KR102275535B1 - Organic light emitting device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 양극과 음극 사이에 위치하며, 제1 발광층과 제1 전자수송층을 포함하는 제1 발광부, 상기 제1 발광부 상에 위치하며, 제2 발광층과 제2 전자수송층을 포함하는 제2 발광부, 및 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 사이에 위치하며, N형 전하생성층을 포함하는 전하생성층을 포함하며, 상기 제1 전자수송층과 제2 전자수송층 중 적어도 하나는 화학식 1 내지 8로 표시되는 전자수송 화합물 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 N형 전하생성층은 화학식 9 및 10으로 표시되는 전하생성 화합물 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention is positioned between an anode and a cathode, a first light emitting part including a first light emitting layer and a first electron transport layer, is positioned on the first light emitting part, and a second light emitting layer and a second light emitting part including a second electron transport layer, and a charge generation layer disposed between the first light emitting part and the second light emitting part and including an N-type charge generation layer, the first electron transport layer and at least one of the second electron transport layer is made of any one of the electron transport compounds represented by Chemical Formulas 1 to 8, and the N-type charge generating layer is made of any one of the charge generating compounds represented by Chemical Formulas 9 and 10 .
Description
본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로, 보다 자세하게는 구동 전압을 저감하고 효율을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
The present invention relates to an organic light emitting device, and more particularly, to an organic light emitting device capable of reducing a driving voltage and improving efficiency.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 영상표시장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 근래 정보화 사회의 발전과 더불어, 표시장치에 대한 다양한 형태의 요구가 증대되면서, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), FED(Field Emission Display), OLED(Organic Light Emitting Diode)등 평판표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.A video display device that implements various information on a screen is a key technology in the information and communication era, which is developing in the direction of thinner, lighter, more portable and high-performance. With the recent development of the information society, as the demand for various types of display devices increases, LCD (Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel), ELD (Electro Luminescent Display), FED (Field Emission Display), OLED ( Organic Light Emitting Diode) and other flat panel display devices are being actively researched.
이 중 유기전계발광소자는 양극과 음극 사이에 형성된 유기 발광층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 유기전계발광소자는 플라스틱 같은 플렉서블(flexible) 투명 기판 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel)이나 무기 전계발광(EL) 디스플레이에 비해 낮은 전압에서 구동이 가능하고 전력 소모가 비교적 적으며, 색감이 뛰어나다는 장점이 있다. 특히, 백색을 구현하는 유기전계발광소자는 조명뿐만 아니라 박형 광원, 액정표시장치의 백라이트 또는 컬러필터를 채용한 풀컬러 표시 장치에 쓰이는 등 여러 용도로 이용되고 있는 소자이다.Among them, the organic light emitting device is a device that emits light while electrons and holes are paired and then disappear when electric charges are injected into the organic light emitting layer formed between the anode and the cathode. The organic electroluminescent device can be formed on a flexible transparent substrate such as plastic, and can be driven at a lower voltage than a plasma display panel or an inorganic electroluminescent (EL) display, and power consumption is relatively low. It has the advantage of being small and the color is excellent. In particular, the organic electroluminescent device for realizing white color is a device that is used for various purposes, such as a thin light source, a backlight of a liquid crystal display device, or a full-color display device employing a color filter as well as lighting.
백색 유기전계발광소자 개발에 있어서 고효율, 장수명은 물론이고, 색순도, 전류 및 전압의 변화에 따른 색안정성, 소자 제조의 용이성 등이 중요하기 때문에 각각의 방식에 따라 연구 개발이 진행 중에 있다. 백색 유기전계발광소자 구조에는 크게 단일층 발광 구조, 다층 발광 구조 등으로 나눌 수 있다. 이 중 장수명을 가지는 백색 유기전계발광소자를 위해 형광 청색 발광층과 인광 노란색 발광층을 적층(tandem)하는 다층 발광 구조가 주로 채택되고 있다.In the development of white organic light emitting diodes, research and development are in progress according to each method because high efficiency and long lifespan, as well as color purity, color stability according to changes in current and voltage, and ease of device manufacturing are important. The structure of the white organic light emitting device can be broadly divided into a single layer light emitting structure, a multilayer light emitting structure, and the like. Among these, a multilayer light emitting structure in which a fluorescent blue light emitting layer and a phosphorescent yellow light emitting layer are stacked (tandem) for a white organic light emitting diode having a long lifespan is mainly adopted.
구체적으로, 청색(Blue) 형광 소자를 발광층으로 이용하는 제1 발광부와, 노란색 인광 소자를 발광층으로 이용하는 제2 발광부 구조가 적층된 형태의 인광 발광부 구조가 이용되고 있다. 이러한, 백색 유기전계발광소자는 청색 형광 소자로부터 발광되는 청색광과 노란색 인광 소자로부터 발광되는 노란색 광의 혼합 효과에 의해 백색광이 구현된다. 제1 발광부와 제2 발광부 사이에는 발광층에서 발생하는 전류 효율을 배로 증가시키고, 전하 분배를 원활하게 해주는 전하생성층(Charge generation layer)이 구비된다. 전하생성층은 N형 전하생성층과 P형 전하생성층으로 이루어진다.Specifically, a phosphorescent light emitting unit structure in which a first light emitting unit using a blue fluorescent element as a light emitting layer and a second light emitting unit structure using a yellow phosphorescent element as a light emitting layer are stacked is used. In such a white organic light emitting device, white light is realized by a mixing effect of blue light emitted from a blue fluorescent device and yellow light emitted from a yellow phosphorescent device. A charge generation layer is provided between the first light emitting unit and the second light emitting unit to double the efficiency of the current generated in the light emitting layer and to facilitate charge distribution. The charge generation layer includes an N-type charge generation layer and a P-type charge generation layer.
그러나, 전술한 다층 발광 구조의 소자는 각 발광부들의 구동 전압의 합보다 다층 발광 구조의 소자 전체의 구동 전압이 더 크거나, 단일층의 발광 소자 대비 소자의 효율 저하가 나타날 수 있다. 특히, N형 전하생성층에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 도핑한 경우에 소자 수명이 저하될 수 있다. 그리고 N형 전하생성층과 P형 전하생성층 간의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital: 최저비점유분자궤도) 에너지 레벨 차이로 인해 P형 전하생성층과 정공수송층 계면 사이에서 생성된 전자가 N형 전하생성층으로 주입되는 특성이 저하된다. 또한 전자수송층과 N형 전하생성층 간의 LUMO 에너지 레벨 차이로 인해 N형 전하생성층으로 주입된 전자가 전자수송층으로 이동할 때 구동 전압이 상승된다.
However, in the device having the above-described multilayer light emitting structure, the driving voltage of the entire device having the multilayer light emitting structure may be greater than the sum of the driving voltages of the respective light emitting units, or the efficiency of the device may be reduced compared to the light emitting device having a single layer. In particular, when the N-type charge generation layer is doped with an alkali metal or alkaline earth metal, the device lifetime may be reduced. In addition, due to the difference in LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) energy level between the N-type charge generating layer and the P-type charge generating layer, electrons generated between the P-type charge generating layer and the hole transport layer generate N-type charge. The layer-injected properties are degraded. Also, due to the difference in LUMO energy level between the electron transport layer and the N-type charge generation layer, the driving voltage increases when the electrons injected into the N-type charge generation layer move to the electron transport layer.
본 발명은 구동 전압을 저감하고 발광 효율을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자를 제공한다.
The present invention provides an organic electroluminescent device capable of reducing a driving voltage and improving luminous efficiency.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 양극과 음극 사이에 위치하며, 제1 발광층과 제1 전자수송층을 포함하는 제1 발광부, 상기 제1 발광부 상에 위치하며, 제2 발광층과 제2 전자수송층을 포함하는 제2 발광부, 및 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 사이에 위치하며, N형 전하생성층을 포함하는 전하생성층을 포함하며, 상기 제1 전자수송층과 제2 전자수송층 중 적어도 하나는 하기 화학식 1 내지 8로 표시되는 전자수송 화합물 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 N형 전하생성층은 하기 화학식 9 및 10으로 표시되는 전하생성 화합물 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention is positioned between an anode and a cathode, and includes a first light emitting part including a first light emitting layer and a first electron transport layer, the first light emitting part a second light emitting part including a second light emitting layer and a second electron transport layer, and a charge generating layer located between the first light emitting part and the second light emitting part, and including an N-type charge generating layer. wherein at least one of the first electron transport layer and the second electron transport layer is made of any one of the electron transport compounds represented by the following Chemical Formulas 1 to 8, and the N-type charge generating layer is a charge represented by the following Chemical Formulas 9 and 10 It is characterized in that it consists of any one of the product compounds.
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
[화학식 3][Formula 3]
[화학식 4][Formula 4]
상기 화학식 1 내지 4에서, R21 내지 R33은 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이고, R21과 R22, R23과 R24, R25와 R26, R27과 R28, R29와 R30, 및 R31과 R32 중 적어도 하나는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며, X10 내지 X22는 각각 독립적으로 C 또는 N이며,In Formulas 1 to 4, R 21 to R 33 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 60 carbon atoms, or 1 to 10 carbon atoms An alkyl group, any one of an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, R 21 and R 22 , R 23 and R 24 , R 25 and R 26 , R 27 and R 28 , R 29 and R 30 , and R 31 and R 32 At least one of them may be bonded to each other to form a ring, and X 10 to X 22 are each independently C or N,
[화학식 5][Formula 5]
[화학식 6][Formula 6]
[화학식 7][Formula 7]
[화학식 8][Formula 8]
상기 화학식 5 내지 8에서, R21 내지 R33은 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이고, R21과 R22, R23과 R24, R25와 R26, R28과 R29, R27과 R31, R29와 R30, R31과 R32, R32와 R33 및 R30과 R33 중 적어도 하나는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며, X10 내지 X22는 각각 독립적으로 C 또는 N이고,In Formulas 5 to 8, R 21 to R 33 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 60 carbon atoms, or 1 to 10 carbon atoms An alkyl group, any one of an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, R 21 and R 22 , R 23 and R 24 , R 25 and R 26 , R 28 and R 29 , R 27 and R 31 , R 29 and R 30 , At least one of R 31 and R 32 , R 32 and R 33 , and R 30 and R 33 may be bonded to each other to form a ring, and X 10 to X 22 are each independently C or N;
[화학식 9][Formula 9]
[화학식 10][Formula 10]
상기 화학식 9 및 10에서, X1 내지 X4 중에 적어도 하나 및 X5 내지 X9 중에 적어도 하나는 S, O, N 및 Si 중 적어도 하나 이상을 포함하고, L은 일중 결합, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 20의 헤테로 아릴렌기 중 어느 하나이며, 상기 화학식 9에서, R2 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이며, 상기 화학식 10에서, R10 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이다.In Formulas 9 and 10, at least one of X 1 to X 4 and X 5 to X 9 at least one includes at least one of S, O, N and Si, and L is a single bond, a substituted or unsubstituted C6-20 arylene group, or a substituted or unsubstituted C4-20C20 heteroarylene group Any one, in Formula 9, R 2 To R 9 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C6 to C60 aryl group, a substituted or unsubstituted C6 to C60 heteroaryl group, C1 to 10 alkyl group, or any one of a C 1 to C 10 alkoxy group, in Formula 10, R 10 to R 18 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C 6 to C 60 aryl group, substituted or unsubstituted Any one of a heteroaryl group having 6 to 60 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 양극과 음극 사이에 위치하며, 제1 발광층과 제1 전자수송층을 포함하는 제1 발광부, 상기 제1 발광부 위에 위치하며, 제2 발광층과 제2 전자수송층을 포함하는 제2 발광부, 상기 제2 발광부 위에 위치하여, 제3 발광층과 제3 전자수송층을 포함하는 제3 발광부, 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 사이에 위치하는 제1 전하생성층, 및 상기 제2 발광부와 상기 제3 발광부 사이에 위치하는 제2 전하생성층을 포함하며, 상기 제1 전자수송층, 제2 전자수송층 및 제3 전자수송층 중 적어도 하나는 상기 전자수송 화합물을 포함하고, 상기 제1 전하생성층과 상기 제2 전하생성층 중 적어도 하나는 상기 전하생성 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention is positioned between the anode and the cathode, the first light emitting part including the first light emitting layer and the first electron transport layer, is positioned on the first light emitting part, the second A second light emitting unit including a light emitting layer and a second electron transport layer, located on the second light emitting unit, a third light emitting unit including a third light emitting layer and a third electron transport layer, the first light emitting unit and the second light emitting unit A first charge generating layer positioned therebetween, and a second charge generating layer positioned between the second light emitting part and the third light emitting part, wherein the first electron transport layer, the second electron transport layer, and the third electron transport layer At least one of them includes the electron transport compound, and at least one of the first charge generation layer and the second charge generation layer includes the charge generation compound.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는 양극과 음극 사이에 위치하며, 각각 발광층과 전자수송층을 포함하는 적어도 둘 이상의 발광부들, 상기 적어도 둘 이상의 발광부들 사이에 위치하는 전하생성층들, 및 상기 발광부들에 포함된 전자수송층들 중 적어도 하나는 상기 전자수송 화합물을 포함하고, 상기 전하생성층들 중 적어도 하나는 상기 전하생성 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention is positioned between the anode and the cathode, and at least two light emitting units including a light emitting layer and an electron transport layer, respectively, and a charge generating layer positioned between the at least two light emitting units. and at least one of the electron transport layers included in the light emitting units include the electron transport compound, and at least one of the charge generation layers includes the charge generation compound.
본 발명은 발광부에 위치한 적어도 하나의 전자수송층을 페난쓰롤린 화합물로 구성하고 N형 전하생성층에 카볼린 유도체를 포함하는 안트라센 또는 파이렌 화합물을 사용함으로써, N형 전하생성층으로부터 전자수송층 또는 발광층으로 전달되는 전자의 이동을 원활하게 한다. According to the present invention, at least one electron transport layer located in the light emitting part is composed of a phenanthroline compound and an anthracene or pyrene compound containing a carboline derivative is used in the N-type charge generating layer to form an electron transport layer or It facilitates the movement of electrons transferred to the light emitting layer.
또한, 전자수송층에 페난쓰롤린 화합물로 구성하고 전자가 많은 질소가 포함된 페난쓰롤린 환을 포함함으로써, 발광층으로 전자의 수송을 용이하게 한다. 그리고 페난쓰롤린에 트리페닐 유도체가 연결되어, 인접한 N형 전하생성층에서 발광층으로 전자의 이동을 더 용이하게 한다. In addition, the electron transport layer is composed of a phenanthroline compound and includes a phenanthroline ring containing nitrogen having many electrons, thereby facilitating the transport of electrons to the light emitting layer. And a triphenyl derivative is linked to phenanthroline, making it easier to move electrons from the adjacent N-type charge generating layer to the light emitting layer.
또한, N형 전하생성층에 카볼린 유도체를 포함하는 파이렌 화합물 또는 안트라센 화합물을 사용함으로써, 카볼린 유도체에 전자가 상대적으로 풍부한 sp2 혼성 오비탈의 질소가 N형 전하생성층에 포함된 알칼리금속 또는 알칼리 토금속과 결합하여 갭 스테이트를 형성하고, 갭 스테이트에 의해 P형 전하생성층에서 N형 전하생성층으로 전자의 전달을 원활하게 한다.
In addition, by using a pyrene compound or anthracene compound containing a carboline derivative in the N-type charge generation layer, the nitrogen of sp2 hybrid orbital, which is relatively rich in electrons in the carboline derivative, is an alkali metal or A gap state is formed by combining with an alkaline earth metal, and electrons are smoothly transferred from the P-type charge generating layer to the N-type charge generating layer by the gap state.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 유기전계발광소자의 에너지 밴드 다이어그램.1 is a view showing an organic electroluminescent device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view showing an organic electroluminescent device according to a second embodiment of the present invention.
Figure 3 is an energy band diagram of the organic light emitting device of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.The shapes, sizes, proportions, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining the embodiments of the present invention are exemplary, and thus the present invention is not limited to the illustrated matters. Like reference numerals refer to like elements throughout. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. When 'including', 'having', 'consisting', etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless 'only' is used. When a component is expressed in the singular, the case in which the plural is included is included unless otherwise explicitly stated.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the components, it is interpreted as including an error range even if there is no separate explicit description.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.In the case of a description of the positional relationship, for example, when the positional relationship of two parts is described as 'on', 'on', 'on', 'beside', etc., 'right' Alternatively, one or more other parts may be positioned between the two parts unless 'directly' is used.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the case of a description of a temporal relationship, for example, 'immediately' or 'directly' when a temporal relationship is described with 'after', 'following', 'after', 'before', etc. It may include cases that are not continuous unless this is used.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.Although the first, second, etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.Each feature of the various embodiments of the present invention may be partially or wholly combined or combined with each other, technically various interlocking and driving are possible, and each of the embodiments may be implemented independently of each other or may be implemented together in a related relationship. may be
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들을 자세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an organic electroluminescent device according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 유기전계발광소자(100)는 양극(110)과 음극(220) 사이에 위치하는 발광부들(ST1, ST2) 및 발광부들(ST1, ST2) 사이에 위치하는 전하생성층(160)을 포함한다. 양극(110)은 정공을 주입하는 전극으로 일함수가 높은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZnO(Zinc Oxide) 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 상기 양극(110)이 반사 전극일 경우에 양극(110)은 ITO, IZO 또는 ZnO 중 어느 하나로 이루어진 층 하부에 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 니켈(Ni) 중 어느 하나로 이루어진 반사층을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , in the organic
상기 제1 발광부(ST1)는 하나의 발광소자 단위를 이루는 것으로, 제1 정공주입층(120), 제1 정공수송층(130), 청색 발광층(140), 제1 전자수송층(150)을 포함한다. 여기서 청색 발광층(140)은 청색(Blue) 발광층, 진청색(Dark Blue) 발광층 또는 스카이 블루(Sky Blue) 발광층 중 하나를 포함한다.The first light emitting part ST1 constitutes one light emitting device unit, and includes a first
제1 정공주입층(120)은 양극(110)으로부터 청색 발광층(140)으로 정공의 주입을 원활하게 하는 역할을 할 수 있으며, CuPc(cupper phthalocyanine), PEDOT(poly(3,4)-ethylenedioxythiophene), PANI(polyaniline) 및 NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 제1 정공주입층(120)의 두께는 1 내지 150nm일 수 있다. 여기서, 상기 제1 정공주입층(120)의 두께가 1nm 이상이면 정공 주입 특성을 향상시킬 수 있고, 150nm 이상이면 제1 정공주입층(120)의 두께가 너무 두꺼우므로 정공의 이동을 향상시키기 위한 구동 전압의 상승을 방지할 수 있다. 상기 제1 정공주입층(120)은 소자의 구조나 특성에 따라 유기전계발광소자의 구성에 포함되지 않을 수도 있다.The first
상기 제1 정공수송층(130)은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, NPD(N,N-dinaphthyl-N,N'-diphenyl benzidine), TPD(N,N'-bis-(3-methylphenyl)-N,N'-bis-(phenyl)-benzidine), s-TAD 및 MTDATA(4,4',4"-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenyl-amino)-triphenylamine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 제1 정공수송층(130)의 두께는 1 내지 150nm일 수 있다. 여기서, 상기 제1 정공수송층(130)의 두께가 1nm 이상이면 정공 수송 특성을 향상시킬 수 있고, 150nm 이상이면 제1 정공수송층(130)의 두께가 너무 두꺼우므로 정공의 이동을 향상시키기 위한 구동 전압의 상승을 방지할 수 있다.The first
상기 청색 발광층(140)은 CBP 또는 mCP를 포함하는 호스트 물질을 포함하며, (4,6-F2ppy)2Irpic을 포함하는 도펀트 물질을 포함하는 인광물질로 이루어질 수 있고, 이와는 달리, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), PFO계 고분자 및 PPV계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The blue
상기 제1 전자수송층(150)은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, 유기전계발광소자의 수명이나 효율에 영향을 미치게 된다. 이에 본 발명의 발명자들은 전자수송층의 전자 주입 특성을 향상시키기 위한 여러 실험을 하게 되었다. 전자수송층과 전하생성층과의 조합에 의해서 유기전계발광소자의 수명이나 효율, 또는 구동 전압에 영향을 주지 않는 재료들의 여러 실험을 통하여 전자수송층에 페난쓰롤린(phenanthroline) 화합물을 도입하였다. 페난쓰롤린 화합물은 p-터페닐(p-terphenyl) 유도체를 포함한다. 페난쓰롤린 화합물은 분자 내의 방향족 환(aromatic ring)을 통해 전하의 수송을 용이하게 하고, 특히 페난쓰롤린 환(phenanthroline ring)처럼 전자가 많은 질소(N)가 포함되어 있으므로 발광층으로 전자의 수송을 용이하게 한다. 또한, 페난쓰롤린 유도체에 트리페닐(triphenyl) 유도체가 연결되어 있으므로, 인접한 N형 전하생성층에서 발광층으로 전자의 이동을 원활하게 한다. The first
따라서, 상기 전자수송층은 하기 화학식 1 내지 8로 표시되는 전자수송 화합물 중 어느 하나로 이루어진다. 상기 전자수송 화합물은 페난쓰롤린 유도체와 트리페닐 유도체를 포함하여 이루어진다. Accordingly, the electron transport layer is made of any one of the electron transport compounds represented by the following Chemical Formulas 1 to 8. The electron transport compound includes a phenanthroline derivative and a triphenyl derivative.
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
[화학식 3][Formula 3]
[화학식 4][Formula 4]
상기 화학식 1 내지 4에서, R21 내지 R33은 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 선택된 어느 하나이고, R21과 R22, R23과 R24, R25와 R26, R27과 R28, R29와 R30, 및 R31과 R32는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며, X10 내지 X22는 각각 독립적으로 C 또는 N이다.In Formulas 1 to 4, R 21 to R 33 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 60 carbon atoms, or 1 to 10 carbon atoms An alkyl group, any one selected from an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, R 21 and R 22 , R 23 and R 24 , R 25 and R 26 , R 27 and R 28 , R 29 and R 30 , and R 31 and R 32 may combine with each other to form a ring, and X 10 to X 22 are each independently C or N.
[화학식 5][Formula 5]
[화학식 6][Formula 6]
[화학식 7][Formula 7]
[화학식 8][Formula 8]
상기 화학식 5 내지 8에서, R21 내지 R33은 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이고, R21과 R22, R23과 R24, R25와 R26, R28과 R29, R27과 R31, R29와 R30, R31과 R32, R32와 R33 및 R30과 R33 중 적어도 하나는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며, X10 내지 X22는 각각 독립적으로 C 또는 N이다.In Formulas 5 to 8, R 21 to R 33 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 60 carbon atoms, or 1 to 10 carbon atoms An alkyl group, any one of an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, R 21 and R 22 , R 23 and R 24 , R 25 and R 26 , R 28 and R 29 , R 27 and R 31 , R 29 and R 30 , At least one of R 31 and R 32 , R 32 and R 33 , and R 30 and R 33 may be bonded to each other to form a ring, and X 10 to X 22 are each independently C or N.
보다 자세하게, 상기 화학식 1 내지 4로 표시되는 전자수송 화합물은 분자량이 400 이상이며, 하기 화학식 11 내지 14로 표시되는 화합물들 중 어느 하나일 수 있다. In more detail, the electron transport compound represented by Formulas 1 to 4 may have a molecular weight of 400 or more, and may be any one of compounds represented by Formulas 11 to 14 below.
[화학식 11][Formula 11]
[화학식 12][Formula 12]
[화학식 13][Formula 13]
[화학식 14][Formula 14]
상기 화학식 11 내지 14에서, R21 내지 R33은 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이고, R21과 R22, R23과 R24, R25와 R26, R27과 R28, R29와 R30, 및 R31과 R32 중 적어도 하나는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.In Formulas 11 to 14, R 21 to R 33 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 60 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms An alkyl group, any one of an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, R 21 and R 22 , R 23 and R 24 , R 25 and R 26 , R 27 and R 28 , R 29 and R 30 , and R 31 and R 32 At least one of them may be bonded to each other to form a ring.
또한, 상기 화학식 5 내지 8로 표시되는 전자수송 화합물은 하기 화학식 15 내지 18로 표시되는 화합물 중 어느 하나일 수 있다.In addition, the electron transport compound represented by Formulas 5 to 8 may be any one of compounds represented by Formulas 15 to 18 below.
[화학식 15][Formula 15]
[화학식 16][Formula 16]
[화학식 17][Formula 17]
[화학식 18][Formula 18]
상기 화학식 15 내지 18에서, R21 내지 R33은 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이고, R21과 R22, R23과 R24, R25와 R26, R28과 R29, R27과 R31, R29와 R30, R31과 R32, R32와 R33, 및 R30과 R33 중 적어도 하나는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. In Formulas 15 to 18, R 21 to R 33 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 60 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms An alkyl group, any one of an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, R 21 and R 22 , R 23 and R 24 , R 25 and R 26 , R 28 and R 29 , R 27 and R 31 , R 29 and R 30 , At least one of R 31 and R 32 , R 32 and R 33 , and R 30 and R 33 may be bonded to each other to form a ring.
상기 전자수송 화합물은 하기 표시되는 화합물들 중 선택된 어느 하나일 수 있다.The electron transport compound may be any one selected from the compounds shown below.
한편, 제1 발광부(ST1) 상에 전하생성층(Charge Generation Layer ; CGL)(160)이 위치한다. 상기 제1 발광부(ST1)와 상기 제2 발광부(ST2)는 상기 전하생성층(160)에 의해 연결된 구조로 이루어져 있다. 상기 전하생성층(160)은 N형 전하생성층(160N)과 P형 전하생성층(160P)이 접합된 PN접합 전하생성층일 수 있다. 이때, 상기 PN접합 전하생성층(160)은 전하를 생성하거나 정공 및 전자로 분리하여 상기 각 발광층에 전하를 주입한다. 즉, N형 전하생성층(160N)은 양극에 인접한 청색 발광층(140)에 전자를 공급하고, 상기 P형 전하생성층(160P)은 제2 발광부(ST2)의 발광층에 정공을 공급함으로써, 다수의 발광층을 구비하는 유기전계발광소자의 발광 효율을 더욱 증대시킬 수 있으며, 구동 전압도 낮출 수 있다. 따라서, 상기 전하생성층(160)은 유기전계발광소자의 특성인 발광 효율이나 구동 전압에 중요한 영향을 미치게 된다. Meanwhile, a charge generation layer (CGL) 160 is positioned on the first light emitting part ST1 . The first light emitting part ST1 and the second light emitting part ST2 have a structure connected by the
이에 본 발명의 발명자들은 전하생성층의 전자 주입 특성을 향상시키기 위한 여러 실험을 하게 되었다. 여러 실험을 통하여 전하생성층에 포함되는 호스트는 안트라센(anthracene) 화합물과 파이렌(pyrene) 화합물을 도입하였다. 안트라센 화합물과 파이렌 화합물은 각각 카볼린(carboline) 유도체를 포함한다. 파이렌 화합물과 안트라센 화합물은 카볼린 유도체 내에 전자가 상대적으로 풍부한 sp2 혼성 오비탈의 질소(N)를 포함한다. 이 질소는 N형 전하생성층의 도펀트인 알칼리금속 또는 알칼리 토금속과 결합(binding)하여 갭 스테이트(gap state)를 형성한다. 형성된 갭 스테이트에 의해, P형 전하생성층에서 N형 전하생성층으로 전자의 전달을 원활하게 할 수 있다. Accordingly, the inventors of the present invention conducted various experiments to improve the electron injection characteristics of the charge generation layer. Through various experiments, an anthracene compound and a pyrene compound were introduced into the host included in the charge generation layer. The anthracene compound and the pyrene compound each include a carboline derivative. The pyrene compound and the anthracene compound contain nitrogen (N) in the sp2 hybrid orbital, which is relatively rich in electrons in the carboline derivative. This nitrogen binds to an alkali metal or alkaline earth metal, which is a dopant of the N-type charge generation layer, to form a gap state. By the formed gap state, electrons can be smoothly transferred from the P-type charge generation layer to the N-type charge generation layer.
따라서, 상기 N형 전하생성층(160N)은 호스트와 도펀트를 포함하되, 호스트는 하기 화학식 9 및 화학식 10으로 표시되는 전하생성 화합물로 이루어질 수 있다.Accordingly, the N-type
[화학식 9][Formula 9]
[화학식 10][Formula 10]
상기 화학식 9 및 10에서, X1 내지 X4 중에 적어도 하나 및 X5 내지 X9 중에 적어도 하나는 S, O, N 및 Si 중 적어도 하나 이상을 포함하고, L은 일중 결합, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 20의 헤테로 아릴렌기 중 선택된 어느 하나이다. 또한, 상기 화학식 5에서, R2 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 선택된 어느 하나이고, 상기 화학식 6에서, R10 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 선택된 어느 하나이다.In Formulas 9 and 10, at least one of X 1 to X 4 and X 5 to X 9 at least one includes at least one of S, O, N and Si, and L is a single bond, a substituted or unsubstituted C6-20 arylene group, or a substituted or unsubstituted C4-20C20 heteroarylene group any one selected from In addition, in Formula 5, R 2 to R 9 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 6 to 60 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms an alkyl group, any one selected from an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, in Formula 6, R 10 to R 18 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C 6 to C 60 aryl group, or a substituted or unsubstituted carbon number Any one selected from a heteroaryl group having 6 to 60 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
상기 화학식 9 또는 10으로 표시되는 전하생성 화합물은 하기 화학식 19 또는 20으로 표시될 수 있다. The charge generating compound represented by Formula 9 or 10 may be represented by Formula 19 or 20 below.
[화학식 19][Formula 19]
[화학식 20][Formula 20]
상기 화학식 19 및 20에서, X1 내지 X4 중에 적어도 하나, X5 내지 X9 중에 적어도 하나는 S, O, N 및 Si 중 적어도 하나 이상을 포함하고, L은 일중 결합, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기 또는 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 20의 헤테로 아릴렌기이며, 상기 화학식 19에서, R19는 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이며, 상기 화학식 20에서, R20은 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이다.In Formulas 19 and 20, at least one of X 1 to X 4 and at least one of X 5 to X 9 include at least one of S, O, N and Si, and L is a single bond, substituted or unsubstituted an arylene group having 6 to 20 carbon atoms or a substituted or unsubstituted hetero arylene group having 4 to 20 carbon atoms, in Formula 19, R 19 is hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, substituted or unsubstituted is any one of an unsubstituted heteroaryl group having 4 to 60 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, in Formula 20, R 20 is hydrogen, a substituted or unsubstituted C 6 to C60 aryl group group, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 60 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
상기 N형 전하생성층(160N)의 전하생성 화합물은 하기 표시되는 화합물들 중 선택된 어느 하나일 수 있다.The charge generating compound of the N-type
N형 전하생성층(160N)은 도펀트를 포함한다. 여기서 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 또는 알칼리 토금속 화합물일 수 있다. 자세하게는 상기 도펀트는 Li, Cs, K, Rb, Mg, Na, Ca, Sr, Eu 및 Yb로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 도펀트의 비율은 호스트 전체 100% 대비 1 내지 8%로 혼합된다. 여기서, 도펀트의 일함수(work function)는 2.5eV 이상인 것이 바람직하다.The n-type
한편, P형 전하생성층(160P)은 금속 또는 P형이 도핑된 유기물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 금속은 Al, Cu, Fe, Pb, Zn, Au, Pt, W, In, Mo, Ni 및 Ti로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘이상의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 P형이 도핑된 유기물질에 사용되는 P형 도펀트와 호스트의 물질은 통상적으로 사용되는 물질을 이용할 수 있다. 예를 들면, 상기 P형 도펀트는 2,3,5,6-테트라플루오르-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 테트라시아노퀴노디메탄의 유도체, 요오드, FeCl3, FeF3 및 SbCl5으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다. 또한, 상기 호스트는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N-디페닐-벤지딘(NPB), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1-비페닐-4,4'-디아민(TPD) 및 N,N',N'-테트라나프틸-벤지딘(TNB)로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질일 수 있다.Meanwhile, the P-type
한편, 상기 전하생성층(160) 상에 제2 정공주입층(170), 제2 정공수송층(180), 노란색 발광층(190), 제2 전자수송층(200) 및 전자주입층(210)을 포함하는 제2 발광부(ST2)가 위치한다. 제2 정공주입층(170), 제2 정공수송층(180) 및 제2 전자수송층(200)은 전술한 제1 발광부(ST1)의 제1 정공주입층(120), 제1 정공수송층(130) 및 제1 전자수송층(150)의 구성과 각각 동일하거나 다르게 이루어질 수 있다. Meanwhile, a second
노란색 발광층(190)은 옐로그린(Yellow-Green)을 발광하는 발광층 또는 옐로그린 발광층과 그린(Green)을 발광하는 발광층의 다층 구조로 이루어질 수 있다. 여기서 노란색 발광층(190)은 옐로그린(Yellow-Green) 발광층 또는 옐로그린 발광층과 그린(Green)을 발광하는 발광층의 다층 구조를 포함한다. 본 실시예에서는 옐로그린을 발광하는 노란색 발광층의 단층 구조를 예로 설명한다. 노란색 발광층(190)은 CBP(4,4'-N,N'-dicarbazolebiphenyl) 또는 Balq(Bis(2-methyl-8-quinlinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminium) 중 선택된 적어도 하나의 호스트에 옐로그린을 발광하는 인광 옐로그린 도펀트로 이루어질 수 있다.The yellow
상기 제2 전자수송층(200)은 전술한 제1 전자수송층(150)과 동일하거나 다르게 이루어질 수 있다. 제2 전자수송층(200)이 제1 전자수송층(150)과 다르게 이루어지는 경우, 제2 전자수송층(200)은 Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 및 SAlq로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제2 전자수송층(200)의 두께는 1 내지 50nm일 수 있다. 여기서, 제2 전자수송층(200)의 두께가 1nm 이상이면 전자 수송 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 50nm 이상이면 제2 전자수송층(200)의 두께가 너무 두꺼우므로 전자의 이동을 향상시키기 위한 구동 전압의 상승을 방지할 수 있는 이점이 있다. The second
상기 전자주입층(210)은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 하며, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PBD, TAZ, spiro-PBD, BAlq 또는 SAlq를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 반면, 전자주입층(210)은 금속화합물로 이루어질 수 있으며, 금속화합물은 예를 들어 LiQ, LiF, NaF, KF, RbF, CsF, FrF, BeF2, MgF2, CaF2, SrF2, BaF2 및 RaF2로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 전자주입층(210)의 두께는 1 내지 50nm일 수 있다. 여기서, 상기 전자주입층(210)의 두께가 1nm 이상이면, 전자 주입 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있고, 50nm 이하이면, 전자주입층(210)의 두께가 너무 두꺼워 전자의 이동을 향상시키기 위해 구동 전압이 상승되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다. 따라서, 전하생성층(160) 상에 제2 정공주입층(170), 제2 정공수송층(180), 노란색 발광층(190), 제2 전자수송층(200) 및 전자주입층(210)을 포함하는 제2 발광부(ST2)를 구성한다. The
제2 발광부(ST2) 상에는 음극(220)이 위치한다. 상기 음극(220)은 전자 주입 전극으로, 일함수가 낮은 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 여기서, 음극(220)은 유기전계발광소자가 전면 또는 양면발광구조일 경우, 빛을 투과할 수 있을 정도로 얇은 두께로 형성할 수 있으며, 유기전계발광소자가 배면발광구조일 경우, 빛을 반사시킬 수 있을 정도로 두껍게 형성할 수 있다. The
상기와 같이, 본 발명은 발광부에 포함된 적어도 하나의 전자수송층에 페난쓰롤린 화합물을 사용하고 N형 전하생성층에 안트라센 또는 파이렌 화합물을 사용함으로써, N형 전하생성층으로부터 전자수송층 및 발광층으로 전달되는 전자의 이동을 원활하게 한다. As described above, the present invention uses a phenanthroline compound for at least one electron transport layer included in the light emitting part and an anthracene or pyrene compound for the N-type charge generation layer, thereby forming an electron transport layer and a light emitting layer from the N-type charge generation layer. It facilitates the movement of electrons transferred to
또한, 전자수송층에 페난쓰롤린 화합물로 구성하고, 질소가 포함된 페난쓰롤린 환을 포함함으로써, 발광층으로의 전자의 수송을 용이하게 한다. 그리고 페난쓰롤린 유도체에 트리페닐 유도체가 연결되어 있으므로, N형 전하생성층에서 발광층으로 전자의 이동을 더 용이하게 한다. In addition, the electron transport layer is composed of a phenanthroline compound and includes a phenanthroline ring containing nitrogen, thereby facilitating the transport of electrons to the light emitting layer. And since the triphenyl derivative is connected to the phenanthroline derivative, the electrons from the N-type charge generating layer to the light emitting layer are more easily moved.
또한, N형 전하생성층에 카볼린 유도체를 포함하는 파이렌 화합물 또는 안트라센 화합물을 사용함으로써, 카볼린 유도체에 전자가 상대적으로 풍부한 sp2 혼성 오비탈의 질소가 N형 전하생성층에 포함된 알칼리금속 또는 알칼리 토금속과 결합하여 갭 스테이트를 형성하고, 갭 스테이트에 의해 P형 전하생성층에서 N형 전하생성층으로 전자의 전달을 원활하게 한다.In addition, by using a pyrene compound or anthracene compound containing a carboline derivative in the N-type charge generation layer, the nitrogen of sp2 hybrid orbital, which is relatively rich in electrons in the carboline derivative, is an alkali metal or A gap state is formed by combining with an alkaline earth metal, and electrons are smoothly transferred from the P-type charge generating layer to the N-type charge generating layer by the gap state.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기전계발광소자를 나타낸 도면이다. 하기에서는 전술한 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 붙여 그 설명을 생략하기로 한다.2 is a view showing an organic electroluminescent device according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, the same reference numerals are assigned to the same components as those of the first embodiment, and descriptions thereof will be omitted.
도 2를 참조하면, 본 발명의 유기전계발광소자(100)는 양극(110)과 음극(220) 사이에 위치하는 복수의 발광부들(ST1, ST2, ST3) 및 복수의 발광부들(ST1, ST2, ST3) 사이에 위치하는 제1 전하생성층(160)과 제2 전하생성층(230)을 포함한다. 본 실시예에서는 양극(110)과 음극(220) 사이에 3개의 발광부들이 위치하는 것으로 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 양극(110)과 음극(220) 사이에 4개 또는 그 이상의 발광부들을 포함할 수도 있다. Referring to FIG. 2 , the organic
보다 자세하게, 제1 발광부(ST1)는 하나의 발광소자 단위를 이루는 것으로, 제1 발광층(140)을 포함한다. 제1 발광층(140)은 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색을 발광할 수 있으며, 본 실시예에서는 청색(blue)을 발광하는 청색 발광층일 수 있다. 상기 제1 발광부(ST1)는 양극(110)과 제1 발광층(140) 사이에 제1 정공주입층(120), 제1 정공수송층(130)을 더 포함한다. 그리고, 제1 발광부(ST1)는 제1 발광층(140) 상에 제1 전자수송층(150)을 더 포함한다. 따라서, 양극(110) 상에 제1 정공주입층(120), 제1 정공수송층(130), 제1 발광층(140) 및 제1 전자수송층(150)을 포함하는 제1 발광부(ST1)를 구성한다. 상기 제1 정공주입층(120), 제1 정공수송층(130)은 소자의 구조나 특성에 따라 제1 발광부(ST1)의 구성에 포함되지 않을 수도 있다.In more detail, the first light emitting unit ST1 constitutes one light emitting device unit and includes the first
상기 제1 전자수송층(150)은 전술한 제1 실시예와 동일하게 페난쓰롤린 화합물로 이루어진다. 페난쓰롤린 화합물은 분자 내의 방향족 환을 통해 전하의 수송을 용이하게 하고, 특히 페난쓰롤린 환처럼 전자가 많은 질소가 포함되어 있으므로, 발광층으로 전자의 수송을 용이하게 한다. 또한, 페난쓰롤린 유도체에 트리페닐 유도체가 연결되어 있으므로, N형 전하생성층에서 발광층으로 전자의 이동을 원활하게 한다. The first
상기 제1 발광부(ST1) 상에 제1 전하생성층(160)이 위치한다. 제1 전하생성층(160)은 N형 전하생성층(160N)과 P형 전하생성층(160P)이 접합된 PN접합 전하생성층으로, 전하를 생성하거나 정공 및 전자로 분리하여 상기 각 발광층에 전하를 주입한다. 여기서, N형 전하생성층(160N)은 파이렌 화합물 또는 안트라센 화합물로 이루어진다. N형 전하생성층(160N)에 카볼린 유도체를 포함하는 파이렌 화합물 또는 안트라센 화합물을 도입함으로써, 카볼린 유도체에 전자가 상대적으로 풍부한 sp2 혼성 오비탈의 질소가 N형 전하생성층에 포함된 알칼리금속 또는 알칼리 토금속과 결합하여 갭 스테이트를 형성하고, 갭 스테이트에 의해 P형 전하생성층에서 N형 전하생성층으로 전자의 전달을 원활하게 한다. 따라서, 상기 제1 발광층(140)으로 전자가 빠르게 이동할 수 있으므로, 유기전계발광소자의 전자의 주입 능력을 향상시킬 수 있으며, 구동 전압을 낮출 수 있다. 상기 P형 전하생성층(160P)은 전술한 제1 실시예와 동일하게 구성된다. A first
한편, 상기 제1 전하생성층(160) 상에 제2 발광층(190)을 포함하는 제2 발광부(ST2)가 위치한다. 제2 발광층(190)은 적색, 녹색 및 청색 중 하나의 색을 발광할 수 있으며, 예를 들어 본 실시예에서는 노란색(yellow)을 발광하는 노란색 발광층일 수 있다. 노란색 발광층은 옐로그린(yellow-green)을 발광하는 발광층 또는 옐로그린 발광층과 그린(green)을 발광하는 발광층의 다층 구조로 이루어질 수 있다. 상기 제2 발광부(ST2)는 제1 전하생성층(160)과 상기 제2 발광층(190) 사이에 제2 정공주입층(170) 및 제2 정공수송층(180)을 더 포함하고, 제2 발광층(190) 상에 제2 전자수송층(200)을 더 포함한다. 제2 전자수송층(200)은 제1 전자수송층(150)과 동일하게 이루어지므로 설명을 생략한다. 따라서, 제1 전하생성층(160) 상에 제2 정공주입층(170), 제2 정공수송층(180), 제2 발광층(190) 및 제2 전자수송층(200)을 포함하는 제2 발광부(ST2)를 구성한다.Meanwhile, the second light emitting part ST2 including the second
상기 제2 발광부(ST2) 상에 제2 전하생성층(230)이 위치한다. 제2 전하생성층(230)은 N형 전하생성층(230N)과 P형 전하생성층(230P)이 접합된 PN접합 전하생성층으로, 전하를 생성하거나 정공 및 전자로 분리하여 상기 각 발광층에 전하를 주입한다. 여기서, N형 전하생성층(230N)은 제1 전하생성층(160)의 N형 전하생성층(160N)과 동일하게 이루어지므로 설명을 생략한다. 또한, 상기 P형 전하생성층(230P)도 전술한 제1 전하생성층(160)의 P형 전하생성층(160P)과 동일하게 구성된다. A second
상기 제2 전하생성층(230) 상에 제3 발광층(250)을 포함하는 제3 발광부(ST3)가 위치한다. 제3 발광층(250)은 적색, 녹색 및 청색 중 하나의 색을 발광할 수 있으며, 예를 들어 본 실시예에서는 청색(blue)을 발광하는 청색 발광층일 수 있다. 상기 청색 발광층은 청색(Blue) 발광층, 진청색(Dark Blue) 발광층 또는 스카이 블루(Sky Blue) 발광층 중 하나를 포함한다. 상기 제3 발광부(ST3)는 제2 전하생성층(230)과 상기 제3 발광층(250) 사이에 제3 정공수송층(240)을 더 포함하고, 제3 발광층(250) 상에 제3 전자수송층(260)과 전자주입층(210)을 더 포함한다. 제3 전자수송층(260)은 전술한 제1 전자수송층(150) 및 제2 전자수송층(200)과 동일하게 이루어지므로 설명을 생략한다. 따라서, 제2 전하생성층(230) 상에 제3 정공수송층(240), 제3 발광층(250), 제3 전자수송층(260) 및 전자주입층(210)을 포함하는 제3 발광부(ST3)를 구성한다. 제3 발광부(ST3) 상에는 음극(220)이 구비되어 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기전계발광소자를 구성한다.A third light emitting part ST3 including a third
전술한 본 발명의 제2 실시예에서는 제1 전자수송층(150), 제2 전자수송층(200) 및 제3 전자수송층(260)이 모두 동일한 구성으로 이루어진 것으로 설명하였다. 그러나 이에 한정되지 않으며 제1 전자수송층(150), 제2 전자수송층(200) 및 제3 전자수송층(260) 중 적어도 하나는 페난쓰롤린 화합물로 이루어진다. 페난쓰롤린 화합물은 분자 내의 방향족 환을 통해 전하의 수송을 용이하게 하고, 특히 페난쓰롤린 환처럼 전자가 많은 질소가 포함되어 있어 전자의 수송을 용이하게 한다. 또한, 페난쓰롤린 유도체에 트리페닐 유도체가 연결되어 있으므로, 인접한 N형 전하생성층에서 발광층으로 전자의 이동을 원활하게 한다. In the second embodiment of the present invention described above, it has been described that the first
또한, 본 발명의 제2 실시예에서는 제1 전하생성층(160)의 N형 전하생성층(160N)과 제2 전하생성층(230)의 N형 전하생성층(230N)이 모두 동일한 구성으로 이루어진 것으로 설명하였다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 제1 전하생성층(160)의 N형 전하생성층(160N)과 제2 전하생성층(230)의 N형 전하생성층(230N) 중 적어도 하나는 카볼린 유도체를 포함하는 안트라센 화합물 또는 파이렌 화합물로 이루어진다. 파이렌 화합물과 안트라센 화합물은 카볼린 유도체 내에 전자가 상대적으로 풍부한 sp2 혼성 오비탈의 질소를 포함한다. 이 질소는 N형 전하생성층의 도펀트인 알칼리금속 또는 알칼리 토금속과 결합하여 갭 스테이트를 형성한다. 따라서, 갭 스테이트에 의해, P형 전하생성층에서 N형 전하생성층으로 전자의 전달을 원활하게 할 수 있다. In addition, in the second embodiment of the present invention, both the N-type
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광소자의 에너지 밴드 다이어그램이다.3 is an energy band diagram of an organic light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 유기전계발광소자는 정공수송층(HTL), P형 전하생성층(P-CGL), N형 전하생성층(N-CGL) 및 전자수송층(ETL)을 포함한다. N형 전하생성층(N-CGL)은 인접한 전자수송층(ETL)에 전자를 공급하고 P형 전하생성층(P-CGL)은 인접한 정공수송층(HTL)에 정공을 공급한다. N형 전하생성층(N-CGL)은 카볼린 유도체에 sp2 혼성 오비탈의 질소가 포함되고 이 질소는 N형 전하생성층의 도펀트인 알칼리금속 또는 알칼리 토금속과 결합하여 갭 스테이트(Gap state)를 형성한다. 따라서, 갭 스테이트(Gap state)에 의해 P형 전하생성층(P-CGL)에서 N형 전하생성층(N-CGL)으로 전자의 전달을 원활하게 할 수 있다. 또한, 전자수송층(ETL)은 페난쓰롤린 화합물을 포함하며 분자 내의 방향족 환을 통해 전하의 수송을 용이하게 하고, 특히 페난쓰롤린 환처럼 전자가 많은 질소가 포함되어 있으므로, 발광층으로 전자의 수송을 용이하게 한다. 또한, 페난쓰롤린 유도체에 트리페닐 유도체가 연결되어 있으므로, N형 전하생성층에서 전자수송층으로 전자의 이동을 원활하게 한다. 따라서, 소자의 전자 주입 능력이 향상되어 소자의 구동 전압을 낮추고 발광 효율을 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 3 , the organic electroluminescent device of the present invention includes a hole transport layer (HTL), a P-type charge generation layer (P-CGL), an N-type charge generation layer (N-CGL) and an electron transport layer (ETL). . The N-type charge generation layer (N-CGL) supplies electrons to the adjacent electron transport layer (ETL), and the P-type charge generation layer (P-CGL) supplies holes to the adjacent hole transport layer (HTL). In the N-type charge generation layer (N-CGL), nitrogen of an sp2 hybrid orbital is included in the carboline derivative, and this nitrogen is combined with an alkali metal or alkaline earth metal, which is a dopant of the N-type charge generation layer, to form a gap state. do. Accordingly, electrons may be smoothly transferred from the P-type charge generation layer (P-CGL) to the N-type charge generation layer (N-CGL) by the gap state. In addition, the electron transport layer (ETL) contains a phenanthroline compound and facilitates the transport of electric charges through an aromatic ring in the molecule, and in particular, since it contains nitrogen rich in electrons like the phenanthroline ring, the transport of electrons to the light emitting layer is facilitated. make it easy In addition, since the triphenyl derivative is connected to the phenanthroline derivative, it facilitates the movement of electrons from the N-type charge generating layer to the electron transport layer. Accordingly, the electron injection capability of the device is improved, thereby lowering the driving voltage of the device and improving the luminous efficiency.
이하, 본 발명의 유기전계발광소자를 제작한 실시예를 개시한다. 하기 전자수송층 및 N형 전하생성층의 재료 등이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. Hereinafter, an embodiment in which the organic electroluminescent device of the present invention is manufactured is disclosed. The following materials for the electron transport layer and the N-type charge generation layer are not intended to limit the scope of the present invention.
<비교예 1><Comparative Example 1>
ITO 기판 상에 청색 발광층과 제1 전자수송층을 포함하는 제1 발광부, N형 전하생성층, P형 전하생성층, 노란색 발광층과 제2 전자수송층을 포함하는 제2 발광부 및 음극을 형성하여 유기전계발광소자를 제조하였다. 여기서, 제1 전자수송층은 하기 화합물 ETL_R1으로 형성하였고, N형 전하생성층은 하기 화합물 NCGL_R로 형성하였다.A first light emitting unit including a blue light emitting layer and a first electron transport layer, an N-type charge generation layer, a P type charge generation layer, a second light emitting unit including a yellow light emitting layer and a second electron transport layer, and a cathode are formed on the ITO substrate, An organic electroluminescent device was manufactured. Here, the first electron transport layer was formed of the following compound ETL_R1, and the N-type charge generation layer was formed of the following compound NCGL_R.
<비교예 2><Comparative Example 2>
전술한 비교예 1과 동일한 구성으로, 제1 전자수송층은 하기 화합물 ETL_A로 형성하였고, N형 전하생성층은 화합물 NCGL_R로 형성하여 유기전계발광소자를 제작하였다.In the same configuration as in Comparative Example 1 described above, the first electron transport layer was formed of the following compound ETL_A, and the N-type charge generation layer was formed of the compound NCGL_R to manufacture an organic electroluminescent device.
<비교예 3><Comparative Example 3>
전술한 비교예 1과 동일한 구성으로, 제1 전자수송층은 화합물 ETL_R1로 형성하였고, N형 전하생성층은 하기 화합물 NCGL_B로 형성하여 유기전계발광소자를 제작하였다.In the same configuration as in Comparative Example 1 described above, the first electron transport layer was formed of the compound ETL_R1, and the N-type charge generation layer was formed of the following compound NCGL_B to manufacture an organic electroluminescent device.
<비교예 4><Comparative Example 4>
전술한 비교예 1과 동일한 구성으로, 제1 전자수송층은 하기 화합물 ETL_R2로 형성하였고, N형 전하생성층은 하기 화합물 NCGL_C로 형성하여 유기전계발광소자를 제작하였다.In the same configuration as in Comparative Example 1, the first electron transport layer was formed of the following compound ETL_R2, and the N-type charge generation layer was formed of the following compound NCGL_C to manufacture an organic electroluminescent device.
<실시예 1><Example 1>
전술한 비교예 1과 동일한 구성으로, 제1 전자수송층은 화합물 ETL_A로 형성하였고, N형 전하생성층은 화합물 NCGL_B로 형성하여 유기전계발광소자를 제작하였다.In the same configuration as in Comparative Example 1, the first electron transport layer was formed of the compound ETL_A, and the N-type charge generation layer was formed of the compound NCGL_B to fabricate an organic electroluminescent device.
<실시예 2><Example 2>
전술한 비교예 1과 동일한 구성으로, 제1 전자수송층은 하기 화합물 ETL_B로 형성하였고, N형 전하생성층은 하기 화합물 NCGL_A로 형성하여 유기전계발광소자를 제작하였다.In the same configuration as in Comparative Example 1, the first electron transport layer was formed of the following compound ETL_B, and the N-type charge generation layer was formed of the following compound NCGL_A, thereby manufacturing an organic electroluminescent device.
<실시예 3><Example 3>
전술한 비교예 1과 동일한 구성으로, 제1 전자수송층은 화합물 ETL_C로 형성하였고, N형 전하생성층은 화합물 NCGL_C로 형성하여 유기전계발광소자를 제작하였다.In the same configuration as in Comparative Example 1, the first electron transport layer was formed of the compound ETL_C, and the N-type charge generation layer was formed of the compound NCGL_C, thereby manufacturing an organic electroluminescent device.
상기 비교예들과 실시예들에서 제1 전자수송층 및 N형 전하생성층의 재료나 발광층의 구성이 본 발명의 내용을 제한하는 것은 아니다.
The materials of the first electron transport layer and the N-type charge generation layer or the configuration of the light emitting layer in the comparative examples and embodiments do not limit the content of the present invention.
전술한 비교예 1 내지 4, 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 유기전계발광소자의 구동 전압 및 발광 효율을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 하기 표 1에서는 10mA/㎠의 전류밀도로 소자를 구동한 비교예 1의 결과값을 100%로 보고 그에 따른 비교예 2 내지 4, 실시예 1 내지 3의 결과값을 퍼센트로 표시하였다.The driving voltage and luminous efficiency of the organic light emitting diodes prepared according to Comparative Examples 1 to 4 and Examples 1 to 3 were measured, and are shown in Table 1 below. In addition, in Table 1 below, the result value of Comparative Example 1, in which the device was driven at a current density of 10 mA/cm 2 , was 100%, and the resulting values of Comparative Examples 2 to 4 and Examples 1 to 3 were expressed as a percentage.
비교예 1은 전자수송층으로 ETL_R1으로 구성하고, N형 전하생성층은 NCGL_R로 구성하였다. ETL_R1은 벤조이미다졸 치환된 안트라센 화합물이고, NCGL_R은 페난쓰롤린 화합물(Bphen)이다. In Comparative Example 1, the electron transport layer was composed of ETL_R1, and the N-type charge generation layer was composed of NCGL_R. ETL_R1 is a benzoimidazole-substituted anthracene compound, and NCGL_R is a phenanthroline compound (Bphen).
비교예 2는 전자수송층으로 ETL_A로 구성하고, N형 전하생성층은 NCGL_R로 구성하였다. ETL_A는 페난쓰롤린 치환된 안트라센 화합물이다.In Comparative Example 2, the electron transport layer was composed of ETL_A, and the N-type charge generation layer was composed of NCGL_R. ETL_A is a phenanthroline substituted anthracene compound.
비교예 3은 전자수송층으로 ETL_R1으로 구성하고, N형 전하생성층은 NCGL_B로 구성하였다. NCGL_B는 카볼린 치환된 파이렌 화합물이다.In Comparative Example 3, the electron transport layer was composed of ETL_R1, and the N-type charge generation layer was composed of NCGL_B. NCGL_B is a carboline-substituted pyrene compound.
비교예 4는 전자수송층으로 ETL_R2로 구성하고, N형 전하생성층은 NCGL_C로 구성하였다. ETL_R2는 피리딘 치환된 플루오렌 화합물이고, NCGL_C는 카볼린 치환된 안트라센 화합물이다.In Comparative Example 4, the electron transport layer was composed of ETL_R2, and the N-type charge generation layer was composed of NCGL_C. ETL_R2 is a pyridine-substituted fluorene compound, and NCGL_C is a carboline-substituted anthracene compound.
실시예 1은 전자수송층으로 ETL_A로 구성하고, N형 전하생성층은 NCGL_B로 구성하였다. ETL_A는 페난쓰롤린 치환된 안트라센 화합물이고, NCGL_B는 카볼린 치환된 파이렌 화합물이다.In Example 1, the electron transport layer was composed of ETL_A, and the N-type charge generation layer was composed of NCGL_B. ETL_A is a phenanthroline-substituted anthracene compound, and NCGL_B is a carboline-substituted pyrene compound.
실시예 2는 전자수송층으로 ETL_B로 구성하고, N형 전하생성층은 NCGL_A로 구성하였다. ETL_B는 페난쓰롤린 치환된 안트라센 화합물이고, NCGL_A는 카볼린 치환된 안트라센 화합물이다. In Example 2, the electron transport layer was composed of ETL_B, and the N-type charge generation layer was composed of NCGL_A. ETL_B is a phenanthroline-substituted anthracene compound, and NCGL_A is a carboline-substituted anthracene compound.
실시예 3은 전자수송층으로 ETL_C로 구성하고, N형 전하생성층은 NCGL_C로 구성하였다. ETL_C는 페난쓰롤린 치환된 안트라센 화합물이고, NCGL_C는 카볼린 치환된 안트라센 화합물이다.In Example 3, the electron transport layer was composed of ETL_C, and the N-type charge generation layer was composed of NCGL_C. ETL_C is a phenanthroline-substituted anthracene compound, and NCGL_C is a carboline-substituted anthracene compound.
표 1을 참조하면, 실시예 1은 전자수송층에 페난쓰롤린 유도체를 포함하고 N형 전하생성층에 카볼린 유도체를 포함함으로써, 전자수송층과 N형 전하생성층 중 어느 하나에만 페난쓰롤린 유도체 또는 카볼린 유도체를 포함한 비교예 1 내지 4에 비해 구동 전압이 12 내지 16% 낮아졌고 발광 효율이 13 내지 24% 증가하였음을 알 수 있다.Referring to Table 1, Example 1 includes a phenanthroline derivative in the electron transport layer and a carboline derivative in the N-type charge generation layer, so that only one of the electron transport layer and the N-type charge generation layer contains a phenanthroline derivative or It can be seen that the driving voltage was lowered by 12 to 16% and the luminous efficiency was increased by 13 to 24% compared to Comparative Examples 1 to 4 including the carboline derivative.
실시예 2는 전자수송층에 페난쓰롤린 유도체를 포함하고 N형 전하생성층에 카볼린 유도체를 포함함으로써, 전자수송층과 N형 전하생성층 중 어느 하나에만 페난쓰롤린 유도체 또는 카볼린 유도체를 포함한 비교예 1 내지 4에 비해 구동 전압이 10 내지 14% 낮아졌고 발광 효율이 8 내지 19% 증가하였음을 알 수 있다.Example 2 includes a phenanthroline derivative in the electron transport layer and a carboline derivative in the N-type charge generation layer, thereby including a phenanthroline derivative or a carboline derivative in only one of the electron transport layer and the N-type charge generation layer. It can be seen that the driving voltage was lowered by 10 to 14% and the luminous efficiency was increased by 8 to 19% compared to Examples 1 to 4.
실시예 3은 전자수송층에 페난쓰롤린 유도체를 포함하고 N형 전하생성층에 카볼린 유도체를 포함함으로써, 전자수송층과 N형 전하생성층 중 어느 하나에만 페난쓰롤린 유도체 또는 카볼린 유도체를 포함한 비교예 1 내지 4에 비해 구동 전압이 8 내지 12% 낮아졌고 발광 효율이 10 내지 21% 증가하였음을 알 수 있다.Example 3 includes a phenanthroline derivative in the electron transport layer and a carboline derivative in the N-type charge generating layer, thereby including a phenanthroline derivative or a carboline derivative in only one of the electron transport layer and the N-type charge generating layer. It can be seen that the driving voltage was lowered by 8 to 12% and the luminous efficiency was increased by 10 to 21% compared to Examples 1 to 4.
본 발명은 발광부에 위치한 적어도 하나의 전자수송층을 페난쓰롤린 유도체를 포함하고, N형 전하생성층에 카볼린 유도체를 포함하는 안트라센 또는 파이렌 화합물을 사용함으로써, N형 전하생성층으로부터 전자수송층 또는 발광층으로 전달되는 전자의 이동을 원활하게 한다. The present invention provides an electron transport layer from an N-type charge generating layer by using an anthracene or a pyrene compound including a carboline derivative in the N-type charge generating layer and including a phenanthroline derivative for at least one electron transport layer located in the light emitting part Alternatively, it facilitates the movement of electrons transferred to the light emitting layer.
또한, 전자수송층을 페난쓰롤린 화합물로 구성하고 질소가 포함된 페난쓰롤린 환을 포함함으로써, 발광층으로 전자의 수송을 용이하게 한다. 그리고 페난쓰롤린 유도체에 트리페닐 유도체가 연결되어 있으므로, N형 전하생성층에서 발광층으로 전자의 이동을 더 용이하게 한다. In addition, the electron transport layer is composed of a phenanthroline compound and includes a phenanthroline ring containing nitrogen, thereby facilitating the transport of electrons to the light emitting layer. And since the triphenyl derivative is connected to the phenanthroline derivative, the electrons from the N-type charge generating layer to the light emitting layer are more easily moved.
또한, N형 전하생성층에 카볼린 유도체를 포함하는 파이렌 화합물 또는 안트라센 화합물을 사용함으로써, 카볼린 유도체에 전자가 상대적으로 풍부한 sp2 혼성 오비탈의 질소가 N형 전하생성층에 포함된 알칼리금속 또는 알칼리 토금속과 결합하여 갭 스테이트를 형성하고, 갭 스테이트에 의해 P형 전하생성층에서 N형 전하생성층으로 전자의 전달을 원활하게 한다.In addition, by using a pyrene compound or anthracene compound containing a carboline derivative in the N-type charge generation layer, the nitrogen of sp2 hybrid orbital, which is relatively rich in electrons in the carboline derivative, is an alkali metal or A gap state is formed by combining with an alkaline earth metal, and electrons are smoothly transferred from the P-type charge generating layer to the N-type charge generating layer by the gap state.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the technical configuration of the present invention can be changed to other specific forms by those skilled in the art to which the present invention pertains without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be appreciated that this may be practiced. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. In addition, the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the above detailed description. In addition, all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.
100 : 유기전계발광소자 110 : 양극
120 : 제1 정공주입층 130 : 제1 정공수송층
140 : 청색 발광층 150 : 제1 전자수송층
160 : 전하생성층 160N : N형 전하생성층
160P : P형 전하생성층 170 : 제2 정공주입층
180 : 제2 정공수송층 190 : 노란색 발광층
200 : 제2 전자수송층 210 : 전자주입층
220 : 음극100: organic electroluminescent device 110: anode
120: first hole injection layer 130: first hole transport layer
140: blue light emitting layer 150: first electron transport layer
160:
160P: P-type charge generation layer 170: second hole injection layer
180: second hole transport layer 190: yellow light emitting layer
200: second electron transport layer 210: electron injection layer
220: cathode
Claims (9)
상기 제1 발광부 상에 위치하며, 제2 발광층과 제2 전자수송층을 포함하는 제2 발광부; 및
상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 사이에 위치하며, N형 전하생성층을 포함하는 전하생성층을 포함하며,
상기 제1 전자수송층과 제2 전자수송층 중 적어도 하나는 하기 화학식 1 내지 8로 표시되는 전자수송 화합물 중 어느 하나로 이루어지고,
상기 N형 전하생성층은 하기 화학식 9 및 10으로 표시되는 전하생성 화합물 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
상기 화학식 1 내지 4에서, R21 내지 R33은 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이고, R21과 R22, R23과 R24, R25와 R26, R27과 R28, R29와 R30, 및 R31과 R32 중 적어도 하나는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며, X10 내지 X22는 각각 독립적으로 C 또는 N이며,
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
상기 화학식 5 내지 8에서, R21 내지 R33은 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이고, R21과 R22, R23과 R24, R25와 R26, R28과 R29, R27과 R31, R29와 R30, R31과 R32, R32와 R33 및 R30과 R33 중 적어도 하나는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있으며, X10 내지 X22는 각각 독립적으로 C 또는 N이고,
[화학식 9]
[화학식 10]
상기 화학식 9 및 10에서, X1 내지 X9는 각각 독립적으로 C 또는 N이고, X1 내지 X9 중 적어도 하나가 N을 포함하거나, X1 내지 X4 중에 적어도 하나 및 X5 내지 X9 중에 적어도 하나가 N을 포함하고, L은 일중 결합, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 20의 헤테로 아릴렌기 중 어느 하나이며,
상기 화학식 9에서, R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이며,
상기 화학식 10에서, R10 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이다.a first light emitting unit positioned between the anode and the cathode and including a first light emitting layer and a first electron transport layer;
a second light emitting unit positioned on the first light emitting unit and including a second light emitting layer and a second electron transport layer; and
and a charge generation layer disposed between the first light emitting part and the second light emitting part, and including an N-type charge generation layer,
At least one of the first electron transport layer and the second electron transport layer consists of any one of the electron transport compounds represented by the following Chemical Formulas 1 to 8,
The N-type charge generating layer is an organic electroluminescent device, characterized in that consisting of any one of the charge generating compound represented by the following formulas 9 and 10.
[Formula 1]
[Formula 2]
[Formula 3]
[Formula 4]
In Formulas 1 to 4, R 21 to R 33 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 60 carbon atoms, or 1 to 10 carbon atoms An alkyl group, any one of an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, R 21 and R 22 , R 23 and R 24 , R 25 and R 26 , R 27 and R 28 , R 29 and R 30 , and R 31 and R 32 At least one of them may be bonded to each other to form a ring, and X 10 to X 22 are each independently C or N,
[Formula 5]
[Formula 6]
[Formula 7]
[Formula 8]
In Formulas 5 to 8, R 21 to R 33 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 60 carbon atoms, or 1 to 10 carbon atoms An alkyl group, any one of an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, R 21 and R 22 , R 23 and R 24 , R 25 and R 26 , R 28 and R 29 , R 27 and R 31 , R 29 and R 30 , At least one of R 31 and R 32 , R 32 and R 33 , and R 30 and R 33 may be bonded to each other to form a ring, and X 10 to X 22 are each independently C or N;
[Formula 9]
[Formula 10]
In Formulas 9 and 10, X 1 to X 9 are each independently C or N, and at least one of X 1 to X 9 includes N, or at least one of X 1 to X 4 and X 5 to X 9 At least one includes N, and L is a single bond, a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted hetero arylene group having 4 to 20 carbon atoms,
In Formula 9, R 1 to R 9 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C6 to C60 aryl group, a substituted or unsubstituted C6 to C60 heteroaryl group, a C1 to C10 alkyl group, Any one of an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms,
In Formula 10, R 10 to R 18 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 6 to 60 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, Any one of a C1-C10 alkoxy group.
상기 제1 전자수송층과 제2 전자수송층 중 적어도 하나는 하기 화학식 11 내지 14로 표시되는 전자수송 화합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
[화학식 11]
[화학식 12]
[화학식 13]
[화학식 14]
상기 화학식 11 내지 14에서, R21 내지 R33은 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이고, R21과 R22, R23과 R24, R25와 R26, R27과 R28, R29와 R30, 및 R31과 R32 중 적어도 하나는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
According to claim 1,
At least one of the first electron transport layer and the second electron transport layer is an organic electroluminescent device, characterized in that any one of the electron transport compound represented by the following Chemical Formulas 11 to 14.
[Formula 11]
[Formula 12]
[Formula 13]
[Formula 14]
In Formulas 11 to 14, R 21 to R 33 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 60 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms An alkyl group, any one of an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, R 21 and R 22 , R 23 and R 24 , R 25 and R 26 , R 27 and R 28 , R 29 and R 30 , and R 31 and R 32 At least one of them may be bonded to each other to form a ring.
상기 제1 전자수송층과 제2 전자수송층 중 적어도 하나는 하기 화학식 15 내지 19로 표시되는 전자수송 화합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
[화학식 15]
[화학식 16]
[화학식 17]
[화학식 18]
상기 화학식 15 내지 18에서, R21 내지 R33은 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이고, R21과 R22, R23과 R24, R25와 R26, R28과 R29, R27과 R31, R29와 R30, R31과 R32, R32와 R33, 및 R30과 R33 중 적어도 하나는 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
According to claim 1,
At least one of the first electron transport layer and the second electron transport layer is an organic electroluminescent device, characterized in that any one of the electron transport compounds represented by the following Chemical Formulas 15 to 19.
[Formula 15]
[Formula 16]
[Formula 17]
[Formula 18]
In Formulas 15 to 18, R 21 to R 33 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 60 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms An alkyl group, any one of an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, R 21 and R 22 , R 23 and R 24 , R 25 and R 26 , R 28 and R 29 , R 27 and R 31 , R 29 and R 30 , At least one of R 31 and R 32 , R 32 and R 33 , and R 30 and R 33 may be bonded to each other to form a ring.
상기 전자수송 화합물은 하기 표시되는 화합물들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
According to claim 1,
The electron transport compound is an organic electroluminescent device, characterized in that any one of the compounds shown below.
상기 N형 전하생성층은 하기 화학식 19 및 20으로 표시되는 전하생성 화합물 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
[화학식 19]
[화학식 20]
상기 화학식 19 및 20에서, X1 내지 X9는 각각 독립적으로 C 또는 N이고, X1 내지 X9 중에 적어도 하나가 N을 포함하거나, X1 내지 X4 중에 적어도 하나 및 X5 내지 X9 중에 적어도 하나가 N을 포함하고, L은 일중 결합, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기 또는 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 20의 헤테로 아릴렌기이며,
상기 화학식 19에서, R19는 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이며,
상기 화학식 20에서, R20은 수소, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 혹은 치환되지 않은 탄소수 4 내지 60의 헤테로 아릴기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 중 어느 하나이다.
According to claim 1,
The N-type charge generating layer is an organic electroluminescent device, characterized in that consisting of any one of the charge generating compound represented by the following Chemical Formulas 19 and 20.
[Formula 19]
[Formula 20]
In Formulas 19 and 20, X 1 to X 9 are each independently C or N, and at least one of X 1 to X 9 includes N, or at least one of X 1 to X 4 and X 5 to X 9 At least one includes N, and L is a single bond, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group or a substituted or unsubstituted C4 to C20 heteroarylene group,
In Formula 19, R 19 is hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 60 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, alkoxy having 1 to 10 carbon atoms is one of the groups,
In Formula 20, R 20 is hydrogen, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 60 carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 4 to 60 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, alkoxy having 1 to 10 carbon atoms one of the groups
상기 전하생성 화합물은 하기 표시되는 화합물들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
6. The method of claim 5,
The charge generating compound is an organic electroluminescent device, characterized in that any one of the compounds shown below.
상기 제1 발광부 위에 위치하며, 제2 발광층과 제2 전자수송층을 포함하는 제2 발광부;
상기 제2 발광부 위에 위치하여, 제3 발광층과 제3 전자수송층을 포함하는 제3 발광부;
상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부 사이에 위치하는 제1 전하생성층; 및
상기 제2 발광부와 상기 제3 발광부 사이에 위치하는 제2 전하생성층을 포함하며,
상기 제1 전자수송층, 제2 전자수송층 및 제3 전자수송층 중 적어도 하나는 상기 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 따른 전자수송 화합물을 포함하고,
상기 제1 전하생성층과 상기 제2 전하생성층 중 적어도 하나는 상기 제1 항, 제5 항 및 제6 항 중 어느 한 항에 따른 전하생성 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
a first light emitting unit positioned between the anode and the cathode and including a first light emitting layer and a first electron transport layer;
a second light emitting unit positioned on the first light emitting unit and including a second light emitting layer and a second electron transport layer;
a third light emitting unit positioned on the second light emitting unit and including a third light emitting layer and a third electron transport layer;
a first charge generation layer positioned between the first light emitting unit and the second light emitting unit; and
a second charge generation layer positioned between the second light emitting unit and the third light emitting unit;
At least one of the first electron transport layer, the second electron transport layer and the third electron transport layer comprises the electron transport compound according to any one of claims 1 to 4,
At least one of the first charge generating layer and the second charge generating layer is an organic electroluminescent device comprising the charge generating compound according to any one of claims 1, 5 and 6.
상기 제1 전하생성층과 상기 제2 전하생성층 중 적어도 하나는 N형 전하생성층과 P형 전하생성층을 포함하며, 상기 N형 전하생성층은 상기 전하생성 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
8. The method of claim 7,
At least one of the first charge generation layer and the second charge generation layer includes an N-type charge generation layer and a P-type charge generation layer, and the N-type charge generation layer includes the charge generation compound. organic electroluminescent device.
상기 적어도 둘 이상의 발광부들 사이에 위치하는 전하생성층들; 및
상기 발광부들에 포함된 전자수송층들 중 적어도 하나는 상기 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 따른 전자수송 화합물을 포함하고,
상기 전하생성층들 중 적어도 하나는 상기 제1 항, 제5 항 및 제6 항 중 어느 한 항에 따른 전하생성 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.at least two light emitting units positioned between the anode and the cathode, each light emitting layer including an electron transport layer;
charge generation layers positioned between the at least two light emitting units; and
At least one of the electron transport layers included in the light emitting units comprises the electron transport compound according to any one of claims 1 to 4,
At least one of the charge generating layers is an organic electroluminescent device comprising the charge generating compound according to any one of claims 1, 5 and 6.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |