KR20070009306A - 백색 유기 발광 소자의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백색 유기 발광 소자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자는 두 개의 전극 사이에 발광층을 포함하고, 상기 발광층이 2종 이상의 호스트용 화합물과 백색을 구현하는 2종 이상의 도펀트용 화합물을 포함하고, 상기 2종 이상의 호스트용 화합물중 적어도 하나는 정공 수송 물질이고, 적어도 다른 하나는 전자 수송 물질인 것이다. 이와 같은 백색 유기 발광 소자는 소자의 안정성을 개선시켜 발광 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.
백색, 발광 소자, 호스트, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질

Description

백색 유기 발광 소자{WHITE ORGANIC LIGHT-EMITTING DEVICES}
도 1은 본 발명의 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 50 ... 발광층
60 ... 전자 수송층 70 ... 전자 주입층
80 ... 제 2 전극
본 발명은 백색 유기 발광 소자에 관한 것이고, 보다 상세하게는 발광층의 구조를 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 결합하면 서 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 사무실 등의 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, 백색 칼라의 조절이 도핑 농도의 조절에 의해서만 가능하기 때문에 수명 또한 도핑 농도에 의해서 결정된다는 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 단층 구조로 하면서, 발광층을 구성하는 호스트로써 정공 수송성을 갖는 물질과 전자 수송성을 갖는 물질을 각각 적어도 일종 이상 사용하는 경우, 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.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은
두 개의 전극 사이에 발광층을 포함하는 백색 유기 발광 소자에 있어서, 상기 발광층은 2종 이상의 호스트용 화합물과 백색을 구현하는 2종 이상의 도펀트용 화합물을 포함하고, 상기 2종 이상의 호스트용 화합물중 적어도 하나는 정공 수송 물질이고, 적어도 다른 하나는 전자 수송 물질인 백색 유기 발광 소자를 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자는 제 1 전극(애노드)과 제 2 전극(캐소드) 사이에 발광층을 포함하고, 여기서 발광층은 2종 이상의 호스트용 화합물과 백색을 구현하는 2종 이상의 도펀트용 화합물을 포함하며, 상기 2종 이상의 호스트용 화합물 중 적어도 하나는 정공 수송 물질이고, 적어도 다른 하나는 전자 수송 물질이다.
본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자는 또한 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 발광층을 구성하는 호스트용 화합물중 정공 수송 물질로는 카바졸 단위를 포함하는 화합물을 포함할 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 바람직하다. 또한, 호스트용 화합물중 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 군에 서 일종 이상 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 정공 수송 물질은 호스트용 화합물 전체 중량에 대하여 10 내지 90중량% 포함되는 것이 바람직하며, 상기 전자 수송 물질은 호스트용 화합물 전체 중량에 대하여 90 내지 10중량% 포함되는 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어날 경우 각각 호스트의 특성을 보이게 되며 특성 개선이 나타나지 않는다.
상기 백색을 구현하는 도펀트용 화합물은 청색 도펀트용 화합물과 황색 도펀트용 화합물을 조합하여 사용할 수 있으며, 또는 적색 도펀트용 화합물, 녹색 도펀트용 화합물 및 청색 도펀트용 화합물을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 청색 도펀트용 화합물로는 이것으로 제한되는 것은 아니지만 FIrpic(비스(플루오로페닐피리딘) 이리듐 피콜리네이트)가 사용되고, 황색 도펀트로는 이것으로 제한되는 것은 아니지만 Irpq2acac (비스(페닐퀴놀린) 이리듐 아세틸아세토네이트)가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 적색 도펀트용 화합물로는 Ir(piq)2acac(비스(페닐이소퀴놀린) 이리듐 아세틸아세토네이트)가 사용되고, 녹색 도펀트용 화합물로는 Irppy3(트리스(페닐피리딘) 이리듐)이 사용되고, 청색 도펀트용 화합물로는 Firpic(비스(플루오로페닐리딘) 이리듐 피콜리네이트)가 사용되는 것이 바람직하지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
상기 청색 도펀트용 화합물은 호스트용 화합물에 대해 3 내지 30중량% 포함되고, 황색 도펀트용 화합물은 호스트용 화합물에 대해 1 내지 20중량% 포함되는 것이 바람직하다. 상기와 같은 범위 내에서 청색 및 황색 도펀트용 화합물을 조합 하는 경우 백색을 구현할 수 있다.
또한, 상기 적색 도펀트용 화합물은 호스트용 화합물에 대해 1 내지 20중량% 포함되고, 녹색 도펀트용 화합물은 호스트용 화합물에 대해 2 내지 20중량% 포함되고, 청색 도펀트용 화합물은 호스트용 화합물에 대해 3 내지 30중량% 포함되는 것이 바람직하다. 상기와 같은 범위 내에서 적색, 녹색 및 청색 도펀트용 화합물을 조합하는 경우 백색을 구현할 수 있다.
상기 발광층의 두께는 20 내지 60㎚인 것이 바람직하다. 상기 발광층 두께가 20㎚ 미만인 경우 소자의 효율 및 수명이 저하되는 문제가 있을 수 있으며, 또한, 60㎚의 두께를 초과하는 경우 구동전압 상승의 문제가 있을 수 있다.
도 1은 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), 발광층(50), 전자 수송층(60), 전자 주입층(70) 및 제 2 전극(80)이 순차적으로 적층되어 있는 백색 유기 발광 소자이다.
이밖에도 도면에는 도시되어 있지 않으나 발광층과 전자 수송층 사이에 정공 억제층이 더 적층되는 것도 가능하며, 또한 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수소층 또는 전자 주입층은 선택적으로 생략가능하다. 그 외에도 층간의 계면 특성을 개선하기 위한 중간층을 더 형성하는 것도 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자의 제조방법을 편의상 도 1에서 보여지는 적층구조를 갖는 백색 유기 발광 소자를 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) 등이 사용될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112005038517283-PAT00001
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 두 께가 100Å 미만인 경우에는 너무 얇아서 정공 수송 능력이 저하되고, 400Å를 초과하는 경우에는 구동 전압 상승 때문에 바람직하지 못하다.
[화학식 2]
Figure 112005038517283-PAT00002
이어서 상기 정공 수송층(40) 상부에 진공 열증착 또는 스핀 코팅과 같은 방법을 통해 발광층(50)을 형성한다.
상기 발광층(50)은 호스트로써 2종 이상의 호스트용 화합물을 사용할 수 있으며, 이중 적어도 하나는 정공 수송성을 갖는 물질과 적어도 다른 하나는 전자 수송성을 갖는 물질이 사용될 수 있다.
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.
또한, 상기 정공 수송 물질은 호스트용 화합물 전체 중량에 대하여 10 내지 90중량% 포함되는 것이 바람직하며, 상기 전자 수송 물질은 호스트용 화합물 전체 중량에 대하여 10 내지 90중량% 포함되는 것이 바람직하다.
또한 상기 발광층(50)은 백색이 구현될 수 있도록, 청색 도펀트용 화합물 및 황색 도펀트용 화합물을 조합하여 사용하거나 또는 적색 도펀트용 화합물, 녹색 도펀트용 화합물 및 청색 도펀트용 화합물을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 청색 도펀트용 화합물로써 FIrpic이 사용될 수 있고, 황색 도펀트용 화합물로써는 Irpq2acac이 사용될 수 있으며, 적색 도펀트용 화합물로써는 Irpiq2acac이 사용될 수 있고, 녹색 도펀트용 화합물로써 Irppy3이 사용될 수 있다.
상기 청색 도펀트용 화합물은 호스트용 화합물에 대해 3 내지 30중량% 포함되고, 황색 도펀트용 화합물은 호스트용 화합물에 대해 1 내지 20중량% 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 적색 도펀트용 화합물은 호스트용 화합물에 대해 1 내지 20중량% 포함되고, 녹색 도펀트용 화합물은 호스트용 화합물에 대해 2 내지 20중량% 포함되고, 청색 도펀트용 화합물은 호스트용 화합물에 대해 3 내지 30중량% 포함되는 것이 바람직하다.
도 1에는 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 화합물 보다 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 못하고, 70Å를 초과하는 경우에는 구동 전압 상승으로 바람직하지 못하다.
[화학식 3]
Figure 112005038517283-PAT00003
Figure 112005038517283-PAT00004
Figure 112005038517283-PAT00005
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 전자 주입층(70)의 두께가 5Å 미만인 경우에는 효과적인 전자 주입층으로서의 역할 을 하지 못하며, 20Å을 초과하는 경우에는 구동 전압이 높아 바람직하지 못하다.
[화학식 4]
Figure 112005038517283-PAT00006
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(이데미쯔사)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 호스트용 화합물로서 CBP(4,4' 비스카바졸릴비페닐)와 BCP(2,9-디메틸-4,7-디페닐-9,10-페난트롤린)의 1:1 혼합물에 청색 도펀트용 화합물로써 FIrpic을 15중량%와 황색 도펀트용 화합물로써 Irqp2acac을 3중량% 도핑하여 진공 열증착법을 통해 약 400Å 의 두께로 발광층을 형성하였다.
이어서, 상기 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
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(이데미쯔사)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 호스트용 화합물로서 CBP와 BCP의 1:1 혼합물에 적색 도펀트용 화합물로써 Irpq2acac을 2중량%, 녹색 도펀트용 화합물로써 Irppy3을 3중량% 및 청색 도펀트용 화합물로써 FIrpic을 15중량% 도핑하여 진공 열증착법을 통해 약 400Å 의 두께로 발광층을 형성하였다.
이어서, 상기 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
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(이데미쯔사)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 호스트용 화합물로서 CBP에 청색 도펀트용 화합물로써 FIrpic을 15중량%, 및 황색 도펀트용 화합물로써 Irpq2acac을 3중량% 도핑하여 진공 열증착법을 통해 약 400Å 의 두께로 발광층을 형성하였다.
이어서, 상기 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 2
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(이데미쯔사)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 호스트용 화합물로서 CBP에 적색 도펀트용 화합물로써 Irpiq2acac을 2중량%, 녹색 도펀트용 화합물로써 Irppy3을 3중량% 및 청색 도펀트용 화합물로써 FIrpic을 15중량% 도핑하여 진공 열증착법을 통해 약 400Å 의 두께로 발광층을 형성하였다.
이어서, 상기 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 발 광 소자를 제조하였다.
시험예 1
상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 백색 유기 발광 소자의 구동 전압, 효율(전류 밀도) 및 반감수명 특성을 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/v) 반감 수명(h) 색좌표(CIEx CIEy)
실시예 1 6.1 23 400 0.31,0.36
실시예 2 6.2 19 600 0.30,0.37
비교예 1 7.3 16 130 0.31,0.35
비교예 2 7.5 13 150 0.30,0.36
상기 표 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 2의 유기 발광 소자가 비교예 1 및 2의 경우와 비교하여 효율 및 수명이 향상되었음을 알 수 있다.
본 발명에 따른 백색 유기 발광 소자는 발광층의 호스트 재료로 정공 수송 물질과 전자 수송 물질을 적어도 1종 이상씩 사용함으로써 소자의 안정성을 개선시킬 수 있고, 이에 따라 소자의 발광 효율 및 소자의 수명을 향상시킨다.

Claims (12)

  1. 두 개의 전극 사이에 발광층을 포함하는 백색 유기 발광 소자에 있어서,
    상기 발광층은 2종 이상의 호스트용 화합물과 백색을 구현하는 2종 이상의 도펀트용 화합물을 포함하고, 상기 2종 이상의 호스트용 화합물중 적어도 하나는 정공 수송 물질이고, 적어도 다른 하나는 전자 수송 물질인 백색 유기 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 정공 수송 물질은 호스트용 화합물 전체 중량에 대하여 10 내지 90중량% 포함되는 것인 백색 유기 발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전자 수송 물질은 호스트용 화합물 전체 중량에 대하여 10 내지 90중량% 포함되는 것인 백색 유기 발광 소자.
  4. 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.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전자 수송 물질로는
    (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.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 백색을 구현하는 도펀트용 화합물은 청색 도펀트용 화합물 및 황색 도펀트용 화합물을 조합하여 사용하는 것인 백색 유기 발광 소자.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 백색을 구현하는 도펀트용 화합물은 적색 도펀트용 화합물, 녹색 도펀트용 화합물 및 청색 도펀트용 화합물을 조합하여 사용하는 것인 백색 유기 발광 소자.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 청색 도펀트용 화합물로는 FIrpic를 사용하고, 황색 도펀트용 화합물로는 Irpq2acac을 사용하는 것인 백색 유기 발광 소자.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 적색 도펀트용 화합물로는 Irpiq2acac을 사용하고, 녹색 도펀트용 화합물로는 Irppy3을 포함하고, 청색 도펀트용 화합물로는 FIrpic을 포함하는 것인 백색 유기 발광 소자.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 청색 도펀트용 화합물은 호스트용 화합물에 대해 3 내지 30중량% 포함되고, 황색 도펀트용 화합물은 호스트용 화합물에 대해 1 내지 20중량% 포함되는 것인 백색 유기 발광 소자.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 적색 도펀트용 화합물은 호스트용 화합물에 대해 1 내지 20중량% 포함되고, 녹색 도펀트용 화합물은 호스트용 화합물에 대해 2 내지 20중량% 포함되고, 청색 도펀트용 화합물은 호스트용 화합물에 대해 3 내지 30중량% 포함되는 것인 백색 유기 발광 소자.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 발광층의 두께는 20 내지 60㎚인 백색 유기 발광 소자.
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