KR101234227B1 - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 한 쌍의 전극 사이에 유기층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 유기층이 티타늄 산화물 유도체의 박막을 포함하거나, 또는 상기 유기층이 티타늄 산화물 유도체의 혼합막을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 구동전압, 발광 효율 및 수명특성이 종래의 유기 전계 발광 소자에 비해서 현저하게 개선된 유기 전계 발광 소자를 간이한 방법으로 제조할 수 있다.
티타늄 산화물 유도체, 유기 전계 발광 소자

Description

유기 전계 발광 소자{An organic electroluminescent device}
도 1은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 일 구현예에 대한 적층 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명은 유기 전계 발광 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 한 쌍의 전극 사이에 유기층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 유기층이 티타늄 산화물 유도체의 박막을 포함하거나, 또는 상기 유기층이 티타늄 산화물 유도체의 혼합막을 포함함으로써, 발광 효율 및 수명이 종래의 유기 전계 발광 소자에 비해서 현저하게 개선된 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자는, 형광 또는 인광 유기막에 전류를 흘려주면, 전자와 정공이 유기층에서 결합하면서 빛이 발생하는 현상을 이용한 자발광형 소자로서, 경량이며, 부품이 간소하고 제작 공정이 비교적 간단한 구조를 갖고 있다. 또한 고화질 구현이 가능하며, 광시야각을 확보할 수 있으며, 동영상을 완벽하게 구현할 수 있다. 아울러, 고색순도 구현, 저소비전력, 저전압 구동이 가능하여, 휴대용 전자 기기나 향후 대화면 TV에 적합한 디바이스 특성을 갖고 있다.
1987년에 미국 이스트맨 코닥사의 Tang과 VanSlyke에 의해서 1OV 이하의 저구동 전압으로 1000㏅/㎡를 넘는 적층형 박막소자가 보고되어 그 이후의 유기 EL 연구에 기초를 쌓았다. 여기에서 고휘도 실현의 열쇠가 된 것은 전자수송성을 가지고 있는 발광층과 정공 수송층의 기능분리막을 적층하여 전체의 유기층 두께를 약 130㎚로 박막화했다는 점과, 음극에 낮은 일함수를 갖는 마그네슘·은 (Mg·Ag)합금을 이용함으로써 전자주입 효율을 향상시켰다는 점 등을 들 수 있다.
상기 유기 전계 발광 소자는 효율 향상 및 구동 전압 저하를 위하여 유기막으로서 단일 발광층만을 사용하지 않고, 전자 주입층, 발광층, 정공 수송층 등과 같은 다층 구조를 사용하는 것이 일반적이다. 예를 들어, 일본 특허 공개번호 제2002-252089호에는 정공 수송층을 구비한 유기 전계 발광 소자가 개시되어 있다.
종래에 이러한 유기 전계 발광 소자의 발광 효율을 증대시키기 위한 방안으로서는, 전하 밸런스 응용 방법, 전하 발생층의 도입 및 TiO2 나노 입자의 도입 등과 같은 방법들이 고안된 바 있다. 이러한 시도의 일환으로서, 예를 들어, 미국 특허 제5,869,199호는 트리아졸층을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 개시하고 있으며, 미국 특허 제6,447,934호는 한 쌍의 전극층들 사이에 개재된 2개의 발광층들을 구비한 유기 전계 발광 소자를 개시하고 있다. 또한, TiO2 나노 입자를 도입시키는 경우에는 발광 효율이 증가하며, TiO2 나노 입자가 분산된 다층 구조의 소자가 단일층 폴리머 소자에 비해서 휘도 및 발광 효율이 증가하는 것으로 보고된 바 있다 (Synthetic Metals 111-112, 2000. 207-211). 특히, 나노입자를 사용하는 기술 은 균일한 박막을 얻기 위해 나노 크기의 TiO2를 균일하게 분산시키지 않으면 안되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 액상 상태의 티타늄 산화물 유도체를 사용하여 균일한 박막을 얻을 수 있고, 발광 효율 및 수명이 종래의 유기 전계 발광 소자에 비해서 현저하게 개선되었으면서도, 용액상의 티타늄 산화물 유도체를 이용함으로써 간편하고 경제적인 방법으로 제조 가능한 유기 전계 발광 소자를 제공하고자 한다.
상기 본 발명의 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 제1 태양은,
한 쌍의 전극 사이에 유기층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 유기층이 티타늄 산화물 유도체의 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
상기 본 발명의 다른 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 제2 태양은,
한 쌍의 전극 사이에 유기층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 유기층이 티타늄 산화물 유도체의 혼합막을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 발광 효율 및 수명이 뛰어나며, 간편 하고 경제적인 방식으로 제조될 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 한 쌍의 전극 사이에 유기층을 포함하며, 상기 유기층이 티타늄 산화물 유도체의 용액을 코팅하여 제조된 박막을 포함하거나, 또는 상기 유기층이 티타늄 산화물 유도체를 포함한 혼합막으로 제조된다.
바람직하게는, 상기 티타늄 산화물 유도체는 하기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나의 화학식을 갖는다:
Ti(OR1)4
상기 식에서, R1은 서로 독립적으로, CH3CO-CH=CCH3-, C2H5OCO-CH=CCH3-, -CH3CH-COO-NH4+, -COR2, -CO(C6H4)COOR3, 또는 C1 ~ C12 알킬기이며;
R2는 치환 또는 비치환된 C1-C12 알킬기이고;
R3는 치환 또는 비치환된 C1-C12 알킬기이다.
Figure 112006006937173-pat00001
상기 식에서, R4는 치환 또는 비치환된 C1-C12 알킬기이고;
R5는 치환 또는 비치환된 C1-C12 알킬기이다.
Figure 112006006937173-pat00002
상기 식에서, R6는 치환 또는 비치환된 C1-C12 알킬기이다.
Figure 112006006937173-pat00003
상기 식에서, R7은 치환 또는 비치환된 C1-C12 알킬기이다.
상기 화학식 1, 2, 3 또는 4를 갖는 티타늄 산화물 유도체의 구체적인 예로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 테트라이소프로필티타네이트 (tetraispropyl titatanate), 테트라-n-부틸 티타네이트(tetra-n-butyl titanate), 테트라키스(2-에틸헥실)티타네이트 (tetrakis(2-ethylhexyl)titanate), 아세틸아세토네이트 티타네이트 킬레이트 (acetylacetonate titanate chealate), 에틸아세토아세테이트 티타네이트 킬레이트 (ethyl acetoacetate titanate chelate), 트리에탄올아민 티타 네이트 킬레이트 (triethanolamine titanate chelate), 젖산 티타네이트 킬레이트 암모늄 염 (lactic acid titanate chelate ammonium salt) 등을 예로 들 수 있다.
한편, 본 발명에 사용된 치환된 알킬기는 알킬중기에 포함되어 있는 하나 이상의 수소 원자가 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기(-NH2, -NH(R), -N(R')(R"), R'과 R"은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기임), 아미디노기, 히드라진, 또는 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, C1-C20의 알킬기, C1-C20의 할로겐화된 알킬기, C1-C20의 알케닐기, C1-C20의 알키닐기, C1-C20의 헤테로알킬기, C6-C20의 아릴기, C6-C20의 아릴알킬기, C6-C20의 헤테로아릴기, 또는 C6-C20의 헤테로아릴알킬기로 치환된 것을 의미한다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 한 쌍의 전극 사이의 유기층은, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자수송층으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 층을 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 티타늄 산화물 유도체는 이러한 유기층 사이에 별개의 층으로 코팅되거나, 또는 유기층이 티타늄 산화물 유도체로 도핑되는 것이 가능하다.
따라서, 상기 티타늄 산화물 유도체는 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 또는 전자 수송층 등과 같은 유기층 중에 도핑될 수 있는데, 예를 들어, 유기층으로서 발광층 중에 상기 티타늄 산화물 유도체가 도핑되는 경우, 상기 티타늄 유도체 를 함유하는 발광층 박막의 두께는 10nm 내지 100nm 인 것이 바람직한데, 박막의 두께가 10nm 미만인 경우에는 수명 감소의 문제점이 있으며, 100nm를 초과하는 경우에는 구동전압 상승의 문제점이 있어서 바람직하지 않다.
다른 한편으로, 상기 티타늄 산화물 유도체는 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 또는 전자 수송층 등과 같은 유기층 사이에 별개의 층으로 코팅될 수 있는데, 박막 형태로 제조되는 것도 가능하며, 이러한 코팅 박막의 제조방법으로는 스핀코팅 공정 및 건조 공정 등을 포함하는 일반적인 습식 코팅 방법이 가능할 뿐만 아니라, 상기 티타늄 산화물 유도체의 박막을 미리 필름 형태로 제조한 이후에, 열 증착, 레이저 증착, 히트 바 (heat bar), 전자기 유도 가열 또는 초음파 마찰 등과 같은 방법으로 전사시키는 방법도 가능하다.
또한, 상기 티타늄 산화물 유도체의 용액을 제조하기 위한 용매로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 알코올계, 방향족계, 디메틸포름아미드, 아세톤 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 용매가 사용될 수 있으며, 또한, 상기 티타늄 산화물 유도체의 용액 중 티타늄 산화물 유도체의 농도는 1 중량%내지 90 중량%일 수 있다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 구비된 정공 주입층을 이루는 물질은 특별히 제한되지 않는다. 구체적인 예로서, 구리 프탈로시아닌(CuPc) 또는 스타버스트(Starburst)형 아민류인 TCTA, m-MTDATA, IDE406 (이데미쯔사 재료), Pani/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산) 또는 PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate): 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)) 등이 포함되나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112006006937173-pat00004
Figure 112006006937173-pat00005
Pani/DBSA
Figure 112006006937173-pat00006
PEDOT/PSS
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 구비된 정공 수송층을 이루는 물질은 특별히 제한되지 않는다. 구체적인 예로서, 1,3,5-트리카바졸릴벤젠, 4,4'-비스카바졸릴비페닐, 폴리비닐카바졸, m-비스카바졸릴페닐, 4,4'-비스카바졸릴-2,2'-디메틸비페닐, 4,4',4"-트리(N-카바졸릴)트리페닐아민, 1,3,5-트리(2-카바졸릴페닐)벤젠, 1,3,5-트리스(2-카바졸릴-5-메톡시페닐)벤젠, 비스(4-카바졸릴페닐)실란, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'디아민(TPD), N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(α-NPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(NPB), IDE320(이데미쯔사 제품), 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-co-N-(4-부틸페닐)디페닐아민)(poly(9,9-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl)diphenylamine) (TFB) 또는 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-co-비스-N,N-페닐-1,4-페닐렌디아민(poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-(4-butylphenyl-bis-N,N-phenyl-1,4-phenylenediamin) (PFB) 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112006006937173-pat00007
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 구비된 발광층을 이루는 물질은 특별히 제한되지 않는다. 적색 발광층에는 예를 들면, DCM1, DCM2, Eu(thenoyltrifluoroacetone)3 (Eu(TTA)3, 부틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸 줄로리딜-9-에닐)-4H-피란) (butyl-6-(1,1,7,7,-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran: DCJTB) 등이 사용될 수 있다. 한편, Alq3에 DCJTB와 같은 도펀트를 도핑하거나, Alq3와 루브렌을 공증착하고 도펀트를 도핑하여 형성할 수도 있으며, 4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐(4,4'-N-N'-dicarbazole-biphenyl) (CBP)에 BTPIr과 같은 도펀트를 도핑할 수도 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다.
Figure 112006006937173-pat00008
DCJTB
녹색 발광층에는 예를 들면, 쿠마린 6 (Coumarin 6), C545T, 퀴나크리돈 (Quinacridone), Ir(ppy)3 등이 사용될 수 있다. 한편, CBP에 Ir(ppy)3를 도펀트로 사용하거나, 호스트로서 Alq3에 도펀트로서 쿠마린계 물질을 사용할 수 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다. 상기 쿠마린계 도펀트의 구체적인 예로서 C314S, C343S, C7, C7S, C6, C6S, C314T, C545T가 있다.
Figure 112006006937173-pat00009
Figure 112006006937173-pat00010
Figure 112006006937173-pat00011
Figure 112006006937173-pat00012
Figure 112006006937173-pat00013
Figure 112006006937173-pat00014
Figure 112006006937173-pat00015
청색 발광층에는 예를 들면, 옥사디아졸 다이머 염료 (oxadiazole dimer dyes(Bis-DAPOXP)), 스피로 화합물 (spiro compounds)(Spiro-DPVBi, Spiro-6P), 트리아릴아민 화합물 (triarylamine compounds), 비스(스티릴)아민 (bis(styryl)amine)(DPVBi, DSA), 화합물(A)Flrpic, CzTT, Anthracene, TPB, PPCP, DST, TPA, OXD-4, BBOT, AZM-Zn, 나프탈렌 모이어티를 함유하고 있는 방향족 탄화수소 화합물인 BH-013X (이데미츠사) 등이 다양하게 사용될 수 있다. 한편, IDE140 (상품명, 이데미쯔사 제품)에 도펀트로서 IDE105 (상품명, 이데미쯔사 제품)를 사용할 수 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다.
Figure 112006006937173-pat00016
Figure 112006006937173-pat00017
Figure 112006006937173-pat00018
Figure 112006006937173-pat00019
Figure 112006006937173-pat00020
상기 발광층의 두께는 100Å 내지 1000Å, 바람직하게는 100Å 내지 500Å이다. 한편, R, G, B 영역의 각각의 발광층들의 두께는 서로 동일하거나, 상이할 수 있다. 만약 발광층의 두께가 100Å 미만인 경우에는 수명이 감소하고, 1000Å을 초과하는 경우에는 구동전압 상승폭이 높아져서 바람직하지 못하다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 구비된 전자수송층을 이루는 물질은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, Alq3 등을 이용할 수 있다.
상기 전자 수송층의 두께는 100Å 내지 400Å, 바람직하게는 250Å 내지 350Å인 것이 바람직하다. 상기 전자수송층의 두께가 100Å 미만인 경우에는 전자 수송 속도가 과도하여 전하균형이 깨질 수 있으며, 400Å를 초과하는 경우에는 구동전압 상승될 수 있다는 문제점이 있어서 바람직하지 못하다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 일 구현예 및 이의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
먼저 기판 상부에 애노드 전극을 형성한다. 여기에서 기판으로는 통상적인 유기 전계 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성 등을 고려하여, 유리 기판 또는 플라스틱 기판 등을 다양하게 사용할 수 있다. 상기 애노드 전극은 전도성이 우수한 금속, 예를 들면, 리튬 (Li), 마그네슘 (Mg), 알루미늄 (Al), 알루미늄-리튬 (Al-Li), 칼슘 (Ca), 마그네슘-인듐 (Mg-In), 마그네슘-은 (Mg-Ag), 칼슘 (Ca)-알루미늄 (Al), 알루미늄 (Al)-ITO 등을 이용하여 반사 전극으로 구비될 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
이어서, 상기 애노드 전극 상부에 정공 주입층 및 정공 수송층을 진공열 증착, 또는 스핀 코팅하여 차례로 형성하고, 상기 정공 주입층 및 정공 수송층 상부로는 각 컬러별 발광층을 형성한다.
이어서, 상기 발광층 위에 정공 억제용 물질을 진공 증착, 또는 스핀 코팅하여 정공 억제층 (미도시)을 선택적으로 형성할 수 있다. 이때 사용하는 정공 억제층용 물질은 특별히 제한되지는 않으나, 전자 수송 능력을 가지면서 발광 화합물 보다 높은 이온화 퍼텐셜을 가져야 하며, 대표적으로 비스(2-메틸-8-퀴놀라토)-(p-페닐페놀라토)-알루미늄 (bis(2-methyl-8-quinolato)-(p-phenylphenolato)-aluminum; Balq), 바쏘큐프로인 (bathocuproine; BCP), 트리스(N-아릴벤지미다졸) (tris(N-arylbenzimidazole); TPBI)등이 사용된다.
정공 억제층의 두께는 30Å 내지 60Å, 바람직하게는 40Å 내지 50Å이다. 정공 억제층의 두께가 30Å 미만인 경우에는 정공 억제 특성을 잘 구현하지 못하고, 60Å을 초과하는 경우에는 구동전압이 상승될 수 있는 문제점이 있어서 바람직하지 못하다.
Figure 112006006937173-pat00021
Figure 112006006937173-pat00022
Figure 112006006937173-pat00023
상기 발광층 또는 정공 억제층 상부에 전자 수송 물질을 진공 증착 또는 스핀 코팅하여 전자 수송층을 선택적으로 형성하며, 이어서 상기 발광층, 정공 억제층 또는 전자 수송층 상부에 전자 주입층을 진공 증착법 또는 스핀 코팅법을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 전자 주입층 형성 재료로서는 BaF2, LiF, NaCl, CsF, Li2O 또는 BaO 등의 물질을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112006006937173-pat00024
상기 전자 주입층의 두께는 2Å 내지 10Å, 바람직하게는 2Å 내지 5Å일 수 있다. 이 중, 2Å 내지 4Å가 특히 적합한 두께이다. 상기 전자주입층의 두께가 2Å 미만인 경우에는 효과적인 전자주입층으로서 역할을 못할 수 있고, 상기 전자주입층의 두께가 10Å를 초과하는 경우에는 구동전압이 높아질 수 있다는 문제점이 있어서 바람직하지 못하다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자는 다양한 형태의 평판 표시 장치, 예를 들면 수동 매트릭스 유기 전계 발광 표시 장치 및 능동 매트릭스 유기 전계 발광 표시 장치에 구비될 수 있다. 특히, 능동 매트릭스 유기 전계 발광 표시 장치에 구비되는 경우, 상기 애노드 전극은 박막 트랜지스터의 소스 전극 또는 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
실시예 1. 티타늄 산화물 유도체의 발광층 상에의 코팅
반사형 애노드 전극으로서 1300Å 두께의 (알루미늄 및 ITO)(SDI사 제품)기판을 50mm x 50mm x0.7mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수 물 속에서 각 5 분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 UV, 오존 세정하여 사용하였다. 상기 화소 전극 상부에 정공 주입 물질인 m-TDATA를 이용하여 1000Å 두께의 정공 주입층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공 주입층 상부에 정공 수송 물질인 NPB를 증착시켜 1200Å 두께의 정공 수송층을 형성하였다. 상기 정공 수송층 상부에 발광 물질 (적색 발광 물질)로서, CBP와 BPTIr 을 300Å 두께로 형성하여 발광층을 형성하였다.
한편, 티타늄 산화물 유도체로서 테트라이소프로필티타네이트 10g을 부탄올 100g에 용해시켜서 티타늄 산화물 유도체의 용액을 제조하고, 제조된 용액을 30nm의 두께로 스핀코팅 방법을 사용하여 발광층 상에 코팅하였다.
이어서, 상기 발광층 상부에 Balq를 증착하여 50Å 두께의 정공 억제층을 형성하였다. 상기 정공 억제층 상부에 Alq3을 250Å 두께로 형성하여 전자 수송층을 형성하고, 상기 전자 수송층 상부에 LiF를 3Å 두께로 형성하여 전자 주입층을 형성한 다음, 대향 전극으로서 Mg:Ag 100Å을 형성하여, 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
실시예 2. 티타늄 산화물 유도체의 발광층 중에의 도핑
티타늄 산화물 유도체를 발광층 내 혼합하여 사용하여, 다음과 같은 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제작하였다: ITO/PEDOT(500Å/발광층(700Å/Ba(50Å/Al(2000Å. 애노드 전극(양극)으로 코닝사 (corning) 제품인 15Ω/cm2 (1500Å ITO 유리 기판을 50mm x 50mm x 0.7mm크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수 물 속에서 각 5 분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 UV, 오존 세정하여 사용하였다. 상기 애노드 전극 상부에 정공 주입 물질인 PEDOT/PSS (상품명 AI 4083, Baye사)로 이루어진 고분자 용액을 500Å 두께로 스핀코팅 방법을 사용하여 형성하였다. 이어서, 발광 물질 (녹색 발광 물질)로 Dow사의 그린 223을 10중량%로 톨루엔에 녹인 10g에 티타늄 산화물 유도체로서 테트라-n-부틸티타네이트 10g을 부탄올 100g에 용해시킨 티타늄 산화물 유도체의 용액 10g을 혼합한 용액을 이용하여 스핀코팅으로 700Å 두께로 형성하여 발광층을 형성하였다. 이어서, 상기 발광층 상부에 Ba를 50Å 두께로 형성하여 전자 주입층을 형성한 다음, 캐쏘드 전극으로서 Al 1500Å을 형성하여, 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
실시예 3. 티타늄 산화물 유도체의 전자수송층 상에의 코팅
반사형 화소 전극으로서 1300Å 두께의 (알루미늄 및 ITO)(SDI사 제품)기판을 50mm x 50mm x0.7mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수 물 속에서 각 5 분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 UV, 오존 세정하여 사용하였다. 상기 애노드 전극 상부에 정공 주입 물질인 m-TDATA를 이용하여 1000Å 두께의 정공 주입층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공 주입층 상부에 정공 수송 물질인 NPB를 증착시켜 1200Å 두께의 정공 수송층을 형성하였다. 상기 정공 수송층 상부에 발광 물질 (적색 발광 물질)로서, CBP와 BPTIr 을 300Å 두께로 형성하여 발광층을 형성하였다. 상기 발광층 상부에 Balq를 증착하여 50Å 두께의 정공 억제층을 형성하고, 상기 정공 억제층 상부에 Alq3을 250Å 두께로 형성하여 전자 수송층을 형성하였다.
한편, 티타늄 산화물 유도체로서 테트라키스(2-에틸헥실)티타네이트 10g을 부탄올 100g에 용해시켜서 티타늄 산화물 유도체의 용액을 제조하고, 제조된 용액을 30nm의 두께로 스핀코팅 방법을 사용하여 전자수송층 상에 코팅하였다.
이어서, 캐쏘드 전극으로서 Mg:Ag 100Å을 형성하여, 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
비교예 1
티타늄 산화물 유도체로서 테트라이소프로필티타네이트를 발광층 상에 스핀코팅 하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 유기 전계 발 광 소자를 제조하였다.
비교예 2
티타늄 산화물 유도체로서 테트라-n-부틸티타네이트를 발광층 중에 혼합하여 스핀코팅 하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법을 사용하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
비교예 3
티타늄 산화물 유도체로 테트라키스(2-에틸헥실)티타네이트를 전자수송층 상에 스핀코팅 하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방법을 사용하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
구분 구동 (Turn-on) 전압/
100cd/m2에서 전압 (V)		 최대 발광 효율
(cd/A)		 수명특성
실시예 1 2.3/3.0 10.3 @ 6.8V 105khr@1000cd/m2
실시예 2 2.7/3.7 20.2 @ 6.3V 1820hr@1000cd/m2
실시예 3 2.6/3.0 5.1 @ 6.5V 99khr@1000cd/m2
비교예 1 3.1/6.0 7.8 @ 6.3V 58khr@1000cd/m2
비교예 2 3.2/5.0 11.0 @ 7.6V 430hr@1000cd/m2
비교예 3 3.3/6.2 2.1 @ 6.8 V 55khr@1000cd/m2
표 1의 결과로부터, 실시예 1 내지 3에 따른 유기 전계 발광 소자는, 각각 대응되는 비교예 1 내지 3에 따른 유기 전계 발광 소자에 비해서 구동 전압이 낮고, 최대 발광 효율이 높으며, 수명이 더 길다는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 구동전압, 발광 효율 및 수명특성이 종래의 유기 전계 발광 소자에 비해서 현저하게 개선된 유기 전계 발광 소자를 간이한 방법으로 제조할 수 있다.

Claims (15)

  1. 한 쌍의 전극 사이에 유기층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 유기층이 티타늄 산화물 유도체로만 이루어진 박막을 포함하고,
    상기 티타늄 산화물 유도체는 하기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나의 화학식을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자:
    <화학식 1>
    Ti(OR1)4
    상기 식에서, R1은 서로 독립적으로, CH3CO-CH=CCH3-, C2H5OCO-CH=CCH3-, -CH3CH-COO-NH4+, 또는 -COR2, -CO(C6H4)COOR3이며;
    R2는 치환 또는 비치환된 C1-C12 알킬기이고;
    R3는 치환 또는 비치환된 C1-C12 알킬기이다.
    <화학식 2>
    Figure 112012088426960-pat00032
    상기 식에서, R4는 치환 또는 비치환된 C1-C12 알킬기이고;
    R5는 치환 또는 비치환된 C1-C12 알킬기이다.
    <화학식 3>
    Figure 112012088426960-pat00033
    상기 식에서, R6는 치환 또는 비치환된 C1-C12 알킬기이다.
    <화학식 4>
    Figure 112012088426960-pat00034
    상기 식에서, R7은 치환 또는 비치환된 C1-C12 알킬기이다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 티타늄 산화물 유도체는 아세틸아세토네이트 티타네이트 킬레이트 (acetylacetonate titanate chealate), 에틸아세토아세테이트 티타네이트 킬레이트 (ethyl acetoacetate titanate chelate), 트리에탄올아민 티타네이트 킬레이트 (triethanolamine titanate chelate), 젖산 티타네이트 킬레이트 암모늄 염 (lactic acid titanate chelate ammonium salt) 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 티타늄 산화물 유도체 박막은 상기 티타늄 산화물 유도체를 알코올계, 방향족계, 디메틸 포름아미드, 아세톤 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 용매에 1 중량% 내지 90 중량%의 농도로 용해시킴으로써 제조된 용액을 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자수송층으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유기층이 정공 억제층, 전자 주입층 및 전자 억제층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 박막은 스핀코팅 공정 및 건조 공정을 포함하는 습식 코팅 방법에 의해서 형성되거나, 또는 상기 티타늄 산화물 유도체의 박막을 미리 필름 형태로 제조한 이후에, 열 증착, 레이저 증착, 히트 바 (heat bar), 전자기 유도 가열 또는 초음파 마찰에 의해서 전사시키는 방법에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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