有機発光素子
【課題】有機発光素子を提供する。
【解決手段】第１電極と第２電極との間に発光層を有する有機発光素子において、発光層は、マトリックスポリマー、二つ以上のリン光ホスト物質、及び一つ以上のリン光ドーパントを含む有機発光素子である。これにより、混合リン光ホスト物質を使用してエネルギー伝達効率を向上させることによって、素子の効率及び寿命特性を改善でき、スピンコーティングのような溶液工程で素子を製造できる。
【解決手段】第１電極と第２電極との間に発光層を有する有機発光素子において、発光層は、マトリックスポリマー、二つ以上のリン光ホスト物質、及び一つ以上のリン光ドーパントを含む有機発光素子である。これにより、混合リン光ホスト物質を使用してエネルギー伝達効率を向上させることによって、素子の効率及び寿命特性を改善でき、スピンコーティングのような溶液工程で素子を製造できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子に係り、さらに詳細には、溶液工程が可能な構造であって、二つ以上のリン光ホスト物質を含む有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子の発光材料は、その発光メカニズムによって一重項状態のエキシトンを利用する蛍光材料と三重項状態を利用するリン光材料とに分けられる。
【０００３】
リン光材料は、一般的に重い原子を含有する有機金属化合物構造を有しており、このようなリン光材料を利用すれば、元来禁制遷移であった三重項状態のエキシトンが許容遷移を経て発光する。リン光材料は、７５％生成確率を有する三重項エキシトンを使用できて２５％の生成確率を有する一重項エキシトンを利用する蛍光材料より非常に高い発光効率を有しうる。
【０００４】
リン光材料を利用した発光層（ＥＭＬ：ｌｉｇｈｔ−ＥＭｉｔｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）は、ホスト物質とこれからエネルギー移動されて発光するドーパント物質とで構成される。前記ドーパント物質としては、プリンストン大学及び南カリフォルニア大学でイリジウム金属化合物を利用した色々な材料が報告されている。特に、青色発光材料としては、（４,６−Ｆ２ｐｐｙ）２Ｉｒｐｉｃやフッ素化されたｐｐｙ（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｐｐｙ）リガンド構造を基本とするＩｒ化合物が開発され、これら物質のホスト材料としては、ＣＢＰ（４,４’−Ｎ,Ｎ’−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）物質が多く使われている。ＣＢＰ分子は、その三重項状態のエネルギーバンドギャップが緑色または赤色発光材料のエネルギーギャップには十分なエネルギー移動を可能にするが、青色材料のエネルギーギャップよりは小さいため、発熱エネルギー転移ではなく非常に非効率的な吸熱転移が起こると報告されている。このような結果で、ＣＢＰホストは、青色ドーパントへのエネルギー移動が十分でないので、青色発光効率が低く、寿命が短いという問題点の原因として指摘されている。
【０００５】
最近、リン光材料を利用したＥＭＬの形成時にＣＢＰより大きい三重項エネルギーバンドギャップを有するホスト物質及び溶液工程で製造するためにマトリックスポリマーを利用する方法が報告された。
【０００６】
しかし、これまで知られたホスト物質を利用する場合、リン光デバイスの効率及び寿命特性が満足すべきレベルに至らなくて、改善の余地が多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記問題点を解決してスピンコーティングのような溶液工程が可能であり、二つ以上のリン光ホスト物質を使用して効率及び寿命特性に優れた有機発光素子を提供することである。
【０００８】
また、本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記問題点を解決して溶液工程を使用する有機発光素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を達成するために、本発明は、第１電極と第２電極との間にＥＭＬを有する有機発光素子において、前記ＥＭＬは、マトリックスポリマー、二つ以上のリン光ホスト物質、及び一つ以上のリン光ドーパントを含む有機発光素子を提供する。
【００１０】
前記他の課題を達成するために、本発明は、第１電極と第２電極との間にＥＭＬを備える有機発光素子の製造方法において、前記ＥＭＬの製造方法が、マトリックスポリマー、二つ以上のホスト物質、一つ以上のリン光ドーパント物質を混合してＥＭＬ形成用組成物を製造する第１ステップと、前記組成物を第１電極の上部に塗布する第２ステップと、を含む有機発光素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の有機発光素子のＥＭＬは、マトリックスポリマー、二つ以上のリン光ホスト物質、及びリン光ドーパントを含み、スピンコーティングのような溶液工程で製造可能な構造であって素子の効率及び寿命特性を改善させうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１３】
第１電極と第２電極との間にＥＭＬを形成する時に二つ以上のホスト物質を使用して製造する有機発光素子の効率及び寿命を向上させた具体的な例は、本出願人の韓国特許出願第０４−９８３７２号及び第０４−８９６５２号に開示されている。
【００１４】
前記特許文献では、前記二つ以上のホスト物質を使用する場合、ＥＭＬを形成するために真空蒸着法を使用した。しかし、真空蒸着法によるＥＭＬの製造は、結晶化安定性、工程の容易性及び大面積化などの点で溶液工程に比べて不利であった。したがって、効率及び寿命特性に優れ、溶液工程で製造可能な有機発光素子及びその製造方法が要求されてきた。
【００１５】
本発明では、第１電極と第２電極との間にＥＭＬを形成する時にマトリックスポリマー、二つ以上のリン光ホスト物質、及び一つ以上のリン光ドーパントを使用することによって、有機発光素子の効率及び寿命特性を改善させた。溶液工程でＥＭＬを形成し、二つ以上のホスト物質を使用することによって、ＥＭＬ内で再結合確率を高めて効率の向上及び寿命延長が可能である。
【００１６】
前記リン光ホスト物質は、第１ホスト物質及び第２ホスト物質からなり、前記物質のＨＯＭＯ準位が異なり、及び／またはＬＵＭＯ準位が異なる化合物をリン光ホストとして使用することが望ましい。
【００１７】
二つの物質のエネルギーレベルが異なる場合には、ホール及び電子が注入されて移動するとき、さらに安定したエネルギーレベルに沿って移動するため、ＥＭＬで再結合確率が高く、電荷がＥＭＬの外部に流出されない。二つの物質のエネルギーレベルが同じであれば、このような効果が得られない。したがって、前記二つのホスト物質のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位が異なるか、またはＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位のうち一つが異なって初めて、安定したエネルギーレベルに沿って電荷が移動できる。
【００１８】
前記第１ホスト物質及び第２ホスト物質の三重項エネルギーレベルは、２.３ないし３.５ｅＶであることが望ましい。三重項エネルギーレベルが２.３ｅＶ未満である場合には、リン光ドーパントへの三重項エネルギー移動が不可能でデバイスの特性が低下し、３.５ｅＶを超える場合には、駆動電圧が上昇するか、または効率が低下するため、望ましくない。
【００１９】
本発明の二つ以上のリン光ホスト物質は、ホール輸送特性を有する物質及び／または電子輸送特性を有する物質のうち選択された二つ以上でありうる。すなわち、二つ以上のホール輸送物質、少なくとも一つのホール輸送物質及び少なくとも一つの電子輸送物質、または二つ以上の電子輸送物質で構成されうる。
【００２０】
前記ホール輸送特性を有するホスト物質は、カルバゾール化合物であることが望ましい。
【００２１】
前記カルバゾール化合物の非限定的な例としては、１,３,５−トリカルバゾリルベンゼン、４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ）、ポリビニルカルバゾール、ｍ−ビスカルバゾリルフェニル、４,４’−ビスカルバゾリル−２,２’−ジメチルビフェニル［ｄｍＣＢＰ］、４,４’,４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン、１,３,５−トリス（２−カルバゾリルフェニル）ベンゼン、１,３,５−トリス（２−カルバゾリル−５−メトキシフェニル）ベンゼン及びビス（４−カルバゾリルフェニル）シランからなる群から選択された一つ以上であることが望ましい。
【００２２】
前記電子輸送特性を有するホスト物質としては、金属及び有機リガンドを含む有機金属錯体、スピロフルオレン系化合物、オキサジアゾール系化合物、フェナントロリン系化合物、トリアジン系化合物、及びトリアゾール系化合物のうち選択された一つ以上の化合物であることが望ましい。
【００２３】
前記有機金属錯体の非限定的な例としては、ビス（８−ヒドロキシキノラト）ビフェノキシ金属、ビス（８−ヒドロキシキノラト）フェノキシ金属、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノラト）ビフェノキシ金属、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノラト）フェノキシ金属）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−フェニル−フェノラト）金属、及びビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）キノラト）金属からなる群から選択され、前記金属は、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、またはガリウム（Ｇａ）である。
【００２４】
前記電子輸送物質は、特に、ビス（８−ヒドロキシキノラト）ビフェノキシアルミニウム、ビス（８−ヒドロキシキノラト）フェノキシアルミニウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノラト）ビフェノキシアルミニウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノラト）フェノキシアルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−フェニル−フェノラト）アルミニウム（ＢＡｌｑ）、またはビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）キノラト）亜鉛であることが望ましい。
【００２５】
前記スピロフルオレン系化合物は、２個のスピロフルオレンの間に連結環を有して連結される構造であって、前記連結は、トリアゾール、オキサゾール、ナフタレン、アントラセン、またはフェニルに置換され、各フルオレンの９位がＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｎ−Ｒ、Ｐ−Ｒに置換された構造であるか、または２個のスピロフルオレンの間をＮ−ＲまたはＰ−Ｒが直接連結する構造となりうる。前記Ｒは、それぞれＨであるか、または炭素数１ないし２０個のアルキル基、炭素数１ないし２０個のアルキル基を有する炭素数５ないし２０のアリール基、炭素数２ないし２０のヘテロアリール基、炭素数１ないし２０のアルコキシ基を有する炭素数６ないし２０のアリール基からなる群から選択される置換基である。望ましくは、前記スピロフルオレン系化合物は、２,５−ジスピロビフルオレン−１,３,４−オキサゾールである。
【００２６】
前記オキサジアゾール系化合物の非限定的な例としては、（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１,３,４−オキサゾールが挙げられ、前記フェナントロリン系化合物の非限定的な例としては、２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−９,１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）が挙げられ、前記トリアジン系化合物の非限定的な例としては、２,４,６−トリス（ジフェニルアミノ）−１,３,５−トリアジン、２,４,６−トリカルバゾロ−１,３,５−トリアジン、２,４,６−トリス（Ｎ−フェニル−２−ナフチルアミノ）−１,３,５−トリアジン、または２,４,６−トリス（Ｎ−フェニル−１−ナフチルアミノ）−１,３,５−トリアジンが挙げられる。前記トリアゾール系化合物の非限定的な例としては、３−フェニル−４−（１−ナフチル）−５−フェニル−１,２,４−トリアゾールが挙げられる。
【００２７】
前記第１ホスト物質及び第２ホスト物質の混合重量比は、１：９ないし９：１であり、望ましくは、１：３ないし３：１であり、さらに望ましくは、３：１である。もし、ホスト物質の含量が前記範囲を逸脱する場合には、単一ホストに比べて発光効率特性が改善されないため、望ましくない。
【００２８】
本発明は、前述したように単独のホスト物質のみが使われるものではなく、二つ以上の混合物形態に使われることによって効率及び寿命特性が改善されうる。また、このようなＥＭＬの製造において、溶液工程が可能でスピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブレーディング、インクジェットプリンティング、または熱転写法などの方法によってＥＭＬが形成されうる。このような溶液工程を行うためには、ベンゼン、トルエン、及びクロロベンゼンのような有機溶媒に対する溶解度特性に優れたマトリックスポリマーが使用されねばならない。
【００２９】
本発明のマトリックスポリマーは、エネルギーレベルバンドギャップが広い通常の物質を利用できる。これに限定されるものではないが、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリフルオレン系樹脂、及びこれらの誘導体のうち選択された一つ以上が望ましい。
【００３０】
前記マトリックスポリマーの含量は、二つ以上のホスト物質１００重量部を基準として５０ないし２００重量部であることが望ましい。
【００３１】
本発明のＥＭＬの形成時に使われるリン光ドーパントは、Ｉｒ（Ｌ）３またはＩｒ（Ｌ）２Ｌ’で表示され、Ｌ及びＬ’は、下記の構造から選択されうる：
【００３２】
【化１】
【００３３】
前記リン光ドーパントの非限定的な例としては、ビスチエニルピリジンアセチルアセトネートイリジウム、ビス（ベンゾチエニルピリジン）アセチルアセトネートイリジウム、ビス（２−フェニルベンゾチアゾール）アセチルアセトネートイリジウム、ビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート、トリス（フェニルピリジン）イリジウム、トリス（２−ビフェニルピリジン）イリジウム、トリス（３−ビフェニルピリジン）イリジウム、及びトリス（４−ビフェニルピリジン）イリジウムから選択された一つ以上でありうる。
【００３４】
本発明に使われるリン光ドーパントの含量は、リン光ホスト物質１００重量部を基準として１ないし４５重量部であることが望ましい。前記リン光ドーパントの含量が１重量部未満である場合には、効率及び寿命特性が低下して望ましくなく、４５重量部を超える場合には、濃度消光現象による効率の低下によって望ましくない。
【００３５】
リン光ドーパントを含むＥＭＬの形成時に、リン光ホスト物質として、ホール輸送特性を有するカルバゾール化合物と、電子輸送特性を有するオキサジアゾール系化合物、フェナントロリン系化合物、トリアジン系化合物、及びトリアゾール系化合物のうちから選択された一つ以上の化合物とを共に使用でき、このような場合には、ホールブロッキング層（ＨＢＬ：Ｈｏｌｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）を形成しないので、デバイス構造が単純化され、発光効率及び寿命特性を向上させうる。
【００３６】
前記マトリックスポリマーは、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）であることが望ましく、前記二つのリン光ホスト物質は、ＣＢＰ及びＢＡｌｑであることが望ましく、前記リン光ドーパントは、ビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネートであることが望ましい。
【００３７】
前記第１電極とＥＭＬとの間にホール注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）及びホール輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）のうち選択された一つ以上をさらに備え、前記ＥＭＬと第２電極との間にＨＢＬ、電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）及び電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）のうちから選択された一つ以上の層をさらに備えうる。
【００３８】
図１を参照して、本発明の一実施例による有機発光素子の製造方法を説明すれば、次の通りである。
【００３９】
まず、基板の上部に第１電極のアノード用物質をコーティングしてアノードを形成する。ここで、基板としては、通常有機発光素子で使われる基板を使用するが、透明性、表面平滑性、取扱い容易性及び防水性に優れる有機基板または透明プラスチック基板が望ましい。そして、アノード用物質としては、透明かつ伝導性に優れる酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を使用する。
【００４０】
前記アノードの上部にＨＩＬ物質を熱真空蒸着するか、または使われる物質の種類によっては、溶液に溶かした後にスピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブレーディング、インクジェットプリンティング、または熱転写法、有機気相蒸着（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＯＶＰＤ）法などの方法を使用して、ＨＩＬを選択的に形成する。ここで、ＨＩＬの厚さは、５０ないし１５００Åであることが望ましい。もし、ＨＩＬの厚さが５０Å未満である場合には、ホール注入特性が低下し、１５００Åを超える場合には、駆動電圧の上昇のために、望ましくない。
【００４１】
前記ＨＩＬ物質としては、特別に制限されず、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）またはスターバースト型アミン類であるＴＣＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＩＤＥ４０６（出光社製）などをＨＩＬとして使用できる。
【００４２】
【化２】
【００４３】
前記過程によって形成されたＨＩＬの上部にＨＴＬ物質を前記例示した多様な方法でコーティングしてＨＴＬを選択的に形成する。前記ＨＴＬ物質は、特別に制限されず、Ｎ,Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ,Ｎ’−ジフェニル−［１,１−ビフェニル］−４,４’−ジアミン（ＴＰＤ）、Ｎ,Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ,Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）、ＩＤＥ３２０（出光社製）などが使われる。ここで、ＨＴＬの厚さは、５０ないし１５００Åであることが望ましい。もし、ＨＴＬの厚さが５０Å未満である場合には、ホール伝達特性が低下し、１５００Åを超える場合には、駆動電圧の上昇のために、望ましくない。
【００４４】
【化３】
【００４５】
次いで、ＨＴＬの上部にマトリックスポリマー、二つ以上のリン光ホスト物質、及びリン光ドーパントを含む発光材料を利用して、ＥＭＬを形成する。
【００４６】
本発明は、第１電極と第２電極との間にＥＭＬを備える有機発光素子の製造方法において、前記ＥＭＬの製造方法がマトリックスポリマー、二つ以上のホスト物質、一つ以上のリン光ドーパント物質を混合してＥＭＬ形成用組成物を製造する第１ステップと、前記組成物を第１電極の上部に塗布する第２ステップと、を含む有機発光素子の製造方法を提供する。
【００４７】
前記第１ステップで使われた溶媒は、ベンゼン、トルエン、及びクロロベンゼンからなる群から選択された一つ以上の溶媒であることが望ましい。前記第２ステップの組成物をスピンコーティング、インクジェットプリンティング、ディップコーティング、ドクターブレーディングまたは熱転写法のうち一つの方法で塗布してＥＭＬを形成する。
【００４８】
前記ＥＭＬの厚さは、１００ないし８００Åであることが望ましく、さらに望ましくは、３００ないし４００Åである。もし、ＥＭＬの厚さが１００Å未満であれば、効率及び寿命が低下し、８００Åを超えれば、駆動電圧が上昇して望ましくない。
【００４９】
前記ＥＭＬの上部にホールブロッキング用物質を真空蒸着またはスピンコーティングしてＨＢＬを選択的に形成する。このときに使われるＨＢＬ用物質は、特別に制限されていないが、電子輸送能力を有しつつ、発光化合物より高いイオン化ポテンシャルを有さねばならず、代表的にＢａｌｑ、ＢＣＰ、ＴＰＢＩなどが使われる。ＨＢＬの厚さは、３０ないし５００Åであることが望ましい。もし、ＨＢＬの厚さが３０Å未満である場合には、ホール防止特性が悪くて効率が低下し、５００Åを超える場合には、駆動電圧が上昇して望ましくない。
【００５０】
【化４】
【００５１】
前記ＨＢＬの上部に電子輸送物質を利用してＥＴＬを選択的に形成する。ＥＴＬ材料としては、特別に制限されず、Ａｌｑ３を利用できる。前記ＥＴＬの厚さは、５０ないし６００Åであることが望ましい。もし、ＥＴＬの厚さが５０Å未満である場合には、寿命特性が低下し、６００Åを超える場合には、駆動電圧が上昇して望ましくない。
【００５２】
また、前記ＥＴＬの上部にＥＩＬが選択的に積層されうる。前記ＥＩＬの形成材料としては、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、及びＬｉｑなどの物質を利用できる。前記ＥＩＬの厚さは、１ないし１００Åであることが望ましい。もし、ＥＩＬの厚さが１Å未満である場合には、効果的なＥＩＬとしての役割を行えなくて駆動電圧が高く、１００Åを超える場合には、絶縁層として作用して駆動電圧が高くて望ましくない。
【００５３】
【化５】
【００５４】
次いで、前記ＥＩＬの上部に第２電極のカソード用金属を真空熱蒸着して第２電極のカソードを形成することによって有機発光素子が完成される。
【００５５】
前記カソード金属としては、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）が利用される。
【００５６】
本発明の有機発光素子は、アノード、ＨＩＬ、ＨＴＬ、ＥＭＬ、ＥＴＬ、ＥＩＬ、カソードの必要に応じて一層または二層の中間層をさらに形成してもよい。
【００５７】
以下、本発明を下記の実施例によって説明するが、本発明が下記の実施例にのみ限定されるものではない。
【００５８】
[実施例]
本発明の下記の実施例で使われる含量の単位は‘重量部’とし、これは、二つ以上のリン光ホスト物質１００重量部を基準としたものである。
【００５９】
実施例１
アノードは、コーニング１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０.７ｍｍサイズに切断して、イソプロピルアルコール及び純水の中で各５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ、オゾン洗浄して使用した。
【００６０】
前記基板の上部にＮ,Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ,Ｎ’−ジフェニル−［１,１−ビフェニル］−４,４’−ジアミン（ＴＰＤ）を真空蒸着してＨＴＬを６００Åの厚さに形成した。
【００６１】
前記ＨＴＬの上部にマトリックスポリマーのポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）１００重量部、リン光ホスト物質４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ）とＢＡｌｑとをそれぞれ９０重量部と１０重量部、及びリン光ドーパントのビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート［ｐｑ２Ｉｒ（ａｃａｃ）］１０重量部をトルエンに溶解させて４００Åの厚さにスピンコーティングしてＥＭＬを形成した。
【００６２】
前記ＥＭＬの上部に電子輸送物質であるＡｌｑ３をスピンコーティングして約３００Åの厚さのＥＴＬを形成した。
【００６３】
前記ＥＴＬの上部にＬｉＦ １０Å（ＥＩＬ）とＡｌ １０００Å（カソード）とを順次に蒸着してＬｉＦ／Ａｌ電極を形成して有機発光素子を製造した。
【００６４】
実施例２
発光層の形成時にＣＢＰの含量が７５重量部であり、ＢＡｌｑの含量が２５重量部であることを除いては、実施例１と同じ方法によって実施して有機発光素子を製造した。
【００６５】
実施例３
発光層の形成時にＣＢＰの含量が５０重量部であり、ＢＡｌｑの含量が５０重量部であることを除いては、実施例１と同じ方法によって実施して有機発光素子を製造した。
【００６６】
実施例４
発光層の形成時にＣＢＰの含量が２５重量部であり、ＢＡｌｑの含量が７５重量部であることを除いては、実施例１と同じ方法によって実施して有機発光素子を製造した。
【００６７】
実施例５
発光層の形成時にＣＢＰの含量が１０重量部であり、ＢＡｌｑの含量が９０重量部であることを除いては、実施例１と同じ方法によって実施して有機発光素子を製造した。
【００６８】
比較例１
アノードは、コーニング１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０.７ｍｍサイズに切断して、イソプロピルアルコール及び純水の中で各５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ、オゾン洗浄して使用した。
【００６９】
前記基板の上部にＴＰＤを真空蒸着してＨＴＬを６００Åの厚さに形成した。前記ＨＴＬの上部にマトリックスポリマーであるＰＶＫ １００重量部、ＣＢＰ １００重量部、及びｐｑ２Ｉｒ（ａｃａｃ）１０重量部をトルエンに溶解させて４００Åの厚さにスピンコーティングしてＥＭＬを形成した。
【００７０】
前記ＥＭＬの上部に電子輸送物質であるＡｌｑ３をスピンコーティングして約３００Åの厚さのＥＴＬを形成した。
【００７１】
前記ＥＴＬの上部にＬｉＦ １０Å（ＥＩＬ）とＡｌ １０００Å（カソード）とを順次に真空蒸着してＬｉＦ／Ａｌ電極を形成して、図１に示したような有機発光素子を製造した。
【００７２】
比較例２
リン光ホスト物質としてＣＢＰ １００重量部の代わりに、ＢＡｌｑ １００重量部を使用して４００Åの厚さのＥＭＬを形成したことを除いては、比較例１と同じ方法によって実施して有機発光素子を製造した。
【００７３】
前記実施例１ないし５及び比較例１及び比較例２によって製造された有機発光素子において、発光効率及び寿命特性を調べた。
【００７４】
発光効率は、分光計を利用して測定し、寿命は、光ダイオードを利用して評価し、その結果を下記の表１に表した。
【００７５】
比較例１及び比較例２の有機発光素子の発光効率は、それぞれ約８ｃｄ／Ａ及び６ｃｄ／Ａであり、実施例２の有機発光素子は、発光効率が１０ｃｄ／Ａであって、比較例１及び比較例２の場合に比べて効率が改善された。
【００７６】
また、寿命特性は、最初発光輝度が５０％線まで低下する時間で表すが、実施例２の有機発光素子は、５００ｃｄ／ｍ２で３００時間であり、比較例１及び比較例２の有機発光素子は、それぞれ５００ｃｄ／ｍ２で１００時間及び９０時間で現れ、実施例は、比較例１及び比較例２の場合に比べて寿命特性が改善されることが確認できた。
【００７７】
【表１】
【００７８】
本発明は、実施例を参考として説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、有機発光素子関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施例による有機発光素子の断面を示す図面である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機発光素子に係り、さらに詳細には、溶液工程が可能な構造であって、二つ以上のリン光ホスト物質を含む有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子の発光材料は、その発光メカニズムによって一重項状態のエキシトンを利用する蛍光材料と三重項状態を利用するリン光材料とに分けられる。
【０００３】
リン光材料は、一般的に重い原子を含有する有機金属化合物構造を有しており、このようなリン光材料を利用すれば、元来禁制遷移であった三重項状態のエキシトンが許容遷移を経て発光する。リン光材料は、７５％生成確率を有する三重項エキシトンを使用できて２５％の生成確率を有する一重項エキシトンを利用する蛍光材料より非常に高い発光効率を有しうる。
【０００４】
リン光材料を利用した発光層（ＥＭＬ：ｌｉｇｈｔ−ＥＭｉｔｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）は、ホスト物質とこれからエネルギー移動されて発光するドーパント物質とで構成される。前記ドーパント物質としては、プリンストン大学及び南カリフォルニア大学でイリジウム金属化合物を利用した色々な材料が報告されている。特に、青色発光材料としては、（４,６−Ｆ２ｐｐｙ）２Ｉｒｐｉｃやフッ素化されたｐｐｙ（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｐｐｙ）リガンド構造を基本とするＩｒ化合物が開発され、これら物質のホスト材料としては、ＣＢＰ（４,４’−Ｎ,Ｎ’−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）物質が多く使われている。ＣＢＰ分子は、その三重項状態のエネルギーバンドギャップが緑色または赤色発光材料のエネルギーギャップには十分なエネルギー移動を可能にするが、青色材料のエネルギーギャップよりは小さいため、発熱エネルギー転移ではなく非常に非効率的な吸熱転移が起こると報告されている。このような結果で、ＣＢＰホストは、青色ドーパントへのエネルギー移動が十分でないので、青色発光効率が低く、寿命が短いという問題点の原因として指摘されている。
【０００５】
最近、リン光材料を利用したＥＭＬの形成時にＣＢＰより大きい三重項エネルギーバンドギャップを有するホスト物質及び溶液工程で製造するためにマトリックスポリマーを利用する方法が報告された。
【０００６】
しかし、これまで知られたホスト物質を利用する場合、リン光デバイスの効率及び寿命特性が満足すべきレベルに至らなくて、改善の余地が多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記問題点を解決してスピンコーティングのような溶液工程が可能であり、二つ以上のリン光ホスト物質を使用して効率及び寿命特性に優れた有機発光素子を提供することである。
【０００８】
また、本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前記問題点を解決して溶液工程を使用する有機発光素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を達成するために、本発明は、第１電極と第２電極との間にＥＭＬを有する有機発光素子において、前記ＥＭＬは、マトリックスポリマー、二つ以上のリン光ホスト物質、及び一つ以上のリン光ドーパントを含む有機発光素子を提供する。
【００１０】
前記他の課題を達成するために、本発明は、第１電極と第２電極との間にＥＭＬを備える有機発光素子の製造方法において、前記ＥＭＬの製造方法が、マトリックスポリマー、二つ以上のホスト物質、一つ以上のリン光ドーパント物質を混合してＥＭＬ形成用組成物を製造する第１ステップと、前記組成物を第１電極の上部に塗布する第２ステップと、を含む有機発光素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の有機発光素子のＥＭＬは、マトリックスポリマー、二つ以上のリン光ホスト物質、及びリン光ドーパントを含み、スピンコーティングのような溶液工程で製造可能な構造であって素子の効率及び寿命特性を改善させうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１３】
第１電極と第２電極との間にＥＭＬを形成する時に二つ以上のホスト物質を使用して製造する有機発光素子の効率及び寿命を向上させた具体的な例は、本出願人の韓国特許出願第０４−９８３７２号及び第０４−８９６５２号に開示されている。
【００１４】
前記特許文献では、前記二つ以上のホスト物質を使用する場合、ＥＭＬを形成するために真空蒸着法を使用した。しかし、真空蒸着法によるＥＭＬの製造は、結晶化安定性、工程の容易性及び大面積化などの点で溶液工程に比べて不利であった。したがって、効率及び寿命特性に優れ、溶液工程で製造可能な有機発光素子及びその製造方法が要求されてきた。
【００１５】
本発明では、第１電極と第２電極との間にＥＭＬを形成する時にマトリックスポリマー、二つ以上のリン光ホスト物質、及び一つ以上のリン光ドーパントを使用することによって、有機発光素子の効率及び寿命特性を改善させた。溶液工程でＥＭＬを形成し、二つ以上のホスト物質を使用することによって、ＥＭＬ内で再結合確率を高めて効率の向上及び寿命延長が可能である。
【００１６】
前記リン光ホスト物質は、第１ホスト物質及び第２ホスト物質からなり、前記物質のＨＯＭＯ準位が異なり、及び／またはＬＵＭＯ準位が異なる化合物をリン光ホストとして使用することが望ましい。
【００１７】
二つの物質のエネルギーレベルが異なる場合には、ホール及び電子が注入されて移動するとき、さらに安定したエネルギーレベルに沿って移動するため、ＥＭＬで再結合確率が高く、電荷がＥＭＬの外部に流出されない。二つの物質のエネルギーレベルが同じであれば、このような効果が得られない。したがって、前記二つのホスト物質のＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位が異なるか、またはＨＯＭＯ準位及びＬＵＭＯ準位のうち一つが異なって初めて、安定したエネルギーレベルに沿って電荷が移動できる。
【００１８】
前記第１ホスト物質及び第２ホスト物質の三重項エネルギーレベルは、２.３ないし３.５ｅＶであることが望ましい。三重項エネルギーレベルが２.３ｅＶ未満である場合には、リン光ドーパントへの三重項エネルギー移動が不可能でデバイスの特性が低下し、３.５ｅＶを超える場合には、駆動電圧が上昇するか、または効率が低下するため、望ましくない。
【００１９】
本発明の二つ以上のリン光ホスト物質は、ホール輸送特性を有する物質及び／または電子輸送特性を有する物質のうち選択された二つ以上でありうる。すなわち、二つ以上のホール輸送物質、少なくとも一つのホール輸送物質及び少なくとも一つの電子輸送物質、または二つ以上の電子輸送物質で構成されうる。
【００２０】
前記ホール輸送特性を有するホスト物質は、カルバゾール化合物であることが望ましい。
【００２１】
前記カルバゾール化合物の非限定的な例としては、１,３,５−トリカルバゾリルベンゼン、４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ）、ポリビニルカルバゾール、ｍ−ビスカルバゾリルフェニル、４,４’−ビスカルバゾリル−２,２’−ジメチルビフェニル［ｄｍＣＢＰ］、４,４’,４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン、１,３,５−トリス（２−カルバゾリルフェニル）ベンゼン、１,３,５−トリス（２−カルバゾリル−５−メトキシフェニル）ベンゼン及びビス（４−カルバゾリルフェニル）シランからなる群から選択された一つ以上であることが望ましい。
【００２２】
前記電子輸送特性を有するホスト物質としては、金属及び有機リガンドを含む有機金属錯体、スピロフルオレン系化合物、オキサジアゾール系化合物、フェナントロリン系化合物、トリアジン系化合物、及びトリアゾール系化合物のうち選択された一つ以上の化合物であることが望ましい。
【００２３】
前記有機金属錯体の非限定的な例としては、ビス（８−ヒドロキシキノラト）ビフェノキシ金属、ビス（８−ヒドロキシキノラト）フェノキシ金属、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノラト）ビフェノキシ金属、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノラト）フェノキシ金属）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−フェニル−フェノラト）金属、及びビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）キノラト）金属からなる群から選択され、前記金属は、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、ベリリウム（Ｂｅ）、またはガリウム（Ｇａ）である。
【００２４】
前記電子輸送物質は、特に、ビス（８−ヒドロキシキノラト）ビフェノキシアルミニウム、ビス（８−ヒドロキシキノラト）フェノキシアルミニウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノラト）ビフェノキシアルミニウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノラト）フェノキシアルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−フェニル−フェノラト）アルミニウム（ＢＡｌｑ）、またはビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）キノラト）亜鉛であることが望ましい。
【００２５】
前記スピロフルオレン系化合物は、２個のスピロフルオレンの間に連結環を有して連結される構造であって、前記連結は、トリアゾール、オキサゾール、ナフタレン、アントラセン、またはフェニルに置換され、各フルオレンの９位がＯ、Ｓ、Ｓｅ、Ｎ−Ｒ、Ｐ−Ｒに置換された構造であるか、または２個のスピロフルオレンの間をＮ−ＲまたはＰ−Ｒが直接連結する構造となりうる。前記Ｒは、それぞれＨであるか、または炭素数１ないし２０個のアルキル基、炭素数１ないし２０個のアルキル基を有する炭素数５ないし２０のアリール基、炭素数２ないし２０のヘテロアリール基、炭素数１ないし２０のアルコキシ基を有する炭素数６ないし２０のアリール基からなる群から選択される置換基である。望ましくは、前記スピロフルオレン系化合物は、２,５−ジスピロビフルオレン−１,３,４−オキサゾールである。
【００２６】
前記オキサジアゾール系化合物の非限定的な例としては、（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１,３,４−オキサゾールが挙げられ、前記フェナントロリン系化合物の非限定的な例としては、２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−９,１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）が挙げられ、前記トリアジン系化合物の非限定的な例としては、２,４,６−トリス（ジフェニルアミノ）−１,３,５−トリアジン、２,４,６−トリカルバゾロ−１,３,５−トリアジン、２,４,６−トリス（Ｎ−フェニル−２−ナフチルアミノ）−１,３,５−トリアジン、または２,４,６−トリス（Ｎ−フェニル−１−ナフチルアミノ）−１,３,５−トリアジンが挙げられる。前記トリアゾール系化合物の非限定的な例としては、３−フェニル−４−（１−ナフチル）−５−フェニル−１,２,４−トリアゾールが挙げられる。
【００２７】
前記第１ホスト物質及び第２ホスト物質の混合重量比は、１：９ないし９：１であり、望ましくは、１：３ないし３：１であり、さらに望ましくは、３：１である。もし、ホスト物質の含量が前記範囲を逸脱する場合には、単一ホストに比べて発光効率特性が改善されないため、望ましくない。
【００２８】
本発明は、前述したように単独のホスト物質のみが使われるものではなく、二つ以上の混合物形態に使われることによって効率及び寿命特性が改善されうる。また、このようなＥＭＬの製造において、溶液工程が可能でスピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブレーディング、インクジェットプリンティング、または熱転写法などの方法によってＥＭＬが形成されうる。このような溶液工程を行うためには、ベンゼン、トルエン、及びクロロベンゼンのような有機溶媒に対する溶解度特性に優れたマトリックスポリマーが使用されねばならない。
【００２９】
本発明のマトリックスポリマーは、エネルギーレベルバンドギャップが広い通常の物質を利用できる。これに限定されるものではないが、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、ポリフルオレン系樹脂、及びこれらの誘導体のうち選択された一つ以上が望ましい。
【００３０】
前記マトリックスポリマーの含量は、二つ以上のホスト物質１００重量部を基準として５０ないし２００重量部であることが望ましい。
【００３１】
本発明のＥＭＬの形成時に使われるリン光ドーパントは、Ｉｒ（Ｌ）３またはＩｒ（Ｌ）２Ｌ’で表示され、Ｌ及びＬ’は、下記の構造から選択されうる：
【００３２】
【化１】
【００３３】
前記リン光ドーパントの非限定的な例としては、ビスチエニルピリジンアセチルアセトネートイリジウム、ビス（ベンゾチエニルピリジン）アセチルアセトネートイリジウム、ビス（２−フェニルベンゾチアゾール）アセチルアセトネートイリジウム、ビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート、トリス（フェニルピリジン）イリジウム、トリス（２−ビフェニルピリジン）イリジウム、トリス（３−ビフェニルピリジン）イリジウム、及びトリス（４−ビフェニルピリジン）イリジウムから選択された一つ以上でありうる。
【００３４】
本発明に使われるリン光ドーパントの含量は、リン光ホスト物質１００重量部を基準として１ないし４５重量部であることが望ましい。前記リン光ドーパントの含量が１重量部未満である場合には、効率及び寿命特性が低下して望ましくなく、４５重量部を超える場合には、濃度消光現象による効率の低下によって望ましくない。
【００３５】
リン光ドーパントを含むＥＭＬの形成時に、リン光ホスト物質として、ホール輸送特性を有するカルバゾール化合物と、電子輸送特性を有するオキサジアゾール系化合物、フェナントロリン系化合物、トリアジン系化合物、及びトリアゾール系化合物のうちから選択された一つ以上の化合物とを共に使用でき、このような場合には、ホールブロッキング層（ＨＢＬ：Ｈｏｌｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）を形成しないので、デバイス構造が単純化され、発光効率及び寿命特性を向上させうる。
【００３６】
前記マトリックスポリマーは、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）であることが望ましく、前記二つのリン光ホスト物質は、ＣＢＰ及びＢＡｌｑであることが望ましく、前記リン光ドーパントは、ビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネートであることが望ましい。
【００３７】
前記第１電極とＥＭＬとの間にホール注入層（ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）及びホール輸送層（ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）のうち選択された一つ以上をさらに備え、前記ＥＭＬと第２電極との間にＨＢＬ、電子輸送層（ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）及び電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）のうちから選択された一つ以上の層をさらに備えうる。
【００３８】
図１を参照して、本発明の一実施例による有機発光素子の製造方法を説明すれば、次の通りである。
【００３９】
まず、基板の上部に第１電極のアノード用物質をコーティングしてアノードを形成する。ここで、基板としては、通常有機発光素子で使われる基板を使用するが、透明性、表面平滑性、取扱い容易性及び防水性に優れる有機基板または透明プラスチック基板が望ましい。そして、アノード用物質としては、透明かつ伝導性に優れる酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を使用する。
【００４０】
前記アノードの上部にＨＩＬ物質を熱真空蒸着するか、または使われる物質の種類によっては、溶液に溶かした後にスピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブレーディング、インクジェットプリンティング、または熱転写法、有機気相蒸着（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＯＶＰＤ）法などの方法を使用して、ＨＩＬを選択的に形成する。ここで、ＨＩＬの厚さは、５０ないし１５００Åであることが望ましい。もし、ＨＩＬの厚さが５０Å未満である場合には、ホール注入特性が低下し、１５００Åを超える場合には、駆動電圧の上昇のために、望ましくない。
【００４１】
前記ＨＩＬ物質としては、特別に制限されず、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）またはスターバースト型アミン類であるＴＣＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ＩＤＥ４０６（出光社製）などをＨＩＬとして使用できる。
【００４２】
【化２】
【００４３】
前記過程によって形成されたＨＩＬの上部にＨＴＬ物質を前記例示した多様な方法でコーティングしてＨＴＬを選択的に形成する。前記ＨＴＬ物質は、特別に制限されず、Ｎ,Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ,Ｎ’−ジフェニル−［１,１−ビフェニル］−４,４’−ジアミン（ＴＰＤ）、Ｎ,Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ,Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）、ＩＤＥ３２０（出光社製）などが使われる。ここで、ＨＴＬの厚さは、５０ないし１５００Åであることが望ましい。もし、ＨＴＬの厚さが５０Å未満である場合には、ホール伝達特性が低下し、１５００Åを超える場合には、駆動電圧の上昇のために、望ましくない。
【００４４】
【化３】
【００４５】
次いで、ＨＴＬの上部にマトリックスポリマー、二つ以上のリン光ホスト物質、及びリン光ドーパントを含む発光材料を利用して、ＥＭＬを形成する。
【００４６】
本発明は、第１電極と第２電極との間にＥＭＬを備える有機発光素子の製造方法において、前記ＥＭＬの製造方法がマトリックスポリマー、二つ以上のホスト物質、一つ以上のリン光ドーパント物質を混合してＥＭＬ形成用組成物を製造する第１ステップと、前記組成物を第１電極の上部に塗布する第２ステップと、を含む有機発光素子の製造方法を提供する。
【００４７】
前記第１ステップで使われた溶媒は、ベンゼン、トルエン、及びクロロベンゼンからなる群から選択された一つ以上の溶媒であることが望ましい。前記第２ステップの組成物をスピンコーティング、インクジェットプリンティング、ディップコーティング、ドクターブレーディングまたは熱転写法のうち一つの方法で塗布してＥＭＬを形成する。
【００４８】
前記ＥＭＬの厚さは、１００ないし８００Åであることが望ましく、さらに望ましくは、３００ないし４００Åである。もし、ＥＭＬの厚さが１００Å未満であれば、効率及び寿命が低下し、８００Åを超えれば、駆動電圧が上昇して望ましくない。
【００４９】
前記ＥＭＬの上部にホールブロッキング用物質を真空蒸着またはスピンコーティングしてＨＢＬを選択的に形成する。このときに使われるＨＢＬ用物質は、特別に制限されていないが、電子輸送能力を有しつつ、発光化合物より高いイオン化ポテンシャルを有さねばならず、代表的にＢａｌｑ、ＢＣＰ、ＴＰＢＩなどが使われる。ＨＢＬの厚さは、３０ないし５００Åであることが望ましい。もし、ＨＢＬの厚さが３０Å未満である場合には、ホール防止特性が悪くて効率が低下し、５００Åを超える場合には、駆動電圧が上昇して望ましくない。
【００５０】
【化４】
【００５１】
前記ＨＢＬの上部に電子輸送物質を利用してＥＴＬを選択的に形成する。ＥＴＬ材料としては、特別に制限されず、Ａｌｑ３を利用できる。前記ＥＴＬの厚さは、５０ないし６００Åであることが望ましい。もし、ＥＴＬの厚さが５０Å未満である場合には、寿命特性が低下し、６００Åを超える場合には、駆動電圧が上昇して望ましくない。
【００５２】
また、前記ＥＴＬの上部にＥＩＬが選択的に積層されうる。前記ＥＩＬの形成材料としては、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯ、及びＬｉｑなどの物質を利用できる。前記ＥＩＬの厚さは、１ないし１００Åであることが望ましい。もし、ＥＩＬの厚さが１Å未満である場合には、効果的なＥＩＬとしての役割を行えなくて駆動電圧が高く、１００Åを超える場合には、絶縁層として作用して駆動電圧が高くて望ましくない。
【００５３】
【化５】
【００５４】
次いで、前記ＥＩＬの上部に第２電極のカソード用金属を真空熱蒸着して第２電極のカソードを形成することによって有機発光素子が完成される。
【００５５】
前記カソード金属としては、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）が利用される。
【００５６】
本発明の有機発光素子は、アノード、ＨＩＬ、ＨＴＬ、ＥＭＬ、ＥＴＬ、ＥＩＬ、カソードの必要に応じて一層または二層の中間層をさらに形成してもよい。
【００５７】
以下、本発明を下記の実施例によって説明するが、本発明が下記の実施例にのみ限定されるものではない。
【００５８】
[実施例]
本発明の下記の実施例で使われる含量の単位は‘重量部’とし、これは、二つ以上のリン光ホスト物質１００重量部を基準としたものである。
【００５９】
実施例１
アノードは、コーニング１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０.７ｍｍサイズに切断して、イソプロピルアルコール及び純水の中で各５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ、オゾン洗浄して使用した。
【００６０】
前記基板の上部にＮ,Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ,Ｎ’−ジフェニル−［１,１−ビフェニル］−４,４’−ジアミン（ＴＰＤ）を真空蒸着してＨＴＬを６００Åの厚さに形成した。
【００６１】
前記ＨＴＬの上部にマトリックスポリマーのポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）１００重量部、リン光ホスト物質４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ）とＢＡｌｑとをそれぞれ９０重量部と１０重量部、及びリン光ドーパントのビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート［ｐｑ２Ｉｒ（ａｃａｃ）］１０重量部をトルエンに溶解させて４００Åの厚さにスピンコーティングしてＥＭＬを形成した。
【００６２】
前記ＥＭＬの上部に電子輸送物質であるＡｌｑ３をスピンコーティングして約３００Åの厚さのＥＴＬを形成した。
【００６３】
前記ＥＴＬの上部にＬｉＦ １０Å（ＥＩＬ）とＡｌ １０００Å（カソード）とを順次に蒸着してＬｉＦ／Ａｌ電極を形成して有機発光素子を製造した。
【００６４】
実施例２
発光層の形成時にＣＢＰの含量が７５重量部であり、ＢＡｌｑの含量が２５重量部であることを除いては、実施例１と同じ方法によって実施して有機発光素子を製造した。
【００６５】
実施例３
発光層の形成時にＣＢＰの含量が５０重量部であり、ＢＡｌｑの含量が５０重量部であることを除いては、実施例１と同じ方法によって実施して有機発光素子を製造した。
【００６６】
実施例４
発光層の形成時にＣＢＰの含量が２５重量部であり、ＢＡｌｑの含量が７５重量部であることを除いては、実施例１と同じ方法によって実施して有機発光素子を製造した。
【００６７】
実施例５
発光層の形成時にＣＢＰの含量が１０重量部であり、ＢＡｌｑの含量が９０重量部であることを除いては、実施例１と同じ方法によって実施して有機発光素子を製造した。
【００６８】
比較例１
アノードは、コーニング１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０.７ｍｍサイズに切断して、イソプロピルアルコール及び純水の中で各５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ、オゾン洗浄して使用した。
【００６９】
前記基板の上部にＴＰＤを真空蒸着してＨＴＬを６００Åの厚さに形成した。前記ＨＴＬの上部にマトリックスポリマーであるＰＶＫ １００重量部、ＣＢＰ １００重量部、及びｐｑ２Ｉｒ（ａｃａｃ）１０重量部をトルエンに溶解させて４００Åの厚さにスピンコーティングしてＥＭＬを形成した。
【００７０】
前記ＥＭＬの上部に電子輸送物質であるＡｌｑ３をスピンコーティングして約３００Åの厚さのＥＴＬを形成した。
【００７１】
前記ＥＴＬの上部にＬｉＦ １０Å（ＥＩＬ）とＡｌ １０００Å（カソード）とを順次に真空蒸着してＬｉＦ／Ａｌ電極を形成して、図１に示したような有機発光素子を製造した。
【００７２】
比較例２
リン光ホスト物質としてＣＢＰ １００重量部の代わりに、ＢＡｌｑ １００重量部を使用して４００Åの厚さのＥＭＬを形成したことを除いては、比較例１と同じ方法によって実施して有機発光素子を製造した。
【００７３】
前記実施例１ないし５及び比較例１及び比較例２によって製造された有機発光素子において、発光効率及び寿命特性を調べた。
【００７４】
発光効率は、分光計を利用して測定し、寿命は、光ダイオードを利用して評価し、その結果を下記の表１に表した。
【００７５】
比較例１及び比較例２の有機発光素子の発光効率は、それぞれ約８ｃｄ／Ａ及び６ｃｄ／Ａであり、実施例２の有機発光素子は、発光効率が１０ｃｄ／Ａであって、比較例１及び比較例２の場合に比べて効率が改善された。
【００７６】
また、寿命特性は、最初発光輝度が５０％線まで低下する時間で表すが、実施例２の有機発光素子は、５００ｃｄ／ｍ２で３００時間であり、比較例１及び比較例２の有機発光素子は、それぞれ５００ｃｄ／ｍ２で１００時間及び９０時間で現れ、実施例は、比較例１及び比較例２の場合に比べて寿命特性が改善されることが確認できた。
【００７７】
【表１】
【００７８】
本発明は、実施例を参考として説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、有機発光素子関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施例による有機発光素子の断面を示す図面である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と第２電極との間に発光層を有する有機発光素子において、前記発光層は、マトリックスポリマー、二つ以上のリン光ホスト物質、及び一つ以上のリン光ドーパントを含む有機発光素子。
【請求項２】
前記マトリックスポリマーは、ポリフェニレンビニレン、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレン及びこれらの誘導体のうちから選択された一つ以上のポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記マトリックスポリマーの含量は、発光層リン光ホスト物質の総含量１００重量部を基準として５０ないし２００重量部であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記リン光ホスト物質は、第１ホスト物質及び第２ホスト物質からなり、前記ホスト物質のＨＯＭＯ準位が異なり、及び／またはＬＵＭＯ準位が異なる化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記二つのホスト物質の三重項エネルギーレベルは、２.３ないし３.５ｅＶであることを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記リン光ホスト物質は、カルバゾール化合物であることを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記カルバゾール化合物は、１,３,５−トリカルバゾリルベンゼン、４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ）、ｍ−ビスカルバゾリルフェニル、４,４’−ビスカルバゾリル−２,２’−ジメチルビフェニル（ｄｍＣＢＰ）、４,４’,４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン、１,３,５−トリス（２−カルバゾリルフェニル）ベンゼン、１,３,５−トリス（２−カルバゾリル−５−メトキシフェニル）ベンゼン、及びビス（４−カルバゾリルフェニル）シランからなる群から選択されることを特徴とする請求項６に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記リン光ホスト物質は、有機金属錯体、スピロフルオレン系化合物、オキサジアゾール系化合物、フェナントロリン系化合物、トリアジン系化合物及びトリアゾール系化合物のうちから選択される化合物であることを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記有機金属錯体は、ビス（８−ヒドロキシキノラト）ビフェノキシアルミニウム、ビス（８−ヒドロキシキノラト）フェノキシアルミニウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノラト）ビフェノキシアルミニウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノラト）ナフトキシアルミニウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノラト）フェノキシアルミニウム、ビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）キノラト）亜鉛、またはビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−フェニル−フェノラト）アルミニウムであることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記スピロフルオレン系化合物は、２,５−ジスピロビフルオレン−１,３,４−オキサゾールであり、前記オキサジアゾール系化合物は、（４−ビフェニリル）−５−（４−ＴＥＲＴ−ブチルフェニル）−１,３,４−オキサゾールであり、前記フェナントロリン系化合物は、２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−９,１０−フェナントロリンであることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
前記トリアジン系化合物は、２,４,６−トリス（ジアリールアミノ）−１,３,５−トリアジン、２,４,６−トリス（ジフェニルアミノ）−１,３,５−トリアジン、２,４,６−トリカルバゾロ−１,３,５−トリアジン、２,４,６−トリス（Ｎ−フェニル−２−ナフチルアミノ）−１,３,５−トリアジン、２,４,６−トリス（Ｎ−フェニル−１−ナフチルアミノ）−１,３,５−トリアジン、または２,４,６−トリスビフェニル−１,３,５−トリアジンであり、前記トリアゾール系化合物は、３−フェニル−４−（１−ナフチル）−５−フェニル−１,２,４−トリアゾールであることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
前記第１ホスト物質と第２ホスト物質との混合重量比は、９：１ないし１：９であることを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
【請求項１３】
前記発光層でリン光ドーパントが、ビスチエニルピリジンアセチルアセトネートイリジウム、ビス（ベンゾチエニルピリジン）アセチルアセトネートイリジウム、ビス（２−フェニルベンゾチアゾール）アセチルアセトネートイリジウム、ビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート、トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム及びトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムからなる群から選択される一つ以上のドーパントであることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１４】
前記リン光ドーパントの含量は、発光層リン光ホスト物質の総含量１００重量部を基準として１ないし４５重量部であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１５】
前記発光層のマトリックスポリマーは、ポリビニルカルバゾールであり、前記リン光ホストは、ＣＢＰ及びＢａｌｑであり、前記リン光ドーパントは、ビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート［ｐｑ２Ｉｒ（ａｃａｃ）］であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１６】
前記第１電極と発光層との間にホール注入層及びホール輸送層のうちから選択される一つ以上の層がさらに備えられることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１７】
前記発光層と第２電極との間にホールブロッキング層、電子輸送層及び電子注入層のうちから選択された一つ以上の層がさらに備えられることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１８】
第１電極と第２電極との間に発光層を備える有機発光素子の製造方法において、
前記発光層の製造方法は、
マトリックスポリマー、二つ以上のホスト物質、一つ以上のリン光ドーパント物質を混合して発光層形成用組成物を製造する第１ステップと、
前記組成物を第１電極の上部に塗布する第２ステップと、を含む有機発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記第１ステップで使われた溶媒がベンゼン、トルエン、及びクロロベンゼンからなる群のうちから選択された一つ以上の溶媒であることを特徴とする請求項１８に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項２０】
前記第２ステップの組成物の塗布は、スピンコーティング法、インクジェットプリンティング法、ディップコーティング法、ドクターブレーディング法及び熱転写法からなる群のうちから選択された何れか一つで行われることを特徴とする請求項１８に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項１】
第１電極と第２電極との間に発光層を有する有機発光素子において、前記発光層は、マトリックスポリマー、二つ以上のリン光ホスト物質、及び一つ以上のリン光ドーパントを含む有機発光素子。
【請求項２】
前記マトリックスポリマーは、ポリフェニレンビニレン、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレン及びこれらの誘導体のうちから選択された一つ以上のポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記マトリックスポリマーの含量は、発光層リン光ホスト物質の総含量１００重量部を基準として５０ないし２００重量部であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記リン光ホスト物質は、第１ホスト物質及び第２ホスト物質からなり、前記ホスト物質のＨＯＭＯ準位が異なり、及び／またはＬＵＭＯ準位が異なる化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記二つのホスト物質の三重項エネルギーレベルは、２.３ないし３.５ｅＶであることを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記リン光ホスト物質は、カルバゾール化合物であることを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記カルバゾール化合物は、１,３,５−トリカルバゾリルベンゼン、４,４’−ビスカルバゾリルビフェニル（ＣＢＰ）、ｍ−ビスカルバゾリルフェニル、４,４’−ビスカルバゾリル−２,２’−ジメチルビフェニル（ｄｍＣＢＰ）、４,４’,４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン、１,３,５−トリス（２−カルバゾリルフェニル）ベンゼン、１,３,５−トリス（２−カルバゾリル−５−メトキシフェニル）ベンゼン、及びビス（４−カルバゾリルフェニル）シランからなる群から選択されることを特徴とする請求項６に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記リン光ホスト物質は、有機金属錯体、スピロフルオレン系化合物、オキサジアゾール系化合物、フェナントロリン系化合物、トリアジン系化合物及びトリアゾール系化合物のうちから選択される化合物であることを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記有機金属錯体は、ビス（８−ヒドロキシキノラト）ビフェノキシアルミニウム、ビス（８−ヒドロキシキノラト）フェノキシアルミニウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノラト）ビフェノキシアルミニウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノラト）ナフトキシアルミニウム、ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノラト）フェノキシアルミニウム、ビス（２−（２−ヒドロキシフェニル）キノラト）亜鉛、またはビス（２−メチル−８−キノリノラト）（パラ−フェニル−フェノラト）アルミニウムであることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記スピロフルオレン系化合物は、２,５−ジスピロビフルオレン−１,３,４−オキサゾールであり、前記オキサジアゾール系化合物は、（４−ビフェニリル）−５−（４−ＴＥＲＴ−ブチルフェニル）−１,３,４−オキサゾールであり、前記フェナントロリン系化合物は、２,９−ジメチル−４,７−ジフェニル−９,１０−フェナントロリンであることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
前記トリアジン系化合物は、２,４,６−トリス（ジアリールアミノ）−１,３,５−トリアジン、２,４,６−トリス（ジフェニルアミノ）−１,３,５−トリアジン、２,４,６−トリカルバゾロ−１,３,５−トリアジン、２,４,６−トリス（Ｎ−フェニル−２−ナフチルアミノ）−１,３,５−トリアジン、２,４,６−トリス（Ｎ−フェニル−１−ナフチルアミノ）−１,３,５−トリアジン、または２,４,６−トリスビフェニル−１,３,５−トリアジンであり、前記トリアゾール系化合物は、３−フェニル−４−（１−ナフチル）−５−フェニル−１,２,４−トリアゾールであることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
前記第１ホスト物質と第２ホスト物質との混合重量比は、９：１ないし１：９であることを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
【請求項１３】
前記発光層でリン光ドーパントが、ビスチエニルピリジンアセチルアセトネートイリジウム、ビス（ベンゾチエニルピリジン）アセチルアセトネートイリジウム、ビス（２−フェニルベンゾチアゾール）アセチルアセトネートイリジウム、ビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート、トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム及びトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムからなる群から選択される一つ以上のドーパントであることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１４】
前記リン光ドーパントの含量は、発光層リン光ホスト物質の総含量１００重量部を基準として１ないし４５重量部であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１５】
前記発光層のマトリックスポリマーは、ポリビニルカルバゾールであり、前記リン光ホストは、ＣＢＰ及びＢａｌｑであり、前記リン光ドーパントは、ビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート［ｐｑ２Ｉｒ（ａｃａｃ）］であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１６】
前記第１電極と発光層との間にホール注入層及びホール輸送層のうちから選択される一つ以上の層がさらに備えられることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１７】
前記発光層と第２電極との間にホールブロッキング層、電子輸送層及び電子注入層のうちから選択された一つ以上の層がさらに備えられることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１８】
第１電極と第２電極との間に発光層を備える有機発光素子の製造方法において、
前記発光層の製造方法は、
マトリックスポリマー、二つ以上のホスト物質、一つ以上のリン光ドーパント物質を混合して発光層形成用組成物を製造する第１ステップと、
前記組成物を第１電極の上部に塗布する第２ステップと、を含む有機発光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記第１ステップで使われた溶媒がベンゼン、トルエン、及びクロロベンゼンからなる群のうちから選択された一つ以上の溶媒であることを特徴とする請求項１８に記載の有機発光素子の製造方法。
【請求項２０】
前記第２ステップの組成物の塗布は、スピンコーティング法、インクジェットプリンティング法、ディップコーティング法、ドクターブレーディング法及び熱転写法からなる群のうちから選択された何れか一つで行われることを特徴とする請求項１８に記載の有機発光素子の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２００６−２４５５６５（Ｐ２００６−２４５５６５Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３７０７７（Ｐ２００６−３７０７７）
【出願日】平成１８年２月１４日（２００６．２．１４）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１４日（２００６．２．１４）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
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