KR20070009305A

KR20070009305A - 백색 유기 발광 소자 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20070009305A
Application number: KR1020050064459A
Authority: KR
Inventors: 이준엽; 김미경
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2007-01-18
Also published as: CN1905238A; US20070099026A1; KR100713989B1; JP2007027092A; US7803469B2

Abstract

본 발명은 백색 유기 발광 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이고, 본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자는 두 개의 전극 사이에 발광층을 포함하며, 상기 발광층은 백색을 구현하는 청색 발광층 및 청색 이외의 발광층을 포함하며, 상기 청색 이외의 발광층은 정공 수송 물질과 전자 수송 물질의 혼합물을 호스트 물질로 사용하고, 도펀트로서 인광 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 이와 같은 유기 발광 소자는 안정성 측면에서 우수한 특성을 얻을 수 있으며, 더 나아가 소자의 발광 효율 및 소자의 수명을 개선시킨다.

백색, 발광 소자, 인광 물질

Description

백색 유기 발광 소자 및 그의 제조방법{WHITE ORGANIC LIGHT-EMITTING DEVICES AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 백색 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명>

10 ... 기판 20 ... 제 1 전극

30 ... 정공 주입층 40 ... 정공 수송층

50 ... 발광층 50a ... 청색 발광층

50b ... 황색 발광층 50c ... 녹색ㆍ적색 혼합 발광층

50d ... 녹색 발광층 50e ... 적색 발광층

60 ... 전자 수송층 70 ... 전자 주입층

80 ... 제 2 전극

본 발명은 백색 유기 발광 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는 발광층의 구조 및 재료를 개선하여 소자의 발광 효율 및 수명을 개선시킨 백색 유기 발광 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

유기 발광 소자(OLED)는 일반적으로 기판, 애노드, 발광층을 포함하는 유기층, 및 캐소드를 포함한다. 상기 OLED 소자는 발광층에서 전자와 정공이 결합하면서 빛이 발생하는 현상을 이용한 자발광형 디스플레이 장치로서, 낮은 구동전압, 고화질, 빠른 응답 속도 및 광시야각의 특성을 갖는 경량 박형의 정보 표시 장치 구현을 가능하게 하는 장점을 갖는다. 이러한 유기 발광 소자는 모바일폰 뿐만 아니라, 기타 고품위의 정보 표시 장치에까지 응용 영역이 확장되고 있다.

효과적으로 백색광을 생성하는 OLED 소자는 LCD 디스플레이의 백라이트, 자동차 내등, 및 사무실등의 조명등으로 광범위하게 사용할 수 있으며, 적색, 청색, 녹색의 삼원색 칼라 필터를 조합하여 제조하게 되면 칼라 평판 디스플레이로서 사용될 수도 있다.

백색 유기 발광 소자는 다양한 방법에 의해 얻어질 수 있지만, 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 즉, 첫 번째 방법으로는 발광층의 구조를 적색, 청색, 녹색을 방출하는 물질로 구성된 다층으로 하는 것이다. 그러나, 이런 방법은 다층막의 형성이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 백색을 내기 위하여 박막의 두께를 일정한 규칙 없이 흰색이 나올 때까지 시행 착오를 통해서 얻어야 하며 전압에 따라서도 색깔이 많이 변하며, 또한 소자 자체 안정성이 떨어져 수명이 매우 짧다는 단점이 있다. 두 번째 방법으로는 발광 호스트 물질에 유기 발광 색소를 도핑하거나 혼합하는 것이다. 이 방법은 발광층의 구조를 다층으로 하는 것에 비하여 공정상에서 간단하지만 이 방법 또한 일정한 규칙없이 백색광을 얻기 위해서는 끊임없이 시행착오를 수행하여야 하며, 도핑 농도가 매우 작기 때문에, 대량 생산시 도핑 농도의 제어가 문제가 될 수 있으며, 또한, 도펀트 농도의 작은 변화에 따라서 발색이 변화할 수 있다는 문제가 있다.

따라서, 여전히 발광 효율이 우수하면서 수명이 긴 백색 유기 발광 소자에 대한 요구는 계속되고 있다.

이에 본 발명자들은 백색 유기 발광 소자에 있어서, 발광층을 다층 구조로 하면서, 적어도 한 층을 호스트 물질로서 정공 수송성 물질과 전자 수송성 물질을 혼합하여 사용하고, 도펀트로서는 인광 물질을 사용하는 경우, 소자의 안정성 측면에서 우수한 특성을 얻을 수 있으며, 더 나아가 소자의 발광 효율 및 소자의 수명을 개선시킬 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 발광 효율과 수명이 개선된 백색 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 발광 효율과 수명이 개선된 백색 유기 발광 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은

두 개의 전극 사이에 발광층을 포함하는 백색 유기 발광 소자에 있어서,

상기 발광층은 백색을 구현하는 청색 발광층 및 청색 이외의 발광층을 포함하며, 상기 청색 이외의 발광층은 정공 수송 물질과 전자 수송 물질의 혼합물과 인광 물질로 형성되는 것인 백색 유기 발광 소자를 제공한다.

또한, 상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은

기판 상에 제 1 전극을 형성하는 단계;

제 1 전극 상부에 청색 발광층을 형성하는 단계;

청색 발광층 상부에 청색 발광층 이외의 발광층을 형성하는 단계; 및

청색 발광층 이외의 발광층 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,

상기 청색 발광층 이외의 발광층은 호스트로서 정공 수송 물질과 전자 수송 물질의 혼합물에 인광 물질을 도핑하여 형성되는 것인 백색 유기 발광 소자의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자는 제 1 전극(애노드)과 제 2 전극(캐소드) 사이에 청색 발광층과 청색 이외의 발광층이 적층된 이층 구조의 발광층으로 형성된 것이고, 여기서 상기 청색 이외의 발광층은 정공 수송 물질과 전자 수송 물질의 혼합물과 인광 물질로 형성된다.

본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자는 제 1 전극과 발광층 사이에 정공 주입층 및/또는 정공 수송층이 순차적으로 더 적층되어 있을 수 있으며, 발광층과 제 2 전극 사이에 정공 억제층, 전자 수송층 및/또는 전자 주입층이 순차적으로 적층되어 있는 구조일 수 있다. 그 이외에도 층간 계면 특성을 개선시키기 위하여 중간층이 더 삽입될 수 있다.

상기 본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자에서 백색을 구현하는 발광층을 구성하는 청색 발광층과 청색 이외의 발광층은 다음과 같은 구조일 수 있다. 즉, 청색 발광층/황색 발광층 또는 황색 발광층/청색 발광층이 순서적으로 적층된 2층 구조일 수 있으며, 또는 청색 발광층/적색ㆍ녹색 혼합 발광층 또는 적색ㆍ녹색 혼합 발광층/청색 발광층이 순서적으로 적층된 2층 구조일 수 있으며, 또는 청색 발광층/녹색 발광층/적색 발광층 또는 적색 발광층/녹색 발광층/청색 발광층이 순서적으로 적층된 3층 구조일 수 있다.

상기에서 청색 발광층의 재료로는 이 분야에서 일반적인 것이 사용될 수 있으며, 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있으며, 구체적으로 청색 발광층의 재료로 Ir 금속을 포함하는 Ir 유도체가 사용되며 그 예로서 FIrpic(비스(플루오로페닐피리딘) 이리듐 피콜리네이트) 등이 사용될 수 있으며, 형광재료로서 비페닐안트라센 등의 안트라센 유도체가 호스트로 사용될 수 있으며 스티릴벤젠(styrylbenzene)계 유도체로서 4,4'-비스(디페닐아미노)스틸벤(PAS) 등이 이 사용될 수 있다.

상기 청색 이외의 발광층은 정공 수송 물질과 전자 수송 물질의 혼합물을 호스트로 사용하고, 인광물질을 도펀트로 사용하여 형성될 수 있다.

상기에서 정공 수송 물질로는 카바졸 단위를 포함하는 물질들이 사용될 수 있으며, 구체적으로 1,3,5-트리스카바졸릴벤젠; 4,4'-비스카바졸릴비페닐; 폴리비 닐카바졸; m-비스카바졸릴페닐; 4,4'-비스카바졸릴-2,2'-디메틸비페닐; 4,4',4"-트리(N-카바졸릴)트리페닐아민; 1,3,5-트리스(2-카바졸릴페닐)벤젠; 1,3,5-트리스(2-카바졸릴-5-메톡시페닐)벤젠; 및 비(4-카바졸릴페닐)실란;으로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 것이 바람직하며, 상기 전자 수송 물질로는 유기 금속계열 물질로서, 알루미늄, 아연, 베릴륨 또는 칼륨계열의 물질, 옥사디아졸 단위를 포함하는 물질, 트리아진 단위를 포함하는 물질, 트리아졸 단위를 포함하는 물질, 스피로 플루오렌 단위를 포함하는 물질이 사용될 수 있으며, 구체적으로 비스(8-히드록시퀴놀라토)비페녹시 알루미늄; 비스(8-히드록시퀴놀라토)페녹시 알루미늄; 비스(2-메틸-8-히드록시퀴놀라토)비페녹시 알루미늄; 비스(2-메틸-8-히드록시퀴놀라토)페녹시 알루미늄; 비스(2-(2-히드록시페닐)퀴놀라토)아연; (4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸; 2,9-디메틸-4,7-디페닐-9,10-페난트롤린(BCP); 2,4,6-트리스(디아릴아미노)-1,3,5-트리아진; 및 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트리아졸로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 것이 바람직하다.

상기 정공 수송 물질과 전자 수송 물질은 중량을 기초로 하여 1:9 내지 9:1으로 혼합되는 것이 바람직하고, 상기 범위를 벗어나는 경우, 단일 호스트를 사용하는 것에 비하여 특성이 향상되지 않는 문제가 있을 수 있다.

또한, 청색 이외의 발광층로서 황색 발광층의 경우 황색 인광 도펀트로써 Irpq2acac(비스(페닐퀴놀린) 이리듐 아세틸아세토네이트)가 사용될 수 있으며, 적색ㆍ녹색 혼합 발광층, 적색 발광층 또는 녹색 발광층의 경우 적색 인광 도펀트로써 Ir(piq)2acac(비스(페닐이소퀴놀린) 이리듐 아세틸아세토네이트)이 사용될 수 있고, 녹색 인광 도펀트로써 Irppy3(트리스(페닐피리딘) 이리듐)이 사용될 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다.

상기 정공 수송 물질과 전자 수송 물질의 혼합물에 대한 인광 물질의 사용량은 1 내지 20중량%로 사용되는 것이 바람직하다. 1중량% 미만을 사용하는 경우 도핑 농도를 제어하는 것이 어려울 수 있으며, 20중량%를 초과하여 사용하는 경우 효율 감소의 문제 및 색특성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.

본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자에서 전체 발광층의 두께는 20 내지 60㎚가 바람직하며, 그 중 청색 발광층의 두께는 10 내지 50㎚이고, 청색 이외의 발광층 두께는 10 내지 50㎚인 것이 바람직하다. 상기 청색 이외의 발광층 두께가 10㎚ 미만인 경우 청색 발광이 약하여 색좌표가 적색으로 이동하는 문제가 있을 수 있으며, 또한, 50㎚의 두께를 초과하는 경우에는 청색발광이 강하여 색좌표가 청색으로 이동하는 문제가 있을 수 있다. 구체적으로 발광층이 이층 구조인 경우 황색 발광층의 두께는 10 내지 50㎚인 것이 바람직하고, 녹색ㆍ적색 혼합 발광층의 두께는 10 내지 50㎚인 것이 바람직하며, 발광층이 삼층 구조인 경우 녹색 발광층의 두께는 5 내지 45㎚이고, 적색 발광층의 두께는 5 내지 45㎚인 것이 바람직하다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예들에 따른 백색 유기 발광 소자의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 기판(10) 상부에 제 1 전극(20)이 적층되고, 상기 제 1 전극(20) 상부에 정공 주입층(30), 정공 수송층(40), 청색 발광층(50a), 황색 발광층(50b), 전자 수송층(60), 전자 주입층(70) 및 제 2 전극(80)이 순차적으로 적층되 어 있는 백색 유기 발광 소자이다.

도 2의 백색 유기 발광 소자는 도 1의 백색 유기 발광 소자에서 황색 발광층(50b) 대신, 적색ㆍ녹색 혼합 발광층(50c)이 개재된 적층 구조를 갖는다.

도 3의 백색 유기 발광 소자는 도 1의 백색 유기 발광 소자에서 청색 발광층(50a)/황색 발광층(50b)의 이층 구조의 발광층 대신 청색 발광층(50a)/녹색 발광층(50d)/적색 발광층(50e)의 삼층 구조의 발광층이 개재된 적층 구조를 갖는다.

이밖에도 도면에는 도시되어 있지 않으나 정공 억제층이 더 적층되는 것도 가능하며 그 외에도 층간의 계면 특성을 개선하기 위한 중간층을 더 형성하는 것도 가능하다.

이하, 본 발명의 백색 유기 발광 소자의 제조방법을 상기 도면을 참조하여 살펴본다.

먼저, 기판(10) 상부에 패터닝된 제 1 전극(20)을 형성한다. 여기에서 상기 기판(10)은 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 그리고 상기 기판의 두께는 0.3 내지 1.1 mm인 것이 바람직하다.

상기 제 1 전극(20)의 형성 재료로는 정공 주입이 용이한 전도성 금속 또는 그 산화물로 이루어지며, 구체적인 예로서, ITO(Iindium Tin Oxide), IZO(Iindium Zinc Oxide), 니켈(Ni), 백금(Pt), 금(Au), 이리듐(Ir) 등을 사용한다.

상기 제 1 전극(20)이 형성된 기판을 세정한 다음, UV/ 오존 처리를 실시한다. 이때 세정 방법으로는 이소프로판올(IPA), 아세톤 등의 유기용매를 이용한다. 또한, 세정된 ITO 기판을 진공하에서 플라즈마 처리하는 것이 바람직하다.

세정된 기판(10)의 제 1 전극(20) 상부에 정공 주입 물질을 진공 열증착, 또는 스핀 코팅하여 정공 주입층(30)을 형성할 수 있다. 이와 같이 정공 주입층(30)을 형성하면, 제 1 전극(20)과 발광층(50)의 접촉 저항을 감소시키는 동시에, 발광층(50)에 대한 제 1 전극(20)의 정공 수송 능력이 향상되어 소자의 구동 전압과 수명 특성이 전반적으로 개선되는 효과를 얻을 수 있다.

상기 정공 주입층(30)의 두께는 300 내지 1500Å인 것이 바람직하다. 만약 정공 주입층(30)의 두께가 300Å 미만인 경우에는 수명이 짧아지고, 유기 EL 소자의 신뢰성이 나빠지며, 특히 PM 유기 EL의 경우에는 화소 숏트를 일으킬 수 있고, 1500Å을 초과하는 경우에는 구동 전압 상승 때문에 바람직하지 못하다.

상기 정공 주입 물질로는 특별히 제한되지 않으며 구리 프탈로시아닌(CuPc) 또는 스타버스트(Starburst)형 아민류인 TCTA, m-MTDATA, IDE406 (이데미쯔사 재료) 등을 정공 주입층으로 사용할 수 있다.

[화학식 1]

이어서, 상기 정공 주입층(30) 상부에 또한 정공 수송 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공 수송층(40)을 형성할 수 있다. 상기 정공 수송 물질은 특별히 제한되지는 않으며, 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,N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 :α-NPD), IDE320 (이데미쯔사 재료) 등이 사용된다. 여기에서 정공 수송층의 두께는 100 내지 400Å인 것이 바람직하다. 만약 정공 수송층의 두께가 100Å 미만인 경우에는 너무 얇아서 정공 수송 능력이 저하되고, 400Å를 초과하는 경우에는 구동 전압 상승 때문에 바람직하지 못하다.

[화학식 2]

이어서 상기 정공 수송층(40) 상부에 진공 열증착 또는 스핀 코팅과 같은 방법을 통해 발광층(50)을 형성한다.

상기 발광층(50)은 도 1에 나타난 바와 같이 청색 발광층(50a)/황색 발광층(50b)으로 구성된 2층 구조이거나, 도 2에 나타난 바와 같이 청색 발광층(50a)/녹색ㆍ적색 발광층(50c)로 구성된 2층 구조일 수 있으며, 도 3에 나타난 바와 같이 청색 발광층(50a)/녹색 발광층(50d)/적색 발광층(50e)로 구성된 3층 구조일 수 있다.

이 경우 청색 발광층(50a)을 구성하는 재료로는 이 분야에 일반적인 것이 사용될 수 있으며, 예를 들면, CBP 호스트에 FIrpic이 사용될 수 있다.

또한, 황색 발광층(50b), 녹색ㆍ적색 발광층(50c), 녹색 발광층(50d) 및 적색 발광층(50e)을 구성하는 호스트 물질로는 정공 수송 물질과 전자 수송 물질의 혼합물이 사용될 수 있으며, 도펀트 물질로써는 각각의 색을 내는 인광 물질이 사용된다.

예를 들어, 정공 수송 물질로는 카바졸 단위를 포함하는 물질들이 사용될 수 있으며, 구체적으로 1,3,5-트리스카바졸릴벤젠; 4,4'-비스카바졸릴비페닐; 폴리비닐카바졸; m-비스카바졸릴페닐; 4,4'-비스카바졸릴-2,2'-디메틸비페닐; 4,4',4"-트리(N-카바졸릴)트리페닐아민; 1,3,5-트리스(2-카바졸릴페닐)벤젠; 1,3,5-트리스(2-카바졸릴-5-메톡시페닐) 벤젠; 및 비(4-카바졸릴페닐)실란;으로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 것이 바람직하며, 상기 전자 수송 물질로는 유기 금속계열 물질로서, 알루미늄, 아연, 베릴륨 또는 칼륨계열의 물질, 옥사디아졸 단위를 포함하는 물질, 트리아진 단위를 포함하는 물질, 트리아졸 단위를 포함하는 물질, 스피로 플루오렌 단위를 포함하는 물질이 사용될 수 있으며, 구체적으로 비스(8-히드록시퀴놀라토)비페녹시 알루미늄; 비스(8-히드록시퀴놀라토)페녹시 알루미늄; 비스(2-메틸-8-히드록시퀴놀라토)비페녹시 알루미늄; 비스(2-메틸-8-히드록시퀴놀라토)페녹시 알루미늄; 비스(2-(2-히드록시페닐)퀴놀라토)아연; (4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸; 2,9-디메틸-4,7-디페닐-9,10-페난트롤린(BCP); 2,4,6-트리스(디아릴아미노)-1,3,5-트리아진; 및 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트리아졸로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 것이 바람직하다.

황색 발광층(50b), 적색ㆍ녹색 혼합 발광층(50c), 녹색 발광층(50d) 및 적색 발광층(50e)에서, 황색 인광 도펀트로써 Irpq2acac(비스(페닐퀴놀린) 이리듐 아세틸아세토네이트)가 사용될 수 있으며, 적색 인광 도펀트로써 Ir(piq)2acac(비스(페닐이소퀴놀린) 이리듐 아세틸아세토네이트)가 사용될 수 있고, 녹색 인광 도펀트로써 Irppy3(트리스(페닐피리딘)이리듐)이 사용될 수 있다.

상기 정공 수송 물질과 전자 수송 물질은 중량을 기초로 하여 1:9 내지 9:1로 혼합되는 것이 바람직하고, 상기 정공 수송 물질과 전자 수송 물질의 혼합물에 대한 인광 물질의 사용량은 1 내지 20중량%로 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 발광층(50)의 전체 두께는 20 내지 60㎚인 것이 바람직하다. 발광층의 두께가 두꺼울수록 구동 전압이 상승하는 단점 때문에 60㎚를 초과하면 적용하기 힘들다. 구체적으로 청색 발광층(50a)의 두께는 10 내지 50nm가 바람직하고, 황색 발광층(50b)의 두께는 10 내지 50㎚가 바람직하며, 적색ㆍ녹색 혼합 발광층(50c)의 두께는 10 내지 50㎚가 바람직하고, 녹색 발광층(50d)의 두께는 5 내지 45㎚이고, 적색 발광층(50e)의 두께는 5 내지 45㎚의 두께가 바람직하다.

도 1 내지 3에는 나타나 있지 않으나 상기 발광층(50) 위에 정공 억제 물질을 진공 증착, 또는 스핀 코팅하여 정공 억제층을 선택적으로 형성할 수 있다. 이 때 사용하는 정공 억제 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자 수송 능력을 가지면서 발광 화합물보다 높은 이온화 퍼텐셜을 가져야 하며 대표적으로 Balq, BCP, TPBI 등이 사용된다. 정공 억제층의 두께는 30 내지 70Å인 것이 바람직하다. 만약 정공 억제층의 두께가 30Å 미만인 경우에는 정공 억제 특성을 잘 구현하지 못하 고, 70Å를 초과하는 경우에는 구동 전압 상승으로 바람직하지 못하다.

[화학식 3]

상기 발광층(50) 또는 정공 억제층 위에 전자 수송 물질을 진공 증착 또는 스핀 코팅하여 전자 수송층(60)을 형성한다. 전자 수송 물질로는 특별히 제한되지는 않으며 Alq3를 이용할 수 있다.

상기 전자 수송층(60)의 경우 두께는 150 내지 600Å인 것이 바람직하다. 만약 전자 수송층(60)의 두께가 150Å 미만인 경우에는 전자 수송 능력이 저하되고, 600Å를 초과하는 경우에는 구동 전압 상승으로 바람직하지 못하다.

또한 상기 전자 수송층(60) 위에 전자 주입층(70)이 적층될 수 있다. 전자 주입층(70) 형성 재료로서는 LiF, NaCl, CsF, Li₂O, BaO, Liq 등의 물질을 이용할 수 있다. 상기 전자 주입층(70)의 두께는 5 내지 20Å인 것이 바람직하다. 만약 전 자 주입층(70)의 두께가 5Å 미만인 경우에는 효과적인 전자 주입층으로서의 역할을 하지 못하며, 20Å을 초과하는 경우에는 구동 전압이 높아 바람직하지 못하다.

[화학식 4]

이어서, 상기 전자 주입층(70) 상부에 제 2 전극(80)인 캐소드용 금속을 진공 열 증착하여 제 2 전극(80)인 캐소드를 형성함으로써 백색 유기 발광 소자가 완성된다.

상기 캐소드 금속으로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등이 이용된다.

이하, 본 발명을 하기 실시 예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시 예로만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

애노드로서 코닝(corning)사의 15Ω/㎠ (1200Å) ITO 유리 기판을 50mm x 50mm x 0.7mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수 물 속에서 각 5 분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 UV, 오존 세정하여 사용하였다. 유기 발광 소자 제작시 상기 세정 과정을 거친 ITO 유리 기판은 0.1 mtorr이하의 진공에서 9분간 플라즈마 처리 되었다.

상기 기판 상부에 IDE406(이데미츠사)을 진공 열증착하여 정공 주입층을 700Å 두께로 형성하였다. 이어서 상기 정공 주입층 상부에 NPD를 150Å의 두께로 진공 열증착하여 정공 수송층을 형성하였다.

상기 정공 수송층 상부에 CBP를 호스트물질로 Firpic를 도펀트로 15% 도핑하여 진공 열증착하여 약 300Å 의 두께로 청색 발광층을 형성하였다. 이어서, 상기 청색 발광층 상부에 호스트 물질로서 CBP(4,4 -비스카바졸릴비페닐)과 BCP(2,9-디메틸-4,7-디페닐-9,10-페난트롤린(BCP))의 1:1 혼합물에 황색 인광 도펀트로써 Irpq2acac을 10% 도핑하여 진공 열증착을 통해 약 100Å의 두께로 황색 발광층을 형성하였다.

이어서, 상기 황색 발광층 상부에 전자 수송 물질인 Alq3를 증착하여 250Å 두께의 전자 수송층을 형성하고, 상기 전자 수송층 상부에 LiF 10Å (전자 주입층)과 Al 800Å (캐소드)을 순차적으로 진공 열증착하여 LiF/Al 전극을 형성하여 유기 발광 소자를 제조하였다.

실시예 2

상기 정공 수송층 상부에 CBP를 호스트물질로 Firpic를 도펀트로 15% 도핑하여 ~을 사용하여 진공 열증착하여 약 300Å 의 두께로 청색 발광층을 형성하였다. CBP와 BCP의 1:1 혼합물에 녹색 인광 도펀트 Irppy3 와 적색 인광 도펀트 Irpiq2acac를 8:2로 혼합한 후 이를 10% 도핑하여 진공 열증착을 통해 약 100Å의 두께로 녹색ㆍ적색 혼합 발광층을 형성하였다.

이어서, 상기 녹색ㆍ적색 혼합 발광층 상부에 전자 수송 물질인 Alq3를 증착하여 250Å 두께의 전자 수송층을 형성하고, 상기 전자 수송층 상부에 LiF 10Å (전자 주입층)과 Al 800Å (캐소드)을 순차적으로 진공 열증착하여 LiF/Al 전극을 형성하여 유기 발광 소자를 제조하였다.

실시예 3

상기 기판 상부에 IDE406(이데미츠사)을 진공 열증착하여 정공 주입층을 700Å 두께로 형성하였다. 이어서 상기 정공 주입층 상부에 NPD를 150Å의 두께로 진 공 열증착하여 정공 수송층을 형성하였다.

상기 정공 수송층 상부에 CBP를 호스트물질로 Firpic를 도펀트로 15% 도핑하여 진공 열증착하여 약 300Å 의 두께로 청색 발광층을 형성하였다. 이어서, 상기 청색 발광층 상부에 호스트 물질로서 CBP와 BCP의 1:1 혼합물에 녹색 인광 도펀트 Irppy3을 5% 도핑하여 진공 열증착을 통해 약 100Å의 두께로 녹색 발광층을 형성하였다. 이어서, 상기 녹색 발광층 상부에 호스트 물질로서 CBP와 BCP의 1:1 혼합물에 적색 인광 도펀트 Irpiq2acac을 10% 도핑하여 진공 열증착을 통해 약 100Å의 두께로 적색 발광층을 형성하였다.

이어서, 상기 적색 발광층 상부에 전자 수송 물질인 Alq3를 증착하여 250Å 두께의 전자 수송층을 형성하고, 상기 전자 수송층 상부에 LiF 10Å (전자 주입층)과 Al 800Å (캐소드)을 순차적으로 진공 열증착하여 LiF/Al 전극을 형성하여 유기 발광 소자를 제조하였다.

비교예 1

상기 정공 수송층 상부에 CBP를 호스트물질로 Firpic를 도펀트로 15% 도핑하여 진공 열증착하여 약 300Å 의 두께로 청색 발광층을 형성하였다. 이어서, 상기 청색 발광층 상부에 호스트 물질로서 CBP에 황색 인광 도펀트로써 Irpq2acac을 10% 도핑하여 진공 열증착을 통해 약 100Å의 두께로 황색 발광층을 형성하였다.

시험예 1

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에 따라 제조된 백색 유기 발광 소자의 구동 전압, 효율(전류 밀도), 반감수명 특성 및 색좌표를 하기의 방법에 따라 조사하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

휘도 : BM5A(Topcon 사)로 측정함.

구동 전압 : Keithley의 238 HIGH CURRENT SOURCE MEASURE UNIT로 측정함.

전류 밀도 : 직류(DC) 10 내지 100mA/㎠까지 10mA/㎠씩 향상시키면서 진행하였으며, 동일한 소자 구조에서 9개 이상의 포인트에서 평가하였다.

반감 수명: DC 50mA/㎠의 동일 전류밀도 인가시 소자의 휘도가 초기값의 50%까지 감소되는 시간을 조사하여 평가하였다. 동일한 소자 구조에서 3개 이상의 소자로 수명의 재현성을 확인하였다.

색좌표 : PR650 스페트로미터로 색좌표를 확인하였다.

	구동 전압(V)	효율(cd/A)	반감 수명(h)	색좌표(CIEx CIEy)
실시예 1	6.5	22	450	0.32, 0.37
실시예 2	6.7	25	400	0.31,0.37
실시예 3	6.9	26	500	0.30, 0.35
비교예 1	8.1	16	200	0.32,0.36

상기 표 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 유기 발광 소자가 백색 색좌표를 보임을 확인할 수 있었으며, 비교예 1의 경우와 비교하여 효율 및 수명도 향상되었음을 알 수 있다.

본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자는 발광층을 다층 구조, 구체적으로 청색 발광층과 청색 이외의 발광층으로 구성시키며, 청색 이외의 발광층을 호스트 물질로서 정공 수송성 물질과 전자 수송성 물질을 혼합하여 사용하고, 도펀트로서 인광 물질을 사용하여 형성함으로써, 소자의 안정성 측면에서 우수한 특성을 얻을 수 있으며, 더 나아가 소자의 발광 효율 및 소자의 수명을 개선시킨다.

Claims

두 개의 전극 사이에 발광층을 포함하는 백색 유기 발광 소자에 있어서,

상기 발광층은 백색을 구현할 수 있는 청색 발광층 및 청색 이외의 발광층을 포함하며, 상기 청색 이외의 발광층은 정공 수송 물질과 전자 수송 물질의 혼합물과 인광 물질로 형성되는 것인 백색 유기 발광 소자.
제 1항에 있어서, 상기 청색 이외의 발광층은 황색 발광층인 백색 유기 발광 소자.
제 1항에 있어서, 상기 청색 이외의 발광층은 녹색ㆍ적색 혼합 발광층인 백색 유기 발광 소자
제 1항에 있어서, 상기 청색 이외의 발광층은 녹색 발광층 및 적색 발광층인 백색 유기 발광 소자.
제 1항에 있어서, 상기 청색 발광층을 형성하는 물질로는 FIrpic, 비페닐안트라센 및 4,4'-비스(디페닐아미노)스틸벤으로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 것인 백색 유기 발광 소자.
제 1항에 있어서, 상기 정공 수송 물질로는

1,3,5-트리스카바졸릴벤젠;

4,4'-비스카바졸릴비페닐;

폴리비닐카바졸;

m-비스카바졸릴페닐;

4,4'-비스카바졸릴-2,2'-디메틸비페닐;

4,4',4"-트리(N-카바졸릴)트리페닐아민;

1,3,5-트리스(2-카바졸릴페닐)벤젠;

1,3,5-트리스(2-카바졸릴-5-메톡시페닐)벤젠; 및

비(4-카바졸릴페닐)실란;으로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 것인 백색 유기 발광 소자.
제 1항에 있어서, 전자 수송 물질로는

비스(8-히드록시퀴놀라토)비페녹시 알루미늄;

비스(8-히드록시퀴놀라토)페녹시 알루미늄;

비스(2-메틸-8-히드록시퀴놀라토)비페녹시 알루미늄;

비스(2-메틸-8-히드록시퀴놀라토)페녹시 알루미늄;

비스(2-(2-히드록시페닐)퀴놀라토)아연;

(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸;

2,9-디메틸-4,7-디페닐-9,10-페난트롤린(BCP);

2,4,6-트리스(디아릴아미노)-1,3,5-트리아진; 및

3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트리아졸로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 것인 백색 유기 발광 소자.
제 1항에 있어서, 상기 정공 수송 물질과 전자 수송 물질의 중량을 기초로 한 혼합비는 1:9 내지 9:1인 백색 유기 발광 소자.
제 1항에 있어서, 상기 인광 물질로는 Irpq2acac, Ir(piq)2acac 및 Irppy3으로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 것인 백색 유기 발광 소자.
제 1항에 있어서, 상기 정공 수송 물질과 전자 수송 물질의 혼합물에 대한 인광 물질의 사용량은 1 내지 20중량%인 백색 유기 발광 소자.
제 1항에 있어서, 상기 청색 발광층의 두께는 10 내지 50㎚인 백색 유기 발광 소자.
제 2항에 있어서, 상기 황색 발광층의 두께는 10 내지 50㎚인 백색 유기 발광 소자.
제 3항에 있어서, 상기 녹색ㆍ적색 혼합 발광층의 두께는 10 내지 50㎚인 백 색 유기 발광 소자.
제 4항에 있어서, 상기 녹색 발광층의 두께는 5 내지 45㎚이고, 적색 발광층의 두께는 5 내지 45㎚인 백색 유기 발광 소자.
기판 상에 제 1 전극을 형성하는 단계;

제 1 전극 상부에 청색 발광층을 형성하는 단계;

청색 발광층 상부에 청색 발광층 이외의 발광층을 형성하는 단계; 및

청색 발광층 이외의 발광층 상부에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,

상기 청색 발광층 이외의 발광층은 호스트로서 정공 수송 물질과 전자 수송 물질의 혼합물에 인광 물질을 도핑하여 형성되는 것인 백색 유기 발광 소자의 제조방법.
제 15항에 있어서, 상기 제 1 전극과 청색 발광층 사이에 정공 주입층 또는 정공 수송층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 청색 발광층 이외의 발광층과 제 2 전극 사이에 정공 억제층, 전자 수송층 또는 전자 주입층을 형성하는 단계를 더 포함하는 백색 유기 발광 소자의 제조방법.
제 15항에 있어서, 상기 청색 발광층 이외의 발광층은 황색 발광층, 녹색ㆍ적색 혼합 발광층 또는 녹색 발광층과 적색 발광층인 백색 유기 발광 소자의 제조 방법.
제 15항에 있어서, 상기 정공 수송 물질과 전자 수송 물질의 혼합물에 인광 물질이 1 내지 20중량% 도핑되는 것인 백색 유기 발광 소자의 제조방법.