KR20150035308A - 유기발광소자 - Google Patents

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KR20150035308A
KR20150035308A KR20130115690A KR20130115690A KR20150035308A KR 20150035308 A KR20150035308 A KR 20150035308A KR 20130115690 A KR20130115690 A KR 20130115690A KR 20130115690 A KR20130115690 A KR 20130115690A KR 20150035308 A KR20150035308 A KR 20150035308A
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Abstract

본 명세서는 금속층을 포함하는 전극이 구비된 유기발광소자를 제공한다.

Description

유기발광소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 명세서는 유기발광소자에 관한 것이다.
유기발광현상은 특정 유기 분자의 내부 프로세스에 의하여 전류가 가시광으로 전환되는 예의 하나이다. 유기발광현상의 원리는 다음과 같다. 양극과 음극 사이에 유기물 층을 위치시켰을 때 두 전극을 통하여 특정 유기 분자의 내부 사이에 전압을 걸어주게 되면 음극과 양극으로부터 각각 전자와 정공이 유기물 층으로 주입된다. 유기물 층으로 주입된 전자와 정공은 재결합하여 엑시톤(exciton)을 형성하고, 이 엑시톤이 다시 바닥 상태로 떨어지면서 빛이 나게 된다. 이러한 원리를 이용하는 유기발광소자는 일반적으로 애노드와 캐소드 및 그 사이에 위치한 유기물층, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층을 포함하는 유기물층을 포함할 수 있다.
유기발광소자는 발광성 유기 화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광 현상을 이용한 자체 발광형 소자를 의미하며, 디스플레이, 조명 등 다양한 산업 분야에서 차세대 소재로 관심을 받고 있다.
유기발광소자의 금속 전극을 형성하는 경우, 애노드와 캐소드의 간격이 작기 때문에, 유기발광소자는 단락 결함을 갖게 되기 쉽다. 핀홀, 균열, 유기발광소자의 구조에서의 단(step) 및 코팅의 조도(roughness) 등에 의하여 애노드와 캐소드가 직접 접촉할 수 있게 되거나 또는 유기층 두께가 이들 결함 구역에서 더 얇아지도록 할 수 있다. 이들 결함 구역은 전류가 흐르도록 하는 저-저항 경로를 제공하여, 유기발광소자를 통해 전류가 거의 또는 극단적인 경우에는 전혀 흐르지 않도록 한다. 이에 의해, 유기발광소자의 발광 출력이 감소되거나 없어지게 된다. 다중-화소 디스플레이 장치에서는, 단락 결함이 광을 방출하지 않거나 또는 평균 광 강도 미만의 광을 방출하는 죽은 화소를 생성시켜 디스플레이 품질을 감소시킬 수 있다. 조명 또는 다른 저해상도 용도에서는, 단락 결함으로 인해 해당 구역 중 상당 부분이 작동하지 않을 수 있다. 또한, 제조 환경에 존재하는 미세먼지에 기인한 단락 결함에 대한 우려 때문에, 유기발광소자의 제조는 전형적으로 청정실에서 수행된다. 그러나, 아무리 청정한 환경이라 해도 단락 결함을 없애는데 효과적일 수 없다. 많은 경우에는, 두 전극 사이의 간격을 증가시켜 단락 결함의 수를 감소시키기 위하여, 유기층의 두께를, 장치를 작동시키는데 실제로 필요한 것보다 더 많이 증가시키기도 한다. 이러한 방법은 유기발광소자 제조에 비용을 추가시키게 되고, 심지어 이러한 방법으로는 단락 결함을 완전히 제거할 수 없다.
본 명세서는 금속층을 포함하는 전극이 구비된 유기발광소자를 제공하고자 한다.
본 명세서는 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하고,
상기 제2 전극은 제1 금속층 및 상기 제1 금속층과 상이한 금속으로 형성된 제2 금속층을 포함하며, 상기 제2 금속층 및 상기 제1 금속층은 상기 유기물층 상에 순차적으로 구비되는 것인 유기발광소자를 제공한다.
또한, 본 명세서의 일 구현예는 상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층 사이에 구비되는 버퍼층을 더 포함하는 것인 유기발광소자를 제공한다.
또한, 본 명세서의 일 구현예는 상기 제1 전극과 유기물층 사이에 구비되는 단락방지층을 더 포함하는 것인 유기발광소자를 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 유기발광소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 유기발광소자를 포함하는 조명장치를 제공한다.
본 명세서의 유기발광소자는 금속층을 포함하는 전극의 반사도가 우수하여, 유기발광소자의 광추출 효율이 우수하다.
또한, 본 명세서의 유기발광소자는 단락 결함이 발생하는 확률이 매우 낮아, 유기발광소자 제조시의 수율이 우수하다.
또한, 본 명세서의 유기발광소자는 안정성이 우수하다.
또한, 본 명세서의 유기발광소자를 포함하는 조명장치는 대면적으로 제작이 가능하다.
도 1 및 도 2는 본 명세서의 일 구현예에 따른 유기발광소자를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 본 명세서의 일 구현예에 따른 유기발광소자의 제2 전극을 도시한 것이다.
도 5는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 빛의 파장에 따른 반사도를 측정한 데이터를 나타내었다.
도 6은 실시예 4에 따른 JV 변화를 측정한 데이터를 나타내었다.
도 7은 비교예 2에 따른 JV 변화를 측정한 데이터를 나타내었다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서는 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하고,
상기 제2 전극은 제1 금속층 및 상기 제1 금속층과 상이한 금속으로 형성된 제2 금속층을 포함하며,
상기 제2 금속층 및 상기 제1 금속층은 상기 유기물층 상에 순차적으로 구비되는 것인 유기발광소자를 제공한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 전극은 금속 전극일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 전극은 하부 전극이고, 상기 제2 전극은 상부 전극일 수 있다. 또는, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 전극은 상부 전극이고, 상기 제2 전극은 하부 전극일 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 구현예에 따른 유기발광소자를 도시한 것이다. 구체적으로, 제1 전극(101), 유기물층(201) 및 제2 전극(301)이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 본 명세서의 상기 유기발광소자는 상기 도 1의 구조에 한정되지 않으며, 추가적인 층이 더 포함될 수 있다.
도 3은 본 명세서의 일 구현예에 따른 유기발광소자의 제2 전극을 도시한 것이다. 구체적으로, 도 3의 상기 제2 전극은 유기물층(201) 상에 제2 금속층(601)과 제1 금속층(501)이 차례로 적층된 구조일 수 있다. 본 명세서의 상기 제2 전극은 상기 도 3의 구조에 한정되지 않으며, 추가적인 층이 더 포함될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 전극은 상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층 사이에 구비되는 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 명세서의 일 구현예에 따른 유기발광소자의 제2 전극을 도시한 것이다. 구체적으로, 도 3의 상기 제2 전극은 유기물층(201) 상에 제2 금속층(601), 버퍼층(701) 및 제1 금속층(501)이 차례로 적층된 구조일 수 있다. 본 명세서의 상기 제2 전극은 상기 도 4의 구조에 한정되지 않으며, 추가적인 층이 더 포함될 수 있다.
일반적으로, 유기발광소자에서 금속 전극의 반사도가 높을수록 유기발광소자의 광추출 효율이 증가한다. 그러므로, 유기발광소자의 효율을 증가시키기 위해서는 금속 전극의 반사도를 높이는 것이 필요하다.
유기발광소자에서 금속 전극은 통상적으로 알루미늄(Al)을 진공 증착하여 형성한다. 하지만, 알루미늄(Al)은 반사도가 비교적 낮으므로, 이를 대체하기 위하여 은(Ag)을 진공 증착하여 금속 전극을 형성할 수 있다.
은(Ag) 단일층의 금속 전극의 경우, 반사도는 우수하지만 일정 이상의 두께로 형성하는 경우 뭉침현상이 발생하는 등 일정한 두께로의 형성이 곤란하다. . 이렇게 형성된 나노미터 크기의 미세한 방울(drop)들이 유기물층으로 확산하여 필라멘트 등을 형성함으로서 낮은 저항의 채널을 형성하고, 이는 누출 전류 및 단락의 원인이 된다. 이에 따라, 은(Ag)의 단일층 금속전극을 포함하는 유기발광소자의 경우 단락 결함이 발생하는 비율이 높아져서 유기발광소자의 수율이 현저하게 감소하는 문제가 있다. 또한, 상기와 같은 문제로 인하여 대면적의 조명장치 제조가 곤란하다.
또한, 은(Ag)을 얇게 증착하여 금속 전극을 형성하는 경우, 빛이 투과하여 광추출 효율이 현저하게 떨어지는 문제가 발생한다.
이에, 본 명세서의 상기 유기발광소자는 상기와 같은 문제점을 극복할 수 있는 금속 전극을 포함한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 전극은 제1 금속층, 상기 제1 금속층과 상이한 금속으로 형성된 제2 금속층을 포함한다.
구체적으로, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 금속층은 상대적으로 반사도가 낮지만 금속층의 형성시 일정한 두께로 형성이 가능한 금속을 포함한다. 나아가, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 전극은 반사도가 높은 금속이 얇게 형성된 제2 금속층을 상기 제1 전극과 유기물층 사이에 구비하여 제1 금속층의 낮은 반사도를 보완할 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층 사이에 버퍼층을 구비하여, 상기 제2 전극의 반사도를 보다 더 향상시킬 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 전극은 일반 금속(normal metal)이고, 상기 제1 전극은 귀금속(noble metal)을 포함할 수 있다.
본 명세서의 상기 제2 전극은 알루미늄(Al)의 단일층으로 이루어진 금속 전극에 비하여 우수한 반사도를 가질 수 있으며, 나아가 은(Ag)의 단일층으로 이루어진 금속 전극과 동일한 반사도를 가질 수 있다. 또한, 본 명세서의 상기 제2 전극은 은(Ag)의 단일층으로 이루어진 금속 전극의 형성시 문제가 되는 높은 단락 결함 발생을 극복하였으며, 높은 수율로 제조가 가능하다.
상기 버퍼층이 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층 사이에 구비되는 경우, 상기 제1 금속 및 제2 금속의 거리를 조절하여 상기 제2 전극의 반사도를 조절할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 금속층은 통상적으로 금속 전극을 형성할 수 있는 금속이면 제한 없이 가능하다. 구체적으로, 진공증착, 화학증착(CVD), E-beam 증착 및 원자층증착(ALD)이 가능한 금속일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 금속층은 Al, Cu, Mo, Cr, Sm, Ge, Ti, Mg, Ca, Sn, W 및 이를 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 금속층은 일반적으로 귀금속으로 불리우는 금속으로서, 반사도가 우수하지만, 우수한 반사도를 확보하기 위한 두께로 형성하는 경우, 단락 결함이 발생하는 비율이 높은 금속일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 2 이상의 제2 금속층은 각각 독립적으로, Ag, Au, Pt, Ru, Rh, Pd, Os, Ir 및 이를 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서의 상기 버퍼층은 상기 제2 금속층이 얇게 형성되어 낮아진 반사도를 보상하는 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 제2 전극의 우수한 반사도를 확보할 수 있게 할 수 있다. 나아가, 상기 유기발광소자는 우수한 광추출 효율을 가질 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 금속층은 Al로 이루어지고, 상기 제2 금속층은 Ag으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 금속층은 Mg:Ag의 합금으로 이루어지고, 상기 제2 금속층은 Ag으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제1 금속층의 Mg:Ag의 합금에서 Ag는 작은 함량으로 포함되어 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 금속층은 Al으로 이루어지고, 상기 제2 금속층은 Mg:Ag의 합금으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 제2 금속층의 Mg:Ag의 합금에서 Ag는 높은 함량으로 포함되어 있을 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 버퍼층은 소광계수가 10-1 이하인 물질을 포함할 수 있다.
본 명세서의 상기 소광계수는 굴절률의 허수 부분으로서 단위가 없다. 또한, 상기 소광계수의 측정방법은 굴절률의 측정방법과 동일할 수 있다. 상기 소광 계수의 측정방법의 일 예는 필름 상태의 시료를 엘립소미터(ellipsometer)로 측정하여 복소 굴절률을 얻은 후 소광계수를 얻는 방법이 있다. 또한, 상기 소광 계수의 측정방법의 일 예는 필름 상태의 시료의 광흡수도를 측정한 후, 흡수계수(absorption coefficient)로부터 계산하여 소광계수를 얻는 방법이 있다.
본 명세서의 상기 버퍼층에 포함되는 물질의 소광계수는 빛의 흡수와 관련된다. 즉, 소광계수가 작을수록 빛을 흡수하지 않고 반사하는 성질이 강해진다. 본 명세서의 상기 제2 전극은 금속층이 적층된 메탈 샌드위치 구조로서, 상기 버퍼층과 금속층의 계면에서 반사되는 빛을 버퍼층이 흡수하게 되면 상기 제2 전극의 반사도가 감소하게되므로, 상기 버퍼층에 포함되는 무질은 소광계수가 작을수록 바람직하다. 본 명세서의 굴절률(n)은 공기 중에서의 빛의 속도와 매질 속에서의 빛의 속도의 비로서 정의된다. 구체적으로, 공기는 굴절률(n)이 1이다.
구체적으로, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 버퍼층은 굴절율이 1 이상 2.5 이하인 고분자 화합물; 금속 산화물; 금속 화합물 및 비금속 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 굴절율이 1 이상 2.5 이하인 고분자 화합물은 메틸메타크릴레이트 또는 메틸메타크릴레이트의 유도체를 포함하는 폴리머 ; 폴리이미드계 고분자 또는 폴리이미드계 고분자의 유도체를 포함하는 폴리머; 폴리카보네이트의 불소화 폴리머; 폴리실록산의 불소화 폴리머; 과불소계 고분자(perfluorinated polymer)의 불소화 폴리머; 폴리스티렌의 불소화 폴리머; 및 상기 고분자를 구성하는 단량체 중 2 이상을 포함하는 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 굴절율이 1 이상 2.5 이하인 금속 산화물은 TiO2, ZnO, MoOx, ReO3 및 WOx로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 굴절율이 1 이상 2.5 이하인 금속 화합물은 LiF, ZnS, CsF, CsN3, LiN3, MgF2, Cs2CO3 및 Rb2CO3로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 굴절율이 1 이상 2.5 이하인 비금속 산화물은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 금속층의 두께(δ)는 하기 식 1을 만족하는 것일 수 있다.
[식 1]
Figure pat00001
상기 식 1에 있어서, δ는 제1 금속층의 두께, f는 발광층으로부터의 나오는 빛의 진동수(freauency), μ는 발광층으로부터의 나오는 빛의 투과도(permeability), σ는 전기 전도도(electrical conductivity)를 의미한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 식 1을 만족하는 제1 금속층의 두께는 상기 제1 금속층에 도달한 빛의 세기가 1/e 로 되는 두께일 수 있다. 즉, 상기 식 1의 범위를 만족하는 제1 금속층의 두께인 경우, 빛의 투과가 일어나지 않고 우수한 빛의 반사가 가능할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 2 이상의 제2 금속층의 두께는 각각 독립적으로, 5 Å 이상 2000 Å 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 2 이상의 제2 금속층의 두께는 각각 독립적으로, 5 Å 이상 800 Å이하일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 금속층은 은(Ag)으로 이루어질 수 있으며, 이 경우 5 Å 이상 800 Å 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 버퍼층의 두께는 각각 독립적으로, 1 Å 이상 2000 Å 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 버퍼층의 두께는 각각 독립적으로, 1 Å 이상 500 Å 이하일 수 있다. 또는, 상기 버퍼층의 두께는 50 Å 이상 150 Å 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 전극의 반사도는 60 % 이상 100 % 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기발광소자는 상기 제1 전극과 유기물층 사이에 구비되는 단락방지층을 더 포함할 수 있다.
상기 단락방지층은 유기발광소자의 단락 결함이 발생하는 경우, 단락 결함에도 불구하고 유기발광소자의 작동을 가능하게 하는 역할을 한다. 또한, 상기 단락 방지층은 단락 결함을 방지하는 역할을 할 수도 있다.
단락 결함은 제2 전극이 직접 제1 전극에 접촉하는 경우에 발생할 수 있다. 또는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치하는 유기물층의 두께 감소 또는 변성 등에 의하여 유기물층의 기능을 상실하여 제1 전극과 제2 전극이 접촉하는 경우에도 발생할 수 있다. 단락 결함이 발생하는 경우, 유기발광소자 내의 전류에 낮은 경로를 제공하여, 유기발광소자가 정상적으로 작동할 수 없게 할 수 있다. 단락 결함에 의하여 제1 전극에서 제2 전극으로 직접 전류가 흐르게 되는 누설 전류에 의하여 유기발광소자의 전류는 무결함 구역을 피하여 흐를 수 있다. 이는 유기발광소자의 방출 출력을 감소시킬 수 있으며, 상당한 경우에 유기발광소자가 작동하지 않을 수 있다. 또한, 넓은 면적의 유기물에 분산되어 흐르던 전류가 단락 발생지점으로 집중되어 흐르게 되면 국부적으로 높은 열이 발생하게 되어, 유기발광소자가 깨지거나 화재가 발생할 위험이 있다.
본 명세서의 상기 단락방지층은 단락 결함이 발생하기 전에는 전류 이동 통로의 역할을 하며, 상기 단락방지층으로 인한 유기발광소자의 작동 전압의 상승을 최소화 할 수 있다. 그리고, 단락 결함이 발생한 경우에는 단락 발생 지점으로 적은 양의 전류만이 누설되도록 하여, 유기발광소자의 효율 저하를 막고 소자가 정상적으로 작동할 수 있도록 한다.
상기 단락방지층은 단락 결함 발생시, 적정한 저항을 부가하여 전류가 단락 결함 부위를 통하여 빠져나가는 것을 막는 역할을 한다. 이를 위하여, 상기 단락방지층은 단락 결함으로 인한 누설 전류 및 그와 관련한 발광 효율 손실을 감소시키기에 적절한 두께 및 저항률을 가질 수 있다.
구체적으로, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 단락방지층의 두께는 1 ㎚ 내지 1 ㎛일 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 단락방지층은 10 Ω·㎠ 이상 1500 Ω·㎠ 이하의 두께 방향 저항값을 가질 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 단락방지층은 금속 산화물, 전기 절연성 산화물, 플루오르화물, 질화물 및 황화물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 금속산화물은 산화인듐, 산화갈륨, 산화아연, 산화주석, 산화몰리브덴, 산화바나듐, 산화안티몬, 산화비스무트, 산화레늄, 산화탄탈, 산화텅스텐, 산화니오브 및 산화니켈로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 단락방지층은 ZnO, SIO2 및 ITO의 혼합물인 것일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 나아가 정공주입층; 정공수송층; 전자차단층; 전하발생층; 정공차단층; 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기발광소자는 기판을 더 포함할 수 있다.
본 명세서에 따른 상기 기판은 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판 또는 내부에 광추출층이 형성되어 있는 기판이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 유기 전자소자에 통상적으로 사용되는 기판이면 제한되지 않는다.
상기 전하 발생층(Charge Generating layer)은 전압을 걸면 정공과 전자가 발생하는 층을 말한다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 전극은 애노드이고, 상기 제2 전극은 캐소드일 수 있다.
상기 애노드로는 통상 유기물층으로 정공주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 명세서에서 사용될 수 있는 애노드 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2:Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 전극은 투명 전극일 수 있다.
상기 제1 전극이 투명전극인 경우, 상기 제1 전극은 산화주석인듐(ITO) 또는 산화아연인듐(IZO) 등과 같은 전도성 산화물일 수 있다. 나아가, 상기 제1 전극은 반투명 전극일 수도 있다. 상기 제1 전극이 반투명 전극인 경우, Ag, Au, Mg, Ca 또는 이들의 합금 같은 반투명 금속으로 제조될 수 있다. 반투명 금속이 제1 전극으로 사용되는 경우, 상기 유기 발광소자는 미세공동구조를 가질 수 있다.
본 명세서에 따른 상기 정공 수송층 물질로는 애노드나 정공 주입층으로부터 정공을 수송 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 따른 상기 발광층 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물 (Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌; 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 따른 상기 전자 수송층 물질로는 캐소드로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기발광소자는 광추출층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 광추출층은 내부 광추출층 또는 외부 광추출층일 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기발광소자는 기판을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 유기발광소자는 상기 기판 상에 상기 제1 전극 또는 제2 전극이 구비될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기발광소자는 상기 제1 전극의 유기물층이 구비되는 면과 대향하는 면에 기판을 더 포함하고, 상기 제1 전극의 유기물층이 구비되는 면과 대향하는 면에 구비된 기판과 상기 제1 전극 사이에 내부 광추출층을 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 내부 광추출층은 평탄층을 포함할 수 있다.
또는, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기발광소자는 상기 제1 전극의 유기물층이 구비되는 면과 대향하는 면에 기판을 더 포함하고, 상기 기판의 제1 전극이 구비된 면에 대향하는 면에 외부 광추출층을 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 내부 광추출층 또는 외부 광추출층은 광산란을 유도하여, 상기 유기발광소자의 광추출 효율을 향상시킬 수 있는 구조라면 특별히 제한하지 않는다. 구체적으로, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 광추출층은 바인더 내에 산란입자가 분산된 구조일 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 광추출층은 기판 위에 스핀 코팅, 바 코팅, 슬릿 코팅 등의 방법에 의하여 직접 형성되거나, 필름 형태로 제작하여 부착하는 방식에 의하여 형성될 수 있다.
본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기발광소자는 플랙시블(flexible) 유기발광소자일 수 있다. 이 경우, 상기 기판은 플랙시블 재료를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 기판은 휘어질 수 있는 박막 형태의 글래스, 플라스틱 기판 또는 필름 형태의 기판일 수 있다.
상기 플라스틱 기판의 재료는 특별히 한정하지는 않으나, 일반적으로 PET, PEN, PEEK 및 PI 등의 필름을 단층 또는 복층의 형태로 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서는 상기 유기발광소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 디스플레이 장치에서 상기 유기발광소자는 화소 또는 백라이트 역할을 할 수 있다. 그 외, 디스플레이 장치의 구성은 당 기술분야에 알려져 있는 것들이 적용될 수 있다.
본 명세서는 상기 유기발광소자를 포함하는 조명 장치를 제공한다. 상기 조명 장치에서 상기 유기발광소자는 발광부의 역할을 수행한다. 그 외, 조명 장치에 필요한 구성들은 당 기술분야에 알려져 있는 것들이 적용될 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[ 실시예 1] 제2 전극의 반사도 측정
유리 기판 상에 전자수송층으로서 Alq3(5 ㎚)를 형성하고, 상기 전자수송층 상에 제2 전극으로서 Ag(20 ㎚) / Al(200 ㎚)을 순차적으로 적층하여 빛의 파장에 따른 반사도를 측정하였다. 이에 대한 측정치는 도 5에 나타내었다.
[Alq3]
Figure pat00002
[ 실시예 2] 제2 전극의 반사도 측정
유리 기판 상에 전자수송층으로서 Alq3 (5 ㎚)를 형성하고, 상기 전자수송층 상에 제2 전극으로서 Ag(20 ㎚) / LiF(10 ㎚) / Al(200 ㎚)을 순차적으로 적층하여 빛의 파장에 따른 반사도를 측정하였다. 이에 대한 측정치는 도 5에 나타내었다.
[ 실시예 3] 제2 전극의 반사도 측정
유리 기판 상에 전자수송층으로서 Alq3 (5 ㎚)를 형성하고, 상기 전자수송층 상에 제2 전극으로서 Ag(20 ㎚) / Alq3(10 ㎚) / Al(200 ㎚)을 순차적으로 적층하여 빛의 파장에 따른 반사도를 측정하였다. 이에 대한 측정치는 도 5에 나타내었다.
[ 비교예 1] 제2 전극의 반사도 측정
제2 전극으로서 Al(100 ㎚)로 형성한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 빛의 파장에 따른 반사도를 측정하였다. 이에 대한 측정치는 도 5에 나타내었다.
도 5를 보면, 비교예 1과 같이 알루미늄(Al)으로만 제2 전극을 형성하는 경우, 반사도는 90 % 미만에 불과함을 알 수 있다. 나아가, 실시예 1 및 2에 따른 제2 전극은 일정 파장 이상인 경우, 반사도가 90 %를 상회하여 수렴하는 것을 알 수 있다.
그러므로, 본 명세서에 따른 유기발광소자는 우수한 반사도를 갖는 제2 전극을 포함함으로서, 광추출 효율이 우수하고, 이에 따른 유기발광소자의 효율이 우수함을 예측할 수 있다.
[ 실시예 4] 유기발광소자의 안정성 측정
제1 전극으로 ITO를 준비하고, ITO 위에 순차적으로 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 형광 블루(blue) 발광층, 전자수송층을 열증착 하였다. 상기 전자수송층 상에 제2 전극으로서 Ag(30 ㎚), MoO3(10 ㎚) 및 Al(100 ㎚)을 순차적으로 적층하여 유기발광소자를 제조하였다.
상기 제조된 유기발광소자의 안정성을 측정하기 위해서, JV 변화에 대한 실험을 측정하였다. 구체적으로, -7 V 에서 +7 V 으로 전압을 연속적으로 변화(sweep)시켜 이를 5회 반복하였으며, 유기발광소자가 안정적으로 구동하기 위해서는 상기 변화량이 거의 없어야 한다. 실시예 1에 따른 유기발광소자의 JV 변화에 대한 측정치는 도 6에 나타내었다.
[ 비교예 2] 유기발광소자의 안정성 측정
제2 전극으로서 Ag(150 ㎚)을 형성한 것을 제외하고는 상기 실시예 4과 동일하게 JV 변화를 측정하였다. 비교예 2에 따른 유기발광소자의 JV 변화에 대한 측정치는 도 7에 나타내었다.
도 7을 보면, 상기 비교예 2에 따라 은(Ag)으로만 제2 전극을 형성한 유기발광소자의 경우, JV 변화에 대하여 sweep 회수가 증가함에 따라 심한 변화를 나타내는 것을 알 수 있다. 이는 유기발광소자의 장시간 구동시 불안정하게 작동하는 것을 의미한다.
이에 반하여, 상기 실시예 4에 따라 제조된 유기발광소자의 경우, JV 변화에 대하여 sweep 회수가 증가함에도 불구하고 일정한 값을 유지함을 알 수 있다. 즉, 본 명세서의 제2 전극을 포함하는 유기발광소자는 장시간 구동시 안정성이 우수함을 알 수 있다.
101: 제1 전극
201: 유기물층
301: 제2 전극
401: 단락방지층
501: 제1 금속층
601: 제2 금속층
701: 버퍼층

Claims (29)

  1. 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하고,
    상기 제2 전극은 제1 금속층 및 상기 제1 금속층과 상이한 금속으로 형성된 제2 금속층을 포함하며,
    상기 제2 금속층 및 상기 제1 금속층은 상기 유기물층 상에 순차적으로 구비되는 것인 유기발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층 사이에 구비되는 버퍼층을 더 포함하는 것인 유기발광소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기발광소자는 상기 제1 전극과 유기물층 사이에 구비되는 단락방지층을 더 포함하는 것인 유기발광소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극은 하부 전극이고, 상기 제2 전극은 상부 전극인 것인 유기발광소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 금속층은 Al, Cu, Mo, Cr, Sm, Ge, Ti, Mg, Ca, Sn, W 및 이를 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 유기발광소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 금속층은 Ag, Au, Pt, Ru, Rh, Pd, Os, Ir 및 이를 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 유기발광소자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 금속층은 Al로 이루어지고, 상기 제2 금속층은 Ag으로 이루어진 것인 유기발광소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 버퍼층은 소광계수가 10-1 이하인 물질을 포함하는 것인 유기발광소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 버퍼층은 굴절율이 1 이상 2.5 이하인, 고분자 화합물; 금속 산화물; 금속 화합물 및 비금속 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 유기발광소자.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 굴절율이 1 이상 2.5 이하인 고분자 화합물은 메틸메타크릴레이트 또는 메틸메타크릴레이트의 유도체를 포함하는 폴리머; 폴리이미드계 고분자 또는 폴리이미드계 고분자의 유도체를 포함하는 폴리머; 폴리카보네이트의 불소화 폴리머; 폴리실록산의 불소화 폴리머; 과불소계 고분자(perfluorinated polymer)의 불소화 폴리머; 폴리스티렌의 불소화 폴리머; 및 상기 고분자를 구성하는 단량체 중 2 이상을 포함하는 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 유기발광소자.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 굴절율이 1 이상 2.5 이하인 금속 산화물은 TiO2, ZnO, MoOx, ReO3 및 WOx로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 유기발광소자.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 굴절율이 1 이상 2.5 이하인 금속 화합물은 LiF, ZnS, CsF, CsN3, LiN3, MgF2, Cs2CO3 및 Rb2CO3로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 포함하는 것인 유기발광소자.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 굴절율이 1 이상 2.5 이하인 비금속 산화물은 실리콘 질화물 및 실리콘 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 유기발광소자.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 금속층의 두께(δ)는 하기 식 1을 만족하는 것인 유기발광소자:
    [식 1]
    Figure pat00003

    상기 식 1에 있어서, δ는 제1 금속층의 두께, f는 발광층으로부터의 나오는 빛의 진동수(freauency), μ는 발광층으로부터의 나오는 빛의 투과도(permeability), σ는 전기 전도도(electrical conductivity)를 의미한다.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 금속층의 두께는 5 Å 이상 2000 Å 이하인 것인 유기발광소자.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 버퍼층의 두께는 1 Å 이상 2000 Å 이하인 것인 유기발광소자.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전극의 반사도는 60 % 이상 100 % 이하인 것인 유기발광소자.
  18. 청구항 3에 있어서,
    상기 단락방지층의 두께는 1 ㎚ 내지 1 ㎛인 것인 유기발광소자.
  19. 청구항 3에 있어서,
    상기 단락방지층은 금속 산화물, 전기 절연성 산화물, 플루오르화물, 질화물 및 황화물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 유기발광소자.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 금속산화물은 산화인듐, 산화갈륨, 산화아연, 산화주석, 산화몰리브덴, 산화바나듐, 산화안티몬, 산화비스무트, 산화레늄, 산화탄탈, 산화텅스텐, 산화니오브 및 산화니켈로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 유기발광소자.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 단락방지층은 ZnO, SIO2 및 ITO의 혼합물인 것인 유기발광소자.
  22. 청구항 3에 있어서,
    상기 단락방지층은 10 Ω·㎠ 이상 1500 Ω·㎠ 이하의 두께 방향 저항값을 갖는 것인 유기발광소자.
  23. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 정공주입층; 정공수송층; 전자차단층; 전하발생층; 정공차단층; 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것인 유기발광소자.
  24. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극의 유기물층이 구비되는 면과 대향하는 면에 구비된 기판을 더 포함하고,
    상기 기판과 상기 제1 전극 사이에 구비된 내부 광추출층을 더 포함하는 것인 유기발광소자.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 내부 광추출층은 평탄층을 포함하는 것인 유기발광소자.
  26. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극의 유기물층이 구비되는 면과 대향하는 면에 구비된 기판을 더 포함하고,
    상기 기판의 제1 전극이 구비되는 면과 대향하는 면에 외부 광추출층을 더 포함하는 것인 유기발광소자.
  27. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기발광소자는 플랙시블(flexible) 유기발광소자인 것인 유기발광소자.
  28. 청구항 1 내지 27 중 어느 한 항에 따른 유기발광소자를 포함하는 디스플레이 장치.
  29. 청구항 1 내지 27 중 어느 한 항에 따른 유기발광소자를 포함하는 조명 장치.
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KR20060091648A (ko) * 2005-02-16 2006-08-21 삼성에스디아이 주식회사 다층 캐소드를 포함하는 유기 발광 소자
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