KR101180315B1 - Organic light emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents

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KR101180315B1
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이준엽
서창우
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단국대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: An organic light-emitting device and a manufacturing method thereof are provided to produce high quantum efficiency by using dopant concentration less than 5% and to generate phosphorescence of green or blue by saving amount of dopant doped on a host. CONSTITUTION: A hole-injection layer(140) is placed on an anode(110). A hole-transport layer(150) is placed on the hole-injection layer. A light-emitting layer(130) is placed on the hole-transport layer. The light-emitting layer has host material and dopant material. The dopant material is doped inside the host material and has triplet energy over 2.2eV. An electron-transport layer(160) is placed on the light-emitting layer. An electron injection layer(170) is placed on the electron-transport layer. A cathode(120) is placed on the electron injection layer.

Description

유기발광소자 및 이의 제조방법{Organic light emitting device and method of manufacturing the same}Organic light emitting device and method of manufacturing the same

본 출원은 유기발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낮은 도펀트 농도를 갖는 발광층에서의 발광 효율이 개선되는 유기발광소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present application relates to an organic light emitting device, and more particularly, to an organic light emitting device and a method of manufacturing the light emitting efficiency is improved in the light emitting layer having a low dopant concentration.

유기발광소자(Organic Light Emitting Device: OLED)는 유기물을 전기적으로 여기하여 발광시키는 디스플레이소자로서 저전력 구동, 자체 발광, 넓은 시야각, 높은 해상도와 천연색 실현, 빠른 응답속도 등의 장점을 갖고있다. 이러한 유기발광소자는 휴대폰, 카메라, 시계, 사무용기기, 자동차 등의 정보 표시 수단으로 널리 활용되면서 관련 부품소재 시장도 급성장하고 있다.Organic Light Emitting Device (OLED) is a display device that electrically excites and emits organic materials and has advantages such as low power driving, self-luminous, wide viewing angle, high resolution and natural colors, and fast response speed. Such organic light emitting devices are widely used as information display means for mobile phones, cameras, watches, office equipment, automobiles, etc., and the related parts and materials market is growing rapidly.

유기발광소자는 기판 상의 양극 및 음극 전극, 상기 양극 및 음극 전극 사이에 배치되는 유기물을 포함하는 발광층을 구비한다. 상기 발광층의 상기 유기물은 단일재료보다 호스트-도펀트(host-dopant) 혼합 재료가 사용될 수 있다. 상술한 구조에서는 캐리어들이 전극에서 발광층으로 직접 주입되지 않고 캐리어 수송층을 통과하여 단계적으로 전송되기 때문에 구동 전압이 낮아질 수 있다.The organic light emitting diode includes a light emitting layer including an anode and a cathode on a substrate and an organic material disposed between the anode and the cathode. The organic material of the emission layer may be a host-dopant mixed material than a single material. In the above-described structure, the driving voltage can be lowered because the carriers are transferred in steps through the carrier transport layer rather than directly injected from the electrode to the light emitting layer.

유기발광소자는 빛의 방출 방식에 따라 형광 유기발광소자와 인광 유기발광소자로 구분될 수 있다. 상기 인광 유기발광 소자는 일 예로서, 정공수송층(hole transport layer: HTL), 발광층(emissive layer:EML), 전자수송층(electron tansport layer:ETL)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 인광 유기발광 소자에서는 일중항과 삼중항 엑시톤 모두로부터 빛을 낼 수 있다. 따라서, 내부 양자효율이 이론적으로 100%에 이르지만, 실제 소자에서는 캐리어의 주입 손실과, 비 발광성 엑시톤의 형성, 삼중항-삼중항 소멸(triplet-triplet annihilation) 등으로 인해 발광 효율이 감소된다. 또한 인광 소자의 발광층에서 형성된 삼중항 엑시톤은 상대적으로 긴 수명을 가져 발광층 영역을 지나 다른 영역으로 확산할 수 있다. 삼중항 엑시톤의 확산은 발광층 영역 바깥에서 에너지 전이를 일으키거나 비발광성 소멸을 가져와 발광 효율과 색 순도가 저하될 수 있다. 따라서 고효율 인광 소자를 제작하기 위해서 일 예로서, 발광층의 구성(재료, 두께, 도핑 농도 등)을 최적화하고, 상기 발광층과 상기 전자수송층 사이에 엑시톤 차단층을 별도로 설치하여 삼중항 엑시톤의 확산 손실을 방지하는 방법이 제안되고 있다.The organic light emitting diode may be classified into a fluorescent organic light emitting diode and a phosphorescent organic light emitting diode according to a light emission method. The phosphorescent organic light emitting diode may include, for example, a hole transport layer (HTL), an emission layer (EML), and an electron transport layer (ETL). The phosphorescent organic light emitting device may emit light from both the singlet and triplet excitons. Therefore, although the internal quantum efficiency theoretically reaches 100%, in actual devices, the luminous efficiency is reduced due to carrier injection loss, formation of non-luminescent excitons, triplet-triplet annihilation, and the like. In addition, the triplet excitons formed in the light emitting layer of the phosphorescent device have a relatively long life and can diffuse through the light emitting layer region to other regions. Diffusion of triplet excitons may result in energy transfer or non-luminescence extinction outside the light emitting layer region, thereby degrading luminous efficiency and color purity. Therefore, in order to fabricate a high-efficiency phosphorescent device, as an example, the configuration of the light emitting layer (material, thickness, doping concentration, etc.) is optimized, and an exciton blocking layer is separately provided between the light emitting layer and the electron transport layer to reduce diffusion loss of triplet excitons. A method of preventing is proposed.

유기발광소자는 전극으로부터 발광층에 이르기까지 다층 박막을 통과하여 전자와 정공의 주입과 이동이 이루어지며, 발광층에서 엑시톤의 형성과 에너지 방출이 이루어져 발광 물질의 여기 에너지에 해당하는 고유의 빛을 발산한다. 발광색은 호스트-도펀트 조합에 의해 결정되는데, 일반적으로 호스트는 높은 에너지 갭을 가지며 호스트에서 형성된 엑시톤은 보다 낮은 에너지 상태인 삼중항 상태의 도펀트준위로 에너지 전이를 발생시킨다. 상기 도펀트의 에너지 레벨로 전이된 삼중항 엑시톤은 특정 파장을 가지는 인광을 발생시킬 수 있다. 일 예로서, 녹색 또는 청색 인광 유기발광소자는 상술한 바와 같이 호스트-도펀트 혼합 재료의 발광층을 사용한다. 녹색 또는 청색 인광 유기발광소자는 상기 도펀트의 농도가 5% 이상의 높은 농도에서 발광 특성이 최적화되는 것으로 보고되고 있다.The organic light emitting device passes through the multilayer thin film from the electrode to the light emitting layer to inject and move electrons and holes, and forms excitons and emits energy in the light emitting layer to emit inherent light corresponding to the excitation energy of the light emitting material. . The emission color is determined by the host-dopant combination, in which the host generally has a high energy gap and the excitons formed in the host generate energy transfer to the dopant level in the triplet state, which is a lower energy state. Triplet excitons, which are transferred to the energy level of the dopant, may generate phosphorescence having a specific wavelength. As one example, the green or blue phosphorescent organic light emitting device uses a light emitting layer of a host-dopant mixed material as described above. Green or blue phosphorescent organic light emitting diodes have been reported to have optimized luminescence properties at high concentrations of 5% or more of the dopant.

본 출원이 이루고자 하는 기술적 과제는 호스트-도펀트 혼합 재료의 발광층을 사용하는 유기발광소자에서, 도펀트의 농도가 5% 이하에서 최적의 발광특성을 가지는 유기발광소자를 제공하는 것이다.An object of the present application is to provide an organic light emitting device having an optimal light emitting property when the concentration of the dopant in the organic light emitting device using the light emitting layer of the host-dopant mixture material.

본 출원이 이루고자 하는 기술적 과제는 도펀트의 농도가 5% 이하에서 최적의 발광특성을 가지는 호스트-도펀트 혼합재료의 발광층을 사용하는 유기발광소자의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention is to provide a method for manufacturing an organic light emitting device using a light emitting layer of the host-dopant mixture material having an optimal light emission characteristics at a concentration of 5% or less dopant.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 출원의 일 측면에 따른 유기발광소자가 개시된다. 상기 유기발광소자는 전자이동도가 정공이동도보다 큰 호스트 물질 및 상기 호스트 물질 내에 도핑되며 2.2 eV 이상의 삼중항 에너지를 가지는 도펀트 물질을 포함하는 발광층, 및 상기 발광층의 일면과 접하며 상기 호스트 물질과의 최고점유분자궤도함수(HOMO)의 에너지 준위차가 0.4 eV 미만인 정공제공층을 포함한다. 상기 발광층은 상기 도펀트 물질의 농도가 5% 이하에서 최적의 인광 특성을 가지며, 상기 정공제공층의 삼중항 에너지는 상기 발광층의 상기 도펀트 물질의 삼중항 에너지보다 크다.An organic light emitting device according to an aspect of the present application for achieving the above technical problem is disclosed. The organic light emitting diode includes a light emitting layer including a host material having an electron mobility greater than a hole mobility and a dopant material doped in the host material and having a triplet energy of 2.2 eV or more, and a surface of the light emitting layer in contact with the host material. The hole occupant layer has a difference in energy level of the highest occupied molecular orbital function (HOMO) of less than 0.4 eV. The light emitting layer has an optimal phosphorescence property when the concentration of the dopant material is 5% or less, and the triplet energy of the hole providing layer is greater than the triplet energy of the dopant material of the light emitting layer.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 출원의 다른 측면에 따른 유기발광소자가 개시된다. 상기 유기발광소자는 정공이동도가 전자이동도보다 큰 호스트 물질 및 상기 호스트 물질 내에 도핑되며 2.2 eV 이상의 삼중항 에너지를 가지는 도펀트 물질을 포함하는 발광층, 및 상기 발광층의 일면과 접하며 상기 호스트 물질과의 최저미점유분자궤도함수(LUMO)의 에너지 준위차가 0.3 eV 미만인 전자제공층을 포함한다. 상기 발광층은 상기 도펀트 물질의 농도가 5% 이하에서 최적의 인광 특성을 가지며, 상기 전자제공층의 삼중항 에너지는 상기 발광층의 상기 도펀트 물질의 삼중항 에너지보다 크다. An organic light emitting device according to another aspect of the present application for achieving the above technical problem is disclosed. The organic light emitting device includes a light emitting layer including a host material having a hole mobility greater than an electron mobility and a dopant material doped in the host material and having a triplet energy of 2.2 eV or more, and a surface of the light emitting layer in contact with the host material. It includes an electron donor layer whose energy level difference of the lowest unoccupied molecular orbital function (LUMO) is less than 0.3 eV. The light emitting layer has an optimal phosphorescence property when the concentration of the dopant material is 5% or less, and the triplet energy of the electron donor layer is greater than the triplet energy of the dopant material of the light emitting layer.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 출원의 또다른 측면에 따른 유기발광소자의 제조 방법이 개시된다. 상기 유기발광소자의 제조 방법에 있어서, 먼저, 도펀트 물질의 농도가 5% 이하에서 최적의 인광 특성을 가지며 상기 도펀트 물질의 삼중항 에너지가 2.2 eV 이상인 발광층을 준비한다. 상기 발광층의 호스트 물질의 전자이동도 및 정공이동도를 비교한다. 상기 호스트 물질의 전자이동도가 정공이동도와 같거나 큰 경우, 상기 호스트 물질과의 최고점유분자궤도함수(HOMO)의 에너지 준위차가 0.4eV 미만인 정공제공층을 선택한다. 상기 선택된 정공제공층을 상기 발광층의 일면과 접하여 형성한다. 상기 호스트 물질의 전자이동도가 정공이동도와 작은 경우, 상기 호스트 물질과의 최저미점유분자궤도함수(LUMO)의 에너지 준위차가 0.3eV 미만인 전자제공층을 선택한다. 상기 선택된 전자제공층을 상기 발광층의 일면과 접하여 형성하는 과정을 포함한다. 상기 정공제공층 또는 상기 전자제공층의 삼중항 에너지는 상기 발광층의 상기 도펀트 물질의 삼중항 에너지보다 크도록 형성한다.Disclosed is a method of manufacturing an organic light emitting device according to another aspect of the present application for achieving the above technical problem. In the method of manufacturing the organic light emitting device, first, a light emitting layer having an optimal phosphorescence property when the concentration of the dopant material is 5% or less and a triplet energy of the dopant material is 2.2 eV or more is prepared. The electron mobility and the hole mobility of the host material of the light emitting layer are compared. When the electron mobility of the host material is equal to or greater than the hole mobility, the hole providing layer having an energy level difference of the highest occupancy molecular orbital function (HOMO) with the host material is less than 0.4 eV. The selected hole providing layer is formed in contact with one surface of the light emitting layer. When the electron mobility of the host material is smaller than the hole mobility, an electron donor layer having an energy level difference of the lowest unoccupied molecular orbital function (LUMO) with the host material is less than 0.3 eV. And forming the selected electron providing layer in contact with one surface of the light emitting layer. The triplet energy of the hole providing layer or the electron providing layer is greater than the triplet energy of the dopant material of the light emitting layer.

본 출원의 일 실시 예에 의하면, 호스트-도펀트 혼합 재료의 발광층을 사용하는 유기발광소자에서, 종래보다 낮은 도펀트 농도를 사용하여 종래보다 높은 양자효율을 구현할 수 있다.According to an embodiment of the present application, in the organic light emitting device using the light emitting layer of the host-dopant mixture material, it is possible to implement a higher quantum efficiency than the conventional by using a lower dopant concentration than conventional.

본 출원의 일 실시 예에 의하면, 종래보다 호스트에 도핑되는 도펀트의 양을 절약하여 녹색 또는 청색의 인광을 발생시키는 유기발광소자를 구현할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present application, an organic light emitting device for generating green or blue phosphorescence may be implemented by saving an amount of dopant doped in a host than in the prior art.

도 1은 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 구조를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시 예에 따르는 발광층의 인광 특성을 도시하는 그래프이다.
도 3은 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 에너지 다이어그램을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 발광층이 BSFM:Ir(ppy)3 인 경우의 전기적 특성을 평가한 그래프이다.
도 5는 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 발광층이 mCPPO1:FIrpic 인 경우의 전기적 특성을 평가한 그래프이다.
도 6은 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 발광층이 TPBI:Ir(ppy)3 인 경우의 전기적 특성을 평가한 그래프이다.
도 7은 본 출원의 다른 실시 예에 따르는 발광층의 인광 특성을 도시하는 그래프이다.
도 8은 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 에너지 다이어그램을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 발광층이 mCP:FIrpic 인 경우의 전기적 특성을 평가한 그래프이다. 1 is a schematic diagram schematically showing the structure of an organic light emitting device according to an embodiment of the present application.
2 is a graph illustrating phosphorescence characteristics of a light emitting layer according to an exemplary embodiment of the present application.
3 is a view schematically showing an energy diagram of an organic light emitting diode according to an embodiment of the present application.
4 is a graph evaluating electrical characteristics when the light emitting layer of the organic light emitting diode according to an embodiment of the present application is BSFM: Ir (ppy) 3 .
5 is a graph evaluating the electrical properties when the light emitting layer of the organic light emitting device according to an embodiment of the present application is mCPPO1: FIrpic.
FIG. 6 is a graph illustrating electrical characteristics when the light emitting layer of the organic light emitting diode according to the exemplary embodiment of the present application is TPBI: Ir (ppy) 3 .
7 is a graph illustrating phosphorescence characteristics of a light emitting layer according to another exemplary embodiment of the present application.
8 is a view schematically showing an energy diagram of an organic light emitting diode according to an embodiment of the present application.
9 is a graph illustrating electrical characteristics when the light emitting layer of the organic light emitting diode according to an embodiment of the present application is mCP: FIrpic.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 실시 예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다. Embodiments of the present application will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the techniques disclosed in this application are not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. It should be understood, however, that the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the width, thickness, and the like of the components are enlarged in order to clearly express the components of each device. When described in the drawings as a whole, at the point of view of the observer, when one element is referred to as being positioned on top of another, this means that one element may be placed directly on top of another or that additional elements may be interposed between them. Include. In addition, one of ordinary skill in the art may implement the spirit of the present application in various other forms without departing from the technical spirit of the present application. In addition, in the drawings, the same reference numerals refer to substantially the same elements.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. “제1 ” 또는 “제2 ” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수도 있다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows. The terms " first " or " second " and the like are intended to distinguish one element from another and should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

또, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다” 또는 “가지다”등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In addition, singular expressions should be understood to include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and the terms "comprise" or "having" include features, numbers, steps, operations, components, and parts described. Or combinations thereof, it is to be understood that they do not preclude the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

또, 방법 또는 제조 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
In addition, in carrying out a method or a manufacturing method, each process constituting the method may occur differently from the stated order unless the context clearly indicates a specific order. That is, each process may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

도 1은 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 구조를 개략적으로 나타내는 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 유기발광소자(100)는 양극(110)과 음극(120) 사이에 발광층(EML)(130), 정공주입층(HIL)(140), 정공수송층(HTL)(150), 전자수송층(ETL)(160) 및 전자주입층(EIL)(170)을 포함할 수 있다. 유기발광소자(100)는 인광 유기발광소자일 수 있으며, 발광층(130)은 호스트 물질에 형광 또는 인광의 도펀트를 도핑된 재료로 이루어질 수 있다. 몇몇 실시 예에서는 전자주입층(140) 및 정공주입층(170)이 생략될 수 있다. 도 1의 유기발광소자의 구조에 순방향 바이어스(bias)를 인가하면 양극(110)에서 정공(115)은 최고점유분자궤도함수(Highest Occupied Molecular Orbital, 이하 HOMO)준위(102)를 따라 이동하고, 음극(180)에서 전자(125)는 최저미점유분자궤도함수(Lowest Unoccupied Molecular Orbital, 이하 LUMO)준위(104)를 따라 이동한다. 이동한 정공(115)와 전자(125)는 발광층(130)에서 결합되어 엑시톤(190)을 형성한다. 발광층(130)에서 형성되는 엑시톤(190)은 최소 에너지를 가지는 인광 도펀트의 삼중항 에너지 상태로 빠른 전이를 일으킬 수 있으며, 이에 따라 인광 도펀트의 삼중항 에너지에 해당하는 빛이 방출될 수 있다. 발광층(130)의 호스트 물질은 높은 밴드갭 에너지 즉, 큰 LUMO-HOMO 준위간 에너지차이를 가지며, 상기 호스트 물질에서 형성된 엑시톤(190)은 보다 낮은 에너지를 가지는 상기 도펀트의 삼중항 에너지 준위로 전이할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 유기발광소자는 양극(110) 및 음극(180) 사이에 유기막으로 형성되는 다층박막을 구비할 수 있다. 이는 전자 또는 정공의 캐리어들이 양극 또는 음극에서 발광층(130)으로 직접 주입되지 않고, 전자 또는 정공의 주입층(140,170), 전자 또는 정공의 전송층(150, 160) 등을 거쳐 발광층(130)으로 주입됨으로써 유기발광소자(100)의 구동전압을 낮출 수 있게 된다. 본 명세서에서는 정공주입층(140), 정공수송층(150) 등과 같이, 정공을 발광층(150)에 제공하는 기능을 수행하는 층을 통칭하여 정공제공층이라 정의한다. 또, 전자수송층(160), 전자주입층(170) 등과 같이, 전자를 발광층(130)에 제공하는 기능을 수행하는 층을 통칭하여 전자제공층이라 정의한다. 1 is a schematic diagram schematically showing the structure of an organic light emitting device according to an embodiment of the present application. As shown in FIG. 1, the organic light emitting diode 100 includes an emission layer (EML) 130, a hole injection layer (HIL) 140, and a hole transport layer (HTL) between the anode 110 and the cathode 120. 150, an electron transport layer (ETL) 160, and an electron injection layer (EIL) 170. The organic light emitting diode 100 may be a phosphorescent organic light emitting diode, and the light emitting layer 130 may be formed of a material doped with a dopant of fluorescent or phosphorescent on a host material. In some embodiments, the electron injection layer 140 and the hole injection layer 170 may be omitted. When a forward bias is applied to the structure of the organic light emitting diode of FIG. 1, the holes 115 in the anode 110 move along the highest occupied molecular orbital function (HOMO) level 102, The electron 125 in the cathode 180 moves along the Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO) level 104. The moved holes 115 and electrons 125 are combined in the emission layer 130 to form an exciton 190. The exciton 190 formed in the emission layer 130 may cause a fast transition to the triplet energy state of the phosphorescent dopant having the minimum energy, and thus light corresponding to the triplet energy of the phosphorescent dopant may be emitted. The host material of the light emitting layer 130 has a high bandgap energy, i.e., a large energy difference between LUMO-HOMO levels, and the exciton 190 formed in the host material may transition to the triplet energy level of the dopant having a lower energy. Can be. As shown in FIG. 1, the organic light emitting diode may include a multilayer thin film formed of an organic film between the anode 110 and the cathode 180. This is because carriers of electrons or holes are not directly injected from the anode or cathode into the light emitting layer 130, but are injected into the light emitting layer 130 via the electron or hole injection layers 140 and 170, the electron or hole transport layers 150 and 160, and the like. By injection, the driving voltage of the organic light emitting diode 100 may be lowered. In the present specification, such as the hole injection layer 140, the hole transport layer 150, and the like, a layer that performs a function of providing holes to the light emitting layer 150 is collectively defined as a hole providing layer. In addition, a layer that performs a function of providing electrons to the light emitting layer 130, such as the electron transport layer 160 and the electron injection layer 170, is collectively defined as an electron providing layer.

몇몇 실시 예들에 의하면, 도시되지는 않았지만, 발광층(130)과 전자수송층(160) 사이에 정공 및 엑시톤 차단층을 추가적으로 형성할 수 있다. 즉, 상기 정공 및 엑시톤 차단층은 양극(110)으로부터 이동한 정공이 발광층(130)을 벗어나는 것을 차단하거나, 발광층(130)에서 형성된 엑시톤이 음극(180) 방향으로 확산하는 것을 저지하여 발광효율을 증가시키는 기능을 수행한다. 다른 몇몇 실시 예에 있어서, 발광층(130)과 정공수송층(150) 사이에는 전자 차단층을 추가로 형성할 수 있다. 즉, 상기 전자 차단층은 음극(180)으로부터 이동한 전자가 발광층(130)을 벗어나는 것을 차단하는 기능을 수행한다. 또다른 몇몇 실시 예에 있어서는, 정공수송층(150)이 상기 전자차단층의 기능을 아울러 수행하거나, 전자수송층(160)이 상기 정공 및 엑시톤 차단층의 기능을 함께 수행할 수 있다.According to some embodiments, although not shown, a hole and exciton blocking layer may be additionally formed between the emission layer 130 and the electron transport layer 160. That is, the hole and exciton blocking layer prevents holes moved from the anode 110 from escaping the light emitting layer 130 or prevents excitons formed in the light emitting layer 130 from diffusing toward the cathode 180 to improve light emission efficiency. It performs an increasing function. In some other embodiments, an electron blocking layer may be further formed between the emission layer 130 and the hole transport layer 150. That is, the electron blocking layer functions to block electrons moving from the cathode 180 from leaving the light emitting layer 130. In some other embodiments, the hole transport layer 150 may perform the function of the electron blocking layer, or the electron transport layer 160 may perform the function of the hole and the exciton blocking layer together.

본 출원의 발명자는 상기 호스트 물질에 도핑되는 상기 도펀트 물질의 농도가 5% 이하에서 최적의 인광 특성을 나타내는 발광층을 적용하여 제조하는 유기발광소자를 제공한다. 본 출원의 발명자는 5% 이하의 상기 도펀트 물질 농도를 가지는 발광층을 이용하여 녹색 또는 청색의 인광을 발생시키는 유기발광소자를 제공한다. 이를 구현하는 상기 유기발광소자의 실시예는 후술하는 바와 같다.The inventors of the present application provide an organic light emitting device manufactured by applying a light emitting layer exhibiting an optimal phosphorescence property when the concentration of the dopant material doped in the host material is 5% or less. The inventors of the present application provide an organic light emitting device that emits green or blue phosphorescence using a light emitting layer having a concentration of the dopant material of 5% or less. An embodiment of the organic light emitting device for implementing this is as described later.

본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자에 있어서, 발광층(130)은 전자이동도가 정공이동도보다 큰 호스트 물질을 구비하고 상기 호스트 물질 내에 인광 발광을 위한 도펀트 물질을 포함한다. 상기 도펀트 물질의 LUMO 에너지 준위는 상기 호스트 물질의 LUMO 에너지 준위와 같거나 크며, 상기 도펀트 물질의 HOMO 에너지 준위는 상기 호스트 물질의 HOMO 에너지 준위와 같거나 작을 수 있다. 상기 도펀트 물질은 2.2 eV 이상의 삼중항 에너지를 가짐으로써, 상기 2.2 eV 이상의 에너지 대역에 해당되는 녹색 또는 청색의 인광을 발생시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 발광층(130)의 상기 호스트 물질의 전자이동도가 정공이동도보다 클 때, 상기 유기발광소자는 발광층(130)의 일면과 접하는 정공제공층(150)으로서, 상기 호스트 물질과의 HOMO 에너지 준위차가 0.4 eV 미만인 물질을 적용할 수 있다. 발광층(130)의 상기 호스트 물질의 전자이동도가 정공이동도보다 클 경우, 발광층(130)에서의 발광효율은 정공제공층(150)으로부터 발광층(130)으로 주입되는 정공의 양에 의해 결정될 수 있다. 상기 정공은 정공제공층(150)의 HOMO 에너지 준위으로부터 상기 도펀트 물질의 HOMO 에너지 준위로 직접 주입될 수도 있다. 하지만, 본 출원의 일 실시 예에 따르는 상기 도펀트 물질의 농도는 5% 이하이므로, 직접 주입되는 상기 정공의 양은 상기 전자와 결합하여 발광을 위한 엑시톤(190)을 형성하기에는 부족하다. 본 출원의 발명자는 정공제공층(150)의 HOMO 에너지 준위와 상기 호스트 물질의 HOMO 에너지 준위의 차이가 0.4 eV 미만일 경우에, 정공제공층(150)의 HOMO 에너지 준위로부터 발광층(130)의 호스트 물질의 HOMO 에너지 준위로 상기 정공이 충분히 유입된다는 사실을 알아내었다. 즉, 호스트 물질의 HOMO 에너지 준위로 충분한 양으로 제공된 상기 정공은 상기 전자와 결합하여 상기 엑시톤(190)을 충분히 형성하고, 상기 호스트 물질에서 형성된 엑시톤(190)은 상기 인광의 도펀트 물질의 삼중항 에너지 준위로 전이할 수 있게 된다. 이로서, 발광층(130)의 인광 효율이 상기 도펀트 물질의 농도 5% 이내에서 최고 특성을 갖게 된다. 이때, 정공제공층(150)의 삼중항 에너지는 발광층(130)의 상기 인광의 도펀트 물질의 삼중항 에너지보다 크다. 이는 정공제공층(150)의 삼중항 에너지가 발광층(130)의 상기 인광의 도펀트 물질의 삼중항 에너지보다 작을 경우, 상기 인광의 도펀트 물질의 삼중항 에너지 준위로 전이한 엑시톤(190)이 보다 에너지가 낮은 정공제공층(150)으로 전이하는 현상이 발생하기 때문이다. 엑시톤(190)이 정공제공층(150)으로 전이하는 경우, 발광층(130)에서의 인광 발광 효율이 감소할 수 있다.In the organic light emitting device according to the exemplary embodiment of the present application, the emission layer 130 includes a host material having an electron mobility greater than the hole mobility and includes a dopant material for phosphorescence emission in the host material. The LUMO energy level of the dopant material may be greater than or equal to the LUMO energy level of the host material, and the HOMO energy level of the dopant material may be less than or equal to the HOMO energy level of the host material. The dopant material has a triplet energy of 2.2 eV or more, thereby generating green or blue phosphorescence corresponding to the energy band of 2.2 eV or more. As described above, when the electron mobility of the host material of the light emitting layer 130 is greater than the hole mobility, the organic light emitting device is a hole providing layer 150 in contact with one surface of the light emitting layer 130, A material having a HOMO energy level difference of less than 0.4 eV may be applied. When the electron mobility of the host material of the emission layer 130 is greater than the hole mobility, the emission efficiency of the emission layer 130 may be determined by the amount of holes injected from the hole providing layer 150 into the emission layer 130. have. The hole may be directly injected into the HOMO energy level of the dopant material from the HOMO energy level of the hole providing layer 150. However, since the concentration of the dopant material according to an embodiment of the present application is 5% or less, the amount of holes directly injected is not sufficient to form the exciton 190 for emission by combining with the electrons. The inventor of the present application, when the difference between the HOMO energy level of the hole providing layer 150 and the HOMO energy level of the host material is less than 0.4 eV, the host material of the light emitting layer 130 from the HOMO energy level of the hole providing layer 150 It was found that the hole was sufficiently introduced at the HOMO energy level of. That is, the holes provided in a sufficient amount at the HOMO energy level of the host material combine with the electrons to sufficiently form the exciton 190, and the exciton 190 formed from the host material is triplet energy of the dopant material of the phosphorescent light. You can transition to the level. As a result, the phosphorescence efficiency of the emission layer 130 has the highest characteristic within 5% of the concentration of the dopant material. In this case, the triplet energy of the hole providing layer 150 is greater than the triplet energy of the phosphorescent dopant material of the emission layer 130. When the triplet energy of the hole providing layer 150 is less than the triplet energy of the phosphorescent dopant material of the light emitting layer 130, the exciton 190 transitioned to the triplet energy level of the phosphorescent dopant material is more energy. This is because the phenomenon that the transition to the low hole providing layer 150 occurs. When the exciton 190 transitions to the hole providing layer 150, phosphorescence emission efficiency in the emission layer 130 may decrease.

본 출원의 다른 실시 예에 따르는 유기발광소자에 있어서, 발광층(130)은 정공이동도가 전자이동도보다 큰 호스트 물질을 구비하고 상기 호스트 물질 내에 인광 발광을 위한 도펀트 물질을 구비한다. 상기 도펀트 물질의 LUMO 에너지 준위는 상기 호스트 물질의 LUMO 에너지 준위와 같거나 크며, 상기 도펀트 물질의 HOMO 에너지 준위는 상기 호스트 물질의 HOMO 에너지 준위와 같거나 작을 수 있다. 상기 도펀트 물질은 2.2 eV 이상의 삼중항 에너지를 가짐으로써, 상기 2.2 eV 이상의 에너지 대역에 해당되는 녹색 또는 청색의 인광을 발생시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 발광층(130)의 상기 호스트 물질의 정공이동도가 전자이동도보다 클 때, 상기 유기발광소자는 발광층(130)의 일면과 접하는 전자제공층(160)으로서, 상기 호스트 물질과의 LUMO 에너지 준위차가 0.3 eV 미만인 물질을 적용할 수 있다. 발광층(130)의 상기 호스트 물질의 정공이동도가 전자이동도보다 클 경우, 발광층(130)에서의 발광효율은 전자제공층(160)으로부터 발광층(130)으로 주입되는 전자의 양에 의해 결정될 수 있다. 상기 전자은 전자제공층(160)의 LUMO 에너지 준위으로부터 상기 도펀트 물질의 LUMO 에너지 준위로 직접 주입될 수도 있다. 하지만, 본 출원의 일 실시 예에 따르는 상기 도펀트 물질의 농도는 5% 이하이므로, 직접 주입되는 상기 전자의 양은 상기 정공과 결합하여 발광을 위한 엑시톤(190)을 형성하기에는 부족하다. 본 출원의 발명자는 전자제공층(160)의 LUMO 에너지 준위와 상기 호스트 물질의 LUMO 에너지 준위의 차이가 0.3 eV 미만일 경우에, 전자제공층(160)의 LUMO 에너지 준위로부터 발광층(130)의 호스트 물질의 LUMO 에너지 준위로 상기 전자가 충분히 유입된다는 사실을 알아내었다. 즉, 호스트 물질의 LUMO 에너지 준위로 충분한 양으로 제공된 상기 전자는 상기 정공과 결합하여 상기 엑시톤(190)을 충분히 형성하고, 상기 호스트 물질에서 형성된 엑시톤(190)은 상기 인광의 도펀트 물질의 삼중항 에너지 준위로 전이할 수 있게 된다. 이로서, 발광층(130)의 인광 효율이 상기 도펀트 물질의 농도 5% 이내에서 최고 특성을 갖게 된다. 이때, 전자제공층(160)의 삼중항 에너지는 발광층(130)의 상기 인광의 도펀트 물질의 삼중항 에너지보다 크다. 이는 전자제공층(160)의 삼중항 에너지가 발광층(130)의 상기 인광의 도펀트 물질의 삼중항 에너지보다 작을 경우, 상기 인광의 도펀트 물질의 삼중항 에너지 준위로 전이한 엑시톤(190)이 보다 에너지가 낮은 전자제공층(160)으로 전이하는 현상이 발생하기 때문이다. 엑시톤(190)이 전자제공층(160)으로 전이하는 경우, 발광층(130)에서의 인광 발광 효율이 감소할 수 있다.In the organic light emitting device according to another embodiment of the present application, the light emitting layer 130 includes a host material having a hole mobility greater than the electron mobility and a dopant material for phosphorescence emission in the host material. The LUMO energy level of the dopant material may be greater than or equal to the LUMO energy level of the host material, and the HOMO energy level of the dopant material may be less than or equal to the HOMO energy level of the host material. The dopant material has a triplet energy of 2.2 eV or more, thereby generating green or blue phosphorescence corresponding to the energy band of 2.2 eV or more. As described above, when the hole mobility of the host material of the light emitting layer 130 is greater than the electron mobility, the organic light emitting device is an electron providing layer 160 in contact with one surface of the light emitting layer 130, A material with a LUMO energy level difference of less than 0.3 eV can be applied. When the hole mobility of the host material of the emission layer 130 is greater than the electron mobility, the emission efficiency of the emission layer 130 may be determined by the amount of electrons injected from the electron donor layer 160 into the emission layer 130. have. The electrons may be directly injected from the LUMO energy level of the electron donor layer 160 to the LUMO energy level of the dopant material. However, since the concentration of the dopant material according to an embodiment of the present application is 5% or less, the amount of electrons directly injected is not sufficient to combine with the holes to form the exciton 190 for emitting light. The inventor of the present application, when the difference between the LUMO energy level of the electron donor layer 160 and the LUMO energy level of the host material is less than 0.3 eV, the host material of the light emitting layer 130 from the LUMO energy level of the electron donor layer 160 It was found that the electrons were sufficiently introduced at the LUMO energy level of. That is, the electrons provided in a sufficient amount at the LUMO energy level of the host material combine with the holes to sufficiently form the exciton 190, and the exciton 190 formed in the host material is triplet energy of the phosphorescent dopant material. You can transition to the level. As a result, the phosphorescence efficiency of the emission layer 130 has the highest characteristic within 5% of the concentration of the dopant material. In this case, the triplet energy of the electron donor layer 160 is greater than the triplet energy of the phosphorescent dopant material of the emission layer 130. When the triplet energy of the electron donor layer 160 is less than the triplet energy of the phosphorescent dopant material of the light emitting layer 130, the exciton 190 transitioned to the triplet energy level of the phosphorescent dopant material is more energy. This is because the phenomenon that the transition to the low electron providing layer 160 occurs. When the exciton 190 transitions to the electron providing layer 160, the phosphorescence emission efficiency of the emission layer 130 may decrease.

본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자에 의하면, 호스트 물질 및 도펀트 물질의 혼합 재료를 포함하는 발광층을 사용하는 유기발광소자에서, 종래보다 낮은 5% 이하의 도펀트 농도를 사용하여 최적의 발광 효율을 구현할 수 있다. 이는 호스트 물질의 전자이동도 및 정공이동도의 크기를 비교하여, 이에 상응하는 전자제공층 또는 정공제공층을 제공함으로써 간편하게 달성할 수 있다. 따라서, 종래보다 호스트에 도핑되는 도펀트의 양을 절약하여 녹색 또는 청색의 인광을 발생시키는 유기발광소자를 구현할 수 있다는 장점이 있다.
According to an organic light emitting device according to an embodiment of the present application, in the organic light emitting device using a light emitting layer comprising a mixed material of the host material and the dopant material, the optimal luminous efficiency using a lower than 5% dopant concentration than conventional Can be implemented. This can be easily accomplished by comparing the electron mobility and hole mobility of the host material and providing an electron donor layer or a hole donor layer corresponding thereto. Therefore, there is an advantage in that the organic light emitting device for generating a green or blue phosphorescence can be realized by saving the amount of the dopant doped in the host than in the prior art.

이하에서는 본 출원의 사상을 구체적인 실시예를 통하여 설명하기로 한다. 다만, 본 출원의 사상은 후술하는 실시예에 한정되지 않고, 실시예는 본 출원의 사상을 이해하는데 도움이 되도록 기술하는 데 목적이 있다.Hereinafter, the spirit of the present application will be described through specific examples. However, the spirit of the present application is not limited to the embodiments described below, and the embodiments are intended to be described to help in understanding the spirit of the present application.

도 2는 본 출원의 일 실시 예에 따르는 발광층의 인광 특성을 도시하는 그래프이다. 구체적으로, (bis(9-9’-spirobifluoren-2-yl)methanone) (이하, BSFM)을 호스트 물질로 적용하고, 이리듐 기반의 (fac tris(2-phenylpyridine) irdium (이하, Ir(ppy)3 )을 인광 도펀트 물질로 적용한 유기층을 준비한다. 그리고, 상기 유기층 자체로부터 방출되는 인광 강도를 파장별로 측정하여 도 2에 도시하여 나타내었다. 도시된 바와 같이, Ir(ppy)3 의 농도가 3% 일때, 약 520 nm 파장 부근의 인광 강도 피크가 가장 높으며, Ir(ppy)3 의 농도가 5% 및 10% 로 증가할수록, 약 520 nm 파장 부근의 인광 강도가 낮아짐을 관찰할 수 있다. 즉, BSFM을 호스트 물질로 하며 Ir(ppy)3 을 도펀트 물질로 채택하는 상기 유기층은 약 520 nm의 파장대역에서 녹색 계열의 인광을 발생시킬 수 있으며, 상기 Ir(ppy)3 가 3% 일때 최적의 인광 특성을 나타냄을 확인할 수 있다. 이와 같이, 상기 BSFM을 호스트 물질로 하며 상기 Ir(ppy)3 을 도펀트 물질로 적용하는 상기 유기층을 유기발광소자의 발광층으로 적용할 경우, 도핑농도 5% 이내에서 최적의 녹색 계열의 인광 특성을 보여줄 수 있음을 판단할 수 있다. 실제로, 도펀트 물질로 적용되는 상기 Ir(ppy)3 의 삼중항 에너지는 2.4 eV 이며 상기 삼중항 에너지로부터 계산되는 파장은 약 516 nm 이므로, 도 2의 인광 강도 피크와 실질적으로 일치하는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 유기층의 인광 발광은 도펀트 물질인 상기 Ir(ppy)3 의 삼중항 엑시톤으로부터 주요하게 발생됨을 알 수 있다.2 is a graph illustrating phosphorescence characteristics of a light emitting layer according to an exemplary embodiment of the present application. Specifically, (bis (9-9'-spirobifluoren-2-yl) methanone) (hereinafter referred to as BSFM) is applied as a host material, and iridium-based (fac tris (2-phenylpyridine) irdium (hereinafter referred to as Ir (ppy)) An organic layer obtained by applying 3 ) as a phosphorescent dopant material is prepared, and the phosphorescence intensity emitted from the organic layer itself is measured and shown in Fig. 2. As shown, the concentration of Ir (ppy) 3 is 3; %, The phosphorescence intensity peak near the wavelength of about 520 nm is the highest, and as the concentration of Ir (ppy) 3 increases to 5% and 10%, the phosphorescence intensity near the wavelength of about 520 nm decreases. In addition, the organic layer adopting BSFM as a host material and Ir (ppy) 3 as a dopant material can generate green phosphorescence in the wavelength band of about 520 nm, and is optimal when the Ir (ppy) 3 is 3%. It can be seen that it exhibits phosphorescence characteristics. When used as the organic layer applied to the Ir (ppy) 3 as a dopant material for the light emitting layer of the organic light-emitting device, it can be determined that in a doping concentration less than 5% can show the phosphorescent properties of the best green series of practice, Since the triplet energy of Ir (ppy) 3 applied to the dopant material is 2.4 eV and the wavelength calculated from the triplet energy is about 516 nm, it can be seen that it substantially coincides with the phosphorescence intensity peak of FIG. It can be seen that the phosphorescence emission of the organic layer is mainly generated from the triplet exciton of Ir (ppy) 3 , which is a dopant material.

도 3은 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 에너지 다이어그램을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 발광층(330)은 BSFM을 호스트 물질(331)로 적용하고, 이리듐 기반의 Ir(ppy)3을 인광 도펀트 물질(333)로 적용한다. 호스트 물질(331)의 LUMO 및 HOMO 에너지 준위는 각각 2.8 eV, 5.9 eV 이며, 인광 도펀트 물질(333)의 LUMO 및 HOMO 에너지 준위는 각각 2.8 eV, 5.2 eV이다. BSFM은 전자이동도가 정공이동도보다 크다. 발광층(330)의 일면과 접하는 정공제공층(350)으로는 HOMO 에너지 준위가 호스트 물질(331)의 HOMO 에너지 준위와의 에너지 차이가 0.4 eV 미만인 물질이 선택된다. 정공제공층(350)은 일 예로서, 4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine (이하, TCTA), 4,4'-N,N'-dicarbazole-biphenyl (이하, CBP) 을 포함할 수 있다. 상기 TCTA는 HOMO 에너지 준위가 5.7 eV이며, 상기 CBP는 HOMO 에너지 준위가 5.9 eV 이므로, 호스트 물질(331)의 HOMO 에너지 준위와의 차이는 각각 0.2 eV 및 0 eV 이다. 전자제공층(360)은 diphenylphosphine oxide-4-(triphenylsilyl)phenyl (이하, TSPO1) 를 포함할 수 있다. 전자제공층(360)인 TSP01의 LUMO 에너지 준위는 2.52 eV이며, 호스트 물질(331)의 LUMO 에너지 준위와의 장벽은 0 eV 이다. 다만, 발명자는 호스트 물질(331)의 전자이동도가 정공이동도보다 크므로, TSP01의 LUMO 에너지 준위로부터 호스트 물질(331)의 LUMO 에너지 준위로의 전자의 유입장벽이 발광효율에 미치는 영향이 정공제공층에서의 경우에 비하여 상대적으로 덜할 것으로 판단한다. 3 is a view schematically showing an energy diagram of an organic light emitting diode according to an embodiment of the present application. Referring to FIG. 3, the light emitting layer 330 applies BSFM as a host material 331, and applies iridium-based Ir (ppy) 3 as a phosphorescent dopant material 333. The LUMO and HOMO energy levels of the host material 331 are 2.8 eV and 5.9 eV, respectively, and the LUMO and HOMO energy levels of the phosphorescent dopant material 333 are 2.8 eV and 5.2 eV, respectively. BSFM has greater electron mobility than hole mobility. As the hole providing layer 350 in contact with one surface of the light emitting layer 330, a material having a HOMO energy level of less than 0.4 eV is different from an HOMO energy level of the host material 331. The hole providing layer 350 is, for example, 4,4 ', 4 "-tris (N-carbazolyl) triphenylamine (hereinafter TCTA), 4,4'-N, N'-dicarbazole-biphenyl (hereinafter CBP) Since the TCTA has a HOMO energy level of 5.7 eV and the CBP has a HOMO energy level of 5.9 eV, the difference from the HOMO energy level of the host material 331 is 0.2 eV and 0 eV, respectively. The donor layer 360 may include diphenylphosphine oxide-4- (triphenylsilyl) phenyl (hereinafter referred to as TSPO1) The LUMO energy level of TSP01, the electron donor layer 360, is 2.52 eV, and the LUMO of the host material 331 is provided. The barrier with the energy level is 0 eV. However, the inventors have found that the electron mobility of the host material 331 is greater than the hole mobility, so that the electrons from the LUMO energy level of the TSP01 to the LUMO energy level of the host material 331 are higher. The influence of the inflow barrier on the luminous efficiency will be relatively less than that in the hole donor layer.

몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 상기 전자제공층의 LUMO 에너지 준위와 호스트 물질(331)의 LUMO 에너지 준위의 차이가 0.3 eV 미만인 전자제공층을 적용할 수 있다. 발명자는 이 경우에, 후술하는 바와 같이, 상기 전자제공층으로부터 호스트 물질의 LUMO 에너지 준위로의 유입장벽을 낮추어 충분한 양의 전자가 발광층(330)으로 유입될 수 있다고 판단한다.In some other embodiments, an electron donor layer having a difference between the LUMO energy level of the electron donor layer and the LUMO energy level of the host material 331 may be less than 0.3 eV. In this case, as described later, the inventor determines that a sufficient amount of electrons can flow into the light emitting layer 330 by lowering the inflow barrier from the electron donor layer to the LUMO energy level of the host material.

상기 유기발광소자의 발광특성을 평가하기 위한 소자를 제작하였다. 소자의 구조는 ITO/[N,N'-diphen]yl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine (이하, DNTPD)(60nm)/N,N'-diphenyl-N,N'-di(1-napthl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (이하, NPD)(20nm)/정공제공층(5nm)/BSFM:Ir(ppy)3(30nm)/TSPO1(20nm)/LiF/Al로 구성하였다. 양극으로는 ITO를 채택하였으며, DNTPD 및 NPD 를 정공 주입층 또는 정공 수송층으로 준비하였다. Ir(ppy)3 를 도핑한 BSFM 을 발광층으로 30nm 두께로 형성하고, 상기 발광층과 접하는 정공제공층을 5nm 두께로 별도로 형성하였다. 본 명세서에서 BSFM:Ir(ppy)3 와 같이 A:B 로 표기되는 경우, 좌측에 있는 A가 발광층의 호스트 물질이며, 우측에 있는 B가 발광층의 도펀트 물질임을 나타낸다. 전자제공층으로서 TSPO1을 20 nm 두께로 형성하였다. 음극으로는 LiF/Al 층을 형성하였다. 본 실시예에서는 정공제공층이, TCTA를 포함하는 경우와 CBP를 포함하는 경우를 별도로 소자 제작하였다. 그리고 비교예로서, 1-Bis-(4-bis(4-methyl-phenyl)-amino-phenyl)-cyclohexane (이하, TAPC)를 정공제공층으로 적용하는 소자를 별도로 제작하였다. 상기 TAPC는 5 nm 두께로 제조되었으며, 5.5 eV의 HOMO 에너지 준위를 가짐으로서, 상기 호스트 물질(331)의 HOMO 에너지 준위와의 차이는 각각 0.4 eV 이다.A device for evaluating the luminescence properties of the organic light emitting device was fabricated. The structure of the device is ITO / [N, N'-diphen] yl-N, N'-bis- [4- (phenyl-m-tolyl-amino) -phenyl] -biphenyl-4,4'-diamine (hereinafter, DNTPD) (60nm) / N, N'-diphenyl-N, N'-di (1-napthl) -1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (hereinafter NPD) (20nm) / hole donor layer (5 nm) / BSFM: Ir (ppy) 3 (30 nm) / TSPO 1 (20 nm) / LiF / Al. ITO was adopted as the anode, and DNTPD and NPD were prepared as a hole injection layer or a hole transport layer. A BSFM doped with Ir (ppy) 3 was formed to a thickness of 30 nm as a light emitting layer, and a hole providing layer in contact with the light emitting layer was separately formed to a thickness of 5 nm. In the present specification, when A: B is expressed as BSFM: Ir (ppy) 3 , A on the left side is a host material of the light emitting layer, and B on the right side is a dopant material of the light emitting layer. TSPO1 was formed to a thickness of 20 nm as an electron donor layer. As the cathode, a LiF / Al layer was formed. In this embodiment, a device was fabricated separately in the case where the hole providing layer includes TCTA and CBP. As a comparative example, a device in which 1-Bis- (4-bis (4-methyl-phenyl) -amino-phenyl) -cyclohexane (hereinafter referred to as TAPC) was used as a hole providing layer was separately manufactured. The TAPC has a thickness of 5 nm and has a HOMO energy level of 5.5 eV, so that the difference from the HOMO energy level of the host material 331 is 0.4 eV.

도 4는 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 발광층이 BSFM:Ir(ppy)3 인 경우의 전기적 특성을 평가한 그래프이다. 구체적으로, 도 4는 휘도(luminance) 대비 양자 효율을 도시하였으며, 정공제공층의 종류 및 발광층 내의 도펀트 물질의 농도에 따른 양자 효율을 서로 대비하여 나타내었다. 도면에서, 일예로서, TAPC 3% 로 표기되는 것은 TAPC를 정공제공층으로 적용하고, 상기 BSFM 내에 Ir(ppy)3이 3% 도핑되는 경우를 표기한 것이며, 마찬가지로, 다른 예로서, CBP 10%로 표기되는 것은 CBP를 정공제공층으로 적용하고, 상기 BSFM 내에 Ir(ppy)3이 3% 도핑되는 경우를 표기한 것이다. 마찬가지로, TCTA를 정공제공층으로 적용한 경우도 같은 방식의 표기법이 적용된다.4 is a graph evaluating the electrical characteristics when the light emitting layer of the organic light emitting device according to an embodiment of the present application is BSFM: Ir (ppy) 3. Specifically, FIG. 4 illustrates the quantum efficiency relative to the luminance, and shows the quantum efficiency according to the type of the hole providing layer and the concentration of the dopant material in the light emitting layer. In the figure, as an example, TAPC 3% denotes a case where TAPC is applied as a hole providing layer and Ir (ppy) 3 is 3% doped in the BSFM. Similarly, as another example, CBP 10% What is indicated as denotes the case where CBP is applied as the hole providing layer and Ir (ppy) 3 is 3% doped in the BSFM. Similarly, the same notation applies when the TCTA is used as the hole providing layer.

먼저, 비교예로서 상기 TAPC를 정공제공층으로 적용하는 경우, 상기 BSFM 내에 Ir(ppy)3이 10% 도핑되는 경우가 가장 양자효율이 크게 나타났으며, 5% 및 3% 순으로 양자효율이 크게 나타났다. 일 실시 예로서, 상기 CBP 및 TCTA를 정공제공층으로 적용하는 경우, Ir(ppy)3이 3% 도핑되는 경우가 가장 양자효율이 크게 나타났다. 발명자는 상술한 결과로부터, 정공제공층의 HOMO 에너지 준위와 호스트 물질(331)의 HOMO 에너지 준위의 차이가 0.4 eV 미만의 경우, 상기 정공제공층으로부터 호스트 물질의 HOMO 에너지 준위로 충분한 양의 정공이 유입될 수 있다고 판단한다. 상기 충분히 유입된 정공은 TSPO1으로부터 제공되는 전자와 결합하여 인광 발광에 참여하는 엑시톤을 충분하게 생성할 수 있는 것으로 판단한다. 명확하게 입증되지는 않을 수 있지만, 발명자는 TAPC를 정공제공층으로 적용하는 경우, Ir(ppy)3의 도핑농도가 증가할수록 양자효율이 증가하는 것은 다음의 이유인 것으로 판단한다. 즉, 상기 정공제공층으로부터 호스트 물질의 HOMO 에너지 준위로의 에너지 장벽이 높아 상기 에너지 장벽을 넘어 유입되는 정공이 불충분한 반면에, 상기 도펀트인 Ir(ppy)3 의 HOMO 에너지 준위로 직접 유입되는 정공이 Ir(ppy)3의 도핑농도가 증가할수록 함께 증가하기 때문인 것으로 판단한다.First, when the TAPC is used as a hole providing layer as a comparative example, Ir (ppy) 3 is 10% doped in the BSFM, and quantum efficiency is the highest in the order of 5% and 3%. It appeared greatly. As an example, when the CBP and the TCTA are used as the hole providing layer, the case where Ir (ppy) 3 is 3% doped has the greatest quantum efficiency. From the above results, the inventors found that when the difference between the HOMO energy level of the hole providing layer and the HOMO energy level of the host material 331 is less than 0.4 eV, a sufficient amount of holes are removed from the hole providing layer to the HOMO energy level of the host material. I think it can flow in. It is determined that the sufficiently introduced holes can sufficiently generate excitons that participate in phosphorescence by combining with electrons provided from TSPO1. Although not clearly demonstrated, the inventors believe that the quantum efficiency increases as the doping concentration of Ir (ppy) 3 increases when the TAPC is used as the hole providing layer. That is, while the energy barrier from the hole providing layer to the HOMO energy level of the host material is high, holes flowing over the energy barrier are insufficient, whereas holes directly flowing into the HOMO energy level of the dopant Ir (ppy) 3 are sufficient. This is because it increases with increasing the doping concentration of Ir (ppy) 3 .

다른 실시 예에 따르면, 호스트 물질에 대한 도펀트 물질의 도핑 농도가 5% 이내에서 최적의 인광특성을 보이며, 호스트 물질의 전자이동도가 정공이동도보다 큰 유기층은 9-(3-(9H-carbazole-9-yl)phenyl)-3-(dibromophenylphosphoryl)-9H-carbazole) (이하, mCPPO1):(iridum-bis(4,6-difluorophenylpyridinato-N,C2)-picolinate (이하, FIrpic)일 수 있다. 발광층의 호스트 물질로서의 적용되는 상기 mCPPO1는 약 2.64 eV의 LUMO 에너지 준위와 약 6.13 eV의 HOMO 에너지 준위를 가진다. 상기 발광층의 도펀트 물질로 적용되는 상기 FIrpic는 약 3.05 eV의 LUMO 에너지 준위와 약 5.7 eV의 HOMO 에너지 준위를 가진다. 상기 FIrpic는 약 2.65 eV의 삼중항 에너지를 가진다. 상기 mCPPO1 : FIrpic를 상기 발광층으로 적용하는 경우, 정공제공층으로서는 tris((3,5-difluoro-4-cyanophenyl)pyridine)iridium (FCNIr)-doped 3,5-bis (N-carbazolyl) benzene (이하, mCP) 또는 CBP를 적용할 수 있다. 상기 mCP는 HOMO 에너지 준위가 6.1 eV이며, 상기 호스트 물질인 mCPPO1의 HOMO 에너지 준위와의 차이가 약 0.03 eV에 불과하다. 상기 CBP는 HOMO 에너지 준위가 5.9 eV이며, 상기 호스트 물질인 mCPPO1의 HOMO 에너지 준위와의 차이가 약 0.23 eV 이다. 전자제공층으로서는 TSPO1이 적용될 수 있다. 도 5는 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 발광층이 mCPPO1:FIrpic 인 경우의 전기적 특성을 평가한 그래프이다. 도 5를 참조하면, mCPPO1:FIrpic 발광층의 정공제공층으로서 mCP를 적용할 때, mCPPO1:FIrpic 발광층의 FIrpic 도핑농도가 3%일 때, 양자효율이 상대적으로 가장 우수한 것을 관찰할 수 있다. 이와 같이 mCPPO1:FIrpic 발광층의 호스트 물질인 mCPPO1의 전자이동도가 정공이동도보다 큰 경우에, mCPPO1의 HOMO 에너지 준위와의 에너지 차이가 0.4 eV 미만의 HOMO 에너지 준위를 가지는 정공제공층인 mCP 또는 CBP를 상기 발광층에 접하여 형성함으로써, 5% 이하의 도핑농도에서 최적의 양자효율을 가지는 유기발광소자를 제공할 수 있다.According to another embodiment, the organic layer having the optimal phosphorescence property when the dopant concentration of the host material is within 5% and the electron mobility of the host material is greater than the hole mobility is 9- (3- (9H-carbazole). -9-yl) phenyl) -3- (dibromophenylphosphoryl) -9H-carbazole) (hereinafter mCPPO1) :( iridum-bis (4,6-difluorophenylpyridinato-N, C2) -picolinate (hereafter FIrpic). The mCPPO1 applied as a host material of the light emitting layer has a LUMO energy level of about 2.64 eV and a HOMO energy level of about 6.13 eV The FIrpic applied as a dopant material of the light emitting layer has an LUMO energy level of about 3.05 eV and about 5.7 eV. The FIrpic has a triplet energy of about 2.65 eV When the mCPPO1: FIrpic is applied to the light emitting layer, the hole donor layer is tris ((3,5-difluoro-4-cyanophenyl) pyridine. ) iridium (FCNIr) -doped 3,5-bis (N-carbazolyl) benzene (hereinafter mCP MCP has a HOMO energy level of 6.1 eV, and a difference from the HOMO energy level of the host material mCPPO1 is only about 0.03 eV, and the CBP has a HOMO energy level of 5.9 eV. The difference between the HOMO energy level of the host material mCPPO1 is about 0.23 eV, and TSPO1 may be applied as the electron donating layer, and the light emitting layer of the organic light emitting diode according to an embodiment of the present application is mCPPO1: FIrpic. 5 is a graph evaluating the electrical characteristics of the case, referring to Fig. 5, when mCP is applied as the hole providing layer of the mCPPO1: FIrpic emitting layer, when the FIrpic doping concentration of the mCPPO1: FIrpic emitting layer is 3%, the quantum efficiency is relatively high. The best one can be observed. As such, when the electron mobility of mCPPO1, the host material of the mCPPO1: FIrpic light emitting layer, is larger than the hole mobility, the energy difference from the HOMO energy level of mCPPO1 is less than 0.4 eV. By forming in contact with the light emitting layer, it is possible to provide an organic light emitting device having an optimal quantum efficiency at a doping concentration of 5% or less.

또 다른 실시 예에 의하면, 호스트 물질에 대한 도펀트 물질의 도핑 농도가 5% 이내에서 최적의 인광특성을 보이며, 호스트 물질의 전자이동도가 정공이동도보다 큰 유기층은 [2,2',2"-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)](이하, TPBI):Ir(ppy)3 일 수 있다. 발광층의 호스트 물질로서의 적용되는 상기 TPBI는 약 2.8 eV의 LUMO 에너지 준위와 약 6.1 eV의 HOMO 에너지 준위를 가진다. 상기 발광층의 도펀트 물질로 적용되는 상기 Ir(ppy)3는 약 2.8 eV의 LUMO 에너지 준위와 약 5.2 eV의 HOMO 에너지 준위를 가진다. 상기 Ir(ppy)3는 약 2.4 eV의 삼중항 에너지를 가진다. 상기 TPBI:Ir(ppy)3 를 상기 발광층으로 적용하는 경우, 정공제공층으로서는 mCP 또는 CBP를 적용할 수 있다. 상기 mCP는 HOMO 에너지 준위가 6.1 eV이며, 상기 호스트 물질인 TPBI의 HOMO 에너지 준위와의 차이가 약 0 eV이다. 상기 CBP는 HOMO 에너지 준위가 5.9 eV이며, 상기 호스트 물질인 mCPPO1의 HOMO 에너지 준위와의 차이가 약 0.2 eV 이다. 전자제공층으로서는 TSPO1이 적용될 수 있다. 도 6은 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 발광층이 TPBI:Ir(ppy)3 인 경우의 전기적 특성을 평가한 그래프이다. 도 6를 참조하면,TPBI:Ir(ppy)3 발광층의 정공제공층으로서 mCP를 적용할 때, TPBI:Ir(ppy)3 발광층의 Ir(ppy)3 도핑농도가 3%일 때, 양자효율이 상대적으로 우수한 것을 관찰할 수 있다. 이와 같이 TPBI:Ir(ppy)3 발광층의 호스트 물질인 TPBI의 전자이동도가 정공이동도보다 큰 경우에, TPBI의 HOMO 에너지 준위와의 에너지 차이가 0.4 eV 미만의 HOMO 에너지 준위를 가지는 정공제공층인 mCP 또는 CBP를 상기 발광층에 접하여 형성함으로써, 5% 이하의 도핑농도에서 최적의 양자효율을 가지는 유기발광소자를 제공할 수 있다.
According to another embodiment, an organic layer having an optimal phosphorescence property when the dopant concentration of the host material is within 5% and an electron mobility of the host material is greater than the hole mobility is [2,2 ', 2 ". -(1,3,5-Benzinetriyl) -tris (1-phenyl-1-H-benzimidazole)] (hereinafter TPBI): Ir (ppy) 3. The TPBI applied as a host material of the light emitting layer is about It has a LUMO energy level of 2.8 eV and a HOMO energy level of about 6.1 eV The Ir (ppy) 3 applied as a dopant material of the light emitting layer has a LUMO energy level of about 2.8 eV and a HOMO energy level of about 5.2 eV. The Ir (ppy) 3 has a triplet energy of about 2.4 eV When the TPBI: Ir (ppy) 3 is applied to the light emitting layer, mCP or CBP may be applied as the hole providing layer. The energy level is 6.1 eV, and the difference from the HOMO energy level of the host material TPBI is about 0 eV. The CBP has a HOMO energy level of 5.9 eV and a difference from the HOMO energy level of the host material mCPPO1 of about 0.2 eV.TSPO1 may be applied as an electron providing layer. Fig. 6 is a graph evaluating the electrical characteristics when the light emitting layer of the organic light emitting device is TPBI: Ir (ppy) 3. Referring to Fig. 6, when mCP is applied as the hole providing layer of the TPBI: Ir (ppy) 3 light emitting layer, TPBI: Ir (ppy) of the third light-emitting layer Ir (ppy) 3 doped with a concentration of 3% one time, the quantum efficiency can be observed that the relatively high so TPBI:. Ir (ppy) of the host material of the third emitting layer TPBI When the electron mobility is greater than the hole mobility, the energy difference with the HOMO energy level of TPBI is less than 5% by forming mCP or CBP, which is a hole providing layer having a HOMO energy level of less than 0.4 eV, in contact with the light emitting layer. Organic with Optimum Quantum Efficiency at Doping Concentration It is possible to provide an optical device.

도 7은 본 출원의 다른 실시 예에 따르는 발광층의 인광 특성을 도시하는 그래프이다. 구체적으로, mCP를 호스트 물질로 적용하고, 이리듐 기반의 FIrpic를 인광 도펀트 물질로 적용한 유기층을 준비한다. 그리고, 상기 유기층 자체로부터 방출되는 인광 강도를 파장별로 측정하여 도 7에 도시하여 나타내었다. 도시된 바와 같이, FIrpic의 농도가 3% 일때, 약 470 nm 파장 부근의 인광 강도 피크가 가장 높으며, FIrpic의 농도가 5% 및 10% 로 증가할수록, 약 470 nm 파장 부근의 인광 강도가 낮아짐을 관찰할 수 있다. 즉, mCP를 호스트 물질로 하며 FIrpic를 도펀트 물질로 채택하는 상기 유기층은 약 470 nm의 파장대역에서 청색 계열의 인광을 발생시킬 수 있으며, 상기 FIrpic가 3% 일때 최적의 인광 특성을 나타냄을 확인할 수 있다. 이와 같이, 상기 mCP를 호스트 물질로 하며 상기 FIrpic를 도펀트 물질로 적용하는 상기 유기층을 유기발광소자의 발광층으로 적용할 경우, 도핑농도 5% 이내에서 최적의 청색 계열의 인광 특성을 보여줄 수 있음을 판단할 수 있다. 실제로, 도펀트 물질로 적용되는 상기 FIrpic의 삼중항 에너지는 2.65 eV 이며 상기 삼중항 에너지로부터 계산되는 파장은 약 467 nm 이므로, 도 7의 인광 강도 피크와 실질적으로 일치하는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 유기층의 인광 발광은 도펀트 물질인 상기 FIrpic의 삼중항 엑시톤으로부터 주요하게 발생됨을 알 수 있다.7 is a graph illustrating phosphorescence characteristics of a light emitting layer according to another exemplary embodiment of the present application. Specifically, mCP is applied as a host material and an organic layer is prepared by applying iridium-based FIrpic as a phosphorescent dopant material. In addition, the phosphorescence intensity emitted from the organic layer itself is measured and shown in FIG. 7 by wavelength. As shown, when the concentration of FIrpic is 3%, the phosphorescence intensity peak near the wavelength of about 470 nm is the highest, and as the concentration of FIrpic increases to 5% and 10%, the phosphorescence intensity near the wavelength of about 470 nm is lowered. Can be observed. That is, the organic layer adopting mCP as a host material and FIrpic as a dopant material can generate blue-based phosphorescence in the wavelength band of about 470 nm, and exhibits optimal phosphorescence characteristics when the FIrpic is 3%. have. As such, when the organic layer using the mCP as the host material and the FIrpic as the dopant material is applied as the light emitting layer of the organic light emitting device, it can be determined that optimal phosphorescence characteristics of the blue series can be exhibited at a doping concentration of 5% or less. can do. Indeed, the triplet energy of the FIrpic applied as the dopant material is 2.65 eV and the wavelength calculated from the triplet energy is about 467 nm, which can be seen to substantially coincide with the phosphorescent intensity peak of FIG. Therefore, it can be seen that the phosphorescence emission of the organic layer is mainly generated from the triplet exciton of the FIrpic which is a dopant material.

도 8은 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 에너지 다이어그램을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 발광층(830)은 mCP를 호스트 물질(831)로 적용하고, 이리듐 기반의 FIrpic를 인광 도펀트 물질(833)로 적용한다. 호스트 물질(831)의 LUMO 및 HOMO 에너지 준위는 각각 2.4 eV, 6.1 eV 이며, 인광 도펀트 물질(833)의 LUMO 및 HOMO 에너지 준위는 각각 3.05 eV, 5.70 eV이다. mCP 는 정공이동도가 전자이동도보다 크다. 발광층(830)의 일면과 접하는 전자제공층(860)로는 LUMO 에너지 준위가 호스트 물질(831)의 LUMO 에너지 준위와의 에너지 차이가 0.3 eV 미만인 물질이 선택된다. 전자제공층(350)은 TSPO1을 포함할 수 있다. 상기 TSPO1은 LUMO 에너지 준위가 2.52 eV이며, 상기 mCP는 LUMO 에너지 준위가 2.4 eV 이므로, 호스트 물질(831)의 LUMO 에너지 준위와의 차이는 각각 0.12 eV 이다. 정공제공층(850)은 일 예로서, mCP, CBP, TCTA 등을 적용할 수 있다. 정공제공층(850)인 mCP, CBP 및 TCTA의 HOMO 에너지 준위는 각각 6.1 eV, 5.9 eV 및 5.7 eV이며, 호스트 물질(831)의 HOMO 에너지 준위와의 장벽 에너지는 0 eV, 0.2 eV, 0.4eV 이다. 다만, 발명자는 호스트 물질(831)의 정공이동도가 전자이동도보다 크므로, 정공제공층(850)의 HOMO 에너지 준위로부터 호스트 물질(831)의 HOMO 에너지 준위로의 정공의 유입 장벽의 크기는 정공제공층에서의 경우에 비하여 발광 효율에 상대적으로 영향을 덜 미칠 것으로 판단한다.8 is a view schematically showing an energy diagram of an organic light emitting diode according to an embodiment of the present application. Referring to FIG. 8, the light emitting layer 830 applies mCP as the host material 831 and iridium-based FIrpic as the phosphorescent dopant material 833. The LUMO and HOMO energy levels of the host material 831 are 2.4 eV and 6.1 eV, respectively, and the LUMO and HOMO energy levels of the phosphorescent dopant material 833 are 3.05 eV and 5.70 eV, respectively. In mCP, the hole mobility is greater than the electron mobility. As the electron providing layer 860 in contact with one surface of the light emitting layer 830, a material whose LUMO energy level is less than 0.3 eV from the LUMO energy level of the host material 831 is selected. The electron providing layer 350 may include TSPO1. Since the TSPO1 has a LUMO energy level of 2.52 eV and the mCP has a LUMO energy level of 2.4 eV, a difference from the LUMO energy level of the host material 831 is 0.12 eV. For example, the hole providing layer 850 may apply mCP, CBP, TCTA, or the like. The HOMO energy levels of mCP, CBP, and TCTA, the hole donor layer 850, are 6.1 eV, 5.9 eV, and 5.7 eV, respectively, and the barrier energy with the HOMO energy levels of the host material 831 is 0 eV, 0.2 eV, 0.4 eV. to be. However, since the hole mobility of the host material 831 is greater than the electron mobility, the inventors of the present invention suggest that the size of the inflow barrier of holes from the HOMO energy level of the hole providing layer 850 to the HOMO energy level of the host material 831 is Compared with the case of the hole providing layer, it is determined that the light emission efficiency will be less affected.

다른 몇몇 실시 예들에 있어서는, 상기 정공제공층의 HOMO 에너지 준위와 호스트 물질(831)의 HOMO 에너지 준위의 차이가 0.4 eV 미만인 정공제공층을 적용할 수 있다. 발명자는 이 경우에, 본 출원의 일 실시예를 통해 상술한 바와 같이, 상기 정공제공층으로부터 호스트 물질의 HOMO 에너지 준위로의 유입 장벽을 낮추어 충분한 양의 정공이 발광층(830)으로 유입될 수 있다고 판단한다.
In some other embodiments, a hole providing layer having a difference between the HOMO energy level of the hole providing layer and the HOMO energy level of the host material 831 may be less than 0.4 eV. In this case, as described above through an embodiment of the present application, the inventors lowered the barrier of entry of the host material into the HOMO energy level from the hole providing layer so that a sufficient amount of holes may be introduced into the light emitting layer 830. To judge.

상기 유기발광소자의 발광특성을 평가하기 위한 소자를 제작하였다. 소자의 구조는ITO/DTPD(60nm)/NPD(20nm)/TCTA(5nm)/mCP:FIrpic(30nm)/TSPO1(5nm)/LiF/Al로 구성하였다. 양극으로는 ITO를 채택하였으며, DNTPD, NPD 및 TCTA를 정공 주입층, 정공 수송층 등의 정공제공층으로 준비하였다. FIrpic를 도핑한 mCP를 발광층으로 30nm 두께로 형성하고, 상기 발광층과 접하는 전자제공층으로서, TSPO1을 5nm 두께로 별도로 형성하였다. 상기 발광층과 접하는 상기 정공제공층으로서 TCTA를 5nm 두께로 형성하였다. 음극으로는 LiF/Al 층을 형성하였다. 비교예로서, 2-(diphenylphosphoryl)spirofluorene (이하, SPPO1) 및 2,7-bis(diphenylphosphoryl)-9,9'-spirobi[fluorene] (이하, SPPO13)를 정공제공층으로 적용하는 소자를 각각 별도로 제작하였다. 상기 SPPO1은 2.70 eV의 LUMO 에너지 준위를 가지며, 상기 SPPO13는 2.84 eV의 LUMO 에너지 준위를 가짐으로써, 상기 호스트 물질(831)의 LUMO 에너지 준위와의 차이는 각각 0.3 eV, 0.44 eV 이다.A device for evaluating the luminescence properties of the organic light emitting device was fabricated. The structure of the device was composed of ITO / DTPD (60 nm) / NPD (20 nm) / TCTA (5 nm) / mCP: FIrpic (30 nm) / TSPO 1 (5 nm) / LiF / Al. ITO was adopted as the anode, and DNTPD, NPD and TCTA were prepared as a hole providing layer such as a hole injection layer and a hole transport layer. The mCP doped with FIrpic was formed to a thickness of 30 nm as a light emitting layer, and TSPO1 was separately formed to a thickness of 5 nm as an electron donor layer in contact with the light emitting layer. TCTA was formed to a thickness of 5 nm as the hole providing layer in contact with the light emitting layer. As the cathode, a LiF / Al layer was formed. As a comparative example, devices that apply 2- (diphenylphosphoryl) spirofluorene (hereinafter SPPO1) and 2,7-bis (diphenylphosphoryl) -9,9'-spirobi [fluorene] (hereinafter SPPO13) as the hole donor layers are separately provided. Produced. The SPPO1 has an LUMO energy level of 2.70 eV, and the SPPO13 has an LUMO energy level of 2.84 eV, so that a difference from the LUMO energy level of the host material 831 is 0.3 eV and 0.44 eV, respectively.

도 9는 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 발광층이 mCP:FIrpic 인 경우의 전기적 특성을 평가한 그래프이다. 구체적으로, 도 9는 휘도(luminance) 대비 양자 효율을 도시하였으며, 전자제공층의 종류 및 발광층 내의 도펀트 물질의 농도에 따른 양자 효율을 서로 대비하여 나타내었다. 도면에서, 일예로서, TSPO1 3% 로 표기되는 것은 TSPO1을 전자제공층으로 적용하고, 상기 mCP 내에 FIrpic이 3% 도핑되는 경우를 표기한 것이며, 마찬가지로, 다른 예로서, SPPO13 10%로 표기되는 것은 SPPO13을 전자제공층으로 적용하고, 상기 mCP 내에 FIrpic이 10% 도핑되는 경우를 표기한 것이다. 마찬가지로, SPPO1을 전자제공층으로 적용한 경우도 같은 방식의 표기법이 적용된다.9 is a graph illustrating electrical characteristics when the light emitting layer of the organic light emitting diode according to an embodiment of the present application is mCP: FIrpic. Specifically, FIG. 9 illustrates quantum efficiency relative to luminance, and illustrates quantum efficiency according to the type of electron providing layer and the concentration of the dopant material in the light emitting layer. In the drawing, as an example, TSPO1 3% denotes a case in which TSPO1 is applied as an electron donor layer and FIrpic is doped 3% in the mCP, and as another example, SPPO13 10% is indicated. SPPO13 is applied as an electron donor layer, and the case where FIrpic is 10% doped in the mCP is shown. Similarly, the same notation applies to the case of applying SPPO1 as an electron donor layer.

먼저, 비교예로서 상기 SPPO1 및 상기 SPPO3를 전자제공층으로 적용하는 경우, 상기 mCP 내에 FIrpic이 10% 도핑되는 경우가 가장 양자효율이 크게 나타났으며, 5% 및 3% 순으로 양자효율이 크게 나타났다. 본 출원의 일 실시 예로서, 상기 TSPO1을 전자제공층으로 적용하는 경우, FIrpic이 3% 도핑되는 경우가 가장 양자효율이 크게 나타났다. 발명자는 상술한 결과로부터, 전자제공층의 LUMO 에너지 준위와 호스트 물질(831)의 LUMO 에너지 준위의 차이가 0.3 eV 미만의 경우, 상기 전자제공층으로부터 호스트 물질의 LUMO 에너지 준위로 충분한 양의 전자가 유입될 수 있다고 판단한다. 상기 충분히 유입된 전자는 상기 정공제공층으로부터 제공되는 정공과 결합하여 인광 발광에 참여하는 엑시톤을 충분하게 생성할 수 있는 것으로 판단한다. 명확하게 입증되지는 않을 수 있지만, 발명자는 상기 SPPO1 및 상기 SPPO3을 전자제공층으로 적용하는 경우, FIrpic의 도핑농도가 증가할수록 양자효율이 증가하는 것은 다음의 이유 때문인 것으로 판단한다. 즉, 상기 전자제공층으로부터 호스트 물질의 LUMO 에너지 준위로 전자가 전도할 수 에너지 장벽이 높기 대문에, 상기 에너지 장벽을 넘어서 상기 호스트 물질의 LUMO 에너지 준위로 유입되는 전자의 양이 불충분한 반면, 상기 도펀트인 FIrpic 의 LUMO 에너지 준위로 직접 유입되는 전자가 FIrpic의 도핑농도가 증가할수록 함께 증가하기 때문인 것으로 판단한다.First, in the case of applying the SPPO1 and the SPPO3 as an electron providing layer as a comparative example, the most quantum efficiency was the case that 10% FIrpic doped in the mCP, the largest quantum efficiency in the order of 5% and 3% appear. As an embodiment of the present application, when the TSPO1 is applied as the electron donor layer, FIrpic is doped with 3%, and quantum efficiency is greatest. From the above results, the inventors found that when the difference between the LUMO energy level of the electron donor layer and the LUMO energy level of the host material 831 is less than 0.3 eV, a sufficient amount of electrons is added from the electron donor layer to the LUMO energy level of the host material. I think it can flow in. The sufficiently introduced electrons may be combined with holes provided from the hole providing layer to sufficiently generate excitons that participate in phosphorescence emission. Although not clearly demonstrated, the inventors believe that the quantum efficiency increases as the doping concentration of FIrpic increases when the SPPO1 and the SPPO3 are used as the electron donor layer. That is, since the electron barrier from the electron donor layer to the LUMO energy level of the host material is high, the amount of electrons flowing beyond the energy barrier into the LUMO energy level of the host material is insufficient. This is because electrons directly entering the LUMO energy level of FIrpic, a dopant, increase with increasing FIrpic doping concentration.

다른 실시 예에 따르면, 호스트 물질에 대한 도펀트 물질의 도핑 농도가 5% 이내에서 최적의 인광특성을 보이며, 호스트 물질의 정공이동도가 전자이동도보다 큰 유기층은 TCTA:Ir(ppy)3 일 수 있다. 발광층의 호스트 물질로서의 적용되는 상기 TCTA는 약 2.4 eV의 LUMO 에너지 준위와 약 5.7 eV의 HOMO 에너지 준위를 가진다. 상기 발광층의 도펀트 물질로 적용되는 상기 Ir(ppy)3는 약 2.8 eV의 LUMO 에너지 준위와 약 5.2 eV의 HOMO 에너지 준위를 가진다. 상기 Ir(ppy)3는 약 2.4 eV의 삼중항 에너지를 가진다. 상기 TCTA:Ir(ppy)3 를 상기 발광층으로 적용하는 경우, 전자제공층으로서는 TSPO1을 적용할 수 있다. 상기 TSPO1는 LUMO 에너지 준위가 2.52 eV이며, 상기 호스트 물질인 TCTA의 LUMO 에너지 준위와의 차이가 약 0.12 eV에 불과하다. 정공제공층은 일 예로서, mCP, CBP, TCTA 등이 적용될 수 있다. 도 10은 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 발광층이 TCTA:Ir(ppy)3 인 경우의 전기적 특성을 평가한 그래프이다. 도 10을 참조하면, TCTA:Ir(ppy)3 발광층의 전자제공층으로서 TSPO1을 적용할 때, 상기 TCTA:Ir(ppy)3 발광층의 Ir(ppy)3 도핑농도가 3%일 때, 양자효율이 상대적으로 가장 우수한 것을 관찰할 수 있다. 이와 같이 TCTA:Ir(ppy)3 발광층의 호스트 물질인 TCTA의 정공이동도가 전자이동도보다 큰 경우에, 상기 TCTA의 LUMO 에너지 준위와의 에너지 차이가 0.3 eV 미만의 LUMO 에너지 준위를 가지는 전자제공층인 TSPO1을 상기 발광층에 접하여 형성함으로써, 5% 이하의 도핑농도에서 최적의 양자효율을 가지는 유기발광소자를 제공할 수 있다.According to another embodiment, an organic layer having an optimal phosphorescence property when the dopant concentration of the host material is within 5% and the hole mobility of the host material is greater than the electron mobility may be TCTA: Ir (ppy) 3 days. have. The TCTA applied as a host material of the light emitting layer has a LUMO energy level of about 2.4 eV and a HOMO energy level of about 5.7 eV. Ir (ppy) 3 applied as the dopant material of the light emitting layer has a LUMO energy level of about 2.8 eV and a HOMO energy level of about 5.2 eV. The Ir (ppy) 3 has a triplet energy of about 2.4 eV. When TCTA: Ir (ppy) 3 is applied to the light emitting layer, TSPO1 may be applied as an electron providing layer. The TSPO1 has a LUMO energy level of 2.52 eV, and a difference from the LUMO energy level of TCTA, the host material, is only about 0.12 eV. For example, the hole providing layer may be applied with mCP, CBP, TCTA, and the like. FIG. 10 is a graph illustrating electrical characteristics when a light emitting layer of an organic light emitting diode according to an embodiment of the present application is TCTA: Ir (ppy) 3 . Referring to Figure 10, TCTA: Ir (ppy) 3 to confirm the TSPO1 an electronic service layer of the light-emitting layer, the TCTA: Ir (ppy) of the third light-emitting layer Ir (ppy) 3 doped when the concentration is 3% and the quantum efficiency This relatively excellent thing can be observed. As such, when the hole mobility of the TCTA, which is the host material of the TCTA: Ir (ppy) 3 light emitting layer, is greater than the electron mobility, the electron difference between the LUMO energy level of the TCTA and the LUMO energy level of less than 0.3 eV is provided. By forming the layer TSPO1 in contact with the light emitting layer, an organic light emitting device having an optimal quantum efficiency at a doping concentration of 5% or less can be provided.

도 11은 본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 제조 방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다. 도 11을 참조하면, 먼저, 1110 블록에서, 도펀트 물질의 농도가 5% 이하에서 최적의 인광특성을 가지며 상기 도펀트 물질의 삼중항 에너지가 2.2 eV 이상인 발광층을 준비한다. 상기 발광층의 호스트:도펀트 물질의 조합이 도펀트 농도가 5% 이하에서 상대적으로 최적의 인광특성을 가지는 물질을 선택한다. 일 실시 예로서, 상기 물질의 후보군을 구성하고, 다양한 호스트:도펀트 물질의 조합을 갖는 발광층의 각각에 외부로부터 빛을 인가하여 상기 발광층이 상기 빛을 흡수하도록 한다. 그리고, 상기 발광층이 방출하는 인광의 스펙트럼을 분석함으로써 상기 발광층의 호스트:도펀트 물질의 조합을 테스트할 수 있다. 상기 도펀트 물질의 삼중항 에너지가 2.2 eV 이상인 발광층을 준비함으로써, 녹색 또는 청색의 인광을 방출하는 유기발광소자를 구현하도록 한다.11 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing an organic light emitting device according to an embodiment of the present application. Referring to FIG. 11, first, in 1110, a light emitting layer having an optimal phosphorescence property at a concentration of 5% or less of a dopant material and having a triplet energy of at least 2.2 eV is prepared. The combination of the host: dopant material of the light emitting layer selects a material having a relatively optimal phosphorescent property at a dopant concentration of 5% or less. In one embodiment, a candidate group of the material is formed, and light is applied from the outside to each of the light emitting layers having various host: dopant material combinations so that the light emitting layer absorbs the light. The combination of the host and dopant materials of the emission layer may be tested by analyzing the spectrum of phosphorescence emitted by the emission layer. By preparing a light emitting layer having a triplet energy of 2.2 eV or more of the dopant material, an organic light emitting device emitting green or blue phosphorescence is realized.

1120 블록에서, 상기 발광층의 호스트 물질의 전자이동도와 전공이동도를 비교한다. 일 실시 예에 따르면, 상기 발광층의 상기 호스트 물질에 대한 전자 및 전공의 이동도를 전기 실험을 통해 평가하고, 상기 전자이동도가 상기 정공이동도와 같거나 클경우, 1130 블록의 과정을 진행하고, 상기 전자이동도가 상기 정공이동도보다 작은 경우, 1150 블록의 과정을 진행한다.In block 1120, the electron mobility and the hole mobility of the host material of the emission layer are compared. According to an embodiment of the present disclosure, the mobility of electrons and holes of the host material of the emission layer is evaluated through an electrical experiment. When the electron mobility is equal to or greater than the hole mobility, the process of block 1130 is performed. When the electron mobility is smaller than the hole mobility, the process of 1150 blocks is performed.

1130 블록에서, 상기 발광층의 상기 호스트 물질의 전자이동도가 정공이동도와 같거나 큰 경우, 상기 호스트 물질과의 HOMO 에너지 준위차가 0.4 eV 미만인 정공제공층을 선택한다. 일 실시 예에 따르면, 1130 블록의 과정은 상기 발광층의 상기 호스트 물질의 HOMO 에너지 준위를 알아내는 과정 및 상기 호스트 물질의 HOMO 에너지 준위와의 에너지 차이가 0.4 eV 미만인 정공제공층을 선택하는 과정을 포함한다. 일 예로서, BSFM:Ir(ppy)3 을 발광층으로 채용하는 경우, 상기 발광층과 접하는 정공제공층으로서, TCTA 또는 CBP를 적용할 수 있다. 다른 예로서, mCPPO1:FIrpic 를 발광층으로 채용하는 경우, 상기 발광층과 접하는 정공제공층으로서, mCP 또는 CBP를 적용할 수 있다. 또 다른 예로서, TPBI:Ir(ppy)3 를 발광층으로 채용하는 경우, 상기 발광층과 접하는 정공제공층으로서, mCP 또는 CBP를 적용할 수 있다.In block 1130, when the electron mobility of the host material of the emission layer is equal to or greater than the hole mobility, the hole providing layer having a HOMO energy level difference of less than 0.4 eV is selected. According to an embodiment, the process of block 1130 may include determining a HOMO energy level of the host material of the emission layer and selecting a hole providing layer having an energy difference of less than 0.4 eV from the HOMO energy level of the host material. do. For example, when BSFM: Ir (ppy) 3 is used as the light emitting layer, TCTA or CBP may be applied as the hole providing layer in contact with the light emitting layer. As another example, when mCPPO1: FIrpic is used as the light emitting layer, mCP or CBP may be applied as the hole providing layer in contact with the light emitting layer. As another example, when TPBI: Ir (ppy) 3 is employed as the light emitting layer, mCP or CBP may be applied as the hole providing layer in contact with the light emitting layer.

1140 블록에서, 상기 선택된 정공제공층을 상기 발광층의 일면과 접하여 형성한다. 상기 선택된 정공제공층은 유기물질층으로서, 용액 코팅법 또는 증발법(evaporation) 을 포함하는 다양한 공지의 방법에 의하여 상기 발광층의 일면과 접하도록 형성할 수 있다. 상기 용액 코팅법은 일 예로서, 딥코팅법, 스핀코팅법, 잉크젯 프린팅, 노즐 프린팅 또는 롤코팅 일 수 있다. 마찬가지로 상기 발광층도 일 예로서, 상기 용액 코팅법 또는 상기 증발법을 포함하는 다양한 공지의 방법에 의하여 형성할 수 있다. 상기 발광층과 접하는 다른면에는 전자제공층이 일 예로서, 상기 용액 코팅법 또는 상기 증발법을 포함하는 다양한 공지의 방법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 전자제공층은 TSPO1을 적용할 수 있다. 상술한 방법에 의하여, 상기 호스트 물질의 전자이동도가 정공이동도보다 클 경우의 발광층 및 이의 양쪽면에 정공제공층 및 전자제공층을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 정공제공층 및 전자제공층에 정공 및 전자를 각각 주입할 수 있는 양극 전극 및 음극 전극을 형성할 수 있다. 이로서, 유기발광소자를 완성할 수 있다.In block 1140, the selected hole providing layer is formed in contact with one surface of the light emitting layer. The selected hole providing layer is an organic material layer, and may be formed to contact one surface of the light emitting layer by various known methods including solution coating or evaporation. The solution coating method may be, for example, a dip coating method, a spin coating method, an inkjet printing method, a nozzle printing method, or a roll coating method. Likewise, the light emitting layer may be formed by various known methods including the solution coating method or the evaporation method as an example. An electron donor layer may be formed on the other surface of the light emitting layer, for example, by various known methods including the solution coating method or the evaporation method. The electron providing layer may apply TSPO1. By the above-described method, the hole providing layer and the electron providing layer may be formed on the light emitting layer and both surfaces thereof when the electron mobility of the host material is larger than the hole mobility. In addition, an anode electrode and a cathode electrode capable of injecting holes and electrons may be formed in the hole providing layer and the electron providing layer, respectively. Thereby, an organic light emitting element can be completed.

1120 블록에서, 상기 발광층의 호스트 물질의 전자이동도가 정공이동도보다 작은 경우 1150 블록의 과정이 진행된다. 1150 블록에서 상기 호스트 물질과의 LUMO 에너지 준위차가 0.3 eV 미만인 전자제공층을 선택한다. 일 실시 예에 따르면, 1150 블록의 과정은 상기 발광층의 상기 호스트 물질의 LUMO 에너지 준위를 알아내는 과정 및 상기 호스트 물질의 LUMO 에너지 준위와의 에너지 차이가 0.3 eV 미만인 정공제공층을 선택하는 과정을 포함한다. 일 예로서,mCP:FIrpic 을 발광층으로 채용하는 경우, 상기 발광층과 접하는 전자제공층으로서, TSPO1을 적용할 수 있다. 다른 예로서, TCTA:Ir(ppy)3 을 발광층으로 채용하는 경우, 상기 발광층과 접하는 전자제공층으로서, TSPO1을 적용할 수 있다.In block 1120, when the electron mobility of the host material of the emission layer is smaller than the hole mobility, the process of block 1150 is performed. In block 1150, an electron donor layer having a LUMO energy level difference of less than 0.3 eV from the host material is selected. According to an embodiment, the process of block 1150 may include determining a LUMO energy level of the host material of the emission layer and selecting a hole providing layer having an energy difference of less than 0.3 eV from the LUMO energy level of the host material. do. As an example, when mCP: FIrpic is used as the light emitting layer, TSPO1 may be applied as the electron providing layer in contact with the light emitting layer. As another example, when TCTA: Ir (ppy) 3 is employed as the light emitting layer, TSPO1 may be applied as the electron donor layer in contact with the light emitting layer.

1160 블록에서, 상기 선택된 전자제공층을 상기 발광층의 일면과 접하여 형성한다. 상기 선택된 전자제공층은 유기물질층으로서, 용액 코팅법 또는 증발법(evaporation) 을 포함하는 다양한 공지의 방법에 의하여 상기 발광층의 일면과 접하도록 형성할 수 있다. 상기 용액 코팅법은 일 예로서, 딥코팅법, 스핀코팅법, 잉크젯 프린팅, 노즐 프린팅 또는 롤코팅 일 수 있다. 마찬가지로 상기 발광층도 상기 용액 코팅법 또는 상기 증발법을 포함하는 다양한 공지의 방법에 의하여 형성할 수 있다. 상기 발광층과 접하는 다른 면에는 정공제공층이 상기 용액 코팅법 또는 상기 증발법을 포함하는 다양한 공지의 방법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 정공제공층은 mCP, CBP, TCTA 등을 적용할 수 있다. 상술한 방법에 의하여, 상기 호스트 물질의 전자이동도가 정공이동도보다 클 경우의 발광층 및 이의 양쪽면에 정공제공층 및 전자제공층을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 정공제공층 및 전자제공층에 정공 및 전자를 각각 주입할 수 있는 양극 전극 및 음극 전극을 형성할 수 있다. 이로서, 유기발광소자를 완성할 수 있다.In block 1160, the selected electron providing layer is formed in contact with one surface of the light emitting layer. The selected electron providing layer is an organic material layer, and may be formed to contact one surface of the light emitting layer by various known methods including solution coating or evaporation. The solution coating method may be, for example, a dip coating method, a spin coating method, an inkjet printing method, a nozzle printing method, or a roll coating method. Likewise, the light emitting layer may be formed by various known methods including the solution coating method or the evaporation method. The other surface in contact with the light emitting layer may be formed by various known methods including the solution coating method or the evaporation method. The hole providing layer may be applied to mCP, CBP, TCTA and the like. By the above-described method, the hole providing layer and the electron providing layer may be formed on the light emitting layer and both surfaces thereof when the electron mobility of the host material is larger than the hole mobility. In addition, an anode electrode and a cathode electrode capable of injecting holes and electrons may be formed in the hole providing layer and the electron providing layer, respectively. Thereby, an organic light emitting element can be completed.

본 출원의 일 실시 예에 따르는 유기발광소자의 제조 방법에 의하면, 먼저, 발광층으로 적용될 수 있는 호스트:도펀트의 물질 조합을 조사한다. 즉, 도펀트 물질의 농도가 5% 이하에서 최적의 인광 강도 피크를 가질 수 있으며, 녹색 또는 청색의 인광을 방출할 수 있도록 상기 도펀트 물질이 2.2 eV 이상의 삼중항 에너지를 가지는 발광층을 준비한다. 그리고, 상기 발광층의 호스트 물질의 전자이동도 및 정공이동도를 비교하여 각각의 경우에 최적의 정공제공층 및 전자제공층을 제공한다. 이로서, 종래보다 낮은 5% 이하의 도펀트 농도를 사용하여 최적의 발광 효율을 가지는 유기발광소자를 구현할 수 있다. 따라서, 종래보다 호스트에 도핑되는 도펀트의 양을 절약하여 보다 효율적으로 녹색 또는 청색의 인광을 발생시키는 유기발광소자를 구현할 수 있다는 장점이 있다.According to the method of manufacturing an organic light emitting device according to an embodiment of the present application, first, a material combination of a host: dopant that may be applied as a light emitting layer is investigated. That is, when the concentration of the dopant material is 5% or less, it may have an optimal phosphorescence intensity peak, and the light emitting layer having triplet energy of 2.2 eV or more may be prepared so that the dopant material may emit green or blue phosphorescence. The electron mobility and hole mobility of the host material of the light emitting layer are compared to provide an optimal hole providing layer and an electron providing layer in each case. As a result, an organic light emitting device having an optimal luminous efficiency may be implemented using a lower dopant concentration of 5% or less than the conventional art. Accordingly, there is an advantage in that an organic light emitting device capable of generating green or blue phosphorescence more efficiently may be implemented by saving an amount of dopant doped in a host than in the related art.

이상에서는 도면 및 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 출원의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원에 개시된 실시예들을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Although described above with reference to the drawings and embodiments, those skilled in the art will be variously modified and changed the embodiments disclosed in this application within the scope not departing from the technical spirit of the present application described in the claims below I can understand that you can.

100: 유기발광소자, 102: 최고점유분자궤도함수(HOMO), 104: 최저미점유분자궤도함수(LUMO), 110: 양극, 115: 정공, 120: 음극, 125: 전자, 130: 발광층, 160:전자수송층, 170: 전자주입층, 190: 엑시톤
330: 발광층, 331: 호스트 물질, 333: 인광 도펀트 물질, 350: 정공제공층, 360: 전자제공층,
830: 발광층, 831: 호스트 물질, 833: 인광 도펀트 물질, 850: 정공제공층, 860: 전자제공층.
100: organic light emitting device, 102: highest occupied molecule orbital function (HOMO), 104: lowest unoccupied molecule orbital function (LUMO), 110: anode, 115: hole, 120: cathode, 125: electron, 130: light emitting layer, 160 : Electron transport layer 170: electron injection layer 190: exciton
330: light emitting layer, 331: host material, 333: phosphorescent dopant material, 350: hole providing layer, 360: electron providing layer,
830: light emitting layer, 831: host material, 833 phosphorescent dopant material, 850: hole donor layer, 860: electron donor layer.

Claims (19)

유기발광소자에 있어서,
전자이동도가 정공이동도보다 큰 호스트 물질 및 상기 호스트 물질 내에 도핑되며 2.2 eV 이상의 삼중항 에너지를 가지는 도펀트 물질을 포함하는 발광층; 및
상기 발광층의 일면과 접하며 상기 호스트 물질과의 최고점유분자궤도함수(HOMO)의 에너지 준위차가 0.4 eV 미만인 정공제공층을 포함하되,
상기 발광층은 상기 호스트 물질에 대하여 상기 도펀트 물질의 농도가 5% 이하에서 최적의 인광 특성을 가지며,
상기 정공제공층의 삼중항 에너지는 상기 발광층의 상기 도펀트 물질의 삼중항 에너지보다 큰
유기발광소자.In an organic light emitting device,
A light emitting layer comprising a host material having an electron mobility greater than a hole mobility and a dopant material doped in the host material and having a triplet energy of 2.2 eV or more; And
Including a hole providing layer in contact with one surface of the light emitting layer and the energy level difference of the highest occupied molecular orbital function (HOMO) with the host material is less than 0.4 eV,
The light emitting layer has an optimal phosphorescence property at a concentration of 5% or less of the dopant material with respect to the host material,
Triplet energy of the hole providing layer is greater than triplet energy of the dopant material of the light emitting layer.
Organic light emitting device. 제1 항에 있어서,
상기 발광층의 상기 호스트 물질이 BSFM이며 상기 도펀트 물질이 Ir(ppy)3 일 때, 상기 발광층과 접하는 상기 정공제공층은 CBP 또는 TCTA 으로 이루어지며,
상기 발광층의 상기 호스트 물질이 mCPPO1이며, 상기 도펀트 물질이 FIrpic 일 때, 상기 발광층과 접하는 상기 정공제공층은 mCP 또는 CBP로 이루어지고,
상기 발광층의 상기 호스트 물질이 TPBI이며, 상기 도펀트 물질이 Ir(ppy)3 일 때, 상기 발광층과 접하는 상기 정공제공층은 mCP 또는 CBP으로 이루어지는
유기발광소자.The method according to claim 1,
When the host material of the light emitting layer is BSFM and the dopant material is Ir (ppy) 3 , the hole providing layer in contact with the light emitting layer is made of CBP or TCTA.
When the host material of the light emitting layer is mCPPO1 and the dopant material is FIrpic, the hole providing layer in contact with the light emitting layer is made of mCP or CBP,
When the host material of the light emitting layer is TPBI and the dopant material is Ir (ppy) 3 , the hole providing layer in contact with the light emitting layer is made of mCP or CBP.
Organic light emitting device. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 발광층의 상기 일면의 반대쪽에 위치하는 다른 면에 접하며, 상기 발광층에 전자를 제공하는 전자제공층을 추가적으로 포함하는 유기발광소자.The method according to claim 1 or 2,
The organic light emitting device further comprises an electron donor layer which is in contact with the other surface located opposite to the one surface of the light emitting layer, and provides electrons to the light emitting layer. 제3 항에 있어서,
상기 전자제공층은 상기 발광층의 상기 호스트 물질의 LUMO 에너지 준위와의 에너지 준위 차이가 0.3 eV 미만인 유기발광소자.The method of claim 3,
The electron donor layer has an energy level difference of less than 0.3 eV from an LUMO energy level of the host material of the light emitting layer. 제3 항에 있어서,
상기 전자제공층은 TSPO1으로 이루어지는 유기발광소자.The method of claim 3,
The electron providing layer is an organic light emitting device consisting of TSPO1. 유기발광소자에 있어서,
정공이동도가 전자이동도보다 큰 호스트 물질 및 상기 호스트 물질 내에 도핑되며 2.2 eV 이상의 삼중항 에너지를 가지는 도펀트 물질을 포함하는 발광층; 및
상기 발광층의 일면과 접하며 상기 호스트 물질과의 최저미점유분자궤도함수(LUMO)의 에너지 준위차가 0.3 eV 미만인 전자제공층을 포함하되,
상기 발광층은 상기 호스트 물질에 대하여 상기 도펀트 물질의 농도가 5% 이하에서 최적의 인광 특성을 가지며,
상기 전자제공층의 삼중항 에너지는 상기 발광층의 상기 도펀트 물질의 삼중항 에너지보다 큰
유기발광소자.In an organic light emitting device,
A light emitting layer comprising a host material having a hole mobility greater than an electron mobility and a dopant material doped in the host material and having a triplet energy of 2.2 eV or more; And
Including an electron providing layer in contact with one surface of the light emitting layer and the energy level difference of the lowest unoccupied molecular orbital function (LUMO) with the host material is less than 0.3 eV,
The light emitting layer has an optimal phosphorescence property at a concentration of 5% or less of the dopant material with respect to the host material,
The triplet energy of the electron donor layer is greater than the triplet energy of the dopant material of the light emitting layer.
Organic light emitting device. 제6 항에 있어서,
상기 발광층의 상기 호스트 물질이 mCP이며 상기 도펀트 물질이 FIrpic 일 때, 상기 발광층과 접하는 상기 전자제공층은 TSPO1 으로 이루어지며,
상기 발광층의 상기 호스트 물질이 TCTA이며, 상기 도펀트 물질이 Ir(ppy)3 일 때, 상기 발광층과 접하는 상기 전자제공층은 TSPO1 으로 이루어지는
유기발광소자.The method of claim 6,
When the host material of the light emitting layer is mCP and the dopant material is FIrpic, the electron providing layer in contact with the light emitting layer is made of TSPO1,
When the host material of the light emitting layer is TCTA and the dopant material is Ir (ppy) 3 , the electron donor layer in contact with the light emitting layer is made of TSPO1.
Organic light emitting device. 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
상기 발광층의 상기 일면의 반대쪽에 위치하는 다른 면에 접하며, 상기 발광층에 전자를 제공하는 정공제공층을 추가적으로 포함하는 유기발광소자.The method according to claim 6 or 7,
The organic light emitting device further comprises a hole providing layer in contact with the other surface located opposite to the one surface of the light emitting layer, for providing electrons to the light emitting layer. 제8 항에 있어서,
상기 정공제공층은 상기 발광층의 상기 호스트 물질의 HOMO 에너지 준위와의 에너지 준위 차이가 0.4 eV 미만인 유기발광소자.The method of claim 8,
And the hole providing layer has an energy level difference of less than 0.4 eV from a HOMO energy level of the host material of the light emitting layer. 제8 항에 있어서,
상기 정공제공층은 mCP, CBP 및 TCTA의 그룹에서 선택되는 어느 하나로 이루어지는 유기발광소자.The method of claim 8,
The hole providing layer is an organic light emitting device consisting of any one selected from the group of mCP, CBP and TCTA. 유기발광소자의 제조방법에 있어서,
(a) 호스트 물질에 대하여 도펀트 물질의 농도가 5% 이하에서 최적의 인광 특성을 가지며 상기 도펀트 물질의 삼중항 에너지가 2.2 eV 이상인 발광층을 준비하는 과정;
(b) 상기 발광층의 호스트 물질의 전자이동도와 정공이동도를 비교하는 과정;
(c) 상기 호스트 물질의 전자이동도가 정공이동도와 같거나 큰 경우, 상기 호스트 물질과의 최고점유분자궤도함수(HOMO)의 에너지 준위차가 0.4eV 미만인 정공제공층을 선택하는 과정;
(d) 상기 선택된 정공제공층을 상기 발광층의 일면과 접하여 형성하는 과정;
(e) 상기 호스트 물질의 전자이동도가 정공이동도보다 작은 경우, 상기 호스트 물질과의 최저미점유분자궤도함수(LUMO)의 에너지 준위차가 0.3eV 미만인 전자제공층을 선택하는 과정; 및
(f) 상기 선택된 전자제공층을 상기 발광층의 일면과 접하여 형성하는 과정을 포함하되,
상기 정공제공층 또는 상기 전자제공층의 삼중항 에너지는 상기 발광층의 상기 도펀트 물질의 삼중항 에너지보다 크도록 형성하는
유기발광소자의 제조방법.In the method of manufacturing an organic light emitting device,
(a) preparing a light emitting layer having an optimal phosphorescence property at a concentration of 5% or less of the dopant material with respect to the host material and having a triplet energy of the dopant material of 2.2 eV or more;
(b) comparing the electron mobility and the hole mobility of the host material of the emission layer;
(c) when the electron mobility of the host material is equal to or greater than the hole mobility, selecting a hole providing layer having an energy level difference of the highest occupied molecular orbital function (HOMO) with the host material being less than 0.4 eV;
(d) forming the selected hole providing layer in contact with one surface of the light emitting layer;
(e) selecting an electron donor layer having an energy level difference of the lowest unoccupied molecular orbital function (LUMO) with the host material less than 0.3 eV when the electron mobility of the host material is smaller than the hole mobility; And
(f) forming the selected electron providing layer in contact with one surface of the light emitting layer,
The triplet energy of the hole providing layer or the electron providing layer is greater than the triplet energy of the dopant material of the light emitting layer.
Method of manufacturing an organic light emitting device. 제11 항에 있어서,
(c) 과정은
상기 발광층의 상기 호스트 물질이 BSFM이며, 상기 도펀트 물질이 Ir(ppy)3 일 때, 상기 정공제공층은 CBP 또는 TCTA 으로 선택하는 유기발광소자의 제조방법.12. The method of claim 11,
(c) process
And when the host material of the light emitting layer is BSFM and the dopant material is Ir (ppy) 3 , the hole providing layer is selected from CBP or TCTA. 제11 항에 있어서,
(c) 과정은
상기 발광층의 상기 호스트 물질이 mCPPO1이며, 상기 도펀트 물질이 FIrpic 일 때, 상기 정공제공층은 mCP 또는 CBP로 선택하는 유기발광소자의 제조방법.12. The method of claim 11,
(c) process
And when the host material of the light emitting layer is mCPPO1 and the dopant material is FIrpic, the hole providing layer is selected from mCP or CBP. 제11 항에 있어서,
(c) 과정은
상기 발광층의 상기 호스트 물질이 TPBI이며, 상기 도펀트 물질이 Ir(ppy)3 일 때, 상기 정공제공층은 mCP 또는 CBP로 선택하는 유기발광소자의 제조방법.12. The method of claim 11,
(c) process
And when the host material of the light emitting layer is TPBI and the dopant material is Ir (ppy) 3 , the hole providing layer is selected from mCP or CBP. 제11 항에 있어서,
(c) 과정에 의해 선택되는 상기 정공제공층이 형성되는 상기 발광층의 상기 일면의 반대쪽에 위치하는 상기 발광층의 다른 면에 전자제공층을 형성하는 과정을 추가적으로 포함하는 유기발광소자의 제조 방법. 12. The method of claim 11,
and (c) forming an electron donor layer on the other side of the light emitting layer located on the opposite side of the one surface of the light emitting layer in which the hole providing layer is selected by the process. 제12 항에 있어서,
상기 전자제공층은 TSPO1로 이루어지는 유기발광소자의 제조 방법.The method of claim 12,
The electron providing layer is a manufacturing method of an organic light emitting device consisting of TSPO1. 제11 항에 있어서,
(e) 과정은
상기 발광층의 상기 호스트 물질이 mCP이며 상기 도펀트 물질이 FIrpic 일 때, 상기 전자제공층은 TSPO1으로 선택하며,
상기 발광층의 상기 호스트 물질이 TCTA이며 상기 도펀트 물질이 Ir(ppy)3 일 때, 상기 전자제공층은 TSPO1 으로 선택하는 유기발광소자의 제조 방법.12. The method of claim 11,
(e) process
When the host material of the light emitting layer is mCP and the dopant material is FIrpic, the electron donor layer is selected as TSPO1,
And the electron donor layer is selected as TSPO1 when the host material of the light emitting layer is TCTA and the dopant material is Ir (ppy) 3 . 제11 항에 있어서,
(e) 과정에 의해 선택되는 상기 전자제공층이 형성되는 상기 발광층의 상기 일면의 반대쪽에 위치하는 상기 발광층의 다른 면에 정공제공층을 형성하는 과정을 추가적으로 포함하는 유기발광소자의 제조 방법.12. The method of claim 11,
and (e) forming a hole providing layer on the other side of the light emitting layer located on the opposite side of the one surface of the light emitting layer in which the electron donating layer is selected by the process. 제18항에 있어서,
상기 정공제공층은 mCP, CBP 및 TCTA의 그룹에서 선택되는 어느 하나로 이루어지는 유기발광소자의 제조 방법.
19. The method of claim 18,
The hole providing layer is a method of manufacturing an organic light emitting device consisting of any one selected from the group of mCP, CBP and TCTA.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160069004A (en) * 2014-12-05 2016-06-16 엘지디스플레이 주식회사 Organic Light Emitting Device
KR20170061441A (en) * 2015-11-26 2017-06-05 엘지디스플레이 주식회사 Organic light emitting display apparatus
KR20190063544A (en) * 2017-11-30 2019-06-10 서울대학교산학협력단 Quantum dot light­emitting device and manufacturing method therefor
CN112095077A (en) * 2020-08-26 2020-12-18 四川阿格瑞新材料有限公司 OLED device and evaporation method thereof
WO2022255454A1 (en) * 2021-06-04 2022-12-08 出光興産株式会社 Organic electroluminescent element and electronic device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005255986A (en) 2004-02-10 2005-09-22 Mitsubishi Chemicals Corp Material for forming emitter layer and organic electroluminescence element

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005255986A (en) 2004-02-10 2005-09-22 Mitsubishi Chemicals Corp Material for forming emitter layer and organic electroluminescence element

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160069004A (en) * 2014-12-05 2016-06-16 엘지디스플레이 주식회사 Organic Light Emitting Device
KR102278961B1 (en) * 2014-12-05 2021-07-19 엘지디스플레이 주식회사 Organic Light Emitting Device
KR20170061441A (en) * 2015-11-26 2017-06-05 엘지디스플레이 주식회사 Organic light emitting display apparatus
KR102466255B1 (en) * 2015-11-26 2022-11-10 엘지디스플레이 주식회사 Organic light emitting display apparatus
KR20190063544A (en) * 2017-11-30 2019-06-10 서울대학교산학협력단 Quantum dot light­emitting device and manufacturing method therefor
KR102001734B1 (en) 2017-11-30 2019-07-18 서울대학교산학협력단 Quantum dot light­emitting device and manufacturing method therefor
CN112095077A (en) * 2020-08-26 2020-12-18 四川阿格瑞新材料有限公司 OLED device and evaporation method thereof
WO2022255454A1 (en) * 2021-06-04 2022-12-08 出光興産株式会社 Organic electroluminescent element and electronic device

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