KR20150143965A

KR20150143965A - 유기 발광 소자

Info

Publication number: KR20150143965A
Application number: KR1020140072300A
Authority: KR
Inventors: 최건하; 심중원
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2015-12-24

Abstract

본 발명의 일 측면에 따라서 녹색 발광을 포함하는 인광 유기 발광 소자를 개시한다. 상기 인광 유기 발광 소자는 기판; 상기 기판 위의 제1 전극; 상기 제1 전극 위의 정공 수송층; 상기 정공 수송층 위의 제1 보조층; 상기 제1 보조층 위의 제2 보조층; 상기 제2 보조층 위의 인광 도펀트 및 인광 호스트를 포함하는 녹색 발광층; 상기 발광층 위의 전자 수송층; 및 상기 전자 수송층 위의 제2 전극; 을 포함한다. 이때, 상기 제1 보조층과 상기 제2 보조층 중 상기 제1 보조층만 p-도펀트를 포함할 수 있다.

Description

유기 발광 소자{Organic light emitting device}

본 발명은 유기 발광 소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정공 수송층과 녹색 발광층 사이에 보조층을 갖는 유기 발광 소자에 관한 것이다.

유기 발광 소자는 전압을 걸면 자체가 발광하는 물질을 이용한 소자로서 고휘도, 우수한 콘트라스트, 다색화, 대시야각, 고응답속도 및 저구동전압의 장점을 갖는다.

유기 발광 소자는 유기 발광층이 애노드(anode)와 캐소드(cathode) 사이에 개재된 구조를 하고 있다. 전압을 인가하면 애노드로부터 정공이, 캐소드로부터 전자가 유기 발광층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자들은 유기 발광층 내에서 인접한 분자 사이에서 전자 교환을 일으키며 반대 전극으로 이동하여 간다. 그리고 어떤 분자에서 전자와 정공이 재결합한 경우 높은 에너지의 여기 상태(excited state)를 갖는 분자 여기자(exiton)를 형성한다. 분자 여기자가 낮은 에너지의 바닥 상태(ground state)로 돌아오면서 재료 고유의 빛을 방출한다. 유기 발광 소자는 발광 효율을 높이기 위하여 발광층과 함께 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층, 정공 수송층 등을 채용하고 있다.

인광 유기 발광 소자는 형광 유기 발광 소자보다 내부 양자 효율이 4배 이상 높아서 효율 측면에서 유리하다. 정공 수송층과 발광층 사이에 보조층을 도입하는 경우 인광 유기 발광 소자에서는 녹색 발광의 경우 수명과 롤 오프(roll-ff) 현상이 트레이드 오프 관계로 발생한다.

수명을 향상시키고 동시에 롤 오프 현상을 감소시킬 수 있는 녹색 발광의 인광 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.

상기 제1 보조층은 정공 수송성 물질 또는 인광 호스트 물질에 p형 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다.

상기 제1 보조층은 상기 정공 수송층의 물질 또는 상기 발광층의 상기 인광 호스트 물질에 p형 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다.

상기 정공 수송성 물질은 DNTPD, m-MTDATA, TDATA, 2T-NATA, HATCN, TPD, Spiro-TPD, NPB, β-NPB, Spiro-NPB, TCTA, α-NPD, NPAPF, NPBAPF, PAPB, TAPC, β-TNB, HMTPD, α,β-TNB, α-TNB, β-NPP, TTP 또는 NDDP을 포함할 수 있다.

상기 인광 호스트 물질은 MCP, TCP, TCTA, CBP, CDBP 또는 DMFL-CBP을 포함할 수 있다.

상기 p평 도펀트는 MoO₃, V₂O₅, WO₃, SnO₂, ZnO, MnO₂, CoO₂, TiO₂, TCNQ, 또는 F4-TCNQ 을 포함할 수 있다.

상기 제2 보조층의 물질은 DNTPD, m-MTDATA, TDATA, 2T-NATA, HATCN, TPD, Spiro-TPD, NPB, β-NPB, Spiro-NPB, TCTA, α-NPD, NPAPF, NPBAPF, PAPB, TAPC, β-TNB, HMTPD, α,β-TNB, α-TNB, β-NPP, TTP, NDDP, MoO₃, V₂O₅, WO₃, SnO₂, ZnO, MnO₂, CoO₂, TiO₂, TCNQ, 또는 F4-TCNQ 을 포함할 수 있다.

상기 제2 보조층의 두께는 50~300Å일 수 있다.

상기 제2 보조층의 HOMO는 상기 제1 보조층의 HOMO 보다 0.2~0.3eV 더 낮을 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따라서 제1 화소영역, 제2 화소영역 및 제3 화소영역을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다. 상기 유기 발광 소자는 기판; 기 기판 상의 제1 전극; 상기 제1 전극 위의 정공 수송층; 상기 정공 수송층 위의 제1 보조층; 상기 제1 보조층 위의 제2 보조층; 상기 제2 보조층 위에 있고, 상기 제1 화소영역의 제1 발광층, 상기 제2 화소영역의 제2 발광층 및 상기 제3 화소영역의 제3 발광층을 포함하는 발광층; 상기 발광층 위의 전자 수송층; 및 상기 전자 수송층 위의 제2 전극; 을 포함한다. 상기 제1 보조층과 상기 제2 보조층 중 상기 제1 보조층만 p-도펀트를 포함할 수 있다.

정공 수송층과 녹색 발광층 사이에 보조층을 도입하되, 정공 수송층에 가까운 제1 보조층에는 p 도핑을 하고, 녹색 발광층에 가까운 제2 보조층에는 p 도핑을 하지 않음으로써 소자의 수명을 향상시키고 롤 오프 현상을 감소시킬 수 있다.

도 1은 일 구현예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.
도 2는 다른 일 구현예에 따른 유기 발광 소자의 개략적인 단면도이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 발광 소자(100)의 개략적인 단면도이다.

유기 발광 소자(100)는 순차적으로 형성된 기판(101), 제1 전극(111), 정공 주입층(121), 정공 수송층(122), 제1 보조층(123a) 및 제2 보조층(123b)을 포함하는 보조층(123), 발광층(125), 전자 수송층(127), 전자 주입층(128) 및 제2 전극(131)을 포함한다.

기판(101)은 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있다. 기판(101)은 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판로 형성될 수 있으며, 한편, 실리콘, 스텐리스 스틸과 같은 불투명한 물질로 형성될 수도 있다.

기판(101) 위에 제1 전극(111)이 형성되어 있다. 제1 전극(111)는 애노드일 수 있으며, 상대적으로 일함수가 높은 물질로 이루어질 수 있다. 제1 전극(111)은 예를 들면, ITO(인듐 주석 산화물), IZO(인듐 아연 산화물), ZnO(아연 산화물), AZO(Al 도핑된 아연 산화물), In₂O₃(인듐 산화물) 또는 SnO₂(주석 산화물)과 같은 투명한 전도성 산화물로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 전극(111)은 증착법 또는 스퍼터링법 등을 통하여 형성할 수 있다.

정공 주입층(121)이 제1 전극(111) 위로 형성되어 있다. 정공 주입층(121)은 예를 들면, 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, DNTPD (N,N-diphenyl-N,N-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4-diamine, N,N-디페닐-N,N-비스-[4-(페닐-m-톨일-아미노)-페닐]-비페닐-4,4-디아민), m-MTDATA(4,4,4-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine, 4,4,4-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민), TDATA(4,44-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine, 4,4,4-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민), 2T-NATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine, 4,4,4-트리스{N,-(2-나프틸)-N-페닐아미노}-트리페닐아민), HATCN(1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene　hexacarbonitrile, 1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌 펙사카보니트릴), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), Pani/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid, 폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), Pani/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid, 폴리아닐린/캠퍼술폰산) 또는 PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate) 또는 폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)) 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

정공 주입층(121)은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.

진공 증착법에 의하여 정공 주입층(121)을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층(121)의 재료로 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층(121)의 특성 등에 따라 다르지만, 예를 들면, 증착온도 100℃ 내지 500℃, 진공도 10^-8 Torr 내지 10^-3 Torr, 증착 속도 0.01Å/sec 내지 100Å/sec의 범위에서 적절히 선택될 수 있다.

스핀 코팅법에 의하여 정공 주입층(121)을 형성하는 경우, 그 코팅 조건은 정공 주입층(121)의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층(121)의 특성 등에 따라 다르지만, 예를 들면, 약 2,000rpm 내지 5,000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 적절히 선택될 수 있다.

정공 주입층(121)의 두께는 약 100Å 에서 약 10,000Å, 바람직하게는 약 100Å 내지 약 1,000Å일 수 있다. 정공 주입층(121)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우 실질적인 구동 전압의 저하없이 만족스러운 정도의 정공 주입 특성을 얻을 수 있다.

한편, 선택적으로 정공 주입층(121)이 생략될 수도 있다.

정공 수송층(122)이 정공 주입층(121) 위에 형성되어 있다. 정공 수송층(122)은 예를 들어, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4-diamine, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4-디아민), Spiro-TPD, NPB(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine, N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘), β-NPB(N,N'-bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine, N,N'-비스(나프탈렌-2-닐)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘), Spiro-NPB, TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine, 4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민), α-NPD(N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-2,2-dimethylbenzidine, N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-bis(페닐)-2,2-디메틸벤지딘), NPAPF(9,9-bis[4-(N,N-bis-naphthalen-2-yl-amino)phenyl]-9H-fluorene, 9,9-비스[4-(N,N-비스-나프탈렌-2-일-아미노)페닐]-9H-플루오렌), NPBAPF(9,9-bis[4-(N-naphthalen-1-yl-N-phenylamino)-phenyl]-9H-fluorene, 9,9-비스[4-(N-나프탈렌-1-일-N-페닐아미노)-페닐]-9H-플루오렌), PAPB(N,N'-bis(phenanthren-9-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine, N,N'-비스(페난트렌-9-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘), TAPC(Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexane, 디-[4-(N,N-디톨일-아미노)-페닐]시클로헥산), β-TNB(N,N,N',N'-tetra-naphthalen-2-yl-benzidine, N,N,N',N'-테트라-나프탈렌-2-일-벤지딘), HMTPD(N,N,N',N'-tetra-(3-methylphenyl)-2,2'-dimethylbenzidine, N,N,N',N'-테트라-(3-메틸페닐)-2,2'-디메틸벤지딘), α,β-TNB(N,N'-di(naphthalenyl)-N,N'-di(naphthalen-2-yl)-benzidine, N,N'-디(나프탈레닐)-N,N'-디(나프탈렌-2-일)-벤지딘), α-TNB(N,N,N',N'-tetra-naphthalenyl-benzidine, N,N,N',N'-테트라-나프탈레닐-벤지딘), β-NPP(N,N'-di(naphthalen-2-yl)-N,N'-diphenylbenzene-1,4-diamine, N,N'-디(나프탈렌-2-일)-N,N'-디페닐벤젠-1,4-디아민), TTP(N1,N4-diphenyl-N1,N4-dim-tolylbenzene-1,4-diamine, N1,N4-디페닐-N1,N4-디m-톨일벤젠-1,4-디아민) 또는 NDDP(N2,N2,N6,N6-tetraphenylnaphthalene-2,6-diamine, N2,N2,N6,N6-테트라페닐나프탈렌-2,6-디아민)와 같은 3차 아릴 아민 화합물로 이루어질 수 있다.

정공 수송층(122)의 정공 이동도는 약 10^-4-10^-3 ㎠/V·s 의 범위일 수 있고, 전자 이동도는 약 5*10^-8-5*10^-5 ㎠/V·s 의 범위일 수 있다.

정공 수송층(122)은 상술한 바와 같은 물질 외에 도전성 향상을 위하여 전하 생성 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 전하 생성 물질은 상기 정공 수송층 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.

상기 전하 생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다. 상기 p-도펀트는 퀴논 유도체, 금속 산화물 및 시아노기 함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 p-도펀트의 비제한적인 예로는 TCNQ(tetracyanoquinodimethane, 테트라시아노퀴논디메테인) 및 F4-TCNQ(tetra?uorotetracyanoquinodimethane, 테트라플루오로 테트라시아노 퀴노디메테인) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 HATCN(1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile, 1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌 헥사카보니트릴) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

정공 수송층(122)은 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의하여 정공 수송층을 형성하는 경우, 그 증착 조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.

정공 수송층(122)의 두께는 약 50Å 내지 약 1,000Å, 예를 들어 약 100Å 내지 약 800Å일 수 있다. 정공 수송층(122)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.

제1 보조층(123a)이 정공 수송층(122) 위에 형성되어 있다. 제1 보조층(123a)은 정공 수송성 물질 또는 인광 호스트 물질에 p형 도펀트를 도핑하여 이루어질 수 있다.

정공 수송성 물질은 예를 들어 DNTPD, m-MTDATA, TDATA, 2T-NATA, HATCN, TPD, Spiro-TPD, NPB, β-NPB, Spiro-NPB, TCTA, α-NPD, NPAPF, NPBAPF, PAPB, TAPC, β-TNB, HMTPD, α,β-TNB, α-TNB, β-NPP, TTP 또는 NDDP을 사용할 수 있다. 상기 정공 수송성 물질로서 예를 들어 정공 수송층(122)의 물질과 동일한 물질을 사용할 수 있으나, 다른 물질을 사용할 수도 있다.

인광 호스트 물질은 예를 들어 MCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene, 1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠), TCP(1,3,5-tris(carbazol-9-yl)benzene, 1,3,5-트리스(카바졸-9-일)벤젠), TCTA(4,4,4-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine, 4,4,4-트리스(카바졸-9-일)-트리페닐아민), CBP(4,4-bis(N-carbazolyl)-1,1-biphenyl, 4,4-비스(N-카바졸일)-1,1-비페닐), CDBP(4,4-bis(carbazol-9-yl)-2,2-dimethylbiphenyl, 4,4-비스(카바졸-9-일)-2,2-디메틸비페닐), DMFL-CBP(2,7-비스(카바졸-9-일)-9,9-디메틸플루오렌, 2,7-bis(carbazol-9-yl)-9,9-dimethylfluorene)을 사용할 수 있다. 상기 인광 호스트 물질로서 예를 들어 발광층(125)의 호스트 물질과 동일한 물질을 사용할 수 있으나, 다른 물질을 사용할 수도 있다.

p형 도펀트는 예를 들어 퀴논 유도체, 금속 산화물 또는 시아노기-함유 화합물을 사용할 수 있다. p형 도펀트는 예를 들어 MoO₃, V₂O₅, WO₃, SnO₂, ZnO, MnO₂, CoO₂, TiO₂, 테트라사이아노퀴논디메테인(TCNQ), 또는 F4-TCNQ(tetrafluorotetracyanoquinodimethane)를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

제2 보조층(123b)이 제1 보조층(123a) 위에 형성되어 있다. 제2 보조층(123b)의 물질은 제1 보조층(123a)의 물질과 마찬가지로 정공 수송성 물질 또는 인광 호스트 물질 중에서 선택될 수 있다. 이때 제2 보조층(123b) 물질의 HOMO는 제1 보조층(123a) 물질의 HOMO 보다 약 0.2~0.3 eV 더 낮은 물질을 사용할 수 있다.

제1 보조층(123a) 및 제2 보조층(123b)은 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의하여 제1 보조층(123a) 및 제2 보조층(123b)을 형성하는 경우, 그 증착 조건 및 코팅 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건 범위 중에서 선택될 수 있다.

한편, 제1 보조층(123a) 및 제2 보조층(123b)은 진공 증착법에 의하여 형성되는 경우 정공 수송층(122)과 동일한 챔버에서 형성될 수도 있다. 또는 제1 보조층(123a)은 정공 수송층(122)과 동일한 챔버에서 형성되고, 제2 보조층(123b)은 발광층(125)과 동일한 챔버에서 형성될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 보조층(123a) 및 제2 보조층(123b)의 총 두께는 약 100Å 내지 약 500Å, 예를 들어 약 200Å 내지 약 350Å일 수 있다. 이때 제1 보조층(123a)의 두께는 약 50Å 내지 약 200Å, 예를 들어 약 50Å 내지 약 100Å일 수 있다. 제2 보조층(123b)의 두께는 약 50Å 내지 약 300Å, 예를 들어, 약 150Å 내지 약 250Å일 수 있다. 제1 보조층(123a) 및 제2 보조층(123b)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, p 도핑에 의한 소광(quenching) 현상 없이 수명 및 롤-오프 현상이 개선될 수 있다.

제1 보조층(123a)의 정공 이동도는 정공 수송층(122)과 유사하고, 제1 보조층(123a)의 전자 이동도는 정공 수송층(122) 보다 매우 크게 함으로써, 미세 공동의 공진 두께를 맞추기 위하여 정공 수송층이 두꺼워지는 경우, 전자의 이동도를 높임에 의하여 구동 전압의 상승을 막을 수 있다.

이어서 제1 보조층(123a)의 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 발광층(EML)(125)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 그 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.

상기 발광층 물질로는 공지의 발광 재료(호스트 및 도펀트를 모두 포함함) 중 1종 이상의 물질을 사용할 수 있다.

인광 호스트로서, 예를 들어, 카바졸 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체 등을 들 수 있다. 인광 호스트로서, 예를 들어, MCP(1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene, 1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠), TCP(1,3,5-tris(carbazol-9-yl)benzene, 1,3,5-트리스(카바졸-9-일)벤젠), TCTA(4,4,4-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine, 4,4,4-트리스(카바졸-9-일)-트리페닐아민), CBP(4,4-bis(N-carbazolyl)-1,1-biphenyl, 4,4-비스(N-카바졸일)-1,1-비페닐), CDBP(4,4-bis(carbazol-9-yl)-2,2-dimethylbiphenyl, 4,4-비스(카바졸-9-일)-2,2-디메틸비페닐), DMFL-CBP(2,7-비스(카바졸-9-일)-9,9-디메틸플루오렌, 2,7-bis(carbazol-9-yl)-9,9-dimethylfluorene) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 인광 호스트는 단독 물질 또는 2종 이상의 혼합 물질을 사용할 수 있다.

상기 도펀트로서 공지의 녹색 인광 도펀트를 사용할 수 있다. 공지의 녹색 도펀트로서, Ir(ppy)₃(tris(2-phenylpyridine) iridium, 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐), Ir(ppy)₂(acac) (Bis(2-phenylpyridine)(Acetylacetonato)iridium(III), 비스(2-페닐피리딘)(아세틸아세토) 이리듐(III)), Ir(mppy)₃ (tris(2-(4-tolyl)phenylpiridine)iridium, 트리스(2-(4-톨일)페닐피리딘) 이리듐) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

발광층(125)이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 15 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

발광층(125)의 두께는 약 100Å 내지 약 800Å, 예를 들어 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.

전자 수송층(127)이 발광층(125) 위에 형성되어 있다. 전자 수송층(127)은 예를 들면, Alq₃, BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline, 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole, 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-터트-부틸페닐-1,2,4-트리아졸), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole, 4-(나프탈렌-1-일)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1-Biphenyl-4-olato)aluminum, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토-N1,O8)-(1,1-비페닐-4-오라토)알루미늄), Bebq₂(beryllium bis(benzoquinolin-10-olate, 베릴륨 비스(벤조퀴놀리-10-노에이트)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthrascene, 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센) 등과 같은 공지의 재료를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

전자 수송층(127)은 진공증착법, 또는 스핀코팅법, 캐스트법 등을 이용하여 형성될 수 있다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 전자 수송층(127)을 형성하는 경우, 그 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층(121)의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.

전자 수송층(127)의 두께는 약 100Å 내지 약 1,000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 전자 수송층(127)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압의 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.

또는 상기 전자 수송층(127)은 전자 수송성 유기 화합물 및 금속-함유 물질을 포함할 수 있다. 상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체의 비제한적인 예로는 리튬 퀴놀레이트(LiQ)를 들 수 있다,

전자 수송층(127)의 상부에 전자 주입층(128)이 형성되어 있다. 전자 주입층(128)은 LiF, NaCl, CsF, Li₂O, BaO 등과 같은 전자 주입층 형성 재료로서 공지된 임의의 물질을 사용할 수 있다.

전자 주입층(128)은 예를 들어 진공증착법의 방법으로 형성할 수 있다. 전자 주입층(128)의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å 또는 약 5Å 내지 약 70Å일 수 있다. 전자 주입층(128)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압의 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.

한편, 선택적으로 전자 주입층(128)이 생략될 수 있고, 전자 수송층(127)과 전자 주입층(128) 대신 전자 수송 기능과 전자 주입 기능을 동시에 갖는 전자 기능층(미도시)이 형성될 수도 있다.

전자 주입층(128) 위에 제2 전극(131)이 형성되어 있다. 제2 전극(131)은 캐소드일 수 있고, 낮은 일함수를 갖는 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다. 제2 전극(131)은, 예를 들어, 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등으로 이루어질 수 있다. 한편, 전면 발광 소자를 얻기 위하여 상기 물질의 박막으로 투과형 전극을 형성하거나, 또는 ITO, IZO를 이용하여 투과형 전극을 형성할 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다. 제2 전극(131)은 예를 들면 진공 증착법으로 형성할 수 있다. 제2 전극(131)의 두께는 예를 들면 약 20~300Å 또는 약 50~200Å일 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 유기 발광 소자(200)의 개략적인 단면도이다. 유기 발광 소자(200)는 적색 발광 영역(R), 녹색 발광 영역(G) 및 청색 발광 영역(B)의 부화소(sub-pixel) 영역을 포함하는 풀 컬러 유기 발광 소자이다.

도 2를 참조하면, 유기 발광 소자(200)는 기판(101), 제1 전극(111), 정공 주입층(121), 정공 수송층(122), 보조층(223), 발광층(225), 전자 수송층(127), 전자 주입층(128) 및 제2 전극(131)을 포함한다.

보조층(223)은 적색 발광 영역의 보조층(223R), 녹색 발광 영역의 보조층(223G) 및 청색 발광 영역의 보조층(223B)을 포함한다. 발광층(225)은 적색 발광 영역의 적색 발광층(225R), 녹색 발광 영역의 녹색 발광층(225G) 및 청색 발광 영역의 청색 발광층(225B)를 포함한다.

기판(101), 제1 전극(111), 정공 주입층(121), 정공 수송층(122)은 도 1의 구현예에서 설명한 바와 같다. 또한, 녹색 제1 보조층(223aG) 및 녹색 제2 보조층(223bG)은 각각 도 1의 구현예에서 설명한 제1 보조층(123a) 및 제2 보조층(123b)와 같다.

청색 보조층(223B) 및 적색 보조층(223R)은 앞에서 설명한 바와 같은 정공 수송성 물질 또는 인광 호스트 물질로부터 선택될 수 있다. 구체적으로 청색 보조층(223B)은 정공 수송층(122)와 청색 발광층(225B) 사이의 HOMO 레벨을 계단형으로 만들어 청색 발광층(225B)으로 정공 수송을 원할히 할 수 있는 HOMO 값을 갖는 물질로부터 선택될 수 있다. 마찬가지로 적색 보조층(223R)은 정공 수송층(122)와 적색 발광층(225R) 사이의 HOMO 레벨을 계단형으로 만들어 적색 발광층(225R)으로 정공 수송을 원할히 할 수 있는 HOMO 값을 갖는 물질로부터 선택될 수 있다.

보조층(223)은 공진 두께를 맞추기 위하여 발광 영역에 따라 변화될 수 있다. 청색 보조층(223B)은 예를 들어 약 20~70Å 또는 약 30~60Å의 두께로 형성될 수 있다. 적색 보조층(223R)은 예를 들어 약 300~900Å 또는 약 400~800Å의 두께로 형성될 수 있다. 녹색 보조층(223G)은 앞에서 설명한 바와 같이 제1 보조층(223aG) 및 제2 보조층(223bG)의 총 두께는 약 100Å 내지 약 500Å, 예를 들어 약 200Å 내지 약 350Å로 형성될 수 있다. 이때 녹색 제1 보조층(223aG)의 두께는 약 50Å 내지 약 200Å, 예를 들어 약 50Å 내지 약 100Å일 수 있다. 녹색 제2 보조층(223bG)의 두께는 약 50Å 내지 약 300Å, 예를 들어, 약 150Å 내지 약 250Å일 수 있다. 보조층(223)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우 수명 및 롤-오프 현상이 개선될 수 있다.

녹색 발광층(225G)은 도 1의 구현예의 발광층(125)에서 설명한 바와 같다. 청색 발광층(225B) 및 적색 발광층(225R)이 호스트 및 도펀트를 포함하는 경우, 호스트는 예를 들어, Alq₃(트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄), PVK(poly(n-vinylcabazole), 폴리(n-비닐카바졸)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene, 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센), TPBI(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene, 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠), TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl) anthracene, 3-터트-부틸-9,10-디(나프트-2-일) 안트라센), DSA(distyrylarylene, 디스티릴아릴렌), E3, MCP, TCP, TCTA, CBP, CDBP, DMFL-CBP 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

청색 발광층(225B) 및 적색 발광층(225R)의 도펀트로서 공지의 도펀트를 사용할 수 있다.

예를 들어, 공지의 청색 도펀트로서, F₂Irpic (Bis[3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl](picolinato)iridium(III): 비스[3,5-디플루오로-2-(2-피리딜)페닐(피콜리나토) 이리듐(III)), (F₂ppy)₂Ir(tmd), Ir(dfppz)₃, DPVBi (4,4-bis(2,2-diphenylethen-1-yl)biphenyl: 4,4-비스(2,2-디페닐에텐-1-일)비페닐), DPAVBi (4,4-Bis[4-(diphenylamino)styryl]biphenyl: 4,4-비스(4-디페닐아미노스티릴)비페닐), TBPe (2,5,8,11-tetra-tert-butyl perylene: 2,5,8,11-테트라-터트-부틸 페릴렌) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 공지의 적색 도펀트로서 PtOEP(Pt(II) octaethylporphine, Pt(II) 옥타에틸포르핀), Ir(piq)₃ (tris(2-phenylisoquinoline)iridium, 트리스(2-페닐이소퀴놀린)이리듐), Btp₂Ir(acac) (bis(2-(2-benzothienyl)-pyridinato-N,C3)iridium(acetylacetonate), 비스(2-(2-벤조티에닐)-피리디나토-N,C3)이리듐(아세틸아세토네이트)), DCQTB(2-(2-tert-Butyl-6-((E)-2-(2,6,6-trimethyl-2,4,5,6-tetrahydro-1H-pyrrolo[3,2,1-ij]quinolin-8-yl)vinyl)-4H-pyran-4-ylidene)malononitrile) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

발광층 발광층(125)이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 15 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

녹색 발광층(225G)의 두께는 앞에서 설명한 바와 같이 약 100Å 내지 약 800Å, 예를 들어 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 청색 발광층(225B)의 두께는 예를 들어 약 100Å 내지 약 500Å, 또는 약 150Å 내지 약 300Å일 수 있다. 적색 발광층(225R)의 두께는 예를 들어 약 100Å 내지 약 800Å, 예를 들어 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다.

전자 수송층(127), 전자 주입층(128) 및 제2 전극(131)은 도 1의 구현예에서 설명한 바와 같다.

한편, 도 2에서 적색 발광 영역(R), 녹색 발광 영역(G) 및 청색 발광 영역(B)의 발광층(225R, 225G, 225B)은 서로 절연되어 있다. 또한, 전자 수송층(127), 전자 주입층(128) 및 제2 전극(131)은 정공 주입층(121)이나 정공 수송층(122)과 마찬가지로 각 발광 영역에 대하여 공통층으로 형성되어 있다.

본 명세서의 유기 발광 소자는 기판/제1 전극/정공 주입층/정공 수송층/보조층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/제2 전극의 순서를 갖는 유기 발광 소자로서뿐만이 아니라 기판/제2 전극/전자 주입층/전자 수송층/발광층/제1 보조층/정공 수송층/정공 주입층/제1 전극과 같은 순서를 갖는 유기 발광 소자로서 사용될 수 있다. 나아가 본 명세서의 유기 발광 소자는 배면 발광뿐만 아니라 전면 발광의 유기 발광 소자로서 사용될 수 있다. 또한 본 명세서의 유기 발광 소자는 전자 또는 정공의 주입, 수송, 엑시톤의 확산 방지를 위한 층들을 추가적으로 더 포함할 수 있다. 또한, 전자 주입층, 또는 정공 주입층과 같은 층들이 생략될 수도 있다.

101: 기판 111: 제1 전극
121: 정공 주입층 122: 정공 수송층
123a, 223aG: 제1 보조층 123b, 223bG: 제2 보조층
223R, 223B: 보조층
125, 225R, 225G, 225B: 발광층 127: 전자 수송층
128: 전자 주입층 131: 제2 전극

Claims

기판;
상기 기판 위의 제1 전극;
상기 제1 전극 위의 정공 수송층;
상기 정공 수송층 위의 제1 보조층;
상기 제1 보조층 위의 제2 보조층;
상기 제2 보조층 위의 인광 도펀트 및 인광 호스트를 포함하는 녹색 발광층;
상기 발광층 위의 전자 수송층; 및
상기 전자 수송층 위의 제2 전극; 을 포함하되,
상기 제1 보조층과 상기 제2 보조층 중 상기 제1 보조층만 p-도펀트를 포함하는 유기 발광 소자.
제1 항에 있어서,
상기 제1 보조층의 물질은 정공 수송성 물질 또는 인광 호스트 물질에 p형 도펀트가 도핑되어 이루어진 유기 발광 소자.
제1 항에 있어서,
상기 제1 보조층의 물질은 상기 정공 수송층의 물질 또는 상기 발광층의 상기 인광 호스트 물질에 p형 도펀트가 도핑되어 이루어진 유기 발광 소자.
제3 항에 있어서,
상기 정공 수송성 물질은 DNTPD, m-MTDATA, TDATA, 2T-NATA, HATCN, TPD, Spiro-TPD, NPB, β-NPB, Spiro-NPB, TCTA, α-NPD, NPAPF, NPBAPF, PAPB, TAPC, β-TNB, HMTPD, α,β-TNB, α-TNB, β-NPP, TTP 또는 NDDP을 포함하는 유기 발광 소자.
제3 항에 있어서,
상기 인광 호스트 물질은 MCP, TCP, TCTA, CBP, CDBP 또는 DMFL-CBP을 포함하는 유기 발광 소자.
제3 항에 있어서,
상기 p평 도펀트는 MoO₃, V₂O₅, WO₃, SnO₂, ZnO, MnO₂, CoO₂, TiO₂, TCNQ, 또는 F4-TCNQ 을 포함하는 유기 발광 소자.
제1 항에 있어서,
상기 제2 보조층의 물질은 물질은 DNTPD, m-MTDATA, TDATA, 2T-NATA, HATCN, TPD, Spiro-TPD, NPB, β-NPB, Spiro-NPB, TCTA, α-NPD, NPAPF, NPBAPF, PAPB, TAPC, β-TNB, HMTPD, α,β-TNB, α-TNB, β-NPP, TTP, NDDP, MoO₃, V₂O₅, WO₃, SnO₂, ZnO, MnO₂, CoO₂, TiO₂, TCNQ, 또는 F4-TCNQ 을 포함하는 유기 발광 소자.
제1 항에 있어서,
상기 제2 보조층의 두께는 50~300Å인 유기 발광 소자.
제1 항에 있어서,
상기 제2 보조층의 HOMO는 상기 제1 보조층의 HOMO 보다 0.2~0.3eV 더 낮은 유기 발광 소자.
제1 화소영역, 제2 화소영역 및 제3 화소영역을 포함하는 유기 발광 소자로서,
기판;
상기 기판 상의 제1 전극;
상기 제1 전극 위의 정공 수송층;
상기 정공 수송층 위의 제1 보조층;
상기 제1 보조층 위의 제2 보조층;
상기 제2 보조층 위에 있고, 상기 제1 화소영역의 제1 발광층, 상기 제2 화소영역의 제2 발광층 및 상기 제3 화소영역의 제3 발광층을 포함하는 발광층;
상기 발광층 위의 전자 수송층; 및
상기 전자 수송층 위의 제2 전극; 을 포함하되
상기 제1 보조층과 상기 제2 보조층 중 상기 제1 보조층만 p-도펀트를 포함하는 유기 발광 소자.
제10 항에 있어서,
상기 제1 보조층의 물질은 정공 수송성 물질 또는 인광 호스트 물질 및 p형 도펀트를 포함하는 유기 발광 소자.
제11 항에 있어서,
상기 정공 수송성 물질은 DNTPD, m-MTDATA, TDATA, 2T-NATA, HATCN, TPD, Spiro-TPD, NPB, β-NPB, Spiro-NPB, TCTA, α-NPD, NPAPF, NPBAPF, PAPB, TAPC, β-TNB, HMTPD, α,β-TNB, α-TNB, β-NPP, TTP 또는 NDDP을 포함하는 유기 발광 소자.
제11 항에 있어서,
상기 인광 호스트 물질은 MCP, TCP, TCTA, CBP, CDBP 또는 DMFL-CBP을 포함하는 유기 발광 소자.
제11 항에 있어서,
상기 p평 도펀트는 MoO₃, V₂O₅, WO₃, SnO₂, ZnO, MnO₂, CoO₂, TiO₂, TCNQ, 또는 F4-TCNQ 을 포함하는 유기 발광 소자.
제10 항에 있어서,
상기 제2 보조층의 물질은 DNTPD, m-MTDATA, TDATA, 2T-NATA, HATCN, TPD, Spiro-TPD, NPB, β-NPB, Spiro-NPB, TCTA, α-NPD, NPAPF, NPBAPF, PAPB, TAPC, β-TNB, HMTPD, α,β-TNB, α-TNB, β-NPP, TTP, NDDP, MoO₃, V₂O₅, WO₃, SnO₂, ZnO, MnO₂, CoO₂, TiO₂, TCNQ, 또는 F4-TCNQ 을 포함하는 유기 발광 소자.
제10 항에 있어서,
상기 제2 보조층의 두께는 200~500Å인 유기 발광 소자.
제10 항에 있어서,
상기 제2 보조층의 HOMO는 상기 제1 보조층의 HOMO 보다 0.2~0.3eV 더 낮은 유기 발광 소자.
제10 항에 있어서,
상기 제1 화소영역은 적색을 표시하는 화소 영역이고, 상기 제2 화소영역은 녹색을 표시하는 화소 영역이고, 상기 제3 화소영역은 청색을 표시하는 화소 영역인 유기 발광 소자.
제10 항에 있어서, 상기 전자 수송층과 상기 제2 전극 사이에 전자 주입층을 더 포함하는 유기 발광 소자.
제10 항에 있어서, 제1 전극과 상기 정공 수송층 사이에 정공 주입층을 더 포함하는 유기 발광 소자.