KR100733750B1

KR100733750B1 - 유기 ｅｌ 소자

Info

Publication number: KR100733750B1
Application number: KR1020050121566A
Authority: KR
Inventors: 도시키 이이지마; 가즈히토 가와스미; 요시아키 나가라
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2007-06-29
Also published as: US20060158104A1; EP1670083A2; TW200628011A; EP1670083A3; JP2006172762A; TWI284009B; JP4496948B2; KR20060066644A; CN1790768A

Abstract

양극과 음극 사이에, 형광 도펀트를 함유하는 발광층, 인광 도펀트를 함유하는 발광층, 바이폴라층을 함유하는 유기층을 구비하고, 바이폴라층은 형광 도펀트를 함유하는 발광층과 인광 도펀트를 함유하는 발광층 사이에 형성된 유기 EL 소자.

유기 EL 소자, 발광층, 유기층

Description

유기 ＥＬ 소자{ORGANIC EL DEVICE}

도 1 은 본 발명에 관련된 유기 EL 소자의 층 구성예를 설명하기 위한 단면도.

본 발명은 유기 EL (electroluminescence) 소자에 관한 것이다.

최근, 유기 EL 소자에 대한 큰 기대로서, 풀 컬러 표시 디바이스에 대한 응용을 들 수 있다. 유기 EL 소자를 사용하여 풀 컬러표시를 하는 하나의 방법으로서, 유기 EL 소자로부터 발생한 백색광을 컬러필터에 의해, 적색, 녹색, 청색의 광으로 나누는 방법이 알려져 있다. 그리고, 여기서 사용되는 유기 EL 소자에는, 이하와 같은 특성이 요구된다.

(i) 적색, 녹색, 청색의 각 색의 발광 강도 균형이 양호하고, 백색도가 높을 것.

(ii) 발광 효율이 높을 것.

(iii) 소자 수명이 길 것.

일반적으로, 유기 EL 소자는 양극/유기 발광층/음극으로 이루어지는 층 구성 을 기본으로 하고, 이것에 홀 주입층, 홀 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등의 층을 적절히 형성함으로써 구성된다. 그리고, 이 유기 발광층에서는, 양극 및 음극으로부터 각각 주입된 홀 및 전자가 재결합하여 여기자 (勵起子) 가 생성되고, 이 여기자를 경유하여 발광이 일어난다. 여기서 생성되는 여기자에는, 1중항 여기자와 3중항 여기자가 혼재되어 있고, 통계 이론적으로 1중항 여기자: 3중항 여기자= 1:3 의 비율로 생성된다고 생각된다.

지금까지 많은 유기 EL 소자에서는 1중항 여기 상태로부터 기저 상태로 되돌아갈 때에 형광을 발하는 발광 물질이 이용되었기 때문에, 25% 의 1중항 에너지가 발광에 이용되었을 뿐, 나머지 75%의 3중항 에너지는 최종적으로 열로 소비된다. 그래서, 3중항 에너지를 발광에 유효하게 이용하기 위해서, 인광 물질 (인광 도펀트) 을 유기 발광층에 사용한 유기 EL 소자 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2001-284056호 및 일본 특허공표 2002-525808호) 나, 인광 도펀트를 함유하는 복수의 유기 발광층 사이에, 전자 수송성 재료로 이루어진 여기자 블록층을 형성한 유기 EL 소자 (예를 들어, 일본 특허공표 2004-522276호) 가 제안되었다. 그러나, 이들의 유기 EL 소자에서는, 단색광의 발광 효율을 높이는 것은 가능하지만, 적색, 녹색 및 청색의 발광 강도 균형을 양호한 것으로 하고 우수한 백색 발광을 얻는 것은 불가능하다.

그래서, 적색이나 녹색 인광 도펀트를 함유하는 유기 발광층과 청색 형광 도펀트를 함유하는 유기 발광층을 적층한 유기 EL 소자가 제안되었다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2004-227814호).

그러나, 인광 도펀트를 함유하는 유기 발광층과 형광 도펀트를 함유하는 유기 발광층을 적층한 종래의 유기 EL 소자에서는, 인광 도펀트의 3중항 에너지의 일부가 형광 도펀트의 3중항 에너지로 덱스터 (Dexter) 이동하여 열로 소비되기 때문에, 고효율인 발광을 달성할 수 없다는 문제가 있었다.

상기 기술한 바와 같이, 종래의 유기 EL 소자에는, 우수한 백색도, 발광 효율 및 소자 수명 전부를 만족시키는 것은 없었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 백색도, 발광 효율 및 소자 수명이 우수한 유기 EL 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그래서, 본 발명자 등은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 예의 연구, 개발을 수행한 결과, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는, 형광 도펀트를 함유하는 발광층과 인광 도펀트를 함유하는 발광층 사이에, 홀 및 전자 (캐리어) 가 함께 이동 가능한 바이폴라층을 형성하는 것이 유효하다는 것에 생각이 미쳐, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명에 따른 유기 EL 소자는 양극과 음극 사이에, 형광 도펀트를 함유하는 발광층, 인광 도펀트를 함유하는 발광층, 및 바이폴라층을 함유하는 유기층을 구비하고, 상기 바이폴라층은 상기 형광 도펀트를 함유하는 발광층과 상기 인광 도펀트를 함유하는 발광층 사이에 형성된 것이다.

이러한 구성에서는, 형광 도펀트를 함유하는 발광층과 인광 도펀트를 함유하 는 발광층 사이의 캐리어 균형을 유지하면서, 3중항 에너지의 덱스터 이동을 억제할 수 있다.

본 발명은 바이폴라층이 홀 수송성 재료 및 전자 수송성 재료를 포함하는 경우에 특히 유효하고, 이 바이폴라층의 박막은 2nm 이상 15nm 이하인 것이 바람직하다. 이 때, 홀 수송성 재료의 최고 피점 궤도 (HOMO) 준위의 절대값은 전자 수송성 재료의 최고 피점 궤도 준위의 절대값보다 작은 것이 바람직하고, 또한 홀 수송성 재료의 최저 공궤도 (LUMO) 준위의 절대값은 전자 수송성 재료의 최저 공궤도 준위의 절대값보다 작은 것이 바람직하다. 또한, 홀 수송성 재료의 유리 전이 온도는 전자 수송성 재료의 유리 전이 온도보다 높은 것이 바람직하다. 또한, 전자 수송성 재료는 바이폴라층에 대하여 5 중량% 이상 95 중량% 이하 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 형광 도펀트를 함유하는 발광층이 인광 도펀트를 함유하는 발광층보다 음극측에 형성되는 것이 바람직하다. 형광 도펀트는 청색 형광 도펀트인 것이 바람직하고, 인광 도펀트는 적색 인광 도펀트 및 녹색 인광 도펀트로부터 선택되는 1 개 이상인 것이 바람직하다.

인광 도펀트를 함유하는 발광층은 적색 인광 도펀트 및 녹색 인광 도펀트를 함유하는 것이 바람직하다. 이 때, 적색 인광 도펀트의 함유량은 녹색 인광 도펀트의 함유량보다 적은 것이 바람직하다.

형광 도펀트를 함유하는 발광층의 막두께는 인광 도펀트를 함유하는 발광층의 막두께보다 두꺼운 것이 바람직하다.

유기층은 바이폴라층의 홀 수송성 재료와 동일한 재료를 포함하는 홀 수송층 및 바이폴라층의 전자 수송성 재료와 동일한 재료를 포함하는 전자 수송층으로부터 선택되는 1 개 이상의 층을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.

바이폴라층은 인광 도펀트의 3중항 에너지갭보다 큰 3중항 에너지갭을 갖는 재료를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 유기 EL 소자에 대해서, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 도 1 은 본 발명에 따른 유기 EL 소자의 모식 단면도이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 유기 EL 소자 (10) 는 기판 (11) 상에 양극 (12), 유기층 (13), 및 음극 (14) 이 순차 적층된다. 그리고 유기층 (13) 은 홀 수송층 (15), 형광 도펀트를 함유하는 발광층 (18; 이하, 형광 발광층 (18) 이라고 한다), 인광 도펀트를 함유하는 발광층 (16; 이하, 인광 발광층 (16) 이라고 한다), 형광 발광층 (18) 과 인광 발광층 (16) 사이에 형성된 바이폴라층 (17), 및 전자 수송층 (19) 을 포함하도록 구성된다.

우선, 본 발명에서의 유기층에 대해서, 도 1 에 기초하여 상세히 설명한다.

본 발명에 있어서, 유기층 (13) 은 음극 (14) 측에서 전자 수송층 (19), 형광 발광층 (18), 바이폴라층 (17), 인광 발광층 (16), 및 홀 수송층 (15) 이 순서대로 적층되어 구성된다. 이와 같이 형광 발광층 (18) 과 인광 발광층 (16) 사이에, 홀 및 전자가 함께 이동 가능한 바이폴라층 (17) 을 형성함으로써, 양극 (12) 과 음극 (14) 사이에 직류 전압을 인가하였을 때에 캐리어 균형을 무너뜨리는 일 없이, 3중항 에너지의 덱스터 이동을 억제할 수 있는 것이다.

형광 발광층 (18) 은 주로 형광 호스트 재료 및 형광 도펀트로부터 구성되고, 양극 (12) 및 음극 (14) 으로부터 각각 주입된 홀 및 전자, 또는 이들의 일방을 수송하여 양자를 재결합시키고, 여기자를 발생시켜, 그 여기자가 기저 상태로 되돌아갈 때에 형광을 발하는 층이다. 형광 호스트 재료가 여기된 경우에는, 푀르스터 이동 또는 덱스터 이동하여 형광 도펀트를 여기한다. 또한, 호스트재료를 경유하지 않고 형광 도펀트가 직접 여기되는 경우도 있다. 그 후, 형광 도펀트가 1중항 여기 상태로부터 기저 상태로 되돌아갈 때 형광을 발광한다.

이러한 형광 도펀트는, 일반적으로는, 높은 형광양자 수율 (Φ) 을 갖는 화합물로부터 적절히 선택할 수 있다.

청색 형광 도펀트로서는, 청색 형광 발광 기능을 갖는 것이면 특별히 제한은 없고, 예를 들어 디스티릴아민 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 안트라센 유도체, 벤조옥사졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 크리센 유도체, 페난트렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 테트라페닐부타디엔 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 4,4'-비스[2-(9-에틸카르바졸-2-일)비닐]비페닐(BCzVBi), 페릴렌 등을 사용할 수 있다.

청색 형광 도펀트를 사용하는 경우의 형광 호스트 재료로서는, 예를 들어 디스티릴아릴렌 유도체, 스틸벤 유도체, 카르바졸 유도체, 트리아릴아민 유도체, 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 코로넨 유도체, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토) (p-페닐페노라토) 알루미늄(BAlq) 등을 들 수 있다.

적색 형광 도펀트로서는, 적색 형광 발광 기능을 갖는 것이면 특별히 제한은 없고, 예를 들어 유로퓸 착물, 벤조피란 유도체, 로다민 유도체, 벤조티옥산텐 유도체, 포르피린 유도체, 나일레드 (nailered), 2-(1,1-디메틸에틸)-6-(2-(2,3,6,7-테트라히드로-1,1,7,7-테트라메틸-1H, 5H-벤조(ij)퀴놀리딘-9-일)에테닐)-4H-피란-4H-이리덴)프로판디니트릴(DCJTB), 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란(DCM) 등을 들 수 있다.

녹색 형광 도펀트로서는, 녹색 형광 발광 기능을 갖는 것이면 특별히 제한은 없고, 예를 들어 쿠마린 유도체, 퀴나크리돈 유도체 등을 들 수 있다.

적색 형광 도펀트나 녹색 형광 도펀트를 사용하는 경우의 형광 호스트 재료로서는, 예를 들어 디스티릴아릴렌 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 디스티릴아민 유도체, 퀴놀리노라토계 금속 착물, 트리아릴아민 유도체, 옥사디아졸 유도체, 시롤 유도체, 디카르바졸 유도체, 올리고티오펜 유도체, 벤조피란 유도체, 트리아졸 유도체, 벤조옥사졸 유도체, 벤조티아졸 유도체 등을 들 수 있고, 보다 구체적으로는, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(Alq), 트리페닐아민의 4량체, 4,4'-비스(2,2'-디페닐비닐)비페닐 (DPVBi) 등을 들 수 있다.

형광 도펀트의 함유량 (도핑량) 은 형광 호스트 재료에 대하여 0.01 중량% 이상 20 중량% 이하가 바람직하고, 0.1 중량% 이상 10 중량% 이하가 더욱 바람직하다. 형광 도펀트로서 청색 형광 도펀트를 사용하는 경우에는, 형광 호스트 재료에 대하여 0.1 중량% 이상 20 중량% 이하인 것이 바람직하다. 이 범위 내이면, 인광 발광층 (16) 으로부터의 인광 발광과 균형이 잡힌 강도의 형광 발광이 얻 어진다.

형광 발광층 (18) 은, 상기의 형광 도펀트 및 형광 호스트 재료를 사용하여, 예를 들어 스퍼터링법, 이온플레이팅법, 진공증착법, 스핀코트법, 전자빔 증착법 등의 공지된 성막 방법에 의해서 형성할 수 있다.

인광 발광층 (16) 은, 주로 인광 호스트 재료 및 인광 도펀트로 구성되고, 양극 (12) 및 음극 (14) 으로부터 각각 주입된 홀 및 전자가 재결합되어 1중항 여기자 및 3중항 여기자가 생성된다. 호스트 재료의 1중항 여기자는 인광 재료의 1중항 여기자로 에너지 이동하고, 호스트 재료의 3중항 여기자는 인광 재료의 3중항 여기자로 에너지 이동한다. 인광 재료의 1중항 여기자는 항사이 교차에 의해 3중항 여기자가 된다. 또한, 인광 재료가 호스트 재료를 경유하지 않고 직접 여기되는 경우도 있다. 이 3중항 여기자가 기저 상태로 되돌아갈 때에 인광을 발한다.

이러한 인광 도펀트로서는, 유기 EL 소자의 발광층으로 사용되는 공지된 인광 도펀트로부터 적절히 선택할 수 있다.

청색 인광 도펀트로서는, 청색 인광 발광 기능을 갖는 것이면 특별히 제한은 없고, 예를 들어 이리듐, 루데늄, 백금, 오스뮴, 레늄, 팔라듐 등의 금속 착물을 들 수 있다. 그 중에서도, 이들 금속 착물의 배위자 내의 1 개 이상이 페닐피리딘 골격, 비피리딜 골격, 포르피린 골격 등을 가지는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 비스[4,6-디플루오로페닐피리디네이트-N,C^2'」-피콜리네이트-이리듐, 트리스[2-(2,4-디플루오로페닐)피리디네이트-N,C^2'」이리듐, 비스[2-(3,5-트리플루오로메틸)피리디네이트-N,C^2'」-피콜리네이트-이리듐, 비스(4,6-디플루오로페닐피리디네이트-N,C^2')이리듐(아세틸아세토네이트)를 들 수 있다.

적색 인광 도펀트로서는, 적색 인광 발광 기능을 갖는 것이면 특별히 제한은 없고, 예를 들어 이리듐, 루데늄, 백금, 오스뮴, 팔라듐 등의 금속 착물을 들 수 있고, 이들 금속 착물의 배위자 내의 1 개 이상이 페닐피리딘 골격, 비피리딜 골격, 포르피린 골격 등을 가지는 것도 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 비스[2- (2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디네이트-N,C³ ^']이리듐(아세틸아세토네이트)(btp2Ir(acac)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-12H, 23H-포르피린-백금(II), 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디네이트-N,C^3']이리듐, 비스(2-페닐피리딘)이리듐(아세틸아세트네이트) 을 들 수 있다.

녹색 인광 도펀트로서는, 녹색 인광 발광 기능을 갖는 것이면 특별히 제한은 없고, 예를 들어 이리듐, 루데늄, 백금, 오스뮴, 레늄, 팔라듐 등의 금속 착물을 들 수 있다. 그 중에서도, 이들 금속 착물의 배위자 내의 1개 이상이 페닐피리딘 골격, 비피리딜 골격, 포르피린 골격 등을 가지는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 팩-트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ir(ppy)3) (fac-tris-(2-phenylpyridine)iriduim), 비스(2-페닐피리디네이트-N,C^2')이리듐(아세틸아세토네이 트), 팩-트리스[5-플루오로-2-(5-트리플루오로메틸-2-피리딘)페닐-C,N]이리듐을 들 수 있다.

또한, 인광 호스트 재료로서는, 인광 도펀트의 3중항 에너지보다 큰 3중항에너지를 갖는 재료이면 특별히 제한은 없고, 예를 들어, 카르바졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 트리아졸 유도체, 퀴놀리노라토계 금속 착물을 들 수 있다. 구체적으로는, 4,4'-N,N'-디카르바졸비페닐(CBP), N-디카르바졸릴-3,5-벤젠, 폴리(9-비닐카르바졸), 4,4',4"-트리스(9-카르바졸릴)트리페닐아민, 4,4'-비스(9-카르바졸릴)-2,2'-디메틸비페닐, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트로린 (BCP), 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐카르바졸, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(Alq), 비스-(2-메틸-8-퀴놀리노라토)-4-(페닐페노라토)알루미늄 등이 바람직하다.

인광 도펀트의 함유량(도핑량)은, 인광 호스트 재료에 대하여 0.01 중량% 이상 30 중량% 이하가 바람직하고, 0.1 중량% 이상 20 중량% 이하가 더욱 바람직하다. 인광 도펀트로서 적색 인광 도펀트를 사용하는 경우에는, 인광 호스트 재료에 대하여 0.1 중량% 이상 20 중량% 이하인 것이 바람직하고, 녹색 인광 도펀트를 사용하는 경우에는, 인광 호스트 재료에 대하여 0.1 중량% 이상 20 중량% 이하 인 것이 바람직하다. 이 범위 내이면, 형광 발광층 (18) 으로부터의 형광 발광과 균형이 잡힌 강도의 인광 발광이 얻어진다.

또한, 동일 인광 발광층 내에 인광 도펀트를 복수 첨가함으로써, 인광 호스트 재료로부터 저에너지인 제 1 인광 도펀트로 에너지 이동한 후에, 보다 낮은 에너지인 제 2 인광 도펀트 에너지를 효율적으로 이동시키거나 하는 것이 가능해진 다. 특히, 동일 인광 발광층 내에 적색 인광 도펀트와 녹색 인광 도펀트를 첨가함으로써, 발광 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 이 경우에는, 발광 효율 향상의 관점에서, 적색 인광 도펀트의 함유량을 녹색 인광 도펀트보다 적게 하는 것이 바람직하다.

또한, 인광 발광층 (16) 을 2 층 이상의 구조로 하여, 층마다 첨가하는 인광 도펀트를 바꾸는 것도 가능하다.

인광 발광층 (16) 은 상기의 인광 도펀트 및 인광 호스트 재료를 사용하여, 예를 들어 스퍼터링법, 이온플레이팅법, 진공증착법, 스핀코트법, 전자빔 증착법 등의 공지된 성막 방법에 의해서 형성할 수 있다.

백색도, 소자 수명 및 발광 효율 등의 소자 성능을 고려하면, 형광 도펀트로서는 청색 형광 도펀트를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 인광 도펀트로서는 적색 인광 도펀트 및 녹색 인광 도펀트로부터 선택되는 1 개 이상을 사용하는 것이 바람직하다.

형광 발광층 (18) 의 막두께는 선택되는 재료에 따라서 달라지지만, 바람직하게는 1nm 이상 100nm 이하이고, 더욱 바람직하게는 2nm 이상 50nm 이하이다. 또한, 형광 발광층 (18) 의 막두께를 인광 발광층 (16) 의 막두께보다 두껍게 함으로써, 형광과 인광의 발광 강도의 균형이 양호해지고, 유기 EL 소자의 백색도를 더욱 향상시킬 수 있다.

인광 발광층 (16) 의 막두께는 선택되는 재료에 따라 달라지지만, 바람직하게는 0.1nm 이상 100nm 이하이고, 보다 바람직하게는 3nm 이상 15nm 이하이다.

바이폴라층 (17) 은 양극 (12) 및 음극 (14) 으로부터 각각 주입된 홀 및 전자가 함께 이동 가능한 재료로 구성되고, 형광 발광층 (18) 과 인광 발광층 (16) 사이에 일정한 거리를 확보하여, 인광 발광층 (16) 내의 3중항 에너지가 형광 발광층 (18) 으로 덱스터 이동하는 것을 억제하기 위한 층이다.

바이폴라층 (17) 에 사용되는 재료로서는, 홀 및 전자가 함께 이동 가능한 (바이폴라성을 갖는다) 것이면 특별히 제한은 없고, 예를 들어 단독으로 바이폴라성을 갖는 재료나, 홀 수송성 재료와 전자 수송성 재료를 혼합한 것을 들 수 있다.

특히, 바이폴라층 (17) 을 구성하는 재료로서, 인광 도펀트의 3중항 에너지갭보다 큰 3중항 에너지갭을 갖는 것을 선택함으로써, 인광 호스트 재료의 3중항 에너지가 바이폴라층 (17) 의 재료로 에너지 이동하는 것을 억제할 수 있다. 본 발명에 있어서, 3중항 에너지갭이란, 기저 상태와 재료의 3중항 여기 상태 사이의 에너지차로서 정의된다.

단독으로 바이폴라성을 갖는 재료로서는, 카르바졸 유도체, 플루오렌 유도체를 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 4,4'-N,N'-디카르바졸비페닐(CBP), N,N'-디카르바졸릴-3,5-벤젠을 들 수 있다.

바이폴라층 (17) 을 홀 수송성 재료와 전자 수송성 재료를 혼합하여 형성하는 경우의 홀 수송성 재료로서는, 유기 EL 소자의 홀 수송층에 사용되는 공지된 재료 등 중에서 임의의 재료를 선택하여 사용할 수 있다.

이러한 재료로서는, 예를 들어 프탈로시아닌 유도체나 트리아졸 유도체, 트리아릴메탄 유도체, 트리아릴아민 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 히 드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 피라졸린 유도체, 폴리실란 유도체, 이미다졸 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아미노치환칼콘 유도체, 스티릴안트라센 유도체나 스티릴아민 유도체 등의 스티릴 화합물, 플루오렌 유도체, 실라잔 유도체, 아닐린계 공중합체, 포르피린 화합물, 카르바졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 폴리페닐렌비닐렌 및 그 유도체, 폴리티오펜 및 그 유도체, 폴리-N-비닐카르바졸 유도체 등), 티오펜올리고머 등의 도전성 고분자 올리고머, 방향족 제3급아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 트리아민류, 테트라민류, 벤지딘류, 아릴렌디아민 유도체, 파라페닐렌디아민 유도체, 메타페닐렌디아민 유도체, 1,1-비스(4-디아릴아미노페닐)시클로헥산류, 4,4'-디(디아릴아미노)비페닐류, 비스[4-(디아릴아미노)페닐]메탄류, 4,4"-디(디아릴아미노)터페닐류, 4,4'''-디(디아릴아미노)쿼터페닐 (quarterphenyl) 류, 4,4'-디(디아릴아미노)디페닐에테르류, 4,4'-디(디아릴아미노)디페닐술폰류, 비스[4-(디아릴아미노)페닐]디메틸메탄류, 비스[4-(디아릴아미노)페닐]-디(트리플루오로메틸)메탄류, 2,2-디페닐비닐화합물 등을 들 수 있다.

트리아릴아민 유도체로서는, 예를 들어 트리페닐아민의 2량체, 3량체, 4량체 및 5량체, 4,4'-비스〔N-페닐-N-(4"-메틸페닐)아미노〕비페닐, 4,4'-비스〔N-페닐-N-(3"-메틸페닐)아미노〕비페닐, 4,4'-비스〔N-페닐-N-(3"-메톡시페닐)아미노〕비페닐, N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민(NPB), 4,4'-비스[N-[4'-[N"-(1-나프틸)-N"-페닐아미노]비페닐]-N-페닐아미노]비페닐(NTPA), 3,3'-디메틸-4,4'-비스〔N-페닐-N-(3"-메틸페닐)아미노〕비페닐, 1,1-비스〔4'-[N,N-디(4"-메틸페닐)아미노]페닐〕시클로헥산, 9,10-비스〔N-(4'-메틸페닐)-N- (4"-n-부틸페닐)아미노〕페난트렌, 3,8-비스(N,N-디페닐아미노)-6-페닐페난트리딘, 4-메틸-N,N-비스〔4",4'''-비스[N', N"-디(4-메틸페닐)아미노]비페닐-4-일〕아닐린, N,N"-비스〔4-(디페닐아미노)페닐〕-N,N'-디페닐-1,3-디아미노벤젠, N,N'-비스〔4-(디페닐아미노)페닐〕-N,N'-디페닐-1,4-디아미노벤젠, 5,5" -비스〔4-(비스[4-메틸페닐]아미노)페닐〕-2,2':5',2"-터티오펜, 1,3,5-트리스(디페닐아미노)벤젠, 4,4',4"-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민, 4,4',4"-트리스〔N-(3'''-메틸페닐)-N-페닐아미노〕트리페닐아민, 4,4',4" -트리스〔N,N-비스(4'''-tert-부틸비페닐-4""-일)아미노〕트리페닐아민, 1,3,5-트리스〔N-(4'-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노〕벤젠 등을 들 수 있다.

포르피린 화합물로서는, 예를 들어 포르피린, 1,10,15,20-테트라페닐-21H, 23H-포르피린 구리(II), 1,10,15,20-테트라페닐-21H,23H-포르피린 아연(II), 5,10,15,20-테트라키스(펜타플루오로페닐)-21H,23H-포르피린, 프탈로시아닌 유도체로서는, 실리콘프탈로시아닌옥시드, 알루미늄프탈로시아닌클로리드, 무금속프탈로시아닌류디리튬프탈로시아닌, 구리테트라메틸프탈로시아닌, 구리프탈로시아닌, 크롬프탈로시아닌, 아연프탈로시아닌, 납프탈로시아닌, 티타늄프탈로시아닌옥시드, 마그네슘프탈로시아닌, 구리옥타메틸프탈로시아닌 등을 들 수 있다.

방향족 제3급아민 화합물 및 스티릴아민 화합물로서는, 예를 들어 N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노페닐, N,N'-디페닐-N,N'-비스-(3-메틸페닐)-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민, 2,2-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)프로판, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)시클로헥산, N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노페닐, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)-4-페닐시클로헥산, 비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)페닐메탄, 비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)페닐메탄, N,N'-디페닐-N,N'-디(4-메톡시페닐)-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노페닐에테르, 4,4'-비스(디페닐아미노)쿼드리페닐 (quadriphenyl), N,N,N-트리(p-톨릴)아민, 4-(디-p-톨릴아미노)-4'-[4(디-p-톨릴아미노)스티릴]스틸벤, 4-N,N-디페닐아미노-2-디페닐비닐벤젠, 3-메톡시-4'-N,N-디페닐아미노스틸벤젠, N-페닐카르바졸 등을 들 수 있다.

이들 중에서도, 아릴-디(4-디아릴아미노페닐)아민류, 파라페닐렌디아민 유도체, 4,4'-디아미노비페닐 유도체, 4,4'-디아미노디페닐술판 유도체, 4,4'-디아미노디페닐메탄 유도체, 4,4'-디아미노디페닐에테르 유도체, 4,4'-디아미노테트라페닐메탄 유도체, 4,4'-디아미노스틸벤 유도체, 1,1-디아릴시클로헥산류, 4,4"-디아미노터페닐 유도체, 5,10-디-(4-아미노페닐)안트라센 유도체, 2,5-디아릴피리딘류, 2,5-디아릴푸란류, 2,5-디아릴티오펜류, 2,5-디아릴피롤류, 2,5-디아릴-1,3,4-옥사디아졸류, 4-(디아릴아미노)스틸벤류, 4,4'-디(디아릴아미노)스틸벤류, N,N-디아릴-4-(2,2-디페닐비닐)아닐린류, 2,5-디아릴-1,3,4-트리아졸류, 1,4-디(4-아미노페닐)나프탈렌 유도체, 2,8-디(디아릴아미노)-5-티옥산텐류, 1,3-디(디아릴아미노)이소인돌류 등이 바람직하고, 트리스[4-[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]페닐]아민, 트리스[4-[N-(2-나프틸)-N-페닐아미노]페닐]아민 등이 더욱 바람직하다.

바이폴라층 (17) 을 홀 수송층과 전자 수송층을 혼합하여 형성하는 경우의 전자 수송성 재료로서는, 유기 EL 소자의 전자 수송층에 사용되는 공지된 재료 등 중에서 임의의 재료를 선택하여 사용할 수 있다.

이러한 재료로서는, 예를 들어 1,3-비스[5'-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2'-일]벤젠이나 2-(4-비피닐일)-5-(4-tert부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸 등의 옥사디아졸 유도체나, 3-(4'-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4"-비페닐)-1,2,4-트리아졸등의 트리아졸 유도체, 트리아진 유도체, 퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 니트로치환플루오레논 유도체, 티오피란디옥사이드 유도체, 안트라퀴논디메탄 유도체, 티오피란디옥시드 유도체, 나프탈렌페릴렌 등의 복소환테트라카르복시산 무수물, 카르보디이미드, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 안트라퀴노디메탄 유도체, 안트론 유도체, 디스티릴피라진 유도체, 시롤 유도체, 페난트롤린 유도체, 이미다조피리딘 유도체 등을 들 수 있다.

또한, 비스(10-벤조[h]퀴놀리노라토)베릴륨, 5-히드록시프라본의 베릴륨염, 5-히드록시프라본의 알루미늄염 등의 유기금속 착물이나, 8-히드록시퀴놀린 또는 그 유도체의 금속 착물, 예를 들어 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄(Alq)이나 트리스(5,7-디클로로-8-퀴놀리놀)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(p-페닐페노라토)알루미늄(BAlq), 트리스(5,7-디브로모-8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-퀴놀리놀)알루미늄 등의 옥신(일반적으로 8-퀴놀리놀 또는 8-히드록시퀴놀린) 등의 퀴놀리노라토계 금속 착물 등의 킬레이트를 포함하는 금속 킬레이트옥시노이드 화합물도 들 수 있다. 또한, 이들의 금속 착물의 중심 금속이 이리듐, 인듐, 마그네슘, 구리, 칼슘, 주석, 아연 또는 납으로 대체한 금속 착물 등도 들 수 있다. 메탈프리 또는 메탈프탈로시아닌 또는 그들의 말단이 알킬기, 술폰기 등으로 치환 된 것도 바람직하게 사용된다.

이들 중에서도, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP), 3-페닐-4- (1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4,-트리아졸(TAZ)이 더욱 바람직하다. 또, 전자 수송성 재료의 유리 전이 온도 (Tg) 보다 높은 유리 전이 온도를 갖는 홀 수송성 재료를 선택함으로써, 소자의 발광색의 변화나 효율의 저하가 일어나기 어려워지고, 소자를 연속 발광시켰을 때의 소자 성능의 저하를 더욱 막을 수 있다.

상기한 전자 수송성 재료는, 바이폴라층 (17) 에 대하여 5 중량% 이상 95 중량% 이하 포함되는 것이 바람직하고, 20 중량% 이상 80 중량% 이하 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 전자 수송성 재료가 바이폴라층 (17) 에 대하여 5 중량% 미만이면, 인광 발광층 (16) 으로부터 형광 발광층 (18) 으로의 홀의 이동이 적어지고, 고효율의 백색 발광이 얻어지지 않는다. 또한, 동일하게, 전자 수송성 재료가 바이폴라층 (17) 에 대하여 95 중량% 를 초과하면, 인광 발광층 (16) 으로부터 형광 발광층 (18) 으로의 전자 이동이 많아져, 고효율의 백색 발광이 얻어지지 않는다. 따라서, 바이폴라층 (17) 에서의 전자 수송성 재료가 상기 범위 내이면, 발광 효율이 높고, 또한 백색도가 우수한 유기 EL 소자를 제조할 수 있다.

또한, 바이폴라층 (17) 을 홀 수송성 재료와 전자 수송성 재료의 혼합층으로서 형성하는 경우에는, 홀 수송성 재료의 HOMO 의 에너지 준위의 절대값이 전자 수송성 재료의 HOMO 의 에너지 준위의 절대값보다 작아지도록 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 홀 수송성 재료의 LUMO 의 에너지 준위의 절대값이 전자 수송성 재료의 LUMO 의 에너지 준위의 절대값보다 작아지도록 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써, 바이폴라 기능이 충분히 발휘되어, 발광 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명에 있어서, HOMO 의 에너지 준위와 이온화 포텐셜, LUMO 의 에너지 준위와 전자 친화력은 각각 동일한 것으로 정의한다. 이온화 포텐셜 및 전자 친화력은, 진공 준위를 기준으로 하여 정의된다.

이온화 포텐셜 (HOMO) 은 광전자 분광법, 또는 그에 유사한 측정법으로 직접 측정하거나, 또는 전기 화학적으로 측정한 산화 전위를 기준 전극에 대하여 보정해도 구할 수 있다.

전자 친화력 (LUMO) 은 흡수스펙트럼 흡수단의 에너지를 밴드갭값으로 하여, 이온화 포텐셜 (HOMO) 로부터 밴드갭을 빼서 구할 수 있다.

바이폴라층 (17) 은 상기한 재료를 사용하여, 진공증착법, 스퍼터링법, 이온화증착법, 이온플레이팅법, 전자빔 증착법, 스핀코트법 등의 공지된 박막 성막법에 의해서 형성할 수 있다. 그 때, 바이폴라층 (17) 의 막두께는 2nm 이상 15nm 이하인 것이 바람직하고, 4nm 이상 10nm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 바이폴라층 (17) 의 막두께가 1nm 이하에서 형성되면, 바이폴라층 (17) 의 3중항 에너지의 덱스터 이동을 억제하는 기능이 저하된다. 또한, 바이폴라층 (17) 의 막두께가 15nm 이상에서 형성되면 유기 EL 소자의 구동 전압이 높아진다. 따라서, 바이폴라층의 막두께를 상기 범위로 함으로써, 형광 발광층 (18) 과 인광 발광층 (16) 거리가 확보되어, 3중항 에너지의 이동을 보다 효율적으로 억제할 수 있다.

홀 수송층 (15) 은 양극에서 홀이 주입되어, 주입된 홀을 인광 발광층 (16) 으로 수송하는 층으로써, 유기 EL 소자에 이하와 같은 특성을 부여한다.

(i) 구동 전압을 낮게 한다.

(ii) 양극 (12) 로부터 인광 발광층 (16) 으로의 홀 주입이 안정화되기 때문에 소자 수명이 길어진다.

(iii) 양극 (12) 과 인광 발광층 (16) 의 밀착성이 향상되기 때문에, 발광면의 균일성이 높아진다.

(iv) 양극 (12) 의 돌기 등을 피복하고 소자 결함을 감소시킬 수 있다.

홀 수송층 (15) 에 사용되는 재료로서는, 홀 수송층 (15) 에 상기 특성을 부여하는 것이면 특별히 제한은 없고, 상기 기술한 바이폴라층 (17) 에 사용되는 홀 수송성 재료나, 광전도 재료의 홀주입 재료로서 사용할 수 있는 공지된 재료 등 중에서 임의의 재료를 선택하여 사용할 수 있다. 특히, 바이폴라층 (17) 에 포함되는 홀 수송성 재료와 동일한 재료를 사용하면, 비용 등의 점에서 바람직하다.

홀 수송층 (15) 은 상기한 바와 같은 재료의 일종으로부터 형성해도 되고, 복수의 재료를 혼합하여 형성해도 된다. 또, 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어지는 복층 구조여도 된다.

홀 수송층 (15) 은 상기한 바와 같은 재료를 사용하여, 예를 들어 스퍼터링법, 이온플레이팅법, 진공증착법, 스핀코트법, 전자빔 증착법 등의 공지된 성막 방법에 의해서 형성할 수 있다. 홀 수송층 (15) 의 막두께는, 사용하는 재료에 따라 다르기도 하지만, 통상은 5nm 이상 5μm 이하이다.

또, 홀 수송층 (15) 의 HOMO 는, 일반적으로 양극의 일함수와 발광층의 HOMO 사이가 되도록 설정된다. 또한, 홀 수송층 (15) 은 인접하는 발광층보다 광취출측에 형성되는 경우에는, 취출하는 광에 대하여 투명하게 형성된다. 그로 인해, 상기한 바와 같은 홀 수송층 (15) 을 형성 가능한 재료 중에서, 박막화되었을 때에 상기 광에 대하여 투명한 재료가 적절히 선택되어, 일반적으로는 취출하는 광에 대한 투과율이 10% 보다 커지도록 설정된다.

전자 수송층 (19) 은, 음극 (14) 과 형광 발광층 (18) 사이에 형성되는 층이고, 음극 (14) 으로부터 주입된 전자를 형광 발광층 (18) 으로 수송하는 층으로서, 유기 EL 소자에 이하와 같은 특성을 부여한다.

(i) 구동 전압을 낮게 한다.

(ii) 음극 (14) 으로부터 형광 발광층 (18) 으로의 전자 주입이 안정화되기 때문에, 수명이 길어진다.

(iii) 음극 (14) 과 형광 발광층 (18) 의 밀착성이 향상되기 때문에, 발광면의 균일성을 높게 할 수 있다.

전자 수송층 (19) 에 사용되는 재료로서는, 전자 수송층 (19) 에 상기 특성을 부여하는 것이면 특별히 제한은 없고, 상기한 바이폴라층에 사용되는 전자 수송성 재료나, 광전도 재료의 전자 주입 재료로서 사용할 수 있는 공지된 재료 등 중에서 임의의 재료를 선택하여 사용할 수 있다. 일반적으로는, LUM0 가 음극 일함수와 인접하는 발광층 사이가 되는 재료가 바람직하게 사용된다. 특히, 바이폴라층 (17) 에 포함되는 전자 수송성 재료와 동일한 재료를 사용하여 전자 수송층 (19) 을 형성하면, 비용 등의 점에서 바람직하다.

전자 수송층 (19) 은 상기한 바와 같은 재료의 일종으로부터 형성해도 되고, 복수의 재료를 혼합하여 형성해도 된다. 또, 동일 조성 또는 2종 조성의 복수층으로 이루어지는 복층 구조이어도 된다.

전자 수송층 (19) 은 상기한 바와 같은 재료를 사용하여, 스퍼터링법, 이온플레이팅법, 진공증착법, 스핀코트법, 전자빔 증착법 등의 공지된 성막 방법에 의해서 형성할 수 있다. 전자 수송층 (19) 의 막두께는 사용하는 재료에 따라 다르기도 하지만, 통상은 5nm 이상 5μm 이하이다.

또, 전자 수송층 (19) 은 인접하는 발광층보다 광취출측에 형성되는 경우에는, 취출하는 광에 대하여 투명할 필요가 있다. 그로 인해, 상기한 바와 같은 전자 수송층 (19) 을 형성 가능한 재료 중에서, 박막화되었을 때에 상기 광에 대하여 투명한 재료가 적절히 선택되어, 일반적으로는 취출하는 광에 대한 투과율이 10% 보다 커지도록 설정된다.

다음으로, 기판, 양극 및 음극에 관해서 상세히 설명한다.

본 발명에 있어서, 기판 (11) 은 유기 EL 소자를 지지하기 위한 판형상의 부재이다. 유기 EL 소자를 구성하는 각 층은 매우 얇기 때문에, 일반적으로는 기판 (11) 에 의해서 지지된 유기 EL 소자로서 제작된다. 이러한 목적으로부터, 기판 (11) 은 평면 평활성을 가지고 있는 것이 바람직하다. 기판 (11) 이 광취출측에 있는 경우에는, 기판 (11) 이 취출하는 광에 대하여 투명해진다.

기판 (11) 으로서는, 상기한 성능을 가지고 있으면 공지된 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 유리 기판, 규소 기판, 석영 기판 등의 세라믹스 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판을 들 수 있다. 또한, 이들 기판 상에 금속박을 형성한 기판 등도 사용할 수 있다. 또한, 동종 또는 이종의 기판을 복수 조합한 복합 기판을 사용할 수도 있다.

본 발명에 있어서, 양극 (12) 은 유기층 (13) 에 홀을 주입하기 위한 전극이다. 따라서, 양극 (12) 에 사용되는 재료는 이 성질을 양극 (12) 에 부여할 수 있는 재료이면 되고, 일반적으로는 금속, 합금, 전기 전도성의 화합물 및 이들의 혼합물 등, 공지된 재료가 선택된다.

양극 (12) 에 사용되는 재료로서는, 예를 들어 ITO (인듐-주석-옥사이드), IZO(인듐-아연-옥사이드), IWO(인듐-텅스텐-옥사이드), 산화주석, 산화아연, 아연알루미늄 산화물, 질화티탄 등의 금속 산화물이나 금속 질화물; 금, 백금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 코발트, 납, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오브 등의 금속 및 이들 금속의 합금이나 요오드화구리의 합금 등; 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리페닐렌비닐렌, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리페닐렌술피드 등의 도전성 고분자 등을 들 수 있다.

양극 (12) 은 유기층 (13) 보다 광취출측에 형성되는 경우에는, 일반적으로, 취출하는 광에 대한 투과율이 10% 보다도 커지도록 설정된다. 가시광 영역의 광을 취출하는 경우에는, 가시광 영역에서 투과율이 높은 ITO 가 바람직하게 사용된다.

반사성 전극으로서 사용되는 경우에는, 이상과 같은 재료 내에서, 외부로 취출하는 광을 반사하는 성능을 구비한 재료가 적절히 선택되고, 일반적으로는 금속 이나 합금, 금속 화합물이 선택된다.

양극 (12) 은 상기한 바와 같은 재료 일종만으로 형성해도 되고, 복수를 혼합하여 형성해도 된다. 또, 동일 조성 또는 2종 조성의 복수층으로 이루어지는 복층 구조여도 된다. 그리고, 양극 (12) 은 상기한 바와 같은 재료를 사용하여, 스퍼터링법이나 이온플레이팅법, 진공증착법, 스핀코트법, 전자빔 증착법 등의 공지된 박막 형성법에 의해서 형성된다.

양극 (12) 의 막두께는 사용하는 재료에 따라 다르기도 하지만, 일반적으로 5nm 이상 1μm 이하, 바람직하게는 10nm 이상 1μm 이하, 더욱 바람직하게는 10 이상 500nm 이하, 특히 바람직하게는 10nm 이상 300nm 이하, 가장 바람직하게는 10 이상 200nm 이하의 범위로 형성된다.

양극 (10) 의 시트 전기 저항은, 바람직하게는 수백 오옴/시트 이하, 보다 바람직하게는 5 이상 50 오옴/시트 이하로 설정된다.

양극 (12) 의 표면 (유기층 (13) 과 접하는 면) 에 UV 오존 세정, 산소 플라즈마 세정, 아르곤 플라즈마 세정을 하면 된다. 유기 EL 소자의 단락이나 결함의 발생을 억제하기 위해서는, 입경을 미소화하는 방법이나 성막후에 연마하는 방법에 의해, 표면의 조도를 제곱 평균치로서 20nm 이하로 제어하면 된다.

또한, 양극 (12) 의 저항이 높은 경우에는, 보조 전극을 형성하여 저항을 낮추면 된다. 보조 전극은 은, 구리, 크롬, 알루미늄, 티탄, 알루미늄합금, 은합금 등의 금속 또는 이들의 적층물이 양극 (12) 에 부분적으로 병설된 전극이다.

본 발명에 있어서, 음극 (14) 은 유기층 (13) 중에 전자를 주입하기 위한 전 극이고, 이 음극 (14) 으로서는, 일함수가 작은 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어지는 전극 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 전자 주입 효율을 높게 하기 위해서, 일함수가 4.5eV 미만인 전극 재료를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 전극 재료로서는, 예를 들어 리튬, 나트륨, 마그네슘, 금, 은, 구리, 알루미늄, 인듐, 칼슘, 주석, 루데늄, 티타늄, 망간, 크롬, 이트륨, 알루미늄-칼슘합금, 알루미늄-리튬합금, 알루미늄-마그네슘합금, 마그네슘-은합금, 마그네슘-인듐합금, 리튬-인듐합금, 나트륨-칼륨합금, 마그네슘/구리혼합물, 알루미늄/산화알루미늄 혼합물 등을 들 수 있다. 또한, 양극에 사용되는 재료로서 채용할 수 있는 재료도 사용할 수 있다.

음극 (14) 은 유기층 (13) 보다 광취출측에 형성되는 경우에는, 취출하는 광에 대한 투과율이 10% 보다 커지도록 설정되고, 투명한 도전성 산화물이 적층된다.

음극 (14) 이 광반사성 전극으로서 사용되는 경우에는, 상기 재료내에서, 취출하는 광을 반사하는 성능을 구비한 재료가 적절히 선택되고, 일반적으로는 금속, 합금, 금속화합물 등이 선택된다.

음극 (14) 은 이상과 같은 재료 단독으로 형성해도 되고, 복수의 재료에 의해서 형성해도 된다. 예를 들어, 마그네슘에 은이나 구리를 5% 이상 10% 이하로 첨가하면, 음극 (14) 의 산화를 방지할 수 있고, 또한 음극 (14) 의 유기층 (13) 과의 접착성도 높아진다.

음극 (14) 은 상기한 재료를 사용하여, 진공증착법, 스퍼터링법, 이온화증착법, 이온플레이팅법, 전자빔 증착법 등의 공지된 박막 성막법에 의해서 형성할 수 있다.

음극 (14) 의 막두께는 사용하는 재료에 따라 다르기도 하지만, 바람직하게는 5nm 이상 1μm 이하, 보다 바람직하게는 10nm 이상 500nm 이하, 가장 바람직하게는 50nm 이상 200nm 이하의 범위로 형성된다.

음극 (14) 의 시트 전기 저항은 수백 오옴/시트 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 적층 구조에 의해서 백색을 표현하는 경우에는, 음극과 양극 사이의 인광 발광층 (16), 바이폴라층 (17) 및 형광 발광층 (18) 을 이하와 같은 층 구성으로 할 수 있다.

(i) 청색 형광 발광층/바이폴라층/적색 및 녹색 인광 발광층

(ii) 청색 형광 발광층/바이폴라층/적색 인광 발광층/녹색 인광 발광층

(iii) 청색 형광 발광층/바이폴라층/녹색 인광 발광층/적색 인광 발광층

(iv) 청색 형광 발광층/바이폴라층/적색 형광 및 녹색 인광 발광층

(v) 청색 형광 발광층/바이폴라층/녹색 형광 및 적색 인광 발광층

(vi) 청색 형광 발광층/적색 형광 발광층/바이폴라층/녹색 인광 발광층

(vii) 청색 형광 발광층/녹색 형광 발광층/바이폴라층/적색 인광 발광층

(viii) 청색 형광 발광층/바이폴라층/적색 인광 발광층/바이폴라층/녹색 형광 발광층

(ix) 청색 형광 발광층/바이폴라층/녹색 인광 발광층/바이폴라층/적색 형광 발광층

(x) 녹색 인광 발광층/바이폴라층/청색 형광 발광층/바이폴라층/적색 인광 발광층

(xi) 녹색 형광 발광층/청색 형광 발광층/바이폴라층/적색 인광 발광층

(xi) 녹색 인광 발광층/바이폴라층/청색 형광 발광층/적색 형광 발광층

이들 중에서도, 형광 발광층 (18) 을 인광 발광층 (16) 보다 음극측에 형성한 소자 구성으로 함으로써, 보다 우수한 백색도 및 발광 효율을 달성할 수 있다.

상기의 층 구성에서는, 적색, 녹색 및 청색에 의해서 백색을 표현하고 있지만, 청색 발광층/황색 발광층이나 물색 발광층/등색 발광층, 녹색 발광층/보라색 발광층과 같이, 보색 관계에 있는 색을 발하여 백색을 표현해도 된다. 물론, 백색 이외의 색을 표현해도 된다.

본 발명에 관계된 유기 EL 소자의 유기층은 상기한 홀 수송층 (15), 형광 발광층 (18), 인광 발광층 (16) 및 바이폴라층 (17), 전자 수송층 (19) 의 5 종류로 구성되는 것에 한정되지 않고, 유기 EL 소자에 있어서 공지된 층을 적절히 포함하거나 또는 생략할 수 있다.

보다 구체적으로는, 이하와 같은 소자 구성으로 할 수 있다.

(i) (양극)/(형광, 인광, 바이폴라층)/(음극)

(ii) (양극)/(형광, 인광, 바이폴라층)/전자 수송층/(음극)

(iii) (양극)/(형광, 인광, 바이폴라층)/전자 수송층/전자 주입층/(음극)

(iv) (양극)/홀 수송층/(형광, 인광, 바이폴라층)/(음극)

(v) (양극)/홀 수송층/(형광, 인광, 바이폴라층)/전자 수송층/(음극)

(vi) (양극)/홀 수송층/(형광, 인광, 바이폴라층)/전자 수송층/전자 주입층/(음극)

(vii) (양극)/홀 주입층/홀 수송층/(형광, 인광, 바이폴라층)/(음극)

(viii) (양극)/홀 주입층/홀 수송층/(형광, 인광, 바이폴라층)/전자 수송층/(음극)

(ix) (양극)/홀 주입층/홀 수송층/(형광, 인광, 바이폴라층)/전자 수송층/전자 주입층/(음극)

홀 주입층은 양극과 홀 수송층 사이에 형성되고, 양극에서 주입된 홀을 홀 수송층으로 수송하는 층으로서, 유기 EL 소자에 이하와 같은 특성을 부여한다.

(i) 구동 전압을 낮게 한다.

(ii) 양극에서 홀 수송층으로의 홀주입이 안정화되기 때문에 소자 수명이 길어진다.

(iii) 양극과 홀 수송층의 밀착성이 향상되기 때문에, 발광면의 균일성이 높아진다.

(iv) 양극의 돌기 등을 피복하여 소자 결함을 감소시킬 수 있다.

홀 주입층에 사용되는 재료로서는, 홀 주입층에 상기 특성을 부여하는 것이면 특별히 제한은 없고, 상기한 홀 수송층 (15) 에 사용되는 재료나, 공지된 재료를 그대로 사용할 수 있다. 홀 주입층은 단독의 재료로 형성해도 되고, 복수의 재료에 의해서 형성해도 된다.

홀 주입층의 막두께는 0.1nm 이상 100nm 이하이고, 바람직하게는 0.3nm 이상 50nm 이하이다.

전자 주입층은 음극 (14) 과 전자 수송층 (19) 사이에 형성되는 층이고, 음극 (14) 으로부터 주입된 전자를 전자 수송층 (19) 으로 수송하는 층으로서, 유기 EL 소자에 이하와 같은 특성을 부여한다.

(i) 구동 전압을 낮게 한다.

(ii) 음극 (14) 으로부터 전자 수송층 (19) 으로의 전자 주입이 안정화되기 때문에, 수명이 길어진다.

(iii) 음극 (14) 과 전자 수송층 (19) 의 밀착성이 향상되기 때문에, 발광면의 균일성을 높게 할 수 있다.

전자 주입층에 사용되는 재료로서는, 전자 주입층에 이상의 성능을 부여하는 재료이면 특별히 제한없이 채용할 수 있고, 공지된 재료도 사용할 수 있다. 예를 들어, 불화리튬, 산화리튬, 불화마그네슘, 불화칼슘, 불화스트론튬, 불화바륨 등의 알칼리 금속, 알카리토류 금속의 불화물, 산화물, 염화물, 황화물 등을 사용할 수 있다. 전자 주입층은 단독의 재료로 형성해도 되고, 복수의 재료에 의해서 형성해도 된다.

전자 주입층의 막두께는 0.1nm 이상 10nm 이하이고, 바람직하게는 0.3nm 이상 3nm 이하이다.

전자 주입층은 전자 주입층 내에서 막두께를 균일하게 형성해도 되고, 불균일하게 형성해도 되며, 섬형상으로 형성해도 되고, 진공증착법 등의 공지된 박막 성막법에 의해서 형성할 수 있다.

다음으로, 상기한 층간에 형성할 수 있는 층에 관해서 설명한다.

상기한 바와 같은 각 층간의 하나 이상에, 홀이나 전자 등의 이동을 저지하는 층(블록층) 을 형성해도 된다. 예를 들어, 형광 발광층이 바이폴라층보다 음극측에 형성된 경우, 형광 발광층의 음극측에 인접하여 홀블록층을 형성해도 된다. 이와 같이 홀블록층을 형성함으로써, 음극측으로의 홀의 통과가 억제되어 형광 발광층 내에서 홀과 전자가 효율적으로 재결합되기 때문에, 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

홀블록층에 사용하는 재료로서는, 예를 들어 트리아졸 유도체나 옥사디아졸 유도체, BAlq, 페난트롤린 유도체 등의 이미 알려진 재료를 들 수 있고, 특히 바이폴라층에 포함되는 홀 수송성 재료와 동일한 재료를 사용함으로써, 소자의 수명을 짧게 하지 않고, 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

유기 EL 소자가 산소나 수분과 접촉하는 것을 방지할 목적으로, 기판과 반대측에 보호층(밀봉층, 패시베이션막)을 형성해도 된다.

보호층에 사용하는 재료로서는, 예를 들어 유기고분자 재료, 무기 재료, 또한 광경화성 수지 또는 열경화성 수지 등을 들 수 있고, 보호층에 사용하는 재료는 단독으로 사용해도 되고, 또는 복수 병용해도 된다. 보호층은 1층 구조이어도 되고, 또한 다층 구조이어도 된다.

유기 고분자 재료의 예로서는, 클로로트리플루오로에틸렌 중합체, 디클로로디플루오로에틸렌 중합체, 클로로트리플루오로에틸렌 중합체와 디클로로디플루오로에틸렌 중합체의 공중합체 등의 불소계 수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴 레이트등의 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 규소 수지, 에폭시실리콘 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리파라자일렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리페닐렌옥시드 수지 등을 들 수 있다.

무기 재료로서는, 폴리실라잔, 다이아몬드 박막, 아몰퍼스실리카, 전기절연성 유리, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄소화물, 금속 황화물 등을 들 수 있다.

또한, 유기 EL 소자를, 예를 들어 파라핀, 유동파라핀, 실리콘오일, 플루오로카본유, 제올라이트첨가 플루오로카본유 등의 불활성 물질 중에 봉입하여 보호할 수 있다.

물론, 통밀봉에 의해서 보호해도 된다. 구체적으로는, 외부로부터의 수분이나 산소를 차단할 목적으로, 유기층을 밀봉판, 밀봉용기 등의 밀봉 부재에 의해 밀봉해도 된다. 밀봉 부재를 배면측의 전극측에만 설치해도 되고, 유기 EL 소자 전체를 밀봉 부재로 덮어도 된다. 유기층을 밀봉할 수 있어 외부의 공기를 차단할 수 있으면, 밀봉 부재의 형상, 크기, 두께 등은 특별히 한정되지 않는다. 밀봉 부재에 사용하는 재료로서는, 유리, 스테인리스 스틸, 금속(알루미늄 등), 플라스틱(폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리에스테르, 폴리카보네이트등), 세라믹 등을 사용할 수 있다.

밀봉 부재를 유기 EL 소자에 설치할 때에는, 적절히 밀봉제 (접착제) 를 사용해도 된다. 유기 EL 소자 전체를 밀봉 부재로 덮는 경우에는, 밀봉제를 사용 하지 않고 밀봉부재끼리 열융착해도 된다. 밀봉제로서는 자외선 경화 수지, 열경화 수지, 2액형 경화 수지 등이 사용 가능하다.

또한, 밀봉 용기와 유기 EL 소자 사이의 공간에 수분 흡수제 또는 불활성 액체를 삽입해도 된다. 수분 흡수제는 특별히 한정되지 않고, 구체예로서는 산화바륨, 산화나트륨, 산화칼륨, 산화칼슘, 황산나트륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 5산화인, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화구리, 불화세슘, 불화니오브, 브롬화칼슘, 브롬화바나듐, 모레큘러시브, 제올라이트, 산화마그네슘 등을 들 수 있다. 불활성 액체로서는 파라핀류, 유동 파라핀류, 불소계 용제 (퍼플루오로알칸, 퍼플루오로아민, 퍼플루오로에테르 등), 염소계 용제, 실리콘오일류 등이 사용 가능하다.

본 발명에 의하면, 형광 도펀트를 함유하는 발광층과 인광 도펀트를 함유하는 발광층 사이의 캐리어 균형을 유지하면서, 3중항 에너지의 덱스터 이동이 억제되므로, 백색도, 발광 효율 및 소자 수명이 우수한 유기 EL 소자를 제공할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 이것들은 예시로서, 본 발명을 한정하는 것이 아니다.

(실시예 1)

일방의 면 상에, 양극 (12; 막두께 150nm 의 ITO 층) 이 형성된 투명한 유리기판 (11) 을 준비하여, 기판 세정을 하였다. 즉, 알칼리 세정, 순수 세정을 순서대로 실시하여, 건조시킨 후에 자외선 오존 세정을 실시하였다.

이러한 세정을 실시한 기판 (11) 의 양극 (12) 상에, 진공증착 장치 (카본 도가니, 증착 속도 0.1nm/s, 진공도 약 5.0×10^-5Pa) 에 의해, 하기 식 (1) 로 나타내는 홀 수송성 재료인 NPB 를 증착하고 막두께 40nm 의 층을 제작하여, 이 층을 홀 수송층 (15) 으로 하였다.

홀 수송층 (15) 상에, 진공증착 장치 (카본도가니, 증착속도 0.1nm/s, 진공도 약 5.0×10^-5Pa) 에 의해, 하기 식 (2) 로 나타내는 인광 호스트 재료인 CBP (89.5 중량%), 하기 식 (3) 으로 나타내는 적색 인광 도펀트인 btp2Ir(acac) (O.5 중량%), 및 하기 식 (4) 로 나타내는 녹색 인광 도펀트인 Ir(ppy)3 (10 중량%) 을 공증착하고 막두께 8nm 의 층을 제작하여, 이 층을 인광 발광층 (16) 으로 하였다.

인광 발광층 (16) 상에, 진공증착 장치 (카본 도가니, 증착 속도 0.1nm/s, 진공도 약 5.0×10^-5Pa) 에 의해, 하기 식 (5) 으로 나타내는 전자 수송성 재료인 BCP (50 중량%) 와 상기 식 (1) 로 나타내는 홀 수송성 재료인 NPB (50 중량%) 를 공증착하여 막두께 4nm 의 층을 제작하여, 이 층을 바이폴라층 (17) 으로 하였다.

바이폴라층 (17) 상에, 진공증착 장치 (카본 도가니, 증착 속도 0.1nm/s, 진공도 약 5.0×10^-5Pa) 에 의해, 하기 식 (6) 으로 나타내는 형광 호스트 재료인 DPVBi (96 중량%) 와 하기 식 (7) 로 나타내는 형광 도펀트인 BCzVBi (4 중량%) 를 공증착하여 막두께 20nm 의 층을 제작하여, 이 층을 형광 발광층 (18) 으로 하였 다.

형광 발광층 (18) 상에, 진공증착 장치 (카본 도가니, 증착 속도 0.1nm/s, 진공도 약 5.0×10^-5Pa) 에 의해, 상기 식 (5) 로 나타낸 BCP 를 증착하여 막두께 6nm 의 층을 제작하여, 이 층을 홀 블록층으로 하였다.

홀 블록층 상에, 진공증착 장치 (카본 도가니, 증착 속도 0.1nm/s, 진공도 약 5.0×10^-5Pa) 에 의해, 하기 식 (8) 로 나타내는 Alq 를 증착하여 막두께 24nm 의 층을 제작하여, 이 층을 전자 수송층 (19) 으로 하였다.

전자 수송층 (19) 상에, 진공증착 장치 (카본 도가니, 증착 속도 0.1nm/s, 진공도 약 5.0×10^-5Pa) 에 의해, 막두께 1nm 의 불화리튬 (LiF) 의 층을 제작하여, 이 층을 전자 주입층으로 하였다.

전자 주입층 상에, 진공증착 장치 (텅스텐보트, 증착 속도 1nm/s, 진공도 약 5.0×10^-5Pa) 에 의해, 막두께 150nm 의 알루미늄 (Al) 의 층을 제작하여, 이 층을 음극으로 하였다.

이렇게 하여 유기 EL 소자를 완성시킨 후, 양극 (12) 과 음극 (14) 을 공지된 구동 회로로 접속하여, 발광 효율로서, 휘도 1000cd/m² 에서의 전력 효율과 백색도, 및 유기 EL 소자 수명으로서, 초기 휘도 2400cd/m² 에서 전류를 계속 흐르게 했을 때의 초기 휘도 반감 수명 (휘도가 1200cd/m² 가 되기까지의 시간, 이하 「반감 수명」이라고 한다) 을 측정하였다. 또, 휘도는 휘도측정기 (주식회사 토프콘 제조, 상품명 BM7) 에 의해 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

이후의 실시예 및 비교예에 있어서 사용되는 화합물의 약칭을 이하에 정리하여 나타낸다. 이들의 약칭은 이하와 같이 각 화합물에 대응한다. 또한, 각 화합물의 HOMO 의 에너지 준위의 절대값, LUMO 의 에너지 준위의 절대값 및 유리 전이 온도 (Tg) 를 나타낸다.

NPB: N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민 (HOMO:5.4eV, LUMO:2.4eV, Tg:96℃)

BCP: 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (HOMO:6.5eV, LUMO:3.0eV, Tg:62℃)

CBP: 4,4'-N,N'-디카르바졸비페닐(Tg:85℃)

Ir(ppy)3: 팩-트리스(2-페닐피리딘)이리듐

btp2Ir(acac): 비스[2-(2'-벤조[4,5-a]티에닐)피리디네이트-N,C^3'」이리듐(아세틸아세테이트)

Alq: 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄 (Tg:175℃)

BAlq: 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(p-페닐페노라토)알루미늄 (HOMO: 5.8eV, LUMO: 3.0eV)

SAlq: 알루미늄(III)비스(2-메틸-8-퀴놀리나토) (HOMO:6.0eV, LUMO:3.0eV)

TPBI: 2,2',2"-(1,3,5-벤제네트릴)트리스-[1-페닐-lH-벤조이미다졸] (HOMO:5.8eV, LUMO:2.8eV, Tg:63℃)

OXD-7: 1,3-비스(N,N-t-부틸-페닐)-1,3,4,옥사디아졸 (HOMO:6.4eV, LUMO:3.1eV)

TAZ: 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4,-트리아졸 (HOMO:5.8eV, LUMO:2.8eV)

CuPc: 포르피린-구리(II) 착물 (HOMO:5.1eV, LUMO:2.1eV, Tg:200℃ 이상)

NTPA: 4,4'-비스[N-[4'-[N"-(1-나프틸)-N"-페닐아미노]비페닐]-N-페닐아미노]비페닐 (HOMO:5.5eV, LUMO:2.5eV, Tg:148℃)

DPVBi: 4,4'-비스(2,2'-디페닐비닐)비페닐

BCzVBi: 4,4'-비스[2-(9-에틸카르바졸-2-일)비닐]비페닐

(실시예 2∼6)

실시예 2∼6 에서는, 바이폴라층 (17) 에서의 전자 수송성 재료 BCP 대신에 BAlq, SAlq, TPBI, OXD-7 및 TAZ 를 각각 사용한 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작하였다. 제작한 실시예 2∼6 의 유기 EL 소자에 대해서, 실시예 1 과 동일하게 하여, 전력 효율, 백색도 및 반감 수명을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 전력 효율 및 반감 수명은 실시예 1 에 대한 상대값으로서 나타낸다.

(실시예 7 및 8)

실시예 7 및 8 에서는, 바이폴라층 (17) 에서의 홀 수송성 재료 NPB 대신에 CuPc 또는 NTPA 를 각각 사용한 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작하였다. 제작한 실시예 7 및 8 의 유기 EL 소자에 대해서, 실시예 1 과 동일하게 하여, 전력 효율, 백색도 및 반감 수명을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 전력 효율 및 반감 수명은 실시예 1 에 대한 상대값으로서 나타낸다.

(실시예 9∼12)

실시예 9∼12 에서는, 바이폴라층 (17) 에서의 홀 수송성 재료: 전자 수송성 재료의 중량% 비 50:50 을, 80:20, 60:40, 40:60 및 20:80 로 각각 바꾼것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작하였다. 제작한 실시예 9∼12 의 유기 EL 소자에 대해서, 실시예 1 과 동일하게 하여, 전력 효율, 백색도 및 반감 수명을 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 또, 전력 효율 및 반감 수명은 실시예 1 에 대한 상대값으로서 나타낸다.

(실시예 13∼16)

실시예 13∼16 에서는, 인광 발광층 (16), 바이폴라층 (17) 및 형광 발광층 (18) 의 적층순을 표 3 에 나타내는 바와 같이 바꾼것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 유기 EL 소자를 제작하였다. 제작한 실시예 13∼16 의 유기 EL 소자에 대해서, 실시예 1 과 동일하게 하여, 전력 효율, 백색도 및 반감 수명을 측정하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다. 또, 전력 효율 및 반감 수명은 실시예 1 에 대한 상대값으로서 나타낸다.

(실시예 17 및 18)

실시예 17 에서는, 홀블록층과 전자 수송층 (19) 을 1층으로 하고 (BCP 와 Alq 를 공증착), 실시예 18 에서는, 홀블록층을 생략한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 유기 EL 소자를 제작하였다. 제작한 실시예 17 및 18 의 유기 EL 소자에 대해서, 실시예 1 과 동일하게 하여, 전력 효율, 백색도 및 반감 수명을 측정하였다. 결과를 표 4 에 나타낸다. 또, 전력 효율 및 반감 수명은 실시예 1 에 대한 상대값으로서 나타낸다.

또, 상기 실시예 1∼18 에서는, 바이폴라층 (17) 을 구성하는 홀 수송성 재료의 HOMO 의 에너지 준위의 절대값이 바이폴라층 (17) 을 구성하는 전자 수송성 재료의 HOMO 의 에너지 준위의 절대값보다 작다. 또한, 바이폴라층 (17) 을 구성하는 홀 수송성 재료의 LUMO 의 에너지 준위의 절대값이 바이폴라층 (17) 을 구성하는 전자 수송성 재료의 LUMO 의 에너지 준위의 절대값보다 작다.

(비교예 1∼4)

비교예 1∼3 에서는 각각, 바이폴라층 (17) 을 홀 수송성 재료 (NPB) 만으로 막두께 4nm 으로 형성, 홀 수송성 재료 (NPB) 만으로 막두께 2nm 으로 형성, 전자 수송성 재료 (BCP) 만으로 막두께 4nm 로 형성하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 유기 EL 소자를 제작하였다. 또한, 비교예 4 에서는, 바이폴라층 (17) 을 형성하지 않은 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 유기 EL 소자를 제작하였다. 제작한 비교예 1∼4 의 유기 EL 소자에 대해서, 실시예 1 과 동일하게 하여, 전력 효율, 백색도 및 반감 수명을 측정하였다. 결과를 표 5 에 나타낸다. 또, 전력 효율 및 반감 수명은 실시예 1 에 대한 상대값으로서 나타낸다.

표 1∼5 로부터 분명히 알 수 있듯이, 바이폴라층 (17) 을 형광 발광층 (18) 과 인광 발광층 (16) 사이에 형성한 실시예 1∼18 의 유기 EL 소자는, 비교예 1∼4 와 비교하여, 백색도, 발광 효율 및 소자 수명 모두에 있어서 우수함을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 백색도, 발광 효율 및 소자 수명이 우수한 유기 EL 소자가 제공된다.

Claims

양극과 음극 사이에, 형광 도펀트를 함유하는 발광층, 인광 도펀트를 함유하는 발광층, 및 바이폴라층을 함유하는 유기층을 구비하고,

상기 바이폴라층은 상기 형광 도펀트를 함유하는 발광층과 상기 인광 도펀트를 함유하는 발광층 사이에 형성된, 유기 EL 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 바이폴라층은 홀 수송성 재료 및 전자 수송성 재료를 포함하는, 유기 EL 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 바이폴라층의 막두께는 2nm 이상 15nm 이하인, 유기 EL 소자.
제 2 항에 있어서,

상기 홀 수송성 재료의 최고 피점 궤도(HOMO) 의 에너지 준위의 절대값은 상기 전자 수송성 재료의 최고 피점 궤도의 에너지 준위의 절대값보다 작은, 유기 EL 소자.
제 2 항에 있어서,

상기 홀 수송성 재료의 최저 공궤도(LUMO) 의 에너지 준위의 절대값은 상기 전자 수송성 재료의 최저 공궤도의 에너지 준위의 절대값보다 작은, 유기 EL 소자.
제 2 항에 있어서,

상기 홀 수송성 재료의 유리 전이 온도는 상기 전자 수송성 재료의 유리 전이 온도보다 높은, 유기 EL 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 형광 도펀트를 함유하는 발광층은 상기 인광 도펀트를 함유하는 발광층보다 음극측에 형성되는, 유기 EL 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 형광 도펀트는 청색 형광 도펀트인, 유기 EL 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 인광 도펀트는 적색 인광 도펀트인, 유기 EL 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 인광 도펀트는 녹색 인광 도펀트인, 유기 EL 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 인광 도펀트를 함유하는 발광층은 적색 인광 도펀트 및 녹색 인광 도펀트를 함유하는, 유기 EL 소자.
제 11 항에 있어서,

상기 적색 인광 도펀트의 함유량은 상기 녹색 인광 도펀트의 함유량보다 적은, 유기 EL 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 형광 도펀트를 함유하는 발광층의 막두께는 상기 인광 도펀트를 함유하는 발광층의 막두께보다 두꺼운, 유기 EL 소자.
제 2 항에 있어서,

상기 유기층은 상기 바이폴라층의 홀 수송성 재료와 동일한 재료를 포함하는 홀 수송층을 추가로 포함하는, 유기 EL 소자.
제 2 항에 있어서,

상기 유기층은 상기 바이폴라층의 전자 수송성 재료와 동일한 재료를 포함하는 전자 수송층을 추가로 포함하는, 유기 EL 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 바이폴라층은 상기 인광 도펀트의 3중항 에너지갭보다 큰 3중항 에너지갭을 갖는 재료를 포함하는, 유기 EL 소자.
제 2 항에 있어서,

상기 전자 수송성 재료는 상기 바이폴라층에 대하여 5 중량% 이상 95 중량% 이하 포함된, 유기 EL 소자.