KR20070013002A - 유기 ｅｌ 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

전자 수송층을 갖는 유기 EL 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 양극과 음극 사이에 발광층, 전자 수송층을 포함하는 적층 구조를 가지고, 상기 전자 수송층은 적어도 둘 이상의 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상기 발광층에 인접한 제 1 층과, 적어도 둘 이상의 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상기 음극에 인접한 제 2 층을 포함하며, 상기 적어도 둘 이상의 물질이 혼합된 혼합물은 하나의 유기화합물과 하나 이상의 다른 유기화합물들, 또는 하나의 금속 또는 무기화합물과 하나 이상의 다른 금속 또는 무기화합물들, 또는 하나 이상의 유기화합물들과 하나 이상의 금속 또는 무기화합물들의 혼합물로 이루어진다.
정공, 전자, 전자 수송층, 혼합물, 정공 억제 물질, 전자 수송 물질

Description

유기 ＥＬ 소자 및 그 제조방법{Organic Electroluminescence Device and method for fabricating the same}
도 1은 도 1은 일반적인 유기 EL 소자를 보여주는 구조단면도
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 전자 수송층에 사용되는 정공 억제 물질들의 화학구조식
도 3a 내지 도 3h는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 전자 수송층에 사용되는 유도체들의 화학구조식
도 4a 내지 도 4h는 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 전자 수송층에 사용되는 전자 수송 물질들의 화학구조식
도 5 내지 도 8은 본 발명 제 1 내지 제 4 실시예에 따른 유기 EL 소자를 보여주는 구조단면도
도 9와 도 10은 전자 수송층에 사용되는 물질에 따른 IVL의 특성을 비교한 그래프
도 11은 Balq:Alq3 전자 수송층을 갖는 유기 EL 소자의 구조단면도
도 12과 13은 Balq:Alq3 전자 수송층의 조성비에 따른 IVL의 특성을 비교한 그래프
도 14는 Balq:BeBq2 전자 수송층을 갖는 유기 EL 소자의 구조단면도
도 15는 전자 수송층에 사용되는 물질에 따른 소자의 수명을 비교한 그래프
도 16과 도 17은 본 발명의 특성을 설명하기 위한 유기 EL 소자의 구조단면도
도 18와 도 19는 Alq3/BeBq2:LiF 전자 수송층에 따른 IVL의 특성을 비교한 그래프
도 20 내지 23은 BeBq2/LiF/Al 전자 수송층의 조성비에 따른 특성을 비교한 그래프
도 24는 BeBq2/LiF/Al 전자 수송층의 전자 주입시 베리어 높이(barrier height)의 변화를 보여주는그래프
도 25 및 도 26은 Balq:Alq(5:5)/BeBq2:LiF(1:1) 전자 수송층에 따른 IVL의 특성을 비교한 그래프
도 27은 전자 수송층에 사용되는 물질에 따른 소자의 수명을 비교한 그래프
본 발명은 유기 EL 소자에 관한 것으로, 특히 전자 수송층을 갖는 유기 EL 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 EL 소자는 ITO 등으로 이루어진 양극(anode)과 Al 등으로 이루어진 음극(cathode) 사이에 유기물층을 그 기능별로 적층하고 전기장을 가함으로 빛을 내는 소자로서, 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 전력 소모가 비교적 적고, 또한 가볍고 flexible한 기판 위에도 소자제작이 가능한 것이 특징이다.
일반적인 유기 EL 소자의 제작 방법은 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유리 기판 위에 ITO 등으로 양극을 형성하고, O2 플라즈마(plasma) 또는 UV-오존(Ozone) 등으로 표면처리를 한다.
이어, 양극 위에 정공주입층(HIL : hole injecting layer)으로 copper phthalocyanine (CuPc)을 약 10 ~ 50 nm 두께로 증착한다.
다음, 정공주입층 위에 정공수송층 (HTL : hole transport layer)으로 4,4'-bis[N-(1-naphthy1)-N-pheny1-amino]bipheny1(NPD)를 약 30 ~ 60 nm 두께로 증착한다.
그리고, 정공수송층 위에 발광층 (emitting layer)을 형성한다.
이때, 필요에 따라 발광층에 도펀트(dopant)를 첨가할 수 있다.
예를 들면, 녹색(green) 발광의 경우, 흔히 발광층으로 tris (8-hydroxy-quinolate) aluminum (Alq3라 약칭함)를 약 30 ~ 60 nm 두께 정도로 증착하고, 녹색 도펀트(green dopant)로는 coumarin545T 등이 사용된다.
다음, 발광층 위에 전자수송층(ETL: electron transport layer)으로 Alq3를 약 200Å~ 400Å 두께로 증착한다.
그리고, 전자수송층 위에 전자 주입층(EIL : electron injection layer)으로 LiF나 Li2O를 약 5Å 두께로 얇게 증착하거나 또는 Li, Ca, Mg, Sm 등 알카리 금속 또는 알카리 토금속을 약 200Å 두께로 증착할 수 있다.
다음으로, 전자 주입층 위에 음극(cathode)로 Al을 약 1000Å 두께로 증착한다.
그리고, 음극 위에 UV 경화형 접착제로 흡습제가 함유된 씰 캡(seal cap)을 합착시킴으로써, 대기중의 수분이나 O2 등으로부터 유기 EL 소자를 보호할 수 있다.
이와 같이 제작되는 일반적인 유기 EL 소자들은 사용되는 재료 및 적층 구조, 그리고 양극의 표면 처리 조건 등에 따라 소자의 수명 및 효율에 큰 변화를 가져온다.
따라서, 현재 유기 EL 소자의 수명 및 효율의 증가를 위해 많은 연구가 이루어지고 있지만, 만족할만한 연구 결과가 나타나고 있지 않은 실정이다.
본 발명의 목적은 이러한 문제들을 해결하기 위한 것으로, 새로운 물질로 전자 수송층을 형성하여 수명 및 효율이 향상된 유기 EL 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 새로운 물질로 전자 수송층을 형성하여 공정이 단순화된 유기 EL 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 유기 EL 소자는 양극과 음극 사이에 발광층, 전자 수송층을 포함하는 적층 구조를 가지고, 상기 전자 수송층은 적어도 둘 이상의 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상기 발광층에 인접한 제 1 층과, 적어도 둘 이상의 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상기 음극에 인접한 제 2 층을 포함하며, 상기 적어도 둘 이상의 물질이 혼합된 혼합물은 하나의 유기화합물과 하나 이상의 다른 유기화합물들, 또는 하나의 금속 또는 무기화합물과 하나 이상의 다른 금속 또는 무기화합물들, 또는 하나 이상의 유기화합물들과 하나 이상의 금속 또는 무기화합물들의 혼합물로 이루어질 수 있다.
그리고, 전자 수송층의 제 1 층 또는 제 2 층은 제 1 물질과 제 2 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 제 1 물질과 제 2 물질의 조성비는 제 1 물질 X : 제 2 물질 Y = 1 - 100 : 1 이거나 또는 제 1 물질 X : 제 2 물질 Y = 1 : 1 - 100 일 수 있다.
또한, 전자 수송층의 제 1층 또는 제 2 층은 제 1 물질과 2개 이상의 복수 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 제 1 물질과 복수 물질의 조성비는 제 1 물질 X : 복수 물질 Y = 1 - 100 : 1 이거나 또는 제 1 물질 X : 복수 물질 Y = 1 : 1 - 100 일 수 있다.
그리고, 전자 수송층의 제 1 층은 적어도 하나의 정공 억제(hole block) 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 수송(electron transport) 성질을 갖는 물질을 포함하고, 전자 수송층의 제 2 층은 적어도 하나의 전자 수송 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 주입 또는 수송을 용이하게 도와주는 성질을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
여기서, 정공 억제 성질을 갖는 물질은 산화 포텐셜(Oxidation Potential)이 0.4V 보다 크고, HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 절대값이 5.2eV 이상일 수 있다.
그리고, 전자 수송 성질을 갖는 물질은 모빌리티(mobility)가 1.0*10-6 cm2/Vs 이상일 수 있다.
또한, 전자 수송층은 전자 주입 또는 수송을 용이하게 도와주는 성질을 갖는 물질은 무기 화합물 또는 금속일 수 있다.
그리고, 전자 수송층의 제 1 층과 제 2 층 사이에는 적어도 하나 이상의 서브층들로 구성된 제 3 층이 더 형성될 수도 있다.
양극과 음극 사이에 발광층, 전자 수송층을 포함하는 적층 구조를 갖는 본 발명의 풀 컬러 유기 EL 소자는, 상기 발광층은 적어도 하나의 인광 물질을 포함하고, 상기 전자 수송층은 적어도 하나의 정공 억제(hole block) 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 수송(electron transport) 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상기 발광층에 인접한 제 1 층과, 적어도 하나의 전자 수송 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 주입 또는 수송을 용이하게 도와주는 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상기 음극에 인접한 제 2 층을 포함할 수 있다.
여기서, 전자 수송층의 제 1 층과 제 2 층 사이에는 적어도 하나 이상의 서 브층들로 구성되는 제 3 층이 더 형성되고, 제 3 층의 각 서브층들은 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 적어도 두 물질이 혼합된 혼합물이거나, 또는 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 단일물질일 수 있다.
양극과 음극 사이에, 발광층, 전자 수송층을 포함하는 다수개의 발광 유닛들을 갖는 본 발명의 유기 EL 소자는, 상기 서로 인접한 발광 유닛들은 계면층에 의해 분리되고, 상기 전자 수송층은 적어도 하나의 정공 억제(hole block) 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 수송(electron transport) 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상기 발광층에 인접한 제 1 층과, 적어도 하나의 전자 수송 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 주입 또는 수송을 용이하게 도와주는 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상기 음극에 인접한 제 2 층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 EL 소자 제조방법은 기판 위에 제 1 전극을 형성하는 단계와, 제 1 전극 위에 적어도 하나의 인광 물질을 포함하는 발광층을 형성하는 단계와, 발광층 전체 위에 공통으로 적어도 하나의 정공 억제(hole block) 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 수송(electron transport) 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지는 제 1 층과, 적어도 하나의 전자 수송 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 주입 또는 수송을 용이하게 도와주는 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지는 제 2 층으로 구성된 전자 수송층을 형성하는 단계와, 전자 수송층 위에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
일반적으로, 유기 EL 소자는 음극과 양극을 통하여 주입된 전자와 정공이 발광층 내에서 재결합(recombination)하여 엑시톤을 형성함으로써, 특정한 파장의 빛을 발생한다.
효율적인 유기 EL 소자의 구조는 양극과 발광층 사이에 정공 수송층을 삽입하고, 음극과 발광층 사이에 전자 수송층을 삽입한 구조이다.
이 구조는 재결합에 의한 발광영역이 발광층 내로 제한되므로 효율이 높다.
또한, 최적의 발광효율을 얻기 위해서는 발광층으로 주입된 캐리어(Carrier)들이 발광층의 중심에서 여기 되도록 정공과 전자의 균형을 맞추어 주는 것도 중요하다.
이를 위해서는 정공 수송층과 전자 수송층의 수송능력을 고려하여 적층된 각층의 두께를 조절함으로 최적의 효율을 얻을 수 있다.
일반적으로, 유기 EL 소자는 순방향 전압이 인가되면 양극인 ITO 전극에서는 정공이 발광층으로 주입되고, 음극에서는 전자가 발광층으로 주입되며, 발광층에서 정공과 전자가 재결합하여 빛을 낸다.
따라서, 유기 EL 소자의 내부 양자 효율은 외부 전극으로부터 주입된 전하 수에 대해 소자 내부에서 발생한 광자 수의 비율로 주어진다.
내부 양자 효율(nint) ηint = γ ηr ηf 이다.
여기서, γ는 전자와 정공 주입의 균형에 관한 인자이고, ηr 는 전자-정공 재결합에 의한 단일항 엑시톤의 생성 효율이며, ηf 은 단일항 엑시톤의 발광 양자 효율이다.
스핀 S=1/2인 전자와 정공이 발광층에서 엑시톤을 형성할 때, 두 스핀이 대칭으로 배열하는 S=1인 삼중항 (triplet) 상태와 두 스핀이 반대칭으로 배열하는 S=0인 단일항 상태가 3:1의 비율로 생성되는데, 대부분의 분자의 바닥 상태는 스핀 단일항 상태이다.
따라서, 양자역학적 선택률 (selection rule)에 의하면 단일항 엑시톤은 바닥 상태로 발광 천이 (radiative transition)가 허용되는데 이것을 형광 (fluorescence)이라고 한다.
삼중항 엑시톤이 단일항인 바닥상태로 빛을 내며 천이하는 것은 금지된다.
그런데, 스핀-궤도 결합 (spin-orbit coupling)과 같은 섭동에 의해 삼중항 엑시톤도 빛을 내며 천이할 수 있는데 이것을 인광 (phosphorescence)이라 한다.
인광 또는 형광 유기 EL 소자에 있어서 최대의 효율을 얻기 위해서는 전자와 정공 주입이 균형을 이루어야 한다(γ : charge balance factor)
일반적인 유기 EL 소자에서는 대부분의 경우 전자(electron) 보다 정공(hole)의 수가 과도하게 발광층에 주입이 된다.
이로 인해 효율이 떨어지게 되는데, 이를 막기 위해 발광층 내로 주입되는 정공을 억제할 경우, 대부분 이로 인해 I-V 커브(curve)에서 전압(voltage)이 상승하게 된다.
이러한 단점을 보안하기 위해서는 발광층으로 전자의 주입을 최대한 높이고, 발광층으로 주입된 정공을 적절하게 차단할 수 있는 전자 수송층(electron transporting layer)이 필요하다.
본 발명은 새로운 물질로 전자 수송층을 이용하여 고효율의 유기 EL 소자를 얻을 수 있고, 이로 인해 수명도 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 유기 EL 소자는 기판, 기판 위에 형성되는 제 1 전극, 제 1 전극 위에 형성되는 발광층, 발광층 위에 형성되는 제 2 전극, 그리고, 제 1 전극과 발광층 사이, 제 2 전극과 발광층 사이 중 적어도 어느 한 곳에 형성되는 전자 수송층으로 크게 구성될 수 있다.
여기서, 제 1, 제 2 전극 중 어느 하나는 투명한 물질로 형성된 양극 또는 음극일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 전자 수송층은 제 1 층과 제 2 층으로 이루어지고, 제 1 층과 제 2 층은 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 적어도 두 물질이 혼합된 혼합물로 이루어진다.
즉, 본 발명의 전자 수송층의 제 1 층 또는 제 2 층은 하나의 유기화합물과 하나 이상의 다른 유기화합물들, 또는 하나의 금속 또는 무기화합물과 하나 이상의 다른 금속 또는 무기화합물들, 또는 하나 이상의 유기화합물들과 하나 이상의 금속 또는 무기화합물들의 혼합물로 이루어질 수 있다.
그리고, 전자 수송층의 제 1 층 또는 제 2 층의 두께는 각각 약 0.1 - 200nm 인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 전자 수송층의 제 1 층 또는 제 2 층은 제 1 물질과 제 2 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지는데, 이 때, 제 1 물질과 제 2 물질의 조성비는 제 1 물질 X : 제 2 물질 Y = 1 - 100 : 1 이거나 또는 제 1 물질 X : 제 2 물질 Y = 1 : 1 - 100 일 수 있다.
본 발명의 전자 수송층의 제 1 층 또는 제 2 층이 제 1 물질과 2개 이상의 복수 물질이 혼합된 혼합물로 이루어진다면, 제 1 물질과 복수 물질의 조성비는 제 1 물질 X : 복수 물질 Y = 1 - 100 : 1 이거나 또는 제 1 물질 X : 복수 물질 Y = 1 : 1 - 100 일 수 있다.
또한, 본 발명의 전자 수송층의 제 1 층은 발광층에 인접하고, 적어도 하나의 정공 억제(hole block) 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 수송(electron transport) 성질을 갖는 물질을 포함한다.
그리고, 전자 수송층의 제 2 층은 제 1 전극 또는 제 2 전극에 인접하고, 적어도 하나의 전자 수송(electron transport) 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 주입 또는 수송을 용이하게 도와주는 성질을 갖는 물질을 포함한다.
여기서, 정공 억제 성질을 갖는 물질은 산화 포텐셜(Oxidation Potential)이 0.4V 보다 크고, HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 절대값이 5.2eV 이상인 것이 바람직하다.
일반적으로, HOMO의 절대값이 녹색 도펀트(Green dopant)의 경우, 약 5.2eV, 적색 도펀트의 경우, 약 5eV, 청색 도펀트의 경우, 약 5.1eV 이상이므로, 정공 억제 물질(hole blocking material)은 HOMO의 절대값이 5.2eV 이상인 물질이 사용되고, 정공 및 발광층 내에서 형성된 엑시톤(exciton)을 차단(blocking)하는 역할을 수행한다.
정공 억제 성질을 갖는 물질은 치환되거나 치환되지 않는 8-hydroxyquinoline을 포함하는 금속 착물이고, 상기 금속은 알루미늄(Al), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 리튬(Li)으로부터 선택될 수 있다.
정공 억제 성질을 갖는 물질은 치환되거나 치환되지 않은 1,10-phenathroline 유도체이거나 또는 치환되거나 치환되지 않은 Carbazole 유도체일 수 있다.
정공 억제 성질을 갖는 물질은 도 2a 내지 도 2e에 도시된 바와 같이, Balq(aluminum(III) bis(2-methyl-8-quinolinato) 4-phenylphenolate), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), CBP [ 4,48-N,N8-dicarbazole-1,18-biphenyl ], CF-X, CF-Y 등으로부터 선택될 수 있다.
그리고, 전자 수송 성질을 갖는 물질은 모빌리티(mobility)가 1.0*10-6 cm2/Vs 이상인 것이 바람직하다.
전자 수송 성질을 갖는 물질은 도 3a 내지 도 3h에 도시된 바와 같이, 치환되거나 치환되지 않은 Al 콤플렉스(complex), 치환되거나 치환되지 않은 Be 콤플렉스, 치환되거나 치환되지 않은 Zn 콤플렉스, 치환되거나 치환되지 않은 oxidiazole 유도체, 치환되거나 치환되지 않은 triazole 유도체, 치환되거나 치환되지 않은 thiophene 유도체, 치환되거나 치환되지 않은 pyrrole 유도체, 치환되거나 치환되지 않은 sila-cyclopentadiene 유도체, 치환되거나 치환되지 않은 anthracene 유도 체, 치환되거나 치환되지 않은 pyrene 유도체, 치환되거나 치환되지 않은 perylene 유도체로부터 선택될 수 있다.
전자 수송 성질을 갖는 물질은 도 4a 내지 도 4h에 도시된 바와 같이, Alq3[ Tris-(8-hydroxyquinolinolato)-aluminium ], BeBq2[ bis(10-hydroxybenzofhgqinolinato)beryllium ], Zn(oxz)2 [Bis(2-(2-hydroxyphenyl0-benz-1,3-oxadiazoleato)zinc], PBD[ 2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butyl-phenyl0-1,3,4-oxadiazole ], TAZ [ 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-,2,4-triazole ], Liq [8-Quinolinolato Lithium], Mgq2 [Bis(8-Quinolinolato) Magnesium], Znq2 [Bis(8-Quinolinolato) Zinc] 으로부터 선택될 수 있다.
또한, 전자 주입 또는 수송을 용이하게 도와주는 성질을 갖는 물질은 무기 화합물 또는 금속일 수 있다.
무기 화합물은 알카리 금속 화합물, 알카리 토금속 화합물, 토금속 화합물, 란타나이드 화합물으로부터 선택될 수 있다.
구체적으로, 무기 화합물은 LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2, LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, FrCl의 할라이드 화합물과 Li2O, Li2O2, Na2O, K2O, Rb2O, Rb2O2, Cs2O, Cs2O2, LiAlO2, LiBO2, LiTaO3, LiNbO3, LiWO4, Li2CO, NaWO4, KAlO2, K2SiO3, B2O5, Al2O3, SiO2 의 산화물로부터 선택될 수 있다.
그리고, 금속은 알카리 금속, 알카리 토금속, 토금속, 희토류 금속 및 그들의 합금으로부터 선택될 수 있다.
구체적으로, 금속은 Li, Na, K, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ce, Sm, Gd, Eb, Yb, Al:Li 합금, Mg:Sr 합금, In:Li 합금으로부터 선택될 수 있다.
한편, 제 1 전극 또는 제 2 전극에 인접한 전자 수송층의 제 2 층이 적어도 하나 이상의 유기 화합물 또는 적어도 하나 이상의 유기 금속 화합물로 이루어진다면, 유기 또는 유기 금속 화합물은 프탈로시안 (phthalocyanine) 유도체 및 금속 프탈로시안 (metallophthalocyanine) 유도체들로서, 금속 성분은 Co, AlCl, Cu, Li2, Fe, Pb, Mg, Na2, Sn, Zn, Ni, Mn, VO, Ag2, MnCl, SiCl2, SnCl2 중 어느 하나로 이루어지거나, 또는 포르피린 (porphyrin) 유도체 및 금속 포르피린 (metalloporphyrin) 유도체들로서, 금속 성분은 Co, AlCl, Cu, Li2, Fe, Pb, Mg, Na2, Sn, Zn, Ni, Mn, VO, Ag2, MnCl, SiCl2, SnCl2 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
또한, 전자 수송층의 제 1 층과 제 2 층 사이에는 제 3 층이 더 형성될 수도 있다.
여기서, 제 3 층은 적어도 하나 이상의 서브층들로 구성되고, 전자 수송층의 제 3 층은 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 적어도 두 물질이 혼합된 혼합물이거나, 또는 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 단일물질일 수 있다.
그리고, 전자 수송층의 제 3 층은 전자 수송층의 제 1, 제 2 층과 동일한 물 질이거나 또는 서로 다른 물질일 수도 있다.
이와 같이, 새로운 물질의 전자 수송층은 다양한 구조의 유기 EL 소자에 적용할 수 있다.
도 5 내지 도 8은 본 발명 제 1 내지 제 4 실시예에 따른 유기 EL 소자의 구조를 보여주는 도면이다.
본 발명은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 전자 수송층은 발광층에 인접한 제 1 층과 음극에 인접한 제 2 층으로 이루어지고, 제 1 층과 제 2 층 사이에는 적어도 하나 이상의 서브층들을 갖는 제 3 층이 형성되어 있다.
여기서, 제 3 층은 생략될 수도 있다.
그리고, 양극과 발광층 사이에 정공 주입층, 정공 수송층 중 적어도 어느 한 층을 형성할 수 있다.
그리고, 본 발명은 음극과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 형성할 수도 있다.
또한, 발광층은 적어도 하나의 인광 물질이 포함될 수도 있다.
그리고, 본 발명은 도 7에 도시된 바와 같이, 발광층을 복수의 층으로 형성할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명은 다양한 구조의 유기 EL 소자를 제작할 수 있다.
본 발명은 도 8에 도시된 바와 같이 멀티 타입의 유기 EL 소자를 제작할 수도 있다.
본 발명은 양극과 음극 사이에, 발광층, 전자 수송층을 포함하는 다수개의 발광 유닛(unit)들을 가지고 있고, 서로 인접한 발광 유닛들은 계면층(interlayer)에 의해 분리된다.
여기서, 각 발광 유닛은 적어도 하나의 정공 억제(hole block) 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 수송(electron transport) 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지는 제 1 층과, 적어도 하나의 전자 수송 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 주입 또는 수송을 용이하게 도와주는 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지는 제 2 층으로 구성된 전자 수송층을 포함한다.
이 때, 전자 수송층의 제 1 층과 제 2 층 사이에는 적어도 하나 이상의 서브층들로 구성되는 제 3 층이 더 형성될 수 있다.
제 3 층의 각 서브층들은 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 적어도 두 물질이 혼합된 혼합물이거나, 또는 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 단일물질일 수 있다.
그리고, 발광 유닛들은 서로 동일한 적층 구조로 이루어지거나 또는 서로 다른 적층 구조로 이루어질 수도 있다.
본 발명에 따른 유기 EL 소자는 다음과 같이 제작될 수 있다.
먼저, 기판 위에 제 1 전극을 형성하고, 제 1 전극 위에 적어도 하나의 인광 물질을 포함하는 발광층을 형성한다.
다음, 발광층 전체 위에 공통으로 적어도 하나의 정공 억제(hole block) 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 수송(electron transport) 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지는 제 1 층과, 적어도 하나의 전자 수송 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 주입 또는 수송을 용이하게 도와주는 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지는 제 2 층으로 구성된 전자 수송층을 형성한다.
경우에 따라, 전자 수송층은 제 1 층 위에 적어도 하나 이상의 서브층들로 구성되고, 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 적어도 두 물질이 혼합된 혼합물이거나, 또는 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 단일물질로 이루어지는 제 3 층을 더 형성할 수도 있다.
그리고, 전자 수송층 위에 제 2 전극을 형성한다.
이와 같이, 인광(phosphorescence materials) 물질이 포함된 발광층(emitting layer)을 사용할 경우 (인광 유기 EL 소자), 전자 수송층(ETL, electron transport layer)은 정공 억제(Hole block) 기능을 수행하기 때문에 정공 억제층을 따로 형성할 필요가 없다.
따라서, 본 발명은 별도의 정공 억제층 없이 전자 수송층만 형성하므로 공정이 단순화되는 장점이 있다.
특히, 풀 컬러(full color) 유기 EL 소자을 제작할 때, 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 발광층 중 적어도 어느 하나는 형광 발광층이고, 적어도 어느 하나는 인광 발광층인 경우 (인광-형광 하이브리드(hybrid) 유기 EL 소자), 본 발명은 인광 발광층에 별도의 정공 억제층을 형성하지 않고, 정공 억제 기능을 수행하는 전자 수송층을 인광 및 형광 발광층 전체에 동일하게 형성할 수 있으므로 공정이 단순화된다.
이와 같이 제작되는 본 발명의 특성을 알아보기 위해, 먼저, 일반적인 전자 수송층 물질로 사용되는 Alq3와 정공 억제 물질로 사용되는 Balq [aluminum(III) bis(2-methyl-8-quinolinato) 4-phenylphenolate]의 IVL 특성을 비교해 보았다.
예 1.
1) 먼저, 투명 기판 위에 ITO인 양극을 형성하고, 양극 위에 copper phthalocyanine (CuPc)로 이루어진 정공 주입층을 약 25 nm 정도 입힌다.
2) 그 위에 정공 수송층으로서 4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl- amino]biphenyl (NPD)를 약 35 nm 정도 입힌다.
3) 그리고, 녹색 발광층을 만들기 위해 정공 수송층 위에 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3)에 Co6을 약 1% 정도 도핑하여 25nm 정도 입힌다.
4) 다음으로 발광층 위에 전자 수송층(ETL)으로 Alq3 (소자 A) 또는 Balq (소자 B)를 35nm 정도 입힌다.
5) 다음으로 전자 수송층 위에 전자 주입층(EIL)으로 LiF를 0.5nm 정도 입힌다.
6) 다음으로 전자 주입층 위에 음극으로 Al을 150nm을 입힌다.
이와 같이, 제작된 소자 A와 소자 B의 IVL을 비교해 보면, 도 9 및 도 10과 같은 그래프가 나타난다.
즉, 전자 수송층이 Alq3가 사용된 소자 A에서는 정공(hole)이 다수 캐리어(carrier)가 된다.
따라서, 발광층에는 주입된 다수의 정공들이 남게 된다.
이러한 정공들을 억제(block)하기 위해, Balq를 사용할 경우에는 정공은 억제되지만, Balq의 전자 이동도(electron mobility)가 Alq3보다 떨어진다.
따라서, 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이, 전자 수송층으로 Balq을 사용한 소자 B가 Alq3을 사용한 소자 A 보다 I-V 커브(curve)에서 전압이 약 1.2V 정도 성능이 떨어짐을 볼 수 있다.
위의 결과에서 보듯이, 정공 억제 성질과 전자 수송 성질을 갖는 물질이 필요 하지만, 아직까지는 이 두 개의 성질을 동시에 만족하는 물질이 개발되지 않았다.
그러므로, 본 발명은 전자 수송층의 물질을 정공 억제 성질을 갖는 물질과 전자 수송 성질을 갖는 물질을 혼합해 줌으로써, 전자 수송층의 전자 수송 능력을 유지함과 동시에 정공을 억제하여 발광층 내에서 정공과 전자의 차지 밸런스(charge balance)를 맞추어줌으로써 유기 EL 소자의 효율을 향상 시켰다.
예 2.
도 11은 본 발명의 특성을 설명하기 위한 실시예이다.
1) 먼저, 투명 기판 위에 ITO인 양극을 형성하고, 양극 위에 copper phthalocyanine (CuPc)로 이루어진 정공 주입층을 약 25 nm 정도 입힌다.
2) 그 위에 정공 수송층으로서 4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl- amino]biphenyl (NPD)를 약 35 nm 정도 입힌다.
3) 그리고, 녹색 발광층을 만들기 위해 정공 수송층 위에 8- hydroxyquinoline aluminum (Alq3)에 C545T을 약 1% 정도 도핑하여 25nm 정도 입힌다.
4) 다음으로 발광층 위에 전자 수송층(ETL)으로 전자 이동도(electron mobility)가 좋은 Alq3와 정공 억제 능력이 좋은 Balq를 Balq : Alq3 = 3:7 (소자 C), 또는 Balq : Alq3 = 5:5 (소자 D), 또는 Balq : Alq3 = 7:3 (소자 E) vol % 비율로 35nm 정도 입힌다.
5) 다음으로 전자 수송층 위에 전자 주입층(EIL)으로 LiF를 0.5nm 정도 입힌다.
6) 다음으로 전자 주입층 위에 음극으로 Al을 150nm을 입힌다.
이렇게 제작된 소자 C, 소자 D, 소자 E의 IVL을 비교해 보면 도 12 및 도 13과 같다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 소자 C(Balq : Alq3 = 3:7)는 I-L 특성은 좋지 않지만, I-V 특성은 Alq3을 단독으로 사용한 소자 A의 경우와 비슷하다.
반면에 소자 E(Balq : Alq3 = 7:3)는 I-L 특성이 좋고, I-V 특성은 세 소자 중 가장 좋지 않지만, 앞의 예에서 보여준 Balq 단독으로 사용된 소자 B의 경우 보다 전압이 향상되었음을 알 수 있다.
지금까지의 실험 결과로 알 수 있듯이, 유기 EL 소자에서 전자 수송층에 정공 억제 성질을 가지는 물질을 적절히 혼합해 줌으로서, 양극(ITO)에서 주입되어 정공수송층을 지나 발광층으로 주입된 정공을 발광층 내에 제한(confine)함으로써 유기 EL 소자의 효율을 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.
하기 표 1은 전류 밀도(Current density) 50mA/cm2 에서 각 소자의 특성을 비교한 것이다.
전자수송층 전압(V) 휘도(nit) cd/A lm/W 효율(%)
소자 A Alq3 7.5 6712 13.4 5.6 Ref
소자 B Balq 8.7 6454 12.9 4.7 83
소자 C Balq:Alq3 = 3:7 7.38 8155 16.3 6.9 123
소자 D Balq:Alq3 = 5:5 7.59 9118 18.2 7.5 134
소자 E Balq:Alq3 = 7:3 7.87 10080 20.2 8.0 143
예 3.
다음은 본 발명에서 사용된 전자 수송층의 다른 예를 설명하면 다음과 같다.
전자를 수송하는 물질로 BeBq2을 사용하고, 정공을 억제하는 물질로 Balq를 사용해서 소자를 제작하였다.
여기서, BeBq2는 앞에서 사용된 Alq3보다 전자수송능력이 뛰어나기 때문에 소자의 성능을 더 높일 수 있었다.
도 14는 본 발명의 특성을 설명하기 위한 실시예이다.
1) 먼저, 투명 기판 위에 ITO인 양극을 형성하고, 양극 위에 copper phthalocyanine (CuPc)로 이루어진 정공 주입층을 약 25 nm 정도 입힌다.
2) 그 위에 정공 수송층으로서 4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl- amino]biphenyl (NPD)를 약 35 nm 정도 입힌다.
3) 그리고, 녹색 발광층을 만들기 위해 정공 수송층 위에 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3)에 C545T을 약 1% 정도 도핑하여 25nm 정도 입힌다.
4) 다음으로 발광층 위에 전자 수송층(ETL)으로 전자 이동도(electron mobility)가 좋은 BeBq2와 정공 억제 능력이 좋은 Balq를 Balq : BeBq2 = 5:5 (소자 F) vol % 비율로 35nm 정도 입힌다.
5) 다음으로 전자 수송층 위에 전자 주입층(EIL)으로 LiF를 0.5nm 정도 입힌다.
6) 다음으로 전자 주입층 위에 음극으로 Al을 150nm을 입힌다.
이렇게 제작된 소자 F를 소자 A, 소자 D의 특성과 비교해 보면 하기 표 2와 같다.
하기 표 2는 전류 밀도(Current density) 50mA/cm2 에서 각 소자를 특성을 비교한 것이다.
전자수송층 전압(V) 휘도(nit) cd/A lm/W 효율(%)
소자 A Alq3 7.5 6712 13.4 5.6 Ref
소자 D Balq:Alq3 = 5:5 7.59 9118 18.2 7.5 134
소자 F Balq:BeBq2 = 5:5 6.7 10532 21.1 9.9 176
상기 표 2에 보는 바와 같이, Balq와 BeBq2을 혼합한 소자 F는 소자 A에 비해 I-V 특성이 0.8V 향상되었고, I-L 특성이 약 3820 nit 정도 더 향상된다.
따라서, 소자 F의 파워 효율(power efficiency)은 소자 A의 기준치보다 약 176% 향상되었다.
소자 A와 소자 F의 수명을 비교해 보면 도 15와 같다.
도 15에 도시된 바와 같이, 동일한 휘도 5000 nit에서, 소자 F의 수명이 소자 A에 비해 현저히 향상됨을 알 수 있었다.
다음은 본 발명에서 사용된 전자 수송층이 인광 유기 EL 소자에 사용된 경우의 예를 들어 보겠다.
일반적으로 스핀 S=1/2인 전자와 정공이 발광층에서 엑시톤을 형성할 때, 두 스핀이 대칭으로 배열하는 S=1인 삼중항(triplet) 상태와 두 스핀이 반대칭으로 배열하는 S=0인 단일항 상태가 3:1의 비율로 생성되는데, 대부분의 분자의 바닥 상태는 스핀 단일항 상태이다.
따라서, 양자역학적 선택률 (selection rule)에 의하면 단일항 엑시톤은 바닥 상태로 발광 천이(radiative transition)가 허용되는데 이것을 형광 (fluorescence)이라고 한다.
삼중항 엑시톤이 단일항인 바닥상태로 빛을 내며 천이하는 것은 금지된다.
그런데, 스핀-궤도 결합 (spin-orbit coupling)과 같은 섭동에 의해 삼중항 엑시톤도 빛을 내며 천이할 수 있는데 이것을 인광 (phosphorescence)이라 한다.
인광 소자에서는 삼중항 엑시톤을 이용해서 빛을 얻게 되는데, 발광층에서 형성된 삼중항 엑시톤이 cathode쪽으로 이동하지 못하도록 발광층 내에 삼중항 엑시톤을 제한(confine)하기 위해서 발광층 다음에 정공 억제층을 사용할 수 있다.
즉, 인광 유기 EL 소자는 발광층 다음에 삼중항 엑시톤을 제한(confine) 할 수 있는 정공 억제층과 전자 수송층, 두 층을 사용할 수 있다.
하지만, 본 발명과 같이, 상기와 같은 두 가지의 역할을 수행할 수 있는 전자수송층을 사용한다면, 정공 억제층을 따로 사용할 필요가 없다.
예 4.
도 16과 도 17은 본 발명의 특성을 설명하기 위한 실시예이다.
1) 먼저, 투명 기판 위에 ITO인 양극을 형성하고, 양극 위에 copper phthalocyanine (CuPc)로 이루어진 정공 주입층을 약 25 nm 정도 입힌다.
2) 그 위에 정공 수송층으로서 4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl- amino]biphenyl (NPD)를 약 35 nm 정도 입힌다.
3) 인광 녹색 발광층을 만들기 위해, 4,48-N,N8-dicarbazole-1,18-biphenyl (CBP)에 tris~2-phenylpyridine!iridium [ Ir(ppy)3 ]을 약 8% 정도 도핑하여 약 25nm 정도 입힌다.
4) 다음으로 삼중항 엑시톤을 억제하는 물질로 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl 1,10-phenanthrolin[BCP]를 10nm 정도 입히고, 전자 수송층(ETL)으로 Alq3를 25nm 정도 입힌다.
즉, CBP + Ir(ppy)3(8%) / BCP / Alq3 --------------- 소자 G
25nm 10nm 25nm
다음으로, 본 발명에서 사용된 전자 수송층으로, 전자 이동도(electron mobility)가 좋은 BeBq2와 정공 억제 능력이 좋은 Balq를 각각 vol %로 5:5 비율로 35nm 정도 입힌다.
즉, CBP + Ir(ppy)3(8%) / Balq : BeBq2 = 5:5 ----------소자 H
25nm 35nm
5) 다음으로 전자 수송층 위에 전자 주입층(EIL)으로 LiF를 0.5nm 정도 입힌다.
6) 다음으로 전자 주입층 위에 음극으로 Al을 150nm을 입힌다.
이렇게 제작된 소자 G와 소자 H의 특성과 비교해 보면 하기 표 3과 같다.
표 3은 인광 녹색 소자, 전류 밀도 25mA/cm2 에서 각 소자의 특성을 비교한 것이다.
전자수송층 전압(V) 휘도(nit) cd/A lm/W 효율(%)
소자 G BCP / Alq3 8 6857 27.4 10.8 Ref
소자 H Balq:BeBq2 = 5:5 7.8 6702 26.8 10.8 100
상기 표 3과 같이, 전자 수송층을 사용한 본 발명은 BCP / Alq3를 사용한 기존 소자와 동일한 특성(lm/W)을 얻을 수 있었다.
따라서, 본 발명에서 사용된 전자 수송층은 정공 억제층을 따로 두었던 기존 소자에 비해 동일한 특성 및 효율을 얻을 수 있고 공정을 단순화할 수 있다는 장점을 더 포함한다.
다음은, 유기 EL 소자를 이용하여 풀 컬러 유기 EL 패널(full color panel)을 제작하는 경우이다.
만일, R, G, B 발광 소자가 모두 형광, 또는 인광 물질을 사용한다면, 전자 수송층은 동일한 것을 사용한다.
그러나, R, G, B 발광 소자 중 하나 또는 두 개가 인광 또는 형광 물질을 사용한다면, 인광 물질을 사용하는 소자는 삼중항 엑시톤을 억제하는 억제층(Blocking layer)을 사용해야 한다.
그러므로, 인광 물질을 사용하는 소자와 형광 물질을 사용하는 소자는 발광층 다음에 증착되는 전자 수송층이 서로 다르다.
즉, 전자 수송층은 각 소자마다 하기와 같이 증착된다.
예를 들면,
Green 인광 소자 : CBP+Ir(ppy)3 / BCP(10nm) / Alq3(25nm)
Red 형광 소자 : Alq3 + dcjtb / Alq3(35nm)
Blue 형광소자 : DPVBi / Alq3(35nm)
하지만, 본 발명의 전자 수송층은 정공 억제 물질이 혼합되어 있으므로, 각 발광 소자마다 다른 구조로 전자 수송층들을 형성할 필요가 없이 하나의 전자 수송층만을 형성하므로 공정이 간단하다.
예를 들면,
Green 인광 소자 : CBP+Ir(ppy)3 / Balq:BeBq 2 = 5:5, 35nm
Red 형광 소자 : Alq3 + dcjtb / Balq:BeBq 2 = 5:5, 35nm
Blue 형광소자 : DPVBi / Balq:BeBq 2 = 5:5, 35nm
이와 같이, 본 발명은 공통 전자 수송층을 사용하는 경우, 인광-형광 하이브리드(hybrid) 소자에서도 공정의 단순화 뿐 아니라 소자의 효율도 높일 수 있다.
다음으로는, 본 발명의 유기 EL 소자는 발광층으로 주입되는 캐리어(carrier) 중에 소수 캐리어(minor carrier)가 전자(electron)이기 때문에 소수 캐리어의 주입 능력을 향상시키면, I-V 커브(curve)와, I-L 커브(curve)에서 나타나듯이, 소자의 효율이 향상됨을 알 수 있다.
예 5.
1) 먼저, 투명 기판 위에 ITO인 양극을 형성하고, 양극 위에 copper phthalocyanine (CuPc)로 이루어진 정공 주입층을 약 25 nm 정도 입힌다.
2) 그 위에 정공 수송층으로서 4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl- amino]biphenyl (NPD)를 약 35 nm 정도 입힌다.
3) 그리고, 녹색 발광층을 만들기 위해 정공 수송층 위에 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3)에 C545T을 약 1% 정도 도핑하여 25nm 정도 입힌다.
4) 다음으로 발광층 위에 전자 수송층(ETL)의 제 1 층으로 Alq3을 약 25nm 정도 입힌다.
5) 다음으로 전자 수송층의 제 1 층 위에 전자 수송층의 제 2 층으로 BeBq2 : LiF = 1:1(소자 I) vol % 비율로 약 35nm 정도 입힌다.
이 때, 전자 수송층의 제 2 층은 전자 주입층(EIL, electron injection layer)의 역할도 수행한다.
6) 다음으로 전자 수송층의 제 2 층 위에 음극으로 Al을 150nm 정도 입힌다.
이렇게 제작된 소자 I를 소자 A의 특성과 비교해 보면 하기 표 4와 같다.
하기 표 4는 전류 밀도(Current density) 50mA/cm2 에서 각 소자를 특성을 비교한 것이다.
전자수송층 전압(V) 휘도(nit) cd/A lm/W 효율(%)
소자 A Alq3 7.5 6712 13.4 5.6 Ref
소자 I Alq3 / BeBq2:LiF 6.8 8050 16.1 7.9 140
상기 표 4와 도 18 및 도 19에 보는 바와 같이, 소자A 보다 전자 수송층의 제 2 층으로 BeBq2와 LiF을 코-데포지션(co-deposition)한 소자 I가 I-V 커브(curve)에서 전압이 약 1V 정도 향상되었고, I-L 커브에서 효율의 상승을 가져 왔다.
도 20 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 본 발명은 소자 I와 같은 구조를 도입함으로써, 전자 수송층과 음극 사이의 포텐셜 베리어 높이(Potential barrier height)를 낮추어 전자 주입이 용이하다.
따라서, 본 발명은 전압 감소와 효율이 향상됨을 알 수 있다.
예 6.
예 6은 상기 예 3에서의 전자 수송층과 예 5에서의 전자 수송층의 제 2 층을 동시에 적용한 예이다.
1) 먼저, 투명 기판 위에 ITO인 양극을 형성하고, 양극 위에 copper phthalocyanine (CuPc)로 이루어진 정공 주입층을 약 25 nm 정도 입힌다.
2) 그 위에 정공 수송층으로서 4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl- amino]biphenyl (NPD)를 약 35 nm 정도 입힌다.
3) 그리고, 녹색 발광층을 만들기 위해 정공 수송층 위에 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3)에 C545T을 약 1% 정도 도핑하여 25nm 정도 입힌다.
4) 다음으로 발광층 위에 전자 수송층(ETL)의 제 1 층을 형성한다.
전자 수송층의 제 1 층은 정공 억제 성질을 갖는 물질(HBM, Hole Blocking Materials)로서 Balq와 발광층(Emitting Layer)으로의 전자 수송을 도와주는 Alq3을 5:5 vol% 비율로 코-데포지션(co-deposition)해서 약 25nm을 형성한다.
5) 다음으로 전자 수송층의 제 1 층 위에 전자 수송층의 제 2 층을 형성한다.
전자 수송층의 제 2 층은 전자 수송을 도와주는 물질로서 BeBq2와 전자주입을 도와주는 물질로 LiF을 1:1 vol% 비율로 코-데포지션하여 약 10nm 정도 형성한다.
즉, 전자 수송층의 제 1 층 / 전자 수송층의 제 2 층은,
Balq:Alq3(5:5) / BeBq2:LiF(1:1) ---------------- 소자 J
25nm 10nm
6) 다음으로 전자 수송층의 제 2 층 위에 음극으로 Al을 150nm 정도 입힌다.
이렇게 제작된 소자 J의 특성은 도 25와 도 26에 도시된 바와 같이, 전자 수송층의 제 1 층 특징과 전자 수송층의 제 2 층 특징이 결합되어 좋은 특성을 보여 주고 있다.
하기 표 5는 전류 밀도(Current density) 50mA/cm2 에서 각 소자를 특성을 비교한 것이다.
전자수송층 전압(V) 휘도(nit) cd/A lm/W 효율(%)
소자 A Alq3 7.5 6712 13.4 5.6 Ref
소자 J Balq:Alq3(5:5)/BeBq2:LiF 6.3 11650 23.3 11.6 207
상기 표 5와 같이, 전자 수송층의 제 1 층과 전자 수송층의 제 2 층을 각각 별도로 적용한 경우, 각각 최대 140% 정도의 효율 상승이 있었지만, 소자 J와 같이 전자 수송층의 제 1 층과 전자 수송층의 제 2 층을 동시에 적용하면, 상기 소자 A 보다 약 200% 이상의 소자 효율 향상을 얻을 수 있었다.
예 7.
예 7은 예 3에서 전자 수송층과 예 5에서 전자 수송층의 제 2 층을 동시에 적용한 예 6의 다른 예이다.
1) 먼저, 투명 기판 위에 ITO인 양극을 형성하고, 양극 위에 copper phthalocyanine (CuPc)로 이루어진 정공 주입층을 약 25 nm 정도 입힌다.
2) 그 위에 정공 수송층으로서 4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl- amino]biphenyl (NPD)를 약 35 nm 정도 입힌다.
3) 그리고, 녹색 발광층을 만들기 위해 정공 수송층 위에 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3)에 C545T을 약 1% 정도 도핑하여 25nm 정도 입힌다.
4) 다음으로 발광층 위에 전자 수송층(ETL)의 제 1 층을 형성한다.
전자 수송층의 제 1 층은 정공 억제 성질을 갖는 물질(HBM, Hole Blocking Materials)로서 Balq와 발광층(Emitting Layer)으로의 전자 수송을 도와주는 BeBq2을 5:5 vol% 비율로 코-데포지션(co-deposition)해서 약 25nm을 형성한다.
5) 다음으로 전자 수송층의 제 1 층 위에 전자 수송층의 제 2 층을 형성한다.
전자 수송층의 제 2 층은 전자 수송을 도와주는 물질로서 BeBq2와 전자주입을 도와주는 물질로 LiF을 1:1 vol% 비율로 코-데포지션하여 약 10nm 정도 형성한다.
즉, 전자 수송층의 제 1 층 / 전자 수송층의 제 2 층은,
Balq:BeBq2(5:5) / BeBq2:LiF(1:1) ---------------- 소자 K
25nm 10nm
6) 다음으로 전자 수송층의 제 2 층 위에 음극으로 Al을 150nm 정도 입힌다.
이렇게 제작된 소자 K의 특성은 전자 수송층의 제 1 층 특징과 전자 수송층의 제 2 층 특징이 결합되어 좋은 특성을 보여 주고 있다.
하기 표 6는 전류 밀도(Current density) 50mA/cm2 에서 각 소자를 특성을 비교한 것이다.
전자수송층 전압(V) 휘도(nit) cd/A lm/W 효율(%)
소자 A Alq3 7.5 6712 13.4 5.6 Ref
소자 K Balq:BeBq2(5:5)/BeBq2:LiF 6 12750 25.5 13.4 238
상기 표 6과 같이, 전자 수송층의 제 1 층과 전자 수송층의 제 2 층을 각각 별도로 적용한 경우, 각각 최대 140% 정도의 효율 상승이 있었지만, 소자 K와 같이 전자 수송층의 제 1 층과 전자 수송층의 제 2 층을 동시에 적용하면, 상기 소자 A 보다 약 230% 이상의 소자 효율 향상을 얻을 수 있었다.
소자 A와 소자 K의 수명을 비교해 보면, 도 27에서 보듯이 동일한 휘도 5000 nit에서 수명이 현저히 향상되었고, 예 3의 소자 F 보다도 수명이 향상됨을 알 수 있었다.
예 8.
예 8은 예 3에서 전자수송층과 예 5에서 전자 수송층의 제 2 층을 동시에 적용한 예 6의 다른 예이다.
1) 먼저, 투명 기판 위에 ITO인 양극을 형성하고, 양극 위에 copper phthalocyanine (CuPc)로 이루어진 정공 주입층을 약 25 nm 정도 입힌다.
2) 그 위에 정공 수송층으로서 4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl- amino]biphenyl (NPD)를 약 35 nm 정도 입힌다.
3) 그리고, 녹색 발광층을 만들기 위해 정공 수송층 위에 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3)에 C545T을 약 1% 정도 도핑하여 25nm 정도 입힌다.
4) 다음으로 발광층 위에 전자 수송층(ETL)의 제 1 층을 형성한다.
전자 수송층의 제 1 층은 정공 억제 성질을 갖는 물질(HBM, Hole Blocking Materials)로서 BCP와 발광층(Emitting Layer)으로의 전자 수송을 도와주는 BeBq2을 5:5 vol% 비율로 코-데포지션(co-deposition)해서 약 25nm을 형성한다.
5) 다음으로 전자 수송층의 제 1 층 위에 전자 수송층의 제 2 층을 형성한다.
전자 수송층의 제 2 층은 전자 수송을 도와주는 물질로서 BeBq2와 전자주입을 도와주는 물질로 LiF을 1:1 vol% 비율로 코-데포지션하여 약 10nm 정도 형성한다.
즉, 전자 수송층의 제 1 층 / 전자 수송층의 제 2 층은,
BCP:BeBq2(5:5) / BeBq2:LiF(1:1) ---------------- 소자 L
25nm 10nm
6) 다음으로 전자 수송층의 제 2 층 위에 음극으로 Al을 150nm 정도 입힌다.
이렇게 제작된 소자 L의 특성은 전자 수송층의 제 1 층 특징과 전자 수송층의 제 2 층 특징이 결합되어 좋은 특성을 보여 주고 있다.
하기 표 7는 전류 밀도(Current density) 50mA/cm2 에서 각 소자를 특성을 비교한 것이다.
전자수송층 전압(V) 휘도(nit) cd/A lm/W 효율(%)
소자 A Alq3 7.5 6712 13.4 5.6 Ref
소자 L BCP:BeBq2(5:5)/BeBq2:LiF 5.8 13600 27.2 14.7 262
상기 표 7과 같이, 전자 수송층의 제 1 층과 전자 수송층의 제 2 층을 각각 별도로 적용한 경우, 각각 최대 140% 정도의 효율 상승이 있었지만, 소자 L과 같이 전자 수송층의 제 1 층과 전자 수송층의 제 2 층을 동시에 적용하면, 상기 소자 A 보다 약 260% 이상의 소자 효율 향상을 얻을 수 있었다.
예 9.
예 9는 전자 수송층의 제 1 층을 단일물질로 사용하고 전자 수송층의 제 2 층을 혼합물질로 사용한 다른 예이다.
1) 먼저, 투명 기판 위에 ITO인 양극을 형성하고, 양극 위에 copper phthalocyanine (CuPc)로 이루어진 정공 주입층을 약 25 nm 정도 입힌다.
2) 그 위에 정공 수송층으로서 4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl- amino]biphenyl (NPD)를 약 35 nm 정도 입힌다.
3) 그리고, 녹색 발광층을 만들기 위해 정공 수송층 위에 8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3)에 C545T을 약 1% 정도 도핑하여 25nm 정도 입힌다.
4) 다음으로 발광층 위에 전자 수송층(ETL)의 제 1 층을 형성한다.
전자 수송층의 제 1 층은 정공 억제 성질을 갖는 물질(HBM, Hole Blocking Materials)로서 Balq를 약 10nm 정도로 형성한다.
5) 다음으로 전자 수송층의 제 1 층 위에 전자 수송층의 제 2 층을 형성한다.
전자 수송층의 제 2 층은 전자 수송을 도와주는 물질로서 BeBq2와 전자주입을 도와주는 물질로 LiF을 1:1 vol% 비율로 코-데포지션하여 약 25nm 정도 형성한다.
즉, 전자 수송층의 제 1 층 / 전자 수송층의 제 2 층은,
Balq / BeBq2:LiF(1:1) ---------------- 소자 M
10nm 25nm
6) 다음으로 전자 수송층의 제 2 층 위에 음극으로 Al을 150nm 정도 입힌다.
이렇게 제작된 소자 M의 특성은 전자 수송층의 제 1 층 특징과 전자 수송층의 제 2 층 특징이 결합되어 좋은 특성을 보여 주고 있다.
하기 표 8은 전류 밀도(Current density) 50mA/cm2 에서 각 소자를 특성을 비교한 것이다.
전자수송층 전압(V) 휘도(nit) cd/A lm/W 효율(%)
소자 A Alq3 7.5 6712 13.4 5.6 Ref
소자 M Balq/BeBq2:LiF 7.5 9500 19.0 8.0 142
상기 표 8과 같이, 소자 M은 소자 A 보다 약 140% 이상의 소자 효율 향상을 얻을 수 있었다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 유기 EL 소자 및 그 제조방법은 정공 억제 물질과 전자 수송 물질이 혼합된 전자 수송층의 제 1 층과 전자 수송 물질과 전자 수 송 또는 주입을 용이하게 하는 물질이 혼합된 전자 수송층의 제 2 층을 동시에 적용함으로써, 소자의 수명 및 효율이 크게 향상된다.
또한, 본 발명은 정공 억제 물질과 전자 수송 물질이 혼합된 제 1 층과 전자 수송 물질과 전자 수송 또는 주입을 용이하게 하는 물질이 혼합된 제 2 층으로 이루어진 전자 수송층을 사용하므로, 인광-형광 하이브리드(hybrid) 소자 제작시 공정을 단순화할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (38)

  1. 양극과 음극 사이에 발광층, 전자 수송층을 포함하는 적층 구조를 갖는 유기 EL 소자에 있어서,
    상기 전자 수송층은
    적어도 둘 이상의 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상기 발광층에 인접한 제 1 층과,
    적어도 둘 이상의 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상기 음극에 인접한 제 2 층을 포함하며,
    상기 적어도 둘 이상의 물질이 혼합된 혼합물은 하나의 유기화합물과 하나 이상의 다른 유기화합물들, 또는 하나의 금속 또는 무기화합물과 하나 이상의 다른 금속 또는 무기화합물들, 또는 하나 이상의 유기화합물들과 하나 이상의 금속 또는 무기화합물들의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 수송층의 제 1 층 또는 제 2 층의 두께는 0.1 - 200nm 인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 수송층의 제 1 층 또는 제 2 층은 제 1 물질과 제 2 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상기 제 1 물질과 제 2 물질의 조성비는 제 1 물질 X : 제 2 물질 Y = 1 - 100 : 1 이거나 또는 제 1 물질 X : 제 2 물질 Y = 1 : 1 - 100 인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 수송층의 제 1 층 또는 제 2 층은 제 1 물질과 2개 이상의 복수 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상기 제 1 물질과 복수 물질의 조성비는 제 1 물질 X : 복수 물질 Y = 1 - 100 : 1 이거나 또는 제 1 물질 X : 복수 물질 Y = 1 : 1 - 100 인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 수송층의 제 1 층은 적어도 하나의 정공 억제(hole block) 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 수송(electron transport) 성질을 갖는 물질을 포함하고, 상기 전자 수송층의 제 2 층은 적어도 하나의 전자 수송 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 주입 또는 수송을 용이하게 도와주는 성질을 갖는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 정공 억제 성질을 갖는 물질은 산화 포텐셜(Oxidation Potential)이 0.4V 보다 크고, HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 절대값이 5.2eV 이상인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 정공 억제 성질을 갖는 물질은 치환되거나 치환되지 않는 8-hydroxyquinoline을 포함하는 금속 착물이고, 상기 금속은 알루미늄(Al), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 리튬(Li)으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 정공 억제 성질을 갖는 물질은 치환되거나 치환되지 않은 1,10-phenathroline 유도체이거나 또는 치환되거나 치환되지 않은 Carbazole 유도체인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 정공 억제 성질을 갖는 물질은 Balq(aluminum(III) bis(2-methyl-8-quinolinato) 4-phenylphenolate), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), CBP [ 4,48-N,N8-dicarbazole-1,18-biphenyl ], CF-X, CF-Y 으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 전자 수송 성질을 갖는 물질은 모빌리티(mobility)가 1.0*10-6 cm2/Vs 이상인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 전자 수송 성질을 갖는 물질은 치환되거나 치환되지 않은 Al 콤플렉스(complex), 치환되거나 치환되지 않은 Be 콤플렉스, 치환되거나 치환되지 않은 Zn 콤플렉스, 치환되거나 치환되지 않은 oxidiazole 유도체, 치환되거나 치환되지 않은 triazole 유도체, 치환되거나 치환되지 않은 thiophene 유도체, 치환되거나 치환되지 않은 pyrrole 유도체, 치환되거나 치환되지 않은 sila- cyclopentadiene 유도체, 치환되거나 치환되지 않은 anthracene 유도체, 치환되거나 치환되지 않은 pyrene 유도체, 치환되거나 치환되지 않은 perylene 유도체로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  12. 제 5 항에 있어서, 상기 전자 수송 성질을 갖는 물질은 Alq3[ Tris-(8-hydroxyquinolinolato)-aluminium ], BeBq2[ bis(10-hydroxybenzofhgqinolinato)beryllium ], Zn(oxz)2 [Bis(2-(2-hydroxyphenyl0-benz-1,3-oxadiazoleato)zinc], PBD[ 2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butyl-phenyl0-1,3,4-oxadiazole ], TAZ [ 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-,2,4-triazole ], Liq [8-Quinolinolato Lithium], Mgq2 [Bis(8-Quinolinolato) Magnesium], Znq2 [Bis(8-Quinolinolato) Zinc] 으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  13. 제 5 항에 있어서, 상기 전자 주입 또는 수송을 용이하게 도와주는 성질을 갖는 물질은 무기 화합물 또는 금속인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 무기 화합물은 알카리 금속 화합물, 알카리 토금속 화합물, 토금속 화합물, 란타나이드 화합물으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 무기 화합물은 LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2, LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, FrCl의 할라이드 화합물과 Li2O, Li2O2, Na2O, K2O, Rb2O, Rb2O2, Cs2O, Cs2O2, LiAlO2, LiBO2, LiTaO3, LiNbO3, LiWO4, Li2CO, NaWO4, KAlO2, K2SiO3, B2O5, Al2O3, SiO2 의 산화물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 금속은 알카리 금속, 알카리 토금속, 토금속, 희토류 금속 및 그들의 합금으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 금속은 Li, Na, K, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ce, Sm, Gd, Eb, Yb, Al:Li 합금, Mg:Sr 합금, In:Li 합금으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 수송층의 제 2 층은 적어도 하나 이상의 유기 화합물 또는 적어도 하나 이상의 유기 금속 화합물로 이루어지며, 상기 유기 또는 유기 금속 화합물은 프탈로시안 (phthalocyanine) 유도체 및 금속 프탈로시안 (metallophthalocyanine) 유도체들로서, 금속 성분은 Co, AlCl, Cu, Li2, Fe, Pb, Mg, Na2, Sn, Zn, Ni, Mn, VO, Ag2, MnCl, SiCl2, SnCl2 중 어느 하나로 이루어지거나, 또는 포르피린 (porphyrin) 유도체 및 금속 포르피린 (metalloporphyrin) 유도체들로서, 금속 성분은 Co, AlCl, Cu, Li2, Fe, Pb, Mg, Na2, Sn, Zn, Ni, Mn, VO, Ag2, MnCl, SiCl2, SnCl2 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 수송층의 제 1 층과 제 2 층 사이에는 제 3 층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 제 3 층은 적어도 하나 이상의 서브층들로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 전자 수송층의 제 3 층은 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 적어도 두 물질이 혼합된 혼합물이거나, 또는 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 단일물질인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  22. 제 19 항에 있어서, 상기 전자 수송층의 제 3 층은 상기 전자 수송층의 제 1, 제 2 층과 동일한 물질이거나 또는 서로 다른 물질인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  23. 제 1 항에 있어서, 상기 양극과 발광층 사이에는 정공 주입층, 정공 수송층 중 적어도 어느 한 층이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  24. 제 1 항에 있어서, 상기 음극과 전자 수송층 사이에는 전자 주입층이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  25. 제 1 항에 있어서, 상기 발광층은 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  26. 제 1 항에 있어서, 상기 발광층은 인광 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  27. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 전극 중 적어도 어느 하나는 투명한 물질인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  28. 양극과 음극 사이에 발광층, 전자 수송층을 포함하는 적층 구조를 갖는 풀 컬러 유기 EL 소자에 있어서,
    상기 발광층은 적어도 하나의 인광 물질을 포함하고,
    상기 전자 수송층은
    적어도 하나의 정공 억제(hole block) 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 수송(electron transport) 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상기 발광층에 인접한 제 1 층과,
    적어도 하나의 전자 수송 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 주입 또는 수송을 용이하게 도와주는 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상기 음극에 인접한 제 2 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 전자 수송층의 제 1 층과 제 2 층 사이에는 적어도 하나 이상의 서브층들로 구성되는 제 3 층이 더 형성되고, 상기 제 3 층의 각 서브층들은 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 적어도 두 물질이 혼합된 혼합물이거나, 또는 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 단일물질인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  30. 양극과 음극 사이에, 발광층, 전자 수송층을 포함하는 발광 유닛을 다수개 갖는 유기 EL 소자에 있어서,
    상기 서로 인접한 발광 유닛들은 계면층에 의해 분리되고,
    상기 전자 수송층은
    적어도 하나의 정공 억제(hole block) 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 수송(electron transport) 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상 기 발광층에 인접한 제 1 층과,
    적어도 하나의 전자 수송 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 주입 또는 수송을 용이하게 도와주는 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지고, 상기 음극에 인접한 제 2 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 발광 유닛들은 서로 동일한 적층 구조로 이루어지거나 또는 서로 다른 적층 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 전자 수송층의 제 1 층과 제 2 층 사이에는 적어도 하나 이상의 서브층들로 구성되는 제 3 층이 더 형성되고, 상기 제 3 층의 각 서브층들은 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 적어도 두 물질이 혼합된 혼합물이거나, 또는 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 단일물질인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자.
  33. 기판 위에 제 1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 전극 위에 적어도 하나의 인광 물질을 포함하는 발광층을 형성하는 단계;
    상기 발광층 전체 위에 공통으로 적어도 하나의 정공 억제(hole block) 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 수송(electron transport) 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지는 제 1 층과, 적어도 하나의 전자 수송 성질을 갖는 물 질과 적어도 하나의 전자 주입 또는 수송을 용이하게 도와주는 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지는 제 2 층으로 구성된 전자 수송층을 형성하는 단계; 그리고,
    상기 전자 수송층 위에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자 제조방법.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 제 1 전극은 양극이고, 상기 제 2 전극은 음극인 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자 제조방법.
  35. 제 33 항에 있어서, 상기 제 1 전극과 발광층 사이에 정공 주입층, 정공 수송층 중 적어도 어느 하나를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자 제조방법.
  36. 제 33 항에 있어서, 상기 전자 수송층을 형성하는 단계는,
    상기 발광층 위에 적어도 하나의 정공 억제(hole block) 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 수송(electron transport) 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지는 제 1 층을 형성하는 단계;
    상기 제 2 층 위에 적어도 하나의 전자 수송 성질을 갖는 물질과 적어도 하나의 전자 주입 또는 수송을 용이하게 도와주는 성질을 갖는 물질이 혼합된 혼합물로 이루어지는 제 2 층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자 제조방법.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 제 1 층 위에 적어도 하나 이상의 서브층들로 구성되고, 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 적어도 두 물질이 혼합된 혼합물이거나, 또는 유기화합물, 금속화합물, 무기화합물로부터 선택된 단일물질로 이루어지는 제 3 층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자 제조방법.
  38. 제 33 항에 있어서, 상기 제 2 전극과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자 제조방법.
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