KR20140034693A - 투광 전극, 광전 소자 및 이미지 센서 - Google Patents

투광 전극, 광전 소자 및 이미지 센서 Download PDF

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Abstract

금속 및 상기 금속보다 적은 함량으로 포함되어 있는 금속 산화물을 포함하는 투광층을 포함하는 투광 전극, 상기 투광 전극을 포함하는 유기 광전 소자 및 이미지 센서에 관한 것이다.

Description

투광 전극, 광전 소자 및 이미지 센서{TRANSMISSIVE ELECTRODE AND PHOTOELECTRONIC DEVICE AND IMAGE SENSOR}
투광 전극, 광전 소자 및 이미지 센서에 관한 것이다.
광전 소자는 빛과 전기 신호를 변환시키는 소자로, 광 다이오드 및 광 트랜지스터 등을 포함하며, 이미지 센서, 태양 전지, 유기발광소자 등에 적용될 수 있다.
광 다이오드를 포함하는 이미지 센서는 날이 갈수록 해상도가 높아지고 있으며, 이에 따라 화소 크기가 작아지고 있다. 현재 주로 사용하는 실리콘 광 다이오드의 경우 화소의 크기가 작아지면서 흡수 면적이 줄어들기 때문에 감도 저하가 발생할 수 있다. 이에 따라 실리콘을 대체할 수 있는 유기 물질이 연구되고 있다.
유기 물질은 흡광 계수가 크고 분자 구조에 따라 특정 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수할 수 있으므로, 광 다이오드와 색 필터를 동시에 대체할 수 있어서 감도 개선 및 고집적에 매우 유리하다.
이와 같은 유기물 기반의 광 다이오드를 구현하는데 있어서, 광전 변환 효율을 높이기 위해서는 투광 전극의 특성을 개선하는 것이 중요하다.
일 구현예는 투광도 및 전기적 특성을 동시에 만족할 수 있는 투광 전극을 제공한다.
다른 구현예는 상기 투광 전극을 포함하는 유기 광전 소자를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 유기 광전 소자를 포함하는 이미지 센서를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 금속 및 상기 금속보다 적은 함량으로 포함되어 있는 금속 산화물을 포함하는 투광층을 포함하는 투광 전극을 제공한다.
상기 금속과 상기 금속 산화물은 약 99.9:0.1 내지 약 60:40의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 금속은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au) 및 이들의 합금에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 금속 산화물은 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 아연 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 크롬 산화물, 인듐 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 투광층은 약 1nm 내지 50nm의 두께를 가질 수 있다.
상기 투광층은 약 1㏀/sq. 이하의 면저항 및 약 540nm의 파장에서 약 50% 보다 높은 광 투과율을 가질 수 있다.
상기 투광 전극은 상기 투광층의 일면에 위치하는 투광 보조층을 더 포함할 수 있다.
상기 투광 보조층은 약 1.6 내지 2.5의 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있다.
상기 투광 보조층은 금속 산화물 화합물, 금속 황화물 및 유기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물 화합물은 아연 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 알루미늄 산화물, 알루미늄 주석 산화물(ATO), 불소 도핑된 주석 산화물(FTO), 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 크롬 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 금속 황화물은 아연설파이드(ZnS)를 포함할 수 있고, 상기 유기물은 아민 유도체를 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 활성층을 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 금속 및 상기 금속보다 적은 함량으로 포함되어 있는 금속 산화물을 포함하는 투광층을 포함하는 유기 광전 소자를 제공한다.
상기 금속과 상기 금속 산화물은 약 99.9:0.1 내지 약 60:40의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 금속은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au) 및 이들의 합금에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물은 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 아연 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 크롬 산화물, 인듐 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 투광층은 약 1nm 내지 50nm의 두께를 가질 수 있다.
상기 투광층은 1㏀/sq. 이하의 면저항 및 540nm의 파장에서 50% 보다 높은 광 투과율을 가질 수 있다.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 상기 투광층의 일면에 위치하는 투광 보조층을 더 포함할 수 있다.
상기 투광 보조층은 약 1.6 내지 2.5의 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있다.
상기 투광 보조층은 금속 산화물 화합물, 금속 황화물 및 유기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물 화합물은 아연 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 알루미늄 산화물, 알루미늄 주석 산화물(ATO), 불소 도핑된 주석 산화물(FTO), 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 크롬 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 금속 황화물은 아연설파이드(ZnS)를 포함할 수 있고, 상기 유기물은 아민 유도체를 포함할 수 있다.
상기 유기 광전 소자는 상기 제1 전극과 상기 활성층 사이 및 상기 제2 전극과 상기 활성층 사이 중 적어도 하나에 위치하는 전하 보조층을 더 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기 광전 소자를 포함하는 이미지 센서를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 투광 전극을 포함하는 유기 발광 다이오드를 제공한다.
투광도 및 전기적 특성을 동시에 만족할 수 있는 투광 전극을 제공함으로써 유기 광전 소자 및 유기 발광 다이오드의 효율을 개선할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 유기 광전 소자를 보여주는 단면도이고,
도 2는 다른 구현예에 따른 유기 광전 소자를 도시한 단면도이고,
도 3은 또 다른 구현예에 따른 유기 광전 소자를 도시한 단면도이고,
도 4는 또 다른 구현예에 따른 유기 광전 소자를 도시한 단면도이고,
도 5a 내지 도 5e는 각각 일 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 도시한 단면도이고,
도 6은 실시예 6 내지 8과 비교예 2, 3에 따른 투광 전극의 파장에 따른 광 투과도를 보여주는 그래프이고,
도 7은 실시예 9에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이고,
도 8은 실시예 10에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이고,
도 9는 실시예 11에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이고,
도 10은 비교예 4에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이고,
도 11은 실시예 9에 따른 유기 광전 소자와 비교예 4에 따른 유기 광전 소자의 전압에 따른 암 전류밀도를 보여주는 그래프이고,
도 12a 및 도 12b는 일 구현예에 따른 유기 발광 장치의 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
먼저 일 구현예에 따른 투광 전극에 대하여 설명한다.
일 구현예에 따른 투광 전극은 금속(metal) 및 상기 금속보다 적은 함량으로 포함되어 있는 금속 산화물(metal oxide)을 포함하는 투광층을 포함한다.
상기 금속은 상기 투광층에서 호스트(host)로서 포함될 수 있고 상기 금속 산화물은 상기 투광층에서 도펀트(dopant)로서 포함될 수 있다.
상기 금속은 얇은 두께에서 반투과 특성을 가지는 금속이면 한정되지 않으며, 예컨대 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au) 및 이들의 합금에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물은 광 투과성을 가지는 금속 산화물이면 한정되지 않으며, 예컨대 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 아연 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 크롬 산화물, 인듐 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 금속과 상기 금속 산화물은 약 99.9:0.1 내지 약 60:40의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 금속과 상기 금속 산화물이 상기 함량비로 포함됨으로써 광 투과 개선 효과를 가지면서도 도전성을 크게 저하시키지 않아 전기적 특성을 확보할 수 있다. 상기 금속과 상기 금속 산화물은 상기 범위 내에서 약 99.0:1.0 내지 약 80:20의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 투광층은 예컨대 열증착(thermal evaporation)으로 형성될 수 있으며, 예컨대 금속 보트 및 금속 산화물 보트를 사용한 공증착 방법으로 형성될 수 있다.
상기 투광층은 약 1nm 내지 50nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위의 두께를 가짐으로써 광 투과성을 확보하면서도 전기적 특성을 확보할 수 있다. 상기 범위 내에서 약 3nm 내지 30nm의 두께를 가질 수 있다.
상기 투광층은 약 1㏀/sq. 이하의 면저항 및 약 540nm의 파장에서 50% 보다 높은 광 투과율을 동시에 만족할 수 있다. 상기 면저항은 예컨대 약 20Ω/sq. 내지 800Ω/sq. 일 수 있으며, 상기 약 540nm의 파장에서 광 투과율은 예컨대 약 50%보다 높고 약 95% 보다 낮을 수 있다.
상기 투광 전극은 상기 투광층의 일면에 위치하는 투광 보조층을 더 포함할 수 있다.
상기 투광 보조층은 광이 입사되는 측에 배치되어 입사 광의 반사도를 낮추어 광 흡수도를 더욱 개선할 수 있다.
상기 투광 보조층은 예컨대 약 1.6 내지 2.5의 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있으며, 예컨대 상기 범위의 굴절률을 가지는 금속 산화물 화합물, 금속 황화물 및 유기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물 화합물은 예컨대 아연 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 알루미늄 산화물, 알루미늄 주석 산화물(ATO), 불소 도핑된 주석 산화물(FTO), 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 크롬 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 금속 황화물은 예컨대 아연설파이드(ZnS)를 포함할 수 있고, 상기 유기물은 예컨대 아민 유도체일 수 있다.
상기 투광 전극은 투광 전극이 사용되는 모든 전자 소자에 적용될 수 있으며, 예컨대 태양 전지, 이미지 센서, 광 검출기, 광 센서 및 유기발광다이오드와 같이 광의 유입 및/또는 유출에 관계되는 전자 소자에 적용될 수 있다.
이하 도면을 참고하여 상술한 투광 전극이 사용된 전자 소자에 대하여 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도면에서 본 구현예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였다.
이하 일 구현예에 따른 유기 광전 소자에 대하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 유기 광전 소자를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 광전 소자(100a)는 서로 마주하는 제1 전극(10)과 제2 전극(20), 그리고 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 위치하는 활성층(30)을 포함한다.
제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 하나는 애노드(anode)일 수 있고 다른 하나는 캐소드(cathode)일 수 있다.
제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 적어도 하나는 투광 전극일 수 있다. 즉 제1 전극(10) 및 제2 전극(20) 중 어느 하나가 투광 전극이고 다른 하나는 불투명 전극일 수 있고, 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 모두 투광 전극일 수도 있다. 투광 전극에 대해서는 후술한다.
활성층(30)은 p형 반도체 물질과 n형 반도체 물질이 혼합되어 pn 접합(pn junction)을 형성하는 층으로, 외부에서 빛을 받아 엑시톤(exciton)을 생성한 후 생성된 엑시톤을 정공과 전자로 분리하는 층이다. 활성층(30)은 p형 반도체 및 n형 반도체를 모두 포함하는 진성층(intrinsic layer)을 포함할 수 있으며, 예컨대 공증착 등의 방법으로 형성될 수 있다. 또는 활성층(30)은 진성층 외에 p형층 및 n형층에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 여기서 p형층은 p형 반도체를 포함하고 n형층은 n형 반도체를 포함할 수 있다.
p형 반도체는 예컨대 N,N-디메틸퀴나크리돈(N,N'-dimethylquinacridone, NNQA), 디인데노페릴렌(diindenoperylene), 디벤조{[f,f']-4,4',7,7'-테트라페닐}디인데노[1,2,3-cd:1',2',3'-lm]페릴렌(dibenzo{[f,f']-4,4',7,7'-tetraphenyl}diindeno[1,2,3-cd:1',2',3'-lm]perylene)과 같은 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. n형 반도체는 예컨대 디시아노비닐-터티오펜(dicyanovinyl-terthiophene, DCV3T), 플러렌, 플러렌 유도체, 페릴렌 디이미드(perylene diimide)와 같은 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 중 적어도 하나는 투광 전극일 수 있다. 상기 투광 전극은 빛이 입사되는 측에 배치될 수 있으며, 예컨대 빛이 제1 전극(10) 측으로 입사되는 경우 제1 전극(10)이 투광 전극일 수 있고 빛이 제2 전극(20) 측으로 입사되는 경우 제2 전극(20)이 투광 전극일 수 있다. 또는 빛이 제1 전극(10) 또는 제2 전극(20) 측으로 입사되어 제2 전극(20) 또는 제1 전극(10)을 통해 유출되는 것이 필요한 경우 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)이 모두 투광 전극일 수 있다.
여기서는 설명의 편의상 제2 전극(20)이 투광 전극인 경우를 예시적으로 설명한다.
제2 전극(20)은 금속 및 상기 금속보다 적은 함량으로 포함되어 있는 금속 산화물을 포함한다. 상기 금속은 제2 전극(20)에서 호스트(host)로서 포함될 수 있고 상기 금속 산화물은 제2 전극(20)에서 도펀트(dopant)로서 포함될 수 있다.
상기 금속은 얇은 두께에서 반투과 특성을 가지는 금속이면 한정되지 않으며, 예컨대 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au) 및 이들의 합금에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예컨대 알루미늄(Al)은 예컨대 약 30nm 이하의 두께를 가질 수 있으며 예컨대 약 20nm 이하의 두께를 가질 수 있다.
상기 금속 산화물은 광 투과성을 가지는 금속 산화물이면 한정되지 않으며, 예컨대 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 아연 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 크롬 산화물, 인듐 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 금속 산화물은 상기 금속의 산화물일 수도 있고 다른 금속의 산화물일 수도 있다. 예컨대 상기 금속이 구리(Cu)이고 상기 금속 산화물이 구리 산화물일 수도 있고, 상기 금속이 은(Ag)이고 상기 금속 산화물이 몰리브덴 산화물일 수도 있다.
제2 전극(20)은 예컨대 열증착(thermal evaporation)으로 형성될 수 있으며, 예컨대 금속 보트 및 금속 산화물 보트를 사용한 공증착 방법으로 형성될 수 있다. 이와 같이 열증착 방법을 사용함으로써 스퍼터링과 같은 물리적 증착시 발생하는 플라즈마에 의해 활성층(30)의 유기물이 손상되는 것을 방지함으로써 활성층(30)이 공정 중에 열화되는 것을 방지할 수 있다.
상기 금속과 상기 금속 산화물은 약 99.9:0.1 내지 약 60:40의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 금속과 상기 금속 산화물이 상기 함량비로 포함됨으로써 광 투과 개선 효과를 가지면서도 도전성을 크게 저하시키지 않아 전기적 특성을 확보할 수 있다. 상기 금속과 상기 금속 산화물은 상기 범위 내에서 약 99.0:1.0 내지 약 80:20의 중량비로 포함될 수 있다.
제2 전극(20)은 약 1nm 내지 50nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위의 두께를 가짐으로써 광 투과성을 확보하면서도 전기적 특성을 확보할 수 있다. 상기 범위 내에서 약 3nm 내지 30nm의 두께를 가질 수 있다.
제2 전극(20)은 약 1㏀/sq. 이하의 면저항 및 540nm의 파장에서 50% 보다 높은 광 투과율을 동시에 만족할 수 있다. 상기 면저항은 예컨대 약 20Ω/sq. 내지 800Ω/sq. 일 수 있으며, 상기 광 투과율은 예컨대 약 50%보다 높고 약 95% 보다 낮을 수 있다.
제1 전극(10)이 불투명 전극인 경우, 제1 전극(10)은 예컨대 알루미늄(Al)과 같은 불투명 도전체로 만들어질 수 있다. 제1 전극(10) 또한 투광 전극인 경우, 제1 전극(10)은 상술한 금속 및 금속 산화물을 포함하는 투광 전극일 수도 있고 인듐 틴 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO)와 같은 공지된 투광 전극일 수도 있다.
유기 광전 소자(100a)는 제1 전극(10) 및/또는 제2 전극(20) 측으로부터 빛이 입사되어 활성층(30)이 소정 파장 영역의 빛을 흡수하면 내부에서 엑시톤이 생성될 수 있다. 엑시톤은 활성층(30)에서 정공과 전자로 분리되고, 분리된 정공은 애노드 측으로 이동하고 분리된 전자는 캐소드 측으로 이동하여 유기 광전 소자에 전류가 흐를 수 있게 된다.
이하 도 2를 참고하여 다른 구현예에 따른 유기 광전 소자에 대하여 설명한다.
도 2는 다른 구현예에 따른 유기 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 2를 참고하면, 본 구현예에 따른 유기 광전 소자(100b)는 전술한 구현예와 마찬가지로 서로 마주하는 제1 전극(10)과 제2 전극(20), 그리고 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 위치하는 활성층(30)을 포함한다.
그러나 본 구현예에 따른 유기 광전 소자(100b)는 전술한 구현예와 달리 제1 전극(10)과 활성층(30) 사이 및 제2 전극(20)과 활성층(30) 사이에 각각 전하 보조층(15, 25)을 더 포함한다. 전하 보조층(15, 25)은 활성층(30)에서 분리된 정공과 전자의 이동을 용이하게 하여 효율을 높일 수 있다.
전하 보조층(15, 25)은 정공의 주입을 용이하게 하는 정공 주입층(hole injecting layer, HIL), 정공의 수송을 용이하게 하는 정공 수송층(hole transporting layer, HTL), 전자의 이동을 저지하는 전자 차단층(electron blocking layer, EBL), 전자의 주입을 용이하게 하는 전자 주입층(electron injecting layer, EIL), 전자의 수송을 용이하게 하는 전자 수송층(electron transporting layer, ETL), 정공의 이동을 저지하는 정공 차단층(hole blocking layerm HBL)에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
예컨대 제1 전극(10)이 애노드이고 제2 전극(20)이 캐소드인 경우, 전하 보조층(15)은 정공 주입층, 정공 수송층 및/또는 전자 차단층일 수 있고 전하 보조층(25)은 전자 주입층, 전자 수송층 및/또는 정공 차단층일 수 있다.
예컨대 제1 전극(10)이 캐소드이고 제2 전극(20)이 애노드인 경우, 전하 보조층(15)은 전자 주입층, 전자 수송층 및/또는 정공 차단층일 수 있고 전하 보조층(25)은 정공 주입층, 정공 수송층 및/또는 전자 차단층일 수 있다.
상기 정공 수송층(HTL)은 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌술포네이트)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate), PEDOT:PSS); 폴리아릴아민; 폴리(N-비닐카바졸)(poly(N-vinylcarbazole); 폴리아닐린(polyaniline); 폴리피롤(polypyrrole); N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)-벤지딘(N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine, TPD); 4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(4-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl, α-NPD); m-MTDATA; 4,4′,4″-트리스(N-카바졸릴)-트리페닐아민(4,4′,4″-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine, TCTA); 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물과 같은 금속 산화물; 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 차단층(EBL)은 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌술포네이트)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate), PEDOT:PSS); 폴리아릴아민; 폴리(N-비닐카바졸)(poly(N-vinylcarbazole); 폴리아닐린(polyaniline); 폴리피롤(polypyrrole), N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)-벤지딘(N,N,N',N'-tetrakis(4-methoxyphenyl)-benzidine, TPD); 4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(4-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl, α-NPD); m-MTDATA, 4,4′,4″-트리스(N-카바졸릴)-트리페닐아민(4,4′,4″-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine, TCTA); 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물과 같은 금속 산화물; 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송층(ETL)은 예컨대 디시아노비닐-터티오펜(DCV3T), 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 바소쿠프로인(bathocuproine, BCP), LiF, Alq3, Gaq3, Inq3, Znq2, Zn(BTZ)2, BeBq2 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 차단층(HBL)은 예컨대 디시아노비닐-터티오펜(DCV3T), 1,4,5,8-나프탈렌-테트라카르복실릭 디안하이드라이드(1,4,5,8-naphthalene-tetracarboxylic dianhydride, NTCDA), 바소쿠프로인(BCP), LiF, Alq3, Gaq3, Inq3, Znq2, Zn(BTZ)2, BeBq2 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 도 3을 참고하여 또 다른 구현예에 따른 유기 광전 소자에 대하여 설명한다.
도 3은 또 다른 구현예에 따른 유기 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 3을 참고하면, 본 구현예에 따른 유기 광전 소자(100c)는 전술한 구현예와 마찬가지로 서로 마주하는 제1 전극(10)과 제2 전극(20), 그리고 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 위치하는 활성층(30)을 포함한다.
그러나 본 구현예에 따른 유기 광전 소자(100c)는 전술한 구현예와 달리, 투광 전극인 제2 전극(20)이 두 층으로 형성되어 있다.
본 구현예에 따르면, 제2 전극(20)은 전술한 금속 및 상기 금속보다 적은 함량으로 포함되어 있는 금속 산화물을 포함하는 투광층(20a) 외에 투광층(20a)의 일면에 위치하는 투광 보조층(20b)을 더 포함한다.
투광 보조층(20b)은 광이 입사되는 측에 배치되어 입사 광의 반사도를 낮춤으로써 광 흡수도를 더욱 개선할 수 있다.
투광 보조층(20b)은 예컨대 약 1.6 내지 2.5의 굴절률을 가지는 물질을 포함할 수 있으며, 예컨대 상기 범위의 굴절률을 가지는 금속 산화물 화합물, 금속 황화물 및 유기물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 투광 보조층(20b)은 예컨대 약 20nm 내지 60nm의 두께를 가질 수 있다.
상기 금속 산화물 화합물은 예컨대 아연 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 알루미늄 산화물, 알루미늄 주석 산화물(ATO), 불소 도핑된 주석 산화물(FTO), 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 크롬 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 상기 금속 황화물은 예컨대 아연설파이드(ZnS)를 포함할 수 있고, 상기 유기물은 예컨대 아민 유도체일 수 있다.
투광 보조층(20b)은 투광층(20a)의 일면에 위치하며 활성층(30)과 직접 접촉하지 않으므로, 열증착 외에 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리적 증착 방법에 의해 형성될 수도 있다.
본 구현예에서는 설명의 편의상, 제2 전극(20)이 투광 전극인 경우를 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 제1 전극(10)에도 동일하게 적용될 수 있다.
이하 도 4를 참고하여 또 다른 구현예에 따른 유기 광전 소자에 대하여 설명한다.
도 4는 또 다른 구현예에 따른 유기 광전 소자를 도시한 단면도이다.
도 4를 참고하면, 본 구현예에 따른 유기 광전 소자(100d)는 전술한 구현예와 마찬가지로 서로 마주하는 제1 전극(10)과 제2 전극(20), 그리고 제1 전극(10)과 제2 전극(20) 사이에 위치하는 활성층(30)을 포함한다. 또한 제2 전극(20)은 투광층(20a) 및 투광 보조층(20b)을 포함한다.
그러나 본 구현예에 따른 유기 광전 소자(100d)는 전술한 구현예와 달리, 제1 전극(10)과 활성층(30) 사이 및 제2 전극(20)과 활성층(30) 사이에 각각 전하 보조층(15, 25)을 더 포함한다. 전하 보조층(15, 25)은 활성층(30)에서 분리된 정공과 전자의 이동을 용이하게 하여 효율을 높일 수 있으며, 전술한 바와 같다.
상기 유기 광전 소자는 태양 전지, 이미지 센서, 광 검출기, 광 센서 및 유기발광다이오드 등에 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 상기 유기 광전 소자를 적용한 이미지 센서의 일 예에 대하여 도면을 참고하여 설명한다. 여기서는 이미지 센서의 일 예로 유기 CMOS 이미지 센서에 대하여 설명한다.
도 5a 내지 도 5e는 각각 일 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서를 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5e에서는 인접한 청색 화소, 녹색 화소 및 적색 화소를 예시적으로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서 도면부호에 'B'가 포함되어 있는 구성요소는 청색 화소에 포함되어 있는 구성 요소이고 도면부호에 'G'가 포함되어 있는 구성요소는 녹색 화소에 포함되어 있는 구성 요소이며 도면부호에 'R'이 포함되어 있는 구성요소는 적색 화소에 포함되어 있는 구성 요소를 가리킨다.
도 5a를 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서(200A)는 광 감지 소자(50) 및 전송 트랜지스터(도시하지 않음)가 집적되어 있는 반도체 기판(110), 하부 절연층(60), 색 필터(70B, 70R), 상부 절연층(80) 및 유기 광전 소자(100)를 포함한다.
반도체 기판(110)은 실리콘 기판일 수 있으며, 광 감지 소자(50) 및 전송 트랜지스터(도시하지 않음)가 집적되어 있다. 광 감지 소자(50)는 광 다이오드일 수 있다. 광 감지 소자(50) 및 전송 트랜지스터는 각 화소마다 집적되어 있을 수 있으며, 도면에서 보는 바와 같이 광 감지 소자(50)는 청색 화소의 광 감지 소자(50B), 녹색 화소의 광 감지 소자(50G) 및 적색 화소의 광 감지 소자(50R)를 포함한다. 광 감지 소자(50)는 빛을 센싱하고 광 감지 소자(50)에 의해 센싱된 정보는 전송 트랜지스터에 의해 전달된다.
반도체 기판(110) 위에는 또한 금속 배선(도시하지 않음) 및 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 금속 배선 및 패드는 신호 지연을 줄이기 위하여 낮은 비저항을 가지는 금속, 예컨대 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(g) 및 이들의 합금으로 만들어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
금속 배선 및 패드 위에는 하부 절연층(60)이 형성되어 있다. 하부 절연층(60)은 산화규소 및/또는 질화규소와 같은 무기 절연 물질 또는 SiC, SiCOH, SiCO 및 SiOF와 같은 저유전율(low K) 물질로 만들어질 수 있다.
하부 절연층(60)은 각 화소의 광 감지 소자(50B, 50G, 50R)를 각각 드러내는 트렌치(도시하지 않음)를 가진다. 트렌치는 충전제에 의해 채워져 있을 수 있다.
하부 절연층(60) 위에는 색 필터(70)가 형성되어 있다. 색 필터(70)는 청색 화소에 형성되어 있는 청색 필터(70B)와 적색 화소에 형성되어 있는 적색 필터(70R)를 포함한다. 본 구현예에서는 녹색 필터를 구비하지 않은 예를 설명하지만, 녹색 필터를 구비할 수도 있다.
색 필터(70) 위에는 상부 절연층(80)이 형성되어 있다. 상부 절연층(80)은 색 필터(50)에 의한 단차를 제거하고 평탄화한다. 상부 절연층(80) 및 하부 절연층(60)은 패드를 드러내는 접촉구(도시하지 않음)와 녹색 화소의 광 감지 소자(50G)를 드러내는 관통구(85)를 가진다.
상부 절연층(80) 위에는 전술한 유기 광전 소자(100)가 형성되어 있다. 유기 광전 소자(100)는 전술한 도 1의 유기 광전 소자(100a)일 수 있으며, 제1 전극(10), 활성층(30) 및 제2 전극(20)을 포함한다. 또한 도 5e에서 보는 바와 같이, 일 구현예에 따른 이미지 센서(200e)는 유기 광전 소자(100) 상부에 적층되어 있는 절연층(90) 및 렌즈(95)를 더 포함할 수 있다. 절연층(90)은 절연 물질, 반사방지 코팅층 및/또는 적외선필터를 포함할 수 있다. 예컨대 절연층(90)은 실리콘산화물 및/또는 실리콘질화물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 렌즈(95)는 각 화소의 광 감지 소자(50B, 50G, 50R)에 대응되는 위치에 배열될 수 있다.
또한 유기 광전 소자(100)는 전술한 도 2 내지 도 4의 유기 광전 소자(100b, 100c, 100d)일 수 있다. 예컨대, 도 5b를 참고하면, 일 구현예에 따른 이미지 센서(200B)는 도 2의 유기 광전 소자(200b)와 같은 유기 광전 소자(100')를 포함할 수 있으며, 이 때 제2 전극(20)은 투광 전극(20a)의 일면에 형성된 투광 보조층(20b)을 가지는 이층 투광 전극일 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참고하면, 제1 전극(10) 및 제2 전극(20)은 모두 투광 전극일 수 있으며, 활성층(30)은 예컨대 녹색 파장 영역의 빛을 주로 흡수하는 유기 물질을 포함할 수 있다. 활성층(30)은 녹색 화소의 색 필터를 대체할 수 있다. 광 감지 소자(50)는 청색 화소의 광 감지 소자(50B), 녹색 화소의 광 감지 소자(50G) 및 적색 화소의 광 감지 소자(50R)를 포함할 수 있다.
제2 전극(20) 측으로부터 입사된 광은 활성층(30)에서 녹색 파장 영역의 빛이 주로 흡수되어 광전변환될 수 있고 나머지 파장 영역의 빛은 제1 전극(10)을 통과하여 광 감지 소자(50)에 센싱될 수 있다.
본 구현예에 따른 유기 CMOS 이미지 센서(200A, 200B)는 전술한 바와 같이 광 투과도 및 전기적 특성을 동시에 만족하는 투광 전극을 포함하는 유기 광전 소자(100)를 구비함으로써 활성층(30)으로 입사되는 광량을 높여 광전 변환 효율(EQE)을 개선할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 청색 화소, 녹색 화소 및 적색 화소 만을 예시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 5c에서 보는 바와 같이, 일 구현예에 따른 이미지 센서(200C)는 전술한 구현예와 달리, 색 필터(70'), 활성층(30') 및 광 감지 소자(50')를 포함할 수 있다.
도 5c에서, 일 구현예에 따른 이미지 센서(200C)는 전술한 구현예의 청색 화소, 녹색 화소 및 적색 화소 대신, 시안 화소(C), 옐로우 화소(Y) 및 마젠타 화소(M)를 가질 수 있다. 색 필터(70')는 하부 절연층(60) 위에 형성될 수 있으며, 시안 필터(70C) 및 마젠타 필터(70M)를 포함하며 옐로우 필터를 포함하지 않을 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 옐로우 필터를 더 포함할 수 있다. 활성층(30')은 예컨대 옐로우 필터를 대체할 수 있다.
도 5c에 도시되지 않았지만, 유기 광전 소자(100”)는 전술한 도 2와 마찬가지로, 제1 전극(10)과 활성층(30') 사이 및 제2 전극(20)과 활성층(30') 사이에 각각 또는 이들 중 하나에 전하보조층(15, 25)을 더 포함할 수 있다. 또한 제2 전극(20)은 투광 전극(20a)의 일면에 형성된 투광 보조층(20b)을 가지는 이층 투광 전극일 수 있다.
도 5d를 참고하면, 일 구현예에 따른 이미지 센서(200D)는 절연층 및 색 필터의 위치를 제외하고는, 전술한 도 5a에 도시한 이미지 센서(200A)와 동일하다.
도 5d를 참고하면, 청색 필터(70B) 및 적색 필터(70R)는 광 감지 소자(50B, 50R) 위에 직접 형성되어 있다. 또한 도 5a의 하부 절연층(60) 및 상부 절연층(80) 대신, 단일층의 절연층(65)이 형성되어 있다. 단일층의 절연층(65)은 예컨대 실리콘 산화물 및/또는 실리콘질화물과 같은 무기 절연물질 또는 SiC, SiCOH, SiCO 및 SiOF와 같은 저유전물질(low K)로 만들어질 수 있다.
이하 일 구현예에 따른 유기발광다이오드에 대하여 설명한다.
도 12a 및 도 12b는 각각 일 구현예에 따른 유기발광다이오드를 보여주는 단면도이다.
도 12a를 참고하면, 일 구현예에 따른 유기발광다이오드는 기판(1205), 하부 전극(1210), 전자수송층(ETL)(1215), 활성층(1230), 정공주입층(HIL)(1225) 및 투광층(1220a)을 포함한다.
기판(1205)은 예컨대 유리일 수 있고, 하부 전극(1210)은 예컨대 ITO와 같은 투명 도전 산화물일 수 있고, 전자수송층(ETL)(1215)은 예컨대 디시아노비닐-터티오펜(DCV3T)일 수 있고, 활성층(1230)은 예컨대 N,N'-디메틸퀴나크리돈(NNQA)과 디시아노비닐-터티오펜(DCV3T)을 포함할 수 있고, 정공주입층(HIL)(1225)은 예컨대 몰리브덴산화물(MoOx, 0<x≤3)을 포함할 수 있고, 투광층(1220a)은 예컨대 은(Ag)과 몰리브덴 산화물을 포함할 수 있다.
그러나 이에 한정되지 않고, 기판(1205), 하부 전극(1210), 전자수송층(1215), 활성층(1230), 정공주입층(1225) 및 투광층(1220a)은 다양한 물질로 만들어질 수 있다.
기판(1205)은 예컨대 실리콘과 같은 반도체로 만들어질 수 있고 하부 전극(1210)은 예컨대 알루미늄, 은, 구리 또는 금과 같은 금속으로 만들어질 수 있고, 전자수송층(1215) 및 정공주입층(1225)은 전술한 전하보조층으로 사용가능한 물질로 만들어질 수 있고, 활성층(1230)은 전술한 활성층(30)에서 사용가능한 물질로 만들어질 수 있고, 투광층(1220a)은 전술한 제2 전극(20)으로 사용가능한 물질로 만들어질 수 있다.
도 12b를 참고하면, 일 구현예에 따른 유기발광다이오드는 투광층(1220a) 위에 투광보조층(1220b)을 더 포함한 것을 제외하고는 전술한 구현예와 같다. 투광보조층(1220b)은 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3) 또는 상기 화학식 A로 표현되는 트리페닐 아민유도체를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 투광보조층(1220b)은 다양한 물질을 포함할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
투광 전극의 준비 I
실시예 1
은(Ag)과 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3)을 99:1 (w/w)의 비율로 열증착한 15nm 두께의 투광 전극을 준비한다.
실시예 2
은(Ag)과 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3)을 95:5 (w/w)의 비율로 열증착한 15nm 두께의 투광 전극을 준비한다.
실시예 3
은(Ag)과 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3)을 90:10 (w/w)의 비율로 열증착한 15nm 두께의 투광 전극을 준비한다.
실시예 4
은(Ag)과 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3)을 80:20 (w/w)의 비율로 열증착한 15nm 두께의 투광 전극을 준비한다.
실시예 5
은(Ag)과 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3)을 60:40 (w/w)의 비율로 열증착한 15nm 두께의 투광 전극을 준비한다.
비교예 1
은(Ag)과 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3)을 50:50 (w/w)의 비율로 열증착한 15nm 두께의 투광 전극을 준비한다.
평가 1
실시예 1 내지 5와 비교예 1에 따른 투광 전극의 면저항을 평가한다.
면저항은 사단자 측정법(four point probe)으로 평가하며, CMT-SR2000N(Changmin Tech Co.)를 사용한다.
그 결과는 표 1과 같다.
면저항(Ω/sq.)
실시예 1 20
실시예 2 80-120
실시예 3 150-250
실시예 4 280-400
실시예 5 550-800
비교예 1 > 2000
표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 5에 따른 투광 전극은 약 1㏀/sq. 이하의 면저항을 가지는데 반해 비교예 1에 따른 투광 전극은 약 2㏀/sq. 의 높은 면저항을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
투광 전극의 준비 II
실시예 6
은(Ag)과 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3)을 90:10 (w/w)의 비율로 열증착한 15nm 두께의 투광 전극을 준비한다.
실시예 7
은(Ag)과 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3)을 90:10 (w/w)의 비율로 열증착한 15nm 두께의 투광층과 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3)(굴절률=1.8)을 열증착한 30nm 두께의 투광 보조층을 포함하는 투광 전극을 준비한다.
실시예 8
은(Ag)과 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3)을 90:10 (w/w)의 비율로 열증착한 15nm 두께의 투광층과 하기 화학식 A로 표현되는 트리페닐 아민유도체(굴절률=1.9)를 열증착한 30nm 두께의 투광 보조층을 포함하는 투광 전극을 준비한다.
[화학식 A]
Figure pat00001

비교예 2
은(Ag)을 단독으로 열증착하여 15nm 두께의 투광 전극을 준비한다.
비교예 3
은(Ag)을 단독으로 열증착한 15nm 두께의 투광층과 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3)을 열증착한 30nm 두께의 투광 보조층을 포함하는 투광 전극을 준비한다.
평가 2
실시예 6 내지 8과 비교예 2, 3에 따른 투광 전극의 광 투과도를 평가한다.
광 투과도는 자외선-가시광선 분광법(UV-visible spectrophotometry)으로 측정하며, UV-240(Shimadzu)를 사용한다.
그 결과에 대하여 도 6 및 표 2를 참고하여 설명한다.
도 6은 실시예 6 내지 8과 비교예 2, 3에 따른 투광 전극의 파장에 따른 광 투과도를 보여주는 그래프이다.
광 투과도(@ 540nm)(%)
실시예 6 59
실시예 7 66
실시예 8 71
비교예 2 38
비교예 3 30
표 2 및 도 6을 참고하면, 실시예 6 내지 8에 따른 투광 전극은 약 540nm 파장에서 50% 보다 높은 광 투과도를 나타내는데 반해, 비교예 2, 3에 따른 투광 전극은 약 540nm 파장 영역에서 낮은 광 투과도를 나타내는 것을 알 수 있다. 또한 실시예 6 내지 8에 따른 투광 전극은 약 400nm 내지 780nm의 가시광선 전 영역에 걸쳐 약 40% 보다 높은 광 투과도를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
유기 발광 소자의 제조
실시예 9
글래스 기판 위에 ITO를 스퍼터링으로 적층하여 약 100nm 두께의 전극을 형성한다. 이어서 상기 전극 위에 전자수송층(ETL)으로 DCV3T를 증착한 후 상기 전자수송층(ETL) 위에 p형 반도체 물질로서 N,N'-디메틸-퀴나크리돈(N,N'-dimethyl-quinacridone, NNQA)와 n형 반도체 물질로 디시아노비닐-터티오펜(DCV3T)를 1:1 (wt/wt) 의 비율로 공증착하여 70 nm 두께의 활성층을 형성한다. 이어서 활성층 위에 정공주입층(HIL)으로 몰리브덴 산화물을 증착한다. 이어서 정공주입층(HIL) 위에 은(Ag)과 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3)을 90:10 (w/w)의 비율로 열증착하여 15nm 두께의 투광층을 형성하여 유기 광전 소자를 제작한다.
실시예 10
상기 투광층 위에 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3)을 열증착하여 30nm 두께의 투광 보조층을 더 형성한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기 광전 소자를 제작한다.
실시예 11
상기 투광층 위에 상기 화학식 A로 표현되는 트리페닐 아민유도체를 열증착하여 30nm 두께의 투광 보조층을 더 형성한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기 광전 소자를 제작한다.
비교예 4
은(Ag)과 몰리브덴 산화물(MoOx, 0<x≤3)을 90:10 (w/w)의 비율로 열증착한 것 대신 은(Ag)을 단독으로 열증착하여 15nm 두께의 투광층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일한 방법으로 유기 광전 소자를 제작한다.
평가 3
실시예 9 내지 11과 비교예 4에 따른 유기 광전 소자에 다양한 전압을 인가하면서 파장에 따른 외부양자효율(External Quantum Efficiency, EQE)을 평가한다. 외부양자효율(EQE)은 K3100 Spectral IPCE Measurement System (McScience)을 사용하여 평가한다. 그 결과에 대하여 도 7 내지 도 10을 참고하여 설명한다.
도 7은 실시예 9에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이고, 도 8은 실시예 10에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이고, 도 9는 실시예 11에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이고, 도 10은 비교예 4에 따른 유기 광전 소자의 파장에 따른 외부양자효율(EQE)을 보여주는 그래프이다.
도 7 내지 도 10을 참고하면, 동일한 전압을 기준으로 비교할 때 실시예 9 내지 11에 따른 유기 광전 소자는 비교예 4에 따른 유기 광전 소자와 비교하여 외부양자효율(EQE)이 개선된 것을 확인할 수 있다.
평가 4
실시예 9에 따른 유기 광전 소자와 비교예 4에 따른 유기 광전 소자에 다양한 바이어스(bias)를 인가하면서 암 전류밀도(dark current density)를 평가한다.
도 11은 실시예 9에 따른 유기 광전 소자와 비교예 4에 따른 유기 광전 소자의 전압에 따른 암 전류밀도를 보여주는 그래프이다.
도 11을 참고하면, 실시예 9에 따른 유기 광전 소자는 비교예 4에 따른 유기 광전 소자와 비교하여 정전압 및 역전압 방향 모두에서 거의 유사한 정도의 암 전류밀도를 나타내는 것을 알 수 있다. 이로부터 실시예 9에 따른 유기 광전 소자는 비교예 4에 따른 유기 광전 소자보다 누설 전류가 크지 않은 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
10: 제1 전극 20: 제2 전극
20a: 투광층 20b: 투광 보조층
15, 25: 전하 보조층 30: 활성층
100: 유기 광전 소자 50: 광 감지 소자
60: 하부 절연층 70: 색 필터
80: 상부 절연층 85: 관통구

Claims (22)

  1. 금속 및 상기 금속보다 적은 함량으로 포함되어 있는 금속 산화물을 포함하는 투광층을 포함하는 투광 전극.
  2. 제1항에서,
    상기 금속과 상기 금속 산화물은 99.9:0.1 내지 60:40의 중량비로 포함되어 있는 투광 전극.
  3. 제1항에서,
    상기 금속은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au) 및 이들의 합금에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 금속 산화물은 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 아연 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 크롬 산화물, 인듐 산화물 또는 이들의 조합을 포함하는 투광 전극.
  4. 제1항에서,
    상기 투광층은 1nm 내지 50nm의 두께를 가지는 투광 전극.
  5. 제1항에서,
    상기 투광층은 1㏀/sq. 이하의 면저항 및 540nm의 파장에서 50% 보다 높은 광 투과율을 가지는 투광 전극.
  6. 제1항에서,
    상기 투광층의 일면에 위치하는 투광 보조층을 더 포함하는 투광 전극.
  7. 제6항에서,
    상기 투광 보조층은 1.6 내지 2.5의 굴절률을 가지는 물질을 포함하는 투광 전극.
  8. 제6항에서,
    상기 투광 보조층은 금속 산화물 화합물, 금속 황화물 및 유기물 중 적어도 하나를 포함하는 투광 전극.
  9. 제8항에서,
    상기 금속 산화물 화합물은 아연 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 알루미늄 산화물, 알루미늄 주석 산화물(ATO), 불소 도핑된 주석 산화물(FTO), 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 크롬 산화물 또는 이들의 조합을 포함하고,
    상기 금속 황화물은 아연설파이드(ZnS)를 포함하고,
    상기 유기물은 아민 유도체를 포함하는
    투광 전극.
  10. 서로 마주하는 제1 전극과 제2 전극, 그리고
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 활성층
    을 포함하고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 금속 및 상기 금속보다 적은 함량으로 포함되어 있는 금속 산화물을 포함하는 투광층을 포함하는
    유기 광전 소자.
  11. 제10항에서,
    상기 금속과 상기 금속 산화물은 99.9:0.1 내지 60:40의 중량비로 포함되어 있는 유기 광전 소자.
  12. 제10항에서,
    상기 금속은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au) 및 이들의 합금에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 유기 광전 소자.
  13. 제10항에서,
    상기 금속 산화물은 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 아연 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 크롬 산화물, 인듐 산화물 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 광전 소자.
  14. 제10항에서,
    상기 투광층은 1nm 내지 50nm의 두께를 가지는 유기 광전 소자.
  15. 제10항에서,
    상기 투광층은 1㏀/sq. 이하의 면저항 및 540nm의 파장에서 50% 보다 높은 광 투과율을 가지는 유기 광전 소자.
  16. 제10항에서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 상기 투광층의 일면에 위치하는 투광 보조층을 더 포함하는 유기 광전 소자.
  17. 제16항에서,
    상기 투광 보조층은 1.6 내지 2.5의 굴절률을 가지는 물질을 포함하는 유기 광전 소자.
  18. 제17항에서,
    상기 투광 보조층은 금속 산화물 화합물, 금속 황화물 및 유기물 중 적어도 하나를 포함하는 유기 광전 소자.
  19. 제18항에서,
    상기 금속 산화물 화합물은 아연 산화물, 인듐 산화물, 주석 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 알루미늄 산화물, 알루미늄 주석 산화물(ATO), 불소 도핑된 주석 산화물(FTO), 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 니오븀 산화물, 탄탈륨 산화물, 티타늄 산화물, 니켈 산화물, 구리 산화물, 코발트 산화물, 망간 산화물, 크롬 산화물 또는 이들의 조합을 포함하고,
    상기 금속 황화물은 아연설파이드(ZnS)를 포함하고,
    상기 유기물은 아민 유도체를 포함하는
    유기 광전 소자.
  20. 제10항에서,
    상기 제1 전극과 상기 활성층 사이 및 상기 제2 전극과 상기 활성층 사이 중 적어도 하나에 위치하는 전하 보조층을 더 포함하는 유기 광전 소자.
  21. 제10항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 유기 광전 소자를 포함하는 이미지 센서.
  22. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 투광 전극을 포함하는 유기 발광 다이오드.



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