KR20150010862A

KR20150010862A - 유기전계발광소자 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20150010862A
Application number: KR20130085259A
Authority: KR
Inventors: 허준영; 김영미; 이연경; 박용민
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2015-01-29
Also published as: KR102016564B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 기판, 상기 기판 상에 위치하는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 위치하는 발광층, 상기 발광층 상에 위치하며, 비극성의 유기화합물로 이루어진 버퍼층, 및 상기 버퍼층 상에 위치하는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유기전계발광소자 및 그 제조방법{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING OF THE SAME}

본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 포토 공정에 의한 발광층의 손상을 방지할 수 있는 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근, 평판표시장치(FPD: Flat Panel Display)는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display: FED), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Device) 등과 같은 여러 가지의 평면형 디스플레이가 실용화되고 있다.

특히, 유기전계발광소자는 응답속도가 1ms 이하로서 고속의 응답속도를 가지며, 소비 전력이 낮고 자체 발광이다. 또한, 시야각에 문제가 없어서 장치의 크기에 상관없이 동화상 표시 매체로서 장점이 있다. 또한, 저온 제작이 가능하고, 기존의 반도체 공정 기술을 바탕으로 제조 공정이 간단하므로 향후 차세대 평판 표시 장치로 주목받고 있다.

유기전계발광소자는 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 발광층을 포함하고 있어 애노드 전극으로부터 공급받는 정공과 캐소드 전극으로부터 받은 전자가 발광층 내에서 결합하여 정공-전자쌍인 여기자(exciton)를 형성하고 다시 여기자가 바닥상태로 돌아오면서 발생하는 에너지에 의해 발광하게 된다.

전술한 발광층은 진공챔버 내에서 발광물질을 기판으로 증발시켜 형성하는 진공증착법(Vacuum Evaporation)으로 형성한다. 진공챔버 내의 기판에는 복수의 화소별로 발광층을 구획하기 위한 FMM(Fine Metal Mask)과 같은 메탈 마스크가 위치한다. 그러나, 메탈 마스크는 고해상도에는 적용가능하나 대면적화 하기 어렵다. 따라서, 포토리소그래피법을 이용하여 발광층을 패터닝하는 기술들이 개발되고 있다. 그러나, 발광층 등의 유기전계발광소자의 유기층들은 유기물들로 이루어져 포토리소그래피 공정 중의 화학 용액들에 의해 쉽게 손상되어 소자 특성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 발광층 상에 버퍼층을 형성하여 포토 공정 중에 발광층의 손상을 방지할 수 있는 유기전계발광소자 및 그 제조방법을 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 기판, 상기 기판 상에 위치하는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 위치하는 발광층, 상기 발광층 상에 위치하며, 비극성의 유기화합물로 이루어진 버퍼층, 및 상기 버퍼층 상에 위치하는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 비극성의 유기화합물은 논-플루오린(Non-Fluorine)인 것을 특징으로 한다.

상기 비극성의 유기화합물은 TCTA, CBP, NPB, UGH2, SiCa, 4CZPBP 및 CzSi로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 버퍼층은 10 내지 100Å의 두께로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 비극성의 유기화합물은 상기 발광층의 적어도 하나의 호스트로 작용하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 정공주입층 또는 정공수송층 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 버퍼층과 상기 제2 전극 사이에 전자수송층 또는 전자주입층 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제조방법은 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극 상에 PR 패턴을 형성하는 단계, 상기 PR 패턴이 형성된 기판 상에 비극성의 유기화합물의 제1 호스트, 제2 호스트 및 도펀트를 공증착하여 발광물질층을 형성하고, 상기 발광물질층 상에 상기 제1 호스트만을 증착하여 버퍼물질층을 형성하는 단계, 상기 PR 패턴을 플루오린계 스트립액으로 스트립하여, 발광층과 버퍼층을 형성하는 단계, 및 상기 버퍼층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제2 호스트는 비극성의 유기화합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 발광물질층과 상기 버퍼물질층을 형성하는 단계는, 증착챔버 내에 상기 PR 패턴이 형성된 기판을 장착하고 상기 제1 호스트, 상기 제2 호스트 및 상기 도펀트 증착원을 준비하는 단계, 상기 제1 호스트, 상기 제2 호스트 및 상기 도펀트 증착원을 상기 기판에 증착하여 발광물질층을 형성하는 단계, 및 상기 제2 호스트 및 도펀트 증착원들을 차단하고 상기 제1 호스트만을 증착하여 버퍼물질층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 PR 패턴은 플루오린계 PR로 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 발광층의 호스트 또는 버퍼층으로 스트립액에 손상되지 않는 유기화합물을 사용함으로써, 포토리소그래피법으로 발광층을 패터닝할 수 있는 이점이 있다. 또한, 발광층이 스트립액에 손상되지 않아 유기전계발광소자의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제조방법을 공정별로 나타낸 도면.
도 3a는 비교예 1에 따른 기판의 표면을 나타낸 이미지이고, 도 3b는 실시예 1에 따른 기판의 표면을 나타낸 이미지.
도 4a는 비교예 3에 따른 발광층의 표면을 AFM으로 측정하여 나타낸 이미지이고, 도 4b는 실시예 3에 따른 발광층의 표면을 AFM으로 측정하여 나타낸 이미지.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예들을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자(100)는 기판(110), 제1 전극(120), 정공주입층(130), 정공수송층(140), 발광층(150), 버퍼층(160), 전자수송층(170), 전자주입층(180) 및 제2 전극(190)을 포함한다.

상기 기판(110)은 유리, 플라스틱 또는 금속으로 이루어질 수 있으며, 반도체층, 게이트 전극, 소오스 전극 및 드레인 전극을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 전극(120)은 정공을 주입하는 애노드 전극으로, 투명 전극 또는 반사 전극일 수 있다. 제1 전극(120)이 투명 전극인 경우에 제1 전극(120)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZnO(Zinc Oxide) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 전극(120)이 반사 전극일 경우에 제1 전극(120)은 ITO, IZO 또는 ZnO 중 어느 하나로 이루어진 층 하부에 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 니켈(Ni) 중 어느 하나로 이루어진 반사층을 더 포함할 수 있고, 이와 더불어, ITO, IZO 또는 ZnO 중 어느 하나로 이루어진 두 개의 층 사이에 상기 반사층을 포함할 수 있다.

제1 전극(120)은 스퍼터링법(Sputtering), 증발법(Evaporation), 기상증착법(Vapor Phase Deposition) 또는 전자빔증착법(Electron Beam Deposition)을 사용하여 형성할 수 있다.

상기 정공주입층(130)은 제1 전극(120)으로부터 발광층(150)으로 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있으며, CuPc(cupper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), PANI(polyaniline) 및 NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 정공주입층(130)은 증발법 또는 스핀코팅법을 이용하여 형성할 수 있으며, 정공주입층(130)의 두께는 1 내지 150nm일 수 있다.

상기 정공수송층(140)은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), TPD(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD 및 MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 정공수송층(140)은 증발법 또는 스핀코팅법을 이용하여 형성할 수 있으며, 정공수송층(140)의 두께는 5 내지 150nm일 수 있다.

상기 발광층(150)은 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 물질로 이루어질 수 있으며, 인광 또는 형광물질을 이용하여 형성할 수 있다.

예를 들어, 발광층(150)이 적색인 경우, CBP(carbazole biphenyl) 또는 mCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)를 포함하는 호스트를 포함하며, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 도펀트를 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리 PBD:Eu(DBM)₃(Phen) 또는 Perylene을 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

발광층(150)이 녹색인 경우, CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트를 포함하며, Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium)을 포함하는 도펀트를 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

발광층(150)이 청색인 경우, CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트를 포함하며, (4,6-F₂ppy)₂Irpic을 포함하는 도펀트를 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자 및 PPV계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

특히, 본 실시예에서 발광층(150)은 두 개의 호스트와 하나의 도펀트 물질로 이루어진다. 두 개의 호스트 물질 중 제1 호스트는 비극성(Non Polar)의 유기화합물로 이루어진다. 비극성의 유기화합물 중에서도 플루오린(F)을 포함하지 않는 논-플루오린(Non-Fluorine)의 유기화합물이 바람직하다. 이와 같은 비극성을 나타내는 논-플루오린 유기화합물은 예를 들어, TCTA(tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine), CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), NPB(N,N'-bis(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine), UGH2(1,4-phenylene bis(triphenylsilane), SiCa(diphenyldi(4-(9-carbazolyl)phenyl)silane), 4CZPBP(2,2'-bis(4-carbazolylphenyl)-1,1'-biphenyl) 및 CzSi(9-(4-tert-butylphenyl)-3,6-bis(triphenylsilyl)-9H-carbazole)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진다. 또한, 두 개의 호스트 물질 중 제2 호스트는 전술한 제1 호스트로 사용되는 물질과 중복되지 않는 물질들로, 호스트로서 사용가능한 유기화합물이라면 어느 것이라도 사용가능하다. 그리고, 상기 도펀트는 전술한 물질 외에도 공지된 도펀트라면 모두 사용 가능하다.

한편, 상기 버퍼층(160)은 후술하는 공정 중에 스트립액에 의해 발광층(150)이 손상되는 것을 방지하기 위한 것으로, 비극성(Non Polar)의 유기화합물로 이루어진다. 특히 비극성의 유기화합물 중에서도 플루오린(F)을 포함하지 않는 논-플루오린(Non-Fluorine)의 유기화합물이 바람직하다. 즉, 버퍼층(160)은 전술한 발광층(150)의 제1 호스트와 동일한 물질로 이루어진다.

상기 버퍼층(160)은 10 내지 100Å의 두께로 이루어진다. 여기서, 버퍼층(160)의 두께가 10Å 이상이면 발광층의 패터닝 공정 중에 스트립액으로부터 발광층을 보호할 수 있는 이점이 있고, 버퍼층(160)의 두께가 100Å 이하이면 소자의 두께가 두꺼워져 발광효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로, 발광층(150)은 하나의 호스트와 하나의 도펀트로 이루어질 수 있다. 이때, 하나의 호스트는 전술한 제1 호스트로 이루어진다. 따라서, 전술한 버퍼층과 동일한 특성을 가진 물질을 발광층의 호스트로 사용함으로써 발광층 스스로가 스트립액에 의해 손상되지 않는 특성을 가지게 된다. 이때, 버퍼층(160)은 생략될 수 있다. 즉, 본 발명의 발광층은 두 개의 호스트와 하나의 도펀트로 구성될 때 버퍼층을 구비하고, 하나의 호스트와 하나의 도펀트로 구성될 때 버퍼층을 구비하지 않을 수 있다.

그러나, 본 발명에서 두 개의 호스트와 하나의 도펀트로 발광층을 형성하거나 하나의 호스트와 하나의 도펀트로 발광층을 형성하는 것은 발광층의 발광효율 등의 특성을 고려하여 선택될 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.

한편, 상기 전자수송층(170)은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 및 SAlq로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 전자수송층(170)은 증발법 또는 스핀코팅법을 이용하여 형성할 수 있으며, 전자수송층(170)의 두께는 1 내지 50nm일 수 있다. 또한, 전자수송층(170)은 제1 전극(120)으로부터 주입된 정공이 발광층(150)을 통과하여 제2 전극(190)으로 이동하는 것을 방지하는 역할도 할 수 있다. 즉, 정공저지층의 역할을 하여 발광층(150)에서 정공과 전자의 결합을 효율적이게 하는 역할을 하게 된다.

상기 전자주입층(180)은 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 하며, MgF₂, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF 및 CaF₂로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. 전자주입층(180)은 10 내지 30Å의 두께로 이루어질 수 있다.

상기 제2 전극(190)은 일함수가 낮은 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 여기서, 제2 전극(190)은 유기전계발광소자가 전면 또는 양면발광구조일 경우, 빛을 투과할 수 있을 정도로 얇은 두께로 형성할 수 있으며, 유기전계발광소자가 배면발광구조일 경우, 빛을 반사시킬 수 있을 정도로 두껍게 형성할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 발광층의 호스트 또는 버퍼층으로 스트립액에 손상되지 않는 유기화합물을 사용함으로써, 포토리소그래피법으로 발광층을 패터닝할 수 있는 이점이 있다. 또한, 발광층이 스트립액에 손상되지 않아 유기전계발광소자의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

이하, 전술한 유기전계발광소자의 구조에 따른 제조방법을 다음의 도면을 통해 자세히 설명하기로 한다.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제조방법을 공정별로 나타낸 도면이다. 도 2a 내지 도 2f에서는 복수로 패턴되는 발광층의 제조방법을 도시하여 도 1과는 상이하게 도시되었지만, 도 1은 유기전계발광소자의 각 구성을 설명하기 위해 하나의 패턴된 발광층만을 나타낸 도면임을 참고한다. 또한, 하기에서는 전술한 도 1과 관련된 설명과 중복되는 설명을 생략하기로 하며, 동일한 구성에 대해 동일한 도면부호를 붙여 이해의 편의를 돕는다.

도 2a를 참조하면, 기판(110) 상에 제1 전극(120)을 형성한다. 기판(110)은 적어도 하나의 박막트랜지스터가 형성된 복수의 화소들이 구획되어 있으며, 제1 전극(120)은 상기 복수의 화소들에 각각 형성된다. 제1 전극(120) 상에 정공주입층(120)과 정공수송층(130)을 순차적으로 증착하여 형성한다. 정공수송층(130) 상에 PR(photoresist)층(142)을 형성한다. PR층(142)은 유기물과의 반응성을 최소화한 플루오린계(fluorine based)의 PR을 사용한다. 보다 자세하게, 플루오린계 PR은 FDMA-MAMA로 하기 화학식으로 표시되는 물질을 사용한다.

상기 PR층(142) 상에 일부가 개구된 마스크(M)를 정렬한 후 자외선(UV)을 조사하여 노광한다.

이어, 도 2b를 참조하면, 노광된 PR층(142)을 현상액을 이용하여 현상하여 복수의 PR 패턴(143)을 형성한다. 이때, 자외선이 노광된 영역의 PR층(142)은 현상액에 의해 현상되지 않고 마스크(M)에 의해 마스킹된 영역의 PR층(142)은 현상액에 의해 현상되어 제거된다. 상기 현상액은 플루오린계 현상액으로 예를 들어, 하기 화학식으로 표시되는 HFE(hydrofluoroether)를 사용한다.

다음, 도 2c를 참조하면, 진공챔버(VC) 내에 전술한 PR 패턴(143)이 형성된 기판(110)을 장착하고, 제1 호스트가 담긴 제1 호스트 증발원(S1), 제2 호스트가 담긴 제2 호스트 증발원(S2) 및 도펀트가 담긴 도펀트 증발원(S3)을 준비한다. 이어, 진공 분위기에서 제1 호스트, 제2 호스트 및 도펀트 증발원들(S1, S2, S3)의 증착을 시작하여 기판(110) 상에 발광물질층을 형성한다. 이때, 도펀트의 양은 도펀트 증발원(S3)의 셔터를 통해 조절한다. 이어, 원하는 두께의 발광물질층이 형성되면, 제2 호스트 및 도펀트 증발원들(S2, S3)의 셔터를 닫아 증착을 중지하고, 제1 호스트 증발원(S1)의 증착을 계속하여 발광물질층 상에 버퍼물질층을 형성한다.

이에 따라, 도 2d에 도시된 바와 같이, 기판(110) 상에 발광물질층(152)과 버퍼물질층(162)이 형성된다. 이때, 발광물질층(152)과 버퍼물질층(162)은 복수의 PR 패턴(143) 표면과 PR 패턴(143)들 사이의 정공수송층(140) 상에 형성된다. 따라서, 발광물질층(152)과 버퍼물질층(162)은 PR 패턴(143)들에 의해 분할된다.

다음, 상기 기판(110) 상에 스트립액을 이용하여 상기 PR 패턴(143)들을 스트립한다. 즉, 스트립액에 의해 PR 패턴(143)들이 스트립되면서 PR 패턴(143) 위에 형성된 발광물질층(152)과 버퍼물질층(162)이 동시에 제거된다. 상기 스트립액은 전술한 HFE에 HMDS(hexamethyldisilazane)가 5% 혼합된 스트립액을 사용한다. 이때, 스트립액은 플루오린계 스트립액을 사용하고, 비극성의 유기화합물로 이루어진 버퍼물질층이 상기 스트립액에 반응되지 않아 하부의 발광물질층이 스트립액에 의해 손상되는 것을 방지한다. 따라서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 정공수송층(140) 상에 패턴화된 발광층(150)과 버퍼층(160)이 형성된다.

이어, 도 2f를 참조하면, 버퍼층(160)이 형성된 기판(110) 상에 전자수송층(170), 전자주입층(180) 및 제2 전극(190)을 순차적으로 적층하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자를 제조한다.

상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자의 제조방법은 플루오린계 PR과 플루오린계 스트립액을 사용하여, 플루오린계 스트립액과 반응하지 않는 버퍼물질층을 발광층 상에 형성함으로써, 스트립액에 의해 발광층이 손상되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 유기전계발광소자에 관하여 하기 실시예에서 상술하기로 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

유리 기판 상에 발광 면적이 3mm×3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 기판 상에 애노드 전극인 ITO를 500Å의 두께로 성막하고, 정공주입층인 CuPc를 1000Å의 두께로 성막하고, 플루오린계 PR인 PDMA-MAMA를 코팅하였다.

비교예 1

전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에 PR로 논-플루오린계(Non-fluorine based) PR을 코팅하였다.

전술한 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 기판의 표면을 관찰하였다. 도 3a는 비교예 1에 따른 기판의 표면을 나타낸 이미지이고, 도 3b는 실시예 1에 따른 기판의 표면을 나타낸 이미지이다.

도 3a를 참조하면, 정공주입층 상에 논-플루오린계 PR을 코팅한 경우, 정공주입층의 유기물이 PR과 반응하여 PR 표면에 크랙과 기포가 발생하였다. 반면, 도 3b를 참조하면, 플루오린계 PR을 코팅한 경우 정공주입층과 PR이 반응하지 않아 깔끔한 표면을 나타내었다.

실시예 2

유리 기판 상에 발광 면적이 3mm×3mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 기판 상에 애노드 전극인 ITO를 500Å의 두께로 성막하고, 정공주입층인 CuPc를 1000Å의 두께로 성막하고, 정공수송층인 TPD를 1000Å의 두께로 성막하였다. 그리고, FFM 마스크를 이용하여 제1 호스트인 TCTA, 제2 호스트인 TPBI(benzimidazole derivative) 및 도펀트인 (4,6-F₂ppy)₂Irpic을(도펀트의 도핑 농도 15%) 340Å의 두께로 증착하여 발광층을 형성하고, 제1 호스트인 TCTA만을 50Å의 두께로 더 증착하여 버퍼층을 형성하였다. 그 다음 전자수송층인 spiro-PBD를 356Å의 두께로 성막하고, LiF를 5Å의 두께로 전자주입층을 형성하고, 캐소드 전극인 Al을 800Å의 두께로 성막하여 유기전계발광소자를 제작하였다.

실시예 3

전술한 실시예 2와 동일한 조건 하에, 정공수송층을 상에 포토리소그래피법을 이용하여 PR 패턴을 형성하고, 제1 호스트인 TCTA, 제2 호스트인 TPBI(benzimidazole derivative) 및 도펀트인 (4,6-F₂ppy)₂Irpic을(도펀트의 도핑 농도 15%) 340Å의 두께로 증착하여 발광물질층을 형성하고, 제1 호스트인 TCTA만을 50Å의 두께로 더 증착하여 버퍼물질층을 형성하였고 이후 PR 패턴을 스트립하여 발광층과 버퍼층을 형성한 것만을 달리하여, 유기전계발광소자를 제작하였다.

비교예 2

전술한 실시예 2와 동일한 조건 하에, 제1 호스트를 포함하지 않은 발광층을 형성하였고 버퍼층을 형성하지 않은 것만을 달리하여, 유기전계발광소자를 제작하였다.

비교예 3

전술한 비교예 2와 동일한 조건 하에, FMM 마스크를 사용하지 않고 실시예 3과 같이 PR 패턴을 이용하여 발광층을 형성한 것만을 달리하여, 유기전계발광소자를 제작하였다.

상기 실시예 2, 3, 비교예 2 및 3에 따라 제조된 유기전계발광소자의 구동전압, 발광효율 및 전력효율을 측정하여 하기 표 1에 나타내었고, 비교예 3과 실시예 3의 발광층의 표면을 AFM으로 측정하여 이미지를 도 4a 및 도 4b에 나타내었다.

	발광층 패턴 방법	구동전압(V)	효율
	발광층 패턴 방법	구동전압(V)	발광효율(cd/A)	전력효율(lm/W)
비교예2	마스크	3.9	35.5	28.6	100%
비교예3	포토리소그래피	5.0	30.6	19.3	67%
실시예2	마스크	4.3	33.3	24.0	100%
실시예3	포토리소그래피	4.3	32.6	23.7	99%

먼저, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 버퍼층이 형성되지 않은 비교예 3의 경우 스트립액에 의해 발광층이 손상되어, 발광층의 표면이 울퉁불퉁하게 나타나는 것을 알 수 있다. 반면, 버퍼층이 형성된 실시예 3의 경우 스트립액에 의한 발광층의 손상이 발생되지 않아 발광층의 표면이 매끄럽게 나타나는 것을 알 수 있다.

또한, 표 1을 참조하면, 비교예 2 및 3의 경우, FMM 마스크로 발광층을 패턴한 경우의 전력효율을 100%로 볼 때, 포토리소그래피법으로 발광층을 패턴한 경우 67%까지 저하되었다. 그러나, 실시예 2 및 3의 경우, FMM 마스크로 발광층을 패턴한 경우의 전력효율을 100%로 볼 때, 포토리소그래피법으로 발광층을 패턴한 경우 99%로 나타나 동등 수준의 효율을 나타낸다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 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 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 유기전계발광소자 110 : 기판
120 : 제1 전극 130 : 정공주입층
140 : 정공수송층 150 : 발광층
160 : 버퍼층 170 : 전자수송층
180 : 전자주입층 190 : 제2 전극

Claims

기판;
상기 기판 상에 위치하는 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 위치하는 발광층;
상기 발광층 상에 위치하며, 비극성의 유기화합물로 이루어진 버퍼층; 및
상기 버퍼층 상에 위치하는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제1 항에 있어서,
상기 비극성의 유기화합물은 논-플루오린(Non-Fluorine)인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제2 항에 있어서,
상기 비극성의 유기화합물은 TCTA, CBP, NPB, UGH2, SiCa, 4CZPBP 및 CzSi로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제1 항에 있어서,
상기 버퍼층은 10 내지 100Å의 두께로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제1 항에 있어서,
상기 비극성의 유기화합물은 상기 발광층의 적어도 하나의 호스트로 작용하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
제1 항에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 정공주입층 또는 정공수송층 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 버퍼층과 상기 제2 전극 사이에 전자수송층 또는 전자주입층 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
상기 제1 전극 상에 PR 패턴을 형성하는 단계;
상기 PR 패턴이 형성된 기판 상에 비극성의 유기화합물의 제1 호스트, 제2 호스트 및 도펀트를 공증착하여 발광물질층을 형성하고, 상기 발광물질층 상에 상기 제1 호스트만을 증착하여 버퍼물질층을 형성하는 단계;
상기 PR 패턴을 플루오린계 스트립액으로 스트립하여, 발광층과 버퍼층을 형성하는 단계;
상기 버퍼층 상에 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 제2 호스트는 비극성의 유기화합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
제7 항에 있어서,
상기 발광물질층과 상기 버퍼물질층을 형성하는 단계는,
증착챔버 내에 상기 PR 패턴이 형성된 기판을 장착하고 상기 제1 호스트, 상기 제2 호스트 및 상기 도펀트 증착원을 준비하는 단계;
상기 제1 호스트, 상기 제2 호스트 및 상기 도펀트 증착원을 상기 기판에 증착하여 발광물질층을 형성하는 단계; 및
상기 제2 호스트 및 도펀트 증착원들을 차단하고 상기 제1 호스트만을 증착하여 버퍼물질층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.
제8 항에 있어서,
상기 PR 패턴은 플루오린계 PR로 형성하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자의 제조방법.