KR20080003365A - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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KR20080003365A
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켄이찌 나까야마
마사아끼 요꼬야마
신이찌 모리시마
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
고꾸리쯔 다이가꾸 호우징 오사까 다이가꾸
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Abstract

본 발명은 양극과 음극 사이에 발광층을 가지며, 상기 음극과 발광층 사이에 음극에 접하는 층 (L)을 갖고, 이때 상기 층 (L)이 방향족 탄화수소환 또는 복소환과 카르보닐기를 포함하는 유기 화합물 (A)와, 알칼리 토류 금속 및 III족 금속으로부터 선택되는 금속 (B)를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
유기 전계 발광 소자, 방향족 탄화수소환, 복소환, 카르보닐기, 알칼리 토류 금속, III족 금속

Description

유기 전계 발광 소자 {ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE}
본 발명은 유기 전계 발광 소자(이하, 유기 EL 소자라고 하기도 함)에 관한 것이다.
유기 EL 소자는, 발광 재료로서 유기 재료를 사용하는 EL 소자이고, 기본 구조로서 양극과 음극 사이에 발광층을 갖는 것이다.
그리고 그 성능 향상을 위해, 예를 들면 상기 음극과 발광층 사이에, 음극에 접하여 유기 화합물과 알칼리 금속 등을 포함하는 층을 구비한 유기 EL 소자가 개시되어 있다(일본 특허 공개 (평)10-270171호 공보).
그러나, 상기 공지된 소자는 실용화되기에는 전자 주입성, 내구성 등이 아직 불충분하였다.
본 발명의 목적은 전자 주입성, 내구성 등이 우수한 유기 EL 소자를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 양극과 음극 사이에 발광층을 가지며, 상기 음극과 발광층 사이에 음극에 접하는 층 (L)을 갖고, 이때 상기 층 (L)이 방향족 탄화수소환 또는 복소환과 카르보닐기를 포함하는 유기 화합물 (A)와, 알칼리 토류 금속 및 III족 금속으로부터 선택되는 금속 (B)를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은, 양극과 음극 사이에 발광층을 가지며, 상기 음극과 발광층 사이에 음극에 접하는 층 (L)을 갖고, 이때 상기 층 (L)이 방향족 탄화수소환 또는 복소환과 카르보닐기를 포함하는 유기 화합물 (A)와, 알칼리 토류 금속 및 III족 금속으로부터 선택되는 금속 (B)를 사용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
〔도 1〕 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 적층 구조예의 단면을 나타내는 모식도이다.
〔도 2〕 본 발명의 유기 전계 발광 소자와 비교예의 전류 밀도-전압 특성을 나타내는 그래프이다.
〔도 3〕 본 발명의 유기 전계 발광 소자와 비교예의 휘도-전압 특성을 나타내는 그래프이다.
〔도 4〕 본 발명의 유기 전계 발광 소자와 비교예의 전류 밀도-시간 특성을 나타내는 그래프이다.
〔도 5〕 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 사용하는 층 (L)에 포함되어 있는 혼합물과 비교예의 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
〔도 6〕 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 사용하는 층 (L)에 포함되어 있는 혼합물의 ESR 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
〔도 7〕 비교예의 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
〔도 8〕 비교예의 ESR 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명의 유기 EL 소자는, 양극과 음극 사이에 발광층을 갖는 유기 전계 발광 소자이며, 상기 음극과 발광층 사이에 음극에 접하는 층 (L)을 갖는다. 즉, 본 발명의 소자는, 음극/층 (L)/발광층/양극으로 표시되는 적층 구조를 갖는다. 음극과 층 (L)은 접할 필요가 있다. 층 (L)과 발광층, 발광층과 양극의 사이에는 다른 층을 가질 수도 있다.
이하, 음극, 층 (L), 발광층, 양극에 대하여 순서대로 설명한다.
본 발명의 유기 EL 소자가 갖는 음극에 사용하는 재료로서는, 금속, 흑연 또는 흑연 층간 화합물, ZnO(산화아연) 등의 무기 반도체, ITO(인듐ㆍ주석ㆍ옥시드)나 IZO(인듐ㆍ아연ㆍ옥시드) 등의 도전성 투명 전극, 산화스트론튬, 산화바륨 등의 금속 산화물 등을 들 수 있다.
금속으로서는, 예를 들면 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 등의 알칼리 금속; 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨 등의 알칼리 토류 금속; 금, 은, 백금, 구리, 망간, 티탄, 코발트, 니켈, 텅스텐 등의 전이 금속; 주석, 알루미늄, 스칸듐, 바나듐, 아연, 이트륨, 인듐, 세륨, 사마륨, 유로퓸, 테르븀, 이테르븀; 및 이들 중 2개 이상의 금속을 포함하는 합금 등을 들 수 있다.
합금의 예로서는 마그네슘-은 합금, 마그네슘-인듐 합금, 마그네슘-알루미늄 합금, 인듐-은 합금, 리튬-알루미늄 합금, 리튬-마그네슘 합금, 리튬-인듐 합금, 칼슘-알루미늄 합금 등을 들 수 있다.
또한, 음극을 2층 이상의 적층 구조로 할 수도 있다. 예를 들면 금속, 합금 등을 불화리튬, 불화세슘 등의 금속 불화물 또는 도전성 고분자를 포함하는 층, 또는 유기 절연 재료 등을 포함하는 평균 막 두께 5 ㎚ 이하의 층 위에 적층시킨 음극, 또는 칼슘층 위에 알루미늄을 적층시킨 음극 등을 들 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자는 음극과 발광층 사이에 음극에 접하는 층 (L)을 갖는다. 층 (L)의 막 두께는 통상적으로 0.1 ㎚ 내지 500 ㎚ 정도이고, 바람직하게는 1 ㎚ 내지 100 ㎚이고, 보다 바람직하게는 5 ㎚ 내지 20 ㎚이다.
층 (L)은 유기 화합물 (A)와, 알칼리 토류 금속 및 III족 금속으로부터 선택되는 금속 (B)를 함유하거나, 또는 방향족 탄화수소환 또는 복소환과 카르보닐기를 포함하는 유기 화합물 (A)와, 알칼리 토류 금속 및 III족 금속으로부터 선택되는 금속 (B)를 사용하여 얻어지는 것이다. 층 (L)은 2층 이상 적층될 수도 있다.
층 (L)에 사용하는 금속 (B)에서의 알칼리 토류 금속으로서는, 예를 들면 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨을 들 수 있고, III족 금속으로서는 알루미늄, 갈륨, 인듐, 탈륨을 들 수 있고, 내구성의 관점에서 III족 금속이 바람직하고, 보다 바람직하게는 인듐이 바람직하다.
층 (L)에 사용하는 유기 화합물 (A)는, 방향족 탄화수소환 또는 복소환과 카르보닐기를 포함하는 유기 화합물이다.
여기서 방향족 탄화수소환으로서는 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환, 테트라센환, 펜타센환, 피렌환, 페난트렌환 등을 들 수 있고, 복소환으로서는 피리딘환, 비피리딘환, 페난트롤린환, 퀴놀린환, 이소퀴놀린환, 티오펜환, 푸란환, 피롤환 등을 들 수 있다. 또한, 방향족 탄화수소환, 복소환은 알킬기, 알콕시기, 알킬티오기 등의 치환기를 가질 수도 있다.
유기 화합물 (A)로서는, 하기 화학식 1, 2, 3, 4가 바람직하다.
Figure 112007076442408-PCT00001
식 중, Ar1은 방향족 탄화수소환 또는 복소환을 포함하는 유기기를 나타내고, X는 O 또는 NH를 나타내고, n은 1 이상 4 이하의 정수를 나타내고, X가 복수개 존재하는 경우, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다.
Figure 112007076442408-PCT00002
식 중, Ar2 및 Ar3은 각각 독립적으로 방향족 탄화수소환 또는 복소환을 포함하는 유기기를 나타내고, m은 1 이상 4 이하의 정수를 나타내고, Ar3이 복수개 존재하는 경우, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다.
또한, Ar2는 2m가의 유기기이고, Ar3은 2가의 유기기이다.
Figure 112007076442408-PCT00003
식 중, Ar4 및 Ar5는 각각 독립적으로 방향족 탄화수소환 또는 복소환을 포함하는 유기기를 나타내고, l은 1 이상 4 이하의 정수를 나타내고, Ar5는 동일하거나 상이할 수 있다.
또한, Ar4는 2l가의 유기기이고, Ar5는 2가의 유기기이다.
Figure 112007076442408-PCT00004
식 중, Ar6 및 Ar7은 각각 독립적으로 방향족 탄화수소환 또는 복소환을 포함하는 유기기를 나타내고, k는 1 이상 4 이하의 정수를 나타내고, Ar7이 복수개 존재하는 경우, 이들은 동일하거나 상이할 수 있음다.
또한, Ar6은 2k가의 유기기이고, Ar7은 2가의 유기기이다.
화학식 1로 표시되는 것으로서는, NTCDA(나프탈렌-1,8:4,5-테트라카르복실산 이무수물), PTCDA(페릴렌-3,4,9,10-테트라카르복실산 이무수물), NTCDI(3,4,7,8-나프탈렌-테트라카르복실산 디이미드) 등을 들 수 있다.
Figure 112007076442408-PCT00005
Figure 112007076442408-PCT00006
화학식 2로 표시되는 것으로서는, PQ4(5,7,12,14-펜타센테트론) 등을 들 수 있다.
Figure 112007076442408-PCT00007
화학식 3으로 표시되는 것으로서는, 이소비올란트론(9,18-디히드로벤조[rst] 페난트로[10,1,2-cde]펜타펜-9,18-디온) 등을 들 수 있다.
Figure 112007076442408-PCT00008
화학식 4로 표시되는 것으로서는, PTCBI(3,4,9,10-페릴렌 테트라카르복실산 비스-벤즈이미다졸) 등을 들 수 있다.
Figure 112007076442408-PCT00009
이 중에서도 화학식 1이 바람직하고, 테트라카르복실산 무수물 또는 테트라카르복실산이미드가 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 NTCDA, PTCDA, NTCDI다.
유기 화합물 (A)가 갖는 카르보닐기의 수는 1 이상이고, 1 내지 8개의 범위가 바람직하다.
유기 화합물 (A)와 금속 (B)는 각각 2종 이상 사용할 수도 있다.
층 (L)에서 유기 화합물 (A)와 금속 (B)의 합계 중량은, 층 (L)의 전체 중량에 대하여 통상적으로 50 중량％ 이상이고, 바람직하게는 80 중량％이고, 보다 바람직하게는 90 중량％이상이다.
또한, 유기 화합물 (A) 중의 카르보닐기 1개에 대하여, 금속 (B)의 금속 원자의 개수가 0.025개 내지 25개 정도인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.06개 내지 2.25개, 더욱 바람직하게는 0.16개 내지 0.38개이다.
구동 전압을 낮게 하는 관점에서는, 유기 화합물 (A)와 금속 (B)로부터 얻어지는 혼합물의 전기 전도도가 10-6 S/㎝ 이상인 것이 바람직하고, 10-4 S/㎝ 이상인 것이 보다 바람직하고, 10-2 S/㎝ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
전기 전도도의 측정에 사용되는 혼합물은, 혼합물에서 유기 화합물 (A) 중의 카르보닐기 1개당 금속 (B)의 금속 원자의 개수비를 층 (L) 중의 개수비와 동일하게 한다.
전자 주입성의 관점에서는, 유기 화합물 (A)와 금속 (B)를 포함하는 박막의 흡수 피크 파장이 유기 화합물 (A)를 포함하는 박막의 흡수 피크 파장보다 5 ㎚ 이 상 장파장인 것이 바람직하고, 10 ㎚ 이상 장파장인 것이 보다 바람직하고, 30 ㎚ 이상 장파장인 것이 더욱 바람직하다.
유기 화합물 (A)의 흡수 피크는, 유기 화합물 (A)가 2종 이상을 포함하는 경우에는, 유기 화합물 (A) 중에 분자를 가장 많이 함유하고 있는(유기 화합물 (A) 중의 몰 비가 최대) 유기 화합물의 흡수 피크를 사용한다. 흡수 피크 파장의 측정에 사용되는 혼합물은, 혼합물에서 유기 화합물 (A) 중의 카르보닐기 1개당 금속 (B)의 금속 원자의 개수비를 층 (L) 중의 개수비와 동일하게 한다.
본 발명의 유기 EL 소자가 갖는 발광층은, 통상적인 유기 발광체를 포함한다. 유기 발광체로서는, 통상적으로 유기 EL 소자에서 사용되는 유기 형광 분자나 고분자 형광체를 사용할 수 있다.
유기 형광 분자로서는, 예를 들면 벤조옥사졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 스티릴벤젠 유도체, 폴리페닐 유도체, 디페닐부타디엔 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 나프탈이미드 유도체, 쿠마린 유도체, 페릴렌 유도체, 페리논 유도체, 옥사디아졸 유도체, 알다진 유도체, 피랄리딘 유도체, 시클로펜타디엔 유도체, 비스스티릴안트라센 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 피롤로피리딘 유도체, 티아디아졸로피리딘 유도체, 시클로펜타디엔 유도체, 스티릴아민 유도체, 방향족 디메틸리딘 화합물, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체나 희토류 착체, Ir이나 Pt 착체로 대표되는 각종 금속 착체가 예시된다. 보다 구체적으로는 일본 특허 공개 (소)63-70257호 공보, 일본 특허 공개 (소)63-175860호 공보, 일본 특허 공개 (평)2-135359호 공보, 일본 특허 공개 (평)2-135361호 공보, 일본 특허 공개 (평)2-209988호 공보, 일본 특허 공개 (평)3-37992호 공보, 일본 특허 공개 (평)3-152184호 공보에 개시되어 있는 것이 바람직하게 사용된다.
또한, 고분자 형광체로서는, 폴리아릴렌이나 폴리아릴렌비닐렌 등의 π 전자계가 분자쇄에 따라 비극재화되어 있는 분자 구조를 갖고 있고, 고체 상태에서 형광을 나타내고, 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량이 1×104 내지 1×107인 고분자 형광체가 바람직하게 사용된다. 구체적으로는 일본 특허 공개 (평)3-244630, 일본 특허 공개 (평)5-202355호, 일본 특허 공개 (평)6-73374 공보, 일본 특허 공개 (평)7-278276호 공보, 일본 특허 공개 (평)9-45478호, WO 99/20675호 공보, WO 99/48160호 공보, WO 99/13692호 공보, WO 00/55927호 공보, WO 97/05184호 공보, WO 98/06773호 공보, WO 99/54385호 공보, WO 99/54943호 공보, WO 00/0665호 공보, WO 00/46321호 공보, WO 98/27136호 공보, WO 99/24526호 공보, WO 00/22026호 공보, WO 00/22027호 공보, WO 00/35987호 공보, WO 01/34722호 공보, GB 2340304A호 공보, 일본 특허 공개 (평)10-324870호 공보, 일본 특허 공개 (평)11-176576호 공보, 일본 특허 공개 제2000-34476호 공보, 일본 특허 공개 제2000-136379호 공보, 일본 특허 공개 제2000-104057호 공보, 일본 특허 공개 제2000-154334호 공보, 일본 특허 공개 제2000-169839호 공보 등에 기재된 재료가 예시된다.
발광층의 막 두께로서는 사용하는 재료에 따라 최적값이 상이하며, 구동 전압과 발광 효율이 적절한 값이 되도록 선택할 수 있지만, 적어도 핀홀이 발생하지않는 두께가 필요하고, 지나치게 두꺼우면 소자의 구동 전압이 높아지기 때문에 바 람직하지 않다. 따라서, 상기 발광층의 막 두께로서는, 예를 들면 1 ㎚ 내지 1 ㎛이고, 바람직하게는 2 ㎚ 내지 500 ㎚이고, 더욱 바람직하게는 5 ㎚ 내지 200 ㎚이다.
본 발명에서, 양극과 음극 중 하나 이상이 투명 또는 반투명한 것이 바람직하다.
양극이 투명 또는 반투명한 것이 바람직하다. 상기 양극의 재료로서는, 도전성의 금속 산화물막, 반투명한 금속 박막 등이 사용된다. 구체적으로는 산화인듐, 산화아연, 산화주석, 및 이들의 복합체인 인듐ㆍ주석ㆍ옥시드(ITO), 인듐ㆍ아연ㆍ옥시드 등을 포함하는 도전성 유리를 사용하여 제조된 막(NESA 등)이나, 금, 백금, 은, 구리 등이 사용되고, IT0, 인듐ㆍ아연ㆍ옥시드, 산화주석이 바람직하다. 또한, 상기 양극으로서 폴리아닐린 또는 그 유도체, 폴리티오펜 또는 그 유도체 등의 유기의 투명 도전막을 사용할 수도 있다.
양극의 막 두께는, 빛의 투과성과 전기 전도도를 고려하여 적절하게 선택할 수 있지만, 예를 들면 10 ㎚ 내지 10 ㎛이고, 바람직하게는 20 ㎚ 내지 1 ㎛이고, 더욱 바람직하게는 50 ㎚ 내지 500 ㎚이다.
본 발명의 유기 EL 소자는 발광층, 양극, 음극, 층 (L) 이외에, 추가로 정공 수송층, 전자 수송층 등의 층을 가질 수도 있다. 예를 들면, 구체적으로는 이하와 같은 구조를 들 수 있다.
a) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/층 (L)/음극
b) 양극/정공 수송층/발광층/층 (L)/음극
c) 양극/발광층/층 (L)/음극
여기서, 정공 수송층이란 정공을 수송하는 기능을 갖는 층이고, 전자 수송층이란 전자를 수송하는 기능을 갖는 층이다. 또한, 정공 수송층과 전자 수송층을 총칭하여 전하 수송층이라고 한다. 또한, 전하 수송층 중, 전극으로부터의 전하 주입 효율을 개선하는 기능을 갖는 것은, 특히 전하 주입층(정공 주입층, 전자 주입층)으로 일반적으로 불리는 경우가 있다. 또한, 전하 수송층 중, 양극과 발광층 사이에 있으며, 음극으로부터 주입된 전자를 블록하는 기능을 갖는 것은, 특히 전자 블록층으로 일반적으로 불리우며, 음극과 발광층 사이에 있으며, 양극으로부터 주입된 정공을 블록하는 기능을 갖는 것은, 특히 정공 블록층으로 일반적으로 불리는 경우가 있다.
또한, 특히 전하 주입층 중 전자 수송층, 정공 수송층, 층 (L) 또는 전극을 적층함으로써 발생되는 발광층의 발광 강도의 감소를 완화하는 기능을 갖는 층은, 소광 방지층으로 일반적으로 불리는 경우가 있다.
또한, 본 발명에서 발광층, 양극, 음극, 정공 수송층, 전자 수송층은 각각 독립적으로 2층 이상 사용할 수도 있다. 각각의 층을 2층 이상 사용하는 경우에는, 제2 층을 사용하는 위치에 특별히 제한은 없고, 발광 효율이나 소자 수명을 감안하여 적절하게 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자가 정공 수송층을 갖는 경우, 상기 정공 수송층에 사용하는 정공 수송 재료로서는, N,N-디페닐-N,N-비스(3-메틸페닐)-1,1-비페닐-4,4-디아민(TPD) 등의 방향족 아민계 화합물, 히드라존 화합물, 금속 프탈로시아닌류, 포르피린류, 스티릴아민 화합물, 폴리비닐카르바졸, 폴리실란(문헌[Appl. Phys. Lett. 59, 2760(1991)]), 폴리(3,4)에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술폰산(바이엘(Bayer) 제조, 바이트론(Bytron) PTP AI 4083)의 현탁액 등이 바람직하게 사용된다.
구체적으로는, 상기 정공 수송 재료로서 일본 특허 공개 (소)63-70257호 공보, 일본 특허 공개 (소)63-175860호 공보, 일본 특허 공개 (평)2-135359호 공보, 일본 특허 공개 (평)2-135361호 공보, 일본 특허 공개 (평)2-209988호 공보, 일본 특허 공개 (평)2-311591호 공보, 일본 특허 공개 (평)3-37992호 공보, 일본 특허 공개 (평)3-152184호 공보, 일본 특허 공개 (평)11-35687호 공보, 일본 특허 공개 (평)11-217392호 공보, 일본 특허 공개 제2000-80167호 공보에 기재되어 있는 것 등이 예시된다.
정공 수송층의 막 두께로서는 사용하는 재료에 따라 최적값이 상이하며, 구동 전압과 발광 효율이 적절한 값이 되도록 선택할 수 있지만, 적어도 핀홀이 발생하지 두께가 필요하고, 지나치게 두꺼우면 소자의 구동 전압이 높아지기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 상기 정공 수송층의 막 두께로서는, 예를 들면 1 ㎚ 내지 1 ㎛이고, 바람직하게는 2 ㎚ 내지 500 ㎚이고, 더욱 바람직하게는 5 ㎚ 내지 200 ㎚이다.
본 발명의 유기 EL 소자가 전자 수송층을 갖는 경우, 상기 전자 수송층에 사용하는 전자 수송 재료로서는 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 플루오레논 유도체, 안트라퀴노디메탄 유도체, 안트론 유도체, 디페닐퀴논 유 도체, 티오피란디옥시드 유도체, 카르보디이미드 유도체, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 디스티릴피라진 유도체, 나프탈렌페릴렌 등의 복소환 테트라카르복실산 무수물, 프탈로시아닌 유도체, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체나 메탈프탈로시아닌, 벤조옥사졸이나 벤조티아졸을 배위자로 하는 금속 착체로 대표되는 각종 금속 착체, 벤조퀴논 또는 그 유도체, 나프토퀴논 또는 그 유도체, 안트라퀴논 또는 그 유도체, 디페닐디시아노에틸렌 또는 그 유도체, 디페노퀴논 유도체, 폴리퀴놀린 또는 그 유도체, 폴리퀴녹살린 또는 그 유도체, 또는 폴리플루오렌 또는 그 유도체, 바쏘쿠프로인(bathocuproin) 또는 그 유도체 등이 예시된다.
구체적으로는 일본 특허 공개 (소)63-70257호 공보, 일본 특허 공개 (소)63-175860호 공보, 일본 특허 공개 (평)2-135359호 공보, 일본 특허 공개 (평)2-135361호 공보, 일본 특허 공개 (평)2-209988호 공보, 일본 특허 공개 (평)3-37992호 공보, 일본 특허 공개 (평)3-152184호 공보에 기재되어 있는 것 등이 예시된다.
전자 수송층의 막 두께로서는 사용하는 재료에 따라 최적값이 상이하며, 구동 전압과 발광 효율이 적절한 값이 되도록 선택할 수 있지만, 적어도 핀홀이 발생하지 않는 두께가 필요하고, 지나치게 두꺼우면 소자의 구동 전압이 높아지기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 상기 전자 수송층의 막 두께로서는, 예를 들면 1 ㎚에서 1 ㎛이고, 바람직하게는 2 ㎚ 내지 500 ㎚이고, 더욱 바람직하게는 5 ㎚ 내지 200 ㎚이다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자는 음극 또는 양극의 외측에 보호층을 가질 수도 있다. 상기 유기 EL 소자를 장기간 안정적으로 사용하기 위해서는, 소자를 외 부로부터 보호하기 위해, 보호층 및/또는 보호 커버를 장착하는 것이 바람직하다. 보호층을 음극측에 갖는 경우, 음극 제조 후 소자를 적층한 기판과 끼우도록 음극측으로부터 보호층을 장착한다.
보호층의 재질로서는 고분자 화합물, 금속 산화물, 금속 불화물, 금속 붕화물 등을 사용할 수 있다. 또한, 보호 커버로서는 유리판, 표면에 저투수율 처리를 실시한 플라스틱판 등을 사용할 수 있으며, 상기 커버를 열 효과 수지나 광 경화 수지로 소자 기판과 접합시켜 밀폐하는 방법이 바람직하게 이용된다. 스페이서를 사용하여 공간을 유지하면, 소자가 손상되는 것을 방지하는 것이 용이하다. 상기공간에 질소나 아르곤과 같은 불활성인 가스를 봉입하면, 음극의 산화를 방지할 수 있고, 산화바륨 등의 건조제를 상기 공간 내에 설치함으로써 제조 공정에서 흡착된 수분이 소자에 손상을 주는 것을 억제하는 것이 용이해진다. 또한, 유기 EL 소자 위에 유기층/무기층의 1쌍 이상의 적층막을 형성함으로써 유기 EL 소자를 보호하는 막을 형성할 수 있다. 이들 중, 어느 1개 이상의 방책을 취하는 것이 바람직하다.
이어서 본 발명의 유기 EL 소자의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 소자는, 상술한 바와 같이
음극/층 (L)/발광층/양극
으로 표시되는 적층 구조를 갖고, 층 (L)과 발광층, 발광층과 양극 사이에는 다른 층을 가질 수도 있다.
이하, 음극, 층 (L), 발광층, 양극과 필요에 따라 사용하는 층 중, 정공 수송층, 전자 수송층의 제조 방법에 대하여 순서대로 설명한다.
본 발명에서 음극을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 금속을 진공 증착법, 스퍼터법, 전자빔법 등으로 형성한다.
층 (L)의 형성의 방법으로서는, 바람직하게는 진공 증착법이 이용된다. 진공 증착으로서는 금속 (B), 유기 화합물 (A) 등을 공증착하는 방법을 들 수 있다. 구체적으로는 금속 (B), 유기 화합물 (A) 등의 원료를 도가니, 보트 등에 충전하고, 저항 가열에 의해 원료를 가열하여 증발시킨다. 이때, 금속 (B), 유기 화합물 (A)의 퇴적 속도를 모니터링하여 제어함으로써 임의의 비율로 공증착이 가능해지며, 임의의 조성비, 막 두께를 얻을 수 있다.
또한, 진공 증착으로서는, 공증착 이외에도 유기 화합물 (A)를 적층한 후, 금속 (B)를 증착하는 방법도 들 수 있다. 이에 따라, 금속을 유기 화합물 중에 확산시켜 형성할 수 있다. 또한, 이 경우 유기 화합물 (A)의 적층 방법으로서는, 진공 증착법으로 한정되지 않으며, 유기 화합물 (A)를 용매에 용해 또는 분산시킨 용액을 (기판 위에) 도포하는 방법이 있다. 도포법으로서는 드롭 캐스팅법, 스핀 코팅법, 잉크젯법 등이 있지만 특별히 한정되지 않는다. 금속 (B)의 증착에는 스퍼터법, 전자빔법, 이온 플레이팅법, 레이저 어블레이션법 등이 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 발광층의 성막 방법으로서는, 유기 발광체가 유기 형광 분자일 때에는 예를 들면 진공 증착법, 고분자 형광체일 때에는 용액으로부터의 도포가 예시된다. 용액으로부터의 도포에서는, 발광체의 용액을 사용할 수도 있지만, 고분자 결합제와의 혼합 용액을 사용할 수도 있다.
용액으로부터의 성막에 사용하는 용매로서는, 발광체를 용해시키는 것이면 특별히 제한은 없다. 상기 용매로서 클로로포름, 염화메틸렌, 디클로로에탄 등의 염소계 용매; 테트라히드로푸란 등의 에테르계 용매; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소계 용매; 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용매; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에스테르계 용매가 예시된다.
용액으로부터의 성막 방법으로서는, 용액으로부터의 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로 그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어바 코팅법, 딥 코팅법, 분무 코팅법, 스크린 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 인쇄법 등의 도포법을 이용할 수 있다.
혼합하는 고분자 결합제로서는, 발광성을 극도로 저해하지 않는 것이 바람직하고, 가시광에 대한 흡수가 강하지 않은 것이 바람직하게 사용된다. 상기 고분자 결합제로서 폴리카르보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리실록산 등이 예시된다. 또한, 고분자 결합제로서 폴리비닐카르바졸 또는 그 유도체, 폴리실란 또는 그 유도체, 측쇄 또는 주쇄에 방향족 아민 화합물기를 갖는 폴리실록산 유도체, 폴리아닐린 또는 그 유도체, 폴리티오펜 또는 그 유도체, 폴리(p-페닐렌비닐렌) 또는 그 유도체, 또는 폴리(2,5-티에닐렌비닐렌) 또는 그 유도체 등의 고분자 정공 수송 재료를 사용할 수도 있다.
양극의 제조 방법으로서는 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 도금법 등을 들 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자가 정공 수송층을 갖는 경우에 있어서 상기 층의 형 성 방법에 대하여 설명한다. 저분자의 정공 수송 재료를 사용하는 경우에는, 진공 증착이나 용액으로부터 도포에 의한 성막 등을 들 수 있다. 용액으로부터의 도포에서는 정공 수송 재료의 용액을 사용할 수도 있지만, 고분자 결합제와의 혼합 용액을 사용할 수도 있다.
용액으로부터의 성막에 사용하는 용매로서는, 정공 수송 재료를 용해시키는 것이면 특별히 제한은 없다. 상기 용매로서 클로로포름, 염화메틸렌, 디클로로에탄 등의 염소계 용매, 테트라히드로푸란 등의 에테르계 용매; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소계 용매; 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용매; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에스테르계 용매가 예시된다.
용액으로부터의 성막 방법으로서는, 용액으로부터의 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로 그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어바 코팅법, 딥 코팅법, 분무 코팅법, 스크린 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 인쇄법 등의 도포법을 이용할 수 있다.
혼합하는 고분자 결합제로서는, 전하 수송을 극도로 저해하지 않는 것이 바람직하고, 가시광에 대한 흡수가 강하지 않은 것이 바람직하게 사용된다. 상기 고분자 결합제로서 폴리카르보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리실록산 등이 예시된다. 또한, 고분자 결합제로서 폴리비닐카르바졸 또는 그 유도체, 폴리실란 또는 그 유도체, 측쇄 또는 주쇄에 방향족 아민 화합물기를 갖는 폴리실록산 유도체, 폴리아닐린 또는 그 유도체, 폴리티오펜 또는 그 유도체, 폴리(p-페닐렌비닐렌) 또는 그 유 도체, 또는 폴리(2,5-티에닐렌비닐렌) 또는 그 유도체 등의 고분자 정공 수송 재료를 사용할 수도 있다.
본 발명의 유기 EL 소자가 전자 수송층을 갖는 경우, 전자 수송층의 성막법으로서는 특별히 제한은 없지만, 저분자 전자 수송 재료에서는 분말로부터의 진공증착법, 또는 용액 또는 용융 상태로부터의 성막에 의한 방법이, 고분자 전자 수송 재료에서는 용액 또는 용융 상태로부터의 성막에 의한 방법이 각각 예시된다. 용액 또는 용융 상태로부터의 성막시에는, 고분자 결합제를 병용할 수도 있다.
용액으로부터의 성막에 사용하는 용매로서는, 전자 수송 재료 및/또는 고분자 결합제를 용해시키는 것이면 특별히 제한은 없다. 상기 용매로서 클로로포름, 염화메틸렌, 디클로로에탄 등의 염소계 용매, 테트라히드로푸란 등의 에테르계 용매, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소계 용매, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용매, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸셀로솔브아세테이트 등의 에스테르계 용매가 예시된다.
용액 또는 용융 상태로부터의 성막 방법으로서는, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 마이크로 그라비아 코팅법, 그라비아 코팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법, 와이어바 코팅법, 딥 코팅법, 분무 코팅법, 스크린 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 인쇄법 등의 도포법을 이용할 수 있다.
혼합하는 고분자 결합제로서는, 전하 수송을 극도로 저해하지 않는 것이 바람직하고, 가시광에 대한 흡수가 강하지 않은 것이 바람직하게 사용된다. 상기 고분자 결합제로서 폴리(N-비닐카르바졸), 폴리아닐린 또는 그 유도체, 폴리티오펜 또는 그 유도체, 폴리(p-페닐렌비닐렌) 또는 그 유도체, 폴리(2,5-티에닐렌비닐렌) 또는 그 유도체, 폴리카르보네이트, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 또는 폴리실록산 등이 예시된다.
본 발명의 유기 EL 소자는 음극, 층 (L), (필요에 따라 전자 수송층 등), 발광층, (필요에 따라 전자 수송층 등), 양극의 순서대로 제조할 수도 있고, 역의 순서대로 제조할 수도 있다.
본 발명의 유기 EL 소자를 형성할 때 통상적으로는 기판을 사용하지만, 기판은 전극을 형성하고, 유기물의 층을 형성할 때 변화되지 않는 것이 바람직하고, 예를 들면 유리, 플라스틱, 고분자 필름, 실리콘 기판 등이 예시된다. 불투명한 기판인 경우에는, 반대의 전극이 투명 또는 반투명한 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위해 실시예를 나타내지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다.
합성예 1
<고분자의 합성>
폴리(9,9-디옥틸플루오렌)(PFO)은 WO 00/53656에 기재된 방법으로 합성하였다. 이 PFO의 수 평균 분자량은 4.8×104이었다. 폴리(2,7-(9,9-디옥틸플루오렌)-alt-(1,4-페닐렌-((4-sec 부틸페닐)이미노)-1,4-페닐렌))(TFB)은, WO 00/55927에 기재된 방법으로 합성하였다. 이 TFB의 수 평균 분자량은 1.8×104이었다.
실시예 1
합성예 1의 고분자 PFO 및 TFB를 톨루엔에 용해하여 도포액을 제조하였다(도포액 중의 PFO 및 TFB의 농도는 각각 1.5 중량％임).
스퍼터법에 의해 150 ㎚의 두께로 ITO막을 부착한 유리 기판에, 폴리(3,4)에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술폰산(바이엘 제조, 바이트론 P TP AI 4083)의 현탁액을 스핀 코팅에 의해 60 ㎚의 두께로 성막하고, 핫 플레이트 위에서 200 ℃, 10분간 건조하였다. 그 위에 상기 도포액을 사용하여 스핀 코팅에 의해 200 ㎚의 두께로 발광층을 성막하였다. 층 (L)(전자 주입층)로서, NTCDA를 0.4 ㎚/s의 퇴적 속도, 인듐을 0.02 ㎚/s의 퇴적 속도로 합계 10 ㎚의 막 두께로 공증착하고, 금을 음극으로서 사용하여 20 ㎚ 증착하여, 유기 EL 소자를 제조하였다. 증착시의 진공도는 모두 1.0×10-5 Torr 이하였다. 이 NTCDA 분자 1개에 대한 인듐 원자의 비율은 1개(카르보닐기 1개당 인듐 원자는 0.25개)였다(도 1).
증착 장치로부터 소자를 취출하여 바로 전류-전압 특성을 측정하였다.
얻어진 소자에 대하여 ITO측에 마이너스 전극, 금측에 플러스 전극을 배치하고, 전압이 -10 V일 때 전류 밀도 120 mA/㎠를 나타내었다(도 2).
실시예 2
합성예 1의 고분자 PFO 및 TFB를 톨루엔에 용해하여 도포액을 제조하였다(도포액 중의, PFO 및 TFB의 농도는 각각 1.5 중량％임).
스퍼터법에 의해 150 ㎚로 ITO막을 부착한 유리 기판에, 폴리(3,4)에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술폰산(바이엘 제조, 바이트론 P TP AI 4083)의 현탁액을 스핀 코팅에 의해 60 ㎚의 두께로 성막하고, 핫 플레이트 위에서 200 ℃, 10분간 건조하였다. 그 위에 상기 도포액을 사용하여 스핀 코팅에 의해 200 ㎚의 두께로 발광층을 성막하였다. 그 위에 전자 수송층(소광 방지층)으로서 바쏘쿠프로인(BCP)을 0.45 ㎚/s의 퇴적 속도로 40 ㎚의 막 두께로 증착하였다. 또한, 층 (L)로서 NTCDA를 0.4 ㎚/s의 퇴적 속도, 인듐을 0.02 ㎚/s의 퇴적 속도로 합계 10 ㎚의 막 두께로 공증착하였다. 또한 금을 음극으로서 사용하여 20 ㎚ 증착하여, 유기 EL 소자를 제조하였다. 증착시의 진공도는 모두 1.0×10-5 Torr 이하였다. 이 NTCDA 분자 1개에 대한 인듐 원자의 비율은 1개(카르보닐기 1개당 인듐 원자는 0.25개)였다.
증착 장치로부터 소자를 취출하여 바로 전류-전압 특성을 측정하였다.
얻어진 소자에 대하여 ITO측에 플러스 전극, 금측에 마이너스 전극을 배치하였고, 전압이 28 V일 때 발광 휘도 130 cd/㎡를 나타내었다(도 3).
또한, 전기 전도성의 안정성을 평가하기 위해 대기 중에서 전류 밀도의 시간 경과에 따른 변화를 측정하였다. 초기의 전류값과 10 시간 후의 전류값의 비는 9.0이었다(도 4).
비교예 1
실시예 1의 소자에서, 층 (L)을 증착하지 않는 것을 제조하였다.
얻어진 소자에 대하여 ITO측에 마이너스 전극, 금측에 플러스 전극을 배치하였고, 전압이 -10 V일 때 전류 밀도 0.4 mA/㎠를 나타내었다. 전자 주입층을 삽입한 것에 비해 분명히 전류 밀도가 떨어져 있고, 전자가 주입되어 있지 않았다(도 2).
비교예 2
실시예 2의 소자에서, 층 (L)을 증착하지 않는 것을 제조하였다.
얻어진 소자에 대하여 ITO측에 플러스 전극, 금측에 마이너스 전극을 배치하였고, 전압이 28 V일 때 발광 휘도 1 cd/㎡ 이하를 나타내었다. 전자 주입층을 삽입한 것에 비해 분명히 발광 휘도가 떨어져 있고, 효율적으로 전자가 주입되어 있지 않았다(도 3).
비교예 3
실시예 2의 소자에서, 음극에 접한 NTCDA와 인듐의 공증착층 대신에, BCP를 0.4 ㎚/s의 퇴적 속도, 세슘을 0.1 ㎚/s의 퇴적 속도로 합계 10 ㎚의 막 두께인 것을 공증착하였다. 전기 전도성의 안정성을 평가하기 위해 대기 중에서 전류 밀도의 시간 경과에 따른 변화를 측정하였다. 초기의 전류값과 10 시간 후의 전류값의 비는 40000이었다. 실시예 2에 비해 크게 변화되었기 때문에, 대기하에서 불안정하다고 할 수 있다(도 4).
실시예 3
(흡수 스펙트럼, ESR 스펙트럼 측정용 샘플의 제조)
세정한 유리 기판 위를 진공 증착기에 세팅하고, 층 (L)로서 NTCDA를 0.4 ㎚ /s의 퇴적 속도, 인듐을 0.02 ㎚/s의 퇴적 속도로 합계 200 ㎚의 막 두께로 공증착하였다. 이 NTCDA 분자 1개에 대한 인듐 원자의 비율은 1개(카르보닐기 1개당 인듐 원자는 0.25개)였다. 한편, 금속을 증착하지 않고 NTCDA를 0.4 ㎚/s의 퇴적 속도로 200 ㎚의 막 두께로 증착한 샘플도 제조하였다. 이때의 진공도는 모두 1.0×10-5 Torr 이하였다.
(흡수 스펙트럼의 측정)
흡수 스펙트럼은 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 측정 장치로 측정하였다. 측정 환경은 대기 중, 실온이었다. NTCDA/인듐을 공증착하여 얻어진 샘플의 흡수 스펙트럼 피크는 NTCDA만인 것에 비해 장파장측으로 흡수 스펙트럼 피크가 약 70 ㎚ 이동되었다(도 5).
(ESR 스펙트럼의 측정)
안정성과 자유로운 전자의 존재를 검증하기 위해 전자 스핀 공명 흡수(ESR) 측정 장치에서 NTCDA/인듐을 공증착하여 얻어진 샘플의 ESR 스펙트럼을 측정하였다. 대기 중에서 명료한 ESR 스펙트럼을 나타내었기 때문에, 대기 중에서 안정적이라는 것을 알 수 있으며, 내구성이 우수하다고 할 수 있다. 또한, 층 내에 전자 전도에 기여하는 자유로운 전자를 생성하고 있다는 것을 알 수 있었다(도 6).
비교예 4
(흡수 스펙트럼, ESR 스펙트럼 측정용 샘플의 제조)
세정한 유리 기판 위를 진공 증착기에 세팅하고, BCP를 0.45 ㎚/s의 퇴적 속 도, 인듐을 0.02 ㎚/s의 퇴적 속도로 합계 200 ㎚의 막 두께로 공증착하였다. 이 BCP 분자 1개에 대한 인듐 원자의 비율은 1개였다. 한편, 금속을 증착하지 않고 BCP를 0.45 ㎚/s의 퇴적 속도로 200 ㎚의 막 두께로 증착한 샘플도 제조하였다. 이때의 진공도는 모두 1.0×10-5 Torr 이하였다.
(흡수 스펙트럼의 측정)
측정 환경은 실시예 3과 동일하였다.
BCP/인듐을 공증착하여 얻어진 샘플의 흡수 스펙트럼 피크는 BCP만인 것에 비해, 단파장측으로 흡수 스펙트럼 피크가 10 ㎚ 이상 이동되었다(도 7).
(ESR 스펙트럼의 측정)
ESR의 측정에서 ESR 스펙트럼은 대기 중에서 명료한 스펙트럼을 나타내지 않기 때문에, 대기 중에서 비교예 4의 시료는 불안정하다고 할 수 있다. 또한, 층 내에서 전자 전도에 기여하는 자유로운 전자의 생성이 관찰되지 않는다는 것을 알 수 있었다(도 8).
실시예 4
(전기 전도도의 측정)
(측정용 샘플의 제조)
세정한 유리 기판을 진공 증착기에 세팅하고, 층 (L)로서 NTCDA를 0.4 ㎚/s의 퇴적 속도, 금속 원자를 0.02 ㎚/s의 퇴적 속도로 합계 200 ㎚의 막 두께로 공증착하였다. 이 NTCDA 분자 1개에 대한 금속 원자의 비율은 1개(카르보닐기 1개당 금속 원자는 0.25개)였다. 또한, 증착 마스크를 사용하여 100 ㎛의 간격을 갖는 병행 전극으로서, 금 전극을 증착하였다.
한편, BCP를 0.45 ㎚/s의 퇴적 속도, 금속 원자를 0.02 ㎚/s의 퇴적 속도로 합계 200 ㎚의 막 두께로 공증착하였다. 또한, 금 전극을 증착하였다. 이때의 진공도는 모두 1.0×10-5 Torr 이하였다.
(측정용 샘플의 제조)
NTCDA 또는 BCP에 금속 원자를 도핑한 공증착막의 전기 전도는 금 전극 사이에 전압을 인가했을 때의 전류량을 계측함으로써 구하였다. 계측은 일렉트로미터를 사용하였다. 측정 환경은 진공 중, 실온이었다.
(측정 결과)
NTCDA 또는 BCP에 금속 원자를 도핑한 것의 전기 전도성을 측정한 결과를 표 1에 나타내었다. 금속의 도핑량은 NTCDA 또는 BCP 분자 1개에 대하여 각각의 금속 원자 1개의 비율이었다. 아무것도 도핑하지 않은 경우에 비해 6 자릿수 이상 전도도가 향상되어 있다는 것을 알 수 있었다. 또한, 리튬, 나트륨 등의 알칼리 금속을 도핑하면 전기 전도도는 향상되지만, 알칼리 금속은 수분, 산소에 대하여 매우 반응성이 우수하기 때문에, 이 금속 원자와 유기 화합물의 조성물은 대기에 대하여 불안정하였다. 한편 인듐은 수분, 산소에 대하여 비교적 안정적이다. 이 인듐을 도핑한 NTCDA와 BCP를 비교하면, 인듐을 도핑한 NTCDA가 9.1×10-2 S/㎝로 약 5 자릿수 이상 전기 전도도가 높아졌다.
Figure 112007076442408-PCT00010
본 발명의 유기 EL 소자는 내구성, 전자 주입성 등이 우수하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자를 사용하여 면상 광원, 세그먼트 표시 장치, 도트(dot) 매트릭스 표시 장치를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 유기 전계 발광 소자를 백 라이트로서 사용하여 액정 표시 장치를 제조할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자를 사용하여 면상의 발광을 얻기 위해서는, 면상의 양극과 음극이 중첩되도록 배치할 수 있다. 또한, 패턴상의 발광을 얻기 위해서는, 상기 면상의 발광 소자의 표면에 패턴상의 창을 설치한 마스크를 설치하는 방법, 비발광부의 유기물층을 매우 두껍게 형성하여 실질적으로 비발광으로 하는 방법, 양극 또는 음극 중 어느 하나, 또는 양 전극을 패턴상으로 형성하는 방법이 있다. 이들 중 어느 하나의 방법으로 패턴을 형성하고, 몇 개의 전극을 독립적으로 On/OFF할 수 있도록 배치함으로써, 숫자나 문자, 간단한 기호 등을 표시할 수 있는 세그먼트 형태의 표시 소자가 얻어진다. 또한, 도트 매트릭스 소자로 하기 위해서는, 양극과 음극을 함께 스트라이프상으로 형성하여 직교하도록 배치할 수 있다. 복수종의 발광색이 상이한 고분자 형광체를 분할 도포하는 방법이나, 컬러 필터 또는 형광 변환 필터를 사용하는 방법에 의해, 부분 컬러 표시, 멀티 컬러 표시가 가능해진다. 도트 매트릭스 소자는 패시브 구동도 가능하고, TFT 등과 조합하여 액티브 구동할 수도 있다. 이들 표시 소자는 컴퓨터, 텔레비젼, 휴대 단말, 휴대 전화, 차량용 내비게이션, 비디오 카메라의 뷰 파인더 등의 표시 장치로서 사용할 수 있다.
또한, 상기 면상의 발광 소자는 자발광 박형이고, 액정 표시 장치의 백 라이트용의 면상 광원, 또는 면상의 조명용 광원으로서 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 가요성인 기판을 사용하면, 곡면상의 광원이나 표시 장치로서도 사용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 양극과 음극 사이에 발광층을 가지며, 상기 음극과 발광층 사이에 음극에 접하는 층 (L)을 갖고, 이때 상기 층 (L)이 방향족 탄화수소환 또는 복소환과 카르보닐기를 포함하는 유기 화합물 (A)와, 알칼리 토류 금속 및 III족 금속으로부터 선택되는 금속 (B)를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  2. 양극과 음극 사이에 발광층을 가지며, 상기 음극과 발광층 사이에 음극에 접하는 층 (L)을 갖고, 이때 상기 층 (L)이 방향족 탄화수소환 또는 복소환과 카르보닐기를 포함하는 유기 화합물 (A)와, 알칼리 토류 금속 및 III족 금속으로부터 선택되는 금속 (B)를 사용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 화합물 (A)와 금속 (B)로부터 얻어지는 혼합물의 전기 전도도가 10-6 S/㎝ 이상인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 화합물 (A)와 금속 (B)를 포함하는 박막의 흡수 피크 파장이 유기 화합물 (A)를 포함하는 박막의 흡수 피크 파장보다 5 ㎚ 이상 장파장인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 (B)가 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 알루미늄, 갈륨, 인듐 및 탈륨으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 화합물 (A)가 하기 화학식 1, 2, 3 및 4로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
    <화학식 1>
    Figure 112007076442408-PCT00011
    식 중, Ar1은 방향족 탄화수소환 또는 복소환을 포함하는 유기기를 나타내고, X는 O 또는 NH를 나타내고, n은 1 이상 4 이하의 정수를 나타내고, X가 복수개 존재하는 경우, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다.
    <화학식 2>
    Figure 112007076442408-PCT00012
    식 중, Ar2 및 Ar3은 각각 독립적으로 방향족 탄화수소환 또는 복소환을 포함하는 유기기를 나타내고, m은 1 이상 4 이하의 정수를 나타내고, Ar3이 복수개 존재하는 경우, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다.
    <화학식 3>
    Figure 112007076442408-PCT00013
    식 중, Ar4 및 Ar5는 각각 독립적으로 방향족 탄화수소환 또는 복소환을 포함하는 유기기를 나타내고, l은 1 이상 4 이하의 정수를 나타내고, Ar5는 동일하거나 상이할 수 있다.
    <화학식 4>
    Figure 112007076442408-PCT00014
    식 중, Ar6 및 Ar7은 각각 독립적으로 방향족 탄화수소환 또는 복소환을 포함하는 유기기를 나타내고, k는 1 이상 4 이하의 정수를 나타내고, Ar7이 복수개 존재하는 경우, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다.
  7. 제1항 내지 재6항 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 것을 특징으로 하는 면상 광원.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 것을 특징으로 하는 세그먼트 표시 장치.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 것을 특징으로 하는 도트(dot) 매트릭스 표시 장치.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 백 라이트로 하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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