KR20120042434A - 유기전계 발광소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캐소드 전극과 전자 수송층 사이에 완충층을 설치한 유기전계 발광소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 기판 상의 제 1 전극; 상기 제 1 전극 상의 정공 수송층; 상기 정공 수송층 상의 발광층; 상기 발광층 상에 형성되고 금속이 도핑된 전자 수송층; 상기 전자 수송층 상의 제 2 전극; 및 상기 전자 수송층과 상기 제 2 전극 사이에 형성되고, 트리페닐렌 계열의 유기물질을 사용하는 완충층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기전계 발광소자 및 그의 제조방법 {Organic Light Emitting Diode and Method for fabricating the same}
본 발명은 캐소드 전극과 전자 수송층 사이에 완충층을 설치한 유기전계 발광소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
평판 표시장치 중 유기전계 발광소자는 고속의 응답속도, 낮은 소비전력 및 자체발광의 특성과 더불어 저온제작이 가능하여 동화상의 표시매체로 이용하기에 매우 적당하다. 유기전계 발광소자는 서로 대향되며 위치하는 양극과 음극사이에 발광층을 개재시키고, 양극과 음극에 전류를 인가하여 양극과 음극 각각에서 생성된 정공과 전자가 발광층에 주입되면, 발광층에서 정공과 전자의 재결합에 의해 엑시톤(exciton)이 형성한다. 그리고, 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 천이하면서 발광하는 현상을 이용하여 화상을 구현한다.
유기전계 발광소자는 응답속도가 빠르며, 저전압구동으로 자기 발광형이기 때문에 배면광(back light)이 필요하지 않아 경량 박형이 가능하며, 휘도가 뛰어나며 시야각 의존성이 없는 등 여러 가지 장점을 가지고 있다.
이하에서는 도면을 참조하여, 종래기술에 따른 유기전계 발광소자에 대하여 설명한다.
도 1은 종래기술에 따른 유기전계 발광소자의 개략도이고, 도 2는 종래기술에 따른 유기전계 발광소자에 대한 밴드 다이어그램(band diagram)을 도시한다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 유기전계 발광소자(10)는, 기판(12), 제 1 전극(14), 정공 수송층(hole transporting layer: HTL)(18), 발광층(emitting layer: EML)(20), 전자 수송층(electron transporting layer: ETL)(22) 및 제 2 전극(26)을 포함하여 구성된다.
애노드 전극인 제 1 전극(14)은 정공을 주입하기 위한 전극으로 투명 금속 산화물인 ITO(indium tin oxide)를 사용하여 형성한다. 캐소드 전극인 제 2 전극(26)은 전자를 주입하기 위한 전극으로 마그네슘(Mg) 및 알루미늄(Al)을 박막으로 형성하여 사용한다. 상부발광 방식을 사용하는 유기전계 발광소자(10)에서는 발광층(20)에서 발광된 빛이 반사되어 제 2 전극(26)을 통하여 발산되도록, 기판(12)과 제 1 전극(14) 사이에 은(Ag) 등과 같은 금속으로 구성되는 반사층(28)을 형성할 수 있다.
유기전계 발광소자(10)는, 제 1 전극(14)과 정공 수송층(18) 사이에 정공 주입층(hole injecting layer: HIL)(16) 및 전자 수송층(22)과 제 2 전극(26) 사이에 전자 주입층(electron injecting layer: EIL)(24)를 더욱 설치할 수 있다. 정공 주입층(16) 및 전자 주입층(24) 각각은 정공 및 전자를 보다 효율적으로 정공 수송층(18) 및 전자 수송층(22)에 주입하기 위해 설치한다. 전자 주입층(24)은 불화리튬(LiF)을 사용한다.
상기와 같은 유기전계 발광소자(10)에 있어서, 전자 주입층(24) 상에 박막의 마그네슘(Mg) 및 알루미늄(Al)을 스퍼터링(suptterning) 방법을 사용하여 제 2 전극(26)을 형성한다. 그런데, 전자 주입층(24) 및 전자 수송층(22)에 손상을 줄 수 있어, 이를 방지하기 위하여 전자 주입층(24)과 별도로 완충층(buffer layer)(30)을 형성한다. 완충층(30)으로 CuPc(copper(II)-phthalocyanine) 또는 ZnPc(Zinc-phthalocyanine)과 같은 유기물질을 사용한다.
도 2와 같이, 제 1 및 제 2 전극(14, 26) 각각에 양극 및 음극단자를 연결하고 전압을 인가하면, 제 1 전극(14)에서 생성된 정공은 정공 주입층(16) 및 정공 수송층(18)의 호모(highest occupied molucular orbital: HOMO) 에너지 준위를 따라 발광층(20)에 주입되고, 제 2 전극(26)에서 생성된 전자는 완충층(30), 전자 주입층(24) 및 전자 수송층(22)의 루모(lowest unoccupied molucular orbital: LUMO) 에너지 준위를 따라 발광층(20)에 주입된다. 발광층(20)에 주입된 전자와 전공이 재결합하여 엑시톤을 형성하고, 엑시톤으로부터 정공과 전자 사이의 에너지에 해당하는 빛을 발하게 된다.
스퍼터링 공정을 사용하여 제 2 전극(26)을 형성할 때, 완충층(30)이 전자 주입층(24) 및 전자 수송층(22)의 손상을 방지할 수 있지만, 제 2 전극(26)과 전자 주입층(24) 사이에 위치하는 완충층(30)이 에너지 장벽으로 작용할 수 있다. 다시 말하면, 완충층(30)의 루모 에너지 준위가 제 2 전극(26)의 일함수보다 매우 높기 때문에, 제 2 전극(26)에서 생성된 전자가 완충층(30)의 루모 에너지 준위로 이동하기 어렵게 된다.
따라서, 제 2 전극(26)에서 생성된 전자가 완충층(30), 전자 주입층(24) 및 전자 수송층(22)을 거쳐 발광층(20)에 주입되기 위하여, 보다 높은 구동전압이 필요하다. 그리고, 정공과 비교하여 상대적으로 전자가 발광층(20)에 주입되기 어렵기 때문에, 발광층(20)에서 전자와 전공의 재결합 확률이 감소되어 발광효율이 저하된다. 또한, 구동전압이 높기 때문에, 발광층(20)을 포함한 유기 물질층으로 구성되는 정공 수송층(18) 및 전자 수송층(22)에 스트레스(stress)가 과다하게 인가되어 열화가 촉진되고, 이로 인해 유기전계 발광소자(10)의 수명이 단축되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 캐소드 전극과 전자 주입층 사이에 발광층과 전자 수송층 사이에 완충층을 설치하여, 낮은 전압에서 구동 가능하고 발광효율을 개선할 수 있으며, 수명을 증가시킬 수 있는 유기전계 발광소자 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판 상의 제 1 전극; 상기 제 1 전극 상의 정공 수송층; 상기 정공 수송층 상의 발광층; 상기 발광층 상에 형성되고 금속이 도핑된 전자 수송층; 상기 전자 수송층 상의 제 2 전극; 및 상기 전자 수송층과 상기 제 2 전극 사이에 형성되고, 치환 또는 비치환의 헤테로 원자를 포함하는 트리페닐렌(triphenylene) 골격의 유기물 또는 치환 또는 비치환의 피자지노퀴녹살린(Pyrazino quinoxaline) 유도체 화합물을 사용하는 완충층;을 포함하는 유기전계 발광소자를 제공한다.
상기 제 2 전극 상에 형성되고 광학적 보강간섭을 증대시키는 캐핑층을 포함하는 유기전계 발광소자를 제공한다.
상기 캐핑층은 Alq3을 사용하는 유기전계 발광소자를 제공한다.
상기 전자 수송층은 Alq3, BCP, 및 비펜(bphen) 중 하나를 선택하여 사용하고, 상기 전자 수송층에 리튬(Li), 세슘(Cs) 및 알루미늄(Al) 중 하나를 선택하여 1 내지 10% 범위에서 도핑하는 유기전계 발광소자를 제공한다.
상기 완충층은 1,4,5,8,9,12-헥사아자-트리페닐렌-2,3,6,7,10,11-헥사카보니트릴을 사용하는 유기전계 발광소자를 제공한다.
상기 완충층은 50 내지 1000Å의 두께로 형성하고, 루모 에너지 준위를 3.5 내지 5.5eV정도로 설정하는 유기전계 발광소자를 제공한다.
상기 제 1 전극과 상기 정공 수송층 사이에 정공 주입층을 더욱 포함하는 유기전계 발광소자를 제공한다.
상기 유기 발광층에서 발광되는 빛은 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극을 통하여 출사되거나, 또는 상기 제 1 및 제 2 전극 모두를 통하여 출사되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자를 제공한다.
상기 발광층에서 발광되는 빛은 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극을 통하여 출사되거나, 또는 상기 제 1 및 제 2 전극 모두를 통하여 출사되는 유기전계 발광소자를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판 상에 제 1 전극을 형성하는 단계; 상기 제 1 전극 상에 정공 수송층을 형성하는 단계; 상기 정공 수송층 상에 발광층을 형성하는 단계; 상기 발광층 상에 금속으로 도핑된 전자 수송층을 형성하는 단계; 상기 전자 수송층 상에 에너지 장벽을 낮추는 완충층을 형성하는 단계; 및 상기 완충층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 유기전계 발광소자의 제조방법을 제공한다.
상기 제 2 전극 상에 캐핑층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 유기전계 발광소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 유기전계 발광소자는 발광층과 전자 수송층 사이에 완충층을 설치하여, 상대적으로 낮은 전압에서 구동 가능하고, 발광층에 주입되는 전자 및 정공의 비율이 균형을 이루어 발광효율을 개선할 수 있으며, 발광층을 포함한 전자 및 정공 수송층에 인가되는 스트레스가 경감되어 수명이 연장될 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 유기전계 발광소자의 개략도
도 2는 종래기술에 따른 유기전계 발광소자에 대한 밴드 다이어그램(band diagram)을 도시
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 개략적인 단면도
도 4는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자에 대한 밴드 다이어그램(band diagram)을 도시
도 5 및 도 6은 본 발명의 유기전계 발광소자에 있어서, 장벽 조절층의 유무에 따른 전압-전류밀도 및 전압-휘도에 대한 특성을 나타낸 그래프
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기전계 발광소자의 개략적인 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 유기전계 발광소자에 대한 밴드 다이어그램(band diagram)을 도시한다.
도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유기전계 발광소자(110)는, 기판(112), 제 1 전극(114), 정공 수송층(hole transporting layer: HTL)(118), 발광층(emitting layer: EML)(120), 전자 수송층(electron transporting laye: ETL)(122), 완충층(124) 및 제 2 전극(126)을 포함하여 구성된다. 유기전계 발광소자(110)는 발광층(120)에서 발광되는 빛이 제 1 전극(114)을 통하여 출사되는 하부발광방식, 제 2 전극(126)을 통하여 출사되는 상부발광방식, 및 제 1 및 제 2 전극(114, 126) 모두를 통하여 출사되는 양면발광방식 중 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
기판(110)은 유리, 플라스틱, 포일 등과 같은 재질로 형성할 수 있고, 투명 또는 불투명 재질을 사용할 수 있다. 애노드 전극(anode electrode)로 사용하는 제 1 전극(114)은 정공을 주입하기 위한 전극으로 일함수가 높고 발광층(120)으로부터 발광된 빛이 유기전계 발광소자(110)의 외부로 출사될 수 있도록 투명 금속 산화물인 ITO(indium tin oxide)를 사용한다. 제 1 전극(114)으로 ITO 외에, ZTO(zinc tin oxide) 또는 ITZO(induim tin zinc oxide)를 사용할 수 있다. 기판(112)과 제 1 전극(114) 사이에 은(Ag) 등과 같은 금속으로 구성되는 반사층(128)을 형성할 수 있다. 캐소드 전극(cathode electrdoe)인 제 2 전극(128)은 전자를 주입하기 위한 전극으로 투명도전 산화물질(transparent conductive oxide: TCO)을 사용할 수 있다. 투명도전 산화물질은 ITO, ZTO, IZO 및 ITZO 중 하나를 사용할 수 있다.
정공 수송층(118)과 전자 수송층(122)은 발광효율을 개선하고 구동전압을 낮추는 기능을 한다. 제 1 및 제 2 전극(114, 126)으로부터 생성되고 발광층(120)에 주입되어 재결합에 기여하지 않은 전자 및 정공이 대향전극으로 이동하게 된다. 전자 및 정공 각각이 대향전극인 제 1 및 제 2 전극(114, 126)에 주입되면, 발광층(120)에서 전자 및 정공의 재결합률을 감소시키는 요인이 된다. 제 1 및 제 2 전극(114, 126) 각각에 인접한 정공 수송층(118)과 전자 수송층(122)은 제 1 및 제 2 전극(114, 126)으로 이동해 오는 전자 및 정공 각각을 차단하는 전자 차단층 및 정공 차단층의 기능을 하므로, 이를 통해 발광효율을 개선할 수 있다.
그리고, 제 1 및 제 2 전극(114, 126)에서 생성된 정공 및 전자 각각은 정공 수송층(118)을 거쳐 발광층(120)에 주입되므로, 구동전압을 낮출 수 있다. 정공 수송층(118)은 NPB(N, N-di(naphthalene-1-yl)-N, N-diphenyl-benzidene)을 사용하고, 전자 수송층(122)은 Alq3[tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium], BCP 및 비펜(bphen) 중 하나를 사용한다.
제 2 전극(126)은 투명도전 산화물질을 스퍼터링(suptterning) 방법을 사용하여 형성하기 때문에, 전자 수송층(122) 상에 제 2 전극(126)을 바로 형성하면, 전자 수송층(122)이 제 2 전극(126)을 형성하기 위한 스퍼터링 과정에서 손상을 입을 수 있다. 따라서, 전자 수송층(122)의 손상을 방지하기 위해 완충층(124)을 형성한다.
그런데, 제 2 전극(126)에서 생성된 전자가 전자 수송층(122)으로 용이하게 이동하기 어려울 정도의 에너지 장벽을 가진다면, 완충층(124)의 설치로 인해 유기전계 발광소자(110)의 양자효율을 저하시킬 수 있다. 따라서, 전자가 제 2 전극(126)에서 완충층(123)을 거쳐 전자 수송층(122)으로 용이하게 이동할 수 있어야 한다. 다시 말하면, 완충층(124)은 스퍼터링으로부터 전자 수송층(122)의 손상을 방지하는 기능과 더불어, 제 2 전극(126)에서 생성된 전자가 전자 수송층(122)으로 원활하게 이동하기 위해, 제 2 전극(126)과 전자 수송층(122) 사이의 에너지 장벽을 낮추는 기능을 동시에 수행한다. 완충층(124)의 루모 에너지 준위는 3.5 내지 5.5eV 정도로 설정한다.
전자의 이동을 용이하게 하기 위하여, 완충층(124)의 루모 에너지 준위는 제 2 전극(126)의 일함수와 전자 수송층(122)의 루모 에너지 준위 사이에 위치한다. 제 2 전극(126)으로부터 전자가 제 2 전극(126)의 루모 에너지 준위에서 완충층(124)의 루모 에너지 준위로 용이하게 이동하기 위하여, 완충층(124)으로 제 2 전극(126)의 루모 에너지 준위와 큰 차이가 없고, 치환 또는 비치환의 헤테로 원자를 포함하는 트리페닐렌(triphenylene) 골격의 유기물 혹은 치환 또는 비치환의 피자지노퀴녹살린(Pyrazino quinoxaline) 유도체 화합물을 사용할 수 있다. 완충층(124)은 일례로 화학식1과 같은 1,4,5,8,9,12-헥사아자-트리페닐렌-2,3,6,7,10,11-헥사카보니트릴(1,4,5,8,9,12-hexaaza-triphenylene-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitride)을 사용할 수 있다.
화학식1
Figure pat00001

1,4,5,8,9,12-헥사아자-트리페닐렌-2,3,6,7,10,11-헥사카보니트릴은 코아(core)가 트리페닐렌(triphenylene)이고, 코어에 6 개의 시안화기(-CN,-NC)가 결합된 형태의 화합물이다. 시안화기로 인해 분자구조 내의 전자 비편재화가 쉽게 일어나며, 시안화기의 전자 비편재화로 인해 분자구조 상 마주보는 말단에 위치한 두 개의 시안화기가 각기 다른 쌍극자 모멘텀(양전하 및 음전하)을 가질 수 있다.
그리고, 완충층(124)의 루모 에너지 준위가 낮아지면, 상대적으로 완충층(124)의 루모 에너지 준위와 전자 수송층(122)의 루모 에너지 준위 사이의 차이가 커질 수 있다. 이러한 현상을 경감하기 위하여, 완충층(124)에 인접한 전자 수송층(122)의 루모 에너지 준위에 휨(bending)이 발생할 수 있도록, 전자 수송층(122)에 금속을 도핑한다. 전자 수송층(122)의 구성하는 Alq3, BCP 및 비펜(bphen) 중 하나에 리튬(Li), 세슘(Cs) 및 알루미늄(Al) 중 하나를 선택하여 1 내지 10% 범위에서 도핑한다.
완충층(124)은 50 내지 1000Å의 두께로 형성한다. 완충층(124)이 너무 얇은 두께로 형성되면, 제 2 전극(126)의 형성할 때, 전자 수송층(122)이 스퍼터링 과정에서 손상을 입을 수 있고, 완충층(124)이 너무 두꺼우면, 전자가 완충층(124)을 통과하게 위하여 구동전압이 상승되어야 하는 문제가 발생한다. 따라서, 스퍼터링에 의한 손상 및 구동전압 등을 고려하여 완충층(124)의 두께는 결정한다.
유기전계 발광소자(110)는, 제 1 전극(114)과 정공 수송층(118) 사이에 정공 주입층(hole injecting layer: HIL)(116)을 더욱 설치할 수 있다. 그리고, 전자 수송층(122)과 제 2 전극(126) 사이에 위치한 완충층(124)은 전자 주입층(electron injecting layer: EIL)의 기능을 수행할 수 있다. 정공 주입층(116)과 완층층(124) 각각은 정공 및 전자를 보다 효율적으로 정공 수송층(118) 및 전자 수송층(122)에 주입하게 하는 기능을 한다. 정공 주입층(124)은 CuPc(copper(II)-phthalocyanine)를 사용할 수 있다.
발광층(120)은 안트라센(anthracene), PPV(poly(p-phenylenevinylene)) 및 PT(polythiophene) 중 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 유기전계 발광소자(110)은 광학적 특성을 보강하기 위하여, 제 2 전극(126) 상에 형성되는 캐핑층(capping layer)(130)을 형성할 수 있다. 투명 전도 산화막으로 형성되는 제 2 전극(126) 상에 캐핑층(130)을 형성하여, 제 2 전극(126)과 캐피층(128) 사이의 굴절률 특성 차이에 의한 광학적인 보강간섭을 증대시켜 광학특성을 개선한다. 캐핑층(130)으로 유기물질인 Alq3를 사용할 수 있다.
도 3의 유기전계 발광소자를 형성하는 방법은, 기판(112) 상에 반사층(128)을 형성하는 단계, 반사층(128) 상에 제 1 전극(114)을 형성하는 단계, 제 1 전극(114) 상에 정공 주입층(116)을 형성하는 단계, 정공 주입층(116) 상에 정공 수송층(118)을 형성하는 단계, 정공 수송층(118) 상에 발광층(120)을 형성하는 단계, 발광층(120) 상에 금속으로 도핑된 전자 수송층(122)을 형성하는 단계, 전자 수송층(122) 상에 완충층(124)을 형성하는 단계, 스퍼터링 방법을 사용하여 완충층(124) 상에 제 2 전극(126)을 형성하는 단계, 및 제 2 전극(126) 상에 캐핑층(130)을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
도 4의 밴드 다이어 그램을 통하여, 유기전계 발광소자(110)에서 전자 및 정공의 재결합과정을 설명하면 다음과 같다.
제 1 및 제 2 전극(114, 126) 각각에 양극 및 음극단자를 연결하여 전압을 인가하면, 제 1 전극(114)에서 생성된 정공은 정공 주입층(116) 및 정공 수송층(118)의 호모 레벨(highest occupied molucular orbital: HOMO)을 따라 발광층(120)에 주입된다. 그리고, 제 2 전극(126)에서 생성된 전자는 완충층(124) 및 전자 수송층(122)의 루모(lowest unoccupied molucular orbital: LUMO) 에너지 준위를 따라 발광층(120)에 주입된다.
제 2 전극(126)에서 생성된 전자는 제 2 전극(126)에서 완충층(124)의 루모 에너지 준위로 1차 이동하고, 다시 완충층(124)의 루모 에너지 준위에서 전자 수송층(122)의 루모 에너지 준위로 2차 이동한다. 그리고, 전자가 전자 수송층(122)의 루모 에너지 준위에서 발광층(120)의 루모 에너지 준위로 3차 이동하여 발광층(120)에 주입된다. 완충층(124)에 의해서, 제 2 전극(126)에서 생성된 전자가 전자 수송층(122)을 거쳐 발광층(120)에 원활하게 주입되므로, 발광층(120)에 주입되는 전자 및 정공의 비율을 균일하게 이루어져 전류효율을 개선할 수 있고, 상대적으로 낮은 구동전압에 의해 발광층(120)을 포함한 유기 물질로 구성되는 정공 수송층(118) 및 전자 수송층(122)에 인가되는 스트레스(stress)를 경감하여 유기전계 발광소자(110)의 수명이 연장될 수 있다.
일반적으로 유기물질에서 정공의 이동도는 전자의 이동도보다 크므로, 발광층(120)에 주입되는 정공의 양은 전자의 양보다 많게 된다. 따라서, 발광층(120)에서 재결합에 기여하지 않은 전자와 정공 중에서 정공이 전자보다 제 2 전극(126)의 방향으로 이동할 가능성이 크다. 그리고, 제 1 및 제 2 전극(114, 126)으로부터 생성되고 발광층(120)에 주입되어 재결합에 기여하지 않은 정공 및 전자 각각이 대향전극인 제 2 및 제 1 전극(126, 114) 각각의 방향으로 이동할 때, 일차적으로 정공 수송층(118)과 전자 수송층(122)은 전자 및 정공 각각을 차단한다.
도 3의 유기전계 발광소자(110)에서 완충층(124)을 사용하지 않은 제 1 경우, 도 3의 유기전계 발광소자(110)에서 완충층(124)으로 박막의 알루미늄(Al)과 유기물질인 CuPc(copper(II)-phthalocyanine)를 사용한 제 2 경우, 및 도 3과 같이, 유기전계 발광소자(110)와 같이, 에너지 장벽을 낮추는 완충층(124)과 금속을 도핑한 전자 수송층(122)을 사용하는 제 3 경우에 대하여, 유기전계 발광소자의 특성을 비교하면 표 1과 같다.
구분 구동전압
(volt)		 전류효율
(Cd/A)		 광효율
(lm/W)		 X축 색좌표
(CIE-x)		 Y축 색좌표
(CIE-y)		 양자효율
(%)
제 1 경우 8.4 2.8 1.0 0.179 0.683 0.9
제 2 경우 8.9 16.0 5.7 0.274 0.650 4.5
제 3 경우 4.6 26.2 17.9 0.316 0.641 7.2
도 3의 유기전계 발광소자(110)에서, 완충층(124)으로 박막의 알루미늄(Al)과 유기물질인 CuPc을 사용한 제 2 경우는 완충층(124)을 형성하지 않은 제 1 경우와 비교하여, 구동전압이 높아지고 전류효율, 광효율 및 양자효율이 모두 낮아지는 가장 열악한 특성을 보여주고 있다. 이러한 이유는 제 2 경우에서 완충층(124)으로 사용하는 알루미늄 및 CuPc가 에너지 장벽으로 작용하여, 효율적인 구동을 방해하는 것으로 해석된다. 그리고, 도 3의 유기전계 발광소자(110)에서, 제 2 전극(126)과 전자 수송층(122) 사이에서 에너지 장벽을 낮추는 완충층(124)을 사용하고, 전자 수송층(122)에 금속을 도핑한 제 3 경우에서는, 구동전압이 낮아지고 전류효율, 광효율 및 양자효율이 모두 제 1 및 제 2 경우보다 월등하게 개선되는 특성을 보여준다.
도 3의 유기전계 발광소자(110)에서 캐핑층(130)을 사용하지 않은 제 1 경우와, 도 3의 유기전계 발광소자(110)에서 캐핑층(130)으로 유기물질인 Alq3를 사용한 제 2 경우에 대하여, 유기전계 발광소자의 특성을 비교하면 표 2와 같다.
구분 구동전압
(volt)		 전류효율
(Cd/A)		 광효율
(lm/W)		 X축 색좌표
(CIE-x)		 Y축 색좌표
(CIE-y)		 양자효율
(%)
제 1 경우 4.6 26.2 17.9 0.316 0.641 7.2
제 2 경우 5.6 43.6 24.5 0.253 0.697 11.9
도 3의 유기전계 발광소자(110)에서, 캐핑층(130)을 사용한 제 1 경우는 캐핑층(130)을 사용하지 않은 제 2 경우와 비교하여, 약간의 구동전압이 올라가는 경향이 있으나, 전류효율, 광효율 및 양자효율은 제 2 경우가 제 1 경우보다 현격하게 개선되는 것을 볼 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 기판 상의 제 1 전극;
    상기 제 1 전극 상의 정공 수송층;
    상기 정공 수송층 상의 발광층;
    상기 발광층 상에 형성되고 금속이 도핑된 전자 수송층;
    상기 전자 수송층 상의 제 2 전극; 및
    상기 전자 수송층과 상기 제 2 전극 사이에 형성되고, 치환 또는 비치환의 헤테로 원자를 포함하는 트리페닐렌(triphenylene) 골격의 유기물 또는 치환 또는 비치환의 피자지노퀴녹살린(Pyrazino quinoxaline) 유도체 화합물을 사용하는 완충층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극 상에 형성되고 광학적 보강간섭을 증대시키는 캐핑층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 캐핑층은 Alq3를 사용하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 수송층은 Alq3, BCP 및 비펜 중 하나를 사용하고, 상기 전자 수송층에 리튬(Li), 세슘(Cs) 및 알루미늄(Al) 중 하나를 선택하여 1 내지 10% 범위에서 도핑하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충층은 1,4,5,8,9,12-헥사아자-트리페닐렌-2,3,6,7,10,11-헥사카보니트릴을 사용하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충층은 50 내지 1000Å의 두께로 형성하고, 루모 에너지 준위를 3.5 내지 5.5eV정도로 설정하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 상기 정공 수송층 사이에 정공 주입층을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층에서 발광되는 빛은 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극을 통하여 출사되거나, 또는 상기 제 1 및 제 2 전극 모두를 통하여 출사되는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자.
  9. 기판 상에 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극 상에 정공 수송층을 형성하는 단계;
    상기 정공 수송층 상에 발광층을 형성하는 단계;
    상기 발광층 상에 금속으로 도핑된 전자 수송층을 형성하는 단계;
    상기 전자 수송층 상에 에너지 장벽을 낮추는 완충층을 형성하는 단계; 및
    상기 완충층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 전극 상에 캐핑층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자의 제조방법.
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