KR20110065062A - 하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자 및 이의 제조 방법 - Google Patents

하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20110065062A
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추혜용
이종희
조두희
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한준한
신진욱
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 두 개의 발광 유닛이 적층된 적층형 유기 전기 발광 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자의 제조 방법은, 용액 공정에 의하여 양극 상에 버퍼층 및 제 1 발광층을 순차적으로 형성하는 단계; 진공 증착 공정에 의하여 상기 제 1 발광층 상에 연결층, 정공층, 제 2 발광층 및 제 2 전자층을 순차적으로 형성하는 단계; 및 상기 제 2 전자층 상에 음극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 용액 공정에 의하여 형성된 하부 발광 유닛 상에 진공 증착 공정에 의하여 상부 발광 유닛을 형성함으로써 공정을 단순화 할 수 있는 이점이 있다.
적층형 유기 전기 발광 소자, 용액 공정

Description

하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자 및 이의 제조 방법{Hybrid tandem organic light emitting diode and mothod for fabricating the same}
본 발명은 유기 전기 발광 소자에 관한 것으로, 특히 두 개 이상의 발광 유닛이 적층된 적층형 유기 전기 발광 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식 경제부의 정보통신연구개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호 : 2009-F-016-01, 과제명 : 환경/감성형 OLED 면조명 기술].
최근 디스플레이 및 조명 장치는 경량화, 박막화, 고효율화 및 친환경성 등을 요구하고 있으며, 이러한 요구에 부응하기 위하여 유기 전기 발광 다이오드(Organic light emitting diode; OLED)를 이용한 연구가 이루어지고 있다.
유기 발광 다이오드 소자는, 유닛의 구성 방법에 따라, 하나의 OLED 유닛으로 구성된 단일형과 두 개 이상의 OLED 유닛이 직렬로 적층된 적층형(탠덤형)으로 구분할 수 있다.
이 가운데, 적층형 OLED는 단일형 OLED에 비하여 높은 안정성과 긴 수명을 갖는 장점이 있어 고휘도 및 긴 수명을 요구하는 응용에 사용될 수 있다.
도 1은 종래 이용되는 적층형 유기 전기 발광 소자의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 이용되는 적층형 유기 전기 발광 소자는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성된 다수의 EL 유닛과 전하를 생성할 수 있는 인터 커넥터층을 포함한다. 각각의 EL 유닛은 정공층, 발광층 및 전자층으로 이루어진다.
이러한 적층형 유기 전기 발광 소자는 단일형 유기 전기 발광 소자에 비하여 동일한 전류에서 높은 휘도를 얻을 수 있고, 따라서 소자의 수명이 향상될 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기와 같은 종래 이용되는 적층형 유기 전기 발광 소자는 진공 증착 방법을 이용하여 형성되는데, 양산 공정에 있어서 각 층에 해당하는 많은 수의 진공 챔버를 구축해야 하는 단점이 있다.
따라서, 적층형 유기 전기 발광 소자를 간단한 공정으로 제작할 수 있는 방법이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 간단한 공정으로 용이하게 구현할 수 있으면서도 특성이 우수한 적층형 유기 전기 발광 소자 및 이의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
그 외의 본 발명에서 제공하고자 하는 목적은 하기의 설명 및 본 발명의 실시 예들에 의하여 파악될 수 있다.
이를 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자는, 양극; 상기 양극 상에 형성되며, 용액 공정에 의하여 형성된 제 1 발광층을 포함하는 제 1 발광 유닛; 상기 제 1 발광 유닛 상에 형성되며 전자와 정공을 발생시키는 연결층; 상기 연결층 상에 형성되며, 진공 증착 공정에 의하여 형성된 제 2 발광층을 포함하는 제 2 발광 유닛; 및 상기 제 2 발광 유닛 상에 형성된 음극을 포함한다.
상기 제 1 발광 유닛은, 정공의 주입을 위하여 상기 양극 상에 형성된 버퍼층을 포함한다. 이 때, 전자의 수송을 위하여 상기 제 1 발광층 상에 형성된 제 1 전자층을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 버퍼층으로의 전자 주입을 막기 위하여 상기 버퍼층과 상기 제 1 발광층 사이에 형성된 중간층을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 버퍼층 및 상기 중간층은 용액 공정에 의하여 형성된다.
상기 제 2 발광 유닛은, 전자의 수송 또는 주입을 위하여 상기 연결층 상에 형성된 정공층; 상기 정공층 상에 형성된 상기 제 2 발광층; 및 전자의 수송을 위하여 상기 제 2 발광층 상에 형성된 제 2 전자층을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 정공층 및 상기 제 2 전자층은 진공 증착 공정에 의하여 형성된다.
상기 연결층은 진공 증착 공정에 의하여 형성된다.
상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 발광층은 청색, 적색, 녹색 및 백색 영역 중 어느 하나의 동일한 색상 영역의 광을 발광할 수 있다.
상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 발광층 중 어느 하나의 발광층은 청색, 녹색 및 청색 영역 중 어느 하나의 색상 영역의 광을 발광하고 나머지 하나의 발광층은 나머지 두 개의 색상 영역의 광을 발광할 수 있다.
상기 제 1 발광층은 적색, 녹색 및 청색 영역 중 어느 하나의 색상 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어진 단층 구조이고, 상기 제 2 발광층은 나머지 두 개의 색상 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어진 단층 또는 적층 구조일 수 있다.
상기 제 1 발광층은 적색, 녹색 및 청색 영역 중 어느 두 개의 색상 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어진 단층 구조이고, 상기 제 2 발광층은 나머지 하나의 색상 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어진 단층 또는 적층 구조일 수 있다.
상기 제 1 발광층은 백색 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어진 단층 구조이고, 상기 제 2 발광층은 백색 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어진 단층 또는 적층 구조일 수 있다.
상기 제 1 발광층은, 폴리페닐렌비닐렌(poly(phenylenevinylene); PPV)계, 폴리플루오렌(poly(fluorene); PF)계, 폴리파라페닐렌(poly(p-phenylene); PPP)계 및 폴리알킬티오펜(poly(alkylthiophene); PT)계 등의 고분자 물질 중 어느 하나로 이루어지거나 상기 고분자 물질 중 2 이상의 공중합체로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 발광층은, DPVBi, MADN, Alq3, CBP, mCP, TcTa, TAPC, NPB, BCzVBi, C545T, Irppy3, DCJTB 및 Irpiq 등의 저분자 물질 중 적어도 어느 하나의 물질, 상기 저분자 물질 중 어느 둘 이상의 혼합 물질 또는 상기 저분자 물질중 적어도 어느 하나의 물질과 폴리페닐렌비닐렌(poly(phenylenevinylene); PPV)계, 폴리플루오렌(poly(fluorene); PF)계, 폴리파라페닐렌(poly(p-phenylene); PPP)계 및 폴리알킬티오펜(poly(alkylthiophene); PT)계 등의 고분자 물질 중 적어도 어느 하나의 물질의 혼합 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제 2 발광층은, DPVBi, MADN, CBP, mCP, BCzVBi, Alq3, BCzVBi, C545T, Irppy3, DJCTB 및 Irpiq 중 적어도 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자의 제조 방법은, 용액 공정에 의하여 양극 상에 버퍼층 및 제 1 발광층을 순차적으로 형성하는 단계; 진공 증착 공정에 의하여 상기 제 1 발광층 상에 연결층, 정공층, 제 2 발광층 및 제 2 전자층을 순차적으로 형성하는 단계; 및 상기 제 2 전자층 상에 음극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제 1 발광층의 형성 전에, 용액 공정에 의하여 상기 버퍼층 상에 중간층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 연결층의 형성 전에, 진공 증착 공정에 의하여 상기 제 1 발광층 상에 제 1 전자층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 용액 공정은, 스핀 코팅법, 슬릿 코팅법, 드랍 캐스팅법, 딥 캐스팅법, 잉크젯법, 프린팅법 및 임프린트법 중 어느 하나일 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 용액 공정에 의하여 형성된 하부 발광 유닛 상에 진공 증착 공정에 의하여 상부 발광 유닛을 형성함으로써 공정을 단순화 할 수 있는 이점이 있다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 그리고 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자 및 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
전술한 바와 같이, 진공 증착 방법을 이용한 종래 유기 전기 발광 소자는 구조가 복잡하고, 양산 공정에 있어서 각 층에 해당하는 많은 수의 진공 챔버를 구축해야하는 단점이 있다.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 용액 공정에 의하여 하부 발광 유닛을 형성하고, 하부 발광 유닛 상에 진공 증착 공정에 의하여 상부 발광 유닛을 형성함으로써 간단한 공정으로 제작 가능하며, 하나의 진공 챔버를 이용하여 제작할 수 있는 하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자의 개략적인 적층 구조를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자는, 양극(200) 상에 순차적으로 적층된 제 1 발광 유닛, 연결층(250), 제 2 발광 유닛 및 음극(290)을 포함한다. 제 1 발광 유닛은 버퍼층(210), 중간층(220), 제 1 발광층(230) 및 제 1 전자층(240)을 포함하고, 제 2 발광 유닛은 정공층(260), 제 2 발광층(270) 및 제 2 전자층(280)을 포함한다.
양극(200)은, 기판(미도시) 상에 형성되며, 구현하고자 하는 발광 형태에 따라 투명, 반투명 또는 불투명한 전극으로 구성할 수 있다.
예를 들어, 하부 방출형 소자를 구성하고자 하는 경우 양극(200)을 투명 또 는 반투명 전극으로 음극(290)을 불투명 전극으로 구성하고, 상부 방출형 소자를 구성하고자 하는 경우 양극(200)을 불투명 전극으로 음극(290)을 투명 또는 반투명 전극으로 구성하며, 양면 방출형 소자를 구성하고자 하는 경우 양극(200)과 음극(290)을 모두 투명 또는 반투명 전극으로 구성할 수 있다.
양극(200)을 투명 전극으로 구성하는 경우 산화 인듐 주석(Indium Tin Oxide; ITO), 산화 인듐 아연(Indium Zinc Oxide; IZO) 및 산화 인듐 아연 주석(Indium Tin Zinc Oxide; ITZO) 등의 물질을 이용할 수 있으며, 불투명한 전극, 즉 반사 전극으로 구성하는 경우 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt) 및 팔라듐(Pd) 등의 물질을 이용할 수 있다.
양극(200)을 형성함에 있어서는 스퍼터링법을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 기판 역시 구현하고자 하는 발광 형태에 따라 투명, 반투명 또는 불투명한 기판을 이용할 수 있다.
버퍼층(210)은, 용액 공정에 의하여 양극(200) 상에 형성되며, 폴리에틸렌디옥시티오펜;폴리스티렌술포네이트(Poly(Ethylene-DioxyThiophene)/PolyStyrene Sulfonate; PEDT;PSS) 등의 물질로 형성될 수 있다. 버퍼층(210)은 소자의 특성 향상을 위하여 양극(200) 상부의 거친 면을 덮어 평평한 층을 제공하며, 제 1 발광층(230)으로 정공 주입을 하는 역할을 한다.
용액 공정은, 스핀 코팅법(spin coating), 슬릿 코팅법(slit coating), 드랍 캐스팅법(drop casting), 딥 캐스팅법(dip casting), 잉크젯법(ink jet), 프린팅법(printing) 및 임프린트법(imprint) 등을 포함하며, 이하에서 설명되는 다른 층들이 용액 공정으로 형성된다고 하면, 상기와 같은 방법들 중 어느 하나에 의하여 형성될 수 있음을 의미하는 것이다.
중간층(220)은, 용액 공정에 의하여 버퍼층(210) 상에 형성되며, 전자가 버퍼층(210)으로 주입되는 것을 막는 역할을 한다. 버퍼층(210)은 폴리플로렌(polyfluorenes: PFs)계 물질 또는 폴리페닐렌(polyphenylenes; PPs)계 물질 등으로 형성될 수 있으며, 필요에 따라 생략할 수 있다.
제 1 발광층(230)은, 용액 공정에 의하여 중간층(220) 상에 형성되며, 원하는 발광 색상에 따라 치환기가 조정된 폴리페닐렌비닐렌(Poly(PhenyleneVinylene), 이하, PPV라 함)계, 폴리플루오렌(Poly(Fluorene), 이하, PF라 함)계, 폴리파라페닐렌(Poly(P-Phenylene), 이하, PPP라 함)계 및 폴리알킬티오펜(Poly(alkylThiophene), 이하, PT라 함)계의 고분자 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1 종의 고분자 물질 또는 상기 고분자 물질 중 2 종 이상의 공중합체로 형성될 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 호스트 물질에 원하는 발광 색상을 나타내도록 도펀트를 주입함으로써 형성될 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 용해도가 높은 저분자 물질, 상기 저분자 물질의 혼합 물질 또는 상기 저분자 물질과 고분자 물질의 혼합 물질로 형성할 수 있다. 상기 용해도가 높은 저분자 물질로는 DPVBi, MADN, Alq3, CBP, mCP, TcTa, TAPC, NPB, BCzVBi, C545T, Irppy3, DCJTB 및 Irpiq 등의 물질을 이용할 수 있으며, 상기 용해도가 높은 고분자 물질로는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 물질을 이용할 수 있다.
상기와 같이 용액 공정에 의하여 제조되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제 1 발광 유닛의 형성 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, ITO 유리 기판 위에 버퍼층을 형성하기 위하여 PEDT:PSS 용액을 스핀코팅법으로 약 30-50 nm 두께로 코팅한다. 이후, 코팅된 박막을 약 120℃에서 약 5분간 열처리한다. 이후, 중간층을 형성하기 위하여 플루오렌과 트리페닐아민이 교대 중합된 폴리플루오렌 고분자를 클로로벤젠 용매에 녹인 용액을 스핀코팅법으로 30~50 nm 두께로 코팅하고, 약 120℃에서 약 10분간 열처리한다. 제 1 발광층으로는 폴리플루오렌계 또는 폴리페닐렌비닐렌계 고분자를 클로로벤젠 용매에 녹인 용액을 이용하여 스핀코팅법으로 50-100 nm 두께로 코팅하고, 약 120℃ 진공오븐에서 약 30분간 열처리와 건조를 시킨다.
다시 도 2를 참조하여 설명하면, 제 1 전자층(240)은, 진공 증착 공정에 의하여 제 1 발광층(230) 상에 형성되며 필요에 따라 생략될 수 있다. 제 1 전자 층(240)은 전자 수송을 용이하게 하는 층으로 TAZ, PBD, spiro-PBD, Alq3, BAlq 및 SAlq 등을 이용하여 형성될 수 있다.
연결층(250)은, 진공 증착 공정에 의하여 제 1 전자층(240) 상에 형성된다. 연결층(250)은 전자와 정공이 발생하는 층으로, 연결층(250)에서 발생된 전자는 제 1 전자층(240)으로 향하고, 연결층(250)에서 발생된 정공은 정공층(260)으로 향한다. 연결층(250)은 p-type 물질과 n-type 물질을 섞어서 형성할 수 있다. p-type 물질로는 NPB:F4TCNQ 및 HATCN/NPB 등을 이용할 수 있으며, n-type 물질로는 Bphen:Cs, Bphen:Li, BmPyPb:Cs, BmPyPb:Li, TmPyPb:Cs 및 TmPyPb:Li 등을 이용할 수 있다.
정공층(260)은, 진공 증착 공정에 의하여 연결층(250) 상에 형성된다.
정공층(260)은 정공 수송층과 정공 주입층의 적층 구조일 수 있고, 정공 수송층이나 정공 주입층의 단층 구조일 수 있다.
정공 수송층은 발광층으로의 정공 수송을 용이하게 하는 층으로 a-NPB, TPD, s-TAD, MTADATA 및 TcTa 등의 저분자 재료를 이용하여 형성될 수 있다.
한편, 정공 주입층은 발광층으로의 정공 주입을 용이하게 하는 층으로 CuPc, TNATA, TCTA, TDAPB 및 TDATA 등의 저분자 재료를 이용하여 형성될 수 있다.
제 2 발광층(270)은, 진공 증착 공정에 의하여 정공층(260) 상에 형성되며, DPVBi, MADN, CBP, mCP, BCzVBi, Alq3, BCzVBi, C545T, Irppy3, DJCTB 및 Irpiq 등의 물질을 이용하여 형성될수 있다.
제 2 전자층(280)은, 진공 증착 공정에 의하여 제 2 발광층(270) 상에 형성된다. 제 2 전자층(280)은 전자 수송을 용이하게 하는 층으로 TAZ, PBD, spiro-PBD, Alq3, BAlq 및 SAlq 등의 물질을 이용하여 형성될 수 있다.
음극(290)은, 진공 증착 공정에 의하여 제 2 전자층(280) 상에 형성되며, 양극(200)과 마찬가지로 구현하고자 하는 발광 형태에 따라 투명, 반투명 또는 불투명한 전극으로 구성할 수 있다. 음극(290)을 투명 전극으로 구성하는 경우 얇은 금속 박막, 산화 인듐 주석(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 산화 인듐 아연(Indium Zinc Oxide; IZO) 등의 물질을 이용할 수 있으며, 불투명한 전극, 즉 반사 전극으로 구성하는 경우 은(Ag), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca) 및 마그네슘(Mg) 등의 물질을 이용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 청, 녹, 적 단색 발광을 위한 하이브리드 적층형 유기 발광 소자의 적층 구조를 보여주는 도면이다.
도 3의 (a)는 청색 영역의 발광을 위한 유기 발광 소자의 적층 구조로서, 제 1 발광층(230)은 청색 영역의 발광을 하는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계의 고분자 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1 종의 고분자 물질 또는 상기 고분자 물질 중 2 종 이상의 공중합체로 이루어질 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 호스트 물질에 청색 영역의 발광을 위한 BCzVBi 등의 도펀트를 주입함으로써 형성될 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 용해도가 높은 저분자 물질, 상기 저분자 물질의 혼합 물질 또는 상기 저분자 물질과 고분자 물질의 혼합 물질로 이루어질 수 있다.상기 용해도가 높은 저분자 물질로는 청색 영역의 발광을 하는 DPVBi, MADN 및 BCzVBi 등을 이용할 수 있으며, 상기 용해도가 높은 고분자 물질로는 청색 영역의 발광을 하는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 물질을 이용할 수 있다.
한편, 제 2 발광층(270)은 청색 영역의 발광을 하는 DPVBi, MADN 및 BCzVBi 등의 물질을 이용하여 형성될 수 있다.
도 3의 (b)는 녹색 영역의 발광을 위한 유기 발광 소자의 적층 구조로서, 제 1 발광층(230)은 녹색 영역의 발광을 하는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계의 고분자 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1 종의 고분자 물질 또는 상기 고분자 물질 중 2 종 이상의 공중합체로 이루어질 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 호스트 물질에 녹색 영역의 발광을 위한 C545T, Irppy3 등의 도펀트를 주입함으로써 형성될 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 용해도가 높은 저분자 물질, 상기 저분자 물질의 혼합 물질 또는 상기 저분자 물질과 고분자 물질의 혼합 물질로 이루어질 수 있다.상기 용해도가 높은 저분자 물질로는 녹색 영역의 발광을 하는 Alq3, CBP, mCP, C545T 및 Irppy3 등을 이용할 수 있으며, 상기 용해도가 높은 고분자 물질로는 녹색 영역의 발광을 하는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 물질을 이용할 수 있다.
한편, 제 2 발광층(270)은 녹색 영역의 발광을 하는 Alq3, CBP, mCP, C545T 및 Irppy3 등의 물질을 이용하여 형성될 수 있다.
도 3의 (c)는 적색 영역의 발광을 위한 유기 발광 소자의 적층 구조로서, 제 1 발광층(230)은 적색 영역의 발광을 하는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계의 고분자 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1 종의 고분자 물질 또는 상기 고분자 물질 중 2 종 이상의 공중합체로 이루어질 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 호스트 물질에 적색 영역의 발광을 위한 DCJTB 및 Irpiq 등의 도펀트를 주입함으로써 형성될 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 용해도가 높은 저분자 물질, 상기 저분자 물질의 혼합 물질 또는 상기 저분자 물질과 고분자 물질의 혼합 물질로 이루어질 수 있다. 상기 용해도가 높은 저분자 물질로는 적색 영역의 발광을 하는 Alq3, CBP, mCP, BAlq, DCJTB 및 Irpiq 등을 이용할 수 있으며, 상기 용해도가 높은 고분자 물질로는 적색 영역의 발광을 하는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 물질을 이용 할 수 있다.
한편, 제 2 발광층(270)은 적색 영역의 발광을 하는 Alq3, CBP, mCP, BAlq, DCJTB 및 Irpiq 등의 물질을 이용하여 형성될 수 있다.
도 3을 참조하여 설명한 상기와 같은 본 발명의 일 실시 예에 의하면 진공 증착 공정을 최소화하는 간단한 공정으로 유기 전기 발광 소자를 제조할 수 있는 이점이 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 도 3을 참조하여 설명하는 실시 예에서, 제 1 발광층(230)은 용액 공정에 의하여 형성되며, 제 2 발광층(270)은 진공 증착 공정에 의하여 형성된다. 또한, 제 1 발광층(230)과 제 2 발광층(270) 이외의 층들은 도 2를 참조하여 설명한 물질 및 방법으로 형성된다. 이는 이하에서 도 4 및 도 5를 참조하여 설명할 실시 예에서도 마찬가지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 백색 영역의 발광을 위한 하이브리드 적층형 유기 발광 소자의 적층 구조를 보여주는 도면이다.
도 4의 (a)는 제 1 발광층(230)을 청색 영역의 광을 발광하도록 구성하고, 제 2 발광층(270)을 적색 및 녹색 영역의 광을 발광하도록 구성한 것을 보여주는 예이다.
여기서, 제 1 발광층(230)은 청색 영역의 발광을 하는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계의 고분자 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1 종의 고분자 물질 또는 상기 고분자 물질 중 2 종 이상의 공중합체로 이루어질 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 호스트 물질에 청색 영역의 발광을 위한 BCzVBi 등의 도펀트를 주입함으로써 형성될 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 용해도가 높은 저분자 물질, 상기 저분자 물질의 혼합 물질 또는 상기 저분자 물질과 고분자 물질의 혼합 물질로 이루어질 수 있다.상기 용해도가 높은 저분자 물질로는 청색 영역의 발광을 하는 DPVBi, MADN 및 BCzVBi 등의 물질을 이용할 수 있으며, 상기 용해도가 높은 고분자 물질로는 청색 영역의 발광을 하는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 물질을 이용할 수 있다.
한편, 제 2 발광층(270)은 녹색 영역의 광을 발광하는 물질과 적색 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어지며, 녹색 및 적색 영역의 광을 발광하는 단층 구조로 이루어질 수 있으며, 녹색 영역의 광을 발광하는 층과 적색 영역의 광을 발광하는 층의 적층 구조로 이루어질 수 있다. 이 때, 녹색 영역의 광을 발광하는 물질로는 Alq3, CBP, mCP, C545T 및 Irppy3 등을 이용할 수 있으며, 적색 영역의 광을 발광하는 물질로는 Alq3, CBP, mCP, BAlq, DCJTB 및 Irpiq 등을 이용할 수 있다.
도 4의 (b)는 제 1 발광층(230)을 녹색 영역의 광을 발광하도록 구성하고, 제 2 발광층(270)을 적색 및 청색 영역의 광을 발광하도록 구성한 것을 보여주는 예이다.
여기서, 제 1 발광층(230)은 녹색 영역의 광을 발광하는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계의 고분자 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1 종의 고분자 물질 또는 상기 고분자 물질 중 2 종 이상의 공중합체로 이루어질 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 호스트 물질에 녹색 영역의 발광을 위한 C545T 및 Irppy3 등의 도펀트를 주입함으로써 형성될 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 용해도가 높은 저분자 물질, 상기 저분자 물질의 혼합 물질 또는 상기 저분자 물질과 고분자 물질의 혼합 물질로 이루어질 수 있다. 상기 용해도가 높은 저분자 물질로는 녹색 영역의 발광을 하는 Alq3, CBP, mCP, C545T 및 Irppy3 등을 이용할 수 있으며, 상기 용해도가 높은 고분자 물질로는 녹색 영역의 발광을 하는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 물질 이용할 수 있다.
한편, 제 2 발광층(270)은 적색 영역의 광을 발광하는 물질과 청색 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어지며, 적색 및 청색 영역의 광을 발광하는 단층 구조로 이루어질 수 있으며, 적색 영역의 광을 발광하는 층과 청색 영역의 광을 발광하는 층의 적층 구조로 이루어질 수 있다. 이 때, 적색 영역의 광을 발광하는 물질로는 Alq3, CBP, mCP, BAlq, DCJTB 및 Irpiq 등을 이용할 수 있으며, 청색 영역의 광을 발광하는 물질로는 DPVBi, MADN 및 BCzVBi 등을 이용할 수 있다.
도 4의 (c)는 제 1 발광층(230)을 적색 영역의 광을 발광하도록 구성하고, 제 2 발광층(270)을 녹색 및 청색 영역의 광을 발광하도록 구성한 것을 보여주는 예이다.
여기서, 제 1 발광층(230)은 적색 영역의 발광을 하는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 의 고분자 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1 종의 고분자 물질 또는 상기 고분자 물질 중 2 종 이상의 공중합체로 이루어질 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 호스트 물질에 적색 영역의 발광을 위한 DCJTB 및 Irpiq 등의 도펀트를 주입함으로써 형성될 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 용해도가 높은 저분자 물질, 상기 저분자 물질의 혼합 물질 또는 상기 저분자 물질과 고분자 물질의 혼합 물질로 이루어질 수 있다. 상기 용해도가 높은 저분자 물질로는 적색 영역의 발광을 하는 Alq3, CBP, mCP, BAlq, DCJTB 및 Irpiq 등을 이용할 수 있으며, 상기 용해도가 높은 고분자 물질로는 적색 영역의 발광을 하는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 물질을 이용할 수 있다.
한편, 제 2 발광층(270)은 녹색 영역의 광을 발광하는 물질과 청색 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어지며, 녹색 및 청색 영역의 광을 발광하는 단층 구조로 이루어질 수 있으며, 녹색 영역의 광을 발광하는 층과 청색 영역의 광을 발광하는 층의 적층 구조로 이루어질 수 있다. 이 때, 녹색 영역의 광을 발광하는 물질로는 Alq3, CBP, mCP, C545T 및 Irppy3 등을 이용할 수 있으며, 청색 영역의 광을 발광하는 물질로는 DPVBi, MADN 및 BCzVBi 등을 이용할 수 있다.
도 4를 참조하여 설명한 상기와 같은 본 발명의 일 실시 예에 의하면 진공 증착 공정을 최소화하는 간단한 공정으로, 청색, 녹색 및 적색 영역의 발광을 모두 나타내는 백색 발광이 가능한 유기 전기 발광 소자를 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 백색 영역의 발광을 위한 하이브리드 적층형 유기 발광 소자의 적층 구조를 보여주는 도면이다.
도 5의 (a)는 제 1 발광층(230)을 녹색 및 적색 영역의 광을 발광하도록 구성하고, 제 2 발광층(270)을 청색 영역의 광을 발광하도록 구성한 것을 보여주는 예이다.
여기서, 제 1 발광층(230)은 녹색 영역의 발광을 하는 물질과 적색 영역의 발광을 하는 물질을 혼합하여 형성할 수 있는데, 녹색 또는 적색 영역의 광을 발광하도록 치환기가 조정된 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계의 고분자 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1 종의 고분자 물질 또는 상기 고분자 물질 중 2 종 이상의 공중합체를 이용할 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 CBP, mCP, DPVBI, MADN 및 Alq3 등의 호스트 물질에 녹색 영역의 발광을 위한 C545T 및 Irppy3 등의 도펀트와 적색 영역의 발광을 위한 DCJTB 및 Irpiq 등의 도펀트를 주입함으로써 형성될 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 용해도가 높은 저분자 물질, 상기 저분자 물질의 혼합 물질 또는 상기 저분자 물질과 고분자 물질의 혼합 물질로 이루어질 수 있다. 상기 용해도가 높은 저분자 물질로는 녹색 영역의 발광을 위한 Alq3, CBP, mCP, C545T 및 Irppy3와 적색 영역의 발광을 위한 Alq3, CBP, mCP, BAlq, DCJTB 및 Irpiq 등을 이용할 수 있으며, 상기 용해도가 높은 고분자 물질로는 녹색 및 적색 영역의 발광을 하는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 물질을 이용할 수 있다.
한편, 제 2 발광층(270)은 청색 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어지며, 단층 또는 적층 구조로 이루어질 수 있다. 이 때, 청색 영역의 광을 발광하는 물질로는 DPVBI, MADN 및 BCzVBi 등을 이용할 수 있다.
제 2 발광층(270)을 적층 구조로 형성하는 경우 단층 구조로 형성하는 경우에 비하여, 동일 전류에서 높은 발광 휘도를 나타내는 이점이 있으며, 동일한 발광 휘도를 나타내기 위하여 낮은 전류가 요구되므로 소자의 수명이 향상되는 이점이 있다.
도 5의 (b)는 제 1 발광층(230)을 청색 및 적색 영역의 광을 발광하도록 구성하고, 제 2 발광층(270)을 녹색 영역의 광을 발광하도록 구성한 것으로 보여주는 예이다.
여기서, 제 1 발광층(230)은 청색 영역의 발광을 하는 물질과 적색 영역의 발광을 하는 물질을 혼합하여 형성할 수 있는데, 청색 또는 적색 영역의 광을 발광하도록 치환기가 조정된 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계의 고분자 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1 종의 고분자 물질 또는 상기 고분자 물질 중 2 종 이상의 공중합 체로 이루어질 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 호스트 물질에 청색 영역의 발광을 위한 BCzVBi 등의 도펀트와 적색 영역의 발광을 위한 C454T 및 Irpiq 등의 도펀트를 주입함으로써 형성될 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 용해도가 높은 저분자 물질, 상기 저분자 물질의 혼합 물질 또는 상기 저분자 물질과 고분자 물질의 혼합 물질로 이루어질 수 있다. 상기 용해도가 높은 저분자 물질로는 청색 영역의 발광을 위한 DPVBi, MADN 및 BCzVBi와 적색 영역의 발광을 위한 Alq3, CBP, mCP, BAlq, DCJTB 및 Irpiq 등의 물질을 이용할 수 있으며, 상기 용해도가 높은 고분자 물질로는 청색 및 적색 영역의 발광을 하는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 물질을 이용할 수 있다.
한편, 제 2 발광층(270)은 녹색 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어지며, 단층 또는 적층 구조로 이루어질 수 있다. 이 때, 녹색 영역의 광을 발광하는 물질로는 Alq3, CBP, mCP, C545T 및 Irppy3 등을 이용할 수 있다.
도 5의 (c)는 제 1 발광층(230)을 청색 및 녹색 영역의 광을 발광하도록 구성하고, 제 2 발광층(270)을 적색 영역의 광을 발광하도록 구성한 것으로 보여주는 예이다.
여기서, 제 1 발광층(230)은 청색 영역의 발광을 하는 물질과 녹색 영역의 발광을 하는 물질을 혼합하여 형성할 수 있는데, 청색 또는 녹색 영역의 광을 발광하도록 치환기가 조정된 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계의 고분자 물질로 이루어진 군 에서 선택되는 1 종의 고분자 물질 또는 상기 고분자 물질 중 2 종 이상의 공중합체로 이루어질 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 호스트 물질에 청색 영역의 발광을 위한 BCzVBi 등의 도펀트와 녹색 영역의 발광을 위한 C545T 및 Irppy3 등의 도펀트를 주입함으로써 형성될 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 용해도가 높은 저분자 물질, 상기 저분자 물질의 혼합 물질 또는 상기 저분자 물질과 고분자 물질의 혼합 물질로 이루어질 수 있다. 상기 용해도가 높은 저분자 물질로는 청색 영역의 발광을 위한 DPVBi, MADN 및 BCzVBi와 녹색 영역의 발광을 위한 Alq3, CBP, mCP, C545T 및 Irppy3 등의 물질을 이용할 수 있으며, 상기 용해도가 높은 고분자 물질로는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 물질 이용할 수 있다.
한편, 제 2 발광층(270)은 적색 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어지며, 단층 또는 적층 구조로 이루어질 수 있다. 적색 영역의 광을 발광하는 물질로는 Alq3, CBP, mCP, BAlq, DCJTB 및 Irpiq 등을 이용할 수 있다.
도 5의 (d)는 제 1 발광층(230) 및 제 2 발광층(270)을 백색 영역의 광을 발광하도록 구성한 것을 보여주는 예이다.
여기서, 제 1 발광층(230)은 백색 영역의 광을 발광하는 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계의 고분자 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1 종의 고분자 물질 또는 상기 고분자 물질 중 2 종 이상의 공중합체로 이루어질 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 호스트 물질에 백색 영역의 발광을 위한 BCzVBi, C545T, Irppy3, DCJTB 및 Irpiq 등의 도펀트를 주입함으로써 형성될 수 있다.
또한, 제 1 발광층(230)은 용해도가 높은 저분자 물질, 상기 저분자 물질의 혼합 물질 또는 상기 저분자 물질과 고분자 물질의 혼합 물질로 이루어질 수 있다. 상기 용해도가 높은 저분자 물질로는 백색 영역의 발광을 위한 DPVBI, MADN, mCP, CBP, BCzVBi, C545T, Irppy3, DCJTB 및 Irpiq 등을 이용할 수 있으며, 상기 용해도가 높은 고분자 물질로는 백색 영역의 발광을 위한 PPV계, PF계, PPP계 및 PT계 등의 고분자 물질을 이용할 수 있다.
한편, 제 2 발광층(270)은 백색 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어지며, 단층 또는 적층 구조로 이루어질 수 있다. 백색 영역의 광을 발광하는 물질로는 DPVBI, MADN, mCP, CBP, BCzVBi, C545T, Irppy3, DCJTB 및 Irpiq 등을 이용할 수 있다.
도 5를 참조하여 설명한 상기와 같은 본 발명의 일 실시 예에 의하면 진공 증착 공정을 최소화하는 간단한 공정으로, 청색, 녹색 및 적색 영역의 발광을 모두 나타내는 백색 발광이 가능한 유기 전기 발광 소자를 제공할 수 있는 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 종래 이용되는 적층형 유기 전기 발광 소자의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자의 개략적인 적층 구조를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 청, 녹, 적 단색 발광을 위한 하이브리드 적층형 유기 발광 소자의 적층 구조를 보여주는 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 백색 영역의 발광을 위한 하이브리드 적층형 유기 발광 소자의 적층 구조를 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 백색 영역의 발광을 위한 하이브리드 적층형 유기 발광 소자의 적층 구조를 보여주는 도면.

Claims (20)

  1. 양극;
    상기 양극 상에 형성되며, 용액 공정에 의하여 형성된 제 1 발광층을 포함하는 제 1 발광 유닛;
    상기 제 1 발광 유닛 상에 형성되며 전자와 정공을 발생시키는 연결층;
    상기 연결층 상에 형성되며, 진공 증착 공정에 의하여 형성된 제 2 발광층을 포함하는 제 2 발광 유닛; 및
    상기 제 2 발광 유닛 상에 형성된 음극
    을 포함하는 하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 발광 유닛은,
    정공의 주입을 위하여 상기 양극 상에 형성된 버퍼층
    을 포함하는 하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    전자의 수송을 위하여 상기 제 1 발광층 상에 형성된 제 1 전자층
    을 더 포함하는 하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 버퍼층으로의 전자 주입을 막기 위하여 상기 버퍼층과 상기 제 1 발광층 사이에 형성된 중간층
    을 더 포함하는 하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 버퍼층 및 상기 중간층은 용액 공정에 의하여 형성된
    하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 발광 유닛은,
    전자의 수송 또는 주입을 위하여 상기 연결층 상에 형성된 정공층;
    상기 정공층 상에 형성된 상기 제 2 발광층; 및
    전자의 수송을 위하여 상기 제 2 발광층 상에 형성된 제 2 전자층
    을 포함하는 하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 정공층 및 상기 제 2 전자층은 진공 증착 공정에 의하여 형성된
    하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결층은 진공 증착 공정에 의하여 형성된
    하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 발광층은 청색, 적색, 녹색 및 백색 영역 중 어느 하나의 동일한 색상 영역의 광을 발광하는
    하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 발광층 중 어느 하나의 발광층은 청색, 녹색 및 청색 영역 중 어느 하나의 색상 영역의 광을 발광하고 나머지 하나의 발광층은 나머지 두 개의 색상 영역의 광을 발광하는
    하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층은 적색, 녹색 및 청색 영역 중 어느 하나의 색상 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어진 단층 구조이고, 상기 제 2 발광층은 나머지 두 개의 색상 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어진 단층 또는 적층 구조인
    하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층은 적색, 녹색 및 청색 영역 중 어느 두 개의 색상 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어진 단층 구조이고, 상기 제 2 발광층은 나머지 하나의 색상 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어진 단층 또는 적층 구조인
    하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층은 백색 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어진 단층 구조이고, 상기 제 2 발광층은 백색 영역의 광을 발광하는 물질로 이루어진 단층 또는 적층 구조인
    하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 발광층은,
    폴리페닐렌비닐렌(poly(phenylenevinylene); PPV)계, 폴리플루오렌(poly(fluorene); PF)계, 폴리파라페닐렌(poly(p-phenylene); PPP)계 및 폴리알킬티오펜(poly(alkylthiophene); PT)계 등의 고분자 물질 중 어느 하나로 이루어지거나 상기 고분자 물질 중 2 이상의 공중합체로 이루어진
    하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 발광층은,
    DPVBi, MADN, Alq3, CBP, mCP, TcTa, TAPC, NPB, BCzVBi, C545T, Irppy3, DCJTB 및 Irpiq 등의 저분자 물질 중 적어도 어느 하나의 물질, 상기 저분자 물질 중 어느 둘 이상의 혼합 물질 또는 상기 저분자 물질중 적어도 어느 하나의 물질과 폴리페닐렌비닐렌(poly(phenylenevinylene); PPV)계, 폴리플루오렌(poly(fluorene); PF)계, 폴리파라페닐렌(poly(p-phenylene); PPP)계 및 폴리알킬티오펜(poly(alkylthiophene); PT)계 등의 고분자 물질 중 적어도 어느 하나의 물질의 혼합 물질로 이루어지는
    하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 발광층은,
    DPVBi, MADN, CBP, mCP, BCzVBi, Alq3, BCzVBi, C545T, Irppy3, DJCTB 및 Irpiq 중 적어도 어느 하나의 물질로 이루어지는
    하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자.
  17. 용액 공정에 의하여 양극 상에 버퍼층 및 제 1 발광층을 순차적으로 형성하는 단계;
    진공 증착 공정에 의하여 상기 제 1 발광층 상에 연결층, 정공층, 제 2 발광층 및 제 2 전자층을 순차적으로 형성하는 단계; 및
    상기 제 2 전자층 상에 음극을 형성하는 단계
    를 포함하는 하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 제 1 발광층의 형성 전에,
    용액 공정에 의하여 상기 버퍼층 상에 중간층을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자의 제조 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 연결층의 형성 전에,
    진공 증착 공정에 의하여 상기 제 1 발광층 상에 제 1 전자층을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 하이브리드 적층형 유기 발광 소자의 제조 방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 용액 공정은,
    스핀 코팅법, 슬릿 코팅법, 드랍 캐스팅법, 딥 캐스팅법, 잉크젯법, 프린팅법 및 임프린트법 중 어느 하나인
    하이브리드 적층형 유기 전기 발광 소자의 제조 방법.
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