KR20170051860A - Organic light emitting device, and method of fabricating of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기 발광 소자 및 그 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 유기 발광층으로 정공을 주입하고, 상기 유기 발광층에서 방출된 광에 의해 플라즈몬 현상을 나타내는 복합 기능층을 포함하는 유기 발광 소자, 및 그 제조 방법에 관련된 것이다. The present invention relates to an organic light emitting device and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to an organic light emitting device including a multi-functional layer that injects holes into an organic light emitting layer and exhibits plasmon phenomenon by light emitted from the organic light emitting layer, And a manufacturing method thereof.
유기 발광 소자는 유기 물질의 전계 발광 현상을 이용한 표시 소자이다. 유기 발광 소자는 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 유기 발광 물질을 배치시키고, 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 전류에 의해 유기 발광층 내부에서 전자와 정공이 결합하여 생성된 여기자(exciton)가 여기 상태에서 기저 상태로 떨어질 때 발생하는 에너지에 의해 광을 발생시킨다. The organic light emitting device is a display device using an electroluminescent phenomenon of an organic material. In an organic light emitting device, an organic light emitting material is disposed between an anode electrode and a cathode electrode, and an exciton generated by the combination of electrons and holes in the organic light emitting layer by a current between the anode electrode and the cathode electrode is excited in a base state The light is generated by the energy generated when it falls to the light source.
액정 표시 장치와 달리, 유기 발광 소자는 자발광 특성을 가져, 표시 장치의 두께 등을 감소 시킬 수 있다. 또한, 유기 발광 소자는 액정 표시 장치와 비교하여 전력, 휘도, 반응속도 등에서 우월한 특성을 가져, 차세대 디스플레이 장치로 연구 개발 중이다. Unlike a liquid crystal display device, an organic light emitting device has self-luminescence characteristics, and can reduce the thickness of a display device and the like. Further, organic light emitting devices are superior to liquid crystal display devices in terms of power, luminance, and reaction speed, and are under research and development as next generation display devices.
예를 들어, 대한민국 특허 공개공보 10-2010-0078354(출원번호 10-2008-0136593)에는, 기판과 전극 사이에 비주기적인 요철 형상의 미세 패턴을 갖는 나노 구조체를 형성하고, 이를 통해 전반사와 광 도파로 모드로 인해 손실되는 광을 기판 외부로 추출함으로써, 외부 양자 효율이 향상된 유기 발광 소자가 개시되어 있다.For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0078354 (Application No. 10-2008-0136593) discloses a method of forming a nanostructure having an irregular concavo-convex shape fine pattern between a substrate and an electrode, Discloses an organic light emitting device in which external quantum efficiency is improved by extracting light lost due to the waveguide mode to the outside of the substrate.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 광 추출 효율이 향상된 유기 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an organic light emitting device having improved light extraction efficiency and a method of manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 고신뢰성의 유기 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a highly reliable organic light emitting device and a method of manufacturing the same.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 공정이 간소화된 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an organic light emitting device in which the manufacturing process is simplified.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 비용이 감소된 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing an organic light emitting device having a reduced manufacturing cost.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 종래 유기 발광 소자의 구조에 적용이 용이한 광 추출 효율이 향상된 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing an organic light emitting device having improved light extraction efficiency, which is easy to apply to a structure of a conventional organic light emitting device.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 내부 양자 효율이 향상된 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공하는 데 있다. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing an organic light emitting device having improved internal quantum efficiency.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
상기 기술적 과제를 제공하기 위해, 본 발명은 유기 발광 소자를 제공한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides an organic light emitting device.
일 실시 예에 따르면, 상기 유기 발광 소자는, 제1 전극, 상기 제1 전극 상의 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 유기 발광층, 및 상기 유기 발광층 및 상기 제1 전극 사이에 배치되고, 상기 유기 발광층으로 정공(hole)을 주입하고, 상기 유기 발광층에서 방출된 광에 의해 플라즈몬(plasmon) 현상을 나타내는 복합 기능층을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the organic light emitting element includes a first electrode, a second electrode on the first electrode, an organic light emitting layer between the first electrode and the second electrode, and a light emitting layer between the organic light emitting layer and the first electrode And a complex functional layer disposed on the organic light emitting layer and injecting holes into the organic light emitting layer and exhibiting a plasmon phenomenon by light emitted from the organic light emitting layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 복합 기능층은, 제1 금속의 산화물로 형성되고, 상기 유기 발광층으로 정공을 주입하는 매트릭스층(matrix layer), 및 상기 매트릭스층 내에 분산되고, 제2 금속으로 형성된 플라즈몬 입자들을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the multi-functional layer may include a matrix layer formed of an oxide of a first metal and injecting holes into the organic light-emitting layer, and a matrix layer formed of a second metal dispersed in the matrix layer, Particles.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 금속은 아연(Zn)이고, 상기 제2 금속은 금(Au)일 수 있다. According to one embodiment, the first metal may be zinc (Zn) and the second metal may be gold (Au).
일 실시 예에 따르면, 상기 매트릭스층 및 상기 플라즈몬 입자들은, 동일한 공정에서 동시에 제공될 수 있다. According to one embodiment, the matrix layer and the plasmon particles may be provided simultaneously in the same process.
일 실시 예에 따르면, 상기 플라즈몬 입자들의 평균 크기는, 5nm보다 크고, 20nm보다 작을 수 있다. According to one embodiment, the average size of the plasmon particles may be greater than 5 nm and less than 20 nm.
일 실시 예에 따르면, 상기 플라즈몬 입자의 크기에 따라서, 광 추출 효율이 조절될 수 있다. According to one embodiment, the light extraction efficiency can be adjusted according to the size of the plasmon particle.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an organic light emitting diode.
일 실시 예에 따르면, 상기 유기 발광 소자의 제조 방법은, 제1 금속 및 제2 금속을 포함하는 소스 용액을 준비하는 단계, 상기 소스 용액을 제1 전극 상에 제공하여, 상기 제1 금속 산화물로 형성된 매트릭스층 및 상기 매트릭스층 내에 분포되고 상기 제2 금속으로 형성된 플라즈몬 입자를 갖는 복합 기능층을 형성하는 단계, 상기 복합 기능층 상에 유기 발광층을 형성하는 단계, 및 상기 유기 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, a method of fabricating an organic light emitting device includes preparing a source solution comprising a first metal and a second metal, providing the source solution on a first electrode, Forming a complex functional layer having a matrix layer formed therein and plasmon particles distributed in the matrix layer and formed of the second metal; forming an organic light emitting layer on the complex functional layer; To form a second layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액을 준비하는 단계는, 상기 제1 금속을 포함하는 제1 예비 소스 용액을 준비하는 단계, 상기 제2 금속을 포함하는 제2 예비 소스 용액을 준비하는 단계, 및 상기 제1 예비 소스 용액 및 상기 제2 예비 소스 용액을 교반하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of preparing the source solution comprises the steps of preparing a first preliminary source solution comprising the first metal, preparing a second preliminary source solution containing the second metal, and And stirring the first preliminary source solution and the second preliminary source solution.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 예비 소스 용액 및 상기 제2 예비 소스 용액의 비율에 따라서, 상기 플라즈몬 입자의 크기가 조절될 수 있다. According to one embodiment, the size of the plasmon particle can be adjusted according to the ratio of the first preliminary source solution and the second preliminary source solution.
일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액 내의 상기 제2 예비 소스 용액의 비율이, 상기 제1 예비 소스 용액의 비율보다 낮을 수 있다. According to one embodiment, the ratio of the second preliminary source solution in the source solution may be lower than the ratio of the first preliminary source solution.
일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액 내의 상기 제2 예비 소스 용액는 5wt%보다 높고, 15wt%보다 낮을 수 있다. According to one embodiment, the second preliminary source solution in the source solution may be higher than 5 wt% and lower than 15 wt%.
일 실시 예에 따르면, 상기 복합 기능층을 형성하는 단계는, 상기 제1 전극 상에 상기 소스 용액을 코팅하는 단계, 및 코팅된 상기 소스 용액을 열 처리하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the step of forming the multi-functional layer may include coating the source solution on the first electrode, and heat treating the coated source solution.
본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자는, 제1 전극 및 제2 전극 사이의 유기 발광층, 및 상기 제1 전극 및 상기 유기 발광층 사이에 배치된 복합 기능층을 포함할 수 있다. 상기 복합 기능층은, 상기 유기 발광층으로 정공을 주입하는 동시에, 상기 유기 발광층에서 방출된 광에 의해 플라즈몬 현상을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 발광 효율 및 광 추출 효율이 향상된 유기 발광 소자가 제공될 수 있다. The organic light emitting device according to an embodiment of the present invention may include an organic light emitting layer between a first electrode and a second electrode, and a multi-functional layer disposed between the first electrode and the organic light emitting layer. The multi-functional layer may inject holes into the organic light-emitting layer and exhibit a plasmon phenomenon by the light emitted from the organic light-emitting layer. Accordingly, an organic light emitting device having improved light emitting efficiency and light extraction efficiency can be provided.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 A를 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법에 따라 소스 용액을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법에 따라 소스 용액을 이용하여 복합 기능층을 형성하는 방법을 설명하기 위한 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자에 포함된 복합 기능층의 TEM 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자에 포함된 복합 기능층의 EDS(Energy dispersive X-ray spectroscopy) 분석 결과 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자에 포함된 복합 기능층의 SEM 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 광 흡수 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 전류 전압 특성, 발광 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자에 포함된 복합 기능층 내의 플라즈몬 입자 크기에 따른 전류 전압 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자에 포함된 복합 기능층 내의 플라즈몬 입자 크기에 따른 발광 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 1 is a view for explaining an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of FIG. 1 A. FIG.
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a method of manufacturing a source solution according to a method of manufacturing an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a method of forming a multi-functional layer using a source solution according to a method of manufacturing an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
6 is a TEM photograph of a multi-functional layer included in an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph of an energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis result of a composite functional layer included in an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
8 is a SEM photograph of a multi-functional layer included in an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph illustrating a light absorption spectrum of an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph illustrating current-voltage characteristics and light-emitting characteristics of an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph for explaining current-voltage characteristics according to the size of plasmon particles in a complex functional layer included in an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
12 is a graph for explaining luminescence characteristics according to the size of plasmon particles in a complex functional layer included in an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Further, in the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective explanation of the technical content.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Also, while the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in any one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and exemplified herein also includes its complementary embodiment. Also, in this specification, 'and / or' are used to include at least one of the front and rear components.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. The singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms such as " comprises "or" having "are intended to specify the presence of stated features, integers, Should not be understood to exclude the presence or addition of one or more other elements, elements, or combinations thereof. Also, in this specification, the term "connection " is used to include both indirectly connecting and directly connecting a plurality of components.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 A를 확대한 도면이다. FIG. 1 is a view for explaining an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자는, 기판(SUB), 상기 기판(SUB) 상의 제1 전극(110), 상기 제1 전극(110) 상의 제2 전극(120), 상기 제1 전극(110) 및 상기 제2 전극(120) 사이의 유기 발광층(130), 상기 유기 발광층(130) 및 상기 제1 전극(110) 사이의 복합 기능층(140)을 포함할 수 있다. 1 and 2, an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention includes a substrate SUB, a
상기 기판(SUB)은 투명한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(SUB)은 유리 기판일 수 있다. 또는 다른 예를 들어, 상기 기판(SUB)은, 실리콘 반도체 기판, 플라스틱 기판, 화합물 반도체 기판, 또는 금속 기판일 수 있다.The substrate SUB may be formed of a transparent material. For example, the substrate SUB may be a glass substrate. Alternatively, for example, the substrate SUB may be a silicon semiconductor substrate, a plastic substrate, a compound semiconductor substrate, or a metal substrate.
상기 제1 전극(110)은 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(110)은, ITO (Indium tin oxide), TCO (Transparent conducting oxide), TiO2 (Titanium Dioxide), GZO (Ga-doped ZnO), AZO (Al-doped ZnO), ZnO (Zinc Oxide), SnO2 (Tin Dioxide), MZO (Mg-doped ZnO), Mo-doped ZnO, Al-doped MgO, Ga-doped MgO, F-doped SnO2, Nb-doped TiO2, 또는 CuAlO2 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The
또는, 상기 제1 전극(110)은 다층막이 적층된 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(110)은 CuAlO2/Ag/CuAlO2, ITO/Ag/ITO, ZnO/Ag/ZnO, ZnS/Ag/ZnS, TiO2/Ag/TiO2, ITO/Au/ITO, WO3/Ag/WO3, 또는 MoO3/Ag/MoO3 중에서 어느 하나의 구조를 가질 수 있다. Alternatively, the
상기 제2 전극(120)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극(120)은 알루미늄, 리튬, 마그네슘, 또는 칼슘 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The
상기 유기 발광층(130)은, 형광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 형광 물질은, Alq3, ADN, TBADN, TDAF, MADN, BSBF, TSBF, BDAF, TPB3, BPPF, TPBA, Spiro-Pye, p-Bpye, m-Bpye, DBpenta, DNP, DOPPP, DMPPP, TPyPA, BANE, 4P-NPB, BUBH-3, DBP, BAnFPye, BAnF6Pye, Coumarin 6, C545T, DMQA, TTPA, TPA, BA-TTB, BA-TAD, BA-NPB, BCzVBi, Perylene, TBPe, BCzVB, DPAVBi, DPAVB, FIrPic, BDAVBi, BNP3FL, MDP3FL, N-BDAVBi, Spiro-BDAVBi, DBzA, DSA-Ph, BCzSB, DPASN, Bepp2, FIrN4, DCM, DCM2, DCJT, DCJTB, Rubrene, N-DPAVBi-CN, PO-01, 또는 DCQTB 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The organic
상기 유기 발광층(130)에는 호스트/도펀트 시스템(host/dopant system)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 호스트 물질은 mCP, TCP, TCTA, CBP, CDBP, DMFL-CBP, Spiro-CBP, DPFL-CBP, FL-2CBP, Spiro-2CBP, UGH2, UGH3, MPMP, DOFL-CBP, BST, BSB, CzSi, CzC, DFC, 26DCzPPy, FPCC, FPCA, BIPPA, BCPPA, DCDPA, TAPC, DTASi, BTPD, DmCBP, BCz1, BCz2, DCB, 또는 SimCP 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도펀트 물질은 Ir(ppy)3, Ir(ppy)2(acac), Ir(mppy)3, Eu(dbm)3(Phen), Rubrene, Ir(btp)2(acac), Ir(piq)3, FIr6, Ir(piq)2(acac), Ir(fliq)2, Os(fppz)2(PPhMe2)2, Hex-Ir(phq)2acac, Hex-Ir(phq)3, Ir(Mphq)3, Ir(phq)2tpy, Ir(fbi)2acac, Ir(ppy)2Pc, PQ2Ir(dpm), 또느 Piq2Ir(dpm) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. A host / dopant system may be used for the
상기 복합 기능층(140)은, 매트릭스층(matrix layer 142) 및 플라즈몬 입자들(144)을 포함할 수 있다. 상기 매트릭스층(142) 및 상기 플라즈몬 입자들(144)은 동일한 공정에서 제공될 수 있다. 다시 말하면, 상기 매트릭스층(142) 및 상기 플라즈몬 입자들(144)은 동일한 제조 공정에서, 동시에 제조될 수 있다. The
상기 매트릭스층(142)은 상기 유기 발광층(130)으로 정공(hole)을 주입하는 정공 주입층일 수 있다. 상기 매트릭스층(142)은 제1 금속의 산화물로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 매트릭스층(142)은, 제1 금속의 산화물 입자들이 집합되어 막(layer)을 이루는 것일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 매트릭스층(142)은 아연 산화물일 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 매트릭스층(142)은, WO3, Ta2O5, CeO2, Y2O3, Cr2O3, Ga2O3, TiO, HfO2, Ti3O5, TiO2, ZrO2, Nb2O5, BaTiO3, PbTiO3, 또는 Pb(Zr)TiO3 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The
상기 플라즈몬 입자들(144)은 상기 매트릭스층(142) 내에 임의적으로(randomly) 분포될 수 있다. 상기 플라즈몬 입자들(144)은, 상기 유기 발광층(130)에서 방출된 광에 의해 플라즈몬 현상을 나타낼 수 있다. 상기 플라즈몬 입자들(144)은 상기 제1 금속과 다른 제2 금속으로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 플라즈몬 입자들(144)은 금(Au) 입자일 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 플라즈몬 입자들(144)은, Ag, Pt, Cu, Pd, 또는 Al 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The
상술된 바와 같이, 상기 유기 발광층(130)에서 방출된 광에 의해, 상기 복합 기능층(140) 내의 상기 플라즈몬 입자들(144)에서 플라즈몬 공명 효과가 발생될 수 있다. 이로 인해, 상기 유기 발광층(130)의 내부 양자 효율(quantum efficiency)이 향상되어, 광 추출 효율이 향상된 유기 발광 소자가 제공될 수 있다. As described above, the plasmon resonance effect can be generated in the
일 실시 예에 따르면, 상기 플라즈몬 입자들(144)의 크기에 따라서, 상기 유기 발광층(130)에서 방출된 광에 의해 상기 플라즈몬 입자들(144)에서 플라즈몬 현상이 발생하여, 외부로 방출되는 광 추출 효율이 조절될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 플라즈몬 입자들(144)의 평균 크기가 5nm 이하이거나, 20nm 이상인 경우, 광 추출 효율이 저하될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 플라즈몬 입자들(144)의 평균 크기는 5nm보다 크고, 20nm보다 작을 수 있다. According to one embodiment, plasmon phenomenon occurs in the
상기 유기 발광층(130) 및 상기 복합 기능층(140) 사이에 정공 수송층(132)이 배치될 수 있다. 상기 정공 수송층(132)은, NPB, β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, DMFL-TPD, DMFL-NPB, DPFL-TPD, DPFL-NPB, α-NPD, Spiro-TAD, BPAPF, NPAPF, NPBAPF, Spiro-2NPB, PAPB, 2,2'-Spiro-DBP, Spiro-BPA, TAPC, Spiro-TTB, α,β-TNB, HMTPD, α-TNB, β-TNB, β- NPP, PEDOT: PSS, PVK, 또는 NiO2 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 물질로 형성될 수 있다. A
상기 유기 발광층(130) 및 상기 제2 전극(120) 사이에 전자 주입층(134)이 배치될 수 있다. 상기 전자 주입층(134)은 LiF, Liq, TPBi, PBD, BCP, BPhen, BAlq, Bpy-OXD, BP-OXD-Bpy, TAZ, NTAZ, NBphen, Bpy-FOXD, OXD-7l, 3TPYMB, 2-NPIP, PADN, HNBphen, POPy2, BP4mPy, TmPyPB, 또는 BTB 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. An
일 실시 예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 달리, 상기 정공 수송층(132) 및 상기 전자 주입층(134) 중에서 적어도 어느 하나는 생략될 수 있다. According to one embodiment, at least one of the
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 복합 기능층(140)은, 상술된 바와 같이, 상기 유기 발광층(130)으로 정공을 주입하는 상기 매트릭스층(142), 및 상기 유기 발광층(130)에서 방출된 광에 의해 플라즈몬 현상을 나타내는 상기 플라즈몬 입자들(144)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 복합 기능층(140)은, 상기 유기 발광층(130)으로 정공을 주입하는 동시에 상기 유기 발광층(130)에서 방출된 광에 의해 플라즈몬 현상을 나타낼 수 있다. 이로 인해, 광 추출 효율이 향상된 고신뢰성의 유기 발광 소자가 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 매트릭층(142) 내에 분포된 상기 플라즈몬 입자들(144)은 상기 매트릭스층(142)의 정공 주입 특성 저하를 최소화시킬 수 있다. 이로 인해, 발광 효율이 향상된 고신뢰성의 유기 발광 소자가 제공될 수 있다. In addition, according to the embodiment of the present invention, the
만약, 상술된 본 발명의 실시 예와 달리, 광 추출 효율을 향상시키기 위해, 유기 발광 소자의 외부에 아웃 커플링 필름 또는 마이크로 렌즈 어레이 필름을 부착시키는 공정은, 제조 비용이 높고 대량 생산 공정에 적용하는 것이 용이하지 않다. 또한, 일반적으로 유기물로 형성된 정공 주입층 내에 금속 나노 입자를 삽입하는 경우, 정공들이 금속 나노 입자에 트랩될 수 있고, 이로 인해, 정공 주입층의 정공 주입 특성이 저하되어, 발광 효율이 저하될 수 있다. Unlike the embodiment of the present invention described above, the step of attaching the outcoupling film or the micro lens array film to the outside of the organic light emitting device in order to improve the light extraction efficiency has a high manufacturing cost and is applied to a mass production process It is not easy to do. In addition, when metal nanoparticles are inserted into a hole injection layer formed of an organic material, holes may be trapped in the metal nanoparticles, thereby lowering the hole injection characteristics of the hole injection layer, have.
하지만, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자에 포함된 상기 복합 기능층(140)은, 정공을 주입하는 상기 매트릭스층(142), 및 상기 매트릭스층(142)의 정공 주입 특성 저하를 최소화하면서 상기 매트릭스층(142) 내에 분포된 상기 플라즈몬 입자들(144)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 복합 기능층(140)의 상기 매트릭스층(142)에 의해 상기 유기 발광층(130)으로 정공이 용이하게 주입되는 동시에, 상기 매트릭스층(142) 내의 상기 플라즈몬 입자들(144)이 상기 유기 발광층(130)에서 방출된 광에 의해 플라즈몬 현상을 나타낼 수 있다. 이로 인해, 발광 효율 및 광 추출 효율이 향상된 유기 발광 소자가 제공될 수 있다. However, as described above, the
또한, 아웃 커플링 필름 또는 마이크로 렌즈 어레이 필름을 유기 발광 소자의 외부에 부착시키는 공정과 달리, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 복합 기능층(140)은, 종래의 유기 발광 소자를 구조적으로 변경시키지 않아, 유기 발광 소자에 용이하게 적용될 수 있다. Unlike the process of attaching the outcoupling film or the microlens array film to the outside of the organic light emitting device, the
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법이 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된다. Hereinafter, a method of manufacturing an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 5. FIG.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법에 따라 소스 용액을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법에 따라 소스 용액을 이용하여 복합 기능층을 형성하는 방법을 설명하기 위한 일 실시 예를 나타내는 도면이다. FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an organic light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 4 illustrates a method of manufacturing a source solution according to an exemplary embodiment of the present invention. And FIG. 5 is a view illustrating a method of forming a multi-functional layer using a source solution according to a method of manufacturing an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 제1 금속 및 제2 금속을 포함하는 소스 용액(230)이 준비된다(S110). 상기 소스 용액(230)을 준비하는 단계는, 상기 제1 금속을 포함하는 제1 예비 소스 용액(210)을 준비하는 단계, 상기 제2 금속을 포함하는 제2 예비 소스 용액(220)을 준비하는 단계, 및 상기 제1 예비 소스 용액(210) 및 상기 제2 예비 소스 용액(220)을 교반하는 단게를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 3 to 5, a
예를 들어, 상기 제1 금속이 아연(Zn)인 경우, 상기 제1 예비 소스 용액(210)은, Zn(OH)2, Zn(CH3COO)2, Zn(CH3(COO)2 nH2O, Zn(CH3CH2)2, Zn(NO3)2, Zn(NO3)2 nH2O, Zn(CO3), Zn(CH3COCHCOCH3)2, 또는 Zn(CH3COCHCOCH3)2 nH2O 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 제2 금속이 금(Au)인 경우, 상기 제2 예비 소스 용액(220)은, AuCl4, NaAuCl4, HAuCl, NaAuBr4, AuCl, AuCl3, 또는 AuBr3 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. For example, when the first metal is zinc (Zn), and the first
상기 소스 용액(230)을 제1 전극 상에 제공하여, 상기 제1 금속 산화물로 형성된 매트릭스층(도1 및 도 2의 142) 및 상기 매트릭스층(도 1 및 도 2의 142) 내에 분포되고 상기 제2 금속으로 형성된 플라즈몬 입자들(도 1 및 도 2의 144)를 갖는 복합 기능층(도 1 및 도 2의 140)이 형성될 수 있다(S120). 상술된 바와 같이, 상기 제1 금속이 아연이고, 상기 제2 금속이 금인 경우, 상기 복합 기능층은, 아연 산화물층 내에, 금 입자들이 분포된 것일 수 있다. 또한, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 같이, 상기 복합 기능층 내의 상기 매트릭스층은, 후술되는 유기 발광층으로 정공을 주입할 수 있고, 상기 복합 기능층 내의 상기 플라즈몬 입자들은, 상기 유기 발광층에서 방출된 광에 의해 플라즈몬 현상을 나타낼 수 있다. The
일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액(230) 내에 포함된 상기 제1 예비 소스 용액(210) 및 상기 제2 예비 소스 용액(220)의 비율에 따라서, 상기 플라즈몬 입자들의 플라즈몬 공명 파장이 조절될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 소스 용액(230) 내에 포함된 상기 제1 예비 소스 용액(210) 대비 상기 제2 예비 소스 용액(220)의 비율에 따라서, 상기 플라즈몬 입자들의 크기가 조절될 수 있고, 이에 따라, 상기 플라즈몬 입자들의 플라즈몬 공평 파장이 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 금속을 포함하는 상기 제2 예비 소스 용액(220)의 비율이 증가될수록, 상기 플라즈몬 입자들의 크기가 증가될 수 있다. According to one embodiment, the plasmon resonance wavelength of the plasmon particles can be adjusted according to the ratio of the first
상기 제2 예비 소스 용액(220)의 비율이 5wt% 이하이거나, 또는 15wt% 이상인 경우, 사익 플라즈몬 입자들에 의한 광 추출 효율이 저하될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액(230) 내에, 상기 제2 예비 소스 용액(220)의 비율은 5wt%보다 높고 15wt%보다 낮을 수 있다. If the ratio of the second
상기 소스 용액(230)을 상기 제1 전극 상에 제공하여, 상기 복합 기능층을 형성하는 단계는, 상기 제1 전극 상에 상기 제1 소스 용액(230)을 코팅하는 단계, 및 코팅된 상기 소스 용액(230)을 열 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 코팅된 상기 소스 용액(230)은 230℃에서 10분 동안 열처리될 수 있다. The step of providing the source solution (230) on the first electrode to form the multi-function layer may include coating the first source solution (230) on the first electrode, And heat treating the
일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액(230)은 도 5에 도시된 것과 같이, 스핀 코팅(spin coating) 방법으로 상기 제1 전극 상에 제공될 수 있다. 또는 이와는 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액(230은 코스프레?? 코팅, 브러쉬 코팅, 딥 코팅, 또는 그라비아 코팅 등의 방법으로 상기 제1 전극 상에 제공될 수 있다. According to one embodiment, the
상기 복합 기능층 상에 유기 발광층이 형성될 수 있다(S130). 상기 유기 발광층은, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 물질들로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 유기 발광층이 형성되기 전, 상기 복합 기능층 상에 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 정공 수송층이 형성될 수 있다. An organic light emitting layer may be formed on the multi-functional layer (S130). The organic light emitting layer may be formed of the materials described with reference to FIGS. 1 and 2. According to one embodiment, the hole transport layer described with reference to FIGS. 1 and 2 may be formed on the multi-functional layer before the organic light emitting layer is formed.
상기 유기 발광층 상에 제2 전극이 형성될 수 있다(S140). 상기 제2 전극은, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 물질들로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 전극이 형성되기 전, 상기 유기 발광층 상에 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 전자 주입층이 형성될 수 있다. A second electrode may be formed on the organic light emitting layer (S140). The second electrode may be formed of the materials described with reference to Figs. According to one embodiment, the electron injection layer described with reference to FIGS. 1 and 2 may be formed on the organic light emitting layer before the second electrode is formed.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제1 금속을 포함하는 상기 제1 예비 소스 용액(210) 및 상기 제2 금속을 포함하는 상기 제2 예비 소스 용액(220)을 교반하여, 상기 소스 용액(230)을 제조하고, 상기 소스 용액(230)을 전극 상에 제공하는 간단한 공정으로 상기 복합 기능층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 제조 공정이 간소하고, 제조 비용이 감소된 유기 발광 소자의 제조 방법이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 특성 평가 결과가 설명된다. Hereinafter, the evaluation results of the characteristics of the organic light emitting device according to the embodiment of the present invention described above will be described.
실시 예에 따른 유기 발광 소자의 제조Preparation of Organic Light Emitting Device According to Examples
ITO가 코팅된 유리 기판을, 초음파 세정기를 이용하여, 25℃에서 20분 동안 아세톤(acetone) 및 메탄올(methannol)으로 세정하고, 탈이온수로 린싱(rinsing)하였다. 이후, ITO코팅된 유리 기판을 N2 가스를 이용하여 건조하고, 상온에서 20분 동안 UV-Ozone 처리하였다. The ITO-coated glass substrate was rinsed with acetone and methanol at 25 ° C for 20 minutes using an ultrasonic cleaner and rinsed with deionized water. Then, the ITO-coated glass substrate was dried using N 2 gas and UV-Ozone treatment was performed at room temperature for 20 minutes.
0.8M의 zinc acetate dihydrate를 5ml의 2-methoxyetanol을 교반하여, 제1 금속으로 아연을 포함하는 제1 예비 소스 용액을 준비하였다. 1ml의 2-methoxyetanol에 0.25mM의 HAuCl4를 교반하여, 제2 금속으로 금을 포함하는 제2 예비 소스 용액을 준비하였다. 상기 제1 예비 소스 용액 및 상기 제2 예비 소스 용액을 교반하여 소스 용액을 제조하되, 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예들에 따라, 상기 제2 예비 소스 용액의 함량이 5wt%, 10wt%, 및 15wt%인 소스 용액들을 제조하였다. 상기 소스 용액들을 ITO가 코팅된 유리 기판 상에 400rpm 조건에서 스핀 코팅한 후, 200℃에서 10분간 열처리하여, 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예들에 따라, 유기 발광층으로 정공을 주입하는 아연 산화물층 및 상기 아연 산화물층 내에 분포된 금 플라즈몬 입자들을 갖고, 40nm 두께를 갖는 복합 기능층들을 제조하였다. 0.8 M zinc acetate dihydrate was mixed with 5 ml of 2-methoxyethanol to prepare a first preliminary source solution containing zinc as the first metal. A second preliminary source solution containing gold as a second metal was prepared by stirring 1 ml of 2-methoxyethanol and 0.25 mM HAuCl 4 . According to the first to third embodiments of the present invention, when the content of the second preliminary source solution is 5 wt%, 10 wt%, or more than 5 wt%, the first preliminary source solution and the second preliminary source solution are stirred, And 15 wt%, were prepared. The source solutions were spin-coated on a glass substrate coated with ITO at 400 rpm and then heat-treated at 200 ° C for 10 minutes. According to the first to third embodiments of the present invention, zinc oxide Layer and gold plasmon particles distributed in the zinc oxide layer to produce multi-function layers having a thickness of 40 nm.
이후, 상기 ITO가 코팅된 유리 기판을 증발 챔버 내에 배치시킨 후, N,N',-bis-(1-naphthyl)-N,N0-diphenyl1-10-biphenyl-4,40-diamine(NPB) 로 형성된 40 nm의 정공 전달층, tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine(TCTA)로 형성된 10 nm의 엑시톤 블록킹막(exciton blocking layer), CBP:Ir(ppy3)로 형성된 30 nm의 유기 발광층, 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(BPhen)로 형성된 20 nm의 전자 수송층, LiF로 형성된 1 nm의 전자 주입층, 및 Al 으로 형성된 100 nm의 전극을 차례로 형성하였다. Thereafter, the ITO-coated glass substrate was placed in a vaporizing chamber, and then N, N ', -bis- (1-naphthyl) -N, N0-diphenyl-10-biphenyl-4,40-
비교 예에 따른 유기 발광 소자의 제조Preparation of Organic Light Emitting Device According to Comparative Example
상술된 본 발명의 실시 예들과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하되, 상기 제2 예비 소스 용액을 사용하지 않아, 금 플라즈몬 입자들이 생략된 아연 산화물층을 정공 주입층으로 갖는 유기 발광 소자를 제조하였다. An organic light emitting device was manufactured in the same manner as in the embodiments of the present invention described above except that the second preliminary source solution was not used and a zinc oxide layer with gold plasmon particles omitted was used as a hole injecting layer .
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자에 포함된 복합 기능층의 TEM 사진이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자에 포함된 복합 기능층의 EDS(Energy dispersive X-ray spectroscopy) 분석 결과 그래프이다. FIG. 6 is a TEM photograph of a multi-functional layer included in an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a TEM photograph of an energy dispersive X- ray spectroscopy).
도 6 및 도 7을 참조하면, 상술된 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 복합 기능층의 TEM 사진을 촬영하고, EDS(Energy dispersive X-ray spectroscopy) 분석을 수행하였다. Referring to FIGS. 6 and 7, a TEM photograph of the multi-functional layer of the organic light emitting diode according to the second embodiment of the present invention was taken and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis was performed.
도 6에서 알 수 있듯이, 금 플라즈몬 입자들이 아연 산화물층 내에 분포되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 아연 산화물층이 아연 산화물 입자들의 집합으로 구성된 것을 확인할 수 있으며, 상기 금 플라즈몬 입자들의 크기는 약 15nm 이고, 상기 아연 산화물 입자들의 크기는 약 50nm인 것을 확인할 수 있다. As can be seen from FIG. 6, it can be seen that the gold plasmon particles are distributed in the zinc oxide layer. Also, it can be confirmed that the zinc oxide layer is composed of a set of zinc oxide particles, the size of the gold plasmon particles is about 15 nm, and the size of the zinc oxide particles is about 50 nm.
또한, 도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제2 실시 예에 다른 유기 발광 소자의 복합 기능층 내에, 아연, 산소, 및 금의 함량이 각각 38.6%, 59.0%, 및 2.4%인 것을 확인할 수 있다. 7, it can be seen that the contents of zinc, oxygen, and gold in the compound functional layer of the organic light emitting device according to the second embodiment of the present invention are 38.6%, 59.0%, and 2.4%, respectively have.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자에 포함된 복합 기능층의 SEM 사진이다.8 is a SEM photograph of a multi-functional layer included in an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 상술된 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 복합 기능층의 SEM 사진 및 AFM 사진을 촬영하였다. 도 8의 (a) 및 도 8의 (c)는 각각 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 복합 기능층의 SEM 사진 및 AFM 사진이고, 도 8의 (b) 및 도 8의 (d)는 각각 본 발명의 실시 예들에 대한 비교 예에 따른 유기 발광 소자의 아연 산화물층의 SEM 사진 및 AFM 사진이다. Referring to FIG. 8, SEM photographs and AFM photographs of the multi-functional layer of the organic light emitting diode according to the second embodiment of the present invention were taken. 8 (a) and 8 (c) are SEM and AFM photographs of the composite functional layer of the organic light emitting device according to the second embodiment of the present invention, respectively, and FIGS. 8 (b) and 8 d) are SEM and AFM photographs of the zinc oxide layer of the organic light emitting device according to the comparative example of the embodiments of the present invention, respectively.
도 8의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제2 실시 예에 따라 금 플라즈몬 입자가 분포된 아연 산화물층을 갖는 복합 기능층의 mophology가 치밀(dense)하고 균일(uniform)한 것을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 복합 기능층 내의 금 플라즈몬 입자 및 아연 산화물 입자의 크기 및 모양이, 비교 예에 따른 아연 산화물층 내의 입자들과 실질적으로 균일한 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 금 플라즈몬 입자가 아연 산화물층 내에 분포되더라도, 아연 산화물층을 구조적으로 변경시키지 않는 것을 확인할 수 있다. 8 (a) and 8 (b), according to the second embodiment of the present invention, the mophology of the multi-functional layer having the zinc oxide layer having the gold plasmon particles distributed therein is dense and uniform, . It can also be seen that the size and shape of the gold plasmon particles and the zinc oxide particles in the composite functional layer according to the second embodiment of the present invention are substantially uniform with the particles in the zinc oxide layer according to the comparative example. In other words, even if the gold plasmon particles are distributed in the zinc oxide layer, it can be confirmed that the zinc oxide layer is not structurally changed.
또한, 도 8의 (c) 및 (d)에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 복합 기능층 및 비교 예에 따른 아연 산화물층의 RMS roughness가 각각 2.69nm 및 2.64nm로 실질적으로 동일한 것을 알 수 있다. 다시 말하면, 금 플라즈몬 입자가 아연 산화물층 내에 분포되더라도 유기 발광 소자의 특성을 열화시키지 않는 것을 확인할 수 있다. 8 (c) and 8 (d), the RMS roughnesses of the composite functional layer according to the second embodiment of the present invention and the zinc oxide layer according to the comparative example are substantially 2.69 nm and 2.64 nm, respectively The same thing can be seen. In other words, it can be confirmed that even if the gold plasmon particles are distributed in the zinc oxide layer, the characteristics of the organic light emitting device are not deteriorated.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 광 흡수 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다. 9 is a graph illustrating a light absorption spectrum of an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유기 발광 소자에 포함된 복합 기능층, 비교 예에 따른 유기 발광 소자에 포함된 아연 산화물층, 및 금 입자에 대한 광 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 9, the light absorption spectra of the composite functional layer included in the organic light emitting device according to the second embodiment of the present invention, the zinc oxide layer included in the organic light emitting device according to the comparative example, and gold particles were measured .
도 9에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 금 플라즈몬 입자들이 분포된 아연 산화물층을 포함하는 복합 기능층은, 비교 예에 따른 아연 산화물층과 동일하게 파장이 증가함에 따라 점차적으로 흡수 강도(absorption intensity)가 감소하되, 금 입자의 흡수 강도에서 피크 값을 나타내는 535nm 파장 대역에서 피크 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 실시 예에 따라 금 플라즈몬 입자들이 분포된 아연 산화물층을 포함하는 복합 기능층은, 아연 산화물층의 광학적 특징과 금 입자의 광학적 특징을 동시에 포함하는 것을 확인할 수 있다. As can be seen from FIG. 9, the multi-function layer including the zinc oxide layer in which the gold plasmon particles are distributed according to the second embodiment of the present invention gradually increases in the same manner as the zinc oxide layer according to the comparative example It can be confirmed that the absorption intensity is decreased, but the peak value is in the 535 nm wavelength band indicating the peak value in the absorption intensity of gold particles. In other words, according to the embodiment of the present invention, it can be confirmed that the multi-function layer including the zinc oxide layer in which the gold plasmon particles are distributed simultaneously includes the optical characteristics of the zinc oxide layer and the optical characteristics of the gold particles.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 전류 전압 특성, 발광 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 10 is a graph illustrating current-voltage characteristics and light-emitting characteristics of an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예들에 따라 금 플라즈몬 입자들이 분포된 아연 산화물층을 포함하는 복합 기능층을 갖는 유기 발광 소자들, 및 비교 예에 따라 아연 산화물층의 정공 주입층을 갖는 유기 발광 소자에 대해서 전류 전압 특성 및 발광 특성을 측정하였다. 10, according to the first to third embodiments of the present invention, organic light emitting devices having a complex functional layer including a zinc oxide layer in which gold plasmon particles are distributed, and organic light emitting devices having a hole in the zinc oxide layer The current voltage characteristics and the luminescence characteristics were measured for the organic light emitting device having the injection layer.
도 10의 (a)에서 알 수 있듯이, 50mA/cm2 전류 밀도 조건에서, 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예들에 따른 유기 발광 소자들 및 비교 예에 따른 유기 발광 소자의 동작 전압은 각각, 10.0V, 9.2V, 9.7V, 및 10.3V인 것으로 측정되었다. 본 발명의 제2 실시 예에 따라 Au 수용액의 함량이 5wt%보다 높고 15wt%보다 낮은 경우 동작 전압이 가장 낮은 것으로 측정되었다. 다시 말하면, Au 수용액의 함량이 5wt%보다 높고 15wt%보다 낮은 소스 용액을 이용하여 복합 기능층을 제조하는 경우, 복합 기능층의 정공 주입 능력이 저하되지 않고 오히려 향상되는 것을 확인할 수 있다. 10 (a), the operating voltages of the organic light emitting devices according to the first to third embodiments of the present invention and the organic light emitting device according to the comparative example are, respectively, at a current density of 50 mA / cm 2 , 10.0 V, 9.2 V, 9.7 V, and 10.3 V, respectively. According to the second embodiment of the present invention, when the content of Au aqueous solution is higher than 5 wt% and lower than 15 wt%, the lowest operating voltage is measured. In other words, it can be seen that the hole injection ability of the multi-function layer is not lowered but rather improved when the multi-function layer is manufactured using the source solution having the Au aqueous solution content higher than 5 wt% and lower than 15 wt%.
또한, 도 10의 (b)에서 알 수 있듯이, 10V 조건에서, 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예들에 따른 유기 발광 소자들 및 비교 예에 따른 유기 발광 소자의 luminance는 각각 8,605cd/m2, 19,844cd/m2, 4,645cd/m2, 및 12,459cd/m2인 것으로 측정되었다. 본 발명의 제2 실시 예에 따라 Au 수용액의 함량이 5wt%보다 높고 15wt%보다 낮은 경우 luminance 값이 현저하게 증가되는 것으로 측정되었다. 다시 말하면, Au 수용액의 함량이 5wt%보다 높고 15wt%보다 낮은 소스 용액을 이용하여 복합 기능층을 제조하는 경우, 복합 기능층에 의한 광 추출 효율이 현저하게 향상됨을 확인할 수 있다. 10 (b), the luminance of the organic light emitting devices according to the first to third embodiments of the present invention and the organic light emitting device according to the comparative example is 8,605 cd / m < 2 > , 19,844 cd / m 2 , 4,645 cd / m 2 , and 12,459 cd / m 2 . According to the second embodiment of the present invention, when the Au aqueous solution content is higher than 5 wt% and lower than 15 wt%, the luminance value is remarkably increased. In other words, it is confirmed that the light extraction efficiency by the multi-functional layer is remarkably improved when the multi-functional layer is manufactured using the source solution having the Au aqueous solution content higher than 5 wt% and lower than 15 wt%.
또한, 도 10의 (c)에서 알 수 있듯이, luminance 값이 1,000cd/m2 조건에서, 본 발명의 제2 실시 예에 따라 Au 수용액의 함량이 5wt%보다 높고 15wt%보다 낮은 소승 용액을 이용하여 제조된 복합 기능층을 갖는 유기 발광 소자의 경우, current efficiency가 27.7 cd/A로, 제1 실시 예, 제3 실시 예, 및 비교 예에 따른 유기 발광 소자들보다 현저하게 높은 current efficiency를 갖는 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, Au 수용액의 함량이 5wt%보다 높고 15wt%보다 낮은 소스 용액을 이용하여 복합 기능층을 제조하는 경우, 복합 기능층에 의한 발광 효율이 현저하게 향상됨을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 10 (c), according to the second embodiment of the present invention, when the luminance value is 1,000 cd / m 2 , an aqueous solution of Au aqueous solution having a content higher than 5 wt% and lower than 15 wt% The current efficiency is 27.7 cd / A and the current efficiency is significantly higher than that of the organic light emitting devices according to the first, third, and comparative examples . In other words, it is confirmed that the luminous efficiency of the multi-functional layer is remarkably improved when the multi-functional layer is manufactured using the source solution having the Au aqueous solution content higher than 5 wt% and lower than 15 wt%.
또한, 도 10의 (d)에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제2 실시 예에 따라 Au 수용액의 함량이 5wt%보다 높고 15wt%보다 낮은 소승 용액을 이용하여 제조된 복합 기능층을 갖는 유기 발광 소자의 경우, EL intensity 값이, 본 발명의 비교 예에 따라 아연 산화물층 정공 주입층을 갖는 유기 발광 소자와 비교하여, 1.89배 큰 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 10 (d), according to the second embodiment of the present invention, an organic light emitting device having a multi-functional layer manufactured using an extreme ultraviolet light solution having an Au aqueous solution content higher than 5 wt% and lower than 15 wt% , The EL intensity value is 1.89 times larger than that of the organic light emitting device having the zinc oxide layer hole injection layer according to the comparative example of the present invention.
다시 말하면, 본 발명의 실시 예에 따라서, Au 수용액의 함량이 5wt%보다 높고 15wt%보다 낮은 소스 용액을 이용하여, 정공을 주입하는 아연 산화물층 및 상기 아연 산화물층 내에 배치된 금 플라즈몬 입자를 갖는 복합 기능층을 제조하는 것이, 광 추출 효율 및 발광 효율이 현저하게 향상된 유기 발광 소자를 제조하는 효율적인 방법임을 확인할 수 있다. In other words, in accordance with an embodiment of the present invention, there is provided a method of forming a zinc oxide layer, comprising the steps of: forming a zinc oxide layer into which holes are injected and a gold plasmon particle disposed in the zinc oxide layer using a source solution having a Au aqueous solution content higher than 5 wt% and lower than 15 wt% It is confirmed that the production of the multi-functional layer is an efficient method of manufacturing an organic light emitting device in which light extraction efficiency and light emitting efficiency are remarkably improved.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자에 포함된 복합 기능층 내의 플라즈몬 입자 크기 특성 평가 결과가 설명된다. Hereinafter, results of evaluating the size characteristics of plasmon in the complex function layer included in the organic light emitting device according to the embodiment of the present invention will be described.
실시 예에 따른 유기 발광 소자의 제조 Preparation of Organic Light Emitting Device According to Examples
상술된 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예에 따른 유기 발광 소자의 제조 방법과 동일한 방법으로, 유기 발광 소자를 제조하되, 본 발명의 제4 내지 제8 실시 예들에 따라서, 금 플라즈몬 입자의 크기가 각각 5nm, 10nm, 20nm, 30nm, 및 40nm인 금 플라즈몬 입자들이 분포된 아연 산화물층을 갖는 복합 기능층을 포함하는 유기 발광 소자를 제조하였다. According to the fourth to eighth embodiments of the present invention, an organic light emitting device is manufactured in the same manner as the above-described method of manufacturing an organic light emitting device according to the first to third embodiments of the present invention, Functional layer having a zinc oxide layer in which gold plasmon particles having a size of 5 nm, 10 nm, 20 nm, 30 nm, and 40 nm are distributed, respectively.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자에 포함된 복합 기능층 내의 플라즈몬 입자 크기에 따른 전류 전압 특성을 설명하기 위한 그래프이고, 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 유기 발광 소자에 포함된 복합 기능층 내의 플라즈몬 입자 크기에 따른 발광 특성을 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 11 is a graph for explaining current-voltage characteristics according to the size of plasmon particles in a complex functional layer included in an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 2 is a graph illustrating a luminescence characteristic according to a size of a plasmon particle in a multi-functional layer.
도 11 및 도 12를 참조하면, 상술된 본 발명의 제4 내지 제8 실시 예들에 따른 유기 발광 소자, 및 비교 예에 따라서 아연 산화물 정공 주입층을 갖는 유기 발광 소자의 전류 전압 특성 및 발광 특성을 측정하였다. 11 and 12, current voltage characteristics and light emission characteristics of the organic light emitting device according to the fourth to eighth embodiments of the present invention and the organic light emitting device having the zinc oxide hole injection layer according to the comparative example are shown in Respectively.
도 11에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제5 실시 예에 따라 5nm보다 크고 20nm보다 작은 10nm 크기의 금 플라즈몬 입자를 갖는 유기 발광 소자, 및 비교 예에 따라 아연 산화물 정공 주입층을 갖는 유기 발광 소자의 특성이 가장 우수한 것으로 확인되었다. As shown in FIG. 11, according to the fifth embodiment of the present invention, an organic light emitting device having gold plasmon particles of 10 nm in size larger than 5 nm and smaller than 20 nm, and an organic light emitting device having a zinc oxide hole injection layer The characteristics were confirmed to be the most excellent.
또한, 도 12에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제5 실시 예에 따라 5nm보다 크고 20nm보다 작은 10nm 크기의 금 플라즈몬 입자를 갖는 유기 발광 소자의 발광 특성이, 제4 실시 예, 제6 내지 제8 실시 예들, 및 비교 예에 따른 유기 발광 소자들과 비교하여, 현저하게 우수한 것을 확인할 수 있다. 12, the emission characteristics of the organic light emitting device having the gold plasmon particles of 10 nm in size larger than 5 nm and smaller than 20 nm according to the fifth embodiment of the present invention are shown in the fourth embodiment, It can be confirmed that the organic electroluminescent device according to the present invention is significantly superior to the organic electroluminescent devices according to the embodiments and the comparative examples.
다시 말하면, 본 발명의 실시 예에 따라서, 5nm보다 크고 20nm보다 작은 10nm 크기의 금 플라즈몬 입자가 아연 산화물층에 분포된 복합 기능층을 제조하는 것이, 광 추출 효율 및 발광 효율이 현저하게 향상된 유기 발광 소자를 제조하는 효율적인 방법임을 확인할 수 있다. In other words, according to an embodiment of the present invention, it is preferable that a composite functional layer having a 10 nm-sized gold plasmon particle, which is larger than 5 nm and smaller than 20 nm, is distributed in the zinc oxide layer is produced by an organic light- It can be confirmed that it is an efficient method of manufacturing the device.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
SUB: 기판
110: 제1 전극
120: 제2 전극
130: 유기 발광층
132: 정공 수송층
134: 전자 주입층
140: 복합 기능층
142: 매트릭스층
144: 플라즈몬 입자
210: 제1 예비 소스 용액
220: 제2 예비 소스 용액
230; 소스 용액SUB: Substrate
110: first electrode
120: second electrode
130: organic light emitting layer
132: hole transport layer
134: electron injection layer
140: Multifunction functional layer
142: Matrix layer
144: plasmon particle
210: First preliminary source solution
220: second preliminary source solution
230; Source solution
Claims (12)
상기 제1 전극 상의 제2 전극;
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 유기 발광층; 및
상기 유기 발광층 및 상기 제1 전극 사이에 배치되고, 상기 유기 발광층으로 정공(hole)을 주입하고, 상기 유기 발광층에서 방출된 광에 의해 플라즈몬(plasmon) 현상을 나타내는, 복합 기능층을 포함하는 유기 발광 소자.
A first electrode;
A second electrode on the first electrode;
An organic light emitting layer between the first electrode and the second electrode; And
An organic light emitting layer disposed between the organic light emitting layer and the first electrode and injecting holes into the organic light emitting layer and exhibiting a plasmon phenomenon by light emitted from the organic light emitting layer; device.
상기 복합 기능층은,
제1 금속의 산화물로 형성되고, 상기 유기 발광층으로 정공을 주입하는 매트릭스층(matrix layer); 및
상기 매트릭스층 내에 분산되고, 제2 금속으로 형성된 플라즈몬 입자들을 포함하는 유기 발광 소자.
The method according to claim 1,
The multi-
A matrix layer formed of an oxide of a first metal and injecting holes into the organic light emitting layer; And
And a plurality of plasmon particles dispersed in the matrix layer and formed of a second metal.
상기 제1 금속은 아연(Zn)이고, 상기 제2 금속은 금(Au)인 것을 포함하는 유기 발광 소자.
3. The method of claim 2,
Wherein the first metal is zinc (Zn), and the second metal is gold (Au).
상기 매트릭스층 및 상기 플라즈몬 입자들은, 동일한 공정에서 동시에 제공되는 것을 포함하는 유기 발광 소자.
3. The method of claim 2,
Wherein the matrix layer and the plasmon particles are simultaneously provided in the same process.
상기 플라즈몬 입자들의 평균 크기는, 5nm보다 크고, 20nm보다 작은 것을 포함하는 유기 발광 소자.
3. The method of claim 2,
Wherein the average size of the plasmon particles is greater than 5 nm and less than 20 nm.
상기 플라즈몬 입자의 크기에 따라서, 광 추출 효율이 조절되는 것을 포함하는 유기 발광 소자.
3. The method of claim 2,
Wherein the light extraction efficiency is controlled according to the size of the plasmon particle.
상기 소스 용액을 제1 전극 상에 제공하여, 상기 제1 금속 산화물로 형성된 매트릭스층 및 상기 매트릭스층 내에 분포되고 상기 제2 금속으로 형성된 플라즈몬 입자를 갖는 복합 기능층을 형성하는 단계;
상기 복합 기능층 상에 유기 발광층을 형성하는 단계; 및
상기 유기 발광층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
Preparing a source solution comprising a first metal and a second metal;
Providing the source solution on a first electrode to form a complex functional layer having a matrix layer formed of the first metal oxide and a plasmon particle distributed in the matrix layer and formed of the second metal;
Forming an organic light emitting layer on the multi-functional layer; And
And forming a second electrode on the organic light emitting layer.
상기 소스 용액을 준비하는 단계는,
상기 제1 금속을 포함하는 제1 예비 소스 용액을 준비하는 단계;
상기 제2 금속을 포함하는 제2 예비 소스 용액을 준비하는 단계; 및
상기 제1 예비 소스 용액 및 상기 제2 예비 소스 용액을 교반하는 단계를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
The step of preparing the source solution comprises:
Preparing a first preliminary source solution comprising the first metal;
Preparing a second preliminary source solution comprising the second metal; And
And stirring the first preliminary source solution and the second preliminary source solution.
상기 제1 예비 소스 용액 및 상기 제2 예비 소스 용액의 비율에 따라서, 상기 플라즈몬 입자의 크기가 조절되는 것을 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the size of the plasmon particle is controlled according to the ratio of the first preliminary source solution and the second preliminary source solution.
상기 소스 용액 내의 상기 제2 예비 소스 용액의 비율이, 상기 제1 예비 소스 용액의 비율보다 낮은 것을 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the ratio of the second preliminary source solution in the source solution is lower than the ratio of the first preliminary source solution.
상기 소스 용액 내의 상기 제2 예비 소스 용액는 5wt%보다 높고, 15wt%보다 낮은 것을 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the second preliminary source solution in the source solution is higher than 5 wt% and lower than 15 wt%.
상기 복합 기능층을 형성하는 단계는,
상기 제1 전극 상에 상기 소스 용액을 코팅하는 단계; 및
코팅된 상기 소스 용액을 열 처리하는 단계를 포함하는 유기 발광 소자의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
The step of forming the multi-
Coating the source solution on the first electrode; And
And heat treating the coated source solution.
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