KR100581639B1 - 유기 전계발광 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 영역을 갖는 유기층이 양극과 음극 사이에 제공되어 있으며, 상기 유기층은 하기 화학식 1로 나타내어지는 디스티릴 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자가 제공된다.
[상기 식에서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 같거나 다른 것으로서, 하기 화학식 2의 아릴기를 나타낸다;
(상기 식에서, R5, R6, R7, R8 및 R9는 각각 같거나 다른 것으로서, 수소 원자를 나타내거나 또는 이들 중 하나 이상이 포화 또는 불포화 알콕시기 또는 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다)]
유기 전계발광 소자, 발광 영역을 갖는 유기층, 디스티릴 화합물, 적색 발광 소자, 경량 평면 디스플레이.
Description
도 1은 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 주요 부분의 개략 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 다른 유형의 유기 전계발광 소자의 주요 부분의 개략 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 또 다른 유형의 유기 전계발광 소자의 주요 부분의 개략 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 또 다른 유기 전계발광 소자의 주요 부분의 개략 단면도.
도 5는 본 발명의 유기 전계발광 소자를 사용하는 천연색 평면 디스플레이의 배치도.
도 6은 본 발명 실시예 1의 유기 전계발광 소자의 발광 스펙트럼 사진.
도 7은 본 발명 실시예 2의 유기 전계발광 소자의 발광 스펙트럼 사진.
도 8은 본 발명 실시예 1의 유기 전계발광 소자의 전압-휘도 특성을 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명 실시예 2의 유기 전계발광 소자의 전압-휘도 특성을 나타내는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 기판
2: 양극
3: 음극
4: 보호막
5, 5a, 5b; 유기층
6, 10: 정공 수송층
7, 12: 전자 수송층
8: 전원
11: 발광층
14: 휘도 신호 회로
15: 제어 회로
20: 발광광
A, B, C, D: 유기 전계발광 소자
본 발명은 발광 영역을 갖는 유기층이 양극 (anode)과 음극 (cathode)사이에 제공된 유기 전계발광 소자 (유기 EL 소자)에 관한 것이다.
컴퓨터와 텔레비젼 등의 화상 디스플레이를 위한 고효율의 경량 평면 디스플레이에 대한 연구와 개발이 광범위하게 이루어지고 있다.
브라운관 (CRT)이 휘도가 높고, 색 재현성이 우수하기 때문에 현재 디스플레이용으로 가장 광범위하게 사용되고 있다. 그렇지만, 관의 부피가 크고, 무거우며, 전력 소비량이 많은 문제점을 안고 있다.
고효율의 경량 평면 디스플레이로서, 활성 매트릭스 구동형의 액정 디스플레이를 이용한 바 있다. 그러나, 액정 디스플레이는 가시 영역의 각도가 좁고, 자발광에 의존하지 않기 때문에 어두운 환경에 놓여졌을 때 백 라이트를 위해 많은 전력 소비를 요하며, 머지않은 미래에 사용될 것으로 기대되는 고정밀도를 갖는 고속 비디오 신호에 대한 반응이 만족스럽지 못한 문제점을 갖고 있다. 특히, 화상 크기가 큰 액정 디스플레이를 제조하는데 어려움이 있으며, 높은 제작 비용에 따른 문제점이 있다.
그의 대체물로서, 발광 다이오드를 사용하는 유형의 디스플레이가 가능할 수 있지만, 이러한 디스플레이 역시 제작 비용이 많이 들고, 기판 상에 발광 다이오드의 매트릭스 구조물을 형성하는 것이 어려운 또 다른 문제점을 안고 있다. 따라서, 브라운관 대신 사용되는 저가의 디스플레이 대체물로서 고려할 때, 이러한 유형의 디스플레이는 실제 사용에 앞서 해결해야 하는 많은 문제점을 여전히 안고 있다.
이들 문제점을 해결할 수 있는 평면 디스플레이로서, 최근 유기 발광 재료를 사용하는 유기 전계발광 소자 (유기 EL 소자)에 대해 관심이 집중되고 있다. 보다 구체적으로, 발광 재료로서 유기 화합물을 사용함으로써, 자발광을 사용하고, 시야각에 무관한 빠른 반응 속도와 가시능을 갖는 평면 디스플레이를 실현할 수 있을 것으로 기대된다.
유기 전계발광 소자는 전류의 주입을 통해 빛을 발광할 수 있는 발광 재료를 함유하는 유기 박막이 투명 양극과 금속성 음극 사이에 형성된 구조를 갖는다. Applied Physics Letters, Vol. 51, No. 12, 913-915 페이지 (1987)에 공개된 씨. 더블유. 탕 (C. W. Tang)과 에스. 에이. 반스라이크 (S. A. VanSlyke)의 연구 보고서에는, 정공 (正孔) 수송 재료로 구성된 박막과 전자 수송 재료로 구성된 박막을 포함하는 이층 구조를 유기 박막으로 가지며, 각각의 전극으로부터 유기 막으로 주입되는 정공 및 전자의 재조합에 의해 발광이 일어나는 소자 구조 (단일 이종 구조를 갖는 유기 EL 소자)가 기재되어 있다.
이 소자에서는, 정공 수송 재료 또는 전자 수송 재료가 발광 재료로도 작용한다. 발광은 발광 재료의 기저 상태와 여기 상태 사이의 에너지 차에 상응하는 파장 밴드에서 발생한다. 이러한 이층 구조물을 사용하면, 발광 효율의 개선과 함께 구동 전압을 크게 줄일 수 있다.
이후, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 27, No. 2, L269-L271 페이지 (1988)에 공개된 씨. 아다찌 (C. Adachi), 에스. 도끼따 (S. Tokita), 티. 쯔쯔이 (T. Tsutsui) 및 에스. 사이또 (S. Saito)의 연구 보고서에 기재된 바와 같은, 정공 수송 재료, 발광 재료 및 전자 수송 재료의 3층 구조물 (이중 이종 구조를 갖는 유기 EL 소자)가 개발되었다. 또한, Journal of Applied Physics, Vol. 65, No. 9, 3610 - 3616 페이지 (1989)에 공개된 씨. 더블유. 탕, 에스. 에이. 반슬라이크 및 씨. 에이치. 첸 (C. H. Chen)의 연구 보고서에 기재된 바와 같은, 전 자 수송 재료에 함유된 발광 재료를 포함하는 소자 구조가 개발되었다. 이러한 연구들을 통해, 낮은 전압에서 높은 휘도의 발광 가능성이 입증되었으며, 그 결과 최근 몇년간 광범위한 연구와 개발이 이루어졌다.
발광 재료로 사용되는 유기 화합물은 종류의 다양함 때문에, 이론적으로 분자 구조를 변화시킴으로써 발광 색을 마음대로 변화시킬 수 있다는 점에서 유리한 것으로 본다. 따라서, 무기 물질을 사용하는 박막 EL 소자에 비해, 천연색 디스플레이에 필수적인 우수한 색 순도를 갖는 R(적색), G(녹색) 및 B(청색)의 3색을 적절한 분자 설계로서 제공하는 것이 보다 쉬울 수 있다.
그러나, 유기 전계발광 소자는 여전히 해결해야 할 문제점을 안고 있다. 보다 구체적으로, 고 휘도의 안정한 적색 발광 소자를 개발하는데 어려움이 있다. 현재 보고된 전자 수송 재료로서 사용되는 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄 (이후 Alq3으로 표기)에 DCM[4-디시아노메틸렌-6-(p-디메틸아미노스티릴)-2-메틸-4H-피란]을 도핑시켜 얻는 적색 발광의 경우, 이 전자 수송 재료는 최대 휘도와 신뢰성 모두에 있어서 디스플레이 물질로서 만족스럽지 못하다.
티. 쯔쯔이와 디. 유. 킴 (D. U. Kim)이 Inorganic and Organic Electroluminescence Conference (베를린 1996)에서 보고한 BSB-BCN은 1000 cd/㎡ 이상의 높은 휘도를 실현할 수는 있지만 천연 색 디스플레이를 위한 적색으로서 언제나 완벽한 색채를 띠지는 못한다.
그러므로, 휘도가 높고, 안정하며, 색 순도가 높은 적색 발광 소자가 요구되고 있다.
일본 공개 특허 출원 제평7-188649호 (일본 특허 출원 제평6-148798)에, 유기 전계발광 재료로서 특정 유형의 디스티릴 화합물을 사용하는 것이 제안되었다. 그러나, 의도한 발광색이 적색이 아닌 청색이었다.
그러므로, 고휘도와 안정한 적색 발광을 보장하는 유기 전계발광 소자가 요구되고 있다.
본 발명의 다른 목적 및 잇점은 이후의 상세한 설명 및 첨부된 청구의 범위를 숙지하고, 도면을 참고하면 명백해질 것이다.
상기 문제점을 해결하기 위한 집중적인 조사가 이루어졌으며, 그 결과, 발광 재료로서 특정 유형의 디스티릴 화합물을 사용하는 경우, 고 휘도의 안정한 천연색 디스플레이를 실현하는데 매우 유용한 신뢰할 수 있는 적색 발광 소자가 제공될 수 있음을 발견하였고, 이로써 본 발명의 완성에 이르게 되었다.
보다 구체적으로, 본 발명은 발광 영역을 갖는 유기층이 양극과 음극 사이에 제공되어 있으며, 전류를 주입함으로써 발광할 수 있는 유기 물질을 함유하는 유형의 유기 전계발광 소자에 관한 것으로서, 상기 유기층이 유기 발광 재료로서 하기 화학식 1로 나타내어지는 디스티릴 화합물을 함유하는 것을 특징으로 한다.
<화학식 1>
[상기 식에서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 서로 같거나 다른 것으로서, 하기 화학식 2의 아릴기를 나타낸다;
<화학식 2>
(상기 식에서, R5, R6, R7, R8 및 R9는 각각 같거나 다른 것으로서, 수소 원자를 나타내거나 또는 이들 중 하나 이상이 포화 또는 불포화 알콕시기 또는 알킬기이다.)]
발광 재료로서 상기 화학식 1의 디스티릴 화합물을 사용하면, 전기적으로, 열적으로 또는 화학적으로 안정성이 우수한 소자를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 고 휘도의 안정한 적색 발광을 얻을 수 있다.
본 발명의 유기 전계발광 소자에 사용되는 디스티릴 화합물에 대해 설명한다.
상기 화학식 1로 나타내어지고, 본 발명의 유기 전계발광 소자에서 발광 재료로서 사용되는 디스티릴 화합물은 예를 들면, 하기 화학식 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 3-5, 3-6 또는 3-7의 분자 구조 중 하나 이상을 가질 수 있다. 이들은 모두 알콕시 (또는 알킬) 페닐기 또는 불포화 페닐기를 갖는 비스(아미노스티릴) 불포화 안트라센 화합물이다.
<화학식 3-1>
<화학식 3-2>
<화학식 3-3>
<화학식 3-4>
<화학식 3-5>
<화학식 3-6>
<화학식 3-7>
도면들이 축적에 따라 그려질 필요는 없으며, 실시 양태들을 종종 그래프 기 호, 허선, 다이아그램 기호 및 단편 도면으로 예시하였음을 이해할 것이다. 특정 예에서는, 본 발명을 이해하는데 필요하지 않거나 다른 세부 사항을 이해하는 것을 어렵게 할 수 있는 세부 사항은 생략할 수 있다. 본 발명은 본원에 예시된 특정 실시 양태에 제한될 필요가 없음은 당연히 이해될 것이다.
도 1 내지 4는 각각 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 실시예를 도시하고 있다.
도 1은 발광광 (20)이 음극 (3)을 통과하여 보호막 (4) 쪽에서 관찰될 수 있는 투과형 유기 전계발광 소자 (A)를 도시한다. 도 2는 음극 (3)에서 반사된 빛이 발광광 (20)으로도 얻어질 수 있는 반사형 유기 전계발광 소자 (B)를 도시한다.
도면에서, 부호 (1)은 유리, 플라스틱 및 다른 적당한 재료로 제조될 수 있는 유기 전계발광 소자를 형성하는 기판을 나타낸다. 유기 전계발광 소자를 다른 유형의 디스플레이 소자와 조합하여 사용하는 경우, 기판은 공유될 수 있다. 부호 (2)는 투광성 전극 (양극)을 나타내며, ITO (인듐 주석 산화물), SnO2 등을 사용할 수 있다.
부호 (5)는 유기 발광층을 나타내며, 발광 재료로서 상기한 디스티릴 화합물을 함유한다. 유기 전계발광 (20)을 얻기 위한 층 배열에서, 발광층은 이제껏 공지된 다양한 유형의 층 배열을 가질 수 있다. 이후 서술되는 바와 같이, 정공 수송 층 또는 전자 수송층의 재료가 발광 특성을 갖는다면, 예를 들면, 이들 박막의 적층 구조를 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 목적을 만족시키는 범위 내에서 전하 수송 성능을 증가시키기 위해, 정공 수송층과 전자 수송층 중 하나 또는 둘다가 여러 유형의 물질로 제조된 박막의 적층 구조를 가질 수 있거나, 여러 유형의 혼합물로 이루어진 박막이 제한없이 사용될 수 있다. 그 밖에, 발광 특성을 개선하기 위해, 1종 이상의 형광 물질을 사용하여 형광 물질의 박막이 정공 수송층과 전자 수송층 사이에 개재된 구조를 제공할 수 있다. 또는, 1종 이상의 형광 물질이 정공 수송층 및 전자 수송층 중 하나에 또는 둘다에 존재하는 구조를 사용할 수 있다. 이 경우, 형광 효율을 개선하기 위해 정공 또는 전자 수송을 조절하는 박막을 층 배열에 도입할 수 있다.
상기 화학식 3으로 나타내어지는 디스티릴 화합물은 정공 수송 성능과 전자 수송 성능을 모두 갖기 때문에 소자 배열에서 전자 수송층으로 작용하는 발광층으로 사용되거나 또는 정공 수송층으로 작용하는 발광층으로 사용될 수 있다. 또한, 디스티릴 화합물이 전자 수송층과 정공 수송층 사이에 개재된 발광층으로서 형성된 배열을 제공하는 것이 가능하다.
도 1 및 2로부터 부호 (3)은 음극을 나타내고, 전극 물질은 Li, Mg, Ca 등과 같은 활성 금속과 Ag, Al, In 등의 금속의 합금일 수 있거나, 또는 이들 금속의 적층 구조를 사용할 수 있음을 알 수 있다. 투과형 유기 전계발광 소자에서는, 음극 두께를 조절함으로써 의도한 용도에 필요한 광투과율 얻을 수 있다. 부호 (4)는 유기 전계발광 소자 전체를 밀봉/보호막으로 덮었을 때 그의 효과가 증가하는 밀봉/보호막을 나타낸다. 기밀성을 보장하는 모든 적당한 물질을 밀봉/보호막으로 사용할 수 있다. 부호 (8)은 전류 주입을 위한 구동 전원을 나타낸다.
본 발명의 유기 전계발광 소자에서는 유기층이 정공 수송층 및 전자 수송층 이 적층된 유기 적층 구조 (단일 이종 구조)를 가지며, 상기 디스티릴 화합물이 정공 수송층 또는 전자 수송층을 형성 재료로 사용될 수 있다. 또는, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층이 연속적으로 적층되어 있고, 발광층이 상기 디스티릴 화합물로 형성된 유기 적층 구조 (이중 이종 구조)를 가질 수 있다.
유기 적층 구조를 갖는 유기 전계발광 소자의 예가 도시되어 있다. 보다 구체적으로, 도 3에 투광성 기판 (1), 투광성 양극 (2), 정공 수송층 (6)과 전자 수송층 (7)으로 구성된 유기층 (5a), 및 음극 (3)이 상기 순서대로 연속적으로 적층되어 있고 보호막 (4)로 밀봉된 적층 구조로 이루어진 단일 이종 구조의 유기 전계발광 소자 (C)가 도시되어 있다.
도 3 (발광층이 생략되어 있음)에 도시된 층 배열에서는, 주어진 파장을 갖는 발광광 (20)이 정공 수송층 (6)과 전자 수송층 (7) 사이의 계면으로부터 발광되며, 기판 (1) 쪽에서 관찰된다.
도 4에는 투광성 기판 (1) 상에 투광성 양극 (2), 정공 수송층 (10), 발광층 (11) 및 전자 수송층 (12)으로 이루어지는 유기층 (5b), 및 음극 (3)이 순서대로 연속적으로 적층되어 있고 보호막 (4)로 밀봉된 적층 구조로 이루어진 이중 이종 구조를 갖는 유기 전계발광 소자 (D)가 도시되어 있다.
도 4에 도시된 유기 전계발광 소자에서는, DC 전압이 양극 (2) 및 음극 (3) 사이에 인가될 때, 양극 (2)로부터 주입된 정공은 정공 수송층 (10)을 통해 발광층 (11)에 도달하고, 또한 음극 (3)로부터 주입된 전자는 전자 수송층 (12)을 통해 발광층 (11)에 도달한다. 결국, 전자/정공은 발광층 (11)에서 재조합되어 단일 피크 여기자를 발생시키고, 이로써 단일 피크 여기자로부터 발생되는 소정의 파장을 갖는 빛을 일으킨다.
상기한 유기 전계발광 소자 (C) 및 (D)에서는 유리 및 플라스틱 등과 같은 광투과성 물질이 기판 (1)용으로 적절히 사용될 수 있다. 소자를 다른 유형의 디스플레이 소자와 조합하여 사용하는 경우나 또는 도 3 및 4에 도시된 적층 구조가 매트릭스의 형태로 배치된 경우, 기판은 공유될 수 있다. 소자 (C) 및 (D) 둘다 투과형 또는 반사형의 구조를 가질 수 있다.
양극 (2)는 ITO (산화인듐주석) 또는 SnO2 등이 사용될 수 있는 투광성 전극으로 이루어진다. 전하 주입률을 개선하기 위해, 유기 물질 또는 유기금속 화합물로 제조된 박막을 양극 (2) 및 정공 수송층 (6) (또는 정공 수송층 (10)) 사이에 제공할 수 있다. 보호막 (4)가 금속과 같은 전도성 물질로 형성되는 경우, 양극 (2)의 측면에 절연막을 제공할 수 있음이 인정된다.
유기 전계발광 소자 (C)의 유기층 (5a)은 정공 수송층 (6)과 전자 수송층 (7)의 적층 유기층으로 구성되며, 전술한 디스티릴 화합물은 이들 층 중 하나 또는 두층 모두에 함유되어 발광 정공 수송층 (6) 또는 전자 수송층 (7)을 제공할 수 있다. 유기 전계발광 소자 D의 유기층 (5b)는 정공 수송층 (10), 전술한 디스티릴 화합물을 함유하는 발광층 (11) 및 전자 수송층 (12)의 적층 유기층으로 구성되며, 다른 여러 가지 유형의 적층 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 정공 수송층 및 전자 수송층 중 하나 또는 둘다 발광성을 가질 수 있다.
특히, 정공 수송층 (6) 또는 전자 수송층 (7)과 발광층 (11)이 각각 본 발명에 사용되는 디스티릴 화합물로 제조된 층으로 구성되는 것이 바람직하다. 이들 층은 전술한 디스티릴 화합물만으로 형성될 수 있으며, 또는 전술한 디스티릴 화합물과 다른 유형의 정공 또는 전자 수송 재료 (예를 들어, 방향족 아민 또는 피라졸린 등)의 공증착을 통하여 형성될 수 있다. 또한, 정공 수송층에서 정공 수송 성능을 개선하기 위해, 여러 가지 정공 수송 재료가 적층되어 이루어진 정공 수송층을 형성할 수 있다.
유기 전계발광 소자 (C)에서, 발광층이 전자 수송 발광층 (7)일 수 있다. 이 때, 빛은 전원 (8)로부터 인가된 전압에 따라 계면 또는 정공 수송층 (6)으로부터 발광될 수 있다. 마찬가지로, 유기 전계발광 소자 (D)에서, 발광층이 층 (11) 이외에 전자 수송층 (12) 또는 정공 수송층 (10)일 수 있다. 발광 성능을 개선하기 위해, 1종 이상의 형광 물질을 함유하는 발광층 (11)을 정공 수송층과 전자 수송층 사이에 개재시킨 구조를 제공하는 것이 바람직하다. 또는 형광 물질을 정공 수송층 또는 전자 수송층 중 하나 또는 두층 모두에 포함시킬 수 있다. 이 때, 발광 효율을 개선하기 위해, 정공 또는 전자의 수송을 조절하기 위한 박막 (정공 차단층 또는 여기자 발생층)을 층 배열 중에 제공할 수 있다.
음극 (3)으로 사용되는 물질은 Li, Mg 및 Ca 등과 같은 활성 금속과 Ag, Al 및 In 등과 같은 금속의 합금일 수 있거나, 또는 이들 금속층의 적층 구조를 사용할 수 있다. 음극 두께 및 합금 유형의 적절한 선택으로 용도에 적합한 유기 전계발광 소자를 제조할 수 있다.
보호막 (4)는 밀봉막으로 작용하며, 유기 전계발광 소자 전체를 덮도록 배열되어 전하 주입률 및 발광 효율을 개선한다. 기밀성이 보장된다면, 알루미늄, 금 또는 크롬 등과 같은 단일 금속 또는 이들의 합금을 포함하는 물질을 상기 목적을 위해 적절하게 선택할 수 있다.
상기 기재한 각각의 유기 전계발광 소자에 인가된 전류는 통상적으로 직류이지만, 펄스 전류 또는 AC 전류를 또한 사용할 수 있다. 전류 및 전압의 값은 이들이 소자를 파괴하지 않는 범위내에 있으면 중요하지 않다. 그러나, 유기 전계발광 소자의 전력 소비 및 수명을 고려하여, 가능한 한 적은 전기 에너지를 사용하여 효율적으로 발광을 일으키는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 5에는 본 발명의 유기 전계발광 소자를 사용하는 평면 디스플레이의 구성예가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 천연색 디스플레이의 경우에는, 적색 (R), 녹색 (G) 및 청색 (B)의 3원색을 발광할 수 있는 유기층 (5) (5a, 5b)가 음극 (3)과 양극 (2) 사이에 배열된다. 음극 (3) 및 양극 (2)는 서로 교차하는 스트립 형태로 제공될 수 있고, 각각 휘도 신호 회로 (14) 및 시프트 레지스터 내장 제어 회로 (15)에 의해 선택되는 신호 전압이 인가된다. 그 결과, 선택된 음극 (3) 및 양극 (2)가 교차되는 위치 (화소)의 유기층이 빛을 발광한다.
보다 구체적으로, 도 5는 예를 들면, 정공 수송층, 1층 이상의 발광층 및 전자 수송층의 적층체 (5)가 음극 (3)과 양극 (2) 사이에 제공된 (도 3 또는 4 참조) 8 X 3 RGB 단순 매트릭스를 도시하고 있다. 음극 및 양극은 스트립 형태로 패 턴화되어 있고, 매트릭스내에서 서로 교차되며, 여기에 시프트 레지스터 내장 제어 회로 (15) 및 (14)로부터 신호 전압이 시계열로 인가되어, 교차된 위치에서 전계발광 또는 광 발광이 일어난다. 이러한 배열을 갖는 EL 소자는 문자/기호용 디스플레이로서 뿐만 아니라 화상 재생 장치로도 사용될 수 있다. 더욱이, 양극 (3) 및 음극 (2)의 스트립 패턴을 적색 (R), 녹색 (G) 및 청색 (B) 각각에 대해 배열하여 다색 또는 천연색의 고체 평면 디스플레이를 제조할 수 있다.
<실시예>
실시예로서 본 발명을 보다 구체적으로 기재하며 이는 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
<실시예 1>
이 실시예는 정공 수송 발광 재료로서, R2 및 R3이 각각 3-메톡시페닐기인 화학식 1의 디스티릴 화합물 중 하기 화학식 3-1의 화합물을 사용한 단일 이종 구조를 갖는 유기 전계발광 소자의 제조를 예시한다.
<화학식 3-1>
한 표면 상에 100 ㎚ 두께의 ITO로 제조된 양극이 형성되어 있는 30 ㎜ x 30 ㎜ 유리 기판을 진공증착 장치 중에 두었다. 증착 마스크로서 다수의 2.0 ㎜ x 2.0 ㎜ 단위 개구를 갖는 금속성 마스크를 기판과 인접하게 놓았다. 화학식 3-1의 화합물을 10-4 Pa 이하의 진공에서 진공 증착 처리하여, 예를 들면, 50 ㎚ 두께의 정공 수송층 (또한 발광층으로 작용함)을 형성시켰다. 증착 속도는 0.1 ㎚/초였다.
또한, 하기 화학식 4의 Alq3 (트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄)을 전자 수송 재료로 제공하였고, 정공 수송층과 접하도록 증착시켰다.
Alq3으로 제조된 전자 수송층은 예를 들면, 50 ㎚의 두께로 조정하였고, 증착 속도는 0.2 ㎚/초로 조정하였다.
음극 물질로 Mg 및 Ag의 적층막을 사용하였다. 이 때, Mg 및 Ag은 각각 1 ㎚/초의 증착속도로 증착시켜, 예를 들면, 50 ㎚ 두께의 Mg 막 및 150 ㎚ 두께의 Ag 막을 형성하였다. 이 방법으로, 도 3에 도시된 것과 같은 유기 전계발광 소자를 실시예 1에서 제조하였다.
질소 분위기 하에 실시예 1의 유기 전계발광 소자에 순방향 바이어스 DC 전압을 인가하여 소자의 발광 특성을 평가하였다. 발광 색은 적색이었고, 이어서 소자를 스펙트럼을 측정하였으며, 그 결과 도 6에 나타낸 바와 같이, 655 ㎚에서 발광 피크를 갖는 스펙트럼을 얻었다. 스펙트럼 측정은 검출기로서 광다이오드 어레이를 사용하는 분광기 (오츠카 일렉트로닉 캄파니, 리밋티드 (Otsuka Electronic Co., Ltd.) 제조)를 사용하여 수행하였다. 또한, 소자의 전압-휘도를 측정하였을 때, 특히 도 8에 도시된 바와 같이 8 V에서 3500 cd/㎡의 휘도를 얻었다.
유기 전계발광 소자를 제조한 후, 소자를 질소 분위기 하에 한달간 방치하였으나, 소자의 열화는 관찰되지 않았다. 또한, 소정 수준의 전류를 유지하면서 초기 휘도 300 cd/㎡에서 연속 광발광을 수행하여 소자를 열화시켰다. 그 결과, 휘도가 반으로 감소되는데 1800시간이 걸렸다.
<실시예 2>
이 실시예는 전자 수송 발광 재료로서, R2 및 R3이 각각 3-메톡시페닐기인 화학식 1의 디스티릴 화합물 중 화학식 3-1의 화합물을 사용한 단일 이종 구조를 갖는 유기 전계발광 소자의 제조를 예시한다.
한 표면 상에 100 ㎚ 두께의 ITO로 제조된 양극이 형성되어 있는 30 ㎜ x 30 ㎜ 유리 기판을 진공증착 장치 중에 두었다. 증착 마스크로서 다수의 2.0 ㎜ x 2.0 ㎜ 단위 개구를 갖는 금속성 마스크를 기판과 인접하게 놓았다. 하기 화학식 5의 α-NPD (α-나프틸페닐디아민)을 10-4 Pa 이하의 진공에서 진공 증착 처리하여, 예를 들면, 50 ㎚ 두께의 정공 수송층을 형성시켰다.
증착 속도는 0.1 ㎚/초였다.
또한, 전자 수송 재료로서 사용된 화학식 3-1의 화합물을 정공 수송층과 접하도록 진공 증착시켰다. 화학식 3-1의 화합물로 구성된 전자 수송층 (발광층으로도 작용함)의 두께는 예를 들면, 50 ㎚로 조정하였고, 증착 속도는 0.2 ㎚/초로 조정하였다.
음극 물질로 Mg 및 Ag의 적층막을 사용하였다. 보다 구체적으로, Mg 및 Ag은 각각 1 ㎚/초의 증착속도로 증착시켜, 예를 들면, 50 ㎚ 두께의 Mg 막 및 150 ㎚ 두께의 Ag 막을 형성하였다. 이 방법으로, 도 3에 도시된 것과 같은 유기 전계발광 소자를 실시예 2에서 제조하였다.
질소 분위기 하에서 제조된 실시예 2의 유기 전계발광 소자에 순방향 바이어스 DC 전압을 인가하여 소자의 발광 특성을 평가하였다. 발광 색은 적색이었고, 이어서 소자를 실시예 1에서와 같이 스펙트럼을 측정하였으며, 그 결과 도 7에 나타낸 바와 같이 655 ㎚에서 발광 피크를 갖는 스펙트럼을 얻었다. 또한, 소자의 전압-휘도를 측정하여, 구체적으로 도 9에 도시된 바와 같이 8 V에서 2900 cd/㎡의 휘도를 얻었다.
유기 전계발광 소자를 제조한 후, 소자를 질소 분위기 하에 한달간 방치하였 으나, 소자의 열화는 관찰되지 않았다. 또한, 소정 수준의 전류를 유지하면서 초기 휘도 300 cd/㎡에서 연속 광발광을 수행하여 소자를 열화시켰다. 그 결과, 휘도가 반으로 감소되는데 1300시간이 걸렸다.
<실시예 3>
이 실시예는 발광 재료로서, R2 및 R3이 각각 3-메톡시페닐기인 화학식 1의 디스티릴 화합물 중 화학식 3-1의 화합물을 사용한 이중 이종 구조를 갖는 유기 전계발광 소자의 제조를 예시한다.
한 표면 상에 100 ㎚ 두께의 ITO로 제조된 양극이 형성되어 있는 30 ㎜ x 30 ㎜ 유리 기판을 진공증착 장치 중에 두었다. 증착 마스크로서 다수의 2.0 ㎜ x 2.0 ㎜ 단위 개구를 갖는 금속성 마스크를 기판과 인접하게 놓았다. 상기 화학식 5의 α-NPD를 10-4 Pa 이하의 진공에서 진공 증착 처리하여, 예를 들면, 30 ㎚ 두께의 정공 수송층을 형성시켰다. 증착 속도는 0.2 ㎚/초였다.
또한, 발광 재료로서 사용된 상기 화학식 3-1의 화합물을 정공 수송층과 접하도록 진공 증착시켰다. 화학식 3-1의 화합물로 구성된 발광층의 두께는 예를 들면, 30 ㎚에 조정하였고, 증착 속도는 0.2 ㎚/초였다.
전자 수송 재료로서 사용된 상기 화학식 4의 Alq3을 정공 발광층과 접하도록 진공 증착시켰다. Alq3 층의 두께는 예를 들면, 30 ㎚로 조정하였고, 증착 속도는 0.2 ㎚/초였다.
음극 물질로 Mg 및 Ag의 적층막을 사용하였다. 보다 구체적으로, Mg 및 Ag은 각각 1 ㎚/초의 증착속도로 증착시켜, 예를 들면, 50 ㎚ 두께의 Mg 막 및 150 ㎚ 두께의 Ag 막을 형성하였다. 이 방법으로, 도 4에 도시된 것과 같은 실시예 3의 유기 전계발광 소자를 제조하였다.
질소 분위기 하에서 제조된 실시예 3의 유기 전계발광 소자에 순방향 바이어스 DC 전압을 인가하여 소자의 발광 특성을 평가하였다. 발광 색은 적색이었고, 이어서 소자를 스펙트럼을 측정하였고, 그 결과 655 ㎚에서 발광 피크를 갖는 스펙트럼을 얻었다. 또한, 소자의 전압-휘도를 측정하여, 8 V에서 4000 cd/㎡의 휘도를 얻었다.
유기 전계발광 소자를 제조한 후, 소자를 질소 분위기 하에 한달간 방치하였으나, 소자의 열화는 관찰되지 않았다. 또한, 소정 수준의 전류를 유지하면서 초기 휘도 300 cd/㎡에서 연속 광발광을 수행하여 소자를 열화시켰다. 그 결과, 휘도가 반으로 감소되는데 2600시간이 걸렸다.
<실시예 4>
α-NPD 대신 화학식 6의 TPD (트리페닐디아민 유도체)를 정공 수송 재료로 사용한 것을 제외하고는 층 배열 및 막 형성 방법으로 실시예 2를 반복하여 유기 전계발광 소자를 얻었다.
이 실시예의 유기 전계발광 소자는 실시예 2와 같이 적색 발광을 나타내었다. 스펙트럼 측정의 결과는 실시예 2의 유기 전계발광 소자의 것과 스펙트럼이 일치하는 것으로 나타났다.
상기 설명으로부터 본 발명의 목적은 달성된 것이 명백하다. 단지 특정 실시태양을 서술하였지만, 별법 실시태양 및 각종 변형이 당업자에게 상기 서술로부터 명백할 것이다. 이들 및 다른 별법은 동등한 것이며, 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함되는 것으로 본다.
양극과 음극 사이에 발광 영역을 갖는 유기층이 제공된 본 발명의 유기 전계발광 소자에 따르면, 유기층은 화학식 1의 디스티릴 화합물을 함유하여 높은 휘도를 갖는 동시에 안정한 적색 발광성을 보장하는 유기 전계발광 소자를 제공할 수 있다.
Claims (8)
- 양극 및 음극과,상기 양극과 음극 사이에 배치된 발광 영역을 갖는 유기층을 포함하며, 상기 유기층은 하기 화학식 1의 디스티릴 화합물을 포함하는 유기 전계발광 소자.<화학식 1>
[상기 식에서,R1, R2, R3 및 R4는 하기 화학식 2의 아릴기를 나타낸다;<화학식 2>
(상기 식에서, R5, R6, R7, R8 및 R9는 수소 원자, 포화 알콕시기, 불포화 알콕시기, 포화 알킬기 및 불포화 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택된다)] - 제1항에 있어서, 상기 유기층이 정공 (hole) 수송층 및 전자 수송층을 포함하며, 상기 정공 수송층이 상기 화학식 1의 디스티릴 화합물을 포함하는 유기 전계발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 유기층이 정공 수송층 및 전자 수송층을 포함하며, 상기 전자 수송층이 상기 화학식 1의 디스티릴 화합물을 포함하는 유기 전계발광 소자.
- 제1항에 있어서, 상기 유기층이 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하며, 상기 발광층이 상기 화학식 1의 디스티릴 화합물을 포함하는 유기 전계발광 소자.
- 양극 및 음극과,상기 양극과 음극 사이에 배치된 발광 영역을 갖는 유기층을 포함하며, 상기 유기층은 하기 화학식 3-1 내지 3-7의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 디스티릴 화합물을 포함하는 유기 전계발광 소자.<화학식 3-1>
<화학식 3-2>
<화학식 3-3>
<화학식 3-4>
<화학식 3-5>
<화학식 3-6>
<화학식 3-7>
- 제5항에 있어서, 상기 유기층이 정공 수송층 및 전자 수송층을 포함하며, 상기 정공 수송층이 상기 화학식 3-1 내지 3-7의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 디스티릴 화합물을 포함하는 유기 전계발광 소자.
- 제5항에 있어서, 상기 유기층이 정공 수송층 및 전자 수송층을 포함하며, 상기 전자 수송층이 상기 화학식 3-1 내지 3-7의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 디스티릴 화합물을 포함하는 유기 전계발광 소자.
- 제5항에 있어서, 상기 유기층이 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하며, 상기 발광층이 상기 화학식 3-1 내지 3-7의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 디스티릴 화합물을 포함하는 유기 전계발광 소자.
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