説明

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、第1電極と第2電極との間に位置した発光層と、第1電極と発光層との間に位置した第1正孔注入層と、第1電極と発光層との間に位置した第2正孔注入層と、発光層と第2電極との間に位置した電子輸送層と、を備える有機発光素子であって、第1正孔注入層は、金属フッ化物及び第1正孔注入物質を含み、第2正孔注入層は、モリブデン酸化物及び第2正孔注入物質を含み、電子輸送層は、電子輸送物質及び下記化学式1で表示される金属化合物を含むことを特徴とする有機発光素子である。
(化学式1)

Xは、アルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属であり、Yは、7族元素またはCないしC20有機基であり、aは、1ないし3の数であり、bは、1ないし3の数である。

【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、特に新規な電子注入材料及び新規な電子輸送材料を利用して駆動電圧、発光効率、寿命などの特性が改善された有機発光素子に関する。
【0002】
本発明は、高品位の有機発光素子の開発のための必須先行技術に係り、有機発光素子の消費電力低減及び寿命改善に関する。
【背景技術】
【0003】
有機発光素子とは、図1に示すように、二つの電極間に挿入されている有機膜に電流を印加するとき、有機膜で電子と正孔との結合により光が発生する装置をいう。したがって、有機発光素子は、高画質、速い応答速度及び広視野角の特性を有する軽量薄型の情報表示装置の具現を可能にするという長所を有する。これは、有機発光表示素子技術の急激な成長を先導する原動力となり、現在、有機発光素子は、携帯電話だけでなく、その他の高品位の情報表示装置までにその応用領域が拡張されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】韓国公開特許第10−2008−0019618号公報
【0005】
かかる有機発光素子の急成長は、学術的側面だけでなく、産業技術側面でTFT−LCDのようなその他の情報表示素子との競争を避けられず、既存の有機発光素子は、量的、質的成長を阻害する最も大きい要因として残っている素子の効率、寿命延長及び消費電力低減という技術的限界を克服せねばならない難局に直面している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、前述した問題点を解決して二つの電荷注入が容易になって、電圧減少による消費電力が低減するだけでなく、駆動電圧、発光効率及び寿命特性を改善させた有機発光素子を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するために、本発明では、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に位置した発光層と、前記第1電極と前記発光層との間に位置した第1正孔注入層と、前記第1電極と前記発光層との間に位置した第2正孔注入層と、前記発光層と前記第2電極との間に位置した電子輸送層と、を備える有機発光素子であって、前記第1正孔注入層は、金属フッ化物及び第1正孔注入物質を含み、前記第2正孔注入層は、モリブデン酸化物及び第2正孔注入物質を含み、前記電子輸送層は、電子輸送物質及び下記化学式1で表示される金属化合物を含むことを特徴とする有機発光素子を提供する。
【0008】
(化学式1)

【0009】
Xは、アルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属であり、Yは、7族元素またはCないしC20有機基であり、aは、1ないし3の数であり、bは、1ないし3の数である。
【0010】
また、望ましくは、前記化学式1で表示される金属化合物及び電子輸送物質を含む電子輸送層以外に他の電子輸送層をさらに備えることもできる。
【発明の効果】
【0011】
本発明の有機発光素子は、優秀な電気的特性を有し、赤色、緑色、青色、白色などのあらゆるカラーの蛍光及び燐光素子に適した新規な正孔注入材料を使用する。また、本発明の有機発光素子は、新規な電子輸送材料を利用して電子注入層を形成せずにも電子注入能力が非常に改善される。その結果、一般的な電子輸送材料を使用した場合と比較して電流効率、電力効率が向上するだけでなく、発光層に注入される電荷バランスが調節されて駆動電圧及び寿命特性が改善される。このように構成されて二つの電荷注入の障壁を低めて消費電力を低減させることができ、新規な正孔注入材料及び新規な電子輸送材料の電荷移動度の調節を通じて電流効率を極大化させることができる。その他にも、高輝度、長寿命の長所がある。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1A】本発明の実施例による有機発光素子の構造を簡略に示す断面図である。
【図1B】本発明の実施例による有機発光素子の構造を簡略に示す断面図である。
【図2】本発明の他の実施例による有機発光素子の層のHOMOレベル及びLUMOレベルの差を概略的に示すエネルギーバンドダイヤグラムである。
【図3】本発明の一実施例及び従来の有機発光素子の電流効率特性を測定したグラフである。
【図4】本発明の一実施例及び従来の有機発光素子の消費電力を測定したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【0014】
高効率性能を有する有機発光素子を具現するためには、発光層での電荷バランスが非常に重要である。このために、本発明では、正孔注入層を2層で形成し、それをそれぞれ第1正孔注入層及び第2正孔注入層とすれば、第1正孔注入層の形成時、金属フッ化物及び第1正孔注入物質を利用し、第2正孔注入層の形成時、モリブデン酸化物及び第2正孔注入物質を利用し、電子輸送層の形成時、下記化学式1で表示される金属化合物及び電子輸送物質を利用する。
【0015】
(化学式1)

【0016】
Xは、アルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属であり、Yは、7族元素またはCないしC20有機基であり、aは、1ないし3の数であり、bは、1ないし3の数である。
【0017】
本発明による有機発光素子において、第1正孔注入層は、金属フッ化物と第1正孔注入物質との混合物を含むが、前記第1正孔注入層に含まれている金属フッ化物は、新規な正孔注入層形成用の材料である。
【0018】
一般的に、正孔注入障壁を減らすために使われる物質は、純粋有機ベースの物質として使われ、この場合、電極と有機物質とのエネルギーギャップを最大限狭める目的で設計される。しかし、本発明によって、前記金属フッ化物混合物を含む第1正孔注入層を電極界面層に使用すれば、電極界面に双極子モーメントが生じ、かかる双極子は、電場を有機発光素子に加えた場合、正孔の注入をさらに有機的に可能にする(誘起双極子)。
【0019】
前記金属フッ化物において、金属は、望ましくは、第1族元素または第2族元素である。例えば、LiF,NaF,MgF,F16−CuPc,F−CuPc,F−TCNQ,CsFなどがある。
【0020】
望ましくは、かかる金属フッ化物及び前記第1正孔注入物質の混合比は、1:1ないし3:1である。前記混合比が1:1未満で、第1正孔注入層に含まれた金属フッ化物の含量が少量である場合、駆動電圧の減少幅が狭く、また、前記混合比が3:1を超えて金属フッ化物の含量が過量含まれる場合、駆動電圧が上昇するという問題点がある。
【0021】
また、本発明による有機発光素子は、第2正孔注入層を備えてよく、前記第2正孔注入層は、モリブデン酸化物及び第2正孔注入物質の混合物を含み、このとき、前記第2正孔注入層に含まれているモリブデン酸化物は、新規な正孔注入層形成用の材料である。
【0022】
本発明によって前記モリブデン酸化物を含む混合物を第2正孔注入層に使用すれば、モリブデン酸化物の電気伝導性を利用して電荷輸送密度を増大させ、また、有機発光素子内の抵抗を減少させて全体的な電荷を移動させるのに必要な電場の強度を低めることができる。また、有機物構造で存在するエネルギートラップ分布を減らし、表面モルフォロジーを改善させて接触抵抗が低くなって電荷蓄積を防止できる。
【0023】
前記金属フッ化物及びモリブデン酸化物は、公知の多様な方法を利用して製造可能であり、これは、当業者に容易に認識可能である。
【0024】
前述したように、前記第1正孔注入物質と前記第2正孔注入物質とは、それぞれ独立的に正孔注入層形成用の材料として当業界で一般的に使われる化合物でありうる。その例として、銅フタロシアニン、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、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、4,4’,4”−トリ(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(TCTA)、4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)、1,3,5−トリ(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、ビス(4−カルバゾリルフェニル)シラン、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(α−NPD)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(1−ナフチル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(NPB)が挙げられる。
【0025】
前記のように、本発明による第1正孔注入層及び第2正孔注入層を備える有機発光素子は、駆動電圧、発光効率、寿命などの特性が改善され、特にデジタル駆動(定電圧駆動)時に寿命低下が最小化されるという長所を有する。
【0026】
図2は、本発明の一具現例による有機発光素子の層のHOMOレベル及びLUMOレベルの差を概略的に示すエネルギーバンドダイヤグラムである。
【0027】
かかる構造による本発明による有機発光素子は、電荷注入障壁を低めることができ、また、界面の接触抵抗を減らして駆動時に寿命がさらに延長できる。
【0028】
望ましくは、前記第1正孔注入層と前記第2正孔注入層との厚さ比が1:9ないし9:1である。第1正孔注入層と第2正孔注入層との厚さ比が1:9以上となって、第1正孔注入層の厚さが第2正孔注入層に対して相対的に薄すぎれば、誘起双極子効果が小さくて駆動電圧の減少効果がなく、9:1を超えて第1正孔注入層の厚さが第2正孔注入層に対して比較的厚くなれば、駆動電圧が再び上昇するという問題点がある。
【0029】
前記金属フッ化物及びモリブデン酸化物は、公知の多様な方法を利用して製造可能であり、これは、当業者に容易に認識可能である。
【0030】
前記化学式1で、Xは、Li,Cs,Na,Ba,Mgであり、Yは、F、キノレート、アセトアセテートである。
【0031】
前記化学式1で表示される金属化合物は、リチウムキノレート、ナトリウムキノレート、リチウムアセトアセテート、マグネシウムアセトアセテート、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化ナトリウム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。
【0032】
本発明による有機発光素子は、別途の電子注入層を必要とせず、かつ電子注入がさらに容易になる。
【0033】
また、前述した電子輸送層以外に、電子移動度が電場の平方根800ないし1000(V/cm)1/2で10−8cm/Vs以上である電子輸送物質を含む電子輸送層をさらに備える。さらに詳細に説明すれば、本発明の有機発光素子は、前記化学式1で表示される金属化合物及び電子輸送物質を含む電子輸送層を第1電子輸送層として備え、また、前記第1電子輸送層以外に他の第2電子輸送層をさらに備え、前記第2電子輸送層は、第2電子輸送物質を含む。
【0034】
このように2層構造の電子輸送層を備える場合には、単層の電子輸送層を使用する場合と比較してはるかにさらに有機的な電子注入が可能になり、これにより、電圧減少による消費電力が大きく低減するという長所がある。
【0035】
前記第2電子輸送物質は、前述したように前記電子移動度が10−8cm/Vs以上である電子輸送物質で形成され、望ましくは、電場の平方根800ないし1000(V/cm)1/2で10−3ないし10−8cm/Vsの電子移動度を有し、具体的な例としてBeBq2が挙げられる。
【0036】
前記第1電子輸送物質は、第2電子輸送物質と同一に電子移動度が10−8cm/Vs以上である電子輸送物質で形成され、第2電子輸送物質と同じ組成または異なる材料から選択できる。そのうち、第2電子輸送物質と前記電子輸送物質とが同じ材料で構成される場合が工程性側面でさらに望ましい。
【0037】
前記第1電子輸送層と第2電子輸送層との厚さ比は、1:1ないし1:2であることが望ましい。
【0038】
前記第1電子輸送層を構成する電子輸送物質の望ましい例としては、BeBqがある。
【0039】
前記第2電子輸送層の第2電子輸送物質の望ましい例としては、Alqがある。
【0040】
本発明の有機発光素子は、前記のように電子注入層が不要であるので省略可能である。
【0041】
図2は、前記のような本発明の一具現例による有機発光素子の層のHOMOレベル及びLUMOレベルの差を概略的に示すエネルギーバンドダイヤグラムである。
【0042】
前記化学式1で表示される金属化合物は、公知の多様な方法を利用して製造可能であり、これは、当業者に容易に認識可能である。
【0043】
本発明による有機発光素子の構造は、非常に多様である。
【0044】
本発明の有機発光素子は、図1Aないし図1Bに示したアノード、正孔注入層(Hole Injecting Layer:HIL)、正孔輸送層(Hole Transport Layer:HTL)、発光層(Emissive Layer:EML)、電子輸送層(Electron Transport Layer:ETL)、電子注入層(Electron Injecting Layer:EIL)、カソード構造の有機発光素子だけでなく、多様な構造の有機発光素子の構造が可能であり、必要に応じて一層または二層の中間層をさらに形成することも可能である。
【0045】
以下、本発明の一実施形態による有機発光素子の製造方法を説明する。
【0046】
まず、基板の上部に第1電極であるアノード電極用物質をコーティングして、アノード電極を形成する。ここで、基板としては、一般的な有機EL素子で使われる基板を使用するが、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性に優れた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、アノード電極用物質としては、透明かつ伝導性に優れた酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)などを使用する。
【0047】
次いで、前記第1電極の上部に真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法のような多様な方法を利用して第1正孔注入層(HIL1)を形成できる。例えば、前記HIL物質である金属フッ化物及び公知のHIL形成用の有機化合物を共蒸着できる。
【0048】
次いで、前記HIL1の上部に真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法のような多様な方法を利用して第2正孔注入層(HIL2)も形成する。例えば、前記HIL物質であるモリブデン酸化物及び公知のHIL形成用の有機化合物を共蒸着できる。
【0049】
真空蒸着法によりHILを形成する場合、その蒸着条件は、HILの材料として使用する化合物、目的とするHILの構造及び熱的特性などによって異なるが、一般的に蒸着温度50ないし500℃、真空度10−8ないし10−3torr、蒸着速度0.01ないし100Å/sec、膜厚は通常10Åないし5μmの範囲で適切に選択することが望ましい。
【0050】
前記HILの上部にHTL物質を真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法のような方法により形成できるが、均一な膜質を得やすく、ピンホールが発生しがたいというなどの点で真空蒸着法により形成することが望ましい。真空蒸着法によりHTLを形成する場合、その蒸着条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的にHILの形成とほぼ同じ条件範囲中で選択される。
【0051】
前記HTL物質は、特に制限されず、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(α−NPD)などが使われる。
【0052】
次いで、前記HTLの上部にEMLが導入され、EMLの材料は、特に制限されない。ここで、EMLの形成方法としては、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法のような方法を使用できる。
【0053】
前記HILの上部にEMLを形成する。EMLをなす物質は、特に制限されない。さらに具体的に、オキサジアゾールダイマー染料(Bis−DAPOXP)、スピロ化合物(Spiro−DPVBi,Spiro−6P)、トリアリールアミン化合物、ビス(スチリル)アミン(DPVBi,DSA)、4,4’−ビス(9−エチル−3−カルバゾビニレン)−1,1’−ビフェニル(BCzVBi)、ぺリレン、2,5,8,11−テトラ−tert−ブチルぺリレン(TPBe)、9H−カルバゾール−3,3’−(1,4−フェニレン−ジ−2,1−エテン−ジイル)ビス[9−エチル−(9C)](BCzVB)、4,4−ビス[4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル]ビフェニル(DPAVBi)、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4’−[(ジ−p−トリルアミノ)スチリル]スチルベン(DPAVB)、4,4’−ビス[4−(ジフェニルアミノ)スチリル]ビフェニル(BDAVBi)、ビス(3,5−ジフルオロ−2−(2−ピリジル)フェニル−(2−カルボキシピリジル)イリジウムIII(FIrPic)など(以上、青色);3−(2−ベンゾチアゾリル)−7−(ジエチルアミノ)クマリン(Coumarin6)2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル−1H,5H,11H−10−(2−ベンゾチアゾリル)キノリジノ−[9,9a,1gh]クマリン(C545T)、N,N’−ジメチル−キナクリドン(DMQA)、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(III)(Ir(ppy))など(以上、緑色);テトラフェニルナフタセン(ルブレン)、トリス(1−フェニルイソキノリン)イリジウム(III)(Ir(piq))、ビス(2−ベンゾ[b]チオフェン−2−イル−ピリジン)(アセチルアセトネート)イリジウム(III)(Ir(btp)(acac))、トリス(ジベンゾイルメタン)フェナントロリンユーロピウム(III)(Eu(dbm)(phen))、トリス[4,4’−ジ−tert−ブチル−(2,2’)−ビピリジン]ルテニウム(III)錯体(Ru(dtb−bpy)*2(PF))、DCM1、DCM2、Eu(三フッ化テノイルアセトン)(Eu(TTA))、ブチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン)(DCJTB)など(以上、赤色)を使用できる。また、高分子発光物質としては、フェニレン系、フェニレンビニレン系、チオフェン系、フルオレン系及びスピロフルオレン系高分子のような高分子及び窒素を含む芳香族化合物などを含むが、これらに限定されるものではない。
【0054】
前記EMLの厚さは、10nmないし500nm、望ましくは、20nmないし100nmであることが望ましい。そのうち、特に青色EMLの厚さは25nmでありうる。EMLの厚さが10nm未満である場合には、漏れ電流が増加して効率が低下し、寿命が減少し、500nmを超える場合には、駆動電圧の上昇幅が高くなって望ましくない。
【0055】
場合によっては、前記EMLは、EMLホストに前記発光ドーパントをさらに付加して製造することもある。蛍光発光型ホストの材料としては、トリス(8−ヒドロキシ−キノリナト)アルミニウム(Alq)、9,10−ジ(ナフチ−2−イル)アントラセン(ADN)、3−Tert−ブチル−9,10−ジ(ナフチ−2−イル)アントラセン(TBADN)、4,4’−ビス(2,2−ジフェニル−エテン−1−イル)−4,4’−ジメチルフェニル(DPVBi)、4,4’−ビス(2,2−ジフェニル−エテン−1−イル)−4,4’−ジメチルフェニル(p−DMDPVBi)、Tert(9,9−ジアリールフルオレン)s(TDAF)、2−(9,9’−スピロビフルオレン−2−イル)−9,9’−スピロビフルオレン(BSDF)、2,7−ビス(9,9’−スピロビフルオレン−2−イル)−9,9’−スピロビフルオレン(TSDF)、ビス(9,9−ジアリールフルオレン)s(BDAF)、4,4’−ビス(2,2−ジフェニル−エテン−1−イル)−4,4’−ジ−(tert−ブチル)フェニル(p−TDPVBi)などが使われ、燐光型ホストの材料としては、1,3−ビス(カルバゾール−9−イル)ベンゼン(mCP)、1,3,5−トリス(カルバゾール−9−イル)ベンゼン(tCP)、4,4’,4”−トリス(カルバゾール−9−イル)トリフェニルアミン(TcTa)、4,4’−ビス(カルバゾール−9−イル)ビフェニル(CBP)、4,4’−ビス(9−カルバゾリル)−2,2’−ジメチル−ビフェニル(CBDP)、4,4’−ビス(カルバゾール−9−イル)−9,9−ジメチル−フルオレン(DMFL−CBP)、4,4’−ビス(カルバゾール−9−イル)−9,9−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール)フルオレン(FL−4CBP)、4,4’−ビス(カルバゾール−9−イル)−9,9−ジ−トリル−フルオレン(DPFL−CBP)、9,9−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール)フルオレン(FL−2CBP)などが使われる。
【0056】
このとき、ドーパントの含量は、EML形成材料によって可変的であるが、一般的にEML形成材料(ホストとドーパントとの総重量)100重量部を基準として1ないし10重量部であることが望ましい。もし、ドーパントの含量が前記範囲を外れれば、EL素子の発光特性が低下して望ましくない。本発明において、例えば、DPAVBiが使われ、蛍光ホストとしては、ADNまたはTBADNが使われる。
【0057】
【化1】

【0058】
【化2】

【0059】
【化3】

【0060】
次いで、電子輸送物質と前述した化学式1の金属化合物とを真空蒸着法によって積層してETLを形成する。
【0061】
前記化学式1の金属化合物の含量は、電子輸送物質100重量部を基準として30ないし60重量部であることが望ましい。もし、化学式1の金属化合物の含量が30重量部未満であれば、金属化合物の特性が表れず、60重量部を超えれば、絶縁特性が発生して望ましくない。
【0062】
前記電子輸送物質としては、電子移動度が電場の平方根800ないし1000(V/cm)1/2で10−8cm/Vs以上、特に10−3ないし10−8cm/Vsの値を有する電子輸送物質を利用することが望ましい。
【0063】
ETLの電子移動度が10−8cm/Vs以下である場合、EMLへの電子注入が不十分であって電荷バランス側面で望ましくない。
【0064】
前記ETL形成物質としては、下記化学式2で表示されるビス(10−ヒドロキセベンゾ[h]キノリナトベリリウム(Bebq)、その誘導体を使用する。
【0065】
(化学式2)
【化4】

【0066】
EILの形成時にLiF,NaCl,CsF,LiO,BaOなどの物質を利用できる。前記ETL、EILの蒸着条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的にHILの形成とほぼ同じ条件範囲中で選択される。
【0067】
最後に、EILの上部に第2電極であるカソード形成用金属を真空蒸着法やスパッタリング法などの方法によりカソードを形成する。ここで、カソード形成用金属としては、低い仕事関数を有する金属、合金、電気伝導性化合物及びそれらの混合物を使用できる。具体的な例としては、Li,Mg,Al,Al−Li,Ca,Mg−In,Mg−Agなどが挙げられる。また、前面発光素子を得るために、ITO、IZOを使用した透過型カソードを使用することもできる。
【0068】
本発明の他の一実施形態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。
【0069】
二層構造のETLを備える有機発光素子は、EMLの上部に第1電子輸送物質を真空蒸着法によって積層してETL1を形成し、前記ETL1の上部に第1電子輸送物質と前述した化学式1の金属化合物とを真空蒸着法によって積層してETL2を形成することを経る点を除いては、前述した有機発光素子の製造方法と同一に実施する。
【0070】
以下、本発明を、下記の実施例を挙げて説明するが、本発明が下記実施例にのみ限定されるものではない。
実施例1:有機発光素子の製作例
【0071】
アノードは、コーニング社製の15Ω/cm(1200Å)ITOガラス基板を50mm×50mm×0.7mmサイズにカットして、イソプロピルアルコール及び純水中で各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。
【0072】
前記基板の上部に、まず、HIL1としてMgF及びNPBを共蒸着して50Å厚さに形成した。次いで、前記HIL1の上部にモリブデン酸化物及びm−MTDATAを利用してHIL2を600Å厚さに形成した。
【0073】
前記HIL2の上部にNPBを真空蒸着して、HTLを40nm厚さに形成した。前記したようにHTLを形成した後、このHTLの上部にホストであるAlq 100重量部、ドーパントとしてC545T 2重量部を使用して、それを真空蒸着してEMLを形成した。
【0074】
次いで、前記EMLの上部にCsF 50重量部及びAlq 50重量部を真空共蒸着して、35nm厚さのETLを形成した。
【0075】
前記ETLの上部にAl 3000Å(カソード)を順次に真空蒸着してAl電極を形成することによって、有機発光素子を完成した。
実施例2:有機発光素子の製作例
【0076】
フッ化リチウム50重量部及びAlq 50重量部を真空共蒸着してETLを形成した点を除いては、実施例1と同じ方法によって実施して有機発光素子を完成した。
比較例1:有機発光素子の製作例
【0077】
ETLの形成時に共蒸着構造を利用した点を除いては、実施例1と同じ方法によって実施して有機発光素子を完成した。
【0078】
前記実施例1及び比較例1によって製作された有機発光素子の電流密度による電力効率を調べ、その結果は図3及び図4に示した。
【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。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に位置した発光層と、前記第1電極と前記発光層との間に位置した第1正孔注入層と、前記第1電極と前記発光層との間に位置した第2正孔注入層と、前記発光層と前記第2電極との間に位置した電子輸送層と、を備える有機発光素子であって、前記第1正孔注入層は、金属フッ化物及び第1正孔注入物質を含み、前記第2正孔注入層は、モリブデン酸化物及び第2正孔注入物質を含み、前記電子輸送層は、電子輸送物質及び下記化学式1で表示される金属化合物を含むことを特徴とする有機発光素子:
(化学式1)

Xは、アルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属であり、
Yは、7族元素またはCないしC20有機基であり、
aは、1ないし3の数であり、
bは、1ないし3の数である。
【請求項2】
前記金属フッ化物及び前記第1正孔注入物質の混合比は、1:1ないし3:1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】
前記モリブデン酸化物及び前記第2正孔注入物質の混合比は、1:1ないし3:1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】
前記金属フッ化物において、金属が第1族元素または第2族元素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】
前記第1正孔注入物質及び前記第2正孔注入物質は、それぞれ独立的に銅フタロシアニン、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、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、4,4’,4”−トリ(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(TCTA)、4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)、1,3,5−トリ(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、ビス(4−カルバゾリルフェニル)シラン、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(α−NPD)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(1−ナフチル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(NPB)、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−co−N−(4−ブチルフェニル)ジフェニルアミン)(TFB)またはポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−co−ビス−N,N−フェニル−1,4−フェニレンジアミン(PFB)からなる群から選択された一つ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6】
前記第1正孔注入層と前記第2正孔注入層との厚さの比は、1:9ないし9:1であることを特徴とする請求項5に記載の有機発光素子。
【請求項7】
前記化学式1で、Xは、Li,Cs,Na,BaまたはMg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8】
前記化学式1で、Yは、F、キノレートまたはアセトアセテー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9】
前記化学式1で表示される金属化合物は、リチウムキノレート、ナトリウムキノレート、リチウムアセトアセテート、マグネシウムアセトアセテート、フッ化リチウム、フッ化セシウム及びフッ化ナトリウムからなる群から選択された一つ以上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10】
前記化学式1で表示される金属化合物の含量は、前記電子輸送物質100重量部を基準として30ないし60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11】
前記電子輸送物質の電子移動度は、電場の平方根800ないし1000(V/cm)1/2で10−8cm/Vs以上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12】
前記電子輸送物質は、下記化学式2で表示されるビス(10−ヒドロキセベンゾ[h]キノリナトベリリウム(Bebq)、その誘導体からなる群から選択された一つ以上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:
(化学式2)
【化1】

【請求項13】
前記化学式1で表示される金属化合物及び電子輸送物質を含む電子輸送層を第1電子輸送層として備え、また、前記第1電子輸送層以外に他の第2電子輸送層をさらに備え、前記第2電子輸送層は、第2電子輸送物質を含む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】
前記第2電子輸送物質の電子移動度は、電場の平方根800ないし1000(V/cm)1/2で10−8cm/Vs以上であることを特徴とする請求項13に記載の有機発光素子。
【請求項15】
前記第2電子輸送物質の電子移動度は、電場の平方根800ないし1000(V/cm)1/2で10−3ないし10−8cm/Vsであることを特徴とする請求項13に記載の有機発光素子。
【請求項16】
前記第1電子輸送層と前記第2電子輸送層との厚さ比は、2:1ないし1:2であることを特徴とする請求項13に記載の有機発光素子。
【請求項17】
前記第1電子輸送層で化学式1で表示される金属化合物の含量は、電子輸送物質100重量部を基準として30ないし60重量部であることを特徴とする請求項13に記載の有機発光素子。
【請求項18】
前記素子は、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択された一つ以上の層をさらに備え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19】
前記素子は、第1電極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/第2電極、第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/第2電極、または第1電極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/第2電極の構造を有することを特徴とする請求項1に記載の有機発光素子。

【図1A】
image rotate

【図1B】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate


【公開番号】特開2009−212514(P2009−212514A)
【公開日】平成21年9月17日(2009.9.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−40635(P2009−40635)
【出願日】平成21年2月24日(2009.2.24)
【出願人】(308040351)三星モバイルディスプレイ株式會社 (764)
【Fターム(参考)】