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KR101298803B1 - 유기 전계발광 소자 - Google Patents

유기 전계발광 소자 Download PDF

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KR101298803B1
KR101298803B1 KR1020100108127A KR20100108127A KR101298803B1 KR 101298803 B1 KR101298803 B1 KR 101298803B1 KR 1020100108127 A KR1020100108127 A KR 1020100108127A KR 20100108127 A KR20100108127 A KR 20100108127A KR 101298803 B1 KR101298803 B1 KR 101298803B1
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KR
South Korea
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light emitting
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organic
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겐고 기시노
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

고효율이며 장수명인 유기 전계발광 소자가 제공된다. 유기 전계발광 소자는 양극; 음극; 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재되며, 양극측 상에 설치되는 제1 발광층, 및 음극측 상에 설치되는 제2 발광층을 포함하고, 상기 제1 발광층은 제1 호스트 및 제1 도펀트를 함유하고, 상기 제2 발광층은 제2 호스트 및 제2 도펀트를 함유하고, 상기 제1 호스트와 상기 제1 도펀트 사이에 하기 관계 (a)가 성립되고, 상기 제2 호스트와 상기 제2 도펀트 사이에 하기 관계 (b)가 성립되고, 상기 제1 호스트와 상기 제2 호스트 사이에 하기 관계 (c)가 성립되는 발광층을 포함하는 유기 화합물층을 포함한다.
Figure 112010071450103-pat00021

Description

유기 전계발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE}
본 발명은 유기 전계발광 소자에 관한 것이다.
유기 전계발광 소자(이하, "유기 EL 소자"라 지칭함)는 각각 쌍을 이룬 전극 사이에 형광성 또는 인광성 유기 화합물을 함유하는 박막을 개재시켜 얻어지는 전자 소자이다. 각 전극으로부터 전자 및 홀을 주입한다. 그 결과, 형광성 또는 인광성 화합물의 여기자가 생성된다. 이 여기자가 그의 기저 상태로 복귀될 때, 각 유기 EL 소자는 광을 방출한다. 최근, 유기 EL 소자는 현저한 진보를 나타내었고, 각각은 하기와 같은 특징을 갖는다. 각 소자는 저 인가 전압에서 고휘도를 나타내고, 광범위하게 다양한 발광 파장을 갖고, 고속으로 응답하며, 발광 소자의 박형화 및 경량화가 가능하다. 이러한 특징은 상기 소자가 다양한 용도에 사용되는 가능성을 시사한다. 또한, 최근에는 각 유기 EL 소자의 성능을 향상시키기 위한 연구 개발이 활발하게 진행되었다.
유기 EL 소자는 각각 쌍을 이룬 전극 사이에 유기 화합물층을 갖는 전자 소자이다. 여기서, 유기 화합물층은 적어도 발광층을 갖고, 목적에 따라 전극과 발광층 사이에 전하 수송층(홀 수송층 또는 전자 수송층) 또는 전하 주입층(홀 주입층 또는 전자 주입층)을 적절히 삽입하여 얻어지는 단층 또는 복수층의 적층체이다. 또한 유기 화합물층 중의 발광층은 반드시 단층이어야 할 필요는 없다. 일본 특허 제3,949,214호에는, 발광 효율 및 내구성의 향상을 위해 발광층이 2개의 층으로 형성된 유기 EL 소자가 개시되어 있다.
그러나, 일본 특허 제3,949,214호에 개시된 유기 EL 소자는 발광 효율 및 내구성이 충분하지 않았다. 또한, 일본 특허 제3,949,214호에 개시된 유기 EL 소자는 양극으로부터 양극측 상의 발광층에 이르기까지 호스트의 이온화 포텐셜이 증가하며; 음극으로부터 음극측 상의 발광층에 이르기까지 호스트의 전자 친화력이 감소하는 구성의 것이다. 따라서, 양극측 상의 발광층 중의 호스트와 음극측 상의 발광층 중의 호스트 사이의 계면에서 홀 및 전자 장벽이 발생한다. 그 결과, 상기 계면에서 전하가 축적되고, 전하로 인한 소광이 일어날 수 있다. 또한, 일본 특허 제3,949,214호에 개시된 유기 EL 소자에서는, 음극측 상의 발광층과 전자 수송층 사이의 홀 장벽이 작기 때문에, 홀이 전자 수송층을 향해 빠져나온다는 문제점이 발생되었다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은 고효율이며 장수명인 유기 EL 소자를 제공하는 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 양극; 음극; 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재되며 적어도 발광층을 포함하는 유기 화합물층을 포함하는 유기 EL 소자이며, 상기 발광층은 양극측 상에 설치되는 제1 발광층, 및 음극측 상에 설치되는 제2 발광층으로 형성되고; 상기 제1 발광층은 제1 호스트 및 제1 도펀트를 함유하고; 상기 제2 발광층은 제2 호스트 및 제2 도펀트를 함유하고; 상기 제1 호스트와 상기 제1 도펀트 사이에 하기 관계 (a)가 성립되고; 상기 제2 호스트와 상기 제2 도펀트 사이에 하기 관계 (b)가 성립되고; 상기 제1 호스트와 상기 제2 호스트 사이에 하기 관계 (c)가 성립되는, 유기 EL 소자를 제공한다.
Figure 112010071450103-pat00001
여기서, LUMO(H1), LUMO(D1), LUMO(H2) 및 LUMO(D2)는 각각 제1 호스트, 제1 도펀트, 제2 호스트 및 제2 도펀트의 LUMO를 나타내고; HOMO(H1), HOMO(D1), HOMO(H2) 및 HOMO(D2)는 각각 제1 호스트, 제1 도펀트, 제2 호스트 및 제2 도펀트의 HOMO를 나타낸다. 여기서, LUMO는 최저 비점유 분자 궤도의 약어이고, HOMO는 최고 점유 분자 궤도의 약어이다.
본 발명에 따르면, 고효율이며 장수명인 유기 EL 소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 추가의 특징은 첨부된 도면을 참고하여 하기 예시적인 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 1d는 본 발명의 유기 EL 소자의 실시형태의 예를 도시하는 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 유기 EL 소자를 형성하는 각 층의 에너지 레벨을 모식적으로 도시하는 에너지 다이어그램을 도시하는 도면이다.
본 발명의 유기 EL 소자는 양극; 음극; 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재되며 적어도 발광층을 포함하는 유기 화합물층으로 이루어진다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 유기 EL 소자를 상세하게 설명한다. 먼저, 도면 중의 부호를 설명한다.
도면 부호 1, 2, 3 및 4는 각각 유기 EL 소자를 나타내고, 도면 부호 10은 기판을 나타내고, 도면 부호 11 및 19는 각각 투명 전극을 나타내고, 도면 부호 11a는 반사층을 나타내고, 도면 부호 12는 홀 수송층을 나타내고, 도면 부호 13은 제1 발광층을 나타내고, 도면 부호 14는 제2 발광층을 나타내고, 도면 부호 15는 전자 수송층을 나타내고, 도면 부호 16은 반사 전극을 나타내고, 도면 부호 17은 홀 블록층을 나타내고, 도면 부호 18은 전자 주입층을 나타낸다.
도 1a 내지 도 1d는 각각 본 발명의 유기 EL 소자의 실시 형태의 예를 도시하는 단면 모식도이다. 도 1a에 도시된 유기 EL 소자(1)는 기판(10) 상에 투명 전극(11)(양극), 홀 수송층(12), 제1 발광층(13), 제2 발광층(14), 전자 수송층(15) 및 반사 전극(16)(음극)이 언급된 순서대로 적층되어 얻어진다.
도 1b에 도시된 유기 EL 소자(2)는 도 1a에 도시된 유기 EL 소자(1)와는 제2 발광층(14)과 전자 수송층(15) 사이에 홀의 확산을 방지하기 위한 층(홀 확산 방지층(17))이 설치되어 있다는 점에서 상이하다.
도 1c에 도시된 유기 EL 소자(3)는 기판(10) 상에 반사층(11a), 투명 전극(11)(양극), 홀 수송층(12), 제1 발광층(13), 제2 발광층(14), 전자 수송층(15), 전자 주입층(18) 및 투명 전극(19)(음극)이 언급된 순서대로 적층되어 얻어진다.
도 1d에 도시된 유기 EL 소자(4)는 도 1c에 도시된 유기 EL 소자(3)와는 제2 발광층(14)과 전자 수송층(15) 사이에 홀의 확산을 방지하기 위한 층(홀 확산 방지층(17))이 설치되어 있다는 점에서 상이하다.
도 1a 내지 도 1d에 도시된 소자 구성은 각각 단지 하나의 구체예일 뿐이며, 본 발명은 이들에 한정되지 않음을 유념해야 한다.
도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유기 EL 소자의 발광층은 2층 구성의 것이다. 구체적으로는, 발광층은 양극측 상에 설치되는 제1 발광층(13), 및 음극측 상에 설치되는 제2 발광층(14)으로 형성되는 적층체이다.
각 발광층(13 및 14)은 호스트 및 도펀트를 함유한다. 즉, 제1 발광층(13)은 제1 호스트 및 제1 도펀트를 함유하고, 제2 발광층(14)은 제2 호스트 및 제2 도펀트를 함유한다. 본 발명에 사용된 "발광층"이란 용어는, 전극 사이에 설치되는 유기 화합물층 중 발광 기능을 갖는 층을 지칭한다. 또한, 각 발광층 중의 호스트는 발광층 중의 재료 중 주성분이 되는 재료이다. 보다 구체적으로는, 호스트는 각 발광층 중의 재료 중 각 발광층 중에서의 함유량이 50 중량％ 이상인 재료이다. 한편, 도펀트는 각 발광층 중의 재료 중 주성분이 되지 않는 재료이다. 보다 구체적으로는, 도펀트는 발광층 중의 재료 중 각 발광층 중에서의 함유량이 50 중량％ 이하인 재료이다.
도 2는 본 발명의 유기 EL 소자를 형성하는 각 층의 에너지 레벨을 모식적으로 도시하는 에너지 다이어그램을 도시하는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서, 제1 발광층(13) 중의 제1 호스트와 제1 도펀트 사이에는 하기 관계 (a)가 성립된다.
Figure 112010071450103-pat00002
관계 (a)에서, LUMO(H1) 및 LUMO(D1)은 각각 제1 호스트 및 제1 도펀트의 LUMO를 나타내고, HOMO(H1) 및 HOMO(D1)은 각각 제1 호스트 및 제1 도펀트의 HOMO를 나타낸다.
한편, 본 발명에서, 제2 발광층(14) 중의 제2 호스트와 제2 도펀트 사이에는 하기 관계 (b)가 성립된다.
Figure 112010071450103-pat00003
각 발광층 중의 전하는 호스트와 게스트의 전자 레벨 사이를 오가면서 발광층 내를 진행한다. 다시 말하면, 발광층 중의 전하는 하기 과정을 반복하면서 발광층 내를 진행한다. 즉, 전하는 호스트 또는 게스트에 의해 트랩되거나, 호스트 또는 게스트로부터 디트랩된다. 이 경우, 호스트와 게스트 사이의 HOMO 또는 LUMO의 차가 클수록 전하의 이동도는 감소한다. 여기서, 본 발명에서는, 상술한 관계 (a) 및 (b)가 성립된다. 따라서, 전자 트랩의 빈도가 홀 트랩에 비하여 증가하므로, 각 발광층(13 및 14)의 전자 이동도가 발광층의 홀 이동도에 비하여 감소한다. 이렇게 하여, 발광 영역은 전자 수송층측에 불균일하게 분포된다. 일반적으로, 홀 수송층의 구성 재료로서 대개 아민 화합물이 사용된다. 양극으로부터 발광층을 향해 주입되는 홀은 비공유 전자쌍을 갖는 아민 화합물과 상호 작용하고, 이 상호 작용은 발광 효율 또는 내구성의 저하를 유발한다. 따라서, 발광 영역은 전자 수송층측에 불균일하게 분포되어야 한다.
본 발명에서, 제1 호스트 및 제2 호스트는 동일한 화합물일 수 있고, 바람직하게는 상이한 화합물, 구체적으로는 하기 화합물이다. 즉, 제1 호스트의 홀 이동도가 제2 호스트보다도 높다. 이렇게 하여, 제1 발광층과 제2 발광층 사이의 계면에서 전하의 통과가 원활하게 일어나지 않고, 발광 영역을 제2 발광층(14)의 전체 영역(제2 발광층과 전자 수송층 사이의 계면으로부터 제1 발광층과 제2 발광층 사이의 계면까지의 영역)까지 확대할 수 있다. 여기서, 홀을 트랩하는 영역과 발광 영역을 서로 분리시킬 수 있기 위해 제1 호스트와 제2 호스트 사이에 하기 관계 (c)가 성립되는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 호스트와 제2 호스트 사이의 계면에 전하 장벽이 없으므로, 여분의 홀을 축적할 필요 없이 발광을 달성할 수 있다. 즉, 전하가 축적되는 영역과 발광 영역을 서로 분리시킬 수 있다.
Figure 112010071450103-pat00004
또한, 관계 (c)가 성립되는 경우, 하기 효과가 얻어진다. 즉, 2종류의 발광층 중의 호스트가 서로 동일할 경우, 또는 |HOMO(H1)| <|HOMO(H2)|의 관계가 성립되는 경우에 비하여, 홀 수송층 및 전자 수송층 각각의 전하 블록성을 고려하여 호스트 선택의 자유도가 증가한다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 상술한 관계 (a) 내지 (c)를 만족해야 하고, 추가로 하기 관계 (d)를 만족하는 것이 바람직하다. 하기 관계 (d)가 성립되는 것은, 제1 발광층과 제2 발광층 사이의 계면에서 여분의 전자의 축적을 피할 수 있기 때문에, 소자의 장수명화에 유효하다.
Figure 112010071450103-pat00005
본 발명의 유기 EL 소자에서, 제1 발광층과 제2 발광층 사이의 계면에서 일어날 수 있는 발광 메커니즘으로서는, 하기 (1) 내지 (5)의 유형 중 하나가 상정된다.
(1) 도펀트의 HOMO 및 LUMO 각각에 직접 전하가 주입되어 도펀트가 여기될 수 있는 직접 여기형,
(2) 제1 호스트에서 여기된 여기자가 도펀트를 향해 에너지 이동하는 간접 여기형,
(3) 제2 호스트에서 여기된 여기자가 도펀트를 향해 에너지 이동하는 간접 여기형,
(4) 제1 호스트에서 여기된 여기자가 제2 호스트를 경유하여 도펀트를 향해 에너지 이동하는 간접 여기형, 및
(5) 제2 호스트에서 여기된 여기자가 제1 호스트를 경유하여 도펀트를 향해 에너지 이동하는 간접 여기형.
상기한 바와 같이, 발광 영역은 발광 효율 및 수명의 관점에서 홀 수송층으로부터 가능한 한 떨어져 있을 수록 바람직하기 때문에, 발광 메커니즘 (5)보다 발광 메커니즘 (4)가 더 좋다고 생각된다. 따라서, 제1 호스트와 제2 호스트 사이에 상술한 관계 (d)가 성립되는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자를 형성하는 발광층(13 및 14) 중의 호스트 및 도펀트는 각각 탄화수소만으로 이루어지는 화합물인 것이 바람직하다. 상기에 대한 가능한 이유는 하기와 같다. 질소와 같은 비공유 전자쌍을 갖는 구조를 호스트 또는 게스트로서 사용하면, 호스트와 게스트 사이의 상호 작용 또는 주변 재료와의 상호 작용이 일어난다. 따라서, 호스트와 도펀트 사이의 상호 작용에 의한 영향을 그다지 받지 않는, 보다 안정된 화합물로서 탄화수소만으로 이루어지는 화합물(탄화수소 화합물)이 바람직하다.
제1 호스트로서 사용되는 탄화수소만으로 이루어지는 화합물은 특별히 한정되지 않고, 관계 (c)를 만족하며 홀 수송층으로부터 홀을 수취할 수 있는 화합물이면 된다. 제1 호스트의 예로는, 기본 골격으로서 안트라센, 테트라센, 플루오렌, 피렌, 크리센, 나프탈렌, 페난트렌, 플루오란텐 또는 벤젠환을 각각 갖는 화합물을 들 수 있다.
한편, 제2 호스트로서 사용되는 탄화수소만으로 이루어지는 화합물은 특별히 한정되지 않고, 전자 수송층으로부터 전자를 수취할 수 있는 화합물이면 된다. 구체적으로는, 제1 호스트와 동일한 종류의 화합물을 사용할 수 있다.
제1 호스트와 제2 호스트의 조합은 특별히 한정되지 않지만, 각 화합물의 대부분을 차지하는 주요한 기본 골격이 서로 다른 화합물, 또는 입체 구조가 서로 다른 화합물을 조합하는 것이 바람직하다. 여기서, 입체 구조가 다르다는 것은, 화합물의 구조, 특히 화합물의 중심축의 길이에 있어서 크게 두 가지 경우로 분류할 수 있다. 즉, 분자를 형성하는 골격이 상기 분자의 장축 방향에 결합되는 경우와, 상기 골격이 상기 분자의 단축 방향에 결합되는 경우가 가능하다. 분자를 형성하는 골격이 모두 장축 방향에 결합되는 경우, 분자는 선형 화합물이므로, 전하 이동도가 증가할 수 있다. 한편, 상기 골격이 단축 방향에 결합되는 경우에는, 골격이 서로 반발하여 분자는 입체 장해가 큰 화합물이 될 수 있다. 따라서, 전하 이동도가 감소될 수 있다. 이러한 다른 입체 구조를 조합하는 것은, 발광 영역을 제1 발광층과 제2 발광층 사이의 중심으로 이동시키는 데 중요할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자에서, 홀 수송층과 제1 발광층 사이의 HOMO의 차는 특별히 한정되지 않고, 전하 주입성 및 전하 블록성의 관점에서 0.1eV 이상이 바람직하고, 0.4eV 내지 0.6eV가 보다 바람직하다. 또한, 본 발명의 유기 EL 소자에서, 전자 수송층과 제2 발광층 사이의 LUMO의 차는 특별히 한정되지 않고, 전자 축적의 관점에서 0.1eV 이하가 바람직하고, 0eV(즉, 층 사이에 장벽이 없는 것)이 보다 바람직하다.
이하, 본 발명에 사용되는 호스트의 구체예를 나타낸다. 이들 화합물은 단지 구체예이며, 본 발명은 이들에 한정되지 않음을 유념해야 한다.
Figure 112010071450103-pat00006
Figure 112010071450103-pat00007
Figure 112010071450103-pat00008
도펀트로서 사용되는 화합물은 특별히 한정되지 않고, 2종류의 호스트와 상술한 관계 (a) 및 (b)를 만족하면 된다. 또한, 도펀트 재료의 산화 안정성의 관점에서, HOMO 및 LUMO 각각의 절대값이 큰 플루오란텐 골격을 각각 갖는 화합물이 바람직하다. 이하, 본 발명에 사용되는 도펀트의 구체예를 나타낸다. 이들 화합물은 단지 구체예이며, 본 발명은 이들에 한정되지 않음을 유념해야 한다.
Figure 112010071450103-pat00009
본 발명의 유기 EL 소자는 R, G 및 B 색 각각에 대한 단색 발광 소자로서 바람직하게 사용될 수 있다. 발광층이 색 종류가 서로 다른 2종류 이상의 발광 재료를 함유하는 경우, 발광 재료 사이에 에너지 이동이 일어나기 때문에, 색 순도가 높은 발광 소자를 얻을 수 없음을 유념해야 한다.
본 발명의 유기 EL 소자에서, 쌍을 이룬 전극 중 적어도 하나는 도 1에 도시된 바와 같이 투명한 것이 바람직하다. 또한, 전극은 전자 주입성 및 홀 주입성을 고려하여 적절히 선택된다.
투명 전극의 구성 재료는 예를 들어 ITO 또는 IZO이다. 한편, 반사 전극의 구성 재료는 예를 들어 알루미늄, 금, 백금, 크롬 또는 구리 등의 금속 재료, 또는 이들 금속 재료의 2종류 이상을 조합하여 얻어지는 합금이다.
본 발명의 유기 EL 소자는 필요에 따라 산소 또는 수분으로부터 격리되도록 하는 고안이 실시되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 밀봉 캔, 또는 유기 및 무기 물질 중 적어도 하나를 함유하는 밀봉막으로 소자를 밀봉하는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자는 하나의 유닛으로서 사용할 수 있거나, 표시 장치 등과 같이 복수의 소자로 형성되는 장치의 하나의 부재로서 사용할 수 있다. 본 발명의 유기 EL 소자를 표시 장치 등의 부재로서 사용하는 경우, 모든 소자 각각의 구성이 본 발명의 구성일 수 있거나, 임의의 수의 소자 각각의 구성이 본 발명의 구성일 수 있다.
또한, 복수의 유기 EL 소자가 설치된 장치의 경우, 각 소자의 구동 방법으로서, 예를 들어, 패시브 구동 또는 액티브 매트릭스 구동을 채용할 수 있다. 또한, 유기 EL 소자의 수가 2개 이상인 경우, 각 유기 EL 소자는 단일 색의 발광 빔일 수 있거나, 복수 색의 발광 빔일 수 있다. 유기 EL 소자의 발광색으로서 복수 종류가 이용가능할 경우, 풀컬러 발광을 달성할 수 있다. 또한, 본 발명의 유기 EL 소자는 기판측에서 광을 취출할 수 있는 소위 저부 발광 구조의 소자일 수 있거나, 기판측과는 반대의 측으로부터 광을 취출하는 소위 상부 발광 구조의 소자일 수 있다. 상부 발광 구조의 경우, 층은 특별히 한정되지 않지만, 저전압화의 관점에서 전자 주입층을 설치하는 것이 바람직하고, 또한 이 전자 주입층에 알칼리 금속(특히 탄산세슘)을 혼입하여 소자를 구동하는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자는 디스플레이 등의 표시 장치의 구성 부재로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 유기 EL 소자는 디스플레이의 화소부 또는 부 화소부를 형성하는 부재로서 사용할 수 있다. 본원에 사용된 "디스플레이"란 용어는, 텔레비전 세트, 퍼스널 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더 등에 탑재되는 표시 장치 뿐만 아니라, 차체에 탑재되는 표시 장치도 포함한다. 또한, 본 발명의 유기 EL 소자는 조명으로서 사용할 수 있거나, 전자 사진 화상 형성 장치 등의 표시부 또는 감광체의 노광 광원으로서 사용할 수 있다.
<실시예>
(사용된 화합물)
후술하는 실시예 및 비교예 각각에서, 제1 호스트, 제2 호스트 및 도펀트 중 하나로서 하기에 나타내는 화합물을 각각 사용하였다. "도펀트" 범주는 제1 도펀트 및 제2 도펀트에 공통임을 유념해야 한다.
(제1 호스트)
Figure 112010071450103-pat00010
(제2 호스트)
Figure 112010071450103-pat00011
(도펀트)
Figure 112010071450103-pat00012
(HOMO/LUMO의 평가)
하기 방법에 의해, 제1 호스트, 제2 호스트 및 도펀트의 HOMO 및 LUMO를 각각 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
A. HOMO의 평가 방법
알루미늄 기판 상에 두께 20nm의 박막을 형성한 후, 이 박막에 대해 AC-2(리껜 게이끼사(RIKEN KEIKI Co., Ltd.)제)로 측정을 행하였다.
B. LUMO의 평가 방법
석영 기판 상에 두께 20nm의 박막을 형성하고, 분광 광도계(히다치 하이테크놀러지스사(Hitachi High-Technologies Corporation)제)로 피측정 재료로서 이 박막의 광학 밴드 갭(흡수단)을 측정하였다. 상기 광학 밴드 갭과 HOMO의 합을 LUMO로 정의하였다.
Figure 112010071450103-pat00013
(실시예 1)
본 실시예에서는, 도 1c에 도시된 소자 구성을 갖는 유기 EL 소자를 하기 방법에 의해 제조하였다.
우선, 스퍼터링법에 의해, 유리 기판(투명 기판(10)) 상에 Al을 성막하였다. 이렇게 하여, 반사층(11a)을 형성하였다. 이어서, 스퍼터링법에 의해, 반사층(11a) 상에 인듐 아연 산화물(IZO)을 성막하였다. 이렇게 하여, 투명 전극(11)을 형성하였다. 이 경우, 투명 전극(11)의 두께를 80nm로 설정하였다. 이어서, 아크릴 수지를 도포한 후, 생성물에 대해 포토리소그래피 공정에 의한 패터닝을 행하였다. 이렇게 하여, 원하는 패턴 형상을 갖는 화소 분리막을 형성하였다. 상기 화소 분리막의 형성에 의해 구획되는 유기 EL 소자의 전극 면적은 3mm2임을 유념해야 한다.
이어서, 진공 증착법에 의해, 투명 전극(11) 상에 하기 표 2에 나타내는 유기 화합물층의 층을 순차적으로 형성하였다. 구체적으로 진공 증착은 10-5Pa의 압력의 진공 챔버 내에서 저항 가열에 의해 행하였음을 유념해야 한다.
Figure 112010071450103-pat00014
또한, 본 실시예에서 사용한 화합물 32 및 화합물 33의 구조식을 하기에 나타낸다.
Figure 112010071450103-pat00015
이어서, 스퍼터링법에 의해, 전자 주입층(18) 상에 IZO를 성막하였다. 이렇게 하여, 투명 전극(19)을 형성하였다. 이 경우, 투명 전극(19)의 두께를 30nm로 설정하였다. 이어서, 생성물을 불활성 가스 분위기 하에서, 흡습재를 갖는 유리 캡으로 밀봉하였다. 그 결과, 유기 EL 소자를 얻었다.
얻어진 유기 EL 소자를 100mA/cm2에서 연속 구동하고, 100시간 경과 후의 휘도의 열화율을 측정하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다. 본 실시예에서 제조된 유기 EL 소자의 발광은 녹색의 단색 발광이었음을 유념해야 한다.
(실시예 2)
제1 호스트로서 화합물 7 대신 화합물 5를 사용하고, 제2 호스트로서 화합물 24 대신 화합물 7을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 유기 EL 소자를 제조하였다. 얻어진 소자에 대하여 실시예 1에서와 동일한 방식으로 평가하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.
(비교예 1)
제2 호스트로서 화합물 7 대신 화합물 5를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2에서와 동일한 방식으로 유기 EL 소자를 제조하였다. 얻어진 소자에 대하여 실시예 1에서와 동일한 방식으로 평가하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.
(비교예 2)
각 도펀트로서 화합물 26 대신 화합물 34를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 유기 EL 소자를 제조하였다. 얻어진 소자에 대하여 실시예 1에서와 동일한 방식으로 평가하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.
(실시예 3)
제1 호스트로서 화합물 7 대신 화합물 16을 사용하고, 제2 호스트로서 화합물 24 대신 화합물 12를 사용하고, 각 도펀트로서 화합물 26 대신 화합물 28을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 유기 EL 소자를 제조하였다. 얻어진 소자에 대하여 실시예 1에서와 동일한 방식으로 평가하였다. 결과를 표 3에 나타낸다. 본 실시예에서 제조된 유기 EL 소자의 발광은 청색의 단색 발광이었음을 유념해야 한다.
(비교예 3)
제1 호스트로서 화합물 16 대신 화합물 12를 사용하고, 제2 호스트로서 화합물 12 대신 화합물 15를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3에서와 동일한 방식으로 유기 EL 소자를 제조하였다. 얻어진 소자에 대하여 실시예 1에서와 동일한 방식으로 평가하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure 112010071450103-pat00016
표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 하기 관계 (a) 내지 (c), 특히 하기 관계 (c)를 만족함으로써, 발광 효율을 감소시키지 않고 연속 구동 조건 하에서 휘도 열화를 억제할 수 있다.
Figure 112010071450103-pat00017
또한, 하기 관계 (d)를 만족함으로써, 소자의 수명을 장기화할 수 있다.
Figure 112010071450103-pat00018
본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태에 한정되지 않음을 이해해야 한다. 하기 특허청구범위는 이러한 모든 변형 및 등가 구조 및 기능을 포괄하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

Claims (3)

  1. 양극;
    음극; 및
    상기 양극과 상기 음극 사이에 개재되며 적어도 발광층을 포함하는 유기 화합물층을 포함하는 유기 전계발광 소자이며,
    상기 발광층은 양극측 상에 설치되는 제1 발광층, 및 음극측 상에 설치되는 제2 발광층을 포함하고;
    상기 제1 발광층은 제1 호스트 및 제1 도펀트를 함유하고;
    상기 제2 발광층은 제2 호스트 및 제2 도펀트를 함유하고;
    상기 제1 호스트와 상기 제1 도펀트 사이에 하기 관계 (a)가 성립되고;
    상기 제2 호스트와 상기 제2 도펀트 사이에 하기 관계 (b)가 성립되고;
    상기 제1 호스트와 상기 제2 호스트 사이에 하기 관계 (c)가 성립되는, 유기 전계발광 소자.
    Figure 112010071450103-pat00019

    여기서, LUMO(H1), LUMO(D1), LUMO(H2) 및 LUMO(D2)는 각각 제1 호스트, 제1 도펀트, 제2 호스트 및 제2 도펀트의 LUMO를 나타내고;
    HOMO(H1), HOMO(D1), HOMO(H2) 및 HOMO(D2)는 각각 제1 호스트, 제1 도펀트, 제2 호스트 및 제2 도펀트의 HOMO를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, 하기 관계 (d)가 추가로 성립되는, 유기 전계발광 소자.
    Figure 112010071450103-pat00020
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 호스트, 상기 제1 도펀트, 상기 제2 호스트 및 상기 제2 도펀트가 각각 탄화수소만으로 이루어지는 화합물을 포함하는, 유기 전계발광 소자.
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