KR20160081388A

KR20160081388A - 유기전자장치

Info

Publication number: KR20160081388A
Application number: KR1020140195159A
Authority: KR
Inventors: 주문규; 이정형; 이재인; 김세용
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2014-12-31
Publication date: 2016-07-08

Abstract

본 출원은 유기전자장치 및 그 용도에 관한 것이다. 본 출원에서는, 우수한 광추출 효율을 나타내는 플렉서블 소자가 제공될 수 있다.

Description

유기전자장치{ORGANIC ELECTRONIC DEVICE}

본 출원은, 유기전자장치 및 그 용도에 관한 것이다.

유기전자장치(OED; Organic Electronic Device)의 예에는 유기발광소자(OLED, Organic Light Emitting Device), 유기태양전지, 유기 감광체(OPC) 또는 유기 트랜지스터 등이 포함된다. 예를 들어, 전형적인 유기발광소자는, 통상적으로 유리 기판, 투명 전극층, 발광 유닛을 포함하는 유기층 및 반사 전극층을 순차로 포함한다.

소위 하부 발광형 소자(bottom emitting device)로 호칭되는 구조에서는, 상기 투명 전극층이 투명 전극층으로 형성되고, 반사 전극층이 반사 전극층으로 형성될 수 있다. 또한, 소위 상부 발광형 소자(top emitting device)로 호칭되는 구조에서는 투명 전극층이 반사 전극층으로 형성되고, 반사 전극층이 투명 전극층으로 형성되기도 한다. 상기 전극층에서 전자(electron)와 정공(hole)이 각각 주입되고, 발광 유닛에서 재결합(recombination)되어 광이 생성된다. 광은 하부 발광형 소자에서는 기판측으로 상부 발광형 소자에서는 반사 전극층측으로 방출될 수 있다.

유기층에서 발광된 광 중에서 각 층의 계면에 임계각 이상으로 입사되는 광은 전반사(total internal reflection) 현상 등에 의해 출사되지 못하고 트랩(trap)되어, 매우 소량의 광만이 방출된다. 따라서, 예를 들어, 특허문헌 1 등에서 개시된 바와 같이, 광추출 효율을 높이고자 하는 시도가 이루어 지고 있다. 그렇지만, 현재까지 알려져 있는 광추출 기술은 대부분 유리 기판과 같은 강성 기판의 사용을 전제로 한 것이어서 유리 기판과는 성질이 다른 플렉서블 기판을 사용한 소자에 대하여는 유효하게 적용되지 않는다.

일본등록특허 제3861758호

본 출원은, 유기전자장치 및 그 용도를 제공한다.

예시적인 유기전자장치는, 플렉서블 기판을 포함하는 기저 영역을 포함하고, 상기 기저 영역의 상부에 순차로 형성되어 있는 투명 전극층, 유기층 및 반사 전극층을 또한 포함한다. 본 출원에서 용어 기저 영역은 유기전자장치의 구조에서 상기 투명 전극층의 하부에 존재하는 모든 요소를 포함하는 영역을 의미한다. 기저 영역에 포함될 수 있는 다른 요소의 예로는, 후술하는 산란층, 버퍼층, 고굴절층, 제 1 배리어층, 캐리어 기판 또는 소위 외부 광추출층으로 호칭되는 층과 같은 층이 있을 수 있다. 또한 본 출원에서 용어 상부는 특별히 달리 규정하지 않는 한, 투명 전극층에서 반사 전극층을 향한 방향을 의미하고, 용어 하부는 특별히 달리 규정하지 않는 한, 반사 전극층에서 투명 전극층을 향한 방향을 의미할 수 있다.

도 1은, 상기 유기전자장치를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 1과 같이, 상기 유기전자장치는 기본적으로 상기 플렉서블 기판(101)상에 순차 형성되어 있는 투명 전극층(102), 유기층(103), 반사 전극층(104)을 포함한다. 후술하는 바와 같이 유기층(103)은 적어도 제 1 발광 유닛(1031)과 제 2 발광 유닛(1032)을 포함할 수 있다. 유기전자장치에서는 상기 언급된 각층의 상부 또는 하부에 추가적인 층이 존재할 수도 있다.

본 출원의 유기전자장치에서 플렉서블 기판을 포함하는 기저 영역은 헤이즈가 3% 내지 35%, 5% 내지 35%, 10% 내지 35% 또는 15% 내지 30%의 범위 내에 있을 수 있다. 플렉서블 소자 구조, 특히 유기층이 적어도 2개의 발광 유닛을 포함하는 플렉서블 소자 구조에서는 이와 같이 광이 방출되는 측에 존재하는 기저 영역의 헤이즈를 조절하고, 각 발광 유닛의 반사 전극층과의 간격을 조절하여 우수한 광추출 효율을 구현할 수 있다. 자세한 사항은 후술하지만, 기저 영역의 헤이즈를 상기와 같이 조절하기 위하여, 기저 영역에 존재하는 플렉서블 기판 자체가 상기와 같은 헤이즈를 가지거나, 혹은 헤이즈의 조절을 위한 층, 예를 들면 산란층과 같은 층이 기저 영역에 추가로 포함되어 있을 수 있다.

상기 플렉서블 기판과 상기 반사 전극층간의 간격은 적절한 광추출 효율을 고려하여 조절될 수 있다.

본 출원의 유기전자장치에서 사용될 수 있는 기판의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 본 출원에서는 업계에서 통상 플렉서블 소자의 구현에 사용될 수 있는 것으로 알려져 있는 것이라면 어떠한 것이라도 상기 기판으로 사용할 수 있다. 플렉서블 장치의 구현에 사용될 수 있는 것으로 알려져 있는 기판의 대표적인 예로는 박막의 유리 기판이나 고분자 기판 등이 있다. 유리 기판으로는, 소다석회 유리, 바륨/스트론튬 함유 유리, 납 유리, 알루미노 규산 유리, 붕규산 유리, 바륨 붕규산 유리 또는 석영 등의 기판이 예시될 수 있고, 고분자 기판으로는, PI(polyimide), PEN(Polyethylene naphthalate), PC(polycarbonate), 아크릴 수지, PET(poly(ethylene terephthatle)), PES(poly(ether sulfide)) 또는 PS(polysulfone) 등을 포함하는 기판이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

플렉서블 기판은, 투광성 기판, 예를 들면, 가시광 영역의 광에 대한 투과율이 50% 이상인 기판을 사용할 수 있다. 필요한 경우 기판의 표면 등에는 알루미늄 등을 사용한 반사층이 형성되어 있을 수도 있다. 필요에 따라서 상기 기판은, 구동용 TFT(Thin Film Transistor)가 존재하는 TFT 기판일 수도 있다.

유기전자장치의 성능을 고려하여, 예를 들면, 기판으로 열팽창계수(CTE)가 5 ppm 내지 70ppm/?의 범위 내에 있는 것을 사용할 수 있다. 기판의 유리전이온도는, 250? 이상인 것이 적절할 수 있다. 기판으로는 표면 거칠기(RMS)가 0.1 nm 내지 5 nm의 범위 내에 있는 것을 사용할 수 있다.

적절한 광 추출 효율 등을 고려하여, 필요하다면 기판으로는 굴절률이 약 1.5 내지 2.0 또는 약 1.5 내지 1.9의 범위 내에 있거나, 약 1.8인 기판을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 용어 굴절률은, 약 550 nm 또는 약 633 nm 파장의 광에 대하여 측정한 굴절률이다.

기저 영역의 헤이즈를 고려하여 기판으로는 헤이즈(haze)가 있는 것을 사용할 수 있다. 다만, 후술하는 바와 같은 다른 기능성층에 의해 기저 영역의 헤이즈가 확보되는 경우에 반드시 기판 자체가 헤이즈를 가져야 하는 것은 아니다. 기판이 헤이즈를 가지는 경우에 기판의 헤이즈는 3% 내지 90%, 3% 내지 85%, 3% 내지 50% 또는 3% 내지 30%의 범위 내일 수 있다. 기판이 헤이즈를 가지도록 하는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 고분자 기판의 경우, 제조 과정에서 기판의 내부에 고분자와 다른 굴절률을 가지는 산란 입자를 첨가하거나, 고분자 자체에 헤이즈를 나타낼 수 있도록 하는 단량체를 중합시키는 방법 등이 적용될 수 있다.

기저 영역의 상부에 존재하는 투명 전극층 그리고 유기층의 상부에 존재하는 반사 전극층은, 유기전자장치에서 통상 사용되는 정공 주입성 또는 전자 주입성 전극층일 수 있다.

정공 주입성인 전극층은, 예를 들면, 상대적으로 높은 일 함수(work function)를 가지는 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 필요한 경우에 투명 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들면, 정공 주입성 전극층은, 일 함수가 약 4.0 eV 이상인 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 상기 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 이러한 재료로는, 금 등의 금속, CuI, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), 알루미늄 또는 인듐이 도핑된 아연 옥사이드, 마그네슘 인듐 옥사이드, 니켈 텅스텐 옥사이드, ZnO, SnO₂ 또는 In₂O₃ 등의 산화물 재료나, 갈륨 니트라이드와 같은 금속 니트라이드, 아연 세레나이드 등과 같은 금속 세레나이드, 아연 설파이드와 같은 금속 설파이드 등이 예시될 수 있다. 투명한 정공 주입성 전극층은, 또한, Au, Ag 또는 Cu 등의 금속 박막과 ZnS, TiO₂ 또는 ITO 등과 같은 고굴절의 투명 물질의 적층체 등을 사용하여서도 형성할 수 있다.

정공 주입성 전극층은, 증착, 스퍼터링, 화학 증착 또는 전기화학적 수단 등의 임의의 수단으로 형성될 수 있다. 또한, 필요에 따라서 형성된 전극층은 공지된 포토리소그래피나 새도우 마스크 등을 사용한 공정을 통하여 패턴화될 수도 있다.

전자 주입성 전극층은, 예를 들면, 상대적으로 작은 일 함수를 가지는 재료를 사용하여 형성할 수 있으며, 예를 들면, 상기 정공 주입성 전극층의 형성을 위해 사용되는 소재 중에서 적절한 소재를 사용하여 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전자 주입성 전극층도, 예를 들면, 증착법 또는 스퍼터링법 등을 사용하여 형성할 수 있으며, 필요한 경우에 적절히 패터닝될 수 있다.

전극층의 두께는, 예를 들면, 약 90 nm 내지 200 nm, 90 nm 내지 180 nm 또는 약 90 nm 내지 150 nm 정도의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.

투명 전극층과 반사 전극층의 사이에는 유기층이 존재한다. 상기 유기층은 적어도 2개의 발광 유닛을 포함할 수 있다. 이와 같은 구조에서 발광 유닛에서 발생한 광은 반사 전극층에 의해 반사되는 과정 등을 거쳐서 투명 전극층측으로 방출될 수 있다.

상기 투명 전극층과 반사 전극층의 간격은 적절한 광추출 효율을 고려하여 조절될 수 있다. 이와 같이 조절된 간격은 전술한 기저 영역의 헤이즈나 후술하는 반사 전극층과 발광 유닛간의 간격과 유기적으로 조합되어 유기전자장치의 광추출 효율을 크게 높일 수 있다.

유기층은, 제 1 발광 중심 파장을 가지는 제 1 발광 유닛과 제 2 발광 중심 파장을 가지는 제 2 발광 유닛을 포함할 수 있다. 상기에서 제 1 발광 중심 파장은 제 2 발광 중심 파장과 상이한 범위에 있을 수 있다. 광추출 효율을 고려하여 상기 각 발광 유닛과 반사 전극층의 간격은 조절될 수 있다. 본 명세서에서 어떤 대상과 다른 대상간의 간격은 상기 대상간의 대향하는 면간을 연결하는 최단 거리를 의미할 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 발광 유닛과 상기 반사 전극층간의 간격(A)과 상기 제 2 발광 유닛과 상기 반사 전극층간의 간격(B)의 비율(B/A)은 약 1.5 내지 20의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 비율(B/A)은 다른 예시에서 19 이하, 18 이하, 17 이하, 16 이하, 15 이하, 14 이하, 13 이하, 12 이하, 11 이하, 10 이하, 9 이하, 8 이하, 7 이하, 6 이하, 5 이하, 4 이하 또는 3.5 이하일 수 있다. 또한, 상기 비율(B/A)은 다른 예시에서 2 이상 또는 2.5 이상일 수 있다. 이와 같이 조절된 간격을 가지는 각 발광 유닛을 포함하는 유기층이 상기 기술한 헤이즈를 가지는 기저 영역상에 형성되어 유기전자장치의 광추출 효율을 개선될 수 있다.

상기에서 제 1 발광 유닛이 제 2 발광 유닛에 비하여 단파장의 광을 방출할 수 있도록 조절될 수 있고, 따라서 제 1 발광 중심 파장은 제 2 발광 중심 파장에 비하여 짧을 수 있다. 이러한 경우에 제 1 발광 유닛이 제 2 발광 유닛에 비하여 반사 전극층에 보다 가깝게 배치될 수 있으며, 따라서 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)이 제 2 발광 유닛과 상기 반사 전극층간의 간격(B)에 비하여 짧게 배치될 수 있다.

각 발광 유닛의 발광 중심 파장과 반사 전극층간의 간격은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 최종적으로 목적하는 발광 파장 등을 고려하여 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기에서 제 1 발광 유닛의 발광 중심 파장은 380 nm 내지 500 nm 또는 400 nm 내지 500 nm의 범위 내에 있을 수 있고, 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격은 150 nm 내지 200 nm 또는 50 nm 내지 70 nm의 범위 내에 있을 수 있다. 또한, 제 2 발광 유닛의 발광 중심 파장은 500 nm 내지 700 nm의 범위 내에 있을 수 있고, 제 2 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격이 상기 언급한 비율(B/A)을 만족할 수 있는 수준으로 존재할 수 있다.

적절한 발광을 위하여 제 1 발광 유닛과 제 2 발광 유닛의 사이에 중간 전극층 또는 전하발생층이 추가로 존재할 수 있다. 따라서 발광 유닛들은 전하 발생 특성을 가지는 중간 전극층이나 전하 발생층(CGL; Charge Generating Layer) 등에 의해 분할되어 있는 구조를 가질 수도 있다.

필요하다면, 유기층은 상기 제 1 및 제 2 발광 유닛에 추가로 다른 발광 유닛을 포함할 수 있다.

제 1 및 제 2 발광 유닛과 추가로 다른 발광 유닛이 존재하는 경우에도 각 발광 유닛의 사이에는 중간 전극층이나 전하 발생층이 존재할 수 있다. 또한, 2개 이상의 발광 유닛이 존재하는 경우에 각 발광 유닛의 발광 중심 파장은 장파장과 단파장이 교대로 반복되도록 존재하는 것이 적절할 수 있다. 예를 들어, 반사 전극층과 가장 가까운 발광 유닛의 발광 중심 파장이 단파장이라면, 그 이후에 오는 발광 유닛의 중심 파장은, 장파장, 단파장, 장파장 및 단파장의 순서로 반복될 수 있다. 상기에서 장파장 및 단파장의 범위는 상대적인 것으로 특별히 제한되지 않지만, 통상 단파장은 380 nm 내지 500 nm 또는 400 nm 내지 500 nm의 범위의 파장이고, 장파장은 500 nm 내지 700 nm의 범위 내의 파장일 수 있다. 또한, 단파장의 발광 중심파장을 가지는 발광 유닛과 장파장의 발광 중심 파장을 가지는 발과 유닛은 서로 발광 중심 파장이 겹치지 않을 수 있다.

이에 따라 예를 들면, 유기층은 제 3 발광 유닛을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 경우에 상기 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 3 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(C)의 비율(C/A)은 3.5 내지 4.5의 범위 내에 있거나, 약 4 정도일 수 있다. 또한, 상기 제 3 발광 유닛의 발광 중심 파장은 400 내지 500 nm의 범위 내에 있을 수 있다.

또한, 상기 제 3 발광 유닛을 추가로 포함할 수 있는 유기층은, 제 4 발광 유닛을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 경우에 유기층의 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 4 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(D)의 비율(D/A)은 4.5 내지 5.5의 범위 내에 있거나 혹은 약 5 정도일 수 있다.

또한, 상기에서 제 4 발광 유닛의 발광 중심 파장은 500 내지 700 nm의 범위 내에 있을 수 있다.

상기 유기층은, 또한 제 5 발광 유닛을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 경우에 유기층의 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 5 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(E)의 비율(E/A)은 약 5.5 내지 6.5의 범위 내에 있거나 약 6일 수 있고, 상기 제 5 발광 유닛의 발광 중심 파장은 400 내지 500 nm의 범위 내에 있을 수 있다.

즉, 상기 유기층은, 반사 전극층으로부터 순차로 제 1 및 제 2 발광 유닛을 포함하는 구조(구조 1), 제 1 내지 제 3 발광 유닛을 포함하는 구조(구조 2), 제 1 내지 제 4 발광 유닛을 포함하는 구조(구조 3) 또는 제 1 내지 제 5 발광 유닛을 포함하는 구조(구조 4)를 가질 수 있으며, 필요하다면 추가적인 발광 유닛도 포함할 수 있다.

상기에서 구조 1에서 제 1 발광 유닛과 반사 전극층의 간격은, 상기한 바와 같이 약 150 nm 내지 200 nm 또는 50 nm 내지 70 nm의 범위 내에 있을 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 2 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(B)의 비율(B/A)은, 약 2.5 내지 3.5, 약 2.6 내지 3.4 또는 약 3 정도일 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛의 발광 중심 파장은 약 400 내지 500 nm의 범위 내이고, 제 2 발광 유닛의 발광 중심 파장은 약 500 nm 내지 700 nm의 범위 내이면서 서로 중복되지 않을 수 있다.

또한, 구조 2에서 제 1 발광 유닛과 반사 전극층의 간격은, 상기한 바와 같이 약 150 nm 내지 200 nm 또는 50 nm 내지 70 nm의 범위 내에 있을 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 2 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(B)의 비율(B/A)은, 약 2.5 내지 3.5, 약 2.6 내지 3.4 또는 약 3 정도일 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 3 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(C)의 비율(C/A)은, 약 3.5 내지 4.5, 약 3.6 내지 4.4 또는 약 4 정도일 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛의 발광 중심 파장은 약 400 내지 500 nm의 범위 내이고, 제 2 발광 유닛의 발광 중심 파장은 약 500 nm 내지 700 nm의 범위 내이며, 제 3 발광 유닛의 발광 중심 파장은 약 400 내지 500 nm의 범위 내이면서 서로 중복되지 않을 수 있다.

또한, 구조 3에서 제 1 발광 유닛과 반사 전극층의 간격은, 상기한 바와 같이 약 150 nm 내지 200 nm 또는 50 nm 내지 70 nm의 범위 내에 있을 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 2 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(B)의 비율(B/A)은, 약 2.5 내지 3.5, 약 2.6 내지 3.4 또는 약 3 정도일 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 3 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(C)의 비율(C/A)은, 약 3.5 내지 4.5, 약 3.6 내지 4.4 또는 약 4 정도일 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 4 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(D)의 비율(D/A)은, 약 4.5 내지 5.5, 약 4.6 내지 5.4 또는 약 5 정도일 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛의 발광 중심 파장은 약 400 내지 500 nm의 범위 내이고, 제 2 발광 유닛의 발광 중심 파장은 약 500 nm 내지 700 nm의 범위 내이며, 제 3 발광 유닛의 발광 중심 파장은 약 400 내지 500 nm의 범위 내이고, 제 4 발광 유닛의 발광 중심 파장은 약 500 nm 내지 700 nm의 범위 내이면서 서로 중복되지 않을 수 있다.

또한, 구조 4에서 제 1 발광 유닛과 반사 전극층의 간격은, 상기한 바와 같이 약 150 nm 내지 200 nm 또는 50 nm 내지 70 nm의 범위 내에 있을 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 2 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(B)의 비율(B/A)은, 약 2.5 내지 3.5, 약 2.6 내지 3.4 또는 약 3 정도일 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 3 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(C)의 비율(C/A)은, 약 3.5 내지 4.5, 약 3.6 내지 4.4 또는 약 4 정도일 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 4 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(D)의 비율(D/A)은, 약 4.5 내지 5.5, 약 4.6 내지 5.4 또는 약 5 정도일 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 5 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(E)의 비율(E/A)은, 약 5.5 내지 6.5, 약 5.6 내지 6.4 또는 약 6 정도일 수 있다 또한, 제 1 발광 유닛의 발광 중심 파장은 약 400 내지 500 nm의 범위 내이고, 제 2 발광 유닛의 발광 중심 파장은 약 500 nm 내지 700 nm의 범위 내이며, 제 3 발광 유닛의 발광 중심 파장은 약 400 내지 500 nm의 범위 내이고, 제 4 발광 유닛의 발광 중심 파장은 약 500 nm 내지 700 nm의 범위 내이며, 제 5 발광 유닛의 발광 중심 파장은 약 400 내지 500 nm의 범위 내이면서 서로 중복되지 않을 수 있다.

상기와 같은 발광 유닛을 구성하는 재료는 특별히 제한되지 않는다. 업계에서는 다양한 발광 중심 파장을 가지는 형광 또는 인광 유기 재료가 공지되어 있으며, 이러한 공지의 재료 중에서 적절한 종류를 선택하여 상기 발광 유닛을 형성할 수 있다. 발광 유닛을 형성할 수 있는 재료로는, 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이트)알루미늄(III)(tris(4-methyl-8-quinolinolate)aluminum(III))(Alg3), 4-MAlq3 또는 Gaq3 등의 Alq 계열의 재료, C-545T(C₂₆H₂₆N₂O₂S), DSA-아민, TBSA, BTP, PAP-NPA, 스피로-FPA, Ph₃Si(PhTDAOXD), PPCP(1,2,3,4,5-pentaphenyl-1,3-cyclopentadiene) 등과 같은 시클로페나디엔(cyclopenadiene) 유도체, DPVBi(4,4'-bis(2,2'-diphenylyinyl)-1,1'-biphenyl), 디스티릴 벤젠 또는 그 유도체 또는 DCJTB(4-(Dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7,-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran), DDP, AAAP, NPAMLI; 또는 Firpic, m-Firpic, N-Firpic, bon₂Ir(acac), (C₆)₂Ir(acac), bt₂Ir(acac), dp₂Ir(acac), bzq₂Ir(acac), bo₂Ir(acac), F₂Ir(bpy), F₂Ir(acac), op₂Ir(acac), ppy₂Ir(acac), tpy₂Ir(acac), FIrppy(fac-tris[2-(4,5'-difluorophenyl)pyridine-C'2,N] iridium(III)) 또는 Btp₂Ir(acac)(bis(2-(2'-benzo[4,5-a]thienyl)pyridinato-N,C3')iridium(acetylactonate)) 등과 같은 인광 재료 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 발광 유닛은, 상기 재료를 호스트(host)로 포함하고, 또한 페릴렌(perylene), 디스티릴비페닐(distyrylbiphenyl), DPT, 퀴나크리돈(quinacridone), 루브렌(rubrene), BTX, ABTX 또는 DCJTB 등을 도펀트로 포함하는 호스트-도펀트 시스템(Host-Dopant system)을 가질 수도 있다.

발광 유닛은 또한 후술하는 전자 수용성 유기 화합물 또는 전자 공여성 유기 화합물 중에서 발광 특성을 나타내는 종류를 적절히 채용하여 형성할 수도 있다.

유기층은, 발광 유닛을 포함하는 한, 이 분야에 공지된 다른 다양한 기능성층을 추가로 포함하는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 유기층에 포함될 수 있는 층으로는, 전자 주입층, 정공 저지층, 전자 수송층, 정공 수송층 및 정공 주입층 등이 예시될 수 있다.

전자 주입층 또는 전자 수송층은, 예를 들면, 전자 수용성 유기 화합물(electron accepting organic compound)을 사용하여 형성할 수 있다. 상기에서 전자 수용성 유기 화합물로는, 특별한 제한 없이 공지된 임의의 화합물이 사용될 수 있다. 이러한 유기 화합물로는, p-테르페닐(p-terphenyl) 또는 쿠아테르페닐(quaterphenyl) 등과 같은 다환 화합물 또는 그 유도체, 나프탈렌(naphthalene), 테트라센(tetracene), 피렌(pyrene), 코로넨(coronene), 크리센(chrysene), 안트라센(anthracene), 디페닐안트라센(diphenylanthracene), 나프타센(naphthacene) 또는 페난트렌(phenanthrene) 등과 같은 다환 탄화수소 화합물 또는 그 유도체, 페난트롤린(phenanthroline), 바소페난트롤린(bathophenanthroline), 페난트리딘(phenanthridine), 아크리딘(acridine), 퀴놀린(quinoline), 키노사린(quinoxaline) 또는 페나진(phenazine) 등의 복소환화합물 또는 그 유도체 등이 예시될 수 있다. 또한, 플루오르세인(fluoroceine), 페리렌(perylene), 프타로페리렌(phthaloperylene), 나프타로페리렌(naphthaloperylene), 페리논(perynone), 프타로페리논, 나프타로페리논, 디페닐부타디엔(diphenylbutadiene), 테트라페닐부타디엔(tetraphenylbutadiene), 옥사디아졸(oxadiazole), 아르다진(aldazine), 비스벤조옥사조린(bisbenzoxazoline), 비스스티릴(bisstyryl), 피라진(pyrazine), 사이크로펜타디엔(cyclopentadiene), 옥신(oxine), 아미노퀴놀린(aminoquinoline), 이민(imine), 디페닐에틸렌, 비닐안트라센, 디아미노카르바졸(diaminocarbazole), 피란(pyrane), 티오피란(thiopyrane), 폴리메틴(polymethine), 메로시아닌(merocyanine), 퀴나크리돈(quinacridone) 또는 루부렌(rubrene) 등이나 그 유도체, 일본특허공개 제1988-295695호, 일본특허공개 제1996-22557호, 일본특허공개 제1996-81472호, 일본특허공개 제1993-009470호 또는 일본특허공개 제1993-017764호 등의 공보에서 개시하는 금속 킬레이트 착체 화합물, 예를 들면, 금속 킬레이트화 옥사노이드화합물인 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄[tris(8-quinolinolato)aluminium], 비스(8-퀴놀리노라토)마그네슘, 비스[벤조(에프)-8-퀴놀뤼노라토]아연{bis[benzo(f)-8-quinolinolato]zinc}, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄, 트리스(8-퀴놀리노라토)인디엄[tris(8-quinolinolato)indium], 트리스(5-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄, 8-퀴놀리노라토리튬, 트리스(5-클로로-8-퀴놀리노라토)갈륨, 비스(5-클로로-8-퀴놀리노라토)칼슘 등의 8-퀴놀리노라토 또는 그 유도체를 배립자로 하나 이상 가지는 금속 착체, 일본특허공개 제1993-202011호, 일본특허공개 제1995-179394호, 일본특허공개 제1995-278124호 또는 일본특허공개 제1995-228579호 등의 공보에 개시된 옥사디아졸(oxadiazole) 화합물, 일본특허공개 제1995-157473호 공보 등에 개시된 트리아진(triazine) 화합물, 일본특허공개 제1994-203963호 공보 등에 개시된 스틸벤(stilbene) 유도체나, 디스티릴아릴렌(distyrylarylene) 유도체, 일본특허공개 제1994-132080호 또는 일본특허공개 제1994-88072호 공보 등에 개시된 스티릴 유도체, 일본특허공개 제1994-100857호나 일본특허공개 제1994-207170호 공보 등에 개시된 디올레핀 유도체; 벤조옥사졸(benzooxazole) 화합물, 벤조티아졸(benzothiazole) 화합물 또는 벤조이미다졸(benzoimidazole) 화합물 등의 형광 증백제; 1,4-비스(2-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(3-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(4-메틸스티릴)벤젠, 디스티릴벤젠, 1,4-비스(2-에틸스티릴)벤질, 1,4-비스(3-에틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(2-메틸스티릴)-2-메틸벤젠 또는 1,4-비스(2-메틸스티릴)-2-에틸벤젠 등과 같은 디스티릴벤젠(distyrylbenzene) 화합물; 2,5-비스(4-메틸스티릴)피라진, 2,5-비스(4-에틸스티릴)피라진, 2,5-비스[2-(1-나프틸)비닐]피라진, 2,5-비스(4-메톡시스티릴)피라진, 2,5-비스[2-(4-비페닐)비닐]피라진 또는 2,5-비스[2-(1-피레닐)비닐]피라진 등의 디스티릴피라진(distyrylpyrazine) 화합물, 1,4-페닐렌디메틸리딘, 4,4'-페닐렌디메틸리딘, 2,5-크실렌디메틸리딘, 2,6-나프틸렌디메틸리딘, 1,4-비페닐렌디메틸리딘, 1,4-파라-테레페닐렌디메텔리딘, 9,10-안트라센디일디메틸리딘(9,10-anthracenediyldimethylidine) 또는 4,4'-(2,2-디-티-부틸페닐비닐)비페닐, 4,4 -(2,2-디페닐비닐)비페닐 등과 같은 디메틸리딘(dimethylidine) 화합물 또는 그 유도체, 일본특허공개 제1994-49079호 또는 일본특허공개 제1994-293778호 공보 등에 개시된 실라나민(silanamine) 유도체, 일본특허공개 제1994-279322호 또는 일본특허공개 제1994-279323호 공보 등에 개시된 다관능 스티릴 화합물, 일본특허공개 제1994-107648호 또는 일본특허공개 제1994-092947호 공보 등에 개시되어 있는 옥사디아졸 유도체, 일본특허공개 제1994-206865호 공보 등에 개시된 안트라센 화합물, 일본특허공개 제1994-145146호 공보 등에 개시된 옥시네이트(oxynate) 유도체, 일본특허공개 제1992-96990호 공보 등에 개시된 테트라페닐부타디엔 화합물, 일본특허공개 제1991-296595호 공보 등에 개시된 유기 삼관능 화합물, 일본특허공개 제1990-191694호 공보 등에 개시된 쿠마린(coumarin)유도체, 일본특허공개 제1990-196885호 공보 등에 개시된 페리렌(perylene) 유도체, 일본특허공개 제1990-255789호 공보 등에 개시된 나프탈렌 유도체, 일본특허공개 제1990-289676호나 일본특허공개 제1990-88689호 공보 등에 개시된 프탈로페리논(phthaloperynone) 유도체 또는 일본특허공개 제1990-250292호 공보 등에 개시된 스티릴아민 유도체 등도 저굴절층에 포함되는 전자 수용성 유기 화합물로서 사용될 수 있다. 또한, 상기에서 전자 주입층은, 예를 들면, LiF 또는 CsF 등과 같은 재료를 사용하여 형성할 수도 있다.

정공 저지층은, 주입된 정공이 발광 유닛을 지나 전자 주입성 전극층으로 진입하는 것을 방지하여 소자의 수명과 효율을 향상시킬 수 있는 층이고, 필요한 경우에 공지의 재료를 사용하여 발광 유닛과 전자 주입성 전극층의 사이에 적절한 부분에 형성될 수 있다.

정공 주입층 또는 정공 수송층은, 예를 들면, 전자 공여성 유기 화합물(electron donating organic compound)을 포함할 수 있다. 전자 공여성 유기 화합물로는, N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노페닐, N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디아미노비페닐, 2,2-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)프로판, N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노비페닐, 비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)페닐메탄, N,N'-디페닐-N,N'-디(4-메톡시페닐)-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-비스(디페닐아미노)쿠아드리페닐[4,4'-bis(diphenylamino)quadriphenyl], 4-N,N-디페닐아미노-(2-디페닐비닐)벤젠, 3-메톡시-4'-N,N-디페닐아미노스틸벤젠, N-페닐카르바졸, 1,1-비스(4-디-p-트리아미노페닐)시크로헥산, 1,1-비스(4-디-p-트리아미노페닐)-4-페닐시크로헥산, 비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)페닐메탄, N,N,N-트리(p-톨릴)아민, 4-(디-p-톨릴아미노)-4'-[4-(디-p-톨릴아미노)스티릴]스틸벤, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노비페닐 N-페닐카르바졸, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]p-테르페닐, 4,4'-비스[N-(2-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(3-아세나프테닐)-N-페닐아미노]비페닐, 1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌, 4,4'-비스[N-(9-안트릴)-N-페닐아미노]비페닐페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(1-안트릴)-N-페닐아미노]-p-테르페닐, 4,4'-비스[N-(2-페난트릴)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(8-플루오란테닐)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(2-피레닐)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(2-페릴레닐)-N-페닐아미노]비페닐, 4,4'-비스[N-(1-코로네닐)-N-페닐아미노]비페닐(4,4'-bis[N-(1-coronenyl)-N-phenylamino]biphenyl), 2,6-비스(디-p-톨릴아미노)나프탈렌, 2,6-비스[디-(1-나프틸)아미노]나프탈렌, 2,6-비스[N-(1-나프틸)-N-(2-나프틸)아미노]나프탈렌, 4,4'-비스[N,N-디(2-나프틸)아미노]테르페닐, 4,4'-비스{N-페닐-N-[4-(1-나프틸)페닐]아미노}비페닐, 4,4'-비스[N-페닐-N-(2-피레닐)아미노]비페닐, 2,6-비스[N,N-디-(2-나프틸)아미노]플루오렌 또는 4,4'-비스(N,N-디-p-톨릴아미노)테르페닐, 및 비스(N-1-나프틸)(N-2-나프틸)아민 등과 같은 아릴 아민 화합물이 대표적으로 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

정공 주입층이나 정공 수송층은, 유기화합물을 고분자 중에 분산시키거나, 상기 유기 화합물로부터 유래한 고분자를 사용하여 형성할 수도 있다. 또한, 폴리파라페닐렌비닐렌 및 그 유도체 등과 같이 소위 π-공역 고분자(π-conjugated polymers), 폴리(N-비닐카르바졸) 등의 정공 수송성 비공역 고분자 또는 폴리실란의 σ 공역 고분자 등도 사용될 수 있다.

정공 주입층은, 구리프탈로시아닌과 같은 금속 프탈로시아닌이나 비금속 프탈로시아닌, 카본막 및 폴리아닐린 등의 전기적으로 전도성인 고분자 들을 사용하여 형성하거나, 상기 아릴 아민 화합물을 산화제로 하여 루이스산(Lewis acid)과 반응시켜서 형성할 수도 있다.

상기와 같은 소재로 형성되는 유기층의 구체적인 구조는 특별히 제한되지 않는다. 이 분야에서는 정공 또는 전자 주입 전극층과 유기층, 예를 들면, 발광 유닛, 전자 주입 또는 수송층, 정공 주입 또는 수송층을 형성하기 위한 다양한 소재 및 그 형성 방법이 공지되어 있으며, 상기 유기전자장치의 제조에는 상기와 같은 방식이 모두 적용될 수 있다.

유기전자장치는 상기 언급한 층을 기본적으로 포함하고, 필요한 경우에 다른 층을 추가로 포함할 수 있다. 포함될 수 있는 다른 층으로는, 예를 들면, 기판의 상부 또는 하부에 형성될 수 있는 산란층, 또는 기판의 상부에 형성될 수 있는 고굴절층 등이 예시될 수 있다. 본 출원에서 용어 고굴절층은, 예를 들면, 굴절률이 약 1.45 이상, 약 1.5 이상, 약 1.6 이상, 약 1.65 이상 또는 약 1.7 이상 정도인 층을 의미할 수 있다. 고굴절층의 굴절률의 상한은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 굴절률이 2.6 이하, 2.3 이하, 2.0 이하 또는 1.8 이하일 수 있다. 광추출 효율 등을 고려하여 상기 고굴절층으로는 기판의 굴절률의 차이의 절대값은, 약 1 이하, 0.7 이하, 0.5 이하 또는 0.3 이하인 것을 사용할 수 있다. 상기 고굴절층은, 예를 들면 후술하는 배리어층이거나 혹은 평탄층일 수 있다. 다만, 상기 배리어층이나 평탄층이 반드시 고굴절층으로 형성되어야 하는 것은 아니다.

상기와 같이 기저 영역은, 상기 기판의 상부 또는 하부에 존재하는 산란층을 추가로 포함할 수 있다. 본 출원에서 용어 산란층은, 예를 들면, 상기 층으로 입사되는 광을 산란, 굴절 또는 회절시킬 수 있도록 형성되는 모든 종류의 층을 의미할 수 있다. 산란층은 상기와 같은 기능이 나타나도록 구현되는 한 구현 형태는 특별히 제한되지 않는다.

예를 들면, 산란층은, 매트릭스 물질 및 산란성 영역을 포함하는 층일 수 있다. 본 명세서에서 용어 「산란성 영역」은, 예를 들면, 매트릭스 물질 또는 후술하는 평탄층 등과 같은 주위 물질과는 다른 굴절률을 가지고, 또한 적절한 크기를 가져서 입사되는 광을 산란, 굴절 또는 회절시킬 수 있는 영역를 의미할 수 있다. 산란성 영역은, 예를 들면, 상기와 같은 굴절률 및 크기를 가지는 입자이거나, 혹은 빈 공간일 수 있다. 예를 들면, 주위 물질과는 다르면서 주위 물질에 비하여 높거나 낮은 굴절률을 가지는 입자를 사용하여 산란성 영역을 형성할 수 있다. 산란성 입자의 굴절률은, 주위 물질, 예를 들면, 상기 매트릭스 물질 및/또는 평탄층과의 굴절률의 차이가 0.3을 초과하거나 또는 0.3 이상일 수 있다. 예를 들면, 산란성 입자는, 1.0 내지 3.5 또는 1.0 내지 3.0 정도의 굴절률을 가질 수 있다. 산란성 입자의 굴절률은, 예를 들면, 1.0 내지 1.6 또는 1.0 내지 1.3일 수 있다. 다른 예시에서 산란성 입자의 굴절률은, 2.0 내지 3.5 또는 2.2 내지 3.0 정도일 수 있다. 산란성 입자로는, 예를 들면, 평균 입경이 50 nm 이상, 100 nm 이상, 500 nm 이상 또는 1,000 nm 이상인 입자가 예시될 수 있다. 산란성 입자의 평균 입경은, 예를 들면, 10,000 nm 이하일 수 있다. 산란성 영역은, 또한 상기와 같은 크기를 가지는 빈 공간으로서 공기가 충전되어 있는 공간에 의해서 형성될 수도 있다.

산란성 입자 또는 영역은, 구형, 타원형, 다면체 또는 무정형과 같은 형상을 가질 수 있으나, 상기 형태는 특별히 제한되는 것은 아니다. 산란성 입자로는, 예를 들면, 폴리스티렌 또는 그 유도체, 아크릴 수지 또는 그 유도체, 실리콘 수지 또는 그 유도체, 또는 노볼락 수지 또는 그 유도체 등과 같은 유기 재료, 또는 실리카, 알루미나, 산화 티탄 또는 산화 지르코늄과 같은 무기 재료를 포함하는 입자 등이 예시될 수 있다. 산란성 입자는, 상기 재료 중에 어느 하나의 재료만을 포함하거나, 상기 중 2종 이상의 재료를 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 산란성 입자로 중공 실리카(hollow silica) 등과 같은 중공 입자 또는 코어/셀 구조의 입자도 사용할 수 있다.

산란층은 산란성 입자 등의 산란성 영역을 유지하는 매트릭스 물질을 추가로 포함할 수 있다. 매트릭스 물질로는, 예를 들면, 기판 등과 같은 인접하는 다른 소재와 유사한 수준의 굴절률을 가지는 소재 또는 그보다 높은 굴절률을 가지는 소재를 사용하여 형성할 수 있다. 매트릭스 물질은, 예를 들면, 폴리이미드, 플루오렌 고리를 가지는 카도계 수지(caldo resin), 우레탄, 에폭시드, 폴리에스테르 또는 아크릴레이트 계열의 열 또는 광경화성의 단량체성, 올리고머성 또는 고분자성 유기 재료나 산화 규소, 질화 규소(silicon nitride), 옥시질화 규소(silicon oxynitride) 또는 폴리실록산 등의 무기 재료 또는 유무기 복합 재료 등을 사용할 수 있다.

매트릭스 물질은, 폴리실록산, 폴리아믹산 또는 폴리이미드를 포함할 수 있다. 상기에서 폴리실록산은, 예를 들면, 축합성 실란 화합물 또는 실록산 올리고머 등을 중축합시켜서 형성할 수 있으며, 상기를 통해 규소와 산소의 결합(Si-O)에 기반한 매트릭스 물질을 형성할 수 있다. 매트릭스 물질의 형성 과정에서 축합 조건 등을 조절하여 폴리실록산이 실록산 결합(Si-O)만을 기반으로 하도록 하거나, 혹은 알킬기 등과 같은 유기기나 알콕시기 등과 같은 축합성 관능기 등이 일부 잔존하도록 하는 것도 가능하다.

폴리아믹산 또는 폴리이미드로는, 예를 들면, 633 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 약 1.5 이상, 약 1.6 이상, 약 1.65 이상 또는 약 1.7 이상인 폴리아믹산 또는 폴리이미드를 사용할 수 있다. 이러한 고굴절의 폴리아믹산 또는 폴리이미드는, 예를 들면, 불소 이외의 할로겐 원자, 황 원자 또는 인 원자 등이 도입된 단량체를 사용하여 제조할 수 있다. 예를 들면, 카복실기 등과 같이 입자와 결합할 수 있는 부위가 존재하여 입자의 분산 안정성을 향상시킬 수 있는 폴리아믹산을 사용할 수 있다.

산란층은, 예를 들면, 요철 구조를 가지는 층일 수 있다. 산란층의 요철 구조를 적절하게 조절할 경우에 입사되는 광을 산란시킬 수 있다. 요철 구조를 가지는 산란층은, 예를 들면, 열 또는 광 경화성 재료를 경화시키는 과정에서 목적하는 형상의 요철 구조를 전사할 수 있는 금형과 접촉시킨 상태로 상기 재료를 경화시키거나, 산란층을 형성할 재료의 층을 미리 형성한 후에 에칭 공정 등을 통해 요철 구조를 형성하여 제조할 수 있다. 다른 방식으로는 산란층을 형성하는 바인더 내에 적절한 크기 및 형상을 가지는 입자를 배합하는 방식으로 형성할 수도 있다. 이러한 경우에 상기 입자는 반드시 산란 기능을 가지는 입자일 필요는 없으나, 산란 기능을 가지는 입자를 사용하여도 무방하다.

산란층은, 예를 들면, 습식 코팅(wet coating) 방식으로 재료를 코팅하고, 열의 인가 또는 광의 조사 등의 방식이나, 졸겔 방식으로 재료를 경화시키는 방식이나, CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 PVD(Physical Vapor Deposition) 방식 등과 같은 증착 방식 또는 나노임프린팅 또는 마이크로엠보싱 방식 등을 통하여 형성할 수 있다.

산란층은, 필요한 경우 고굴절 입자를 추가로 포함할 수 있다. 용어 「고굴절 입자」는, 예를 들면, 굴절률이 1.5 이상, 2.0 이상 2.5 이상, 2.6 이상 또는 2.7 이상인 입자를 의미할 수 있다. 고굴절 입자의 굴절률의 상한은, 예를 들면, 목적하는 산란층의 굴절률을 만족시킬 수 있는 범위에서 선택될 수 있다. 고굴절 입자는, 예를 들면, 상기 산란성 입자보다는 작은 평균 입경을 가질 수 있다. 고굴절 입자는, 예를 들면, 1 nm 내지 100 nm, 10 nm 내지 90 nm, 10 nm 내지 80 nm, 10 nm 내지 70 nm, 10 nm 내지 60 nm, 10 nm 내지 50 nm 또는 10 nm 내지 45 nm 정도의 평균 입경을 가질 수 있다. 고굴절 입자로는, 알루미나, 알루미노 실리케이트, 산화 티탄 또는 산화 지르코늄 등이 예시될 수 있다. 고굴절 입자로는, 예를 들면, 굴절률이 2.5 이상인 입자로서, 루틸형 산화 티탄을 사용할 수 있다. 루틸형의 산화 티탄은 여타의 입자에 비하여 높은 굴절률을 가지고, 따라서 상대적으로 적은 비율로도 목적하는 굴절률로의 조절이 가능할 수 있다. 상기 고굴절 입자의 굴절률은 550 nm 파장의 광에 대하여 측정한 굴절률일 수 있다.

플렉서블 기판의 상부 또는 후술하는 바와 같이 반사 전극층의 상부에는 배리어층이 존재할 수 있다. 이하 설명의 편의를 위하여 플렉서블 기판과 투명 전극층의 하부에 존재할 수 있는 배리어층은 제 1 배리어층으로 호칭하고, 반사 전극층의 상부에 존재할 수 있는 배리어층은 제 2 배리어층으로 호칭할 수 있다. 본 출원에서 용어 배리어층은 WVTR(water vapor transmission rate, WVTR)이 10^-4 g/m²/day 이하인 층을 의미할 수 있다. 상기 WVTR은, 예를 들면, 40? 및 90% 상대 습도 조건에서 측정기(PERMATRAN-W3/31, MOCON, Inc.)를 사용하여 측정될 수치일 수 있다.

배리어층의 재료로는 수분 및 산소 등의 소자 열화를 촉진하는 물질들을 침투를 완화, 방지 또는 억제할 수 있는 것으로 알려진 것을 사용할 수 있다. 이러한 소재로는, In, Sn, Pb, Au, Cu, Ag, Al, Ti 및 Ni 등의 금속; TiO, TiO₂, Ti₃O₃, Al₂O₃, MgO, SiO, SiO₂, GeO, NiO, CaO, BaO, Fe₂O₃, Y₂O₃, ZrO₂, Nb₂O₃ 및, CeO₂및 등의 금속 산화물; SiN 등의 금속 질화물; SiON 등의 금속 산질화물; 또는 MgF₂, LiF, AlF₃ 및 CaF₂ 등이 알려져 있다.

배리어층은 단층 구조이거나 다층 구조일 수 있다. 다층 구조인 경우에 배리어층은, 배리어층과 배리어층이 적층되는 구조일 수도 있고, 배리어 특성을 가지는 무기물층과 유기물층이 적층되는 구조일 수도 있다. 통상 층이 가지는 결점(defect)의 증식(propagation) 등을 억제하는 소위 디커플링(decoupling) 효과를 고려하여 단층 구조보다는 다층 구조가 유리할 수 있다. 다층 구조는 또한 후술하는 굴절률을 가지는 배리어층의 형성에도 유리할 수 있다.

배리어층은 하부에 존재하는 기판과의 굴절률의 차이가 가능한 작은 것이 적절할 수 있다. 예를 들면, 배리어층과 기판의 굴절률의 차이의 절대값은, 약 1 이하, 0.7 이하, 0.5 이하 또는 0.3 이하일 수 있다. 예를 들면, 배리어층의 굴절률은, 약 1.45 이상, 약 1.5 이상, 약 1.6 이상, 약 1.65 이상 또는 약 1.7 이상 정도 일 수 있다. 배리어층의 굴절률의 상한은 목적에 따라 적절히 조절할 수 있고, 예를 들면, 굴절률이 2.6 이하, 2.3 이하, 2.0 이하 또는 1.8 이하일 수 있다.

상기 굴절률의 달성과 디커플링 효과를 고려하여 배리어층은, 예를 들면, 상대적으로 저굴절률의 배리어층과 상대적으로 높은 굴절률의 다른 배리어층이 적층되는 다층 구조로 형성될 수 있다. 이러한 구조의 예로는, Al₂O₃층 및 TiO₂층의 적층 구조가 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

배리어층의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 의도된 용도에 따라서 적합하게 선택될 수 있다. 예를 들면, 배리어층의 두께는 5 nm 내지 1000 nm의 범위 내, 7 nm 내지 750 nm의 범위 내 또는 10 nm 내지 500 nm의 범위 내일 수 있다. 배리어층이 다층 구조인 경우에 다층 구조 내의 각 층의 두께 범위는, 예를 들면 5 nm 내지 100 nm 또는 10 nm 내지 50 nm의 범위 내일 수 있다.

플렉서블 기판의 상부에는 또한 평탄층이 존재할 수 있고, 이러한 평탄층은 전술한 바와 같이 고굴절을 가지도록 형성될 수 있다. 이러한 평탄층은, 예를 들면, 전술한 고굴절 입자를 매트릭스 물질과 혼합하는 방법으로 형성할 수 있다. 매트릭스 물질로는, 예를 들면, 상기 산란층의 항목에서 기술한 매트릭스 물질을 사용할 수 있다.

다른 예시에서 평탄층은, 지르코늄, 티탄 또는 세륨 등의 금속의 알콕시드 또는 아실레이트(acylate) 등의 화합물을 카복실기 또는 히드록시기 등의 극성기를 가지는 바인더와 배합한 소재를 사용하여 형성할 수도 있다. 상기 알콕시드 또는 아실레이트 등의 화합물은 바인더에 있는 극성기와 축합 반응하고, 바인더의 골격 내에 상기 금속을 포함시켜 고굴절률을 구현할 수 있다. 상기 알콕시드 또는 아실레이트 화합물의 예로는, 테트라-n-부톡시 티탄, 테트라이소프로폭시 티탄, 테트라-n-프로폭시 티탄 또는 테트라에톡시 티탄 등의 티탄 알콕시드, 티탄 스테아레이트(stearate) 등의 티탄 아실레이트, 티탄 킬레이트류, 테트라-n-부톡시지르코늄, 테트라-n-프로폭시 지르코늄, 테트라이소프로폭시 지르코늄 또는 테트라에톡시 지르코늄 등의 지르코늄 알콕시드, 지르코늄 트리부톡시스테아레이트 등의 지르코늄 아실레이트, 지르코늄 킬레이트류 등이 예시될 수 있다. 평탄층은, 또한 티탄 알콕시드 또는 지르코늄 알콕시드 등의 금속 알콕시드 및 알코올 또는 물 등의 용매를 배합하여 코팅액을 제조하고, 이를 도포한 후에 적정한 온도에서 소성하는 졸겔 코팅 방식으로 형성할 수도 있다.

평탄층의 두께도 특별히 제한되는 것은 아니나, 약 500 nm 내지 1.000 nm, 약 500 nm 내지 900 nm 또는 약 500 nm 내지 800 nm 정도의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.

상기와 같은 각 구성을 포함할 수 있는 기저 영역은, 다양한 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 기저 영역은, 하부 방향으로 배리어층과 플렉서블 기판이 순차 형성된 구조, 하부 방향으로 산란층과 플렉서블 기판이 순차 형성된 구조, 하부 방향으로 평탄층과 플렉서블 기판이 순차 형성된 구조, 하부 방향으로 평탄층, 산란층 및 플렉서블 기판이 순차 형성된 구조 또는 상기 구조에서 산란층 또는 평탄층의 상부에 배리어층이 추가로 형성된 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 플렉서블 기판의 하부에는 캐리어 기판이나 배리어층 또는 산란층이 포함될 수 있다.

상기 구조에서 상기 배리어층과 기판의 사이, 산란층 또는 평탄층과 배리어층의 사이 등 필요한 위치에는 소위 버퍼층이 존재할 수도 있다. 본 출원에서 용어 버퍼층은, 평탄도를 확보할 수 있거나, 계면에서 밀착성을 확보할 수 있거나, 혹은 적절한 응력 완화 효과를 나타낼 수 있는 층 등을 의미할 수 있다.

버퍼층으로는 Al 등의 금속층, SiOx, SiOxNv, SiNx, AlOx, ZnSnOx, ITO, ZnO, IZO, ZnS, MgO 또는 SnOx등의 세라믹 박막층, 유기실리콘, 폴리에틸렌이민(PEI), 폴리에스테르, 폴리비닐알코올 (PVOH), 폴리아미드, 폴리티올 또는 아크릴레이트 수지 등의 가교 또는 미가교 상태의 고분자층 등이나 상기 중 2종 이상의 적층 구조 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 버퍼층은, 예를 들면, 유도가열 방식, 저항 가열 방식, 전자빔 증착 방식 또는 스퍼터링 방식 등의 PVD 방식 또는 열 CVD 방식, 플라스마 CVD 방식, 광 CVD 방식 또는 iCVD 방식 등의 CVD 방식이나 습식 코팅 방식 등에 의해 형성할 수 있다.

버퍼층의 두께는 목적 용도를 만족할 수 있는 범위 내에서 선택될 수 있고, 예를 들면, 1 nm 내지 500 nm의 범위 내에 있을 수 있다.

유기전자장치에서 반사 전극층의 상부에도 전술한 제 2 배리어층과 같은 다른 층이 존재할 수 있다. 상기 제 2 배리어층으로는 상기 제 1 배리어층의 항목에서 언급한 범위 내에서 적절한 종류가 선택될 수 있다.

제 2 배리어층과 반사 전극층의 사이 또는 제 2 배리어층의 상부에도 다른 층이 존재할 수 있다.

예를 들면, 제 2 배리어층과 반사 전극층의 사이에는 전술한 버퍼층과 같은 층이 존재할 수 있다. 버퍼층은, 예를 들면, 이미 기술한 제 1 배리어층과 기판의 사이에 존재하는 버퍼층과 유사한 방식과 재료로 형성할 수 있다.

제 2 배리어층의 상부에 존재할 수 있는 층의 예로는, 봉지층이 있다. 봉지층은, 예를 들면, 제 2 배리어층과 함께 유기층으로 수분이나 산소 등과 같은 외래 물질이 유입되지 않도록 하는 보호 구조일 수 있다. 봉지층은, 예를 들면, 배리어층의 전면을 덮고 있는 필름일 수 있다. 봉지층으로서의 필름은, 예를 들면, 배리어층의 전면을 피복하면서 다른 보호용 기판, 예를 들면, 금속 호일이나 고분자 필름 등과 접착하고 있는 형태일 수 있다. 필름 형태의 봉지층은, 예를 들면, 에폭시 수지나, PIB(poly(isobutylene)) 등과 같이 열 또는 자외선(UV)의 조사 등에 의해 경화되는 재료 또는 미경화성 재료를 도포하고, 필요하다면 경화시켜서 형성하거나, 혹은 상기 재료를 사용하여 미리 필름 형태로 제조된 접착 시트 등을 사용하여 기판과 상부 기판을 라미네이트하는 방식으로 형성할 수 있다. 상기 필름 형태의 봉지층에는, 예를 들면, 산화 칼슘, 산화 베릴륨 등의 금속 산화물, 염화 칼슘 등과 같은 금속 할로겐화물 또는 오산화 인 등과 같은 수분 흡착제 또는 게터재 등을 포함할 수 있다. 봉지층은 또한 배리어 필름이나 전도성 필름 등을 포함할 수 있다.

본 출원은 또한 상기 기술한 유기전자장치, 예를 들면, 유기발광장치의 용도에 관한 것이다. 상기 유기발광장치는, 예를 들면, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)의 백라이트, 조명, 각종 센서, 프린터, 복사기 등의 광원, 차량용 계기 광원, 신호등, 표시등, 표시장치, 면상발광체의 광원, 디스플레이, 장식 또는 각종 라이트 등에 효과적으로 적용될 수 있다. 하나의 예시에서 본 출원은, 상기 유기발광소자를 포함하는 조명 장치에 관한 것이다. 상기 조명 장치 또는 기타 다른 용도에 상기 유기발광소자가 적용될 경우에, 상기 장치 등을 구성하는 다른 부품이나 그 장치의 구성 방법은 특별히 제한되지 않고, 상기 유기발광소자가 사용되는 한, 해당 분야에 공지되어 있는 임의의 재료나 방식이 모두 채용될 수 있다.

본 출원에서는, 우수한 광추출 효율을 나타내는 플렉서블 소자가 제공될 수 있다.

도 1은, 예시적인 유기전자장치를 나타내는 모식도이다.

이하, 본 출원에 따른 실시예 및 본 출원에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 출원을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예 1.

하기 방식으로 유기전자장치를 제조하였다. 플렉서블 기재 필름으로는, 굴절률이 약 1.8이고, 내부에 산란 입자(TiO₂)를 분산시켜 헤이즈가 약 30% 정도로 조절된 두께가 약 20 내지 30㎛ 정도인 PI(polyimide) 필름을 사용하였다. 캐리어 기판인 유리 기판 상에 상기 PI 필름을 위치시키고, PI 필름상에 iCVD층과 배리어층을 순차 형성하였다. iCVD층은, 단량체로서 트리비닐트리메틸사이클로실록산을 사용하고, 개시제로서 di-tert-butyl peroxide를 사용하여 형성하였다. 구체적으로 약 350?의 온도로 유지된 필라멘트로 상기 단량체와 개시제의 혼합물에서 개시제를 열분해시키고, 중합 반응을 온도가 약 30? 내지 50? 정도로 유지된 상기 PI 필름의 표면에서 유도하여 iCVD층을 약 200 nm의 두께로 형성하였다. 그 후, 상기 iCVD층의 표면에 ALD(Atomic Layer Deposition) 방식으로 제 1 배리어층을 형성하였다. 제 1 배리어층은 단독 증착 시에 굴절률이 약 1.6 내지 1.8 정도인 Al₂O₃의 층과 단독 증착 시에 굴절률이 약 2.0 내지 2.4 정도인 TiO₂의 층을 번갈아 증착하여 최종적으로 굴절률이 약 1.8 내지 2.2 정도가 되도록 형성하였다. Al₂O₃의 층은 공지의 ALD 방식에 따라서 약 200℃의 온도에서 전구체인 트리메틸알루미늄과 물을 번갈아 흡착 및 반응시켜 형성하였으며, TiO₂의 층은 역시 공지된 ALD 방식에 따라서 전구체인 테트라클로로티탄(TiCl₄)과 물을 약 200℃의 온도에서 번갈아 흡착 및 반응시켜 형성하였다. 제 2 배리어층의 구조는 Al₂O₃(두께: 약 4.5 nm)/TiO₂(두께: 약 6.3 nm)/Al₂O₃(두께: 약 3.9 nm)/TiO₂(두께: 약 5.8 nm)/Al₂O₃(두께: 약 3.8 nm)/TiO₂(두께: 약 5.8 nm)와 같았다. 이어서 배리어층상에 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하는 양극층, NPB(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine)를 포함하는 정공 수송층, 발광 파장이 약 400 내지 500 nm의 범위 내에 있는 제 3 발광 유닛, 전자 수송층, 하기 화학식 A로 표시되는 화합물을 포함하는 n형 반도체층, NPB층, 발광 파장이 약 500 내지 700 nm의 범위 내에 있는 제 2 발광 유닛, 전자 수송층, 하기 화학식 A로 표시되는 화합물을 포함하는 n형 반도체층, NPB층, 발광 파장이 약 400 내지 500 nm의 범위 내에 있는 제 1 발광 유닛, BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1, C6)-(1,1'-biphenyl-4-olato)aluminium)을 포함하는 정공블록층, 전자 수송층, LiF로 되는 전자 주입층 및 Al 반사 전극층(cathode)을 순차 형성하여 소자 영역을 형성하였다. 상기 과정에서 각 층의 두께를 조절함으로써 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)은 약 50 내지 70 nm 수준으로 조절하였다. 또한, 제 2 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(B), 제 3 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(C)과 상기 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)의 비율은, B/A가 약 3이고, C/A가 약 4 정도가 되도록 형성하였다. 상기 소자 영역의 Al 반사 전극층상에 iCVD층을 형성하였다. iCVD층은 단량체로서 GMA(glycidyl methacrylate)를 사용한 것을 제외하고는 상기 기술한 방식으로 형성하였다. 이어서, 상기 iCVD층의 상부에 공지의 ALD 방식으로 제 2 배리어층을 형성하고, 다시 에폭시계 접착 필름을 사용하여 커버 필름를 부착하였다. 이어서 캐리어 기판으로부터 PI 필름을 박리하고, 그 하부에 아크릴 점착 필름으로 배리어 필름을 부착하여 유기전자장치를 제조하였다.

[화학식 A]

실시예 2.

소자 영역의 형성 과정에서 제 3 발광 유닛의 형성과 제 2 발광 유닛의 형성 순서를 바꾸고, 각 층의 두께를 조절함으로써 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A), 제 2 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(B) 및 제 3 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(C)들의 비율이, B/A가 약 5이고, C/A가 약 4 정도가 되도록 한 것을 제외하면 실시예 1과 동일한 방식으로 유기전자장치를 제조하였다.

실시예 3.

소자 영역의 형성 과정에서 제 3 발광 유닛의 형성과 제 2 발광 유닛의 형성 순서를 바꾸고, 각 층의 두께를 조절함으로써 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A), 제 2 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(B) 및 제 3 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(C)들의 비율이, B/A가 약 7이고, C/A가 약 4 정도가 되도록 한 것을 제외하면 실시예 1과 동일한 방식으로 유기전자장치를 제조하였다.

상기 제조된 유기전자장치의 성능을 평가한 결과를 하기 표 1에 정리하여 기재하였다.

	구동 전압(V)	양자 효율(%)	CCT(K)
실시예1	9.4	121	2855
실시예2	9.6	116	2763
실시예3	10.5	101	2615

101: 플렉서블 기판
102: 투명 전극층
103: 유기층
1031: 제 1 발광 유닛
1032: 제 2 발광 유닛
104: 반사 전극층

Claims

550 nm 파장의 광에 대한 굴절률이 1.5 이상인 플렉서블 기판을 포함하며, 헤이즈가 3% 내지 35%의 범위 내에 있는 기저 영역; 상기 기저 영역 상에 존재하는 투명 전극층; 상기 투명 전극층상에 존재하는 유기층 및 상기 유기층상에 존재하는 반사 전극층을 포함하고, 상기 유기층은 제 1 발광 중심 파장을 가지는 제 1 발광 유닛과 상기 제 1 발광 중심 파장과는 다른 제 2 발광 중심 파장을 가지는 제 2 발광 유닛을 포함하고, 상기 제 2 발광 유닛과 상기 반사 전극층간의 간격(B)과 상기 제 1 발광 유닛과 상기 반사 전극층간의 간격(A)의 비율(B/A)은 1.5 내지 5의 범위 내에 있는 유기전자장치.
제 1 항에 있어서, 기저 영역은 플렉서블 기판의 상부 또는 하부에 존재하는 산란층을 추가로 포함하는 유기전자장치.
제 1 항에 있어서, 플렉서블 기판의 상부에 존재하고, 플렉서블 기판과의 굴절률의 차이의 절대값이 1 이하인 고굴절층을 추가로 포함하는 유기전자장치.
제 3 항에 있어서, 고굴절층은 WVTR(water vapor transmission rate, WVTR)이 10^-4 g/m²/day 이하인 배리어층 또는 평탄층인 유기전자장치.
제 1 항에 있어서, 제 1 발광 중심 파장이 제 2 발광 중심 파장에 비하여 짧은 유기전자장치.
제 1 항에 있어서, 제 1 발광 유닛의 발광 중심 파장이 400 nm 내지 500 nm의 범위 내에 있는 유기전자장치.
제 1 항에 있어서, 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격이 150 nm 내지 300 nm의 범위 내에 있는 유기전자장치.
제 1 항에 있어서, 제 2 발광 유닛의 발광 중심 파장이 500 nm 내지 700 nm의 범위 내에 있는 유기전자장치.
제 1 항에 있어서, 유기층은 제 1 발광 유닛과 제 2 발광 유닛의 사이에 중간 전극층 또는 전하발생층을 추가로 포함하는 유기전자장치.
제 1 항에 있어서, 유기층은 제 3 발광 유닛을 추가로 포함하는 유기전자장치.
제 10 항에 있어서, 유기층의 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 3 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(C)의 비율(C/A)은 3.5 내지 4.5의 범위 내에 있는 유기전자장치.
제 10 항에 있어서, 제 3 발광 유닛의 발광 중심 파장은 400 내지 500 nm의 범위 내에 있는 유기전자장치.
제 1 항 또는 제 10 항에 있어서, 유기층은 제 4 발광 유닛을 추가로 포함하는 유기전자장치.
제 13 항에 있어서, 유기층의 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 4 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(D)의 비율(D/A)은 4.5 내지 5.5의 범위 내에 있는 유기전자장치.
제 13 항에 있어서, 제 4 발광 유닛의 발광 중심 파장은 500 내지 700 nm의 범위 내에 있는 유기전자장치.
제 13 항에 있어서, 유기층은 제 5 발광 유닛을 추가로 포함하는 유기전자장치.
제 16 항에 있어서, 유기층의 제 1 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(A)과 제 5 발광 유닛과 반사 전극층간의 간격(E)의 비율(E/A)은 5.5 내지 6.5의 범위 내에 있는 유기전자장치.
제 16 항에 있어서, 제 5 발광 유닛의 발광 중심 파장은 400 내지 500 nm의 범위 내에 있는 유기전자장치.
제 1 항의 유기전자장치를 포함하는 디스플레이용 광원.
제 1 항의 유기전자장치를 포함하는 조명 기구.