KR100915126B1

KR100915126B1 - 유기발광소자

Info

Publication number: KR100915126B1
Application number: KR1020027015618A
Authority: KR
Inventors: 시라네고로; 가마치모토아키; 이토나오코; 고야마다마미
Original assignee: 쇼와 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2009-09-03
Also published as: EP1399981B1; EP1399981A1; US20030181694A1; WO2003001615A1; KR20030041862A; US7223483B2

Abstract

본 발명은 유기발광소자에 사용되는 높은 발광효율, 고휘도 및 내구성이 있는 발광재료, 및 이 발광재료를 사용한 유기전자발광(EL)소자에 관한 것이다. 이 발광소자는 2차원 이상의 차수로 공간적으로 고립시켜 가둔 발광물질을 함유하며, 따라서 삼중항 여기상태로부터의 인광발광에 기초한 고효율의 유기발광소자를 제공한다.

Description

유기발광소자{ORGANIC LIGHT-EMITTING DEVICE}

(관련출원의 상호참조)

본 출원은 35 U.S.C. 111(b)의 조항하에서 2001년 7월 2일 출원된 미국 가출원 60/301,845호의 출원일 이익을 35 U.S.C 119(e)(1)에 따라 주장한, 35 U.S.C. 111(a) 규정에 기초한다.

본 발명은 평판디스플레이 또는 그것에 사용되는 백라이트용 유기발광소자(유기 EL소자 또는 유기발광다이오드(OLED))에 관한 것이다.

1987년 코닥사의 C.W. Tang 등에 의해서 유기발광소자의 고휘도 발광에 대해 최초로 보고되었다(Appl. Phys. Lett., Vol. 51, p.913 (1987) 참조). 그 이후로, 재료의 개발 및 소자구조의 개량이 급격히 진행되어, 현재에는 유기발광소자가 카오디오 또는 휴대폰용 디스플레이에 실제 사용되고 있다. 이러한 유기 EL의 사용을 더욱 확대하기 위해서, 발광효율 또는 내구성을 향상시키기 위한 재료의 개발 또는 전체 컬러 디스플레이의 개발이 현재 적극적으로 이루어지고 있다. 특히, 중형 또는 대형 패널의 범용이나 조도를 고려하면, 발광효율이 향상됨에 따라 고휘도가 더욱 강화되어야 한다. 그러나, 현재 공지된 발광재료는 단일항 여기상태, 즉 형광으로부터의 발광을 사용하며, Monthly Display의 "Organic EL Display", 증간호, p.58 (1998년 10월호)에 따르면, 전기적 여기에 의한 단일항 여기상태와 삼중항 여기상태의 발생비는 1:3이다. 그러므로, 유기 EL 소자의 형광발광에 있어서의 내부양자효율의 상한은 25%로 공지되어 있다.

한편, M.A. Baldo 등은 삼중항 여기상태로부터 인광을 발광할 수 있는 이리듐착체를 사용함으로써, 외부양자효율 7.5%(외부 커플아웃 효율(external coupleout efficiency)은 20%이고, 내부양자효율은 37.5%라고 가정함)가 얻어 질 수 있으므로, 따라서, 종래의 공지된 상한인 25%를 능가할 수 있다(Appl. Phys. Lett., Vol.75, p.4(1999) 참조)고 보고한 바 있다. 그러나, 사용되는 이리듐착체와 같이 실온에서 인광을 안정하게 방사할 수 있는 상기 재료는 매우 드물어서, 재료의 선택의 폭이 좁고, 또한 실용상에 있어서도, 그 재료를 특정한 주인화합물에 도포시켜야 하는 불편함이 있다. 결과적으로, 디스플레이에 요구되는 특성을 만족시키는 재료를 선택함에 있어서, 큰 문제에 직면하게 된다.

또한, 상기의 M.A. Baldo 등은 증감제로서 이리듐착체를 사용하여, 이 착체의 삼중항 여기상태로부터 형광염료의 단일항 여기상태로 에너지가 수송되어, 최종적으로 상기 형광염료의 단일항 여기상태로부터 형광이 발광됨으로써, 비교적 양호한 발광효율이 얻어질 수 있다(Nature, Vol.403, p.750(2000) 참조)고 보고하였다. 이 방법은 그 목적에 충분히 부합하는 발광재료를 다수의 형광염료로부터 선택할 수 있다는 이점이 있다. 그러나, 이 방법은, 스핀금지과정(spin-forbidding process)인 증감제의 삼중항 여기상태로부터 형광염료의 단일항 여기상태로의 에너지 수송이 포함되어 있어, 이론적으로 양자방출효율이 낮다는 심각한 문제가 있다.

이렇듯, 현재의 유기발광소자에 사용되는 발광재료는 내부양자효율에 있어서의 종래의 공지된 한계치인 25%를 능가할 수 없고, 또한 디스플레이에 필수적으로 고려되는 발광색상 모두에 적용할 수 없다. 즉, 실온에서 인광을 발광하고, 발광색상을 선택할 자유도를 제공하는 이리듐 등의 전이금속착체 이외의 재료시스템이 요구되고 있다. 또한, 소자의 내구성 향상의 관점에서도 발광효율이 높은 재료가 요구되는데, 그 이유는 이러한 재료는 에너지 손실을 감소시켜, 소자의 열발생을 억제시킬 수 있기 때문이다. 본 발명의 목적은 종래의 기술의 문제점들을 해결하여, 내구성이 있는 고휘도 유기발광소자 및 그 소자에 사용되는 발광재료를 제공하는 것이다.

도 1은, 본 발명의 유기발광소자의 예를 나타내는 단면도이다.

상기 문제들을 해결하기 위해서 예의검토한 결과, 본 발명자들은 분자레벨에 서 2차원 이상의 차수로 발광물질을 공간적으로 고립시켜 가둠으로써, 삼중항 여기상태로부터 인광발광에 기초하여 고효율 발광을 달성할 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명은 이 발견에 근거하여 달성되었다.

즉, 본 발명은 하기 발광재료 및 유기발광소자에 관한 것이다.

1. 분자레벨에서 2차원 이상의 차수로 공간적으로 고립시켜 가둔 발광물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 발광재료.

2. 1에 있어서, 상기 발광물질로부터의 발광은 삼중항 여기상태로부터의 발광이거나 또는 삼중항 여기상태를 통한 발광인 것을 특징으로 하는 발광재료.

3. 1 또는 2에 있어서, 상기 발광재료에는, 나선구조의 핵산 또는 그것의 유도체에 의해 한정된, 내부에 발광물질을 고립시켜 가두기 위한 공간이 제공되는 것을 특징으로 하는 발광재료.

4. 1 또는 2에 있어서, 상기 발광재료에는, 발광물질과 내포화합물을 형성할 수 있는 주인화합물에 의해 한정된, 내부에 발광물질을 고립시켜 가두기 위한 공간이 제공되는 것을 특징으로 하는 발광재료.

5. 4에 있어서, 상기 주인화합물은 시클로덱스트린 또는 그것의 유도체인 것을 특징으로 하는 발광재료.

6. 분자레벨에서 2차원 이상의 차수로 공간적으로 고립시켜 가둔 발광물질을 함유하는 발광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.

7. 6에 있어서, 상기 발광물질로부터의 발광은 삼중항 여기상태로부터의 발광이거나 또는 삼중항 여기상태를 통한 발광인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.

8. 6 또는 7에 있어서, 상기 발광층에는, 나선구조의 핵산 또는 그것의 유도체에 의해 한정된, 내부에 발광물질을 고립시켜 가두기 위한 공간이 제공되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.

9. 6 또는 7에 있어서, 상기 발광층에는, 발광물질과 함께 내포화합물을 형성할 수 있는 주인화합물에 의해 한정된, 내부에 발광물질을 고립시켜 가두기 위한 공간이 제공되는 것을 특징으로 하는 유기발광소자.

10. 9에 있어서, 상기 주인화합물은 시클로덱스트린 또는 그것의 유도체인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.

이하, 본 발명의 작동모드를 하기 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 유기발광소자의 구조의 일례를 나타내는 단면도로, 여기서, 정공수송층(3), 본 발명의 발광재료를 함유하는 발광층(4) 및 전자수송층(5)은 이 순서로 투명기판(1) 상에 설치된 애노드(2)와 캐소드(6) 사이에 설치된다. 유기발광소자의 구조는 도 1에 나타낸 상기 예에 한정되지 않지만, 1)정공수송층/발광층 및 2)발광층/전자수송층 중 하나가 이 순서로 설치되어 있어도 좋고, 또는 3)정공수송재료, 발광재료 및 전자수송재료를 함유하는 층, 4)정공수송재료 및 발광재료를 함유하는 층, 5)발광재료 및 전자수송재료를 함유하는 층 및 6)발광재료만을 함유하는 층 중의 하나만 설치되어 있어도 좋다. 도 1에 나타낸 발광층은 1층을 포함하고 있지만, 2층 이상의 적층을 포함해도 좋다.

본 발명의 유기발광소자에 있어서, 분자레벨에서 2차원 이상의 차수로 발광물질을 공간적으로 고립시켜 가둔 발광재료가 사용된다.

여기서, 본 발명의 발광재료를 가두는 차원의 차수를 설명한다.

3차원 고립 또는 가둠이란, 발광분자가 X, Y 및 Z방향 모두로 자유도롭게 이동하지 못하는 공간에 가두는 것을 의미한다. 예컨대, 이것은 발광물질을 X, Y 및 Z방향으로 가둔 공간의 크기는 X, Y 및 Z방향에 있어서의 발광분자의 크기와 동일한 수준의 것이다. 다음으로, 2차원 고립 또는 가둠이란, 발광분자가 X, Y 및 Z의 3방향 중 2방향으로 이동하지 못하는 공간에 가두는 것을 의미한다. 예컨대, 이것은 발광물질을 X 및 Y방향으로 가둔 공간의 크기는 X 및 Y방향에 있어서의 발광분자의 크기와 동일한 수준의 크기이고, Z방향은 이동을 위해 개방되어 있는 원통형 정공에 가둔 경우이다. 본 발명의 목적은 아니지만, 1차원 가둠에 대해서 설명한다. 이것은 발광분자가 X, Y 및 Z의 3방향 중 1방향으로만 이동하지 못하는 공간에 가두는 것을 의미한다. 예컨대, 이것은 1방향으로 발광분자의 크기와 동일한 수준의 간격을 가진 층형상 공간에 가두는 경우이다.

이러한 발광분자를 가두는 공간을 제공하는 화합물로는 나선구조를 가지는 핵산 또는 그것의 유도체, 발광화합물(손님화합물)과 내포화합물을 형성할 수 있는 주인화합물 등이 열거된다. 그러나, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

이하, 나선구조를 가지는 핵산 또는 그것의 유도체, 본 발명의 유기발광소자에 사용되는 발광분자를 고립시켜 가두는 화합물의 제1실시예에 대해서 설명한다.

나선구조를 가지는 핵산은 당, 인산 및 염기로 이루어진 뉴클레오티드 단위를 각각 함유하는 2개 이상의 사슬형 중합체로 이루어진 꼬임구조이다. 여기서, 사용되는 당은 데옥시리보스 또는 리보스이고, 사용되는 염기는 5종, 즉 아데닌, 티민, 구아닌, 시토신 및 우라실(또는 그들의 유도체) 중의 2종 또는 4종이다. 당이 데옥시리보스이고, 염기가 아데닌, 구아니딘, 시토신 및 티민인 경우의 핵산은 DNA(데옥시리보핵산)이다. 한편, 당이 리보스이고, 염기가 아데닌, 구아닌, 시토신 및 우라실인 경우의 핵산은 RNA(리보핵산)이다. 본 발명의 유기발광소자에 사용되는 나선구조를 가지는 핵산은 나선형으로 꼬인 2개의 폴리뉴클레오티드 사슬로 이루어진 전형적인 두가닥구조의 DNA이다. 이 경우에 있어서, 상기 두가닥을 구성하는 2개의 사슬은 DNA에 한정되는 것은 아니다. 즉, 2개의 사슬 모두가 RNA이어도 좋고, 또는 하나의 사슬은 DNA이고, 다른 하나는 RNA이어도 좋다. 더욱이, 두가닥으로 이루어진 각각의 폴리뉴클레오티드 사슬은 DNA 또는 RNA가 아닌 경우가 있다; 상기하듯이 당이 데옥시리보스 또는 리보스 중 어느 하나이고, 염기는 아데닌, 티민, 구아닌, 시토신 및 우라실(또는 그들의 유도체)의 5종 중 어느 2종 또는 4종이어도 좋다. 그러나, 2개의 폴리뉴클레오티드 사슬은 각각의 사슬의 염기들 사이에서 수소결합을 통해 서로 결합하며, 그 염기의 결합조합은 아데닌과 티민(또는 우라실)의 조합 및 구아닌과 시토신의 조합에 한정된다. DNA는 아데닌과 티민, 및 구아닌과 시토신의 염기조합을 포함하고, RNA는 아데닌과 우라실, 및 구아닌과 시토신의 염기조합을 포함한다. 자연생물체에 유래하는 핵산은 물론, 인공적으로 합성한 핵산도 사용할 수 있다. 이 경우에, 염기는 상기 조합단위에서 선택해야 한다. 그러므로, 두가닥 구조를 형성하는 조합의 예로는 폴리데옥시아데닐산 호모폴리머 사슬과 폴리데옥시티미딜산 호모폴리머 사슬의 조합, 데옥시아데닐산 단위와 데옥시티미딜산 단위로 이루어진 공중합체 사슬과 동일한 단위로 이루어진 공중합체 사슬의 조합이 열거되고, 여기서 염기는 전자의 공중합체 사슬 등의 염기와 쌍을 이룬다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.

DNA는 두가닥 구조를 형성하는 2개의 폴리뉴클레오티드 사슬을 가지는 중합체이고, 일반적으로 나트륨염의 형태이므로 수용성이다. 두가닥 구조의 내부는, 염기에 복소환식 방향족 화합물이 평행하게 중첩된 층구조라고 추측된다. 층사이에는 각종 화합물이 개재(삽입) 될 수 있다. 삽입되는 발광분자로서, 공지의 에티듐, 9-아미노쿠마린, 아크리딘 오렌지, 프로플라빈, 에리부티딘, 3,5,6,8-테트라메틸-N-메틸페난트롤리늄 및 2-히드록시에탄 티올레이트-2,2',2"-터피리딘플라티늄(II)가 있고, 그 밖에 쿠아민 및 그것의 유도체, 플루오레세인 및 그것의 유도체, 로다민 및 그것의 유도체, 옥사진퍼클로레이트 및 그것의 유도체, 3,3'-디에틸티아디카르보사아닌 요오디드, 및 3,3'-디에틸티아트리카르보시아닌퍼클로레이트 등의 레이저 안료, 트리스(페난트롤린)루테늄(II) 착체 등의 전이금속착체 등이 있다. 그러나, 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다.

상기하듯이, 발광분자를 DNA에 삽입하는 경우, 발광분자는 염기의 중첩에 의해 형성된 층사이에 개재된다. 이 경우, 발광분자는 염기층 평면의 수직방향으로 고립되고, 또한 동시에 염기층에서의 2차원적 자유도 중 하나의 차원이 제한되어, 고립차수는 2차원이다. 즉, 삽입이 수행된 방향에 있어서의 하나의 차원에만 자유도가 존재한다. 복수의 평면 리간드를 가지는 비평면구조의 발광분자, 예컨대 트리스(페난트롤린)루테늄(II)착체의 경우, J. Am. Chem. Soc., Vol.106, p.2172 (1984)에 따르면, 염기층 사이에 1개의 리간드만이 삽입되고, 다른 2개의 리간드는 이중나선의 홈에 고정된다고 생각된다. 이 경우, 발광분자의 자유도는 다음과 같다. 즉, 한측이 삽입방향으로 고립되므로, 고립차수는 2차원 이상이고, 자유도는 1차원 이하이다.

더욱이, 핵산 유도체는 나선구조를 보유하는 것이면 본 발명의 유기발광소자에 사용될 수 있다. 이하, 핵산 유도체의 일례를 나타낸다. 그러나, 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다. 핵산 유도체의 일례는 음전하로 하전된 포스페이트기 부분은 양전하로 하전된 4급 암모늄과 빠르게 염을 형성한다는 DNA의 특성을 이용함으로써 얻을 수 있다(J. Am. Chem. Soc., Vol. 118, p.10679, 1996).

DNA의 분자량은 특별히 한정하지 않는다. 그러나, 6,000~20,000,000이 바람직하고, 10,000~100,000이 더욱 바람직하다. 4급 암모늄은 바람직하게는 일반식(1)로 표시되는 계면활성제이다.

식중, m, n 및 y는 독립적으로 0 또는 1~20의 정수이다. 일반식(1)을 상기 예시하지만, 일반적으로 소수성 관능기를 가진 모든 4급 암모늄염을 본 발명의 유기발광소자에 사용되는 DNA유도체의 제조에 사용할 수 있다.

또한, 하기 일반식(2)으로 표시되는 폴리에틸렌글리콜을 가진 계면활성제를 4급 암모늄으로서 사용해도 좋다. 이것은 DNA유도체막에 유연성을 부여하고, 소자의 굽힘에 수반되는 크랙의 발생을 억제하는 성능을 부가하는 데에 적합하다.

식중, n 및 m은 독립적으로 0 또는 1~20의 정수이다.

또한, 하기 일반식(3)으로 표시되는 방향족기를 가지는 계면할성제를 4급 암모늄으로서 사용해도 좋다. 이것은 DNA 유도체막에 강성을 부여하는 데에 적합하며, 또한 압력 또는 고립에 의한 크랙발생을 억제하는 능력을 부여한다.

식중, n은 0 또는 1~30의 정수이다.

상기 방향환을 함유하는 구조식에 있어서, 방향환의 종류는 문제되지 않으며, 일반식(4)으로 표시되는 피리딘유도체를 사용해도 좋다.

C₅H₅N⁺(CH₂)_nCH₃ (4)

식중, n은 0 또는 1~20의 정수이다.

또한, DNA를 유도체화 하기 위한 소수성기를 함유하는 4급 암모늄은 발광기능을 가진 관능분자이어도 좋다. 상기 예를 들 수 있지만, 포스페이트기 부분과 이온결합을 형성하는 관능기는 4급 암모늄에 한정되지 않고, 포스페이트기의 음전하에 대해 충분히 강한 친화성을 가진 양전하를 가진 것이면 특별히 한정하지 않는다.

상기하듯이, 핵산 유도체에 발광분자의 삽입은 발광분자를 함유하는 용액에 핵산 또는 핵산 유도체를 침지함으로써 수행될 수 있다. 또한, 핵산 유도체에 발광분자의 삽입은 유도체화되지 않은 핵산에 발광분자를 삽입한 다음, 삽입생성물을 유도체화함으로써 수행될 수 있다. 더욱이, 핵산을 유도체화하는 소수성기를 함유하는 4급 암모늄염을 그 자체가 발광분자이여도 좋다.

상기 핵산 유도체는 도포액 또는 용융액에 의해서 막으로 형성되어도 좋다. 즉, 에탄올, 클로로포름 또는 메틸에틸케톤 등의 적당한 용매 중의 핵산 유도체의 용액을 반도체제조에 있어서의 포토레지스트 처리에 일반적으로 사용되는 스핀도포 또는 캐스트 등으로 기판상에 도포하여, 박막을 형성할 수 있다. 이 단계에서 사용되는 용매는 적당한 핵산 유도체의 용액을 얻을 수 있는 것이면 특별히 한정하지 않는다. 또한, 기판상에 형성된 핵산 유도체막에 열, 자기장, 전기장 등을 더 가함으로써 막특성이 조절될 수 있으므로, 핵산 유도체의 배향이 조절된다. 또한, 기판상의 미리 주조된 핵산 유도체 박막을 박리하여 다른 기판상에 가열하여 접착하거나, 또는 이러한 핵산 유도체 박막을 연신하여 다른 기판에 접착하여도 좋다.

이하, 발광분자와 함께 내포화합물을 구성하는 주인화합물인, 본 발명의 유기발광소자에 있어서 발광화합물을 고립시켜 가두는 공간을 제공하는 화합물의 제2실시예에 대해서 설명한다.

손님화합물인 발광분자와 쌍으로 내포화합물을 구성하는 주인화합물로는, 손님화합물을 1)원통형상 또는 환형상 화합물, 2)케이지형상 화합물 등에 가두는 공간형태에 따라서 분류될 수 있는 각종 화합물이 열거된다. 그러나, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

손님화합물을 가두기 위한 원통형상 또는 환형상 공간을 제공하는 주인화합물로는, 예컨대 단분자에 의해 손님분자를 삽입할 수 있는 단분자계의 시클로덱스트린, 원통형 시클로판, 칼릭스아렌, 칼릭스레소르카렌 및 크라운에테르가 열거된다. 손님화합물을 삽입하기 위한 복수의 분자들이 모인 다중분자계로는 우레아, 티오우레아 등을 예시할 수 있다. 중합체계에 있어서는, 셀룰로오스, 아밀로즈 등을 예시할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 주인화합물은 2차원적으로 손님화합물을 가두어, 정공이 개방된 방향의 한 차원에 있어서만 자유도를 가진다.

손님화합물을 가두기 위한 케이지형상 공간을 제공하는 주인화합물로는, 예컨대 단분자계의 케이지형 시클로판, 크립탄드 등이 열거된다. 주인화합물과 같은 다중분자로는 디시아노아민니켈 및 트리-o-티모티드가 열거된다. 또한, 제올라이트 등의 무기물질 및 다공질 유리를 사용해도 좋다. 그러나, 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 주인화합물은 2차원 및 3차원사이의 차수로 손님화합물을 고립시켜 가둔다. 이 경우, 가둠의 자유도는 0차원과 1차원 사이의 차수이다. 상기 단분자계에 있어서 2개 이상의 주인화합물에 하나의 손님화합물을 삽입해도 좋다. 이 경우, 2개 이상의 주인화합물은 서로 화학결합되어 있어도 좋다.

본 발명에 있어서 내포화합물을 형성하는 주인화합물로는, 일반적으로 시클로덱스트린 또는 시클로덱스트린유도체를 사용할 수 있다. 이러한 화합물의 구체예로는 α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린 및 γ-시클로덱스트린 등의 비변성 시클로덱스트린, 메틸화 β-시클로덱스트린, 히드록시화 β-시클로덱스트린 및 글루코실 β-시클로덱스트린 등의 그것의 친수성 유도체, 알킬화 β-시클로덱스트린 및 아실화 β-시클로덱스트린 등의 그것의 소수성 유도체 등이 열거된다. 주인화합물은 서로 화학결합한 복수개의 상기 시클로덱스트린으로 이루어져 있어도 좋다.

본 발명의 유기발광소자에 있어서, 발광분자를 고립시켜 가두는 공간은 소수성인 것이 바람직하다. DNA의 이중나선의 내부는 염기의 방향환이 중첩된 구조이므로 소수성이다. 내포화합물에 있어서, 시클로덱스트린, 시클로판, 칼릭스아렌 등은 그 내부가 소수성인 공동을 제공한다. 발광분자를 가두는 소수성 공간을 제공하는 화합물로는 상기 것들이 예시되지만, 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 유기 EL소자에 있어서의 발광분자를 고립시켜 가두는 공간을 제공하는 화합물로는, 저분자화합물, 고분자화합물 또는 올리고머화합물 중 어느 하나를 사용해도 좋다. 고분자화합물로는, 예컨대 그것의 주쇄 또는 측쇄에 시클로덱스트린을 가지는 고분자화합물 뿐만 아니라 상기 예시한 핵산 및 핵산 유도체가 열거된다. 그러나, 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 유기발광소자의 발광층에 사용된 발광물질(발광분자)로는, 형광을 발광하는 물질과 인광을 발광하는 물질 둘다 사용할 수 있다. 더욱 바람직한 것은 삼중항 여기상태로부터 인광을 발광하는 물질 또는 삼중항 여기상태를 통해 빛을 발광하는 물질이다. 이들 발광물질의 양자효율은 0.1이상이 바람직하고, 0.3이상이 보다 바람직하고, 0.5이상이 더욱 바람직하다. 구체적으로는, 이러한 양자효율이 높은 화합물은 예컨대 "광화학 핸드북" 2판(무로브 스티븐 엘. 외, 마르셀 덱커사, 1993년)을 참조하여 선택될 수 있다.

삼중항 여기상태로부터 인광을 발광하는 물질의 구체예로는 전이금속착체, 벤조페논, 4-메틸벤조산, 디벤조티오펜, 1-브로모나프탈렌 등이 열거된다. 그러나, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

전이금속착체에 사용되는 전이금속으로는 주기율표에 있어서, 원자번호 21의 Sc부터 원자번호 30의 Zn까지의 제1전이원소 시리즈, 원자번호 39의 Y부터 원자번호 48의 Cd까지의 제2전이원소 시리즈, 원자번호 72의 Hf부터 원자번호 80의 Hg까지의 제3전이원소 시리즈가 각각 열거된다.

삼중항 여기상태를 거쳐 발광하는 물질로는 구체적으로 희토류 금속착체가 열거된다. 그러나, 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다. 희토류 금속착체에 사용되는 희토류 금속으로는 원자번호 57의 La부터 원자번호 71의 Lu가 열거된다.

전이금속착체 또는 희토류 금속착체에 사용되는 리간드로는 아세틸아세토나토, 2,2'-비피리딘, 4,4'-디메틸-2,2'-비피리딘, 1,10-페난트롤린, 2-페닐피리딘, 포르피린 및 프탈로시아닌 등이 열거된다. 그러나, 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 리간드중의 한 종류 또는 이들 리간드의 여러 종류가 하나의 착체에 배위된다. 상기 착체화합물은 다핵 착체이어도 좋고, 또는 2개 이상의 착체의 복합착체이어도 좋다.

본 발명의 유기발광소자에 있어서의 발광메카니즘은 다음과 같다. 즉, 전기적 여기에 의해서, 최저 단일항 여기상태와 최저 삼중항 여기상태가 25%:75%의 비율로 발생한다. 전이금속착체 또는 희토류 금속착체의 경우에는, 최저 단일항 여기상태로부터 최저 삼중항상태로의 계간전이가 중원자효과에 의해 발생하는 경향이 있기 때문에, 최저 삼중항상태의 비율이 75% 이상까지 증가한다. 최저 삼중항 여기상태로부터 인광을 발광하는 전이금속착체 및 벤조페논의 경우에는, 인광을 발광하는 복사전이 뿐만 아니라 비복사전이가 나타난다. 더욱이, 희토류 금속착체의 경우에는, 리간드의 최저 삼중항 여기상태의 여기에너지는 중심금속이온으로 이동하여, 발광은 중심금속이온의 여기레벨로부터 발생한다. 이 경우 역시, 발광의 복사전이 뿐만 아니라 비복사전이가 나타난다. 이들 비복사전이는 극저온에 이르지 않는 한 억제될 수 없어서, 일반적으로 실온에서의 상기 화합물의 발광은 극히 약하다.

그러나, 본 발명의 유기발광소자인 발광물질은 분자레벨에서 고립되어 가두어지므로, 여기상태에서의 분자의 구조변화가 방지되므로; 따라서 바닥상태의 진동레벨과 여기상태의 진동레벨 사이의 프랑크-콘돈 인자(Franck-Condon factor)가 감소되어, 진동레벨에 대한 완화에 의한 비복사전사가 더욱 나타나기 어렵게 된다. 더욱이, 삼중항 여기상태는 산소와는 불활성이다. 그러나, 본 발명의 유기발광소자는, 발광분자가 가두어져 있기 때문에, 산소에 의한 광학적 소광의 영향을 받기 어렵다. 또한, 발광분자를 가두는 공간은 소수성을 나타내므로, 발광분자는 물에 용해되어 있는 산소에 접근하기 곤란하게 되고, 그 결과, 삼중항 여기상태는 불활성을 나타내지 않는다. 이들 효과에 의해서, 비복사전이가 억제되므로, 삼중항 여기상태로부터의 인광발광 또는 삼중항 여기상태를 통해 발광이 효과적으로 나타날 수 있다.

본 발명에 따른 유기발광소자의 정공수송층을 형성하기 위한 정공수송재료로는, TPD(N,N'-디페닐-N,N'-(3-메틸페닐)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민), α-NPD(N,N'-디페닐-N,N'-(1-나프틸)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민) 또는 m-MTDATA(4,4",4"-트리스-[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민) 등의 트리페닐아민 유도체, 폴리비닐카르바졸 및 폴리에틸렌디옥시티오펜 등의 공지의 정공수송재료를 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 정공수송재료는 독립적으로 사용해도 좋고, 또는 다른 정공수송재료와 혼합하거나 적층하여 사용해도 좋다. 정공수송층의 두께는 정공수송층의 전기 전도도에 따라 변화하여, 무차별적으로 선택할 수 없지만, 10nm~10㎛이 바람직하고, 10nm~1㎛가 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 유기발광소자의 전자수송층을 형성하기 위한 전자수송재료로는, Alq₃(트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄) 등의 퀴놀리놀 유도체 금속착체, 또는 옥사디아졸 유도체 및 트리아졸 유도체 등의 공지의 전자수송재료가 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 전자수송재료는 독립적으로 사용해도 좋고, 또는 다른 전자수송재료와 혼합 또는 적층하여 사용해도 좋다. 전자수송층의 두께는 전자수송층의 전기 전도도에 따라 변화하며, 무차별적으로 선택할 수 없지만, 10nm~10㎛이 바람직하고, 10nm~1㎛가 더욱 바람직하다.

발광층에 사용되는 유기화합물인 정공수송재료 및 전자수송재료는 각각 단독으로 또는 중합체재료를 바인더로서 사용하여 각각의 층을 형성해도 좋다. 이러한 목적을 위해 사용될 수 있는 중합체 재료의 예로는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리술폰 및 폴리페닐렌옥시드 등이 열거된다. 그러나, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

발광층에 사용되는 유기화합물인 정공수송재료 및 전자수송재료는 각각 내열성 진공증착법, 전자빔 진공증착법, 스퍼터링법 또는 도포법 등에 의해 막으로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이들 방법에 한정되는 것은 아니다. 저분자화합물의 경우에는, 내열성 진공증착 또는 전자빔 진공증착이 주로 사용되며, 고분자재료의 경우에는 도포법이 주로 사용된다.

본 발명에 따른 유기발광소자의 애노드재료로는 ITO(산화인듐주석), 산화주석, 산화아연, 및 폴리티오펜, 폴리피롤 및 폴리아닐린 등의 전도성 중합체 등의 공지의 투명한 전기전도재료를 사용해도 좋다. 그러나, 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다. 이러한 투명한 전기전도재료로 형성된 전극은 스퀘어당 1~50옴의 표면저항을 갖는 것이 바람직하다. 애노드재료는 전자빔 진공증착법, 스퍼터링법, 화학반응법 또는 도포법에 의해 막으로 형성해도 좋다. 그러나, 본 발명은 이들방법에 한정되는 것은 아니다. 애노드는 50~300nm의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

애노드와 이 애노드에 인접하게 적층된 정공수송층 또는 유기층사이에, 정공주입에 대한 주입배리어를 완화시킬 목적으로 완충층을 개재해도 좋다. 이를 위해서, 구리프탈로시아닌 등의 공지의 재료를 사용해도 좋다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 유기발광소자의 캐소드재료로는, 공지의 캐소드재료를 사용해도 좋고, 그 예로는 Al, MgAg 합금, Ca 등의 알칼리금속, 및 AlCa 등의 Al-알칼리금속 합금 등이 열거된다. 그러나, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다. 캐소드 재료는 내열성 진공증착법, 전자빔 진공증착법, 스퍼터링법 또는 이온플레이팅법을 사용하여 막으로 형성하여도 좋다. 그러나, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다. 캐소드는 바람직하게는 10nm~1㎛, 더욱 바람직하게는 50nm~500㎛의 두께를 갖는다.

캐소드와 이 캐소드에 인접하게 적층된 전자수송층 또는 유기층 사이에, 전자주입효율을 향상시키기 위해 두께 0.1~10nm의 절연층을 개재해도 좋다. 절연층으로는, 불소화리튬, 불소화마그네슘, 산화마그네슘 및 알루미나 등의 공지의 재료가 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

발광층의 캐소드측 부근에, 정공이 발광층을 통과하는 것은 억제하지만, 정공과 전자가 발광층 사이에서 효율적으로 재결합하게 하는 정공차단층을 형성하여도 좋다. 이를 위해서, 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체 및 페난트롤린 유도체 등의 공지의 재료를 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 유기발광소자의 기판으로는, 발광재료의 발광파장에 대해 투명한 절연기판을 사용할 수 있고, 그 예로는 유리; 및 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리카보네이트를 포함한 투명 플라스틱 등의 공지의 재료가 열거된다. 그러나, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

본 발명의 유기발광소자에 있어서, 매트릭스형 또는 세그먼트형 픽셀을 공지의 방법으로 제조할 수 있고, 또는 픽셀을 형성하지 않고 발광소자를 백라이트로서 사용해도 좋다.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해서 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 이것에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예에 있어서의 측정항목 및 측정방법은 다음과 같다.

<두께>

슬론사(SLOAN Co.) 제품의 DEKTAK 3030(탐침형 프로필로미터)을 사용하여 유기층의 두께를 측정하였다.

<발광휘도>

전원으로서, 어드밴테스트사 제품의 프로그램가능한 직류전압/전류원 TR6143을 사용하여, 실시예 및 비교예에서 얻어진 유기발광소자에 전압을 가하였다. 톱콘사 제품의 휘도계 BM-8을 사용하여 발광휘도를 측정하였다.

<발광지속시간>

실시예에서 얻어진 각각의 유기발광소자의 유리기판측(ITO전극측)에 펄스레이저빔을 조사하고, 하기 장치를 사용하여 발광휘도의 감쇠를 측정하여, 발광지속시간을 평가하였다.

여기용 레이저: YAG laser sure-lite II(컨티늄 이.오. 주식회사 제품), 파장: 355nm.

CCD 검출기: ICCD-MAX512T(로퍼 사이언티픽사 제품)

분광기: ARC306 모델(로퍼 사이언티픽사 제품)

시간분해측정을 위한 제어기: FOUR CHANNEL DIGITAL DELAY/PULSE GENERATOR(스탠포드 리서치 시스템사 제품)

실시예 1

발광층용 루테늄착체를 삽입한 지질화된 DNA를 사용하여, 유기 EL소자를 하기와 같이 제조하고, 이것의 발광특성을 평가하였다.

(1) 지질화된 DNA의 합성

순수 200ml에 DNA-Na(유키고세이야쿠힌사 제품) 0.5g을 용해시켜 용액을 조제하였다(용액 A). 또한, 순수 100ml에 디라우릴디메틸암모늄 브로미드 0.8g을 용해시켜 용액을 제조하였다(용액 B). 그 다음, 상기 용액 B에 용액 A를 15분간에 걸쳐 교반하면서 적하하였다. 형성된 침전물을 방치하고, 상청액을 디캔트하였다. 수세-디캔트를 더 반복하였다. 고형분을 분리한 후, 40℃에서 1일간 진공건조시켜, 지질화된 DNA(DNA-2C₁₂)를 분말로 얻었다.

(2) 트리스(1,10-페난트롤린)루테늄염의 합성

공지의 방법(C-T. Lin 외의 Journal of the American Chemical Society, Vol.91, No.21, p.6536, 1976)에 따라, 트리스(1,10-페난트롤린)루테늄(II) 디클로리드를 합성하였다.

(3) DNA 유도체로의 염료의 삽입

에탄올 20ml에 상기 (1)에서 얻어진 DNA-2C₁₂ 127.9mg을 용해시키고, 이 용액을 25℃에서 1시간 교반하였다. 이것에, 에탄올 1ml에 트리스(1,10-페난트롤린)루테늄(II) 디클로리드 3.56mg이 용해된 용액을 가하고, 에탄올 10ml를 더 가한 다음, 25℃에서 1시간 더 교반하였다. 반응종료 후, 회전식 진공증발장치를 사용하여 용매를 증류제거하고, 25℃에서 3시간 진공건조하여 용매를 더 제거하였다. 얻어진 분말을 클로로포름 10ml에 용해시키고, 그 용액을 헥산 200ml에 투입하여 재결정하였다. 여과하여 고형분을 회수한 다음, 그 고형분을 헥산으로 세정하고, 40℃에서 12시간 진공건조하여, DNA2-C₁₂에 트리스(1,10-페난트롤린)루테늄(II)디클로리드가 삽입되어 있는 목적물(DNA-2C₁₂-Ru)을 황색분말로 얻었다.

(4) 유기 EL소자의 제조

25mm-스퀘어 유리기판의 한측에 폭 4mm의 ITO 전극을 2줄을 가진 ITO-프리코트기판을 사용하여 유기 EL소자를 제조하였다.

우선, 정공수송재료, 발광재료 및 전자수송재료를 함유하는 층을 형성하기 위한 도포액을 제조하였다. 발광재료, 정공수송재료, 전자수송재료 및 용매를 표1에 나타내는 배합비율로 혼합하고, 그 얻어진 용액을 구멍지름 0.5㎛의 필터에 여과시켜 도포액을 얻었다. 본 발명자들에 의해 합성되었거나 시판품인 각각의 재료들을 더 정제하지 않고 사용하였다.

발광재료 :

DNA-2C₁₂-Ru (상기 (3)에서 합성된 생성물)

정공수송재료 :

폴리(N-비닐카바졸) (도쿄 카세이사 제품)

전자수송재료 :

2-(4-비페닐)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(PBD) (도쿄 카세이사 제품)

용매 : 클로로포름(와코퓨어케미컬사 제품, 특급)

		배합량(mg)
발광재료	DNA-2C₁₂-Ru	18
정공수송재료	폴리(N-비닐카바졸)	24
전자수송재료	PBD	18
용매	클로로포름	5,940

그 다음, 제조된 도포액을 3,000rpm 및 도포시간 30초의 조건하에서 스핀코팅법으로 ITO-프리코트 유리기판 상에 도포하고, 25℃의 실온에서 30분간 건조하여, 정공수송재료, 발광재료 및 전자수송재료를 함유하는 층을 형성하였다. 상기 얻어진 정공수송재료, 발광재료 및 전자수송재료를 함유하는 층의 두께는 약 800nm였다.

그 다음, 정공수송재료, 발광재료 및 전자수송재료를 함유하는 층이 형성되어 있는 기판을 진공증발장치에 놓고, 은과 마그네슘을 1:10의 중량비로 공증착시켜, 2개의 줄무늬형 애노드(ITO)가 뻗어있는 방향에 수직하는 방향으로 줄무늬 형태로 배열된 폭 3mm의 2개의 캐소드를 형성하였다. 얻어진 캐소드의 두께는 약 50nm였다.

마지막으로, 아르곤분위기하, 리드와이어를 애노드 및 캐소드에 부착하여, 크기 4mm길이×3mm폭의 유기 EL소자 4개를 제조하였다.

(5) 발광특성의 평가

상기 유기 EL소자에 전압을 가하여, 그 결과 트리스(1,10-페난트롤린)루테늄(II)착체의 인광발광으로서 알려진 붉은 오랜지색광(C-T. Lin 외: J.Am.Chem.Soc., Vol.98, No.21, p.6536(1976))이 관찰되었다. 15V의 전압을 가했을 경우의 측정된 발광휘도는 1.2cd/㎡이었다. 발광휘도가 1/e로 감쇠될 때까지의 시간으로서 얻어진 발광지속시간은 5μsec였다. 이것은 상기 유기발광소자에 의해 얻어진 발광은 인광발광이었다는 것을 나타낸다.

비교예 1

트리스(1,10-페난트롤린)루테륨(II)디클로리드를 DNA에 삽입하지 않고, 하기의 방법으로 직접 발광층에 가하여 유기 EL소자를 제조하고, 그들의 발광특성을 평가하였다. 여기서 사용된 루테늄착체염은 이온이동이 가능한 경우에는 전기화학적으로 발광하였지만, 여기서 실시예 1과 동일한 전류주입형 유기 EL발광하에서 비교하기 위해서 발광층과 전극사이에 개재되는 이온이동차단층(폴리(N-비닐카바졸)층에 대응)을 갖도록 소자를 구성하였다.

(1) 유기 EL소자의 제조

실시예 1과 마찬가지로, 상기와 동일한 ITO-프리코트 유리기판을 사용하여 유기 EL소자를 제조하였고, 그 위에 정공수송층을 형성하였다. 더욱 구체적으로는, 클로로포름(와코퓨어케이컬사 제품) 1,990mg에 폴리(N-비닐카바졸)(도쿄 카세이사 제품) 10mg을 용해시킨 용액을 구멍지름 0.2㎛의 필터에 여과시켜 도포액을 얻었다. 이 용액을 3,000rpm 및 도포시간 30초의 조건하에서 스핀코팅법으로 ITO-프리코트 유리기판 상에 도포하고, 실온(25℃)에서 30분간 건조하여, 정공수송층을 형성하였다. 정공수송층의 두께는 약 50nm였다.

이어서, 발광재료 및 전자수송재료를 함유하는 층을 형성하기 위한 도포액을 제조하였다. 발광재료, 전자수송재료 및 용매를 표2에 나타내는 배합비율로 혼합하고, 그 얻어진 용액을 구멍지름 0.2㎛의 필터에 여과시켜 도포액을 얻었다. 본 발명자들에 의해 합성되었거나 시판품인 각각의 재료들을 더 정제하지 않고 사용하였다.

발광재료 :

트리스(1,10-페난트롤린)루테늄(II)디클로리드(상기 합성물)

전자수송재료 :

2-(4-비페닐)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(PBD)(도쿄 카세이사 제품)

용매 : 아세톤(와코퓨어케미컬사 제품, 특급)

		배합량(mg)
발광재료	트리스(1,10-페난트롤린)루테늄(II)디클로리드	40
전자수송재료	PBD	40
용매	아세톤	4,920

그 다음, 제조된 도포액을 3,000rpm 및 도포시간 30초의 조건하에서 스핀코팅법으로 정공수송층 상에 도포하고, 40℃의 진공하에서 1시간 건조하여, 발광재료 및 전자수송재료를 함유하는 층을 형성하였다. 얻어진 발광재료 및 전자수송재료를 함유하는 층의 두께는 약 50nm였다.

그 다음, 발광재료 및 전자수송재료를 함유하는 층이 형성되어 있는 기판을 진공증발장치에 놓고, 실시예 1과 동일한 방법으로 캐소드의 형성 및 리드와이어의 부착을 실시하여 유기 EL소자를 제조하였다.

(2) 발광특성의 평가

상기 유기 EL소자에 전압을 가하고, 전류밀도 및 발광휘도를 측정하였다. 그 결과, 현저히 약한 적색발광이 육안으로 관찰되었고, 15V의 전압을 가했을 경우의 발광휘도는 0.1cd/㎡ 미만이었다.

실시예 2

하기와 같이 발광층을 위한 나프탈렌 유도체가 삽입된 시클로덱스트린을 사용하여 유기 EL소자를 제조하고, 그들의 발광특성을 평가하였다.

(1) 시클로덱스트린삽입 복합재 용액의 제조

순수 5ml에 글루코실-β-시클로덱스트린(도쿄 카세이사 제품) 195mg을 용해시켰다. 이것에 1-브로모나프탈렌(도쿄 카세이사 제품) 6㎕ 및 tert-부탄올(도쿄 카세이사 제품) 450㎕을 가한 다음, 초음파를 30분간 가하여 혼합하여 투명용액을 얻었다(용액 C).

(2) 유기 EL소자의 제조

실시예 1과 동일한 ITO-프리코트 유리기판을 사용하고, 그 위에 정공수송층을 형성하였다. 더욱 구체적으로, 클로로포름(와코퓨어케미컬사 제품, 특급) 1,990mg에 폴리(N-비닐카바졸)(도쿄 카세이사 제품) 10mg을 용해시킨 용액을 구멍지름 0.2㎛의 필터에 여과시켜 도포액을 얻었다. 이 용액을 3,000rpm 및 도포시간 30초의 조건하에서 스핀코팅법으로 ITO-프리코트 유리기판 상에 도포하고, 실온(25℃)에서 30분간 건조하여, 정공수송층을 형성하였다. 정공수송층의 두께는 약 50nm였다.

그 다음, 발광재료 및 바인더 중합체를 함유하는 층을 하기와 같이 형성하였다. 즉, 상기 용액 C 2g에 일본특허공개 평10-140059호 공보에 기재된 방법에 따라 합성된 폴리(N,N-디메틸아미노프로필아크릴아미드)(PDMAPAA) 10mg을 용해시키고, 그 용액을 구멍지름 0.2㎛의 필터에 여과시켜 용액 D를 얻었다.

그 다음, 상기 용액 D를 3,000rpm 및 도포시간 30초의 조건하에서 스핀코팅법으로 정공수송층 상에 도포하고, 60℃에서 3시간 건조하여, 발광재료를 함유하는 층을 형성하였다. 얻어진 발광재료를 함유하는 층의 두께는 약 50nm였다.

이어서, 발광재료를 함유하는 층이 형성되어 있는 기판을 진공증발장치에 넣고, 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(TAZ, 도진케미컬래보터리스 제조)이 약 50nm 정도가 되도록 약 0.1nm/sec의 속도로 증발시켰다.

그 다음, 캐소드 형성 및 리드와이어 부착을 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 유기 EL소자를 제조하였다.

(3) 발광특성의 평가

상기 유기 EL소자에 전압을 가하고, 전류밀도 및 발광휘도를 측정하였다. 그 결과, 1-브로모나프탈렌의 인광발광으로서 공지된 청록색광(G.N. Lewis와 M.Kasha : J. Am. Chem. Soc., Vol.66, p.2100(1944))이 관찰되었다. 15V의 전압을 가했을 경우의 측정된 발광휘도는 2.7cd/㎡이었다. 발광휘도가 1/e로 감쇠될 때까지의 시간으로서 얻어진 발광지속시간은 4msec였다. 이것은 이 유기발광소자에 의해 얻어진 발광은 인광발광이었다는 것을 나타낸다.

비교예 2

1-브로모나프탈렌을 글루코실-β-시클로덱스트린에 삽입하지 않고, 하기와 동일한 방법으로 직접 발광층에 가하여 유기 EL소자를 제조하고, 그들의 발광특성을 평가하였다.

(1) 유기 EL소자의 제조

실시예 2와 마찬가지로, 상기와 동일한 ITO-프리코트 유리기판을 사용하여 유기 EL소자를 제조하고, 그 위에 정공수송층을 형성하였다. 그 다음, 발광재료를 함유하는 층을 형성하기 위한 도포액을 조제하였다. 더욱 구체적으로, 표3에 나타낸 발광재료, 바인더 중합체 및 용매를 표3에 나타낸 배합비율로 혼합하고, 그 얻어진 용액을 구멍지름 0.5㎛의 필터에 여과시켜 도포액을 얻었다. 본 발명자들에 의해 합성되었거나 시판품인 각각의 재료들을 더 정제하지 않고 사용하였다.

발광재료 :

1-브로모나프탈렌(도쿄 카세이사 제품)

바인더 중합체 :

폴리(N,N-디메틸아미노프로필아크릴아미드)(PDMAPAA, 상기 합성물)

용매 : 메탄올(와코퓨어케미컬사 제품, 특급)

		배합량(mg)
발광재료	1-브로모나프탈렌	1
바인더 중합체	폴리(N,N-디메틸아미노프로필아크릴아미드)	100
용매	메탄올	9,900

그 다음, 상기 제조된 도포액을 3,000rpm 및 도포시간 30초의 조건하에서 스핀코팅법으로 정공수송층에 도포하고, 진공하 25℃에서 30분간 건조하여, 발광재료 및 바인더 중합체를 함유하는 층을 형성하였다. 얻어진 발광재료를 함유하는 층의 두께는 약 500nm였다.

이어서, 실시예 2와 동일한 방법으로, 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(TAZ, 도진케미컬래보터리스 제조)을 형성하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 캐소드 형성 및 리드와이어의 부착을 더 수행하여, 유기 EL소자를 제조하였다.

(2) 발광특성의 평가

상기 유기 EL소자에 전압을 가하고, 전류밀도 및 발광휘도를 측정하였다. 그 결과, 발광이 육안으로 관찰되지 않았다.

상기 실시예 2 및 비교예 2로부터, 시클로덱스트린에 1-브로모나프탈렌을 삽입한 것은 실온에서 인광을 발광하는 것이 판명되었다.

본 발명의 발광재료를 사용함으로써, 삼중항 여기상태에서의 에너지를 발광으로 효과적으로 전환할 수 있어, 내구성을 가지는 고휘도의 유기발광소자를 제공할 수 있다.

Claims

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애노드, 캐소드 및 발광층을 포함하는 유기발광소자로서,

상기 발광층은 상기 애노드 및 상기 캐소드 사이에 위치하고, 발광물질과 함께 내포화합물을 형성할 수 있는 시클로덱스트린 또는 시클로덱스트린의 유도체에 의해 한정된, 내부에 발광물질을 고립시켜 가두기 위한 공간이 형성되어, 발광물질을 분자레벨에서 2차원 이상의 차수로 공간적으로 고립시켜 가두는 것이고,

상기 발광물질로부터의 발광은 삼중항 여기상태로부터의 인광발광이거나 또는 삼중항 여기상태를 통한 발광인 것을 특징으로 하는 유기발광소자.
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