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KR100848347B1 - 유기 발광 소자 - Google Patents

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KR100848347B1
KR100848347B1 KR20067021207A KR20067021207A KR100848347B1 KR 100848347 B1 KR100848347 B1 KR 100848347B1 KR 20067021207 A KR20067021207 A KR 20067021207A KR 20067021207 A KR20067021207 A KR 20067021207A KR 100848347 B1 KR100848347 B1 KR 100848347B1
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마츠시다 덴코 가부시키가이샤
로무 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 발광 휘도 및 발광 색의 각도 의존성을 감소시킬 수 있고, 막 두께 변동에 대한 발광 휘도 및 발광 색의 변화가 작고, 광의 이용효율을 높일 수 있는 유기 발광 소자를 제공한다. 본 발명의 유기 발광 소자는 양극(1)과 음극(2) 사이에 복수의 발광층(3)을 구비하고, 상기 발광층들(3)은 등전위면 형성층(4) 또는 전하 발생층(4)에 의해 서로 분리되어 있다. 본 발명은, 유기 발광 소자 내부와 외부 중 적어도 한쪽에 발광층(3)으로부터 발광된 광을 산란시키는 광 산란 수단(5)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 유기 발광 소자는 발광층(3)에서 발광된 광이 광 산란 수단(5)에 의해 산란된 상태로 출사시킴으로써 발광 휘도 및 발광 색의 각도 의존성을 감소시킬 수 있다.
유기 발광 소자, 광 투과성 전극, 광 산란성 전극, 광 반사성 전극, 발광 휘도

Description

유기 발광 소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 평판 디스플레이, 액정 디스플레이의 백라이트, 조명용 광원, 전광 장식(illumination) 및 사인용 광원에 사용되는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 전계발광 소자(유기 EL 소자)로 지칭되는 유기 발광 소자에서는, 투명 전극인 양극, 홀 수송층(hole transport layer), 유기 발광층(organic emission layer), 전자 주입층(electron injection layer), 및 음극이 이 순서로 투명 기판의 한쪽에 적층되어 있다. 양극과 음극 사이에 전압이 인가되면, 전자 주입층을 통해 발광층으로 주입된 전자와, 홀 수송층을 통해 발광층으로 주입된 홀이 발광층에서 재결합되어, 여기 상태(excited state)가 생성되어 발광이 일어난다. 발광층에서 발광된 광은 투명 전극 및 투명 기판을 통해 밖으로 나오게 된다.
최근에, 그러한 유기 발광 소자에서, 고휘도 발광으로 긴 수명을 달성하기 위해, 양극과 음극 사이에 복수의 유기 발광층을 적층하고, 인접한 각각의 발광층 사이에 등전위면(equipotential surface)을 형성하는 층, 또는 전하 발생층을 설치한, 이른바 멀티포톤(multiphoton) 소자가 제안되어 있다(일본 공개특허 11-329748호 공보, 일본 공개특허 2003-45676호 공보, 일본 공개특허 2003-272860호 공보 등 참조).
도 12는 인접한 각각의 발광층(3) 사이에 등전위면 형성층(4) 또는 전하 발생층(4)이 제공되어 있는 상태에서, 복수의 발광층(3)이 음극(1)과 양극(2) 사이에 적층되어 있고, 이들 층은 투명 기판(10)의 표면 상에 적층되어 있는, 멀티포톤 소자처럼 형성된 유기 발광 소자의 구조의 예를 나타낸다. 음극(1)은 광 투과성 전극으로 형성되고 양극(2)은 광 반사성 전극으로 형성되어 있다. 홀 수송층과 전자 주입층이 발광층(3)의 양면 상에 형성되어 있지만, 홀 수송층과 전자 주입층은 도 12에 도시되어 있지 않다. 복수의 발광층(3)을 등전위면 형성층(4) 또는 전하 발생층(4)에 의해 분리함으로써, 복수의 발광층(3)이 마치 직렬로 접속되어 있는 것처럼 동시에 발광할 수 있고, 각 발광층(3)으로부터의 광이 합쳐짐으로써, 종래형 유기 발광 소자(유기 EL 소자)에서는 불가능했던 높은 전류 효율과 양자 효율을 실현할 수 있고, 고휘도 발광을 달성할 수 있다(일본 공개특허 2003-45676호 공보 및 일본 공개특허 2003-272860호 공보 참조).
유기 발광 소자 구조의 특징은; 광 파장 수준의 막 두께를 가지는 점; 굴절률 단차(段差) 또는 소자 내부의 금속면으로 형성된 반사면을 가지는 점; 및 굴절률이 높은 매체인 발광층으로부터 발광하는 점이다. 이러한 구조에서, 전반사에 의해 유기 막의 발광층, 기판 및 전극과 같은 고굴절률 매체 내의 광학적 간섭 효과 또는 광 차폐 등의 현상이 일어날 수 있고, 그 결과 발광 휘도와 발광 스펙트럼의 각도 의존성, 막 두께 의존성 및 광 이용 효율의 열화가 관찰된다. 이 문제는 복수의 발광층을 가진 멀티포톤 소자인 상기 유기 발광 소자에서 일어난다. 광학 적 간섭 효과에 관해서, 이를 적절히 이용함으로써, 색 순도의 향상 및 방향 특성의 제어 등을 실현할 수 있으며, 특히 평판 디스플레이 등에서 유용하게 이용될 수 있다. 예를 들면, 일본 공개특허 7-240277호 공보 및 2000-323277호 공보에는 발광층과 광 반사성 전극 사이의 광학적 거리를 1/4 파장의 짝수 배로 조절하거나, 발광층과 최대 굴절률 단차 위치 사이의 광학적 거리를 1/4 파장의 짝수 배로 조절함으로써 파장을 강조할 수 있다고 개시되어 있으며, 특히 발광층과 광 반사성 전극 사이의 광학적 거리가 발광 스펙트럼에 크게 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 상기 일본 공개특허 2003-272860호 공보는 더 나아가, 가장 높은 발광 효율을 얻을 수 있다는 사실 및 발광층 각각의 발광점과 광 반사성 전극 사이의 광학적 막 두께를 1/4 파장의 홀수 배로 설정함으로써 발광 스펙트럼의 형상이 얇아진다는 사실을 개시한다.
그러나, 발광층과 광 반사성 전극 사이의 광학적 거리 또는 발광층과 최대 굴절률 단차 위치 사이의 광학적 거리, 즉 소자의 막 두께를 최적화함으로써 색 순도 등이 향상된 유기 발광 소자에서, 막 두께가 변동되면 발광 휘도 및 발광 색의 변동이 커진다. 이것은 유기 발광 소자의 제조 공정에서 막 두께의 허용 변동이 작아지며, 생산성 문제와 직결된다는 것을 의미한다. 특히, 발광층과 등전위면 형성층 또는 전하 발생층이 적층되어 있는 구조를 가진 상기 유기 발광 소자에서, 어느 한 층의 비정상적 두께가 다른 층들의 광학적 위치까지 영향을 줄 수 있기 때문에 막 두께 제어의 정확성 및 불가피성이 증대된다.
또한, 상기 일본 공개특허 2003-272860호 공보에서, 발광층과 광 반사성 전극 사이의 광학적 거리를 1/4 파장의 짝수 배(2n+1, 여기서 n=0, 1, 2, …)로 설정했지만, "n" 값이 증가함에 따라 휘도 및 스펙트럼의 각도 의존성이 증가되는 것으로 알려져 있다. 즉, 단일 발광층을 가진 유기 발광 소자에서, 막 두께 변동과 관련한 발광 휘도 및 발광 색의 편차는 그러한 소자가 흔히 "n=0"에 해당하는 광학적 거리로 설계되어 있기 때문에 반드시 크지는 않지만, 복수의 발광층을 가진 상기 유기 발광 소자에서는, 각각의 발광층이 1/4 파장의 (2n+1)배 위치에 위치하기 때문에, 층 수의 증가에 따라 특정한 파장이 두드러지게 강조되고, 그 결과 발광층이 본래 가진 스펙트럼과 크게 상이한 발광 스펙트럼이 주어질 수 있고 각도 의존성이 커진다는 문제가 있다.
따라서, 등전위면 또는 전하 발생층에 의해 분리된 복수의 발광층을 가진 상기 유기 발광 소자가 종래형 유기 발광 소자로는 불가능했던 높은 전류 효율 및 양자 효율을 실현할 수 있는 것은 분명하지만, 발광 스펙트럼과 각도 의존성에 관해 바람직한 특성을 반드시 갖는 것은 아니다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 일본 공개특허 2003-272860호 공보에는, 복수의 발광층을 가진 유기 발광 소자에 있어서, 발생된 광의 일부를 광 흡수 수단에 의해 흡수하거나, 광 난반사 수단에 의해 난반사를 일으킴으로써 광학적 간섭 효과가 소실되므로, 발광 위치와 광 반사성 전극 사이의 광학적 막 두께의 조정이 실질적으로 불필요하다고 기재되어 있다. 그러나, 상기 일본 공개특허 2003-272860호 공보에는 유기 발광 소자가 갖는 각도 의존성 문제에 대해 언급되어 있지 않으며, 상기 문제는 여전히 해결되어 있지 않다.
상기 문제점을 감안하여, 본 발명의 목적은 발광 휘도와 발광 색의 각도 의존성을 감소시킬 수 있고, 막 두께 변동에 대한 발광 휘도와 발광 색의 변화가 작으며, 광의 이용 효율을 높일 수 있는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 유기 발광 소자는 양극과 음극 사이에 복수의 발광층을 가지며, 상기 복수의 발광층은 등전위면 형성층(등전위 표면을 형성하는 층) 또는 전하 발생층에 의해 서로 분리되어 있다. 본 발명의 유기 발광 소자는, 발광층으로부터 발광된 광을 산란시키는 광 산란 수단을 가지며, 상기 광 산란 수단은 상기 소자의 내부와 외부 중 적어도 한쪽에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기 발광 소자는 발광층에서 발광된 광을 광 산란 수단에 의해 산란시킨 상태로 출사시킴으로써, 발광 휘도 및 발광 색의 각도 의존성을 줄일 수 있으며, 그 결과, 막 두께 변동에 대한 발광 휘도와 발광 색의 변화가 적어지고, 그에 따라 광의 이용 효율을 높일 수 있다.
바람직하게는, 상기 광 산란 수단은 양극과 음극 중 적어도 하나를 광 산란성이면서 광 반사성인 전극으로 형성함으로써 구성된다.
또는, 양극과 음극 중 적어도 하나를 광 투과성 전극으로 형성하고, 이 광 투과성 전극의 발광층에 대해 반대측에 광 산란성이고 광 반사성인 요소를 설치함으로써 상기 광 산란 수단을 구성하는 것도 바람직하다.
또는, 양극과 음극 중 적어도 하나를 광 산란성과 광 투과성을 가진 전극으로 형성함으로써 상기 광 산란 수단을 구성하는 것도 바람직하다.
또는, 양극과 음극 중 적어도 하나를 광 투과성 전극으로 형성하고, 이 광 투과성 전극의 발광층에 대해 반대측에 광 산란성과 광 투과성을 가진 요소를 설치함으로써 상기 광 산란 수단을 구성하는 것도 바람직하다.
또는, 등전위면 형성층 또는 전하 발생층을 광 산란성을 갖도록 형성함으로써 상기 광 산란 수단을 구성하는 것도 바람직하다.
또는, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 양극과 음극 사이에 복수의 발광층을 구비하고, 상기 발광층들이 등전위면 형성층 또는 전하 발생층에 의해 서로 분리된 유기 발광 소자에 있어서, 양극과 음극을 모두 광 투과성 전극으로 형성하고, 발광층에 대해 반대측에 상기 광 투과성 전극 중 하나에 광 반사성 요소를 설치하고, 상기 광 반사성 요소와 발광층 사이의 거리를 실질적으로 광학적 간섭(optical interference)이 일어나지 않는 거리로 설정하는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 광 반사성 요소와 발광층 사이의 거리를 광학적 간섭이 일어나지 않는 거리로 설정하여, 간섭 불균일 등이 발생되는 것을 방지한 상태로 발광층에서 발광된 광을 출사시킴으로써, 본 발명의 유기 발광 소자는 발광 휘도 및 발광 색의 각도 의존성을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 막 두께 변동에 대한 발광 휘도 및 발광 색의 변화가 작아지고, 그에 따라 광의 이용 효율을 높일 수 있다.
상기 복수의 발광층은 적어도 2종류의 상이한 발광 색의 발광층으로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 많은 색의 유기 발광 소자를 형성하는 것이 가능해진다.
상기 유기 발광 소자의 발광 색은 백색이 바람직하다. 이 경우, 유기 발광 소자를 액정 디스플레이용 백라이트나 조명용 광원 등으로 사용할 수 있다.
도 1은 청구항 2의 발명의 실시형태의 일례를 나타내는 개략적 단면도이다.
도 2는 청구항 2의 발명의 또 다른 실시형태의 일례를 나타내는 개략적 단면도이다.
도 3은 청구항 3의 발명의 실시형태의 일례를 나타내는 개략적 단면도이다.
도 4는 청구항 3의 발명의 또 다른 실시형태의 일례를 나타내는 개략적 단면도이다.
도 5는 청구항 3의 발명의 또 다른 실시형태의 일례를 나타내는 개략적 단면도이다.
도 6은 청구항 4의 발명의 실시형태의 일례를 나타내는 개략적 단면도이다.
도 7은 청구항 5의 발명의 실시형태의 일례를 나타내는 개략적 단면도이다.
도 8은 청구항 6의 발명의 실시형태의 일례를 나타내는 개략적 단면도이다.
도 9는 청구항 7의 발명의 실시형태의 일례를 나타내는 개략적 단면도이다.
도 10은 청구항 7의 발명의 또 다른 실시형태의 일례를 나타내는 개략적 단면도이다.
도 11A는 실시예와 비교예에서 사용되는 기판의 평면도이다.
도 11B는 실시예와 비교예에서 사용되는 마스크의 평면도이다.
도 11C는 실시예와 비교예에서 사용되는 마스크의 평면도이다.
도 11D는 실시예에서 사용되는 광학 스페이서의 개략적 단면도이다.
도 12는 종래예를 나타내는 개략적 단면도이다.
이하에서, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 청구항 1 및 2의 발명의 실시형태의 일례를 나타내는 것으로, 양극(1)과 음극(2) 사이에 복수의 발광층(3), 인접한 발광층들(3) 사이에 등전위면 형성층(4) 또는 전하 발생층(4)이 개재된 상태로 적층되어 있고, 이들 발광층(3)이 기판(10)의 표면에 적층되어 있다. 여기서, 각 발광층(3)의 양극(1)측에는 필요에 따라 홀 수송층이 적층되어 있고, 음극(2)측에는 필요에 따라 전자 주입층이 적층되어 있으나, 도 1(후술하는 도면에서도 동일함)에는 이러한 홀 수송층과 전자 주입층은 도시되어 있지 않다. 또한, 도 1 및 후술하는 도면은 3층의 발광층(3)과 2층의 등전위면 형성층(4) 또는 2층의 전하 발생층(4)을 가진 구성을 나타냈으나, 이들 도면은 하나의 예만을 나타내는 것이며, 층수는 이에 한정되지 않는다.
도 1의 실시형태에서, 양극(1)은 광 반사성 전극으로 형성되어 있고, 음극(2)은 광 투과성 전극으로 형성되어 있으나, 역으로 양극(1)을 광 투과성 전극으로 형성하고 음극(2)을 광 반사성 전극으로 형성할 수도 있고, 양극(1)과 음극(2)을 반대로 하여 음극(2)을 기판(10)의 표면에 형성할 수도 있다.
광 반사성 전극의 재질이나 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 본 발명의 효과에 방해가 되지 않는 한 임의의 재료를 사용할 수 있다. 음극(2)을 광 반사성 전극으로 사용하는 경우에는, 예를 들면 Al, Zr, Ti, Y, Sc, Ag, In, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 희토류 금속 등의 금속 단체(單體) 또는 이들 금속의 합금이나 산화물, 할로겐화물, 또는 이들과 일본 특개평 10-240171호 공보 등에 기재되어 있는 금속 도핑 유기층의 병용(倂用) 등을 들 수 있다. 양극(1)을 광 반사성 전극으로 사용하는 경우에는, 예를 들면 Au, Pd, Pt 등의 금속을 사용할 수 있다. 또는, 인듐-주석 산화물(ITO), 인듐-아연 산화물(IZO), 주석 산화물, Au 등의 금속의 초박막(ultrathin film), 도전성 고분자, 또는 도전성 유기 재료 등으로 된 광 투과성 전극과 어느 하나의 반사면을 조합하여 광 반사성 전극을 형성할 수도 있다.
광 투과성 전극에 대해서도, 본 발명의 효과에 방해가 되지 않는 한, 임의의 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 주석 산화물, Au 등 금속의 초박막, 도전성 고분자, 도전성 유기 재료, 또는 도펀트(공여체 또는 수용체) 함유 유기층, 또는 이들의 적층체 등을 사용할 수 있다.
발광층(3)에 사용할 수 있는 유기 발광 재료 또는 도핑 재료로는, 안트라센, 나프탈렌, 피렌, 테트라센, 코로넨, 페릴렌, 프탈로페릴렌, 나프탈로페릴렌, 디페닐부타디엔, 테트라페닐부타디엔, 쿠말린, 옥사디아졸, 비스벤족사졸린, 비스스트릴, 사이클로펜타디엔, 퀴놀린 금속 착체, 트리스(8-하이드록시퀴놀리네이트)알루미늄 착체, 트리스(4-메틸-8-퀴놀리네이트)알루미늄 착체, 트리스(5-페닐-8-퀴놀리네이트)알루미늄 착체, 아미노퀴놀린 금속 착체, 벤조퀴놀린 금속 착체, 트리-(p-터페닐-4-일)아민, 1-아릴-2,5-디(2-티에닐)피롤 유도체, 피렌, 퀴나크리돈, 루브렌, 디스티릴벤젠 유도체, 디스티릴아릴렌 유도체, 디스티릴아민 유도체, 및 여러 가지 형태의 형광 색소 등이 포함되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 화합물 중에서 선택되는 발광 재료를 90∼99.5 중량부, 도핑 재료를 0.5∼10 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 상기 화합물로 대표되는 형광 발광을 일으키는 화합물뿐 아니라, 인광 발광을 일으키는 인광 발광 재료 및 이러한 재료로 이루어지는 부위를 분자 내에 일부 가진 화합물도 적합하게 사용될 수 있다.
홀 수송층을 형성하는 홀 수송 재료로서는, 홀을 수송하는 능력을 가지고 양극(1)으로부터의 홀 주입 효과를 갖는 동시에, 발광층(3)에 대해 우수한 홀 주입 효과를 가지며, 또 전자의 홀 수송층으로의 이동을 방지하고, 박막 형성 능력이 우수한 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 프탈로시아닌 유도체, 나프탈로시아닌 유도체, 포르피린 유도체, N,N'-비스(3-메틸페닐)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(TPD) 및 4,4'-비스[N-(나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(α-NPD)와 같은 방향족 디아민 화합물, 옥사졸, 옥사디아졸, 트리아졸, 이미다졸, 이미다졸론, 스틸벤 유도체, 피라졸린 유도체, 테트라하이드로이미다졸, 폴리아릴알칸, 부타디엔, 4,4',4"-트리스(N-(3-메틸페닐)N-페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), 및 폴리비닐카르바졸, 폴리실란, 폴리에틸렌디옥사이드티오펜(PEDOT)와 같은 도전성 고분자 등의 고분자 재료가 포함되지만, 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송층을 형성하는 전자 수송 재료로서는, 전자를 수송하는 능력을 가지고 음극(2)으로부터의 전자 주입 효과를 갖는 동시에, 발광층(3)에 대해 우수한 전자 주입 효과를 가지며, 또한 홀의 전자 수송층으로의 이동을 방지하고, 박막 형성 능력이 우수한 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 플로렌, 바소페난트롤린, 바소쿠프로인, 안트라퀴노디메탄, 디페노퀴논, 옥사졸, 옥사디아졸, 트리아졸, 이미다졸, 안트라퀴노디메탄 등과, 이들의 화합물, 금속 착화합물 및 질소 함유 5 원 환(環) 유도체를 사용할 수 있다. 금속 착화합물로서 구체적으로는, 트리스(8-하이드록시퀴놀리네이트)알루미늄, 트리(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리네이트)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리네이트)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이트)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이트)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리네이트)(o-크레졸레이트)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리네이트)1-나프톨레이트)알루미늄이 포함되지만, 이들에 한정되지 않는다. 질소 함유 5원 환 유도체로서는 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 티아디아졸, 및 트리아졸 유도체가 바람직하다. 구체적으로는, 2,5-비스(1-페닐)-1,3,4-옥사졸, 2,5-비스(1-페닐)-1,3,4-티아졸, 2,5-비스(1-페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2-(4'-tert-부틸페닐)-5-(4"-비페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2,5-비스(1-나프틸)-1,3,4-옥사디아졸, 1,4-비스[2-(5-페닐티아디아졸릴)]벤젠, 2,5-비스(1-나프틸)-1,3,4-트리아졸, 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-t-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸이 포함되지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 폴리머 유기 전계발광 소자를 사용할 수도 있다. 예를 들면, 폴리파라페닐렌과 그 유도체, 플루오렌과 그 유도체 등을 사용할 수 있다.
등전위면 형성층(4)은, 일본 공개특허 2003-45676호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 전압 인가 시에 층 내에서 두께 방향 및 면 방향으로 전위차가 실질적으로 없는 층을 의미하고, 구체적으로는 비저항이 1.0×102 Ωㆍcm 미만인 물질로 이루어지는 것이다. 앞에서 언급한 바와 같이, 유기 발광 소자에서는 음극(2)측으로부터 발광층(3)에 주입된 전자와, 양극(1)측으로부터 발광층(3)에 주입된 홀이, 발광층(3) 내에서 재결합하여 여기 상태를 생성함으로써 발광이 일어난다. 복수의 발광층(3)을 등전위면 형성층(4)에 의해 서로 분리함으로써, 복수의 각 발광층(3) 내에서 각각 전자-홀 재결합이 일어나고, 양극(1)과 음극(2) 사이에서 복수의 발광이 일어날 수 있다.
등전위면 형성층(4)의 재료로서는, 일본 공개특허 2003-45676호 공보에 기재된 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 도전성 재료로 이루어지는 층, 투명성을 가질 정도로 초박형인 금속막, 유전체와 금속막을 적층하여 형성되는 것, 도전성 유기물 등이 포함된다. 구체적으로는, ITO, IZO, SnO2, ZnO2, 및 Al의 박막, Au/Bi2O2, 풀러렌(fullerene)류, 금속 프탈로시아닌 등을 사용할 수 있다.
전하 발생층(4)은, 일본 공개특허 2003-272860호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 비저항이 1.0×102 Ωㆍcm 이상인 전기 절연층으로서, 전압 인가 시에 음극(2) 방향으로 홀을 주입하고, 양극(1) 방향으로 전자를 주입하는 역할을 하는 층이다. 양극(2)과 음극(1) 사이에 개재된 모든 층(발광층(3) 및 전하 발생층(4) 등)이 전기 절연층으로 형성되어 있지만, 전하 발생층(4)에 의해 복수의 발광층(3)을 서로 분리시킴으로써, 복수의 발광층(3)은 전하 발생층(4)을 통해 직렬로 접속되어 있는 것처럼 작용하게 되고, 그 결과 양극(1)과 음극(2) 사이에 복수의 발광을 발생할 수 있게 된다.
전하 발생층(4)의 재료로서는, 일본 공개특허 2003-272860호 공보에 개시되어 있는 재료를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 오산화바나듐 및, 예를 들면 전하 이동 착체로서 라디칼 양이온 상태의 층과 라디칼 음이온 상태의 층이 적층된 구조를 가진 것을 사용할 수 있지만, 특별이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1의 실시형태에서, 양극(1)과 음극(2) 중 한 쪽을 광 반사성 전극으로 형성하고, 다른 쪽을 광 투과성 전극으로 형성하며, 광 반사성 전극의 발광층(3)측의 표면을 불균일하게 형성하여 광 산란성을 갖도록 형성한 것이다. 이 광 산란성과 광 반사성을 가진 전극에 의해 광 산란 수단(5)이 형성된다. 도 1의 실시형태에서 양극(1)은 광 산란성과 광 반사성을 가진 전극으로 형성되어 있고, 음극(2)은 광 투과성 전극으로 형성되어 있다.
광 반사성 전극의 표면을 불균일하게 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 기판(10)의 표면 또는 기판(10)의 표면에 설치된, 전극 형성을 위한 층의 표면에 대해, 샌드블라스트(sandblast) 가공, 프로스트(frost) 가공, 스탬프(stamp) 가공, 에칭 가공 등에 의해 요철화(凹凸化)를 실시한 다음, 이 요철면에 전극을 형성하는 방법, 또는 유기계 수지나 유리 등의 모재에 수지 비즈(beads), 유리, 중공(中空) 유리 비즈, 실리카, 산화바륨, 산화티탄 등의 각종 입자를 산재시킨 것을, 코팅 또는 졸-겔(sol-gel)법에 의해 불균일 표면을 가진 막을 형성한 다음, 이 불균일 표면에 전극을 형성하는 방법을 이용할 수 있다. 또는, 포토레지스트 등을 이용하여 불균일 패턴을 기판(10)의 표면에 형성한 후에, 이 불균일 패턴 상에 전극을 형성하는 방법, 또는 마스크를 사용하여 부분적으로 두께가 다른 전극을 형성하는 방법을 이용할 수 있다. 또는, 기판(10)의 표면에 직접 요철을 형성하지 않고, 다른 모재 상에 형성된 요철을 기판 상에 전사하거나 부착하거나 하는 여러 가지 방법을 이용할 수도 있다. 광 반사성 전극의 표면 요철의 크기는 광을 산란하는 특성을 만족시키는 것이면 되고, 형성 방법에 따라 적절히 선택된다. 또, 광 반사성 전극의 요철의 패턴은 랜덤한 것일 수도 있고, 필요에 따라 그 크기가 규정된 존 플레이트(zone plate) 또는 회절 격자(diffraction grating)일 수도 있다. 요철의 크기, 패턴 및 방향을 의도하는 발광 파장에 따라 적절히 선택하여, 기판(10) 상의 소정의 위치에 형성하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 구성된 유기 발광 소자에 있어서, 각각의 발광층(3)으로부터 발광된 광의 일부는 광 투과성 전극인 음극(2)측으로 진행하여 음극(2)을 통해 출사되고, 발광층(3) 각각으로부터 양극(1)측으로 진행된 다른 광은 광 반사성 전극인 양극에 의해 반사되어 음극(2)을 통해 출사된다. 이 때, 양극(1)은 광 산란성 전극이기도 하기 때문에, 광은 양극(1)의 표면에서 산란되고 반사된다. 따라서, 산란된 반사광은 광 투과성 전극의 음극(2)으로부터 임의의 방향으로 출사되고, 발광층(3)으로부터 음극(2)측으로 진행하는 광에 대한 간섭을 일으키지 않기 때문에, 발광 휘도와 발광 색의 각도 의존성을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 유기 발광 소자의 각층의 막 두께 변동에 대한 발광 휘도와 발광 색의 변화가 작아질 수 있으므로, 광의 이용 효율을 증가시킬 수 있다.
도 2는 청구항 1 및 2의 발명의 다른 실시형태의 일례를 나타낸다. 도 1의 실시형태에서는, 기판(10) 상에 제공되는 전극을 광 산란성과 광 반사성을 갖도록 형성했지만, 이 실시형태에서는 기판(10) 상에 제공되는 전극을 광 투과성인 것으로 형성하고, 기판(10) 이외의 부위에 제공되는 전극을 광 산란성과 광 반사성을 갖도록 형성한다. 도 2의 실시형태에서는, 음극(2)을 광 산란성과 광 반사성을 가진 전극으로 형성하고, 양극(1)을 광 투과성 전극으로 형성한다.
도 2의 실시형태에서, 광 반사성 전극의 발광층(3)측의 표면을 불균일하게 형성하여 광 산란성을 갖도록 형성한 것이다. 상기 표면을 불균일하게 형성하는 방법으로는, 예를 들면 마스크 등에 의해 발광층(3) 상에 제공되는 전자 주입층의 막 두께에 변화를 주어 층을 불균일하게 형성한 다음, 그 위에 전극을 형성하는 방법을 이용할 수 있다. 그 밖의 구성은 도 1의 경우와 동일하다.
이 실시형태에 있어서, 각 발광층(3)에서 발광되는 광은 일부가 광 투과성 전극의 양극(1)측으로 진행하여, 양극(1) 및 유리 등으로 투명하게 만들어진 기판(10)을 통해 출사되고, 각 발광층(3)으로부터 음극(2)측으로 진행한 다른 광은 광 반사성 전극의 음극(2)에서 반사되어, 양극(1) 및 기판(10)을 통해 출사된다. 이 때, 음극(2)은 광 산란성 전극이기도 하므로, 광은 음극(2)의 표면에서 산란되어 반사된다. 반사광은 광 투과성 양극(1) 및 기판(10)을 통해 임의의 방향으로 출사되고, 발광층(3)으로부터 양극(1)측으로 진행하는 광에 대한 간섭을 일으키지 않기 때문에, 발광 휘도 및 발광 색의 각도 의존성을 감소시킬 수 있다.
도 3은 청구항 1 및 3의 발명의 실시형태의 일례를 나타낸다. 양극(1)과 음극(2)은 각각 광 투과성 전극으로 형성되어 있고, 광 투과성 전극의 양극(1)과 음극(2) 중 한 쪽에, 발광층(3)과는 반대측에 광 산란성이고 광 반사성인 요소(6)가 설치되도록 한 것이다. 도 3의 실시형태에서는, 광 투과성 전극의 음극(2)의 발광층(3)에 대해 반대측 표면에 광 산란성이고 광 반사성인 요소(6)가 설치되어 있다. 물론, 양극(1)과 음극(2)은 반대일 수도 있다. 이 광 산란성이고 광 반사성인 요소(6)에 의해 광 산란 수단(5)이 형성된다. 광 산란성이고 광 반사성인 요소(6)는 전극의 표면에 바로 근접하게 형성할 필요는 없고, 광학적으로 근접하게 형성되어 있으면 된다.
이 광 산란성이고 광 반사성인 요소(6)로서는, 알루미늄, 크롬, 은 등 금속의 박막을 증착, 스퍼터링, 기타 임의의 방법으로 막이 형성된 반사막, 반사성 입자가 코팅된 반사막, 유전체 등의 다층막에 의한 반사막 등, 광 반사막의 전극측의 표면이 광 산란성을 갖도록 한 것으로 형성할 수 있다. 광 산란성의 형성 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 상기 불균일 표면을 만드는 경우에 예시한 여러 가지 방법을 이용하여 불균일 표면을 형성하는 방법 이외에, 굴절률이 다른 모재와 입자를 혼합한 것을 도포하여 광 산란층을 형성하는 방법, 복수의 성분을 최종적으로 생성하는 구성에서의 졸-겔법에 의해 산란층을 형성하는 방법, 내부에 공동이 제공된 층 및 복수의 재료의 상분리에 의해 산란을 나타내는 층을 형성하는 방법, 미세 입자를 표면에 정렬 내지 산재시켜 광 산란 내지 회절성을 부여하는 층을 형성하는 방법 등을 적용할 수 있다. 또한, 후술하는 광 반사층(6a)과 광 산란층(6b)을 조합하여 광 산란성이고 광 반사성인 요소(6)를 형성할 수도 있다. 그 밖의 구성은 도 1의 경우와 동일하다.
상기와 같이 형성되는 도 3의 유기 발광 소자에 있어서, 각 발광층(3)에서 발광되는 광은, 일부가 광 투과성 전극의 양극(1)측으로 진행하고, 양극(1) 및 유리 등으로 광 투과성으로 형성되는 기판(10)을 통하여 출사되는 것 이외에, 각 발 광층(3)으로부터 음극(2)측으로 진행한 다른 광은 음극(2)을 투과한 후에, 광 산란성이고 광 반사성인 요소(6)에서 반사되고, 양극(1) 및 기판(10)을 통하여 출사된다. 이 때, 광은 광 산란성이고 광 반사성인 요소(6)에서 산란되어 반사되므로, 산란된 반사광은 광 투과성 양극(1) 및 기판(10)을 지나 임의의 방향으로 출사된다. 또한, 발광층(3)으로부터 양극(1)측으로 진행하는 일부의 광과의 간섭을 일으키지 않으므로, 발광 휘도 및 발광 색의 각도 의존성을 감소시킬 수 있다.
도 4는 청구항 1 및 3의 발명의 다른 실시형태의 일례를 나타낸다. 이 실시형태에서는, 양극(1)과 음극(2)을 광 투과성 전극으로 형성하고, 광 투과성 기판(10)의 양극(1)에 대해 반대측의 외면에 광 산란성이고 광 반사성인 요소(6)가 설치되어 있다. 물론, 양극(1)과 음극(2)은 반대일 수도 있다. 이 광 산란성이고 광 반사성인 요소(6)는 도 3의 실시형태와 동일하게 형성할 수도 있지만, 기판(10)의 표면에 직접 형성할 수도 있고, 다른 기재에 별도로 형성해 두고, 필요에 따라 전사, 접착 등의 방법에 따라 사용할 수도 있다. 또, 광 투과성 기판(10) 자체가 광 산란성을 가진 것일 수도 있다. 광 산란성 기판(10)의 재질 및 구조는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 복수의 고분자를 혼합, 상분리시킴으로써 산란성을 갖게 한 것, 굴절률이 상이하거나 반사성인 성분을 부분적으로 함유함으로써 산란성을 가진 것 등이 포함된다. 그 밖의 구성은 도 1의 경우와 동일하다.
이 실시형태에서의 유기 발광 소자에 있어서, 각 발광층(3)에서 발광되는 광은, 일부가 광 투과성 전극의 음극(2)측으로 진행하고, 음극(2)을 통하여 출사되고, 각 발광층(3)으로부터 양극(1)측으로 진행한 다른 광은 양극(1) 및 기판(10)을 투과한 후에, 광 산란성이고 광 반사성인 요소(6)에서 반사되어 음극(2)을 통하여 출사된다. 이 때, 광은 광 산란성이고 광 반사성인 요소(6)에서 산란되어 반사되므로, 산란된 반사광은 광 투과성 음극(2)을 지나 임의의 방향으로 출사되고, 발광층(3)으로부터 음극(2)측으로 진행하는 일부의 광과의 간섭을 일으키지 않으므로, 발광 휘도 및 발광 색의 각도 의존성을 감소시킬 수 있다.
도 5는 청구항 1 및 3의 발명의 다른 실시형태의 일례를 나타낸다. 이 실시형태에서는, 양극(1)과 음극(2)이 광 투과성 전극으로 형성되어 있고, 양극(1)과 기판(10) 사이에 광 산란성이고 광 반사성인 요소(6)가 설치되어 있다. 물론, 양극(1)과 음극(2)은 반대일 수도 있다. 도 5의 실시형태에서는, 양극(1)에 대해 반대측의 광 반사층(6a)과 양극(1)측의 광 산란층(6b)의 2층 구조를 갖도록 광 산란성이고 광 반사성인 요소(6)가 형성되어 있다.
광 반사층(6a)의 종류 및 형성 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 증착이나 스퍼터링 기타 임의의 방법에 의해 형성된 알루미늄, 크롬, 은 등 금속의 박막, 반사성 입자가 도포된 층, 유전체 등의 다층막에 의해 형성된 층 등을 적용할 수 있다.
또 광 산란층(6b)의 종류 및 형성 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 상기 불균일한 표면을 형성하는 방법에서 예시한 각종 방법 등에 의해 형성된 요철이 산란성의 층으로서 기능하는 층, 굴절률이 상이한 모재와 입자의 혼합물의 코팅에 의해 형성된 산란층, 복수의 성분을 최종적으로 생성하는 구성에서의 졸-겔법에 의해 형성되는 산란층, 내부에 캐비티를 가진 층, 복수의 재료의 상분리에 의 하여 산란성을 나타내는 층, 미세입자를 표면에 정렬 또는 산재시켜서 광 산란성 또는 회절성을 부여한 층 등을 적용할 수 있다. 이들 층(6a ,6b)은 기판(10)의 표면에 직접 형성할 수도 있고, 또는 다른 기재에 별도로 형성한 다음, 필요에 따라 기판에 전사 또는 첨부시킬 수도 있다. 그 밖의 구성은 도 1과 같다.
이 실시형태의 유기 발광 소자에 있어서, 각 발광층(3)에서 발광되는 광의 일부는 광 투과성 전극인 음극(2)측으로 진행하여 음극(2)을 통해서 출사되고, 각 발광층(3)으로부터 양극(1)측으로 진행한 그 밖의 광은, 양극(1)을 투과한 후에 광 반사층(6a)에 의해 반사되어 음극(2)을 통해서 출사된다. 이 때, 광은 광 반사층(6a)에 의해 반사될 때에, 광 산란층(6b)에 의해 산란되므로, 산란된 반사광은 광 투과성의 음극(2)을 통해서 임의의 방향으로 출사되고, 또한 발광층(3)으로부터 음극(2)측으로 진행하는 광과의 간섭이 생기지 않기 때문에, 발광 휘도 및 발광 색의 각도 의존성이 감소될 수 있다.
도 6은 청구항 1 및 4의 발명의 실시형태의 일례를 나타내는 것으로, 양극(1)과 음극(2) 중 하나를 광 반사성의 전극으로 형성하고, 다른 쪽을 광 산란성과 광 투과성을 가진 전극으로 형성한 것이다. 상기 광 산란성과 광 투과성을 가진 전극에 의해 광 산란 수단(5)이 형성된다. 도 6의 실시형태에서는, 기판(10)측의 양극(1)이 광 산란성과 광 투과성을 가진 전극으로 형성되어 있고, 기판(10)에 대해 반대측의 음극(2)은 광 반사성 전극으로 형성되어 있다. 물론, 양극(1)과 음극(2)은 반대일 수도 있다.
광 산란성과 광 투과성을 가진 전극의 종류 및 형성 방법은, 특별히 한정되 지 않지만, 예를 들면, 마스크를 이용해서 요철 형상을 가진 광 투과성 전극을 형성함으로써 광 산란성을 부여하는 방법, 광 투과성의 전극을 부분적으로 에칭해서 요철 형상을 부여함으로써 광 산란성을 부여하는 방법, 전술한 바와 같이 기판(10)의 표면에 요철 형상을 미리 형성해 두고, 그 위에 광 투과성 전극을 형성하여 요철 형상을 형성하여 광 산란성을 부여하는 방법, 굴절률이 상이한 복수의 재질로 이루어지는 광 투과성 전극을 형성해서 광 산란성을 부여하는 방법, ITO와 같은 투명 도전성 재료와 그것과는 굴절률이 상이한 실리카와 같은 미립자를 도포한 다음, 소성하여 부분적으로 굴절률이 상이한 전극 구성물로 만들어서 광 산란성을 얻는 방법 등을 들 수 있다. 그 밖의 구성은 도 1과 같다.
상기와 같이 형성되는 도 6의 유기 발광 소자에 있어서, 각 발광층(3)에서 발광되는 광의 일부는 양극(1)측으로 진행하여 양극(1) 및 광 투과성이 되도록 유리 등으로 만들어진 기판(10)을 통해서 출사되고, 각 발광층(3)으로부터 음극(2)측으로 진행한 나머지 광은, 광 반사성의 음극(2)에 의해 반사되어 양극(1) 및 기판(10)을 통해서 출사된다. 이 때, 양극(1)은 광 산란성 및 광 투과성을 갖도록 형성되어 있으므로, 광이 양극(1)을 통과할 때에 산란된다. 따라서, 양극(1)측으로 진행한 광과 반사광은 모두 산란되는 상태로 양극(1) 및 기판(10)을 통해서 임의의 방향으로 출사되며, 그 결과 발광 휘도 및 발광 색의 각도 의존성이 감소될 수 있다.
도 7은 본 발명의 청구항 1 및 5의 실시형태의 일례를 나타내는 것으로, 양극(1)과 음극(2) 중 하나를 광 반사성 전극으로 형성하고, 다른 쪽을 광 투과성 전 극으로 형성함과 아울러, 광 투과성 전극의 발광층(3)에 대해 반대측에 광 산란성과 광 투과성을 가진 요소(7)를 설치한 것이다. 이 광 산란성과 광 투과성을 가진 요소(7)에 의해 광 산란 수단(5)이 형성된다. 도 7의 실시형태에서는, 기판(10)측의 양극(1)은 광 투과성 전극으로 형성되어 있고, 기판(10)에 대해 반대측의 음극(2)은 광 반사성 전극으로 형성되어 있다. 물론, 양극(1)과 음극(2)은 반대일 수도 있다.
광 산란성과 광 투과성을 가진 요소(7)는, 예를 들면, 상기 광 산란성과 광 투과성을 가진 전극이나, 광 산란층(6b) 등과 동일한 층으로 형성될 수 있다. 광 산란성과 광 투과성을 가진 요소(7)는 광 투과성 전극에 직접 설치될 수도 있고, 광 투과성 전극과 상기 요소(7) 사이에 다른 구성 요소가 삽입되어 있을 수도 있다.
여기서, 광 산란성과 광 투과성을 가진 요소(7)를, 광 투과성 전극과 기판(10) 사이와 같이 굴절률이 상이한 2종의 재료 사이에 설치할 경우, 광 산란성과 광 투과성을 가진 요소(7)를 구성하는 층의 재료의 굴절률은, 반드시 양측의 2종 재료의 굴절률에 의존하지는 않지만, 광 산란성과 광 투과성을 가진 요소(7)를 형성하는 층의 재료가 1종인 경우에는, 상기 두 재료 중 어느 하나의 굴절률에 가까운 것이 바람직하고, 2종 이상의 재료로 이루어진 경우에는, 하나의 굴절률은 한쪽의 굴절률에 가깝고 다른 굴절률은 다른 쪽의 굴절률에 가까운 것이 바람직하다. 이 경우에, 광 산란성과 광 투과성을 가진 요소(7)에 입사되는 광 또는 출사되는 광의 전반사 퍼센트를 감소시킬 수 있고, 결과적으로 광 이용 효율을 증대시킬 수 있다. 참고로, 기판(10) 상에 광 투과성 전극, 또는 광 반사성 전극 중 어느 것을 설치하는가에 관계없이, 유기 발광 소자를 형성하는 기판(10) 상에 요철이 형성되어 있으면, 상기 요철은 바로 위의 전극뿐만 아니라 발광층(3) 등의 유기층, 등전위면 형성층(4) 또는 전하 발생층(4), 대향하는 양극(1)과 음극의, 형상 일부 또는 전체 형상에 영향을 줄 수 있고, 각 층이 요철 형상으로 될 수 있다. 그러나, 얻어진 유기 발광 소자에 치명적인 영향을 미치지 않는 한 문제가 되지 않는다.
상기와 같이 형성되는 도 7의 유기 발광 소자에 있어서, 각 발광층(3)에서 발광되는 광의 일부는 양극(1)측으로 진행하여 광 투과성 양극(1) 및 광 투과성이 되도록 유리 등으로 만들어진 기판(10)을 통해서 출사되고, 각 발광층(3)으로부터 음극(2)측으로 진행한 나머지 광은 광 반사성 음극(2)에 의해 반사되어, 양극(1) 및 기판(10)을 통해서 출사된다. 이 때, 양극(1)의 외면 상에는 광 산란성과 광 투과성을 가진 요소(7)가 설치되어 있으므로, 광은 양극(1)으로부터 광 산란성과 광 투과성을 가진 요소(7)를 통과하고, 이 때에 산란된다. 따라서, 양극(1)측으로 진행한 광 및 반사광은 모두 산란된 상태에서 기판(10)을 통해서 임의의 방향으로 출사되고, 그 결과 발광 휘도 및 발광 색의 각도 의존성이 감소될 수 있다.
도 8은 본 발명의 청구항 1 및 6의 실시형태의 일례를 나타내는 것으로, 인접한 발광층들(3) 사이에 설치된 등전위면 형성층(4) 또는 전하 발생층(4)이 광 산란성을 갖도록 형성되어 있다. 이 등전위면 형성층(4) 또는 전하 발생층(4)에 의해 광 산란 수단(5)이 형성된다. 도 8의 실시예에서는, 기판(10)측의 양극(1)은 광 투과성 전극으로 형성되어 있고, 기판(10)에 대해 반대측의 음극(2)은 광 반사 성 전극으로 형성되어 있다. 물론, 양극(1)과 음극(2)은 반대일 수도 있다.
등전위면 형성층(4)이나 전하 발생층(4)을 광 산란성을 갖도록 형성하는 방법에 있어서, 예를 들면, 전술한 바와 같이 등전위면 형성층(4)이나 전하 발생층(4)을 형성할 때에, 복수의 마스크를 이용해서 부분적으로 두께가 다르게 등전위면 형성층(4)이나 전하 발생층(4)을 형성하는 방법, 부분적으로 다른 성분을 층 내부에 갖도록 이들 층(4)을 형성하는 방법, 형성한 전하 발생층(4)의 일부를 리프트 오프(liftoff), 레이저 가공 등에 의해 제거하는 방법, 전하 발생층(4)의 두께 방향 중 어느 하나의 위치에 부분적으로 전기 전도성 막(예컨대, 투명 전도성 막이나 금속막 등)을 형성하는 방법 등을 적용할 수 있다. 또, 소자 구조에 등전위면 형성층(4) 또는 전하 발생층(4)이 복수개 형성되어 있는 경우에는, 등전위면 형성층(4)과 전하 발생층(4) 중 어느 하나만 광 산란성을 가지면 되고, 모든 등전위면 형성층(4) 또는 전하 발생층(4)이 광 산란성을 가지고 있을 필요는 없다. 그 밖의 구성은 도 1과 같다.
상기와 같이 형성되는 도 8의 유기 발광 소자에 있어서, 각 발광층(3)에서 발광되는 광의 일부는 양극(1)측으로 진행하여 광 투과성 양극(1) 및 광 투과성이 되도록 유리 등으로 만들어진 기판(10)을 통해서 출사되고, 각 발광층(3)으로부터 음극(2)측으로 진행한 나머지 광은 광 반사성 음극(2)에 의해 반사되어, 양극(1) 및 기판(10)을 통해서 출사된다. 이 때, 소자 내에 위치하는 등전위면 형성층(4) 또는 전하 발생층(4)은 광 산란성을 가지므로, 광이 등전위면 형성층(4) 또는 전하 발생층(4)을 통과할 때에 산란된다. 따라서, 양극(1)측으로 진행한 광 및 반사광 은 모두 산란된 상태에서 양극(1) 및 기판(10)을 통해서 임의의 방향으로 출사되고 광학적 간섭이 일어나지 않으므로, 발광 휘도 및 발광 색의 각도 의존성이 감소될 수 있다.
도 9는 본 발명의 청구항 7의 실시형태의 일례를 나타내는 것으로, 양극(1)과 음극(2)이 모두 광 투과성 전극으로 형성되어 있고, 양극(1)과 음극(2) 중 어느 하나와 발광층(3)의 반대측에 광 반사성 요소(8)가 설치되어 있다. 도 8의 실시형태에서는, 발광한 광을 출사시키기 위해 광 투과성을 갖도록 형성되어 있는 기판(10)의 반대측에 음극(2)이 배치되어 있고, 음극(2)의 외측에 광 반사성 요소(8)가 설치되어 있다. 물론, 양극(1)과 음극(2)은 반대일 수도 있다. 또한, 광의 출사측에 대해 반대측 단부에 배치되는 발광층(3)과 광 반사성 요소(8)의 반사면 사이의 거리가 실질적으로 광학적 간섭이 일어나지 않는 거리 이상이 되도록, 음극(2)으로부터 떨어진 위치에 광 반사성 요소(8)가 설치되어 있다. 발광층(3)과 광 반사성 요소(8)의 반사면 사이의 거리는 특별히 한정되지 않지만, 약 1㎛∼1mm의 범위가 바람직하다. 상기 거리가 1㎛ 미만이면, 어느 정도의 광학적 간섭이 발생하며, 상기 거리가 1mm를 넘으면, 특히 발광 면적이 작을 때에는 수직 방향을 제외한 방향에서 관찰했을 때에 발광 위치 어긋남(misalignment)이 관측될 수 있다.
도 9의 실시예에서는, 발광층(3)과 광 반사성 요소(8) 사이에 광학 완충 요소로서 광학적 스페이서(11)가 설치됨으로써, 발광층(3)과 광 반사성 요소(8)간의 거리가 실질적으로 광학적 간섭이 일어나지 않는 거리 이상이 되도록 설정되어 있다. 이 광학적 스페이서(11)의 재료 및 형성 방법에 관하여, 높은 광 투과율을 가 지고 유기 발광 소자에 악영향을 주지 않는 것이면, 임의의 재질이나 방법을 적용할 수 있다. 예를 들면, 투명 수지의 코팅, 투명 필름의 부착, 투명 유리, 스퍼터링이나 증착 등에 의해 형성되는 실리카 막 등의 무기 막, 혹은 동일한 방법에 의해 형성되는 유기 막 등으로 광학적 스페이서(11)를 형성할 수 있다. 광학적 스페이서(11)가 단일 재료로 만들어진 경우에는, 인접한 재질의 굴절률에 가까운 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 제1 실시형태와 같이, 광학적 스페이서(11)가 광 산란성을 가질 수도 있다. 상기 스페이서가 광 산란성을 가지며, 굴절률이 서로 다른 2종 이상의 재료 성분으로 만들어진 경우에는, 어느 하나의 재료 성분이 인접한 광 투과성 전극의 굴절률에 가까운 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 광 반사성 요소(8)는, 이미 설명한 광 반사성 전극을 형성하는 재료, 또는 도 5의 광 반사층(6a)을 형성하는 재료 등으로 동일하게 형성될 수 있다. 광 반사성 요소(8)는 반드시 음극(2)(광 투과성 전극)에 밀접하게 부착되지 않아도 되기 때문에, 광 반사성 요소(8)가 설치된 광학적 스페이서(11)를 별도로 형성하여 음극(2) 근방에 위치시킬 수도 있고, 또는 광 반사성 요소(8)만을 공기층 또는 진공층을 통해서 음극(2) 근방에 위치시킬 수도 있다. 그 밖의 구성은 도 1과 같다.
상기와 같이 형성되는 도 9의 유기 발광 소자에 있어서, 각 발광층(3)에서 발광되는 광의 일부는 양극(1)측으로 진행하여 광 투과성의 양극(1) 및 광 투과성이 되도록 유리 등으로 만들어진 기판(10)을 통해서 출사되고, 각 발광층(3)으로부터 음극(2)측으로 진행한 나머지 광은 음극(2)을 통해서 광 반사성 요소(8)에 의해 반사되어 양극(1)측으로 진행하여 양극(1) 및 기판(10)을 통해서 출사된다. 이 때, 발광층(3)과 광 반사성 요소(8) 사이의 거리가 광학적 간섭이 일어나지 않는 거리 이상으로 설정되어 있으므로, 음극(2)을 통과하여 광 반사성 요소(8)까지 진행되어 온 광은 광 반사성 요소(8)의 반사면에서 거의 정반사되어 양극(1)측으로 복귀되고, 발광층(3)으로부터 양극(1)측으로 진행한 광과는 간섭을 일으키지 않고 출사된다. 따라서, 발광 휘도 및 발광 색의 각도 의존성이 감소될 수 있으며, 그 결과, 막 두께 변동에 대한 발광 휘도 및 발광 색의 변화가 작아지고, 광의 이용 효율이 증대될 수 있다.
이러한 종류의 유기 발광 소자는, 상기한 바와 같이 광 반사성 요소(8)에 의해 반사된 광과의 간섭 효과의 영향을 받지 않기 때문에, 소자의 막 두께 설계에서의 자유도(degree of flexibility)가 높아진다. 구체적으로는, 잘 알려져 있는 바와 같이, 발광층과 전극 미러간의 광학적 거리를 1/4 파장의 홀수배로 조정할 필요가 없다. 또한, 발광층과 최대 굴절률 단차 위치 사이의 광학적 거리를 1/4 파장의 짝수배로 조정할 필요성이 줄어든다. 즉, 소자 효율 및 기타 특성에 따라, 임의의 막 두께로 소자를 형성하는 것이 가능해지고, 이것은 막 두께 차이가 일어났을 때에도 발광 색의 차이가 작은 것을 의미하고, 막 두께 제어의 정확성을 완화할 수 있다.
도 10은 본 발명의 청구항 7의 다른 실시형태의 일례를 나타내는 것으로, 양극(1)과 음극(2)이 모두 광 투과성 전극으로 형성되어 있고, 광 투과성이 되도록 유리 등으로 만들어진 기판(10)의 외면에 광 반사성 요소(8)가 설치되어 있다. 도면의 실시형태에서는, 기판(10)의 표면에 양극(1)이 설치되고, 음극(2)은 기판(10) 의 반대측에 배치되어 있으며, 양극(1)의 발광층(3)의 반대측에 광 반사성 요소(8)가 설치되어 있다. 물론, 양극(1)과 음극(2)은 반대일 수도 있다. 또한 이 실시예에서는, 기판(10)을 이용하여, 광의 출사측에 대해 반대측 단부에 위치하는 발광층(3)과 광 반사성 요소(8)의 반사면간의 거리가 실질적으로 광학적 간섭이 일어나지 않는 거리 이상이 되도록 설정되어 있다. 즉, 기판(10)이 양극(1)과 광 반사성 요소(8) 사이의 광학적 스페이서(11)로 작용하도록 한 것이다. 그 밖의 구성은 도 9와 같다.
이와 같이 형성되는 도 10의 유기 발광 소자에 있어서, 각 발광층(3)에서 발광되는 광의 일부는 음극(2)측으로 진행하여 광 투과성 음극(2)을 통해서 출사되고, 각 발광층(3)으로부터 양극(1)측으로 진행한 나머지 광은, 광 투과성 양극(1)과 기판(10)을 통해서 광 반사성 요소(8)에 의해 반사되어, 음극(2)측으로 진행하여 음극(2)을 통해서 출사된다. 이 때, 발광층(3)과 광 반사성 요소(8)간의 거리는 광학적 간섭이 일어나지 않는 거리 이상으로 설정되어 있으므로, 양극(1)을 통과하여 광 반사성 요소(8)까지 진행해 온 광은 광 반사성 요소(8)의 반사면에서 거의 정반사되어 음극(2)측으로 복귀되고, 발광층(3)으로부터 음극(2)측으로 진행한 광과의 간섭을 일으키지 않고 출사된다.
상기 각 실시형태에 있어서, 복수의 발광층(3)은 각각 상이한 색을 발광할 수 있다. 이 경우, 모든 발광층(3)이 상이한 색을 발광할 필요는 없지만, 적어도 2종류의 상이한 색이 발광층(3)으로부터 발광될 수 있다. 발광층(3)으로부터 상이한 색이 발광되면, 상이한 색이 혼색(混色)된 광이 유기 발광 소자로부터 출사될 수 있으며, 결과적으로 많은 색의 유기 발광 소자를 생성하는 것이 가능해진다. 발광층(3)의 층수 및 발광 색의 선정에 따라 발광 색을 조정하는 것이 가능하다. 각 발광층(3)으로부터 발광되는 색이 광의 3원색이거나, 광의 보색인 경우, 복수의 발광층(3)으로부터 발광되는 색을 혼색하면 백색이 된다. 따라서 이 경우에는, 유기 발광 소자를 액정 표시용 백라이트나 조명용 광원 등으로서 이용할 수 있다.
상기 각 도면에 예시한 유기 발광 소자의 구조는 예일 뿐이며, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니고, 각 구조를 적절하게 조합해서 사용할 수 있다. 이상 예시된 본 발명의 유기 발광 소자에 이용할 수 있는 내부 구성에 있어서, 기판, 유기 재료(예컨대, 홀 주입 재료, 홀 수송 재료, 발광층 호스트, 발광층 도펀트, 전자 수송 재료 및 전자 주입 재료), 각종 재료(예컨대, 전극, 전하 발생층용 재료, 등전위면용 재료, 금속 착물, 각종 무기 재료), 및 유기층(예컨대, 발광층, 홀 수송층, 전자 주입층)의 적층 순서와 성분 등은, 본 발명의 취지에 어긋나지 않는 한, 공지된 임의의 것을 이용할 수 있다.
[실시예]
다음으로, 본 발명을 실시예에 따라 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
무알칼리 유리로 된 기판(10) 상에, 평균 입경 500nm의 실리카 입자 슬러리를 도포하여 건조한 다음, 600℃에서 50분간 소성하였다. 기판(10) 표면의 평균 조도(粗度)는 약 130nm, 최대 고저차는 약 2㎛였다. 다음으로, 이 기판(10)의 표 면을 아세톤, 이소프로필알코올에 의한 초음파 세정, UV/O3 세정을 실시한 다음, 스퍼터링에 의해 기판(10)의 표면에 Cr의 막을 2,200Å의 두께로 형성하고, 그 위에 두께 800Å의 Al 막을 진공 증착에 의해 형성함으로써, 광 산란성과 광 반사성을 가진 전극(음극(2))을 형성하였다.
그런 다음, 상기 기판(10)을 진공 증착 장치에 장착하고, 도 11B에 도시된 홀(12)을 구비한 마스크(13)를 이용하여, 5×10-5Pa의 감압 하에서, 바소쿠프로인 (DOJINDO LABORATORIES Corporation제)과 Cs를 몰비 1:1로 200Å 두께로 공증착(co-depositing)해서 음극(2) 상에 전자 주입층을 형성하였다. 다음에, 상기 전자 주입층 상에 디나프틸안트라센 유도체(Kodak사제 "BH-2")에 4 질량%의 디스티릴아릴렌 유도체(화학식 1)가 도핑된 층을 500Å 두께로 적층함으로써, 청색 발광층(3)을 형성하였다. 그런 다음, 상기 발광층(3) 상에, 4,4'-비스[N-(나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(이하, α-NPD라 칭함)(Chemipro Fine Chemical kaisha, Ltd.제)을 1Å/s의 증착 속도로 800Å 두께로 증착하여 홀 수송층을 형성했다. 이어서, 상기 홀 수송층 상에 오산화바나듐(V2O5)을 2Å/s의 막형성 속도로 100Å 두께로 증착하여 전하 발생층(4)을 형성하였다.
그 후, 상기 순서에 따라, 두께 200Å의 전자 주입층, 두께 500Å의 발광층(3), 두께 700Å의 홀 수송층, 두께 100Å의 전하 발생층(4), 두께 200Å의 전자 주입층, 두께 500Å의 발광층(3), 두께 800Å의 홀 수송층을 적층 하였다.
마지막으로, 그 위에 1Å/s의 증착 속도로 두께 100Å의 Au를 증착하여 광 투과성 전극(양극(1))을 형성함으로써, 3층의 발광층(3)을 구비한 유기 발광 소자를 제조하였다(도 1 참조).
[화학식 1]
Figure 112006073755849-pct00001
(실시예 2)
두께 O.7mm의 무알칼리 기판 유리판으로 형성된 기판(10)의 표면에, 스퍼터링에 의해 ITO 박막을 형성함으로써, 두께 1,100Å, 시트 저항 12Ω/□의 광 투과성 전극(음극(2))을 형성하였다. 상기 유리 기판(10) 및 ITO의 음극(2)을 에칭하고 도 11A에 도시된 형상으로 절단한 후, 순수, 아세톤 및 이소프로필알코올로 각각 10분간 초음파 세정을 행하고, 계속해서 이소프로필알코올 증기로 2분간 증기 세정하고 건조한 다음, 추가로 30분간 UV 오존에 의해 세정하였다.
그런 다음, 음극(2)이 형성된 면에 대해 반대측의 기판(10)의 표면을 조도 #220의 샌드블라스트에 의해 조면화한 다음, 조면화된 표면에 두께 1,000Å의 Al 막을 형성함으로써, 광확산성이고 광 반사성인 요소(6)를 형성했다.
그 후, 실시예 1과 동일하게 하여, 기판(10)의 음극(2) 상에 두께 200Å의 전자 주입층, 두께 500Å의 발광층(3), 두께 700Å의 홀 수송층, 두께 100Å의 전하 발생층(4), 두께 200Å의 전자 주입층, 두께 500Å의 발광층(3), 두께 700Å의 홀 수송층, 두께 100Å의 전하 발생층(4), 두께 200Å의 전자 주입층, 두께 500Å 의 발광층(3), 두께 800Å의 홀 수송층을 이 순서로 적층한 다음, 1Å/s의 증착 속도로 100Å 두께의 Au를 증착하여 광 투과성 전극(양극(1))을 형성함으로써, 3층의 발광층(3)을 구비한 유기 발광 소자를 제조하였다(도 4 참조).
(실시예 3)
실시예 2와 마찬가지로, 음극(2)에 대해 반대측의 면에 광 확산성이고 광 반사성인 요소(6)가 형성된 기판(10)을 이용하여, 실시예 1에 준해서 유기 발광 소자를 제작했다. 그러나, 막 두께와 층 구성은 다음과 같았다. 즉, 두께가 200Å이고 바소쿠프로인과 Cs의 몰비 1:1의 공증착층을 포함하는 전자 주입층, 두께가 500Å이고 바소쿠프로인만을 포함하는 전자 수송층, 두께가 300Å이고 Alq와 루브렌이 루브렌의 중량 분률 7%로 공증착된 발광층(3), 두께가 400Å인 홀 수송층, 두께가 100Å이고 산화바나듐을 포함하는 전하 발생층(4), 두께가 200Å이고 바소쿠프로인과 Cs의 몰비 1:1의 공증착층에 의해 형성된 전자 주입층, 두께가 500Å이고 BH-2 및 스티릴아릴렌 유도체를 포함하는 발광층(3), 두께가 700Å인 홀 수송층, 두께가 100Å인 전하 발생층(4), 두께가 200Å인 전자 주입층, 두께가 500Å이고 BH-2 및 스티릴아릴렌 유도체를 포함하는 발광층(3), 두께가 800Å인 홀 수송층을 이 순서로 적층하고, 마지막으로 1Å/s의 증착 속도로 100Å 두께의 Au를 증착하여 광 투과성 전극(양극(1))을 형성함으로써, 3층의 발광층(3)을 구비한 유기 발광 소자를 제조하였다(도 4 참조).
(실시예 4)
"ADEKA ITO 도포액(ITO-L)"(ADEKA CORPORATION제)에 평균 입경 200nm의 실리 카 입자를, ITO와 실리카의 중량비가 20:1가 되도록 첨가하여 혼합하고 분산했다. 그런 다음, 이 혼합액을 무알칼리 유리 기판(10) 상에 스핀코팅하고, 160℃의 대기중에서 5분간 건조한 후, 300℃에서 120분간 소성 및 어닐링 처리를 행하였다. 이 공정을 3회 반복하여 평균 두께 5,300Å의 ITO 실리카 혼합막을 얻었다. 이어서, 상기 막을 연마기에 의해 연마하고, 평균 두께 4,800Å, 표면 평균 조도 1.3nm로 조정하였다. 다음으로, 상기 기판(10)을 이온교환수를 사용하여 세척한 후, 스퍼터링에 의해 ITO 실리카 혼합막 상에 두께 200Å의 ITO막을 막 형성함으로써, 광 산란성과 광 투과성을 가진 전극(양극(1))을 형성하였다. 얻어진 양극(1)의 시트 저항은 72Ω/□, 기판(10)의 광선 투과율은 69%, 헤이즈는 82%였다.
다음으로, 상기 기판(10)을 진공 증착 장치에 장착하고, 도 11B에 도시된 형상의 마스크(13)을 사용하여, 5×10-5Pa의 감압 하에서, 1Å/s의 증착 속도로 α-NPD를 800Å의 두께로 증착함으로써 양극(1) 상에 홀 수송층을 형성하였다. 이어서, 상기 홀 수송층 상에, 디스티릴아릴렌 유도체(화학식 1)가 4 질량%로 도핑된 디나프틸안트라센 유도체(Kodak사제 "BH-2")를 포함하는 층을 500Å 두께로 적층함으로써, 청색 발광층(3)을 형성했다. 그런 다음, 상기 발광층(3) 상에, 바소쿠프로인(DOJINDO LABORATORIES Corporation 제품)과 Cs를 몰비 1:1로 200Å 두께로 공증착함으로써 전자 주입층을 형성하였다. 이어서, 오산화바나듐(V2O5)을 막 형성 속도 2Å/s로 두께 100Å로 증착함으로써 전하 발생층(4)을 형성하였다. 그 후, 상기 순서에 따라, 두께 700Å의 홀 수송층, 두께 500Å의 발광층, 두께 200Å의 전자 주입층, 두께 100Å의 전하 발생층(4), 두께 700Å의 홀 수송층, 두께 500Å의 발광층(3), 두께 200Å의 전자 주입층을 적층하였다. 마지막으로, 음극으로서 Al을, 도 11C에 도시된 홀(14)을 구비한 마스크(15)를 사용하여, 4Å/s의 막 형성 속도로 두께 800Å로 적층하여 광 반사성 전극(음극(2))을 형성함으로써 3층의 발광층(3)을 구비한 유기 발광 소자를 제조했다(도 6 참조).
(실시예 5)
무알칼리 유리로 된 기판(10) 상에, 평균 입경 500nm의 실리카 입자 슬러리를 도포하여 건조한 다음, 600℃에서 50분간 소성하여, 광 산란성과 광 투과성을 가진 요소(7)를 형성하였다. 상기 광 산란성과 광 투과성을 가진 요소(7)가 형성된 기판(10) 표면의 평균 조도는 약 130nm이고, 최대 고저차는 약 2㎛였다.
이 기판(1)을 이용하여, 광 산란성과 광 투과성을 가진 요소(7)의 표면에, 스퍼터링에 의해 ITO 박막을 형성하여, 막 두께 1,100Å, 시트 저항 27Ω/□의 광 투과성 전극(양극(1))을 형성하였다. 그런 다음, 상기 유리 기판(10) 및 ITO의 음극(1)을 에칭하고 도 11A에 도시된 형상으로 절단한 후, 순수, 아세톤, 이소프로필알코올로 각각 10분간 초음파 세정을 하고, 이어서 이소프로필알코올 증기로 2분간 증기 세정하고 건조한 다음, 추가로 30분간 UV 오존으로 세정하였다.
그 후, 실시예 4와 동일한 방법으로 각층을 형성하여, 3층의 발광층(3)을 구비한 유기 발광 소자를 제조했다(도 7 참조).
(실시예 6)
실시예 2와 동일한 ITO 박막의 광 투과성 전극(양극1)이 형성된 유리 기 판(10)을 사용하여, 상기 기판(10)의 양극(1) 상에 실시예 4와 동일한 방법으로 각층을 형성하였다. 그런 다음, 이 기판(10)의 양극(1)에 대해 반대측의 표면에, 굴절률 1.63의 매칭 오일(matching oil)을 이용하여 광 산란 시트 "100-GM2"(KIMOTO CO., LTD제)를 접착시켜 광 산란성과 광 투과성을 가진 요소(7)을 형성함으로써, 3층의 발광층(3)을 구비한 유기 발광 소자를 제조했다(도 7에 있어서, 광 산란성과 광 투과성을 가진 요소(7)가 기판(10)의 외면에 형성된 것을 참조).
(실시예 7)
전자 주입층의 막 두께를 50Å로 변경한 것 이외에는, 실시예 5과 동일한 방법으로 3층의 발광층(3)을 구비한 유기 발광 소자를 제조했다(도 7 참조).
(실시예 8)
실시예 2와 동일한 ITO 박막의 광 투과성 전극(양극(1))이 형성된 유리 기판(10)을 사용하였다. 상기 기판(10)을 진공 증착 장치에 장착하고, 도 1lB에 도시된 마스크(13)를 이용하여, 5×10-5Pa의 감압 하에서 α-NPD를 1Å/s의 증착 속도로 두께 800Å로 증착하여, 양극(1) 상에 홀 수송층을 형성하였다. 그런 다음, 홀 수송층 상에, 디스티릴아릴렌 유도체(화학식 1)가 4 질량%로 도핑된 디나프틸안트라센 유도체(Kodak사제 "BH-2")를 포함하는 층을 500Å 두께로 적층함으로써, 청색 발광층(3)을 형성했다. 그런 다음, 상기 발광층(3) 상에, 바소쿠프로인(DOJINDO LABORATORIES Corporation 제품)과 Cs를 몰비 1:1로 200Å 두께로 공증착함으로써 전자 주입층을 형성하였다. 상기 전자 주입층의 공정에서, 먼저 도 11B의 마스 크(13)을 이용해서 바스쿠프로인과 Cs를 100Å의 두께로 증착하고, 그 위에 폭 20㎛의 라인과 20㎛의 라인 간격을 가진 또 다른 마스크를 중첩시켜 300Å의 두께로 증착을 행하여 전자 주입층의 표면에 요철을 형성하였다. 이어서, 상기 전자 주입층의 요철면에 오산화바나듐(V2O5)을 막 형성 속도 2Å/s로 두께 100Å로 증착하여 광 산란성 전하 발생층(4)을 형성하였다. 그 후, 상기 순서에 따라, 두께 700Å의 홀 수송층, 두께 500Å의 발광층, 두께 200Å의 전자 주입층, 두께 100Å의 광 산란성 전하 발생층(4), 두께 700Å의 홀 수송층, 두께 500Å의 발광층, 두께 200Å의 전자 주입층을 적층하였다. 마지막으로, 음극(1)으로서 Al을, 도 11C에 도시된 홀(14)을 구비한 마스크(15)를 사용하여, 4Å/s의 증착 속도로 두께 800Å로 적층하여 광 반사성 전극(음극(2))을 형성함으로써, 3층의 발광층(3)을 구비한 유기 발광 소자를 제조했다(도 8 참조).
(비교예 1)
두께 0.7mm의 무알칼리 기판 유리판으로 형성된 투명 기판(10)의 표면에, 스퍼터링에 의해 ITO 박막을 형성함으로써, 1,100Å의 막 두께와 12Ω/□의 시트 저항을 가진 광 투과성 전극(양극(1))을 형성하였다. 이 유리 기판(10) 및 ITO의 양극(1)을 도 11A에 도시된 형상으로 에칭 및 절단한 후, 순수, 아세톤, 이소프로필알코올로 각각 10분간 초음파 세정을 행하고, 계속해서 이소프로필알코올 증기로 2분간 증기 세정하고 건조한 다음, 추가로 30분간 UV 오존에 의해 세정하였다.
계속해서 상기 기판(10)을 진공 증착 장치에 장착하고, 도 11B에 도시된 마 스크(13)를 이용하여, 5×10-5Pa의 감압 하에서, α-NPD를 1Å/s의 증착 속도로 두께 800Å로 증착하여, 양극(1) 상에 홀 수송층을 형성하였다. 그런 다음, 상기 홀 수송층 상에, 디스티릴아릴렌 유도체(화학식 1)가 4 질량%로 도핑된 디나프틸안트라센 유도체(Kodak사제 "BH-2")를 포함하는 층을 500Å 두께로 적층함으로써, 청색 발광층(3)을 형성했다. 그런 다음, 상기 발광층(3) 상에, 바소쿠프로인(DOJINDO LABORATORIES Corporation 제품)과 Cs를 몰비 1:1로 200Å 두께로 공증착함으로써 전자 주입층을 형성하였다. 이어서, 오산화바나듐(V2O5)을 막 형성 속도 2Å/s로 두께 100Å로 증착함으로써 전하 발생층(4)을 형성하였다. 그 후, 상기 순서에 따라, 두께 700Å의 홀 수송층, 두께 500Å의 발광층, 두께 200Å의 전자 주입층, 두께 100Å의 전하 발생층(4), 두께 700Å의 홀 수송층, 두께 500Å의 발광층, 두께 200Å의 전자 주입층을 적층하였다. 마지막으로, 음극으로서 Al을, 도 11C에 도시된 홀(14)을 구비한 마스크(15)를 사용하여, 4Å/s의 막 형성 속도로 두께 800Å로 적층하여 광 반사성 전극(음극(2))을 형성함으로써, 3층의 발광층(3)을 구비한 유기 발광 소자를 제조했다(도 12 참조).
(비교예 2)
전자 주입층의 막 두께를 50Å로 변경한 것 이외에는, 비교예 1과 동일한 방법으로 3층의 발광층(3)을 구비한 유기 발광 소자를 제조했다.
(비교예 3)
비교예 1과 동일한 ITO 박막을 가진 기판(10)을 사용하여, 기판(10)의 ITO 박막에 대해 반대측 표면에 두께 1,000Å의 Al 막을 증착해서 반사면을 형성하였다.
기판(10)의 ITO 박막을 광 투과성 음극(2)로 사용하고, 이 음극(2) 상에 실시예 1과 동일한 방법으로, 두께 200Å의 전자 주입층, 두께 500Å의 발광층(3), 두께 700Å의 홀 수송층, 두께 100Å의 전하 발생층(4), 두께 200Å의 전자 주입층, 두께 500Å의 발광층(3), 두께 700Å의 홀 수송층, 두께 100Å의 전하 발생층(4), 두께 200Å의 전자 주입층, 두께 500Å의 발광층(3), 두께 800Å의 홀 수송층을 이 순서로 적층하고, 마지막으로, 그 위에 1Å/s의 증착 속도로 두께 100Å의 Au를 증착하여 광 투과성 전극(양극(1))을 형성함으로써, 3층의 발광층(3)을 구비한 유기 발광 소자를 제조하였다.
(비교예 4)
비교예 1과 동일한 ITO 박막를 가진 기판(10)을 사용하여, 기판(10)의 ITO 박막에 대해 반대측의 면에 두께 1,000Å의 Al 막을 증착하여 반사면을 형성하였다.
상기 기판(10)의 ITO 박막을 광 투과성의 음극(2)으로 사용하고, 이 음극(2) 상에 실시예 3과 동일한 방법으로, 두께가 200Å이고 바소쿠프로인과 Cs의 몰비 1:1의 공증착층을 포함하는 전자 주입층, 두께가 500Å이고 바소쿠프로인만을 포함하는 전자 수송층, 두께가 300Å이고 Alq와 루브렌이 루브렌의 중량 분률 7%로 공증착된 발광층(3), 두께가 400Å인 홀 수송층, 두께가 100Å이고 산화바나듐을 포함하는 전하 발생층(4), 두께가 200Å인 전자 주입층, 두께가 500Å이고 BH-2 및 스티릴아릴렌 유도체를 포함하는 발광층(3), 두께가 700Å인 홀 수송층, 두께가 100Å인 전하 발생층(4), 두께가 200Å인 전자 주입층, 두께가 500Å이고 BH-2 및 스티릴아릴렌 유도체를 포함하는 발광층(3), 두께가 800Å인 홀 수송층을 이 순서로 적층하고, 마지막으로 1Å/s의 증착 속도로 100Å 두께의 Au를 증착하여 광 투과성 전극(양극(1))을 형성함으로써, 3층의 발광층(3)을 구비한 유기 발광 소자를 제조하였다.
상기한 바와 같이 실시예 1∼8 및 비교예 1∼4에서 각각 제조된 유기 발광 소자를, 전원(KEITHLEY 모델 2400)에 접속해서 5mA/cm2의 일정한 전류로 구동시키고, 그 때의 휘도를 휘도계(TOPCON TECHNOHOUSE CORPORATION제 "BM-9"; 시야각 0.2°; 거리: 45cm)로 측정하였다. 또한, CIE 색도(chromaticity)를 다중채널 분석기(Hamamatsu Photonics K.K.제 "PMA-11"; 측정 거리: 5cm)를 이용해서 측정하였다. 이러한 측정은, 유기 발광 소자의 수직 정면 방향(0°) 및 연직 정면 방향에 대해서 45°의 방향으로 실시하였다.
그리고, 0°방향으로 측정한 휘도와 45°방향으로 측정한 휘도의 비를 계산하고, 0°방향으로 관측했을 때의 CIE 색도 좌표값의 CIE-x 값(x1)과 CIE-y 값(y1)의 차이, 45°방향으로 관측했을 때의 CIE-x 값(x2)과 CIE-y 값(y2)의 차이, 및 ((x1-x2)2+(y1-y2)2)의 값을 계산하였다. 이들 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure 112006073755849-pct00002
표 1에 제시된 바와 같이, 실시예 1∼8에서, 수직 정면 방향(0°)에서의 휘도와 45°방향에서의 휘도의 비 및 색도의 차이가 작고, 발광 휘도나 발광 색의 각도 의존성이 작은 것으로 확인되었다.
(실시예 9)
비교예 1에 준해서 유기 발광 소자를 제조하였다. 그러나, 음극(2)은, 도 11C의 마스크(15)를 사용하고 대향 타겟식 스퍼터링 장치(facing target sputtering device)에 의해 4Å/s의 속도로 1,000Å의 두께로 ITO를 적층하여 광 투과성 전극으로 형성하였다. 또한, 도 11D에 도시된 바와 같이, 두께 0.4mm의 유리로 형성된 광학 스페이서(11)의 한 면에 두께 10,000Å의 Al 막을 포함하는 광 반사성 요소(8)를 형성하고, 굴절률 1.5의 매칭 오일을 사용하여 광 반사성 요소(8)에 대해 반대측의 광학 스페이서(11) 표면을 음극(2)의 표면 상에 첨부함으로써, 3층의 발광층을 구비한 유기 발광 소자를 제조했다(도 9 참조).
(실시예 10)
실시예 9에 준해서 유기 발광 소자를 제조했다. 그러나, 전자 주입층의 막 두께를 50Å로 설정하고, 또, 굴절률 1.5의 매칭 오일을 사용하여 광 반사성 요소(8)를 구비한 광학 스페이서(11)를 양극(1)에 대해 반대측의 기판(10) 표면 상에 첨부하여, 3층의 발광층을 구비한 유기 발광 소자를 제조했다(도 10 참조).
(비교예 5)
비교예 1에 준해서 유기 발광 소자를 제조했다. 그러나, 막 두께 및 층 구성은 다음과 같다. 홀 수송층의 두께는 800Å, BH-2과 스티릴아릴렌 유도체를 포함하는 발광층(3)의 두께는 500Å, 전자 주입층의 두께는 200Å, 전하 발생층(4)의 두께는 100Å, 홀 수송층의 두께는 700Å, Alq 및 루브렌을 루브렌의 중량 분률 7%로 공증착한 발광층(3)의 두께는 300Å, 바소쿠프로인을 포함하는 전자 수송층의 두께는 500Å, 전자 주입층의 두께는 200Å, Al로 만들어진 음극(2)의 두께는 800Å였다. 이와 같이 하여 백색 발광의 유기 발광 소자를 얻었다(도 12 참조).
(실시예 11)
비교예 5에 준해서 유기 발광 소자를 제조하였다. 그러나, 음극(2)은, 도 11C의 마스크(15)를 사용하고 대향 타겟식 스퍼터링 장치에 의해 4Å/s의 속도로 1,000Å의 두께로 ITO를 적층하여 광 투과성 전극으로 형성하였다. 또한, 도 11D의 광학 스페이서(11)를, 굴절률 1.5의 매칭 오일을 사용하여 음극(2)의 표면에 첨부함으로써, 백색 발광의 유기 발광 소자를 얻었다(도 9 참조).
상기와 같이 실시예 9∼11 및 비교예 5에서 제조된 유기 발광 소자에 대해서, 상기와 동일한 방법으로 휘도 및 CIE 색도를 측정하였다. 그리고, 0°방향으로 측정한 휘도와 45°방향으로 측정한 휘도의 비를 계산하고, 또한 O°방향으로 관측했을 때의 CIE 색도 좌표값의, CIE-x 값(x1)과 CIE-y 값(y1)의 차이, 45°방향으로 관측했을 때의 CIE-x 값(x2)과 CIE-y 값(y2)의 차이, 및 ((x1-x2)2+(y1-y2)2)의 값을 계산하였다. 이들의 결과를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
Figure 112006073755849-pct00003
표 2에 제시된 바와 같이, 실시예 9∼11에서, 0°방향에서의 휘도와 45°방향에서의 휘도의 비 및 색도의 차이가 작고, 발광 휘도 및 발광 색의 각도 의존성이 작은 것으로 확인되었다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 양극과 음극 사이에 복수의 발광층을 구비하고, 상기 복수의 발광층은 등전위면 형성층(equipotential surface forming layer) 또는 전하 발생층(charge generating layer)에 의해 서로 분리되어 있는, 유기 발광 소자에 있어서,
    상기 발광층으로부터 발광되는 광을 산란시키는 광 산란 수단을 구비하고,
    상기 양극과 음극은 모두 광 투과성 전극으로 형성되고,
    상기 양극, 상기 음극 및 상기 복수의 발광층은 광 투과성 기판의 한 측 위에 형성되고,
    상기 광 산란 수단은 상기 광 투과성 기판의 다른 측 위에 광 산란성이고 광 반사성인 요소를 제공함으로써 구성되는 것인 유기 발광 소자.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 양극과 음극 사이에 복수의 발광층을 구비하고, 상기 복수의 발광층은 등전위면 형성층 또는 전하 발생층에 의해 서로 분리되어 있는, 유기 발광 소자에 있어서,
    상기 발광층으로부터 발광되는 광을 산란시키는 광 산란 수단을 상기 소자 내부와 외부 중 적어도 한쪽에 구비하고,
    상기 광 산란 수단은, 상기 등전위면 형성층 또는 상기 전하 발생층을 광 산란성과 광 투과성을 갖도록 형성함으로써 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  7. 양극과 음극 사이에 복수의 발광층을 구비하고, 상기 복수의 발광층은 등전위면 형성층 또는 전하 발생층에 의해 서로 분리되어 있는, 유기 발광 소자에 있어서,
    상기 양극과 상기 음극이 모두 광 투과성 전극으로 형성되어 있고,
    상기 양극과 상기 음극 중 하나의 전극의 한 측에 광 반사성 요소가 설치되고, 상기 하나의 전극의 다른 측에 상기 발광층이 설치되며,
    상기 광 반사성 요소와 상기 발광층 사이의 거리는, 광학적 간섭(optical interference)이 일어나지 않는 거리로 설정되어 있는 것인,
    유기 발광 소자.
  8. 제3항, 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 복수의 발광층은, 적어도 2종의 상이한 발광 색(emission color)의 발광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유기 발광 소자의 발광 색이 백색인 것인 유기 발광 소자.
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