KR20150106503A - 유기 발광 소자 - Google Patents

Abstract

BEDT-TTF를 포함한 유기 발광 소자가 개시된다.

Description

유기 발광 소자{Organic light emitting devices}

본 발명의 실시예들은 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 더 상세하게는 비스(에틸렌디티오)-테트라티아풀발렌 (BEDT-TTF)를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.

유기 발광 소자(organic light emitting device)는 자발광형 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.

일예에 따르면, 유기 발광 소자는, 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 개재된 발광층을 포함할 수 있다. 상기 애노드와 발광층 사이에는 정공 수송 영역이 구비될 수 있고, 상기 발광층과 캐소드 사이에는 전자 수송 영역이 구비될 수 있다. 상기 애노드로부터 주입된 정공은 정공 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동하고, 캐소드로부터 주입된 전자는 전자 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.

본 발명의 실시예는 구동 전압이 낮고, 높은 효율을 갖는 유기 발광 소자를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층; 및 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재된 전자 수송 대역; 을 포함하고, 상기 전자 수송 대역은 비스(에틸렌디티오)-테트라티아풀발렌 (BEDT-TTF)를 포함하는 유기 발광 소자가 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층; 및 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재된 전자 수송 대역; 을 포함하고, 상기 전자 수송 대역은 비스(에틸렌디티오)-테트라티아풀발렌 (BEDT-TTF)로 이루어진 제1층을 포함하는 유기 발광 소자가 제공된다.

본 발명의 실시예들을 따르면, 유기 발광 소자가 BEDT-TTF를 포함함으로써, 구동 전압이 낮고, 높은 효율을 갖는 유기 발광 소자를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 단면도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 단면도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유기 발광 소자의 단면도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들 및 비교예에 따른 유기 발광 소자의 효율 데이터를 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 따르는 유기 발광 소자(100)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 따르는 유기 발광 소자(100)의 구조 및 이의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

유기 발광 소자(100)은 기판(미도시), 제1전극(110), 정공 수송 영역(120), 발광층(130), 전자 수송 대역(140) 및 제2전극(150)을 차례로 구비한다.

기판으로는, 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있는데, 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.

제1전극(110)은 기판 상부에 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 제1전극(110)이 애노드일 경우, 정공주입이 용이하도록 제1전극용 물질은 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다. 제1전극(110)은 카본 나노 튜브 (CNT), 그래핀 (graphene), 그래핀 옥사이드, 풀러렌 등을 포함할 수 있다.

제1전극(110)은 반사형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 제1전극(110)은 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO₂), 산화아연(ZnO), 산화알루미늄아연 (AZO), 산화갈륨아연 (GZO), 산화인듐갈륨아연 (IGZO), 산화마그네슘아연 (MZO), 산화몰리브뎀아연(MZO), 산화알루미늄마그네슘 (AMO), 산화갈륨마그네슘 (GMO), F-도핑 산화 주석, Nb-도핑 산화 티탄 등을 이용할 수 있다.

또는, 제1전극(110)은 금 (Au), 은 (Ag), 구리 (Cu), 백금 (Pt), 텅스텐 (W), 니켈 (Ni), 아연 (Zn), 티타늄 (Ti), 지크코늄 (Zr), 하프늄 (Hf), 카드뮴 (Cd), 팔라듐 (Pd), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 이용하면, 상기 제1전극(110)을 반사형 전극으로 형성할 수도 있다.

제1전극(110)은 단일층 또는 2 이상의 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1전극(110)은 서로 다른 2종의 물질을 포함하는 다층 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(110)은 ITO/Ag/ITO, AZO/Ag/AZO, AZO/Au/AZO, AZO/Ti/AZO, GZO/Ag/GZO, GZO/Au/GZO, GZO/Ti/GZO, IZO/Ag/IZO, IZO/Au/IZO, IZO/Ti/IZO, CuAlO₂/Ag/CuAlO₂, CuAlO₂/Au/CuAlO₂, CuAlO₂/Ti/CuAlO₂, ITO/Ag/ITO, ZnO/Ag/ZnO, ITO/Ti/ITO, ZnO/Au/ZnO, ZnS/Ag/ZnS, ZnS/Au/ZnS, TiO₂/Ag/TiO₂, TiO₂/Au/TiO₂, WO₃/Ag/WO₃, WO3/Au/WO₃, MoO₃/Ag/MoO₃, MoO₃/Au/MoO₃, ITO/Ag/ITO, ZnO/Ag/ZnO, ZnS/Ag/ZnS, TiO₂/Ag/TiO₂, ITO/Au/ITO, WO₃/Ag/WO₃, MoO₃/Ag/MoO₃ 등의 3층 구조를 가질 수 있는 등 다양한 변형예가 가능하다.

상기 제1전극(110) 상부로는 정공 수송 영역(120)이 구비되어 있다. 정공 수송 영역(120)은 제1전극(110)에서 발광층(130)으로 정공 주입 및/또는 수송을 하는 대역이다. 정공 수송 영역(120)은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층(이하, "H-기능층(H-functional layer)"이라함), 버퍼층 및 전자 저지층 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 원하는 목적에 따라, 정공 수송 영역(120)은 단층 구조일 수도 있고, 2 이상의 층을 포함하는 다층 구조일 수도 있다. 예를 들어, 정공 수송 영역(120)은 정공 주입층 및 정공 수송층의 2층 구조를 가질 수 있는 등 다양한 변형예가 가능하다.

정공 수송 영역(120)은 제1전극(110) 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.

진공 증착법에 의하여 정공 수송 영역(120)을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 수송 영역의 재료로서 사용하는 화합물의 종류 및 열적 특성, 원하는 정공 수송 영역의 구조 등에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 정공 수송 영역의 증착 온도는 약 100℃ 내지 약 500℃, 진공도는 약 10^-8 내지 약 10^-3torr, 증착 속도는 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

스핀 코팅법에 의하여 정공 수송 영역(120)을 형성하는 경우, 그 코팅 조건은 정공 수송 영역의 재료로서 사용하는 화합물의 종류 및 열적 특성, 원하는 정공 수송 영역의 구조 등에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 정공 수송 영역의 코팅 속도는 약 2000rpm 내지 약 5000rpm, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

정공 수송 영역(120)은 공지의 정공 수송 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 공지의 정공 수송 재료는 N,N′-디-[(1-나프틸)-N,N′-디페닐]-1,1′-비페닐)-4,4′-디아민 (N,N′-Di-[(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl]-1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine, α-NPB), N,N′-디(2-나프틸-N,N′-디페닐)-1,1′-비페닐-4,4′-디아민 (N,N′-Di(2-naphthyl-N,N′-diphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine, β-NPB), N,N′-비스(3-메틸페닐)-N,N′-디페닐벤지딘 (N,N′-Bis(3-methylphenyl)-N,N′-diphenylbenzidine, TPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스-[4-(페닐-m-톨일-아미노)-페닐]-비페닐-4,4'-디아민 (DNTPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-9,9-스피로비플루오렌-2,7-디아민 (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-9,9-spirobifluorene-2,7-diamine ,Spiro-TPD), N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-9,9-스피로-비플루오렌 (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-spiro-bifluorene, Spiro-NPB), N, N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)-9,9-디메틸-플루오렌 (N, N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluorene, DMFL-TPD), N, N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-9,9-디메틸-플루오렌, (N, N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluorene , DMFL-NPB), N, N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)-9,9-디페닐-플루오렌, (N, N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluorene, DPFL-TPD), N, N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-9,9-디페닐-플루오렌, (N, N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluorene, DPFL-NPB), α-NPD, 2,2',7,7'-테트라키스(N,N-디페닐아미노)-9,9'-스피로비플루오렌, (2,2',7,7'-Tetrakis(N, N-diphenylamino)-9,9'-spirobifluorene, Spiro-TAD), 9,9-비스[4-(N,N-비스-비페닐-4-일-아미노)페닐]-9H-플루오렌, (9,9-Bis[4-(N,N-bis-biphenyl-4-yl-amino)phenyl]-9H-fluorene, BPAPF), 9,9-비스[4-(N,N-비스-나프탈렌-2-일-아미노)페닐]-9H-플루오렌, (9,9-Bis[4-(N,N-bis-naphthalen-2-yl-amino)phenyl]-9H-fluorene NPAPF), 9,9-비스[4-(N, N'-비스-나프탈렌-2-일-N,N'-비스-페닐-아미노)-페닐]-9H-플루오렌, (9,9-Bis[4-(N, N'-bis-naphthalen-2-yl-N,N'-bis-phenyl-amino)-phenyl]-9H-fluorene, NPBAPF), 2,2',7,7'-테트라키스[N-나프탈렌일(페닐)-아미노]-9,9-스피로비플루오렌, (2,2',7,7'-Tetrakis[N-naphthalenyl(phenyl)-amino]-9,9-spirobifluorene, Spiro-2NPB), N, N'-비스(페난트렌-9-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘, (N, N'-bis(phenanthren-9-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine, PAPB), 2,2'-비스[N,N-비스 (비페닐-4-일)아미노]-9,9-스피로비플루오렌, (2,2'-Bis[N,N-bis(biphenyl-4-yl)amino]-9,9-spirobifluorene, 2,2'-Spiro-DBP), 2,2'-비스 (N,N-디-페닐-아미노)-9,9-스피로비플루오렌, (2,2'-Bis(N,N-di-phenyl-amino)-9,9-spirobifluorene, Spiro-BPA), 디-[4-(N,N-디톨일-아미노)-페닐]시클로헥산, (Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexane, TAPC), 2,2',7,7'-테트라(N,N-디톨일)아미노-스피로비플루오렌, (2,2',7,7'-tetra(N,N-ditolyl)amino-spirobifluorene, Spiro-TTB), β-TNB(N,N,N',N'-tetra-naphthalen-2-yl-benzidine), N, N,N',N'-테트라-(3-메틸페닐)-3,3'-디메틸벤지딘 (N,N,N',N'-tetra-(3-methylphenyl)-3,3'-dimethylbenzidine, HMTPD), N,N'-디(나프타렌일)-N,N'-디(나프탈렌-2-일)-벤지딘 (N,N'-di(naphthalenyl)-N,N'-di(naphthalen-2-yl)-benzidine, α,β-TNB), N,N,N',N'-테트라-나프탈렌일-벤지딘 (N,N,N',N'-tetra-naphthalenyl-benzidine, α-TNB), N,N'-디(나프탈렌-2-일)-N,N'-디페닐벤젠-1,4-디아민 (N,N'-di(naphthalen-2-yl)-N,N'-diphenylbenzene-1,4-diamine, β-NPP), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(4-스티렌술포네이트) (PEDOT: PSS), 폴리(N-비닐)카바졸 (PVK), WO_x, NiO₂, Mo, MoO_x 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:

정공 수송 영역(120)은 상술한 정공 수송 재료 이외에, 막의 도전성 등을 향상시키기 위하여 p형-도펀트를 더 포함할 수 있다. 상기 p형-도펀트는 예를 들면, 퀴논 유도체, 금속 산화물 및 시아노기-함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 p-도펀트의 비제한적인 예로는, 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ) 및 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴논다이메테인(F4-TCNQ) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 200 등과 같은 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

<화합물 200> <F4-TCNQ>

정공 수송 영역(120)이 p-형 도펀트를 더 포함할 경우, 상기 p-형 도펀트는 정공 수송 영역(120)에 균일하게(homogeneous) 분산되거나, 또는 분균일하게 분포될 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.

정공 수송 영역(120)의 두께는 약 10nm 내지 약 1000nm, 예를 들면, 약 10nm 내지 약 500nm일 수 있다. 정공 수송 영역(120)이 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압의 상승없이 만족스러운 정도의 정공주입 특성을 얻을 수 있다.

이어서, 정공 수송 영역(120) 상부에 발광층(130)이 구비된다. 발광층(130)은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 발광층(130)을 형성하는 경우, 그 조건은 발광층에 사용되는 화합물에 따라 다르지만 정공 수송 영역의 형성과 거의 동일한 조건 중에서 선택될 수 있다.

발광층(130)은 공지의 발광 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광층(130)은 공지의 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다.

공지의 호스트 재료의 예로는, Tris(8-히드록식-퀴놀리나토)알루미늄 (Tris(8-hydroxy-quinolinato)aluminium, Alq₃), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센 (9,10-Di(naphth-2-yl)anthracene, ADN), 3-Tert-부틸-9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센 (3-Tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene, TBADN), 2,7-비스[9,9-디(4-메틸페닐)-플루오렌-2-일]-9,9-디(4-메틸페닐)플루오렌 (2,7-Bis[9,9-di(4-methylphenyl)-fluoren-2-yl]-9,9-di(4-methylphenyl)fluorene, TDAF), 2-메틸-9,10-비스(나프탈렌-2-일)안트라센 (2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene, MADN), 2-(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-9,9'-스피로비플루오렌 (2-(9,9'-Spirobifluoren-2-yl)-9,9'-spirobifluorene, BSBF), 2,7-비스(9,9'-스피로비플루오렌-2-일)-9,9'-스피로비플루오렌 (2,7-Bis(9,9'-spirobifluoren-2-yl)-9,9'-spirobifluorene, TSBF), 2-[9,9-디(4-메틸페닐)-플루오렌-2-일]-9,9-디(4-메틸페닐)플루오렌 (2-[9,9-Di(4-methylphenyl)-fluoren-2-yl]-9,9-di(4-methylphenyl)fluorene, BDAF), 1,3,5-트리(파이렌-1-일)벤젠 (1,3,5-Tri(pyren-1-yl)benzene, TPB3), 9,9-비스[4-(파이레닐)페닐]플루오렌 (9,9-Bis[4-(pyrenyl)phenyl]fluorene, BPPF), 2,2'-비(9,10-디페닐-안트라센) (2,2'-Bi(9,10-diphenyl-anthracene), TPBA), 2,7-디-파이레닐-9,9-스피로비플루오렌 (2,7-Di-pyrenyl-9,9-spirobifluorene, Spiro-Pye), 1,4-디(파이렌-1-일)벤젠 (1,4-Di(pyren-1-yl)benzene, p-Bpye), 1,3-디(파이렌-1-일)벤젠 (1,3-Di(pyren-1-yl)benzene, m-Bpye), 6,13-디-비페닐-4-일-펜타센 (6,13-Di-biphenyl-4-yl-pentacene, DBpenta), 3,9-디(나프탈렌-2-일)퍼릴렌 및 3,10-디(나프탈렌-일)퍼릴렌의 혼합물 (3,9-di(naphthalen-2-yl)perylene 및 3,10-di(naphthalen-yl)perylene의 혼합물, DNP), 1,1'-(2,5-디메톡시-1,4-페닐렌)디피렌 (1,1'-(2,5-dimethoxy-1,4-phenylene)dipyrene, DOPPP), 1,1'-(2,5-디메틸-1,4-페닐렌)디피렌 (1,1'-(2,5-dimethyl-1,4-phenylene)dipyrene, DMPPP), Tris[4-(파이레닐)-페닐]아민 (Tris[4-(pyrenyl)-phenyl]amine, TPyPA), 10,10'-디(비페닐-4-일)-9,9'-비안트라센 (10,10'-di(biphenyl-4-yl)-9,9'-bianthracene, BANE), N,N'-디-(1-나프탈레닐)-N,N'-디페닐-[1,1':4',1'':4'',1'''-쿼터페닐]-4,4'''-디아민 (N,N'-di-(1-naphthalenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1':4',1'':4'',1'''-quaterphenyl]-4,4'''-diamine, 4P-NPB), 4,4'-디[10-(나프탈렌-1-일)안트라센-9-일]비페닐 (4,4'-di[10-(naphthalen-1-yl)anthracen-9-yl]biphenyl, BUBH-3), DBP(Dibenzo{[f,f']-4,4',7,7'-tetraphenyl}diindeno[1,2,3-cd:1',2',3'-lm]perylene), BAnFPye(1-(7-(9,9'-bianthracen-10-yl)-9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-yl)pyrene), BAnF6Pye 등과 같은 저분자 재료를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

공지의 도펀트 재료의 예로는, 3-(2-벤조티아졸일)-7-(디에틸아미노)쿠마린 (3-(2-Benzothiazolyl)-7-(diethylamino)coumarin, Coumarin 6), 2,3,6,7-테트라하이드로-1,1,7,7,-테트라메틸-1H,5H,11H-10-(2-벤조티아졸일)퀴놀리지노-[9,9a,1gh]쿠마린 (2,3,6,7-Tetrahydro-1,1,7,7,-tetramethyl-1H, 5H,11H-10-(2-benzothiazolyl)quinolizino-[9,9a,1gh]coumarin, C545T), N,N'-디메틸-퀴나크리돈 (N,N'-Dimethyl-quinacridone, DMQA), 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(III) (Tris(2-phenylpyridine)iridium(III), Ir(ppy)₃), 비스(2-페닐피리딘)(아세틸아세토네이트)이리듐(III) (Bis(2-phenylpyridine)(acetylacetonate)iridium(III), Ir(ppy)₂(acac)), 트리스[2-(p-톨일)피리딘]이리듐(III) (Tris[2-(p-tolyl)pyridine]iridium(III), Ir(mppy)₃), 9,10-비스[N,N-디-(p-톨일)-아미노]안트라센 (9,10-Bis[N,N-di-(p-tolyl)-amino]anthracene, TTPA), 9,10-비스[페닐(m-톨일)-아미노]안트라센 (9,10-Bis[phenyl(m-tolyl)-amino]anthracene, TPA), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(II) (Bis[2-(2-hydroxyphenyl)benzothiazolato]zinc(II), Zn(BTZ)₂), BA-TTB(N10,N10,N10',N10'-tetra-tolyl-9,9'-bianthracene-10,10'-diamine), BA-TAD(N10,N10,N10',N10'-tetraphenyl-9,9'-bianthracene-10,10'-diamine), BA-NPB(N10,N10'-diphenyl-N10,N10'-dinaphthalenyl-9,9'-bianthracene-10,10'-diamine), 4,4'-비스(9-에틸-3-카바조비닐렌)-1,1'-비페닐 (4,4'-Bis(9-ethyl-3-carbazovinylene)-1,1'-biphenyl, BCzVBi), 페릴렌 (Perylene), 2,5,8,11-테트라-tert-부틸페릴렌 (2,5,8,11-Tetra-tert-butylperylene, TBPe), 1,4-비스[2-(3-N-에틸카바졸릴)비닐]벤젠 (1,4-Bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene, BCzVB), 4,4'-비스[4-(디-p-톨일아미노)스티릴]비페닐 (4,4'-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl, DPAVBi), 4-(디-p-톨일아미노)-4'-[(디-p-톨일아미노)스티릴]스틸벤 (4-(Di-p-tolylamino)-4'-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene, DPAVB), 비스(3,5-디플루오로-2-(2-피리딜)페닐-(2-카복시피리딜)이리듐(III) (Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)iridium(III), FIrPic), BDAVBi(4,4'-bis[4-(diphenylamino)styryl]biphenyl), FIr₆(Bis(2,4-difluorophenylpyridinato)tetrakis(1-pyrazolyl)borate iridium(III)), BNP3FL(N,N'-bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-tris-(9,9dimethylfluorenylene)), MDP3FL(2,7-bis{2-[phenyl(m-tolyl)amino]-9,9-dimethyl-fluorene-7-yl}-9,9-dimethyl-fluorene), N-BDAVBi(N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine), fac-Ir(Pmb)₃(fac-Iridium(III) tris(1-phenyl-3-methylbenzimidazolin-2-ylidene-C,C2')), mer-Ir(Pmb)( mer-Iridium(III) tris(1-phenyl-3-methylbenzimidazolin-2-ylidene-C,C2')), Spiro-BDAVBi, DBzA, DSA-Ph, BCzSB, DPASN, Bepp₂, FIrN₄, DCM, DCM2, DCJT, DCJTB, Eu(dbm)₃(Phen), Rubrene, Ir(btp)₂(acac), Ir(piq)₃, Ir(piq)₂(acac), Ir(fliq)2(acac), Ir(flq)₂(acac), Ru(dtb-bpy3.2(PF₆), Ir(2-phq)₃, Ir(2-phq)₂(acac), TBRb, Ir(BT)₂(acac), Pt(TPBP), N-DPAVBi-CN, Os(fppz)₂(PPhMe₂)₂,Hex-Ir(phq)₂acac, Hex-Ir(phq)₃, Ir(Mphq)₃, Ir(phq)₂tpy, Ir(fbi)₂acac, Ir(ppy)₂Pc, PQ₂Ir(dpm), Piq₂Ir(dpm), PO-01, DCQTB 등과 같은 저분자 재료를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

공지의 발광 재료는 MEH-PPV, BEH-PPV, M3O-PPV, BCHA-PPV, MUEH-PPV, POPT, PCHT, PTOPT, PMOT, PCHMT, PDCHT, PDOPT, CN-PPVs, PPP, LPPP, m-LPPP, PF, FV, PVK, PDHPT, PBPS, PFV, Al-PPV 등과 같은 고분자 재료를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 공지의 발광 재료 중에서 선택된 1종 이상은 호스트로 사용될 수 있고, 상기 공지의 발광 재료 중에서 선택된 다른 1종 이상은 도펀트로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 발광층(130)이 호스트 및 도펀트를 포함하는 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 발광층 100중량% 당 약 0.01 내지 약 15 중량%의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

발광층(130)의 두께는 약 15nm 내지 약 70nm이다. 발광층(130)의 두께는 20nm 내지 50nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 발광층(130)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.

한편, 유기 발광 소자(100)가 풀 컬러 유기 발광 소자일 경우, 발광층(160)은 적색 부화소, 녹색 부화소 및 청색 부화소에 따라 각각 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다.

한편, 발광층(130)은 백색광을 방출할 수 있도록 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층이 적층된 다층 구조를 갖거나, 적색 발광 물질, 녹색 발광 물질 및 청색 발광 물질을 함께 포함한 단일층 구조를 가질 수 있다. 이와 같은 발광층(130)을 구비한 유기 발광 소자(100)는 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터 및 청색 컬러 필터를 추가로 구비함으로써, 풀 컬러를 방출할 수 있다.

다음으로, 발광층(130) 상부에 전자 수송 대역(140)이 구비된다. 전자 수송 대역(140)은 제2전극(150)에서 발광층(130)으로 전자 주입 및/또는 수송을 하는 대역이다. 전자 수송 대역(140)은 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 원하는 목적에 따라, 전자 수송 대역(140)은 단층 구조일 수도 있고, 2 이상의 층을 포함하는 다층 구조일 수도 있다. 예를 들어, 전자 수송 대역(140)은 전자 수송층 및 전자 주입층의 2층 구조를 가질 수 있는 등 다양한 변형예가 가능하다.

정공 수송 영역(140)은 발광층(130) 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 정공 수송 영역(140)을 형성하는 경우, 그 조건은 전자 수송 대역에 사용되는 화합물에 따라 다르지만 정공 수송 영역의 형성과 거의 동일한 조건 중에서 선택될 수 있다.

전자 수송 대역(140)은 비스(에틸렌디티오)-테트라티아풀발렌 (BEDT-TTF)을 포함한다. BEDT-TTF는 전자 공여성이 높기 때문에, 제2전극(150)으로부터 발광층(130)에 전자를 잘 전달할 수 있고, 따라서 유기 발광 소자(100)의 구동 전압이 낮아질 수 있다. 또한, BEDT-TTF는 전자 공여성이 높기 때문에, 유기 발광 소자(100)의 효율은 높아질 수 있다.

전자 수송 대역(140)은 공지의 전자 수송 재료를 더 포함할 수 있다. 공지의 전자 수송 재료로는 C60, C70, PCBM(C60), PCBM(C70), PCBM(C75), PCBM(C80), Liq, TPBi, PBD, BCP, Bphen, BAlq, Bpy-OXD, BP-OXD-Bpy, TAZ, NTAZ, NBphen, Bpy-FOXD, OXD-7l, 3TPYMB, 2-NPIP, PADN, HNBphen, POPy2, BP4mPy, TmPyPB, BTB 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

전자 수송 대역(140)이 BEDT-TTF 및 공지의 전자 수송 재료를 포함할 경우, 상기 BEDT-TTF는 전자 수송 대역(140)에 균일하게(homogeneous) 분포되거나, 또는 분균일하게 분포될 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.

전자 수송 대역(140)의 BEDT-TTF의 함량은 전자 수송 대역(140) 100 중량% 당 약 0.01 내지 약 10 중량%의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. BEDT-TTF의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 제2전극으로부터의 전자 주입 및 전자 이동을 증가시킬 수 있다.

다른 예로서, 전자 수송 대역(140)에 BEDT-TTF가 불균일하게 분포되는 경우, BEDT-TTF의 함량은 발광층(130)에서 제2전극(150)으로 가까워질수록 점진적으로 증가할 수 있다. 구체적으로, BEDT-TTF의 함량은 발광층(130) 상(발광층의 표면에 접하는 부분)의 전자 수송 대역(140)에서는 BEDT-TTF의 함량이 전자 수송 대역 단위 부피 (1nm³) 100 중량% 당 0 중량%이나, 제2전극(150) 상(제2전극의 표면에 접하는 부분)의 전자 수송 대역(140)에서는 BEDT-TTF의 함량이 전자 수송 대역 단위 부피 (1nm³) 100 중량% 당 10 중량%일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. BEDT-TTF의 함량이 점진적으로 증가할 때의 BEDT-TTF의 변화량은 원하는 전자 수송 대역의 특성에 따라 조절될 수 있다.

또 다른 예로서, 전자 수송 대역(140)에 BEDT-TTF가 불균일하게 분포되는 경우, BEDT-TTF의 함량은 발광층(130)에서 제2전극(150)으로 가까워질수록 계단식으로 증가할 수 있다. BEDT-TTF의 함량이 계단식으로 증가할 때의 BEDT-TTF의 변화량은 원하는 전자 수송 대역의 특성에 따라 조절될 수 있다.

전자 수송 대역(140)의 두께는 약 10nm 내지 약 100nm, 예를 들면 약 15nm 내지 약 50nm일 수 있다. 전자 수송 대역(140)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.

다음으로, 전자 수송 대역(140) 상에는 제2전극(150)이 구비되어 있다. 제2전극(150)의 형성 방법 및 두께 등은 제1전극(110)과 유사하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2전극(150)은 낮은 일함수를 갖는 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 제2전극(150)은 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 전면 발광 소자를 얻기 위하여, 제2전극(150)은 ITO, IZO 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예를 따르는 유기 발광 소자(200)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 따르는 유기 발광 소자(200)의 구조 및 이의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

유기 발광 소자(200)은 기판(미도시), 제1전극(210), 정공 수송 영역(220), 발광층(230), 전자 수송 대역(240) 및 제2전극(250)을 차례로 구비한다. 전자 수송 대역(240)은 전자 수송층(241) 및 전자 주입층(242)를 차례로 구비한다.

제1전극(210), 정공 수송 영역(220), 발광층(230) 및 제2전극(250)에 대한 설명은 상술한 내용을 참조하고, 여기서는 설명을 생략한다.

전자 수송 대역(240)은 전자 수송층(241) 및 전자 주입층(242)를 포함하고, 전자 주입층(242)이 상기 BEDT-TTF를 포함할 수 있다. 이 때, BEDT-TTF의 함량은 전자 주입층(242) 100 중량% 당 약 0.01 내지 약 10 중량%의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. BEDT-TTF의 함량이 상기 범위를 만족할 경우, 제2전극으로부터의 전자 주입 및 전자 이동을 증가시킬 수 있다.

전자 수송층(241)은 전술한 전자 수송 대역에 포함되는 재료를 포함할 수 있다. 전자 주입층(242)은 전술한 전자 수송 대역에 포함되는 재료를 더 포함할 수 있다.

전자 주입층(242)의 두께는 약 0.1nm 내지 약 10nm, 약 0.3nm 내지 약 9nm일 수 있다. 전자 주입층(242)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 유기 발광 소자(300)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 이하, 도 3를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 따르는 유기 발광 소자(300)의 구조 및 이의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

유기 발광 소자(300)은 기판(미도시), 제1전극(310), 정공 수송 영역(320), 발광층(330), 전자 수송 대역(340) 및 제2전극(350)을 차례로 구비한다. 전자 수송 대역(340)은 전자 수송층(341) 및 제1층(343)를 차례로 구비한다. 전자 수송 대역(340)은 전자 주입층(미도시)을 더 포함할 수 있다.

제1전극(310), 정공 수송 영역(320), 발광층(330), 전자 수송층(341), 전자 주입층(미도시) 및 제2전극(350)에 대한 설명은 상술한 내용을 참조하고, 여기서는 설명을 생략한다.

제1층(343)은 BEDT-TTF로 이루어질 수 있다.

제1층(343)의 두께는 약 0.1nm 내지 약 10nm, 약 0.3nm 내지 약 9nm일 수 있다.

제1층(343)은 제2전극(350)과 접할 수 있다. 제1층(343)과 제2전극(350)이 접하여 형성됨으로써, 제2전극으로부터의 전자 주입을 효율적으로 개선할 수 있으므로, 구동 전압을 낮출 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들을 따르는 유기 발광 소자를 도 1 내지 3을 참조하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 1 중 제1전극(110)은 캐소드이고, 제2전극(150)은 애노드이고, 제1전극(110)과 발광층(130) 사이에 전자 수송 영역이 개재되어 있고, 발광층(130)과 제2전극(130) 사이에 정공 수송 영역이 개재될 수 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다.

실시예 1

애노드는 코닝(corning) 15Ω/cm² (120nm) ITO 유리 기판을 50mm x 50mm x 0.7mm크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정하고 진공증착장치에 이 유리기판을 설치하였다. ITO 애노드 상에 NPB를 진공 증착하여 60 nm 두께의 정공 수송 영역을 형성하였다. 상기 정공 수송 영역 상에 CBP를 진공 증착하여 30 nm 두께의 발광층을 형성하고, 상기 발광층 상에 BPhen를 진공 증착하여 20 nm 두께의 전자 수송층을 형성하였다. 상기 전자 수송층 상에 BPhen 및 BEDT-TTF를 99:1의 중량비로 동시 증착하여 1 nm 두께의 전자 주입층을 형성하고, 상기 전자 주입층 상에 Al를 증착하여 100 nm 두께의 캐소드를 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.

실시예 2

전자 주입층 형성시 BPhen 및 BEDT-TTF를 97:3의 중량비로 동시 증착하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.

실시예 3

전자 주입층 형성시 BPhen 및 BEDT-TTF를 95:5의 중량비로 동시 증착하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.

비교예 1

　 전자 주입층 형성시 BPhen를 1nm 의 두께로 진공 증착하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.

평가예 1: 유기 발광 소자의 특성 평가

실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 유기 발광 소자의 구동 전압 및 효율을 전류 전압계(Kethley SMU 236)에서 전원을 공급하여, 휘도계 PR650 Spectroscan Source Measurement Unit.(PhotoResearch사 제품임)을 이용하여 평가하여, 그 결과를 도 4에 나타내었다.

도 4에 따르면, 실시예 1 내지 3의 유기 발광 소자는 비교예 1의 유기 발광 소자에 비하여, 우수한 발광 효율을 가짐을 확인할 수 있다.

100, 200, 300: 유기 발광 소자
110, 210, 310: 제1전극
120, 220, 320: 정공 수송 영역
130, 230, 330: 발광층
140, 240, 340: 전자 수송 대역
150, 250, 350: 제2전극
241, 341: 전자 수송층
242: 전자 주입층
243: 제1층

Claims (15)

1. 제1전극;
   상기 제1전극에 대향된 제2전극;
   상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층; 및
   상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재된 전자 수송 대역; 을 포함하고,
   상기 전자 수송 대역은 비스(에틸렌디티오)-테트라티아풀발렌 (BEDT-TTF)를 포함하는 유기 발광 소자.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전자 수송 대역은 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재된 전자 수송층; 및
   상기 전자 수송층과 상기 제2전극 사이에 개재된 전자 주입층; 을 포함하고,
   상기 전자 주입층이 상기 BEDT-TTF를 포함하는 유기 발광 소자.
3. 제2항에 있어서,
   상기 BEDT-TTF의 함량이 상기 전자 주입층 100 중량% 당 0.01 중량% 내지 10 중량%인 유기 발광 소자.
4. 제2항에 있어서,
   상기 전자 주입층의 두께가 0.1nm 내지 약 10nm인 유기 발광 소자.
5. 제2항에 있어서,
   상기 전자 주입층과 상기 제2전극이 서로 접하는 유기 발광 소자.
6. 제1항에 있어서,
   상기 BEDT-TTF의 함량은 상기 제2전극에 가까워질수록 점진적으로 증가하는 유기 발광 소자.
7. 제1항에 있어서,
   상기 BEDT-TTF의 함량은 상기 제2전극에 가까워질수록 계단식으로 증가하는 유기 발광 소자.
8. 제1전극;
   상기 제1전극에 대향된 제2전극;
   상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층; 및
   상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재된 전자 수송 대역; 을 포함하고,
   상기 전자 수송 대역은 비스(에틸렌디티오)-테트라티아풀발렌 (BEDT-TTF)로 이루어진 제1층을 포함하는 유기 발광 소자.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1층의 두께가 0.1nm 내지 약 10nm인 유기 발광 소자.
10. 제8항에 있어서,
    상기 제1층과 상기 제2전극이 서로 접하는 유기 발광 소자.
11. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 전자 수송 대역은 C60, C70, PCBM(C60), PCBM(C70), PCBM(C75), PCBM(C80), Liq, TPBi, PBD, BCP, Bphen, BAlq, Bpy-OXD, BP-OXD-Bpy, TAZ, NTAZ, NBphen, Bpy-FOXD, OXD-7l, 3TPYMB, 2-NPIP, PADN, HNBphen, POPy2, BP4mPy, TmPyPB 및 BTB 중에서 선택되는 1종 이상의 전자 수송 재료를 포함하는 유기 발광 소자.
12. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 전자 수송 대역은 Bphen, NBphen 및 HNBphen 중에서 선택되는 1종 이상의 전자 수송 재료를 포함하는 유기 발광 소자.
13. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 전자 수송 대역의 두께가 10nm 내지 100nm인 유기 발광 소자.
14. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 개재된 정공 수송 영역을 더 포함하는 유기 발광 소자.
15. 제14항에 있어서,
    상기 정공 수송 영역은 NPB, β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, DMFL-TPD, DMFL-NPB, DPFL-TPD, DPFL-NPB, α-NPD, Spiro-TAD, BPAPF, NPAPF, NPBAPF, Spiro-2NPB, PAPB, 2,2'-Spiro-DBP, Spiro-BPA, TAPC, Spiro-TTB, β-TNB, HMTPD, α,β-TNB, α-TNB, β- NPP, PEDOT: PSS, PVK, WOx, NiO₂, Mo 및 MoOx 중에서 선택되는 1종 이상의 정공 수송 재료를 포함하는 유기 발광 소자.

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