KR100757721B1 - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
짓쏘 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 포함된 전자 수송층은 적어도 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 제 2 유기 화합물보다 더 큰 전자 이동도를 가지며, 제 2 유기 화합물은 제 1 유기 화합물보다 더 큰 유리 전이 온도를 갖는다. 이러한 이유로, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 긴 수명과 높은 발광 효율을 갖는다. 제 1 유기 화합물은 바람직하게 실롤 유도체이고, 제 2 유기 화합물은 바람직하게 퀴놀리놀레이트 금속 착체이다.
유기 전계 발광 소자, 유기 화합물

Description

유기 전계 발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE}
기술분야
본 발명은 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
배경기술
유기 전계 발광 소자는 차세대 표시장치로서 주목을 받고 있다. 전형적인 유기 전계 발광 소자에서, 투명 전도성 물질로 구성된 애노드, 예컨대 인듐 주석 산화물 (ITO) 이 유리 기판 위에 제공되고, 홀 주입층, 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층, 및 캐소드가 차례대로 애노드 상에 배열된다. 직류 전압이 애노드와 캐소드 사이에 인가될 때, 홀은 애노드에서 홀 주입층으로 주입되고, 전자는 캐소드에서 전자 수송층으로 주입된다. 주입된 홀은 홀 수송층을 통해 발광층으로 이동되고 주입된 전자 또한 발광층으로 이동된다. 홀과 전자는 발광층에서 재결합하고, 그 결과 광이 방출된다.
최근 몇년간 유기 발광 소자가 오랜 수명을 갖는 것이 요구되어 왔다. 초기 휘도 반감기가 유기 발광 소자의 수명을 나타내는 지표로 알려져 있다. 초기 휘도 반감기는 유기 전계 발광 소자의 휘도가 초기 휘도의 절반으로 감소하는 기간이며, 따라서 이 반감기가 길수록, 유기 전계 발광 소자의 수명이 길다.
초기 휘도 반감기를 감소시키는 주 요인은, 예컨대, 전류 주입 또는 경시변화로 발생된 열에 의한 유기 발광 소자에서의 유기 화합물의 결정화, 유기 화합물 의 산화 감성 및 환원 감성과 같은 전기화학적 감성, 유기 화합물의 화학적 감성, 유기 화합물의 응집, 인접층 사이의 박피, 및 인접층 사이의 착체 생성을 포함한다.
퀴놀리놀라토 금속 착체, 특히, 트리스- (8-퀴놀리놀라토) 알루미늄, 약칭 Alq3, 또는 비스 (2-메틸-8-퀴놀리놀라토) (p-페닐페놀라토) 알루미늄, 약칭 BAlq,로 구성된 전자 수송층을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 비교적 긴 초기 휘도 반감기를 갖는 것으로 알려져 있다. 그러나, Alq3 또는 BAlq로 구성된 전자 수송층에서의 전자 이동도는 별로 높지 않다. 이것은 Alq3 또는 BAlq로 구성된 전자 수송층을 포함한 유기 전계 발광 소자의 발광효율이 그리 높지 않다는 것을 의미한다.
전자 수송층을 형성하기 위한 다른 알려진 재료의 예는 일본 공개 특허 공보 제 09-87616 호, 제 09-194487 호 및 제 2002-100479 호에 공시된 것들을 포함한다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 긴 수명과 높은 발광 효율을 갖는 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
이 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태에 따라 다음의 유기 전계 발광 소자가 제공된다. 그러한 유기 전계 발광 소자는 한 쌍의 전극과 복수의 유기 화합물층을 가지며, 복수의 유기 화합물층은 한 쌍의 전극 사이에 제공된 전자 수송층을 포함한다. 전자 수송층은 최소한 제 1 유기 화합물과 제 2 유기화합물 을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 제 2 유기 화합물보다 더 높은 전자 이동도를 갖는다. 제 2 유기 화합물은 제 1 유기 화합물보다 높은 유리 전이 온도를 갖는다.
본 발명의 다른 양태는 다음의 유기 전계 발광 소자를 제공한다. 이 유기 전계 발광 소자는 한 쌍의 전극과 복수의 유기 화합물층을 가지며, 유기 화합물층은 한 쌍의 전극 사이에 제공된 전자 수송층을 포함한다. 전자 수송층은 최소한 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 제 2 유기 화합물보다 더 큰 전자 이동도를 갖는다. 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물은 제 1 유기 전계 발광 소자가 제 1 유기 화합물로만 형성된 전자 수송층을 가지며, 제 2 유기 전계 발광 소자가 제 2 유기 화합물로만 형성된 전자 수송층을 갖는다면, 제 2 유기 전계 발광 소자가 제 1 유기 전계 발광 소자보다 더 긴 초기 휘도 반감기를 갖도록 선택된다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명에 따른 일 실시형태에서의 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
발명을 수행하기 위한 최상의 모드
본 발명에 따른 한 실시형태가 도 1 에 기초하여 설명될 것이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자 (10) 는 기판 (1), 기판 (1) 상에 제공된 애노드 (2), 애노드 (2) 상에 제공된 유기층 (8) 및 유기층 (8) 상에 제공된 캐소드 (7) 를 갖는다. 유기층 (8) 은 유기 화합물 층 으로서, 홀 주입층 (3), 홀 수송층 (4), 발광층 (5) 및 전자 수송층 (6) 을 포함한다. (3) 내지 (6) 의 이 층들은 애노드 (2) 를 직면하는 유기층 (8) 의 측면으로 부터 캐소드 (7) 를 직면하는 유기층 (8) 의 측면을 향해 순서대로 배열된다.
홀 주입층 (3) 과 홀 수송층 (4) 은 항상 필요한 것은 아니며, 생략될 수도 있다. 그러나, 유기층 (8) 에 홀 주입층 (3) 과 홀 수송층 (4) 을 포함함으로써, 유기 전계 발광 소자 (10) 의 발광 효율이 개선되고 유기 전계 발광 소자 (10) 의 초기 휘도 반감기가 연장된다.
기판 (1) 은 유기 전계 발광 소자 (10) 를 위한 지지대 역할을 한다. 기판 (1) 은 유리 기판일 수도 있고, 플라스틱 시트, 플라스틱 필름, 금속 시트 또는 금속 포일, 또는 다른 방법으로 실리콘과 같은 세라믹으로 형성될 수도 있다. 기판 (1) 은 바람직하게 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트 또는 폴리메타크릴레이트로 이루어지는데, 이것들은 뛰어난 방습성, 내충격성, 내열성 및 표면 평활성을 갖기 때문이다. 만약 방습성이 개선될 필요가 있다면, 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 또는 실리콘 산화 질화막이 기판 (1) 의 표면 위에 제공될 수 있다. 그러나, 발광층 (5) 으로부터 방출된 광 (가시광선) 이 유기 전계 발광 소자 (10) 로부터 기판 (1) 을 통해서 빠져나가기 위한 것이라면, 기판 (1) 은 가시광선을 투과시킬 수 있어야 한다.
애노드 (2) 는 홀을 홀 주입층 (3) 으로 주입시키는 역할을 갖는다. 애노드 (2) 를 형성하는 물질이 금속, 합금, 전기전도성 화합물 또는 그것들의 혼합물일 수 있지만, 그 물질은 바람직하게 낮은 전기 저항과 높은 일 함수를 갖는다. 애노드 (2) 를 형성하기 위한 바람직한 물질의 예는 ITO, 주석 산화물, 아연 산화물, 아연 산화물과 인듐 산화물의 혼합물, 및 티타늄 질화물과 같은 금속 산화물 또는 금속 질화물, 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 납, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨 및 니오븀과 같은 금속, 및 폴리아닐린, 폴리티오핀, 폴리피롤 및 폴리페닐렌비닐렌과 같은 전도성 고분자를 포함한다. 애노드 (2) 는 단일 형태의 물질로 형성될 수 있으며, 또는 복수 형태의 물질로 형성될 수 있다. 애노드 (2) 의 두께는 바람직하게 10 ㎚ 내지 1 ㎛이고, 더욱 바람직하게는 10 ㎚ 내지 300 ㎚이다. 애노드 (2) 는 스퍼터링, 이온-도금, 진공증착 및 스핀 코팅과 같은 잘 알려진 공정에 의해 형성된다. 만약 발광층 (5) 으로부터 방출된 광 (가시광선) 이 애노드 (2) 를 통해서 유기 전계 발광 소자 (10) 로부터 출사되기 위한 것이라면, 애노드 (2) 는 가시광선을 투과시킬 수 있어야 한다. 가시광선에 대한 애노드 (2) 의 투과율은 바람직하게 10 ％ 이상이다.
홀 주입층 (3) 은 애노드 (2) 로부터 주입된 홀을 홀 수송층 (4) 으로 주입하는 역할을 가지며, 그리고 애노드 (2) 를 유기층 (8) 에 점착시키는 역할을 갖는다. 홀 주입층 (3) 을 형성하는 물질은 바람직하게 애노드 (2) 에 대한 높은 점착성, 낮은 이온화 전위 및 높은 유리 전이 온도를 갖는다. 홀 주입층 (3) 을 형성하기 위한 물질의 예는 프탈로시아닌 유도체, 포르피린 유도체, 폴리페닐렌비틸 유도체, 스타버스트 아민 유도체, 폴리아닐린 및 폴리티오핀을 포함한다. 바람직한 프탈로시아닌 유도체는 구리 프탈로시아닌과 무금속 프탈로시아닌을 포함하고, 그리고 바람직한 스타버스트 아민 유도체는 4, 4', 4"-트리스 (3-메틸페닐페닐-아미노) 트리페닐아민을 포함한다. 홀 주입층 (3) 은 단일 형태의 물질로 구성될 수 있으며, 또는 복수 형태의 물질로 형성될 수 있다. 홀 주입층 (3) 의 두께는 바람직하게 5 ㎚ 내지 100 ㎚이며, 보다 바람직하게는 10 ㎚ 내지 50 ㎚이다. 홀 주입층 (3) 은 진공증착, 스핀 코팅, 침지 등과 같은 잘 알려진 공정에 의해 형성될 수 있다.
홀 수송층 (4) 은 주입된 홀을 발광층 (5) 으로 이동시키는 역할을 갖는다. 홀 수송층 (4) 을 형성하는 물질은 바람직하게 그 물질이 홀 주입층 (3) 또는 애노드 (2) 로부터의 홀과 함께 쉽게 주입될 수 있게 하기 위한 것이며, 효율적으로 주입된 홀을 발광층 (5) 으로 이동시키는 능력을 가지고 있다. 홀 수송층 (4) 을 형성하기 위한 물질의 예는 트리아릴아민 유도체, 주 체인 또는 부 체인으로서 트리페닐아민 구조의 반복 구조를 갖는 화합물, 트리페닐메탄 유도체, 하이드라존 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 트리페닐메탄 유도체, 플루오르닐 디페닐아민 유도체, 벤지딘 유도체, 피라졸린 유도체, 스틸벤 유도체, 스티릴아민 유도체, 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 카바졸 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 스피로 화합물, 및 또한,홀 주입층 (3) 을 형성하기 위한 물질로 언급된 상기 물질들을 포함한다. 바람직한 트리아릴아민 유도체는 트리페닐아민 및 트리페닐아민의 2량체, 3량체, 4량체 및 5량체를 포함한다. 바람직한 벤지딘 유도체는 N, N'-디나프닐-N,N'-디페닐벤지딘을 포함한다. 바람직한 카바졸 유도체는 4, 4'-N,N'-디카바졸비페닐 및 폴리 (N-비닐카바졸) 을 포함한다. 홀 수송층 (4) 은 단일 형태의 물질, 또는 복수의 형태의 물질로 형성될 수 있다. 홀 수송층 (4) 의 두께는 바람직하게 5 ㎚ 내지 100 ㎚이며, 그리고 더욱 바람직하게는 10 ㎚ 내지 50 ㎚이다. 홀 수송층 (4) 은 진공증착, 스핀 코팅, 침지 등과 같은 잘 알려진 공정에 의해서 형성될 수 있다.
발광층 (5) 은 애노드 (2) 로부터 주입되고 이동된 홀과 캐소드 (7) 로부터 주입되고 이동된 전자의 발광층 (5) 에서의 재결합에 의해 광 (가시광선) 을 방출한다. 여기자는 홀과 전자의 재결합에 의해 발생되고, 그리고 이 여기자들이 바닥 상태로 돌아갈 때 광이 방출된다. 발광층 (5) 을 형성하는 물질은 바람직하게 높은 형광 양자 수율, 홀과 전자를 효율적으로 이동시키는 능력 및 높은 유리 전이 온도를 갖는다. 발광층 (5) 을 형성하기 위한 물질의 예는 디스티릴알리린 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 디스티릴아민 유도체, 퀴놀리놀레이트 금속 착체, 트리아릴아민 유도체, 아조메틴 유도체, 옥사디아졸 유도체, 피라졸로퀴놀라인 유도체, 실롤 유도체 (실라사이클로펜타디엔 유도체), 나프탈렌 유도체, 안트라신 유도체, 다카바졸 유도체, 페릴렌 유도체, 올리고티오핀 유도체, 쿠마린 유도체, 피렌 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 벤조피란 유도체, 유로퓸 착체, 루브렌 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 트리아졸 유도체, 벤즈옥사졸 유도체, 및 벤조티아졸 유도체를 포함한다. 바람직한 퀴놀리놀레이트 금속 착체는 Alq3 및 BAlq를 포함하고, 바람직한 트리아릴아민 유도체는 트리페닐아민의 4량체를 포함하고, 그리고 바람직한 디스티릴아릴린 유도체는 4,4'-비스 (2,2'-디페닐비닐) 비페닐 (DPVBi) 을 포함한다. 발광층 (5) 은 단일층 또는 복수의 층들로 형성될 수 있다. 발광층 (5) 은 단일 물질 또는 복수의 물질들로 형성될 수 있다. 유기 전계 발광 소자 (10) 의 발광 효율을 개선시키기 위해서 그리고 유기 전계 발광 소자의 초기 휘도 반감기를 연장시키기 위해서, 발광층 (5) 은 호스트 화합물과 호스트 화합물에 도핑된 게스트 화합물로 구성될 수 있다. 도핑되기 위한 게스트 화합물의 농도는 전체 발광층 (5) 전부가 균일할 수도 있고, 불균일할 수도 있다. 발광층 (5) 의 두께는 바람직하게 1 ㎚ 내지 100 ㎚이고, 더욱 바람직하게는 10 ㎚ 내지 50 ㎚이다. 발광층 (5) 은 진공증착 등과 같은 잘 알려진 공정에 의해서 형성될 수 있다.
전자 수송층 (6) 은 캐소드 (7) 로부터 주입된 전자를 발광층 (5) 으로 이동시키는 역할과, 발광층 (5) 에서 형성된 여기자가 캐소드 (7) 에서 비산되거나 급냉되는 것을 방지하는 역할을 갖는다. 전자 수송층 (6) 은 두 종류의 유기 화합물, 즉 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물로 형성될 수 있으며, 또는 이 두 형태의 유기 화합물을 주성분으로 포함할 수 있다. 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물은 바람직하게 전자들이 캐소드 (7) 로부터 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물로 쉽게 주입되도록 하기 위한 것이며, 주입된 전자를 효율적으로 이동시키는 능력을 갖는다. 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물은 다음의 세개의 요건중 첫번째를 포함하여 최소한 두개의 요건을 만족시켜야 한다.
요건 1: 제 1 유기 화합물의 전자 이동도는 유기 전계 발광 소자의 실제 사용 동안 인가된 전기장 강도의 범위 내에서 제 2 유기 화합물의 전자 이동도보다 높다.
요건 2: 제 2 유기 화합물의 유리 전이 온도는 제 1 유기 화합물의 전이 온 도보다 높다.
요건 3: 제 1 유기 전계 발광 소자가 제 1 유기 화합물로만 형성된 전자 수송층 (6) 을 가지며, 제 2 유기 전계 발광 소자가 제 2 유기 화합물로만 형성된 전자 수송층 (6) 을 갖는다면, 제 2 유기 전계 발광 소자는 제 1 유기 전계 발광 소자보다 더 긴 초기 휘도 반감기를 갖는다.
제 1 유기 화합물은 바람직하게 실롤 유도체이다. 바람직한 실롤 유도체는 일본 공개 특허 공보 제 09-87616호 및 일본 공개 특허 공보 제 09-194487호에 공시된 것들을 포함하며, 더욱 바람직한 실롤 유도체는 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤 또는 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤이다.
제 2 유기 화합물은 바람직하게 금속 착체, 바토쿠프로인과 바토페난트롤린과 같은 페난트롤린 유도체, 또는 3- (4-비페닐-4- (-에틸페닐) -5- (4-터트-부틸페닐) -1,2,4-트리아졸과 같은 트리아졸 유도체이다. 바람직한 금속 착체의 예는 Alq3, BAlq, 그리고 트리스 (2-메틸-8-퀴놀리놀라토) 알루미늄, 트리스 (5-메틸-8-퀴놀리놀라토) 알루미늄, 모노 (4-메틸-8퀴놀리놀라토) 비스 (8-퀴놀리놀라토) 알루미늄, 모노 (4-에틸-8-퀴놀리놀라토) 모노 (4-메틸-8-퀴놀리놀라토) 모노 (8-퀴놀리놀라토) 알루미늄, 트리스 (3,4-디메틸-8-퀴놀리놀라토) 알루미늄, 트리스 (4-메톡시-8-퀴놀리놀라토) 알루미늄, 트리스 (4,5-디메틸-8-퀴놀리놀라토) 알루미늄, 트리스 (4,6-디메틸-8-퀴놀리놀라토) 알루미늄, 트리스 (5-클로로-8-퀴놀리놀라토) 알루미늄, 트리스 (5-브로모-8-퀴놀리놀라토) 알루미늄, 트리스 (5,7-디클로 로-8-퀴놀리놀라토) 알루미늄, 트리스 (5-시아노-8-퀴놀리놀라토) 알루미늄, 트리스 (5-술포닐-8-퀴놀리놀라토) 알루미늄, 트리스 (5-프로필-8-퀴놀리놀라토) 알루미늄, 비스 (8-퀴놀리놀라토) 아연, 비스 (2-메틸-8-퀴놀리놀라토) 아연, 비스 (2,4-디메틸-8-퀴놀리놀라토) 아연, 비스 (2-메틸-5-클로로-8-퀴놀리놀라토) 아연, 비스 (2-메틸-5-시아노-8-퀴놀리놀라토) 아연, 비스 (3,4-디메틸-8-퀴놀리놀라토) 아연, 비스 (4,6-디메틸-8-퀴놀리놀라토) 아연, 비스 (5-클로로-8-퀴놀리놀라토) 아연, 비스 (5,7-디클로로-8-퀴놀리놀라토) 아연, 비스 (벤조[f]-8-퀴놀리놀라토) 아연, 비스 (8-퀴놀리놀라토) 베릴륨, 비스 (2-메틸-8-퀴놀리놀라토) 베릴륨, 비스 (2,4-디메틸-8-퀴놀리놀라토) 베릴륨, 비스 (2-메틸-5-클로로-8-퀴놀리놀라토) 베릴륨, 비스 (2-메틸-5-시아노-8-퀴놀리놀라토) 베릴륨, 비스 (3,4-디메틸-8-퀴놀리놀라토) 베릴륨, 비스 (4,6-디메틸-8-퀴놀리놀라토) 베릴륨, 비스 (5-클로로-8-퀴놀리놀라토) 베릴륨, 비스 (4,6-디메틸-8-퀴놀리놀라토) 베릴륨, 비스 (10-하이드록시벤조[h]퀴놀리놀라토) 베릴륨, 비스 (8-퀴놀리놀라토) 마그네슘, 비스 (2-메틸-8-퀴놀리놀라토) 마그네슘, 비스 (2,4-디메틸-8-퀴놀리놀라토) 마그네슘, 비스 (2-메틸-5-클로로-8-퀴놀리놀라토) 마그네슘, 비스 (2-메틸-5-시아노-8-퀴놀리놀라토) 마그네슘, 비스 (3,4-디메틸-8-퀴놀리놀라토) 마그네슘, 비스 (4,6-디메틸-8-퀴놀리놀라토) 마그네슘, 비스 (5-클로로-8-퀴놀리놀라토) 마그네슘, 비스 (5,7-디클로로-8-퀴놀리놀라토) 마그네슘, 비스 (10-벤조[h]퀴놀리놀라토) 마그네슘, 트리스 (8-퀴놀리놀라토) 인듐, 8-퀴놀리놀라토 리튬, 트리스 (5-클로로-8-퀴놀리놀라토) 갈륨, 비스 (5-클로로-8-퀴놀리놀라토) 칼슘, 비스 (2-메틸-8-퀴놀리놀라토) ( 트리페닐실라놀라토) 알루미늄, 비스 (2-메틸-8-퀴놀리놀라토) (트리페닐실라놀라토) 알루미늄, 비스 (2-메틸-8-퀴놀리놀라토) (디페닐메틸실라놀라토) 알루미늄, 비스 (2-메틸-8-퀴놀리놀라토) (터트-부틸디페닐실라놀라토) 알루미늄, 비스 (2-메틸-8-퀴놀리놀라토) (트리스- (4,4-비페닐) 실라놀라토) 갈륨, 비스 (2-메틸-8-퀴놀리놀라토) (1-나프톨라토) 갈륨, 비스 (2-메틸-8-퀴놀리놀라토) (2-나프톨라토) 갈륨 및 비스 (8-퀴놀리놀라토) 구리를 포함한다.
만약 전자 수송층 (6) 이 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물 뿐만 아니라, 제 3 유기 화합물까지 포함한다면, 이 제 3 유기 화합물은 또한 바람직하게 상기 세 개의 요건중 첫번째를 포함하여 두개 이상을 만족시킨다. 제 3 유기 화합물의 예는 실롤 유도체, 퀴놀리놀레이트 금속 착체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 퀴놀린 유도체, 피롤 유도체, 벤조피롤 유도체, 피라졸 유도체, 티아졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 티아디아졸 유도체, 티오나프텐 유도체, 이미다졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 트리아졸 유도체, 디스티릴벤젠 유도체 및 스피로 화합물을 포함한다. 퀴놀리놀레이트 금속 착체는 바람직하게 리간드로서 8-퀴놀리놀라토, 2-메틸-8-퀴놀리놀라토, 4-메틸-8-퀴놀리놀라토, 5-메틸-8-퀴놀리놀라토, 3,4-디메틸-8-퀴놀리놀라토, 4-에틸-8-퀴놀리놀라토, 4,5-디메틸-8-퀴놀리놀라토, 4,6-디메틸-8-퀴놀리놀라토, 4-메톡시-8-퀴놀리놀라토, 10-벤조[h]퀴놀리놀라토, 벤조[f]-8-퀴놀리놀라토, 8-퀴놀리놀라토 이량체 또는 7-프로필-8-퀴놀리놀라토를 가지며, 바람직하게 중심 금속으로서 알루미늄, 베릴륨, 아연, 마그네슘, 갈륨, 인듐, 구리, 칼슘, 주석 또는 납을 갖는다.
전자 수송층 (6) 의 일부분으로서 제 1 유기 화합물의 중량비율은 바람직하게 1 ％ 이상 50 ％ 이하이다. 제 1 유기 화합물은 바람직하게 400 이상의 분자량을 갖는다. 만약 제 1 유기 화합물의 중량 비율이 1 ％ 이상 50 ％ 이하이고, 그리고 만약 제 1 유기 화합물이 400 이상의 분자량을 갖는다면, 유기 전계 발광 소자 (10) 의 초기 휘도 반감기가 연장되고 발광효율이 향상된다.
전자 수송층 (6) 은 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물을 공동 증착함으로써 형성될 수 있으며, 또는 제 1 유기 화합물로 구성된 제 1 층을 제 2 유기 화합물로 구성된 제 2 층과 적층함으로써 형성될 수 있다. 전자 수송층 (6) 이 공동 증착에 의해 형성됨으로써, 전자 수송층 (6) 에서의 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물의 각각의 농도는 전자 수송층 (6) 의 두께 방향으로 균일할 수도 있고 불균일할 수도 있다. 전자 수송층 (6) 이 라미네이션에 의해 형성될 때, 제 2 층은 제 1 층의 상단에 형성될 수 있고, 또는 제 1 층은 제 2 층의 상단에 형성될 수 있다.
전자 수송층 (6) 의 두께는 바람직하게 5 ㎚ 내지 100 ㎚이며, 보다 바람직하게는 5 ㎚ 내지 50 ㎚이다. 전자 수송층 (6) 은 진공증착 등과 같은 잘 알려진 공정에 의해서 형성될 수 있다. 전자 수송층 (6) 은 전자 이동의 역할 외에 광 방출 등과 같은 역할 또한 가질 수 있다.
캐소드 (7) 는 전자를 전자 수송층 (6) 으로 주입하는 역할을 갖는다. 캐소드 (7) 를 형성하는 물질은 금속, 합금, 전기전도성 화합물 또는 그것들의 혼합물일 수도 있다. 캐소드 (7) 를 형성하는 물질은 바람직하게 낮은 전기 저항 과 작은 일 함수를 갖는다. 캐소드 (7) 를 형성하는 바람직한 물질의 예는 금, 은, 구리, 알루미늄, 인듐, 칼슘, 주석 등과 같은 금속, 알루미늄 합금, 예컨대 알루미늄-칼슘 합금 또는 알루미늄-리튬 합금, 또는 마그네슘 합금, 예컨대 마그네슘-은 합금 또는 마그네슘-인듐 합금과 같은 합금, 및 애노드 2를 형성하는 물질로서 상기된 물질들을 포함한다. 캐소드 (7) 는 단일 형태의 물질로 형성될 수 있으며, 또는 복수 형태의 물질로 형성될 수 있다. 캐소드 (7) 의 두께는 바람직하게 5 ㎚ 내지 1 ㎛이며, 보다 바람직하게는 10 ㎚ 내지 500 ㎚이다. 캐소드 (7) 은 진공증착, 스퍼터링, 이온-도금, 전자 빔 증기 증착 등과 같은 잘 알려진 공정에 의해서 형성될 수 있다. 만약 발광층 (5) 으로부터 방출된 광 (가시광선) 이 유기 전계 발광 소자 (10) 로 부터 캐소드 (7) 를 통해서 빠져나가기 위한 것이라면, 캐소드 (7) 는 가시광선에 대해서 투과성을 가져야 한다. 캐소드 (7) 의 가시광선에 대한 투과도는 바람직하게 10 ％ 이상이다.
캐소드 계면층은 캐소드 (7) 로부터 전자 수송층 (6) 으로의 전자 주입을 향상시키기 위해, 또는 캐소드 (7) 와 전자 수송층 (6) 사이의 점착을 향상시키기 위해 캐소드 (7) 와 전자 수송층 (6) 사이에 제공될 수 있다. 캐소드 계면층을 형성하기 위한 물질의 예는 리튬 불화물, 리튬 산화물, 마그네슘 불화물, 칼슘 불화물, 스트론튬 불화물 및 바륨 불화물과 같은 알칼리 금속의 불화물, 산화물, 염화물 및 황화물과 알칼리 토금속의 불화물, 산화물, 염화물 및 황화물을 포함한다. 캐소드 계면층은 단일 물질 또는 복수의 물질로 형성될 수 있다. 캐소드 계면층의 두께는 바람직하게 0.1 ㎚ 내지 10 ㎚이며, 보다 바람직하게는 0.3 ㎚ 내지 3 ㎚이다. 캐소드 계면층은 균일한 두께 또는 불균일한 두께를 가질 수 있다. 또한, 캐소드 계면층은 섬 모양을 가질 수 있으며, 진공증착과 같은 알려진 공정에 의해 형성될 수 있다.
캐소드 계면층은 전자 수송층 (6) 을 형성하기 위한 물질로서 상기한 물질과 캐소드 (7) 를 형성하기 위한 물질로서 상기한 물질의 공동 증착에 의해 형성될 수 있다.
홀 차단층이 또한 발광층 (5) 과 전자 수송층 (6) 사이에 제공될 수 있다. 홀 차단층은 홀의 통로를 차단함으로써 애노드 (2) 로부터 발광층 (5) 으로 주입되고 이동된 홀의 일부가 전자와 재결합하지 않고 전자 수송층 (6) 에 도달하는 것을 방지한다. 이것은 유기 전계 발광 소자의 발광 효율의 열화를 억제한다. 홀 차단층을 형성하기 위한 물질은 바람직하게 발광층 (5) 을 형성하는 물질의 이온화 전위보다 더 큰 이온화 전위를 갖는다. 홀 차단층을 형성하기 위한 물질의 예는 전자 수송층 (6) 을 형성하기 위한 물질로서 상기된 물질 중에서, 발광층 (5) 을 형성하는 물질의 이온화 전위보다 큰 이온화 전위를 갖는 물질들을 포함한다. 홀 차단층을 형성하는 물질의 이온화 전위는 바람직하게 발광층 (5) 을 형성하는 물질의 이온화 전위보다 0.1 eV 이상 만큼 크다. 그러한 경우, 홀 차단층은 홀의 통로를 효과적으로 차단한다. 홀 차단층은 단지 한 층 또는 여러층으로 형성될 수 있다. 또한, 홀 차단층은 단지 하나의 물질 또는 복수의 물질로 형성될 수 있다. 홀 차단층의 두께는 바람직하게 0.5 ㎚ 내지 50 ㎚이며, 보다 바람직하게는 1 ㎚ 내지 10 ㎚이다. 홀 차단층은 진공증착과 같은 알려진 공정에 의해 형성될 수 있다.
애노드 (2), 유기층 (8) 및 캐소드 (7) 은 기판 (1) 에 역순으로 제공될 수 있다. 즉, 캐소드 (7) 은 기판 (1) 상에, 유기층 (8) 은 캐소드 (7) 상에, 그리고 애노드 (2) 는 유기층 (8) 상에 제공될 수 있다. 유기층 (8) 에 포함된 홀 주입층 (3), 홀 수송층 (4), 발광층 (5) 및 전자 수송층 (6) 은 도 1에서 유기 전계 발광 소자 (10) 을 도시한 바와 같이 애노드 (2) 를 직면하는 유기층 (8) 의 측면부터 캐소드 (7) 을 직면하는 유기층 (8) 의 측면 쪽으로 순서대로 배열될 수 있다. 이 경우에서 또한, 홀 주입층 (3) 과 홀 수송층 (4) 는 생략될 수 있으며 애노드 (2) 와 캐소드 (7) 중 하나 이상은 투명하다. 상기한 바대로 형성된 유기 전계 발광 소자의 다른 예는 필수적으로 상기한 캐소드 계면층 또는 홀 차단층을 포함할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명이 이 실시예에 한정되지 않는다는 것은 쉽게 이해될 것이다.
실시예 1
실시예 1에서, 첫째로, ITO로 만들어지고 190 ㎚의 두께를 갖는 애노드 (2) 는 투명 유리 기판 (1) 상에 형성되었다. 상부에 애노드 (2) 가 배열된 유리 기판 (1) 은 알칼리 세정과 순수 세정을 행함으로써 세척되었다. 그리고 나서, 건조된 후, 유리 기판은 자외선 오존 세정을 행함으로써 세척되었다. 그 다음, 아래의 식 1로 나타낸 구리 프탈로시아닌으로 구성된 10 ㎚ 두께의 홀 주입층 (3) 은 애노드 (2) 위에 진공증착에 의해서 증착되었다. 구리 프탈로시아닌 증착은 탄소 도가니를 이용하여 약 5.0 × 10 -5 Pa의 진공하에서 0.1 ㎚/s의 증착속도로 수행되었다.
식 (1)
Figure 112005023213369-pct00001
아래의 식 2로 나타낸 트리페닐아민 4량체로 구성된 10 ㎚ 두께의 홀 수송층 (4) 은 그리고 나서 홀 주입층 (3) 상에 진공증착에 의해 증착되었다. 트리페닐아민 4량체 증착은 탄소 도가니를 이용하여 약 5.0 × 10 -5 Pa의 진공하에서 0.1 ㎚/s의 증착속도로 수행되었다.
식 (2)
Figure 112005023213369-pct00002
그리고 나서, 발광층 (5) 으로서, 아래의 식 3으로 나타낸 DPVBi로 구성된 30 ㎚ 두께의 발광층이 진공증착에 의해 홀 수송층 (4) 상에 제공되었다. DPVBi 증착은 약 5.0 × 10-5 Pa의 진공하에서 0.1 ㎚/s의 증착속도로 수행되었다. DPVBi로 구성된 발광층 (5) 은 파란색 광을 방출했다.
식 (3)
Figure 112005023213369-pct00003
따라서, 20 ㎚ 두께의 전자 수송층 6은 약 5.0 × 10 -5 Pa의 진공하에서 발광층 (5) 상에 다음의 화합물: 아래의 식 4로 나타낸 제 1 유기 화합물로서 2,5-비스 (6'-2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤 및 아래의 식 5로 나타낸 제 2 유기 화합물로서 Alq3을 공동 증착 함으로써 형성되었다. 이때, 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤의 Alq3에 대한 증착 속도 비율은 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤의 전자 수송층 6에 대한 중량 비율이 1％가 되도록 조정되었다. 그러나, 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤의 증착 속도와 Alq3 증착 속도의 합은 약 0.1 ㎚/s에서 일정하게 유지되었다. 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤은 570.8의 분자량을 갖는 일종의 실롤 유도체이다. Alq3는 일종의 퀴놀리놀레이트 금속 착체이다.
식 (4)
Figure 112005023213369-pct00004
식 (5)
Figure 112005023213369-pct00005
Alq3와 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤의 비교는 차별 스캐닝 열량측정법으로 측정된 바로 Alq3가 더 높은 유리 전이 온도를 가지며, 반면 TOF (비행시간) 방법에 의해 측정된 바로 실제 전기장 강도에서 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤이 더 높은 전자 이동도를 갖는다는 것을 보여주었다. TOF 방법에서, 전자 이동도는 펄스된 광을 테스트 샘플의 표면에 조사함으로써 그리고 펄스된 광에 의해 생성되는 캐리어의 이동을 나타내는 과도 전류를 테스트 샘플을 통해 측정함으로써 결정된다. 또한, Alq3만으로 형성된 전자 수송층 (6) 을 포함하는 유기 전계 발광 소자와 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤 만으로 형성된 전자 수송층 (6) 을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 비교는 Alq3 만으로 형성된 전자 수송층 (6) 을 포함하는 유기 전계 발광 소자가 더 긴 초기 휘도 반감기를 갖는다는 것을 보여주었다.
전자 수송층 (6) 의 형성 후, 리튬 불화물로 이루어진 0.5 ㎜ 두께의 캐소드 계면층은 그 다음 전자 수송층 (6) 위에 진공증착에 의해 증착되었다. 리튬 불 화물 증착은 탄소 도가니를 사용해서 약 5.0 × 10-5 Pa의 진공하에서 0.03 ㎚/s의 증착속도로 수행되었다.
그 다음, 알루미늄으로 이루어진 100 ㎚ 두께의 캐소드 (7) 는 진공증착에 의해 캐소드 계면층 상에 증착되었다. 알루미늄 증착은 텅스텐 보트를 사용하여 약 5.0 × 10-5 Pa의 진공하에서 1.0 ㎚/s의 증착속도로 수행되었다.
표 1은 상기한 방법으로 준비된 유기 전계 발광 소자의 1000 ㏅/㎡의 휘도에서 초기 휘도 반감기, 그리고 전력 효율과 전류 효율의 측정 결과를 보여준다. 휘도는 휘도 측정 장치 (Topcon Co. 제조, 제품명 BM7) 를 사용해서 측정되었다. 초기 휘도 반감기는 초기 상태에서 2400 ㏅/㎡의 휘도가 방출되는데 필요한 전류가 계속적으로 유기 전계 발광 소자에 공급되는 조건 하에서 유기 전계 발광 소자의 휘도가 1200 ㏅/㎡으로 떨어지는데 필요한 기간으로서 측정되었다.
실시예 2 내지 6
실시예 2 내지 6에서, 유기 전계 발광 소자는 전자 수송층 (6) 에 대한 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤의 중량비율이 각각 10 ％, 20 ％, 30 ％, 40 ％ 및 50 ％ 임을 제외하고 실시예 1에서의 조건과 같은 조건 하에서 준비되었다. 준비된 유기 전계 발광 소자의 1000 ㏅/㎡의 휘도에서 초기 휘도 반감기, 그리고 전력 효율 및 전류 효율에 대한 측정 결과가 표 1에 도시된다.
비교예 1
비교예 1에서, 유기 전계 발광 소자는 전자 수송층 (6)이 두 물질로 형성되지 않고 오직 Alq3로만 형성되었다는 것을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 준비되었다. Alq3 증착은 약 5.0 × 10-5 Pa의 진공하에서 0.1 ㎚/s의 증착속도로 수행되었다. 전자 수송층 6의 두께는 20 ㎚였다. 준비된 유기 전계 발광 소자의 초기 휘도 반감기, 그리고 1000 ㏅/㎡ 의 휘도에서의 전력 효율 및 전류 효율에 대한 측정 결과가 표 1과 3에 도시된다.
비교예 2
비교예 2에서, 유기 전계 발광 소자는 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤의 전자 수송층 (6) 에 대한 중량 비율이 60 ％라는 것을 제외하고는, 실시예 1에서의 조건과 동일한 조건하에서 준비된다. 준비된 유기 전계 발광 소자의 초기 휘도 반감기, 그리고 1000 ㏅/㎡ 의 휘도에서의 전력 효율 및 전류 효율에 대한 측정 결과가 표 1에 도시된다.
표 1
Figure 112005023213369-pct00006
평가
표 1은 전자 수송층 (6) 이 Alq3와 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤의 공동 증착에 의해 형성된 실시예 1 내지 6 및 비교예 2의 유기 전계 발광 소자가 전자 수송층 (6) 이 Alq3 만으로 형성된 비교예 1의 유기 전계 발광 소자에 비해 뛰어난 전력 효율 및 전류 효율을 갖는다는 것을 보여준다. 또한, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1의 유기 전계 발광 소자는 비교예 2의 유기 전계 발광 소자보다 더 긴 초기 휘도 반감기를 가졌다. 이것은 따라서 전자 수송층 (6) 의 일부로서 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤의 중량 비율이 1 ％ 이상 및 50 ％이하일 때 긴 초기 휘도 반감기가 높은 발광 효율을 겸비할 수 있다는 것을 제시한다.
실시예 7
실시예 7에서, 유기 전계 발광 소자는 제 2 유기 화합물로서 Alq3 대신 BAlq 가 사용되었다는 점을 제외하고, 실시예 1에서의 조건과 같은 조건하에서 준비되었다. 준비된 유기 전계 발광 소자의 초기 휘도 반감기, 그리고 1000 ㏅/㎡ 의 휘도에서의 전력 효율 및 전류 효율에 대한 측정 결과가 표 2에 도시된다. BAlq는 아래의 식 6에서 나타낸 구조를 가진 일종의 퀴놀리놀레이트 금속 착체이다.
식 (6)
Figure 112005023213369-pct00007
BAlq와 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤의 비교는 BAlq가 더 높은 유리 전이 온도를 가지며 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤이 실제 전기장 강도에서 더 높은 전자 이동도를 갖는다는 것을 보여주었다. 또한, BAlq로만 형성된 전자 수송층 (6) 을 포함하는 유기 전계 발광 소자와 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤로만 형성된 전자 수송층 (6) 을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 비교는 BAlq로만 형성된 전자 수송층 (6) 을 갖는 유기 전계 발광 소자가 더 긴 초기 휘도 반감기를 갖는다는 것을 보여주었다.
실시예 8 내지 12
실시예 8 내지 12에서, 유기 전계 발광 소자는 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤의 전자 수송층 (6) 에 대한 중량비가 각각 10 ％, 20 ％, 30 ％, 40 ％ 및 50 ％ 임을 제외하고 실시예 7에서의 조건과 같은 조건 하에서 준비되었다. 준비된 유기 전계 발광 소자의 초기 휘도 반감기, 그리고 1000 ㏅/㎡ 의 휘도에서의 전력 효율 및 전류 효율에 대한 측정 결과가 표 2에 도시된다.
비교예 3
비교예 3에서, 유기 전계 발광 소자는 전자 수송층 (6) 이 두 물질로 형성되지 않고 BAlq로만 형성된다는 것을 제외하고, 실시예 1에서와 같은 방식으로 준비된다. BAlq 증착은 0.1 ㎚/s의 증착 속도에서 수행되었으며, 전자 수송층 (6) 의 두께는 20 ㎚였다. 준비된 유기 전계 발광 소자의 초기 휘도 반감기, 그리고 1000 ㏅/㎡ 의 휘도에서의 전력 효율 및 전류 효율에 대한 측정 결과가 표 2와 4에 도시된다.
비교예 4
비교예 4에서, 유기 전계 발광 소자는 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤의 전자 수송층 (6) 에 대한 중량비가 60 ％ 임을 제외하고 실시예 7에서의 조건과 같은 조건 하에서 준비되었다. 준비된 유기 전계 발광 소자의 초기 휘도 반감기, 그리고 1000 ㏅/㎡ 의 휘도에서의 전력 효율 및 전류 효율에 대한 측정 결과가 표 2에 도시된다.
표 2
Figure 112005023213369-pct00008
평가
표 2는 전자 수송층 (6) 이 BAlq와 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤의 공동 증착에 의해 형성된 실시예 7 내지 12 및 비교예 4의 유기 전계 발광 소자가 전자 수송층 (6) 이 BAlq만으로 형성된 비교예 3의 유기 전계 발광 소자에 비해서 뛰어난 전력 효율과 전류 효율을 갖는다는 것을 보여준다. 또한, 실시예 7 내지 12 및 비교예 3의 유기 전계 발광 소자가 비교예 4의 유기 전계 발광 소자보다 더 긴 초기 휘도 반감기를 가졌다. 이것은 따라서 전자 수송층 (6) 의 일부로서 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤의 중량 비율이 1 ％ 이상 및 50 ％이하일 때 긴 초기 휘도 반감기가 높은 발광 효율을 겸비할 수 있다는 것을 제시한다.
실시예 13
실시예 13에서, 유기 전계 발광 소자는 제 1 유기 화합물로서 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-디페닐실롤이 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤로 대체된다는 것을 제외하고, 실시예 1의 조건과 같은 조건하에서 준비된다. 준비된 유기 전계 발광 소자의 초기 휘도 반감기, 그리고 1000 ㏅/㎡ 의 휘도에서의 전력 효율 및 전류 효율에 대한 측정 결과가 표 3에 도시된다. 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤은 일종의 실롤 유도체이고 아래의 식 7에 나타낸 것과 같은 구조와 598.8의 분자량을 갖는다.
식 (7)
Figure 112005023213369-pct00009
Alq3와 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤의 비교는 Alq3가 더 높은 유리 전이 온도를 가지며, 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤이 실제 전기장 강도에서 더 높은 전자 이동도를 갖는다는 것을 보여주었다. 또한, Alq3로만 형성된 전자 수송층 (6) 을 포함한 유기 전계 발광 소자와 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피 리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤로만 형성된 전자 수송층 (6) 을 포함한 유기 전계 발광 소자의 비교는 Alq3로만 형성된 전자 수송층 (6) 을 포함한 유기 전계 발광 소자가 더 긴 초기 휘도 반감기를 갖는다는 것을 보여주었다.
실시예 14 내지 18
실시예 14 내지 18에서, 유기 전계 발광 소자는 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤의 전자 수송층 (6) 에 대한 중량비가 각각 10 ％, 20 ％, 30 ％, 40 ％ 및 50 ％ 임을 제외하고 실시예 13에서의 조건과 같은 조건 하에서 준비되었다. 준비된 유기 전계 발광 소자의 초기 휘도 반감기, 그리고 1000 ㏅/㎡ 의 휘도에서의 전력 효율 및 전류 효율에 대한 측정 결과가 표 3에 도시된다.
비교예 5
비교예 5에서, 유기 전계 발광 소자는 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤의 전자 수송층 (6) 에 대한 중량비가 60 ％ 임을 제외하고 실시예 13에서의 조건과 같은 조건 하에서 준비되었다. 준비된 유기 전계 발광 소자의 초기 휘도 반감기, 그리고 1000 ㏅/㎡ 의 휘도에서의 전력 효율 및 전류 효율에 대한 측정 결과가 표 3에 도시된다.
표 3
Figure 112005023213369-pct00010
평가
표 3은 전자 수송층 (6) 이 Alq3와 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (메틸페닐) 실롤의 공동 증착에 의해 형성된 실시예 13 내지 18 및 비교예 5의 유기 전계 발광 소자가 전자 수송층 (6) 이 Alq3만으로 형성된 비교예 1의 유기 전계 발광 소자에 비해서 뛰어난 전력 효율과 전류 효율을 갖는다는 것을 보여준다. 또한, 실시예 13 내지 18 및 비교예 1의 유기 전계 발광 소자는 비교예 5의 유기 전계 발광 소자보다 더 긴 초기 휘도 반감기를 가졌다. 이것은 따라서 전자 수송층 (6) 의 일부로서 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤의 중량 비율이 1 ％ 이상 및 50 ％이하일 때 긴 초기 휘도 반감기가 높은 발광 효율을 겸비할 수 있다는 것을 제시한다.
실시예 19
실시예 19에서, 유기 전계 발광 소자는 제 2 유기 화합물로서 Alq3 가 BAlq 로 대체된 것을 제외하고, 실시예 13에서의 조건과 같은 조건하에서 준비되었다. 준비된 유기 전계 발광 소자의 초기 휘도 반감기, 그리고 1000 ㏅/㎡ 의 휘도에서의 전력 효율 및 전류 효율에 대한 측정 결과가 표 4에 도시된다.
BAlq와 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤의 비교는 BAlq가 더 높은 유리 전이 온도를 가지며, 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤이 실제 전기장 강도에서 더 높은 전자 이동도를 갖는다는 것을 보여주었다. 또한, BAlq로만 형성된 전자 수송층 (6) 을 포함하는 유기 전계 발광 소자와 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤로만 형성된 전자 수송층 6을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 비교는 BAlq로만 형성된 전자 수송층 (6) 을 갖는 유기 전계 발광 소자가 더 긴 초기 휘도 반감기를 갖는다는 것을 보여주었다.
실시예 20 내지 24
실시예 20 내지 24에서, 유기 전계 발광 소자는 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤의 전자 수송층 (6) 에 대한 중량비가 각각 10 ％, 20 ％, 30 ％, 40 ％ 및 50 ％ 임을 제외하고 실시예 19에서의 조건과 같은 조건 하에서 준비되었다. 준비된 유기 전계 발광 소자의 초기 휘도 반감기, 그리고 1000 ㏅/㎡ 의 휘도에서의 전력 효율 및 전류 효율에 대한 측정 결과가 표 4에 도시된다.
비교예 6
비교예 6에서, 유기 전계 발광 소자는 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤의 전자 수송층 (6) 에 대한 중량비가 60 ％ 임을 제외하고 실시예 19에서의 조건과 같은 조건 하에서 준비되었다. 준비된 유기 전계 발광 소자의 초기 휘도 반감기, 그리고 1000 ㏅/㎡ 의 휘도에서의 전력 효율 및 전류 효율에 대한 측정 결과가 표 4에 도시된다.
표 4
Figure 112005023213369-pct00011
평가
표 4은 전자 수송층 (6) 이 BAlq와 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤의 공동 증착에 의해 형성된 실시예 19 내지 24 및 비교예 6의 유기 전계 발광 소자가 전자 수송층 (6) 이 BAlq 만으로 형성된 비교예 3의 유기 전계 발광 소자에 비해 뛰어난 전력 효율 및 전류 효율을 갖는다는 것을 보여준다. 또한, 실시예 19 내지 24 및 비교예 3의 유기 전계 발광 소자는 비교예 6의 유기 전계 발광 소자보다 더 긴 초기 휘도 반감기를 가졌다. 이 것은 따라서 전자 수송층 (6) 의 일부로서 2,5-비스 (6'- (2',2"-비피리딜) ) -1,1-디메틸-3,4-비스 (2-메틸페닐) 실롤의 중량 비율이 1 ％ 이상 및 50 ％이하일 때 긴 초기 휘도 반감기가 높은 발광 효율을 겸비할 수 있다는 것을 제시한다.

Claims (12)

  1. 한 쌍의 전극과 상기 한 쌍의 전극 사이에 제공되고 전자 수송층을 포함한 복수의 유기 화합물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서,
    상기 전자 수송층은 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물을 적어도 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물은 제 2 유기 화합물의 전자 이동도보다 더 높은 전자 이동도를 가지며,
    상기 제 2 유기 화합물은 제 1 유기 화합물의 유리 전이 온도보다 더 높은 유리 전이 온도를 갖고,
    상기 제 1 유기 화합물은 실롤 유도체이며 전자 수송층의 총 중량의 1 % 이상 50 % 이하의 중량을 갖는 것임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  2. 한 쌍의 전극과, 상기 한 쌍의 전극의 사이에 제공된 전자 수송층을 포함한 복수의 유기 화합물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서,
    상기 전자 수송층은 제 1 유기화합물과 제 2 유기 화합물을 적어도 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물은 제 2 유기화합물의 전자 이동도보다 더 큰 전자 이동도를 가지며,
    제 1 유기 전계 발광 소자가 제 1 유기 화합물로만 형성된 전자 수송층을 가지며 제 2 유기 전계 발광 소자가 제 2 유기 화합물로만 형성된 전자 수송층을 갖는 경우, 상기 제 2 유기 전계 발광 소자의 초기 휘도 반감기가 제 1 유기 전계 발광 소자의 초기 휘도 반감기보다 더 길도록 상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물이 선택되며,
    상기 제 1 유기 화합물은 실롤 유도체이며 전자 수송층의 총 중량의 1 % 이상 50 % 이하의 중량을 갖는 것임을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물은 400 이상의 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 유기 화합물은 금속 착체인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속 착체는 퀴놀리놀레이트 금속 착체인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  7. 삭제
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물은 전자 수송층에 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전자 수송층은 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물의 공동 증착으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 수송층은 제 1 유기 화합물의 제 1 층과 제 2 유기 화합물의 제 2 층을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 수송층은 5 내지 100 ㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 전극 사이에는 홀 주입층, 홀 수송층 및 발광층이 유기 화합물 층으로서 더 제공되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
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