KR100975779B1

KR100975779B1 - 유기 전계발광 소자

Info

Publication number: KR100975779B1
Application number: KR1020030054924A
Authority: KR
Inventors: 츠츠이테츠오
Original assignee: 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2010-08-17
Also published as: KR20080059542A; CN1474636A; TW200814841A; EP1388903A3; US7239081B2; TWI309537B; TW200412182A; US9650245B2; US20070243786A1; CN100454567C; US20040150333A1; EP1388903B1; KR20040014352A; KR100975798B1; EP1388903A2; TWI305475B

Abstract

본 발명은 종래의 유기 EL 소자 구성에 신규 개념을 도입함으로써, 높은 전류 효율뿐 아니라, 우수한 수율 및 신뢰성을 갖는 유기 EL 소자를 제공한다. 제 1 전극(101), 제 2 전극(102), EL(electroluminescent)층(103), 도전성 미립자(104)를 포함하는 EL 소자로서, 상기 EL 층(103)중에 상기 도전성 미립자(104)들이 분산되어 있는 EL 소자를 사용한다. 상기 도전성 미립자가 종래의 전하 발생층과 같은 역할을 하기 때문에, 전류 효율이 향상될 것이다. 또한, 상기 도전성 미립자와 상기 EL 층을 동시에 형성할 수 있기 때문에, 제작 프로세스가 간단해지고 제조 비용이 절감될 것이다.

전계 발광층, 도전성 미립자, 절연층, 교류 바이어스, 바이폴라 특성 혼합층

Description

유기 전계발광 소자{Organic electroluminescent device}

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 기본적 구성을 도시하는 도면.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 기본적 구성을 도시하는 도면.

도 3a 내지 도 3c는 전하 발생층의 개념을 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 동작 원리를 도시하는 도면.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 동작 원리를 도시하는 도면.

도 6a 및 도 6b는 종래의 전하 발생층을 구비한 유기 EL 소자를 도시하는 도면.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

101, 201 : 제 1 전극 102, 202 : 제 2 전극

103, 203, 303 : 전계 발광층 104, 204 : 도전성 미립자

205a, 205b : 절연층 301 : 양극

302 : 음극 304a, 304b : 전하 발생층

본 발명은 전계를 가하면 광을 발하는 유기 화합물 층을 갖는 유기 전계발광(electroluminescent) 소자에 관한 것이다.

무기 화합물과 비교하여, 유기 화합물은 재료 시스템이 다양하고, 적합한 분자 설계를 통해 여러가지 기능을 갖는 재료를 합성할 수 있는 가능성이 있다. 또한, 유기 화합물로 제조된 것들은 유연성이 있고, 또한 고분자화에 의해 가공성도 뛰어나다는 특징을 갖는다. 이러한 장점들을 감안하여, 최근에는 기능성 유기 재료를 사용한 포토닉스(photonics)나 일렉트로닉스 기술이 주목되고 있다.

유기 재료의 광 물성을 이용한 포토닉스 기술은 현재의 산업 기술에서 이미 중요한 역할을 하고 있다. 예를 들면, 포토레지스트 등의 감광 재료는 반도체의 미세 가공에 사용되는 포토리소그래피 기술에 있어서 필수적인 재료이다. 더우기, 유기 화합물 자체는, 광의 흡수 및 그것에 수반되는 발광(형광이나 인광)의 성질을 갖고 있기 때문에, 레이저 색소(pigments) 등의 발광 재료에 매우 적합하다.

한편, 유기 화합물은 그 자체가 캐리어를 갖지 않기 때문에, 본질적으로 우수한 절연성을 갖는다. 따라서, 유기 재료의 전기 물성을 이용한 일렉트로닉스 기술에 관해서, 대부분의 유기 화합물은 종래에는, 절연 재료, 보호 재료, 또는 피복 재료와 같은 절연체로서 사용되어 왔다.

그러나, 본질적으로 절연체인 유기 재료에 대량의 전류를 흘리는 수단이 존재한다. 이 수단은 일렉트로닉스 분야에서 지속적으로 실용되고 있다. 이 수단은 크게 구분하여 2가지 카테고리로 나누어진다.

그 중의 하나는 도전성 고분자(conductive polymers)로 대표되는 바와 같이, π공역계 유기 화합물에 억셉터(acceptor: 전자 수용체) 또는 도너(doner: 전자 공급체)를 도핑(dope)하여 상기 π공역계 유기 화합물에 캐리어를 갖게 하는 수단이다(참조문헌 1: Hideki Shirakawa, Edwin J. Louis, Alan G. MacDiarmid, Chwan K. Chiang, and Alan J. Heeger, “Synthesis of Electrically Conducting Organic Polymers: Halogen Derivatives of Polyacetyrene, (CH)_x", Chem. Comm., 1977, 16, 578-580). 도핑 량을 늘림으로써 캐리어가 어느 정도의 영역까지 증가해가기 때문에, 암(暗) 도전율(dark conductivity)도 그에 따라 상승하여, 많은 양의 전류가 유기 재료에 흐르게 된다.

이와 같이, 암 도전율을 향상시키기 위해 억셉터 또는 도너를 도핑함으로써 유기 재료에 전류를 흘리는 수단의 일부는, 이미 일렉트로닉스 분야, 예를 들면, 폴리아닐린이나 폴리아센을 사용한 충전가능한 이차 전지나, 폴리피롤을 사용한 전계 콘덴서 등에 적용되고 있다.

유기 재료에 대량의 전류를 흘리는 다른 수단은 SCLC(Space Charge Limited Current; 공간 전하 제한 전류)를 이용하는 것이다. SCLC란 외부로부터 공간 전하를 주입하여 이동시킴으로써 흐르기 시작하는 전류이다. 상기 SCLC의 전류 밀도는 차일드 법칙(Child's law), 즉 하기 식 1로 나타난다. 이 식에서, J는 전류 밀도이고, ε는 비유전율(relative permitivity)이며, ε₀는 진공 유전율이고, μ은 캐리어 이동도이며, V는 전압이고, d는 전압 V 가 인가되는 간격이다.

[수학식 1]

J = 9/8·εε_Oμ·V²/d³

상기 SCLC 를 표현하는 식 1은, SCLC가 흐를 때 발생하는 캐리어 트랩(carrier-trap)을 전혀 가정하지 않고 있음에 주목해야 한다. 캐리어 트랩에 의해 제한되는 전류는 TCLC(Trap Charge Limited Current)라고 지칭되고, 이는 전압의 제곱에 비례한다. SCLC 및 TCLC 의 속도는 벌크로 정해지기 때문에 이하에서 SCLC 는 TCLC 와 동일하게 취급된다.

여기서, 대비를 위해서, 오옴(ohm) 전류가 오옴의 법칙에 따라 흐를 때의 전류 밀도를 하기 식 2에 나타낸다. σ는 도전율(conductivity)이고, E는 전계 강도이다.

[수학식 2]

J = σE = σ·V/d

식 2 에서 도전율(σ)은 σ= neμ(여기서, n은 캐리어 밀도이며, e는 전하임)로 표시되기 때문에, 캐리어 밀도는 흐르는 전류량의 지배 인자에 포함된다. 따라서, 어느 정도의 캐리어 이동도를 갖는 유기 재료에 대하여, 앞서 언급한 바와 같은 도핑에 의한 캐리어 밀도의 증대를 도모하지 않는 한, 통상 캐리어가 거의 존재하지 않는 유기 재료에는 오옴 전류가 흐르지 않는다.

그런데, 식 1에서 알 수 있는 바와 같이, SCLC를 결정하는 인자는 유전율, 캐리어 이동도, 전압, 및 전압이 인가되는 간격이고, 캐리어 밀도는 관계없다. 즉, 캐리어를 가지지 않는 절연체인 유기 재료라도, 전압이 인가되는 간격(d)을 충분히 작게 하고, 캐리어 이동도(μ)가 큰 재료를 사용하므로써, 외부로부터 캐리어를 주입하여 전류를 흘릴 수 있다.

이 수단을 사용한 경우, 유기 재료내의 전류량은 통상의 반도체의 전류량과 같거나 그 이상이다. 따라서, 캐리어 이동도(μ)가 큰 유기 재료, 즉 잠재적으로 캐리어를 수송할 수 있는 유기 재료는 "유기 반도체"라고 지칭할 수 있다.

그런데, 이러한 SCLC를 이용하는 유기 반도체 소자 중에서도 기능성 유기 재료의 광 물성(photonics) 및 전기 물성(electrical qualities) 양쪽을 이용하는 포토일렉트로닉스 디바이스로서, 유기 전계발광 소자(이하,유기 EL 소자라고 함)가 최근 놀라운 발전을 보이고 있다.

유기 EL 소자의 가장 기본적인 구조는 1987년에 C. W. Tang 등에 의해서 보고되어 있다 (참조문헌 2: C. W. Tang and S. A. Vanslyke, "Organic electroluminescent diodes", Applied Physics Letters, Vol. 51, No. 12, 913-915(1987)).

참조문헌 2에 보고되어 있는 소자는 정공(hole) 수송 특성의 유기 화합물과 전자 수송 특성의 유기 화합물을 적층시켜 형성된 합계 약 100 nm 정도 두께의 유기 박막을 전극 사이에 개재한 다이오드 소자의 일종이다. 전자 수송 특성의 화합물로는 발광성 재료(형광 재료)를 사용하고 있다. 이러한 소자에 전압을 인가함으로써, 발광 다이오드처럼 외부로 발광을 취출(extract)할 수 있다.

상기 발광 기구는 다음과 같을 것으로 생각된다. 전극사이에 개재된 유기 박막에 전압을 가함으로써, 전극으로부터 주입된 정공 및 전자가 유기 박막 중에서 재결합하여 여기(excited) 상태의 분자(이하, "분자 여기자(molecular exciton)"라고 기재한다)를 형성하고, 이후 상기 분자 여기자(勵起子)가 그 기저(base) 상태로 되돌아갈 때에 광이 방출된다.

주목할 것은, 유기 화합물에 의해 형성된 1중항 및 3중항 여기자(singlet and triplet excitons)가 사용될 수 있다는 것이다. 기저 상태가 보통 1중항 상태이므로, 1중항 여기 상태로부터의 발광(light emission)은 형광(fluorescent light)이라고 불리며, 3중항 여기 상태로부터의 발광은 인광(phosphorescent)이라고 불린다. 본 명세서 중에서는 어느쪽 여기 상태로부터의 발광을 기술할 것이다.

이러한 유기 EL 소자에 있어서, 유기 박막은 통상 100 내지 200 nm 정도의 박막으로 형성된다. 또한, 유기 EL 소자는 유기 박막 그 자체가 광을 방출하는 자발 발광형의 소자이기 때문에, 종래의 액정 디스플레이에 사용되고 있는 백라이트도 필요없다. 따라서, 유기 EL 소자는 극히 박형의 경량으로 제작될 수 있다는 큰 장점을 갖는다.

또한, 예를 들면 100 내지 200 nm 두께의 유기 박막에 있어서, 캐리어를 주입하고 나서 재결합에 도달하기까지의 시간은 유기 박막의 캐리어 이동도를 생각하면 수십 나노초 정도이다. 캐리어의 재결합으로부터 발광까지의 과정을 포함하더라도, 마이크로초(백만분의 1초) 오더 이내로 발광에 도달한다. 따라서, 응답 속도가 매우 빠른 것도 유기 박막의 장점에 포함될 수 있다.

이와 같은 박형 경량, 및 고속 응답성 등의 특성으로부터, 유기 EL 소자는 차세대 플랫 패널 디스플레이 소자로서 주목되고 있다. 또한, 자발 발광 특성으로 인한 고도의 시인성(visibility) 및 넓은 시야각을 갖기 때문에, 유기 EL 소자는 휴대 기기의 표시 화면에 사용될 것으로 기대된다.

유기 EL 소자는 유기 반도체에 SCLC를 흘리는 것을 이용한 디바이스이지만, SCLC은 그 유기 반도체의 기능 열화를 촉진시킨다. 유기 EL 소자에서는, 초기 휘도에 거의 반비례하는, 즉 전류 유동 양에 반비례하는 형태로 소자 수명(발광 휘도의 반감기)이 나빠지는 것으로 알려져 있다(문헌 3: 사토 요시하루, "일본 응용 물리학회/유기 분자 일렉트로닉스 및 바이오일렉트로닉스 분과회 회지", Vo1. 11, No. 1,(2000), 86-99).

전술한 내용을 감안하면, 전류 효율(전류에 따라 발생하는 휘도)을 향상시킴으로써, 어떤 휘도를 달성하기에 필요한 전류량을 작게 할 수 있기 때문에, 상술한 열화도 줄어들 수 있다. 따라서, 소비 전력의 관점은 물론, 소자 수명의 관점에서도, 전류 효율은 유기 소자에 있어서 중요한 요소이다.

그러나, 유기 EL 소자는 그 전류 효율에 대해서 문제를 안고 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 유기 EL 소자의 발광 기구는 주입된 정공과 전자가 재결합함으로써 광으로 변환된다. 따라서 이론적으로는 한 개의 정공과 한 개의 전자의 재결합으로부터, 최대 한 개의 광자(photon)를 취출할 수 있게 되고, 복수의 광자를 취출할 수는 없다. 결국, 내부 양자 효율(주입된 캐리어의 수에 대하여 방출되는 광자의 수)은 최대 1이다.

그러나 현실적으로는 내부 양자 효율을 1 에 근접시키는 것조차 곤란하다. 예를 들면 발광체로서 형광 재료를 사용한 유기 EL 소자의 경우, 1중항 여기 상태(S^*)와 3중항 여기 상태(T^*)의 통계적인 생성 비율이 S^*:T^*=1:3이라고 생각되기 때문에, 내부 양자 효율의 이론적 한계는 0.25가 된다(문헌 4: 츠츠이 테츠오, "일본 응용 물리학회, 유기 분자 일렉트로닉스 및 바이오일렉트로닉스 분과회, 제 3 회 세미나 텍스트북」, (1993) P. 31). 또한, 형광 재료로부터의 형광 양자 수율(Φ_f) 이 1이 아닌 한, 내부 양자 효율은 0.25 보다도 더 내려간다.

최근에는, 3중항 여기 상태로부터의 발광으로부터 얻어진 인광 재료를 사용하므로써, 내부 양자 효율의 이론적 한계를 0.75 내지 1 에 근접시키려는 시도가 이루어지고 있다. 실제로 형광 재료를 넘는 효율이 달성되고 있다. 그러나, 인광 양자 효율(Φ_p)이 높은 인광 재료를 사용해야 하기 때문에, 재료의 선택 폭이 불가피하게 한정된다. 이는 실온에서 인광을 방출할 수 있는 유기 화합물이 극히 드물기 때문이다.

그래서, 디바이스의 전류 효율이 나쁜 것을 극복하는 방법으로서, 최근, 전하 발생층의 개념이 보고되었다(참조문헌 5: M. Herrmann, Junji KIDO, 제 49 회 일본 응용 물리학회 관계 연합강연회 강연 예고집(2002.3), p.1308, 27p-YL-3).

전하 발생층의 개념은 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 설명된다. 도 6a 및 도 6b는 양극, 제 1 전계 발광층, 전하 발생층, 제 2 전계 발광층, 및 음극을 순차로 적층하여 형성된 참조문헌 5에 개시된 유기 EL 소자의 모식도이다. 또, 전계 발광층(이하, "EL 층"이라 함)은 캐리어 주입에 의해 발광(emit light) 가능한 유기 화합물을 포함하는 층이다. 또한, 전하 발생층은 외부 회로와 접속되어 있지 않고, 플로팅(floating) 전극으로서 작용한다.

이러한 유기 EL 소자에 있어서, 양극과 음극 사이 영역에 전압(V)을 인가하면, 전하 발생층으로부터 제 1 EL 층에 대해서 전자가 주입되고, 전하 발생층으로부터 제 2 EL 층에 대해서 정공이 각각 주입된다. 외부 회로에서 보면, 양극에서 음극을 향하여 정공이 흐르고, 음극으로부터 양극을 향하여 전자가 흐르고 있다(도 6a). 전하 발생층으로부터 전자와 정공 양자가 역방향으로 흘러나올 수도 있으므로(도 6b), 제 1 EL 층 및 제 2 EL 층의 양쪽에서 캐리어의 재결합이 일어나고, 발광이 이루어진다. 이 경우, 전류(I)가 흐르고 있다고 하면, 제 1 EL 층 및 제 2 EL 층 모두, 전류(I) 양에 대응하는 만큼의 광자를 방출할 수 있다. 따라서, 단일 층만을 갖는 유기 EL 소자와 비교하여, 동일한 전류로 두배의 양의 광을 방출할 수 있다는 이점이 있다. (그러나, 전압은 그 만큼, 단일 층만을 갖는 유기 EL 소자와 비교하여 두배 이상 필요하게 된다).

이러한 전하 발생층을 도입한 유기 EL 소자에서는 다수의 EL 층을 적층함으로써, 전류 효율이 현저히 향상될 수 있다. (그러나, 구조적으로 그만큼 몇 배의 전압이 필요하게 된다). 따라서, 이론상에 있어서, 전류 효율의 향상은 물론이며, 소자 수명에 대해서도 큰 향상이 기대될 수 있다.

그러나, 전하 발생층을 사용하여 보다 전류 효율을 향상시키고자 하면, 다수 의 EL 층을 적층해야 하고 작업이 번잡해진다. 따라서, 부분적으로 핀홀(pinhole)과 같은 결함이 생길 가능성이 높아진다. 따라서, 소자간 격차나, 소자의 단락 등과 같은 다른 결함이 생기기 쉽다.

또한, 다수의 EL 층을 적층한다는 것은 그 만큼 소자 제작에 시간을 요하게 되기 때문에, 대량 생산을 고려하면 수율에 큰 영향을 주게 된다. 이 사실은 비용의 상승으로도 연결된다.

결국, 종래의 전하 발생층을 이용한 유기 EL 소자에서는 전류 효율은 향상되지만, 소자의 수율(收率)이나 비용에 문제가 생긴다.

상기 관점에서, 본 발명의 목적은 종래의 유기 EL 소자 구조에 신규 개념을 도입함으로써 실현되는 높은 수율 및 고신뢰성 및 높은 전류 효율을 갖는 유기 EL 소자를 제공하는 것입니다.

본 발명자는 예의 검토를 거듭한 결과, 캐리어를 갖는 도전체(혹은 반도체)의 분산 미립자(이하, "도전성 미립자" 라고 함)와, SCLC를 이용하여 도전성 및 발광성을 발현시키는 유기 반도체를 조합시킴으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 수단을 고안하였다. 그 가장 기본적인 구성을 도 1a 및 도 1b에 도시한다.

도 1a는 제 1 전극(101), 제 2 전극(102), 전계 발광층(이하, "EL 층" 이라고 함)(103), 및 도전성 미립자(104)를 갖는 유기 EL 소자이다. 상기 EL 층(103) 중에 상기 도전성 미립자들이 분산되어 있다. 또, EL 층(103)이란 전계를 인가함 으로써 발광을 나타내는 유기 화합물을 포함하는 층이다.

여기서 중요한 것은 도전성 미립자(104)를, EL 층(103)에 대하여 거의 오옴 접속할 수 있는 재료로 하는 것이다. 즉, 도전성 미립자(104)와 EL 층(103) 사이의 장벽을 없애거나 가능한 한 작게 하는 것이다.

이러한 형태의 구성을 사용하므로써, 분산되어 있는 도전성 미립자로부터 정공 및 전자 양자가 용이하게 주입될 수 있다. 이 양태를 도 1b에 도시한다. 도전성 미립자(104)중 하나의 미립자 104'에 관해서 도시한 바와 같이, 전계의 인가에 의해 도전성 미립자로부터 EL 층으로 전자와 정공이 역방향으로 주입된다(이 현상은 다른 도전성 미립자에 있어서도 마찬가지로 발생하고 있다). 동시에, 제 1 전극(101)(도 1b에서는 양극)으로부터 정공이, 제 2 전극(102)(도 1b에서는 음극)으로부터 전자가 주입되기 때문에, 소자 전체에서 전류가 흐르게 된다. 즉, 이 현상의 개념이 전하 발생층과 같지만, 층 대신에 미립자가 사용된다.

본 발명의 기본 구조를 적용하면, 전하 발생층을 사용하는 참조문헌 5의 유기 EL 소자와 마찬가지로, 구동 전압은 통상의 소자보다도 상승되어 버리지만 전류 효율은 그 만큼 향상시킬 수 있다. 게다가, EL 층 중에 단락하지 않을 정도로(즉 균일하게) 도전성 미립자들이 분산되어 있는 구조가 형성될 수 있기 때문에, 여러층 적층하는 번잡한 조작을 생략할 수 있다. 따라서, 종래의 전하 발생층을 사용하는 참조문헌 5의 유기 EL 소자와 비교하여 제조가 용이해진다.

그래서 본 발명에서는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에, 전압을 인가함으로써 발광을 나타내는 유기 화합물을 포함하는 전계 발광층을 설치한 유기 전계발광 소 자에 있어서, 상기 전계 발광층 중에 도전성 미립자들이 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 도 1에 도시된 소자의 경우, 부분적으로 도전성 미립자(105)가 불균일 하게 되어, 절연 파괴 등에 의한 단락의 위험성도 있다. 그래서 도 2a에 도시하는 바와 같이, 제 1 전극(201), 제 2 전극(202), EL 층(203), 및 도전성 미립자(204)를 갖는 유기 EL 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 EL 소자의 구조에 있어서는, EL 층(203)중에 도전성 미립자(204)가 분산되어 있고, 또한, 제 1 전극(201)과 EL 층(203)의 사이, 및 제 2 전극(202)과 EL 층(203)의 사이에는 각각 절연층(205a, 205b)을 설치한 유기 EL 소자의 구조가 바람직하다. 이러한 형태의 구조를 사용하므로써, 소자의 단락이 방지되기 쉬운 동시에, 절연층(205a, 205b)의 존재에 의해 누설 전류의 발생도 막을 수 있다. 따라서, 효율의 향상도 기대될 수 있다.

따라서 본 발명에 따르면, 제 1 전극과, 제 2 전극, 및 이들 전극 사이에 전압을 인가하므로써 발광을 나타내는 유기 화합물을 포함하는 전계 발광층을 구비하는 유기 전계발광 소자에 있어서, 상기 전계 발광층 중에 도전성 미립자들이 분산되어 있고, 또한, 상기 제 1 전극과 상기 전계 발광층 사이, 및 상기 제 2 전극과 상기 전계 발광층 사이에, 각각 절연층을 설치한 것을 특징으로 한다.

도 2a에 도시한 본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 절연층(205a, 205b)을 충분히 두껍게 만들어, 제 1 전극(201) 및 제 2 전극(202)으로부터 캐리어가 주입되지 않도록 설계하는 것이 보다 바람직한 구조이다. 이 경우, 외부로부터의 캐리어 주입은 불가능하고, 캐리어 주입원(발생원)은 EL 층(203)의 내부에만 존재한다(즉, 캐리어는 도전성 요소(204)로부터 주입될 수만 있다). 따라서, 동작은 교류 구동에 의해 이루어진다(도 2b). 이 수법은 소자의 단락을 극히 효과적으로 막을 수 있고, 특히 수율이나 구동 안전성이 뛰어난 소자를 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 제 1 전극과, 제 2 전극, 및 이들 전극 사이에 전압을 인가하므로써 발광을 나타내는 유기 화합물을 포함하는 전계 발광층을 구비하는 유기 전계발광 소자에 있어서, 상기 제 1 전극과 상기 전계 발광층 사이에는 절연층이 설치되어 캐리어가 상기 제 1 전극으로부터 상기 전계 발광층으로 주입되는 것이 방지되고, 상기 제 2 전극과 상기 전계 발광층 사이에는 절연층이 설치되어 캐리어가 상기 제 2 전극으로부터 상기 전계 발광층으로 주입되는 것이 방지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 제 1 전극과, 제 2 전극, 및 이들 전극 사이에 전압을 인가하므로써 발광을 나타내는 유기 화합물을 포함하는 전계 발광층을 구비하는 유기 전계발광 소자에 있어서, 상기 전계 발광층 중에 도전성 미립자들이 분산되어 있고, 상기 제 1 전극과 상기 전계 발광층의 사이, 및 상기 제 2 전극과 상기 전계 발광층의 사이에, 각각 절연층이 설치되어 있으며, 또한 상기 유기 전계발광 소자가 교류 구동으로 동작하는 것을 특징으로 한다.

그런데, 본 발명의 유기 EL 소자에 있어서는 도 1a 및 도 1b, 또는 도 2a 및 도 2b의 구성에 상관없이, EL 층을 단층 구조(즉 바이폴라 특성 층)로 구성하는 것이, 제조를 간편하게 만들며 따라서 바람직하다. 또한, 도 2b와 같은 구성으로 교류 구동시키는 경우는 특히, 바이폴라 특성 층이 바람직하다.

EL 층을 바이폴라 특성 층으로 형성하는 수법으로서는, 전자 수송 특성의 유기 화합물과 정공 수송 특성의 유기 화합물을 혼합하여 EL 층을 형성하는 수법이 있다. 또한, 바이폴라 특성을 갖고 π공역계 또는 σ공역계를 갖는 고분자 화합물을 사용하는 수법이 있다. 특히 후자의 수법은 도전성 미립자와 동시에 습식 도포함으로써 용이하게 EL 층을 형성할 수 있는 이점이 있고, 막형성의 간편함 측면에서 유효하다.

또, 이상에서 설명한 바와 같은 모든 도전성 미립자의 재료로서는 캐리어를 주입할 수 있으면 좋기 때문에, 저항율이 낮은 재료를 사용할 필요는 없고, 어느 정도의 캐리어를 갖고 있으면 좋다. 따라서, 도전성 미립자는 도전율이 10^-10S/m 이상인 재료를 포함하고 있으면 좋다.

또한, 습식 도포에 의해 도전성 미립자를 EL층 구성 물질과 동시에 도포하는 수법이, 막형성 프로세스의 관점에서 가장 간편하다. 그 수법에 적합한 재료로서는 평균 직경이 2 nm 내지 50 nm 인 금속 미립자나 무기 반도체 미립자를 사용하면 좋다. 금속 미립자로서는 금이나 은을 조성으로 갖는 미립자가 유용하다. 또한, 무기 반도체 미립자로서는 CdS, CdSe, ZnO, ZnS, CuI, ITO 등이 유용하다. 더욱이, 이들 미립자를 안정화하기 위해서, 표면이 유기 화합물로 피복된 것을 사용하여도 좋다. 또한, 카본 미립자, 계면 활성제로 표면 처리한 카본 미립자, 카본 나노튜브 또는 풀러린(fullerene)을 사용하는 것도 효과적이다.

실시예

이하에서는 본 발명의 실시예에 관해서, 동작 원리 및 구체적인 구성예를 들어 상세하게 설명한다. 또, 유기 EL 소자는 발광을 취출하기 위해서 어느 한쪽 전극이 투명하면 좋다. 따라서, 기판 상에 투명한 전극을 형성하고, 기판측으로부터 광을 취출하는 종래의 소자 구조 뿐만 아니라, 실제로는 기판과 반대측으로부터 광을 취출하는 구조나, 전극의 양측에서 광을 취출하는 구조도 적용 가능하다.

우선, 도 1a 및 도 1b에 도시한 본 발명의 유기 EL 소자의 동작 기구에 관해서, 도 3a 내지 도 3c 및 도 4를 사용하여 설명한다. 도 3a는 통상의 유기 EL 소자의 도시도로서, 이 유기 EL 소자는 양극(301)과 음극(302) 사이에 EL 층(303)을 개재한 소자 구조를 갖는다. 이 유기 EL 소자는, 전압(V) 인가에 의해 전류 밀도 J의 전류가 흐르고, 상기 전류 밀도 J에 대응하는 휘도(L)를 갖는 광이 발광되는 것이다. 이 때, 상기 전류 밀도 J는 SCLC이고, EL 층(303)의 재료를 일반적으로 정하였을 때 막 두께(d)와 전압(V)만으로 결정되는 인자이다(상기 식 1 참조).

도 3b는 특허가 아닌 참조문헌 5에서 언급한 전하 발생층을 갖는 소자의 일 예이고, EL 층(303a 내지 303c)을 3층 적층한 것이다. 전하 발생층(304a, 304b)에 EL 층을 개재시키고 3배의 전압 3V 를 인가함으로써, 막 두께(d)의 각 EL 층에는 각각 V의 전압이 인가된다. 따라서, 소자 전체로서는 전류 밀도 J의 전류가 흐른다. 그리고, 각 EL 층은 전류 밀도(J)에 대응하는 휘도(L)로 발광하기 때문에, 합계 3L의 휘도로 발광하는 유기 EL 소자가 얻어진다.

여기서, 예를 들면 도 3b의 전하 발생층(304a, 304b)이 더 얇게 만들어지면, 예를 들어, 최종적으로는 층(막)을 형성할 수 없고, 대신에 도 3c에 도시한 바와 같이 클러스터(cluster)형의 전하 발생 영역(305a, 305b)을 형성하게 된다. 이 경우에도, 클러스터형의 전하 발생 영역을 전하 발생층(304a, 304b)과 동일한 재료로 형성하면, 도 3b와 같은 유기 EL 소자가 얻어질 수 있다고 생각된다.

클러스터형의 전하 발생 영역(305a, 305b)을 EL 층 전체에 평균적으로 분산시킨 본 발명의 유기 EL 소자가 도 3c의 구조에 도시되어 있다. 도 4에 그 동작의 모식도를 도시하였다. 또, 도 4에서는 도 1a 및 도 1b의 부호를 인용한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 도전성 미립자(104)가 d 정도의 간격(도면 중 "~d")으로 대략 균일하게 분산되어 있으면, 도 3c에 도시한 기본 원리에 따라서, V보다 큰 전압 V' 를 인가함으로써, 발광이 얻어지는 정도가 충분한 전류 밀도(J)의 전류를 흘릴 수 있다. 이 때, 소자의 막 두께(d)는 물론, 통상의 유기 EL 소자의 막 두께 레벨(d 정도)보다 두껍게 할 수 있다. 더구나, 전하 발생층을 사용하는 종래의 유기 EL 소자와 달리, 여러 층을 적층할 필요가 없다. 단일 층의 유기 EL 소자에 도전성 미립자를 분산시키는 간편한 구성으로 제작할 수 있다.

또한, 도 2a에 도시한 본 발명의 유기 EL 소자는, 절연층(205a, 205b)이 캐리어를 주입할 수 있는 정도로 충분히 얇으면, 도 4에 도시된 동작 원리와 완전히 동일하게 동작한다. 더욱이, 절연층(205a, 205b)을 충분히 두껍게 하여, 제 1 전극(201)이나 제 2 전극(202)으로부터 캐리어가 주입되지 않는 설계를 이용하더라도, 교류 구동을 이용하므로써 발광을 얻을 수 있다(도 2b의 소자). 이러한 형태의 소자를 사용하므로써 소자의 단락과 같은 좋지 못한 상황을 가장 효과적으로 막 을 수 있다. 도 2b의 소자의 동작 원리를 도 5a 내지 도 5c 를 사용하여 설명한다.

도 5a 내지 도 5c는 도 2b에 도시된 유기 EL 소자의 제 1 전극(201) 및 제 2 전극(202)에, 교류 전원을 설치한 본 발명의 유기 EL 소자이다. 또, 도 2a 및 도 2b의 부호를 인용한다. 또한 여기서는 EL 층(203)으로서 바이폴라 특성의 발광체를 사용하고 있는 소자가 사용된다. 또한, 제 1 전극의 전위를 V₁으로 설정하고, 제 2 전극의 전위를 V₂로 설정한다.

이 소자에 교류 전압을 인가한 경우를 설명한다. 우선 V₁> V₂의 바이어스가 인가된 순간에, 전자가 각 도전성 미립자(204)로부터 제 1 전극(101)의 방향으로 전계 발광막(103)에 주입된다. 또한, 제 2 전극(102)의 방향으로 정공이 전계 발광막(103)에 주입된다(도 5a). 이 때, EL 층(204) 중의 비교적 중앙 영역(예를 들면 재결합된 정공 및 전자 501)에서는 전자와 정공이 재결합하여 발광에 도달할 수 있다. 그러나, 일부의 전자 또는 정공은 재결합되지 않고 그 각각의 전극쪽을 향하여 흐를 것이다(예를 들면 정공 502 및 전자 503).

한편, 절연층(205a, 205b)이 존재하기 때문에, 제 1 전극(201) 및 제 2 전극(202)으로부터 EL 층(203)에 캐리어가 주입되지 않는다. 그 결과, 전자의 일부 또는 정공의 일부는 절연층(205a)과 EL 층(203)의 계면, 또는 절연층(205b)과 EL 층(203)의 계면에 각각 축적된다(도 5b).

인가되는 전압이 교류 바이어스이기 때문에, 다음 순간에는 V₁< V₂의 전압 이 EL 소자에 인가된다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 캐리어들은 이때 도 5a의 것과 반대의 방향으로 각각의 도전성 미립자(204)로부터 주입된다. 한편, 도 5b 의 축적된 캐리어는 종래의 캐리어와 반대 방향으로 흐른다(도 5c). 그 결과, 축적된 캐리어는 재결합에 기여할 수 있다.

이 유기 EL 소자는 다음의 점에서 도 1에 도시된 소자와 다르다. 즉, 절연층(205a, 205b)이 존재하고 있기 때문에, 외부 전극으로부터 캐리어가 주입되지 않고, 캐리어의 주입은 모두 소자 내부에 매립된 도전성 미립자(204)로 이루어지고 있는 점이다. 즉, 외관상의 교류 전류만이 흐른다(외관 상으로는 마치 진성(眞性) EL과 같은 거동을 나타낸다). 이로써, 소자의 단락 등을 용이하게 막을 수 있어, 매우 유용하다.

또, 본 발명의 소자는 절연층(205a, 205b)의 존재에 의해 누설 전류가 생기지 않는다. 따라서, 본 발명의 소자는 향상된 효율을 가질 것으로 기대될 수 있다.

또한, 전술한 교류 바이어스 파형으로서 사인파, 구형파, 또는 삼각파를 사용하는 것이 바람직하지만, 파형에 대해서는 제한이 전혀 없다. 최대 전압치가 300 V 이상이면 바람직하다.

이상에서 본 발명의 기본적인 동작 원리를 설명하였다. 이하에서는 본 발명에 사용하는 도전성 미립자의 구성 재료로서 사용하기에 바람직한 것이나, EL 층의 구성 재료로서 바람직한 것을 열거한다. 단, 본 발명은 이들 재료에 한정되지 않는다.

도전성 미립자의 예로서는 금 미립자, 알칸티올 등의 티올기를 갖는 유기 화합물로 피복한 금속 콜로이드 미립자, 은 미립자, 백금 미립자, 양 친매성(兩親媒性: amphipathic) 유기 화합물로 보호된 금속 미립자, ITO 미립자, 실란 커플링제(coupling agent)로 피복한 ITO 미립자, CdS, CdSe, ZnO, ZnS, CuI 등의 무기 반도체 미립자, 카본 미립자, 계면 활성제로 표면 처리한 카본 미립자, 카본 나노튜브, 풀러린 등이 있다.

다음에, 이하에서는 전계 발광층의 구성을 예시한다. 전계 발광층의 구조로서는 일반적으로 이용되고 있는 유기 EL 소자 구성 재료를 이용하면 좋다. 단, 교류 바이어스로 동작시키는 것을 고려하면, 바이폴라 특성의 전계 발광층을 형성하는 것이 바람직하다.

바이폴라 특성의 전계 발광층을 얻는 한가지 수법은, 정공 수송 특성 재료와 전자 수송 특성 재료를 혼합하여, 바이폴라 특성 층을 형성하는 것이다. 정공 수송 특성 재료로서는 방향족 아민계(즉, 벤젠환-질소의 결합을 갖는) 화합물이 널리 사용되고 있고, 그 예로서 4, 4'-비스(디페닐아미노)-비페닐(약칭: TAD)이나, 그 유도체인 4, 4'-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]-비페닐(약칭: TPD), 4, 4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]-비페닐(약칭 α-NPD)이 있다. 또한, 4, 4', 4"-트리스(N, N-디페닐-아미노)-트리페닐아민(약칭: TDATA), 4, 4', 4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]-트리페닐아민(약칭 MTDATA) 등의 스타 버스트(star burst)형 방향족 아민 화합물이 사용된다. 또한, 전자 수송 특성 재료로서는 금속 착체(錯體:complex)가 잘 사용되고, 트리스(8-퀴놀리노레이토) 알루미늄(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노레이토) 알루미늄(약칭: Almq), 비스(10-하이드록시벤조[h]-퀴놀리네이트)베릴륨(약칭: Bebq) 등의 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체나, 혼합 배위자(mixed ligand) 착체인 비스(2-메틸-8-퀴놀리노레이토)-(4-하이드록시-비페니릴)-알루미늄(약칭 BAlq) 등이 있다. 또한, 비스[2-(2-하이드록시페닐)-벤조옥사졸레이토]아연(약칭: Zn(BOX)₂), 비스[2-(2-하이드록시페닐)-벤조티아졸레이토]아연(약칭: Zn(BTZ)₂) 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체도 있다. 또한, 금속 착체 이외에도, 2-(4-비페니릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1, 3, 4-옥사디아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1, 3, 4-옥사디아졸-2-일(yl)] 벤젠(약칭 OXD-7) 등의 옥사디아졸 유도체, 3-(4-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페니릴)-1, 2, 4-트리아졸(약칭: TAZ), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페니릴)-1, 2, 4-트리아졸(약칭:p-EtTAZ) 등의 트리아졸 유도체, 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등의 페난트롤린 유도체가 전자 수송 특성을 갖는다.

또한, 고분자 화합물을 사용한 EL 소자용의 재료는 바이폴라 특성을 나타내는 것이 대부분 적합하다. 구체적으로는, 폴리(2, 5-디알콕시-1, 4-페닐렌)(약칭: RO-PPP)와 같은 폴리파라페닐렌계 중합체, 폴리(2, 5-디알콕시-1, 4-페닐렌비닐렌)(약칭: RO-PPV)와 같은 폴리파라페닐렌비닐렌계 중합체, 폴리(9, 9-디알킬플루오렌)(약칭: PDAF)와 같은 폴리플루오렌계 중합체가 있다.

제 1 전극이나 제 2 전극은 직류 구동으로 동작하는 경우, 어느 한쪽이 양극 이 되고, 다른 한쪽은 음극이 된다. 양극의 재료로서는 양극으로부터 광을 취출하는 것이면, ITO(인듐주석 산화물)나 IZO(인듐아연 산화물) 등의 투명 도전성 무기 화합물이 자주 사용된다. 금 등의 초박막도 사용할 수 있다. 양극이 비투명인 경우(음극측으로부터 광을 취출하는 경우)는 광을 투과하지 않지만 일함수가 어느 정도 큰 금속 또는 합금, 및 도전체를 사용하여도 좋다. W, Ti, TiN 등이 예로서 주어질 수 있다. 음극에는 통상 일함수가 작은 금속 및 합금이 사용된다. 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 및 희토류 금속 또한 사용될 수 있고, 이들 금속 원소를 포함하는 합금 등도 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 재료의 예로는 Mg:Ag 합금, Al:Li 합금, Ba, Ca, Yb, Er 등이 있다. 또한, 음극으로부터 광이 추출되면 이들 금속이나 합금의 초박막이 적용될 수 있다.

또, 절연층을 두껍게 하여 유기 전계발광 소자를 교류로 동작시키는 경우 제 1 전극 및 제 2 전극으로서는, 알루미늄, 크롬, 티타늄 등과 같은 통상의 도체이면 무엇이든 좋다. 그러나, 적어도 하나의 전극이 투광성을 가질 필요가 있기 때문에, 적어도 한쪽의 전극에 ITO 등의 투명 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 절연층으로서는 산화알루미늄이나 불화칼슘 등의 무기 절연체나, 폴리파라크실렌과 같은 절연성 유기 재료를 적용할 수 있지만, 광을 취출하는 측의 절연층은 적어도 투광성을 가질 필요가 있다.

[실시예 1]

본 실시예에서는 습식 도포를 이용하여 제작하는 도 1a 및 도 1b 에 도시된 유기 EL 소자를 구체적으로 기술한다. 우선, 제 1 전극으로서 ITO를 100 nm 정도 막형성한 유리 기판상에, 폴리(에틸렌 디옥시티오펜)/폴리스티렌 설폰산(약칭: PEDOT/PSS)의 수용액을 스핀 코팅으로 도포하여, 50 nm 두께의 정공 주입층을 막형성한다.

다음으로, 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸헥속시)-1, 4-페닐렌비닐렌](약칭: MEH-PPV)와, 알칸 티올로 안정화된 평균 직경 5 nm의 금 미립자를, 톨루엔 용액 중에서 혼합한다. 이 용액을 초음파를 사용하여 충분히 분산시키고 상기 정공 주입층 상에 스핀 코팅으로 300 nm 두께로 도포하여 전계 발광층을 형성한다.

마지막으로, 제 2 전극으로서 Al:Li 합금을 100 nm 두께로 증착한다. 이렇게 해서 유기 EL 소자가 형성될 수 있다. 본 유기 EL 소자는 ITO 전극을 양극으로 사용하는 직류 구동에 의해 발광하지만, 교류 전압 구동에 의해서도 발광한다.

[실시예 2]

본 실시예에서는 도 2a 및 도 2b에 도시된 유기 EL 소자를 구체적으로 기재한다. 우선, 제 1 전극으로서 ITO를 대략 100 nm 두께로 막형성한 유리 기판에, 절연층으로서, 폴리(비닐 페놀)를 스핀 코팅으로 200 nm 두께로 막형성한다. 또한, 용매 재료로서는 이소프로판올을 사용하면 좋다.

다음에, 결합제(binder)로서의 폴리카보네이트 50 wt% , 정공 수송 재료로서의 TPD 29 wt%, 전자 수송 재료로서의 2, 5-비스(1-나프틸)-1, 3, 4-옥사디아졸(약칭: BND) 20 wt%, 발광 색소로서의 쿠마린6 1.0 wt%로부터 톨루엔 용액을 조제한다. 이후 톨루엔 용액을, 알칸 티올로 안정화된 평균직경 5 nm 의 금미립자를 포함하는 톨루엔 용액과 혼합한다. 이후, 상기 용액은 상기 절연층 상에 스핀 코팅되어 300 nm 두께의 전계 발광층을 형성한다.

또한 절연층으로서, 폴리비닐페놀을 스핀 코팅으로 200 nm 두께를 갖도록 막형성한다. 최후로, 전극으로서 알루미늄을 200 nm 두께를 갖도록 증착하여, 본 발명의 유기 EL 소자가 얻어진다. 본 소자는 교류 구동함으로써 발광한다.

[실시예 3]

본 실시예에서는, 발광 색소와 금 미립자를 포함하는 중합체 복합막을 사용하여, 증착을 전혀 사용하지 않고 접합 및 코팅법으로 제작하는 본 발명의 유기 EL 소자를 구체적으로 예시한다.

우선, 제 1 전극인 ITO가 100 nm 두께로 막형성된 플라스틱 기판 (폴리에스테르 기판이나 폴리이미드 기판)에, 절연층으로서 폴리비닐페놀을 스핀 코팅으로 200 nm 두께를 갖도록 막형성한다. 용매 재료로서는 이소프로판올을 사용한다.

다음에, 결합제로서의 폴리카보네이트 50 wt%, 정공 수송 재료로서의 TPD 29 wt%, 전자 수송 재료로서의 2, 5-비스(1-나프틸)-1, 3, 4-옥사디아졸(약칭: BND) 20 wt%, 발광 색소로서의 쿠마린6 1.0 wt% 로부터 톨루엔 용액을 조제한다. 이 톨루엔 용액을, 알칸티올로 안정화한 평균 직경 5 nm의 금미립자를 포함하는 톨루엔 용액과 혼합한다. 이후, 상기 절연층 상에 용액을 스핀 코팅하여 300 nm 두께의 전계 발광층을 형성한다. 이하에서는, 여기까지 막형성된 기판을 "제 1 기판"이라고 지칭한다.

제 1 기판에 부가하여, 플라스틱 기판, ITO, 절연층, 전계 발광층이 이 순서대로 적층된 구조를 갖는 기판이 형성된다. 이하에서는 이 기판을 "제 2 기판"이라고 지칭한다. 여기에서, 앞서 준비한 제 1 기판의 주변부에 1.O ㎛의 두께를 갖는 스페이서 필름을 배치하고, 상기 전계 발광층이 기판의 내측이 되도록 하여 제 2 기판을 접합한다.

상기 접합한 필름형의 기판을 핫 플레이트의 스테인리스판 상에 놓고, 그위에 다른 스테인리스판을 중첩하여 가중한 후, 이 상태로, 80℃까지 가열한다. 그리고, 상기 필름 기판을 가중 상태로 냉각하고 나서 스테인리스판으로부터 취출하고, 양측의 ITO 전극(즉 제 1 전극과 제 2 전극)에 리드선을 설치하여, 본 발명의 유기 EL 소자를 완성한다. 본 소자는 교류 구동함으로써 발광한다.

본 발명에 따르면, 전류 효율이 향상될 수 있고, 양호한 수율을 갖는 유기 EL 소자를 저렴하게 제공할 수 있다.

Claims

제 1 전극;

제 2 전극;

전압의 인가에 의해 발광하는 전계 발광층;

상기 제 1 전극과 상기 전계 발광층 사이의 제 1 절연층; 및

상기 제 2 전극과 상기 전계 발광층 사이의 제 2 절연층을 포함하고;

상기 전계 발광층 중에 도전성 미립자들이 분산되어 있고,

상기 도전성 미립자들은 유기 화합물로 피복되는, 전계발광 소자.
제 1 항에 있어서, 상기 전계 발광층은 바이폴라(bipolar) 특성들을 포함하는, 전계발광 소자.
제 1 항에 있어서, 상기 전계 발광층은 전자 수송 특성들을 가지는 유기 막과 정공 수송 특성들을 가지는 유기 막이 혼합되는 바이폴라 혼합층을 포함하는, 전계발광 소자.
제 1 항에 있어서, 상기 전계 발광층은 π공역계와 σ공역계 중 적어도 하나의 공역계와 바이폴라 특성들을 가지는 고분자 화합물을 포함하는, 전계발광 소자.
제 1 항에 있어서, 상기 도전성 미립자들은 도전율이 10^-10S/m 이상인 재료를 포함하는, 전계발광 소자.
제 1 항에 있어서, 상기 도전성 미립자들은 평균 직경이 2 내지 50 nm인 금속 미립자들을 포함하는, 전계발광 소자.
제 6 항에 있어서, 상기 금속 미립자들은 금, 은 및 백금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는, 전계발광 소자.
제 1 항에 있어서, 상기 도전성 미립자들은 카본 미립자들, 계면 활성제로 표면 처리된 카본 미립자들, 카본 나노튜브들, 및 풀러린(fullerene)들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인, 전계발광 소자.
제 1 전극;

제 2 전극;

전압의 인가에 의해 발광하는 전계발광층;

상기 제 1 전극과 상기 전계발광층 사이의 제 1 절연층; 및

상기 제 2 전극과 상기 전계발광층 사이의 제 2 절연층을 포함하고;

상기 전계발광층 중에 반도체 미립자들이 분산되어 있고,

상기 반도체 미립자들은 유기 화합물로 피복되는, 전계발광 소자.
제 9 항에 있어서, 상기 전계 발광층은 바이폴라 특성들을 포함하는, 전계발광 소자.
제 9 항에 있어서, 상기 전계 발광층은 전자 수송 특성들을 가지는 유기 막과 정공 수송 특성들을 가지는 유기 막이 혼합되는 바이폴라 혼합층을 포함하는, 전계발광 소자.
제 9 항에 있어서, 상기 전계 발광층은 π공역계와 σ공역계 중 적어도 하나의 공역계와 바이폴라 특성들을 가지는 고분자 화합물을 포함하는, 전계발광 소자.
제 9 항에 있어서, 상기 반도체 미립자들은 평균 직경이 2 내지 50 nm인, 전계발광 소자.
제 9 항에 있어서, 상기 반도체 미립자들은 황화카드뮴, 황화셀레늄, 산화아연, 황화아연, 요오드화구리, 및 인듐 주석 산화물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 전계발광 소자.
제 1 전극;

제 2 전극; 및

상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 있고, 전압 인가에 의해 발광하는 전계발광층을 포함하고;

상기 전계발광층 중에 도전성 미립자들이 분산되어 있고,

상기 도전성 미립자들은 유기 화합물로 피복되는, 전계발광 소자.
제 15 항에 있어서, 상기 전계 발광층은 바이폴라 특성들을 포함하는, 전계발광 소자.
제 15 항에 있어서, 상기 전계 발광층은 전자 수송 특성들을 가지는 유기 막과 정공 수송 특성들을 가지는 유기 막이 혼합되는 바이폴라 혼합층을 포함하는, 전계발광 소자.
제 15 항에 있어서, 상기 전계 발광층은 π공역계와 σ공역계 중 적어도 하나의 공역계와 바이폴라 특성들을 가지는 고분자 화합물을 포함하는, 전계발광 소자.
제 15 항에 있어서, 상기 도전성 미립자들은 도전율이 10^-10S/m 이상인 재료를 포함하는, 전계발광 소자.
제 15 항에 있어서, 상기 도전성 미립자들은 평균 직경이 2 내지 50 nm인 금속 미립자들을 포함하는, 전계발광 소자.
제 20 항에 있어서, 상기 금속 미립자들은 금, 은 및 백금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는, 전계발광 소자.
제 15 항에 있어서, 상기 도전성 미립자들은 카본 미립자들, 계면 활성제로 표면 처리된 카본 미립자들, 카본 나노튜브들, 및 풀러린들로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인, 전계발광 소자.
제 1 전극;

제 2 전극; 및

상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 있고, 전압 인가에 의해 발광하는 전계발광층을 포함하고;

상기 전계발광층 중에 반도체 미립자들이 분산되어 있고,

상기 반도체 미립자들은 유기 화합물로 피복되는, 전계발광 소자.
제 23 항에 있어서, 상기 전계 발광층은 바이폴라 특성들을 포함하는, 전계발광 소자.
제 23 항에 있어서, 상기 전계 발광층은 전자 수송 특성들을 가지는 유기 막과 정공 수송 특성들을 가지는 유기 막이 혼합되는 바이폴라 혼합층을 포함하는, 전계발광 소자.
제 23 항에 있어서, 상기 전계 발광층은 π공역계와 σ공역계 중 적어도 하나의 공역계와 바이폴라 특성들을 가지는 고분자 화합물을 포함하는, 전계발광 소자.
제 23 항에 있어서, 상기 반도체 미립자들은 평균 직경이 2 내지 50 nm인, 전계발광 소자.
제 23 항에 있어서, 상기 반도체 미립자들은 황화카드뮴, 황화셀레늄, 산화아연, 황화아연, 요오드화구리, 및 인듐 주석 산화물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 전계발광 소자.
제 1 전극;

제 2 전극; 및

상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 있고, 전압 인가에 의해 발광하는 전계발광층을 포함하고;

상기 전계발광층 중에 ITO (인듐 주석 산화물) 미립자들이 분산되어 있는, 전계발광 소자.
제 29 항에 있어서, 상기 전계 발광층은 바이폴라 특성들을 포함하는, 전계발광 소자.
제 29 항에 있어서, 상기 전계 발광층은 전자 수송 특성들을 가지는 유기 막과 정공 수송 특성들을 가지는 유기 막이 혼합되는 바이폴라 혼합층을 포함하는, 전계발광 소자.
제 29 항에 있어서, 상기 전계 발광층은 π공역계와 σ공역계 중 적어도 하나의 공역계와 바이폴라 특성들을 가지는 고분자 화합물을 포함하는, 전계발광 소자.
제 29 항에 있어서, 상기 ITO (인듐 주석 산화물) 미립자들은 실란 커플링제로 피복되는, 전계발광 소자.