KR20070101984A - 전하분리층을 구비한 유기 전기발광 소자 - Google Patents

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KR20070101984A
KR20070101984A KR1020060033539A KR20060033539A KR20070101984A KR 20070101984 A KR20070101984 A KR 20070101984A KR 1020060033539 A KR1020060033539 A KR 1020060033539A KR 20060033539 A KR20060033539 A KR 20060033539A KR 20070101984 A KR20070101984 A KR 20070101984A
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박상훈
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Abstract

발광효율이 향상될 수 있도록 그 구조가 개선된 유기 전기발광 소자가 개시된다. 본 발명에 따른 유기 전기발광 소자는, 순차로 적층된 애노드, 유기 발광층 및 캐소드를 포함하고, 여기에서 상기 유기 발광층은 제1 유기 발광층, 제2 유기 발광층 및 이들 사이에 개재되는 것으로 정공이동도가 상기 제1, 제2 유기 발광층을 형성하는 물질의 정공이동도 보다 큰 제1 전하수송물질 또는 전자이동도가 상기 제1, 제2 유기 발광층을 형성하는 물질의 전자이동도 보다 큰 제2 전하수송물질로 형성된 전하분리층을 포함한다.

Description

전하분리층을 구비한 유기 전기발광 소자{Organic electroluminescent device comprising charge separation layer}
도 1은 종래 유기 전기발광 소자의 개략적 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따라 구현된 유기 전기발광 소자의 개략적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 <실험예 1>에 따라 제조된 유기 전기발광 소자의 광파장 특성을 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 <실험예 1>에 따라 제조된 유기 전기발광 소자의 휘도(Luminance) 특성을 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 <실험예 1>에 따라 제조된 유기 전기발광 소자의 전류효율(current efficiency) 특성을 보여주는 그래프이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
20:투명기판 22:애노드
24:제1 유기 발광층 25:전하분리층
26:제2 유기 발광층 27:유기 발광층
28:캐소드
본 발명은 전기발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광효율이 향상될 수 있도록 그 구조가 개선된 유기 전기발광 소자에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자(OLED)는 형광 또는 인광 유기층에 전류를 흘려주면, 전자와 정공이 유기층에서 결합하면서 빛이 발생하는 현상을 이용한 자발광형 소자로서, 경량이고, 부품이 간소하며, 제작 공정이 간단한 구조를 지니고 있으며, 고화질 및 광시야각 구현이 가능하다. 또한, 동영상을 완벽하게 구현할 수 있고, 고색순도 구현이 가능하며, 저소비전력, 저전압 구동으로 휴대용 전자기기에 적합한 전기적 특성을 갖고 있다.
유기 전계 발광 소자는 발광층을 이루는 물질의 분자량에 따라 저분자 OLED(Small Molecular OLED : SMOLED)와 고분자 OLED(Polymer LED : PLED)로 구분할 수 있다.
저분자 OLED의 유기층은 정공 및 전자가 효율적으로 이동할 수 있도록, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및/또는 전자 주입층 등을 더 포함하는 다층 구조를 갖는 경우가 많다. 상기 층들은 진공 열증착법 또는 기상 증착법 등을 이용하여 형성되는 경우가 대부분인데, 이 때, 상기 층들을 이루는 물질들의 사용 효율이 비교적 낮아, 제조 단가 상승의 원인이 되고 있다. 또한, 대화면 적용을 위한 증착 장비 개발이 아직 만족스러운 정도는 아닌 상태이다.
이에 반하여, 고분자 OLED는 저분자 OLED에 비하여, 제1전극 및 제2전극 사이에 개재된 유기층의 기계적 강도 및 열적 안정성 등이 높으며, 구동 전압이 낮 고, 발광 고분자의 다양한 분자 구조에 따른 다양한 발광 색상을 가질 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 고분자 OLED의 유기층은 발광 고분자를 적절한 유기 용매에 용해시킨 용액을 스핀 캐스팅(spin casting), 잉크젯 프린팅(ink jet printing), 스프레이프린팅 (Spray printing) 등과 같은 코팅법을 이용하여 형성될 수 있다. 이와 같은 고분자 OLED 및 이의 제조 방법에 대한 연구가 현재 활발히 진행되고 있다.
도 1은 종래 유기 전기발광 소자의 개략적 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 유기 전기발광 소자는 애노드(12)와 캐소드(18) 및 이들 사이에 개재된 유기 발광층(14)을 포함한다. 상기 애노드(12)와 캐소드(18) 사이에 소정전압이 인가되면, 상기 애노드(12)와 캐소드(18)로부터 유기 발광층(14)으로 전자들과 정공들이 공급되어, 전자-정공의 재결합에 따른 발광현상이 일어날 수 있다. 여기에서, 상기 유기 발광층(14)은 전자-정공의 재결합영역(14a, recombination zone)을 제공하게 된다.
그러나, 종래 유기 전기발광 소자의 구조에서, 상기 유기 발광층(14)은 전자이동도가 큰 물질 또는 정공이동도가 큰 물질 중 선택되는 하나의 성질을 갖는 물질로 형성되기 때문에, 전자-정공의 재결합이 주로 애노드(12)에 인접한 영역 또는 캐소드(18)에 인접한 영역에서만 국소적으로 일어나게 되어, 유기 전기발광 소자의 발광효율이 높지 않다는 문제점이 있다. 예를 들어, 상기 유기 발광층(14)이 전자이동도가 큰 물질로 형성될 경우, 전자-정공의 재결합은 주로 애노드(12)에 인접한 영역(14a)에서만 국소적으로 일어나게 되며, 이러한 현상은 유기 전기발광 소자의 발광효율을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 발광효율이 향상될 수 있도록 유기 전기발광 소자의 구조가 개선될 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 발광효율이 향상될 수 있도록 그 구조가 개선된 유기 전기발광 소자를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 유기 전기발광 소자는,
순차로 적층된 애노드, 유기 발광층 및 캐소드를 포함하고,
상기 유기 발광층은 제1 유기 발광층, 제2 유기 발광층 및 이들 사이에 개재되는 것으로 정공이동도가 상기 제1, 제2 유기 발광층을 형성하는 물질의 정공이동도 보다 큰 제1 전하수송물질 또는 전자이동도가 상기 제1, 제2 유기 발광층을 형성하는 물질의 전자이동도 보다 큰 제2 전하수송물질로 형성된 전하분리층을 포함한다.
본 발명에 따르면, 다층(제1, 제2 유기 발광층)으로 형성된 유기 발광층의 층간에 전하분리층을 더 개재시킴으로써, 상기 유기 발광층 내에 적어도 두 층의 전자-정공 재결합영역(recombination zone)을 상호 구분되게 형성할 수 있었으며, 이러한 다층의 전자-정공 재결합영역 구조는 유기 전기발광 소자의 발광효율을 종래보다 향상시킬 수 있었다.
이하에서는, 본 발명에 따른 유기 전기발광 소자의 바람직한 실시예를 첨부 된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되게 도시된 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 유기 전기발광 소자의 개략적 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 유기 전기발광 소자는 투명기판(20) 위에 순차로 적층된 애노드(22), 유기 발광층(27) 및 캐소드(28)를 포함한다. 여기에서, 상기 유기 발광층(27, Organic Emitting Layer)은 제1 유기 발광층(24), 제2 유기 발광층(26) 및 이들 사이에 개재된 전하분리층(25, Charge Separation Layer)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 애노드(22)는 투명전도성 물질, 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성될 수 있으며, 상기 캐소드(28)는 일함수가 낮은 금속, 예를 들어 알루미늄, 마그네슘, 인듐, 칼슘 등과 같은 금속 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 상기 애노드(22) 및 캐소드(28)의 형성물질 및 제조방법은 이미 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 전하분리층(25)은 정공이동도가 상기 제1, 제2 유기 발광층을 형성하는 물질의 정공이동도 보다 큰 제1 전하수송물질 또는 전자이동도가 상기 제1, 제2 유기 발광층을 형성하는 물질의 전자이동도 보다 큰 제2 전하수송물질로 형성된다. 구체적으로, 상기 제1 전하수송물질은 정공이동도가 1.0×10-5㎠/Vs 내지 1.0×10-3㎠/Vs 범위에 있는 물질로서, 예를 들어, TFB[poly(9,9￠-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl)diphenylamine)], BFE[poly(9,9'-dioctylfluorene-co-bis-N,N'-(4- butylphenyl)-bis-N,N'-phenylbenzidine)] 및 PFB[poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-N,N'-(4-butylphenyl)-bis-N,N'-phenyl-1,4-phenylenediamine)]으로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 한 물질이다.
그리고, 상기 제2 전하수송물질은 전자이동도가 1.0×10-5㎠/Vs 내지 1.0×10-3㎠/Vs 범위에 있는 물질로서, 예를 들어, PBD(1,3,4-oxadiazole derivatives), Alq3(tris(8-quinolinolato)aluminium complex) 및 TPBi(N,arylbenzimidazoles)으로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 한 물질이다.
본 발명에 따르면, 다층(제1, 제2 유기 발광층)으로 형성된 유기 발광층(27)의 층간에 전하분리층(25)을 더 개재시킴으로써, 상기 유기 발광층(27) 내에 적어도 두 층의 전자-정공 재결합영역(recombination zone)을 상호 구분되게 형성할 수 있었으며, 이러한 다층의 전자-정공 재결합영역 구조는 유기 전기발광 소자의 발광효율을 종래보다 향상시킬 수 있었다.
이하에서는, 본 발명의 이해를 돕기위해 도 2를 참조하되, 실시예 1과 실시예 2의 경우로 나누어 본 발명의 특징을 상세히 설명하기로 한다.
<실시예 1>
바람직하게, 본 발명의 일 실시예로, 상기 제1, 제2 유기 발광층(24, 26)은 전자이동도가 정공이동도 보다 상대적으로 큰 제1 유기발광물질로 형성되며, 이러한 제1 유기발광물질의 예로서 폴리플루오렌(polyfluorene, 이하 'PF'이라 함)계 폴리머, PF계 폴리머의 유도체, 폴리스피로플루오렌(polyspirofluorene, 이하 'PSF'이라 함)계 폴리머 및 PSF계 폴리머의 유도체 등이 있다. 그리고, 이 때, 상기 전하분리층(25)은 전술한 바와 같은 제1 전하수송물질, 즉 정공이동도가 상기 제1, 제2 유기 발광층(24, 26)을 형성하는 물질의 정공이동도 보다 큰 물질, 구체적으로 정공이동도가 1.0×10-5㎠/Vs 내지 1.0×10-3㎠/Vs 인 물질로 형성된다.
상기 실시예 1에 따른 유기 전기발광 소자에서, 애노드(22)와 캐소드(28) 사이에 소정 전압이 인가되면, 상기 캐소드(28)로부터 유기 발광층(27)으로 전자들이 공급되며, 애노드(22)로부터 유기 발광층(27)으로 정공들이 공급될 수 있다. 여기에서, 상기 제1, 제2 유기 발광층(24, 26)을 형성하는 물질, 즉 제1 유기발광물질은 전자이동도는 크지만 상대적으로 정공이동도가 작은 물질이기 때문에, 상기 제1, 제2 유기 발광층(24, 26)으로 전자들의 공급이 용이한 반면, 상기 제2 유기 발광층(26)으로 정공들의 공급이 용이하지 않다. 그 이유는, 상기 제1 유기 발광층(24)에 도달한 정공들 중 잉여의 정공들(전자들과의 재결합에 관여하지 않은 정공들)만이 상기 제2 유기 발광층(26)으로 이동될 수 있으나, 이러한 잉여의 정공들 역시 제1 유기 발광층(24) 내에서 이동도가 낮기 때문에, 제2 유기 발광층(26)에 잉여의 정공들이 도달되기에는 많은 시간이 소요된다. 이와 같은 이유로, 상기 1, 제2 유기 발광층(24, 26)이 연속적으로 적층될 경우(이들이 벌크 타입의 단일층으로 형성되는 경우를 포함한다), 상기 제2 유기 발광층(26) 내에서 전자와 정공의 전하균형을 형성하기가 어렵다는 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 극복하기 위하여, 상기 1, 제2 유기 발광층(24, 26)의 층간에 전하분리층(25)을 개재시킴으 로써, 상기 유기 발광층(27) 내에서 부분적으로 잉여 정공들의 이동도를 향상시킬 수 있었다. 구체적으로, 상기 1, 제2 유기 발광층(24, 26)을 형성하는 제1 유기발광물질에 대응하여, 상기 전하분리층(25)은 정공이동도가 상기 제1, 제2 유기 발광층(24, 26)을 형성하는 물질, 즉 제1 유기 발광물질의 정공이동도 보다 큰 물질로 형성되기 때문에, 상기 1, 제2 유기 발광층(24, 26)이 연속적으로 적층된 구조에서 보다 상기 1, 제2 유기 발광층(24, 26)의 층간에 전하분리층(25)이 개재되는 구조의 경우, 잉여 정공들의 전달효율을 더 높일 수 있으며, 제2 유기 발광층(26) 내에서 재결합을 위한 전자와 정공농도의 균형이 도모될 수 있어, 전자와 정공의 재결합(recombination)에 따른 발광현상이 안정적으로 일어날 수 있다.
특히, 상기 제1, 제2 유기 발광층(24, 26) 각각은 전자-정공 재결합영역(24a, 26a)을 제공할 수 있기 때문에, 다층(제1, 제2 유기 발광층)으로 형성된 유기 발광층(27)의 층간에 전하분리층(25)을 더 개재시킴으로써, 상기 유기 발광층(27) 내에 적어도 두 층의 전자-정공 재결합영역(recombination zone)을 상호 구분되게 형성할 수 있다. 이러한 다층의 전자-정공 재결합영역 구조는 유기 전기발광 소자의 발광효율을 종래보다 향상시킬 수 있었다.
<실시예 2>
바람직하게, 본 발명의 다른 실시예로, 상기 제1, 제2 유기 발광층(24, 26)은 정공이동도가 전자이동도 보다 상대적으로 큰 제2 유기발광물질로 형성되며, 이러한 제2 유기발광물질의 예로서 트리페닐아민(Triphenyl amine)을 포함하는 발광물질이 있다. 그리고, 이 때, 상기 전하분리층(25)은 전술한 바와 같은 제2 전하수 송물질, 즉 정공이동도가 상기 제1, 제2 유기 발광층(24, 26)을 형성하는 물질의 정공이동도 보다 큰 물질, 구체적으로 전자이동도가 1.0×10-5㎠/Vs 내지 1.0×10-3㎠/Vs 인 물질로 형성된다.
상기 실시예 2에 따른 유기 전기발광 소자에서, 애노드(22)와 캐소드(28) 사이에 소정 전압이 인가되면, 상기 캐소드(28)로부터 유기 발광층(27)으로 전자들이 공급되며, 애노드(22)로부터 유기 발광층(27)으로 정공들이 공급될 수 있다. 여기에서, 상기 제1, 제2 유기 발광층(24, 26)을 형성하는 물질, 즉 제2 유기발광물질은 정공이동도는 크지만 상대적으로 전자이동도가 작은 물질이기 때문에, 상기 제1, 제2 유기 발광층(24, 26)으로 정공들의 공급이 용이한 반면, 상기 제1 유기 발광층(24)으로 전자들의 공급이 용이하지 않다. 그 이유는, 상기 제2 유기 발광층(26)에 도달한 전자들 중 잉여의 전자들(정공들과의 재결합에 관여하지 않은 전자들)만이 상기 제1 유기 발광층(24)으로 이동될 수 있으나, 이러한 잉여의 전자들 역시 제2 유기 발광층(26) 내에서 이동도가 낮기 때문에, 제1 유기 발광층(24)에 잉여의 전자들이 도달되기에는 많은 시간이 소요된다. 이와 같은 이유로, 상기 1, 제2 유기 발광층(24, 26)이 연속적으로 적층될 경우(이들이 벌크 타입의 단일층으로 형성되는 경우를 포함한다), 상기 제1 유기 발광층(24) 내에서 전자와 정공의 전하균형을 형성하기가 어렵다는 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 극복하기 위하여, 상기 1, 제2 유기 발광층(24, 26)의 층간에 전하분리층(25)을 개재시킴으로써, 상기 유기 발광층(27) 내에서 부분적으로 잉여 전자들의 이동도를 향상시킬 수 있었다. 구체적으로, 상기 1, 제2 유기 발광층(24, 26)을 형성하는 제2 유기발 광물질에 대응하여, 상기 전하분리층(25)은 전자이동도가 상기 제1, 제2 유기 발광층(24, 26)을 형성하는 물질, 즉 제1 유기 발광물질의 전자이동도 보다 큰 물질로 형성되기 때문에, 상기 1, 제2 유기 발광층(24, 26)이 연속적으로 적층된 구조에서 보다 상기 1, 제2 유기 발광층(24, 26)의 층간에 전하분리층(25)이 개재되는 구조의 경우, 잉여 전자들의 전달효율을 더 높일 수 있으며, 제1 유기 발광층(24) 내에서 재결합을 위한 전자와 정공농도의 균형이 도모될 수 있어, 전자와 정공의 재결합(recombination)에 따른 발광현상이 안정적으로 일어날 수 있다.
상기 <실시예 1> 또는 <실시예 2>에서, 상기 전하분리층(25)은 10㎚ 내지 100㎚ 범위의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 전하분리층(25)의 두께가 10㎚ 미만인 경우, 전하수송 효율이 작아질 수 있고, 반면에 상기 전하분리층(25)이 두께가 100nm를 초과하는 경우, 유기 전기발광 소자의 구동전압이 상승할 수 있기 때문이다.
상기 제1, 제2 유기 발광층(24, 26) 각각은 단일층 또는 다층으로 형성되어, 적색광, 녹색광 및 청색광으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 광을 방출할 수 있다. 상기 제1, 제2 유기 발광층(24, 26) 중 적어도 하나가 다층으로 형성되는 경우, 각각의 층간에 상기 전하분리층(25)이 더 개재될 수 있다.
바람직하게, 본 발명을 따르는 유기 전기 발광 소자는 전술한 바와 같은 유기 발광층(27) 외에도, 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층, 전자 수송층 및 전자 주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다(미도시). 상기 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 이루는 물질 및 두께 등은 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 공지된 사항이 참조될 수 있다. 이와 관련된 보다 상세한 사항은 예를 들면, 대한민국 특허 제0424090호, 대한민국 특허 공개 제2004-0081528호 및 제2004-0070561호 등을 참조하며, 상기 특허 문헌들은 인용되어 본 명세서에 통합된다. 보다 구체적으로, 상기 정공 수송층을 이루는 물질은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면 정공 수송 역할을 하는 카바졸기 및 아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 정공 수송층은 1.3.5-트리카바졸릴벤젠, 4,4'-비스카바졸릴비페닐, 폴리비닐카바졸, m-비스카바졸릴페닐, 4,4'-비스카바졸릴-2,2'-디메틸비페닐, 4,4',4"-트리(N-카바졸릴)트리페닐아민, 1,3,5-트리(2-카바졸릴페닐)벤젠, 1,3,5-트리스(2-카바졸릴-5-메톡시페닐)벤젠, 비스(4-카바졸릴페닐)실란, 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(α-NPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(NPB), IDE320(이데미쯔사), 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-co-N-(4-부틸페닐)디페닐아민)(poly(9,9-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl)diphenylamine) (TFB) 및 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-co-비스-N,N-페닐-1,4-페닐렌디아민(poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-(4-butylphenyl-bis-N,N-phenyl-1,4-phenylenediamin) (PFB)로 이루어진 화합물 중 하나 이상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<실험예 1>
실시예 1에 따라, ITO(150㎚)/PEDOT(50㎚)/Red polymer(40㎚)/CSL(20 ㎚)/Blue polymer(40㎚)/BaF2(5㎚)/Ca(3㎚)/Al(200㎚)의 적층구조를 갖는 유기 전기발광 소자 1을 구현하였다. 여기에서, 각각의 물질층은 유기 전기발광 소자의 제조공정에서 널리 알려진 다양한 공지된 방법에 의해 형성될 수 있다. 구체적으로, 스핀 코팅법(spin coating), 딥 코팅법(dip coating), 스프레이 코팅법(spray coating) 및 롤 코팅법(roll coating)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 CSL은 전하분리층(Charge Separation Layer)을 의미하며, 전술한 TFB 물질로 형성하였다. 그리고 여기에서, 상기 Red polymer는 Dow-Sumitomo에서 제조한 RP119를 이용하였으며, Blue polymer는 폴리(2',3',6',7'-테트라옥틸옥시스피로플루오렌(tetraoctyloxy spirofluorene)-co-페녹사진)을 이용하였다. 상기 Blue polymer에 대한 상세한 자료는 대한민국 공개특허 2003-0097658이 참조될 수 있다.
도 3은 본 발명의 <실험예 1>에 따라 제조된 유기 전기발광 소자의 광파장 특성을 보여주는 그래프이다. 도 4는 본 발명의 <실험예 1>에 따라 제조된 유기 전기발광 소자의 휘도(Luminance) 특성을 보여주는 그래프이다. 도 4에서, 'nit'는 cd/㎡을 의미한다. 그리고, 도 5는 본 발명의 <실험예 1>에 따라 제조된 유기 전기발광 소자의 전류효율(current efficiency) 특성을 보여주는 그래프이다.
<실험예 2>
실시예 2에 따라, ITO(150㎚)/HIL(30㎚)/HTL(20㎚)/Red polymer(20㎚)/CSL(10㎚)/Blue polymer(20㎚)/Alq(20㎚)/LiF(0.5㎚)/Al(200㎚)의 적층구조를 갖는 유기 전기발광 소자 2를 구현하였다. 여기에서, CSL은 전술한 PBD 물질로 형 성하였다. 그리고, 여기에서 Red polymer 및 Blue polymer는 트리페닐아민(Triphenyl amine)을 포함하는 발광 물질을 이용하였다.
상기 <실험예 1>, <실험예 2>에 따라 제조된 유기 전기발광 소자의 CIE 색도(Chromaticity), 발광효율 및 수명을 하기의 표 1에 정리하였다. [표 1]에서 'nit'는 cd/㎡을 의미한다.
Figure 112006025619766-PAT00001
본 발명에 따르면, 다층(제1, 제2 유기 발광층)으로 형성된 유기 발광층의 층간에 전하분리층을 더 개재시킴으로써, 상기 유기 발광층 내에 적어도 두 층의 전자-정공 재결합영역(recombination zone)을 상호 구분되게 형성할 수 있다. 즉, 상기 제1, 제2 유기 발광층 각각은 전자-정공 재결합영역을 제공할 수 있기 때문에, 이러한 다층의 전자-정공 재결합영역 구조는 유기 전기발광 소자의 발광효율을 종래보다 향상시킬 수 있었다.
또한, 상기 전하분리층은 전자이동도 또는 정공이동도가 큰 물질로 형성되기 때문에, 이러한 전하분리층의 개재로 인하여 각각의 전자-정공 재결합영역, 즉 상 기 제1, 제2 유기 발광층에 전자들 또는 정공들이 보다 더 안정적/균형적으로 공급될 수 있다. 그 결과, 상기 제1, 제2 유기 발광층 내에서 재결합을 위한 전자와 정공농도의 균형이 도모될 수 있어, 전자와 정공의 재결합(recombination)에 따른 발광현상이 안정적으로 일어날 수 있다. 따라서, 유기 발광층의 발광효율이 종래 보다 개선될 수 있고, 아울러 소자의 수명이 연장될 수 있다.
이상에서, 이러한 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 몇몇의 모범적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었으나, 이러한 실시예들은 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 상기 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점이 이해되어야 할 것이다. 따라서, 본 발명은 도시되고 설명된 구조에만 국한되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 발명의 기술사상을 중심으로 보호되어야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 순차로 적층된 애노드, 유기 발광층 및 캐소드를 포함하고,
    상기 유기 발광층은 제1 유기 발광층, 제2 유기 발광층 및 이들 사이에 개재되는 것으로 정공이동도가 상기 제1, 제2 유기 발광층을 형성하는 물질의 정공이동도 보다 큰 제1 전하수송물질 또는 전자이동도가 상기 제1, 제2 유기 발광층을 형성하는 물질의 전자이동도 보다 큰 제2 전하수송물질로 형성된 전하분리층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전하수송물질은 정공이동도가 1.0×10-5㎠/Vs 내지 1.0×10-3㎠/Vs 범위에 있는 물질인 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 전하수송물질은 TFB[poly(9,9￠-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl)diphenylamine)], BFE[poly(9,9'-dioctylfluorene-co-bis-N,N'-(4-butylphenyl)-bis-N,N'-phenylbenzidine)] 및 PFB[poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-N,N'-(4-butylphenyl)-bis-N,N'-phenyl-1,4-phenylenediamine)]으로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 한 물질인 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전하수송물질은 전자이동도가 1.0×10-5㎠/Vs 내지 1.0×10-3㎠/Vs 범위에 있는 물질인 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 전하수송물질은 PBD(1,3,4-oxadiazole derivatives), Alq3(tris(8-quinolinolato)aluminium complex) 및 TPBi(N,arylbenzimidazoles)으로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 한 물질인 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전하분리층은 10㎚ 내지 100㎚ 범위의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 유기 발광층은 전자이동도가 정공이동도 보다 상대적으로 큰 제1 유기발광물질로 형성되고, 상기 전하분리층은 제1 전하수송물질로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 유기발광물질은 폴리플루오렌(polyfluorene, 이하 'PF'이라 함)계 폴리머, PF계 폴리머의 유도체, 폴리스피로플루오렌(polyspirofluorene, 이하 'PSF'이라 함)계 폴리머 및 PSF계 폴리머의 유도체으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 전하수송물질은 정공이동도가 1.0×10-5㎠/Vs 내지 1.0×10-3㎠/Vs 범위에 있는 물질인 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 전하수송물질은 TFB[poly(9,9￠-dioctylfluorene-co-N-(4-butylphenyl)diphenylamine)], BFE[poly(9,9'-dioctylfluorene-co-bis-N,N'-(4-butylphenyl)-bis-N,N'-phenylbenzidine)] 및 PFB[poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-N,N'-(4-butylphenyl)-bis-N,N'-phenyl-1,4-phenylenediamine)]으로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 한 물질인 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 유기 발광층은 정공이동도가 전자이동도 보다 상대적으로 큰 제2 유기발광물질로 형성되고, 상기 전하분리층은 제2 전하수송물질로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 유기발광물질은 트리페닐아민(Triphenyl amine)을 포함하는 발광물질인 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2 전하수송물질은 전자이동도가 1.0×10-5㎠/Vs 내지 1.0×10-3㎠/Vs 범위에 있는 물질인 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2 전하수송물질은 PBD(1,3,4-oxadiazole derivatives), Alq3(tris(8-quinolinolato)aluminium complex) 및 TPBi(N,arylbenzimidazoles)으로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 한 물질인 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 유기 발광층 각각은 적색광, 녹색광 및 청색광으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나의 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 유기 전기발 광 소자.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 유기 발광층 각각은 단일층 또는 다층으로 형성된 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 유기 발광층이 다층으로 형성되는 경우, 각각의 층간에 상기 전하분리층이 더 개재된 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
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