KR100741104B1 - 유기 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제1전극; 금속 산화물막; 정공수송층; 발광층; 및 제2전극이 순차적으로 적층되며, 상기 금속 산화물막이 일함수가 4 내지 7eV의 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 제공한다. 본 발명의 유기 발광 소자는 제1전극과 정공주입층 (또는 정공수송층)사이의 계면에 금속 산화물막을 형성하고 상기 금속 산화물막위에 탄소계 화합물로 된 버퍼층을 형성하여 청색, 녹색 및 적색 발광 표시 소자에 대하여 색좌표에 부정적인 영향을 주지 않으면서 구동전압 및 효율 특성을 향상시킨다.
Description
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 유기 발광 소자의 일 구현예의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 소자를 구성하는 각 유기막의 계면 특성을 조절하여 ITO 기판의 저항 및 발광막 형성 재료에 무관하게 효율 향상을 통한 수명 및 효율 특성이 개선되고 소비전력이 절감된 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자는, 형광 또는 인광 유기막에 전류를 흘려주면, 전자와 정공이 유기층에서 결합하면서 빛이 발생하는 현상을 이용한 자발광형 소자로서, 경량이며, 부품이 간소하고 제작 공정이 비교적 간단한 구조를 갖고 있다. 또한 고화질 구현이 가능하며, 광시야각을 확보할 수 있으며, 동영상을 완벽하게 구현할 수 있다. 아울러, 고색순도 구현, 저소비전력, 저전압 구동이 가능하여, 휴대용 전자 기기에 적합한 전기적 특성을 갖고 있다.
상기 유기 발광 소자는 효율 향상 및 구동 전압 저하를 위하여 유기층으로서 단일 발광층만을 사용하지 않고, 전자 주입층, 정공주입층, 전자 수송층, 정공 수송층 등과 같은 다층 구조를 사용할 수 있다.
그런데 유기 전자 발광 소자는 박막 트랜지스터-액정 표시 장치와 같은 기타 정보 표시 소자와의 경쟁이 불가피하게 되었고, 지금까지 알려진 유기 발광 소자는 질적 성장을 저해하는 가장 큰 요인으로 남아 있는 소자의 효율, 수명의 향상 및 소비전력 절감이라는 기술적 한계를 극복을 극복해야 하는 난국에 직면해 있다.
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 수명 및 효율 특성이 향상되고 소비전력이 감소된 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 제1전극; 금속 산화물막; 정공수송층; 발광층; 및 제2전극이 순차적으로 적층되며,
상기 금속 산화물막이 일함수가 4 내지 7eV의 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 금속 산화물은 전이 금속 산화물 또는 란탄나이드 금속 산화물인 것이 바람직하며, 보다 구체적인 예로서 바나듐산화물(V2O5), 프라세오디윰 산화물(Pr2O3), 텅스텐 산화물(WO3 단독 또는 WO3과 WO2의 혼합물) 및 은 산화물(Ag2O)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있다.
상기 금속 산화물막과 정공수송층 사이에 정공주입층이 더 형성된다.
상기 금속 산화물막과 정공주입층 사이에 탄소계 화합물로 된 버퍼층이 더 형성된다.
상기 정공주입층과 정공수송층 사이에 탄소계 화합물로 된 버퍼층이 더 형성된다.
상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층중에서 선택된 하나 이상에 탄소계 화합물이 도핑될 수 있다.
상기 금속 산화물막과 정공수송층 사이에 탄소계 화합물로 된 버퍼층이 더 형성된다.
상기 탄소계 화합물이 풀러렌(fullerene)계 화합물, 금속을 포함하는 풀러렌계 착화합물, 탄소 나노 튜브, 탄소 섬유(carbon fiber), 카본 블랙, 흑연, 카르빈(carbine), MgC60, CaC60, SrC60로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이다.
상기 발광층과 제2전극 사이에 전자수송층과 전자주입층중에서 선택된 하나 이상이 형성된다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 살펴보기로 한다.
본 발명의 유기 발광 소자는 제1전극과 정공주입층 (또는 정공수송층)사이에 일함수가 4 내지 7eV의 금속 산화물로 된 금속 산화물막을 구비하고 있다.
또한 상기 금속 산화물막과 정공 주입층(또는 정공 수송층) 사이 또는 정공주입층과 정공수송층 사이에는 탄소계 화합물을 포함하는 버퍼층을 더 형성하는 것도 가능하다. 또는 유기 발광 소자를 구성하는 유기막 예를 들어 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층중에서 선택된 하나 이상의 층에 탄소계 화합물을 도핑한다.
이와 같이 금속 산화물막을 형성하게 되면 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층의 막 형성재료에 무관하게 소자의 효율을 개선할 수 있다.
또한 상기한 바와 같이 버퍼층을 형성하거나 탄소계 화합물을 도핑하면, 박막 상태에서 모폴로지의 변화가 거의 없고, 유기 전계 발광 소자의 색좌표 특성에는 영향을 주지 않으면서, 동시에 제 1 전극(애노드)에 사용되는 ITO 전극과 정공 주입층 간의 계면 에너지 밴드 갭을 변형하여, ITO 전극으로부터 정공 주입층에 정공 주입을 더욱 용이하게 하여 구동 전압을 낮추는 것이 가능해진다. 또한 제 1 전극으로 사용되는 ITO 전극과 정공 주입층 계면에 안정한 버퍼층으로 작용하여 유기 전계 발광 소자의 장수명화가 가능해진다.
상기 일함수가 4 내지 7eV의 금속 산화물의 예로는 전이 금속 산화물 또는 란탄나이드 금속 산화물이 있고, 구체적인 예로는 바나듐산화물(V2O5), 프라세오디윰 산화물(Pr2O3), 텅스텐 산화물(WO3 단독 또는 WO3과 WO2의 혼합물) 및 은 산화물(Ag2O)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 들 수 있다.
상기 금속 산화물막의 두께가 1 내지 500Å인 것이 바람직하다. 만약 금속 산화물막의 두께가 500Å을 초과하면 구동 전압이 상승하거나 색좌표가 변경되어 바람직하지 못하고, 1Å 미만이면 성막하기가 어렵고, 효율 상승 효과가 미미하여 바람직하지 못하다.
상기 버퍼층의 두께는 1 내지 500Å인 것이 바람직하다. 만약 버퍼층 두께가 500Å을 초과하면 구동 전압이 상승하거나 색좌표가 변경되어 바람직하지 못하고, 1Å 미만이면 성막하기가 어렵고, 효율 상승 효과가 미미하여 바람직하지 못하다.
본 발명에서 버퍼층을 구성하는 탄소계 화합물은 탄소 동소체이며, 탄소수는 60 내지 500의 탄소 재료로서, 금속을 포함하는 탄소계 화합물 즉, 탄소계 착화합물도 포함한다. 탄소계 화합물을 이용하여 형성하며 그 예로서, 풀러렌(fullerene)계 화합물, 금속을 포함하는 풀러렌계 착화합물, 탄소 나노 튜브, 탄소 섬유(carbon fiber), 카본 블랙, 흑연, 카르빈(carbine), MgC60, CaC60, SrC60로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하며, 특히 C60-C500의 풀러렌계 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 풀러렌은 버키 볼(Bucky ball)이라고 불리기도 하며, 진공 장치 속에서 강력한 레이저를 흑연에 쪼일 때 탄소들이 흑연 표면에서 떨어져 나와 새로운 결합을 이루며 만들어진다. 대표적으로는 탄소 원자 60개(C60)로 이루어진 C60 분자가 있고 이외에 C70, C76, C84 등이 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유기 발광 소자의 적층 구조를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하여, 유기 발광 소자는 제1전극과 정공 수송층(HTL) 사이에 금속 산화물막이 형성되어 있다. 상기 정공 수송층(HTL) 상부에는 발광층(EML), 전자수송층(ETL) 및 전자주입층(EIL)이 순차적으로 적층되어 있고, 상기 전자주입층(EIL) 상부에는 제2전극이 형성되어 있다.
도 2의 유기 발광 소자는 도 1의 금속 산화물막과 정공 수송층(HTL) 사이에 금속 산화물막이 더 형성된 구조를 구비하고 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이 금속 산화물막 상부에 버퍼층이 더 형성될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명을 따르는 유기 발광 소자의 일실시예 및 이의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 기판 상부에 제1전극을 형성한다. 여기에서, 기판으로는 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성 등을 고려하여, 유리 기판 또는 플라스틱 기판 등을 다양하게 사용할 수 있다. 상기 화소 전극은 전도성이 우수한 금속, 예를 들면, 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 칼슘(Ca)-알루미늄(Al), 알루미늄(Al)-ITO, Ag-ITO, Pt-ITO, ITO, IZO 등을 이용하여 투명 전극 또는 반사 전극으로 구비될 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
다음으로, 상기 제1전극 상부에 일함수가 4 내지 7eV인 금속 산화물을 이용하여 금속 산화물막을 형성한다. 이 때 금속 산화물막 형성 방법으로는 진공 열증착, 진공 분사, 스퍼터 등을 사용한다.
상기 금속 산화물막 상부에 탄소계 화합물로 이 분야의 일반적인 방법, 예를 들면 증착법을 통해 버퍼층을 형성한다.
상기 버퍼층 상부에 정공 주입층을 형성한다. 이 때 정공주입층은 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 공지된 다양한 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
진공증착법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 다르지만, 일반적으로 증착온도 100 내지 500℃, 진공도 10-8 내지 10-3torr, 증착속도 0.01 내지 100Å/sec 범위에서 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
스핀코팅법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 코팅 조건은 정공 주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000rpm 내지 5000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
상기 정공 주입층을 이루는 물질은 공지된 정공 주입 물질 중에서 선택될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
상기 정공 주입 물질의 구체적인 예로서, 구리 프탈로시아닌(CuPc) 또는 스타버스트(Starburst)형 아민류인 TCTA, m-MTDATA, IDE406 (이데미쯔사 재료), Pani/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산) 또는 PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)) 등이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Pani/DBSA
PEDOT/PSS
다음으로 상기 정공 주입층 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 정공 수송층(HTL)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀팅법에 의하여 정공 수송층을 형성하는 경우, 그 증착조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
상기 정공 수송층을 이루는 물질은 공지된 정송 수송 물질 중에서 선택될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 상기 정공 수송 물질의 구체적인 예로서, 1,3,5-트리카바졸릴벤젠, 4,4'-비스카바졸릴비페닐, 폴리비닐카바졸, m-비스카바졸릴페닐, 4,4'-비스카바졸릴-2,2'-디메틸비페닐, 4,4',4"-트리(N-카바졸릴)트리페닐아민, 1,3,5-트리(2-카바졸릴페닐)벤젠, 1,3,5-트리스(2-카바졸릴-5-메톡시페닐)벤젠, 비스(4-카바졸릴페닐)실란, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(α-NPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(NPB), IDE320(이데미쯔사 제 품), 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-co-N-(4-부틸페닐)디페닐아민)(poly(9,9-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl)diphenylamine) (TFB) 또는 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-co-비스-N,N-페닐-1,4-페닐렌디아민(poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-(4-butylphenyl-bis-N,N-phenyl-1,4-phenylenediamin) (PFB) 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입층 및 정공 수송층 상부로는 청색, 적색 또는 녹색의 광을 방출하는 발광층을 형성한다. 본 발명의 발광층을 이루는 물질은 공지된 발광 물질 중에서 선택될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
적색 발광층은 예를 들면, DCM1, DCM2, Eu(thenoyltrifluoroacetone)3 (Eu(TTA)3, 부틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸 줄로리딜-9-에닐)-4H-피란)butyl-6-(1,1,7,7,-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran: DCJTB 등이 사용될 수 있다. 한편, Alq3에 DCJTB와 같은 도펀트를 도핑하거나, Alq3와 루브렌을 공증착하고 도 펀트를 도핑하여 형성할 수도 있으며, 4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐(4,4'-N-N'-dicarbazole-biphenyl)(CBP)에 BTPIr과 같은 도펀트를 도핑할 수도 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다.
녹색 발광층에는 예를 들면, 쿠마린 6(Coumarin 6), C545T, 퀴나크리돈(Quinacridone), Ir(ppy)3 등이 사용될 수 있다. 한편, CBP에 Ir(ppy)3를 도펀트로 사용하거나, 호스트로서 Alq3에 도펀트로서 쿠마린계 물질을 사용할 수 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다. 상기 쿠마린계 도펀트의 구체적인 예로서 C314S, C343S, C7, C7S, C6, C6S, C314T, C545T가 있다.
청색 발광층에는 예를 들면, 옥사디아졸 다이머 염료(oxadiazole dimer dyes(Bis-DAPOXP)), 스피로 화합물(spiro compounds)(Spiro-DPVBi, Spiro-6P), 트리아릴아민 화합물(triarylamine compounds), 비스(스티릴)아민(bis(styryl)amine)(DPVBi, DSA), 화합물(A)Flrpic, CzTT, Anthracene, TPB, PPCP, DST, TPA, OXD-4, BBOT, AZM-Zn, 나프탈렌 모이어티를 함유하고 있는 방향족 탄화수소 화합물인 BH-013X (이데미츠사) 등이 다양하게 사용될 수 있다.
한편, IDE140(상품명, 이데미쯔사 제품)에 도펀트로서 IDE105(상품명, 이데미쯔사 제품)를 사용할 수 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다.
상기 발광층의 두께는 100Å 내지 500Å, 바람직하게는 100Å 내지 400Å일 수 있다. 한편, 적색, 녹색 또는 청색이 광을 방출하는 각각의 발광층들의 두께는 서로 동일하거나, 상이할 수 있다. 만약 발광층의 두께가 200Å 미만인 경우에는 수명이 감소하고, 500Å을 초과하는 경우에는 구동전압 상승폭이 높아질 수 있다.
상기 발광층 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 정공 억제층(HBL)을 선택적으로 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀팅법에 의하여 정공 억제층을 형성하는 경우, 그 증착조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다. 이 때 사용하는 정공 억제층용 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자 수송 능력을 가지면서 발광 화합물 보다 높은 이온화 퍼텐셜을 가져야 하며 대표적으로 bis(2-methyl-8-quinolato)-(p-phenylphenolato)-aluminum(Balq), bathocuproine(BCP), tris(N-arylbenzimidazole)(TPBI)등이 사용된다.
정공 억제층의 두께는 30Å 내지 60Å, 바람직하게는 40Å 내지 50Å일 수 있다. 정공 억제층의 두께가 30Å 미만인 경우에는 정공 억제 효과가 미미할 수 있고, 60Å을 초과하는 경우에는 구동전압이 상승될 수 있기 때문이다.
상기 정공 억제층 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 전자 수송층(ETL)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀팅법에 의하여 전자 수송층을 형성하는 경우, 그 증착조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범 위 중에서 선택된다. 전자 수송 물질은 특별히 제한되지는 않으며 Alq3 등을 이용할 수 있다.
상기 전자 수송층의 두께는 100Å 내지 400Å, 바람직하게는 250Å 내지 350Å일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 100Å 미만인 경우에는 전자 수송 속도가 과도하여 전하균형이 깨질 수 있으며, 400Å를 초과하는 경우에는 구동전압 상승될 수 있다는 문제점이 있기 때문이다.
상기 전자 수송층 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 전자 주입층(EIL)을 선택적으로 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀팅법에 의하여 전자 주입층을 형성하는 경우, 그 증착조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
상기 전자 주입층 형성 재료로는 Li, Cs, Mg, BaF2, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, Liq 등의 물질을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 주입층의 두께는 2Å 내지 10Å, 바람직하게는 2Å 내지 5Å일 수 있다. 이 중, 2Å 내지 4Å가 특히 적합한 두께이다. 상기 전자 주입층의 두께가 2Å 미만인 경우에는 효과적인 전자 주입층으로서 역할을 못할 수 있고, 상기 전자 주입층의 두께가 10Å를 초과하는 경우에는 구동전압이 높아질 수 있다는 문제점이 있기 때문이다.
이어서, 상기 전자 주입층 상부에 제2전극용 물질을 증착하여 제2전극을 형성함으로써 유기 발광 소자가 완성된다.
상기 제2전극용 물질로는 도전성이 우수한 투명한 금속 산화물인 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO)등이 사용될 수 있다. 또는, 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 칼슘(Ca)-알루미늄(Al) 등을 박막으로 형성함으로써 투명 전극 또는 반사 전극으로 형성될 수 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다. 상기 전극을 이루는 물질은 상기 예시된 금속 및 금속의 조합에 한정되는 것은 아님은 물론이다.
상기 제1전극 및 제2 전극은 각각 애노드 및 캐소드로서의 역할을 할 수 있으며, 그 반대도 물론 가능하다.
탄소계 화합물이 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층과 같은 유기막에 도핑되는 경우, 탄소계 화합물의 함량은 정공 주입층, 정공 수송층 또는 전자 수송층 각각에 대하여 총중량 100 중량부를 기준으로 하여 0.005 내지 99.95 중량부의 범위이다. 탄소계 화합물의 함량이 상기 범위를 벗어나면 유기 전계 발광 소자의 특성면에서 바람직하지 못하다.
이상, 본 발명의 유기 발광 소자의 일실시예 및 그 제조 방법을 도 2을 참조 하여 설명하였으나, 상기 유기 발광 소자의 구조는 도면들에 도시된 바와 같은 구조에 한정되는 것이 아님은 물론이다.
본 발명을 따르는 유기 발광 소자는 다양한 형태의 평판 표시 장치, 예를 들면 수동 매트릭스 유기 발광 표시 장치 및 능동 매트릭스 유기 발광 표시 장치에 구비될 수 있다. 특히, 능동 매트릭스 유기 발광 표시 장치에 구비되는 경우, 상기 화소 전극은 유기 발광 표시 장치에 구비된 박막 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극와 전기적으로 연결될 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다
실시예
1
플라즈마 처리를 실시하여 표면저항이 각각 15Ω/cm2 및 35Ω/cm2인 ITO 기판 상부에 V2O5를 증착하여 50Å 두께의 금속 산화물막을 형성하였다.
상기 금속 산화물막 상부에 정공 주입 물질인 m-TDATA를 이용하여 700Å 두께의 정공 주입층을 형성한 다음, 상기 정공 주입층 상부에 정공 수송 물질인 NPB를 증착시켜 150Å 두께의 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상부에 C545T 0.1 중량부와 Alq3 99.9 중량부를 이용하여, 350Å 두께의 녹색 발광층을 형성한 다음, 상기 발광층 상부에 Alq3을 250Å 두께로 형성하여 전자 수송층을 형성하였다.
상기 전자 수송층 상부에 LiF를 10 Å 두께로 형성하여 전자주입층을 형성하 고 나서, 그 상부에 Al을 증착하여 캐소드를 800Å의 두께로 형성하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예
1
ITO 기판과 정공 주입층 사이에 V2O5 박막을 형성하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
상기 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 유기 발광 소자에 있어서 구동전압 및 효율 특성을 조사하였고, 그 결과는 하기 표 1과 같다. 유기 전계 발광 소자의 휘도는 TOPCON 사의 BM-5A로 측정하였고, 구동전압은 KEITHLEY사의 238 HIGH CURRENT SOURCE MEASURE UNIT로 평가하였고, 유기 발광 소자에 인가된 전류는 10mA/cm2 간격으로 DC 10mA/cm2 내지 DC 100mA/cm2 범위에서 동일 소자 구조에 대하여 각각 다른 9개 이상의 데이터를 수집하여 평가하였다.
[표 1]
| 구분 | 비교예 1 | 실시예 1 | ||
| ITO기판의 표면 저항 (Ω) | 15 | 35 | 15 | 35 |
| 구동전압 (V) | 8.4 | 9.3 | 8.6 | 9.5 |
| 효율(cd/A) | 17.8 | 24.4 | 18.8 | 27.9 |
* 초기 특성: DC 100mA/cm2에서 평가
실시예
2
플라즈마 처리를 실시하여 표면저항이 15Ω/cm2인 ITO 기판 상부에 V2O5를 증착하여 100, 200, 300Å 두께로 각각 금속 산화물막을 형성하였다.
상기 금속 산화물막 상부에 벅민스터 풀러렌(C60)을 열증착하여 버퍼층을 약 25Å로 각각 형성하였다.
상기 버퍼층 상부에 정공 주입 물질인 m-TDATA를 이용하여 700Å 두께의 정공 주입층을 형성한 다음, 상기 정공 주입층 상부에 정공 수송 물질인 NPB를 증착시켜 150Å 두께의 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상부에 C545T 0.1 중량부와 Alq3 99.9 중량부를 이용하여, 350Å 두께의 녹색 발광층을 형성한 다음, 상기 발광층 상부에 Alq3을 250Å 두께로 형성하여 전자 수송층을 형성하였다.
상기 전자 수송층 상부에 LiF을 10 Å 두께로 형성하여 전자주입층을 형성하고 나서, 그 상부에 Al을 증착하여 캐소드를 800Å의 두께로 형성하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예
2
ITO 기판과 정공 주입층 사이에 V2O5 박막 및 버퍼층을 형성하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법에 따라 실시하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
상기 과정에 따라 제작한 유기 발광 소자에 있어서, 구동전압 및 효율 특성을 조사하였고, 그 결과는 하기 표 2와 같다. 이 때 특성 평가 방법은 실시예 1의 경우에서 설명한 것과 같다.
[표 2]
| 구분 | 비교예 2 | 실시예 2 | ||
| V2O5 박막의 두께 (Å) | 0 | 100 | 200 | 300 |
| 구동전압 (V) | 7.0 | 6.8 | 6.8 | 6.8 |
| 효율(cd/A) | 17.1 | 18.3 | 18.2 | 18.1 |
* 초기 특성: DC 100mA/cm2에서 평가
실시예
3
플라즈마 처리를 실시하여 표면저항이 15Ω/cm2인 ITO 기판 상부에 V2O5를 증착하여 100, 200, 300Å 두께로 각각 금속 산화물막을 형성하였다.
상기 금속 산화물막 상부에 벅민스터 풀러렌(C60)을 열증착하여 버퍼층을 약 25Å 두께로 형성하였다.
상기 버퍼층 상부에 정공 수송 물질인 NPB를 증착시켜 900Å 두께의 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상부에 C545T 0.1 중량부와 Alq3 99.9 중량부를 이용하여, 350Å 두께의 녹색 발광층을 형성한 다음, 상기 발광층 상부에 Alq3을 250Å 두께로 형성하여 전자 수송층을 형성하였다.
상기 전자 수송층 상부에 LiF을 10 Å 두께로 형성하여 전자주입층을 형성하고 나서, 그 상부에 Al을 증착하여 캐소드를 800Å의 두께로 형성하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예
3
ITO 기판과 정공 주입층 사이에 V2O5 박막 및 버퍼층을 형성하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법에 따라 실시하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
상기 과정에 따라 제작한 유기 발광 소자에 있어서, 구동전압 및 효율 특성을 조사하였고, 그 결과는 하기 표 3와 같다. 이 때 특성 평가 방법은 실시예 1의 경우에서 설명한 것과 같다.
[표 3]
| 구분 | 비교예 3 | 실시예 3 | ||
| V2O5 박막의 두께 (Å) | 0 | 100 | 200 | 300 |
| 구동전압 (V) | 6.7 | 6.7 | 6.7 | 6.7 |
| 효율(cd/A) | 20.1 | 20.4 | 21.7 | 22.3 |
* 초기 특성: DC 100mA/cm2에서 평가
실시예
4
플라즈마 처리를 실시하여 표면저항이 15Ω/cm2 및 35Ω/cm2인 ITO 기판 상부에 V2O5를 증착하여 50, 100, 200, 300Å 두께로 각각 금속 산화물막을 형성하였다.
상기 금속 산화물막 상부에 벅민스터 풀러렌(C60)을 열증착하여 버퍼층을 약 25Å로 각각 형성하였다.
상기 버퍼층 상부에 정공 주입 물질인 m-TDATA를 이용하여 700Å 두께의 정공 주입층을 형성한 다음, 상기 정공 주입층 상부에 정공 수송 물질인 NPB를 증착시켜 150Å 두께의 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상부에 DPVBi[4,4′-bis(2,2-diphenylvinyl)-1,1′- biphenyl]을 이용하여, 350Å 두께의 청색 발광층을 형성한 다음, 상기 청색 발광층 상부에 Alq3을 250Å 두께로 형성하여 전자 수송층을 형성하였다.
상기 전자 수송층 상부에 LiF을 10 Å 두께로 형성하여 전자주입층을 형성하고 나서, 그 상부에 Al를 증착하여 캐소드를 800Å의 두께로 형성하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예
4
ITO 기판과 정공 주입층 사이에 V2O5 박막 및 버퍼층을 형성하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법에 따라 실시하여 유기 발광 소자를 제조하였다.
상기 과정에 따라 제작한 유기 발광 소자에 있어서, 구동전압 및 효율 특성을 조사하였고, 그 결과는 하기 표 4와 같다. 이 때 특성 평가 방법은 실시예 1의 경우에서 설명한 것과 같다.
[표 4]
| 구분 | 비교예 4 | 실시예 4 | |||
| V2O5 박막의 두께 (Å) | 0 | 50 | 100 | 200 | 300 |
| 구동전압 (V) | 7.0 | 6.6 | 6.4 | 6.4 | 6.5 |
| 효율(cd/A) | 7.9 | 8.5 | 8.3 | 8.9 | 8.8 |
* 초기 특성: DC 100mA/cm2에서 평가
본 발명의 유기 발광 소자는 제1전극과 정공주입층 (또는 정공수송층)사이의 계면에 금속 산화물막을 형성하고 상기 금속 산화물막위에 탄소계 화합물로 된 버 퍼층을 형성하여 청색, 녹색 및 적색 발광 표시 소자에 대하여 색좌표에 부정적인 영향을 주지 않으면서 구동전압 및 효율 특성을 향상시킨다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (11)
- 제1전극; 금속 산화물막; 정공수송층; 발광층; 및 제2전극이 순차적으로 적층되며, 상기 금속 산화물막이 일함수가 4 내지 7eV의 금속 산화물을 포함하고,상기 금속 산화물이 바나듐 산화물(V2O5), 프라세오디윰 산화물(Pr2O3), 텅스텐 산화물(WO3 단독 또는 WO3과 WO2의 혼합물) 및 은 산화물(Ag2O)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,상기 금속 산화물막과 정공수송층 사이에 탄소계 화합물로 된 버퍼층이 더 형성되고,상기 탄소계 화합물이 풀러렌(fullerene)계 화합물, 금속을 포함하는 풀러렌계 착화합물, 탄소 나노 튜브, 탄소 섬유(carbon fiber), 카본 블랙, 흑연, 카르빈(carbine), MgC60, CaC60, SrC60로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 금속 산화물막의 두께가 1 내지 500Å인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 버퍼층과 정공수송층 사이에 정공주입층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 삭제
- 삭제
- 제5항에 있어서, 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층중에서 선택된 하나 이상에 탄소계 화합물이 도핑된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 삭제
- 제8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄소계 화합물이 풀러렌(fullerene)계 화합물, 금속을 포함하는 풀러렌계 착화합물, 탄소 나노 튜브, 탄소 섬유(carbon fiber), 카본 블랙, 흑연, 카르빈(carbine), MgC60, CaC60, SrC60로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 발광층과 제2전극 사이에 전자수송층과 전자주입층중에서 선택된 하나 이상이 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
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