KR102378424B1 - 유기 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적층하여 배치된 제 1 전극 및 정공 주입층을 포함하는 유기 밝광 소자를 개시되며, 상기 제 1 전극과 정공 주입층 사이에 옴 접촉이 형성되고, 상기 정공 주입층의 캐리어 이동도는2Х10-5CM2V-1S-1미만이다. 본 발명은 이동도가 낮은 재료을 정공 주입층으로 사용하여 상기 유기 발광 소자 중의 정공 이동도를 감소시켜 OLED의 발광층에서 정공의 농도를 감소시킴으로써, 발광층에서의 정공과 전자의 수량이 균형을 이루도록 하고, 정공과 전자의 재결합 영역을 증가시켜, OLED의 전류 효율을 향상시킨다.
Description
본 발명은 디스플레이 기술에 관한 것으로, 특히 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자 (Organic Light Emitting Device, OLED)는 저전력 소모, 넓은 색 영역 및 더 얇은 부피 등 장점을 가진 능동형 발광 소자로서, 차세대 조명 및 평판 디스플레이의 주류 기술이 될 것으로 기대된다. 현재, 유기 전계 발광 기술은 스마트 폰 디스플레이와 같은 소형 패널에 널리 사용되어왔다.
일반적으로, OLED는 기판 상에 적층하여 배치된 양극, 유기 발광층 및 음극, 전극과 발광층 사이에 배치된 캐리어 기능층을 포함한다. 작동시, 캐리어(즉, 정공 및 전자)는 양극, 음극을 통해 유기 발광층에 주입되고, 상이한 캐리어가 발광 재료 내에서 결합되어 광의 형태로 에너지를 방출한다.
그러나, 정공과 전자의 이동도는 동일하지 않어서 OLED의 전류 효율에 영향을 미친다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 종래 기술에 따른 유기 발광 소자의 전류 효율이 낮은 결함을 극복하는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 적층하여 배치된 제 1 전극 및 정공 주입층을 포함하되, 상기 제 1 전극과 정공 주입층 사이에 옴 접촉이 형성되고, 상기 정공 주입층의 캐리어 이동도는 2Х10-5cm2V-1S-1 미만인 유기 발광 소자를 제공한다.
선택적으로, 정공 주입층을 구성하는 재료는 제 1 정공 수송 재료 및 P형 도핑 재료를 포함한다.
선택적으로, 상기 P형 도핑 재료은 F4TCNQ, NDP-9 또는 FeCl3, MoO3, WO3와 같은 전이 금속 화합물에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
선택적으로, 상기 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 에너지 레벨은 -5.3eV 내지 -4.8eV이다.
선택적으로, 상기 제 1 정공 수송 재료는 하기 화학식으로 표시된다.
여기서, Ar1-Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환 페닐, 비페닐기, 테르페닐기, 페난트릴기이고;
R1-R2는 각각 독립적으로 H 원자, 직쇄 또는 측쇄의 C1-C40 지방족 탄화수소 그룹 또는 할로겐 원자이다.
선택적으로, 상기 제 1 정공 수송 재료는,
선택적으로, 상기 P형 도핑 재료와 제 1 정공 수송 재료의 질량비는 1 : 100내지 1:10이다.
선택적으로, 상기 정공 주입층의 두께는 5 nm 내지 30 nm이다.
선택적으로, 상기 유기 발광 소자는 상기 정공 주입층과 옴 접촉되는 정공 수송층을 더 포함하고, 상기 정공 수송층을 구성하는 재료는 제 2 정공 수송 재료이고, 상기 제 2 정공 수송 재료의 캐리어 이동도는 제 1 정공 수송 재료의 캐리어 이동도보다 크다.
선택적으로, 상기 정공 수송층의 캐리어 이동도는 1 x 10-4cm2V-1S-1 초과이다.
선택적으로, 상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 에너지 레벨은 -5.6eV 내지 -5.1eV이다.
선택적으로, 상기 제 2 정공 수송 재료는 다음과 같다.
여기서, Ar1-Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환 C5-C30의 방향족 그룹이고;
X는 O 또는 S이고;
L은 단일 결합 또는 C4-C10의 방향족 그룹에서 선택되고;
n≥1;
R1-R4는 할로겐 원자, 카르복실산기, 직쇄 또는 측쇄의 C1-C30 지방족 탄화수소 그룹이다.
선택적으로, 제 2 정공 수송 재료는,
선택적으로, 상기 정공 수송층의 두께는 50 nm 내지 200 nm이다.
본 발명의 기술적 해결방법은 다음과 같은 장점을 갖는다.
1. 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자는 적층하여 배치된 제 1 전극과 정공 주입층을 포함하고, 상기 제 1 전극과 상기 정공 주입층 사이에 옴 접촉이 형성되고, 상기 정공 주입층의 캐리어 이동도는 2Х10-5cm2V-1S-1 미만이다. 본 발명은 이동도가 낮은 재료를 정공 주입층으로 사용하여, 상기 유기 발광 소자내의 정공의 이동도를 감소시킴으로써, OLED의 발광층에서 정공의 농도를 감소시킴으로써, 발광층에서의 정공과 전자의 수량이 균형을 이루도록 하고, 정공과 전자의 재결합 영역을 증가시켜, OLED의 전류 효율을 향상시킨다.
2. 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 에너지 레벨은 -5.3eV 내지 -4.8eV이다. 본 발명은 HOMO 에너지 레벨이 낮은 제 1 정공 수송 재료를 정공 주입층으로 사용함으로써, 정공 주입층 내의 정공 이동도를 줄여, OLED의 발광층에서 정공 농도의 감소를 구현한다. 또한, 정공 주입층의 재료는 P 형 도핑 재료를 포함하고, 이 재료의 LUMO 에너지 레벨과 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 레벨 사이의 에너지 레벨 오버랩이 적기 때문에, OLED의 구동 전압을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
3. 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자에 있어서, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 1wt% 내지 10wt %이다. 본 발명은 P 형 도핑 재료의 상기 도핑 농도를 사용함으로써, 정공 이동도를 감소시키면서, OLED의 발광층에서 정공과 전자의 수량이 균형을 이루도록 확보하여, 정공 및 전자 재결합 영역의 면적을 증가시켜, OLED의 전류 효율을 향상시킨다.
4. 본 발명의 실시예에 따른 유기 발광 소자에 있어서, 정공 수송층의 두께는 50nm 내지 200nm이다. 본 발명의 정공 수송층과 OLED의 반사 전극 사이에 마이크로 캐비티 구조를 형성하고, 광의 상쇄간섭(destructive interfere) 및 보강간섭(constructive interfere)에 의해 최종적으로 소정 파장의 광의 강도만 유지하며, 다른 파장의 광의 강도는 감소시키며, 이러한 두께는 광이 정공 수송층에서 반사될 때 적절한 상위차의 발생을 보장하여, 광 추출 효율을 향상시키는 목적을 달성할 수 있다.
본 발명의 실시예 또는 종래 기술의 기술적 방법을 보다 명확히 설명하기 위해, 이하에서 실시예 또는 종래 기술의 설명에 사용된 도면을 간단하게 설명하고, 이하 첨부된 도면은 단지 본 발명의 일부 실시예일 뿐이며, 당업자는 임의의 창조적인 작업 없이 하기 도면에 따라 다른 도면을 얻을 수 있는 것으로 이해해야 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED의 구조를 도시하는 도면이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED의 구조를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적인 해결방법을 보다 구체적으로 설명하며, 그러나 여기서 기술된 실시예는 본 발명의 실시예의 일부일 뿐이며, 모든 실시예가 아닌 것을 알아야한다. 본 발명의 실시예에 기초하여, 당업자가 창의적인 노력없이 얻은 다른 실시예는 모두 본 발명의 청구범위에 속한다.
본 발명의 설명에서, "제 1"및 "제 2"라는 용어는 다양한 특징/요소를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 달리 언급되지 않는 한, 이들 특징/요소는 이들 용어에 의해 제한되지 않다. 이들 용어는 하나의 특징/요소를 다른 특징/요소와 구별하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 이하에서 기재되는 제 1 특징/요소는 제 2 특징/요소로 지칭될 수 있고, 유사하게, 이하에서 논의되는 제 2 특징/요소는 제 1 특징/요소로 지칭될 수 있고, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.
본 발명은 본 명세서에 기재된 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 많은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시의 내용이 철저하게 완전하게 이루어질 수 있도록 제공되며, 본 개시의 사상은 당업자에게 완전하게 전달하며. 본 발명은 개시되는 청구 범위만에 의해서 제한된다. 첨붇된 도면에서, 층 및 영역의 크기 및 상대적 크기는 명확하게 하기 위해 과장되어 있다. 층과 같은 요소가 다른 요소 상에 "형성된" 또는 "배치된" 것으로 지칭되는 경우, 이 요소는 다른 요소 상에 직접 배치될 수 있거나, 중간에 다른 구성 요소가 존재하는 것으로 이해될 것이다. 반대로, 요소가 다른 요소에 "직접 형성된" 또는 "직접 배치된" 것으로 지칭되는 경우, 중간 요소는 존재하지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 유기 발광 소자를 제공한다. 상기 유기 발광 소자는 기판(10), 및 기판(10) 상에 순차적으로 적층하여 형성된 제 1 전극(20), 정공 주입층(30), 정공 수송층(40), 발광층(50), 전자 수송층(60) 및 전자 주입층 (70), 제 2 전극 (80)을 포함한다.
여기서, 기판 (10)은 유리와 같은 하드 기판, 또는 플렉시블 기판일 수 있다. 여기서, 플렉시블 기판은 폴리에스테르계나 폴리이미드계 화합물 재료, 또는 얇은 금속 시트로 제조될 수 있다. 상기 유기 발광 소자의 패키징은 박막 패키징과 같은 당업자에게 공지된 임의의 적합한 방법에 의해 수행될 수 있다.
제 1 전극(20)은 양극으로, 대응하는 제 2 전극(80)은 음극으로 작용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서의 유기 발광 소자는 상부 발광 소자를 예로 들어 상세하게 설명하며, 즉, 본 실시예에서의 제 1 전극(20)은 투명 양극이고, 제 2 전극(80)은 금속 음극이다. 본 발명의 일 선택적인 실시예로서, 제 2 전극(80)은 반사 전극이다.
여기서, 투명 양극(20)은 무기 재료 또는 유기 전도성 고분자(organic conductive polymer)로 이루어질 수 있다. 무기 재료는 일반적으로 인듐 주석 산화물(ITO), 산화 아연(ZnO), 인듐 아연 산화물(IZO) 등과 같은 금속 산화물 또는 금, 구리, 은 등과 같은 일함수가 보다 높은 금속이며, ITO을 선택하는 것이 바람직하다. 금속 음극(80)은 일반적으로 알루미늄, 은 등과 같은 양호한 도전성을 갖는 금속 재료, 또는 전도성 금속 산화물에 의해 제조된다. 유기 도전성 중합체는 폴리티오펜/폴리스티렌술폰산(이하, PEDOT/PSS라 치칭함), 폴리아닐린 (이하, PANI로 지칭함) 중 하나인 것이 바람직하다.
전자 주입층(70)은 단일 금속 물질, 또는 금속과 산소 원소나 할로겐 원소로 형성된 화합물, 또는 금속 합금으로 이루어질 수 있다. 정공 주입층(30) 및 정공 수송층(40)에 대해서는 후술한다.
전자 수송층(60)의 재료는 Alq, Znq, Gaq, Bebq, Bphen, Balq, DPVBi, ZnSPB, PBD, OXD, BBOT 중 어느 하나와 같은 형광 염료 화합물을 사용할 수 있다.
발광층(50)의 발광 염료는 형광 염료일 수 있고, 인광 염료일 수도 있고, 또는 이들의 조합일 수 있다.
본 발명은 조명 또는 디스플레이 분야에서 사용될 수 있는 백색광 OLED 또는 단색 OLED일 수 있다. 본 발명의 실시예에서의 OLED는 청색 발광 소자를 예로 들어 상세히 설명한다.
선택적으로, 상기 정공 주입층(30)의 두께는 5 nm 내지 30 nm이고, 재료는 제 1 정공 수송 재료 및 P형 도핑 재료를 포함한다. 상기 정공 수송 재료는 식(I)(전술과 같음), 여기서, Ar1-Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환 페닐, 비페닐기, 테르페닐기, 페난트릴기이고; R1-R2는 각각 독립적으로 H 원자, 직쇄 또는 측쇄의 C1-C40 지방족 탄화수소 그룹 또는 할로겐 원자이다. 정공 주입층(30)의 캐리어 이동도는 2Х10-5cm2V-1S-1 미만이다. 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 에너지 레벨은 -5.3eV 내지 -4.8eV이다.
여기서, P형 도핑 재료는 NOVALED의 유기 도펀트, 예를 들어 2,3,5,6-테트라플루오로-7,7 ', 8,8'-테트라시아노퀴노디메탄 (F4TCNQ), NDP-9, NDP-2 또는 FeCl3, MoO3, WO3 등과 같은 전이금속 화합물으로 선택되거나, 이에 제한하지 않으며, 도핑 농도는 1 wt% 내지 10 wt%, 바람직하게는 3wt% 내지 5wt%이다.
일 실시예에서, 정공 수송층(40)의 두께는 50nm 내지 200nm이고, 재료는 제2 정공 수송 재료이다. 이 제2 정공 수송 재료는 식(II) (전술과 같음)이고, 여기서, Ar1-Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환 C5-C30의 방향족 그룹이고, n≥1; R1-R2는 할로겐 원자, 카르복실산기, 직쇄 또는 측쇄의 C1-C30 지방족 탄화수소 그룹이다. 정공 수송층(40)의 캐리어 이동도는 1x10-4cm2V-1S-1 초과이고, 즉 제 2 정공 수송 재료의 캐리어 이동도는 제 1 정공 수송 재료의 캐리어 이동도보다 크다. 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 에너지 레벨은 -5.6eV 내지 -5.1eV이다.
하기 실시예 및 비교예에 사용된 재료는 상업상 구입 가능한 것이나, 실험실에서 합성 가능한 것이다.
실시예1
본 실시예는 ITO（20nm）/식(I-1): F4TCNQ (4wt%, 20nm)/식（II-1）(76nm)/AND: 플페릴렌(3wt%, 30nm)/Bphen(25nm)/Ag(16nm)/Alq3(65nm)의 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공한다.
여기서,
ITO : 제1 전극인 인듐 주석 산화물
AND: 발광층의 도핑 재료인 9,10-비스(2-나프틸)안트라센 (9,10-bis(2-naphthyl)anthracene);
Perylene : 발광층의 주재료인 페릴렌;
Bphen: 전자 수송층의 재료인 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline);
Ag: 제 2 전극인 은;
Alq3: 광 커플링층인 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄 (tris(8-hydroxyquinoline)aluminum).
제 1 정공 수송 재료는 식(I-1)이고, P형 도핑 재료는 F4TCNQ이고, P형 도핑 재료의 질량과 제 1 정공 수송 재료의 질량의 비는 4:100이며; 정공 주입층(30)의 두께는 20nm이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-1)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 76nm이다.
본 실시예에서, 제 1 전극(20)과 정공 주입층(30) 사이에 옴 접촉이 형성되어 제 1 전극(20)과 정공 주입층(30)의 접촉면 사이에 추가 임피던스가 발생하지 않으며; 즉, 접촉면 사이의 장벽 높이가 보다 낮기 때문에, 정공은 양극(20)으로부터 정공 주입층(30)으로 쉽게 이동하도록 될 수 있다. 또한, 정공 주입층(30)의 캐리어 이동도는 1.0Х10-5cm2V-1S-1이다. 이동도가 낮은 재료를 정공 주입층(30)으로 사용함으로써, 상기 유기 발광 소자의 정공 이동도가 낮아져, OLED의 발광층에서 정공의 농도를 낮추어 발광층 내의 정공 및 전자의 수량이 균형을 이루도록 하고, 정공과 전자의 재결합 영역을 증가시켜, OLED의 전류 효율을 향상시킨다.
또한, P 형 도핑 재료의 LUMO 레벨은 -4.9eV이고, 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 에너지 레벨은 -5.0eV이며, 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 에너지 레벨과 P형 도핑 재료의 LUMO 에너지 레벨사이의 에너지 레벨 오버랩이 보다 적기 때문에, OLED의 구동 전압을 효과적으로 감소시키는 목적을 달성할 수 있어, OLED의 수명을 연장시킬 수 있다.
본 실시예에서, P 형 도펀트 물질의 도핑 농도는 4 %이고, 상기 농도로 도펀트된 정공 주입층은 정공 이동도를 감소시키는 동시에, OLED의 발광층(50) 내의 정공 및 전자의 수량이 균형을 이루도록 확보할 수 있어, 정공-전자 재결합 영역의 면적을 증가시키고, OLED의 전류 효율을 향상시킨다.
여기서, 정공 주입층(30)의 두께는 20nm이고, 한편으로는 상기 정공 주입층(30)은 OLED의 전류 효율을 향상시킬 수 있고, 다른 편으로는 OLED의 안정적인 작동 전압을 보장하여 OLED의 수명을 연장시킬 수있다.
본 실시예에서 정공 수송층(40)의 캐리어 이동도는 2.8Х10-4cm2V-1S-1이고, 정공의 이동도는3Х10-4cm2V-1S-1, 즉 정공 수송층(40)의 캐리어 이동도는 정공의 이동도와 거의 동일해서, 정공의 효율적인 주입을 보장할 수 있고, 발광층(50)에서 정공 전자의 재결합 확률을 향상시킨다.
본 실시예에서, 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 레벨은 -5.0 eV이며, HOMO 레벨이 얕은 재료가 정공 주입층(30)에서의 제 1 정공 수송 재료로서 선택되어, 정공 주입층의 이동도를 감소할 수 있음으로써, OLED의 발광층에서 정공 농도를 감소시키는 목적을 달성한다. 또한, 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 레벨은 -5.4eV이며, 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 레벨이 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 레벨보다 낮기 때문에 정공 주입층(30)의 정공의 정공 이동도가 낮아져서OLED 발광층(50)의 정공 농도를 감소시킴으로써, 발광층(50) 내의 정공 전자의 재결합 영역이 증가되어 OLED의 전류 효율을 효과적으로 향상시킨다.
본 실시예에서, 정공 수송층(40)과 OLED의 반사 전극(80)이 마이크로 캐비티 구조를 이루므로 상쇄간섭과 보강간섭에 의해, 최종적으로는 소정 파장의 빛의 강도만 유지되고, 다른 파장의 빛의 강도는 감소된다.
본 실시예의 일 선택적인 실시예로서, 마이크로 캐비티 구조를 조절할 경우, 정공 수송층(40)의 두께를 조절하여 빛의 투과율을 제어함으로써, 빛이 정공 수송층(40)에서 반사될 때 발생하는 상위차를 조절한다.
본 발명의 선택적인 실시예로서, 본 발명의 특허 청구 범위에 따른 정공 주입 층 구조를 갖는 종래 기술의 유기 발광 소자 중 어느 것도 본 발명의 목적을 위해 사용될 수 있으며 본 발명의 범위 내에 속한다.
실시예2
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-1)이고, P 형 도핑 재료는 F4TCNQ이고, 정공 주입층(30)의 두께는 10nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 8%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-2)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 86nm인 것이다.
실시예3
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-2)이고, P 형 도핑 재료는 F4TCNQ이고, 정공 주입층(30)의 두께는 10nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 4%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-3)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 86nm인 것이다.
실시예4
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-3)이고, P 형 도핑 재료는 F4TCNQ이고, 정공 주입층(30)의 두께는 8nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 4%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-3)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 88nm인 것이다.
실시예5
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-4)이고, P 형 도핑 재료는 F4TCNQ이고, 정공 주입층(30)의 두께는 7nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 4%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-4)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 89nm인 것이다.
실시예6
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-4)이고, P 형 도핑 재료는 NDP-9이고, 정공 주입층(30)의 두께는 6nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 4%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-5)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 90nm인 것이다.
실시예7
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-5)이고, P 형 도핑 재료는 NDP-9이고, 정공 주입층(30)의 두께는 10nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 2%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-6)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 86nm인 것이다.
실시예8
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-5)이고, P 형 도핑 재료는 NDP-9이고, 정공 주입층(30)의 두께는 10nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 1%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-1)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 86nm인 것이다.
실시예9
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-6)이고, P 형 도핑 재료는 NDP-9이고, 정공 주입층(30)의 두께는 5nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 4%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-1)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 100nm인 것이다.
실시예10
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-6)이고, P 형 도핑 재료는 F4TCNQ이고, 정공 주입층(30)의 두께는 25nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 4%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-2)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 120nm인 것이다.
실시예11
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-1)이고, P 형 도핑 재료는 F4TCNQ이고, 정공 주입층(30)의 두께는 30nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 4%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-6)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 200nm인 것이다.
실시예12
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-1)이고, P 형 도핑 재료는 F4TCNQ이고, 정공 주입층(30)의 두께는 10nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 3%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-5)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 86nm인 것이다.
실시예13
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-2)이고, P 형 도핑 재료는 NDP-9이고, 정공 주입층(30)의 두께는 10nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 5%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-5)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 86nm인 것이다.
실시예14
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-2)이고, P 형 도핑 재료는 NDP-9이고, 정공 주입층(30)의 두께는 10nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 10%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-4)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 86nm인 것이다.
실시예15
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-3)이고, P 형 도핑 재료는 NDP-9이고, 정공 주입층(30)의 두께는 12nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 3%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-1)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 65nm인 것이다.
실시예16
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-2)이고, P 형 도핑 재료는 F4TCNQ이고, 정공 주입층(30)의 두께는 11nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 10%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-5)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 50nm인 것이다.
비교예1
본 실시예는 기판, 기판 상에 순차적으로 적층하여 배치된 제 1 전극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 제 2 전극을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다. 구체적인 구조가 실시예1과 같으며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-1)이고, 정공 주입층의 두께는 40nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 4%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-5)이고, 정공 수송층의 두께는 100nm인 것이다.
비교예2
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-2)이고, 정공 주입층의 두께는 10nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 0.5%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-1)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 86nm인 것이다.
비교예3
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 정공 주입층의 두께는 0nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 0%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-2)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 90nm인 것이다.
비교예4
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-4)이고, 정공 주입층의 두께는 10nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 0%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-3)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 76nm인 것이다.
비교예5
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(I-5)이고, P형 도핑 재료는 NDP-9이고, 정공 주입층의 두께는 12nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 3%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-1)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 0nm인 것이다.
비교예6
본 실시예는 실시예1과 동일한 구체적인 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제공하며, 차이점은, 제 1 정공 수송 재료는 식(II-6)이고, P 형 도핑 재료는 NDP-9이고, 정공 주입층의 두께는 10 nm이고, P형 도핑 재료의 도핑 농도는 4%이며; 제 2 정공 수송 재료는 식(II-6)이고, 정공 수송층(40)의 두께는 86nm인 것이다.
| 정공 주입층 | 정공 수송층 | ||
| 두께(nm) | P형 도핑 재료의 도핑 농도(wt%) | 두께(nm) | |
| 실시예1 | 20 | 4 | 76 |
| 실시예2 | 10 | 8 | 86 |
| 실시예3 | 10 | 4 | 86 |
| 실시예4 | 8 | 4 | 88 |
| 실시예5 | 7 | 4 | 89 |
| 실시예6 | 6 | 4 | 90 |
| 실시예7 | 10 | 2 | 86 |
| 실시예8 | 10 | 1 | 86 |
| 실시예9 | 5 | 4 | 100 |
| 실시예10 | 25 | 4 | 120 |
| 실시예11 | 30 | 4 | 200 |
| 실시예12 | 10 | 3 | 86 |
| 실시예13 | 10 | 5 | 86 |
| 실시예14 | 10 | 10 | 86 |
| 실시예15 | 12 | 3 | 65 |
| 실시예16 | 11 | 10 | 50 |
| 비교예1 | 40 | 4 | 100 |
| 비교예2 | 10 | 0.5 | 86 |
| 비교예3 | 0 | 0 | 90 |
| 비교예4 | 10 | 0 | 76 |
| 비교예5 | 12 | 3 | 0 |
| 비교예6 | 10 | 4 | 86 |
| 구동 전압(V) | 전류 효율(cd/A) | |
| 실시예1 | 4.25 | 5.88 |
| 실시예2 | 4.28 | 5.91 |
| 실시예3 | 4.28 | 6.21 |
| 실시예4 | 4.43 | 6.42 |
| 실시예5 | 4.46 | 6.82 |
| 실시예6 | 4.6 | 6.33 |
| 실시예7 | 4.41 | 6.38 |
| 실시예8 | 4.91 | 6.59 |
| 실시예9 | 4.63 | 6.34 |
| 실시예10 | 4.23 | 5.83 |
| 실시예11 | 4.05 | 5.79 |
| 실시예12 | 4.28 | 6.80 |
| 실시예13 | 4.29 | 5.82 |
| 실시예14 | 4.29 | 5.87 |
| 실시예15 | 4.29 | 5.89 |
| 실시예16 | 4.28 | 5.86 |
| 비교예1 | 5.10 | 5.76 |
| 비교예2 | 4.28 | 5.78 |
| 비교예3 | 5.23 | 5.73 |
| 비교예4 | 4.28 | 5.72 |
| 비교예5 | 4.29 | 5.70 |
| 비교예6 | 4.38 | 5.62 |
상기 표 1 및 표 2에서, 실시예 1 및 비교예 6의 데이터를 비교하면, 실시예1의 전류 효율은 비교예6의 전류 효율보다 10 % 높게 나타내고, 이동도가 낮은 제 1 정공 수송 재료를 사용하여 이 정공 주입층의 정공 이동도를 감소시킴으로써, OLED의 발광층에서 정공의 농도를 낮추어, 발광층 내의 정공과 전자의 수량이 균형을 이루도록 하고, 정공 및 전자의 재결합 영역을 증가시켜, 전자 및 정공의 균형에 유리하도록 하여, OLED의 전류 효율을 효과적으로 개선할 수 있도록 한다. 상기 표 1 및 표 2의 실시예 1, 3-6, 9-11 및 비교예 1의 데이터를 비교하면, 정공 주입층의 두께가 얇아지고, 해당된 OLED의 전류 효율이 상승하며, 정공 주입층 두께가 10 nm를 초과할 경우, OLED의 전압은 안정된 상태를 나타낸다. 상기 표 1 및 표 2의 실시예 2, 3, 7, 8, 12-16 및 비교예 2의 데이터를 비교하면, P 형 도핑 재료의 도핑 농도가 낮아지고, OLED의 전류 효율이 증가하며, 도핑 농도가 4wt%를 초과할 경우, 주입 장벽 에너지 밴드 밴딩은 포화상태에 접근되며, 행당된 OLED의 전압은 안정된 상태를 나타낸다. 따라서, 비교예3-5에 제시된 바와 같이, 정공 주입층 또는 정공 수송층을 설치하지 않거나, 정공 주입층 내에 P 형 도핑이 없을 경우 모두 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다.전술한 실시예는 단지 예시적인 것이며, 실시예를 제한하려는 것이 아니라는 것이 명백하다. 당업자에게 전술한 설명에 가초하여 다양한 형태의 변형 또는 변경을 이루어질 수 있다. 여기서는 모든 실시예를 열거할 필요가 없고, 가능한 것은 아니다. 이에 따른 명백한 변화 또는 변경은 여전히 본 발명의 범위 내에 속한다.
Claims (14)
- 적층하여 배치된 제 1 전극 및 정공 주입층을 포함하되,
상기 제 1 전극과 정공 주입층 사이에 옴 접촉이 형성되고, 상기 정공 주입층의 캐리어 이동도는 2Х10-5cm2V-1s-1 미만이며, 상기 정공 주입층을 구성하는 재료는 제 1 정공 수송 재료 및 P형 도핑 재료를 포함하고, 상기 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 에너지 레벨은 -5.3eV 내지 -4.8eV이고, 상기 P형 도핑 재료의 질량과 상기 제 1 정공 수송 재료의 질량의 비는 1:100 내지 8:100이고, 상기 정공 주입층의 두께는 5 nm 내지 30 nm이고,
상기 제 1 정공 수송 재료는
,
,
또는
이며,
상기 정공 주입층과 옴 접촉되는 정공 수송층을 더 포함하고,
상기 정공 수송층을 구성하는 재료는 제 2 정공 수송 재료이고, 상기 제 2 정공 수송 재료의 캐리어 이동도는 제 1 정공 수송 재료의 캐리어 이동도보다 크도록 형성된 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자. - 제1항에 있어서,
상기 P형 도핑 재료는 F4TCNQ, FeCl3, MoO3 및 WO3으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자. - 제1항에 있어서,
상기 정공 수송층의 캐리어 이동도는 1Х10-4cm2V-1S-1보다 크도록 형성된 것이거나; 또는
상기 제 2 정공 수송 재료의 HOMO 에너지 레벨은 -5.6eV 내지 -5.1Ev인 것을특징으로 하는 유기 발광 소자. - 제1항에 있어서,
상기 제 2 정공 수송 재료는,
이고,
여기서, Ar1-Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환 된 C5-C30의 방향족 그룹이고;
X는 O 또는 S이고;
L은 단일 결합 또는 C4-C10의 방향족 그룹에서 선택되고;
n≥1;
R1-R4는 할로겐 원자, 카르복실산기, 직쇄 또는 측쇄의 C1-C30 지방족 탄화수소 그룹인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자. - 제4항에 있어서,
상기 제 2정공 수송 재료는,
,
,
,
또는
인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
- 제1항에 있어서,
상기 정공 수송층의 두께는 50 nm 내지 200nm인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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