KR102114077B1 - 인광 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인광 유기 전계 발광 소자를 공개하였는바, 보다 구체적으로, 아래 내용을 특징으로 하는 인광 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다. 즉, 차례대로 적층된 홀전송층, 발광층과 전자전송층을 포함하고 상기 발광층은 홀전송재료층과 전자전송재료층으로 구성된 이중 구조이며, 홀전송재료층은 홀전송층과 전자전송재료층 사이에 설치하고 전자전송재료층은 홀전송재료층과 전자전송층 사이에 설치하며, 홀전송재료층과 전자전송재료층이 접촉하는 접촉면에 엑시플렉스를 형성하며; 상기 홀전송재료층은 본체 재료를 포함하고 그 본체 재료는 홀전송 능력을 구비한 재료이며; 상기 전자전송재료층은 본체 재료와 본체 재료에 혼합된 인광 염료를 포함하고 그 본체 재료는 전자 전송 능력을 구비한 재료다. 본 발명은 엑시플렉스를 이용하여 인광 혼합 농도를 낮추고 장기적인 고효율을 유지할 수 있다.

Description

인광 유기 전계 발광 소자
본 발명은 유기 전계 발광 소자 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 인광 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자는 얇은 형태, 큰 면적, 고체화, 유연성 등 장점으로 사람들의 많은 각광을 받고 있다. 그는 고체 상태 조명 광원, 액정 백라이트 등 면에서 큰 잠재력을 가지고 있어 사람들의 연구 이슈로 부상되었다.
일찍 지난 세기 50년대에 Bernanose.A 등은 유기 전계 발광 소자(OLED)를 연구하기 시작하였으며 최초로 연구한 재료는 안트라센 단결정이였다. 단결정은 두께가 두꺼운 문제점이 존재하기 때문에 필요한 구동 전압이 아주 높다. 1987년에 이르러 미국 Eastman Kodak 회사의 덩칭윈(鄧靑雲, C.W.Tang)과 Vanslyke는 구조가 ITO/Diamine/Alq3/Mg:Ag인 유기 소분자 전계 발광 소자를 보도하였는 바, 소자는 10볼트의 작동 전압하에서 광도는 1000 cd/m2이고 외부 양자 효율은 1.0 %이다. 전계 발광에 대한 연구는 과학가들의 광범위한 관심을 불러 일으켰으며 사람들은 유기 전계 발광 소자를 디스플레이에 응용할 가능성을 보아 냈다. 이로부터 유기 전계 발광 소자에 대한 연구와 산업화의 서막을 열었다. 유기 발광 재료 시스템에는 형광 시스템과 인광 발광 시스템이 포함되며 그 가운데서 형광 시스템은 단일항 여기자 에너지만 이용하였지만 인광 시스템은 삼중항 여기자 에너지도 동시에 이용할 수 있다.
종래기술에 따른 본체가 위치하고 있는 인광 소자에서, 에너지는 본체의 삼중항으로부터 단거리 Dexter를 통하여 인광 객체의 삼중항으로 전달됨으로써 인광 재료의 혼합 농도가 비교적 높게 되었다(10 wt%~30 wt%). 높은 혼합 농도는 본체와 객체 사이의 거리를 줄이고 에너지의 충분한 전달을 촉진할 수 있지만 너무 높은 농도는 소자의 효율을 낮춘다. 또한, 인광 재료는 모두 귀금속 재료를 사용하며 비교적 높은 인광 염료 혼합 농도는 원가를 높인다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래기술에 따른 본체가 위치하고 있는 인광 소자에서, 에너지는 본체의 삼중항으로부터 단거리 Dexter를 통하여 인광 객체의 삼중항으로 전달됨으로써 인광 재료의 혼합 농도가 비교적 높게 되었다(10wt%~30wt%). 너무 높은 농도는 소자의 효?을 낮춘다. 인광 재료는 모두 귀금속 재료를 사용하며 비교적 높은 인광 염료 혼합 농도는 원가를 높인다.
종래기술의 상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 새로운 인광 유기 전계 발광 소자를 제공한다. 해당 인광 유기 전계 발광 소자의 발광층은 홀전송재료층과 전자전송재료층을 포함하며 해당 두 층의 접촉면에 엑시플렉스를 형성하여 에너지가 본체 재료의 삼중항으로부터 역방향 향간 교차를 통하여 본체 단일항으로 천이해 돌아 온 다음 장거리
Figure 112018051001774-pct00001
를 통하여 에너지를 인광 객체의 삼중항으로 전달함으로써 인광 염료 혼합 농도를 낮춘다.
본 발명이 제공하는 인광 유기 전계 발광 소자는 차례대로 적층되어 설치된 홀전송층, 발광층과 전자전송층을 포함하며; 상기 발광층은 홀전송재료층과 전자전송재료층으로 구성된 이중 구조로서 홀전송재료층은 홀전송층과 전자전송재료층 사이에 설치되고 전자전송재료층은 홀전송재료층과 전자전송층 사이에 설치되며 홀전송재료층과 전자전송재료층이 접촉하는 접촉면에 엑시플렉스를 형성한다.
상기 홀전송재료층은 본체 재료를 포함하며 그 본체 재료는 홀전송 능력을 구비한 재료다.
상기 전자전송재료층은 본체 재료와 본체 재료에 혼합된 인광 재료를 포함하며 그 본체 재료는 전자 전송 능력을 구비한 재료다.
그 가운데서, 홀 전송 능력을 구비한 재료의 제1 삼중항 에너지준위는 상기 엑시플렉스의 제1단일항 에너지준위보다 높고 양자의 밴드갭은 ≥0.2eV이다. 또한, 홀 전송 능력을 구비한 재료의 HOMO 에너지준위 절대치는 ≤5.3eV다.
전자 전송 능력을 구비한 재료의 제1삼중항 에너지준위는 상기 엑시플렉스의 제1단일항 에너지준위보다 높으며 양자의 밴드갭은 >0.2eV이다. 또한 전자 전송 능력을 구비한 재료의 LUMO 에너지준위 절대치는 >2.0eV다. 홀 전송 능력을 구비한 재료와 전자 전송 능력을 구비한 재료의 LUMO 에너지준위 차는 0.3 eV보다 크고 HOMO 에너지준위 차는 0.2 eV보다 크다.
엑시플렉스의 제1단일항 에너지준위는 인광 재료의 제1삼중항 에너지준위보다 높다.
바람직하게, 상기 홀 전송 능력을 구비한 재료와 전자 전송 능력을 구비한 재료의 LUMO 에너지준위 차는 0.4 eV보다 크거나 또는 그와 같다.
그 가운데서, 상기 인광 염료가 발광층에서 차지하는 비율이 1wt% ~ 10wt%며, 바람직하게, 3 wt%다.
바람직하게, 홀전송재료층과 전자전송재료층의 두께 비율이 1:1 ~ 1:5며, 바람직하게, 1:3다.
바람직하게, 상기 전자 전송 능력을 구비한 재료는 아래 구조를 구비한 화합물 중의 한 가지 또는 여러 가지다.
Figure 112018051001774-pct00002
1-1,
Figure 112018051001774-pct00003
1-2,
Figure 112018051001774-pct00004
1-3,
Figure 112018051001774-pct00005
1-4,
Figure 112018051001774-pct00006
1-5,
Figure 112018051001774-pct00007
1-6,
Figure 112018051001774-pct00008
1-7,
Figure 112018051001774-pct00009
1-8.
바람직하게, 상기 홀 전송 능력을 구비한 재료는 아래 구조를 구비한 화합물 중의 한 가지 또는 여러 가지다.
Figure 112018051001774-pct00010
2-1,
Figure 112018051001774-pct00011
2-2,
Figure 112018051001774-pct00012
2-3,
Figure 112018051001774-pct00013
2-4,
Figure 112018051001774-pct00014
2-5,
Figure 112018051001774-pct00015
2-6,
Figure 112018051001774-pct00016
2-7.
본 발명의 인광 유기 전계 발광 소자는 기판 위에 차례대로 적층되어 설치된 양극, 홀전송층. 상기 홀전송재료층, 상기 전자전송재료층, 전자전송층 및 음극을 포함한다. 상기 양극과 상기 홀전송층 사이는 홀주입층도 설치할 수 있다.
본 발명의 인광 유기 전계 발광 소자 중 발광층은 이중 구조이며 홀전송재료층과 전자전송재료층의 접촉면에 엑시플렉스를 형성한다. 해당 엑시플렉스는 TADF엑시플렉스로서, 그는 열활성화 지연 형광 효과를 구비하고 그의 삼중항 에너지는 역방향 향간 교차를 거쳐 단일항으로 이전된 다음 염료가 혼합된 삼중항으로 전달된다. 상술한 바와 같이, 소자 중 본체 재료와 염료가 혼합된 삼중항 에너지는 충분히 이용되어 소자 효율을 향상시킨다. 또한, 열여기 지연 형광의 에너지 전환 과정과 발광 과정은 같은 재료(우리는 열활성화 감응 과정이라 부름)에서 발생되지 않아 고광도하에서 roll-off가 심각하게 하강하는 문제를 효과적으로 해결하여 소자의 안정성을 진일보 향상시킨다.
본 발명의 인광 유기 전계 발광 소자의 발광층은 엑시플렉스를 이용하여 인광 염료 혼합 농도를 낮추고 장기적인 고효율을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 유기 전계 발광 소자 구조 예시도다.
도 2는 본 발명의 유기 전계 발광 소자 발광층 에너지 전달 예시도다.
아래는 본 기술분야의 통상적인 지식인들이 본 발명을 보다 잘 이해하고 실시할 수 있도록 도면과 구체 실시예와 결합하여 본 발명을 진일보 설명한다. 하지만 제시한 실시예는 본 발명의 한정에 이용하는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 기판 위에 침적되어 서로 적층되는 양극(01), 홀전송층(03), 발광층(04), 전자전송층(07)과 음극(02)을 포함하며, 그 중 발광층은 홀전송재료층(05)과 전자전송재료층(06)을 포함한다.
본 발명의 발광층은 홀전송재료층(05)과 전자전송재료층(06)으로 구성된 이중 구조이며, 홀전송재료층(05)은 홀전송층과 전자전송재료층 사이에 설치되고 전자전송재료층(06)은 홀전송재료층(05)과 전자전송층(07) 사이에 설치되며 홀전송재료층(05)과 전자전송재료층(06)이 접촉하는 접촉면에 엑시플렉스를 형성한다.
홀전송재료층(05)은 본체 재료를 포함하며 그 본체 재료는 홀전송 능력을 구비한 재료다.
전자전송재료층은 본체 재료와 본체 재료에 혼합된 인광 염료를 포함하며 그 본체 재료는 전자 전송 능력을 구비한 재료다.
본 발명의 발광층은 홀전송재료층(05)과 전자전송재료층(06) 사이에 엑시플렉스를 형성하며 아래 조건을 만족시켜야 한다.
T1 A-S1 >0.2eV
T1 D-S1≥0.2eV
│LUMOA│>2.0eV
│HOMOD│≤5.3eV
상기 공식에서, T1 A는 수용체(전자 전송 능력을 구비한 재료)의 제1삼중항 에너지준위를 표시하고 T1 D는 공여체(홀전송 능력을 구비한 재료)의 제1삼중항 에너지준위를 표시하며, S1는 엑시플렉스의 제1단일항 에너지준위를 표시하고 LUMOA는 수용체의 LUMO 에너지준위를 표시하며 HOMOD는 공여체의 HOMO 에너지준위를 표시한다.
즉, 홀전송 능력을 구비한 재료의 제1삼중항 에너지준위는 상기 엑시플렉스의 단일항 에너지준위보다 높고 양자의 밴드갭은 ≥0.2eV이다. 또한, 홀전송 능력을 구비한 재료의 HOMO 에너지준위 절대치는 ≤5.3eV다.
전자 전송 능력을 구비한 재료의 제1삼중항 에너지준위는 상기 엑시플렉스의 제1단일항 에너지준위보다 높으며 양자의 밴드갭은 >0.2eV이다. 또한, 전자 전송 능력을 구비한 재료의 LUMO 에너지준위 절대치는 >2.0eV다.
또한, 홀전송 능력을 구비한 재료와 전자 전송 능력을 구비한 재료의 LUMO 에너지준위 차는 0.3 eV보다 크며, 바람직하게, 약 0.4 eV다.
홀전송 능력을 구비한 재료와 전자 전송 능력을 구비한 재료의 HOMO 에너지준위 차는 0.2 eV보다 크다.
엑시플렉스의 제1단일항 에너지준위는 인광 염료의 제1삼중항 에너지준위보다 높다.
엑시플렉스가 상기 조건을 만족시킬 경우 그는 열활성화 지연 형광 엑시플렉스(TADF엑시플렉스)이며 그는 열활성화 지연 형광 효과를 구비한다.
본 발명의 발광층은 이중 구조로서 홀전송재료층(05)과 전자전송재료층(06)의 접촉면에 TADF엑시플렉스를 형성하여 그 삼중항 에너지를 단일항에 이전한 다음 혼합 염료에 전달한다. 상기 내용으로부터 알 수 있다시피, 소자 중 본체 재료와 혼합 염료의 삼중항 에너지가 충분히 이용되어 소자의 효율을 향상시킨다. 또한, 열여기 지연 형광의 에너지 전환 과정과 발광 과정은 같은 재료(우리는 열활성화 감응 과정이라 부름)에서 발생되지 않아 고광도하에서 roll-off가 심각하게 하강하는 문제를 효과적으로 해결하여 소자의 안정성을 진일보 향상시킨다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공여체 본체가 TCTA이고 수용체 본체가 mDTPPC인 것을 예로 본발명 발광층의 작동 원리를 설명한다.
엑시플렉스는 홀전송재료층(05)과 전자전송재료층(06)이 접촉하는 접촉면에서 생성되며 여기자는 엑시플렉스의 제1삼중항으로부터 역방향 향간 교차를 거쳐 엑시플렉스의 제1단일항으로 천이된 다음 인광 혼합 재료의 제1삼중항 위에 천이하여 인광을 발사한다.
전자 전송 능력을 구비한 재료는 아래 구조를 구비한 화합물이다.
Figure 112018051001774-pct00017
구조식 (1-1),
Figure 112018051001774-pct00018
구조식 (1-2),
Figure 112018051001774-pct00019
구조식 (1-3),
Figure 112018051001774-pct00020
구조식 (1-4),
Figure 112018051001774-pct00021
구조식 (1-5)(TmPyPb),
Figure 112018051001774-pct00022
구조식 (1-6)(TPBi),
Figure 112018051001774-pct00023
구조식 (1-7)(PPT),
Figure 112018051001774-pct00024
구조식 (1-8)(CzTrz).
홀전송 능력을 구비한 재료는 아래 구조를 구비한 화합물이다.
Figure 112018051001774-pct00025
구조식 (2-1)(NPB),
Figure 112018051001774-pct00026
구조식 (2-2)(TPD),
Figure 112018051001774-pct00027
구조식 (2-3)(TAPC),
Figure 112018051001774-pct00028
구조식 (2-4)(CBP),
Figure 112018051001774-pct00029
구조식 (2-5)(TCTA),
Figure 112018051001774-pct00030
구조식 (2-6)(mCP),
Figure 112018051001774-pct00031
구조식 (2-7)(m-MTDATA).
본 발명의 유기 발광 디스플레이 소자 실시예: 양극(01)은 무기 재료 또는 유기 전도성 중합체를 사용할 수 있다. 무리 재료는 통상적으로 산화인듐주석(ITO), 산화아연(ZnO), 산화인듐아연(IZO)등 금속 산화물 또는 금, 동, 은 등과 같이 일함수가 비교적 큰 금속으로서, 바람직하게, ITO다. 유기 전도성 중합체는 바람직하게 폴리티오펜/폴리페닐렌 설파이드(아래 PEDOT/PSS라고 약칭함), 폴리아닐린(아래 PANI라고 약칭함) 중의 한 가지다.
음극(02)은 통상적으로 리튬, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 알루미늄, 인듐 등과 같이 일함수가 비교적 작은 금속 또는 그들과 동, 금, 은의 합금 또는 금속과 금속 불화물이 교체되어 이루어진 전극층을 사용한다. 본 발명에서 음극(02)은 바람직하게 적층된 LiF층과 Al층(LiF층이 밖에 위치)이다.
홀전송층의 재료는 아릴아민류와 수지상 폴리머류 저분자 재료로부터 선택할 수 있으며, 바람직하게, NPB다.
전자전송층의 재료는 유기금속 배합물(예를 들면 Alq3, Gaq3, BAlq또는 Ga(Saph-q))또는 기타 늘 전자전송층에 사용하는 재료, 예를 들면, 다환 방향족 탄화수소류(예를 들면 pentacene, 페릴렌) 또는 O-페난트로인류(예를 들면 Bphen, BCP) 화합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 양극(01)과 홀전송층 사이에 홀주입층을 구비할 수 있으며 상기 홀주입층의 재료는 예를 들면, 4,4',4' '-트리(3-메틸페닐아닐린)트리페닐아민에 F4TCNQ를 혼합하여 사용하거나 또는 구리 프탈로시아닌(CuPc)을 사용하거나 또는 산화 몰리브덴, 산화 레늄과 같은 금속 산화물류일 수 있다.
상기 각 층의 두께는 본 기술분야에서 이와 같은 층이 늘 사용하는 두께일 수 있다.
본 발명은 또한 상기 유기 전계 발광 소자의 제조방법을 제공하는 바, 기판 위에 차례대로 침적되어 서로 적층되는 양극(01), 홀전송층(03), 발광층(04), 전자전송층(07)과 음극(02)을 포함한 다음 캡슐화한다.
기판은 유리 또는 가요성 기판 일 수 있다. 상기 가요성 기판은 폴리에스테르류, 폴리이미드류 화합물 재료 또는 얇은 금속시트를 사용할 수 있다. 상기 적층 및 캡슐화는 본 기술분야의 통상적인 지식인들에게 이미 공지된 임의의 적절한 방법을 사용할 수 있다.
본 발명의 아래 실시예 중 발광층의 인광 염료는 구체적으로 아래와 같다.
붉은색 인광 염료는 아래 화합물로부터 선택할 수 있다.
Figure 112018051001774-pct00032
Ir(piq)3,
Figure 112018051001774-pct00033
Ir(piq)2(acac),
Figure 112018051001774-pct00034
Ir(piq-F)2(acac),
Figure 112018051001774-pct00035
Ir(m-piq)2(acac),
Figure 112018051001774-pct00036
Ir(DBQ)2(acac),
Figure 112018051001774-pct00037
Ir(MDQ)2(acac),
Figure 112018051001774-pct00038
Ir(bt)2(acac),
Figure 112018051001774-pct00039
Ir(bt)3.
녹색 인광 염료는 아래 화합물로부터 선택할 수 있다.
Figure 112018051001774-pct00040
Ir(ppy)3,
Figure 112018051001774-pct00041
Ir(ppy)2(acac),
Figure 112018051001774-pct00042
Ir(mppy)3.
노란색 인광 염료는 아래 화합물로부터 선택할 수 있다.
Figure 112018051001774-pct00043
PO-01，
본 발명이 사용하는 남색 인광 염료는 아래 화합물로부터 선택할 수 있다.
Figure 112018051001774-pct00044
FIrPic.
아래에 실시예를 통하여 본 발명을 진일보 설명한다.
실시예 1
본 실시예에서 제작된 발광층 중의 홀전송재료층(05)과 전자전송재료층(06)은 두께가 다른 발광 소자를 구비한다. 해당 소자는 도1에 도시된 바와 같은 구조를 가진다. 발광층은 홀전송재료층(05)[본체 재료 화합물(2-5)TCTA로 구성]과 전자전송재료층(06) [본체 재료는 화합물(1-8)CzTrz과 인광 염료 PO-01임]을 포함한다[공여체 본체 화합물(2-5)TCTA과 수용체 본체 화합물(1-8)CzTrz의 LUMO 에너지준위 차는 0.3 eV보다 크고 HOMO 에너지준위 차는 0.2 eV보다 크며 엑시플렉스의 제1단일항 에너지준위는 인광 염료의 제1삼중항 에너지준위보다 높음]. 인광 염료(PO-01)가 발광층에서 차지하는 비율은 3wt%다.
본 실시예의 소자 구조는 아래와 같다.
ITO(150nm)/NPB(40 nm)/홀전송재료층TCTA(10 nm)/전자전송재료층 화합물(1-8)CzTrz+인광 염료PO-01(10~40nm)/ Bphen(20nm)/LiF(0.5nm)/Al(150 nm)
본 실시예와 아래 내용에서, 인광 염료 혼합 농도 단위는 모두 wt%다.
상기 유기 전계 발광 소자의 구체 제조방법은 아래와 같다.
우선, 세척제와 탈이온수를 이용하여 유리 기판을 세척하고 적외선 램프 아래에서 말리며 유리 위에 양극 재료를 한층 스퍼터링하고 필름 두께는 150nm다.
다음, 상술한 양극(01)을 구비한 유리 기판을 진공 챔버 안에 넣고 1×10－ 4 Pa까지의 진공수치를 얻는다. 상기 양극 필름 위에서 계속NPB를 증착하여 홀전송층(03)을 구성한다. 필름 형성 속도는 0.1nm/s며 증착 필름 두께는 40 nm다.
홀전송층(03)위에서 발광층을 증착할 때 더블소스 동시증착 방법을 이용하여 우선 홀전송재료층(05) TCTA 10nm 한층을 증착하고 다시 전자전송재료층(06) CzTrz과 인광 염료 PO-01의 질량백분율에 근거하여 필름 두께 감시기를 통하여 필름 형성 속도를 제어함으로써 통제를 진행한다. 증착 필름 두께는 30 nm이다.
발광층 위에서 Bphen재료 한층을 계속 증착하여 전자전송층(07)을 구성하며 그 증착 속도는 0.1 nm/s고 증착 총 필름 두께는 20 nm다.
마지막으로, 상기 발광층 위에서 LiF층과 Al층을 차례대로 증착하여 소자의 음극층을 구성한다. 그 중 LiF층의 증착 속도는 0.01~0.02 nm/s고 두께는 0.5 nm다. Al층의 증착 속도는 1.0 nm/s고 두께는 150 nm다.
비교예 1
상기 실시예 1과 같은 방법으로 유기 전계 발광 소자를 제조하며 해당 소자의 구조는 아래와 같다.
ITO(150nm)/NPB(40nm)/CBP+3wt%PO-01(40nm)/Bphen(20nm)/LiF(0.5nm)/Al(150 nm)
즉, 발광층은 본체 재료 CBP와 인광 염료 PO-01로 구성되며 그 중 인광 염료 PO-01가 발광층에서 차지하는 비율은 3wt%다. 본 실시예와 아래 내용에서 인광 염료 혼합 농도 단위는 모두 wt%다.
비교예 2
상기 실시예 1과 같은 방법으로 유기 전계 발광 소자를 제조하며 해당 소자의 구조는 아래와 같다.
ITO(150nm)/NPB(40nm)/엑시플렉스(TCTA와 CzTrz, 양자의 질량비는 1:1임)+3wt%PO-01(40nm)/ Alq3(20nm)/LiF(0.5nm)/Al(150nm)
즉, 본 비교예의 발광층은 단층이며 그는 엑시플렉스를 본체 재료로 사용하고 그 중에 인광 염료 PO-01를 혼합하여 구성된다. 그 중 엑시플렉스는 홀전송 능력을 구비한 재료 TCTA와 전자 전송 능력을 구비한 재료 CzTrz로 구성되며 양자의 질량비는 1:1이다. 인광 염료 PO-01가 발광층에서 차지하는 비율은 3wt%다.
상기 실시예 1과 비교예 1의 유기 전계 발광 소자의 성능은 아래 표 1과 같다.
Figure 112018051001774-pct00045
표 1로부터 알 수 있다시피, 엑시플렉스는 본체의 소자로서, 예를 들면, 실시예 1과 실시예 2의 발광 효율은 모두 일반 본체 재료 CBP를 사용한 비교예 1보다 높고 엑시플렉스를 본체로 사용하는 소자의 수명은 모두 비교예 1보다 길다. 실시예 1이 비교예 2보다 수명이 긴 이유는 비교예 2 중 엑시플렉스 시스템이 독립형 공여체 또는 수용체의 여기 상태도 형성되어 공여체 또는 수용체가 쉽게 크래킹됨으로써 소자가 불안정하기 때문이다. 또한, 실시예 1은 더블혼합시스템을 이용하므로 공법상에서 비교예 2의 트리혼합시스템보다 제어가 보다 쉬워 대량 생산 응용에 적절한다.
실시예 2
본 실시예의 소자 구조는 아래와 같다.
ITO(150nm)/ NPB(40nm)/ TCTA(10nm)/ CzTrz + 1~10wt% 인공염료PO-01(30nm)/ Bphen(20nm)/ LiF(0.5nm)/ Al(150nm)
인광 염료 PO-01가 발광층에서 차지하는 비율은 1~10wt%다.
본 실시예는 발광층에서 다른 인광 염료 혼합 농도를 선택하여 실험하며 얻은 결과는 표 2와 같다.
Figure 112018051001774-pct00046
표 2로부터 알 수 있다시피, 발광층 중 인광 염료의 혼합 농도가 3wt%일 때 OLED소자의 외부 양자 효율과 수명이 모두 가장 우수하다.
실시예 3
본 발명의 본체 재료가 유기 전계 발광 소자 성능에 대하여 미치는 영향을 테스트하기 위하여 본 실시예는 실시예 1과 같은 방법으로 유기 전계 발광 소자를 제조하며 해당 발광 소자의 구조는 아래와 같다.
ITO(150nm)/ NPB(40nm)/ 홀전송재료층(홀전송 능력 구비 재료)(10nm)/ 전자전송재료층(전자 전송 능력 구비 재료 + 3wt% 인광 염료)(30nm)/ Bphen(20nm)/ LiF(0.5nm)/ Al(150 nm)
유기 전계 발광 소자의 성능은 아래 표 3과 같다.
Figure 112018051001774-pct00047
상기 표3으로부터 알 수 있다시피, 홀전송재료층(05)과 전자전송재료층(06)의 접촉면에 형성되는 엑시플렉스를 본체로 사용함으로써 그가 위치하는 OLED1~OLED5의 소자의 전기학 성능이 우수하여 지고 수명이 늘어나는 것은 홀전송재료층(05)과 전자전송재료층(06)의 접촉면에 TADF엑시플렉스를 형성하고 그 삼중항 에너지를 단일항에 이전한 다음 혼합 재료의 삼중항에 전달함으로써 소자 중 본체 재료와 혼합 재료의 삼중항 에너지를 충분히 이용하여 소자의 효율을 향상시켰다는 것을 설명한다.
상기 실시예는 본 발명을 충분히 설명하기 위하여 제시한 가장 바람직한 실시예일 뿐이며 본 발명의 보호 범위를 한정하지 않는다. 통상의 기술자라면, 통상의 기술자라면, 이러한 실시예를 본 발명에 기초하여 다양하게 교체하거나 수정할 수 있으며 그러한 교체나 수정은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다. 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위를 기준으로 한다.

Claims (10)

  1. 차례대로 적층되어 설치된 홀전송층, 발광층과 전자전송층을 포함하며;
    상기 발광층은 홀전송재료층과 전자전송재료층으로 구성된 이중 구조이며, 상기 홀전송재료층은 상기 홀전송층과 전자전송재료층 사이에 설치되고 상기 전자전송재료층은 상기 홀전송재료층과 전자전송층 사이에 설치되며 홀전송재료층과 전자전송재료층이 접촉하는 접촉면에 엑시플렉스를 형성하며;
    상기 홀전송재료층은 본체 재료를 포함하며 그 본체 재료는 홀전송 능력을 구비한 재료이며;
    상기 전자전송재료층은 본체 재료와 본체 재료에 혼합된 인광 염료를 포함하며 그 본체 재료는 전자 전송 능력을 구비한 재료이며;
    그 중, 홀전송 능력을 구비한 재료의 제1삼중항 에너지준위가 상기 엑시플렉스의 제1단일항 에너지준위보다 높고 양자의 밴드갭은 ≥0.2eV이며 홀전송 능력을 구비한 재료의 HOMO 에너지준위 절대치는 ≤5.3eV며;
    전자 전송 능력을 구비한 재료의 제1삼중항 에너지준위는 상기 엑시플렉스의 제1단일항 에너지준위보다 높고 양자의 밴드갭은 >0.2eV이며 전자 전송 능력을 구비한 재료의 LUMO 에너지준위 절대치는 >2.0eV일 뿐만 아니라 홀전송 능력을 구비한 재료와 전자 전송 능력을 구비한 재료는 LUMO차가 0.3 eV보다 높고 홀전송 능력을 구비한 재료와 전자 전송 능력을 구비한 재료는 HOMO차가 0.2 eV보다 높으며;
    엑시플렉스의 제1단일항 에너지준위는 인광 염료의 제1삼중항 에너지준위보다 높고,
    상기 전자 전송 능력을 구비한 재료는 하기 구조식 (1-1) ~ 구조식 (1-6) 및 구조식 (1-8) 구조를 구비한 화합물 중의 한 가지 또는 여러 가지이고,
    Figure 112020008347660-pct00066
    구조식 (1-1)
    Figure 112020008347660-pct00067
    구조식 (1-2)
    Figure 112020008347660-pct00068
    구조식 (1-3)
    Figure 112020008347660-pct00069
    구조식 (1-4)
    Figure 112020008347660-pct00070
    구조식 (1-5)
    Figure 112020008347660-pct00071
    구조식 (1-6)
    Figure 112020008347660-pct00073
    구조식 (1-8),
    상기 홀전송 능력을 구비한 재료는 구조식 하기 (2-1) ~ 구조식 (2-3) 및 구조식 (2-7) 구조를 구비한 화합물 중의 한 가지 또는 여러 가지인 것을 특징으로 하는, 인광 유기 전계 발광 소자.
    Figure 112020008347660-pct00074
    구조식 (2-1)
    Figure 112020008347660-pct00075
    구조식 (2-2)
    Figure 112020008347660-pct00076

    Figure 112020008347660-pct00077
    구조식 (2-3)
    Figure 112020008347660-pct00081
    구조식 (2-7)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홀전송 능력을 구비한 재료와 전자 전송 능력을 구비한 재료의 LUMO차가 0.4 eV보다 크거나 또는 그와 같은 것을 특징으로 하는 인광 유기 전계 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인광 염료가 발광층에서 차지하는 비율이 1wt% ~ 10wt%인 것을 특징으로 하는 인광 유기 전계 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인광 염료가 발광층에서 차지하는 비율이 3wt%인 것을 특징으로 하는 인광 유기 전계 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 홀전송재료층과 전자전송재료층의 두께비가 1:1 ~ 1:5인 것을 특징으로 하는 인광 유기 전계 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 홀전송재료층과 전자전송재료층의 두께비가 1:3인 것을 특징으로 하는 인광 유기 전계 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    기판 위에 차례대로 적층되어 설치된 양극, 상기 홀전송층, 상기 홀전송재료층, 상기 전자전송재료층, 상기 전자전송층 및 음극을 포함하는 것을 특징으로 하는 인광 유기 전계 발광 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 양극과 상기 홀전송층 사이에 홀주입층도 설치하는 것을 특징으로 하는 인광 유기 전계 발광 소자.
  9. 삭제
  10. 삭제
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