KR101674250B1 - 고효율 백색 유기발광다이오드 - Google Patents

고효율 백색 유기발광다이오드 Download PDF

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Abstract

유기발광다이오드를 제공한다. 상기 유기발광다이오드는 애노드와 캐소드를 구비한다. 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 제1 서브 발광층과 제2 서브 발광층을 구비하는 발광층이 배치된다. 상기 제1 서브 발광층은 제1 호스트와 제1 도펀트를 갖고, 상기 제2 서브 발광층은 제2 호스트와 제2 도펀트를 갖는다. 상기 제1 도펀트와 상기 제2 호스트는 동일한 물질이다.

Description

고효율 백색 유기발광다이오드 {Highly Efficient White OLED}
본 발명은 유기전자소자에 관한 것으로 더욱 상세하게는 유기발광다이오드에 관한 것이다.
유기발광다이오드(organic light emitting device)는 자발광형 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
일반적인 유기발광다이오드는 애노드 및 캐소드와 상기 애노드 및 캐소드 사이에 개재된 유기층을 포함할 수 있다. 상기 유기층은, 전자주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등을 포함할 수 있다. 상기 애노드 및 캐소드 간에 전압을 인가하면, 애노드로부터 주입된 정공은 정공수송층을 경유하여 발광층으로 이동하고, 캐소드로부터 주입된 전자는 전자수송층을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성하는데, 이 엑시톤이 기저상태로 전이하면서 광이 방출된다.
이러한 유기발광다이오드에서 백색의 광을 방출하는 백색유기발광다이오드가 개발되고 있다. 이러한 백색유기발광다이오드에서 서로 다른 색을 방출하는 다중층의 서브 발광층들을 구비하는 기술이 개발되고 있다(KR20100137335A).
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다중층의 서브 발광층들 사이의 전하이동이 용이한 백색 유기발광다이오드를 제공함에 있다.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 유기발광다이오드를 제공한다. 상기 유기발광다이오드는 애노드와 캐소드를 구비한다. 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 제1 서브 발광층과 제2 서브 발광층을 구비하는 발광층이 배치된다. 상기 제1 서브 발광층은 제1 호스트와 제1 도펀트를 갖고, 상기 제2 서브 발광층은 제2 호스트와 제2 도펀트를 갖는다. 상기 제1 도펀트와 상기 제2 호스트는 동일한 물질이다.
상기 제1 도펀트는 지연형광물질이고, 상기 제2 도펀트는 인광물질일 수 있다. 이 때, 상기 지연형광물질의 T1 준위는 상기 인광물질의 T1 준위에 비해 같거나 높을 수 있다. 상기 지연형광물질은 T1 준위와 S1 준위 사이의 에너지 갭(△EST)이 0 내지 0.5 eV일 수 있다.
상기 지연형광물질은 청색 발광 물질이고, 상기 인광물질은 오렌지색 또는 황색 발광물질일 수 있다. 상기 지연형광물질은 2, 4,5-bis(carbazol-9-yl)-1,2-dicyanobenzene (2CzPN)일 수 있고, 상기 인광물질은 Ir(pq)2(acac), Ir(PTP)2(acac), Ir(bt)2(acac), 또는 Ir(thp)2(acac)일 수 있다.
상기 발광층은 제3 호스트와 제3 도펀트를 갖는 제3 서브 발광층을 더 포함하고, 상기 제3 도펀트는 상기 제1 도펀트와 동일한 물질일 수 있다. 이에 더하여, 상기 제3 호스트는 상기 제1 호스트와 동일한 물질일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 서브 발광층에 함유된 제1 도펀트와 제2 서브 발광층에 함유된 상기 제2 호스트는 동일한 물질이므로, 상기 서브 발광층들 사이의 전하이동의 원활하여 높은 효율 및 낮은 구동전압을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드를 나타낸 단면도이다.
도 2는 제1 및 제2 서브 발광층들 내에 함유된 호스트 물질, 지연형광물질, 및 인광물질의 에너지 준위를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광다이오드를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
유기발광다이오드
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광다이오드를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 유기발광다이오드는 서로 마주보는 애노드(10)와 캐소드(70), 및 이들 두 전극 사이에 배치된 발광층(40)을 구비한다.
이러한 유기발광다이오드에 순방향 바이어스를 인가하면 애노드(10)에서 정공이 발광층(40)으로 유입되고, 캐소드(70)에서 전자가 발광층(40)으로 유입된다. 발광층(40)으로 유입된 전자와 정공은 결합하여 엑시톤을 형성하고, 엑시톤이 기저상태로 전이하면서 광이 방출된다.
발광층(40)은 적어도 두 층 이상의 서브 발광층들, 일 예로서 한 쌍의 서브 발광층들(40a, 40b) 즉, 제1 서브 발광층(40a)과 제2 서브 발광층(40b)을 구비할 수 있다. 제1 서브 발광층(40a)이 애노드(10)에 인접하고, 제2 서브 발광층(40b)이 캐소드(70)에 인접하도록 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 제2 서브 발광층(40b)이 애노드(10)에 인접하고, 제1 서브 발광층(40a)이 캐소드(70)에 인접하도록 배치될 수도 있다.
제1 서브 발광층(40a)은 제2 서브 발광층(40b)에 비하여 더 짧은 파장의 광을 방출할 수 있다. 이에 더하여, 발광층(40)에서 백색광을 방출할 수 있도록 상기 서브 발광층들(40a, 40b)에서 각각 방출되는 색들은 보색관계에 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 발광층(40a)은 청색 발광층일 수 있고, 제2 서브 발광층(40b)은 오렌지색 또는 황색 발광층일 수 있다. 제1 서브 발광층(40a)이 제2 서브 발광층(40b)에 비하여 더 짧은 파장의 광을 방출하는 경우, 제1 서브 발광층(40a)은 광추출전극에 인접하여 배치될 수 있다. 일 예로서, 애노드(10)가 광투과전극이고 캐소드(70)가 광반사전극인 경우에, 제1 서브 발광층(40a)은 애노드(10)에 인접하여 배치될 수 있다. 다른 예로서, 애노드(10)가 광반사전극이고 캐소드(70)가 광투과전극인 경우에, 제1 서브 발광층(40a)은 캐소드(70)에 인접하여 배치될 수 있다.
제1 서브 발광층(40a)은 제1 호스트와 제1 도펀트를 갖고, 제2 서브 발광층(40b)은 제2 호스트와 제2 도펀트를 가질 수 있다. 이 때, 상기 제1 도펀트와 상기 제2 호스트는 동일한 물질일 수 있다. 이 경우, 상기 서브 발광층들(40a, 40b) 사이의 전하이동의 원활하여 높은 효율 및 낮은 구동전압을 나타낼 수 있다.
제1 서브 발광층(40a)은 지연형광발광층이고, 제2 서브 발광층(40b)은 인광발광층일 수 있다. 이 때, 제1 서브 발광층(40a)은 제1 호스트와, 지연형광물질을 제1 도펀트로서 함유하고, 제2 서브 발광층(40b)은 상기 지연형광물질을 제2 호스트로서 함유하고 인광물질을 제2 도펀트로서 함유하는 층일 수 있다. 예를 들어, 제2 서브 발광층(40b)은 오렌지색 또는 황색 인광도펀트를 함유하거나, 적색 인광도펀트와 녹색 인광도펀트를 동시에 함유할 수 있다. 또한, 제1 서브 발광층(40a)은 청색 지연형광도펀트를 함유할 수 있다.
지연형광물질는 열에 의해 삼중항 상태(T1 준위)에서 일중항 상태(S1 준위)로 역 계간 전이(reverse ISC (intersystem crossing))가 가능할 수 있을 정도로 삼중항 상태(T1)와 일중항 상태(S1) 사이의 에너지 갭(△Est)이 적은 물질이다. 일 예로서, 지연형광물질은 삼중항 상태와 일중항 상태 사이의 에너지 갭(△EST)이 0 내지 0.5 eV일 수 있다. 이러한 지연형광물질은 카바졸릴 다이시아노벤젠계 유도체들(carbazolyl dicyanobenzene derivatives, CDCB derivatives)으로서, 일 예로서, 적색에서 청색순으로 2,3,5,6-tetrakis(3 ,6-diphenylcarbazol-9-yl)-1,4-dicyanobenzene (4CzTPN-Ph), 2,3,5,6-tetrakis(3 ,6-dimethylcarbazol-9-yl)-1,4-dicyanobenzene (4CzTPN-Me), 3,5,6-tetrakis(carbazol-9-yl)-1,4-dicyanobenzene (4CzTPN), 3,4,5,6-tetrakis(carbazol-9-yl)-1,2-dicyanobenzene (4CzPN), 2,4,5,6-tetrakis(carbazol-9-yl)-1,3- dicyanobenzene (4CzIPN), 또는 2, 4,5-bis(carbazol-9-yl)-1,2-dicyanobenzene (2CzPN)일 수 있다.
인광물질은 PtOEP(하기 화학식 참조), Ir(piq)3(하기 화학식 참조), Btp2Ir(acac) (하기 화학식 참조) 등의 적색 발광 물질; Ir(pq)2(acac) (하기 화학식 참조)등의 오렌지색 발광 물질; Ir(PTP)2(acac)(Iridium(III)bis(4-phenylthieno[3,2-c]pyridinato-N,C2′)
acetylacetonate), Ir(bt)2(acac) (iridium(III)bis(2-phenylbenzothiazolato-N,C2′) acetylacetonate), Ir(thp)2(acac)(bis[2-(2-thienyl)phridinato] iridium acetylacetonate), Ir(MDQ)2(acac)(bis(2-methyldibenzo[f,h]quinoxaline) (acetylacetonate) iridium (III)) 등의 황색 발광물질; Ir(ppy)3 (ppy = 페닐피리딘) (하기 화학식 참조), Ir(ppy)2(acac) (하기 화학식 참조), Ir(mpyp)3(하기 화학식 참조) 등의 녹색 발광물질; 또는 F2Irpic(FIrpic로도 명명됨, 하기 화학식 참조), (F2ppy)2Ir(tmd)(하기 화학식 참조), Ir(dfppz)3(하기 화학식 참조) 등의 청색 발광물질일 수 있다.
Figure 112014013108057-pat00001
Figure 112014013108057-pat00002
Figure 112014013108057-pat00003

Figure 112014013108057-pat00004
한편, 제1 호스트는 mCP(N,N-dicarbazolyl-3,5-benzene), mCBP (3,3'-di(9H-carbazol-9-yl)-1,1'-biphenyl), CBP (4,4'-bis(carbazol-9-yl)biphenyl), TPBI(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene)), BmPyPb (1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene), TSPO1(diphenylphosphine oxide-4-(triphenylsilyl)phenyl), 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), 2,5-디아릴 실롤 유도체(PyPySPyPy), 퍼플루오리네이티드 화합물(PF-6P), COTs (Octasubstituted cyclooctatetraene), TAZ(하기 화학식 참조), Bphen(4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)), BCP(하기 화학식 참조), Balq(하기 화학식 참조), 또는 이들의 복합 호스트일 수 있다.
Figure 112014013108057-pat00005
Figure 112014013108057-pat00006
Figure 112014013108057-pat00007
도 2는 제1 및 제2 서브 발광층들 내에 함유된 호스트 물질, 지연형광물질, 및 인광물질의 에너지 준위를 개략적으로 도시한다.
도 2를 참조하면, 제1 서브 발광층(도 1의 40a) 내에서 전자와 정공이 호스트에서 재결합하여 엑시톤을 생성하고, 생성된 엑시톤이 호스트의 S1 준위에 있는 경우 이는 도펀트인 지연형광물질의 S1 준위 또는 T1 준위로 에너지 이동할 수 있다. 한편, 생성된 엑시톤이 호스트의 T1 준위에 있는 경우 이는 지연형광물질의 T1 준위로 에너지 이동할 수 있다. 지연형광물질에서 T1 준위에 있는 엑시톤은 S1 준위로 열에 의해 역 계간 전이할 수 있다.
한편, 제1 서브 발광층(도 1의 40a) 또는 제2 서브 발광층(도 1의 40b)에서 전자와 정공이 지연형광물질에서 재결합하여 엑시톤을 생성하는 경우, 생성된 엑시톤이 지연형광물질의 T1 준위에 있는 경우 엑시톤은 지연형광물질의 S1 준위로 열에 의해 역 계간 전이할 수 있다. 지연형광물질의 S1 준위에 있는 엑시톤(호스트로부터 전이된 엑시톤 포함)은 형광을 방출하면서 S0 준위로 에너지 이동할 수 있다.
이와는 달리, 지연형광물질의 S1 준위에 있는 엑시톤은 제2 서브 발광층(도 1의 40b) 내의 도펀트인 인광 물질의 S1 준위 또는 T1 준위로 에너지 이동할 수 있다. 한편, 지연형광물질의 T1 준위에 있는 엑시톤은 인광 도펀트의 T1 준위로 에너지 이동할 수 있다. 한편, 전자와 정공이 인광 도펀트에서 재결합하여 엑시톤을 생성하고, 생성된 엑시톤이 인광 도펀트의 S1 준위에 있는 경우 엑시톤은 인광 도펀트의 T1 준위로 계간 전이한다. 인광 도펀트에서 T1 준위에 있는 엑시톤(지연형광물질로부터 전이된 엑시톤 포함)은 인광을 방출하면서 S0 준위로 에너지 이동할 수 있다.
지연형광물질의 T1 준위는 S1 준위로의 열에 의한 역 계간 전이를 가능하게 하기 위해, 일반 형광도펀트의 T1 준위에 비해 매우 높다. 일반 형광 도펀트의 경우 T1 준위가 인광 도펀트의 T1 준위에 비해 상당히 낮아, 인광 도펀트에서 생성된 T1 준위에 있는 엑시톤이 일반 형광 도펀트의 T1 준위로 에너지 전이가 활발하고 또한 에너지 전이한 후 발광에 참여하지 못하고 소광될 확률이 높다.
그러나, 지연형광물질의 T1 준위가 인광 도펀트의 T1 준위에 비해 같거나 높은 경우, 지연형광물질의 T1 준위에 있는 엑시톤이 인광물질의 T1 준위로 에너지 이동할 수 있고, 인광도펀트의 T1 준위에 있는 엑시톤은 계간 전이를 통해 인광으로 방출되므로 엑시톤이 소광되지 않을 수 있다. 따라서, 엑시톤 소광 확률이 극히 줄어들 수 있고 이에 따라 발광효율은 크게 증가될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 애노드(10)와 발광층(40) 사이에 정공전도층(20)이 배치될 수 있다. 또한, 발광층(40)과 캐소드(70) 사이에 전자전도층(50)이 배치될 수 있다. 정공전도층(20)은 정공의 수송을 위한 정공수송층(25)과 정공의 주입을 용이하게 하기 위한 정공주입층(23)을 구비할 수 있다. 또한, 전자전도층(50)은 전자의 수송을 위한 전자수송층(55)와 전자의 주입을 용이하게 하기 위한 전자주입층(53)을 구비할 수 있다.
이에 더하여, 발광층(40)과 전자전도층(50) 구체적으로, 전자수송층(55) 사이에 정공블로킹층(미도시)이 배치될 수 있다. 또한, 발광층(40)과 정공전도층(20) 구체적으로, 정공수송층(25) 사이에 전자블로킹층(미도시)이 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 전자수송층(55)이 정공블로킹층의 역할을 수행할 수 있고, 또는 정공수송층(25)이 전자블로킹층의 역할을 수행할 수도 있다.
한편, 정공주입층(23) 및/또는 정공수송층(25)은 애노드(10)의 일함수 준위와 발광층(40) 구체적으로, 상기 제1 서브 발광층(40a) 내 호스트 물질의 HOMO 에너지 준위 사이의 HOMO 에너지 준위를 갖는 층들로, 애노드(10)에서 발광층(40)으로의 정공의 주입 또는 수송 효율을 높이는 기능을 한다. 또한, 전자주입층(53) 및/또는 전자수송층(55)은 캐소드(70)의 일함수 준위와 발광층(40), 구체적으로 상기 제2 서브 발광층(40b) 내 호스트 물질의 LUMO 에너지 준위 사이의 LUMO 에너지 준위를 갖는 층들로, 캐소드(70)에서 발광층(40)으로의 전자의 주입 또는 수송 효율을 높이는 기능을 한다. 이 때, 정공주입층(23) 및/또는 정공수송층(25)의 정공수송능력의 향상과 전자주입층(53) 및/또는 전자수송층(55)의 전자수송능력의 향상은 유기발광다이오드의 효율 향상 및 구동 전압 감소를 가져올 수 있다.
하기에서, 애노드(10), 정공주입층(23), 정공수송층(25), 전자블로킹층(미도시), 정공블로킹층(미도시), 전자수송층(55), 전자주입층(53), 및 캐소드(70)를 형성하는 재료를 설명한다.
애노드(10)는 전도성 금속 산화물, 금속, 금속 합금, 또는 탄소재료일 수 있다. 전도성 금속 산화물은 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide: ITO), 플루오린 틴 옥사이드(fluorine tin oxide: FTO), 안티몬 틴 옥사이드(antimony tin oxide, ATO), 플루오르 도프 산화주석(FTO), SnO2, ZnO, 또는 이들의 조합일 수 있다. 애노드(10)로서 적합한 금속 또는 금속합금은 Au와 CuI일 수 있다. 탄소재료는 흑연, 그라핀, 또는 탄소나노튜브일 수 있다.
정공주입층(23) 또는 정공수송층(25)은 정공 수송 물질로서 통상적으로 사용되는 재료를 포함할 수 있으며, 하나의 층이 서로 다른 정공 수송 물질층을 구비할 수 있다. 정공 수송물질은 예를 들면, mCP (N,N-dicarbazolyl-3,5-benzene); PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate); NPD (N,N′-di(1-naphthyl)-N,N′-diphenylbenzidine); N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디아미노비페닐(TPD); N,N'-디페닐-N,N'-디나프틸-4,4'-디아미노비페닐; N,N,N'N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노비페닐; N,N,N'N'-테트라페닐-4,4'-디아미노비페닐; 코퍼(II)1,10,15,20-테트라페닐-21H,23H-포피린 등과 같은 포피린(porphyrin)화합물 유도체; TAPC(1,1-Bis[4-[N,N'-Di(p-tolyl)Amino]Phenyl]Cyclohexane); N,N,N-트리(p-톨릴)아민, 4, 4', 4'-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민과 같은 트리아릴아민 유도체; N-페닐카르바졸 및 폴리비닐카르바졸과 같은 카르바졸 유도체; 무금속 프탈로시아닌, 구리프탈로시아닌과 같은 프탈로시아닌 유도체; 스타버스트 아민 유도체; 엔아민스틸벤계 유도체; 방향족 삼급아민과 스티릴 아민 화합물의 유도체; 및 폴리실란 등일 수 있다. 이러한 정공수송물질은 전자블로킹층의 역할을 수행할 수도 있다.
정공 블로킹층은 발광층(40) 내의 삼중항 엑시톤 또는 정공이 캐소드(70) 방향으로 확산되는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로서, 공지된 정공 저지 재료 중에서 임의로 선택될 수 있다. 예를 들면, 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체 등을 사용할 수 있다.
전자수송층(55)은 TSPO1(diphenylphosphine oxide-4-(triphenylsilyl)phenyl), 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), 2,5-디아릴 실롤 유도체(PyPySPyPy), 퍼플루오리네이티드 화합물(PF-6P), COTs (Octasubstituted cyclooctatetraene), TAZ(상기 화학식 참조), Bphen(4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)), BCP(상기 화학식 참조), 또는 Balq(상기 화학식 참조)일 수 있다.
전자주입층(53)은 예를 들면, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, BaF2, 또는 Liq(리튬 퀴놀레이트)일 수 있다.
캐소드(70)는 애노드(70)에 비해 낮은 일함수를 갖는 도전막으로, 예를 들어, 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 인듐, 이트륨, 리튬, 은, 납, 세슘 등의 금속 또는 이들의 2종 이상의 조합을 사용하여 형성할 수 있다.
애노드(10)와 캐소드(70)는 스퍼터링(sputtering)법, 기상증착법 또는 이온빔증착법을 사용하여 형성될 수 있다. 정공주입층(23), 정공수송층(25), 발광층(40), 정공 블로킹층, 전자수송층(55), 및 전자주입층(53)은 서로에 관계없이 증착법 또는 코팅법, 예를 들어 스프레잉, 스핀 코팅, 딥핑, 프린팅, 닥터 블레이딩법을 이용하거나, 또는 전기영동법을 이용하여 형성될 수 있다.
유기발광다이오드는 기판(미도시) 상에 배치될 수 있는데, 기판은 애노드(10) 하부에 배치될 수도 있고 또는 캐소드(70) 상부에 배치될 수도 있다. 다시 말해서, 기판 상에 애노드(10)가 캐소드(70) 보다 먼저 형성될 수도 있고 또는 캐소드(70)가 애노드(10) 보다 먼저 형성될 수도 있다.
기판은 평판상의 부재로서 광투과성 기판일 수 있고, 이 경우, 상기 기판은 유리; 세라믹스재료; 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI), 폴리프로필렌(PP) 등과 같은 고분자 재료로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 기판은 광반사가 가능한 금속기판일 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기발광다이오드를 나타낸 단면도이다. 본 실시예에 따른 유기발광다이오드는 후술하는 것을 제외하고는 도 1을 참조하여 설명한 유기발광다이오드와 유사하다.
도 3을 참조하면, 발광층(40)은 제1 서브 발광층(40a)과 제2 서브 발광층(40b) 외에 제3 서브 발광층(40c)을 추가로 구비할 수 있다. 제3 서브 발광층(40c)은 제1 서브 발광층(40a)과 동일한 구성을 가질 수 있다.
구체적으로, 제1 서브 발광층(40a)은 제1 호스트와 제1 도펀트를 갖고, 제2 서브 발광층(40b)은 제2 호스트와 제2 도펀트를 갖고, 제3 서브 발광층(40c)은 제3 호스트와 제3 도펀트를 가질 수 있다. 이 때, 상기 제1 도펀트, 상기 제2 호스트, 및 상기 제3 도펀트는 동일한 물질일 수 있다. 이 경우, 상기 서브 발광층들(40a, 40b, 40c) 사이의 전하이동의 원활하여 높은 효율 및 낮은 구동전압을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 제1 호스트와 상기 제3 호스트 또한 동일한 물질일 수 있다.
제1 서브 발광층(40a)과 제3 서브 발광층(40c)은 지연형광발광층이고, 제2 서브 발광층(40b)은 인광발광층일 수 있다. 이 때, 제1 서브 발광층(40a)은 제1 호스트와, 지연형광물질을 제1 도펀트로서 함유하고, 제2 서브 발광층(40b)은 상기 지연형광물질을 제2 호스트로서 함유하고 인광물질을 제2 도펀트로서 함유하고, 제3 서브 발광층(40c)은 제3 호스트와, 상기 지연형광물질을 제3 도펀트로서 함유할 수 있다. 예를 들어, 제2 서브 발광층(40b)은 오렌지색 또는 황색 인광도펀트를 함유하거나, 적색 인광도펀트와 녹색 인광도펀트를 동시에 함유할 수 있다. 또한, 제1 서브 발광층(40a)과 제3 서브 발광층(40c)은 청색 지연형광도펀트를 함유할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실험예들; Examples]
제조예 1: 유기발광다이오드 제조
(ITO/PEDOT:PSS/TAPC/mCP/mCP:2CzPN/2CzPN:Ir(PTP) 2 acac/TSPO1/LiF/Al)
애노드인 50㎚의 ITO층을 포함하는 ITO 기판은 순수와 이소프로필 알코올을 이용하여 초음파에서 30분간 세정하였다. 세정한 ITO 기판을 단파장의 자외선을 이용하여 표면처리한 후 PEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate))를 60nm의 두께로 스핀코팅하였다. 스핀코팅 후, 정공주입 또는 수송물질인 TAPC(1,1-Bis[4-[N,N'-Di(p-tolyl)Amino]Phenyl]Cyclohexane)를 1x10-6 torr의 압력 하에서 0.1 nm/s의 속도로 증착하여 20nm의 정공수송층을 형성하였다. 이 후, 전자 블로킹 물질인 mCP(N,N-dicarbazolyl-3,5-benzene)를 1x10-6 torr의 압력 하에서 0.1 nm/s의 속도로 증착하여 10nm의 엑시톤저지층을 형성하였다. 이 후, 1x10-6 torr의 압력 하에서 0.1 nm/s의 속도로, 제1 호스트 mCP, 제1 도펀트인 청색 지연형광물질 2CzPN을 공증착하여 제1 서브 발광층을 형성하였다. 이 때, mCP와 2CzPN의 몰비는 100 : 15이었다. 이 후, 1x10-6 torr의 압력 하에서 0.1 nm/s의 속도로, 제2 호스트인 청색 지연형광물질 2CzPN와 제2 도펀트인 황색 인광물질 Ir(PTP)2acac를 공증착하여 제2 서브 발광층을 형성하였다. 이 때, 제2 서브 발광층을 증착할 때 2CzPN와 Ir(PTP)2acac의 몰비는 100 : 3이었다. 이 후, 전자수송물질로서 TSPO1(diphenylphosphine oxide-4-(triphenylsilyl)phenyl)를 1x10-6 torr의 압력 하에서 0.1 nm/s의 속도로 증착하여 35nm의 전자수송층을 형성하였다. 이 후, 전자주입재료로서 LiF를 1x10-6 torr의 압력 하에서 0.01 nm/s의 속도로 증착하여 1nm의 전자주입층을 형성하였다. 그 후, Al을 1x10-6 torr의 압력 하에서 0.5nm/sec의 속도로 증착하여 100nm의 캐소드를 형성함으로써 백색 유기발광다이오드를 형성하였다. 소자 형성후 CaO 흡습제와 유리 커버 글라스를 이용하여 소자를 밀봉하였다.
제조예 1을 통해 제조된 유기발광다이오드는 5.5V의 전압에서 최대양자효율 23%를 나타내어 우수한 발광 특성을 보였다.
제조예 2: 유기발광다이오드 제조
(ITO/PEDOT:PSS/TAPC/mCP/mCP:2CzPN/2CzPN:Ir(PTP) 2 acac/mCP:2CzPN/TSPO1/LiF/Al)
전자수송물질로서 TSPO1를 증착하기 전에, 제2 서브 발광층 상에 1x10-6 torr의 압력 하에서 0.1 nm/s의 속도로, 제3 호스트 mCP와 제3 도펀트인 청색 지연형광물질 2CzPN을 공증착하여, 제1 서브 발광층과 동일한 구성을 갖는 제3 서브 발광층을 형성한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 백색 유기발광다이오드를 제조하였다.
제조예 2를 통해 제조된 유기발광다이오드는 6.5V의 전압에서 최대양자효율 22.9%를 나타내어 우수한 발광 특성을 보였다.
제조예 3: 유기발광다이오드 제조
( ITO / PEDOT : PSS / TAPC / mCP / mCP : DSAPh / DSAPh : Ir ( PTP ) 2 acac / TSPO1 / LiF / Al )
청색 지연형광물질 2CzPN 대신에 일반적인 청색 형광 발광물질DSAPh(4,4'-bis[4-(diphenylamino)styryl]biphenyl)을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 백색 유기발광다이오드를 제조하였다.
제조예 3을 통해 제조된 유기발광다이오드는 3%의 양자 효율을 나타내었다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (9)

  1. 애노드와 캐소드; 및
    상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치된 제1 서브 발광층과 제2 서브 발광층을 구비하는 발광층을 포함하고,
    상기 제1 서브 발광층은 제1 호스트와 제1 도펀트를 갖고, 상기 제2 서브 발광층은 제2 호스트와 제2 도펀트를 갖고,
    상기 제1 도펀트와 상기 제2 호스트는 동일한 지연형광물질이고, 상기 제2 도펀트는 인광물질이고,
    상기 지연형광물질의 T1 준위는 상기 인광물질의 T1 준위에 비해 같거나 높은 유기발광다이오드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지연형광물질은 T1 준위와 S1 준위 사이의 에너지 갭(△EST)이 0 내지 0.5 eV인 유기발광다이오드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지연형광물질은 청색 발광 물질이고, 상기 인광물질은 오렌지색 또는 황색 발광물질인 유기발광다이오드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지연형광물질은 2, 4,5-bis(carbazol-9-yl)-1,2-dicyanobenzene (2CzPN)인 유기발광다이오드.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 인광물질은 Ir(pq)2(acac), Ir(PTP)2(acac), Ir(bt)2(acac), 또는 Ir(thp)2(acac)인 유기발광다이오드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광층은 제3 호스트와 제3 도펀트를 갖는 제3 서브 발광층을 더 포함하고, 상기 제3 도펀트는 상기 제1 도펀트와 동일한 물질인 유기발광다이오드.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 호스트는 상기 제1 호스트와 동일한 물질인 유기발광다이오드.
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