KR100311308B1 - 색순도가 향상된 유기전기발광소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명 기재상에 순차적으로 형성되어 있는 투명 전극, 유기발광층 및 금속 전극을 포함하는 유기전기발광소자에 있어서, 상기 유기발광층이 청색 유기발광물질 및 상기 청색 유기발광물질보다 전자 친화력이 작고, 밴드 갭이 2.65eV 이상인 유기 도핑물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기발광소자에 관한 것으로, 본 발명에 따른 유기전기발광소자는 발광색의 색순도가 향상되어 보다 정밀하게 색조정이 가능하다.
Description
본 발명은 색순도가 향상된 유기전기발광소자에 관한 것이다.
종래의 청색 발광 유기전기발광소자의 경우 발광 스펙트럼이 넓고 장파장 쪽으로 치우친 파장의 연청색을 나타낸다. 도 1은 종래 기술에서 청색 발광물질로서 대표적으로 사용되는 4,4'-비스(2,2'-디페닐비닐)비페닐의 흡광(실선) 및 전기발광(점선) 스펙트럼으로, 전기 발광 스펙트럼의 최대 파장이 약 475 내지 490㎚로서 넓고, 실제의 청색(파장:460㎚)보다 다소 장파장 영역임을 알 수 있다.
이와 같은 종래의 청색발광층은 단일 청색 발광 소자에 사용하는 데는 큰 문제가 없지만, 발광층이 적, 녹, 청색으로 구성되어 모든 색상을 발광하도록 조절되는 유기전기발광소자에 적용하는 경우에는 완전한 백색광을 얻거나 다양한 색상을 구현하기 어려운 한계가 있었다.
따라서, 완전한 백색광 및 다양한 색상을 발현할 수 있도록 정밀하게 조절가능한 발광층을 제공하는 것이 요구되어 왔다.
본 발명의 목적은 색순도가 향상되어 완전한 백색광 및 다양한 색상을 발현할 수 있도록 정밀하게 조절가능한 발광층을 포함하는 유기전기발광소자를 제공하는 것이다.
도 1는 4,4'-비스(2,2'-디페닐비닐)비페닐의 전기발광 스펙트럼이고,
도 2a는 2-(2-하이드록시페닐)벤족사졸레이토 리튬(LiPBO) 박막의 흡광(●) 및 광발광(○) 스펙트럼이고,
도 2b는 발광층이 2-(2-하이드록시페닐)벤족사졸레이토 리튬(LiPBO)만을 포함하는 경우의 전기발광 스펙트럼이고,
도 3a는 2-(2-하이드록시페닐)벤족사졸레이토 리튬(LiPBO) 및 도핑물질인 1,4-비스(2-메틸스티릴)벤젠을 포함하는 박막의 흡광(●) 및 광발광(○) 스펙트럼이며,
도 3b는 발광층이 2-(2-하이드록시페닐)벤족사졸레이토 리튬(LiPBO) 및 도핑물질인 1,4-비스(2-메틸스티릴)벤젠을 포함하는 경우의 전기발광 스펙트럼이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 투명 기재상에 순차적으로 형성되어 있는 투명 전극, 유기 발광층 및 금속 전극을 포함하는 유기전기발광소자에 있어서, 상기 유기 발광층이 청색 유기 발광물질 및 상기 청색 유기 발광물질보다 전자 친화력이 작고, 밴드 갭이 2.65eV 이상인 유기 도핑물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기발광소자를 제공한다.
이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 유기전기발광소자는 투명 전극, 유기발광층 및 금속 전극을 포함하는 구조이며, 전자전달 효율을 높이기 위하여 정공수송층 및/또는 전자수송층을 포함할 수도 있다.
양극 투명전극 기판으로는 ITO(Indium Tin Oxide)-유리를 적절한 모양으로 에칭하여 사용한다.
본 발명의 정공수송층에는 통상적인 단분자 및 고분자 정공수송 물질이 사용될 수 있다. 또는 정공수송 역할을 할 수 있는 작용기를 함유하는 폴리이미드를 사용하는 경우에는 폴리이미드 단독으로 정공수송층이 될 수도 있다. 구체적인 단분자 수송물질의 예로는 폴리(N-비닐카바졸)(PVCz, PVK), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-디페닐-4,4'-디아민(TPD) 등이 있다.
폴리이미드 단독으로 정공수송층이 되는 경우는, 예를 들면, 하기 화학식 1의 피로멜리틱 디안하이드라이드(PMDA)와 하기 화학식 2의 정공수송 특성을 갖는 디아민의 일종인 N,N'-디페닐-N,N'-비스(4-아미노비페닐)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(DBABBD)을 진공증착중합시켜 하기 화학식 3의 폴리[N,N'-디페닐-N,N'-비스(4-아미노비페닐)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민 피로멜리트이미드](PMDA-DBABBD PI)를 형성시켜 사용할 수 있다.
상기 식에서, n은 2 이상의 정수이다.
본 발명의 전자수송층에는 통상적인 전자 수송물질이 사용될 수 있으며, 구체적인 예로는 2-(4-비페닐)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(부틸-PBD), 옥사디아졸 유도체(OXD), 2,5-비스(아미노스티릴)-1,3,4-옥사디아졸(BAPOXD) 등을 포함한다. 이들을 통상적인 방법으로 진공증착하여 전자수송층을 제조할 수도 있고,폴리이미드와 같은 고분자에 분산시켜 사용할 수도 있다.
본 발명의 금속 전극으로는 알루미늄, 마그네슘, 칼슘 및 은 합금 등으로 제조된다.
본 발명의 유기발광층에는 사용하는 청색 유기발광물질은 2-(2-하이드록시페닐)벤족사졸레이토 리튬(LiPBO), 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)-1,1'-비페닐, 이들의 혼합물 등이 있다.
유기 도핑 물질로는 상기 발광물질보다 전자 친화력이 작고, 밴드 갭이 2.65eV 이상인 화합물이 사용되며 사용량은 청색유기발광물질의 중량을 기준으로 0.1 내지 10 중량%이다.
구체적인 도핑물질의 예로는 1,1,4,4-테트라페닐-1,3-부타디엔(TPB), 2-(4-비페닐)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(BPBP-OXD), 2-(4-비페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸(BPBP-OXD), 1,4-비스(2-메틸스티릴)벤젠(비스-MSB), 올리고-페닐렌 비닐렌(올리고-PV), 9-하이드록시퀴놀리네이토 리튬(LiQ), 1,4-디(2-티에닐)-1,3-부타디엔(DTB), 2,5-비스(5-t-부틸-2-벤족사졸릴)티오펜(BBBOT), 2-(4-티아조일)벤즈이미다졸(TBI), 5-이소퀴놀렌 설폰산(5IQSA), 1,4-비스(4-메틸렌-5-페닐-2-옥사졸)벤젠(DMI-POPOP), 2,5-비스(2-나프틸)-1,3,4-옥사디아졸(BNP-OXD), 트리암테렌, 8-하이드록시-2-메틸-퀴놀리네이토 리튬(LiMQ), 이들의 혼합물 등이 있으며, 이들의 구조식을 하기 표 1에 나타내었다.
본 발명의 방법에 따른 상기 유기발광층은 통상적인 스핀 코팅 법, 진공열증착법, 스퍼터링(sputtering) 또는 전자빔(electron-beam) 증착법 등의 다양한 방법으로 박막을 형성할 수 있다.
본 발명에서, 유기 발광물질에 도핑물질을 도핑하는 단계는 유기발광층 제조방법에 따라 적절히 선택하여 통상적으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 유기발광층제조시 스핀 코팅을 이용하는 방법을 사용하는 경우에는 유기발광물질에 도핑물질을 혼합한 후 이를 적절한 용매에 분산시켜 코팅시킨다. 또한, 열증착법이 이용되는 경우에는 두 물질을 각각의 증발기에 넣고 동시에 열증착시켜 수행될 수 있다. 이때, 주 유기발광물질과 도핑물질의 증착속도를 고려한 적절한 혼합비를 결정하여 박막을 성장시킨다.
상기 유기발광층에는 청색 발광물질 이외에도 통상적인 녹색 및/또는 적색 발광물질을 포함시키면서, 이들의 함량 등을 조절하여 다양한 색상이 구현되도록 할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 단, 본 발명의 범위가 하기 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예
투명 유리 상에 ITO 투명 전극을 통상적인 방법으로 패턴화하여 제조하였다.
상기 투명전극상에, 피로멜리틱 디안하이드라이드(PMDA)와 N,N'-디페닐-N,N'-비스(4-아미노비페닐)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(DBABBD)을 진공증착중합시켜 폴리[N,N'-디페닐-N,N'-비스(4-아미노비페닐)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민 피로멜리트이미드](PMDA-DBABBD PI) 층을 300Å 두께로 형성시켜 정공수송층을 제조하였다.
청색발광물질인 2-(2-하이드록시페닐)벤족사졸레이토 리튬(LiPBO)에 도핑물질인 1,4-비스(2-메틸스티릴)벤젠을 1중량%의 양으로 혼합하고, 이를 상기 정공수송층 상에 증착시켜 400Å 두께의 유기발광층을 형성시켰다.
상기 유기발광층 상에 마그네슘-은 합금을 2500Å 두께로 형성시켜 금속 전극을 형성시킴으로써 본 발명에 따른 청색 발광 소자를 제조하였다.
비교예
유기발광층 제조시에 도핑물질 없이 2-(2-하이드록시페닐)벤족사졸레이토 리튬(LiPBO)만을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
도 2a는 2-(2-하이드록시페닐)벤족사졸레이토 리튬(LiPBO) 박막의 흡광(●) 및 광발광(○) 스펙트럼이고, 도 2b는 비교예에 따라 발광층이 LiPBO만을 포함하는 경우의 전기발광 스펙트럼이다. 도 2b로부터, 도핑물질이 없는 발광층의 최대 전기발광 파장이 456 및 492㎚이고, 스펙트럼의 범위가 넓은 것을 알 수 있다.
도 3a는 2-(2-하이드록시페닐)벤족사졸레이토 리튬(LiPBO) 및 도핑물질인 1,4-비스(2-메틸스티릴)벤젠을 포함하는 박막의 흡광(●) 및 광발광(○) 스펙트럼이고, 도 3b는 실시예에 따라 발광층이 LiPBO 및 도핑물질인 1,4-비스(2-메틸스티릴)벤젠을 포함하는 경우의 전기발광 스펙트럼이다. 도 3b로부터 알 수 있는 최대 발광 파장은 445 및 486㎚으로서, 도핑하지 않은 경우와 비교하여 파장이 단파장 쪽으로 이동하고, 스펙트럼 범위로 더 좁아 색순도가 개선된 실제 청색에 가까운 색이 발광됨을 알 수 있다.
본 발명의 유기전기발광 소자는 발광색의 스펙트럼 범위가 좁고, 발광영역이 단파장 쪽으로 이동하여 색순도가 개선되므로 보다 실제 청색에 가까은 발광이 가능하며, 적, 녹, 청색으로 조합한 경우 보다 다양한 색상을 구현할 수 있다. 더욱이, 청색 발광체 자체의 밀도가 높을 경우 발생되는 자기-소광(self-quenching) 현상을 방지함으로써 발광휘도를 높일 수 있으므로, 유기발광 디스플레이 등과 같은 유기 반도체를 이용한 각종 소자에 적용될 수 있다.
Claims (5)
- 투명 기재상에 순차적으로 형성되어 있는 투명 전극, 유기발광층 및 금속 전극을 포함하는 유기전기발광소자에 있어서, 상기 유기발광층이 청색 유기발광물질, 및 상기 청색 유기발광물질보다 전자 친화력이 작고 밴드 갭이 2.65eV 이상인 유기 도핑물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 유기 도핑물질이 청색 유기발광물질의 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%의 양으로 사용되는 것을 특징으로 하는 유기전기발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 유기발광물질이 2-(2-하이드록시페닐)벤족사졸레이토 리튬, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 유기전기발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 도핑물질이 1,1,4,4-테트라페닐-1,3-부타디엔(TPB), 2-(4-비페닐)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(BPBP-OXD), 2-(4-비페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸(BPBP-OXD), 1,4-비스(2-메틸스티릴)벤젠(비스-MSB), 올리고-페닐렌 비닐렌(올리고-PV), 9-하이드록시퀴놀리네이토 리튬(LiQ),1,4-디(2-티에닐)-1,3-부타디엔(DTB), 2,5-비스(5-t-부틸-2-벤족사졸릴)티오펜(BBBOT), 2-(4-티아조일)벤즈이미다졸(TBI), 5-이소퀴놀렌 설폰산(5IQSA), 1,4-비스(4-메틸렌-5-페닐-2-옥사졸)벤젠(DMI-POPOP), 2,5-비스(2-나프틸)-1,3,4-옥사디아졸(BNP-OXD) 및 트리암테렌 및 8-하이드록시-2-메틸-퀴놀리네이토 리튬(LiMQ) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기전기발광소자.
- 제 1 항에 있어서,상기 유기발광층에 녹색 및 적색 발광물질을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전기발광소자.
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