물과 광개시제를 포함하는 조성물로 형성할 수 있다.
[화학식 1]
R1-(R2)n
여기서, R1은 디아민 유도체, 아릴렌 디아민계 유도체, 카바졸 유도체, 스피로-아릴렌 디아민 유도체 및 스타버스트형 아민계 유도체 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 예를 들면, R1은 N,N'-디(나프틸-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine;NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘(N,N'-Bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine;TPD), 스피로-TPD, 트리스(디페닐아미노)-트리페닐아민(tris(diphenyl-amino)-trephenylamine;TDATA), 4,4',4"-트리스(N-3-메틸페닐)-N-패닐-아미노-트리페닐닐아민)(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine;MTDATA), 4,4'-(비스(2,2'-디페닐비닐)-1,1'-비페닐(4,4'-bis(2,2'-diphenylvinyl)-1,1'-biphenyl;DPVBi) 및 스피로-DPVBi 중 적어도 어느 하나일 수 있다. R2는 옥세탄기를 갖는 C1 내지 C10의 탄소화합물이다. 또한, N은 1 내지 8의 정수이다.
상기 화학식 1의 화합물은 하기의 반응식 1에 따라 형성될 수 있다.
여기서, R1은 디아민 유도체, 아릴렌 디아민계 유도체, 카바졸 유도체, 스피로-아릴렌 디아민 유도체 및 스타버스트형 아민계 유도체로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다. R2 및 R2'는 옥세탄기를 갖는 C1 내지 C10의 탄소화합물이다. X는 Cl, Br 및 F로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. N는 1 내지 8의 정수이다. 이때, 상기 반응의 촉매는 MgBr을 이용할 수 있다.
예를 들면, 화학식 1은 하기의 화학식 2 내지 화학식 8 중 적어도 어느 하나의 화합물로 나타낼 수 있다.
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
여기서, 화학반응식 2의 화합물은 하기 반응식 2에 의해 형성할 수 있다.
광개시제는 화학식 1의 개환 반응을 유도하여, 결국 화학식 1의 경화를 촉진시킨다. 광개시제는 자유 라디칼 광개시제 또는 양이온성 광개시제일 수 있다. 예를 들면, 자유 라디칼 광개시제는 알파-하이드록시-케톤스(alpha-Hydroxy-ketones), 상기 알파-하이드록시-케톤스(alpha-Hydroxy-ketones)의 혼합물, 페닐길욕시라테프(Phenlyglyoxylatef), 알파-아미노 케톤스(alpha-Amino-ketones), 벤질 디메틸-케탈(Benzil dimethyl-ketal), 포스핀 옥사이드(Phosphine oxide), 금속 촉매, 이도늄 솔트(iodonium salt), 4,4'-디하이드록시 벤질(4,4'-dihydroxy benzil), 벤조인 이소프로필 에테르(benzoin isopropyl ether), 벤조인 이소부틸 에테르(benzoin isopropyl ether), 1, 4-디벤조일 벤젠(1,4-dibenzoyl benzene), 4-벤조일 바이페닐(4-벤조일 디페닐 에테르(4-benzoyl diphenyl ether), 2-벤조일 나프탈렌(2-Benzoyl naphthalene), 2,2'-비스(o-클로페틸)-4,5,4'5'-터트페닐-1,2'-비이미다졸(2,2'-Bis(o-chlorophenyl)-4,5,4'5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole), 2,2'-비스(o-클로로페닐)-4,5,4',5'-테트라키스(3,4,5-트리메톡시페닐-1,2'-비이미다졸(2,2'-Bis(o-chlorophenyl)-4,5,4'5'-tetrakis(3,4,5-trimethoxyphenyl)-1,2'-biimidazole) 및 10-부틸-2-클로로아크리돈(10-Butyl-2-chloroacridone)들 중 어느 하나일 수 있다. 양이온성 광개시제는 SbF6-, BF4- 및 AsF6- 중 어느 하나를 갖는 중합체일 수 있다.
여기서, 상기 화학식 1로 나타내는 물질과 상기 광개시제의 전체 함량 중 상기 광개시제의 함량은 0.5 내지 5 wt%일 수 있다. 이때, 상기 광개시제의 함량이 0.5 wt%미만일 경우, 유기층의 경화도가 작아지게 되어, 유기층이 용매에 노출될 경우 손상될 있다. 반면, 상기 광개시제의 함량이 5 wt%를 초과할 경우, 상기 광개시제가 유기층내에서 잔류하게 되어 정공의 수송에 영향을 미칠 수 있다.
예비유기층(120a)은 습식공정을 통해 형성할 수 있다. 습식공정의 예로서는 스핀코팅법, 스프레이 코팅법, 닥터블레이드법, 잉크젯 프린팅법 및 인쇄법등을 들 수 있다.
도 2c를 참조하면, 예비유기층(120a)을 형성한 후, 예비유기층(120a)에 광을 제공하여 예비유기층(120a)을 경화시켜 유기층(120)을 형성한다.
유기층(120)은 화학식 1의 화합물이 가지고 있는 옥세탄기가 개환반응을 일으키며 경화된다. 이로써, 유기층(120)은 용매에 대해 내구성을 가지게 된다.
유기층(120)은 제 1 전극(110)에서 후술될 유기발광층(130)으로 정공을 수송하는 정공수송층의 역할을 하거나 제 1 전극(110)으로부터 정공을 용이하게 방출하여 유기발광층(130)에 제공하는 정공주입층의 역할을 할 수 있다.
이때, 유기층(120)이 다수의 화소를 갖는 표시장치에 적용될 경우, 유기층(120)은 다수의 화소에 일체로 이루어질 수 있다. 또는, 유기층(120)은 다수의 화소별로 분리될 수 있다. 여기서, 유기층(120)은 다수의 화소별로 분리할 경우, 예비 유기층(120a)에 선택적으로 노광공정을 거쳐 형성될 수 있다. 이때, 선택적 노광 공정은 광이 투과되는 투과부와 광이 투과되지 않는 비투과부를 갖는 마스크를 이용할 수 있다.
도 2d를 참조하면, 유기층(120)을 형성한 후, 유기층(120)상에 유기발광층(130)을 형성한다. 유기발광층(130)은 저분자 물질 또는 고분자 물질일 수 있다. 이때, 유기발광층(130)이 저분자 물질일 경우 진공증착법을 통해 형성할 수 있다. 반면, 유기발광층(130)이 고분자 물질일 경우 습식공정, 예를 들면 스핀코팅, 잉크젯 프린팅법, 인쇄법등을 이용하여 형성할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 유기발광층(130)이 저분자 물질로 형성할 경우, 습식공정으로 통해 형성할 수도 있다.
유기발광층(130)을 형성한 후, 유기발광층(130)상에 제 2 전극(140)을 형성한다. 제 2 전극(140)은 진공증착법 또는 스퍼터링법을 통해 형성할 수 있다. 제 2 전극(140)은 Ba, Mg, Ca, Al, Ag, Li 및 이들의 합금 중 어느 하나로 형성할 수 있다.
이에 더하여, 제 2 전극(140)을 형성하기 전에, 유기발광층(130)상에 전자수송층, 전자주입층 및 이들의 적층막중 적어도 어느 하나를 더 형성할 수 있다.
또한, 제 2 전극(140)을 형성한 후, 유기발광층을 포함하는 유기발광다이오드 소자를 외부의 수분 및 산소로부터 보호하기 위한 봉지공정을 더 수행할 수 있다. 예를 들면, 봉지공정은 유기발광다이오드 소자가 형성된 기판의 외곽을 따라 실패턴을 형성한다. 이후, 상기 유기발광다이오드 소자을 덮으며 상기 실패턴에 의해 봉지기판을 합착한다. 봉지기판은 플라스틱, 유리 및 금속 중 어느 하나로 형성할 수 있다.
여기서, 유기층(120)은 하나의 층으로 형성하는 것을 하나의 실시예로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 유기층(120)은 2개의 적층막, 예를 들면 정공주입층 및 정공수송층으로 형성할 수 있다. 이때, 유기층(120) 중 정공주입층은 습식공정으로 정공주입층을 형성하고 광경화공정을 수행하여 형성한다. 이후, 정공주입층상에 습식공정으로 정공수송층을 형성하고 광경화공정을 수행하여 형성할 수 있다. 이때, 유기층(120)을 이루는 정공주입층과 정공수송층은 상기 화학식 1로 나타나는 화합물로 이루어진다. 예를 들면, 정공수송층(120)은 화학식 2 내지 화학식 6의 화합물들 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 정공주입층(120)은 화학식 7 및 화학식 8의 화합물들 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 광경화가 가능한 유기층을 습식공정을 통해 형성함에 따라 용매의 영향을 줄일 수 있다. 이로써, 유기층의 형성이후 습식공정에 의해 유기발광층을 형성할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예들을 예시적으로 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 이하의 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
하기의 실시예들에서는 실시예 1 및 실시예 2에서 적용된 유기층과 유기층을 이용한 유기발광다이오드 소자의 특성을 관찰하기 위해 유기층 및 상기 도 1과 같은 유기발광다이오드 소자를 제작하였다.
실시예
3 : 유기층의 형성
유기층을 형성하기 위해, 먼저 기판을 제공하였다. 기판은 세정된 유리 기판으로 사용하였다.
기판(100)상에 600Å을 갖는 유기층을 형성하였다. 유기층은 상기 화학식 2의 구조를 갖는 화합물로 형성하였다. 이때. 유기층은 습식공정 중 스핀 코팅법을 통해 형성하였다.
비교예 1 : 유기층의 형성
비교예 1에서는 유기층을 진공증착법을 통해 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘(N,N'-Bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine;TPD)로 형성하는 것을 제외하고 실시예 3에서와 동일한 방법을 통해 유기층을 형성하였다.
도 3은 비교예 1과 실시예 3에 따라 각각 제조된 유기층의 PL 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3에서와 같이, 옥세탄기를 갖는 TPD의 유기층(실시예 3)의 PL 스펙트럼이 NPD의 유기층(비교예 1)보다 넓은 파장영역에서 관찰되었으나, 옥세탄기를 갖는 TPD의 유기층과 TPD의 유기층의 PL 피크는 동일한 파장대인 약 450nm에서 나타났다.
따라서, TPD는 옥세탄기의 여부에 따라 특성이 변화지 않는 것을 확인할 수 있었다.
실시예
4 : 유기발광다이오드 소자의 제작
유기발광다이오드 소자를 제작하기 위해, 먼저 기판(100)을 제공한다. 기판(100)은 세정된 유리 기판으로 사용하였다.
기판(100)상에 인듐틴옥사이드(ITO)를 스퍼터링법으로 증착하여 제 1 전극(110)을 형성하였다.
제 1 전극(110)상에 상기 화학식 2의 화합물을 약 60nm를 스핀코팅한 후 100℃의 진공오븐에서 1시간가량 건조시켜, 유기층(120)을 형성하였다.
상기 유기층(120)상에 폴리페닐렌비닐렌(poly phenylenevinylene;PPV)을 스핀코팅법으로 60nm의 두께로 스핀코팅한 후 100℃의 오븐에서 30분가량 건조시켜 유기 발광층(130)을 형성하였다.
상기 유기발광층(130)상에 Al을 순차적으로 증착하여 제 2 전극(140)을 형성하였다.
비교예 2 : 유기발광다이오드 소자의 제작
비교예 2에서는 유기층을 진공증착법을 통해 TPD로 형성하는 것을 제외하고 실시예 3에서와 동일한 방법을 통해 유기층을 형성하였다.
도 4는 비교예 2와 실시예 4에 따라 각각 제조된 유기발광다이오드 소자의 전압-전류 특성을 보여주는 그래프이다.
도 4에서와 같이, 옥세탄기를 갖는 TPD와 TPD을 각각 포함하는 유기발광다이오드 소자는 전압-전류 특성에 크게 영향을 미치지 않는 것을 확인할 수 있었다.
상기한 바와 같이 본 발명에서, 광 경화성기를 갖는 정공수송 또는 정공주입성 물질을 이용함에 따라, 습식공정으로 유기발광다이오드 소자를 제조할 수 있다.
이와 더불어 용매에 대한 유기층 및 유기발광층의 영향을 최소화할 수 있어, 수명이 향상된 유기발광다이오드 소자를 제공할 수 있었다.
또한, 유기발광층의 하부에 배치된 유기층이 용매에 대한 영향이 감소됨에 따라, 유기발광층의 재료 선별 폭이 넓어질 수 있었다.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 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 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (17)
- 기판상에 배치된 제 1 전극;상기 제 1 전극상에 배치되고 하기의 화학식 1로 표시되는 화합물로부터 형성된 적어도 하나의 유기층;상기 유기층상에 배치된 유기발광층; 및상기 유기발광층 상에 구비된 제 2 전극을 포함하는 유기발광다이오드 소자.[화학식 1]R1-(R2)n여기서, R1은 디아민 유도체, 아릴렌 디아민계 유도체, 카바졸 유도체, 스피로-아릴렌 디아민 유도체 및 스타버스트형 아민계 유도체로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.R2는 옥세탄기를 갖는 C1 내지 C10의 탄소화합물이다.N는 1 내지 8의 정수이다.
- 제 1 항에 있어서,상기 화학식 1에서 R1은 N,N'-디(나프틸-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine;NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘(N,N'-Bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine;TPD), 스피로-TPD, 트리스(디페닐아미노)-트리페닐아민(tris(diphenyl-amino)- trephenylamine;TDATA), 4,4',4"-트리스(N-3-메틸페닐)-N-패닐-아미노-트리페닐닐아민)(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine;MTDATA), 4,4'-(비스(2,2'-디페닐비닐)-1,1'-비페닐(4,4'-bis(2,2'-diphenylvinyl)-1,1'-biphenyl;DPVBi) 및 스피로-DPVBi으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 유도체인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 화학식 1은 하기의 화학식 2 내지 화학식 8의 화합물들 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자.[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
- 제 1 항에 있어서,상기 유기층은 정공을 상기 제 1 전극으로부터 상기 유기발광층으로 방출하는 정공주입층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 유기층은 상기 제 1 전극으로부터 상기 유기발광층으로 정공을 수송하는 정공수송층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 유기층은상기 제 1 전극상에 구비되어 상기 제 1 전극으로부터 정공을 방출하는 정공주입층; 및상기 정공주입층상에 구비되어 상기 정공을 상기 정공주입층으로부터 상기 유기발광층으로 수송하는 정공수송층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자.
- 기판상에 제 1 전극을 형성하는 단계;상기 제 1 전극상에 하기의 화학식 1로 나타낸 화합물을 포함하는 조성물로 적어도 하나의 유기층을 형성하는 단계;상기 유기층상에 유기발광층을 형성하는 단계; 및상기 유기발광층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기발광다이오드 소자의 제조 방법.[화학식 1]R1-(R2)n여기서, R1은 디아민 유도체, 아릴렌 디아민계 유도체, 카바졸 유도체, 스피로-아릴렌 디아민 유도체, 스타버스트형 아민계 유도체이다.R2는 옥세탄기를 갖는 C1 내지 C10의 탄소화합물이다.N는 1 내지 8의 정수이다.
- 제 7 항에 있어서,상기 화학식 1에서 R1은 N,N'-디(나프틸-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine;NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘(N,N'-Bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine;TPD), 스피로-TPD, 트리스(디페닐아미노)-트리페닐아민(tris(diphenyl-amino)-trephenylamine;TDATA), 4,4',4"-트리스(N-3-메틸페닐)-N-패닐-아미노-트리페닐닐아민)(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine;MTDATA), 4,4'-(비스(2,2'-디페닐비닐)-1,1'-비페닐(4,4'-bis(2,2'-diphenylvinyl)-1,1'-biphenyl;DPVBi) 및 스피로-DPVBi으로 이루어진군에서 선택된 적어도 어느 하나의 유도체인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 화학식 1은 하기의 화학식 2 내지 화학식 8 중 어느 하나로 나타낸 화합물인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자의 제조 방법.[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
- 제 7 항에 있어서,상기 조성물은 광 개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 광 개시제는 자유 라디칼 광개시제 또는 양이온성 광개시제 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자의 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 화학식 1로 나타내는 화합물과 상기 광개시제의 전체 함량 중 상기 광 개시제의 함량은 0.5 내지 5 wt%인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 유기층을 형성하는 단계는 상기 조성물을 습식공정에 의해 도포하여 예비 유기층을 형성하는 단계; 및상기 예비 유기층을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자의 제조 방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 예비 유기층을 경화시키는 단계는 상기 예비 유기층에 선택적으로 광을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 화학식 1의 화합물은 하기의 반응식 1에 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자의 제조 방법.[반응식 1]R1 + (R2'-X)n ------R1-(R2)n + n(HX)여기서, R1은 디아민 유도체, 아릴렌 디아민계 유도체, 카바졸 유도체, 스피 로-아릴렌 디아민 유도체 및 스타버스트형 아민계 유도체로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.R2 및 R2'는 옥세탄기를 갖는 C1 내지 C10의 탄소화합물이다.X는 Cl, Br 및 F로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.N는 1 내지 8의 정수이다.
- 제 7 항에 있어서,상기 유기발광층은 습식공정에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 유기발광층은 증착공정에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드 소자의 제조 방법.
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