KR19990078124A - 유기 전계발광 소자 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학 구조 중에 임의의 중합적 반복을 지니지 않는 1종 이상의 유기 발광 재료의 도포 또는 인쇄층을 갖는, 개선된 유기 전계발광 소자를 개시하고 있다. 이 소자에서, 도포 또는 인쇄층은 애노드 및 캐소드 간에 배치된다. 또한, 화학 구조 중에 임의의 중합적 반복을 지니지 않는 1종 이상의 유기 발광 재료를 함유하는 재료를 도포 또는 인쇄하여 유기 발광재료의 도포 또는 인쇄층을 형성하는 단계를 포함하는, 저렴하고 고생산성의 유기 전계발광 소자의 제조 방법을 개시하고 있다.

Description

유기 전계발광 소자 및 그의 제조 방법{Organic Electroluminescent Device and Method for Producing it}
본 발명은 유기 전계발광 소자 (유기 EL 소자), 특히 발광 영역을 지닌 유기층이 애노드와 캐소드 사이에 놓이고, 구성 요소로서 전류 주입에 의해 발광할 수 있는 물질을 함유하는 유기 EL 소자, 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
경량이며 고효율성인 평면 패널 디스플레이는 예를 들어 컴퓨터 및 텔레비젼에서의 화면표시용으로 많이 연구되고 개발되어 왔다.
먼저, 브라운관(CRT)는 휘도가 높고, 색재현성이 양호하여, 현재 디스플레이에서 가장 많이 사용되고 있으나, 부피가 크고, 무거우며, 전력 소모가 많다는 문제가 있다.
반면에, 활성 매트릭스 구동형 액정 디스플레이는 경량이며 고효율성의 평면 패널 디스플레이로서 상품화되어왔다. 그러나, 액정 디스플레이는 시야각이 협소하고, 자발광되지 않아 주위가 어두운 환경 하에 백라이트의 소비전력이 크고, 고정세도의 고속 비디오 신호에 대한 충분한 응답 성능을 갖지 못하는 등의 문제가 있다. 특히, 큰 화면 크기의 액정 디스플레이를 제조하는 것이 곤란하고, 그 생산 비용이 높다는 문제가 있다.
발광 다이오드 디스플레이로 이들을 대체할 수 있으나, 이러한 디스플레이의 생산 비용이 높고, 하나의 기판 상에 발광 다이오드 매트릭스 구조를 형성하기 어렵다는 문제가 여전히 남아 있다. 이러한 점에서, 브라운관을 대신할 저가의 디스플레이 대체물은 상용화되기 전에 해결해야할 문제가 많이 남아 있다.
상기의 문제를 해결할 수 있는 평면 패널 디스플레이로서는, 유기 발광 재료를 포함하는 유기 전계발광 소자 (유기 EL 소자)가 당업계에 널리 주목되어 왔다. 구체적으로, 발광 재료의 유기층을 포함하며, 자발광적이고, 응답 속도가 매우 빠르고, 시야각 편재성이 없는 평면 패널 디스플레이 실현을 기대하고 있다.
그의 구조에 있어서, 유기 전계발광 소자는 투광성의 포지티브 전극과 금속의 네가티브 전극, 그리고 2개의 전극 사이에 샌드위치된 발광 재료를 함유하는 유기 박막을 포함한다. 이러한 전계발광 소자를 제작하기 위한 유기 재료는 단량체의 중합에 의해 제조되는 고분자 재료 및 저분자 재료로 나뉜다. 일반적으로, 고분자 재료는 진공 증착을 통해 필름 상에 형성될 수 없다. 따라서, 그의 용액을 도포하거나 잉크 젯팅 방식에 의해 소자 제작을 수행한다. 이와는 달리, 저분자 재료는 진공 증착에 의해 형성된 적층 구조가 필수적으로 연구되어 왔다.
예를 들어, 탕(C.W. Tang), 반슬리케(S.A. VanSlyke) 등은 문헌 [Applied Physics Letters, Vol. 51, No. 12, pp. 913-915 (1987)]에 개시된 연구 보고서에서와 같이, 유기박막은 정공 이송 재료의 박막 또는 전자 이송 재료의 박막으로 구성된 2층 구조이며, 여기서 각 전극으로부터 유기막 중에 주입된 정공 또는 전자가 재결합하여 발광하는, 소자 구조 (싱글 헤테로 구조형 유기 EL 소자)를 개발하였다.
이러한 소자 구조에서, 정공 이송 재료 또는 전자 이송재료 중 하나는 추가로 발광 재료로 작용하고, 발광은 발광 재료의 기저 상태와 여기 상태 간의 에너지 갭에 상응하는 파장대에서 일어난다. 상기 소자에서 2층 구조는 구동 전압을 현저히 감소시키고, 발광 효율성을 증가시키는 것을 실현하였다.
그런 후에, 정공 이송 재료, 발광 재료, 및 전자 이송 재료의 3층 구조 (이중 헤테로 구조형 유기 EL 소자)가 아다찌(Adachi, S.), 도끼따(Tokita, T.), 쓰쯔이(Tsutsui, S.), 사또(S. Saito) 등에 의해 문헌[Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 28, No. 2, pp. L269-L271 (1988)]에 개시된 그들의 연구 보고에서와 같이 개발되었고, 전자 이송 재료에 혼입된 발광 재료를 포함하는 소자 구조는 탕(C.W. Tang), 반슬리케(S.A. VanSlyke), 첸(C.H. Chen) 등의 문헌 [Journal of Applied Physics, Vol. 65, No. 9, pp. 3610-3616 (1989)]에 개시된 연구 보고서에서와 같이 개발되었다. 그들의 연구에서, 낮은 전압 및 높은 휘도의 발광 가능성이 검증되었고, 당업계의 많은 최근의 연구 및 개발을 주도하였다.
그러나, 상기에서 유기 박막 제작시에 사용된 진공 증착 장치는 일반적으로 고가이고, 이러한 유기 박막을 연속적으로 생산하는데 어려움이 있다. 따라서, 진공 중에서 소자의 일관된 생산은 생산 비용이 높다는 문제가 있다. 반면에, 예를 들어 전자 이송 재료가 발광 재료로 혼입되는 경우, 다수의 증발원이 설치되고 각각 상이한 증발 속도로 증발되어 증기 농도를 안정하게 제어하지 못하게 된다.
또한, 상기 구조가 정공 이송층 및 전자 이송층을 포함하는 적층구조이기 때문에, 이를 형성하는데 복잡한 작업을 요하고, 조건을 설정하는데 어려움이 있다.
본 발명의 목적은 개선된 유기 전계발광 소자, 및 그의 저렴하고 고생산성의 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 유기 전계발광 소자의 주요 부분을 도시한 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 유기 전계발광 소자가 사용된 풀 컬러형 평면 디스플레이를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 의한 유기 전계발광 소자의 휘도-전압 특성도.
도 4는 상기 소자의 전류 밀도-전압 특성도.
도 5는 상기 소자의 발광 스펙트럼도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 유기 전계발광 소자의 휘도-전압 특성도.
도 7은 상기 소자의 전류 밀도-전압 특성도.
도 8은 상기 소자의 발광 색도(CIE 좌표)의 도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유기 전계발광 소자의 휘도-전압 특성도.
도 10은 상기 소자의 전류 밀도-전압 특성도.
도 11은 상기 소자의 발광 색도(CIE 좌표)의 도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 유기 전계발광 소자의 제작에 사용되는 마이크로-그라비아 코터의 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) 기판
(2) 투명 전극(캐소드)
(3) 애노드
(4) 보호막
(5) 휘도 신호 회로
(6) 제어 회로
(7) 발광층
(A) 유기 전계발광 소자
본 발명자들은 상기 언급된 문제를 해결하기 위하여 심열을 기울여 연구하여 왔다. 그 결과, 통상적으로 허용된 이론을 깨고, 본 발명자들은 저분자 재료의 용액을 도포하여 형성된 박막이라도 전계발광을 일으킬 수 있다는 것을 발견하게 되었고, 본 발명을 완성하게 되었다.
구체적으로, 본 발명은 화학 구조 중에 임의의 중합적 반복을 지니지 않는 1종 이상의 유기 발광 재료의 도포 또는 인쇄층을 갖는 유기 전계발광 소자(이는 하기에서 본 발명의 유기 EL 소자로 칭함)에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 화학 구조 중에 임의의 중합적 반복을 지니지 않는 1종 이상의 유기 발광 재료를 함유하는 재료를 도포 또는 인쇄하여 유기 발광재료의 도포 또는 인쇄층을 형성하는 단계를 포함하는, 유기 전계발광 소자의 제조 방법(이는 하기에 본 발명의 제조 방법으로 칭함)을 제공한다.
본 발명의 유기 EL 소자 및 그 제조 방법에서, 화학 구조 중에 임의의 중합적 반복을 지니지 않는 유기 발광 재료(즉, 저분자량임)는 도포되거나 인쇄된다. 따라서, 저분자의 유기 발광 재료의 용액이 도포되거나 인쇄되어 소자를 제조하는 본 발명은, 고분자 재료를 사용하는 방법과 비교하여, 사용된 저분자 재료의 분자 설계에 의해 발광파장 및 열특성 등의 제어가 쉽고, 저분자 재료의 합성 방법이 중합 공정에 포함되지 않기 때문에 정확하게 제어되고, 합성된 저분자 재료의 정제가 고분자 재료와 비교하여 용이하다는 잇점을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따라, 저렴하고, 고생산성의 고성능 소자를 제공한다.
또한, 유기 발광 재료는 본 발명의 소자 중에서 발광층으로서 단일 도포층 또는 인쇄층을 형성한다. 따라서, 본 발명은 통상의 적층 구조 형성을 요하지 않고, 층형성 작업도 쉽다. 도포 또는 인쇄 조건을 설정하는 간단한 방법으로 층을 형성할 수 있다.
상기 1종 이상의 유기 발광 재료를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자 및 그의 제조 방법에서, 유기 발광 재료는 바람직하게는 도포 또는 인쇄를 통해 형성된 발광층에 존재하고, 여기서 발광층은 정공 이송 재료 또는 전자 이송 재료 중 적어도 하나를 포함하며, 유기 발광 재료는 도포또는 인쇄에 의해 형성된다 (즉, 발광층은 도포 또는 인쇄에 의해 단일층으로 형성된다).
발광층의 구동 전극이 도전성 분말을 함유하는 유기 재료의 도포 또는 인쇄에 의해 형성되는 경우에는 증착을 통한 전자 형성은 불필요하다. 이 실시양태에서, 소자 형성은 더욱 쉬워진다.
도포는 임의의 스핀 도포법, 침지 도포법 또는 스프레이 도포법에 의해 수행될 수있다. 인쇄는 임의의 양각 인쇄, 평판 인쇄, 그라비아 인쇄, 플랙소 인쇄 또는 스크린 인쇄에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 유기 전계발광 소자의 한 실례는 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.
도 1은 투광성 애노드 (투명 애노드) (2), 상기 저분자 유기 발광 재료를 함유하는 유기 박막의 발광층 (7), 및 캐소드 (3)을 순서대로 투광성 기판 (투명 기판) (1) 상에 적층시킴으로써 구성된 적층 구조를 가지며, 이 적층 구조는 보호막 (4)로 실링되는, 유기 전계발광 소자 (A)를 도시하고 있다.
발광층 (7)은 상기된 저분자의 유기 발광 재료를 함유하거나, 또는 이와 함께 정공 이송 재료 및(또는) 전자 이송 재료를 기판 (1) 상에 함유하는 잉크의 코팅 조성물을 도포 또는 인쇄하여 형성되고, 이는 단일 도포층 또는 인쇄층으로 형성된다.
유기 전계발광 소자 (A)에서, 기판 (1)은 임의의 적합한 투광 재료, 예를 들어 유리, 플라스틱 등으로 제조될 수 있다. 소자 (A)가 임의의 다른 디스플레이 소자와 함께 사용되거나, 또는 도 1의 구조가 매트릭스 상에서 배치되는 경우에, 이들은 도 1에 설명된 기판을 공용할 수 있다.
애노드 (2)는 투명 전극으로서, ITO (산화 인듐 주석), SnO2등으로 제조될 수 있다. 보호막 (4)가 금속 등의 도전성 재료로 이루어진 경우, 절연막은 애노드 (2)의 측면에서 제공될 수 있다.
원한다면, 유기 물질의 박막 또는 유기 금속 화합물은 전하 주입 효율을 개선시키기 위하여, 투명 전극 (2)와 발광층 (7) 간에 샌드위치될 수 있다. 특히, 기판이 플라스틱 등의 가요성 재료로 제조된 경우에, 롤 투 롤(roll to roll) 연속 생산법을 소자에 활용할 수 있다.
적어도 하나 이상의 재료가 전계발광층 (7)에 존재한다. 예를 들어, 임의의 다른 재료와 혼합되지 않고 그 자체로 층을 형성할 수 있는 재료에는 전자 이송 작용 구조, 및 발광 구조, 및 분자 내에 아미노기 또는 치환된 아미노기를 함유하는 구조를 갖도록 도안된 것이 포함된다. 정공 이송능, 전자 이송능 및 발광능의 특성을 갖는 재료는 임의의 다른 재료와 혼합되지 않고 그 자체로 전계발광층을 형성할 수 있다. 단독 사용시에 만족스러운 성능을 보일 수 있는 재료로는, 정공 이송 재료, 전자 이송 재료, 발광 재료로부터 선택된 1종 이상이 층에 존재할 것이다.
정공 이송 재료로서 사용가능한 것으로는 예를 들어 방향족 아민, 피라졸린, 등을 비롯하여 공지된 것들이다. 전자 이송 재료에는 알루미늄 또는 아연과의 금속 착화합물, 방향족 탄소 화합물, 및 옥사디아졸이 포함된다. 전계발광층의 발광 효율성을 개선시키기 위하여, 층에서의 정공 이송 또는 전자 이송을 제어하기 위한 박막은 층에 인접하여 제공될 수 있다.
층의 도포는 공기에서 수행될 수 있다. 그러나, 공기 중의 산소, 물 및 기타의 것이 박막에 남아 있게되어 소자의 구동 수명에 일부 악영향을 미치게 되고, 종종 질소, 아르곤, 네온, 크세논, 크립톤 등의 화학적으로 불활성인 증기 분위기 하에서 도포를 수행하는 것이 효과적이다.
층을 형성하기 위한 본원에서 사용된 스핀 도포법이란 기판 상에 용액을 도포하고, 이어서 도포된 기판을 회전운동시켜 과잉의 용액을 제거하고, 이어서 기판 상에 미리 결정된 두께로 코팅막을 형성하는 것을 포함하는 도포법을 말한다. 도포 단계에 있어서, 임의의 통상적 스핀 코팅 장치를 사용할 수 있다.
침지법은 기판을 용액 중에 침지시키고, 이어서 기판을 용액으로부터 미리 결정된 속도로 꺼내어 기판을 용액으로 도포하는 방법을 말한다. 여기서, 임의의 통상적 침지 방법을 사용할 수 있다.
스프레이 코팅법은, 다양한 방식을 사용할 수 있다. 예를 들어, 밀폐된 용기 중의 코팅 용액을 가압 하에 용기의 미세한 노즐을 통해 기판 상에 분무하여 기판이 도포되도록 하는 하나의 통상적인 방법을 본원에서 사용할 수 있다. 이와는 달리, 또한 잉크 젯팅법을 사용할 수 있다.
양각 인쇄법, 평판 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플랙소 인쇄법, 스크린 인쇄 등에서, 사용되는 프린터의 구동 조건은 코팅 용액의 점도에 따라 적절히 제어되야 한다. 이들 중 인쇄 잉크의 점도가 낮고, 휘발성 유기 용매가 사용될 수 있는 그라비아 인쇄가 바람직하다. 그러나, 여기에 국한되지 않고, 다른 인쇄법도 본원에서 사용될 수 있다.
사용되는 인쇄 잉크의 점도를 제어하기 위하여, 폴리아릴렌, 폴리티오펜 등의 부성분을 인쇄 잉크에 혼입할 수 있다. 인쇄 잉크를 제조하기 위하여, 클로로포름, 디클로로메탄, 알코올, 셀로졸브, 케톤, 방향족 탄화수소 등으로부터 선택된 임의의 적절한 유기 용매를 사용할 수 있다.
캐소드 (3)은 Li, Mg, Ca 등의 활성 금속, 및 Ag, Al, In 등의 금속을 포함하는 전극 재료의 합성 또는 적층 구조를 가질 수 있다. 일반적으로 캐소드는 진공증착으로 형성된다. 그러나, 바람직하게는 Mg, Ag 등의 금속 분말을 함유하는 유기 금속이 스크린 인쇄 또는 도포를 통해 캐소드에 형성되고, 발광층을 형성하기 쉬워진다.
캐소드의 두께를 조절하는 것은 소자가 사용하기에 적합한 바람직한 광투과율을 갖도록 하는 것이다. 이러한 방법으로, 광투과성의 전계발광 소자를 제조할 수 있다. 여기서, 투명 전극을 금속 캐소드 상에서 안정한 전기적 접속이 가능하도록 형성될 수 있다.
보호막 (4)를 사용한 실링 또는 임의의 다른 실링 용기는 소자를 산소와 물로부터 차폐하여 소자가 구동 신뢰성을 갖게하기 위하여 유기 전계발광 소자에 사용될 수 있다. 실링 용기를 위한 재료로는 기밀성(氣密性)을 지닌 것으로, 유리, 금속, 세락믹 등이 포함된다. 실링 용기의 형태도 용기의 기밀성을 부여하는 것일 수 있다. 용기를 기판에 부착하기 위하여, 임의의 기밀성 수지가 사용될 수 있다. 실란트 수지는 증점제 및 충전제를 포함할 수 있다.
이어서, 도 2는 본 발명의 유기 전계발광 소자를 포함하는 평면 디스플레이의 한 구조예를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 풀 컬러 디스플레이에서, 3원색, 즉 적색(R), 녹색(G) 및 청색(G) 광을 발광할 수 있는 유기층 (7)은 캐소드 (3)와 애노드 (2) 간에 샌드위치된다. 캐소드 (3)와 애노드 (2)는 이들이 서로 교차되도록 스트립상으로 배치되고, 여기에 휘도 신호 회로 (5) 및 쉬프트 리지스터 내장의 제어 회로 (6)을 통해 선택된 신호 전압을 개별적으로 부가한다. 이러한 구성에서, 유기층은 선택된 캐소드 (3) 및 애노드 (2)가 서로 교차되는 위치 (픽셀)에서 광을 발산한다. 이러한 경우에 유기층 (7)의 패턴을 형성하기 위하여, 예를 들어 패턴화되지 않는 영역은 포토리지스터 등으로 차폐한 후, 유기층에 도포 용액을 스핀 도포법에 의해 도포한 후, 마스크를 벗겨내어 목적하는 유기층을 형성한다. 이러한 패턴화 방법은 반복될 수 있다.
이제, 본 발명은 하기 실시예를 통하여 구체적으로 기재하려하나, 이는 본 발명의 영역을 제한하려는 것은 아니다.
<실시예 1>
하기된 화학식 구조를 갖는 BSB-BCN 1.5 중량%의 클로로포름 용액을 3 ㎝×3 ㎝의 입방 크기를 갖는 유리 기판 상에 놓고, 여기서 2㎜×2㎜의 ITO 패턴을 형성하고, 기판을 1500 rpm의 속도로 30초 동안 회전시켜 과잉의 용액을 제거하고 기판을 건조시켰다. 이어서, 이를 진공 건조기 중에서 80℃에서 1시간 동안 가열하였다. 잔공 건조 단계를 생략할 수 있다. 촉침식막후계(profilometer)를 사용하여 측정한 바에 의하면, 코팅 두께는 약 120 ㎚였다. 이어서, 두께가 150 ㎚인 AlLi의 캐소드를 약 10-6토르의 진공도 하의 진공 증착 챔버에서 유기층 상에서 형성하였다.
BSB-BCN
도 3은 본원에서 제조된 소자의 휘도-전압 특성을 도시하고 있고, 도 4는 그의 전류 밀도-전압 특성을 도시하고 있다. 2.5 V의 전압에서, 소자는 발광하기 시작했고, 그의 휘도는 약 11 V에서 최대값에 도달하였다. 휘도는 400 cd/m2였다. 소자의 전류 밀도-전압 특성은 독특한 프로파일을 제공하였고, 여기서 전류 밀도는 전압이 증가함에 따라 처음에는 증가되었으나, 약 7.5 V에서 극소하게 한번 감소되고, 다시 증가되었다. 현재로서는 프로파일의 원인은 불명확하다. 도 5의 소자의 발광 스펙트럼에서, 최대 발광 파장은 대략 650 ㎚ 근방이다.
본원에서 형성된 유기층을 진공 증착에 의해 형성된 층과 비교하였다. 본원에서 형성된 소자에서 최대 휘도는 다소 낮았으나, 확인되기 충분한 휘도를 얻었다.
<실시예 2>
실시예 1에서와 동일한 유리 기판을 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 전계발광 소자를 제작하였다. 본원에서 사용된 코팅 용액은 BSB-BCN과 하기 구조의 α-NPD의 정공 이송 재료의 혼합물(1/1 중량)을 클로로포름 중에서 용해시켜 2% 농도가 되도록 제조하였다. 용액으로 도포된 기판을 1500 rpm의 속도로 30초 동안 회전시켜 과잉의 용액을 제거하고, 기판을 건조시켰다. 이어서, 이를 진공 건조기에서 80℃에서 1시간 동안 가열하였다. 진공 건조 단계는 생략할 수 있다. 촉침식막후계로 측정된 바로는, 코팅 두께는 약 120 nm였다. 두께가 150 nm인 AlLi의 캐소드를 약 10-6토르의 진공도 하에 진공 증착 챔버 중에서 유기층 상에서 형성하였다.
α-NPD
도 6은 본원에서 제조된 소자의 휘도-전압 특성을 도시하고 있고, 도 7은 그의 전류 밀도-전압 특성을 도시하고 있다. 3 V의 전압에서, 소자는 발광하기 시작했고, 그의 휘도는 약 16 V에서 최대값에 도달하였다. 휘도는 300 cd/m2였다. 소자의 전류 밀도-전압 특성에서, 전류 밀도는 전류 누수로 인하여 초기 단계에서 감소되나, 이후에 전압이 증가함에 따라 증가되었다. 도 8은 소자의 발광색도의 CIE 좌표의 도이다. 소자의 발광색은 휘도가 증가함에 따라 단파장쪽으로 이동하였다. 소자는 전압 제어에 의해 변색발광 소자에 사용될 수 있다.
<실시예 3>
실시예 1에서와 동일한 유리 기판을 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 전계발광 소자를 형성하였다. 본원에서 사용된 코팅 용액은 BSB-BCN, α-NPD의 정공 이송 재료 및 하기 화학식의 구조를 갖는 Alq3의 전자 이송 재료의 혼합물(1/1/1 중량)을 클로로포름 중에서 용해시켜 2% 농도가 되도록 제조하였다. 용액으로 도포된 기판을 1500 rpm의 속도로 30초 동안 회전시켜 과잉의 용액을 제거하고, 기판을 건조시켰다. 이어서, 이를 진공 건조기에서 80℃에서 1시간 동안 가열하였다. 진공 건조 단계는 생략할 수 있다. 촉침식막후계로 측정된 바로는, 코팅 두께는 약 120 nm였다. 두께가 150 nm인 AlLi의 캐소드를 약 10-6토르의 진공도 하에 진공 증착 챔버 중에서 유기층 상에서 형성하였다.
Alq3
도 9는 본원에서 제조된 소자의 휘도-전압 특성을 도시하고 있고, 도 10은 그의 전류 밀도-전압 특성을 도시하고 있다. 6.5 V의 전압에서, 소자는 발광하기 시작했고, 그의 휘도는 약 17 V에서 최대값에 도달하였다. 휘도는 300 cd/m2였다. 소자의 전류 밀도-전압 특성에서, 전류 밀도는 전류 누수로 인하여 초기 단계에서 감소되고, 최소 전류 밀도는 약 10 V에서 나타난다. 도 11은 소자의 발광색도의 CIE 좌표도이다. 소자의 발광색은 휘도가 증가함에 따라 단파장쪽으로 이동하였다. 소자는 전압 제어에 의해 변색발광 소자에 사용될 수 있다. 소자의 휘도는 전압이 증가함에따라 증가하였고, 이로부터 소자의 전류 밀도-전압 특성에서 나타나는 극소의 전류 밀도는 다른 발광 물질로 변화됨에 따라 일어날 것이다.
실시예 1 내지 3으로부터, 저분자 재료를 사용하여, 더욱이 1층에서 그들의 혼합물을 사용하여 전계발광을 일으킬 수 있다.
<실시예 4>
실시예 1에서와 동일한 용액을 실리콘 고무에 부착시키고, 플랙소 인쇄에 의해 두께가 500 ㎛이고 그에 형성된 ITO 층을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기판으로 전사하였다. 이어서, 용매를 가열하면서 제거하고, 기판을 진공 건조기 중에서 80℃에서 1시간 동안 가열하였다. 촉침식막후계로 측정한 바에 의하면, 코팅 두께는 약 100 ㎚였다. 이어서, 두께가 150 ㎚인 AlLi의 캐소드를 약 10-6토르의 진공도 하의 진공 증착 챔버에서 유기층 상에서 형성하였다. 실시예 2에서와 같이 전압 인가 시에 발광을 확인하였다. 소자의 최고 휘도는 15 V에서 200 cd/m2였다.
<실시예 5>
실시예 1에서와 동일한 유리 기판을 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 전계발광 소자를 형성하였다. 본원에서 사용된 코팅 용액은 하기된 화학식의 구조를 갖는 DPVBi의 발청색광 재료, 하기된 화학식의 구조를 갖는 m-MTDATA의 정공 이송 재료, 및 하기 화학식의 구조를 갖는 Alq3의 혼합물(1/1/1 중량)을 클로로포름 중에서 용해시켜 2% 농도가 되도록 제조하였다. 용액으로 코팅된 기판을 1500 rpm의 속도로 30초 동안 회전시켜 과잉의 용액을 제거하고, 기판을 건조시켰다. 이어서, 이를 진공 건조기에서 80℃에서 1시간 동안 가열하였다. 진공 건조 단계는 생략할 수 있다. 두께가 150 nm인 AlLi의 캐소드를 약 10-6토르의 진공도 하에 진공 증착 챔버 중에서 유기층 상에서 형성하였다.
m-MTDATA
DPVBi
Alq3
전압 인가 시에 발광을 확인하였다. 발광색은 처음에는 녹색이었고, 이어서 전압이 증가함에 따라 단파장으로 옮겨갔다. 소자의 최고 휘도는 15 V에서 200 cd/m2였다.
<실시예 6>
도 12에 도시된 마이크로 그라비아 코터를 사용하여, 도포 시험을 하였다. 시험될 용액은 BSB-BCN, α-NPD의 정공 이송 재료 및 Alq3의 전자 이송 재료의 혼합물(28/8/3 중량)을 클로로포름, 테트라클로로에탄 및 시클로헥사논 중에서 용해시켜 2% 농도가 되도록 제조하였다. 여기서, 시험되는 동안 클로로포름의 비점이 낮으므로 증발되는 것을 방지하기 위하여 혼합 용매를 사용하였다.
마이크로 그라비아 코터로서 야수이 세이끼 가부시끼가이샤의 마이크로 그라비아 테스트 코터(Micro-Gravure Test Coater)를 사용하였다. 그라비아 롤로서, 야스이 세이끼 가부시끼가이샤의 아니악스 롤(Aniax Roll)을 사용하였는데, 이는 사선형 110 라인/인치이고, 직경이 20 mm이다. 그라비아 롤 회전수는 코터 상에서 5였고, 코팅 선형 속도는 3 m/s였고, 70℃의 뜨거운 공기 스트림으로 건조시켰다. 기판으로, ITO 전극 패턴이 형성된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(폭이 5 인치이고, 두께가 100 ㎛임)을 사용하였다. ITO 전극 패턴은 폭이 1 mm l/s였고, 길이는 10 ㎝였다.
기저막 상에 형성된 필름을 80℃에서 진공 건조기에서 1시간 동안 가열하였다. 촉침식막후계로 측정한 바로는, 형성된 필름의 두께는 약 100 nm였다. 두께가 150 nm인 AlLi의 캐소드를 약 10-6토르의 진공도 하에 진공 증착 챔버 중에서 유기층 상에서 형성하였다. 실시예 3에서와 같이 전압 인가시 발광을 확인하였다. 소자의 최대 휘도는 15 V에서 180 cd/m2였다.
본 발명은 특정 실시양태를 통하여 상세히 기재되었고, 본 발명의 취지 및 영역에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.
본 발명의 유기 EL 소자 및 그 제조 방법에서, 화학 구조 중에 임의의 중합적 반복을 지니지 않는 유기 발광 재료(즉, 저분자량임)는 도포되거나 인쇄된다. 따라서, 저분자의 유기 발광 재료의 용액이 도포되거나 인쇄되어 소자를 제조하는 본 발명은, 고분자 재료를 사용하는 방법과 비교하여, 사용된 저분자 재료의 분자 설계에 의해 발광파장 및 열특성 등의 제어가 쉽고, 저분자 재료의 합성 방법이 중합 공정에 포함되지 않기 때문에 정확하게 제어되고, 합성된 저분자 재료의 정제가 고분자 재료와 비교하여 용이하다는 잇점을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따라, 저렴하고, 고생산성의 고성능 소자를 제공한다.
또한, 유기 발광 재료는 본 발명의 소자 중에서 발광층으로서 단일 도포층 또는 인쇄층을 형성한다. 따라서, 본 발명은 통상의 적층 구조 형성을 요하지 않고, 층형성 작업도 쉽다. 도포 또는 인쇄 조건을 설정하는 간단한 방법으로 층을 형성할 수 있다.

Claims (14)

  1. 화학 구조 중에 임의의 중합적 반복을 지니지 않는 1종 이상의 유기 발광 재료의 도포 또는 인쇄층을 갖는 유기 전계발광 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유기 발광 재료를 도포 또는 인쇄를 통해 형성된 발광층에 함유하는, 유기 전계발광 소자.
  3. 제2항에 있어서, 정공 이송 재료 및 전자 이송 재료 중 적어도 하나를 함유하는 상기 발광층이 도포 또는 인쇄를 통해 형성되는, 유기 전계발광 소자.
  4. 제2항에 있어서, 상기 발광층의 구동 전극이 도전성 분말을 함유하는 유기 재료의 도포 또는 인쇄를 통해 형성되는, 유기 전계발광 소자.
  5. 화학 구조 중에 임의의 중합적 반복을 지니지 않는 1종 이상의 유기 발광 재료를 함유하는 재료를 도포 또는 인쇄하여 유기 발광재료의 도포 또는 인쇄층을 형성하는 단계를 포함하는, 유기 전계발광 소자의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 도포를 스핀 도포법에 의해 수행하는, 유기 전계발광 소자의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 도포를 침지법에 의해 수행하는, 유기 전계발광 소자의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 도포를 스프레이 도포법에 의해 수행하는, 유기 전계발광 소자의 제조 방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 인쇄를 양각 인쇄, 평판 인쇄, 그라비아 인쇄, 플랙소 인쇄, 또는 스크린 인쇄에 의해 수행하는, 유기 전계발광 소자의 제조 방법.
  10. 제5에 있어서, 상기 유기 발광 재료를 도포 또는 인쇄를 통해 형성된 발광층에 함유하는, 유기 전계발광 소자의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 정공 이송 재료 및 전자 이송 재료 중 적어도 하나를 함유하는 상기 발광층이 도포를 통해 형성되는, 유기 전계발광 소자의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서, 정공 이송 재료 및 전자 이송 재료 중 적어도 하나를 함유하는 상기 발광층이 인쇄를 통해 형성되는, 유기 전계발광 소자의 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 발광층의 구동 전극이 도전성 분말을 함유하는 유기 재료의 도포를 통해 형성되는, 유기 전계발광 소자의 제조 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 발광층의 구동 전극이 도전성 분말을 함유하는 유기 재료의 인쇄를 통해 형성되는, 유기 전계발광 소자의 제조 방법.
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