KR20140089233A

KR20140089233A - 유기발광소자의 제조방법

Info

Publication number: KR20140089233A
Application number: KR1020130001239A
Authority: KR
Inventors: 최현주; 이창호; 오일수; 고희주; 신대엽; 최건하; 이창민; 이인재; 전평은; 조세진; 윤진영; 이보라; 김범준; 이연우; 심지혜; 심중원
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2014-07-14
Also published as: US20140193936A1; TW201429017A; US9368743B2; CN103915576A

Abstract

유기발광소자 제조방법은 제1 전극층, 상기 제1 전극층을 사불화탄소 플라즈마로 처리하는 단계, 상기 제1 전극층 상에 펜타센을 포함하는 제1 공통층을 형성하는 단계, 상기 제1 공통층 상에 유기 발광층을 형성하는 단계, 상기 유기 발광층 상에 제2 공통층을 형성하는 단계, 및 상기 제2 공통층 상에 제2 전극층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 플라즈마 처리로 상기 유기발광소자의 발광 효율이 향상된다.

Description

유기발광소자의 제조방법{FABRICATING METHOD FOR THE ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE}

본 발명은 유기발광소자의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광 효율을 향상시키는 유기발광소자의 제조방법에 관한 것이다.

유기발광소자는 2개의 전극들과 그 사이에 배치된 유기 발광층을 포함한다. 상기 2개의 전극들과 상기 유기 발광층 사이에는 서로 다른 공통층들이 각각 배치된다. 상기 2개의 전극들은 인가되는 전압의 레벨에 따라 애노드와 캐소드로 구분된다.

상기 애노드와 상기 유기 발광층 사이에 정공의 주입/수송에 기여하는 제1 공통층이 배치된다. 또한, 상기 캐소드와 상기 유기 발광층 사이에 전자의 주입/수송에 기여하는 제2 공통층이 배치된다.

유기발광소자는 두 개의 전극과 그 사이에 위치하는 발광층을 포함하며, 하나의 전극으로부터 주입된 전자(electron)와 다른 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 발광층에서 결합하여 여기자(exciton)를 형성하고, 여기자가 에너지를 방출하면서 발광한다.

낮은 구동 전압으로 요구되는 발광 효과를 얻을수록 발광 효율이 높다고 할 수 있다. 이러한 발광효율은 대체적으로 전하 균형(charge balance), 여기자 생성효율, 여기 상태로부터 내부 발광 양자 수율 및 광 방출 효율의 4개의 인자에 의해 결정된다. 각 인자들은 전자 및 정공의 이동도에 따라 영향을 받는다.

이러한 전하의 이동도는 전극층의 표면 특성과 공통층의 재료에 따라 달라진다. 상기 전극층과 상기 공통층 사이의 계면 특성은 표면처리나 새로운 층의 추가를 통해 변화시킬 수 있다. 상기 전극층의 표면처리는 UV, 불활성 기체에 의한 플라즈마등에 의해 행해진다. 상기 표면처리를 통해 상기 전극층의 표면 결정 구조나 화학적 물성 등을 변화시킬 수 있다. 또한, 상기 공통층의 재료를 변화시켜 공통층 내부의 전하 주입/수송 특성을 제어할 수 있다. 재료가 가진 결정구조, 화합물의 구성비, 굴절률 등 재료의 물성은 발광 효율을 결정하는 중요 인자가 된다.

따라서, 본 발명은 발광 효율이 향상된 유기발광소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자 제조방법은 기판 상에 제1 전극층을 형성하고, 상기 제1 전극층 상부 표면을 플라즈마로 처리하는 단계를 포함한다. 상기 표면처리는 사불화탄소 플라즈마에 의해 시행된다. 상기 표면처리된 제1 전극층 상에 제1 공통층을 형성한다. 상기 제1 공통층은 펜타센을 포함하는 것으로 한다. 상기 제1 공통층 상에는 유기 발광층을 형성한다. 상기 유기 발광층 상에 제2 공통층을 형성하고, 순차적으로 제2 전극층을 형성한다.

상기 제1 공통층은 정공 주입층이 배치되고, 상기 정공 주입층 상에는 정공 수송층이 배치될 수 있다.

상기 제2 공통층은 전자 주입층이 배치되고, 전자 수송층이 더 포함될 수 있다. 함께 배치되는 경우 상기 제2 공통층은 상기 전자 주입층과 상기 유기 발광층 사이에 상기 전자 수송층이 배치되도록 형성된다.

상기 제2 공통층과 상기 유기 발광층 사이에는 정공 차단층이 추가로 배치될 수 있다. 정공 차단층은 정공의 이동을 차단하여 발광층에 머무르게 하는 역할을 한다. 이를 통해 여기자 생성효율을 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자 제조방법은 상기 전자 수송층을 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린으로 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자 제조방법은 상기 제1 전극층을 인듐주석 산화물로 형성하는 단계를 포함한다.

상술한 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법은 상기 제1 전극층의 표면처리과정을 포함한다. 상기 제1 전극층은 사불화탄소 플라즈마에 의해 표면처리된다. 상기 플라즈마 처리에 의해 상기 제1 전극층 상부에 적층되는 상기 제1 공통층에서의 정공 이동도가 향상된다. 따라서 상기 제1 전극과 상기 제1 공통층의 계면에서 전하의 주입/수송이 원활해진다. 결과적으로 상기 유기발광소자의 발광 효율이 향상되어 소비전력을 감소시키는 효과를 가져온다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기발광소자 제조방법은 상기 전자 수송층을 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린으로 형성하는 단계를 포함한다. 상기 전자 수송층은 높은 전자 이동도를 갖게 되고, 전하 균형이 이루어진다. 이로 인해 여기자 생성효율이 향상되어 전력 효율이 높아진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기발광소자의 단면도이다.
도 2a는 사불화탄소 플라즈마 처리를 하지 않은 전극 상에 형성된 펜타센 유기층을 원자현미경으로 촬영한 사진이다.
도 2b는 사불화탄소 플라즈마 처리한 전극 상에 형성된 펜타센 유기층을 원자현미경으로 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기발광소자의 전압-전류밀도-휘도특성을 비교한 그래프이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기발광소자의 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기발광소자의 휘도-전류 효율비를 비교한 그래프이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기발광소자의 휘도-전력 효율비를 비교한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기발광소자의 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 설명한다.

도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 유사한 참조 부호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 어떤 층이 다른 층의 '상에' 형성된다(배치된다)는 것은, 두 층이 접해 있는 경우뿐만 아니라 두 층 사이에 다른 층이 존재하는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 어떤 층의 일면이 평평하게 도시되었지만, 반드시 평평할 것을 요구하지 않으며, 적층 공정에서 하부층의 표면 형상에 의해 상부층의 표면에 단차가 발생할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기발광소자의 단면도이다. 도 1에 도시된 것과 같이, 유기발광소자(OLED)는 제1 전극층(ED1), 제1 공통층(CL1), 유기 발광층(EML), 제2 공통층(CL2), 제2 전극층(ED2)을 포함한다. 상기 유기발광소자(OLED)는 기판(SUB) 상에 배치된다. 상기 제1 전극층(ED1)은 상기 유기발광소자(OLED)의 제조과정에서 사불화탄소 플라즈마로 표면처리된다.

상기 기판(SUB)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 유기발광소자(OLED)는 상기 기판(SUB)의 일면 상에 직접 실장되거나, 상기 기판(SUB)의 일면 상에 배치된 절연막(미도시) 상에 배치될 수 있다. 상기 절연막은 유기막 및/또는 무기막을 포함할 수 있다.

상기 제1 전극층(ED1)과 상기 제2 전극층(ED2)은 레벨이 서로 다른 전압들을 수신한다. 본 실시예에서, 상기 제1 전극층(ED1)은 애노드 전극으로 설명되고, 상기 제2 전극층(ED2)은 캐소드 전극으로 설명된다.

상기 애노드 전극(ED1)은 전도성 및 일함수(work function)가 높은 물질로 구성된다. 상기 애노드 전극(ED1)은 투명한 전도성 산화물이 될 수 있다. 예컨대, 상기 애노드 전극(ED1)은 인듐주석 산화물, 인듐아연 산화물, 인듐갈륨아연 산화물, 플루오르아연 산화물, 갈륨아연 산화물, 주석 산화물, 또는 아연 산화물 등을 포함한다.

상기 애노드 전극(ED1) 상에 상기 제1 공통층(CL1)이 배치된다. 상기 제1 공통층(CL1)은 상기 애노드 전극(ED1)으로부터 상기 제1 공통층(CL1)으로 정공 주입을 용이하게 하기 위해 정공 주입층을 포함한다. 상기 정공 주입층은 반도체 성질을 가지는 금속화합물을 포함하거나, 유기물 및/또는 무기물 등을 포함할 수 있다.

본 실시예에서 상기 정공 주입층은 펜타센을 포함한다. 상기 펜타센은 다른 금속 화합물, 유기물 또는 무기물보다 높은 정공 이동도를 갖는다. 상기 펜타센을 포함하는 상기 제1 공통층(CL1)은 상기 제1 전극층(ED1)으로부터 주입된 정공을 상기 발광층으로 쉽게 확산시킨다. 상기 제1 공통층(CL1)은 2개 이상의 층으로 형성할 수도 있으며, 하나의 제1 공통층(CL1)에 정공 주입/수송 기능을 모두 포함하도록 형성할 수 있다.

상기 제1 공통층(CL1) 상에는 상기 유기 발광층(EML)이 배치된다. 상기 유기 발광층(EML)은 청색광, 녹색광, 적색광, 또는 백색광을 생성한다. 상기 유기 발광층(EML)은 형광 발광물질 또는 인광 발광물질을 포함한다.

상기 유기 발광층(EML) 상에 상기 제2 공통층(CL2)이 배치된다. 상기 제2 공통층(CL2)은 상기 캐소드 전극(ED2)으로부터 전자 주입을 용이하게 하기 위해 전자 주입층을 포함한다. 상기 제2 공통층(CL2)은 2개 이상의 층으로 형성할 수도 있으며, 하나의 제2 공통층(CL2)에 전자 주입/수송 기능을 모두 포함하도록 형성할 수 있다.

상기 제2 공통층(CL2) 상에는 상기 캐소드 전극(ED2)이 배치된다. 상기 캐소드 전극(ED2)은 낮은 일함수를 가지는 물질로 구성된다. 상기 캐소드 전극(ED2)은 리튬, 마그네슘, 알루미늄 등과 같은 금속을 포함할 수 있다.

상기 제1 전극층(ED1)에는 사불화탄소로 플라즈마 처리를 행한다. 상기 플라즈마 처리에 의해 상기 제1 전극층(ED1)상에 형성되는 펜타센의 결정 입도가 작아진다. 상기 사불화탄소 플라즈마 처리로 인해 상기 펜타센을 포함하는 상기 제1 공통층(CL1)과 상기 제1 전극층(ED1) 사이의 계면 접합 특성이 향상되고 정공의 이동도가 향상되는 효과를 가져온다. 이에 대해 이하 도 2a 및 도 2b를 가지고 자세히 설명한다.

도 2a, 도 2b는 펜타센 박막의 결정립을 원자현미경으로 관찰한 결과이다. 도 2a는 사불화탄소 플라즈마 처리를 하지 않은 전극층 상에 적층된 펜타센 박막의 결정립 형태이고, 도 2b는 사불화탄소 플라즈마 처리한 전극층 상에 적층된 펜타센 박막의 결정립 형태이다. 도 2b는 30W의 사불화탄소 플라즈마 환경에서 표면처리 후 관찰하였다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이, 도 2b에 나타난 결정립들이 도 2a에 나타난 결정립보다 작다. 상기 사불화탄소 플라즈마 처리로 인해 상기 제1 공통층(CL1: 도 1 참조)의 결정립이 조밀해기 때문이다. 이러한 결정 입도의 감소로 펜타센을 포함하는 상기 제1 공통층(CL1)과 상기 제1 전극층(ED1: 도 1 참조)과의 계면의 밀착력이 높아진다. 이로 인해 계면에서의 정공의 이동이 자유로워지고, 전류의 흐름을 향상시킨다. 사불화탄소 플라즈마 처리를 통해 계면에서의 정공 이동도를 제어할 수 있게 되고, 더 낮은 전압에서의 소자 구동이 가능해진다. 이러한 제1 공통층(CL1)의 결정 입도에 따른 유기발광소자의 특성 변화를 비교하기 위해 이하 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3에서, 제1 그래프들(GA1, GA2)은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 특성을 나타낸다. 여기서 본 실시예에 따른 유기발광소자는 상기 표면처리된 제1 전극층과 상기 펜타센을 포함하는 상기 제1 공통층을 포함한다. 도 3 에서, 제2 그래프들(GB1, GB2)은 플라즈마 처리되지 않은 상기 제1 전극층 상에 펜타센을 포함하는 상기 제1 공통층을 가진 유기발광소자의 특성을 나타낸다. 도 3에서, 제3 그래프들(GC1, GC2)은 플라즈마 처리되지 않은 상기 제1 전극층 상에 NPB(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine)를 포함하는 상기 제1 공통층을 가진 유기발광소자의 특성을 나타낸다.

도 3에 도시된 그래프들(GA1, GB1, GC1, GA2, GB2, GC2)의 상기 유기발광소자들은 상기 전자 주입층을 포함하는 상기 제1 공통층을 제외하고는 동일한 구조를 가진다. 유리 기판 상에 인듐주석 산화물을 포함하는 상기 제1 전극층 상에 상기 제1 공통층이 배치되며, 상기 제1 공통층은 정공 주입층을 포함한다. 상기 제1 공통층 상에는 NPB(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine)를 포함하는 정공 수송층이 배치된다. 상기 정공 수송층 상에는 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄을 포함하는 유기 발광층이 배치된다. 상기 유기 발광층 상에는 2,9-다이메틸-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(BCP)을 포함하는 정공 차단층이 배치된다. 상기 정공 차단층 상에는 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄을 포함하는 전자 수송층이 배치된다. 상기 전자 수송층 상에 플루오르화 리튬을 포함하는 전자 주입층이 배치된다. 상기 전자 주입층 상에 알루미늄을 포함하는 제2 전극층이 순차적으로 배치된다.

도 3에서는 각 소자의 전압에 따른 휘도 그래프(GA1, GB1, GC1)와 전류밀도 그래프들(GA2, GB2, GC2)을 나타내었다.

먼저 전압에 따른 휘도 변화를 나타낸 그래프들(GA1, GB1, GC1)은 전압의 크기에 비례하여 휘도가 증가하는 경향을 보여준다. 그 중, 제1 그래프(GA1)가 제2 그래프(GB1) 및 제3 그래프(GC1)에 비해 기울기가 크다. 이를 통해 동일한 휘도를 기준으로 할 때 제1 그래프(GA1)가 제2 그래프(GB1) 및 제3 그래프(GC1)에 비해 가장 낮은 전압을 가짐을 알 수 있다.

다음으로 전압에 따른 전류밀도 변화를 나타낸 그래프들(GA2, GB2, GC2)을 살펴보면, 일정한 전압 이상이 되어야 전류밀도가 나타난다. 전류밀도가 존재하면 소자에 전류가 흐른다는 것이므로, 도 3을 통해 소자를 구동시키는 최소 전압을 알 수 있다. 도 3에서 보는 바와 같이 약 12V에서 전류밀도가 나타나는 제2 그래프(GB2) 및 제3 그래프(GC2)들에 비해, 제1 그래프(GA2)는 약 8V의 낮은 전압에서 전류 밀도가 나타난다. 도 3을 통해 제1 그래프들(GA1, GA2)의 유기발광소자의 구동전압이 가장 낮게 나타남을 알 수 있다.

상기 전류 밀도는 양자 효율 및 발광률과 관계가 있다. 양자 효율은 발광효율을 나타내는 대표적인 인자이다. 외부 양자 효율은 발광 시에 급격히 상승하는 경향이 있는데, 이는 발광시에 전자와 정공의 주입과 수송이 빠르게 균형을 이루기 때문이다. 전자와 정공의 주입/수송에 의해 전류 밀도가 나타나며, 전하 균형이 이루어져 발광이 된다. 구동전압이 낮을수록, 그리고 동일 전압에서 더 높은 광도를 가질수록 발광 효율은 높다고 할 수 있다.

결과적으로, 상기 제1 공통층에 펜타센을 포함하고, 추가적으로 상기 제1 전극 상에 사불화탄소 플라즈마 처리를 하는 경우 향상된 발광 효율을 갖게 됨을 알 수 있다. 사불화탄소 플라즈마와 펜타센 유기층의 복합작용으로 상기 제1 전극층/상기 제1 공통층 계면에서의 정공 주입/수송 능력은 향상된다. 따라서 본 발명의 실시예에 의해 발광 효율이 향상된 유기발광소자의 제조가 가능해진다.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광소자의 제조방법을 도시한 단면도이다.

도 4a에 도시된 것과 같이, 기판(SUB) 상에 제1 전극층(ED-B)을 형성한다. 구체적으로 상기 제1 전극층(ED-B)은 투명한 전도성 산화물을 코팅법, 증발법, 기상 증착법, 전자빔 증착법 또는 스퍼터링법 등에 의해 상기 기판(SUB) 상에 형성한다. 다만, 상기 제1 전극층(ED-B)을 형성하는 방법은 이에 한정되지는 않는다. 상기 제1 전극층(ED-B)의 형상, 구조, 크기 등은 특별히 제한되지 않고, 발광소자의 용도 및 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있다. 상기 제1 전극층(ED-B)은 상기 기판(SUB)의 세정 단계를 더 거치고 형성될 수 있다.

도 4b 및 4c에 도시된 것과 같이, 상기 제1 전극층(ED-B)을 표면처리한다. 상기 제1 전극층의 표면처리는 사불화탄소 플라즈마를 사용한다. 상기 플라즈마 표면처리는 압력이 조절되는 챔버 내부에서 이루어진다. 압력이 조절된 챔버 내부에 사불화탄소 가스를 주입후, RF전원을 통하여 고주파 교류전압을 걸어준다. 이에 의해 상기 사불화탄소 가스 분자들의 운동에너지가 높아져 활성화 상태가 된다. 상기 활성화된 사불화탄소 가스 분자들은 이온화 분해과정을 거쳐 이온, 전자, 라디칼로 분리되어 플라즈마를 형성한다. 라디칼은 확산에 의해서 무질서하게 운동하고, 이온이나 전자는 인가된 전기장의 방향에 따라 이동한다. 상기 전기장은 교류전압에 의해 방향이 주기적으로 변한다. 이에 따라 상기 제1 전극층(ED-B)의 표면이 물리적, 화학적으로 반응하게 된다. 도 4c에 상부 표면에 사불화탄소 플라즈마 처리된 상기 제1 전극층(ED1)을 나타내었다. 이러한 처리는 상기 검토한 것처럼, 상부에 형성될 상기 제1 공통층(CL1)의 결정 입도를 감소시킨다. 결정 입도가 작아지면 상기 제1 전극층(ED1)과 상기 제1 공통층(CL1) 사이를 지나는 정공의 이동도가 향상된다.

도 4d에 도시된 것과 같이, 표면처리된 제1 전극층(ED1)상에 제1 공통층(CL1)을 적층한다. 제1 공통층(CL1)은 펜타센을 포함한다. 사불화탄소 플라즈마 처리된 제1 전극층(ED1)의 표면상에 증착되는 펜타센 박막은 표면처리되지 않은 제1 전극층(ED-B)상에 증착되는 경우보다 결정 입도가 작게 형성되어 정공의 주입특성이 향상된다.

상기 제1 공통층(CL1)은 화학기상증착, 열증착, 스퍼터장비(sputter)에 의한 증착등 건식 제막법, 또는 잉크젯(inkjet) 코팅법, 노즐(nozzle) 코팅법, 바(bar) 코팅법, 슬릿(slit) 코팅법, 스핀(spin) 코팅법, 딥(deep)코팅법, 그라비어 코팅법, 스프레이 코팅법, 랭뮤어 블로젯 코팅법, 인쇄법등의 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다. 한편, 상기 제1 공통층(CL1)은 복수 개의 층을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 층은 상술한 방법들에 의해 순차적으로 적층될 수 있다.

도 4e 에 도시된 것과 같이, 상기 제1 공통층(CL1)상에 유기 발광층(EML)을 형성시킨다. 도 4f 에 도시된 것과 같이, 상기 유기 발광층(EML)상에 제2 공통층(CL2)을 순차적으로 형성시킨다. 상기 유기 발광층(EML) 및 상기 제2 공통층(CL2)은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, 랭뮤어 블로젯법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 제2 공통층(CL2)은 복수 개의 층을 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 층은 상술한 방법들에 의해 순차적으로 적층될 수 있다.

도 4g에 도시된 것과 같이, 상기 제2 공통층(CL2) 상에 제2 전극층(ED2)을 형성시킨다. 상기 제2 전극층(ED2)은 인쇄법, 코팅법 등의 습식 방법 또는, 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 화학기상증착법, 플라즈마 증착법 등의 건식 방법 등에 의해 형성할 수 있다.

형성방법은 전극 재료에 따라 선택될 수 있으며, 2종 이상의 금속 등을 사용할 경우에는 그 재료를 동시 또는 순차 스퍼터링해서 형성할 수 있다. 상기 제2 전극층 형성용 물질로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

도 5는 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기발광소자의 단면도이다. 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기발광소자의 휘도-전류 효율비-전력 효율비를 비교한 그래프들(GE1, GF1, GG1, GE2, GF2, GG2)이다.

본 실시예에 따른 유기발광소자는 제1 공통층 및 제2 공통층의 구성을 제외한 다른 구성들이 도 1 내지 도 4g를 참조하여 설명한 유기발광소자 동일하다. 따라서, 도 1 내지 도 4g에 도시된 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 구체적인 설명을 생략한다.

도 5에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 유기발광소자(OLED10)의 상기 제1 공통층(CL1)은 상기 정공 주입층(HIL) 상에 배치된 정공 수송층(HTL)을 더 포함한다. 또한, 상기 유기발광소자(OLED10)의 상기 제2 공통층(CL2)은 상기 전자 주입층(EIL)과 상기 유기 발광층(EML) 사이에 배치된 전자 수송층(ETL)을 더 포함한다.

상기 정공 수송층(HTL)은 상기 제1 공통층(CL1)은 상기 제1 전극층(ED1)으로 주입된 정공의 이동도를 높이기 위해, 상기 정공 주입층(HIL)과 상기 유기 발광층(EML)의 에너지 준위 차이를 감소시키는 정공 수송층(HTL)을 더 포함할 수 있다.

상기 정공 수송층(HTL)은 상기 정공 주입층(HIL)과 동일한 방식으로 형성될 수 있다. 상기 정공 주입층(HIL) 상에 예컨대, 화학기상증착, 열증착, 스퍼터장비(sputter)에 의한 증착등 건식 제막법, 또는 잉크젯(inkjet) 코팅법, 노즐(nozzle) 코팅법, 바(bar) 코팅법, 슬릿(slit) 코팅법, 스핀(spin) 코팅법, 딥(deep)코팅법, 그라비어 코팅법, 스프레이 코팅법, 랭뮤어 블로젯 코팅법, 인쇄법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성할 수 있다.

상기 전자 수송층(ETL)은 상기 전자 주입층(EIL)과 동일한 방식으로 형성될 수 있다. 상기 유기 발광층(EML) 상에 예컨대, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, 랭뮤어 블로젯법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성할 수 있다.

유기발광소자의 발광효율을 결정하는 인자 중 전하 균형과 여기자 생성효율은 소자 내부에 흐르는 전자/정공의 이동도에 의해 가장 큰 영향을 받는다. 각 전극으로부터 주입된 전자 및 정공이 결합하면 여기자를 형성하지만, 결합되지 않은 캐리어(전하)는 반대편 전극으로 향하는 비재결합성의 전류성분이 되어 광손실을 일으키는 원인이 된다. 따라서, 전하 균형이 이루어지도록 전자/정공의 이동도가 제어되어야 하고, 상기 전자 수송층(ETL)의 재료를 결정하는 이유가 된다.

상기 전자 수송층(ETL)은 전자 이동도를 증가시키기 위해 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린을 포함하는 것이 바람직하다. 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린을 포함하는 전자 수송층(ETL)의 전자 이동도는 도 1 내지 도 4g를 참조하여 설명한 제1 공통층(CL1)의 정공 이동도와 균형을 이룬다. 이러한 균형을 통해 여기자 생성효율을 향상시킬 수 있다.

4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린은 다른 전자 수송층(ETL) 재료, 예컨대 퀴놀린 유도체, TAZ, Balq, 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄 등과 같은 공지의 재료들보다 향상된 전자 이동도를 가진다. 이러한 전자 수송층(ETL)의 재료에 따른 특성 변화를 살피기 위해 이하 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한다.

도 6a는 전자 수송층의 재료에 따른 휘도와 전류 효율비를 나타낸 그래프들(GE1, GF1, GG1)이고, 도 6b는 휘도와 전력 효율비를 도시한 그래프들(GE2, GF2, GG2)이다. 상기 그래프들(GE1, GF1, GG1, GE2, GF2, GG2)을 통해 발광 효율 특성을 살펴볼 수 있다.

도 6a 및 6b에서, 제1 그래프들(GE1, GE2)은 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린을 포함하는 상기 전자 수송층을 포함하는 유기발광소자의 특성을 나타낸다. 도 6a 및 6b에서, 제2 그래프들(GF1, GF2)은 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄을 포함하는 상기 전자 수송층을 포함하는 유기발광소자의 특성을 나타낸다. 도 6a 및 6b에서, 제3 그래프들(GG1, GG2)은 펜타센을 포함하는 상기 전자 수송층을 포함하는 유기발광소자의 특성을 나타낸다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 그래프들(GE1, GF1, GG1, GE2, GF2, GG2)의 상기 유기발광소자들은, 상기 도 3에서 도시된 제1 그래프들(GA1, GA2)의 유기발광소자와 상기 전자 수송층을 제외하고는 동일한 구조를 갖는다.

도 6a에 도시된 것과 같이, 제1 그래프(GE1)는 제2 그래프(GF1) 및 제3 그래프(GG1)보다 동일한 휘도 하에서 높은 전류 효율을 갖는다. 도 6b에 도시된 것과 같이, 제1 그래프(GE2)는 제2 그래프(GF2) 및 제3 그래프(GG2)보다 동일한 휘도를 나타낼 때 높은 전력 효율을 갖는다. 즉, 동일한 휘도를 나타낼 때 제1 그래프들(E1, GE2)은 제2 그래프들(GF1, GF2) 및 제3 그래프들(GG1, GG2)보다 낮은 전력을 소비한다. 또한, 제1 그래프들(GE1, GE2)은 전류 보다는 전력에서 상기 제2 그래프들(GF1, GF2)보다 더 높은 효율을 갖는다.

결과적으로, 사불화탄소 플라즈마 처리한 상기 제1 전극층 상에 펜타센을 포함하는 상기 제1 공통층을 갖고, 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린을 포함하는 상기 전자 수송층을 가진 유기 발광 소자가 가장 향상된 발광 효율 특성을 보이게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기발광소자(OLED20)의 단면도이다. 본 실시예에 따른 유기발광소자는 제1 공통층(CL1) 및 제2 공통층(CL2)의 구성을 제외한 다른 구성들이 도 1 내지 도 4g를 참조하여 설명한 유기발광소자와 동일하다. 따라서, 도 1 내지 도 4g에 도시된 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 구체적인 설명을 생략한다.

도 7에 도시된 것과 같이, 상기 유기발광소자(OLED20)는 정공 차단층(HBL)을 더 포함한다. 상기 정공 차단층(HBL)은 상기 유기 발광층(EML)으로부터 상기 제2 공통층(CL2)으로 정공이 확산되는 것을 막는 역할을 한다. 상기 정공 차단층(HBL)으로 인해 정공이 상기 유기 발광층(EML)내에 머무르게 되어, 여기자의 생성효율이 증대될 수 있다.

상기 정공 차단층(HBL)은 옥사옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 2,9-다이메틸-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린등을 이용할 수 있다. 상기 정공 차단층(HBL)은 상기 유기 발광층(EML)과 상기 제2 공통층(CL2) 사이에 배치된다. 상기 정공 차단층(HBL)은 다양한 방법에 의해 형성되는데, 예컨대, 진공 증착법 또는 스핀 코팅법 등으로 형성될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

OLED: 유기발광소자 SUB: 기판
ED-B: 제1 전극층 ED1: 표면처리된 제1 전극층
CL1: 제1 공통층 EML: 유기 발광층
CL2: 제2 공통층 ED2: 제2 전극층
HIL: 정공 주입층 HTL: 정공 수송층
ETL: 전자 수송층 EIL: 전자 주입층
HBL: 정공 차단층

Claims

기판 상에 제1 전극층을 형성하는 단계;
사불화탄소 플라즈마로 상기 제1 전극층을 표면처리하는 단계;
상기 표면처리된 제1 전극층 상에 펜타센을 포함하는 제1 공통층을 형성하는 단계;
상기 제1 공통층 상에 유기 발광층을 형성하는 단계;
상기 유기 발광층 상에 제2 공통층을 형성하는 단계; 및
상기 제2 공통층 상에 제2 전극층을 형성하는 단계를 포함하는 유기발광소자 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 제1 공통층을 형성하는 단계는,
상기 표면처리된 상기 제1 전극층 상에 정공 주입층을 적층하는 단계를 포함하는 유기발광소자 제조방법.
제2 항에 있어서,
상기 제1 공통층을 형성하는 단계는,
상기 정공 주입층 상에 정공 수송층을 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
제2 항에 있어서,
상기 제2 공통층을 형성하는 단계는,
상기 유기 발광층 상에 전자 주입층을 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
제2 항에 있어서,
상기 제2 공통층을 형성하는 단계는,
상기 유기 발광층 상에 전자 수송층을 적층하는 단계; 및
상기 전자 수송층 상에 전자 주입층을 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
제5 항에 있어서,
상기 전자 수송층과 상기 유기 발광층 사이에 상기 유기 발광층으로부터 상기 전자 수송층으로의 정공의 이동을 차단하는 정공 차단층을 형성하는 단계를 포함하는 유기발광소자 제조방법.
제2 항에 있어서,
상기 유기 발광층을 형성하는 단계와 상기 제2 공통층을 형성하는 단계 사이에,
상기 유기 발광층으로부터 상기 제2 공통층으로 정공이 이동되는 것을 방지하는 정공 차단층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 제2 전자 수송층은 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린으로 형성하는 단계를 포함하는 유기발광소자 제조방법.
제1 항에 있어서,
상기 제1 전극층은 인듐주석 산화물을 포함하는 유기발광소자 제조방법.
기판 상에 인듐주석 산화물을 포함하는 제1 전극층을 형성하는 단계;
사불화탄소 플라즈마로 상기 제1 전극층을 표면처리하는 단계;
상기 표면처리된 제1 전극층 상에 펜타센을 포함하는 제1 공통층을 형성하는 단계;
상기 제1 공통층 상에 유기 발광층을 형성하는 단계;
상기 유기 발광층 상에 정공 차단층을 형성하는 단계;
상기 정공 차단층 상에 제2 공통층을 형성하는 단계; 및
상기 제2 공통층 상에 제2 전극층을 형성하는 단계를 포함하는 유기발광소자 제조방법.
제10 항에 있어서,
상기 제2 공통층은 순차적으로 적층된 전자 수송층과 전자 주입층을 포함하는 유기발광소자 제조방법.
제11 항에 있어서,
상기 전자 수송층은 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린으로 형성하는 단계를 포함하는 유기발광소자 제조방법.