KR20090059486A - 유기전계발광소자 - Google Patents

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KR20090059486A
KR20090059486A KR1020070126365A KR20070126365A KR20090059486A KR 20090059486 A KR20090059486 A KR 20090059486A KR 1020070126365 A KR1020070126365 A KR 1020070126365A KR 20070126365 A KR20070126365 A KR 20070126365A KR 20090059486 A KR20090059486 A KR 20090059486A
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고경문
강경민
이득상
이창준
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 양극층, 발광층 및 음극층을 포함하여 이루어진 유기전계발광소자에 있어서, 상기 발광층을 2개 이상의 청색발광물질로 구성하여 이전에 구현되기 어려운 진청색 또는 순청색을 실현할 수 있는 유기전계발광소자를 제공한다.
진청색(Deep Blue), 순청색(Real Blue), 색재현성(Color Gamut), 이미지 밴드(Imaginary Band), 유기전계발광소자(OLED)

Description

유기전계발광소자{Organic Electroluminiscent Device}
본 발명은 유기전계발광소자 및 제조법에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 진청색 또는 순청색의 색순도가 향상되어, 장수명 패널의 제작에 기여할 수 있는 유기전계발광소자 및 이 유기전계발광소자를 제작하는 바람직한 방법에 관한 것이다.
전계발광을 이용한 유기전계소자는 자가발광이기 때문에 시인성이 높고, 또한 완전 고체 소자이기 때문에 내충격성이 우수하다는 특징을 가지므로, 각종 디스플레이 장치에서 발광 소자로 이용하는데 주목을 받고 있다.
이 유기전계발광소자에는, 발광 물질로서 무기 화합물을 이용하는 무기전계발광소자 및 유기 화합물을 이용하는 유기전계발광소자가 있다.
특히, 유기전계발광소자는 인가 전압을 크게 감소시킬 수 있고, 소형화가 용이하고, 소비전력이 작고, 평면 발광이 가능하고, 삼원색이 용이하게 발광되기 때문에, 차세대 발광 소자로서 실용화 연구가 널리 행해지고 있다.
이러한 유기전계발광소자의 구성으로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 양극/유 기 발광층/음극의 구성을 기본으로 하고, 여기에 정공 주입 수송층 또는 전자 주입층을 적당하게 설치할 수 있으며, 예를 들면 양극/정공 주입 수송층/유기 발광층/음극 또는 양극/정공 주입 수송층/유기 발광층/전자 주입층/음극 등의 구성이 공지되어 있다.
이와 같은 유기전계발광소자를 실용화하기 위해서는, 고효율화 및 장수명화가 요구된다.
일반적인 브라운관 및 LCD, PDP 등의 수명은 수 만시간 이상으로 현재의 유기전계발광소자로 제작된 디스플레이 장치의 1~2만시간과는 커다란 차이가 있다.
그러나, 종래의 유기전계발광소자에서 사용하는 순청색 또는 진청색 재료를 대신하여 청색 색순도를 향상시켜 디스플레이 장치를 제작하는 경우 백색에 대한 청색의 기여도를 감안하면 최소 3배에서 최대 9배까지의 수명을 연장할 수 있는 기반이 마련된다. 이러한 장점들을 통해 최근에 이르러 여러 업체들에서의 진청색 또는 순청색 발광소자의 개발이 중요 이슈로 부각되고 있다.
그러나, 진청색 또는 순청색을 발현하기 위해서는 호스트 재료의 밴드갭이 넓은 재료가 필요하며, 이러한 범위의 밴드갭을 갖는 물질은 전자 또는 정공의 이동을 방해하며, 또한, 자외선의 발광을 수반한다. 일반적인 유기 발광물질은 자외선 영역의 빛에 내구성이 약하며, 이에 따라 수명 단축 또는, 패널의 결함 등으로 나타난다. 이러한 이유로 현재는 청색 및 순청색의 재료를 사용하여 패널을 구현하는 현실이다.
상기의 사실은 현재의 청색계 에너지 전달 시스템을 가지는 발광물질을 사용한 유기전계발광소자로는 원하는 수명 및 효율, 색순도를 가지는 발광층을 구현할 수 없다는 사실로 귀결된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 청색 발광층을 구성함에 있어서, 2개 이상의 물질을 공증착 실시하되, 에너지 밴드갭의 비가 일정한 재료를 사용하여 진청색 또는 순청색을 발광하기 위한 이미지 밴드(Imaginary Band)를 형성함으로써, 풀컬러 디스플레이 장치의 제작에 있어서, 백색에 대한 청색의 기여도를 낮춰주어, 전체 디스플레이 장치의 수명을 향상시켜서, 유기전계발광소자를 이용한 상용화가 될 수 있는 유기전계발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이미지 밴드갭을 갖기 위한 최소한의 밴드갭을 갖는 물질을 사용하는 경우, 기존 물질을 사용하는데 따르는 전자, 정공 이동의 방해 및 자외선 발광을 억제할 수 있으며, 이들에 의한 수명 단축 및 패널의 결함을 예방할 수 있는 유기전계발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,
양극층, 발광층 및 음극층을 포함하여 이루어진 유기전계발광소자에 있어서, 상기 발광층이 2개 이상의 청색발광물질로 구성되며, 상기 청색발광물질 각각의 에너지 밴드갭(Energy band gap)이 2.8eV~3.2eV 범위내인 유기전계발광소자를 제공한다.
또한, 상기 청색발광물질 상호간의 호모(HOMO) 레벨의 차이가 0.5eV 이하이고, 루모(LUMO) 레벨의 차이가 0.5eV 이하인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자를 제공한다.
또한, 2개 이상의 청색발광물질로 구성된 발광층의 이미지 밴드갭이 2.9eV~3.1eV인 유기전계발광소자를 제공한다.
또한, 400nm 영역에서의 발광세기(EL intensity, a.u.)가 최대 피크의 발광 세기 대비 5/100 이하인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자를 제공한다.
또한, 후술하는 화학식 1 내지7로 표현되는 청색발광물질 중에서 1개 이상이 발광층에 포함되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자를 제공한다.
또한, 발광효율이 3.0(cd/A @100mA/㎠) 이상, 색좌표가 (0.14~0.16, 0.10~0.18)인 발광을 제공하는 것을 특징으로 유기전계발광소자를 제공한다.
이하 도면을 참고하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 양극층, 발광층 및 음극층을 포함하여 이루어진 유기전계발광소자에 있어서, 상기 발광층이 2개 이상의 청색발광물질로 구성되며, 상기 청색발광물 질 각각의 에너지 밴드갭이 2.8eV~3.2eV 범위내인 유기전계발광소자인 것을 특징으로 한다. 상기 적층 구조에서, 필요에 따라 추가적인 층을 더 포함할 수 있으며 본 발명에 포함된다.
도 2는 그 일례로서, 양극층(110), 정공 주입층(120), 정공 수송층(130), 2개 이상의 청색발광물질을 포함하는 발광층(140), 전자 수송층(150), 전자 주입층(160) 및 음극층(170)의 구조를 가지는 유기전계발광소자를 도시한다. 여기서, 인용부호 145는 이미지 밴드갭을 나타낸다.
상기 발광층의 구현에 사용되는 물질로는 2개 이상의 청색발광물질을 포함하며, 각각의 에너지 밴드갭은 도 3의 일례처럼, 2.8eV~3.2eV 범위내인 청색발광물질을 사용하는 것이 좋다. 또한, 도 4의 일례처럼, 각각의 호모(HOMO) 레벨의 차이는 0.5eV 이하이고, 루모(LUMO) 레벨의 차이는 0.5eV 이하이고, 각각은 2.8eV~3.2eV의 에너지 밴드갭을 갖는 물질인 것이 바람직하다. 에너지 밴드갭이 3.2eV를 초과하는 경우 정공 및 전자의 흐름을 방해할 수 있으며, 이미지 밴드갭 형성에 의한 발광이 나타나지 않을 수 있다. 또한, 이러한 경우 효율 저하가 발생하게 되며, 발광의 경우 자외선 영역의 발광을 포함하게 되어 유기전계발광소자를 구성하는 여러 유기층에 열화를 야기시키게 되어 수명 단축 및 결함 발생을 일으키기 쉽다. 2.8eV미만에서는 순청색 및 진청색을 제공하기 어렵다.
기존에는 에너지 밴드갭이 큰 호스트 물질과 그보다 에너지 밴드갭이 작은 도펀트를 함께 사용하여 도펀트 발광을 통해 청색 발광을 실현했다. 그러나, 본 발명은 이러한 발광과 다른 방식으로 발광하는 것으로서 2개 이상의 발광물질이 이미지 밴드갭을 형성하여 이미지 밴드갭을 통한 발광이 일어나는 것이 특징이다.
즉, 일반적으로 알려진 호스트-도펀트 간의 에너지 전달 과정이 아닌, 2개 이상의 발광물질 간의 공증착을 통하여 가상의 밴드(이미지 밴드라 함)를 형성하며, 형성된 밴드에 의한 발광은 이전의 재료가 가지는 발광영역과는 다른, 새로운 영역에서의 발광을 제공하게 된다.
이미지 밴드갭이란 서로 다른 밴드갭을 가지고 있는 분자들 간의 상호 작용을 통해 형성된 새로운 밴드의 호모(HOMO)와 루모(LUMO) 간의 갭으로 정의할 수 있으며, 이미지 밴드갭의 측정은 하기의 식에 의해 구하는 것으로 제안한다.
이미지 밴드갭을 구하는 방법으로는 일반적인 스펙트럼(EL또는 PL)을 광학계로 측정하여, λmax 의 파장을 하기의 식에 적용하여 계산할 수 있다.
하기의 식은 밴드갭과 파장과의 관계에 관한 식으로서 실험적 통계치로부터 도출된 식이다.
다피크(multi-peak) 발광의 경우 각 피크(peak)가 나타내는 λmax를 적용하면 하기의 식으로 각각 발광 부분의 도펀트 기여 및 이미지 밴드 기여를 확인할 수 있다.
<식 1>
Y = -3.1235Ln(x) + 22.24
(여기서, Y = Image band gap(eV), X = λmax (nm))
우수한 청색 발광을 위해서는 상기 이미지 밴드갭이 2.9eV~3.1eV범위내로 형성되는 것이 좋으며, 이러한 이미지 밴드갭을 실현하기 위해서는 호모(HOMO) 레벨의 차이가 0.5eV 이하이고, 루모(LUMO) 레벨의 차이가 0.5eV 이하인 2개의 발광물질이 함께 사용되는 것이 바람직하다. 상기 범위에 들어오지 않는 경우에는 이미지 밴드갭을 통한 발광이 일어나지 않을 수 있다.
발광물질의 일례로서, 일반적으로 알려진 (4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)디페닐 (DPVBi), 비스(스티릴)아민(DSA)계, 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(트리페닐실록시)알루미늄 (III)(SAlq), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(파라-페놀라토)알루미늄(III)(BAlq), 비스(살렌)진크(II), 1,3-비스[4-(N,N-디메틸아미노)페닐-1,3,4-옥사디아조릴]벤젠(OXD8), 3-(바이페닐-4-일)-5-(4-디메틸아미노)4-(4-에틸페닐)-1,2,4-트리아졸(p-EtTAZ), 3-(4-바이페닐)-4-페닐-5-(4-터셔리-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(TAZ), 2,2'-7,7'-테트라키스(비-페닐-4-일)-9,9'-스피로플루오렌(Spiro-DPVBI), 트리스(파라-터-페닐-4-일)아민(p-TTA), 5,5-비스(디메지틸보릴)-2,2-비티오펜(BMB-2T) 및 퍼릴렌(perylene) 등에서, 에너지 밴드갭이 3.2eV를 초과하여 정 공 및 전자의 흐름을 방해하지 않는 2.8eV~3.2eV의 에너지 밴드갭을 갖는 물질을 선택하는 것이 좋으며, 각각의 호모(HOMO) 레벨의 차이는 0.5eV 이하이고, 루모(LUMO) 레벨의 차이는 0.5eV 이하인 재료를 조합하여 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는 하기의 화학식 1에서부터 화학식 7번으로 표현되는 발광물질 중에서 1개 이상 사용하는 것이 좋다.
화학식 1에 있어, l은 1내지 3의 정수이고 m은 1 내지 4의 정수이고 n은 0 내지 3의 정수이며, R1, R2, R3는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6 내지 24의 방향족, 및 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족으로 이루어지는 군에서 선택되고,
화학식 2에 있어, n은 1 내지 4의 정수이고, Ar은 독립적으로 탄소수 6 내지 24의 방향족, 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족, 및 탄소수 2 내지 24의 불포화 헤테로고리 화합물로 이루어지는 군에서 선택되고, R1, R2는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 24의 방향족, 및 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족으로 이루어지는 군에서 선택되고,
화학식 3에 있어,　n은 1 내지 4의 정수이고, Ar은 독립적으로 탄소수 6 내지 24의 방향족, 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족, 및 탄소수 2 내지 24의 불포화 헤테로고리 화합물로 이루어지는 군에서 선택되고, R1, R2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6 내지 24의 방향족, 및 불포화 지방족을 포함하는 탄 소수 6 내지 30의 방향족으로 이루어지는 군에서 선택되고,
화학식 4에 있어, n은 1 내지 4의 정수이고, Ar1은 탄소수 6 내지 24의 방향족, 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족, 및 탄소수 2 내지 24의 불포화 헤테로고리 화합물로 이루어지는 군에서 선택되고, Ar2, Ar3 는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6 내지 24의 방향족, 및 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족으로 이루어지는 군에서 선택되고,
화학식 5에 있어, R1은 수소, 페닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, Ar1은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6~30의 치환기가 있거나 없는 아릴기, 및 탄소수 2~24의 치환기가 있거나 없는 불포화 헤테로고리 화합물로 이루어지는 군에서 선택되고,
화학식 6에 있어, n은 1 내지 4의 정수이며, Ar은 탄소수 6~30의 치환기가 있거나 없는 아릴기, 및 탄소수 2~24의 치환기가 있거나 없는 불포화 헤테로고리 화합물로 이루어지는 군에서 선택되며
화학식 7에 있어, n은 1 내지 4의 정수이고, Ar1 은 각각 독립적으로 탄소수 6~30의 치환기가 있거나 없는 아릴기, 및 탄소수 2~24의 치환기가 있거나 없는 불포화 헤테로고리 화합물로 이루어지는 군에서 선택되고, R1, R2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6 내지 24의 방향족, 및 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족으로 이루어지는 군에서 선택되고, X는 탄소, 실란, 산소, 황으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
보다 구체적으로는 화학식 1에 있어, l은 1내지 3의 정수이고 m은 1 내지 4의 정수이고 n은 0 내지 3의 정수이며,
화학식 2에 있어,　n은 1 내지 4의 정수이고, Ar은 페닐, 바이페닐, 나프탈렌, 안트라센, 티오펜, 피리딘 등으로 이루어진 군으로부터 선택되고, R1, R2은 각각 페닐, 스틸벤, 페닐스틸벤, 디페닐스틸벤 등으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
화학식 3에 있어,　n은 1 내지 4의 정수이고, Ar은 페닐, 바이페닐, 나프탈렌, 안트라센, 티오펜, 피리딘 등으로 이루어진 군으로부터 선택되고, R1, R2은 스틸벤, 페닐스틸벤, 디페닐스틸벤 등으로 이루어진 군으로부터 선택되지만 R1 또는 R2가 수소인 경우, 다른 하나는 수소 이외의 기 중에서 선택되고,
화학식 4에 있어,　상기 식에서 n은 1 내지 4의 정수이고, Ar1은 페닐, 나프탈렌, 안트라센, 티오펜, 피리딘, 플루오렌, 스파이롤 등으로 이루어진 군으로부터 선택되고, Ar2, Ar3은 각각 수소, 페닐 등으로 이루어진　군으로부터 선택되고,
화학식 5에 있어, R1은 수소, 페닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, Ar1은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6~30의 치환기가 있거나 없는 아릴기, 및 탄소수 2~24의 치환기가 있거나 없는 불포화 헤테로고리 화합물로 이루어지는 군에서 선택되고,
화학식 6에 있어,　n은 1 내지 4의 정수이고, Ar은 각각 나프탈렌, 안트라센, 피렌, 디메틸페닐아민, 트리페닐아민, 디페닐나프틸아민, 디페닐스틸벤아민 등으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
화학식 7에 있어,　n은 1 내지 4의 정수이고, Ar1 은 각각 독립적으로 탄소수 6~30의 치환기가 있거나 없는 아릴기, 및 탄소수 2~24의 치환기가 있거나 없는 불포화 헤테로고리 화합물로 이루어지는 군에서 선택되고, R1, R2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6 내지 24의 방향족, 및 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족으로 이루어지는 군에서 선택되고, X는 탄소, 실란, 산소, 황으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
[화학식 1]
Figure 112007087984232-PAT00001
[화학식 2]
Figure 112007087984232-PAT00002
[화학식 3]
Figure 112007087984232-PAT00003
[화학식 4]
Figure 112007087984232-PAT00004
[화학식 5]
Figure 112007087984232-PAT00005
[화학식 6]
Figure 112007087984232-PAT00006
[화학식 7]
Figure 112007087984232-PAT00007
상기 양극층(110)은 본 기술분야에서 알려진 재료를 사용할 수 있으며, 제한되지 않으나 ITO, IZO, 주석 옥사이드, 아연 옥사이드, 아연 알루미늄 옥사이드, 및 티타늄 니트라이드 등의 금속 옥사이드 또는 금속 니트라이드; 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 코발트, 리드, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈륨, 니오븀 등의 금속; 이러한 금속의 합금 또는 구리 요오드화물의 합금; 폴리아닐린, 폴리티오핀, 폴리피롤, 폴리페닐렌 비닐렌, 폴리(3-메틸티오핀), 및 폴리페닐렌 설파가드 등의 전도성 중합체가 있고, 전술한 재료들 중 한가지 타입으로만 형성되거나 또는 복수개의 재료의 혼합물로도 형성될 수 있다. 또한, 동일한 조성 또는 상이한 조성의 복수개의 층으로 구성되는 다층 구조가 형성될 수 있다.
상기 정공 주입층(120)은 본 기술분야에서 알려진 재료를 사용할 수 있으며, 제한되지 않으나 PEDOT/PSS 또는 구리 프탈로시아닌(CuPc), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA) 등의 물질을 5nm ~ 40nm 두께로 형성한다.
상기 정공 수송층(130)은 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]-바이페닐(NPD)나 N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-다이아민(TPD) 등의 물질을 20~60nm 두께로 형성한다.
상기 전자 수송층(150)은 아릴-치환된 옥사디아졸, 아릴-치환된 트리아졸, 아릴-치환된 펜안트롤린, 벤족사졸, 또는 벤즈시아졸 화합물을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 1,3-비스(N,N-t-부틸-페닐)-1,3,4-옥사디아졸(OXD-7); 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트리아졸(TAZ); 2,9-디메틸-4,7-디페닐-펜안트롤린(바소큐프로인 또는 BCP); 비스(2-(2-히드록시페닐)-벤족사졸레이트)징크; 또는 비스(2-(2-히드록시페닐)-벤즈시아졸레이트)아연; 전자 수송 물질은 (4-바이페닐)(4-t-부틸페닐)옥사디아졸(PDB)과 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늄(III)(Alq3)를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늄(III)(Alq3)가 바람직하다.
본 발명의 전자 주입층(160)은 본 기술분야에서 알려진 재료를 사용할 수 있으며, 제한되지 않으나 LiF를 전자 주입층으로 사용할 수 있다.
본 발명의 음극층(170)은 Al, Ca, Mg, Ag 등 일함수가 낮은 금속을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 Al을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 전자/정공 수송층 사이에 청색 발광층을 구성함에 있어서, 2개 이상의 물질을 공증착 실시하되, 에너지 밴드갭의 비가 일정한 재료를 사용하여 진청색 또는 순청색을 발광하기 위한 이미지 밴드갭을 형성할 수 있는 진청색 또는 순청색 유기전계발광소자를 제공한다.
상기 방법에 의한 발광 메커니즘은 일반적으로 알려진 바와 같은 호스트-도펀트 간의 에너지 전달의 과정이 아닌, 별도의 가상 밴드를 형성시킨 발광 메커니 즘을 따른다.
이를 통해, 풀컬러 디스플레이 장치의 제작에 있어서, 백색에 대한 청색의 기여도를 낮춰주어, 전체 디스플레이 장치의 수명을 기존의 3배 이상 향상시켜서, 유기전계발광소자를 이용한 상용화의 기반을 만들 수 있다.
또한, 이미지 밴드갭을 갖기 위한 최소한의 밴드갭을 갖는 물질을 사용하는 경우, 기존 물질을 사용하는데 따르는 전자, 정공 이동의 방해 및 400nm이하의 자외선 발광을 억제할 수 있으며, 이들에 의한 수명 단축 및 패널의 결함을 예방할 수 있다.
본 발명의 실시예는 구체적인 예시에 불과하고, 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.
[ 실시예 1]
진청색 또는 순청색 유기전계발광소자의 제작(DB 1)
유리 기판상에 상기의 양극물질(ITO)이 증착되어 있는 기판(아사히 초자 제작)을 단위 소자로 리소그래피를 이용하여 제작했다. 리소그래피가 끝난 단위 기판을 아세톤, 세제, 증류수, 이소프로필알코올로 세정을 실시했다. 세정이 끝난 단위 기판을 UV/O3 세정과 플라즈마 처리를 실시한 후 유기 챔버에 이송했다. 플라즈마는 산소(O2)를 이용하여 실시했다.
상기의 표면처리가 끝난 기판을 유기 챔버 내부에서, 정공 주입층(120)으로 4,4',4"-tris(3-Methylphenylphenylamino)tri phenylamine(m-MTDATA)를 500Å 두께로 증착시켰다. 여기에 정공 수송층(130)으로 NPD(N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine)를 500Å의 두께로 증착시킨 후, 청색 발광물질로 발광물질 1(141), 발광물질 2(142)를 각각 95:5의 두께 비율이 되도록 400Å 두께의 발광층을 형성시켰다. 전자 수송층(150)으로 Alq3 (tris-(8-hydroxyquinoline) aluminium(III))을 200Å 두께로 진공 증착하였다. 그 후 상부에 Al:Li층을 진공증착하여 1500Å 두께의 알루미늄·리튬 전극을 형성함으로써 소자를 제작했다. 상기의 유기전계발광소자 구성층의 증착이 끝나면, 글로브 박스에서 인캡을 실시하여 소자 제작을 완료했다.
[발광물질 1]
Figure 112007087984232-PAT00008
[발광물질 2]
Figure 112007087984232-PAT00009
[ 실시예 2]
진청색 또는 순청색 유기전계발광소자의 제작(DB 2)
청색계 발광층 형성에 있어서 발광물질 1(141), 발광물질 2(142)를 각각 5:95의 두께 비율이 되도록 소자를 제작하는 것 이외에는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 실시했다.
[ 비교예 1]
진청색 또는 순청색 유기전계발광소자의 제작(NDB 1)
청색계 발광층 형성에 있어서 발광물질 1(141)만으로 소자를 제작하는 것 이외에는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 실시했다.
[ 비교예 2]
진청색 또는 순청색 유기전계발광소자의 제작(NDB 2)
청색계 발광층 형성에 있어서 발광물질 2(142)만으로 소자를 제작하는 것 이외에는 상기 실시예1과 동일한 방법으로 실시했다.
상기의 실시예와 비교예를 통하여 구성한 소자의 특성을 측정하여 다음의 결과를 얻었다.
측정장비로는 색도계(Photoresearch PR-650)와, 전원 공급장치(Keithley 237) 및 지그(맥사이언스 제작)를 사용하여 발광효율과 전력효율 및 색좌표를 측정했다.
측정은 2.5mA/㎠ 에서부터 100mA/㎠까지 2.5mA씩 증가시키며 측정하였고, 결과는 100mA/㎠에서의 결과를 정리했다.
[표 1] 실시예 및 비교예 결과
구분 발광층 구성 조성비 발광효율 (cd/A@100mA/㎠) 색좌표 이미지 밴드갭(eV)
실시예1 발광물질1:발광물질2 95:5 3.23 (0.147, 0.127) 3.06
실시예2 발광물질2:발광물질1 95:5 3.17 (0.145, 0.124) 3.03
비교예1 발광물질1 100 2.81 (0.145, 0.110) -
비교예2 발광물질 2 100 2.96 (0.146, 0.104) -
표 1의 결과에 따르면, 본 발명의 유기전계발광소자는 발광효율이 3.0(cd/A @100mA/㎠) 이상, 색좌표가 (0.14~0.16, 0.10~0.18)인 발광을 제공하는 것을 알 수 있다. 이러한 발광효율 및 색순도를 제공하는 본 발명의 유기전계발광소자는 도 5에서 나타낸 바와 같이, 소비전류면에서 매우 우수하며 장수명을 기대할 수 있게 했다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 400nm 이하의 영역에서의 발광세기(EL intensity, a.u.)가 최대 피크의 발광세기 대비 5/100 이하로서, 거의 자외선을 발생시키기 않는 것을 볼 수 있다.
도 1은 종래의 청색계 유기전계발광소자의 구조,
도 2는 본 발명에 따른 진청색 또는 순청색 유기전계발광소자의 구조,
도 3은 본 발명에 사용한 진청색 또는 순청색 유기전계발광 재료의 이미지 밴드에 대한 모식도,
도 4는 본 발명에 따른 진청색 또는 순청색 발광층의 바람직한 에너지 갭 모식도의 일례,
도 5는 색순도에 따른 패널의 소비전력 기여도,
도 6은 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 발광 스펙트럼이다.

Claims (6)

  1. 양극층, 발광층 및 음극층을 포함하여 이루어진 유기전계발광소자에 있어서, 상기 발광층이 2개 이상의 청색발광물질로 구성되며, 상기 청색발광물질 각각의 에너지 밴드갭(Energy band gap)이 2.8eV~3.2eV 범위내인 유기전계발광소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 청색발광물질 상호간의 호모(HOMO) 레벨의 차이가 0.5eV 이하이고, 루모(LUMO) 레벨의 차이가 0.5eV 이하인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  3. 제2항에 있어서, 2개 이상의 청색발광물질로 구성된 발광층의 이미지 밴드갭이 2.9eV~3.1eV인 유기전계발광소자.
  4. 제1항에 있어서, 400nm 영역에서의 발광세기(EL intensity, a.u.)가 최대 피크의 발광세기 대비 5/100 이하인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  5. 제1항에 있어서, 하기 화학식 1 내지7로 표현되는 청색발광물질 중에서 1개 이상이 발광층에 포함되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
    [화학식 1]
    Figure 112007087984232-PAT00010
    [화학식 2]
    Figure 112007087984232-PAT00011
    [화학식 3]
    Figure 112007087984232-PAT00012
    [화학식 4]
    Figure 112007087984232-PAT00013
    [화학식 5]
    Figure 112007087984232-PAT00014
    [화학식 6]
    Figure 112007087984232-PAT00015
    [화학식 7]
    Figure 112007087984232-PAT00016
    (화학식 1에 있어, l은 1내지 3의 정수이고 m은 1 내지 4의 정수이고 n은 0 내지 3의 정수이며, R1, R2, R3는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6 내지 24의 방향족, 및 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족으로 이루어지는 군에서 선택되고,
    화학식 2에 있어, n은 1 내지 4의 정수이고, Ar은 독립적으로 탄소수 6 내지 24의 방향족, 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족, 및 탄소수 2 내지 24의 불포화 헤테로고리 화합물로 이루어지는 군에서 선택되고, R1, R2는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 24의 방향족, 및 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족으로 이루어지는 군에서 선택되고,
    화학식 3에 있어, n은 1 내지 4의 정수이고, Ar은 독립적으로 탄소수 6 내지 24의 방향족, 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족, 및 탄소수 2 내지 24의 불포화 헤테로고리 화합물로 이루어지는 군에서 선택되고, R1, R2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6 내지 24의 방향족, 및 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족으로 이루어지는 군에서 선택되고,
    화학식 4에 있어, n은 1 내지 4의 정수이고, Ar1은 탄소수 6 내지 24의 방향족, 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족, 및 탄소수 2 내지 24의 불포화 헤테로고리 화합물로 이루어지는 군에서 선택되고, Ar2, Ar3 는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6 내지 24의 방향족, 및 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족으로 이루어지는 군에서 선택되고,
    화학식 5에 있어, R1은 수소, 페닐로 이루어진 군으로부터 선택되고, Ar1은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6~30의 치환기가 있거나 없는 아릴기, 및 탄소수 2~24의 치환기가 있거나 없는 불포화 헤테로고리 화합물로 이루어지는 군에서 선택되고,
    화학식 6에 있어, n은 1 내지 4의 정수이며, Ar은 탄소수 6~30의 치환기가 있거나 없는 아릴기, 및 탄소수 2~24의 치환기가 있거나 없는 불포화 헤테로고리 화합물로 이루어지는 군에서 선택되며
    화학식 7에 있어, n은 1 내지 4의 정수이고, Ar1 은 각각 독립적으로 탄소수 6~30의 치환기가 있거나 없는 아릴기, 및 탄소수 2~24의 치환기가 있거나 없는 불포화 헤테로고리 화합물로 이루어지는 군에서 선택되고, R1, R2는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6 내지 24의 방향족, 및 불포화 지방족을 포함하는 탄소수 6 내지 30의 방향족으로 이루어지는 군에서 선택되고, X는 탄소, 실란, 산소, 황으로 이루어진 군으로부터 선택된다)
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 발광효율이 3.0(cd/A @100mA/㎠) 이상, 색좌표가 (0.14~0.16, 0.10~0.18)인 발광을 제공하는 것을 특징으로 유기전계발광소자.
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KR20210059578A (ko) 2019-11-15 2021-05-25 순천향대학교 산학협력단 발광 장치 및 발광 장치의 제조 방법

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