KR20050046624A

KR20050046624A - 유기전계발광소자

Info

Publication number: KR20050046624A
Application number: KR1020040092529A
Authority: KR
Inventors: 엔도준; 준지 기도
Original assignee: 가부시끼가이샤 아이메스
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2005-05-18
Also published as: TWI367688B; US20050106419A1; TW200527965A; JP4300176B2; EP1531501A3; CN100527473C; EP1531501A2; CN1617642A; KR100858111B1; JP2005166641A

Abstract

유기전계발광소자는 양극전극층, 이 양극전극층에 대향되는 음극전극층 및 양극전극층과 음극전극층 사이에 위치되는 유기화합물을 포함하는 발광층을 구비한다. 발광층에서의 유기화합물의 여기상태는 양극전극층으로부터 홀을 주입하고 음극전극층으로부터 전극을 주입하는 경우 발생되어 유기전계발광소자에 발광을 일으킨다. 전자수용성물질은 양극전극층과 음극전극층 사이에 위치되고 양극전극층으로부터 주입된 홀들을 전송할 수 있는 적어도 하나의 홀전송층에 제공되고 전자수용성물질은 양극전극층에 인접하지 않는 부분에 위치된다.

Description

유기전계발광소자{Organic electroluminescent devices}

본 발명은 평면광원이나 디스플레이장치로 사용되는 유기전계발광소자(유기EL소자)에 관한 것이다.

낮은 구동전압으로 큰 면적을 표시할 수 있기 때문에 발광층이 유기화합물로 구성된 유기EL소자가 주목되어 왔다.

유기EL소자의 효율을 현저하게 증가시키기 위해 Appl. Phys. Lett., 51, 913(1987)에서 보고된 바와 같이, Eastman Kodak사의 Tang들은 제조된 유기EL소자가 다른 캐리어전송성을 가진 유기화합물층들이 적층되어 홀과 전자가 각각 양극전극층과 음극전극층으로부터 좋은 발란스로 주입되고 유기화합물층들이 2,000Å(2,000×10^-10m)이하로 제어되는 구조를 가지는 경우, 실용화에 충분한 고휘도 및 고효율, 즉, 10V 이하의 인가전압에서 1,000cd/㎡의 휘도 및 1%의 외부양자효율을 나타낼 수 있는 유기EL소자를 성공적으로 얻을 수 있었다.

이런 고효율 유기EL소자의 개발에 있어서, 음극전극층으로부터의 전자와 양극층으로부터의 홀을 에너지장벽을 발생시키지 않고 유기EL소자의 유기층으로 주입하는 기술이 중요하다는 것은 이미 알려져 있다.

상술한 Tang 등에서는, 금속전극으로부터 일반적으로 전기적으로 절연재로 알려진 유기화합물에 전자가 주입되는 경우 문제가 될 수 있는 에너지장벽을 감소시키기 위해, 저일함수(3.6eV ; 1eV=1.60218×10^-19J)를 가진 마그네슘(Mg)이 사용된다. 여기에서 언급되는 일함수는 CRC Handbook of Chemistry and Physics, 64^th Edition에서 설명된 데이터를 기초로 한다. 그러나, 마그네슘은 산화되기 쉽고 불안정하며 유기재의 표면에 접착성 또한 나쁘기 때문에, Tang 등은 비교적 안정하고 따라서, 고일함수를 가지며 유기재의 표면에 좋은 접찹성을 가지는 은을 마그네슘과 합금화하여 사용하는 것을 제안했다. 마그네슘과 은은 합금화를 위해 공증착된다. Tang 등이 마그네슘합금의 사용을 개발할 때까지의 경위가 상세히 기술되어 있기 때문에 유기EL소자와 관련된 Kodak특허들을 참조하여야 한다.

Kodak특허에 있어서, 미국특허 제4,356,429호 및 제4,539,507호와 같은 초기 Kodak특허들에서는 유기EL소자의 음극전극층의 형성에 유용한 저일함수금속으로는 Al, In, Ag, Sn, Pb, Mg, Mn 등을 포함한다고 시사하고 있다. 즉, 이 특허들에서 저일함수금속은 그것의 저일함수값에 대해서는 정의되지 않았다. 미국특허 제4,885,211호, 제4,720,432호 및 제5,059,862호와 같은 최근의 Kodak특허들은 음극전극층에 사용된 금속의 일함수를 감소시켜 요구되는 구동전압이 낮추어질 수 있다는 것을 시사한다. 또한, 저일함수금속은 4.0eV보다 작은 일함수를 가진 금속으로 정의되고 4.0eV 이상의 일함수를 가지는 어떤 금속도 화학적으로 다소 불안정한 4.0eV 보다 작은 일함수를 가진 저일함수금속과 혼합하여 합금을 형성하도록 사용됨으로써 이 합금화된 음극전극층에 화학적 안정성을 제공한다는 것도 개시되어 있다.

안정화금속은 고일함수제2금속으로 언급되고 이것의 예들로는 상기한 초기 Kodak특허에서 저일함수금속으로 개시된 Al, Ag, Sn 및 Pb를 포함한다. 초기와 후기특허들 사이에 개시된 내용의 이런 불일치는 개발초기단계에서 반복된 시행착오의 결과로 Kodak특허들이 발명되었다는 것을 보여준다. 또한, 상술한 Kodak특허에서, 최저일함수를 가진 알카리금속들은 이들이 원칙적으로는 우위성을 나타내더라도 과도하게 높은 반응성을 가지기 때문에 유기EL소자의 안정한 구동을 위해서는 음극금속의 예들로부터 제거되어야만 한다는 것이 개시되어 있다.

한편, Toppan Printing 주식회사의 리서치그룹(51st periodical meeting, The Japan Society of Applied Physics, Preprint 28a-PB-4, p.1040 참조) 및 Pioneer 주식회사의 리서치그룹(54th periodical meeting, The Japan Society of Applied Physics, Preprint 29p-ZC-15, p.1127 참조)은 알카리 금속이고 마그네슘보다 저일함수를 가지며, Kodak 특허들의 청구항에서 배제된 리튬(Li: 일함수 2.9eV)이 사용되어 알루미늄(Al: 일함수 4.2eV)과 합금화되어 안정한 전자주입음극전극층을 형성한다면, Mg합금을 사용하는 유기EL소자에 비해 낮은 구동전압과 높은 발광휘도가 유기 EL소자에서 얻어질 수 있다는 것을 발견했다. 게다가, IEEE Trans. Electron Device, 40, 1342 (1993)에서 보고된 바와 같이, 본 발명의 발명자들은 유기화합물층에 약 10Å의 매우 작은 두께로 리튬만을 증착하고, 이어서, 증착된 리튬층 상에 은(Ag)을 적층하는 것에 의해 생성된 2층의 음극전극층이 유기EL소자에서 저구동전압화를 실현시키는데 효과적이라는 것을 발견했다.

게다가, 최근, 본 발명의 발명자들은 Appl. Phys. Lett., 73 (1998) 2886; "SID97DIGEST, p.775", 일본공개특허공보(Kokai) 평10-270171호 및 이와 대응되는 미국특허 제6,013,384호에서 보고된 바와 같이, EL소자에서, 리튬과 같은 알카리금속, 스트론튬과 같은 알카리토금속 또는 사마리움과 같은 희토류금속이 음극전극층의 금속에 도핑되는 대신에 음극전극층에 접하는 유기층에 도핑된다면, 구동전압이 감소될 수 있다는 것을 성공적으로 발견했다. 이것은 전극에 접하는 유기층에서 유기분자가 금속도핑에 의해 대응되는 라디칼 음이온으로 변화되고 따라서, 음극전극층으로부터 전자주입에 대한 장벽레벨을 크게 감소시키기 때문이라고 생각된다. 이 경우에, 알루미늄과 같은 4.0eV dltkddml 큰 일함수를 가진 고일함수금속이 음극전극층의 금속으로 사용되더라도, 유기EL소자에서 구동전압을 감소시킬 수 있게 된다. 게다가, 일본공개특허공보(Kokai) 제2002-332567호에 개시된 바와 같이, 종래 양극전극층의 형성에 사용되고 음극전극층의 형성을 위해서는 가장 바람직하지 않다고 생각되는 ITO와 같은 고일함수전극재료들이 발광소자를 구동하도록 제공된다는 것이 확인되었다.

게다가, 본 발명의 발명자들은 일본공개특허공보(Kokai) 평11-233262호 및 제2000-182774호에서 유기EL소자를 제안했다. 이 유기EL소자들은 음극전극층에 접한 부분의 유기층이 알카리금속이온, 알카리토금속이온 및 희토류금속이온 중 적어도 하나의 금속이온을 함유하는 유기금속착체화합물(organometallic complex compound)로 형성되거나 유기금속착체화합물 및 전자수송성유기물(electron-transporting organic compound)의 혼합층으로 형성되며 (이 혼합층의 유기금속착체화합물에 포함된)음극전극층은 알카리금속이온, 알카리토금속이온 및 희토류금속이온을 진공에서 대응하는 금속으로 환원할 수 있는 열환원성 금속을 포함하는 전극재료로 형성된다는 점에 특징이 있다(The 10th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence, p.61; Jpn. J. Appl., phy., Vol. 38(1999) L1348, Part 2, No 11B, 15 November, Reference 12; Jpn. J. Appl., Phy., Vol. 41(2002) pp.L800 참조).

상기 구조를 가진 전자주입층에서, 알루미늄 및 지르코늄과 같은 열환원성 금속들이 진공환경하에서 진공증착하는 동안, 열환원성 금속들은 원자상태, 즉, 매우 반응이 활성한 상태에서 기화될 수 있고 유기금속착체화합물에 증착되어 착체화합물의 금속이온들을 대응하는 금속상태로 환원시키고 환원된 금속을 유리시킨다. 게다가, 환원되고 유리된 금속들은 환원되고 유리된 금속들 근처에 존재하는 전자전송성유기물을 인-시츄도핑(in-situ doping)하고 환원시킨다(여기서 일어나는 환원은 루이스에 의해 정의된 환원을 의미하므로 전자들을 얻는 것이다). 따라서, 상술된 직접적인 금속도핑방법과 같이, 전자전송성유기물은 라디칼음이온으로 변할 수 있다.

상기 방법에 따르면, 종래 방법과 같이 일함수 레벨에 의해서가 아니라 진공상태에서, 즉, 이 기술분야의 숙련자에 의해 아직 알려지지 않은 새로운 사상에서의 열환원성에 의해 알루미늄이 선택된다. 게다가, 유사한 현상이 알카리금속이온과 같은 저일함수금속이온을 포함하는 무기화합물에 대해 관찰되고 보고되어 왔다(Appl. phy. Lett., Vol. 70, p.152(1997); 및 IEEE Trans. Electron Device, Vol. 44, No. 8, p.1245(1997) 참조).

상술된 전자주입기술에 대한 경위의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이 유기EL소자의 개발에 있어, 전자주입전극들(즉, 음극전극들)을 개선시키고 음극전극층과 접촉하는 전자주입층을 형성하는 방법을 개선하기 위한 계속적인 시도가 있어 왔다. 그 결과, 유기EL소자들의 발광효율은 매우 개선될 수 있었고 낮은 전압으로 이 소자들을 구동하는 것도 가능하게 되었다. 따라서, 현재에는, 전자주입이 유기EL소자들의 생산에 있어 유기EL소자특성을 향상시키기 위한 중요한 기술로 인식되어 왔다.

게다가, 유기층으로 홀을 주입하기 위해, 유기EL장치들의 양극전극층을 형성하는 상대적으로 높은 일함수를 가지는 투명한 산화물전극재료로 인듐-틴-옥사이드(ITO)가 널리 사용된다. 빛은 유기EL장치들에 평평한 쪽으로 방출되어져야만 하고 ITO는 높은 일함수 때문에 유기층에 홀을 주입하는 것이 상대적으로 적절한 재료이기 때문에 액정디스플레이장치의 생산에 널리 사용되어 온 ITO와 같은 투명전극의 적합성은 예상치 않은 행운의 결과로 생각될 수 있다.

게다가, Eastman Kodak사의 Tang 등은 양극전극층과 홀전송성유기물 사이에 200Å 이하의 두께를 가진 동프탈로시아닌(이하 CuPc라 함)층을 삽입하는 것에 의해 양극전극층으로 유기층의 적합성을 개선시켜 유기EL소자들이 낮은 전압과 보다 안정한 상태에서 동작할 수 있게 하였다(Appl. Phys. Lett., Vol. 69, (15), p.2160(1996) 또는 Kodak, 미국특허 제5,061,569 참조).

또한, Pioneer사의 리서치그룹은 Osaka 대학의 Shirota 등에 의해 제안된 스타버스트형(star-byrst type) 아릴아민화합물을 사용하는 것에 의해 유사한 효과를 얻었다(Appl. Phy. Lett., Vol. 65, No.7.Agust 15, p.807 (1994) 참조). CuPc와 스타버스트형 아릴아민화합물은 ITO와 동일하거나 작은 이온화전위(Ip)를 가지기 때문에 CuPc와 m-MTDATA와 같은 스타버스트형 아릴아민화합물 모두는 양극전극층으로부터 홀 주입에 대해 장벽을 감소시키는 효과를 나타내는 것으로 알려져 있고 따라서, 연속구동시 유기EL소자의 안정성은 전극과 접촉하는 계면을 향상시키는 것에 의해 개선된다. 또한, 스타버스트형아릴아민화합물들은 층의 형성에 높은 투명성 및 상대적으로 큰 홀이동도를 가지고 따라서, 약 1,000Å(약 100㎚)의 상대적으로 두꺼운 층의 두께에서 구동전압을 현저하게 증가시키는 것을 피할 수 있기 때문에 전극들 사이에서 단락의 위험을 피하는데 유용하다고 알려져 있다.

또한, Idemitsu사는 높은 홀이동도와 높은 유리전이온도를 가진 아릴아민화합물(상품명: IDE406, 분자구조는 상세히 알려지지 않음)을 양극전극층에 인접한 홀주입층으로 사용하여 1,000cd/㎡의 초기 휘도로부터 4,500시간의 휘도반감수명을 보여주는 청색발광소자를 개발하였다("Monthly Display", Techno Times Co., Ltd., September 2001, p.25).

또한, Toyota Central R&D Labs.의 조사그룹은 ITO보다 큰 일함수를 가진 산화바나디움(VOX), 산화리데니움(RuOX), 산화몰리브데늄(MoOX)과 같은 금속산화물을 ITO층에 스퍼터링함으로써 50 내지 300Å의 두께로 증착하여 ITO층(양극전극층)으로부터 유기층(일본특허 제2824411호 및 J.Phys. D: Appl. Phy., 29(1996) p.2750참조)까지 홀주입시 발생되는 에너지장벽을 감소시키는 유기EL소자를 제안했다. 이 유기EL소자에서, 구동전압은 ITO를 단독으로 사용하는 경우에 비해 상당히 감소될 수 있다.

유사하게, 본 발명의 양수인은, 양극전극층으로부터의 홀주입에 대해서, 일본공개특허공보(Kokai) 평10-49771호 및 제2001-244079호에 개시된 바와 같이, (전자수용성물질인, 특히, 루이스산화합물로 널리 알려지고 금속할로겐화물인) 염화제2철(FeCl₃)과 홀전송성유기화합물을 공증착방법을 사용하여 적절한 비로 혼합해 홀주입층을 형성하는 경우 유기EL소자의 홀주입성을 더 개선하는데 성공했다(Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 41(2002) L358 참조). 이 유기EL소자에서, 유기화합물의 산화제로 기능할 수 있는 루이스산화합물이 양극전극층에 접한 유기화합물 층으로 도핑되기 때문에, 유기화합물은 산화상태의 분자로 존재하고(즉, 라디칼양이온상태) 그 결과 양극전극층으로부터 홀 주입시 에너지장벽이 감소될 수 있어 종래 유기EL소자에 비해 유기EL소자의 구동전압을 더욱 저감할 수 있다.

또한, 유기화합물과 루이스산화합물의 적절한 조합이 이 화학도핑층으로 선택되면, 종래 도핑되지 않은 유기화합물만으로 구성된 층에 비해 이 층의 두께가 마이크로미터정도로 증가되더라도 구동전압의 증가가 피해질 수 있고, 따라서, 화학도핑층의 층두께에 대한 구동전압의 의존성이 유기EL소자에서 제거될 수 있다(제47회 고분자학회예고집 47권 9호 1940쪽(1998)참조). 또한, 일본공개특허공보(Kokai) 제2001-244079호(일본특허출원 제2000-54176호)에 개시된 바와 같이 상술한 루이스산도핑층은 유기EL소자의 광로길이를 조정하도록 사용될 수 있어서 이 층이 디스플레이화상의 색순도를 향상시키기 위해 사용될 수 있는 발광스펙트럼 제어층으로서 기능할 수 있게 한다.

또한, 본 발명의 양수인은 양극전극층에 인접한 홀 주입층으로서 5산화바나디움(V₂O₅) 또는 7산화2레늄(Re₂O₇) 또는 3산화몰리브덴(MoO ₃) 또는 3산화텅스텐(WO₃)과 같은 금속산화물 및 홀전송성유기물인 아릴아민화합물의 혼합층을 형성하는 것에 의해 우수한 홀주입특성이 얻어질 수 있다는 것을 일본특허출원 제2003-358402호 및 제2004-202266호의 명세서에 개시했다. 유기EL소자에서, 홀주입층은 루이스산화합물을 이용하여 상술한 홀주입층과 비교해 저전압구동화 및 소자의 안정한 구동화를 동시에 충족시킬 수 있다는 특징이 있고, 이 특징은 아릴아민화합물과 산화반응에 의해 전하이동착체를 형성하는 능력을 가지는 V₂O₅(5산화바나디움) 등과 같은 절연성 n형반도체(즉, 약 10⁵Ω㎝이상의 비저항을 가진)의 특정한 특성을 기초로 한다.

또한, 혼합된 V₂O₅등을 가진 홀주입층은 양극전극층을 형성하는 재료의 일함수 값에도 불구하고 홀이 주입될 수 있게 하기 때문에 종래 유기EL소자의 홀주입층에 부적절한 알루미늄과 같은 금속이 양극전극층의 형성에 사용되더라도 주입장벽을 야기하지 않고 홀주입이 이루어질 수 있다. 또한, V₂O₅등은 화학적으로 안정하기 때문에 (염화철등과 같은 일련의 루이스산화합물이 사용되는 경우와 달리)전극금속의 부식에 대해 우려할 필요가 없다.

상술한 홀주입기술에 대해, 각 기술의 특징과 단점이 다음과 같이 요약된다.

우선, 본 발명의 양수인에 의해 제안된 혼합된 루이스산화합물을 가진 홀주입층은 홀주입층의 낮은 비저항 때문에 홀주입층의 두께를 실질적으로 증가시켜도 유기EL소자의 구동전압이 증가되지 않는다는 특징이 있고 따라서, 이 홀주입층이 효과적이라고 간주된다. 한편, 일반적으로 전형적인 루이스산화합물들은 화학적으로 불안정하고 따라서, 보존안정성이 부족하다. 또한, 연구결과와 같이, 본 발명의 발명자들은 루이스산화합물들이 유기EL소자의 전류효율(또는 양자효율)을, 구동전압이 감소되는 동안, 약간 저하시킬 수 있다는 것을 발견했다.

Toyota Central R&D Labs.,Inc.에 의해 제안된 양극전극층 상에 큰 일함수를 가진 금속산화물의 적층은 금속산화물의 낮은 광투과율 때문에 사용할 수 있는 층의 두께에 제한을 가진다. 또한, 예시된 금속산화화합물 모두는 실직적으로 스퍼터링방법에 의해서만 적층되어 층을 형성할 수 있다.

작은 이온화전위를 가진 유기화합물, 대표적으로 Tang 등에 의해 제한된 CuPc와 Shirota 등에 의해 제안된 스타버스트형 아릴아민화합물 예컨대, m-MTDATA을 사용하는 홀주입층은 양극전극층 계면에 접촉성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 홀주입층의 형성에 사용할 수 있는 층의 두께에 대한 상한 때문에 유기EL소자의 자유로운 설계변형은 어렵다. 또한, CuPc와 스타버스트형 아릴아민화합물이 다른 홀주입층에서와 같이 양극전극층에 인접한 홀주입층으로 사용되고 다른 구조를 가진 유기화합물을 구성하는 다른 홀전송층이 홀주입층과 발광층 사이에 더 삽입되는 것이 중요하다.

상술한 유기화합물의 전형적인 예들은 Tang 등 및 Shirota 등에 의해 상술된 논문에 개시된 TPD 및 NPB(αNPD)를 포함하고 이 화합물들은 홀전송성을 가짐과 동시에 음극전극층으로부터 전자를 효과적으로 차단함으로써 발광층에 "여기상태"를 가두는 역할을 할 수 있다. 유사하게, "IDE406"과 같은 홀주입재료(상품명;Idemitsu 사의 제품)와 발광층 사이에 "IDE312"(상품명;Idemitsu 사의 제품; 상세한 분자구조는 알려지지 않음)와 같은 홀주입재료가 삽입되는 것은 발광효율을 향상시키는데 중요하다.

그러나, 상술한 논문에는 분명히 개시되어 있지 않지만, 실제로는 홀이동장벽이 홀주입층(CuPc층, m-MTDATA 층 또는 IDE406)과 홀전송층(TPD층, NPB층 또는 IDE312) 사이의 계면에 형성될 수 있고 홀이동장벽의 형성은 예컨대, D. Berner 등의 "International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence & 2002 International Conference on the Science and Technology of Emissive Display and Lighting", ABSTRACT, p.503 에 개시되어 있다.

이런 홀이동장벽의 형성 또는 존재는 구동전압과 발광개시전압의 상승으로 관측되지만 물론 이 전압들의 증가는 발광효율(lm/W)을 감소시킬 수 있다. 이런 사정에도 불구하고, CuPc와 스타버스트형 아릴아민화합물들은 양극전극층으로부터 우수한 홀주입특성을 나타낼 수 있고 또한 우수한 내열성 및 층형성안정성을 나타낼 수 있어 유기EL소자의 구동안정성을 현저하게 향상시킬 수 있기 때문에 현재 우수한 홀주입화합물로 널리 사용된다.

또한, 상술한 다양한 홀주입층들 사이에, 금속산화물 V₂O₅(5산화바나디움) 등과 본 발명의 양수인에 의해 개발된 홀전송유기물인 아릴아민화합물로 구성된 혼합층을 형성하는 홀주입층은 낮은 비저항, 양극전극층으로부터 홀주입장벽의 감소 및 상술한 화학적 안정성과 같은 이점 때문에 가장 효과적인 홀주입층들 중의 하나이다. 그러나, 발명자들은 유기EL소자의 구동수명시험에서 초기의 열화곡선이 약간 가파르고, 따라서, 이하에서 상세히 설명될 본 발명의 유기EL소자에 비해 다소 휘도의 반감수명이 짧아진다는 것을 연구하고 발견했다.

본 발명은 종래 유기EL소자에 있어서 상술한 문제들을 해결하기 위해 발명된 것이고 동시에 상술한 양극전극층에 인접한 층에 전형적인 루이스산화합물들과 금속산화물들과 같은 전자수용성물질을 사용하는 것이 아니라 양극전극에 인접하지 않는 층에 전자수용성물질을 사용하여 유기EL소자에 저전압구동과 수명의 안정화를 이룬다.

또한, 본 발명은 양극전극층으로부터 발광층에 주입된 홀들을 전송하기 위한 2이상의 홀전송층들의 조합을 사용하는 것(현재, 상술된 조합의 전형적인 예들은 "CuPc와 NpB", "m-MTDATA 와 TPD" 및 "IDE406과 IDE312"를 포함하고 다른 조합은 PEDOT 와 PANI와 같은 도전성고분자와 아릴아민화합물의 조합을 포함한다)에 의해 유기EL소자의 구동수명안정성을 유지하고 동시에 홀전송층들의 조합을 사용함으로써 야기된 문제들을 해결한다. 즉, 다른 유기분자들로부터 구성된 홀전송층들의 계면에 홀이동장벽의 형성을 저감시켜 발광개시전압을 구비한 소자구동전압을 저감시켜서 전력소비를 저감시키는 것이다.

특히, 본 발명은 종래 유기EL소자에서와 같은 2이상의 홀전송층들의 조합으로서 홀전송층을 형성하지만, 홀전송층들을 분리하는 계면 근처에서 전자수용성물질을 사용하고 또한 전자수용성물질과 이 전자수용성물질과 접촉하는 2개의 홀전송성물질들 중 하나 또는 모두와의 사이에 산화환원반응시 전하이동착체를 형성함으로써 홀전송성물질들을 라디칼양이온상태로 변화시키고 따라서, 종래 유기EL소자에서 해결할 수 없었던 홀이동장벽의 형성을 저감시키는 것에 의해 유기EL소자에서의 구동전압을 저감시키고 동시에 소자구동을 안정화시킨다.

일본 공개특허공보(Kokai) 평10-49771호 및 제2001-244079호와 일본 공개특허공보 제2003-358402호에 개시된 바와 같이, 본 발명의 발명자들은 홀전송성유기물로서 널리 알려진 아릴아민화합물과 같은 전자공여성화합물과 양극전극층에 인접한 홀주입층 부분에서 산화환원반응시 전하이동착체를 형성할 수 있는 전자수용성화합물을 이용하고 혼합하여 유기EL소자에서 저전압구동화와 고효율화를 달성했다.

본 발명은 상술한 특징과 함께 구동전압에서 안정성을 이룬다. 그러나, 본 발명은 양극전극층에 인접한 홀주입층의 부분에서 전자수용성화합물의 사용에 의존하는 것은 아니다. 본 발명은 전자수용성물질을 상기 다른 홀전송층들을 분리하는 계면에 사용하여 종래 유기EL소자의 구동안정성을 획득하기 위해 사용되는 2이상의 홀전송층들이 변경없이 포함되는 유기EL소자에 있어 저전압구동화를 이룬다.

본 발명의 일면에 따르면, 양극전극층, 양극전극층에 대향되는 음극전극층 및 양극전극층과 음극전극층 사이에 위치되는 유기화합물을 포함하는 발광층을 구비하는 유기전계발광소자가 제공된다. 발광층에서 유기화합물의 여기상태는 양극전극층으로부터 홀주입 및 음극전극층으로부터 전자주입시 발생되어 유기전계발광소자에 광을 방출한다. 전자수용성물질은 양극전극층과 음극전극층 사이에 위치되고 양극전극층으로부터 주입된 홀을 전송할 수 있는 (적어도 하나의 층으로 구성되는)홀전송층들에 제공되고 전자수용성물질은 양극전극층에 인접하지 않는 부분에 위치된다.

홀전송층은 서로 다른 물질들을 포함한 적어도 2개의 홀전송층들을 구비하고 전자수용성물질은 홀주입층들을 분리하는 계면에 구비되는 것이 바람직하다.

전자수용성물질은 홀주입층들 사이에 끼워진 층을 형성되는 것이 바람직하다.

전자수용성물질은 서로 인접한 홀전송층들 중에서 적어도 하나와 혼합되는 것이 바람직하다.

홀전송층은 홀전송성물질을 포함하고, 전자수용성물질과 홀전송성물질은 전자수용성물질과 홀전송성물질의 공증착시 형성되는 혼합층을 구성하는 것이 바람직하다.

전자수용성물질은 무기물을 포함하는 것이 바람직하다.

전자수용성물질은 유기물을 포함하는 것이 바람직하다.

전자수용성물질로서 무기물은 금속산화물을 포함하는 것이 바람직하다.

전자수용성물질로서 무기물은 금속할로겐화물을 포함하는 것이 바람직하다.

전자수용성물질로서 금속산화물은 5산화바나디움(V₂O₅), 7산화2레늄(Re₂O ₇), 3산화몰리브데늄(MoO₃) 및 3산화텅스텐(WO₃) 중 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

전자수용성물질로서 유기물은 치환기로서 적어도 하나의 불소원자를 포함하는 것이 바람직하다.

전자수용성물질로서 유기물은 테트라플루오로-테트라시아노퀴노디메탄(F₄-TCNQ)인 것이 바람직하다.

전자수용성물질로서 유기물은 붕소원자와 불소원자를 포함하는 것이 바람직하다.

전자수용성물질로서 유기물은 치환기로서 적어도 하나의 시아노기를 포함하는 것이 바람직하다.

전자수용성물질로서 유기물은 붕소원자를 포함하는 것이 바람직하다.

전자수용성물질로서 유기물은 트리스-β-(펜타플루오로나프틸)보란(PNB)을 포함하는 것이 바람직하다.

전자수용성유기물과 접촉하는 홀전송성유기물은 다음식

에 의해 나타내어지는 아릴아민화합물을 포함하는 것이 바람직하고, 여기서 Ar₁, Ar₂, Ar₃는 각각 독립적으로 치환될 수 있는 방향족탄화수소기를 나타낸다.

전자수용성유기물과 접촉하는 홀전송성유기물은 안료형유기물을 포함하는 것이 바람직하다.

안료형유기물은 포르피린화합물 또는 그 유도체를 포함하는 것이 바람직하다.

안료형유기물은 퀴나크리돈화합물 또는 그 유도체를 포함하는 것이 바람직하다.

안료형유기물은 인단트렌화합물 또는 그 유도체를 포함하는 것이 바람직하다.

다른 실시예에서, 서로 대향되게 위치되는 양극전극층과 음극전극층 및 각각 적어도 하나의 발광층을 구비하는 적어도 2개의 발광유닛들을 구비하는 유기전계발광소자가 제공된다. 발광유닛들은 적어도 하나의 전하발생층으로 분할되고, 이 전하발생층은 1.0×10²Ω㎝ 이상의 비저항을 가지는 절연층이며, 발광유닛은 적어도 하나의 홀전송층을 구비하고, 발광유닛들의 적어도 하나는 홀전송층에 전자수용성물질을 포함하고, 전자수용성물질은 양극전극층과 전하발생층에 인접하지 않는 부분에 위치된다.

홀전송층은 서로 다른 물질들을 포함하는 적어도 2개의 홀전송층들을 구비하는 것이 바람직하고 전자수용성물질은 인접한 홀전송층들을 분리하는 계면에 구비된다.

전자수용성물질은 홀전송층들 사이에 끼워진 층을 형성하는 것이 바람직하다.

전자수용성물질은 서로 인접한 홀전송층들 중의 적어도 하나와 혼합되는 것이 바람직하다.

홀전송층은 홀전송성물질을 포함하는 것이 바람직하다. 전자수용성물질과 홀전송성물질은 전자수용성물질과 홀전송성물질의 공증착시 형성된 혼합층을 구비한다.

또한, 실제로, 전자전송성유기물에 접촉하는 홀전송성유기물이 안료형유기화합물, 예컨대, 상술한 동프탈로시아닌(CuPc)과 같은 포르피린화합물 또는 그 유도체(Appl. Phys. Lett., Vol. 69,(15), p.2160(1996) 또는 Kodak, 미국특허 제5,061,569참조), 39th periodical meeting, Society of Applied Physics, Preprint 28p-Q-9, p.1036(1992)에 개시된 퀴나크리돈화합물 또는 그 유도체 및 일본 공개특허공보(Kokai) 제2000-58267호에 개시된 인단트린화합물 또는 그 유도체를 포함하는 것이 바람직하다.

(실시예)

본 발명에 따른 유기EL소자의 실시예들은 양극전극층에 인접한 2이상의 층으로 구성된 홀전송층 및 홀전송층을 구성하는 홀전송성분자와 전자수용성물질층 및 전자수용성물질층을 구성하는 전자수용성물질들의 조합을 가지는 것을 특징으로 하고 본 발명에 따른 유기EL소자의 특정한 예들은 다음의 유기EL소자구조들(A) 내지 (F)를 포함한다.

구조(A):

기판(1)/양극전극층(2)/제1홀전송층(11)/전자수용성물질층(20)/제2홀전송층(12)/발광층을 포함하는 유기구조체(30)/음극전극층(3)(도 1b)

구조(B):

기판(1)/양극전극층(2)/제1홀전송층(11)/제1홀전송성분자 및 전자수용성물질의 혼합층(21)/제2홀전송층(12)/발광층을 포함한 유기구조체(31)/음극전극층(3)(도 1c)

구조(C):

기판(1)/양극전극층(2)/제1홀전송층(11)/제2홀전송성분자 및 전자수용성물질의 혼합층(22)/제2홀전송층(12)/발광층을 포함한 유기구조체(30)/음극전극층(3)(도 1c)

구조(D):

기판(1)/양극전극층(2)/제1홀전송층(11)/제1홀전송성분자 및 전자수용성물질의 혼합층(21)/제2홀전송성분자 및 전자수용성물질의 혼합층(22)/제2홀전송층(12)/발광층을 포함한 유기구조체(30)/음극전극층(3)(도 1d)

구조(E):

기판(1)/양극전극층(2)/제1홀전송층(11)/제1홀전송성분자 및 전자수용성물질의 혼합층(21)/전자수용성물질층(20)/제2홀전송성분자 및 전자수용성물질의 혼합층(22)/제2홀전송층(12)/발광층을 포함한 유기구조체(30)/음극전극층(3)(도 1e)

구조(F):

기판(1)/양극전극층(2)/제1홀전송층(11)/제1홀전송성분자, 제2홀전송성분자 및 전자수용성물질의 혼합층(23)/제2홀전송층(12)/발광층을 포함하는 유기구조체(30)/음극전극층(3)(도 1c)

상술한 유기EL소자에 있어서, 제1홀전송층(11)의 형성과 제2홀전송층(12)의 형성에 사용된 홀전송성분자들은 동일하거나 다를 수 있다. 본 발명은 전자수용성분자들이 양극전극과 접촉하는 것이 아니라 홀전송성분자에 접촉하는 위치에 포함되어 홀전송성분자들이 라디칼양이온으로 변화되는 한 상술한 구조에 한정되는 것이 아니다.

본 발명에 따른 상술한 유기EL소자구조 (A) 내지 (F)는 종래 유기EL소자의 유기EL소자구조에 따라 도 1(b) 내지 1(e)에 개략적으로 도시되어 있다. 종래 유기EL소자의 전형적인 예는 도 1a에 도시되어 있고 이 유기EL소자구조는:

기판(1)/양극전극층(2)/제1홀전송층(11)/제2홀전송층(12)/발광층을 포함하는 유기구조체(30)/음극전극층(3)을 가진다는 것에 유의하자.

본 발명의 유기EL소자구조의 상기 예들에서, 두 개의 다른 화합물들이 홀전송층들의 부분의 형성에 사용된다. 그러나, 1이상의 다른 화합물들은 3개 이상의 홀전송층들을 가진 부분을 형성하는데 더 사용될 수 있다. 또한, 전자수용성물질을 위한 본 발명의 유기EL소자는 홀전송층들을 분리하는 적어도 하나의 계면에 포함되고 그것의 각각은 홀전송층들 사이에 홀이동장벽의 형성을 완화하기 위해 유기EL소자구조들(A) 내지 (F)에 도시된 적절한 방법으로 다른 화합물들로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 양극전극층과 제1홀전송층 사이에 어떠한 저항접촉도 보증되지 않는 경우, 특히, 양극전극이 ITO로 형성되지 않고 금속전극재로 형성되는 경우, 홀주입장벽이 양극전극층과 제1홀전송층 사이의 계면에 형성될 수 있어 구동전압을 증가시키고 소자구동의 불안정화를 야기시키는 문제가 유기EL소자구조들 (A) 내지 (F)에 발생된다. 이 경우에, 일본공개특허공보 (Kokai) 평10-49771 및 제2001-244079호와 일본특허출원 제2003-358402호의 명세서에서 발명자들에 의해 개시된 혼합층을 사용하도록 고려될 수 있다. 즉, 이 특허 문서들에서 개시된 방법들에 따르면, 홀전송성유기물로 널리 사용되는 아릴아민화합물과 같은 전자공여성화합물과 산화환원반응시 전하이동착체를 형성할 수 있는 전자수용성물질은 양극전극층에 인접한 홀주입층의 부분에서 혼합하여 포함될 수 있다.

특히, 도 1b에 도시된 유기EL소자구조(A)는 대응하는 유기EL소자구조:기판/양극전극층/전자공여성물질과 전자수용성물질의 혼합층/제1홀전송층/전자수용성물질층/제2홀전송층/발광층을 포함하는 유기구조체/음극전극층으로 변경될 수 있다. 특히, 저일함수(5.0eV보다 낮음)를 가진 금속이 양극전극층의 형성에 사용되는 경우, 상술된 유형의 혼합층이 양극전극층에 인접한 층으로 추가로 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 발명자들은 일본공개특허공보(Kokai) 제2003-272860호에서 종래 유기EL소자와는 다른 신규한 유기EL소자의 구조를 제안했다. 이 신규한 유기EL소자는 "전하발생층"에 의해 분할되는 (종래 유기EL소자에서 음극전극층과 양극전극층 사이에 끼워진 층부분에 대응하는) 2이상의 발광유닛들을 가지는 점에 특징이 있고 이 전하발생층은 전압인가시 홀 및 전하발생층으로 기능할 수 있고 그 결과 발광유닛들은 종래 복수의 유기EL소자가 직렬로 연결된 것과 같이 동시에 발광할 수 있다. 이 신규한 유기EL소자에서 전하발생층은 1.0×10²Ω㎝ 이상의 비저항을 가지는 것이 바람직하다.

상술한 신규한 유기EL소자에서 발광유닛들의 각각은 종래 유기EL소자와 실질적으로 동일한 홀전송층부분을 가지고 따라서, 본 발명의 홀전송층과 구조는 이 신규한 유기EL소자에 사용될 수 있다.

게다가, 본 발명의 홀전송층부분을 구성하는데 사용되는 무기물 또는 유기물로 될 수 있는 화합물군과 전자수용성물질이 이 화합물들과 물질 사이에 산화환원반응시 전하이동착체를 형성할 수 있는지 여부가 분광학적분석수단(흡수스펙스럼측정)을 사용하는 것에 의해 확인될 수 있다. 특히, 홀전송층부분을 구성하는 화합물들과 전자수용성물질들은 단독으로 사용되는 경우 파장 800 내지 2,000㎚의 근적외영역에서 흡수스펙트럼의 피크를 나타낼 수 없지만, 이 화합물들과 물질들의 혼합층은 파장 800 내지 2,000㎚의 근적외영역에서 흡수스펙트럼의 피크를 나타낼 수 있어, 전하이동은 화합물과 전하수용성물질 사이에 이루어질 수 있고 양자는 홀전송층부분을 구성하여 화합물군과 전하수용성물질이 이 화합물들과 물질들사이의 산화환원반응시 전하이동착체를 형성할 수 있는지 여부를 확인하기 위한 증거를 제공한다.

도 2는 상술한 아릴아민화합물들과 5산화바나디움 각각의 혼합층으로 얻어진 흡수스펙트럼과 함께, 아릴아민화합물(전하공여성화합물)인 2-TNATA가 다음의 일반식:

에 의해 나타내어지는 경우 얻어지는 흡수스펙트럼의 그래프를 도시한 것이고 여기서 Ar₁, Ar₂, Ar₃ 각각은 단독으로 사용되는 독립치환기 αNPD(NPB), spiro-TAD, spiro-NPB 또는 V₂O₅로 치환될 수 있는 방향족탄화수소기를 나타낸다.

도 2에서, 2-TNATA, αNPD, spiro-TAD, spiro-NPB 각각은 다음식에 의해 나타내어질 수 있다.

도 2에서 분명히 알 수 있는 바와 같이, 아릴아민화합물과 5산화바나디움은 단독으로 사용되는 경우, 각각 파장 800 내지 2,000㎚의 근적외영역에서 흡수스펙트럼의 피크를 나타낼 수 없고 아릴아민화합물과 5산화바나디움의 혼합층은 파장 800 내지 2,000㎚의 근적외영역에서 현저한 흡수스펙트럼의 피크를 나타낼 수 있다. 즉, 전하이동착체의 형성이 도 2에서 확인될 수 있다.

또한, 도 3에서 분명히 알 수 있는 바와 같이, 아릴아민화합물인 α-NPD와 7산화2레늄은 단독으로 사용되는 경우, 각각 파장 800 내지 2,000㎚의 근적외영역에서 흡수스펙트럼의 피크를 나타낼 수 없지만, α-NPD와 7산화2레늄의 혼합층은 파장 800 내지 2,000㎚의 근적외영역에서 흡수스펙트럼의 현저한 피크를 나타낼 수 있다. 즉, 전하이동착체의 형성은 도 3에서 확인될 수 있다.

도 4는 2-TNATA 및 4F-TCNQ의 혼합층에서 얻어진 흡수스펙트럼과 함께 2-TNATA 또는 다음식

에 의해 나타내어지는 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄(4F-TCNQ)이 단일층으로 사용되는 경우 얻어지는 흡수스펙트럼의 그래프이다. 도 4의 그래프에서 흡수도는 세로축을 따라 표시되고 흡수파장(㎚)은 가로축을 따라 표시된다.

도 2 내지 도 4의 그래프에서 보여지는 바와 같이, 각 혼합층들은 혼합층을 구성하는 화합물들 또는 물질들의 각각의 스펙트럼을 단순히 합친 것이 아니고 전하이동을 수반하는 반응(즉, 산화환원반응)시 발생되는 800 내지 2,000㎚의 근적외영역에서 관측되는 제3 및 새로운 흡수피크를 가진다. 본 발명의 발명자들은 라디컬양이온이 산화환원반응을 통해 홀전송성유기물로 되기 때문에 다른 화합물들을 포함하는 각 홀전송층들 사이에 홀을 전송하는 것이 쉽게 이루어질 수 있고 그 결과 유기EL소자의 구동전압이 낮추어질 수 있다는 것을 연구하고 발견했다.

또한, 홀전송물질과 전자수용성물질이 층들에 적층되고 서로 접촉하는 경우, 산화환원반응이 이 물질들이 서로 접촉하는 계면에서 발생된다는 것이 쉽게 추정된다. 적층된 구조로 홀전송층부분을 형성함으로써 실제로 바람직하고 의도된 특징이 본 발명의 유기EL소자에서 얻어질 수 있다. 적층된 구조에서 산화환원반응의 발생은 도 5 및 6에서 개략적으로 도시된다.

도 5 및 6을 참조하면, 제1홀전송층(11)과 제2홀전송층(12)은 각각 제1홀전송분자들(110) 및 제2홀전송분자들(120)을 가진다. 또한, 도 5에 도시된 적층된 유기EL소자에서, 전자수용성물질층(20)은 전자수용성물질(200)을 포함한다. 반면, 도 6에 도시된 혼합층 유기EL소자에서 전자수용성물질(200)과 제1홀전송성분자들(210) 또는 제2홀전송성분자들(220)로 구성된 층(21 또는 22) 또는 전자수용성물질(200), 제1홀전송성분자들(210)과 제2홀전송성분자들(220)로 구성된 층(23)이 있다.

(실시예들)

본 발명은 다음의 실시예들을 참조로 하여 더 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 이들 예들에 한정되지 않는 다는 것에 유의하자.

다음의 예들에서, 유기화합물들, 금속산화물들, 금속 및 이외의 것들로 층을 형성하는 것은 Anelva사의 진공증착기를 사용하는 것에 의해 실시되었다. 진공증착물질의 증착속도와 증착된 층들의 두께는 진공증착장치에 부착된 수정진동자를 가진 층형성모니터, ULVAC의 "CRTM-8000"을 사용하여 제어되었다. Tencor사의 촉침식단차계, "P10"은 층형성후 실제층의 두께를 결정하기 위해 사용되었다. KEITHLEY사의 소스미터 "2400"과 TOPCON사의 휘도계 "BM-8"은 유기EL소자의 특성을 평가하는데 사용되었다. 유기EL소자에 2초당 0.2V의 증가율로 직류전압이 계단형상으로 인가되어 전압상승 1초 후의 휘도 및 전류값을 측정했다. HAMAMATSU PHOTONICS사의 광학다채널분석기 "PMA-11"을 사용하여 정전류로 구동되는 유기EL소자의 스펙트럼이 측정되었다.

(기준예1)

CuPc를 사용해 종래 유기EL소자를 제작

도 7에 도시된 적층구조를 가진 유기EL소자는 기준예1로 제조되었다.

이 예에 사용된 유리기판(701)은 투명양극전극(양극전극층)(702)으로서, 약 10Ω/□(10Ω/sq)의 시트저항을 가진 코팅된 ITO(인듐-틴 산화물; Nippon Sheet Glass사)를 구비한다. 이 코팅된 ITO유리기판(701) 상에는 다음식:

에 의해 나타내어지는 CuPc가 약 10^-6Torr의 진공하에서 약 2Å/sec의 증착비율로 증착되어 약 150Å의 두께를 가진 제1홀전송층(홀주입층)(711)이 형성된다.

그 후, 제1홀전송층(홀주입층)(711) 상에 약 10^-6Torr의 진공하에서 약 2Å/sec의 증착비율로 홀전송성을 가진 알파(α)-NPD가 증착되어 약 500Å의 두께를 가진 제2홀전송층(712)이 형성된다. 이어서, 제2홀전송층(712)상에 다음식:

에 의해 나타내어지는 트리스(8-퀴노리노라토) 알루미늄착체층(이하 "Alq"라 함)이 제2홀전송층의 형성에 적용된 것과 동일한 진공증착조건하에 진공증착되어 약 700Å의 두께를 가진 발광층(706)을 형성한다.

이어서, 발광층(706) 상에 본 발명의 발명자들에 의해 일본공개특허공보 (Kokai) 평11-233262에서 개시된 전자주입층(707)을 형성하기 위해, 다음식:

에 의해 나타내어지는 (8-퀴노리나토)리튬착체층(이하 "Liq"라 함)이 약 10Å의 두께로 증착된다.

전자주입층(707)의 형성에 이어 알루미늄(Al)이 약 10Å/sec의 증착비율로 증착되어 약 1,000Å의 두께를 가진 음극전극층(703)을 형성한다. 따라서, 길이 0.2㎝, 폭 0.2㎝의 정사각형의 발광영역을 가진 유기EL소자가 얻어진다. 이 유기EL소자에서, ITO(투명양극전극(양극전극층), 702)와 Al(음극전극층, 703) 사이에 직류전압이 인가되고 발광층(Alq, 706)으로부터 방출된 녹생광의 휘도가 측정된다. 그 결과들이 도 11 내지 13에서 흰색의 정사각형부호들(□)로 표시되고, 여기서 도 11은 유기EL소자의 전류밀도(㎃/㎠)-전압(V)특성곡선의 그래프를 나타내고, 도 12는 유기EL소자의 휘도(cd/㎡)-전압(V)특성곡선을 나타내며, 도 13은 유기EL소자의 전력효율(lm/W)-휘도(cd/㎡)특성곡선의 그래프를 나타낸다. 유기EL소자의 발광개시전압, 즉, 0.01cd/㎡ 이상의 휘도가 휘도계에서 측정될 때의 전압은 약 3.0V이다.

(실시예1)

본 발명에 따른 유기EL소자의 제작

도 8에 도시된 적층구조를 가진 유기EL소자가 실시예1로 제작된다.

이 실시예에 사용된 유리기판(801)은 투명양극전극(양극전극층)(802)으로서 약 10Ω/□의 시트저항을 가진 코팅된 ITO(인듐-틴 산화물; Nippon Sheet Glass사)를 구비한다. ITO로 코팅된 유리기판(801)상에 기준예1에 사용된 것과 유사한 조건하에 CuPc가 증착되어 약 150Å의 두께를 가진 제1홀전송층(811)을 형성한다. 이어서, 본 발명의 일 구성요소인 전자수용성물질 V₂O₅(5산화바나디움) 및 제2홀전송층(802)의 구성물질인 α-NPD가 약 4:1의 몰비율(V₂O₅:α-NPD)로 제1홀전송층(811)상에 공증착되어 약 100Å의 두께를 가진 혼합층(822)을 형성한다. 기준예1에 설명된 절차에 따라 혼합층(822)을 형성한 후, 제2홀전송층(812)으로서 α-NPD, 발광층(806)으로서 Alq, 전자주입층(807)으로서 Liq 및 음극전극층(803)으로서 Al이 순차적으로 증착되어 유기EL소자를 형성한다.

이 유기EL소자에서, ITO(투명양극전극, 802)와 Al(음극전극층, 803) 사이에 직류전압이 인가되어 발광층(Alq)(806)으로부터 방출된 녹색광의 휘도가 측정된다. 이 결과들이 도 11 내지 도 13에서 흰색의 원형부호들(○)로 표시되고, 여기서 도 11은 유기EL소자의 전류밀도(㎃/㎠)-전압(V)특성곡선의 그래프를 나타내고, 도 12는 유기EL소자의 휘도(cd/㎡)-전압(V)특성곡선의 그래프를 나타내며, 도 13은 유기EL소자의 전력효율(lm/W)-휘도(cd/㎡)특성곡선의 그래프를 나타낸다. 유기EL소자의 발광개시전압은 2.6V였다.

(기준예2)

2-TNATA를 사용하여 종래 유기EL소자를 제작

도 9에 도시된 적층구조를 가진 유기EL소자가 기준예2와 같이 제작되었다. 유기EL소자의 구조는 기준예1에서 제1홀전송층으로 사용된 CuPc층(150Å)이 상술된 2-TNATA층(600Å)으로 대체된 것을 제외하고는 기준예1과 유사하다.

즉, 투명양극전극(ITO)(902), 제1홀전송층(2-TNATA)(911), 제2홀전송층(α-NPD)(912), 발광층(Alq)(906), 전자주입층(Liq)(907) 및 음극전극층(903)이 기준예1에 설명된 방법에 따라 유리기판(901) 상에 순차적으로 적층되어 유기EL소자를 형성한다.

이 유기EL소자에서, ITO(투명양극전극, 902)와 Al(음극전극층, 903) 사이에 직류전압이 인가되고 발광층(Alq, 906)으로부터 방출된 녹색광의 휘도가 측정되었다. 이 결과들이 도 14 내지 16에 흰색의 삼각형부호들(△), 도 18 내지 20 및 도 27 내지 도 29에서 검은색의 원형부호들(●)로 표시되었고 도 14, 18 및 27은 각각 유기EL소자의 전류밀도(㎃/㎠)-전압(V)특성곡선의 그래프를 각각 나타내고, 도 15, 19 및 28은 유기EL소자의 휘도(cd/㎡)-전압(V)특성곡선의 그래프를 각각 나타내며, 도 16, 20 및 29는 유기EL소자의 전력효율(lm/W)-휘도(cd/㎡)의 특성곡선의 그래프를 각각 나타낸다. 유기EL소자의 발광개시전압은 2.8V였다.

(실시예2)

본 발명에 따른 유기EL소자의 제작

도 10에 도시된 적층구조를 가진 유기EL소자가 실시예2와 같이 제작된다. 유기EL소자의 구조는 약 100Å의 두께를 가진 혼합층(1022)이 본 발명의 일 구성요소인 전자수용성물질 V₂O₅(5산화바나디움)와 제2홀전송층(1012)의 구성물질인 α-NPD를 약 4:1의 몰비율(V₂O₅:α-NPD)로 공증착함으로써 제1홀전송층(2-TNATA)과 제2홀전송층(α-NPD)사이에 삽입되는 점을 제외하고는 기준예2와 유사하다.

즉, 투명양극전극(ITO)(1002), 제1홀전송층(2-NATA)(1011), 전자수용성물질 V₂O₅(5산화바나디움)와 제2홀전송층(1012)의 구성물질인 α-NPD를 약 4:1의 몰비율(V₂O₅:α-NPD)로 공증착시 형성되는 혼합층(1022), 제2홀전송층(α-NPD)(1012), 발광층(Alq)(1006), 전자주입층(Liq)(1007) 및 음극전극층(1003)이 기준예2에 설명된 방법에 따라 유리기판(1001) 상에 순차적으로 증착되어 유기EL소자를 형성한다.

이 유기EL소자에서, ITO(투명양극전극, 1002)와 Al(음극전극층, 1003) 사이에 직류전압이 인가되고 발광층(Alq)(1006)으로부터 방출된 녹색광의 휘도가 측정된다. 이 결과들이 도 14 내지 16에서 흰색의 원형부호들(○)로 표시되고 도 14는 유기EL소자의 전류밀도(㎃/㎠)-전압(V)특성곡선의 그래프를 나타내고, 도 15는 유기EL소자의 휘도(cd/㎡)-전압(V) 특성곡선의 그래프를 나타내고, 도 16은 유기EL소자의 전력효율(lm/W)-휘도(cd/㎡)의 특성곡선의 그래프를 나타낸다. 유기EL소자의 발광개시전압은 2.4V였다.

(실시예3)

본 발명에 따른 유기EL소자의 제작

도 17에 도시된 적층구조를 가진 유기EL소자는 실시예3과 같이 제작된다. 유기EL소자의 구조는 본 발명의 일 구성요소인 약 10Å의 두께를 가진 전자수용성물질층(4F-TCNQ)이 기준예2의 소자에서 제1홀전송층(2-TNATA) 및 제2홀전송층(α-NPD) 사이에 증착되고 삽입된다.

즉, 투명양극전극(ITO)(1102), 제1홀전송층(2-TNATA)(1111), 전자수용성물질층(4F-TCNQ)(1120), 제2홀전송층(α-NPD)(1112), 발광층(Alq)(1106), 전자주입층(Liq)(1107) 및 음극전극층(1103)이 기준예2에 설명된 방법에 따라 유리기판(1101)에 순차적으로 증착되어 유기EL소자를 형성한다.

이 유기EL소자에서, ITO(투명양극전극)(1102)과 Al(음극전극층)(1103) 사이에 직류전압이 인가되고 발광층(Alq)(1106)으로부터 방출된 녹색광의 휘도가 측정되었다. 이 결과들이 도 18 내지 20에 흰색의 원형부호들(○)로 표시되었고 도 18은 유기EL소자의 전류밀도(㎃/㎠)-전압(V)특성곡선의 그래프를 나타내고, 도 19는 유기EL소자의 휘도(cd/㎡)-전압(V)특성곡선의 그래프를 나타내고, 도 20은 유기EL소자의 전력효율(lm/W)-휘도(cd/㎡)의 특성곡선의 그래프를 나타낸다. 유기EL소자의 발광개시전압은 2.4V였다.

(실시예4)

본 발명에 따른 유기EL소자의 제작

도 30에 도시된 적층구조를 가진 유기EL소자가 실시예4와 같이 제작되었다. 유기EL소자의 구조는 본 발명의 일 구성요소인 약 40Å의 두께를 가진 전자수용성물질층(PNB)(1220)이 기준예2의 소자에서 제1홀전송층(2-TNATA)과 제2홀전송층(α-NPD) 사이에 증착되고 삽입된다는 점을 제외하고는 기준예2와 유사하다. 여기서 사용된 PNB는 다음식:

에 의해 나타내어진다.

즉, 투명양극전극(ITO)(1202), 제1홀전송층(2-TNATA)(1211), 전자수용성물질층(PNB)(1220), 제2홀전송층(α-NPD)(1212), 발광층(Alq)(1206), 전자주입층(Liq)(1207) 및 음극전극층(1203)이 기준예2에 설명된 방법에 따라 유리기판(1201) 상에 순차적으로 증착되어 유기EL소자를 형성한다.

이 유기EL소자에서, ITO(투명양극전극,1202)과 Al(음극전극층, 1203) 사이에 직류전압이 인가되고 발광층(Alq)(1206)으로부터 방출된 녹색광의 휘도가 측정된다. 이 결과들이 도 27 내지 29에서 흰색의 원형부호들(○)로 표시되고 도 27은 유기EL소자의 전류밀도(㎃/㎠)-전압(V)의 특성곡선의 그래프를 나타내고, 도 28은 유기EL소자의 휘도(cd/㎡)-전압(V)특성곡선의 그래프를 나타내고, 도 29는 유기EL소자의 전력효율(lm/W)-휘도(cd/㎡)특성곡선의 그래프를 나타낸다. 유기EL소자의 발광개시전압은 2.4V였다.

상술한 결과로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이 전자수용성물질이 양극전극과 접촉하지 않고 다른 물질들의 2 이상의 홀전송층들 사이의 계면부분에 구비되는 본 발명의 유기EL소자에 따르면, 발광개시전압을 포함하여 소자구동전압을 낮추는 것이 가능하게 되어 그 결과 (도 13, 16, 20 및 29에 보여지는 바와 같이) 전력변환효율을 개선시킬 수 있다. 또한, 양극전극층에 인접한 위치에 사용되고 수명안정화에 중요하다고 알려진 홀주입층물질이 제거 또는 변경없이 유기EL소자에서 사용될 수 있기 때문에 유기EL소자의 고효율화와 장수명화를 동시에 만족시키는 것이 가능하게 된다.

(참고예)

본 발명의 전자수용성물질과 홀전송성물질 사이에 계면을 측정하기 위해, 상술한 분광학적방법과 함께 전자수용성물질과 홀전송성물질의 혼합층에서 도전율의 역수로 정의된 비저항값의 변화의 측정을 기초로 하는 방법이 제공된다. 이 참고예에서, 비저항(Ω㎝)은 물질들(이하 테스트물질이라 함)의 비저항의 값(범위)에 따라 두 개의 다른 방법들로 측정되어 테스트된다.

제1측정방법(샌드위치법)은 비교적 큰 비저항을 가진 물질들에 적합한 방법이고 측정은 테스트물질의 증착층을 전극들에 끼우는 것에 의해 실시된다(도 21 및 22에서 보여지는 샌드위치구조를 가진 비저항측정소자 참조). 테스트물질들의 비저항은 인가전압(V)과 테스트물질의 증착층의 층두께(㎝), 즉, 전극 사이의 거리로부터 얻어진 전장 E(V/㎝)와 측정된 전류값(A)과 전류가 흐르는 영역의 단면적(㎠)으로부터 얻어진 전류밀도의 비율로부터 계산된다.

특히, 이 참고예에서 사용된 비저항평가소자는 ITO전극(101) 상에 (필요한 경우, 약 2㎜의 폭을 가진 알루미늄전극 상에) 소정의 두께로 테스트물질(103)을 증착하고 이어서 (상기한 알루미늄 전극과 같이 약 2㎜의 폭을 가진)알루미늄전극(102)이 ITO전극(101)과 교차되는 방법으로 알루미늄전극(102)을 최종적으로 증착하는 것에 의해 제작된다.

제2측정방법(병치법)은 비교적 작은 비저항을 가진 재료들에 적절하고 측정은 병치구조를 가진 비저항측정소자를 사용하는 것에 의해 실시된다. 즉, 도 23 및 24에 보여지는 바와 같이, 양극전극층(201)과 음극전극층(202)으로 사용되는 전극들의 동일한 평면상에 층들로 미리 증착된 기판(200)이 마련된다. 양극전극층(201)과 음극전극층(202)이 소정거리 L(㎝)로 배치된다. 이어서, 테스트물질이 증착영역을 정하고 소정의 개구폭 W(㎝)를 가진 금속마스크를 통해 기판(200) 상에 증착되어 소정의 두께 t(㎝)를 가진 테스트물질의 증착층(203)을 형성한다. 이 방법에서, 테스트물질의 전장 E(V/㎝)는 전극들 사이의 거리 L(㎝)에 의해 인가된 전압(V)을 나누는 것에 의해 계산되고 전류밀도(A/㎠)는 전류가 흐르는 영역의 단면적(이 예에서 W×t(㎠))에 의해 측정된 전류값(A)을 나누는 것에 의해 계산된다. 비저항(Ω㎝)은 상술된 샌드위치법에서와 같은 계산결과들로 계산된다.

비저항의 측정결과들이 도 25에 표시된다. 여기서 사용된 테스트물질들은 ITO(투명전극재료), V₂O₅, V₂O₅와 αNPD의 공증착층(V₂O₅:αNPD=4:1 ; 1:1 및 1:2) (세개의 다른 몰비율); V₂O₅와 2-TNATA의 공증착층(V₂O₅:2-TNATA=4:1)(몰비율); 및 αNPD이다. ITO, V₂O₅와 αNPD의 공증착층, V₂O₅와 2-TNATA의 공증착층의 비저항은 병치구조를 가진 비저항평가소자를 사용해 측정되었고 αNPD의 비저항은 샌드위치구조를 가진 비저항평가소자를 사용해 측정되었다. 또한, αNPD와 관련하여, 저항조건하에서 전극으로부터 전하를 주입하기 위해, 전극들 각각에 인접한 부분에서 50Å의 비교적 얇은 두께로 V₂O₅와 αNPD의 공증착층, 즉, 일본특허출원 제2003-358402호에 개시된 홀주입층의 구성을 가진 층의 형성후, 이어서 1,000Å의 두께를 가진 αNPD층을 전극들에 끼우는 것에 의해 비저항의 측정이 이루어진다. 또한, V₂O₅의 비저항은 병치법과 샌드위치법 모두를 사용해 측정되어 사용된 측정방법에도 불구하고 실질적으로 동일한 비저항이 얻어질 수 있다는 것이 확인되었다.

도 25에 표시된 결과들로부터 계산된 비저항들은 다음과 같다.

(1) 병치법을 사용해 얻은 결과

○: ITO

4.6×10^-4Ω㎝;

●: V₂O₅

7.2×10⁴Ω㎝;

▲: V₂O₅:α-NAD=4:1인 공증착층

2.0×10³Ω㎝;

◇: V₂O₅:α-NAD=1:1인 공증착층

3.6×10⁴Ω㎝;

+: V₂O₅:α-NAD=1:2인 공증착층

2.9×10⁵Ω㎝;

□: V₂O₅:2-TNATA=4:1인 공증착층

5.8×10³Ω㎝;

(2)샌드위치법을 사용하여 측정

△: ITO/V₂O₅/Al

2.8×10⁵Ω㎝;

▼: ITO/α-NAD/Al

1.5×10¹³Ω㎝; 및

■: ITO/V₂O₅:αNAD(50Å)/αNAD(1,000Å)/V₂O₅:αNAD(50Å)/Al

8.0×10⁸Ω㎝

또한, 공증착층에서의 V₂O₅(또는 αNAD)의 몰분율과 비저항 사이의 관계는 도 26의 그래프에 표시된다. 그래프에서 보여지는 바와 같이 이 물질들의 혼합층은 이 물질들의 혼합결과와 같이 낮은 비저항을 나타낼 수 있고 반면 이런 낮은 비저항은 각 물질을 단독으로 사용하여 얻어질 수는 없었다. 이 결과는 산화환원반응이 (홀전송성물질과 전자수용성물질들 사이의)전자이동의 결과로 야기될 수 있다는 것을 시사한다. 또한 V₂O₅와 같은 전자수용성물질과 홀전송성물질 사이의 접촉과 상호작용은 유기EL소자의 저전압구동화와 고효율화에 효과적이다.

청구된 발명의 범위와 사상 내에 변경이 있는 것과 같이 여기서 설명된 본 발명의 특정한 실시예들에 분명한 변화들이 이루어질 수 있다. 여기에 포함된 모든 문제는 예시적인 것이고 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

본 발명에 따르면, 2이상의 홀전송층들이 양극전극층으로부터 발광층으로 주입된 홀들을 전송하기 위해 조합하여 사용되어 홀이동장벽을 저감하고 유기EL소자의 구동수명안정성을 유지함으로써 발광개시전압을 포함한 소자구동전압을 낮추고 전력소비를 감소시킨다.

도 1a는 기준예에 따른 종래 유기EL소자의 적층구조를 보여주는 개략도이다.

도 1b는 본 발명에 따른 유기EL소자(A)의 적층구조를 보여주는 개략도이다.

도 1c는 본 발명에 따른 유기EL소자(B), (C) 또는 (F)의 적층구조를 보여주는 개략도이다.

도 1d는 본 발명에 따른 유기EL소자(D)의 적층구조를 보여주는 개략도이다.

도 1e는 본 발명에 따른 유기EL소자(E)의 적층구조를 보여주는 개략도이다.

도 2는 단독층으로서 2-TNATA, αNPD, spiro-TAD, spiro-NPB 또는 V₂O₅를 사용하여 얻어진 흡수스펙트럼의 그래프와 혼합층으로서 아릴아민화합믈과 5산화바나디움을 각각 사용하여 얻어진 흡수스펙트럼의 그래프이다.

도 3은 αNPD와 Re₂O₇(7산화2레늄)의 혼합층에서 얻어진 흡수스펙트럼의 그래프이다.

도 4는 단독층으로서 2-TNATA 또는 테트라플루오르테트라시아노퀴노디메단을 사용해 얻어진 흡수스펙트럼의 그래프와 혼합층으로서 2-TNATA와 테트라플루오르-테트라시아노퀴노디메탄을 사용하여 얻어진 흡수스펙트럼의 그래프이다.

도 5는 홀전송성물질과 전자수용성물질이 적층되고 서로 접촉하는 유기EL소자의 개략도이다.

도 6은 층상에 적층된 홀전송성물질과 전자수용성물질 사이에 홀전송성물질과 전자수용성물질의 혼합층이 삽입된 유기EL소자의 개략도이다.

도 7은 기준예1에 따른 유기EL소자의 적층구조를 보여주는 개략도이다.

도 8은 실시예1에 따른 유기EL소자의 적층구조를 보여주는 개략도이다.

도 9는 기준예2에 따른 유기EL소자의 적층구조를 보여주는 개략도이다.

도 10은 실시예2에 따른 유기EL소자의 적층구조를 보여주는 개략도이다.

도 11은 기준예1 및 실시예1에 따른 유기EL소자에 대해 구동전압(V)에 대한 전류밀도(mA/㎠)의 특성곡선을 보여주는 그래프이다.

도 12는 기준예1 및 실시예1에 따른 유기EL소자에 대해 구동전압(V)에 대한 휘도(cd/㎡)의 특선곡선을 보여주는 그래프이다.

도 13은 기준예1 및 실시예1에 따른 유기EL소자에 대해 휘도(cd/㎡)에 대한 전력효율(lm/W)의 특성곡선을 보여주는 그래프이다.

도 14는 기준예2 및 실시예2에 따른 유기EL소자에 대해 구동전압(V)에 대한 전류밀도(mA/㎠)의 특성곡선을 보여주는 그래프이다.

도 15는 기준예2 및 실시예2에 따른 유기EL소자에 대해 구동전압(V)에 대한 휘도(cd/㎡)의 특성곡선을 보여주는 그래프이다.

도 16은 기준예2 및 실시예2에 따른 유기EL소자에 대해 휘도(cd/㎡)에 대한 전력효율(lm/W)의 특성곡선을 보여주는 그래프이다.

도 17은 실시예3에 따른 유기EL소자의 적층구조를 보여주는 개략도이다.

도 18은 기준예2 및 실시예3에 따른 유기EL소자에 대해 구동전압(V)에 대한 전류밀도(mA/㎠)의 특성곡선을 보여주는 그래프이다.

도 19는 기준예2 및 실시예3에 따른 유기EL소자에 대해 구동전압(V)에 대한 휘도(cd/㎡)의 특성곡선을 보여주는 그래프이다.

도 20은 기준예2 및 실시예3에 따른 유기EL소자에 대해 휘도(cd/㎡)에 대한 전력효율(lm/W)의 특성곡선을 보여주는 그래프이다.

도 21은 끼워진 구조를 가진 비저항평가용소자를 보여주는 평면도이다.

도 22는 도 21의 선 ⅩⅩΙΙ-ⅩⅩΙΙ에 따른 비저항평가용소자의 단면도이다.

도 23은 병치구조를 가진 비저항평가용소자를 보여주는 평면도이다.

도 24는 도 23의 선 ⅩⅩΙⅤ-ⅩⅩΙⅤ에 따른 비저항평가용소자의 단면도이다.

도 25는 시험예에 따른 유기EL소자에 대해 전계(V/㎝)에 대한 전류밀도(A/㎠)의 특성곡선을 보여주는 그래프이다.

도 26은 공증착층에서 V₂O₅ 또는 α-NPD의 몰분자와 비저항 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.

도 27은 기준예2와 실시예4에 따른 유기EL소자에 대해 구동전압(V)에 대한 전류밀도의 특성곡선(mA/㎠)을 보여주는 그래프이다.

도 28은 기준예2와 실시예4에 따른 유기EL소자에 대해 구동전압(V)에 대한 휘도(cd/㎡)의 특성곡선을 보여주는 그래프이다.

도 29는 기준예2와 실시예4에 따른 유기EL소자에 대해 휘도(cd/㎡)에 대한 전력효율(1m/W)의 특성곡선을 보여주는 그래프이다.

도 30은 실시예4에 따른 유기EL소자의 적층구조를 보여주는 개략도이다.

Claims

양극전극층;

상기 양극전극층에 대향되는 음극전극층; 및

상기 양극전극층과 상기음극전극층 사이에 위치되는 유기화합물을 포함하는 발광층을 포함하며,

상기 발광층에서의 유기화합물의 여기상태는 상기 양극전극층으로부터 홀을 주입하고 상기 음극전극층으로부터 전자를 주입시 발생되어 상기 유기전계발광소자에서 발광을 일으키며,

전자수용성물질이 상기 양극전극층과 상기 음극전극층 사이에 위치되고 상기 양극전극층으로부터 주입된 홀들을 전송할 수 있는 적어도 하나의 홀전송층에 제공되고 상기 전자수용성물질은 상기 양극전극층에 인접하지 않는 부분에 위치되는 유기전계발광소자.
제1항에 있어서, 상기 홀전송층은 서로 다른 물질들을 포함하는 적어도 2개의 홀전송층들을 구비하고, 전자수용성물질은 상기 홀전송층들을 분리하는 계면에 구비되는 유기전계발광소자.
제2항에 있어서, 상기 전자수용성물질은 상기 홀전송층들 사이에 끼워진 층을 형성하는 유기전계발광소자.
제2항에 있어서, 상기 전자수용성물질은 서로 인접한 상기 홀전송층들 중 적어도 하나에 혼합되는 유기전계발광소자.
제4항에 있어서, 상기 홀전송층은 홀전송물질을 포함하고 상기 전자수용성물질과 상기 홀전송성물질은 상기 전자수용성물질과 상기 홀전송성물질의 공증착시 형성된 혼합층을 구성하는 유기전계발광소자.
제1항에 있어서, 상기 전자수용성물질은 무기물을 포함하는 유기전계발광소자.
제1항에 있어서, 상기 전자수용성물질은 유기물을 포함하는 유기전계발광소자.
제6항에 있어서, 상기 무기물은 금속산화물을 포함하는 유기전계발광소자.
제6항에 있어서, 상기 무기물은 금속할로겐화물을 포함하는 유기전계발광소자.
제8항에 있어서, 상기 금속산화물은 5산화바나디움(V₂O₅), 7산화2레늄(Re₂O₇), 3산화몰리브덴(MoO₃) 및 3산화텅스텐(WO₃) 중 하나를 포함하는 유기전계발광소자.
제7항에 있어서, 상기 유기물은 치환기로서 적어도 하나의 불소원자를 포함하는 유기전계발광소자.
제11항에 있어서, 상기 유기물은 테트라플루오로-테트라시아노퀴노디메탄(F₄-TCNQ)을 포함하는 유기전계발광소자.
제11항에 있어서, 상기 유기물은 붕소원자와 불소원자를 포함하는 유기전계발광소자.
제7항에 있어서, 상기 유기물은 치환기로서 적어도 하나의 시아노기를 포함하는 유기전계발광소자.
제14항에 있어서, 상기 유기물은 테트라플루오로-테트라시아노퀴노디메탄(F₄-TCNQ)을 포함하는 유기전계발광소자.
제7항에 있어서, 상기 유기물은 붕소원자를 포함하는 유기전계발광소자.
제16항에 있어서, 상기 유기물은 붕소원자와 불소원자를 포함하는 유기전계발광소자.
제17항에 있어서, 상기 유기물은 트리스-β-(펜타플루오로나프틸)보란(PNB)을 포함하는 유기전계발광소자.
제1항에 있어서, 상기 전자수용성유기물과 접촉하는 상기 홀전송유기물은 다음식

에 의해 나타내어지는 아릴아민화합물(Ar₁, Ar₂, Ar₂ 각각은 독립적으로 치환될 수 있는 방향족 탄화수소기를 나타냄)을 포함하는 유기전계발광소자.
제1항에 있어서, 상기 전자수용성유기물과 접촉하는 상기 홀전송성유기물은 안료형유기물을 포함하는 유기전계발광소자.
제20항에 있어서, 산기 안료형유기물은 포르피린화합물 또는 그 유도체를 포함하는 유기전계발광소자.
제20항에 있어서, 상기 안료형유기물은 퀴나크리돈화합물 또는 그 유도체를 포함하는 유기전계발광소자.
제20항에 있어서, 상기 안료형유기물은 인단트렌화합물 또는 그 유도체를 포함하는 유기전계발광소자.
서로 대향되게 위치되는 양극전극층과 음극전극층; 및

상기 양극전극층과 상기 음극전극층 사이에 위치되는 적어도 하나의 발광층을 각각 포함하는 적어도 2개의 발광유닛들을 포함하고,

상기 발광유닛들은 적어도 하나의 전하발생층으로 분할되고,

상기 전하발생층은 1.0×10²Ω㎝ 이상의 비저항을 가진 절연층을 포함하고,

상기 발광유닛들은 적어도 하나의 홀전송층을 포함하고,

상기 발광유닛들의 적어도 하나는 상기 홀전송층에 전자수용성물질을 포함하고,

상기 전자수용성물질은 상기 양극전극층과 상기 전하발생층에 인접하지 않는 부분에 위치되는 유기전계발광소자.
제24항에 있어서, 상기 홀전송층은 서로 다른 물질들을 포함한 적어도 2개의 홀전송층을 포함하고 전자수용성물질은 상기 홀전송층들을 분리하는 계면에 구비되는 유기전계발광소자.
제25항에 있어서, 상기 전자수용성물질은 상기 홀전송층들 사이에 끼워진 층을 형성하는 유기전계발광소자.
제25항에 있어서, 상기 전자수용성물질은 서로 인접한 상기 홀전송층들 중의 적어도 하나에 혼합되는 유지전계발광소자.
제27항에 있어서, 상기 홀전송층은 홀전송성물질을 포함하고, 상기 전자수용성물질과 상기 홀전송성물질은 상기 전자수용성물질과 상기 홀전송성물질의 공증착시 형성된 혼합층을 구성하는 유기전계발광소자.