KR100682833B1 - 고효율의 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 영역을 포함하는 유기 박막층이 제1 전극과 제2 전극 사이에 설치되는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 발광층 이외의 유기 박막층의 구성층 중 적어도 1층이 발광 물질로 도핑된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 고효율의 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.

Description

고효율의 유기 전계 발광 소자{Organic electroluminescent device having superior efficiency}

도 1은 일반적인 유기 전계 발광 소자의 구조도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 유리기판 2 : 제1 전극

3 : 정공주입층 4 : 정공수송층

5 : 발광층 6 : 전자수송층

7 : 전자주입층 8 : 제2 전극

본 발명은 고효율의 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 영역을 포함하는 유기 박막층이 제1 전극과 제2 전극 사이에 설치되는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 발광층 이외의 유기 박막층의 구성층 중 적어도 1층이 발광 물질로 도핑된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.

최근 정보 통신 산업의 발달이 가속화됨에 따라 가장 중요한 분야의 하나인 디스플레이 소자 분야에 있어서 보다 고도의 성능이 요구되고 있다. 이러한 디스 플레이는 발광형과 비발광형으로 나눌 수 있다. 발광형에 속하는 디스플레이로는 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT), 전계 발광 소자(Electroluminescence Display: ELD), 전기 발광 다이오우드(Light Emitting Diode: LED), 플라즈마 소자 패널(Plazma Display Panel: PDP) 등이 있다. 그리고, 비발광형 디스플레이로는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 등이 있다.

상기한 발광형 및 비발광형 디스플레이는 작동 전압, 소비 전력, 밝기 즉 휘도, 콘트라스트, 응답속도, 수명 그리고 표시액 등의 기본 성능을 가지고 있다. 그런데, 이 중에서 현재까지 많이 쓰이고 있는 액정 디스플레이는 상기한 기본 성능 중에서 응답속도, 콘트라스트 및 시각 의존성에 대하여 문제점을 가지고 있다. 이러한 상황 속에서 발광 다이오우드를 이용한 디스플레이는 응답속도가 빠르며, 자기 발광형이기 때문에 배면광(back light)이 필요 없으며, 휘도가 뛰어날 뿐만 아니라 여러 가지 장점을 가지고 있어 액정 디스플레이의 문제점을 보완한 차세대 디스플레이 소자로서의 자리를 차지할 수 있을 것으로 전망되고 있다.

발광 다이오우드는 주로 결정 형태를 갖는 무기 재료가 사용되기 때문에 대면적의 전계 발광 소자에 적용하기가 어렵다. 또한, 무기 재료를 이용한 전계 발광 소자의 경우 구동 전압이 200 V 이상 필요하고, 가격 또한 고가인 단점이 있다. 그러나, 1987년 이스트만 코닥(Eastman Kodak)에서 알루미나 퀴논(alumina quinone)이라는 π-공액 구조를 갖는 재료로 제작된 소자가 발표된 이래로 유기물을 이용한 전계 발광 소자의 연구가 활발해졌다.

전계 발광 소자(electroluminescence device : EL device)는 발광층(emmiter layer) 형성용 재료에 따라 무기 전계 발광 소자와 유기 전계 발광 소자로 구분된다.

유기 전계 발광 소자는 형광성 유기화합물을 전기적으로 여기하여 발광시키는 자발광형 소자로 무기 전계 발광 소자에 비해 휘도, 구동 전압 및 응답 속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.

또한, 이 소자는 수볼트의 저전압 직류 인가에서 발광하는 전도체 소자로 고휘도, 고속 응답, 광시야각, 면발광, 박형으로서 다색 발광이 가능하다는 우수한 특징을 가지고 있다.

유기 전계 발광 소자는 다른 디스플레이어에서는 찾아볼 수 없는 특징을 갖고 있어 풀-칼라 플랫 패널 디스플레이어에서 응용이 기대되고 있다.

유기 전계 발광 소자는 1987년에 C. W. Tang 등이 최초로 실용적인 소자 성능을 보고하였다(Applied Physics Letters 제51권 12호 913-915 페이지 (1987년)). 여기서 이들은 유기층으로서 디아민 유도체에서 얻어지는 박막(정공 수송층)과 트리(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(이하 Alq3로 약칭함)에서 얻어지는 박막(전자 수송성 발광층)을 적층한 구조를 고안하였다. 이와 같은 적층 구조를 사용함으로써 전극에서 유기층으로의 전자와 정공의 주입 장벽을 저하시키고, 또한 유기층 내부에 있어서 전자와 정공의 재결합 확률을 증가시키는 것이 가능하다.

그 후, C. Adachi 등이 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층의 3층 구조(Japanese Journal of Applied Physics 제27권 2호 L269-L271페이지(1988년)) 및 정공 수송성 발광층, 전자 수송층에서 얻어지는 2층 구조(Applied Physics Letter 제55권 15호 1489-1491페이지(1989년))의 유기층을 갖는 유기전계 발광소자를 고안하고, 재료 및 그 조합에 적합한 다층 구조를 구축함으로써 소자 특성을 최적화할 수 있음을 나타내었다.

유기 전계 발광 소자는 제1 전극과 제2 전극, 유기 발광 매체로 구성될 수 있다. 상기 유기 발광 매체는 적어도 두개의 분리된 유기층, 즉 소자에 있어서 전자를 주입하고 수송하는 하나의 층과 정공을 주입하고 수송하는 영역을 형성하는 하나의 층을 포함하며, 이외에도 얇은 유기 필름의 다중층이 더욱 포함될 수 있다. 상기 전자를 주입하고 수송하는 층과 정공을 주입하고 수송하는 층은 각각 전자 주입층, 전자 수송층 및 정공 주입층, 정공 수송층으로 나뉘어질 수도 있다. 또한 유기 발광 매체는 상기 전자 주입ㆍ수송층과 상기 정공 주입ㆍ수송층 외에 발광층을 더욱 포함하여 구성될 수 있다.

간단한 구조의 유기 전계 발광 소자는 제1 전극/전하수송층 및 발광층/제2 전극으로 구성될 수 있다. 또한 각 유기 기능층을 분리하여 제1 전극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/제2 전극으로 유기 전계 발광 소자를 구성할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자의 구동 원리는 다음과 같다.

상기 제1 전극(양극)과 제2 전극(음극)간에 전압을 인가하면 제1 전극으로부터 주입된 홀(정공)은 정공수송층을 경유하여 발광층에 이동된다. 한편, 전자는 제2 전극으로부터 전자 수송층을 경유하여 발광층에 주입되고, 발광층 영역에서 캐 리어들이 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 변화되고, 이로 인하여 발광층의 형광성 분자가 발광함으로써 화상이 형성된다.

일반적인 유기 전계 발광 소자의 제작과정을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 유기 전계 발광 소자의 구조 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 유리기판(1)위에 양극(2) 물질이 형성된다. 이때 양극(2) 물질로는 일반적으로 ITO(Indium tin oxide, In₂O₃+SnO₂)를 사용한다.

상기 양극(2)물질 상에 정공주입층(HIL: Hole Injecting Layer)(3) 혹은 정공수송층(HTL: Hole Transporting Layer)(4)을 단독으로 형성시키거나, 정공주입층(3)과 정공수송층(4) 모두를 차례대로 형성시킬 수도 있다.

이때 정공주입층(3)으로서는 구리 프탈로시아닌(CuPC: Copper(Ⅱ) Phthalocyanine)이, 정공수송층(4)로서는 N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐벤지딘(diphenylbenzidine)이 주로 이용된다.

발광층(5)은 정공주입층(3) 또는 정공수송층(4) 상부에 형성된다. 특히 발광층(5)로는 필요에 따라 발광물질이 단독으로 사용되거나 호스트 재료에 소량의 불순물이 도핑되어 사용될 수 있으며, 이로써 발광의 고효율화나 발광색의 변조가 가능하게 된다. 예를 들어, 녹색광의 경우 유기 발광층(5)으로는 트리스(tris)(8-히드록시퀴놀레이트(hydroxyquinolate) 알루미늄 [Alq3]이 단독으로 사용되거나, Alq3과 같은 호스트에 N-메틸퀴나크리돈(methylquinacridone)과 같은 물질이 도핑되어 사용된다.

이어 발광층(5) 상부에 전자수송층(6) 및/또는 전자주입층(7)이 독립적이거나 연속적으로 형성되며, 그 상부에는 알루미늄과 같은 음극(8)이 형성됨으로써 유기 전계 발광 소자가 완성된다. 일반적으로 전자수송층으로는 Alq3을 사용하고, 전자주입층으로는 알칼리 금속 유도체를 사용한다. 그 후, 전자주입층 위에 제2 전극(음극)을 형성한다.

일반적으로, 유기 전계 발광 소자로 풀-컬러(full-color)를 구현하기 위해서는 녹색, 적색, 청색의 3가지 빛을 내는 발광 소자를 필요로 한다.

청색은 청색 호스트에 청색 도펀트를 도핑하고, 전자수송층(ETL)으로 Alq3를 사용하여 구현하며, 청색 호스트의 특성에 따라 Alq3를 생략할 수도 있다. 적색의 경우는 상기 소자 제작 과정 중에 녹색 불순물 대신에 적색 불순물을 도핑함으로 적색 파장을 얻을 수 있다.

녹색 발광 소자의 경우는 쿠마린(Coumarine) 6 혹은 퀴나크리돈(Quinacridone) 유도체들을 도펀트로서 사용하고 있다. 그리고 적색 발광 소자의 경우 DCM1이나 DCM2 등의 DCM(4-디시아노메틸렌-6-(p-디메틸아미노스티릴)-2-메틸-4H-피란) 유도체들이 도펀트로서 사용되어지고 있다{Journal of Applied Physics, 3610(1989) 참조}.

그러나, 상기 풀칼라 소자의 경우 실용화에 적합할 정도의 우수한 발광효율을 나타내지 못하고 있어, 발광효율을 개선하기 위해 많은 연구가 진행되고 있으 나, 현재까지 개발된 소자는 휘도, 색순도 모두 디스플레이로서 실용화를 만족할 만한 수준은 아니다. 따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 고휘도를 나타내며, 발광효율이 우수한 유기 전계 발광 소자가 요구되어진다.

본 발명자들은 상기 종래 유기 전계 발광 소자의 발광 효율을 개선하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 놀랍게도 발광층에 국한되어 사용되었던 발광 물질을 발광층 이외의 유기 박막층의 구성층에 도핑함으로써 소자의 발광효율이 현저히 개선되는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 목적은 높은 발광 효율, 높은 색순도 및 고휘도를 갖는 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 발광 영역을 포함하는 유기 박막층이 제1 전극과 제2 전극 사이에 설치되는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 발광층 이외의 유기 박막층의 구성층 중 적어도 1층이 발광 물질로 도핑된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.

상기 유기 박막층은 특히 한정되지는 않으나, 발광층을 제외한 기존의 다층 유기 박막층을 말하며, 예컨대, 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층, 전자주입층 또는 버퍼층을 들 수 있고, 특히 전자전달층 및/또는 전자수송층이 바람직하며, 보다 특히 상기 유기 박막층은 전자전달층인 것이 바람직하다.

또한 상기 유기 박막층에 사용되는 발광 물질은 발광층에 사용되는 적색, 녹 색, 및/또는 청색발광용 호스트 또는 도펀트 물질일 수 있고, 특히 청색발광용 호스트 또는 도펀트 물질을 사용할 수 있다.

상기 청색발광용 물질은, 특히 제한되지는 않지만, 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0044260호, 또는 제10-2004-0079803호에 개시된 물질을 사용할 수 있다. 상기 특허에 개시된 청색발광용 물질은 청색발광용 호스트 물질 및/또는 도펀트 물질로 사용할 수 있다.

예컨대, 하기 화학식 (1)의 물질을 사용할 수 있다:

B1-X-B2 (1)

상기 식에서, X는 융합된 방향족환이고(여기서, 탄소수는 10∼20개),

B1 및 B2은 독립적으로 각각 아릴, 알킬아릴, 알콕시아릴, 아릴아미노아릴 또는 알킬아미노아릴이다.

본 발명에 있어서, 알킬기는 예컨대, 탄소 원자의 수가 1개 내지 6 인 직쇄 또는 측쇄형의 포화 탄화수소기를 의미하는 것으로 구체적으로 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 헥실기 등을 예로 들 수 있다.

아릴기는 예컨대, 탄소 원자의 수가 6~12개의 방향족기를 의미하는 것으로 구체적으로 페닐기, 나프틸기 등을 예로 들 수 있다.

또한 상기 아릴, 알킬아릴, 알콕시아릴, 아릴아미노아릴 또는 알킬아미노아릴기는 통상의 치환기에 의해 치환될 수 있으며, 본 발명에 있어서 치환기는 수소, 할로겐기, 시아노기, 아미노기, 니트로기, 카르복시기, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기 등을 사용할 수 있고, 이러한 치환기로 한정된 것은 아니다.

상기 화학식 (1)의 화합물의 바람직한 일 예로서, X가 안트라센이고, B1 및 B2은 독립적으로 각각 페닐(phenyl), 바이페닐(biphenyl), 파이리딜(pyridyl), 나프틸(naphthyl), 트리틸페닐(tritylphenyl), 바이페닐레닐(biphenylenyl), 안트릴(anthryl), 페난트릴(phenanthryl), 파이레닐(pyrenyl), 퍼릴렌일(perylenyl), 퀴놀릴(quinolyl), 아이소퀴놀릴(isoquinolyl), 플로레닐(fluorenyl), 터페닐(terphenyl), 톨릴(tolyl), 자일릴(xylyl) 및 메틸나프틸 (methylnaphthyl)로부터 선택된 화합물을 들 수 있다.

상기 화학식 (1)의 화합물의 보다 바람직한 일 예는 하기 화학식 중의 어느 한 화합물이다:

본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 발광 물질의 도핑농도는 특히 한정되지는 않지만, 0.1∼49.9 중량%, 특히 1∼20 중량%인 것이 바람직하다.

본 발명의 유기 전계 발광 소자는 다양한 실시형태가 가능하다. 기본적으로는 한쌍의 전극(양극 및 음극) 사이에 발광층을 끼워넣고, 여기에 필요에 따라 정공 주입 및 수송층과 전자 주입 및 수송층을 삽입한다. 구체적으로 그 구성의 예를 들면, (1) 양극/발광층/음극, (2) 양극/정공수송층/발광층/음극, (3) 양극/정공수송층/전자수송층/음극, (4) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/음극, (5) 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자수송층/음극, (6) 양극/정공주입층/정공수송층/ 발광층/전자수송층/전자주입층/음극 및 (7) 양극/정공주입층/발광층/전자주입층/음극 등이 있다. 상기한 구성을 갖는 소자는 각각 기판으로 지지되는 것이 바람직하다. 기판에는 특별한 제한이 없으며, 유기 전계 발광 소자에 통상적으로 사용되는 것, 예를 들면, 유리, 투명 플라스틱, 석영 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 유기 전계 발광 소자를 구성하는 각 층은, 각 층을 구성해야 하는 재료에 공지된 방법, 예컨대 증착법, 스핀코트법, 캐스트법 등을 적용하여 박막화시킴으로써 형성할 수 있다.

이렇게 형성된 각 층, 예컨대 발광층의 막두께에 대해서는 특별히 제한받지 않고, 적절히 상황에 따라서 선정할 수 있다.

또한, 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서의 양극으로는 일함수가 4.0 eV 이상으로 큰 금속, 합금, 전기전도성 화합물 또는 이들 혼합물을 전극물질로 사용할 수 있다. 이러한 전극물질의 예로는 ITO, SnO₂, ZnO, Au 등의 도전성 투명 혹은 불투명 재료를 들 수 있다.

또한, 양극은 상술한 전극물질의 증착 또는 스퍼터링(sputtering) 등의 방법을 실시하여 박막을 형성시킴으로써 제작할 수 있다.

한편, 음극으로는 일함수가 4.2 eV 이하로 작은 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 전극물질로서 사용할 수 있다. 이러한 전극물질의 예로는 칼슘, 마그네슘, 리튬, 알루미늄, 마그네슘 합금, 리튬 합금, 알루미늄 합금, 알루미늄/리튬 혼합물, 마그네슘/은 혼합물, 인듐 등을 들 수 있다.

음극은, 이들 전극 물질에 증착이나 스퍼터링 등의 방법을 적용하여 박막을 형성함으로써 제작할 수 있다. 또, 전극으로서의 시트 저항은 수백 Ω/mm 이하로 하는 것이 바람직하고, 막두께는 통상 10 nm 내지 1 ㎛, 바람직하게는 50 내지 200 nm 범위에서 선정된다.

본 발명의 유기 전계 발광 소자에 사용할 수 있는 다른 정공주입재료 및 정공수송재료에 대해서는, 광도전재료에 있어서 정공의 전하수송재료로서 종래부터 관용되어 온 것, 또는 유기 전계 발광 소자의 정공주입층 및 정공수송층에 각각 사용되는 공지된 재료 중에서 임의의 것을 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서의 전자수송층은 전자전달 화합물을 함유한 것으로, 음극에서 주입된 전자를 발광층에 전달하는 기능을 갖고 있다. 이러한 전자 전달 화합물에 대하여 특별히 제한은 없고, 종래 공지된 화합물 중에서 임의의 것을 선택하여 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 발광층에 사용된 발광 호스트 또는 도펀트 물질과 동일한 발광물질을 발광층 이외의 유기 박막층에 도핑할 수 있다. 상기와 같이 동일한 발광 물질을 사용함으로써 제조공정에 있어 간편화를 꾀할 수 있다.

다음으로, 상기한 (6)의 구성을 기준으로 한 본 발명의 유기 전계 발광 소자를 제조하는데 적합한 방법의 일례를 설명한다.

먼저 투명한 기판(1) 위에 스퍼터링(sputtering) 등의 방법에 의해 양극(2)을 형성시키고, 양극 상부에 정공주입층(3), 정공수송층(4)을 순차적으로 진공증착 시킨다. 정공수송층(4) 상부에 다시 유기 발광층(5), 전자수송층(6)을 진공증착법으로 형성시킨 후, 전자수송층(6) 상부에 전자주입층(7)과 음극(8)을 형성시킨다.

상기 발광층(5)은 종래에 알려진 호트스(host) 및 도펀트(dopant) 재료를 사용할 수 있으며, 도핑 농도를 특히 한정되지 않으며 통상 10% 정도 도핑하여 사용하낟.

상기 언급된 양극(2) 재료로는 통상 ITO(In₂O₃+SnO₂) 혹은 IZO(In ₂O₃+ZnO)를 사용할 수 있으며, 정공주입층(3)의 재료로는 통상 구리 프탈로시아닌(copper(II) phthalocyanine)을 사용한다. 정공수송층(4)은 NPD(N,N-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidine)과 같은 트리페닐아민 또는 디페닐아민 유도체가 사용가능하고, 발광층(5)의 호스트 재료로는 예컨대, Alq3(tris(8-hydroxyquinolate)aluminum)를 사용할 수 있다. 또한, Alq3는 전자수송 특성이 우수하므로 전자수송층(6)으로 이용할 수 있으며, 전자수송층(6)으로 이용될 수 있는 또 다른 재료는 2-(4-비-페닐)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸과 같은 옥사디아졸 및 트리아졸 유도체가 있다. 전자주입층의 재료로는 알칼리 금속(Cs, Rb, K, Na, Li) 유도체(Li₂O등)가 이용될 수 있으며, 음극재료로는 Mg/Ag, Al, Al/Li, Al/Nd등이 가능하다. 상기과 같이 정공주입층(3), 정공수송층(4), 전자수송층(6)및 전자주입층(7)의 성막시에 하나 이상의 층에 발광 물질을 도핑하여 본 발명에 따른 소자를 제조한다.

이하, 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 관하여는 하기 실시예에서 상술하기 로 하나, 본 발명은 이와 같은 실시예에 의하여 한정되는 것이 아니고, 첨부된 특허청구범위에 기재된 발명의 범위내에서 여러 가지로 변경하여 실시할 수 있다.

실시예

실시예 1

본 실시예는 발광 물질인 하기 H-18을 전자수송층에 도핑하여 제조한 유기 전계 발광 소자의 예이다:

우선, 초음파 세정된 ITO가 증착된 유리상에 구리 프탈로시아닌(CuPc)을 진공증착하여 200Å 두께의 정공주입층을 형성하였다. 정공주입층 상부에 정공수송층으로 NPB[N,N-di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenylbenzidine]를 사용하여 500Å의 두께로 성막한 후, H-11(호스트)에 H-18(도펀트)을 4.0 중량% 도핑하여 두께 300Å로 발광층을 형성하였다. 발광층 위에 전자수송층으로 Alq3(호스트)에 H-18(도펀트)을 10 중량% 도핑하여 200Å의 두께로 성막한 후, 순차적으로 전자주입층(LiF; 5Å) 및 음극(Ag; 1000Å)을 진공증착하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다:

,

상기 H-11 및 H-18은 상기 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0044260호, 또는 제10-2004-0079803호에 개시된 물질로서, H-11을 발광층의 호스트로, H-18을 발광층의 도펀트로 각각 사용할 수 있다. 상기 화합물은 상기 특허문헌을 참조하여 제조할 수 있음은 물론이다.

이와 같이 제작한 실시예 1의 유기 전계 발광 소자에 순바이어스 직류 전압을 가하여 발광 특성을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 2

전자수송층의 도펀트로서 H-19를 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하여 유기 전계 발광 소자를 제작하였다:

비교예

본 비교예는 발광 물질로 도핑하지 않은 전자수송층을 사용하여 유기 전계 발광 소자를 제작한 예이다.

우선, 초음파 세정된 ITO가 증착된 유리상에 구리 프탈로시아닌(CuPc)을 진공증착하여 200Å 두께의 정공주입층을 형성하였다. 정공주입층 상부에 정공수송층으로 NPB를 사용하여 500Å의 두께로 성막한 후, H-11(호스트)에 H-18(도펀트)을 4.0 중량% 도핑하여 두께 300Å로 발광층을 형성하였다. 발광층 위에 순차적으로 전자수송층(Alq3: 200Å), 전자주입층(LiF; 5Å) 및 음극(Ag; 1000Å)을 진공증착하여 비교의 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.

이와 같이 제작한 비교예의 유기 전계 발광 소자에 순바이어스 직류 전압을 가하여 발광 특성을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

	호스트 재료	도펀트 재료	인가전압(V)	휘도(cd/㎠)	효율(lm/W)	색좌표
						X	Y
비교예	Alq3	-	6.9	2,100	2.0	0.14	0.16
실시예 1	Alq3	화합물 H-18	6.75	2,620	2.3	0.14	0.16

상기 표 1(기준 @50mA/㎠)에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 도핑된 전자수송층을 사용한 실시예 1의 소자가 비교예의 소자에 비해 매우 우수한 휘도 및 발광효율 및 높은 색순도를 나타내었다.

본 발명의 소자는 기존에 알려진 발광 물질을 발광층 이외의 유기 박막층의 구성층 중 적어도 1층에 도핑함으로써, 기존의 통상의 관념을 뛰어넘어 매우 우수한 발광효율과 휘도를 나타내며, 소자의 안성성 향상과 소자의 수명을 증대시키는데 기여할 수 있다.

Claims (8)

1. 발광 영역을 포함하는 유기 박막층이 제1 전극과 제2 전극 사이에 설치되는 유기 전계 발광 소자에 있어서,

   발광층 이외의 유기 박막층의 구성층 중 적어도 1층이 하기 화학식 (1)의 화합물로 도핑된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자:

   B1-X-B2 (1)

   상기 식에서, X는 안트라센이고,

   B1 및 B2은 독립적으로 각각 아릴, 알킬아릴, 알콕시아릴, 아릴아미노아릴 또는 알킬아미노아릴이다.
2. 제1항에 있어서, 상기 유기 박막층이 전자전달층 및/또는 전자수송층인 유기 전계 발광 소자.
3. 제2항에 있어서, 상기 유기 박막층이 전자전달층인 유기 전계 발광 소자.
4. 제1항에 있어서, B1 및 B2은 독립적으로 각각 페닐(phenyl), 바이페닐(biphenyl), 파이리딜(pyridyl), 나프틸(naphthyl), 트리틸페닐(tritylphenyl), 바이페닐레닐(biphenylenyl), 안트릴(anthryl), 페난트릴(phenanthryl), 파이레닐(pyrenyl), 퍼릴렌일(perylenyl), 퀴놀릴(quinolyl), 아이소퀴놀릴(isoquinolyl), 플로레닐(fluorenyl), 터페닐(terphenyl), 톨릴(tolyl), 자일릴(xylyl) 및 메틸나프틸 (methylnaphthyl)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 화학식 (1)의 화합물이 하기 화학식 중의 어느 한 화합물인 유기 전계 발광 소자:

   
6. 제1항에 있어서, 발광층에 사용된 발광 호스트 또는 도펀트 물질과, 발광층 이 외의 유기 박막층에 도핑된 발광 물질이 동일한 유기 전계 발광 소자.
7. 제1항에 있어서, 도핑 농도가 0.1∼49.9 중량%인 유기 전계 발광 소자.
8. 제7항에 있어서, 도핑 농도가 1∼20 중량%인 유기 전계 발광 소자.

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