KR20150000615A - White organic light emitting device - Google Patents

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KR20150000615A
KR20150000615A KR1020130072911A KR20130072911A KR20150000615A KR 20150000615 A KR20150000615 A KR 20150000615A KR 1020130072911 A KR1020130072911 A KR 1020130072911A KR 20130072911 A KR20130072911 A KR 20130072911A KR 20150000615 A KR20150000615 A KR 20150000615A
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고형덕
김은겸
한일기
김지훈
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한국과학기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a white organic light-emitting element which can increase the luminescence efficiency and simplify the manufacturing process. The white organic light-emitting element according to an embodiment of the present invention includes: a substrate; a first electrode arranged on the substrate; a light emitting layer arranged on the first electrode; and a second electrode arranged on the light emitting layer.

Description

백색 유기 발광 소자{WHITE ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}WHITE ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE

백색 유기 발광 소자가 제공된다.
A white organic light emitting device is provided.

유기 발광 소자(organic light emitting device)는 양극에서 공급되는 정공(hole)과 음극으로부터 공급되는 전자(electron)가 외부에서 인가되는 전압에 의해 양극과 음극 사이에 형성되어 있는 발광층으로 이동하여 결합함으로써 빛을 방출하는 발광 소자이다. 이러한 유기 발광 소자는 우수한 색 재현성, 얇은 두께, 빠른 응답 속도, 저전압 구동, 저 소비 전력, 높은 명암비, 그리고 넓은 시야각과 같은 우수한 특성과 플렉서블 기판을 이용할 수 있는 장점이 있어 차세대 발광 소자로 많은 관심의 대상이 되고 있으며, 전자 장비 응용뿐만 아니라 친환경 고효율 조명이나 간판으로도 이용이 가능한 발광 소자이다.An organic light emitting device is a device in which a hole supplied from an anode and an electron supplied from a cathode move to a light emitting layer formed between an anode and a cathode by a voltage applied from the outside, Emitting device. Such an organic light emitting device has advantages such as excellent color reproducibility, thin thickness, fast response speed, low voltage driving, low power consumption, high contrast ratio, wide viewing angle and flexible substrate. And it is a light emitting device that can be used not only as an electronic equipment application but also as an environmentally friendly high efficiency lighting or signboard.

특히, 최근에는 조명 분야에 유기 발광 소자를 도입하기 위한 응용 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 유기 발광 소자를 조명 분야에 광범위하게 응용하기 위해서는 백색 유기 발광 소자의 개발이 필수적이다.Particularly, in recent years, application research and development for introducing an organic light emitting device into an illumination field are actively performed. In order to widely apply an organic light emitting device to an illumination field, development of a white organic light emitting device is essential.

백색 유기 발광 소자는 백색광을 방출하는 소자로서 박형 광원을 이용한 조명 장치, 액정 표시 장치의 백라이트, 그리고 색필터를 도입하여 모든 색상이 구현 가능한 장치 등에 응용될 수 있다.The white organic light emitting device may be applied to an illumination device using a thin light source, a backlight of a liquid crystal display device, and a device capable of implementing all colors by introducing a color filter.

종래의 백색 유기 발광 소자는 백색의 단일층을 이용하는 방법과 청록색과 적색 및 청색과 오렌지색의 보색 관계에 있는 2 파장을 이용한 다층 구조나 청색, 녹색, 적색의 삼원색을 발광층으로 하는 3 파장 다층 구조의 혼색을 이용하는 방법으로 제작되고 있다.Conventional white organic light emitting devices include a method using a single white layer and a method using a three-wavelength multi-layered structure using two wavelengths having complementary colors of cyan, red, blue, and orange or three primary colors of blue, It is produced by a method using a color mixture.

그러나 단일층을 이용하여 백색을 구현하는 방법은 구조가 간단하지만 발광 효율이 낮으며, 다층을 이용한 백색광 구현은 발광 효율이 높지만 구조가 복잡하며 전류 또는 시간에 따라 색이 변한다.However, the method of implementing white by using a single layer has a simple structure but a low luminous efficiency, and the implementation of white light using multilayer has a high luminous efficiency, but its structure is complicated and its color changes with current or time.

위와 같이, 기존의 기술을 이용한 유기 발광 소자는 효율이 낮거나, 색 안정성이 낮으며 구조가 복잡하여 제조 공정이 복잡하다.
As described above, organic light emitting devices using conventional techniques have low efficiency, low color stability, and complicated structure due to complicated structure.

본 발명에 따른 한 실시예는 광화학 작용을 이용하여 발광 효율을 증대시키기 위한 것이다.One embodiment according to the present invention is to increase the luminous efficiency by using photochemical action.

본 발명에 따른 한 실시예는 제조 공정을 간단하게 하기 위한 것이다.One embodiment according to the present invention is for simplifying the manufacturing process.

상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 사용될 수 있다.
And can be used to achieve other tasks not specifically mentioned other than the above tasks.

본 발명의 한 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자는 기판, 기판 위에 위치하는 제1 전극, 제1 전극 위에 위치하는 발광층, 그리고 발광층 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고, 발광층은 폴리스티렌 유기물을 포함한다.A white organic light emitting device according to an embodiment of the present invention includes a substrate, a first electrode disposed on the substrate, a light emitting layer disposed on the first electrode, and a second electrode disposed on the light emitting layer, wherein the light emitting layer includes a polystyrene organic material .

폴리스티렌 유기물은 발광층을 기준으로 90 중량% 내지 100 중량%를 포함할 수 있다.The polystyrene organic material may include 90 wt% to 100 wt% based on the light emitting layer.

발광층에 약 250 nm 내지 약 280 nm의 자외선이 조사되었을 때 백색 발광이 활성화될 수 있으며, 약 5 % 이상의 양자효율을 가질 수 있다.The light emitting layer may have a thickness of from about 250 nm to about 280 nm When ultraviolet light is irradiated, white light emission can be activated and a quantum efficiency of about 5% or more can be obtained.

백색 유기 발광 소자는 제1 전극과 발광층 사이에 위치하는 제1 유기박막층을 더 포함할 수 있다. The white organic light emitting device may further include a first organic thin film layer disposed between the first electrode and the light emitting layer.

백색 유기 발광 소자는 발광층과 제2 전극 사이에 위치하는 제2 유기박막층을 더 포함할 수 있다.
The white organic light emitting device may further include a second organic thin film layer positioned between the light emitting layer and the second electrode.

본 발명에 따른 한 실시예는 광화학 작용을 이용하여 발광 효율을 증대시킬 수 있고, 제조 공정을 간단하게 할 수 있다.
An embodiment according to the present invention can increase the luminous efficiency using the photochemical action and simplify the manufacturing process.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 2는 폴리스티렌 유기물의 발광 스펙트럼 그래프이다.
도 3은 광화학 작용을 거친 폴리스티렌 유기물의 발광 스펙트럼 그래프이다.
도 4는 시간에 따른 PL 피크 세기의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 폴리스티렌 비드(bead)의 자가조립 단일층(self-assembly monolayer)을 나타내는 사진이다.
도 6은 약 266 nm의 UV 인가 시간에 따른 발광 스펙트럼 변화를 나타내는 그래프이다.1 is a schematic cross-sectional view of a white organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
2 is an emission spectrum graph of a polystyrene organic material.
3 is an emission spectrum graph of a polystyrene organic material subjected to photochemical action.
4 is a graph showing changes in PL peak intensity with time.
Figure 5 is a photograph showing a self-assembly monolayer of polystyrene beads.
6 is a graph showing a change in luminescence spectrum according to a UV application time of about 266 nm.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification. In the case of publicly known technologies, a detailed description thereof will be omitted.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. It will be understood that when an element such as a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the element directly over another element, On the other hand, when a part is "directly on" another part, it means that there is no other part in the middle. On the contrary, when a portion such as a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "under" another portion, this includes not only the case where the other portion is "directly underneath" On the other hand, when a part is "directly beneath" another part, it means that there is no other part in the middle.

본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자는 발광층으로 폴리스티렌을 사용하면서 광화학 작용을 이용하여 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 2 개의 유기 박막층 사이에 폴리스티렌을 포함하는 백색의 발광층이 위치할 수 있으며, 폴리스티렌으로 인한 광화학 작용을 이용함으로써 색 변환 효율이 향상될 수 있다.The organic light emitting device according to the embodiment of the present invention can improve the luminous efficiency by using the photochemical action while using the polystyrene as the light emitting layer. For example, a white light emitting layer containing polystyrene may be positioned between two organic thin film layers, and the color conversion efficiency can be improved by utilizing the photochemical action due to polystyrene.

본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자는 단층 구조의 발광층에 폴리스티렌을 도입함으로써 제조 공정을 간단하게 할 수 있다. 예를 들어, 폴리스티렌은 합성이 용이하고 단가가 저렴한 물질이다.The organic light emitting device according to the embodiment of the present invention can simplify the manufacturing process by introducing polystyrene into the light emitting layer having a single layer structure. For example, polystyrene is a substance that is easy to synthesize and low in unit cost.

또한 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자에 약 250 nm 내지 약 280 nm 자외선이 조사되어 백색 광이 활성화될 수 있다. Further, the organic light emitting device according to the embodiment of the present invention may be irradiated with ultraviolet light of about 250 nm to about 280 nm to activate white light.

그러면, 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자에 대하여 도 1 내지 도 3을 참고하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이며, 도 2는 폴리스티렌 유기물의 발광 스펙트럼 그래프이며, 도 3은 광화학 작용을 거친 폴리스티렌 유기물의 발광 스펙트럼 그래프이다.FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a white organic light emitting device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a light emission spectrum graph of a polystyrene organic material, and FIG. 3 is a light emission spectrum graph of a polystyrene organic material subjected to photochemical action.

도 1을 참고하면, 백색 유기 발광 소자는 기판(1), 제1 전극(2), 제1 유기박막층(3), 발광층(4), 제2 유기박막층(5), 그리고 제2 전극(6)을 포함한다. 여기서 제1 유기박막층(3)은 생략될 수 있으며, 제2 유기박막층(5)도 생략될 수 있다.Referring to FIG. 1, the white organic light emitting device includes a substrate 1, a first electrode 2, a first organic thin film layer 3, a light emitting layer 4, a second organic thin film layer 5, ). Here, the first organic thin film layer 3 may be omitted, and the second organic thin film layer 5 may be omitted.

기판(1)은 사파이어 기판, Si 기판, SiC 기판 등이 적용될 수 있다. 또한, 기판(1)은 유리나 플라스틱과 같은 투명 기판이 적용될 수 있으며, 플렉서블 기판이 적용될 수도 있다.The substrate 1 may be a sapphire substrate, a Si substrate, a SiC substrate, or the like. As the substrate 1, a transparent substrate such as glass or plastic may be used, and a flexible substrate may be applied.

제1 전극(2)과 제2 전극(6)은 양극 및 음극 중에서 선택된다. 예를 들어, 제1 전극이 양극이 되면 제2 전극은 음극이 되며, 제1 전극이 음극이 되면 제2 전극은 양극이 된다. 전극의 물질은 통상적으로 사용하는 투명 전도성 물질, 금속, 또는 금속이 포함된 합금으로부터 하나 이상의 물질이 선택할 수 있다.The first electrode 2 and the second electrode 6 are selected from an anode and a cathode. For example, when the first electrode is an anode, the second electrode becomes a cathode, and when the first electrode is a cathode, the second electrode becomes an anode. The material of the electrode can be selected from one or more materials from commonly used transparent conductive materials, metals, or alloys containing metals.

양극은 높은 전도성 및 일함수를 가진 투명한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 양극은 ITO(Indium Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등으로 형성될 수 있다. 한편 음극은 금속, 금속이 포함된 합금 등을 포함하는 반사 전극으로 형성될 수 있다.The anode can be formed of a transparent material having high conductivity and work function. For example, the anode may be formed of indium zinc oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or the like. On the other hand, the cathode may be formed of a reflective electrode including a metal, an alloy containing a metal, and the like.

이때, 제1 전극(2)이 양극인 경우, 제1 유기박막층(3)은 정공 수송층 및 전자 차단층으로 구성될 수 있다. 또한 제2 유기박막층(5)은 전자 수송층 및 정공 차단층으로 구성 될 수 있다.At this time, when the first electrode 2 is an anode, the first organic thin film layer 3 may be composed of a hole transporting layer and an electron blocking layer. The second organic thin film layer 5 may be composed of an electron transport layer and a hole blocking layer.

발광층(4)은 폴리스티렌 유기물이나 폴리스티렌을 포함하는 유기물 중에서 하나 이상의 물질이 선택될 수 있다. 예를 들면, 폴리스티렌 비드를 제1 유기박막층(3) 위에 도포하여 발광층으로 사용하거나, 후 열처리를 진행함으로써 박막화하여 사용할 수 있다.The light-emitting layer (4) may be selected from one or more materials selected from the group consisting of polystyrene organic materials and organic materials including polystyrene. For example, polystyrene beads may be applied on the first organic thin film layer 3 and used as a light emitting layer, or may be thinned by proceeding a post-heat treatment.

폴리스티렌 유기물은 발광층을 기준으로 약 90 중량% 내지 약 100 중량%가 발광층에 포함될 수 있으며, 이러한 범위에 있을 때 발광 효율이 극대화될 수 있다.The polystyrene organic material may be included in the light emitting layer in an amount of about 90% by weight to about 100% by weight based on the light emitting layer, and the light emitting efficiency can be maximized when the polystyrene organic material is in this range.

폴리스티렌 유기물과 함께 나노 결정 금속 양자점 등이 발광층을 기준으로 약 0 중량% 내지 약 10 중량%가 발광층에 포함될 수 있다. 예를 들어, 나노 결정 금속은 Ag, Au, Al, Mo, Pt, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Se, Nb, Ru, Rh, Pd, Cd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Hg 등이 하나 이상 혼합될 수 있으며, 양자점은 CdS, CdSe, Si, Ge 등이 하나 이상 혼합될 수 있다.A nanocrystalline metal quantum dot along with a polystyrene organic material may be included in the light emitting layer in an amount of about 0 wt% to about 10 wt% based on the light emitting layer. For example, the nanocrystalline metal may be selected from the group consisting of Ag, Au, Al, Mo, Pt, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Se, Nb, Ru, Rh, Pd, Ta, W, Re, Os, Ir, and Hg. The quantum dots may be mixed with one or more of CdS, CdSe, Si, and Ge.

이때, 형성된 폴리스티렌 유기물은 약 250 nm 내지 약 280 nm의 UV 광원에 노출됨으로써 광화학 작용을 거쳐 발광 효율이 증대될 수 있다. 예를 들어, 약 250 nm 내지 약 280 nm의 범위의 자외선이 백색 유기 발광 소자에 조사되었을 때 약 5 % 이상의 양자 효율을 가질 수 있다.At this time, the formed polystyrene organic material may be exposed to a UV light source of about 250 nm to about 280 nm, so that the light emitting efficiency can be increased through the photochemical reaction. For example, when ultraviolet light in the range of about 250 nm to about 280 nm is irradiated to the white organic light emitting device, about 5 % ≪ / RTI >

도 2 내지 도 6은 발광층을 기준으로 폴리스티렌 유기물이 약 100 중량% 포함되었을 때 측정된 결과를 나타내는 것이다.FIGS. 2 to 6 show the results when the polystyrene organic material was contained in an amount of about 100% by weight based on the light emitting layer.

도 2는 폴리스티렌 유기물의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 약 300 nm 내지 약 650 nm의 넓은 영역의 발광 파장을 가지며, 약 350 nm 의 파장이 가장 높게 나타난다.2 is a graph showing the emission spectrum of a polystyrene organic material. Has an emission wavelength in a wide range of from about 300 nm to about 650 nm, and the wavelength of about 350 nm is the highest.

도 3은 266 nm 파장의 광을 폴리스티렌 유기물에 조사하여 광화학 작용을 거친 폴리스티렌 유기물의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 350 nm의 가장 높았던 피크가 사라지면서 약 400 nm 내지 약 600 nm 파장의 발광이 증가하였다.3 is a graph showing emission spectra of polystyrene organic materials subjected to photochemical action by irradiating light having a wavelength of 266 nm to a polystyrene organic material. As the highest peak at 350 nm disappeared, the emission at about 400 nm to about 600 nm wavelength increased.

도 4를 참고하면, 약 266 nm의 UV 인가에 따라 폴리스티렌의 PL 피크 세기의 변화를 알 수 있다. 예를 들어, 약 350 nm 파장의 피크 강도는 시간이 지남에 따라 감소하며, 약 510 nm 파장의 피크 강도는 시간이 지남에 따라 증가한다. 따라서 UV 인가 시간 및 출력에 따라 폴리스티렌의 발광 스펙트럼이 제어될 수 있다.Referring to FIG. 4, a change in the PL peak intensity of polystyrene can be observed by applying UV at about 266 nm. For example, the peak intensity at a wavelength of about 350 nm decreases over time, and the peak intensity at a wavelength of about 510 nm increases over time. Therefore, the emission spectrum of the polystyrene can be controlled according to the UV application time and the output.

도 5를 참고하면, 폴리스티렌 비드(bead)에 기초하여 자가조립 단일층(self-assembly monolayer)이 제조될 수 있다. 도 6을 참고하면, 제조된 자가조립 단일층에 약 266 nm의 UV를 인가할 때, 인가하는 시간에 따라 청색부터 백색까지 발광이 가능한 것을 알 수 있다. 도 7을 참고하면, 인가하는 UV의 파워에 따른 PL피크 세기의 변화를 알 수 있다. 약 95 %의 양자효율을 가지는 Rhodamine 6G 양자점을 이용하여 폴리스티렌이 약 5 % 이상의 양자 효율을 가질 수 있음을 알 수 있다. 따라서, UV 인가에 의한 광화학 작용으로 빛을 발광하는 폴리스티렌을 포함하는 발광층이 유기 발광 소자에 적용될 수 있다.
Referring to Figure 5, a self-assembled monolayer can be fabricated based on polystyrene beads. Referring to FIG. 6, when UV light of about 266 nm is applied to the prepared self-assembled single layer, it can be seen that light can be emitted from blue to white depending on the application time. Referring to FIG. 7, the change of the PL peak intensity with the applied UV power can be known. Using Rhodamine 6G quantum dots having a quantum efficiency of about 95%, it can be seen that polystyrene has a quantum efficiency of about 5% or more. Therefore, a light emitting layer including polystyrene that emits light by photochemical action by UV application can be applied to the organic light emitting device.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

Claims (5)

기판,
상기 기판 위에 위치하는 제1 전극,
상기 제1 전극 위에 위치하는 발광층, 그리고
상기 발광층 위에 위치하는 제2 전극
을 포함하고,
상기 발광층은 폴리스티렌 유기물을 포함하는 백색 유기 발광 소자.
Board,
A first electrode located on the substrate,
A light-emitting layer located on the first electrode, and
And a second electrode
/ RTI >
Wherein the light emitting layer comprises a polystyrene organic material.
제1항에서,
상기 폴리스티렌 유기물은 상기 발광층을 기준으로 90 중량% 내지 100 중량%를 포함하는 백색 유기 발광 소자.
The method of claim 1,
Wherein the polystyrene organic material comprises 90 wt% to 100 wt% based on the light emitting layer.
제2항에서,
상기 발광층에 250 내지 280 nm 자외선이 조사되었을 때 5 % 이상의 양자 효율을 갖는 백색 유기 발광 소자.
3. The method of claim 2,
When the light emitting layer was irradiated with 250 to 280 nm ultraviolet light, 5 % Or more quantum efficiency.
제1항에서,
상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 위치하는 제1 유기박막층을 더 포함하는 백색 유기 발광 소자.
The method of claim 1,
And a first organic thin film layer disposed between the first electrode and the light emitting layer.
제1항에서,
상기 발광층과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 제2 유기박막층을 더 포함하는 백색 유기 발광 소자.
The method of claim 1,
And a second organic thin film layer disposed between the light emitting layer and the second electrode.
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