KR100972290B1 - Oled - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기전계발광소자를 제공한다.The present invention provides an organic light emitting display device.

본 발명의 유기전계발광소자는 제 1 전극, 상기 제 1 전극에서 정공을 주입받아 전달하는 정공 관련층, 제 2 전극, 상기 제 2 전극에서 전자를 주입받아 전달하는 전자 관련층, 상기 정공 관련층과 상기 전자 관련층 사이에 형성되어 상기 전자와 정공의 재결합으로 발광이 이루어지는 발광층, 및 상기 제 2 전극과 상기 전자 관련층 사이에 상기 제 2 전극과 상기 전자 관련층 사이의 에너지 장벽 차이를 낮추어 주는 보조박막을 구비하여, 음극을 통한 전자의 주입을 보다 용이하게 해준다.The organic electroluminescent device of the present invention comprises a first electrode, a hole related layer that receives and delivers holes from the first electrode, a second electrode, an electron related layer that receives and transfers electrons from the second electrode, and the hole related layer. And a light emitting layer formed between the electron related layer and emitting light by recombination of the electrons and holes, and lowering an energy barrier difference between the second electrode and the electron related layer between the second electrode and the electron related layer. An auxiliary thin film is provided to facilitate the injection of electrons through the cathode.

Description

유기전계발광소자{OLED}Organic electroluminescent device {OLED}

도 1은 종래 유기전계발광소자의 구조를 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional organic light emitting display device.

도 2는 종래 유기전계발광소자의 에너지 밴드 구조를 나타내는 도면.2 is a view showing an energy band structure of a conventional organic light emitting display device.

도 3은 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 구조를 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view showing the structure of an organic light emitting display device according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 부분 에너지 밴드 구조를 나타내는 도면.4 is a view showing a partial energy band structure of an organic light emitting display device according to the present invention.

본 발명은 유기전계발광소자(OLED)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유기전계발광소자의 적층구조를 개선하여 전자가 보다 용이하게 주입될 수 있도록 해주는 유기전계발광소자에 관한 것이다.The present invention relates to an organic electroluminescent device (OLED), and more particularly to an organic electroluminescent device that allows electrons to be injected more easily by improving the laminated structure of the organic electroluminescent device.

일반적으로 유기전계발광소자는 음극과 양극 사이에 형성된 유기막에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자로서 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 또한 전력 소모가 적은 것이 특징이다.In general, an organic light emitting device emits light when electrons and holes are paired and extinguished when an electric charge is injected into an organic film formed between a cathode and an anode, and can be driven at a low voltage and has low power consumption. to be.

도 1은 종래 일반적인 유기전계발광소자의 단면을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a cross section of a conventional general organic electroluminescent device.

도시한 바와 같이, 유기전계발광소자는 투명 기판(11) 위에 양극인 투명 전 극(12)이 스트라이프 패턴으로 형성된다. 그 위에 정공 관련층으로 정공 주입층(HIL:Hole Injecting Layer)(13)과 정공 수송층(HTL:Hole Transport Layer)(14)이 순차적으로 형성된다. 그리고, 그 위에 발광층(EML:Emitting Layer)(15)이 형성되고, 다음으로 발광층(15) 위에 전자 관련층으로 전자 수송층(ETL:Electron Transport Layer)(16) 및 전자 주입층(EIL:Electron Injecting Layer)(17)이 연속적으로 형성된다. 전자 주입층(17) 위에는 음극(18)으로 Al이 증착된다.As illustrated, the organic electroluminescent device has a transparent electrode 12, which is an anode, formed on a transparent substrate 11 in a stripe pattern. A hole injecting layer (HIL) 13 and a hole transport layer (HTL) 14 are sequentially formed as the hole related layer. An emission layer (EML) 15 is formed thereon, and then an electron transport layer (ETL) 16 and an electron injection layer (EIL) are formed on the emission layer 15 as an electron related layer. Layer 17 is formed continuously. Al is deposited on the electron injection layer 17 by the cathode 18.

도 2는 다층구조의 유기전계발광소자의 에너지 밴드 구조(Energy Band Structure)를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating an energy band structure of an organic light emitting display device having a multilayer structure.

양극(12)에서 정공 주입층(HIL)(13)의 가전대로 주입된 정공은 유기물 사이를 호핑(Hopping)에 의해서 이동하여 정공 수송층(HTL)(14)을 통과한 후 발광층(EML)(15)으로 진행한다. 동시에 음극(18)에서 전자 주입층(EIL)(17)으로 주입된 전자는 전자 수송층(ETL)(16)을 통과하여 발광층(EML)(15)의 전도대로 이동하여 발광층(EML)에서 정공과 만나 재결합(Recombination)하여 발광하게 된다.Holes injected from the anode 12 into the home appliance of the hole injection layer (HIL) 13 move between the organic materials by hopping and pass through the hole transport layer (HTL) 14, and then the emission layer (EML) 15. Proceed to). At the same time, the electrons injected from the cathode 18 into the electron injection layer (EIL) 17 pass through the electron transport layer (ETL) 16 and move to the conduction band of the emission layer (EML) 15 to allow holes and electrons in the emission layer (EML). It meets and recombines and emits light.

이러한 유기전계발광소자에서는 전자 관련층을 이루는 재료로서 Alq3 [tris(8-hydroxy-quinolate)aluminum]이 사용되고 있다.In such an organic light emitting device, Alq3 [tris (8-hydroxy-quinolate) aluminum] is used as a material for forming an electron-related layer.

전자는 음극과 전자 관련층 사이의 에너지 장벽이 낮을수록 전자 관련층으로 잘 주입된다. 그러나, Al의 페르미(Fermi) 레벨과 Alq3의 최저비점유분자궤도함수(LUMO:Lowest Unoccupied Molecular Orbitals) 사이에는 1.3 eV 정도의 에너지 장벽이 형성되어 그 값이 큰 편이다.The lower the energy barrier between the cathode and the electron related layer, the better the electrons are injected into the electron related layer. However, an energy barrier of about 1.3 eV is formed between the Fermi level of Al and the Lowest Unoccupied Molecular Orbitals (LUMO), which is large.

따라서, 상술된 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 음극과 전자 관련층 사이에서 전자가 넘어야 하는 계층간 에너지 장벽 차이를 낮추어 주어 전자의 주입이 용이하도록 하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention for solving the above-mentioned problems is to lower the difference in the energy barrier between the layers that electrons must cross between the cathode and the electron-related layer to facilitate the injection of electrons.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유기전계발광소자는 제 1 전극; 상기 제 1 전극에서 정공을 주입받아 전달하는 정공 관련층; 제 2 전극; 상기 제 2 전극에서 전자를 주입받아 전달하는 전자 관련층; 상기 정공 관련층과 상기 전자 관련층 사이에 형성되어 상기 전자와 정공의 재결합으로 발광이 이루어지는 발광층; 및 상기 제 2 전극과 상기 전자 관련층 사이에 상기 제 2 전극과 상기 전자 관련층 사이의 에너지 장벽 차이를 낮추어 주는 보조박막을 구비하며, 상기 보조박막은 상기 전자관련층보다 LUMO가 낮은 것을 특징으로 한다.The organic light emitting device of the present invention for achieving the above object is the first electrode; A hole related layer that receives and delivers holes from the first electrode; A second electrode; An electron related layer that receives and transfers electrons from the second electrode; A light emitting layer formed between the hole related layer and the electron related layer to emit light by recombination of the electrons and holes; And an auxiliary thin film between the second electrode and the electron related layer to lower an energy barrier difference between the second electrode and the electron related layer, wherein the auxiliary thin film has a lower LUMO than the electron related layer. do.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 유기막 적층관계를 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating an organic film stacking relationship of an organic light emitting display device according to the present invention.

도시된 바와 같이, 먼저 투명 기판(21) 위에 양극 물질을 진공증착이나 스퍼터링(Sputtering)에 의해 스트라이프 패턴으로 증착하여 양극(22)인 투명 전극을 형성한다. 이때, 기판(21)은 유기기판 및 플라스틱 기판이 주로 사용되며, 양극(하부 전극)(22) 물질로는 주로 ITO(Indium Tin Oxide)가 사용된다. As shown, first, the anode material is deposited on the transparent substrate 21 in a stripe pattern by vacuum deposition or sputtering to form a transparent electrode, which is the anode 22. In this case, an organic substrate and a plastic substrate are mainly used as the substrate 21, and indium tin oxide (ITO) is mainly used as the material of the anode (lower electrode) 22.

다음으로 양극(22) 상에 정공 관련층이 형성된다. 이러한 정공 관련층으로 정공 주입층(HIL)(23) 및 정공 수송층(HTL)(24)이 순차적으로 증착된다. 이때, 정공 주입층(23)으로는 주로 CuPc(copper phthalocyanine)가 사용되며, 정공 수송층(24)으로는 주로 N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-(1-1'-biphenyl)-4,4'-diamine(TPD) 또는 4,4'-bis[N-(1-naphthy1)-N-pheny1-amino]bipheny(NPD)이 증착된다.Next, a hole related layer is formed on the anode 22. As the hole related layer, a hole injection layer (HIL) 23 and a hole transport layer (HTL) 24 are sequentially deposited. In this case, CuPc (copper phthalocyanine) is mainly used as the hole injection layer 23, and N, N'-diphenyl-N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1- is mainly used as the hole transport layer 24. 1'-biphenyl) -4,4'-diamine (TPD) or 4,4'-bis [N- (1-naphthy1) -N-pheny1-amino] bipheny (NPD) is deposited.

그리고, 정공 수송층(24) 위에 발광층(EML)(25)을 형성한다. 이러한 발광층(25)은 빛을 내는 기능 뿐만 아니라 전자와 정공을 운반하는 기능도 함께 한다.Then, an emission layer (EML) 25 is formed on the hole transport layer 24. The light emitting layer 25 functions not only to emit light but also to transport electrons and holes.

발광층(25) 상에는 음극(28)을 통해 전달받은 전자를 발광층으로 전송하는 전자 관련층을 형성한다. 이러한 전자 관련층으로 전자 수송층(ETL)(26) 및 전자 주입층(EIL)(27)이 순차적으로 증착된다.On the light emitting layer 25 is formed an electron related layer for transmitting the electrons received through the cathode 28 to the light emitting layer. An electron transport layer (ETL) 26 and an electron injection layer (EIL) 27 are sequentially deposited as the electron related layer.

전자 관련층(26, 27) 상에는 전자 주입을 용이하게 하기 위한 매개체로 전자 관련층(26, 27) 상에 얇은 두께의 보조박막(30)을 적층한다. 이러한 보조박막(30)의 LUMO는 전자 관련층(26, 27)으로 사용되는 물질(Alq3)의 LUMO보다 낮은 물질이 사용된다. 즉, 음극(28)으로 주입된 전자는 음극(28)으로 사용되는 물질(Al)의 페르미 레벨과 전자 관련층(26, 27)으로 사용되는 물질(Alq3)의 LUMO 사이의 에너지 장벽을 직접 넘어가지 않고 보조박막(30)을 거쳐서 넘어간다.On the electron-related layers 26 and 27, a thin auxiliary layer 30 is laminated on the electron-related layers 26 and 27 as a medium for facilitating electron injection. The LUMO of the auxiliary thin film 30 is lower than the LUMO of the material (Alq3) used as the electron related layers 26 and 27. That is, electrons injected into the cathode 28 directly cross the energy barrier between the Fermi level of the material Al used as the cathode 28 and the LUMO of the material Alq3 used as the electron-related layers 26 and 27. Do not go through the auxiliary thin film (30).

이러한 보조박막(30)의 물질로는 예컨대 루브렌(Rubrene)이 사용될 수 있다.As the material of the auxiliary thin film 30, for example, rubrene may be used.

루브렌은 Alq3보다 LUMO 레벨이 0.2 eV 만큼 낮아서, 음극(28)으로 주입된 전자가 넘어야 하는 에너지 장벽을 그 차이만큼의 작아지도록 해준다. Lubrene has a LUMO level of 0.2 eV lower than Alq3, allowing the energy barrier that the electrons injected into the cathode 28 to cross to be as small as that difference.

그런데, 루브렌은 전자 이동도(mobility)가 Alq3 보다 떨어지므로 그 두께를 Alq3 보다 얇게 형성하여야 한다. 즉, 루브렌은 음극(28)에서 전자 주입층(27) 까지의 전자 주입을 위한 매개체로서의 역할을 가지고 있을 뿐이다. 이러한 루브렌의 두께로는 20Å 내지 50Å 정도가 되도록 한다.However, since rubrene has a lower electron mobility than Alq3, its thickness should be made thinner than Alq3. In other words, rubrene only serves as a medium for electron injection from the cathode 28 to the electron injection layer 27. The thickness of the rubrene is about 20 kPa to about 50 kPa.

도 4는 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 부분 에너지 밴드 구조를 나타내는 도면으로, 전자 주입을 위한 에너지 밴드 구조만 나타내고 있다.4 is a view showing a partial energy band structure of the organic light emitting display device according to the present invention, and shows only the energy band structure for electron injection.

미 도시된 전압/전류 공급장치를 통해 양극(22)과 음극(28)에 각각 (+) 및 (-) 전압이 인가되면, 음극(28)을 통해 주입된 전자는 음극(28)으로 사용되는 Al의 페르미 레벨과 보조박막(30)으로 사용되는 루브렌의 LUMO 사이의 에너지 장벽(①)을 넘어 이동하게 된다. Al의 페르미 레벨과 루브렌의 LUMO 사이의 에너지 장벽(①)은 도 4에 도시된 바와 같이 Al의 페르미 레벨과 Alq3의 LUMO 사이의 에너지 장벽(②) 보다 낮기 때문에 음극(28)을 통한 전자의 주입이 보다 용이해져 보다 많은 전자들이 주입될 수 있도록 해준다.When positive and negative voltages are respectively applied to the anode 22 and the cathode 28 through a voltage / current supply, not shown, electrons injected through the cathode 28 are used as the cathode 28. It moves beyond the energy barrier (①) between the Fermi level of Al and the LUMO of rubrene used as the auxiliary thin film 30. The energy barrier (1) between the Fermi level of Al and the LUMO of rubrene is lower than the energy barrier (2) between the Fermi level of Al and the LUMO of Alq3 as shown in FIG. Injection is easier, allowing more electrons to be injected.

루브렌으로 주입된 전자는 다시 루브렌의 LUMO와 Alq3의 LUMO 사이의 에너지 장벽을 넘어 전자 관련층(26, 27)을 거쳐 발광층(25)으로 이동하게 된다. 이때, 루브렌은 Alq3 보다 전자 이동도가 떨어지기 때문에 두께를 얇게 형성하여, 단지 전자 주입시 전자가 넘어야 하는 에너지 장벽 차이를 낮추어 주기 위한 매개체로서의 역할만을 수행한다.The electrons injected into the rubrene cross the energy barrier between the LUMO of the rubrene and the LUMO of the Alq3, and then move to the light emitting layer 25 via the electron related layers 26 and 27. At this time, rubrene forms a thinner thickness because the mobility of electrons is lower than that of Alq3, and thus only serves as a medium for lowering the energy barrier difference that electrons must cross during electron injection.

루브렌을 거쳐 전자 관련층(26, 27)으로 주입된 전자는 발광층(25)에서 정공과 재결합(recombination)하며, 재결합된 전자와 정공 쌍은 정전기적 인력에 의하여 재배열되어 여기자가 된다. 이 여기자는 유기 박막의 특성 및 인가된 전기장의 세기에 따라서 약간씩 차이는 있으나 대부분의 경우 약 수십 나노미터 정도 확산(Exciton Diffusion)하기 전 또는 후에 빛과 열에너지를 방출하면서 바닥상태로 전이하게 된다.Electrons injected into the electron-related layers 26 and 27 through rubrene are recombined with holes in the emission layer 25, and the recombined electrons and hole pairs are rearranged and excited by electrostatic attraction. The excitons are slightly different depending on the characteristics of the organic thin film and the applied electric field, but in most cases, they are transferred to the ground state while emitting light and thermal energy before or after about tens of nanometers of diffusion (Exciton Diffusion).

본 발명은 전자의 이동을 원활하게 해주어 발광층(25)에서 정공과 재결합되는 전자의 양을 증가시켜주어 발광 효율을 높여준다.The present invention facilitates the movement of electrons, thereby increasing the amount of electrons recombined with holes in the light emitting layer 25, thereby improving luminous efficiency.

본 발명에서는 정공 관련층(23, 24), 발광층(25) 및 전자 관련층(26, 27)의 적층을 위한 공정 및 유기물질은 공지된 종래의 방법 및 재료들을 사용할 수 있으므로 그에 대한 구체적인 설명은 생략하였으며, 상술된 본 발명에 대한 설명으로도 당업자들은 본 발명을 용이하게 실시할 수 있다.In the present invention, a process and an organic material for the lamination of the hole related layers 23 and 24, the light emitting layer 25, and the electron related layers 26 and 27 may use known methods and materials. Omitted, even the description of the present invention described above can be easily implemented by those skilled in the art.

상술한 바와 같이, 본 발명의 유기전계발광소자는 음극과 전자 관련층 사이의 에너지 장벽 차를 적게 해주는 매개체 역할을 하는 보조박막을 음극과 전자 관련층 사이에 구비함으로써 음극을 통한 전자의 주입을 용이하게 하여 정공과 결합되는 전자의 수를 증가시켜 발광 효율을 향상시키고, 장기적으로는 소자의 수명 향상에도 기여하게 된다.As described above, the organic light emitting device of the present invention facilitates injection of electrons through the cathode by providing an auxiliary thin film between the cathode and the electron related layer, which serves as a medium for reducing the difference in energy barrier between the cathode and the electron related layer. As a result, the number of electrons bonded to the holes is increased to improve the luminous efficiency, and in the long term, it also contributes to the life of the device.

Claims (3)

삭제delete 제 1 전극;A first electrode; 상기 제 1 전극에서 정공을 주입받아 전달하는 정공 관련층;A hole related layer that receives and delivers holes from the first electrode; 제 2 전극;A second electrode; 상기 제 2 전극에서 전자를 주입받아 전달하는 전자 관련층;An electron related layer that receives and transfers electrons from the second electrode; 상기 정공 관련층과 상기 전자 관련층 사이에 형성되어 상기 전자와 정공의 재결합으로 발광이 이루어지는 발광층; 및A light emitting layer formed between the hole related layer and the electron related layer to emit light by recombination of the electrons and holes; And 상기 제 2 전극과 상기 전자 관련층 사이에 형성되어 상기 제 2 전극과 상기 전자 관련층 사이의 에너지 장벽 차이를 낮추어 주는 보조박막을 구비하며,An auxiliary thin film formed between the second electrode and the electron related layer to lower an energy barrier difference between the second electrode and the electron related layer, 상기 보조박막은 상기 전자 관련층보다 최저비점유분자궤도함수(LUMO)가 낮은 것을 특징으로 하며, 루브렌(Rubrene)인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.The auxiliary thin film is characterized in that the lowest occupancy molecular orbital function (LUMO) is lower than the electron-related layer, characterized in that the organic light emitting device (Rubrene). 제 1 전극;A first electrode; 상기 제 1 전극에서 정공을 주입받아 전달하는 정공 관련층;A hole related layer that receives and delivers holes from the first electrode; 제 2 전극;A second electrode; 상기 제 2 전극에서 전자를 주입받아 전달하는 전자 관련층;An electron related layer that receives and transfers electrons from the second electrode; 상기 정공 관련층과 상기 전자 관련층 사이에 형성되어 상기 전자와 정공의 재결합으로 발광이 이루어지는 발광층; 및A light emitting layer formed between the hole related layer and the electron related layer to emit light by recombination of the electrons and holes; And 상기 제 2 전극과 상기 전자 관련층 사이에 형성되어 상기 제 2 전극과 상기 전자 관련층 사이의 에너지 장벽 차이를 낮추어 주는 보조박막을 구비하며,An auxiliary thin film formed between the second electrode and the electron related layer to lower an energy barrier difference between the second electrode and the electron related layer, 상기 보조박막은 상기 전자 관련층보다 최저비점유분자궤도함수(LUMO)가 낮은 것을 특징으로 하며, 20 Å 내지 50 Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.The auxiliary thin film is characterized in that the lowest occupancy molecular orbital function (LUMO) is lower than the electron-related layer, characterized in that the organic light emitting device having a thickness of 20 kHz to 50 kHz.
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