KR100501906B1 - Method for forming barrier layer on anode in organic light emitting device and organic light emitting device comprising barrier layer on anode - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 발광소자의 애노드 전극 표면에 원자층 증착법에 의하여 애노드 배리어 층을 형성하는 방법 및 원자층 증착법에 의하여 형성된 애노드 배리어층을 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 애노드 배리어 층의 형성 방법은 애노드 층이 형성된 기판을 반응 챔버에 배치하는 단계; 상기 애노드 배리어 층을 구성하는 원소를 포함하는 전구체를 상기 챔버에 주입하는 단계; 상기 챔버 내의 온도를 상온 이상으로 유지시키고, 상기 전구체들간의 표면 화학 반응을 유도하여 애노드 배리어 층을 2nm 이하의 두께로 형성시키는 단계를 포함하여 이루어져 있다. 본 발명에 따르면, 박막 구성 원소를 포함하는 전구체들의 표면 화학 반응을 이용하여 밴드갭이 큰 절연막을 1옹스트롬 두께 이하로 조절하면서 애노드 상에 증착하며, 핀홀 없이 치밀하게 증착할 수 있으므로 유기발광소자의 효율을 높이는 효과가 있다. The present invention relates to a method of forming an anode barrier layer on an anode electrode surface of an organic light emitting device by an atomic layer deposition method and an organic light emitting device including an anode barrier layer formed by an atomic layer deposition method. A method of forming an anode barrier layer according to the present invention comprises the steps of: placing a substrate on which an anode layer is formed in a reaction chamber; Injecting a precursor comprising the elements constituting the anode barrier layer into the chamber; Maintaining the temperature in the chamber above room temperature and inducing a surface chemical reaction between the precursors to form an anode barrier layer with a thickness of 2 nm or less. According to the present invention, by using the surface chemical reaction of the precursors containing the thin film constituent elements, the insulating film having a large band gap is deposited on the anode while controlling to less than 1 angstrom thickness, and can be deposited precisely without pinholes. It is effective to increase efficiency.
Description
본 발명은 옥사이드, 나이트라이드 등 밴드갭이 큰 무기 절연막의 구성원소를 포함하는 전구체들 간의 표면 화학 반응을 이용하여, 유기 발광소자의 애노드 전극 표면에 애노드 배리어로서의 절연막을 수 모노층 이내로 형성하는 방법 및 이러한 방법으로 애노드 배리어 층을 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다. According to the present invention, a method of forming an insulating film as an anode barrier within a few mono layers on the surface of an anode of an organic light emitting device using surface chemical reaction between precursors including an element of an inorganic insulating film having a large band gap such as oxide or nitride. And to an organic light emitting device comprising an anode barrier layer in this manner.
21세기 고도의 정보화 시대를 맞이하여 새로운 미래형 디스플레이(Display) 소자의 연구 개발은 무엇보다 중요시되고 있다. 특히 유비쿼터스(ubiquitous) 혁명과 함께 그와 관련한 반도체와 디스플레이 등의 소재 개발과 관련된 기술이 관건이 되고 있으며, 특히 천연색 표시 소자에 응용되는 면에서는 유기발광소자(Organic Electroluminescence; OEL 또는 Organic Light Emitting Diode; OLED)가 주목을 받고있다. In the high information age of the 21st century, the research and development of new futuristic display devices is of paramount importance. In particular, technologies related to the development of materials such as semiconductors and displays along with the ubiquitous revolution have become a key issue. In particular, organic electroluminescence (OEL or Organic Light Emitting Diode); OLED) is attracting attention.
유기발광소자는, 차세대 디스플레이 소자인 두루말이형 디스플레이 기술을 구현할 수 있는 평판 디스플레이로 잘 알려져 있는 것으로 현재는 유리기판을 소재로 하여 LCD 백라이트(Back-Light)나 휴대형 디스플레이소자로 실용화되고 있는 디스플레이이다. 유기발광소자는 전자(Electron)와 정공(Hole)이 전자-정공쌍(Electron-Hole Pair)을 생성하고, 그들이 바닥상태(Ground State)로 떨어지는 과정을 통해 빛이 발생하는 소자이다. 또한, 유기발광소자는 10V 이하의 낮은 구동 전압에서도 빛의 삼원색 모두가 나오며, 유기 단분자의 경우 고해상도 및 천연색을 구현하는데 우수성을 보이고 있고, 유기 고분자의 경우 대면적 디스플레이를 저비용으로 제조할 수 있으며, 휘어질 수 있는 특성과 빠른 응답 속도(Response time)를 가지는 이점이 있다. Organic light emitting devices are well known as flat panel displays capable of implementing a roll-type display technology, which is a next-generation display device, and are currently being used as LCD backlights or portable display devices based on glass substrates. The organic light emitting device is a device in which electrons and holes generate electron-hole pairs, and light is generated through a process in which they fall to the ground state. In addition, the organic light emitting device has all three primary colors of light even at a low driving voltage of less than 10V, the organic monomolecule is excellent in achieving high resolution and natural colors, and in the case of organic polymers, large area displays can be manufactured at low cost. This has the advantage of being flexible, and having a fast response time.
이러한, 유기발광소자의 구조를 살펴보면, 발광층과 수송층으로 제작된 주입형 박막 소자로, 발광에 기여하는 모든 캐리어들이 외부의 전극으로부터 주입되는 캐리어 주입형 발광소자로서 무엇보다 캐리어 주입과 캐리어 이동이 용이한 재료가 필요하다. 전극 중에서 일함수가 높은 전극 (애노드:anode)은 정공 주입 전극으로 사용하고 일함수가 낮은 전극 (캐소드:cathode)은 전자주입 전극으로 사용된다. OLED의 효율을 높이기 위해서는 이러한 전극들의 일함수를 유기 발광층의 분자궤도(molecular orbital)의 에너지와 잘 맞추어야 하고 그렇지 못한 경우는 전극과 발광층사이에 상호간의 밴드갭이 맞는 다른 층을 삽입하여 발광효율을 증가시킬 수 있다고 널리 알려져 있다. 또한 각 금속들의 일함수뿐만 아니라 정공과 전자 주입의 양이 잘 조절됨으로써 이들 캐리어들의 손실없이 발광층에서 빛을 발광하도록 조절하는 것도 중요한 것으로 알려져 있다. Looking at the structure of the organic light emitting device, as an injection type thin film device made of a light emitting layer and a transport layer, carrier injection type light emitting device in which all carriers that contribute to light emission are injected from an external electrode, and carrier injection and carrier movement are easier than anything else. One material is needed. Among the electrodes, a high work function electrode (anode) is used as a hole injection electrode and a low work function electrode (cathode) is used as an electron injection electrode. In order to increase the efficiency of the OLED, the work function of these electrodes must be well aligned with the energy of the molecular orbital of the organic light emitting layer. If not, insert another layer having a band gap between the electrode and the light emitting layer to improve the light emitting efficiency. It is widely known that it can increase. In addition, it is known that it is important to control not only the work function of each metal but also the amount of hole and electron injection so that light is emitted from the light emitting layer without losing these carriers.
전극 재료 중 캐소드 (cathode)로는 마그네슘 (Mg), 인듐 (In), 칼슘 (Ca), 알루미늄 (Al) 등의 금속이나 이들의 합금이 주로 많이 사용된다. 캐소드의 경우 일함수가 낮은 금속박막의 다층구조 혹은 전자 주입이 용이한 구조를 이용하여 유기발광소자의 효율을 높이는 것에 관한 연구가 많이 이루어진 반면 애노드 및 애노드 표면 배리어 층에 관한 연구는 최근에 들어서야 표면 처리 등 다방면으로 활발히 이루어지고 있는 형편이다. Among the electrode materials, a metal such as magnesium (Mg), indium (In), calcium (Ca), aluminum (Al), or an alloy thereof is mainly used as a cathode. In the case of the cathode, many studies have been conducted to increase the efficiency of the organic light emitting device by using a multi-layer structure of a metal thin film having a low work function or an easy structure for electron injection, whereas the research on the anode and the anode surface barrier layer has only recently been performed. It is active in various fields such as treatment.
애노드의 일함수는 정공을 유기층으로 주입하는 효율에 영향을 주는 것으로. K. Sugiyama 등은 ITO의 표면 처리에 따른 화학조성의 변화와 그에 의한 일함수의 영향에 관한 연구를 통하여 ITO는 표면처리에 따라 애노드의 화학조성에 영향을 받음으로써 일함수가 변한다고 보고한 바 있다 (Journal of Applied Physics Vol. 87, pp. 295, 2000). 한편, S. M. Tadayyon 등은 ITO 박막 상에 Au, 혹은 Pt등 일함수가 높은 금속층을 증착하여 일함수가 높은 ITO를 제공하였다 (J. Vac. Sci. Technol.A. 17(4) Jul. pp.773). The work function of the anode affects the efficiency of injecting holes into the organic layer. K. Sugiyama et al. Reported that the work function changes as the ITO is affected by the chemical composition of the anode according to the surface treatment. (Journal of Applied Physics Vol. 87, pp. 295, 2000). On the other hand, SM Tadayyon et al. Provided a high work function ITO by depositing a metal layer having a high work function such as Au or Pt on the ITO thin film (J. Vac. Sci. Technol. A. 17 (4) Jul. Pp. 773).
OLED의 애노드로서 투명 전극이외에 일함수가 높은 금속 전극을 사용할 수도 있다. 이 경우는 발광하는 빛이 하부의 투명 기판쪽이 아니고 기판의 반대방향, 즉 상부 (캐소드)쪽으로 나오는 경우 (top emission: 탑에미션)로서 T.A. Beierlein 등은 탑에미션 OLED 소자의 효율을 높이기 위한 애노드의 구조 변환에 관한 여러 기술로서; 1) 수정 기판상에 Ti/Al 애노드 전극을 사용하고 그 상부에 ITO를 증착하는 기술과, 2) 실리콘 기판상에 Al 전극을 애노드로 사용하고 그 상부에 InNOx를 증착하는 기술, 3)실리콘 기판상에 Al-Cu/Ni/NiOx를 차례로 증착하고 마지막 애노드 변환층으로서 V2O5를 증착하는 기술등을 보고한 바 있다. (US 6501217) 이런 모든 기술은 애노드 자체를 변환하거나 혹은 애노드와 홀 주입층 사이에 다른 중간층을 삽입하여 애노드 전극으로부터 홀 캐리어를 효과적으로 주입하기 위함이다.As the anode of the OLED, a metal electrode having a high work function may be used in addition to the transparent electrode. In this case, when the emitted light is emitted toward the opposite side of the substrate, that is, toward the upper side (cathode), instead of toward the lower transparent substrate, TA Beierlein et al. As various techniques relating to the structural transformation of the anode; 1) using Ti / Al anode electrode on quartz substrate and depositing ITO on top of it; 2) using Al electrode as anode on silicon substrate and depositing InNO x on top of it; 3) silicon A technique of depositing Al-Cu / Ni / NiO x on a substrate in turn and depositing V 2 O 5 as a final anode conversion layer has been reported. (US 6501217) All of these techniques are intended to effectively inject hole carriers from the anode electrode by converting the anode itself or by inserting another intermediate layer between the anode and the hole injection layer.
애노드 배리어층 (버퍼층 혹은 애노드 변환층)에 관한 또 다른 종래 기술로서, ITO 등의 전극 상에 금속 박막을 1nm 이하의 두께로 형성하는 방법과 (C. Qiu et al Dig.of SID 2002, pp.1262), Ga2O3, TiO2, SnO2, Tb 4O7, ZnO, Y2O3, Pr2O3 등의 무기박막을 열증착법으로 형성하는 연구가 보고된 바 있다. (C. Qui, et al, Eurodisplay, 2002, p631). 그 외에도 Al을 진공 증착한 것을 공기 중에 방치하여 Al2O3 을 생성케 함으로써 ITO 상에 Al2O3 배리어 층을 도입하는 것이 보고된 바 있다 (Y. Kurisaka et al, Jpn. J. Appl. Phys. Vol.37 (1998) pp. L872-L875). 그 외에도 Z. B. Deng 등은 ITO 상에 전자빔 증착법으로 SiO2 를 수 옹스트롬 증착하여 유기발광소자의 효율을 향상시키는 결과를 발표하였다. (Appl. Phys. Lett. Vol. 74, No. 15, pp.2227-2229)As another conventional technique related to an anode barrier layer (buffer layer or anode converting layer), a method of forming a metal thin film on an electrode such as ITO with a thickness of 1 nm or less and (C. Qiu et al Dig. Of SID 2002, pp. 1262), Ga 2 O 3 , TiO 2 , SnO 2 , Tb 4 O 7 , ZnO, Y 2 O 3 , Pr 2 O 3 and other inorganic thin films have been reported to form a thermal deposition method. (C. Qui, et al, Eurodisplay, 2002, p631). In addition to the Al by vacuum deposition it may be reported to leave the introduction of Al 2 O 3 barrier layer on the ITO by Kane generate Al 2 O 3 in the air (Kurisaka Y. et al, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 37 (1998) pp. L872-L875). In addition, ZB Deng et al. Reported the results of improving the efficiency of organic light emitting diodes by depositing several Angstroms of SiO 2 on the ITO by electron beam deposition. (Appl. Phys. Lett. Vol. 74, No. 15, pp. 2227-2229)
상기에 기재된 바와 같은 애노드 상의 버퍼층 혹은 배리어(barrier)층의 도입은 열 증착법 등의 물리적 증착법 또는 기상화학 증착법에 의한 것으로 두께의 조절이 수 옹스트롬 단위로 조절하는 것이 용이하지 않고, 형성된 배리어층의 전기적 특성과 표면 특성 등이 우수하지 않아 소자의 재현성, 수명을 향상시키는 것에 한계가 있다. 특히, 종래 기술에 의한 애노드 무기 버퍼층을 열증착법으로 증착할 경우에는 녹는점이 낮아야 하므로 알루미늄 옥사이드나 실리콘 옥사이드 등과 같이 녹는점이 높은 물질은 증착이 불가능하게 되며, 따라서 전자빔으로 증착하거나 기상화학증착법으로 해야 하는데 이 경우도 특성이 우수한 박막 증착을 구현하기가 어렵다. 또한 화학증착법을 쓸 경우에는 증착 온도가 높기 때문에 플라스틱 등의 기판을 사용하는 것이 제한되며, 두께 조절이 용이하지 않다는 문제가 있다. The introduction of the buffer layer or barrier layer on the anode as described above is by physical vapor deposition or vapor chemical vapor deposition such as thermal evaporation, and it is not easy to control the thickness in several angstroms, There is a limit in improving the reproducibility and the life of the device because the characteristics and surface characteristics are not excellent. Particularly, when the anode inorganic buffer layer according to the prior art is deposited by thermal evaporation, the melting point must be low, so that a material having a high melting point, such as aluminum oxide or silicon oxide, cannot be deposited. In this case as well, it is difficult to realize thin film deposition with excellent characteristics. In addition, when the chemical vapor deposition method is used because of the high deposition temperature is limited to the use of a substrate such as plastic, there is a problem that the thickness control is not easy.
본 발명은 상기와 같은 여러 가지 문제점을 해결할 수 있는, 표면 특성 및 전기특성이 우수하고, 저온에서도 형성가능하며 플라스틱 기판 등에서도 구현이 가능한 애노드 배리어 층의 형성 방법, 애노드 배리어 층을 포함하는 유기 발광 소자 및 이를 이용한 평판 디스플레이 소자를 제공하는 데에 그 목적이 있다. The present invention provides a method of forming an anode barrier layer that can solve various problems as described above, excellent in surface properties and electrical properties, can be formed at low temperatures, and also can be implemented in plastic substrates, organic light-emitting comprising an anode barrier layer An object thereof is to provide a device and a flat panel display device using the same.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명자들은 예의 연구를 거듭한 결과, 원자층 증착법과 같은 표면 화학 반응을 이용하여 애노드 배리어 층을 형성하는 경우 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다는 데에 착안하여 본 발명을 완성하게 되었다. In order to achieve the above object, the present inventors have made intensive studies, and the present invention is focused on the fact that the above problems can be solved when the anode barrier layer is formed by using a surface chemical reaction such as atomic layer deposition. To complete.
본 발명은, 하기와 같이 구성되어 있다. This invention is comprised as follows.
애노드 층이 형성된 기판을 반응 챔버에 배치하는 단계; 애노드 배리어 층을 구성할 원소를 포함하는 전구체를 상기 챔버에 주입하는 단계; 상기 챔버 내의 온도를 상온 이상으로 유지시키고, 상기 전구체들 간의 표면 화학 반응을 유도하여 애노드 배리어 층을 형성시키는 단계를 포함하여 이루어지는 유기 발광 소자의 애노드 전극 상에 애노드 배리어 층을 형성하는 방법을 제공한다. Placing the substrate on which the anode layer is formed in a reaction chamber; Injecting a precursor into the chamber, the precursor comprising an element constituting an anode barrier layer; The method provides a method of forming an anode barrier layer on an anode electrode of an organic light emitting device, the method comprising maintaining a temperature in the chamber at or above room temperature and inducing a surface chemical reaction between the precursors to form an anode barrier layer. .
본 발명은 또한, 기판, 애노드 층, 캐소드 층을 포함하는 유기전자 발광 소자에 있어서, 상기 애노드 층 및 캐소드 층의 사이 형성된, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 전자 수송층을 포함하고, 상기 애노드 층과 정공 주입층의 사이에 표면 화학 반응에 의하여 형성된 애노드 배리어 층을 포함하는 유기전기 발광 소자를 제공한다. The present invention also provides an organic electroluminescent device comprising a substrate, an anode layer and a cathode layer, comprising a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, formed between the anode layer and the cathode layer, An organic electroluminescent device comprising an anode barrier layer formed by a surface chemical reaction between an anode layer and a hole injection layer is provided.
본 발명은 또한, 표면 증착 반응에 따라 형성된 애노드 배리어 층을 포함하는 평판 디스플레이 소자를 제공한다. The present invention also provides a flat panel display device comprising an anode barrier layer formed according to a surface deposition reaction.
본 명세서에서, "평판 디스플레이 소자"라 함은 유리 기판, 플라스틱 기판 또는 실리콘 기판 등을 이용하여 제조되는 디스플레이 소자를 모두 포함하는 의미로, 예를 들어, 유기발광소자, 전계방출소자, 액정표시소자, 디지털페이퍼 등이다. 다만, 본 실시예에서는 평판 디스플레이 소자로서 유기발광소자(OLED)를 사용하였다. In the present specification, the term "flat display element" includes all display elements manufactured using a glass substrate, a plastic substrate, or a silicon substrate. For example, an organic light emitting diode, a field emission device, and a liquid crystal display device. , Digital paper, and so on. In the present embodiment, an organic light emitting diode (OLED) is used as the flat panel display.
본 발명에 따른 유기 발광 소자의 애노드 전극 상에 애노드 배리어 층을 형성시 사용되는 기판으로는 실리콘, 유리 혹은 플라스틱 기판을 사용할 수 있으며, 애노드 전극으로서는 투명 또는 불투명한 애노드 전극이 형성되어 있어도 된다. As the substrate used for forming the anode barrier layer on the anode electrode of the organic light emitting device according to the present invention, a silicon, glass or plastic substrate may be used, and the anode electrode may be a transparent or opaque anode electrode.
본 발명에 따르면 애노드 배리어 층의 형성 방법으로서, 애노드 층으로서의 절연 박막의 구성원소를 포함하는 전구체(precursor) 간의 표면 화학 반응을 이용하기 때문에, 전극 표면상에 물리적 손상을 일으키지 않고, 수 옹스트롬에서 수십 옹스트롬 두께로 조절하여 증착하는 것이 가능하다. 따라서 홀의 주입을 효과적으로 하고, 또한 균일하게 박막이 형성되므로 애노드 전극의 구성원소가 유기층으로 확산되는것도 막을 수 있으므로 소자의 특성이 향상되는 것이다. According to the present invention, as a method of forming the anode barrier layer, since the surface chemical reaction between precursors including the elements of the insulating thin film as the anode layer is used, dozens in several angstroms do not cause physical damage on the electrode surface. It is possible to control deposition in Angstrom thickness. Therefore, since the injection of the holes is effectively performed and the thin film is uniformly formed, the element of the anode can be prevented from diffusing into the organic layer, thereby improving the characteristics of the device.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유기 발광 소자를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention in more detail through the organic light emitting device manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 1은 통상적인 유기발광 소자 중 하나의 단면을 도식적으로 나타낸 도면이다. 유리 기판 또는 보호막이 형성된 플라스틱 등으로 이루어진 투명 기판(100) 상에 애노드 전극(120), 정공 주입층(140), 정공 수송층(160), 발광층(180), 전자 수송층(200), 전자 주입층(220) 및 캐소드 전극(240)이 순서대로 적층되어 있다. 1 is a diagram schematically showing a cross section of one conventional organic light emitting device. The anode electrode 120, the hole injection layer 140, the hole transport layer 160, the light emitting layer 180, the electron transport layer 200, the electron injection layer on the transparent substrate 100 made of a glass substrate or a protective film formed plastic, etc. 220 and cathode electrode 240 are stacked in order.
도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 유기발광 소자의 단면을 나타낸 것으로, 애노드 전극(120) 상에 애노드 배리어 층(110)이 형성되어 있는 차이가 있다. 본 발명에서 사용되는 기판(100)의 종류는 특별히 한정되지 않고 다양한 것이 가능하며, 예를 들어 유리(Glass)기판, 플라스틱 기판 등 어떤 것도 가능하다. 도면에 나타내지는 않았지만, 탑에미션의 경우 금속 보호막 대신 유리보호막 등의 빛을 통과할 수 있는 보호막을 사용하고, 기판으로 실리콘, 금속 호일 등의 불투명한 기판을 사용할 수 있다. 2 illustrates a cross section of an organic light emitting diode according to an exemplary embodiment of the present invention, in which an anode barrier layer 110 is formed on an anode electrode 120. The type of the substrate 100 used in the present invention is not particularly limited and may be various. For example, a glass substrate or a plastic substrate may be used. Although not shown in the drawings, in the case of the top emission, a protective film capable of passing light such as a glass protective film instead of a metal protective film may be used, and an opaque substrate such as silicon or metal foil may be used as the substrate.
애노드 전극(120)은 주로 ITO, ZnO:Al 등의 투명 산화물 전극이나 탑에미션의 경우는 Au 등의 일함수가 높은 금속박막을 사용할 수 있다. The anode electrode 120 may mainly use a transparent oxide electrode such as ITO, ZnO: Al, or a metal thin film having a high work function such as Au in the case of a top emission.
본 발명에 따른 애노드 배리어 층(110)으로는 알루미늄옥사이드 (Al2O3), 실리콘옥사이드(SiO2), 하프늄옥사이드(HfO2), 지르코늄옥사이드(ZrO2), 탄탈륨옥사이드(Ta2O5), 타이타늄옥사이드(TiO2), 징크옥사이드(ZnO), 니오비움옥사이드(Nb 2O5), 이트륨옥사이드(Y2O5), 실리콘나이트라이드(Si3N4), 실리콘옥시나이트라이드(SiON), 알루미늄나이트라이드(AlN), 알루미늄옥시나이트라이드(AlON) 등의 무기 절연막을 단일막으로 사용하거나 또는 이들을 두 층이상으로 멀티 층을 형성할 수도 있다.The anode barrier layer 110 according to the present invention includes aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), hafnium oxide (HfO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) , Titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), yttrium oxide (Y 2 O 5 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxynitride (SiON) Inorganic insulating films such as aluminum nitride (AlN) and aluminum oxynitride (AlON) may be used as a single film, or two or more layers may be formed in multiple layers.
정공 주입층(140)은 애노드전극(120)으로 부터 공급되는 정공을 정공 수송층(160)으로 공급하는 역할을 하며, 정공 수송층(160)은 다이아민(Diamine) 유도체인 TPD와 광전도성 고분자인 폴리(9-비닐카바졸) 등을 사용할 수 있다. The hole injection layer 140 serves to supply holes supplied from the anode electrode 120 to the hole transport layer 160, and the hole transport layer 160 is a TPD, a diamine derivative, and a polyconductive polymer. (9-vinylcarbazole) and the like can be used.
전자 수송층(200)은 옥사디아졸(Oxadiazole) 유도체 등을 사용할 수 있으며, 이러한 수송층의 조합을 통해 양자 효율(Photons Out Per Charge Injected)을 높이고, 캐리어들이 직접 주입되지 않고 수송층 통과의 2단계 주입 과정을 통해 구동전압을 낮출 수 있다. 아울러, 발광층(180)에 주입된 전자와 정공이 발광층(180)을 거쳐 반대편 전극으로 이동시 반대편 수송층에 막힘으로써 재결합 조절이 가능하다. 이를 통해 발광 효율을 향상시킬 수 있다. The electron transport layer 200 may use an oxadiazole derivative, or the like. The combination of the transport layers enhances the quantum efficiency (Photons Out Per Charge Injected), and the two-stage injection process through the transport layer without directly injecting carriers. Through this, the driving voltage can be lowered. In addition, when the electrons and holes injected into the light emitting layer 180 are moved to the opposite electrode through the light emitting layer 180, it is possible to control recombination by blocking the opposite transport layer. Through this, the luminous efficiency can be improved.
발광층(180)은 Alq3, 안트라센(Anthracene) 등의 단분자 유기발광층과 폴리(p-페닐렌비닐렌) (PPV), 폴리티오펜 (PT) 등 또는 이들의 유도체들인 고분자 유기 EL물질들이 많이 사용되며, 낮은 구동 전압에서의 전하 방출을 위해 발광층(EML, 180)의 박막화에 대한 연구가 진행되고 있다.The light emitting layer 180 is composed of high molecular organic EL materials such as Alq 3 , anthracene, and other monomolecular organic light emitting layers, poly (p-phenylenevinylene) (PPV), polythiophene (PT), or derivatives thereof. The thin film of the light emitting layer (EML, 180) for the charge emission at a low driving voltage is being studied.
전자수송층(200)과 전자주입층(220)은 발광층(180)을 사이에 두고 정공주입층(140) 및 정공 수송층(160)과 반대편에 형성하며, 유기발광소자의 애노드전극(120)은 정공수송층(140)을 통해 발광층(180)에 정공을 주입시켜주고, 캐소드전극(240)은 전자주입층을 통해 발광층(180)에 전자를 주입시켜 줌으로써 발광층(180)에서 전자-정공이 쌍을 이루고 있다가 소멸되면서 에너지를 방사함으로써 빛이 방출된다. The electron transport layer 200 and the electron injection layer 220 are formed on the opposite side of the hole injection layer 140 and the hole transport layer 160 with the light emitting layer 180 interposed therebetween, and the anode electrode 120 of the organic light emitting device Holes are injected into the light emitting layer 180 through the transport layer 140, and electron-holes are paired in the light emitting layer 180 by injecting electrons into the light emitting layer 180 through the electron injection layer. As it is extinguished, light is emitted by radiating energy.
캐소드 전극(240)은 전자 주입을 위한 전극으로 낮은 일함수를 갖는 금속인 Ca, Mg, Al 등이 사용될 수 있으며, 보다 쉽게 전자 주입을 위하여 LiF, CsF 등의 버퍼층 (buffer layer)을 사용하기도 한다. 이러한, 일함수가 낮은 금속을 전자 주입전극으로 사용하는 이유는 캐소드 전극(240)과 발광층(180) 사이에 형성되는 배리어(Barrier)를 낮춤으로써 전자 주입에 있어 높은 전류 밀도(Current Density)를 얻을 수 있기 때문이다. 따라서, 가장 낮은 일함수를 갖는 Ca의 경우 높은 효율을 보이는 반면, Al의 경우 상대적으로 높은 일함수를 가지므로 낮은 효율을 갖게 된다. 그러나, Ca는 공기 중의 산소나 수분에 의해 쉽게 산화되는 문제를 가지며, Al은 공기에 안정한 특성을 갖는다. The cathode electrode 240 may be a metal having a low work function, such as Ca, Mg, or Al, as an electrode for electron injection, and a buffer layer such as LiF or CsF may be used for easier electron injection. . The reason why the metal having the low work function is used as the electron injection electrode is to lower the barrier formed between the cathode electrode 240 and the light emitting layer 180 to obtain a high current density in electron injection. Because it can. Therefore, while Ca having the lowest work function shows high efficiency, Al has a relatively high work function and thus has low efficiency. However, Ca has a problem of being easily oxidized by oxygen or moisture in the air, and Al has a stable property in air.
본 발명에 따른 유기발광소자는 상부로 빛을 발광하도록 형성할 수도 있다. 상부로 빛을 발광하기 위해서 두 가지 구조의 유기 발광소자가 가능하다. 그 하나는, Si 등의 불투명 기판 상에 캐소드 전극, 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층 및 애노드 배리어층, 애노드 전극으로 역전으로 적층된 구조로 유기발광소자가 형성된 구조이고, 또 하나는 하부로 발광하는 경우와 동일한 구조로 적층하되 상부 금속 전극(캐소드)을 최대한 투명하도록 얇게 증착한 후 투명전극을 그 위에 증착하는 구조이다. 상부로 빛을 발하는 유기발광소자의 적층된 막에 대한 설명은 도 2에서 설명한 바와 같은 하부로 빛을 발광하는 유기발광소자의 적층된 막에 대한 설명과 동일하므로 설명의 편의를 위해서 자세한 설명은 생략하기로 한다. The organic light emitting device according to the present invention may be formed to emit light upward. In order to emit light upward, organic light emitting devices having two structures are possible. One is a structure in which an organic light emitting device is formed on a opaque substrate such as Si by laminating a cathode electrode, an electron injection layer, an electron transport layer, a light emitting layer, a hole transport layer, a hole injection layer, and an anode barrier layer and an anode electrode. Another is a structure in which a thin layer of the upper metal electrode (cathode) is deposited to be as transparent as possible, and then the transparent electrode is deposited thereon. The description of the stacked film of the organic light emitting device emitting light to the top is the same as the description of the stacked film of the organic light emitting device emitting light to the lower as described in FIG. Let's do it.
본 발명에 따른 애노드 배리어 층의 형성방법에 있어서의 표면 화학 반응은 원자층 증착법 등을 사용할 수 있으며, 원자층 증착법 중 대표적인 것으로 샤워헤드법을 포함한 트레블링 웨이브 리액터형 증착법(Traveling wave reactor type)과 플라즈마 인핸스드 원자층 증착법(Plasma-enhanced atomic layer deposition)을 들 수 있다. 플라즈마 인핸스드 원자층 증착법의 경우 플라즈마 발생 장치에 따라 리모트 플라즈마 원자층 증착법(Remote plasma atomic layer deposition)과, 다이렉트 플라즈마 원자층 증착법(Direct plasma atomic layer deposition)으로 나뉘어진다. 본 발명에 의한 애노드 배리어층은 이들 원자층 증착법 중 어떤 것을 사용하여도 무방하며, 이들 중, 한가지만을 사용할 수도 있고 두가지 이상을 병용할 수도 있다. 트레블링 타입과 다이렉트 플라즈마 타입 중 선택적으로 두 가지 이상을 병용한 혼합증착법을 이용하여 애노드 배리어층을 형성할 수도 있다. 애노드 배리어층 형성을 위한 전구체로는 유기금속 전구체, 클로라이드 전구체, 배위화합물 전구체 등 다양하게 형성 가능하고, 나이트라이드의 경우는 암모니아 혹은 암모니아 플라즈마, 질소 플라즈마 등을 이용하고, 산소의 전구체로는 예를 들어 메탄올, 에탄올 이소프로필알코올 등의 알코올, 물, 혹은 오존(O3)을 이용할 수 있으며, 플라즈마 증착의 경우는 산소, 물 혹은 알코올 플라즈마를 이용할 수 있다.The surface chemical reaction in the method of forming the anode barrier layer according to the present invention may be atomic layer deposition or the like, and representative examples of the atomic layer deposition method include a traveling wave reactor type including a showerhead method and a traveling wave reactor type. Plasma-enhanced atomic layer deposition. In the case of the plasma enhanced atomic layer deposition method, it is divided into a remote plasma atomic layer deposition method and a direct plasma atomic layer deposition method according to a plasma generator. The anode barrier layer according to the present invention may use any of these atomic layer deposition methods, and one of them may be used or two or more thereof may be used in combination. The anode barrier layer may be formed using a mixed deposition method in which two or more of the traveling type and the direct plasma type are used in combination. Precursors for forming the anode barrier layer can be variously formed, such as organometallic precursors, chloride precursors, coordination compound precursors. For nitrides, ammonia, ammonia plasma, nitrogen plasma, and the like are used. For example, alcohol such as methanol, ethanol isopropyl alcohol, water or ozone (O 3 ) can be used, and in the case of plasma deposition, oxygen, water or alcohol plasma can be used.
예를 들어, 밴드 갭이 커서 애노드 배리어 층으로 효과적인 알루미나의 경우 알루미늄의 전구체로는 주로 안정적이고 비교적 저가인 트라이메틸알루미늄 (trimethyl aluminum) 또는 트라이에틸알루미늄(triethyl aluminum)을 사용하나, 그 외의 다른 유기 금속화합물의 사용도 가능하다. 경우에 따라 알루미늄클로라이드가 사용될 수도 있으나, 이 경우는 성장 온도가 상대적으로 높으므로 플라스틱 기판의 경우는 사용하기 어렵다. 산소 전구체로서는, 트레블링 웨이브 타입의 경우는 물 혹은 알코올, 오존 등을 사용하고, 플라즈마 인핸스드 타입의 경우 산소 혹은 물 플라즈마를 사용할 수 있다. 이 경우 수 옹스트롬 두께 증착시에도 막이 치밀하여 애노드 전극으로부터의 불순물 이동을 막을 수 있는 효과도 있기 때문에, 특성이 우수한 박막을 얻을 수 있다. For example, in the case of alumina, which has a large band gap and is effective as an anode barrier layer, aluminum precursor is mainly used as a stable and relatively inexpensive trimethyl aluminum or triethyl aluminum. It is also possible to use metal compounds. In some cases, aluminum chloride may be used, but in this case, since the growth temperature is relatively high, it is difficult to use the plastic substrate. As the oxygen precursor, water or alcohol, ozone, or the like may be used in the case of the traveling wave type, and oxygen or water plasma may be used in the case of the plasma enhanced type. In this case, since the film is dense even at the time of several angstrom deposition, it is possible to prevent impurity migration from the anode, so that a thin film having excellent characteristics can be obtained.
타이타늄 옥사이드 배리어 층을 형성하는 경우에는, 타이타늄 전구체로서 타이타늄 아이소프로폭사이드 등의 유기전구체 혹은 타이타늄클로라이드 등을 사용할 수 있고, 산소전구체로서 물 혹은 산소 플라즈마를 사용할 수 있다. 실리콘 옥사이드 배리어 층을 형성하는 경우에는, 클로라이드 소스 혹은 유기전구체와 물을 이용하여 막 증착이 가능하다. 다른 언급되지 않은 다른 배리어 층들도 모두 각각의 전구체들을 이용하여 원자층 증착법으로 수 옹스트롬 조절하면서 증착 가능하다. When forming a titanium oxide barrier layer, organic precursors, such as titanium isopropoxide, a titanium chloride, etc. can be used as a titanium precursor, and water or an oxygen plasma can be used as an oxygen precursor. In the case of forming the silicon oxide barrier layer, film deposition is possible using a chloride source or an organic precursor and water. Other barrier layers, which are not mentioned, can also be deposited with each precursor using several angstroms of atomic layer deposition.
도 3은 본 발명에 따라 애노드 배리어 층을 형성하는 일 실시예인 Al2O3 배리어 층 제조 방법에 관한 제조 공정도를 나타낸 것이다.Figure 3 shows a manufacturing process diagram related to the Al 2 O 3 barrier layer manufacturing method of an embodiment of forming an anode barrier layer in accordance with the present invention.
애노드가 형성된 기판을 반응기에 배치하는 단계; 운반기체와 함께 애노드 배리어 층을 형성하기 위한 Al-전구체를 반응기에 주입하는 단계; 불활성 기체를 반응기에 주입시키는 단계; H2O 를 반응기에 주입하는 단계; 및 불활성 기체를 반응기에 배치시키는 단계의 다섯 단계 과정을 원하는 두께의 애노드 배리어 층을 형성시킬 때까지 수회 또는 수십회 반복한다. 효과적인 홀 주입을 위하여는 2nm이하의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 원자층 증착법에 의해 형성된 Al2O3 층은 상기 공정의 한 사이클을 몇 번 실시하는가에 따라서 증착 두께가 달라진다. 이때, 한 사이클에 따른 증착 시간은 전구체들의 주입량 등의 조건에 따라 각각 달라지며, 전구체들의 주입량은 기판의 크기에 좌우되기도 한다. Al2O3 층의 경우에는, 상술한 일련의 공정을 10 혹은 20 회 미만으로 반복하여 실시함으로써 수 옹스트롬 두께를 얻을 수 있다. 유사한 방법을 사용하여 실리콘옥사이드(SiO2), 하프늄옥사이드(HfO2), 지르코늄옥사이드(ZrO2), 탄탈륨옥사이드(Ta2O 5), 타이타늄옥사이드(TiO2), 징크옥사이드(ZnO), 니오비움옥사이드(Nb2O5),이트륨옥사이드(Y2O5), 실리콘나이트라이드(Si3N4), 실리콘옥시나이트라이드(SiON), 알루미늄나이트라이드(AlN), 알루미늄옥시나이트라이드(AlON) 등의 배리어 층을 다양하게 구현할 수 있다.Placing the anode-formed substrate in a reactor; Injecting an Al-precursor with the carrier gas to form an anode barrier layer into the reactor; Inert gas into the reactor; Injecting H 2 O into the reactor; And repeating the five step process of placing the inert gas in the reactor several times or tens of times until an anode barrier layer of the desired thickness is formed. For effective hole injection, it is desirable to form a thickness of 2 nm or less. The deposition thickness of the Al 2 O 3 layer formed by such an atomic layer deposition method varies depending on how many times one cycle of the process is performed. At this time, the deposition time according to one cycle is different depending on the conditions, such as the injection amount of the precursor, and the injection amount of the precursor may depend on the size of the substrate. In the case of the Al 2 O 3 layer, several angstrom thicknesses can be obtained by repeating the above-described series of steps less than 10 or 20 times. Using similar methods, silicon oxide (SiO 2 ), hafnium oxide (HfO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), niobium Oxide (Nb 2 O 5 ), yttrium oxide (Y 2 O 5 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxynitride (SiON), aluminum nitride (AlN), aluminum oxynitride (AlON), etc. Various barrier layers can be implemented.
본 발명의 또 다른 일실시예로는 상기 기술한 바와 같이 옥사이드, 나이트라이드 등의 각각의 단일막을 사용하는 것 외에도 이들의 다층구조도 형성이 가능하다. 즉, TiO2/SiO2 와 같은 이중구조, Al2O3/TiO2 /Al2O3 와 같은 샌드위치구조 모두 1옹스트롬 이내의 두께까지 조절하여 구현할 수 있다. 이때 단일 애노드 배리어 층을 두 가지 이상의 원자층 증착법을 병용하여 증착할 수도 있으며, 다층 구조의 애노드 배리어 층도 두 가지 이상의 원자층 증착법을 병용하여 증착할 수 있다. 도 4는 리모트 플라즈마법에 의한 SiO2 층(400)상에 형성된 트래블링 원자층 증착법에 의한 SiO2 층(300)이 형성된 다층구조를 나타내며, 도 5는 트레블링 원자층 증착법에 의한 Al2O3 층(500)상에 트래블링 원자층 증착법에 의한 SiO2 층(300)이 형성된 다층구조를, 도 6은 리모트 플라즈마법에 의한 Al2O3 층(600)상에 트래블링 원자층 증착법에 의한 SiO2 층(300)이 형성된 다층구조를 나타낸다. 이와 같이 다양한 반응 전구체를 사용하여 다양한 원자층 증착법에 따라 다양한 애노드 배리어 층을 형성하는 것이 가능하다.As another embodiment of the present invention, as described above, in addition to the use of each single film such as oxide and nitride, a multilayer structure thereof may be formed. That is, a dual structure such as TiO 2 / SiO 2 and a sandwich structure such as Al 2 O 3 / TiO 2 / Al 2 O 3 may be controlled to a thickness within 1 angstrom. In this case, a single anode barrier layer may be deposited by using two or more atomic layer deposition methods, and a multilayer anode barrier layer may be deposited by using two or more atomic layer deposition methods in combination. 4 illustrates a multilayer structure in which a SiO 2 layer 300 is formed by a traveling atomic layer deposition method formed on a SiO 2 layer 400 by a remote plasma method, and FIG. 5 illustrates Al 2 O by a traveling atomic layer deposition method. The multilayer structure in which the SiO 2 layer 300 is formed by the traveling atomic layer deposition method on the three layers 500 is shown. FIG. 6 illustrates the atomic layer deposition method of the traveling atomic layer deposition method on the Al 2 O 3 layer 600 by the remote plasma method. Shows a multilayer structure in which the SiO 2 layer 300 is formed. As such, it is possible to form various anode barrier layers by various atomic layer deposition methods using various reaction precursors.
이러한 방법에 따라 제조된 유기발광 소자는 평판 디스플레이 소자로서 매우 유용하게 이용할 수 있다. The organic light emitting device manufactured according to this method can be very usefully used as a flat panel display device.
이하 본 발명의 실시예에 따라 본 발명을 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail according to embodiments of the present invention.
아래 실시예는 12" ×14"의 기판을 배치하는 트레블링웨이브타입 원자층증착법에 의한 예이며 각 전구체와 운반기체의 양들은 반응기의 크기와 구조에 따라 바뀌어지는 값이다.The following example is an example of a traveling wave type atomic layer deposition method in which a 12 "x 14" substrate is placed, and the amount of each precursor and carrier gas varies depending on the size and structure of the reactor.
실시예 1: AlExample 1: Al 22 OO 3 3 애노드 배리어 층의 형성Formation of the anode barrier layer
ITO 막이 애노드 층으로 형성된 기판을, 온도가 250도로 유지되고 압력이 15밀리토르(mTorr)로 유지되는 원자층 증착 장비의 챔버에 배치시켰다. 챔버 내로 캐리어 가스로서 질소 기체 100 sccm 과 함께 온도가 16도로 유지되는 트라이메틸 알루미늄[Al(CH3)3] 증기를 0.55 초 동안 챔버 내로 주입하였다. 캐리어 가스는 200sccm 로 0.88초 동안 주입하였다. Al 전구체 반응물이 애노드의 표면에 흡착되었다.The substrate, in which the ITO film was formed of the anode layer, was placed in a chamber of atomic layer deposition equipment where the temperature was maintained at 250 degrees and the pressure was maintained at 15 millitorr (mTorr). Into the chamber was injected trimethyl aluminum [Al (CH 3 ) 3 ] vapor at a temperature of 16 degrees with 100 sccm of nitrogen gas as a carrier gas into the chamber for 0.55 seconds. Carrier gas was injected at 0.8 sc for 0.88 seconds. Al precursor reactants were adsorbed on the surface of the anode.
이후 챔버의 가스 밸브를 열고 다시 질소를 주입하여, Al 전구체 반응물 중 애노드 표면에 흡착되지 않은 분자들을 모두 제거하였다. 이후 챔버의 가스 밸브를 열고 H2O 기체를 100sccm 의 운반가스와 함께 1.43 초 동안 주입하였다. 이후 챔버의 가스 밸브를 열고 질소를 100sccm 으로 3초 동안 주입하여 여분의 H2O 분자를 포함한 Al-전구체와 H2O 간의 휘발성 반응 생성물을 제거시켰다.Then, the gas valve of the chamber was opened and nitrogen was injected again to remove all of the molecules not adsorbed on the anode surface of the Al precursor reactant. Thereafter, the gas valve of the chamber was opened and H 2 O gas was injected for 1.43 seconds with a carrier gas of 100 sccm. The gas valve of the chamber was then opened and nitrogen was injected at 100 sccm for 3 seconds to remove the volatile reaction product between the Al-precursor containing H 2 O molecules and H 2 O.
이러한 일련의 과정을 3회 반복하여 3 옹스트롬 두께, 5회 반복하여 5 옹스트롬 두께, 10회 반복하여 10 옹스트롬의 두께의 알루미늄 옥사이드 애노드 배리어 층을 형성시켰다. This series of steps was repeated three times to form an aluminum oxide anode barrier layer having a thickness of three angstroms, five times to five angstroms, and ten times to ten angstroms.
상기 과정을 5회 반복한 후, ITO 막의 일함수 값을 측정하였더니, 4.80eV 였다. 이는 애노드 배리어 층을 형성하기 이전의 일함수값인 4.75eV 에 비하여 증가한 값이었다. After repeating the above procedure five times, the work function of the ITO membrane was measured and found to be 4.80 eV. This was an increase compared to the 4.75 eV work function value before forming the anode barrier layer.
실시예 2: TiOExample 2: TiO 22 애노드 배리어 층의 형성 Formation of the anode barrier layer
ITO 막이 형성된 기판을, 온도가 250도로 유지되고 압력이 15밀리토르(mTorr)로 유지되는 원자층 증착 장비의 챔버에 배치시켰다. 챔버 내로 200sccm 의 캐리어 가스로서 질소 기체와 함께 온도가 60도로 유지되는 타이타늄 테트라아이소프록사이드[Ti(OiPr)4] 증기를 1 초 동안 챔버 내로 주입하였다. 캐리어 가스의 주입량은 200sccm 로 하였다. Ti 전구체 반응물이 애노드의 표면에 흡착되었다.The substrate on which the ITO film was formed was placed in a chamber of an atomic layer deposition apparatus where the temperature was maintained at 250 degrees and the pressure was maintained at 15 millitorr (mTorr). Into the chamber was injected titanium tetraisoprooxide [Ti (OiPr) 4 ] vapor, which was maintained at 60 degrees with nitrogen gas as a carrier gas of 200 sccm, into the chamber for 1 second. The injection amount of carrier gas was 200 sccm. Ti precursor reactant was adsorbed on the surface of the anode.
이후 챔버의 가스 밸브를 열고 다시 질소 200sccm를 1초 동안 주입하여, Ti 전구체 반응물 중 애노드 표면에 흡착되지 않은 분자들을 모두 제거하였다. 이후 챔버의 가스 밸브를 열고 온도가 18 도로 유지되는 H2O 기체를 200sccm 의 운반기체와 함께 1.45초 동안 주입하였다. 이후 챔버의 가스 밸브를 열고 200sccm 의 질소를 3초 동안 주입하여 여분의 H2O 분자를 포함한 Ti-전구체와 H2O 간의 휘발성 반응 생성물을 제거시켰다.Thereafter, the gas valve of the chamber was opened, and 200 sccm of nitrogen was again injected for 1 second to remove all of the molecules that were not adsorbed on the anode surface of the Ti precursor reactant. Thereafter, the gas valve of the chamber was opened, and H 2 O gas maintained at a temperature of 18 degrees was injected with a carrier gas of 200 sccm for 1.45 seconds. Then, the gas valve of the chamber was opened and 200 sccm of nitrogen was injected for 3 seconds to remove the volatile reaction product between the Ti-precursor containing H 2 O molecules and H 2 O.
이러한 일련의 과정을 33회 반복하여 5옹스트롬 두께, 47회 반복하여 7 옹스트롬 두께의 TiO2 성분인 애노드 배리어 층을 형성시켰다.This series of steps was repeated 33 times to form an anode barrier layer of TiO 2 component 5 angstroms thick and 47 repeats 7 angstroms thick.
상기 과정을 47회 반복한 후, ITO 의 일함수 값을 측정하였더니, 4.90eV 였다. 애노드 배리어 층을 형성하기 이전의 값이 비하여 일함수가 증가되었음을 확인할 수 있었다. After repeating the above procedure 47 times, the work function value of ITO was measured and found to be 4.90 eV. It was confirmed that the work function was increased compared to the value before forming the anode barrier layer.
TiO2 의 경우는 증착속도가 낮아 수 옹스트롬의 두께를 얻으려면 상기 과정을 통상 30 내지 80 회의 반복하여야 한다. 만약 산소 플라즈마를 사용할 경우에는 증착 속도가 더 크게 되므로 증착횟수를 절반이하로 줄일 수 있다. 어떤 경우라도 효과적인 홀 주입을 위하여 배리어 층의 두께는 2nm를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.In the case of TiO 2 , the deposition rate is low, so that the above process should be repeated 30 to 80 times in order to obtain a thickness of several angstroms. If oxygen plasma is used, the deposition rate is higher, and the number of depositions can be reduced to less than half. In any case, it is desirable that the thickness of the barrier layer not exceed 2 nm for effective hole injection.
이상과 같이 본 발명에 따른 애노드 배리어 층을 형성시킨 경우, 애노드 층의 일함수 특성이 향상되어 표면 특성이 향상됨을 알 수 있었고, 또한 원자층 단위의 두께 조절이 가능하여 증착횟수에 따라 원하는 두께의 박막을 제조하는 것이 가능함을 확인하였다. As described above, in the case of forming the anode barrier layer according to the present invention, it was found that the work function of the anode layer was improved to improve the surface properties, and the thickness of the atomic layer could be adjusted to have a desired thickness according to the number of depositions. It was confirmed that it was possible to prepare a thin film.
본 발명의 기술적 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것일 뿐, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described preferred embodiment, it should be noted that the above embodiment is only for the description and not for the limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
상술한 바와 같이, 본 발명의 애노드 배리어 층 형성 방법에 따르면, 박막 구성 원소를 포함하는 전구체들의 표면 화학반응을 이용하여 밴드갭이 큰 절연막을 1옹스트롬 두께 이하로 조절하면서 애노드상에 증착할 수 있으며, 핀홀 없이 치밀하게 증착함으로써 유기발광소자의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한 ITO 혹은 다른 애노드 금속 표면의 물리적, 화학적 손상없이 아주 완화된 조건에서 배리어 층을 형성할 수 있으며, 애노드로부터의 불순물이 유기층으로 이동되는 것을 막음으로써 소자의 특성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the anode barrier layer forming method of the present invention, by using the surface chemistry of the precursors including the thin film constituent elements, an insulating film having a large band gap can be deposited on the anode while controlling to less than 1 angstrom thickness. By precisely depositing without pinholes, there is an effect of increasing the efficiency of the organic light emitting device. It is also possible to form barrier layers in very relaxed conditions without physical and chemical damage to ITO or other anode metal surfaces, and to improve the properties of the device by preventing impurities from the anode from moving to the organic layer.
또한 본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 애노드 층 상에 밴드갭이 큰 절연막을 표면화학반응을 이용한 원자층 증착법으로 원자층 단위로 균일하게 조절 성장시킴으로써 ITO 등의 애노드 전극으로부터의 산소 혹은 금속(예를 들어 금 (Au))일 경우 확산을 막을 수 있는 특성이 우수한 초박막을 다양하게 형성할 수 있다. In addition, the organic light emitting device according to the present invention is characterized in that oxygen or metal from an anode electrode such as ITO is uniformly controlled and grown by atomic layer deposition by an atomic layer deposition method using a surface chemical reaction. For example, in the case of gold (Au), it is possible to form a variety of ultra-thin films having excellent properties for preventing diffusion.
또한, 본 발명에 따른 애노드 배리어 층은 낮은 온도의 공정을 통해서 증착되므로 플라스틱 기판 상에 형성된 애노드 상에도 구현이 가능하며, 정공이 효과적으로 발광층에 주입되도록 함으로써 소자의 효율을 높이고 수명을 향상시킬 수 있다. In addition, since the anode barrier layer according to the present invention is deposited through a low temperature process, the anode barrier layer may be implemented on the anode formed on the plastic substrate, and the holes may be effectively injected into the light emitting layer, thereby increasing the efficiency of the device and improving the lifetime. .
도 1은 종래의 일반적인 다층 구조의 유기 발광 소자의 단면도.1 is a cross-sectional view of an organic light emitting device having a conventional general multilayer structure.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 애노드 층을 포함하는 유기 발광 소자의 단면도.2 is a cross-sectional view of an organic light emitting device including an anode layer according to an embodiment of the present invention.
도 3는 본 발명의 일실시예인 알루미늄 옥사이드 애노드 배리어 층의 형성 방법을 설명하기 위한 제조 공정도.Figure 3 is a manufacturing process for explaining a method of forming an aluminum oxide anode barrier layer of an embodiment of the present invention.
도 4 내지 도 6는 다양한 배리어 층을 다양한 원자층 증착법을 사용하여 제조한 다층 구조의 애노드 배리어 층의 단면도.4 through 6 are cross-sectional views of a multilayered anode barrier layer in which various barrier layers are fabricated using various atomic layer deposition methods.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100: 기판 110: 애노드 배리어층100 substrate 110 anode barrier layer
120: 애노드 전극 140: 정공 주입층120: anode electrode 140: hole injection layer
160: 정공 수송층 180: 발광층160: hole transport layer 180: light emitting layer
200: 전자 수송층 220: 전자 주입층200: electron transport layer 220: electron injection layer
240: 캐소드 전극 260: 보호용 금속캔240: cathode electrode 260: protective metal can
270: 빛의 방향270: direction of light
300: 트래블링 원자층 증착법에 의한 SiO2 층300: SiO 2 layer by the traveling atomic layer deposition method
400: 리모트 플라즈마법에 의한 SiO2 층400: SiO 2 layer by remote plasma method
500: 트레블링 원자층 증착법에 의한 Al2O3 층500: Al 2 O 3 layer by the traveling atomic layer deposition method
600: 리모트 플라즈마법에 의한 Al2O3 층600: Al 2 O 3 layer by remote plasma method
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