KR20100068123A

KR20100068123A - 백색 유기전계발광소자 2

Info

Publication number: KR20100068123A
Application number: KR1020080126849A
Authority: KR
Inventors: 이준엽; 육경수
Original assignee: 단국대학교 산학협력단
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-06-22

Abstract

본 발명은 백색 유기전계발광소자에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 제1 전극; 제2 전극; 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 적색 발광영역과 청색 발광영역, 또는 적록색 발광영역과 청색 발광영역으로 이루어진 제1 발광층, 그리고 청색 발광층으로 이루어진 제2 발광층으로 이루어진 것인 백색 유기전계발광소자, 그리고 이의 제조 방법에 대한 것이다.

백색 유기전계발광소자

Description

백색 유기전계발광소자 2{White Organic Light-Emitting Device 2}

백색 유기전계발광소자는 디스플레이 적용뿐만 아니라 최근에는 조명용으로도 활발히 개발되고 있다.

미합중국 특허 제7273663호는, 직렬 백색 OLED가 음극, 양극, 및 상기 음극과 양극 사이에 배치된 복수의 유기 EL(electroluminescence) 소자를 포함하고, 각 유기 EL 소자는 적어도 하나의 발광층을 포함하며, 각 유기 EL 소자는 백색 광을 내고, 상기 장치가 또한 서로 인접한 유기 EL 소자 사이에 배치된 중간 커넥터를 포함하면서, 상기 중간 커넥터는 적어도 두 개의 서로 다른 층을 포함하고, 상기 중간 커넥터는 외부 전원에 직접적으로 연결되어 있지 않는 것임을 특징으로 하는 복수의 백색 EL 소자를 포함하는 백색 OLED를 개시하고 있다.

미합중국 특허 제7332860호는, 음극 및 양극; 상기 음극과 양극 사이에 전류가 흐를 때, 각각 서로 다른 방출 스펙트럼(emission spectrum)을 제공하고, 그 스펙트럼이 백색광을 만들도록 결합하는 것임을 특징으로 하는, 상기 음극과 양극 사이에 배치된 적어도 4개의 발광층; 그리고 상기 4개의 발광층이, i) 각각의 발광층이 적어도 하나의 다른 발광층과 접촉해 있고, ii)청색 발광층이 녹색 발광층과 접촉해 있으며, iii) 적색 발광층은 다른 하나의 발광층에만 접촉해 있는 구조로 배열된, 적색발광층, 황색 발광층, 청색 발광층 및 녹색 발광층을 포함하는 것임을 특징으로 하는, 백색 발광 OLED 장치를 개시하고 있다.

카노 등은 다층 발광층 사이의 전하 생성층으로 Mo0₃를 적용하여 백색 발광을 구현하는 것에 관하여 개시하고 있다[H. Kanno et al. Advanced materials, 18, 339, 2006].

대한민국 특허 제10-0752620호는 백색 유기전계발광소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 백색 유기전계발광소자는 기판 상에 형성되는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 형성되는 제1 청색 발광층; 상기 제1 청색 발광층 상에 형성되는 적색 발광층; 상기 적색 발광층 상에 형성되는 제2 청색 발광층; 및 상기 제2 청색 발광층 상에 형성되는 제2 전극을 포함하는 백색 유기전계발광소자를 개시하고 있다.

이상과 같이 백색 유기전계발광소자를 구현하는 방법은 한 층의 발광층에 여러개의 도펀트를 도핑하여 사용하거나, 여러 개의 발광층을 적층하여 사용하는 방법이 알려져 있다.

그러나 이상과 같은 노력에도 불구하고, 이들 선행 기술들은 단층 구조의 백색 유기 전계 발광소자의 경우, RGB 도핑 물질을 한 층에 도핑하여 사용해야 하므로 공정이 매우 복잡하여 구현하기 어려운 단점이 있고, 다층 구조의 백색 유기전계발광소자는 다층막을 형성해야 하므로 공정이 여러 단계로 이루어지며 구동 전압 변화에 따라 색특성이 급격하게 변하는 단점이 있다. 또한 고휘도에서의 효율 감소가 급격하게 나타나는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 기본적인 목적은 제1 전극; 제2 전극; 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 적색 발광영역과 청색 발광영역, 또는 적록색 발광영역과 청색 발광영역으로 이루어진 제1 발광층, 그리고 청색 발광층으로 이루어진 제2 발광층으로 이루어진 것인 백색 유기전계발광소자를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 i) 기판 위에 제1 전극을 형성하는 단계; ii) 상기 제1 전극 위에 정공주입층을 형성하는 단계; iii) 상기 정공주입층 위에 정공수송층을 형성하는 단계; iv) 상기 정공수송층 위에 적색 발광영역 또는 적록색 발광영역을 소정 부분 패터닝하는 단계; v) 상기 패터닝된 적색발광영역 또는 적록색 발광영역, 그리고 상기 정공수송층 위에 청색 발광물질을 도포함으로써, 적색 발광영역과 청색 발광영역 또는 적록색 발광영역과 청색 발광영역으로 이루어진 제1 발광층과 상기 제1 발광층 위에 청색 발광층으로 형성된 제2 발광층 이루어진 발광층을 형성하는 단계; 그리고 vi) 상기 청색 발광층 위에 전자수송층을 형성하는 단계; 그리고 vii) 상기 전자수송층 위에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는, 백색 유기전계발광소자 제조 방법을 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 기본적인 목적은 제1 전극; 제2 전극; 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 적색 발광 영역과 청색 발광영역, 또는 적록색 발광영역과 청색 발광영역으로 이루어진 제1 발광층, 그리고 청색 발광층으로 이루어진 제2 발광층으로 이루어진 것인 백색 유기전계발광소자를 제공함으로써 달성될 수 있다.

상기 제1 전극 및 제2 전극은 양극(anode)과 음극(cathode)을 나타낸다. 양극 재료로서 ITO(indium tin oxide) 등의 투명 전극 또는 반사 전극이 사용될 수 있고, 음극 재료로서는 Al, Ca, Mg 등이 사용될 수 있다.

상기 백색 유기전계발광소자는 상기 제1 전극과 상기 발광층 또는 상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 형성되는 적어도 하나의 공통층을 포함할 수 있다. 상기 공통층이 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층 또는 전자수송층으로부터 선택된다.

상기 발광층은 마스크를 이용하여 형성되고, 일정한 간격으로 패턴이 형성되며, 하나의 픽셀 내에 청색 발광 영역과 적록색 또는 적색 발광 영역이 면적으로 분할된다. 상기 적색 발광영역과 청색 발광영역 또는 적록색 발광영역과 청색발광영역의 면적 비율은 필요에 따라 조절할 수 있다. 상기 각각의 발광 영역은 하나의 독립된 단색 소자의 특성을 나타내기 때문에 일반 독립 증착으로 제작된 소자와 유사한 특성을 갖게 된다.

상기 백색 유기전계발광소자는 외곽에 확산판을 추가로 포함할 수 있다.

전술한 본 발명의 또 다른 목적은 i) 기판 위에 제1 전극을 형성하는 단계; ii) 상기 제1 전극 위에 정공주입층을 형성하는 단계; iii) 상기 정공주입층 위에 정공수송층을 형성하는 단계; iv) 상기 정공수송층 위에 적색 발광영역 또는 적록 색 발광영역을 소정 부분 패터닝하는 단계; v) 상기 패터닝된 적색발광영역 또는 적록색 발광영역, 그리고 상기 정공수송층 위에 청색 발광물질을 도포함으로써, 적색 발광영역과 청색 발광영역 또는 적록색 발광영역과 청색 발광영역으로 이루어진 제1 발광층과 상기 제1 발광층 위에 청색 발광층으로 형성된 제2 발광층 이루어진 발광층을 형성하는 단계; 그리고 vi) 상기 청색 발광층 위에 전자수송층을 형성하는 단계; 그리고 vii) 상기 전자수송층 위에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는, 백색 유기전계발광소자 제조 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

상기 적색 발광영역과 청색 발광영역 또는 적록색 발광영역과 청색발광영역의 면적 비율은 필요에 따라 조절할 수 있다.

본 발명의 백색 유기전계발광소자 제조 방법은 외곽에 확산판을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 iv)단계는 미세 마스크를 사용하거나 레이저 전사 방법을 사용하여 면적을 분할할 수 있다.

상기 미세 마스크의 오픈영역의 폭은 픽셀의 크기보다는 반드시 작아야 하며, 본 발명에서는 일반적으로 픽셀의 크기보다 폭이 1/10 이하인 피치를 가진 마스크를 사용하게 되며, 일반 마스크와는 달리 정밀하게 정열할 필요는 없다.

상기의 방법으로 형성된 픽셀은 한 픽셀 내에 적록색 또는 적색 발광 영역과 청색 발광 영역이 교대로 반복되는 구조로 이루어지게 되며, 교대로 반복된 구조가 한 픽셀 내에 10개 이상 반복되는 구조가 되어 상기 픽셀은 외부에서 볼 경우 세 가지 색이 혼합된 백색을 나타내게 된다. 백색 칼라 특성의 조절은 적록색 또는 적 색 영역과 청색 영역의 면적을 조절하여 조정할 수 있다.

본 발명은 발광층을 면적으로 분할하여, 청색 발광 영역이 적록색 또는 적색 발광 영역 위에서 전자수송층으로서 역할을 하여 적록색 또는 적색의 발광에 영향을 주지 않고, 한 픽셀 내에서 상기 두 영역이 서로 독립적으로 작용함으로써, 적록색(또는 적색) 및 청색 소자의 특성을 희생하지 않고 각 소자의 특성을 최대화할 수 있다.

따라서, 기존의 단층 백색 유기전계발광소자가 갖는 문제점인 복잡한 공정을 단순하게 하고, 기존의 다층 백색 유기전계발광소자가 갖는 문제점을 개선하여, 전압에 따른 휘도의 안정성을 확보와 구동시간에 따른 휘도의 안정성 및 고효율을 확보할 수 있다.

이하, 다음의 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 다음의 도면에 대한 설명은 본 발명의 구체적인 실시 태양을 특정하여 설명하고자 하는 것일 뿐이며, 본 발명의 권리 범위를 이들에 기재된 내용으로 한정하거나 제한해석하고자 의도하는 것은 아니다.

실시예 1.

본 발명에서 구현하고자 하는 백색 유기전계발광소자로서 적색과 청색의 두 색으로 구현되는 백색 유기전계발광소자를 구현하였다. 적색 발광 영역의 소자 구 조는 ITO/NPD(60 nm)/TCTA(30 nm)/TPBI:Ir(pq)₂acac(30 nm, 10 %)/MADN:DSAPh(20 nm)/Alq₃(20 nm)/LiF/Al이었으며, 청색 발광 영역의 소자 구조는 ITO/NPD(60 nm)/TCTA(30 nm)/MADN:DSAPh(20 nm)/Alq₃(20 nm)/LiF/Al이었다. 적색 영역과 청색 영역의 면적비는 1:3 이었다.

전체 픽셀 크기는 2 mm X 2 mm이었고, 적색 영역의 폭은 40 μm, 청색 영역의 폭은 120 μm이었다.

본 발명의 소자구조는 효율 8.4 % 를 나타내었으며, 색좌표가 휘도에 관계없이 변하지 않는 우수한 특성을 보였다(도 3).

비교예 1.

비교예로서 일반적으로 알려져 있는 표준 소자 구조인 ITO/NPD(60 nm)/TCTA(30 nm)/MADN:DSAPh(20 nm)/CBP:Ir(pq)₂acac(10 nm, 10 %)/BCP(5 nm)/Alq₃(20 nm)/LiF/Al을 제작한 결과 효율 4.5 % 및 색특성 변화가 크게 나타났다(도 3).

도 1은 본 발명의 백색 유기전계발광소자에 대한 하나의 실시태양을 나타낸다.

도 2는 도 1의 백색 유기전계발광소자의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 백색 유기전계발광소자의 전압에 따른 스펙트럼 변화 그래프이다.

Claims

제1 전극;

제2 전극; 그리고

상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 형성되는 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 적색 발광영역과 청색 발광영역, 또는 적록색 발광영역과 청색 발광영역으로 이루어진 제1 발광층, 그리고 청색 발광층으로 이루어진 제2 발광층으로 이루어진 것인 백색 유기전계발광소자.
제1항에 있어서, 상기 백색 유기전계발광소자가 상기 제1 전극과 상기 발광층 또는 상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 형성되는 적어도 하나의 공통층을 포함하는 것임을 특징으로 하는, 백색 유기전계발광소자.
제2항에 있어서, 상기 공통층이 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층 및 전자수송층으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것임을 특징으로 하는, 백색 유기전계발광소자.
제1항에 있어서, 상기 백색 유기전계발광소자가 확산판을 추가로 포함하는 것임을 특징으로 하는, 백색 유기전계발광소자.
i) 기판 위에 제1 전극을 형성하는 단계;

ii) 상기 제1 전극 위에 정공주입층을 형성하는 단계;

iii) 상기 정공주입층 위에 정공수송층을 형성하는 단계;

iv) 상기 정공수송층 위에 적색 발광영역 또는 적록색 발광영역을 소정 부분 패터닝하는 단계;

v) 상기 패터닝된 적색발광영역 또는 적록색 발광영역, 그리고 상기 정공수송층 위에 청색 발광물질을 도포함으로써, 적색 발광영역과 청색 발광영역 또는 적록색 발광영역과 청색 발광영역으로 이루어진 제1 발광층과 상기 제1 발광층 위에 청색 발광층으로 형성된 제2 발광층 이루어진 발광층을 형성하는 단계; 그리고

vi) 상기 청색 발광층 위에 전자수송층을 형성하는 단계; 그리고

vii) 상기 전자수송층 위에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는, 백색 유기전계발광소자 제조 방법.
제5항에 있어서, 확산판을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것임을 특징으로 하는, 백색 유기전계발광소자 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 iv)단계가 미세 마스크를 사용하여 패터닝하는 것임을 특징으로 하는 백색 유기전계발광소자 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 iv)단계가 레이저 전사 방법을 사용하여 패터닝하는 것임을 특징으로 하는 백색 유기전계발광소자 제조 방법.