KR101936315B1 - Organic light emitting device comprising cohost - Google Patents
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Abstract
유기 발광 소자가 제공된다. 이 유기 발광 소자는 제1전극, 상기 제1전극에 대향하는 제2전극, 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 유기층을 포함하며, 상기 유기층은 정공 수송성 호스트 및 전자 수송성 호스트가 혼합된 공동 호스트를 포함하는 발광층을 포함하고, 상기 발광층 내에서 전자 이동도 대 정공 이동도의 비는 1:0.01 이상 1:100 이하이다. 상기 유기 발광 소자는 발광 효율이 높고 수명이 길 수 있다. An organic light emitting device is provided. The organic light emitting device includes a first electrode, a second electrode facing the first electrode, and an organic layer sandwiched between the first electrode and the second electrode, wherein the organic layer includes a hole transporting host and an electron transporting host And a mixed cavity host, wherein the ratio of electron mobility to hole mobility in the light emitting layer is 1: 0.01 to 1: 100. The organic light emitting device has a high luminous efficiency and a long lifetime.
Description
본 발명의 기술적 사상은 유기 발광 소자에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 효율이 높고 수명이 긴 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 조명 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to an organic light emitting device. And more particularly, to an organic light emitting device having high efficiency and long lifetime and a lighting and display device including the organic light emitting device.
유기 발광 소자는 유기물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광 현상을 이용하여 스스로 빛을 내는 자발광형 소자이다. 상기 유기 발광 소자는 제1전극, 발광층을 포함하는 유기층, 및 제2전극이 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가질 수 있다. 상기 제1전극으로부터 주입된 정공 및 상기 제2전극으로부터 주입된 전자가 상기 발광층으로 이동할 수 있다. 상기 정공 및 전자들은 상기 발광층에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성할 수 있으며, 엑시톤이 생성되는 영역을 재결합 영역(Recombination Zone) 또는 발광 영역(Emission Zone, Emission Area)이라고 한다. 이러한 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 변하면서 광이 생성된다. An organic light emitting device is a self-luminous device that emits light by using an electroluminescent phenomenon that emits light when an electric current flows through an organic material. The organic light emitting device may have a structure in which a first electrode, an organic layer including a light emitting layer, and a second electrode are sequentially formed. Holes injected from the first electrode and electrons injected from the second electrode may move to the light emitting layer. The holes and electrons can be recombined in the light emitting layer to generate excitons. The region where the excitons are generated is called a recombination zone or an emission region (Emission Zone). This exciton changes from an excited state to a ground state, and light is generated.
일반적으로 발광층 재료로 사용되는 호스트는 전자와 정공 중 어느 하나만을 잘 이동시키는 물질이다. 예를 들어 정공 수송성 호스트에서 정공 이동도는 전자 이동도의 약 100배를 초과할 수 있다. 반대로 전자 수송성 호스트에서 전자 이동도는 정공 이동도의 약 100배를 초과할 수 있다.In general, a host used as a material for a light emitting layer is a material which can move only electrons and holes well. For example, hole mobility in a hole transporting host can exceed about 100 times the electron mobility. Conversely, the electron mobility in an electron transporting host may exceed about 100 times the hole mobility.
위와 같이 발광층 내에서 전자와 정공의 이동도의 차이가 큰 경우, 발광층 내부에서 전자와 정공 수의 균형이 무너지게 되고 엑시톤 생성 속도가 감소하게 된다. 또한, 전자 또는 정공 중 어느 하나가 발광층 내부에 축적되게 되고, 이렇게 발광층에 축적된 전자 또는 정공과 엑시톤이 상호작용하여 엑시톤-폴라론 소광이 일어나게 된다. 뿐만 아니라, 엑시톤이 생성되는 재결합 영역이 발광층 내부가 아닌 발광층과 정공 수송층의 계면 또는 발광층과 전자 수송층의 계면의 좁은 영역에 형성된다. 그 결과, 유기 발광 소자의 효율이 감소하고 수명이 단축되는 문제가 발생한다.When the difference in the mobility of electrons and holes in the light emitting layer is large, the balance between electrons and holes in the light emitting layer is disrupted and the exciton formation rate is reduced. In addition, either electrons or holes are accumulated in the light emitting layer, and electrons or holes accumulated in the light emitting layer interact with excitons, and exciton-polaron extinction occurs. In addition, the recombination region in which the exciton is generated is formed at the interface between the light emitting layer and the hole transporting layer, or the narrow region between the light emitting layer and the electron transporting layer, not inside the light emitting layer. As a result, there arises a problem that the efficiency of the organic light emitting device is reduced and the service life is shortened.
따라서 유기 발광 소자의 발광층 내에서 전자 이동도와 정공 이동도 차이를 줄이고, 유기 발광 소자의 효율과 수명을 개선할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to reduce the difference in electron mobility and hole mobility in the light emitting layer of the organic light emitting device, and to improve the efficiency and lifetime of the organic light emitting device.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 효율이 높고 수명이 긴 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 조명 및 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an organic light emitting device having high efficiency and long lifetime and a lighting and display device including the same.
상술한 과제를 해결하여 본 발명의 기술적 사상의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자는 제1전극, 상기 제1전극에 대향하는 제2전극, 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 유기층을 포함하며, 상기 유기층은 정공 수송성 호스트 및 전자 수송성 호스트가 혼합된 공동 호스트를 포함하는 발광층을 포함하고, 상기 발광층 내에서 전자 이동도 대 정공 이동도의 비는 1:0.01 이상 1:100 이하일 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an organic light emitting diode comprising a first electrode, a second electrode facing the first electrode, and a second electrode disposed between the first electrode and the second electrode, Wherein the organic layer comprises a light emitting layer including a hole transporting host and a cavity host mixed with an electron transporting host, wherein a ratio of electron mobility to hole mobility in the light emitting layer is 1: 0.01 or more and 1: 100 or less .
상기 공동 호스트 내에서 정공 이동도와 전자 이동도 차이는 상기 전자 수송성 호스트만을 포함하는 단일 호스트 내에서 정공 이동도와 전자 이동도의 차이보다 작을 수 있다.The difference in hole mobility and electron mobility in the common host may be smaller than the difference between hole mobility and electron mobility in a single host containing only the electron transporting host.
상기 공동 호스트 내에서 정공 이동도와 전자 이동도 차이는 상기 정공 수송성 호스트만을 포함하는 단일 호스트 내에서 정공 이동도와 전자 이동도의 차이보다 작을 수 있다.The difference in hole mobility and electron mobility in the common host may be smaller than difference in hole mobility and electron mobility in a single host containing only the hole transporting host.
상기 공동 호스트 내에서 정공 이동도는 상기 전자 수송성 호스트만을 포함하는 단일 호스트 내에서 정공 이동도보다 클 수 있다.The hole mobility in the common host may be greater than the hole mobility in a single host containing only the electron transporting host.
상기 공동 호스트 내에서 정공 이동도는 상기 정공 수송성 호스트만을 포함하는 단일 호스트 내에서 정공 이동도보다 작을 수 있다.The hole mobility in the common host may be less than the hole mobility in a single host that includes only the hole transporting host.
상기 공동 호스트 내에서 전자 이동도는 상기 정공 수송성 호스트만을 포함하는 단일 호스트 내에서 전자 이동도보다 클 수 있다.The electron mobility in the common host may be greater than the electron mobility in a single host that includes only the hole transporting host.
상기 공동 호스트 내에서 전자 이동도는 상기 전자 수송성 호스트만을 포함하는 단일 호스트 내에서 전자 이동도보다 작을 수 있다.The electron mobility within the common host may be less than the electron mobility within a single host containing only the electron transporting host.
상기 공동 호스트 내에서 전자 이동도는 상기 전자 수송성 호스트와 상기 정공 수송성 호스트의 비율에 따라 변할 수 있다. The electron mobility in the common host may vary according to the ratio of the electron transporting host and the hole transporting host.
상기 공동 호스트 내에서 정공 이동도는 상기 전자 수송성 호스트와 상기 정공 수송성 호스트의 비율에 따라 변할 수 있다. The hole mobility in the common host may vary according to the ratio of the electron transporting host and the hole transporting host.
상기 발광층은 도펀트를 더 포함할 수 있다.The light emitting layer may further include a dopant.
상기 도펀트는 인광 도펀트, 현광 도펀트, 지연 형광 도펀트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The dopant may include at least one of a phosphorescent dopant, a ghost dopant, and a delayed fluorescent dopant.
상기 유기층은 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 개재된 정공 수송 영역을 더 포함할 수 있다.The organic layer may further include a hole transporting region interposed between the first electrode and the light emitting layer.
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The hole transporting region may include at least one of a hole injecting layer, a hole transporting layer, and an electron blocking layer.
상기 발광층 중심에서 엑시톤 농도는 상기 발광층과 상기 정공 수송 영역의 계면에서 엑시톤 농도보다 높을 수 있다.The exciton concentration at the center of the light emitting layer may be higher than the exciton concentration at the interface between the light emitting layer and the hole transporting region.
상기 유기층은 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재된 전자 수송 영역을 더 포함할 수 있다.The organic layer may further include an electron transporting region interposed between the light emitting layer and the second electrode.
상기 전자 수송 영역은 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 저지층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The electron transport region may include at least one of an electron injection layer, an electron transport layer, and a hole blocking layer.
상기 발광층 중심에서 엑시톤 농도는 상기 발광층과 상기 전자 수송 영역의 계면에서 엑시톤 농도보다 높을 수 있다.The exciton concentration at the center of the light emitting layer may be higher than the exciton concentration at the interface between the light emitting layer and the electron transporting region.
다른 일 구현예에 따라, 상기 유기 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다.According to another embodiment, there is provided a display device including the organic light emitting element.
다른 일 구현예에 따라, 상기 유기 발광 소자를 포함하는 조명이 제공된다.According to another embodiment, illumination including the organic light emitting element is provided.
본 발명의 기술적 사상에 의한 유기 발광 소자는 발광층 내에 전자 이동도와 정공 이동도의 차이를 줄임으로써 높은 효율 및 긴 수명을 갖는다. 본 발명의 기술적 사상에 의한 유기 발광 소자를 포함하는 조명 및 디스플레이 장치는 높은 효율 및 긴 수명을 갖는다.The organic light emitting device according to the technical idea of the present invention has high efficiency and long lifetime by reducing the difference of electron mobility and hole mobility in the light emitting layer. The illumination and display device including the organic light emitting device according to the technical idea of the present invention has high efficiency and long lifetime.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자의 발광층에서 전자 이동도 대 정공 이동도의 비율에 따른 여기자 생성 속도 분포를 나타낸 그래프들이다.
도 3은 본 발명의 참고예1에 따른 박막 구조들에서 전자 이동도 및 정공 이동도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예1 및 비교예1에 따른 유기 발광 소자의 각 층에 대한 최고준위 점유 분자궤도(HOMO) 및 최저준위 비점유 분자궤도(LUMO)의 에너지를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예1에 따른 유기 발광 소자에서 전자 밀도 및 정공 밀도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 비교예1에 따른 유기 발광 소자에서 전자 밀도 및 정공 밀도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예1 및 비교예1에 따른 유기 발광 소자에서 전압-전기용량 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예1 및 비교예1에 따른 유기 유기 발광 소자에서 전압-전류밀도 및 전압-휘도 관계를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예1 및 비교예1에 따른 유기 발광 소자의 외부양자효율을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예1 및 비교예1에 따른 유기 발광 소자의 시간-휘도 관계를 나타낸 그래프이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are graphs showing the exciton formation rate distribution according to the ratio of electron mobility to hole mobility in the light emitting layer of the organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing electron mobility and hole mobility in the thin film structures according to Reference Example 1 of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the energy of the highest level occupied molecular orbital (HOMO) and the lowest lowest occupied molecular orbital (LUMO) for each layer of the organic light emitting device according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
5 is a graph showing electron density and hole density in the organic light emitting device according to Example 1 of the present invention.
6 is a graph showing electron density and hole density in an organic light emitting device according to Comparative Example 1 of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the voltage-capacitance relationship in the organic light emitting device according to Example 1 of the present invention and Comparative Example 1. FIG.
8 is a graph showing the voltage-current density and the voltage-luminance relationship in the organic EL device according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
9 is a graph showing the external quantum efficiency of the organic light emitting device according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
10 is a graph showing the time-luminance relationship of the organic light emitting device according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 1 is a cross-sectional view schematically showing an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자(100)는 제1전극(110), 상기 제1전극(110)에 대향하는 제2전극(190), 및 상기 제1전극(110)과 상기 제2전극(190) 사이에 개재된 유기층(150)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, an organic
상기 제1전극(110)은 (+) 전압이 인가되는 애노드일 수 있고 제2전극(190)은 (-)전압이 인가되는 캐소드일 수 있다. 이와 반대로, 제1전극(110)이 캐소드일 수 있고 제2전극(190)은 애노드일 수도 있다. 편의상, 제1전극(110)이 애노드이고 제2전극(19)은 캐소드인 경우를 중심으로 설명한다.The
상기 제1전극(110)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 상기 제1전극(110)이 투과형 전극인 경우, 제1전극(110)은 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화아연(ZnO), 그래핀, 탄소 나노튜브 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1전극(110)이 반투과형 또는 반사형 전극인 경우, 제1전극(110)은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 이리듐(Ir), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
상기 제2전극(190)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 상기 제2전극(190)이 투과형 전극인 경우, 제2전극(190)은 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화아연(ZnO) 그래핀, 탄소 나노튜브 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2전극(190)이 반투과형 또는 반사형 전극인 경우, 제2전극(190)은 리튬(Li), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 이리듐(Ir), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
상기 유기 발광 소자(100)는 제1전극(110)의 하부 또는 상기 제2전극(190)의 상부에 기판(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 기판(미도시)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 유기 발광 소자가 플렉서블(flexible) 디스플레이에 이용되는 경우, 상기 기판(미도시)은 플라스틱 등과 같은 유연한 재질로 이루어질 수도 있다.The organic
상기 유기층(150)은 발광층(155), 상기 제1전극(110)과 상기 발광층(155) 사이에 개재된 정공 수송 영역(153) 및 상기 발광층(155)과 상기 제2전극(190) 사이에 개재된 전자 수송 영역(157)을 포함할 수 있다.The
상기 정공 수송 영역(153)은 애노드인 제1전극(110)으로부터 발광층(155)으로의 정공의 주입 및 수송과 관련된 영역일 수 있다. 상기 정공 수송 영역(153)은 정공 주입층(Hole Injection Layer, HIL), 정공 수송층(Hole Transport Layer, HTL), 전자 저지층(Electron Blocking Layer, EBL) 중 적어도 하나의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 정공 수송 영역(153)은 제1전극(110)로부터 발광층(155) 방향으로 차례로 형성된 정공 주입층, 정공 수송층, 및 전자 저지층을 포함할 수 있다. The
상기 정공 주입층은 제1전극(110)으로부터 유기층(150)으로 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 상기 정공 수송층은 정공 주입층으로부터 받은 정공을 발광층(155)으로 수송하는 역할을 할 수 있다. 상기 전자 저지층은 발광층(155)에서 정공 수송층으로 전자가 넘어오는 것을 방지함으로써 발광층(155)내에서 정공과 전자의 결합을 향상시켜 발광 효율을 향상시킬 수 있다. The hole injection layer may function to smoothly inject holes from the
상기 전자 수송 영역(157)은 캐소드인 제2전극(190)으로부터 발광층(155)으로의 전자의 주입 및 수송과 관련된 영역일 수 있다. 상기 전자 수송 영역(157)은 전자 주입층, 전자 수송층, 및 정공 저지층 중 적어도 하나의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 전자 수송 영역(157)은 제2전극(190)로부터 발광층(155) 방향으로 차례로 형성된 전자 주입층, 전자 수송층, 및 정공 저지층을 포함할 수 있다.The
상기 전자 주입층은 제2전극(190)으로부터 유기층(150)으로 전자의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있다. 상기 전자 수송층은 전자 주입층으로부터 받은 전자를 발광층(155)으로 수송하는 역할을 할 수 있다. 상기 정공 저지층은 발광층(155)에서 전자 수송층으로 정공이 넘어오는 것을 방지함으로써 발광층(155)내에서 정공과 전자의 결합을 향상시켜 발광 효율을 향상시킬 수 있다. The electron injection layer may act to smoothly inject electrons from the
상기 발광층(155)은 정공 수송성 호스트와 전자 수송성 호스트가 혼합된 공동 호스트를 포함할 수 있다. The
상기 정공 수송성 호스트는 예를 들어 mCBP(3,3-bis(carbazol-9-yl)biphenyl), TCTA(Tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine), TAPC(4,4'-Cyclohexylidenebis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), NPB(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-tris[phenyl(m-tolyl)amino] triphenylamine) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. The hole-transporting host may be, for example, 3,3-bis (carbazol-9-yl) biphenyl, TCTA (4-carbazoyl-9-ylphenyl) amine, TAPC (4,4'-Cyclohexylidenebis [N , N-bis (4-methylphenyl) benzenamine], NPB (N, N'-di (1-naphthyl) -N, N'- diphenyl- (1,1'- , m-MTDATA (4,4 ', 4 "-tris [phenyl (m-tolyl) amino] triphenylamine).
상기 전자 수송성 호스트는 CN-T2T(하기 분자구조 참조), B3PYMPM (bis-4,6-(3,5-di-3-pyridylphenyl)-2-methylpyrimi-dine), BSFM, TPBi(2,2',2"-(1,3,5-benzenetriyl)tris-[1-phenyl-1Hbenzimidazole]), PO-T2T(하기 분자구조 참조) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 정공 수송성 호스트와 전자 수송성 호스트의 분자 구조는 하기와 같다.The electron transporting host may include CN-T2T (see the following molecular structure), B3PYMPM (bis-4,6- (3,5-di-3-pyridylphenyl) -2-methylpyrimidine-dine), BSFM, TPBi , 2 "- (1,3,5-benzenetriyl) tris- [1-phenyl-1Hbenzimidazole]), PO-T2T (see molecular structure below), etc. However, The molecular structure of the transportable host is as follows.
정공 수송성 호스트:Hole transport host:
전자 수송성 호스트:Electron transport host:
상기 공동 호스트는 예를들어 mCBP:CN-T2T, TCTA:B3PYMPM, m-MTDATA:TPBi, NPB:TPBi, NPB:B3PYMPM, NPB:BSFM, TAPC:TPBi, mCBP:PO-T2T와 같은 정공 호스트와 전자 호스트의 조합을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The common host may be a hole host such as mCBP: CN-T2T, TCTA: B3PYMPM, m-MTDATA: TPBi, NPB: TPBi, NPB: B3PYMPM, NPB: BSFM, TAPC: TPBi, mCBP: PO- But is not limited to, a combination of hosts.
상기 공동 호스트 내에서 정공의 이동도와 전자의 이동도 차이는 상기 전자 수송성 호스트만을 포함하는 단일 호스트 내에서 정공의 이동도와 전자의 이동도의 차이보다 작을 수 있다. 또한, 상기 공동 호스트 내에서 정공의 이동도와 전자의 이동도 차이는 상기 정공 수송성 호스트만을 포함하는 단일 호스트 내에서 정공의 이동도와 전자의 이동도의 차이보다 작을 수 있다. 즉, 공동 호스트를 형성함으로써 단일 호스트인 경우보다 정공과 전자의 이동도 차이를 줄일 수 있다. The difference of the hole mobility and the electron mobility in the common host may be smaller than the difference between the hole mobility and the electron mobility in a single host containing only the electron transporting host. Also, the difference of the hole mobility and the electron mobility in the common host may be smaller than the difference between the hole mobility and the electron mobility in a single host including only the hole transporting host. That is, by forming a common host, it is possible to reduce the difference in the hole and electron mobility as compared with a single host.
구체적으로, 상기 공동 호스트 내에서 전자 이동도 대 정공 이동도 비는 1:0.01 이상 100:1 이하일 수 있다. 이 경우, 발광층(155)에서 일반적인 호스트 재료보다 정공과 전자의 이동도 차이가 작으므로, 상기 유기 발광 소자(100)는 발광 효율이 높고 수명이 길 수 있다.Specifically, the electron mobility to hole mobility ratio in the common host may be 1: 0.01 or more and 100: 1 or less. In this case, since the difference in the mobility of holes and electrons is smaller in a
상기 공동 호스트 내에서 전자의 이동도는 상기 전자 수송성 호스트와 상기 정공 수송성 호스트의 비율에 따라 변할 수 있다. 즉, 정공 수송성 호스트와 전자 수송성 호스트의 혼합비율을 조절함으로써 상기 공동 호스트 내에서 정공 이동도와 전자 이동도를 조절할 수 있다. 따라서 본 발명은 새로운 호스트 물질의 개발 없이도 정공 이동도와 전자 이동도를 조절할 수 있으므로 경제적이라는 장점이 있다.The mobility of electrons in the common host may vary according to the ratio of the electron transporting host and the hole transporting host. That is, hole mobility and electron mobility in the common host can be controlled by adjusting the mixing ratio of the hole transporting host and the electron transporting host. Therefore, the present invention has an advantage of being economical because hole mobility and electron mobility can be controlled without developing a new host material.
정공 이동도를 살펴보면, 상기 공동 호스트 내에서 정공의 이동도는 상기 전자 수송성 호스트만을 포함하는 단일 호스트 내에서 정공의 이동도보다 클 수 있다. 또한, 상기 공동 호스트 내에서 정공의 이동도는 상기 정공 수송성 호스트만을 포함하는 단일 호스트 내에서 정공의 이동도보다 작을 수 있다.As regards the hole mobility, the mobility of holes in the common host may be greater than the mobility of holes in a single host containing only the electron transporting host. In addition, the mobility of holes in the common host may be smaller than the mobility of holes in a single host including only the hole transportable host.
전자 이동도를 살펴보면, 상기 공동 호스트 내에서 전자의 이동도는 상기 정공 수송성 호스트만을 포함하는 단일 호스트 내에서 전자의 이동도보다 클 수 있다. 또한, 상기 공동 호스트 내에서 전자의 이동도는 상기 전자 수송성 호스트만을 포함하는 단일 호스트 내에서 전자의 이동도보다 작을 수 있다.As for electron mobility, the mobility of electrons in the common host may be greater than the mobility of electrons in a single host containing only the hole transporting host. Also, the mobility of electrons in the common host may be less than the mobility of electrons in a single host containing only the electron transporting host.
그러나, 공동 호스트의 정공 이동도 또는 전자 이동도가 반드시 정공 수송성 호스트와 전자 수송성 호스트 비율에 비례하는 것은 아닐 수 있다. 예를 들어, 정공 수송성 호스트와 전자 수송성 호스트가 50:50 비율로 혼합된 공동 호스트에서 전자 이동도는 정공 수송성 호스트에서 전자 이동도와 전자 수송성 호스트에서 전자 이동도의 평균 값과 다를 수 있다. 마찬가지로, 공동 호스트에서 정공 이동도 또한 정공 수송성 호스트에서 정공 이동도와 전자 수송성 호스트에서 정공 이동도의 평균 값과 다를 수 있다.However, the hole mobility or electron mobility of the co-host may not necessarily be proportional to the ratio of the hole transporting host and the electron transporting host. For example, the electron mobility at a 50:50 ratio of the hole transporting host and the electron transporting host may differ from the electron mobility at the hole transporting host and the average value of the electron mobility at the electron transporting host. Likewise, the hole mobility in the co-host may also be different from the hole mobility in the hole transporting host and the average value of hole mobility in the electron transporting host.
상기 발광층(155)은 도펀트를 더 포함할 수 있다. 상기 도펀트는 인광 도펀트, 형광 도펀트, 또는 지연 형광 도펀트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
상기 인광 도펀트는 예를 들어, Ir(ppy)3, Ir(ppy)2(acac), Ir(mppy)3, Ir(mpp)2acac, F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(ppy)2tmd, Ir(pmi)3, Ir(pmb)3, FCNIr, FCNIrpic, FIr6, FIrN4, FIrpic, PtOEP, Ir(chpy)3, PO-01(C31H23IrN2O2S2), Ir(HFP)2(pic), Ir(HFP)2(mpic), Ir(ppz)3 및 Ir(dfppz)3 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The phosphorescent dopant is, for example, Ir (ppy) 3, Ir (ppy) 2 (acac), Ir (mppy) 3, Ir (mpp) 2 acac,
상기 형광 도펀트는 예를 들어, 페릴렌, TBPe (2,5,8,11-tetra-tert-butylperylene), BCzVB (1,4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene), BCzVBi (4,4'-bis(9-ethyl-3-carbazovinylene)-1,1'-biphenyl), BDAVBi (4,4'-bis[4-diphenylamino]styryl)biphenyl), DPAVB (4-(di-p-tolylamino)-4'-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene), DPAVBi (4,4'-bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]bipnehyl), DSA-Ph (1-4-di-[4-(N,N-diphenyl)amino]styryl-benzene), Coumarin 6, C545T, DMQA (N,N'-dimethyl-quinacridone), DBQA (5,12-Dibutylquinacridone), TTPA (9,10-bis[N,N-di-(p-tolyl)-amino]anthracene), TPA (9,10-bis[phenyl(m-tolyl)-amino]anthracene), BA-TTB (N10,N10,N10',N10'-tetra-tolyl-9,9'-bianthracene-10,10'-diamine), BA-TAB (N10,N10,N10',N10'-tetraphenyl-9,9'-bianthracene-10,10'-diamine), BA-NPB (N10,N10'-diphenyl-N10,N10'-dinaphthalenyl-9,9'-bianthracene-10,10'-diamine), DEQ (N,N'-diethylquinacridone), DCM (4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-[p-(dimethylamino)styryl]-4H-pyran), DCM2 (4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4H-pyran), DCJT (4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran), DCJTB (4-(Dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7,-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran), DCJTI, DCJMTB, DPP (6,13-diphenylpentacene), DCDDC (3-(dicyanomethylene)-5,5-dimethyl-1-[(4-dimethylamino)styryl]cyclohexene), AAAP (6-methyl-3-[3-(1,1,6,6-tetramethyl-10-oxo-2,3,5,6-tetrahydro-1H,4H,10H-11-oxa-3a-azabenzo[de]-anthracen-9-yl)acryloyl]pyran-2,4-dione), (PPA)(PSA)Pe-1 (3-(N-phenyl-N-p-tolylamino)-9-(N-p-styrylphenyl-N-p-tolylamino)perylene), BSN (1,10-dicyano-substituted bis-styrylnaphthalene derivative) DBP (tetraphenyldibenzoperiflanthene), TBRb (2,8-di-tert-butyl-5,11-bis(4-tert-butylphenyl)-6,12-diphenyltetracene) 및 루브렌(Rubrene) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the fluorescent dopant include perylene, TBPe (2,5,8,11-tetra-tert-butylperylene), BCzVB (1,4-bis [2- (3-N- ethylcarbazoryl) (4,4'-bis [4-diphenylamino] styryl) biphenyl), DPAVB (4- (di bis (4-di-p-tolylamino) styryl] biphenyly), DSA-Ph (1-p-tolylamino) -4 ' (N, N'-dimethyl-quinacridone), DBQA (5,12-dibutylquinacridone), TTPA (N, N-diphenylamino) styryl-benzene), Coumarin 6, C545T, DMQA (9,10-bis [phenyl (m-tolyl) -amino] anthracene), BA-TTB (N 10 , N 10, N 10 ', N 10'-tetra-tolyl-9,9'-bianthracene-10,10'-diamine), BA-TAB (N 10, N 10, N 10 ', N 10' -tetraphenyl- 9,9'-bianthracene-10,10'-diamine) , BA-NPB (N 10, N 10 '-diphenyl-N 10, N 10'-dinaphthalenyl-9,9'-bianthracene-10,10'-diamine ), DEQ (N, N'-diethylquinacridone), DCM (4- (dicyanomethylene) -2-methyl- 6- [p- (dimethylamino) styryl] -4H pyran, DCM2 4- (dicyanomethylene) -2-methyl-6- (1,1,7,7-tetramethylgulolidyl-9-enyl) - 4H pyran), DCJTB (4- (Dicyanomethylene) -2-tert-butyl-6- (1,1,7,7-tetramethylgulolidyl-9-enyl) -4H- pyran), DCJTI, DCJMTB, DPP , 13-diphenylpentacene), DCDDC (3- (dicyanomethylene) -5,5-dimethyl-1 - [(4-dimethylamino) styryl] cyclohexene), AAAP (6-methyl- 3- [ , 6-tetramethyl-10-oxo-2,3,5,6-tetrahydro-1H, 4H, 10H-11-oxa-3a-azabenzo [ Np-styrylphenyl-Np-tolylamino) perylene, BSN (1,10-dicyano-substituted bis- at least one selected from styrylnaphthalene derivative DBP (tetraphenyldibenzoperiflanthene), 2,8-di-tert-butyl-5,11-bis (4-tert-butylphenyl) -6,12-diphenyltetracene and rubrene But is not limited thereto.
상기 지연 형광 도펀트는 예를 들어, 4CzIPN, 2CzPN, 4CzTPN-Ph, PXZ-DPS, DTPPDDA 및 BDAPM 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 지연 형광 도펀트들의 분자 구조는 아래와 같다.The retarded fluorescent dopant may include, but is not limited to, at least one selected from, for example, 4CzIPN, 2CzPN, 4CzTPN-Ph, PXZ-DPS, DTPPDDA and BDAPM. The molecular structure of the retarded fluorescent dopants is as follows.
다른 일 구현예에 따라, 상기 유기 발광 소자(100)를 포함하는 조명이 제공될 수 있다. 상기 조명은 효율이 높고 수명이 길 수 있다.According to another embodiment, illumination including the organic
다른 일 구현예에 따라, 상기 유기 발광 소자(100)를 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다. 상기 디스플레이 장치는 소스, 드레인, 게이트 및 활성층을 포함하는 트랜지스터 및 상기 유기 발광 소자(100)를 구비하며, 상기 유기 발광 소자의 제1전극(110)이 상기 소스 또는 드레인에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 효율이 높고 수명이 길 수 있다.According to another embodiment, a display device including the organic
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자의 발광층에서 전자 이동도 대 정공 이동도의 비율에 따른 여기자 생성 속도 분포를 나타낸 그래프들이다.FIGS. 2A and 2B are graphs showing the exciton formation rate distribution according to the ratio of electron mobility to hole mobility in the light emitting layer of the organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 발광층에서 전자 이동도 대 정공 이동도의 비율이 1:0.001인 경우, 여기자가 대부분 발광층과 정공 수송 영역의 계면(애노드로부터 거리 65nm)에서 생성되며, 발광층과 전자 수송 영역의 계면(애노드로부터 거리 95nm) 에서 여지자 생성 속도는 무시할 수 있을 정도로 작다. 발광층에서 전자 이동도 대 정공 이동도의 비율이 1:0.01인 경우, 여기자가 대부분 발광층과 정공 수송 영역의 계면(애노드로부터 거리 65nm)에서 생성되며, 발광층과 전자 수송 영역의 계면(애노드로부터 거리 95nm) 에서 여지자 생성 속도는 훨씬 작다. 발광층에서 전자 이동도 대 정공 이동도의 비율이 1:0.1인 경우, 여기자가 발광층의 전 영역에서 생성되며, 발광층과 전자 수송 영역의 계면(애노드로부터 거리 95nm)에서도 여기자 생성 속도가 유의미한 값을 가진다. 발광층에서 전자 이동도 대 정공 이동도의 비율이 1:1인 경우, 여기자가 발광층의 전 영역에서 고르게 생성된다. 2A, when the ratio of electron mobility to hole mobility in the light emitting layer is 1: 0.001, most of the excitons are generated at the interface between the light emitting layer and the hole transporting region (65 nm from the anode), and the light emitting layer and the electron transporting region At the interface (95 nm from the anode), the rate of formation of voids is negligibly small. When the ratio of the electron mobility to the hole mobility in the light emitting layer is 1: 0.01, most of the excitons are generated at the interface between the light emitting layer and the hole transporting region (65 nm from the anode), and the interface between the light emitting layer and the electron transporting region ), The rate of creation of voids is much smaller. When the ratio of the electron mobility to the hole mobility in the light emitting layer is 1: 0.1, the exciton is generated in the entire region of the light emitting layer, and the exciton formation rate is also significant at the interface between the light emitting layer and the electron transporting region (95 nm from the anode) . When the ratio of the electron mobility to the hole mobility in the light emitting layer is 1: 1, excitons are uniformly generated in the entire region of the light emitting layer.
도 2b를 참조하면, 발광층에서 전자 이동도 대 정공 이동도의 비율이 1:10인 경우에도, 여기자가 발광층의 전 영역에서 생성되며, 발광층과 정공 수송 영역의 계면(애노드로부터 거리 65nm)에서도 여기자 생성 속도가 상당한 값을 가진다. 발광층에서 전자 이동도 대 정공 이동도의 비율이 1:100인 경우, 여기자는 발광층과 전자 수송 영역의 계면(애노드로부터 거리 95nm)에서 대부분 형성되며, 발광층과 정공 수송 영역의 계면(애노드로부터 거리 65nm)에서 여기자 생성 속도는 훨씬 작다. 발광층에서 전자 이동도 대 정공 이동도의 비율이 1:1000인 경우, 여기자는 발광층과 전자 수송 영역의 계면(애노드로부터 거리 95nm)에서 대부분 형성되며, 발광층과 정공 수송 영역의 계면(애노드로부터 거리 65nm)에서 여기자 생성 속도는 무시할 수 있을 정도로 작다.2B, even when the ratio of electron mobility to hole mobility in the light emitting layer is 1:10, excitons are generated in the entire region of the light emitting layer, and even at the interface between the light emitting layer and the hole transporting region (distance 65 nm from the anode) The generation rate has a significant value. When the ratio of the electron mobility to the hole mobility in the light emitting layer is 1: 100, the exciton is mostly formed at the interface between the light emitting layer and the electron transporting region (distance of 95 nm from the anode), and the interface between the light emitting layer and the hole transporting region ), The exciton formation rate is much smaller. When the ratio of the electron mobility to the hole mobility in the light emitting layer is 1: 1000, excitons are mostly formed at the interface between the light emitting layer and the electron transporting region (distance of 95 nm from the anode), and the interface between the light emitting layer and the hole transporting region ), The exciton formation rate is negligibly small.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 전자 이동도 대 정공 이동도의 비율이 1:0.01 보다 작거나 1:100 보다 큰 경우, 여기자는 발광층의 어느 한 계면에서만 생성되므로 유기 발광 소자의 수명과 효율이 낮을 수 있다. 반면, 전자 이동도 대 정공 이동도의 비율이 1:0.01 내지 1:100인 경우, 여기자는 발광층의 전 영역에서 생성되므로 유기 발광 소자의 수명과 효율이 높을 수 있다.2A and 2B, when the ratio of the electron mobility to the hole mobility is less than 1: 0.01 or greater than 1: 100, excitons are generated only at one interface of the light emitting layer, Can be low. On the other hand, when the ratio of the electron mobility to the hole mobility is 1: 0.01 to 1: 100, the excitons are generated in the entire region of the light emitting layer, so that the lifetime and efficiency of the organic light emitting device can be high.
이하에서, 참조예, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명의 기술적 사상을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail through reference examples, examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
참조예 1Reference Example 1
mCBP:CN-T2T 공동 호스트(몰비율 40:60, 도펀트 5wt%4CzIPN 포함), mCBP 단일 호스트(도펀트 15wt%4CzIPN 포함) 각각에서 전자 및 정공 이동도를 측정하기 위하여 다음과 같은 박막 구조를 제조하였다.The following thin film structures were fabricated to measure electron and hole mobility in mCBP: CN-T2T co-host (molar ratio 40:60, dopant 5wt% 4CzIPN included) and mCBP single host (dopant 15wt% 4CzIPN included) .
정공 이동도를 측정하기 위하여: 유리(기판)/ITO/ReO 3 /호스트/ReO 3 /Al To measure hole mobility: glass (substrate) / ITO / ReO 3 / host / ReO 3 / Al
전자 이동도를 측정하기 위하여: 유리(기판)/ITO/Rb 2 CO 3 /호스트/ Rb 2 CO 3 /Al To measure the electron mobility: glass (substrate) / ITO / Rb 2 CO 3 / host / Rb 2 CO 3 / Al
평가예1Evaluation example 1
도 3은 본 발명의 참고예1에 따른 박막 구조들에서 전자 이동도 및 정공 이동도를 나타낸 그래프이다. 상기 참조예1에서 제조된 박막 구조들에 대하여 전압-전류밀도를 측정한 후, 공간 전하 제한 전류(space charge limited current)와 이동도 관계식을 이용하여 전자 이동도 및 정공 이동도를 계산하였다.3 is a graph showing electron mobility and hole mobility in the thin film structures according to Reference Example 1 of the present invention. After measuring the voltage-current density of the thin film structures manufactured in Reference Example 1, electron mobility and hole mobility were calculated using space charge limited current and mobility relationship.
도 3을 참조하면, 참조예1에 따른 mCBP:CN-T2T 공동 호스트에서 전자 이동도 대 정공 이동도 비율은 측정된 전기장 세기 범위에서 약 1:0.1 내지 약 1:2 이다. 따라서 참조예1에 따른 공동 호스트에서 전자 이동도 대 정공 이동도의 비는 1:0.01 내지 1:100 범위 내인 것을 확인할 수 있다. 반면, mCBP 단일 호스트 내에서 전자 이동도 대 정공 이동도의 비는 약 1:1000 내지 약 1:200으로 측정되었다. 즉, 정공의 이동도와 전자 이동도가 100배 보다 크게 차이가 났다. 따라서 공동 호스트에서 전자의 이동도와 정공의 이동도 차이는 단일 호스트에서 차이보다 작을 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, the ratio of electron mobility to hole mobility in the mCBP: CN-T2T co-host according to Reference Example 1 is about 1: 0.1 to about 1: 2 in the measured electric field intensity range. Therefore, it can be confirmed that the ratio of the electron mobility to the hole mobility in the common host according to Reference Example 1 is in the range of 1: 0.01 to 1: 100. On the other hand, the ratio of electron mobility to hole mobility within a single mCBP host was measured from about 1: 1000 to about 1: 200. In other words, the hole mobility and electron mobility were different by more than 100 times. Therefore, it can be seen that the difference in electron mobility and hole mobility in the common host can be smaller than the difference in the single host.
또한, mCBP:CN-T2T 공동 호스트에서 정공의 이동도는 mCBP 정공 수송성 호스트에서 정공 이동도보다 작고, mCBP:CN-T2T 공동 호스트에서 전자의 이동도는 mCBP 정공 수송성 호스트에서 전자 이동도보다 클 수 있음을 확인할 수 있다. In addition, the mobility of holes in the mCBP: CN-T2T co-host is smaller than that in the mCBP hole-transporting host, and the mobility of electrons in the mCBP: CN-T2T co-host is larger than that of the mCBP hole-transporting host .
실시예1Example 1
하기와 같은 구성을 가지는 유기 발광 소자를 제조하였다:An organic light emitting device having the following structure was prepared:
ITO /mCBP:MoOITO / mCBP: MoO 33 /mCBP:CN-T2T:4CzIPN/CN-T2T/DPyPA/Rb/ mCBP: CN-T2T: 4CzIPN / CN-T2T / DPyPA / Rb 22 COCO 33 /Al/ Al
유리 기판에 70nm 두께로 증착된 ITO를 제1전극으로 사용하였다. 상기 ITO가 증착된 기판을 이소프로필알코올과 아세톤으로 세정하고, UV-오존 처리를 하였다. 상기 ITO층 상부에 MoO3로 도핑된 mCBP를 45nm 증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 상기 mCBP:MoO3층 상에 mCBP 20nm를 증착하여 정공 수송층을 형성하였다. 상기 정공 수송층 상에 5wt% 4CzIPN를 도펀트로, mCBP:CN-T2T(몰비율 40:60)를 공동 호스트로 포함하는 발광층을 30nm 증착하였다. 상기 발광층 상에 CN-T2T 10nm 및 그 위에 DPyPA 45nm를 증착하여 전자 수송층을 형성하였다. 상기 전자 수송층 상에 Rb2CO3 1nm를 증착하여 전자 주입층을 형성하였다. 마지막으로 상기 전자 주입층 상에 Al 100nm 를 증착하여 제2전극을 형성하였다. 각 층들의 형성에는 진공 증착법(evaporation deposition)이 사용되었다.ITO deposited on the glass substrate to a thickness of 70 nm was used as the first electrode. The ITO-deposited substrate was washed with isopropyl alcohol and acetone, and subjected to UV-ozone treatment. MCBP doped with MoO 3 was deposited to a thickness of 45 nm on the ITO layer to form a hole injection layer. 20 nm of mCBP was deposited on the mCBP: MoO 3 layer to form a hole transport layer. A luminescent layer containing mCBP: CN-T2T (molar ratio 40:60) as a co-host was deposited to a thickness of 30 nm on the hole transport layer using 5 wt% 4CzIPN as a dopant. CN-
비교예1Comparative Example 1
발광층이 공동 호스트인 mCBP:CN-T2T(몰비율 40:60):5wt%4CzIPN 대신 단일 호스트인 mCBP(도펀트 4CzIPN 15wt% 포함)이라는 것을 제외하고 실시예1과 동일한 방법을 사용하여 비교예1의 유기 발광 소자를 제조하였다. 즉, 비교예1의 구성은 다음과 같다:Except that the light emitting layer was a single host mCBP (containing 15 wt% of dopant 4CzIPN) instead of mCBP: CN-T2T (molar ratio 40:60): 5 wt% Thereby preparing an organic light emitting device. That is, the structure of Comparative Example 1 is as follows:
ITO /mCBP:MoOITO / mCBP: MoO 33 /mCBP:15wt%4CzIPN/CN-T2T/DPyPA/Rb/ mCBP: 15wt% 4CzIPN / CN-T2T / DPyPA / Rb 22 COCO 33 /Al/ Al
도 4는 본 발명의 실시예1 및 비교예1에 따른 유기 발광 소자의 각 층에 대한 최고준위 점유 분자궤도(HOMO) 및 최저준위 비점유 분자궤도(LUMO)의 에너지를 나타낸 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing the energy of the highest level occupied molecular orbital (HOMO) and the lowest lowest occupied molecular orbital (LUMO) for each layer of the organic light emitting device according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
평가예2Evaluation example 2
도 5는 본 발명의 실시예1에 따른 유기 발광 소자에서 전자 밀도 및 정공 밀도를 나타낸 그래프이고, 도 6는 본 발명의 비교예1에 따른 유기 발광 소자에서 전자 밀도 및 정공 밀도를 나타낸 그래프이다. 참조예1에 따른 박막 구조에서 얻은 정공 및 전자 이동도를 바탕으로 확산-표류 모델링을 이용하여 계산하였다. 예를 들어, 참조예1에 따른 박막 구조에서 얻은 mCBP:CN-T2T 공동 호스트 내에서 정공 및 전자의 이동도를 바탕으로 실시예1에 따른 유기 발광 소자에서 전자 및 정공의 밀도를, 마찬 가지로 참조예2에 따른 박막 구조에서 얻은 mCBP 단일호스트 내에서 정공 및 전자의 이동도를 바탕으로 비교예1에 따른 유기 발광 소자에서 전자 및 정공의 밀도를 계산하였다. 전압은 4V로 가정하였다.FIG. 5 is a graph showing the electron density and the hole density in the organic light emitting device according to Example 1 of the present invention, and FIG. 6 is a graph showing the electron density and the hole density in the organic light emitting device according to Comparative Example 1 of the present invention. Based on the hole and electron mobility obtained in the thin film structure according to Reference Example 1, diffusion-drift modeling was used. For example, based on the mobility of holes and electrons in the mCBP: CN-T2T cavity host obtained in the thin film structure according to Reference Example 1, the density of electrons and holes in the organic light emitting device according to Example 1 The density of electrons and holes in the organic light emitting device according to Comparative Example 1 was calculated based on the mobility of holes and electrons in a single host of mCBP obtained in the thin film structure according to Reference Example 2. The voltage was assumed to be 4V.
도 5에서 애노드로부터 거리가 0nm 내지 45nm는 정공 주입층, 45nm 내지 65nm는 정공 수송층, 65nm 내지 95nm는 발광층, 95nm 이상은 전자 수송층이다.In FIG. 5, a hole injection layer having a distance of 0 nm to 45 nm from the anode, a hole transporting layer of 45 nm to 65 nm, a light emitting layer of 65 nm to 95 nm, and an electron transporting layer of 95 nm or more are shown.
도 5를 참조하면, 실시예1에 따른 유기 발광 소자의 발광층 내부에 전자 밀도와 정공 밀도가 균형을 이루는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 발광층 전체에 걸쳐 엑시톤이 생성되고, 재결합 영역이 발광층 전체의 넓은 영역에서 형성되는 것을 예상할 수 있다. Referring to FIG. 5, it can be seen that the electron density and the hole density are balanced within the light emitting layer of the organic light emitting device according to the first embodiment. As a result, it is expected that excitons are generated over the entire luminescent layer, and the recombination region is formed in a wide region of the entire luminescent layer.
또한, 전자 밀도와 정공 밀도가 일치하는 발광층 중심부에서 엑시톤 농도가 가장 높은 것을 예상할 수 있다. 따라서, 발광층 중심(애노드로부터 거리 80nm)에서 엑시톤 농도는 발광층과 정공 수송층의 계면(애노드로부터 거리 65nm) 또는 발광층과 전자 수송층의 계면(애노드로부터 거리 95nm)에서 엑시톤 농도보다 높음을 예상할 수 있다.It can also be expected that the exciton concentration is highest at the center of the light emitting layer where the electron density and the hole density coincide with each other. Therefore, the exciton concentration at the center of the light emitting layer (distance 80 nm from the anode) can be expected to be higher than the exciton concentration at the interface between the light emitting layer and the hole transporting layer (65 nm from the anode) or at the interface between the light emitting layer and the electron transporting layer (95 nm from the anode).
반면, 도 6을 참조하면, 비교예1에 따른 유기 발광 소자에서는 발광층 내부에 정공의 밀도가 전자의 밀도보다 훨씬 크고, 발광층과 전자 수송 영역의 계면(애노드로부터 거리 95nm)에 축적되는 전자의 양이 많음을 볼 수 있다. On the other hand, referring to FIG. 6, in the organic light emitting device according to Comparative Example 1, the density of holes in the light emitting layer is much larger than the density of electrons, and the amount of electrons accumulated in the interface between the light emitting layer and the electron transporting region (95 nm from the anode) Can be seen.
또한 재결합 영역이 전자 수송 영역과 발광층 계면(애노드로부터 거리 95nm) 근처의 좁은 영역에 형성되는 것을 확인할 수 있다. 따라서 엑시톤 농도는 전자 수송 영역과 발광층의 계면(애노드로부터 거리 95nm)에서 가장 높고, 발광층 중심(애노드로부터 거리 80nm)에서 엑시톤 농도는 이보다 낮음을 예상할 수 있다.It is also confirmed that the recombination region is formed in a narrow region near the electron transporting region and the light emitting layer interface (distance of 95 nm from the anode). Therefore, the exciton concentration is the highest at the interface between the electron transporting region and the light emitting layer (95 nm from the anode), and the exciton concentration at the center of the light emitting layer (distance 80 nm from the anode) can be expected to be lower.
이는 단일 호스트를 포함하는 발광층 내에서 정공의 이동도가 전자의 이동도보다 훨씬 크기 때문에 발광층에서 정공의 움직임이 전자의 움직임보다 원활하기 때문으로 해석할 수 있다.It can be interpreted that the hole mobility in the light emitting layer is smoother than the electron mobility because the hole mobility in the light emitting layer including a single host is much larger than the electron mobility.
도 7은 본 발명의 실시예1 및 비교예1에 따른 유기 발광 소자에서 전압-전기용량 관계를 나타낸 그래프이다. impedance spectroscopy 방법으로 측정한 전기용량 값과 도 5 및 도 6를 참조하여 설명한 전하 밀도 분포 시뮬레이션 결과를 바탕으로 계산한 전기용량 값을 비교하였다.FIG. 7 is a graph showing the voltage-capacitance relationship in the organic light emitting device according to Example 1 of the present invention and Comparative Example 1. FIG. The capacitance values measured by the impedance spectroscopy method and the capacitance values calculated based on the simulation results of the charge density distribution described with reference to FIGS. 5 and 6 were compared.
도 8을 참조하면, 실시예1 및 비교예1에 대한 전기용량 측정 값과 계산값이 거의 일치하는 것으로 보아 전하 밀도 분포 시뮬레이션 결과가 타당함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, the capacitance measurement values and the calculated values for the first embodiment and the first comparison example are almost the same, and it can be confirmed that the simulation results of the charge density distribution are valid.
실시예1에 따른 유기 발광 소자에서 전압이 약 2.0V 이상이 되면 전류가 흐르게 되고, 전압이 약 2.7V까지 증가함에 따라 전기용량도 증가하다가 전압이 약 2.7V 이상이 되면 전기 용량이 감소하는 것을 볼 수 있다. 즉, 약 2.5V 내지 약 3.0V 에서 실시예1에 따른 유기 발광 소자 내에 전자나 정공이 축적되나 3.0V 이상의 전압이 되면 저장된 전하의 양이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는 4V에서도 발광층 내부에 전자나 정공이 과도하게 축적되지 않는다는 시뮬레이션 결과와도 일치한다.In the organic light emitting device according to Example 1, when the voltage is higher than about 2.0 V, a current flows. As the voltage increases to about 2.7 V, the capacitance also increases. When the voltage is higher than about 2.7 V, can see. That is, electrons and holes are accumulated in the organic light emitting device according to Example 1 at about 2.5 V to about 3.0 V, but when the voltage is higher than 3.0 V, the amount of stored charges decreases. This is also consistent with the simulation result that electrons and holes are not excessively accumulated in the light emitting layer even at 4V.
반면, 비교예1에서는 약 3V 이상부터 전압이 증가함에 따라 전기용량이 증가함을 확인할 수 있다. 즉, 전압이 증가함에 따라 비교예1에 따른 유기 발광 소자 내부에 전하가 축적되는 것을 알 수 있다. 이는 4V 에서 전자가 발광층과 전자 수송층 계면에 과도하게 축적된 시뮬레이션 결과와도 일치한다.On the other hand, in Comparative Example 1, it can be seen that the electric capacity increases as the voltage increases from about 3 V or more. That is, as the voltage increases, it can be seen that charge is accumulated in the organic light emitting device according to Comparative Example 1. This is also consistent with simulation results in which electrons accumulate excessively at the interface between the light emitting layer and the electron transport layer at 4V.
도 8은 본 발명의 실시예1 및 비교예1에 따른 유기 유기 발광 소자에서 전압-전류밀도-휘도 관계를 나타낸 그래프이고, 도 9는 본 발명의 실시예1 및 비교예1에 따른 유기 발광 소자의 외부양자효율을 나타낸 그래프이다. 실시예1 및 비교예1에 따른 유기 발광 소자의 먼저 전압-전류밀도-휘도를 측정한 후, 상기 측정값을 바탕으로 외부 양자 효율을 계산하였다. FIG. 8 is a graph showing the voltage-current density-luminance relationship in the organic EL device according to Example 1 of the present invention and Comparative Example 1. FIG. Of FIG. The organic light emitting device according to Example 1 and Comparative Example 1 was first measured for voltage-current density-luminance, and then external quantum efficiency was calculated based on the measured values.
도 9를 참조하면, 휘도가 증가할수록 실시예1에 따른 유기 발광 소자의 외부 양자 효율이 비교예1에 따른 유기 발광 소자의 외부 양자 효율보다 더 높은 것을 확인할 수 있다. 즉, 높은 전압에서도 실시예1에 따른 유기 발광 소자는 비교예1과 비교하여 발광층 내에서 전자와 정공의 균형이 이루어지며, 발광층 내부에 축적되는 전하의 수가 적고, 재결합 영역이 발광층 전체에 걸쳐 넓은 영역에서 형성되어 외부 양자 효율이 높은 것으로 해석될 수 있다.Referring to FIG. 9, it can be seen that as the luminance increases, the external quantum efficiency of the OLED according to the first embodiment is higher than the external quantum efficiency of the OLED according to the first comparative example. That is, in the organic light emitting device according to Example 1, even at a high voltage, electrons and holes are balanced in the light emitting layer as compared with Comparative Example 1, the number of charges accumulated in the light emitting layer is small and the recombination region is wide Lt; RTI ID = 0.0 > quantum efficiency. ≪ / RTI >
반면 비교예1에 따른 유기 발광 소자는 발광층 내에서 전자와 정공의 균형이 무너지며, 발광층과 전자 수송층의 계면에 많은 전자가 축적이 되며, 재결합 영역이 발광층과 전자 수송층의 좁은 영역에 형성되어 외부 양자 효율이 낮은 것으로 해석될 수 있다.On the other hand, in the organic light emitting device according to Comparative Example 1, the balance of electrons and holes in the light emitting layer is reduced, a large amount of electrons are accumulated in the interface between the light emitting layer and the electron transporting layer, and the recombination region is formed in a narrow region of the light emitting layer and the electron transporting layer, It can be interpreted that the efficiency is low.
도 10은 본 발명의 실시예1 및 비교예1에 따른 유기 발광 소자의 시간-휘도 관계를 나타낸 그래프이다. 초기 휘도 1000cd/m2로 설정하고 일정 전류 하에서 시간에 따라 변하는 휘도를 측정하였다. 10 is a graph showing the time-luminance relationship of the organic light emitting device according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention. The initial luminance was set to 1000 cd / m < 2 > and the luminance varied with time under a constant current was measured.
실시예1에 따른 유기 발광 소자의 휘도가 감소하는 속도는 비교예1에 따른 유기 발광 소자의 휘도가 감소하는 속도의 약 절반 정도인 것을 확인할 수 있다. 따라서 실시예1에 따른 유기 발광 소자는 비교예1보다 약 2배의 수명을 갖는 것을 볼 수 있다. 실시예1에 따른 유기 발광 소자에서는 비교예1에서보다 발광층 내부에 축적된 전하가 적어 엑시톤-폴라론 소광이 적게 일어나고, 재결합이 발광층 내부에의 넓은 영역에서 발생하므로 수명이 긴 것으로 해석될 수 있다.It can be seen that the rate at which the luminance of the organic light emitting device according to Example 1 decreases is about half the rate at which the luminance of the organic light emitting device according to Comparative Example 1 decreases. Therefore, it can be seen that the organic light emitting device according to the first embodiment has a lifetime about twice that of the first comparative example. In the organic luminescent device according to Example 1, since there is less electric charge accumulated in the light emitting layer than in Comparative Example 1, exciton-polaron extinction occurs little and recombination occurs in a wide region inside the light emitting layer, .
본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas which are within the scope of the same should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100: 유기 발광 소자, 110: 제1전극, 150: 유기층, 153: 정공 수송 영역, 155: 발광층, 157: 전자 수송 영역, 190: 제2전극The organic light emitting device of the present invention comprises a first electrode and a second electrode,
Claims (19)
상기 제1전극에 대향하는 제2전극; 및
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 유기층;을 포함하며,
상기 유기층은 정공 수송성 호스트 및 전자 수송성 호스트가 혼합된 공동 호스트를 포함하는 발광층을 포함하고,
상기 발광층 내에서 전자 이동도 대 정공 이동도의 비는 1:0.01 이상 1:100 이하이고,
상기 공동 호스트 내에서 정공 이동도와 전자 이동도 차이는 상기 전자 수송성 호스트 내에서 정공 이동도와 전자 이동도의 차이보다 작고,
상기 공동 호스트 내에서 정공 이동도와 전자 이동도 차이는 상기 정공 수송성 호스트 내에서 정공 이동도와 전자 이동도의 차이보다 작은 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자. A first electrode;
A second electrode facing the first electrode; And
And an organic layer interposed between the first electrode and the second electrode,
Wherein the organic layer comprises a light emitting layer comprising a hole transporting host and a cavity host mixed with an electron transporting host,
The ratio of the electron mobility to the hole mobility in the light emitting layer is 1: 0.01 or more and 1: 100 or less,
Wherein the difference in hole mobility and electron mobility in the common host is smaller than the difference in hole mobility and electron mobility in the electron transporting host,
Wherein the difference in hole mobility and electron mobility in the common host is smaller than difference in hole mobility and electron mobility in the hole transporting host.
상기 공동 호스트 내에서 정공 이동도는 상기 전자 수송성 호스트 내에서 정공 이동도보다 큰 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the hole mobility in the common host is greater than the hole mobility in the electron transporting host.
상기 공동 호스트 내에서 정공 이동도는 상기 정공 수송성 호스트 내에서 정공 이동도보다 작은 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the hole mobility in the hole transporting host is smaller than the hole mobility in the hole transporting host.
상기 공동 호스트 내에서 전자 이동도는 상기 정공 수송성 호스트 내에서 전자 이동도보다 큰 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the electron mobility in the cavity host is greater than the electron mobility in the hole transporting host.
상기 공동 호스트 내에서 전자 이동도는 상기 전자 수송성 호스트 내에서 전자 이동도보다 작은 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the electron mobility in the common host is less than the electron mobility in the electron transporting host.
상기 공동 호스트 내에서 전자 이동도는 상기 전자 수송성 호스트와 상기 정공 수송성 호스트의 비율에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자. The method according to claim 1,
Wherein the electron mobility in the common host varies with the ratio of the electron transporting host and the hole transporting host.
상기 공동 호스트 내에서 정공 이동도는 상기 전자 수송성 호스트와 상기 정공 수송성 호스트의 비율에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자. The method according to claim 1,
Wherein the hole mobility in the common host varies depending on the ratio of the electron transporting host and the hole transporting host.
상기 발광층은 도펀트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the light emitting layer further comprises a dopant.
상기 도펀트는 인광 도펀트, 형광 도펀트, 지연 형광 도펀트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.11. The method of claim 10,
Wherein the dopant comprises at least one of a phosphorescent dopant, a fluorescent dopant, and a retarded fluorescent dopant.
상기 유기층은 상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 개재된 정공 수송 영역을 더 포함하는 유기 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the organic layer further comprises a hole transporting region interposed between the first electrode and the light emitting layer.
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 저지층 중 적어도 하나를 포함하는 유기 발광 소자.13. The method of claim 12,
Wherein the hole transporting region comprises at least one of a hole injection layer, a hole transporting layer, and an electron blocking layer.
상기 발광층 중심에서 엑시톤 농도는 상기 발광층과 상기 정공 수송 영역의 계면에서 엑시톤 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.13. The method of claim 12,
Wherein an exciton concentration at the center of the light emitting layer is higher than an exciton concentration at an interface between the light emitting layer and the hole transporting region.
상기 유기층은 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재된 전자 수송 영역을 더 포함하는 유기 발광 소자.The method according to claim 1,
Wherein the organic layer further comprises an electron transporting region interposed between the light emitting layer and the second electrode.
상기 전자 수송 영역은 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 저지층 중 적어도 하나를 포함하는 유기 발광 소자.16. The method of claim 15,
Wherein the electron transport region comprises at least one of an electron injection layer, an electron transport layer, and a hole blocking layer.
상기 발광층 중심에서 엑시톤 농도는 상기 발광층과 상기 전자 수송 영역의 계면에서 엑시톤 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.16. The method of claim 15,
Wherein an exciton concentration at a center of the light emitting layer is higher than an exciton concentration at an interface between the light emitting layer and the electron transporting region.
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