KR20030027819A - 정공 수송층과 발광층 사이에 계면층을 갖는 유기 발광다이오드 - Google Patents
정공 수송층과 발광층 사이에 계면층을 갖는 유기 발광다이오드 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 기판, 애노드, 캐쏘드, 및 정공 수송층, 계면층, 발광층 및 전자 수송층을 순서대로 포함하고 상기 애노드와 캐쏘드 사이에 배치되는 전기발광 매체를 포함하는 유기 발광 장치에 관한 것이다. 상기 계면층은, 정공 수송층의 유기 화합물보다 이온화 전위가 크고 발광층의 유기 화합물보다 에너지 대역폭이 크거나 동일한 화합물을 포함한다. 상기 계면층의 두께는 0.lnm 내지 5nm이다. 상기 계면층으로 인해 발광층에서의 보다 균형된 운반자 재결합이 제공되고, 보다 높은 휘도 효율이 달성된다.
Description
유기 발광 다이오드(OLED)는 장치에 인가된 전류에 따라 발광하는 전자장치의 한 부류이다. OLED 구조물은 일반적으로 유리 지지체, 투명 애노드, 유기 정공 수송층(HTL), 유기 발광층(EML), 유기 전자 수송층(ETL) 및 금속 캐쏘드를 순서대로 포함한다. 탕(Tang) 등은 문헌[Applied Physics Letters, 51, 913(1987),Journal of Applied Physics, 65, 3610(1989)] 및 일반 양도된 미국 특허 제 4,769,292 호에서 상기 적층 구조물을 이용하는 고 효율의 OLED가 예시되어 있다. 상기 장치가 보다 높은 효율을 갖기 위해서는, 장치의 발광층에서 보다 균형된 전달자 재결합이 이루어져야 한다. 균형된 전달자 재결합이란, 발광층에 정공들이 도달하는 속도와 전자들이 도달하는 속도가 바람직하게는 동일함을 의미한다. 이와 같이 구성된 장치의 발광층에서 정공과 전자의 충돌 확률이 최적화된다. 상기 정공과 전자의 재결합은 전기발광으로도 공지되어 있는 광을 발생시킨다. 그러나, 상기 탕 등의 문헌에서 기술된 다층 구조의 OLED 장치는 균형된 전달자 재결합을 달성하기 위한 배치를 반드시 제공하는 것은 아니다. 그 이유중 하나는, 정공 전달자의 이동성이 전자 전달자보다 커서, 발광층 내에 주입된 정공의 수가 상기 층 내에 주입된 전자의 수보다 훨씬 크기 때문이다. 결과적으로, 상기 전자-정공 재결합은 최적화되지 못하고 전기발광의 효율 또한 감소된다. 또한, 아지즈(Aziz) 등(문헌[Science, 283, 1900(1999)])에 의해, 과량의 정공을 발광층으로 주입하는 것은 상기 OLED 장치의 열화를 유발할 수 있어 바람직하지 못한 것으로 밝혀졌다. 또한, 정공 수송층과 발광층 사이의 직접적인 접촉은 두 층 사이의 물질의 불균일한 혼합을 야기하여 흑점으로 공지된 수광(non-emissive) 위치를 형성시킨다. 이러한 발견은 후지히라(Fujihira) 등(문헌[Applied Physics Letters, 68, 1787(1996)])에 의해 보고되었다.
상기 OLED로부터 보다 효율적인 발광을 얻기 위해, 캐쏘드의 개선 및 전자 수송층 물질의 개선과 같은 다양한 노력이 시도되어 왔다. 예를 들어, 탕 등(미국특허 제 4,885,211 호) 및 반슬리케(VanSlyke) 등(미국 특허 제 5,059,862 호)은 감소된 전자 주입 장벽을 갖는 여러 종류의 캐쏘드를 개시하였다. 샤이(Shi) 등(미국 특허 제 5,766,779 호)은 보다 높은 전자 이동성을 갖는 신규한 전자 수송 유기물을 개시하였다. 그러나, 표준 작동 조건에서는, 상기 개선된 전자 수송 물질에서의 전자 이동성이 OLED 장치에 통상적으로 사용되는 정공 수송층 물질보다 여전히 낮다. 따라서, 애노드 및 캐쏘드 모두가 하전된 전달자를 완벽히 주입시키는 경우, 즉 애노드 및 캐쏘드의 접촉부가 모두 저항성인 경우에도, 정공 이동성과 전자 이동성의 큰 차이로 인해 발광층으로 주입되는 정공 및 전자의 수가 균형을 이루지 못하게 된다. 결과적으로, 전기발광 효율이 불량해진다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 개선된 효율을 갖는 OLED를 제공하는 것이다.
상기 목적은,
a) 기판;
b) 애노드;
c) 정공 수송 유기 화합물을 갖는 정공 수송층;
d) 0.1nm 내지 5nm의 두께를 갖는 계면층;
e) 발광 유기 화합물을 갖는 발광층;
f) 전자 수송 유기 화합물을 갖는 전자 수송층; 및
g) 캐쏘드를 순서대로 포함하고, 상기 계면층이 정공 수송층의 유기 화합물보다 이온화 전위가 크고 발광층의 유기 화합물보다 에너지 대역폭이 크거나 동일한 화합물을 함유하는, 유기 발광 장치에 의해 달성된다.
OLED 장치에 계면층을 삽입함으로써 발광층에서의 보다 균형된 운반자 재결합의 제공 및 보다 높은 휘도 효율을 달성하고자 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 유기 발광 다이오드의 횡단면도를 도시한 것이다.
도 2는 정공 수송층과 발광층 사이에 배치된 계면층을 갖는, 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드의 횡단면도를 도시한 것이다.
상기 도면에서 개별적인 층들을 일정한 축척 비율로 나타내기에는 두께가 너무 얇고 다양한 소자간의 두께차가 매우 커서 부득이하게 모식적으로 나타내었다.
정공 수송층과 발광층 사이에 배치된 계면층을 갖는 유기 발광 다이오드의 구성 및 성능을 보다 상세히 설명하기 위해, 도 1을 참고로 하여 상기 계면층을 갖지 않는 유기 발광 다이오드를 기술할 것이다. 당해 분야에는 다른 층 구조를 갖는 OLED 장치가 다수 공지되어 있지만, 도 1을 하나의 예로서 사용한다. 본 발명은 정공 수송층/발광층 계면을 함유하는 임의의 OLED 장치에 적용시킬 수 있다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 종래 기술의 유기 발광 다이오드(100)는 광투과성 기판(101) 및 그 위에 형성된 광투과성 애노드(102)를 갖는다. 상기 기판(101)은 유리 또는 석영일 수 있으며, 상기 애노드(102)는 바람직하게는 기판(101) 위에 형성된 인듐-주석-옥사이드(ITO)의 층이다. 상기 애노드(102) 위에 유기 정공 수송층(103), 유기 발광층(105) 및 유기 전자 수송층(106)을 순서대로 형성시킨다. 이어서, 금속 캐쏘드(107)를 전자 수송층(106) 위에 형성시킨다. 유기층(103, 105 및 106) 및 캐쏘드(107)는 종래의 증착 방식으로 형성시킬 수 있다. 다른 실시양태에서, 층(103)은 스핀-코팅으로 도포할 수 있다.
상기 유기 발광 다이오드(100)는, 애노드(102)가 캐쏘드(107)보다 양전위가 되도록 전압/전류 공급원(108)에 의해 발생된 전기적 전위를 상기 애노드(102)와 캐쏘드(107) 사이에 인가함으로써 작동된다. 전기 전도체(10)는 애노드(102) 및 캐쏘드(107)를 전압/전류 공급원(108)에 연결시킨다. 전기적 전위를 인가함으로써, 정공(양으로 하전된 전달자)이 애노드(102)로부터 유기 정공 수송층(103)으로 주입된다. 동시에, 전자(음으로 하전된 전달자)는 캐쏘드(107)로부터 유기 전자 수송층(106)으로 주입된다. 유기 발광층(105)에서는 상기 정공 및 전자가 재결합한다. 상기 정공-전자 재결합은 발광층(105)으로부터의 발광을 유발하고, 상기 광은 광투과성 애노드(102)와 광투과성 기판(100) 모두를 통과하여 방출된다. 유기 발광층(105)에서 적합한 조성의 유기 물질을 사용함으로써 상기 장치(100)로부터 방출된 광의 색상 또는 색조를 선택할 수 있다. 통상적으로 사용되는 조성물은, 호스트 물질 내에 하나 이상의 형광 또는 인광 염료(도펀트)가 균일하게 분산된 도펀트-호스트 매트릭스를 포함한다.
상기 정공 수송층(103)으로 유용한 유기물은 일반적으로 낮은 이온화 전위를 갖는 방향족 아민 분자이다. 일부 정공 수송층 물질이 탕 등(미국 특허 제 4,769,292 호), 반슬리케 등(미국 특허 제 4,359.507 호 및 제 5,061,569 호) 및 샤이 등(미국 특허 제 5,554,450 호)에 의해 개시되었고, 상기 문헌은 모두 본원의 참고문헌으로 인용된다. 폴리(비닐카바졸) 및 폴리(에틸렌디옥시티오펜)과 같은 중합성 정공 수송 물질 또한 익히 공지되어 있다. 전술한 특허에 개시된 것들과같은 통상적인 정공 수송 물질의 일반적인 이온화 전위는 5.0 내지 5.5eV이다. 상기 "이온화 전위(IP)"라는 용어는 분자 또는 화합물로부터 하나의 전자를 제거하는데 필요한 최소 에너지 수치를 의미한다. 또한, 분자의 최고점유 분자궤도와 기준 에너지 준위(진공의 에너지 준위로 공지되어 있음)의 에너지 차의 수치이기도 하다.
정공 수송 물질의 또다른 특징은 이들이 무색이라는 점이다. 이는, 상기 물질의 에너지 대역폭이 일반적으로 3.0eV보다 크다는 것을 의미한다. 상기 "에너지 대역폭(Eg)"이라는 용어는 최고점유 분자궤도(HOMO)와 최저 비점유 분자궤도(LOMO) 사이의 에너지 차를 의미한다.
발광층(105)으로 유용한 유기물은 탕 등(미국 특허 제 4,356,429 호 및 제 4,769,292 호), 리트만(Littman) 등(미국 특허 제 5,405,709 호), 무어(Moor) 등(미국 특허 제 5,484,922 호), 샤이 등(미국 특허 제 5,755,999 호) 및 첸(Chen) 등(미국 특허 제 5,908, 581 호 및 제 6,020,078 호)에 의해 개시되었으며, 상기 문헌은 모두 본원의 참고문헌으로 인용된다. 인광 화합물, 예를 들어 국제공개공보 제 98.55561 호, 제 00/18851 호, 제 00/57676 호 및 제 00/70655 호에 기술된 바와 같은 전이 금속 착물 또한 유용하다. 발광층에서의 물질의 혼합물은 통상적으로 도펀트-호스트 매트릭스의 형태로 사용된다. 상기 도펀트는 고 양쟈 효율의 형광 또는 인광 염료이고, 상기 호스트는 전자 및 정공 모두를 수송할 수 있는 물질이다. 도펀트는 일반적으로 상기 호스트 매트릭스 내에서 수%의 소량으로 존재하고 균일하게 분산되어 있다. 도펀트의 발광 스펙트럼에 따라, 다양한 색의 전기발광이 발생한다. 호스트로부터 발광 도펀트 분자로의 에너지 전이를 촉진시키기 위해서는, 도펀트의 에너지 대역폭이 호스트의 에너지 대역폭보다 반드시 작아야 한다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 백색광을 포함하여 적색광, 녹색광 또는 청색광, 및 이들의 모든 조합광을 방출하는 OLED 장치에 사용될 수 있다.
전자 수송층(106)으로 유용한 유기물은 탕 등(미국 특허 제 4,356,429 호 및 제 4,769,292 호), 반슬리케 등(미국 특허 제 4,359,507 호) 및 샤이 등(미국 특허 제 5,766,779 호)에 의해 개시되었으며, 모두 본원의 참고문헌으로 인용된다. 상기 전자 수송 물질의 주요 특징은, 이들이 비교적 높은 전자 이동성을 가져 캐쏘드로부터 발광층으로의 전자 전달을 촉진시킨다는 것이다. 종종 발광층에 사용되는 호스트 물질을 전자 수송층에 사용할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 유기 발광 다이오드(200)는 계면층(204)을 갖는다. 유기 정공 수송층(203) 위에 층(104)을 형성시킨다. 상기 계면층(204) 위에 발광층(205)을 형성시키고, 상기 발광층(205) 위에 전자 수송층(206)을 형성시킨다. 이러한 유기 발광 다이오드(200)는 종래 기술의 다이오드(100)와는 다르게 구성되고 유사한 방식으로 작동된다. 전압/전류 공급원(108)은, 애노드(202)가 캐쏘드(207)보다 양의 전위를 갖도록 광투과성 애노드(202)와 캐쏘드(207) 사이에 전기적 전위를 발생시킨다. 전기 전도체(20)는 애노드(202) 및 캐쏘드(207)를 전압/전류 공급원(108)에 연결시킨다. 층(201)은 위에 애노드가 형성되는 광투과성 기판이다. 층(203, 205 및 206)으로 유용한 물질은 도 1의 발광 다이오드(100)의 층(103, 105 및 106)에서 사용된 물질과 동일하다.
장치(100)와 같이 계면층을 갖지 않는 종래의 유기 발광 다이오드에서는, 비교적 낮은 전자 이동성으로 인해 전자 수송층을 통한 전자 수송능이 종종 제한되는 것으로 알려져 있다. 반면, 정공 수송층은 종종 실질적으로 보다 높은 이동성으로 정공을 수송할 수 있다. 따라서, 전류가 OLED를 통과하는 경우, 전형적으로 발광층에 도달하는 정공은 발광층에 도달하는 전자보다 많다. 이러한 조건하에서는, 전자와 정공의 재결합을 통한 광의 발생에 모든 전하 전달자가 사용되지 않고, 일부분의 전하가 재결합하지 않고 발광 다이오드를 통과하면서 손실된다. 이러한 정공과 전자의 이동성 불균형으로 인해, 과량의 전달자는 대부분 정공이다.
본 발명에서, 정공 수송층(203)과 발광층(205) 사이에 배치된 계면층(204)은, 정공이 발광층에 도달하는 것을 약화시키는 하나의 방법을 제공한다. 이러한 방식에서는, 정공 및 전자를 동일하거나 거의 동일하게 발광층으로 도달시킬 수 있고, 이로 인해 정공 및 전자의 재결합 확률이 개선된다. 과량의 정공 전달자는 최소화되며, 그 결과 전기발광 효율이 개선된다.
정공이 발광층에 도달하는 것을 약화시키기 위해서는, 계면층(204)이 정공 수송층과 계면층 사이에 전위 장벽을 생성시키는 전자 특성을 나타내야 한다. 이러한 장벽으로 인해, 정공이 계면층에 도달하는 것이 감소되고 결과적으로 정공이 발광층에 도달하는 것 또한 감소된다. 이는, 계면층 물질의 이온화 전위가 정공 수송층 물질의 이온화 전위보다 커야 함을 의미한다. 정공 수송층으로부터 계면층으로 정공을 주입하는데 있어 전위 장벽은 상기 두 층의 이온화 전위 사이의 에너지차이다. 전위 장벽이 존재하는 한, 정공의 도달은 약화될 것이고 전기발광 효율은 개선될 것이다. 정공 수송층과 계면층 사이의 전위 장벽은 바람직하게는 0.3eV 이상, 보다 바람직하게는 0.5eV 이상이다.
유용한 계면층 물질은 절연체, 반도체, 또는 정공 수송층과 함께 사용되는 경우 정공 수송층으로부터 계면층으로의 정공 전달을 약화시킬 수 임의의 물질일 수 있다. 유기 발광 다이오드에 유용한 대부분의 정공 수송 물질은 5.0 내지 5.5eV의 이온화 전위를 갖는 물질이므로, 상기 계면층 물질은 정공 수송층 물질의 이온화 전위보다 비교적 높은 이온화 전위를 갖는 임의의 물질로부터 선택될 수 있다. 따라서, 계면층의 이온화 전위는 일반적으로 5.0eV 이상이다.
계면층 물질의 에너지 대역폭은 발광층 물질의 에너지 대역폭보다 반드시 커야 한다. 호스트 및 도펀트 조성물을 함유하는 발광층의 경우, 상기 계면층 물질의 에너지 대역폭은 호스트 물질의 에너지 대역폭보다 커야 한다. 이러한 조건에서, 발광은 발광층에서만 발생될 것이고 상기 계면층은 발광층으로부터 발생된 발광을 중단시키지 않을 것이다. 일반적으로, 상기 계면층의 에너지 대역폭은 3.0eV 이상이 될 것이다.
계면층으로 유용한 유기물은 탄화수소, 축합된 방향족 고리를 갖는 다핵 탄화수소, 질소, 산소 및 황과 같이 탄소 이외의 원자를 갖는 방향족 고리 화합물, 방향족 아민, 3급 아민, 폴리페닐, 및 양호한 성막 특성으로 이온화 전위의 요건 및 에너지 대역폭의 요건을 만족시키는 임의의 물질을 포함한다. 바람직한 물질은하기의 물질을 포함한다:
안트라센 및 이의 유도체;
터페닐 및 이의 유도체;
쿼터페닐 및 이의 유도체;
헥사페닐벤젠 및 이의 유도체;
페닐옥사졸 및 이의 유도체;
스피로비플루오렌 및 이의 유도체;
[2,2'-p-페닐렌비스(4-메틸-5-페닐옥사졸)](디메틸POPOP);
2,2',7,7'-테트라-2-나프틸-9,9'-스피로비플루오렌(NSBF); 및
2,2',7,7'-테트라카바졸-9-일-9,9'-스피로비플루오렌(CSBF).
상기 계면층으로 유용한 무기물은 SiO2, Si3N4, 및 이온화 전위 및 에너지 대역폭의 요건을 만족시키는 기타 금속 산화물 및 금속 질화물을 포함한다.
계면층을 구성하는데 유용한 것으로 밝혀진 층 두께는 0.1 내지 5nm이고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5nm이다. 실제로, 정공 수송층과 발광층 사이에 배치된 계면층 물질의 단층은 목적하는 정공 수송층으로부터의 정공 주입의 약화를 제공하는데 충분할 수 있다. 전술한 두께의 범위는 정공 수송층과 발광층 사이에 직접 접촉이 없음을 나타낸다. 상기 계면층의 두께를 5nm 이상으로 증가시키는 것은 발광층으로의 정공 도달을 더욱 차단시킬 수 있으므로, 유기 발광 성능에 불리한 영향을 끼치고 구동 전압의 증가를 야기한다. 당해 분야에 공지되어 있는 다수의 박막 증착법을 본 발명에 적용시킬 수 있으나(증착, 스핀-도포, 잉크젯 도포 및 적층 등), 바람직한 방법은 증착이다.
실시예
본 발명을 보다 명확히 설명하기 위해서 하기의 실시예를 기술한다. 간편함을 위해, 상기 물질 및 이들로부터 형성된 층들을 다음과 같이 약칭한다.
ITO: 투명 애노드(102, 202)를 형성하는데 사용된 인듐-주석-산화물
NPB: 상기 정공 수송층(103, 203)을 형성하는데 사용된 4,4'-비스-(1-나프틸-N-페닐아미노)-비-페닐
Alq: 발광층(105, 205)을 형성하는데 사용되고, 전자 수송층(106, 206)을 형성하는데 대부분 사용된, 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄(III)
TBADN: 발광층(105, 205)을 형성하는데 사용된(청색 도펀트와 함께), 2-(1,1-디메틸에틸)-9,10-비스(2-나프탈레닐)안트라센
TBP: 발광층(105, 205) 내의 청색 도펀트인 2,5,8,11-테트라-t-부틸페릴렌
C545T: 발광층(105, 205) 내의 녹색 도펀트인 10-(2-벤조티아졸릴)-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H,11H(1)벤조피라노(6,7,8-ij)퀴놀리진-11-온
DCJTB: 발광층(105, 205) 내의 적색 도펀트인 4-(디시아노메틸렌)-2-t-부틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸줄롤리딜-9-에닐)-4H-피란
MgAg: 캐쏘드(107, 207)를 형성하는데 사용된 것으로, 부피비가 10:1인 마그네슘: 은
디메틸POPOP: 2,2'-p-페닐렌비스(4-메틸-5-페닐옥사졸)
NSBF: 2,2',7,7'-테트라-2-나프틸-9,9'-스피로비플루오렌
CSBF: 2,2',7,7'-테트라카바졸-9-일-9,9'-스피로비플루오렌
비교예 1
종래 기술의 OLED 장치(도 1을 참조한다)의 제조방법은 다음과 같다: 투명한 ITO 전도층으로 코팅된 유리 기판을, 시판중인 유리 세정기 도구를 사용하여 세척하고 건조시켰다. 이어서, 상기 ITO 표면을 산화성 플라스마로 처리하여 애노드와 같은 표면이 되도록 조정한다. 약 10-6Torr의 진공하의 종래의 진공 침착 챔버에서, 가열된 도가니 보트로부터 승화시킴으로써 다음의 층들을 순서대로 침착시켰다:
(1) NPB로 구성되고 5.2eV의 IP를 갖는, 75nm 두께의 정공 수송층;
(2) Alq로 구성되고 2.7eV의 에너지 대역폭을 갖는, 35nm 두께의 발광층;
(3) Alq로 구성된, 25nm 두께의 전자 수송층; 및
(4) MgAg로 구성된, 약 220nm 두께의 캐쏘드.
상기 장치는 종래 기술의 장치보다 비교적 높은 휘도 효율을 수득하도록 달리 최적화된다.
일정한 전원 및 광도계를 사용하여 상기 장치의 EL 특성을 평가하였다. 효율, 구동 전압, EL 피크 및 CIE 좌표(색조의 표준 척도)를 20mA/㎠의 전류 밀도에서 측정하였다. 표 1에 이들 값을 나타낸다.
실시예 2 내지 7
발광층을 침착시키기 전에 정공 수송층의 상부에 계면층을 침착시키는 것을 제외하고, 비교예 1과 유사하게 OLED 장치를 제조하였다(도 2를 참조한다). 실시예 2에서는 1nm 두께의 안트라센 계면층을 사용하였다(IP=7.4eV, Eg=3.3eV). 실시예 3에서은 2nm 두께의 p-터페닐 계면층을 사용하였다(IP=7.8eV, Eg=3.9eV). 실시예 4에서는 2nm 두께의 p-쿼터페닐 계면층을 사용하였다(IP>6.5eV, Eg=3.7eV). 실시예 5에서는 2nm 두께의 디메틸 POPOP 계면층을 사용하였다(IP>5.5eV, Eg~3.3eV). 실시예 6에서는 2nm 두께의 NSBF 계면층을 사용하였다(IP>6.0eV, Eg>3,5eV). 실시예 7에서는 2nm 두께의 CSBF 계면층을 사용하였다(IP>6.0eV, Eg>3.5eV). 이들 장치의 EL 특성을 비교예 1과 함께 표 1에 나타낸다.
비교예 1을 통해, 다르게 최적화된 구조를 갖고 녹색 발광을 생성하는 종래 기술의 OLED 장치가 3cd/A 미만의 휘도 효율을 나타냄을 알 수 있다. 예상치 못하게도, 실시예 2 내지 7을 통해, 정공 수송층과 발광층 사이에 삽입된 계면층을 갖는 OLED 장치가 훨씬 높은 휘도 효율을 나타냄을 알 수 있는데, 모든 실시예의 휘도 효율은 3 cd/A 이상이며, 실시예 5의 휘도 효율은 3.96 cd/A로 가장 높은 값이다. 실시예 6 및 7은, 색조가 실질적으로 동일하고 구동 전압은 보다 낮다. 상기 계면층에 사용된 상기 물질은 전술한 IP 및 Eg의 요건을 만족시킨다.
상이한 형광 도펀트를 갖는(즉, 상이한 색을 방출하는) OLED 장치에 계면층을 삽입함으로써 휘도 효율이 동일하게 개선됨을 관찰하기 위하여, 하기의 실시예들을 추가로 수행하였다.
비교예 8
1 체적%의 녹색 발광 도펀트(C545T)를 갖는 37.5nm 두께의 Alq를 발광층으로 사용하고 전자 수송층의 두께를 37.5nm로 증가시킨 것을 제외하고, 비교예 1과 유사하게 종래 기술의 OLED 장치를 제조하였다(도 1을 참고한다). 이는, 형광 도펀트를 갖는 고 발광 장치를 제조하는데 있어 다르게 최적화된 구조이다. 상기 종래 기술의 장치의 EL 특성을 표 2에 나타낸다.
실시예 9 내지 11
발광층을 침착시키기 전에 정공 수송층의 상부 위에 2nm 두께의 계면층을 침착시키는 것을 제외하고, 비교예 8과 유사하게 OLED 장치를 제조하였다(도 2를 참고한다): 실시예 9에서는 디메틸POPOP를 사용하고, 실시예 10에서는 NSBF를 사용하고, 실시예 11에서는 CSBF를 사용하였다. 상기 장치의 EL 특성 또한 표 2에 나타낸다.
비교예 12
1 체적%의 적색 발광 도펀트(DCJTB)를 갖는 30nm 두께의 Alq를 발광층으로 사용하고 전자 수송층의 두께를 45nm로 제조하는 것을 제외하고, 비교예 1의 종래 기술의 OLED 장치를 제조하였다. 상기 종래 기술의 장치의 EL 특성 또한 표 2에 나타낸다.
실시예 13
발광층을 침착시키기 전에 정공 수송층의 상부에 2nm 두께의 CSBF 계면층을 침착시킨 것을 제외하고, 비교예 12와 유사하게 OLED 장치를 제조하였다. 상기 장치의 EL 특성 또한 표 2에 나타낸다.
비교예 14
1 체적%의 청색 발광 도펀트(TBP)를 갖는 20nm 두께의 TBADN을 발광층으로 사용하고 전자 수송층의 두께를 55nm로 제조하는 것을 제외하고, 실시예 1과 유사하게 종래 기술의 OLED 장치를 제조하였다. 상기 종래 기술의 장치의 EL 특성 또한 표 2에 나타낸다.
실시예 15
발광층을 침착시키기 전에 정공 수송층의 상부에 2nm 두께의 CSBF 계면층을 침착시키는 것을 제외하고, 비교예 14와 유사하게 OLED 장치를 제조하였다. 상기장치의 EL 특성 또한 표 2에 나타낸다.
비교예 8 내지 실시예 15를 통해, 정공 수송층과 발광층 사이에 배치된 계면층을 갖는 OLED 장치가 이와 동일하면서 계면층을 갖지 않는 비교용 장치보다 높은 휘도 효율을 가짐을 명확히 알 수 있다. 동시에, 계면층의 삽입으로 인해 상기 OLED 장치의 기타 EL 특성이 변화되지 않는다.
본 발명의 이점은 개선된 휘도 효율을 갖는 OLED 장치가 제조된다는 점이다.예상치 못하게도, 정공 수송층과 발광층의 사이에 배치된 0.1nm 내지 5nm 두께의 계면층이 상기 OLED 장치의 휘도 효율을 상당히 개선시킬 수 있음을 발견하였다. 상기 계면층은, 발광층으로의 정공 및 전자의 주입이 최적화되고, 이로 인해 전자 및 정공의 균형된 재결합이 달성되는 기작을 제공한다.
Claims (5)
- a) 기판;b) 애노드;c) 정공 수송 유기 화합물을 갖는 정공 수송층;d) 0.1nm 내지 5nm의 두께를 갖는 계면층;e) 발광 유기 화합물을 갖는 발광층;f) 전자 수송 유기 화합물을 갖는 전자 수송층; 및g) 캐쏘드를 순서대로 포함하고,상기 계면층이 정공 수송층의 유기 화합물보다 큰 이온화 전위 및 발광층의 유기 화합물보다 큰 에너지 대역폭을 갖는 화합물을 함유하는,유기 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,발광층이 청색광, 녹색광, 적색광 또는 백색광을 발광하는 유기 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,계면층의 두께가 0.5 내지 5nm인 유기 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,계면층의 이온화 전위가 5.0eV 이상인 유기 발광 장치.
- 제 1 항에 있어서,계면층의 에너지 대역폭이 3.0eV 이상인 유기 발광 장치.
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