KR20190114173A - 유기 발광 소자 - Google Patents

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KR20190114173A
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Abstract

본 명세서는 애노드; 상기 애노드에 대향하여 구비된 캐소드; 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비되고, 호스트 및 도펀트를 포함하는 발광층; 상기 애노드와 상기 발광층 사이에 구비된 제1 정공수송층; 및 상기 제1 정공수송층과 상기 발광층 사이에 구비된 제2 정공수송층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 제2 정공수송층의 HOMO 에너지 준위가 상기 제1 정공수송층의 HOMO에너지 준위보다 낮고, 상기 제2 정공수송층과 상기 도펀트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔD)는 상기 제2 정공수송층과 상기 호스트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔH)보다 작은 것(ΔD < ΔH)인 유기 발광 소자에 관한 것이다.

Description

유기 발광 소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 명세서는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기발광현상은 특정 유기 분자의 내부 프로세스에 의하여 전류가 가시광으로 전환되는 예의 하나이다. 유기발광현상의 원리는 다음과 같다. 양극과 음극 사이에 유기물 층을 위치시켰을 때 두 전극을 통하여 특정 유기 분자의 내부 사이에 전압을 걸어주게 되면 음극과 양극으로부터 각각 전자와 정공이 유기물 층으로 주입된다. 유기물 층으로 주입된 전자와 정공은 재결합하여 엑시톤(exciton)을 형성하고, 이 엑시톤이 다시 바닥 상태로 떨어지면서 빛이 나게 된다. 이러한 원리를 이용하는 유기발광소자는 일반적으로 애노드와 캐소드 및 그 사이에 위치한 유기물층, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층을 포함하는 유기물층을 포함할 수 있다.
유기발광소자는 발광성 유기 화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광 현상을 이용한 자체 발광형 소자를 의미하며, 디스플레이, 조명 등 다양한 산업 분야에서 차세대 소재로 관심을 받고 있다.
이와 같은 유기발광소자의 수명 개선 및 구동전압을 낮추어 유기발광소자의 발광효율을 높이기 위한 기술의 개발이 필요하다.
미국 특허 출원 공개 제2004-0251816호
본 명세서는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 애노드; 상기 애노드에 대향하여 구비된 캐소드; 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비되고, 호스트 및 도펀트를 포함하는 발광층; 상기 애노드와 상기 발광층 사이에 구비된 제1 정공수송층; 및 상기 제1 정공수송층과 상기 발광층 사이에 구비된 제2 정공수송층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 제2 정공수송층의 HOMO 에너지 준위가 상기 제1 정공수송층의 HOMO에너지 준위보다 낮고, 상기 제2 정공수송층과 상기 도펀트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔD)는 상기 제2 정공수송층과 상기 호스트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔH)보다 작은 것(ΔD < ΔH)인 유기 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 명세서의 또 하나의 실시상태는 전술한 유기 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 정공 주입 효과가 개선되어 turn-on 전압이 감소하여 유기 발광 소자의 구동 전압이 낮아지는 효과가 있다. 따라서, 상기 유기 발광 소자의 구동 전압이 낮아지는 효과에 따라 이를 포함하는 디스플레이 장지의 소비 전력이 낮아 지는 효과가 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자에서 제1 정공수송층, 제2 정공수송층, 발광층의 호스트, 및 발광층의 도펀트의 HOMO 에너지 준위를 나타낸 것이다.
도 2는 종래의 유기 발광 소자의 제1 정공수송층, 제2 정공수송층, 발광층의 호스트, 및 발광층의 도펀트의 HOMO 에너지 준위를 나타낸 것이다.
도 3은 본 명세서의 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 유기 발광 소자의 전압에 따른 전류밀도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 명세서의 유기 발광 소자를 도시한 도이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서는 애노드; 상기 애노드에 대향하여 구비된 캐소드; 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비되고, 호스트 및 도펀트를 포함하는 발광층; 상기 애노드와 상기 발광층 사이에 구비된 제1 정공수송층; 및 상기 제1 정공수송층과 상기 발광층 사이에 구비된 제2 정공수송층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 제2 정공수송층의 HOMO 에너지 준위가 상기 제1 정공수송층의 HOMO에너지 준위보다 낮고, 상기 제2 정공수송층과 상기 도펀트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔD)는 상기 제2 정공수송층과 상기 호스트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔH)보다 작은 것(ΔD < ΔH)인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 도 2에 따르면, 종래의 유기 발광 소자는 제1 정공수송층에서 발광층의 호스트로의 정공 주입을 원활하게 하기 위하여 제2 정공수송층의 HOMO 에너지 준위를 제1 정공수송층의 HOMO 에너지 준위와 발광층의 호스트의 HOMO 에너지 준위의 중간 값을 갖도록 하였으나, 제2 정공수송층에서 발광층의 호스트로의 정공 주입 성능이 좋아진 반면, 정공이 발광층의 호스트를 거쳐 도펀트에 주입되므로, 소자의 구동전압이 높아지는 단점이 있었다.
그러나, 본 명세서의 유기 발광 소자인 도 1에 따르면, 상기 유기 발광 소자는 상기 제1 정공수송층 이외에 별도의 제2 정공수송층을 포함하며, 상기 제2 정공수송층의 HOMO 에너지 준위가 상기 제1 정공수송층의 HOMO에너지 준위보다 낮고,, 상기 제2 정공수송층과 상기 도펀트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔD)는 상기 제2 정공수송층과 상기 호스트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔH)보다 작아(ΔD < ΔH)지므로, 정공이 발광층의 호스트를 거치지 않고, 제2 정공수송층에서 발광층의 도펀트로 직접적으로 정공이 주입되는 효과가 있고, 정공 주입 효과가 개선되어 turn-on 전압이 감소하여 유기 발광 소자의 구동 전압이 낮아지는 효과가 있다.
본 명세서에 있어서, 에너지 준위는 에너지의 크기를 의미하는 것이다. 따라서, 진공준위로부터 마이너스(-) 방향으로 에너지 준위가 표시되는 경우에도, 에너지 준위는 해당 에너지 값의 절대값을 의미하는 것으로 해석된다. 예컨대, HOMO 에너지 준위란 진공준위로부터 최고 점유 분자 오비탈(highest occupied molecular orbital)까지의 거리를 의미한다. 또한, LUMO 에너지 준위란 진공준위로부터 최저 비점유 분자 오비탈(lowest unoccupied molecular orbital)까지의 거리를 의미한다.
본 명세서에서 HOMO 에너지 준위의 측정은 박막 표면에 UV를 조사하고, 이때 튀어나오는 전자(electron)를 검출하여 물질의 이온화 전위(ionization potential)을 측정하는 UPS(UV photoelectron spectroscopy)를 이용할 수 있다. 또는, HOMO 에너지 준위의 측정은 측정 대상 물질을 전해액과 함께 용매에 녹인 후 전압 주사(voltage sweep) 을 통하여 산화 전위(oxidation potential)을 측정하는 CV(cyclic voltammetry)를 이용할 수 있다. 또한, AC-3(RKI사)의 기계를 이용하여, 대기중에서 이온화 전위(ionization potentioal)를 측정하는 PYSA(Photoemission Yield Spectrometer in Air)방법을 이용할 수 있다.
구체적으로 본 명세서의 HOMO 에너지 준위는 ITO 기판상에 대상 물질을 50 nm 이상의 두께로 진공 증착한 후, AC-3(RKI사) 측정기를 통하여 측정하였다.
또한, 상기 HOMO에너지 준위는 전술한 방법으로 상기 제1 정공수송층, 제2 정공수송층, 및 발광층이 각각 적층되기 전에 측정하며, 상기 제1 정공수송층, 제2 정공수송층, 및 발광층이 적층된 전술한 유기 발광 소자에서의 제1 정공수송층, 제2 정공수송층, 발광층의 HOMO에너지 준위는 적층 전에 측정한 HOMO 에너지 준위와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 정공수송층 및 제2 정공 수송층의 HOMO 에너지 준위는 각각 4 eV 내지 6 eV이며, 상기 제2 정공수송층의 HOMO 에너지 준위가 상기 제1 정공수송층의 HOMO 에너지 준위보다 낮다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 정공수송층과 상기 도펀트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔD) 및 상기 제2 정공수송층과 상기 호스트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔH)는 각각 0.1 eV 내지 1 eV이며, 상기 제2 정공수송층과 상기 도펀트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔD)는 상기 제2 정공수송층과 상기 호스트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔH)보다 작다(ΔD < ΔH).
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 정공수송층은 상기 제2 정공수송층에 접하여 구비된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 정공수송층은 상기 발광층에 접하여 구비된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 도펀트의 최대 발광 파장은 420nm 내지 500nm의 범위 내이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 호스트는 청색 호스트이고, 상기 도펀트는 청색 도펀트이며, 상기 발광층은 청색 발광층이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 정공수송층은 공통 정공수송층이다. 상기 공통 정공수송층은 유기 발광 소자의 색상(RGB)에 상관없이 정공주입층으로부터 주입된 정공을 상기 제2 정공수송층으로 수송하는 층을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 정공수송층은 청색 정공수송층이다. 상기 청색 정공수송층은 상기 공통 정공수송층으로부터 수송된 정공을 상기 청색 발광층으로 주입하는 층을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 정공수송층은 모노아민 화합물을 포함하고, 상기 모노아민 화합물은 플루오렌 유도체를 치환기로 포함한다.
상기 플루오렌 유도체는 하기 구조 중에서 선택될 수 있다.
Figure pat00001
상기 구조에서,
Figure pat00002
는 다른 치환기 또는 화합물에 연결되는 부위를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 모노아민 화합물은 하기 화합물 중에서 선택될 수 있다.
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 발광 소자는 애노드와 제1 정공수송층 사이에 정공주입층과 같은 추가의 유기물층을 더 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층과 캐소드 사이에 전자주입층, 전자수송층, 정공차단층 등의 유기물층을 더 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 발광층을 구비하고, 상기 애노드와 상기 발광층 사이에 구비된 제1 정공수송층 및 상기 제1 정공수송층과 상기 발광층 사이에 구비된 제2 정공수송층을 포함하고, 상기 제2 정공수송층의 HOMO 에너지 준위가 상기 제1 정공수송층의 HOMO에너지 준위보다 낮고, 상기 제2 정공수송층과 상기 도펀트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔD)는 상기 제2 정공수송층과 상기 호스트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔH)보다 작은 것(ΔD < ΔH)은 것을 제외하고는, 당 기술분야에서 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
도 4는 본 명세서의 유기 발광 소자를 도시한 도이며, 이에만 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 도 4에 따르면 애노드(1), 제1 정공수송층(10), 제2 정공수송층(20), 발광층(30) 및 캐소드(2)를 순차적으로 적층시켜서 제조할 수 있으나, 상기 유기 발광 소자의 구조는 이에만 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 애노드, 정공주입층, 제1 정공수송층, 제2 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 및 캐소드를 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 애노드를 형성하고, 그 위에 정공주입층, 제1 정공수송층, 제2 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 형성한 후, 그 위에 캐소드로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 캐소드 물질부터 전자주입층, 전자수송층, 발광층, 제2 정공수송층. 제1 정공수송층, 정공주입층 및 애노드 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
상기 기판은 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 유기 발광 소자에 통상적으로 사용되는 기판이면 제한되지 않는다.
상기 애노드 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 캐소드 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입층은 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 제1 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 제 2 정공수송층을 거쳐 발광층으로 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 제2 정공수송층을 거쳐 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물을 사용할 수 있다. 상기 아릴아민 계열의 유기물로는 트리아민 계열, 디아민 계열, 모노아민 계열의 유기물이 있으며, Benzidine계 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 모노아민 계열의 화합물는 추가로 p형 도펀트를 도핑할 수 있으며, 상기 p형 도펀트는 NDP-9 등을 사용할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 발광층은 제2 정공수송층과 전자수송층으로부터 정공과 전자를 수송받아 결합시킴으로써, 가시광선 영역, 구체적으로 청색 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 발광층의 호스트의 예로는 Alq3, CBP(4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐), 9,10-디나프틸안트라센(ADN), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)-triphenylamine), ADN, dmCBP, Liq, TPBI, Balq, BCP 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층의 도펀트의 예로는 한편, 공지된 청색 도펀트로서, F2Irpic,(F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, ter-플루오렌(fluorene), 4,4'-비스(4-디페닐아미노스타릴) 비페닐 (DPAVBi), 2,5,8,11-테트라-티-부틸 페릴렌 (TBP) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자수송층의 전자 수송 물질로는 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로, 추가의 전자수송층을 포함하는 경우, 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 발광 소자는 플렉서블(flexible) 유기 발광 소자일 수 있다. 이 경우, 상기 기판은 플렉서블 재료를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 기판은 휘어질 수 있는 박막 형태의 글래스, 플라스틱 기판 또는 필름 형태의 기판일 수 있다.
상기 플라스틱 기판의 재료는 특별히 한정하지는 않으나, 일반적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리이미드(PI) 등의 필름을 단층 또는 복층의 형태로 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서는 상기 유기발광소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 디스플레이 장치에서 상기 유기발광소자는 화소 또는 백라이트 역할을 할 수 있다. 그 외, 디스플레이 장치의 구성은 당 기술분야에 알려져있는 것들이 적용될 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 1
ITO (indium tin oxide)가 1000 Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판(corning 7059 glass)을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 Fischer Co.의 제품을 사용하였으며 증류수로는 Millipore Co. 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후, 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 건식 세정한 후 진공 증착기로 기판을 이송시켰다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 하기 화합물 HT1 및 하기 화합물 HI1의 화합물을 98:2(몰비)의 비가 되도록 100Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공주입층을 형성하였다. 상기 정공주입층 위에 하기 화합물 HT1으로 표시되는 화합물(1150Å)을 진공 증착하여 공통 정공수송층(제1 정공수송층)을 형성하였다. 상기 공통 정공수송층(제1 정공수송층) 위에 하기 화합물 HT2를 진공증착하여, 50Å 내지 100Å의 두께로 청색 정공수송층(제2 정공수송층)을 형성하였다. 이어서, 상기 청색 정공수송층(제2 정공수송층) 위에 막 두께 200Å으로 발광층의 호스트로 하기 화합물 BH 및 발광층의 도펀트로 하기 화합물 BD을 25:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다 이어서, 하기 화합물 ET1과 하기 화합물 LiQ을 1:1의 중량비로 진공증착하여 310Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12Å두께로 리튬플로라이드(LiF)와 1,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
Figure pat00011
비교예 1
상기 실시예 1에서 청색 정공수송층(제2 정공수송층)으로 화합물 HT2 대신 종래의 화합물인 상기 화합물 HT3을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다.
하기 표 1은 상기 실시예 1 및 비교예 1의 공통 정공수송층(제1 정공수송층), 청색 정공수송층(제2 정공수송층), 청색 발광층의 호스트, 청색 발광층의 도펀트의 HOMO에너지 준위를 나타낸 것이다. 상기 HOMO에너지 준위 측정은 ITO 기판상에 각 층에 사용된 화합물을 50 nm 이상의 두께로 진공 증착한 후, AC-3(RKI사) 측정기를 통하여 측정하였다.
또한, 하기 표 1에는 실시예 1 및 비교예 1의 유기 발광 소자의 청색 정공수송층(제2 정공수송층)과 상기 발광층의 도펀트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔD)와 상기 청색 정공수송층(제2 정공수송층)과 상기 발광층의 호스트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔH)를 나타내었으며, 상기 표 1의 값은 절대값으로 표시하였다.
상기 제1 정공수송층, 제2 정공수송층, 및 청색 발광층이 적층된 전술한 유기 발광 소자에서의 제1 정공수송층, 제2 정공수송층, 발광층의 HOMO에너지 준위는 상기 방법으로 측정된 HOMO 에너지 준위와 동일하다.
HOMO(eV) ΔD ΔH
실시예 1 공통 정공수송층
(제1 정공수송층)		 5.34 0.12 0.44
청색 정공수송층
(제2 정공수송층)		 5.28
청색 발광층의
호스트		 5.72
청색 발광층의
도펀트		 5.40
비교예 1 공통 정공수송층
(제1 정공수송층)		 5.34 0.11 0.21
청색 정공수송층
(제2 정공수송층)		 5.51
청색 발광층의 호스트 5.72
청색 발광층의
도펀트		 5.40
또한, 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 유기 발광 소자의 구동전압 차이를 확인하기 위하여, 전압-전류 측정 장치를 이용하여, 구동전압을 측정하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3은 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 유기 발광 소자의 전압에 따른 전류밀도를 나타낸 그래프이다.
상기 표 1 및 도 3에 따르면, 본 명세서의 유기 발광 소자인 실시예 1은 상기 제2 정공수송층으로 상기 플루오렌 유도체를 치환기로 포함하는 모노아민 화합물을 포함하는 화합물 HT2를 사용하므로, 상기 표 1과 같이 제2 정공수송층의 HOMO 에너지 준위가 상기 제1 정공수송층의 HOMO에너지 준위보다 낮고, 상기 제2 정공수송층과 상기 도펀트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔD)는 상기 제2 정공수송층과 상기 호스트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔH)보다 작아(ΔD < ΔH)지므로, 정공이 발광층의 호스트를 거치지 않고, 제2 정공수송층에서 발광층의 도펀트로 직접적으로 정공이 주입되는 효과가 있고, 정공 주입 효과가 개선되어 turn-on 전압이 감소하여 유기 발광 소자의 구동 전압이 낮아지게 된다.
반면에, 비교예 1의 유기 발광 소자는 제1 정공수송층에서 발광층의 호스트로의 정공 주입을 원활하게 하기 위하여 제2 정공수송층의 HOMO 에너지 준위를 제1 정공수송층의 HOMO 에너지 준위와 발광층의 호스트의 HOMO 에너지 준위의 중간 값, 즉 제2 정공수송층의 HOMO 에너지 준위가 상기 제1 정공수송층의 HOMO에너지 준위보다 높은 값을 갖도록 하였으나, 정공이 발광층의 호스트를 거쳐 도펀트에 주입되므로, 소자의 구동전압이 높아지는 단점이 있다.
따라서, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자인 실시예 1은 종래의 유기 발광 소자인 비교예 1 보다 구동전압이 감소한 것을 확인 할 수 있었다.
1: 애노드
2: 캐소드
10: 제1 정공수송층
20: 제2 정공수송층
30: 발광층
(1): 제1 정공수송층의 HOMO 에너지 준위
(2): 제2 정공수송층의 HOMO 에너지 준위
(3): 발광층 도펀트의 HOMO 에너지 준위
(4): 발광층 호스트의 HOMO에너지 준위

Claims (8)

  1. 애노드;
    상기 애노드에 대향하여 구비된 캐소드;
    상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비되고, 호스트 및 도펀트를 포함하는 발광층;
    상기 애노드와 상기 발광층 사이에 구비된 제1 정공수송층; 및
    상기 제1 정공수송층과 상기 발광층 사이에 구비된 제2 정공수송층을 포함하는 유기 발광 소자로서,
    상기 제2 정공수송층의 HOMO 에너지 준위가 상기 제1 정공수송층의 HOMO 에너지 준위보다 낮고,
    상기 제2 정공수송층과 상기 도펀트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔD)는 상기 제2 정공수송층과 상기 호스트의 HOMO 에너지 준위 차이(ΔH)보다 작은 것(ΔD < ΔH)인 유기 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 정공수송층은 상기 제2 정공수송층에 접하여 구비되는 것인 유기 발광 소자.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 정공수송층은 상기 발광층에 접하여 구비되는 것인 유기 발광 소자.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 도펀트의 최대 발광 파장은 420nm 내지 500nm의 범위 내인 것인 유기 발광 소자.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 호스트는 청색 호스트이고, 상기 도펀트는 청색 도펀트이며, 상기 발광층은 청색 발광층인 것인 유기 발광 소자.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 정공수송층은 공통 정공수송층인 것인 유기 발광 소자.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 정공수송층은 청색 정공수송층인 것인 유기 발광 소자.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 유기 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치.
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