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KR100329571B1 - 유기 전자 발광소자 - Google Patents

유기 전자 발광소자 Download PDF

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KR100329571B1
KR100329571B1 KR1020000015572A KR20000015572A KR100329571B1 KR 100329571 B1 KR100329571 B1 KR 100329571B1 KR 1020000015572 A KR1020000015572 A KR 1020000015572A KR 20000015572 A KR20000015572 A KR 20000015572A KR 100329571 B1 KR100329571 B1 KR 100329571B1
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light emitting
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Abstract

본 발명은 유기 전자발광소자에 관한 것으로서, 기판과, 상기 기판상에 순차적으로 형성된 애노드, 홀수송층, 복수개의 발광층, 전자수송층 및 캐소드를 구비하는데, 상기 발광층 사이에, 막두께의 조절로 두 발광층 영역의 엑시톤 생성 비율을 조절할 수 있는 전하수송버퍼층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 유기 전자발광소자는 발광층사이에 전하수송버퍼층을 도입하여 홀수송층과 발광층간의 계면이 아닌 분리된 발광 영역에 엑시톤을 직접 형성한다. 그 결과, 계면에서 엑시플렉스 형성에 따른 발광효율 저하를 미연에 방지할 수 있게 되며, 전하수송버퍼층의 두께를 조절하여 이색 발광 영역의 발광비를 조절하여 칼라 튜닝(color tuning)이 용이하다.

Description

유기 전자발광소자{Organic electroluminescent device}
본 발명은 유기 전자발광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하기로는 본 발명자들에 의하여 명명된 '전하수송버퍼층'을 발광층 사이에 형성하여 발광효율 특성을 향상시키면서 이색 발광이 가능해진 유기 전자발광소자에 관한 것이다.
유기 전자발광소자는 발광층 형성재료가 유기물로 이루어져 있고, 발광층 형성용 재료로서 무기물을 이용하는 무기 전자발광소자에 비하여 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
유기 전자발광소자는 기본적으로 도 1의 구조를 갖는다. 즉, 기판(11) 상부에 애노드(12)가 형성되어 있고, 이 애노드(12) 상부에 홀 수송층(13), 발광층(14), 전자수송층(15) 및 캐소드(16)이 순차적으로 적층되어 있다.
이와 같은 구조를 갖는 유기 전자발광소자의 구동원리를 살펴보면 다음과 같다.
상기 애노드(12)와 캐소드(16)간에 전압을 인가하면 애노드(12)로부터 주입된 홀은 홀수송층(13)을 경유하여 발광층(14)에 이동된다. 한편, 전자는 캐소드(16)로부터 전자수송층(15)을 경유하여 발광층(14)에 주입되고, 홀수송층(13)과 발광층(14)(또는 전자수송층(15) 자체가 발광층이 될 수도 있음)의 계면에서 캐리어들이 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 변화되고, 이로 인하여 발광층(14)의 형광성 분자가 발광함으로써 화상이 형성된다.
상기한 바와 같은 구동원리에 의하여 작동되는 유기 전자발광소자는 전하 균형(charge balence)을 향상시켜 발광 효율을 개선시킬 수 있다. 그러나, 홀수송층과 발광층(또는 전자수송층)의 계면에서 캐리어 재결합 영역이 조성되고, 이와 같은 계면 효과에 따른 엑시플렉스(exciplex) 형성으로 인하여 발광 효율이 저하될 뿐만 아니라, 백색 발광(white luminescence) 등과 같은 이색 발광에 응용하기가 어렵다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하여 백색 발광이 가능한 유기 전자발광소자가 현재 알려져 있다(미국 특허 제5,283,132호). 이 특허 내용에 의하면, 홀수송층을 비스디(p-톨일)아미노페닐-1,1-사이클로헥산으로 형성하고, 발광층 형성 재료로서 발광 피크가 460-480nm인 물질을 이용하면서 이 발광층의 두께를 100-300Å으로 조절함으로써 백색을 발광하는 유기 전자발광소자를 얻을 수 있다. 그런데, 이 유기전자발광소자는 청색의 색좌표 특성이 변화되므로 백색 밸런스(white balence)를 제대로 맞추기가 현실적으로 매우 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하기 위하여 전하수송버퍼층의 도입으로 엑시톤이 홀수송층과 발광층의 계면이 아닌 분리된 발광 영역에서 직접 형성되도록 조절하여 엑시플렉스 형성으로 인한 발광 효율 저하를 미연에 방지할 뿐만 아니라, 전하수송버퍼층의 두께를 조절하여 이색 발광을 구현시킨 유기 전자발광소자를 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 유기 전자발광소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 유기 전자발광소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 실시예 1-4 및 비교예에 따라 제조된 유기 전자발광소자에 있어서, 발광 스펙트럼과 색좌표 특성을 나타낸 도면들이고,
도 4는 본 발명의 실시예 1-4 및 비교예에 따라 제조된 유기 전자발광소자에 있어서, 전류밀도에 따른 휘도 변화를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11, 21... 기판 12, 22... 애노드
13, 23... 홀 수송층 14, 24, 24'... 발광층
15, 25... 전자수송층 16, 26... 캐소드
27... 전하수송버퍼층(charge transport buffer layer)
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 기판과, 상기 기판상에 순차적으로 형성된 애노드, 홀수송층, 복수개의 발광층, 전자수송층 및 캐소드를 구비하는 유기 전자발광소자에 있어서,
상기 발광층 사이에, 막두께의 조절로 두 발광층 영역의 엑시톤 생성 비율을 조절할 수 있는 전하수송버퍼층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기전자발광소자를 제공한다.
본 발명의 기술적 과제는 또한, 기판과, 상기 기판상에 순차적으로 형성된 캐소드, 전자수송층, 복수개의 발광층, 홀수송층 및 애노드를 구비하는 유기 전자발광소자에 있어서,
상기 발광층 사이에, 막두께의 조절로 두 발광층 영역의 엑시톤 생성 비율을 조절할 수 있는 전하수송버퍼층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기전자발광소자에 의하여 이루어진다.
상기 전하수송버퍼층의 두께는 10 내지 300Å인 것이 바람직하다. 그리고 이 전하수송버퍼층과 인접한 발광층들의 호스트 형성 재료를 포함하는 것이 바람직한데, 이는 발광층과 전하수송버퍼층간의 계면 효과를 없애기 위해서이다.
본 발명의 유기 전자발광소자에서, 상기 홀수송층, 발광층 및 전자수송층중의 하나 이상은 홀-전자 결합에 대하여 발광할 수 있는 도펀트를 포함하기도 한다. 이 때 도펀트로는 쿠마린 6(Coumarin 6), 루브레네(Rubrene), 하기 구조식의 DCM, 4-(디시아노메틸렌)-2-터트-부틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸줄로리딜-9-에닐)-4H-피란(4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran: DCJTB), 페닐렌(Perylene), 퀴나크리돈(Quinacridone), 하기 구조식의 DCM2 등이 사용된다. 그리고 도펀트의 함량은, 홀수송층, 발광층 및 전자수송층의 호스트 형성재료에 대하여 0.1 내지 5중량%이다.
또한, 본 발명의 유기 전자발광소자는, 상기 애노드와 홀수송층 사이에 홀주입층을 형성하거나 또는 상기 캐소드와 전자수송층 사이에 전자주입층을 형성한다.
본 발명은 발광층사이에 전하수송버퍼층을 도입하여 터널효과를 이용하여 전하를 이동시킴으로써 발광 영역에 엑시톤을 직접 형성한다. 그 결과, 계면에서의 에너지 장벽의 극복에 따른 손실을 줄일 수 있고 소자의 안정성이 증대될 뿐만 아니라 계면에서 엑시플렉스 형성에 따른 발광효율 저하를 미연에 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기 전하수송버퍼층의 두께를 조절하여 이색 발광 영역의 발광비를 조절하여 칼라 튜닝(color tuning)이 용이하다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 유기 전자발광소자의 구조를 나타낸 도면이다.
이를 참조하면, 유기 전자발광소자는 기판(21)상에 애노드(22)와 홀수송층(23)이 순차적으로 적층되어 있고, 이 홀수송층(23) 상부에 제1발광층(24)과 제2발광층(24'), 전자수송층(25) 및 캐소드(26)가 차례차례 형성되어있는 구조를 구비하고 있다. 이 때 상기 제1발광층(24)과 제2발광층(24')사이에는 이 2개의 발광층에서의 엑시톤 생성비를 조절함과 동시에 계면 효과를 제거하기 위한 전하수송버퍼층(27)이 개재되어 있다. 이 때 전하수송버퍼층(27)은 그 막두께를 조절하여전자 또는 홀이 에너지 장벽으로 인하여 계면에서 축적되는 것과 터널링되어 발광층에 도달하는 것를 적절한 범위내로 조절할 수 있다. 그리고 전하수송버퍼층(27)은 홀수송층(23) 및/또는 발광층(24) 및 (24')을 형성하는 호스트 재료를 단독으로 사용하거나 이들의 혼합물을 이용하여 형성하는데, 이는 전하수송버퍼층과 발광층 또는 전하수송버퍼층과 홀수송층간의 계면 효과를 없애서 소자의 발광 효율을 높여주는 효과가 있기 때문이다.
상기 전하수송버퍼층은 경우에 따라서는 복수개의 층으로 구성되기도 한다. 즉, 제1발광층과 인접된 면에는 제1발광층 호스트 재료로 된 제1전하수송버퍼층과, 이 제1전하수송버퍼층 상부에 형성되며 제2발광층과 인접된 면에 제2발광층 호스트 재료로 된 제2전하수송버퍼층으로 구성되기도 한다. 이 때 전하수송버퍼층의 총두께는 10 내지 300Å인 것이 바람직하며, 특히 30 내지 100Å인 것이 보다 바람직하다. 만약 전gk수송버퍼층의 총두께가 상기 범위를 벗어나면, 주된 발광 영역이 한쪽에서만 형성되어 두 발광층에서의 엑시톤 형성 비율 조절 효과가 없어지므로 바람직하지 못하다.
본 발명의 유기 전자발광소자는 경우에 따라서 홀수송층과 애노드사이에 홀주입층(hole injection layer)을 더 형성하기도 한다. 이와 같이 홀주입층을 형성하면, 애노드와 홀수송층간의 접촉저항이 감소되는 동시에, 발광층에 대한 애노드의 홀 수송능력이 향상되어 소자의 특성이 전반적으로 개선되는 효과를 얻을 수 있다. 이러한 홀주입층 형성재료는, 하기 구조식의 4,4',4'-트리스(N-3-메틸페닐-N-페닐-아미노)-트리페닐아민(4,4',4'-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine: m-MTDATA), CuPc(Phthalociane Copper) 등을 이용한다. 그리고 홀주입층의 두께는 100 내지 2000Å이다.
또한, 본 발명의 유기 전자발광소자는 전자수송층과 캐소드 사이에 전자주입층을 더 형성하기도 한다. 여기에서 전자주입층 형성재료로는 불화리튬(LiF)을 이용하며, 그 막두께는 5 내지 20Å으로 유지하는 것이 바람직하다.
유기 전자발광소자는 상술한 바와 같은 순서 즉, 애노드/홀수송층/발광층/전자수송층/캐소드 순으로 제조하여도 되고, 그 반대의 순서 즉, 캐소드/전자수송층/발광층/홀수송층/애노드 순으로도 제조하여도 무방하다. 후자와 같은 순서로 적층된 경우에는 기판 재질이 반드시 투명성 재질일 필요가 없고 개구율이 높아지는 잇점이 있다.
본 발명의 유기 전자발광소자에 있어서, 기판으로는 통상적인 유기 EL 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데, 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 그리고 애노드 전극용 물질으로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화주석(SnO2),산화아연(ZnO) 등을 사용하며, 그 막 두께는 500 내지 2000Å 범위이다. 그리고 캐소드 형성용 금속으로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 이용하며, 그 막두께는500 내지 5000Å 범위이다. 그중에서도 캐소드로서 반응성은 크고 일함수값이 작은 불화리튬(LiF)을 5 내지 20Å 두께로 형성하고, 이 상부에 일함수값이 큰 알루미늄을 1000 내지 2000Å 두께로 형성하는 것이 소자 안정성과 효율면에서 바람직하다.
또한, 홀수송층을 형성하는 홀수송성 물질로는 하기 구조식의 N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘(N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) 등을 이용한다. 그리고 홀수송층의 막두께는 100 내지 1000Å 범위이다.
이러한 홀수송층에는 홀수송성 물질이외에 전자-홀 결합에 대하여 발광할 수 있는 도펀트를 부가하기도 한다. 이러한 도펀트로는 하기 구조식의 4-(디시아노메틸렌)-2-터트-부틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸줄로리딜-9-에닐)-4H-피란(4-(dicyanomethylene)-2-t-butyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran: DCJTB), 쿠마린 6(Coumarin 6), 루브레네(Rubrene), DCM, DCJTB,페닐렌(Perylene), 퀴나크리돈(Quinacridone) 등을 이용하며, 그 함량은 홀수송성 물질에 대하여 0.1 내지 5중량%를 사용한다. 이와 같이 홀수송층 형성시 도펀트를 부가하면, 발광색을 도펀트 종류 및 함량에 따라 조절가능하며, 홀수송층의 열적 안정성을 개선하여 소자의 수명을 향상시키는 잇점이 있다.
그리고 전자수송층을 형성하는 전자수송성 물질로는 하기 구조식의 트리스(8-퀴놀리놀라토)-알루미늄(tris(8-quinolinolate)-aluminium: Alq3), 하기 구조식의 Almq3을 이용하며, 상술한 홀수송층과 마찬가지로 전자-홀 결합에 대하여 발광할 수 있는 도펀트를 더 함유하기도 한다. 이 때 도펀트 종류 및 함량은 홀수송층의 경우와 거의 동일한 수준이다. 그리고 전자수송층의 막두께는 100 내지 1000Å 범위
본 발명의 청색 발광층은 그 두께가 50 내지 500Å으로서, 이 층을 형성하는 물질은 저분자로서, 특별히 제한되지 않으나, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐-1-일)-p-터페닐렌(4,4'-bis(2,2-diphenylvinyl-1-yl)-p-terphenylene: DPVTP), DPVBi, Spiro-DPVBi 등을 이용한다. 그리고 발광층에도 상술한 홀수송층 및 전자수송층과 마찬가지로 상기한 바와 같은 DPVTP 등과 같은 호스트 형성재료 이외에 전자-홀 결합에 대하여 발광할 수 있는 도펀트를 더 함유한다. 이 때 도펀트 종류 및 함량은 홀수송층 및 전자수송층의 경우와 거의 동일한 수준이다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
유리 기판상에 1800Å 두께로 ITO 전극을 형성한 다음, 이 상부에 m-MTDATA를 진공증착하여 홀주입층을 600Å 두께로 형성하였다. 이어서, 상기 홀주입층 상부에 NPB를 진공증착하여 100Å 두께의 홀수송층을 형성하였다.
그 후, 상기 홀수송층 상부에 NPB와 DCJTB를 동시에 진공증착하여 100Å 두께의 제1발광층을 형성하였다. 이 때 NPB의 함량은 99.5중량%, DCJTB의 함량은 0.5중량%이다.
이어서, 상기 제1발광층 상부에 NPB를 진공증착하여 30Å 두께의 전하수송버퍼층을 형성한 다음, 이 전하수송버퍼층 상부에 DPVTP을 진공증착하여 100Å 두께의 제2발광층을 형성하였다. 그리고 나서, 상기 제2발광층 상부에 Alq3를 진공증착하여 500Å 두께의 전자수송층을 형성하였다.
그 후, 상기 전자수송층 상부에 LiF를 진공증착하여 10Å 두께의 LiF 전자주입층을 형성한 다음, 이 LiF 전자주입층 상부에 Al을 진공증착하여 1000Å 두께로 Al 전극을 형성함으로써 유기 전자발광소자를 제조하였다.
실시예 2-4
전하수송층의 두께가 각각 40, 50 및 100Å으로 변화된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 유기 전자발광소자를 제조하였다.
상기 실시예 1-4에 따라 제조된 유기 전자발광소자에서는, 제1발광층과 제2발광층 사이에 전하수송버퍼층을 형성함으로써 전자의 일부는 터널링되어 제1발광층의 DCJTB에서 옐로우-오렌지 발광에 기여하고, 나머지 일부는 제2발광층의 DPVTP에서 청색 발광에 기여하였다. 이와 같이, 옐로우-오렌지색과 청색의 이색 발광을 구현할 수 있었다. 특히 실시예 1의 유기 전자발광소자에서는 옐로우-오렌지색과 청색의 발광 세기가 거의 유사하여 이들은 혼합으로 백색 발광을 구현시킬 수 있었다. 그리고 실시예 4의 유기 전자발광소자에서와 같이, 전하수송버퍼층의 두께를 100Å으로 형성한 경우는 청색 발광이 옐로우-오렌지색 발광에 비하여 우세하였다.
실시예 5
유리 기판상에 1800Å 두께로 ITO 전극을 형성한 다음, 이 상부에 m-MTDATA를 진공증착하여 홀주입층을 600Å 두께로 형성하였다. 이어서, 상기 홀주입층 상부에 NPB를 진공증착하여 100Å 두께의 홀수송층을 형성하였다.
그 후, 상기 홀수송층 상부에 NPB와 DCJTB를 동시에 진공증착하여 100Å 두께의 제1발광층을 형성하였다. 이 때 NPB의 함량은 99.5중량%, DCJTB의 함량은 0.5중량%이다.
이어서, 상기 제1발광층 상부에 NPB를 진공증착하여 30Å 두께의 제1전하수송버퍼층을 형성한 다음, 이 제1전하수송버퍼층 상부에 Alq3를 진공증착하여 제2전하수송버퍼층을 형성하였다.
그 후, 상기 제2전하수송버퍼층 상부에 Alq3와 DCJTB를 동시에 진공증착하여 100Å 두께의 제2발광층을 형성하였다. 이 때 NPB의 함량은 95중량%, DCJTB의 함량은 5중량%이다.
상기 제2발광층 상부에 Alq3를 진공증착하여 500Å 두께의 전자수송층을 형성하였다. 그 후, 상기 전자수송층 상부에 LiF를 진공증착하여 10Å 두께의 LiF 전극을 형성한 다음, 이 LiF 전극상부에 Al을 진공증착하여 1000Å 두께로 Al 전극을 형성함으로써 유기 전자발광소자를 제조하였다.
실시예 6
유리 기판상에 1800Å 두께로 ITO 전극을 형성한 다음, 이 상부
에 m-MTDATA를 진공증착하여 홀주입층을 600Å 두께로 형성하였다. 이어서, 상기 홀주입층 상부에 NPB를 진공증착하여 100Å 두께의 홀수송층을 형성하였다.
그 후, 상기 홀수송층 상부에 NPB와 DCJTB를 동시에 진공증착하여 100Å 두께의 제1발광층을 형성하였다. 이 때 NPB의 함량은 99.5중량%, DCJTB의 함량은 0.5중량%이다.
이어서, 상기 제1발광층 상부에 NPB와 Alq3를 동시에 진공증착하여 30Å 두께의 전하수송버퍼층을 형성한 다음, 이 제1전하수송버퍼층 상부에 Alq3와 DCJTB를 동시에 진공증착하여 100Å 두께의 제2발광층을 형성하였다. 이 때 NPB의 함량은 99.5중량%, DCJTB의 함량은 0.5중량%이다.
상기 제2발광층 상부에 Alq3를 진공증착하여 500Å 두께의 전자수송층을 형성하였다. 그 후, 상기 전자수송층 상부에 LiF를 진공증착하여 10Å 두께의 LiF 전극을 형성한 다음, 이 LiF 전극상부에 Al을 진공증착하여 1000Å 두께로 Al 전극을 형성함으로써 유기 전자발광소자를 제조하였다.
상기 실시예 5 및 6의 유기 전자발광소자에서는, 제1발광층 및 제2발광층에서 호스트 형성재료는 각각 NPB 및 Alq3이지만, 발광은 DCJPB으로부터 기인된 것이다. 그리고 전하수송버퍼층인 NPB층과 Alq3층은 DCJPB이 도핑된 호스트 재료와 동일하므로 DCJPB가 느끼는 계면 효과는 발생되지 않았다.
즉, NPB층과 Alq3층은 전하수송버퍼층으로서 전자와 홀이 터널링에 의하여 제1발광층과 제2발광층에서 엑시톤을 직접 생성하며, 이로써 계면 효과가 제거되어고발광효율의 적색 발광을 구현할 수 있었다.
비교예 1
유리 기판상에 1800Å 두께로 ITO 전극을 형성한 다음, 이 상부에 m-MTDATA를 진공증착하여 홀주입층을 600Å 두께로 형성하였다. 이어서, 상기 홀주입층 상부에 NPB를 진공증착하여 100Å 두께의 홀수송층을 형성하였다.
그 후, 상기 홀수송층 상부에 NPB와 DCJPB를 동시에 진공증착하여 100Å 두께의 제1발광층을 형성하였다. 이 때 NPB의 함량은 99.5 중량%이고, DCJTB의 함량은 0.5중량%이다.
그 후, 상기 제1발광층 상부에 DPVTP를 진공증착하여 100Å 두께의 발광층을 형성하였다. 그리고 나서, 상기 발광층 상부에 Alq3를 진공증착하여 500Å 두께의 전자수송층을 형성하였다.
그 후, 상기 전자수송층 상부에 LiF를 진공증착하여 10Å 두께의 LiF 전극을 형성한 다음, 이 LiF 전극상부에 Al을 진공증착하여 1000Å 두께로 Al 전극을 형성함으로써 유기 전자발광소자를 제조하였다.
상기 실시예 1-4 및 비교예 1에 따라 제조된 유기 전자발광소자에 있어서, 발광 스펙트럼과 색좌표 특성을 조사하여 도 3에 나타내었다.
도 3을 참조하면, 전하수송버퍼층의 두께가 30Å에서 100Å으로 갈수록 제1발광층에서 기인된 옐로우-오렌지 영역의 피크 세기가 줄어들면서 제2발광층에서 비롯된 청색 영역의 피크 세기가 증가하였다.
반면, 전하수송버퍼층을 형성하지 않은 경우(비교예 1)는 제1발광층에서 기인된 옐로우-오렌지 영역의 피크 세기만 관찰될 뿐 제2발광층에서 비롯된 청색 영역의 피크는 거의 나타나지 않았다.
또한, 도 3의 색좌표 특성을 관찰한 결과, 전하수송버퍼층의 두께가 30Å인 경우(실시예 1)에는 백색광을 구현할 수 있으며, 이 전하수송버퍼층의 두께를 조절함으로써 발광 영역의 엑시톤 생성 확률을 조절하여 원하는 바대로 칼라를 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다.
도 4는 본 발명의 실시예 1-4 및 비교예 1에 따른 유기 전자발광소자에 있어서, 전류밀도에 따른 휘도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 전하수송버퍼층을 형성하지 않은 경우(비교예)의 경우는 옐로우-오렌지색의 발광으로 소자의 발광효율이 6-7 cd/A이고, 전하수송버퍼층의 두께를 각각 30, 40 및 50Å으로 증가시키면 소자의 효율이 점차 감소하여 전하수송버퍼층의 두께가 100Å인 경우에는 청색의 발광으로 소자의 발광효율이 3-4 cd/A으로 나타났다.
한편, 상기 실시예 1-6 및 비교예 1에 따라 제조된 유기 전자발광소자에 있어서, 휘도 효율, 최대 휘도, 양자효율 및 색좌표 특성을 평가한 결과를 요약하여 하기 표 1에 나타내었다.
구분 NPB층의 두께(Å) 휘도 효율(cd/A) 최대발광휘도(cd/㎡) 양자효율(%) 색좌표(x, y)
실시예 1 30 6.7(@ 10mA/㎠)5.2(@ 100mA/㎠) 21,740(at 13.8V) 2.94 (0.34, 0.35)
실시예 2 40 5.0(@ 10mA/㎠)5.0(@ 100mA/㎠) - 2.67 (0.30, 0.32)
실시예 3 50 5.5(@ 10mA/㎠)4.6(@ 100mA/㎠) - 2.70 (0.27, 0.31)
실시예 4 100 4.2(@ 10mA/㎠)3.7(@ 100mA/㎠) - 2.39 (0.21,0.24)
비교예 1 0 7.8(@ 10mA/㎠)6.6(@ 100mA/㎠) - 2.82 (0.48, 0.44)
상기 표 1로부터, 상기 실시예 1-4의 유기 전자발광소자는 비교예 1의 경우와 비교하여 이색 발광이 가능해질 뿐만 아니라 발광휘도 효율, 양자효율 및 색좌표 특성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 그리고 실시예 5 및 6의 유기 전자발광소자도 고효율로 적색 발광을 구현할 수 있었다.
본 발명의 유기 전자발광소자는 발광층사이에 전하수송버퍼층을 도입하여 홀수송층과 발광층간의 계면이 아닌 발광 영역에 엑시톤을 직접 형성한다. 그 결과, 계면에서 엑시플렉스 형성에 따른 발광효율 저하를 미연에 방지할 수 있게 되며, 전하수송버퍼층의 두께를 조절하여 이색 발광 영역의 발광비를 조절하여 칼라 튜닝(color tuning)이 용이하다.

Claims (8)

  1. 기판과, 상기 기판상에 순차적으로 형성된 애노드, 홀수송층, 복수개의 발광층, 전자수송층 및 캐소드를 구비하는 유기 전자발광소자에 있어서,
    상기 발광층 사이에, 막두께의 조절로 두 발광층 영역의 엑시톤 생성 비율을조절할 수 있는 전하수송버퍼층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기전자발광소자.
  2. 기판과, 상기 기판상에 순차적으로 형성된 캐소드, 전자수송층, 복수개의 발광층, 홀수송층 및 애노드를 구비하는 유기 전자발광소자에 있어서,
    상기 발광층 사이에, 막두께의 조절로 두 발광층 영역의 엑시톤 생성 비율을 조절할 수 있는 전하수송버퍼층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유기전자발광소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전하수송버퍼층의 두께는 10 내지 300Å인 것을 특징으로 하는 유기 전자발광소자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전하수송버퍼층이, 이 전하수송버퍼층과 인접한 발광층들의 호스트 형성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전자발광소자.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 홀수송층, 발광층 및 전자수송층중의 하나 이상이,
    홀-전자 결합에 대하여 발광할 수 있는 도펀트 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전자발광소자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 도펀트의 함량이, 홀수송층, 발광층 및 전자수송층의 호스트 형성재료에 대하여 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전자발광소자.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 애노드와 홀수송층 사이에 홀주입층이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전자발광소자.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐소드와 전자수송층 사이에 전자주입층이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 전자발광소자.
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