KR20050028044A - 유기 전기 발광 소자 - Google Patents

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KR20050028044A
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호소카와치시오
마츠우라마사히데
이와쿠마도시히로
이노우에가즈요시
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이데미쓰 고산 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 양극(1); 에너지 갭이 2.7eV 이상인, 절연성 또는 반도성의 무기 박막층(3); 적어도 유기 발광층을 포함하는 1층 또는 복수층으로 이루어진 유기 화합물층으로서, 한 층 이상이 오르쏘금속화 금속 착체를 함유하는 유기 화합물층(4); 및 음극(2)을, 이 순서대로 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다. 상기 무기 박막층(3)을 구비함으로써 발광층으로의 정공의 주입이 개선되어, 오르쏘금속화 금속 착체의 첨가에 의해 3중항 여기자를 이용할 수 있기 때문에 발광 효율, 휘도 및 수명이 향상된다.

Description

유기 전기 발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE}
본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로, 특히 유기 전기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자는 디스플레이, LCD용 백라이트, 조명용 광원, 광통신용 광원, 정보 파일용 판독/기입 헤드 등의 다양한 용도로의 이용이 기대되고 있어, 최근 활발한 연구 개발이 진행되고 있다.
일반적으로, 유기 전기 발광 소자(이하, 유기 EL 소자라 함)는 1μm 이하의 막 두께의 유기 화합물층 및 상기 유기 화합물층을 협지한 2개의 전극으로 구성되어 있다. 이러한 유기 발광 소자는 양전극 사이에 전압을 인가함으로써 한쪽 전극(음극)에서 발생한 전자와 다른 한쪽의 전극(양극)에서 발생한 정공이 유기 화합물층에서 재결합하고, 발광 재료를 여기하여 빛을 방출하는 자체 발광형 소자이다.
유기 EL 소자를 단순 매트릭스 구동하는 경우에는 듀티 비(duty ratio)를 크게 함에 따라 보다 높은 발광 휘도가 요구된다. 그러나 일반적으로 휘도를 높게 하면 발광 효율이 저하되기 때문에, 화면을 분할하는 것 등으로 대처하여 1/120 정도 이하의 듀티 비로 억제하고 있는 것이 현 상황이다.
이러한 상황하에서, 최근 트리스(2-페닐피리딘)이리듐 착체를 유기 화합물층에 함유하는 유기 EL 소자는 3중항 상태의 여기자를 이용할 수 있어, 고휘도로 높은 발광 효율을 나타내는 것으로 보고되어 관심을 모으고 있다(문헌[Applied Physics Letters, 75, 4(1999)] 참고).
그러나, 양극 또는 음극에 직접 트리스(2-페닐피리딘)이리듐 착체를 함유하는 유기 화합물층을 접합한 경우, 유기 화합물층으로의 전하 주입에 고전압이 필요로 하기 때문에 전압이 높아질 뿐더러 소비 전력이 커져 발열 등이 문제가 되었다. 또한, 수명이 매우 짧다는 문제점도 있었다.
따라서, 보다 저전압으로 구동하는 유기 EL 소자가 요구되고 있고, 일본 특허 공개 제 2001-244077호 공보에서는 무기 반도체층을 정공 주입층으로 사용한 것으로, 트리스(2-페닐피리딘)이리듐 착체를 유기 화합물층에 함유하는 유기 EL 소자가 개시되어 있다.
무기 반도체층에 사용하는 무기 반도체로서는, Si1-xCx, CuI, CuS, GaAs, ZnTe, Cu2O, Cu2S, CuSCN, CuCl, CuBr, CuInSe2, CuInS2, CuAlSe 2, CuGaSe2, CuGaS2, GaP, NiO, CoO, FeO, Bi2O3, MoO2, Cr2O3 등이 개시되어 있지만, 이들은 에너지 갭이 2.5 내지 2.6eV 이하이어서, 전자 장벽성이 없기 때문에 발광층내에 전자를 머물게 하는 능력이 낮아 개량이 요구되었다.
또한, 이들 무기 반도체는 에너지 갭이 작기 때문에, 발광층에서 생성되는 3중항 여기 상태에 대한 소광 작용도 있어 해결이 요구되었다.
본 발명은 상기 과제에 비추어 낮은 전압으로 구동하고, 고휘도로 높은 발광 효율을 나타내면서, 또한 수명이 개선된 유기 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 요약
이 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 예의 연구한 결과, 에너지 갭이 2.7 eV 이상인 절연성 또는 반도성의 무기 박막층 및 오르쏘금속화 금속 착체를 함유하는 유기 화합물층을 갖는 유기 발광 소자가, 낮은 전압으로 구동하고, 고휘도로 발광 효율이 보다 우수함을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.
본 발명에 따르면, 하기의 유기 발광 소자 및 유기 발광 기판을 제공할 수 있다.
[1] 양극,
에너지 갭이 2.7eV 이상인 절연성 또는 반도성의 무기 박막층,
적어도 유기 발광층을 포함하는 한 층 또는 복수층으로 이루어진 유기 화합물층으로서, 한 층 이상이 오르쏘금속화 금속 착체를 함유하는 유기 화합물층, 및
음극을, 이 순서대로 포함하는 유기 발광 소자.
[2] 상기 무기 박막층이 금속 및 금속의 칼코게나이드, 산질화물, 탄화물, 질화물, 규화물 및 붕화물 중에서 선택된 1종 이상의 금속 또는 화합물을 함유하는 [1]에 기재된 유기 발광 소자.
[3] 상기 금속이 하기의 A군 중에서 선택된 1종 이상의 금속인 [2]에 기재된 유기 발광 소자.
A군: In, Sn, Ga, Si, Ge, Zn, Cd, Mg, Al, Ta 및 Ti
[4] 상기 무기 박막층이 In, Sn, Ga, Si, Al, Ta, Ti, Ge, Zn, Cd, Mg의 산화물, 산질화물, 탄화물 및 질화물 중에서 선택된 다수종을 함유하는 [1] 또는 [2]에 기재된 유기 발광 소자.
[5] 상기 무기 박막층이 In, Sn 또는 Ga의 산화물중 1종 이상을 주성분으로 하는 [1] 또는 [2]에 기재된 유기 발광 소자.
[6] 상기 무기 박막층이 (Si1-xGex)Oy(0<x<1, 1.7<y<2.2)를 주성분으로 하는 [1] 또는 [2]에 기재된 유기 발광 소자.
[7] 상기 금속 또는 화합물의 하나 이상이 일함수가 4.5eV 이상인 [2] 또는 [3]에 기재된 유기 발광 소자.
[8] 상기 금속이, 하기의 A군 중에서 선택된 1종 이상의 금속 및 하기의 B군 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 2종 이상의 금속인 [2]에 기재된 유기 발광 소자.
A군: In, Sn, Ga, Si, Ge, Zn, Cd, Mg, Al, Ta 및 Ti
B군: 일함수가 4.5eV 이상인 금속
[9] 상기 B군의 금속이 주기율표(장주기형)에서의 3B, 4B, 5B, 6B 및 7B족 중 어느 하나에 속하는 원자인 [8]에 기재된 유기 발광 소자.
[10] 상기 B군의 금속이 Au, Ni, Cr, Ir, Nb, Pt, W, Mo, Ta, Pd, Ru, Ce, V, Zr, Re, Bi 및 Co인 [8]에 기재된 유기 발광 소자.
[11] 상기 금속이 하기의 C군 중에서 선택된 1종 이상의 금속인 [2]에 기재된 유기 발광 소자.
C군: Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu
[12] 상기 금속이, 하기의 A군 중에서 선택된 1종 이상의 금속 및 하기의 C군 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 2종 이상의 금속인 [2]에 기재된 유기 발광 소자.
A군: In, Sn, Ga, Si, Ge, Zn, Cd, Mg, Al, Ta 및 Ti
C군: Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu
[13] 상기 화합물이 칼코게나이드 또는 질화물인 [2], [3], [7] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 유기 발광 소자.
[14] 상기 화합물이 산화물, 탄화물, 질화물, 규화물 및 붕화물인 [2], [3], [7] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 유기 발광 소자.
[15] 상기 화합물이 산화물인 [2] 내지 [4], [7] 내지 [14] 중 어느 하나에 기재된 유기 발광 소자.
[16] 상기 무기 박막층이 산화물을 포함하여 이루어진 [2] 내지 [4], [7] 내지 [15] 중 어느 하나에 기재된 유기 발광 소자.
[17] 상기 무기 박막층이 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu의 산화물 중에서 선택된 하나 이상의 산화물을 주성분으로 하는 [1] 또는 [2]에 기재된 유기 발광 소자.
[18] 상기 무기 박막층이 2종 이상의 금속 또는 화합물을 함유하는 [2] 내지[17] 중 어느 하나에 기재된 유기 발광 소자.
[19] 상기 무기 박막층이 정공 주입성인 [1] 내지 [18] 중 어느 하나에 기재된 유기 발광 소자.
[20] 상기 무기 박막층의 이온화 포텐셜이 5.6eV를 초과하는 [1] 내지 [19] 중 어느 하나에 기재된 유기 발광 소자.
[21] 상기 오르쏘금속화 금속 착체가 이리듐 착체인 [1] 내지 [20] 중 어느 한 항에 기재된 유기 발광 소자.
[22] 상기 유기 발광층이 호스트 재료로서 고분자 화합물을 함유하는 [1] 내지 [21] 중 어느 하나에 기재된 유기 발광 소자.
[23] [1] 내지 [22] 중 어느 하나에 기재된 유기 발광 소자가 플라스틱 기판에 구비되어 있는 유기 발광 기판.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유기 발광 소자를 나타내는 도면이다.
본 발명의 유기 발광 소자는 도 1에 나타낸 바와 같이, 양극(1) 및 음극(2)으로 이루어진 한 쌍의 전극 사이에, 적어도 무기 박막층(3) 및 유기 화합물층(4)을 갖는다.
유기 화합물층은 1층 또는 복수층으로 구성되지만, 적어도 유기 발광층을 포함하며, 그 밖에 예컨대, 유기 정공 주입층, 유기 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자에 대하여, 기판상에 적층하는 구체적 구성으로서는 이하의 구조를 예시할 수 있다.
양극/정공 주입층/유기 발광층/음극
양극/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/음극
양극/정공 주입층/유기 발광층/전자 수송층/음극
양극/정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/전자 수송층/음극
한편, 기판상에 이들을 반대로 적층할 수도 있다.
보통, 양극은 투명 전극이며, 음극은 금속 전극이다.
정공 수송층, 전자 수송층 등을 복수층 구비하거나, 음극과 유기 발광층 또는 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 구비할 수도 있다. 정공 주입층과 정공 수송층 또는 유기 발광층 사이에 전도성 고분자층을 구비할 수도 있다. 또한 발광층의 음극측의 면 위에 정공이 음극으로 빠져나가지 않도록 블록층을 구비하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 구성 부재, 특히 특징적인 부분인 무기 박막층 및 유기 화합물층에 대하여 구체적으로 설명한다.
1. 무기 박막층
본 발명의 무기 박막층은 정공을 주입하는 층으로서의 기능 및 유기 화합물층과 양극과의 부착성을 개선하는 기능을 갖는다.
무기 박막층은 절연성 또는 반도성이다.
여기서 절연성이란 박막으로서 형성했을 때에 비저항치가 109Ω·cm 이상인 것을 말하며, 반도성이란 비저항치가 10-2 내지 109Ω·cm인 것을 말한다.
무기 박막층이 절연성 또는 반도성이 아닌 경우에는 유기 발광층 중에 생성되는 3중항이 비활성화되기 때문에 소자의 효율이 저하된다.
또한, 본 발명의 무기 박막층은 에너지 갭이 2.7eV 이상이다. 에너지 갭이 2.7eV 미만에서는 전자 장벽성이 없기 때문에 발광층내에 전자를 머물게 하는 능력이 낮아져, 결과적으로 효율이 저하된다.
여기서, 에너지 갭이란 무기 박막층의 박막에 대하여 광흡수를 계측했을 때 흡수단의 에너지 위치이다. 보통, 흡수 피크가 나타내는 광학 밀도(OD)의 1/10의 OD를 부여하는 에너지 위치이다.
에너지 갭을 2.7eV 이상으로 하기 위해서는, 투명성의 산화물, 질화물, 탄화물, 산질화물 등으로 무기 박막층을 구성하는 이하의 화합물을 적절히 선택한다.
무기 박막층의 이온화 포텐셜은 5.6eV를 초과하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 5.7eV 이상이다.
무기 박막층은 금속 및 금속의 칼코게나이드, 산질화물, 탄화물, 질화물, 규화물 및 붕화물 중에서 선택된 1종 또는 다수종으로 형성할 수 있다. 또한, 이 금속은 A군, A군과 B군, 또는 C군을 조합한 2종 이상의 금속일 수도 있다.
A군: In, Sn, Ga, Si, Ge, Zn, Cd, Mg, Al, Ta 및 Ti
B군: 일함수가 4.5eV 이상인 금속
C군: Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu
A군과 B군 또는 C군과 조합함으로써, 내구성이나 투명성이 우수함과 동시에, 구동 전압이 낮고, 게다가 발광 휘도가 높은 유기 발광 소자를 얻을 수 있다.
무기 박막층은 바람직하게는 투명성이 우수한 점에서 In, Sn, Ga, Si, Ge, Zn, Cd, Mg, Al, Ta, Ti의 칼코게나이드 및 질화물로 구성된다.
A군의 금속으로 이루어진 무기 화합물의 구체적인 예로서는, SiOx(1<x<2), GeOx(1<x<2), TiOx(1<x<2), TaOx(1<x<1.5), SnO2 , In2O3, ZnO, GaO, CdO, MgO, SiN, GaN, ZnS, ZnSSe, MgSSe, GaInN 등을 들 수 있다.
이들 무기 화합물은 A군 중에서도 흡수 계수가 작고, 투명성이 우수함과 동시에 소광성이 낮아, 외부로 꺼낼 수 있는 광량을 많게 할 수 있다. 한편, Si, Ge, Sn, Zn, Ga, In, Cd 및 Mg의 칼코게나이드 중 산화물이 바람직하다.
또한, 무기 화합물은 In, Sn 또는 Ga의 산화물 중 1종 이상을 주성분으로 하는 것이 반도성 영역으로서 무기 박막층에서 손실되는 전압을 작게 할 수 있기 때문이다.
특히 바람직한 것은 Si 및/또는 Ge의 산화물이며, 바람직하게는, (Si1-xGex) Oy에 있어서 0<x<1, 1.7<y<2.2, 보다 바람직하게는 1.7<y≤1.99, 특히 바람직하게는 1.85≤y≤1.98이다.
이 산화물을 상기 조성 범위로 함으로써, 정공 주입 전극으로부터 발광층측의 유기 화합물층으로 효율적으로 정공을 주입할 수 있다. y가 2.2 이상일 때 또는 1.7 이하일 때에는 정공 주입능이 저하되고, 휘도가 저하된다.
주성분은 산화 규소이거나 산화 게르마늄일 수도 있고, 이들의 혼합 박막일 수도 있다. 조성은, 예컨대 라자포드 후방 산란, 화학 분석 등으로 조사할 수 있다.
무기 박막층을 In, Sn, Ga, Si, Al, Ta, Ti, Ge, Zn, Cd, Mg의 산화물, 산질화물, 탄화물, 질화물 중 어느 하나를 다수종 사용하여 구성하면 비결정성이 높아지고, 표면이 평탄해지기 때문에 바람직하다.
무기 박막층은 일함수가 4.5eV 이상인 금속 또는 화합물을 포함하여 구성하면 바람직하다. 무기 박막층이 일함수가 4.5eV 이상인 금속 또는 화합물을 포함하거나, 또는 A군 외에 B군의 금속을 포함하면, 전하 주입의 효율이 상승하고, 저전압화되기 때문에 바람직하다.
일함수가 4.5eV 이상인 금속 및 화합물은, 바람직하게는 주기율표(장주기형)에 있어서 3B, 4B, 5B, 6B 및 7B족 중 어느 하나에 속하는 원자 또는 그 화합물이다. 또한, 바람직하게는, Au, Ni, Bi, Cr, Ir, Nb, Pt, W, Mo, Ta, Pd, Ru, Ce, V, Zr, Re, Co, 및 이들의 산화물, 탄화물, 질화물, 규화물 및 붕화물이다. 이들은 단독으로 사용하거나, 다수 사용할 수도 있다.
B군의 금속으로 이루어진 무기 화합물의 구체적인 예로서는, RuOx, V2O5, MoO3, Ir2O3, NiO2, RhO4, ReOx, CrO 3, Cr2O3, RhOx, MoOx, VOx 등의 1종 단독 또는 2종 이상의 조합을 들 수 있다. 바람직하게는, Ru, Re, V, Mo, Pd 및 Ir의 산화물, 즉, RuOx, ReOx, V2O5, MoO3, MoOx, PdO x, IrOx(x: 0 내지 4)이다.
C군에는 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu의 희토류 금속이 포함된다.
C군의 금속으로 이루어진 화합물은, 바람직하게는 산화물이며, 산화물의 구체적인 예로서는, CeO2, CeOx, Ce2O3, Pr2O3 , Pr6O11, Nd2O3, Sm2O3, EuO, EuOx, Eu2O3, Gd2O3, Tb4O7, Dy2O3, Ho2O 3, Er2O3, Tm2O3, Yb2O3, Lu2O3 등의 1종 단독 또는 2종 이상의 조합을 들 수 있다. 바람직하게는, CeO2, CeOx, Tb4O7, Yb 2O3이다.
이들의 B군 또는 C군의 금속 또는 무기 화합물을 사용함으로써 무기 박막층중에 보다 확실하게 유기 화합물층으로 전하를 주입할 수 있는 에너지 준위(중간 준위)가 형성되어, 전하의 주입이 양호해진다.
또한, 이 에너지 준위는 무기 박막층중의 정공 전달의 경로가 되기도 하므로, 저전압화 측면에서 바람직하다.
B군 또는 C군의 금속 원소의 함유량은 그 종류에 따라 다르지만, 무기 박막층의 전체량을 100at.%로 했을 때에, 무기 박막층중에 있어서의 중간 준위의 형성이 용이함과 투명성 등과의 밸런스가 보다 양호해지기 때문에, 바람직하게는 0.1 내지 50at.%, 보다 바람직하게는 1 내지 30at.%, 더욱 바람직하게는 2 내지 20at.%이다.
0.1at.% 미만에서는 무기 박막층 중에 중간 준위가 형성되지 않는 경우가 있고, 50at.%를 초과하면 무기 박막층내가 착색되거나, 투명성(광 투과율)이 저하되는 경우가 있기 때문이다.
또한, 본 발명의 무기 박막층은 상기 C군 중에서 선택된 1종 이상의 금속, 및 그 금속의 칼코게나이드, 산질화물, 탄화물, 질화물, 규화물 및 붕화물 중에서 선택된 1종 이상의 금속 또는 화합물로 구성할 수 있다. 바람직하게는, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu의 산화물 중에서 선택된 하나 이상의 산화물을 주성분으로 하여 구성할 수 있다. 이들 산화물(C군의 산화물)의 구체적인 예 및 바람직한 예는 상술한 바와 같다.
무기 박막층의 막 두께는 특별히 제한되지는 않지만, 0.5 내지 100nm이 바람직하고, 내구성과 구동 전압의 값 등의 밸런스가 보다 양호해지기 때문에 0.5 내지50nm이 보다 바람직하며, 0.5 내지 5nm이 더욱 바람직하다. 막 두께가 0.5nm 미만이 되면, 장기간 사용했을 경우에 핀 홀이 생겨서 누출 전류가 관찰되는 경우가 있고, 100nm을 초과하면 구동 전압이 높아지거나, 발광 휘도가 저하되는 경우가 있다.
무기 박막층의 형성 방법은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예컨대, CVD, 스퍼터링법, 증착법 등의 방법을 채용할 수 있지만, 특히 스퍼터링법을 채용하는 것이 바람직하다.
스퍼터링법으로 형성하는 경우, 스퍼터링시의 스퍼터 가스의 압력은 0.1 내지 1Pa의 범위가 바람직하다. 스퍼터 가스는 통상의 스퍼터링 장치에 사용되는 불활성 가스, 예컨대 Ar, Ne, Xe, Kr 등을 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라 N2를 사용할 수 있다. 스퍼터링시의 분위기로서는, 상기 스퍼터 가스에 더하여 O2를 1 내지 99% 정도 혼합하여 반응성 스퍼터링을 수행할 수도 있다.
스퍼터링법으로서는 RF 전원을 이용한 고주파 스퍼터링법이나, DC 스퍼터링법 등을 사용할 수 있다. 스퍼터링 장치의 전력으로서는, 바람직하게는 RF 스퍼터링으로 0.1 내지 10W/cm2의 범위가 바람직하며, 성막 속도는 0.5 내지 10nm/min, 특히 1 내지 5nm/min의 범위가 바람직하다.
성막시의 기판 온도로서는 실온(25) 내지 150℃ 정도이다. 불활성 가스 중, 진공도 1×10-7 내지 1×10-3 Pa, 성막 속도 0.01 내지 50nm/초, 기판 온도 150 내지 300℃의 조건으로 스퍼터링하는 것이 바람직하다.
무기 박막층은 상기 A, B 및/또는 C군의 금속 또는 화합물 외에, 필요에 따라 그 특성을 손상시키지 않는 한 Hf, Sc, Y, La, Rh, Os, Ag, Ca, Fe, Mn, Cu, Sb, As, Se, Tl, Pb 등을 포함할 수 있다.
2. 유기 화합물층
유기 화합물층은 적어도 유기 발광층을 포함하는 1층 또는 다수층으로 구성되고, 유기 발광층 및/또는 기타 유기층이 오르쏘금속화 금속 착체를 함유할 수 있는 유기층이 오르쏘금속화 금속 착체를 함유함으로써 3중항 상태의 여기자를 이용할 수 있기 때문에 고휘도로 높은 발광 효율을 나타낸다.
(1) 오르쏘금속화 금속 착체
본 발명에서 사용하는 오르쏘금속화 금속 착체란, 예컨대 문헌["유기 금속 화학-기초와 응용-" p150, 232 쇼카보(裳華房)사 야마모토 아키오(山本明夫)저, 1982년 발행; 및 Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds, p71-p77, P 135-P146 Springer-Verlag사 H. Yersin저, 1987년 발행] 등에 기재되어 있는 화합물군의 총칭이다.
금속 착체의 중심 금속으로서는 전이 금속이면 모두 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 그 중에서도 특히 로듐, 백금, 금, 이리듐, 루테늄, 팔라듐 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 그 중에서 특히 바람직한 것은 이리듐이다.
오르쏘금속화 금속 착체의 금속의 가수는 특별히 한정되지 않지만, 이리듐을 사용하는 경우에는 3가가 바람직하다. 오르쏘금속화 금속 착체의 리간드는 오르쏘금속화 금속 착체를 형성할 수 있는 것이면 특별히 불문하지만, 예컨대, 아릴기 치환 질소함유 헤테로환 유도체(아릴기의 치환 위치는 질소함유 헤테로환 질소 원자의 인접 탄소상이며, 아릴기로서는 예컨대 페닐기, 나프틸기, 안트라센일기, 피렌일기 등을 들 수 있고, 질소함유 헤테로환으로서는, 예컨대, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 퀴녹살린, 프탈라진, 퀴나졸린, 나프톨리딘, 신놀린, 페리미딘, 페난트롤린, 피롤, 이미다졸, 피라졸, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트라이아졸, 싸이아다이아졸, 벤즈이미다졸, 벤즈옥사졸, 벤즈싸이아졸, 페난트리딘 등을 들 수 있음), 헤테로아릴기 치환 질소함유 헤테로환 유도체(헤테로아릴기의 치환 위치는 질소함유 헤테로환 질소 원자의 인접 탄소상이며, 헤테로아릴기로서는 예컨대 상기 질소함유 헤테로환 유도체를 함유하는 기, 싸이오페닐기, 퓨릴기 등을 들 수 있음), 7,8-벤조퀴놀린 유도체, 포스피노아릴 유도체, 포스피노헤테로아릴 유도체, 포스핀옥시아릴 유도체, 포스핀옥시헤테로아릴 유도체, 아미노메틸아릴 유도체, 아미노메틸헤테로아릴 유도체 등을 들 수 있다. 아릴기 치환 질소함유 방향족 헤테로환 유도체, 헤테로아릴기 치환 질소함유 방향족 헤테로환 유도체, 7,8-벤조퀴놀린 유도체가 바람직하며, 페닐피리딘 유도체, 싸이오페닐피리딘 유도체, 7,8-벤조퀴놀린 유도체가 더욱 바람직하고, 싸이오페닐피리딘 유도체, 7,8-벤조퀴놀린 유도체가 특히 바람직하다.
오르쏘금속화 금속 착체는 오르쏘금속화 금속 착체를 형성하는 데에 필요한 리간드 이외에 다른 리간드를 가지고 있을 수 있다. 다른 리간드로서는 다양한 공지된 리간드가 있지만, 예컨대, 문헌["Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds" Springer-Verlag사 H. Yersin저, 1987년 발행; 및 "유기 금속 화학-기초와 응용-" 쇼카보사 야마모토 아키오저, 1982년 발행] 등에 기재된 리간드를 들 수 있고, 바람직하게는, 할로젠 리간드(바람직하게는 염소 리간드), 질소함유 헤테로환 리간드(예컨대 바이피리딜, 페난트롤린 등), 다이케톤 리간드이며, 보다 바람직하게는 염소 리간드 또는 바이피리딜 리간드이다.
오르쏘금속화 금속 착체가 보유하는 리간드의 종류는 1종류일 수 있고, 다수의 종류가 있을 수도 있다. 착체 중의 리간드의 수는 바람직하게는 1 내지 3종류이며, 특히 바람직하게는 1, 2종류이며, 더욱 바람직하게는 1종류이다.
오르쏘금속화 금속 착체의 탄소수는 바람직하게는 5 내지 100, 보다 바람직하게는 10 내지 80, 더욱 바람직하게는 14 내지 50이다.
오르쏘금속화 금속 착체의 바람직한 형태는 다음 화학식 1로 표시되는 부분 구조를 갖는 화합물 또는 그 토토머(tautomer), 화학식 2로 표시되는 부분 구조를 갖는 화합물 또는 그 토토머, 화학식 3으로 표시되는 부분 구조를 갖는 화합물 또는 그 토토머이다.
그 중에서도 특히 화학식 1로 표시되는 부분 구조를 갖는 화합물 또는 그 호변 이성체, 또는 화학식 2로 표시되는 부분 구조를 갖는 화합물 또는 그 토토머가 바람직하다.
화학식 1로 표시되는 부분 구조를 갖는 화합물 또는 그 토토머는 화합물 중에 이리듐 원자를 1개 가질 수 있고, 또한, 2개 이상 갖는 이른바 복핵 착체일 수도 있다. 다른 금속 원자를 동시에 함유하고 있을 수도 있다. 화학식 2, 화학식 3으로 표시되는 부분 구조를 갖는 화합물 또는 그 토토머도 마찬가지이다.
화학식 3의 R1, R2는 치환기를 나타낸다. q1, q2는 0 내지 4의 정수를 나타내고, 또한, q1＋q2는 1 이상이다. q1, q2가 2 이상인 경우, 다수개의 R1, R2는 각각 동일 또는 서로 상이할 수도 있다.
R1, R2로서는, 예컨대, 알킬기(바람직하게는 탄소수 1 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 내지 10이며, 예컨대 메틸, 에틸, iso-프로필, t-뷰틸, n-옥틸, n-데실, n-헥사데실, 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실 등을 들 수 있다), 알켄일기(바람직하게는 탄소수 2 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 내지 10이며, 예컨대 바이닐, 알릴, 2-뷰텐일, 3-펜텐일 등을 들 수 있다), 알카인일기(바람직하게는 탄소수 2 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 내지 10이며, 예컨대 프로파질, 3-펜타인일 등을 들 수 있다), 아릴기(바람직하게는 탄소수 6 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 내지 12이며, 예컨대 페닐, p-메틸페닐, 나프틸, 안트라닐 등을 들 수 있다), 아미노기(바람직하게는 탄소수 0 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 0 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 0 내지 10이며, 예컨대 아미노, 메틸아미노, 다이메틸아미노, 다이에틸아미노, 다이벤질아미노, 다이페닐아미노, 다이톨릴아미노 등을 들 수 있다.), 알콕시기(바람직하게는 탄소수 1 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 내지 10이며, 예컨대 메톡시, 에톡시, 뷰톡시, 2-에틸헥실옥시 등을 들 수 있다), 아릴옥시기(바람직하게는 탄소수 6 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수6 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 내지 12이며, 예컨대 페닐옥시, 1-나프틸옥시, 2-나프틸옥시 등을 들 수 있다), 헤테로아릴옥시기(바람직하게는 탄소수 1 내지30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 내지 12이며, 예컨대 피리딜옥시, 피라질옥시, 피리미딜옥시, 퀴놀릴옥시 등을 들 수 있다), 아실기(바람직하게는 탄소수 1 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 내지 12이며, 예컨대 아세틸, 벤조일, 폼일, 피발로일 등을 들 수 있다.), 알콕시카보닐기(바람직하게는 탄소수 2 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 내지 12이며, 예컨대 메톡시카보닐, 에톡시카보닐 등을 들 수 있다.), 아릴옥시카보닐기(바람직하게는 탄소수 7 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 7 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 7 내지 12이며, 예컨대 페닐옥시카보닐 등을 들 수 있다.), 아실옥시기(바람직하게는 탄소수 2 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 내지 10이며, 예컨대 아세톡시, 벤조일옥시 등을 들 수 있다.), 아실아미노기(바람직하게는 탄소수 2 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 내지 10이며, 예컨대 아세틸아미노, 벤조일아미노 등을 들 수 있다.), 알콕시카보닐아미노기(바람직하게는 탄소수 2 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 내지 12이며, 예컨대 메톡시카보닐아미노 등을 들 수 있다.), 아릴옥시카보닐아미노기(바람직하게는 탄소수 7 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 7 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 7 내지 12이며, 예컨대 페닐옥시카보닐아미노 등을 들수 있다.),
설폰일아미노기(바람직하게는 탄소수 1 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 내지 12이며, 예컨대 메테인설폰일아미노, 벤젠설폰일아미노 등을 들 수 있다.), 설팜오일기(바람직하게는 탄소수 0 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 0 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 0 내지 12이며, 예컨대 설팜오일, 메틸설팜오일, 다이메틸설팜오일, 페닐설팜오일 등을 들 수 있다.), 카밤오일기(바람직하게는 탄소수 1 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 내지 12이며, 예컨대 카밤오일, 메틸카밤오일, 다이에틸카밤오일, 페닐카밤오일 등을 들 수 있다.), 알킬싸이오기(바람직하게는 탄소수 1 내지30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 내지 12이며, 예컨대 메틸싸이오, 에틸싸이오 등을 들 수 있다.), 아릴싸이오기(바람직하게는 탄소수 6 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 내지 12이며, 예컨대 페닐싸이오 등을 들 수 있다.), 헤테로아릴싸이오기(바람직하게는 탄소수 1 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 내지 12이며, 예컨대 피리딜싸이오, 2-벤즈이미졸릴싸이오, 2-벤즈옥사졸릴싸이오, 2-벤즈싸이아졸릴싸이오 등을 들 수 있다.), 설폰일기(바람직하게는 탄소수 1 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 내지 12이며, 예컨대 메테인설폰일, 벤젠설폰일 등을 들 수 있다.),
유레이도기(바람직하게는 탄소수 1 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 내지 12이며, 예컨대 유레이도, 메틸유레이도, 페닐유레이도 등을 들 수 있다), 인산 아마이드기(바람직하게는 탄소수 1 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 내지 12이며, 예컨대 다이에틸인산 아마이드, 페닐인산아마이드 등을 들 수 있다.), 하이드록시기, 머캅토기, 할로젠 원자(예컨대 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 사이아노기, 설포기, 카복실기, 나이트로기, 하이드록삼산기, 설피노기, 하이드라지노기, 이미노기, 헤테로환기(바람직하게는 탄소수 1 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 12이며, 헤테로 원자로서는, 예컨대 질소 원자, 산소 원자, 황 원자, 구체적으로는 예컨대 이미다졸릴, 피리딜, 퀴놀릴, 퓨릴, 싸이엔일, 피페리딜, 모폴리노, 벤즈옥사졸릴, 벤즈이미다졸릴, 벤즈싸이아졸릴 등을 들 수 있다.), 실릴기(바람직하게는 탄소수 3 내지 40, 보다 바람직하게는 탄소수 3 내지 30, 특히 바람직하게는 탄소수 3 내지 24이며, 예컨대 트라이메틸실릴, 트라이페닐실릴 등을 들 수 있다.) 등을 들 수 있다. 이들 치환기는 추가로 치환될 수도 있다. 또한, R1기끼리, R2기끼리, 또는, R1기와 R2기가 결합하여 축환 구조를 형성할 수도 있다.
R1, R2는 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 결합하여 축환 구조를 형성하는 기가 바람직하고, 알킬기, 결합하여 방향족 축환 구조를 형성하는 기가 보다 바람직하다. q1, q2는 0, 1, 2가 바람직하고, 보다 바람직하게는 q1＋q2=1 또는 2이다.
본 발명에서 사용하는 오르쏘금속화 금속 착체의 더욱 바람직한 형태는 화학식 4로 표시되는 화합물, 화학식 5로 표시되는 화합물, 화학식 6으로 표시되는 화합물이다. 그 중에서도 특히, 화학식 4로 표시되는 화합물, 화학식 5로 표시되는 화합물이 특히 바람직하다.
화학식 4에 대하여, R1, R2는 상기한 바와 같지만, 알킬기, 아릴기가 바람직하고, 알킬기가 보다 바람직하다. q3은 0 내지 2의 정수를 나타내고, 0, 1이 바람직하며, 0이 보다 바람직하다. q4는 0 내지 4의 정수를 나타내고, 0, 1이 바람직하며, 0가 보다 바람직하다. q3, q4가 2 이상인 경우, 다수개의 R1, R2 는 각각 동일 또는 서로 상이할 수 있고, 또한, 연결하여 축환을 형성할 수도 있다.
L은 리간드를 나타낸다. 리간드로서는, 오르쏘금속화 이리듐 착체를 형성하는 데에 필요한 리간드, 및 그 밖의 리간드에서 설명한 리간드를 들 수 있다. L은 오르쏘금속화 이리듐 착체를 형성하는 데에 필요한 리간드 및 질소함유 헤테로환 리간드, 다이케톤 리간드, 할로젠 리간드가 바람직하고, 보다 바람직하게는 오르쏘금속화 이리듐 착체를 형성하는 데에 필요한 리간드, 바이피리딜 리간드이다. n은 0 내지 5의 정수를 나타내고, 0이 바람직하다. m은 1, 2 또는 3을 나타내고, 바람직하게는 3이다. n, m의 수의 조합은 화학식 4로 표시되는 금속 착체가 중성 착체가 되는 수의 조합이 바람직하다.
화학식 5에 대하여, R1, L, n, m은 상기한 바와 같다. q5는 0 내지 8의 정수를 나타내고, 0이 바람직하다. q5가 2 이상인 경우에는 다수개의 R1은 동일 또는 서로 상이할 수도 있고, 또한, 연결하고 축환을 형성할 수도 있다.
화학식 6에 대하여, R1, R2, q1, q2, L, n, m은 상기한 바와 같다.
오르쏘금속화 금속 착체는 화학식 1 등의 반복 단위를 하나 갖는, 이른바 저분자 화합물일 수도 있고, 또한, 화학식 1 등의 반복 단위를 다수개 갖는 이른바, 올리고머 화합물, 폴리머 화합물(평균분자량(Mw: 폴리스타이렌 환산)은 바람직하게는 1,000 내지 5,000,000, 보다 바람직하게는 2,000 내지 1,000,000, 더욱 바람직하게는 3,000 내지 100,000이다.)일 수도 있다. 본 발명에서 사용하는 화합물은 저분자 화합물이 바람직하다.
유기 화합물층 중의 오르쏘금속화 금속 착체의 첨가량은 넓은 범위에서 선택 가능하며, 0.1 내지 99 중량%, 바람직하게는 1 내지 20 중량%이다. 오르쏘금속화 금속 착체는 유기 발광층에 사용하는 것이 바람직하며, 오르쏘금속화 금속 착체를 토판트로 하여 호스트 재료와 함께 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 오르쏘금속화 금속 착체를 주된 재료로 하여 발광층을 형성할 수도 있다.
(2) 유기 발광층
유기 발광층은 호스트 재료, 토판트 등으로 구성된다.
호스트 재료는 전자 또는 정공의 적어도 한편의 전하를 수송하는 재료이지만, 바람직한 것으로 하여, 카바졸 유도체, 질소원자를 축합부에 갖는 축합 헤테로환 골격을 갖는 화합물 등이 있다.
또한, 호스트 재료는 고분자 화합물인 것이 바람직하다. 고분자 화합물이면, 용매에 용해되어 도포제막이 가능하다.
카바졸 유도체는 카바졸을 포함하는 모노머, 다이머, 트라이머 등의 올리고머, 카바졸기를 갖는 고분자 재료이다.
예컨대, 다음 화학식 7로 표시되는 카바졸 화합물을 들 수 있다.
화학식 7에 있어서, R3, R4는 수소, 또는 탄소수 1 내지 18의 알킬기를 나타내고, X는 연결기, 바람직하게는 1 내지 3환의 페닐기 또는 알킬렌기를 나타내고, a는 반복수를 나타낸다. 화학식 7로 표시되는 화합물의 분자량은 바람직하게는 Mw=10,000 내지 100,000이다. R3, R4는 추가로 치환기를 갖고 있을 수 있다.
또한, 주쇄에 카바졸기를 갖는, 고분자 재료도 바람직한 것이 존재한다. 다음 화학식 8로 표시되는 카바졸 화합물일 수도 있다.
화학식 8에 있어서, R3, R4, a는 상기한 바와 같고, Y는 아릴기, 알킬렌기, 또는 자일릴렌기를 나타내고, Ar은 1 내지 4환의 페닐기를 나타내고, 특히 페닐렌, 안트라센다이일, 나프타센다이일 유도체가 바람직하다. R3, R4 및 Y, Ar은 각각 추가로 치환기를 가질 수 있다. X, Ar로 표시되는 아릴기로서는, 특히 단일환의 바이페닐기가 바람직하다.
바람직하게는, 측쇄에 카바졸기를 갖는 고분자 재료이며, 구체적으로는 다음 화학식 9로 표시되는 폴리비닐카바졸이 바람직하다.
화학식 9에 있어서, a는 상기한 바와 같다.
질소 원자를 축합부에 갖는 축합 헤테로환 골격을 갖는 화합물은 다음 화학식 10으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
상기 식에서, A는 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 질소함유 헤테로환을 형성 가능할 수 있는 원자군을 나타낸다.
헤테로환 화합물이란, 질소 원자를 축합부에 갖는 축합 헤테로환 골격을 갖는 화합물이다. 본 발명에서 사용하는 화합물로서는 축합부의 질소 원자 이외에 바람직하게는 N, O, S 원자중에서 선택된 원자를 추가로 하나 이상 갖는 것으로, 더욱 바람직하게는 질소 원자를 전체 골격내에 2개 이상 갖는 방향족 헤테로환이며, 특히 바람직하게는 N 원자의 하나가 축합부에 존재하고, 추가로 헤테로 방향족환내의 축합부가 아닌 위치에 다른 하나의 질소 원자를 갖는 방향족 헤테로환이다. 축합한 헤테로환의 각각의 환원수로서 바람직한 것은 3 내지 8원환, 바람직하게는 5 또는 6원환이다.
본 발명에서 사용하는 헤테로환의 골격으로서는, 예컨대 인돌리진, 피로로이미다졸, 피로로트라이아졸, 피라졸로이미다졸, 피라졸로트라이아졸, 피라졸로피리미딘, 피라졸로트라이아진, 이미다조이미다졸, 이미다조피리다진, 이미다조피리딘, 이미다조피라진, 트라이아졸로피리딘 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 이미다조피리다진, 이미다조피리딘, 이미다조피라진, 트라이아졸로피리딘이다.
상기 나타낸 바와 같은 축합 헤테로환을 형성하지만, 이 축합 헤테로환에는 수소 원자 이외에 다양한 치환기가 치환 가능이다.
구체적인 화합물의 예를 이하에 나타낸다.
또한, 화학식 10으로 표시되는 헤테로환 화합물은 그 구조를 반복 단위의 1부에 갖는, 고분자 화합물을 형성할 수도 있다. 이 경우, Z1, Z2의 치환기 중에, 에틸렌성 불포화 결합 등의 중합성기, 또는 축중합을 일으키는 것 같은 카복실기나 아미노기, 에스터기 등의 중합성기를 함유하며, 그 기가 중합함으로써 폴리머를 형성할 수도 있고, 화학식 10으로 표시되는 헤테로환 화합물의 전구체가 화학식 10의 헤테로환 골격을 형성하면서 폴리머를 형성할 수도 있다.
고분자 화합물의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
화학식 32, 화학식 33, 화학식 34에 있어서, a, b는 각각 반복수를 나타낸다.
화학식 10으로 표시되는 헤테로환 화합물은 저분자·고분자 어느 경우라도 최종적으로 기능을 발현하는 구조가 되는 화합물을 그대로 사용하는 것도 가능하며, 그 전구체를 유기 전계 발광 소자에 사용하여, 소자를 구성한 후, 또는 그 도중에 물리적 또는 화학적인 후처리에 의해 최종적인 구조로 유도할 수도 있다.
이러한 유기 호스트 재료의 에너지 갭은 2.7 내지 3.6eV 이상이 바람직하다.
또한, 토판트로서, 통상 알려져 있는 형광성 토판트를 병용할 수 있다. 예컨대, 2개의 유기층으로 이루어진 발광층을 이용하는 경우, 한쪽 유기층에 오르쏘금속화 금속 착체를 도핑하고, 다른 쪽 유기층에 형광성 토판트를 도핑할 수도 있다. 또한, 동일한 유기층 중에 오르쏘금속화 금속 착체와 형광성 토판트를 도핑할 수도 있다.
(3) 기타 유기층
① 정공 수송층
정공 수송층에 사용하는 정공 수송 재료로서는, 폴리-N-바이닐카바졸 유도체, 폴리페닐렌바이닐렌 유도체, 폴리페닐렌, 폴리싸이오펜, 폴리메틸페닐실레인, 폴리아닐린, 트라이아졸 유도체, 옥사다이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알케인 유도체, 피라졸린 유도체 및 피라졸론 유도체, 페닐렌 다이아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 옥사졸 유도체, 카바졸 유도체, 스타이릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 하이드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 포피린 유도체(프탈로시아닌 등), 방향족 3급 아민 화합물 및 스타이릴아민 화합물, 뷰타다이엔 화합물, 벤지딘 유도체, 폴리스타이렌 유도체, 트라이페닐메테인 유도체, 테트라페닐벤젠 유도체, 스타버스트 폴리아민 유도체 등을 사용할 수 있다.
② 전자 수송층
전자 수송층에 사용하는 전자 수송 재료로서는, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 트라이아진 유도체, 나이트로 치환 플루오레논 유도체, 싸이오피란 다이옥사이드 유도체, 다이페닐퀴논 유도체, 페릴렌테트라카복실 유도체, 안트라퀴노다이메테인 유도체, 플루오레닐리덴메테인 유도체, 안트론 유도체, 페리논 유도체, 옥신 유도체, 퀴놀린 착체 유도체 등을 들 수 있다.
③ 전도성 고분자층
전도성 고분자층을 설치함으로써 구동 전압이 거의 상승하지 않고 유기 화합물층의 막 두께를 크게 할 수 있어, 휘도 불균일이나 쇼트의 발생을 억제할 수 있다.
전도성 고분자층을 형성하는 전도성 고분자로서는 국제 특허 공개공보 제 WO 98-05187 호 등에 기재된 폴리아닐린 유도체, 폴리싸이오펜 유도체 및 폴리피롤 유도체가 바람직하다. 이들은 프로톤산(예컨대 캄포설폰산, p-톨루엔설폰산, 스타이렌설폰산, 폴리스타이렌설폰산 등)과 혼합한 상태에서 사용할 수도 있고, 필요에 따라 다른 고분자(폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리-N-바이닐카바졸(PVCz) 등)과 혼합하여 사용할 수도 있다.
전도성 고분자층의 표면 저항은 10,000Ω/□ 이하인 것이 바람직하고, 막 두께는 10nm 내지 1,000nm인 것이 바람직하며, 50nm 내지 500nm인 것이 보다 바람직하다. 전도성 고분자층은 P형 무기 반도체를 포함하고 있을 수 있다.
전도성 고분자량을 구비하는 부위로서는 양극과 무기 화합물의 사이가 바람직하다.
(4) 유기 화합물층의 제법
각 유기층은 진공 증착법, 스퍼터링법, 침지법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법 등의 공지된 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 용매를 분별 사용함으로써 다층 도포도 가능하다.
3. 그 밖의 구성 부재
(1) 기판
기판으로서는 통상의 유리 기판, 플라스틱 기판 등을 사용할 수 있다. 기판으로 사용하는 플라스틱은 내열성, 치수 안정성, 내용제성, 전기 절연성 및 가공성이 우수하면서, 또한 저통기성 및 저흡습성인 것이 바람직하다.
이러한 플라스틱 재료로서는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스타이렌, 폴리카보네이트, 폴리에터설폰, 폴리알릴레이트, 알릴글라이콜 카보네이트, 폴리이미드, 폴리사이클로올레핀 등을 들 수 있다.
기판의 전극측의 면, 전극과 반대측의 면 또는 그 양쪽에 투습 방지층(가스 배리어층)을 설치하는 것이 바람직하다. 투습 방지층을 구성하는 재료로서는 질화규소나 산화 규소, 산질화 규소, 무알칼리 유리 등의 무기물이 바람직하다. 투습 방지층은 고주파 스퍼터링법 등에 의해 성막할 수 있다. 또한, 필요에 따라 하드 코팅층이나 언더 코티층을 구비할 수도 있다.
(2) 전극
본 발명에서 사용하는 양극의 재료로서는, 산화 주석, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide 등의 공지된 재료를 이용할 수 있고, 금, 백금 등의 일함수가 큰 금속 박막도 사용 가능하다. 또한, 폴리아닐린, 폴리싸이오펜, 폴리피롤, 이들의 유도체 등의 유기 재료도 사용 가능하다. 또한 문헌["투명 도전막의 신전개"(사와다 유타카(澤田 ??）감수, 씨엠씨 발간, 1999년)] 등에 구체적으로 기재되어 있는 투명 도전막도 본 발명에 적용할 수 있다. 그 중에서도 ITO 또는 IZO를 사용하면, 특히 150℃ 이하의 저온에서 성막하는 경우에 바람직하다. 이러한 저온 성막은 내열성이 낮은 플라스틱 기판을 사용할 때에 중요하다.
음극 재료로서는 일함수가 낮은 Li, K, Ce 등의 알칼리 금속이나 Mg, Ca 등의 알칼리 토금속을 사용하는 것이 전자 주입성 측면에서 바람직하다. 또한, 산화되기 어렵고 안정한 Al 등도 바람직하다. 안정성과 전자 주입성을 양립시키기 위해 2종 이상의 재료를 포함하는 층으로 할 수도 있고, 그와 같은 재료에 대해서는 일본 특허 공개 제 1990-15595호 공보, 동 1993-121172호 공보 등에 상세히 기재되어 있다. 그 중에서도, 알루미늄 단독 또는 0.01 내지 10중량%의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 알루미늄을 주체로 한 합금 또는 혼합물이 특히 바람직하다.
양극 및 음극은 진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법 등의 공지된 방법으로 형성할 수 있다. 전극의 패턴화는 포토리소그라피 등에 의한 화학적 에칭, 레이저 등을 이용한 물리적 에칭 등에 의해 실시하는 것이 바람직하다. 마스크를 거듭 진공 증착이나 스퍼터링 등을 실시하여 패턴화할 수도 있다.
(3) 전자 주입층
본 발명에 있어서는, 음극과 유기 발광층 또는 전자 수송층과의 사이에 전자 주입층으로서 절연층 박막을 구비하는 것이 바람직하다. 절연층 박막으로서는, 공지된 산화 알루미늄, 불화 리튬, 불화 세슘 등의 0.01 내지 10nm 정도의 박층을 바람직하게 사용할 수 있다.
(4) 밀봉층
유기 발광 소자에는 일반적으로 수분이나 산소의 침입을 방지하기 위해 그 외측에 밀봉층을 구비한다. 밀봉층을 형성하는 밀봉 재료로서는, 테트라플루오로에틸렌과 1종 이상의 공단량체와의 공중합체, 공중합 주쇄에 환상 구조를 갖는 함불소 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리이미드, 폴리유리아, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리클로로트라이플루오로에틸렌, 폴리다이클로로다이플루오로에틸렌, 클로로트라이플루오로에틸렌과 다이클로로다이플루오로에틸렌의 공중합체, 흡수율 1% 이상의 흡수성 물질과 흡수율 0.1% 이하의 방습성 물질의 혼합물, 금속(In, Sn, Pb, Au, Cu, Ag, Al, Ti, Ni 등), 금속 산화물(MgO, SiO, SiO2, Al2O3, GeO, NiO, CaO, BaO, Fe2O3, Y2O3, TiO2 등), 금속 불화물(MgF2, LiF, AlF3, CaF2 등), 액상 불소화 탄소(퍼플루오로알케인, 퍼플루오로아민, 퍼플루오로에터 등), 상기 액상 불소화 탄소에 수분이나 산소를 흡착하는 흡착제를 분산시킨 것 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 양극과 음극 사이에 직류 전압(필요에 따라 교류 성분을 포함할 수 있고, 보통 2 내지 30V의 펄스 전압) 또는 펄스 전류를 인가함으로써 발광한다. 또한 일본 특허 공개 제 1990-148687호 공보, 일본 특허 공개 제 1994-301355호 공보, 일본 특허 공개 제 1993-29080호 공보, 일본 특허 공개 제 1995-134558호 공보, 일본 특허 공개 제 1996-234685호 공보, 일본 특허 공개 제 1996-241047호 공보 등에 기재된 구동 방법도 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 발광 소자는 소정의 무기 박막층 및 오르쏘금속화 금속 착체를 유기 화합물층에 함유시킴으로써, 발광 효율이 향상되고, 고휘도가 된다. 또한, 낮은 인가 전압으로 구동할 수 있기 때문에 소자의 수명도 개선된다.
이에 따라, 구체적으로는, 디스플레이, LCD용 백라이트, 조명용 광원, 광통신용 광원, 정보 파일용 판독/기입 헤드 등의 용도로의 이용을 기대할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
한편, 각 실시예에서 제작한 소자는 하기 방법으로 평가하였다.
(1) 휘도: 분광 방사 휘도계(CS-1000, 미놀타제)에 의해 측정하였다.
(2) 효율: 멀티미터를 이용하여 측정한 전류 밀도치와 휘도로부터 산출하였다.
(3) 반감 수명: 실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 3에서는 초기 휘도 500 nit, 정전류 조건하에서 밀봉한 소자에 대하여 측정하였다. 실시예 6 내지 8, 비교예 7에서는 초기 휘도 1000 nit, 정전류 조건하에서 밀봉한 소자에 대하여 측정하였다.
실시예 1
두께 1.1mm, 세로 25mm, 가로 75mm의 투명한 유리 기판상에 양극층으로서 ITO로 이루어진 두께 120nm의 투명 전극막을 형성하였다. 이하, 이 유리 기판과 양극층을 합쳐 기판으로 한다.
계속해서, 이 기판을 아이소프로필알코올로 초음파 세정하고, 추가로 N2(질소 가스) 분위기 중에서 건조시킨 후, UV(자외선) 및 오존을 이용하여 10분간 세정하였다.
다음으로 기판을, 스퍼터링 장치의 조 내에 배치하는 동시에, 무기 박막층을 구성하는, 산화 주석 및 산화 루테늄으로 이루어진 타겟(조성비 10:1)을 조 내에 장착하였다.
또한, 무기 박막층을 스퍼터링 장치로 형성하였다. 스퍼터 가스, Ar: 30 sccm, O2: 5sccm, 기판 온도 120℃, 성막 속도 1nm/min, 동작 압력 0.2 내지 2Pa, 투입 전력 300W의 조건으로 스퍼터링하여 무기 박막층을 막 두께 5nm로 형성하였다.
다음으로 기판을 진공 증착 장치에 반송하여 진공 증착 장치에 있어서의 진공조의 기판 홀더에 장착하는 동시에, 유기 발광층의 일부를 구성하는 호스트 재료(화학식 17)를 하나의 증착원에 충전하고, 마찬가지로 유기 발광층의 일부를 구성하는 오르쏘금속화 금속 착체인, 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ir(ppy)3)을 별도의 하나의 증착원에 충전하고, 전자 주입층을 구성하는 유기 화합물인 비스(2-메틸-8-퀴놀리라토)(P-페닐페놀라토)알루미늄(이하, Balq)을 다른 증착원에 충전하고, 전자 주입층의 일부를 구성하는 금속(Li)을 별도의 증착원에 충전하였다.
다음으로 진공조내를 3×10-7 Torr 이하의 진공도가 될 때까지 감압한 후, 기판의 양극층 및 무기 박막층 상에 유기 발광층, 전자 주입층 및 음극층을 순차적으로 적층하여 유기 EL 소자를 얻었다. 한편, 이 때, 유기 발광층의 형성으로부터 음극층의 형성까지의 사이에는 한번도 진공 상태를 깨지 않고 동일 진공 조건이었다.
상세한 막 두께 및 중량비 또는 원자비는 다음과 같다.
발광층: 막 두께는 40nm이고, 호스트 재료: Ir(ppy)3의 중량비는 93:7이었다.
전자 주입층: Balq를 사용하였다. 막 두께는 10nm이었다.
전자 주입층: Balq와 Li를 사용하였다. 막 두께는 10nm이고, Balq : Li의 원자수비는 1 : 1이었다.
음극층: Al을 사용하였다.
실시예 2
무기 박막층을 형성할 때, 타겟에 GeO2를 이용한 외에는 실시예 1과 동일하게 소자를 제작하였다. 이 타겟 상에 소정 크기의 Au 펠렛을 배치하고, 고저항의 무기 홀 주입층을 7nm의 막 두께로 성막하였다.
이 때의 스퍼터 가스는 Ar: 30sccm, O2: 5sccm이고, 실온(25℃)하, 성막 속도 1nm/min, 동작 압력 0.2 내지 2Pa, 투입 전력 500W로 하였다.
실시예 3
무기 박막층을 형성할 때, 산화 Si 및 산화 Ir로 이루어진 타겟(조성비 10:1)을 이용한 외에는 실시예 1과 동일하게 소자를 제작하였다. 무기 박막층은 7nm의 막 두께로 성막하였다.
이 때의 스퍼터 가스는 Ar: 30sccm, O2: 10sccm이고, 실온하에서 성막 속도 1nm/min, 동작 압력 0.2 내지 2 Pa, 투입 전력 400W로 하였다.
실시예 4
무기 박막층을 형성할 때, 산화 Si, 산화 In 및 산화 V로 이루어진 타겟 압력(조성비 10:1:0.5)을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 소자를 제작하였다. 무기 박막층은 7nm의 막 두께로 성막하였다.
이 때의 스퍼터 가스는 Ar: 30sccm, O2: 10sccm이고, 실온하에서 성막 속도 1 nm/min, 동작 압력 0.2 내지 2Pa, 투입 전력 400W로 하였다.
비교예 1
무기 박막층을 형성하지 않은 것 외에는 실시예 1과 동일하게 소자를 제작하였다.
비교예 2
무기 박막층에, 에너지 갭이 2.0eV인 비정질 SiC을 이용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 소자를 제작하였다.
비정질 SiC은 플라즈마 CVD법으로 제작하였다. 수소 가스로 10%로 희석된 SiH4, CH4, 500ppm으로 희석된 B2H4를, 매스 플로우 컨트롤러를 통과시켜 챔버내에 충전하고, 압력 1 Torr를 유지하였다.
이 때, 가스 유량비 B2H4/(SiH4＋CH4)는 0.31%이며, 50W, 13.56MHz의 고주파를 인가하여 기판 온도 190℃의 상기 기판상에 P형 a-SiC을 막 두께 15nm로 성막하였다.
비교예 3
무기 박막층에 에너지 갭이 2.3eV인 ZnTe를 이용한 외에는 실시예 1과 동일하게 소자를 제작하였다. ZnTe는 진공 증착으로 형성하고, 막 두께 40nm이었다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3에서 제작한 소자의 평가 결과, 및 광흡수의 측정으로부터 얻은 무기 박막층의 에너지 갭의 값을 표 1에 나타내었다.
이와 같이, 무기 박막층을 절연성 또는 반도성의 2.7eV 이상의 것으로 함으로써 명백히 고효율임이 판명되었다. 한편, 에너지 갭이 좁은 반도체층을 사용했을 경우, 소광에 의해 효율은 낮다. 또한, 수명도 짧다. 또한 전혀 무기 박막층을 사용하지 않은 경우, 전압이 높고, 수명은 짧음이 판명되었다.
실시예 5
두께 1.1mm, 세로 25mm, 가로 75mm의 투명한 유리 기판상에 양극층으로서 IZnO(인듐 아연 옥사이드)로 이루어진 두께 130nm의 투명 전극막을 형성하였다. 이하, 이 유리 기판과 양극층을 합쳐 기판으로 한다.
계속해서, 이 기판을 아이소프로필알코올로 초음파 세정하고, 추가로 N2(질소가스) 분위기 중에서 건조시킨 후, UV(자외선) 및 오존을 이용하여 10분간 세정하였다.
다음으로 기판을, 스퍼터링 장치의 조내에 배치하는 동시에, 무기 박막층을 구성하는 산화 실리콘 및 산화 이리듐으로 이루어진 타겟(조성비 10:1)을 조 내에 장착하였다.
또한, 무기 박막층을 스퍼터 장치로 형성하였다. 스퍼터 가스, Ar: 30sccm, O2: 5sccm, 기판 온도 120℃, 성막 속도 1nm/min, 동작 압력 0.2 내지 2Pa, 투입 전력 300W의 조건으로 스퍼터링하여 무기 박막층을 막 두께 7nm으로 형성하였다.
다음으로 이 무기 박막층이 구비된 기판에 고분자 발광층을 마련하였다. 호스트 재료로서의 폴리비닐카바졸(알드리치사 제품)과 오르쏘금속화 금속 착체로서의 트리스(2-페닐피리딘)이리듐 착체를, 93:7의 중량비로 다이클로로에테인에 용해하여 수득한 도포액을, 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 120℃에서 2시간 진공 건조시킴으로써 막 두께 70nm의 발광층을 수득하였다.
다음으로 이 기판을 진공 증착 장치에 있어서의 진공조의 기판 홀더에 장착하는 동시에, 전자 주입층을 구성하는 유기 화합물(Balq)을 하나의 증착원에, 전자 주입층의 일부를 구성하는 금속(Li)을 별도의 증착원에 각각 충전하였다. 또한 Al 음극 증착원도 진공조에 미리 준비되어 있었다.
다음으로 진공조 내를 4×10-7 Torr 이하의 진공도가 될 때까지 감압한 후, 기판의 양극층, 무기 박막층, 유기 발광층 상에, 전자 주입층 및 음극층을 순차적으로 적층하여 유기 EL 소자를 수득하였다. 한편, 이 때, 전자 주입층의 형성으로부터 음극층의 형성까지의 동안에는 한번도 진공 상태를 깨지 않고 동일 진공 조건이었다.
상세한 막 두께 및 중량비 또는 원자비는 다음과 같았다.
전자 주입층: Balq를 사용하였다. 막 두께는 10nm이었다.
전자 주입층: Balq과 Li를 사용하였다. 막 두께 10nm, Balq: Li의 원자수비는 1:1이었다.
음극층: Al을 사용하였다.
비교예 4
무기 박막층을 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 5와 동일하게 소자를 제작하였다.
비교예 5
무기 박막층에 에너지 갭이 2.0eV인 비정질 SiC를 이용한 것 이외에는 실시예 5와 동일하게 소자를 제작하였다.
비정질 SiC는 비교예 2의 방법으로 제작한 것을 사용하였다.
실시예 5, 비교예 4 및 비교예 5에서 제작한 소자의 평가 결과를 표 2에 나타내었다.
표 2로부터, 실시예 3의 무기 박막층 이외의 구성 부재를 변경한 것으로, 실시예 5의 유기 EL 소자에서도 비교예 4, 5에 비해 저전압으로 구동할 수 있고, 휘도도 크고, 효율도 높음을 확인할 수 있었다.
실시예 6
두께 1.1mm, 세로 25mm, 가로 75mm의 투명한 유리 기판상에 양극층으로서 ITO로 이루어진 두께 100nm의 투명 전극막을 형성하였다. 이하, 이 유리 기판과 양극층을 합쳐 기판으로 한다.
계속해서, 이 기판을 아이소프로필알코올로 초음파 세정하고, 추가로 N2(질소 가스) 분위기 중에서 건조시킨 후, UV(자외선) 및 오존을 이용하여 10분간 세정하였다.
다음으로 기판을 스퍼터링 장치의 조 내에 배치하는 동시에, 무기 박막층을 구성하는, 산화 인듐, 산화 아연 및 산화 세륨으로 이루어진 타겟(조성비 In2O3: 85 wt%, ZnO: 10wt%, CeO2: 5wt%)으로 조 내에 장착하였다.
또한, 무기 박막층을 스퍼터링 장치로 형성하였다. 스퍼터 가스, Ar: 10 sccm, 기판 온도: 200℃, 성막 속도: 5nm/분, 스퍼터 압력: 0.1 Pa, 투입 전력: 100 W의 조건으로 스퍼터링하여 무기 박막층을 막 두께 20nm으로 형성하였다. 이 무기 박막층은 정공을 주입한다.
다음으로 기판을 진공 증착 장치에 반송하고, 진공 증착 장치에 있어서의 진공조의 기판 홀더에 장착하는 동시에, 정공 수송층을 구성하는 재료 4,4'-비스(N-(1-나프틸)-N-페닐아미노)바이페닐(α-NPD)을 하나의 증착원에 충전하고, 마찬가지로 유기 발광층의 일부를 구성하는 호스트 재료 4,4'-비스(카바졸-9-일)-바이페닐(CBP)을 별도의 하나의 증착원에 충전하고, 마찬가지로 유기 발광층의 일부를 구성하는 오르쏘금속화 금속 착체인 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ir(ppy)3)을 또 다른 하나의 증착원에 충전하고, 전자 수송층(정공 장벽층)을 구성하는 유기 화합물인 비스(2-메틸-8-퀴놀리라토)(파라페닐페놀라토)알루미늄 착체(이하 BAlq)를 별도의 증착원에 충전하고, 전자 수송층을 구성하는 유기 화합물인 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄 착체(이하 Alq)를 별도의 증착원에 충전하고, 전자 주입층의 일부를 구성하는 LiF를 또 다른 증착원에 충전하였다.
다음으로 진공층내를 3×10-7 Torr 이하의 진공도가 될 때까지 감압한 후, 기판의 양극층 및 무기 박막층 상에 정공 주입층, 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 주입층 및 음극층을 순차적으로 적층하여 유기 EL 소자를 수득하였다. 한편, 이 때, 정공 주입층의 형성으로부터 음극층의 형성까지 한번도 진공 상태를 깨지 않고 동일한 진공 조건이었다. 상세한 막 두께 및 중량비 또는 원자비는 다음과 같다.
정공 수송층: α-NPD를 사용하였다. 막 두께는 50nm이었다.
발광층: CBP과 Ir(ppy)3 40nm, CBP과 Ir(ppy)3의 중량비는 93:7이었다.
전자 수송층(정공 장벽층): BAlq를 사용하였다. 막 두께는 10nm이었다.
전자 주입층: Alq를 사용하였다. 막 두께는 40nm이었다.
전자 주입층: LiF를 사용하였다. 막 두께는 0.2nm이었다.
음극층: Al을 사용하였다.
실시예 7
무기 박막층을 형성할 때, 산화 인듐, 산화 아연, 및 산화 테르븀으로 이루어진 타겟(조성비 In2O3: 85wt%, ZnO: 10wt%, Tb4O7: 5wt%)으로 조 내에 장착한 이외에는 실시예 6과 동일하게 소자를 제작하였다. 무기 박막층은 20nm의 막 두께로 성막하였다. 이 무기 박막층은 정공을 주입한다.
이 때 스퍼터 가스, Ar: 10 sccm, 기판 온도: 200℃, 성막 속도: 5nm/분, 스퍼터 압력: 0.1 Pa, 투입 전력: 100W의 조건으로 스퍼터링하였다.
실시예 8
무기 박막층을 산화 세륨으로 조 내에 장착한 것 이외에는 실시예 6과 동일하게 소자를 제작하였다. 무기 박막층은 3nm의 막 두께로 성막하였다. 이 무기 박막층은 정공을 주입한다.
이 때 스퍼터 가스, Ar: 10sccm, 기판 온도: 200℃, 성막 속도: 5nm/분, 스퍼터 압력: 0.1 Pa, 투입 전력: 100W의 조건으로 스퍼터링하였다.
비교예 7
무기 박막층을 형성하지 않은 것 이외에는 실시예 6과 동일하게 소자를 제작하였다.
실시예 6 내지 8 및 비교예 7에서 제작한 소자의 평가 결과, 광흡수의 측정에서 얻은 무기 박막층의 에너지 갭, 및 리켄 계기사 제품인 대기하 광전자 분광 장치 AC-1로 재료 분말을 측정한 무기 박막층의 이온화 포텐셜의 값을 표 3에 나타내었다.
표 3으로부터, 이온화 포텐셜이 5.7eV 이상인 무기 박막층을 이용한 경우(실시예 6 및 실시예 7), 무기 박막층을 이용하지 않는 경우에 비해 특히 소자 반감 수명, 효율의 개선이 현저하고, 현저한 효과가 보였다.
본 발명에 따르면, 낮은 전압으로 구동하고, 고휘도로 높은 발광 효율을 나타내면서, 또한 수명이 개선된 유기 발광 소자를 제공할 수 있다.

Claims (20)

  1. 양극,
    에너지 갭이 2.7eV 이상인 절연성 또는 반도성의 무기 박막층,
    적어도 유기 발광층을 포함하는 한 층 또는 복수층으로 이루어진 유기 화합물층으로서, 한 층 이상이 오르쏘금속화 금속 착체를 함유하는 유기 화합물층, 및
    음극을, 이 순서대로 포함하는 유기 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 박막층이 금속 및 금속의 칼코게나이드, 산질화물, 탄화물, 질화물, 규화물 및 붕화물 중에서 선택된 1종 이상의 금속 또는 화합물을 함유하는 유기 발광 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속이 하기의 A군 중에서 선택된 1종 이상의 금속이며, 상기 화합물이 칼코게나이드 또는 질화물인 유기 발광 소자:
    A군: In, Sn, Ga, Si, Ge, Zn, Cd, Mg, Al, Ta 및 Ti
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 무기 박막층이 In, Sn, Ga, Si, Al, Ta, Ti, Ge, Zn, Cd, Mg의 산화물, 산질화물, 탄화물 및 질화물 중에서 선택된 다수종을 함유하는 유기 발광 소자.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 무기 박막층이 In, Sn 또는 Ga의 산화물중 1종 이상을 주성분으로 하는 유기 발광 소자.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 무기 박막층이 (Si1-xGex)Oy(0<x<1, 1.7<y<2.2)를 주성분으로 하는 유기 발광 소자.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 또는 화합물의 하나 이상이 일함수가 4.5eV 이상이며, 상기 금속 또는 화합물을 다수종 함유하는 유기 발광 소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 화합물이, 산화물, 탄화물, 질화물, 규화물 및 붕화물인 유기 발광 소자.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속이 하기의 A군 중에서 선택된 1종 이상의 금속, 및 하기의 B군 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 2종 이상의 금속인 유기 발광 소자:
    A군: In, Sn, Ga, Si, Ge, Zn, Cd, Mg, Al, Ta 및 Ti
    B군: 일함수가 4.5eV 이상인 금속
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 B군의 금속이 주기율표(장주기형)에서 3B, 4B, 5B, 6B 및 7B족 중 어느 하나에 속하는 원자인 유기 발광 소자.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 B군의 금속이 Au, Ni, Cr, Ir, Nb, Pt, W, Mo, Ta, Pd, Ru, Ce, V, Zr, Re, Bi 및 Co인 유기 발광 소자.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속이 하나 이상의 하기의 C군 중에서 선택된 금속을 포함하는 2종 이상의 금속인 유기 발광 소자.
    C군: Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 화합물이 산화물, 탄화물, 질화물, 규화물 및 붕화물인 유기 발광 소자.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속이 하기의 A군 중에서 선택된 1종 이상의 금속 및 하기의 C군 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 2종 이상의 금속인 유기 발광 소자:
    A군: In, Sn, Ga, Si, Ge, Zn, Cd, Mg, Al, Ta 및 Ti
    C군: Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 박막층이 Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu의 산화물 중에서 선택된 하나 이상의 산화물을 주성분으로 하는 유기 발광 소자.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 박막층이 정공 주입성인 유기 발광 소자.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 박막층의 이온화 포텐셜이 5.6eV를 초과하는 유기 발광 소자.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 오르쏘금속화 금속 착체가 이리듐 착체인 유기 발광 소자.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 발광층이 호스트 재료로서 고분자 화합물을 함유하는 유기 발광 소자.
  20. 제 1 항에 따른 유기 발광 소자가 플라스틱 기판에 구비되어 있는 유기 발광 기판.
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