KR20160096379A - Highly efficient organic light-emitting diodes having heavily-doped dopants - Google Patents

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류승윤
이상호
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선문대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an organic light-emitting diode comprising: an anode; a hole injection layer (HIL) formed on the anode; a hole transport layer (HTL) formed on the hole injection layer; an emitting layer (EML) formed on the hole transport layer and comprising 2-4 wt% of a fluorescent dopant and 96-98 wt% of a host; an exciton blocking layer (EBL) formed on the emitting layer; an electron transport layer (ETL) formed on the exciton blocking layer; and a cathode formed on the electron transport layer, wherein the highest occupied molecular orbital (HOMO) level of the dopant is higher than the HOMO level of the hole transport layer and lower than the HOMO level of the host, and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level of the electron transport layer is higher than the LUMO level of the hole transport layer and lower than the LUMO level of the host.

Description

도펀트가 고농도로 도핑된 고효율 유기 발광 다이오드{Highly efficient organic light-emitting diodes having heavily-doped dopants}BACKGROUND ART [0002] Highly efficient organic light-emitting diodes having heavily-doped dopants

본 발명은 고효율 유기 발광 다이오드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 발광층 내의 도펀트로 정공이 직접 주입됨으로써 효율이 크게 향상된 유기 발광 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a high-efficiency organic light-emitting diode, and more particularly, to an organic light-emitting diode in which efficiency is greatly improved by directly injecting holes into a dopant in a light-emitting layer.

유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED)는 전기에너지를 빛 에너지로 곧바로 바꿔주어 자체 발광을 일으키는 반도체 소자로서 빠른 응답속도, 낮은 구동전압, 넓은 시야각, 저소비전력, 높은 발광효율, 경량, 박형 등 다수의 장점을 바탕으로 액정표시장치(LCD)에 이어 차세대 디스플레이로서 큰 주목을 받고 있다.Organic light-emitting diodes (OLEDs) are semiconductor devices that change their electrical energy directly to light energy and generate self-luminescence. They have fast response time, low driving voltage, wide viewing angle, low power consumption, high luminous efficiency, (LCD), it has received great attention as a next generation display.

유기 발광 다이오드의 작동원리에 대해 간단히 소개하면, 유기물 박막(저분자 혹은 고분자)에서 음극 (Cathode)과 양극(Anode)을 통해 주입된 전자(Electron)와 정공(Hole)이 재결합되고 이때 생성된 여기자(Exciton)가 바닥상태(Ground State)로 떨어지면서 발광층 물질의 에너지갭에 해당하는 가시광선이 방출되는 원리이다. 발광층에 사용되는 물질을 적색, 녹색 및 청색 등 다양한 색으로 바꿔줄 수 있어 이를 조합하면 원하는 색의 빛을 낼 수 있다.The operation principle of the organic light emitting diode will be briefly described. In the organic thin film (low molecular or polymer), electrons injected through a cathode and an anode are recombined with holes, Exciton falls to the ground state and a visible ray corresponding to the energy gap of the light emitting layer material is emitted. The material used for the light emitting layer can be changed into various colors such as red, green and blue, and a combination of these colors can emit light of a desired color.

상기와 같은 유기 발광 다이오드에 있어서, 기존에 행해진 다수의 연구 결과에 따르면 발광층 내의 도펀트(dopant) 농도가 낮아야 쌍극자-쌍극자 상호작용(dipole-dipole interaction)에 의한 여기자의 소광(quenching)을 감소시켜 전류 효율을 개선할 수 있는 것으로 보고되어 있다.In the organic light emitting diode as described above, according to the results of a large number of studies, it has been found that the dopant concentration in the light emitting layer must be low to reduce quenching of excitons due to dipole-dipole interaction, It is reported that the efficiency can be improved.

예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinoline) aluminum ) 호스트 및 C545T(10-(2-benzothiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl-1H,5H,11H-(1)-benzopyropyrano(6,7-8-i,j)quinolizin-11-one) 도펀트로 이루어지는 발광층을 가지는 형광 유기 발광 다이오드 시스템에서는 불과 1 중량%의 도핑 농도를 가질 때, 소광이 억제되어 최적의 전류 효율을 가지는 것으로 알려져 있다.For example, an Alq 3 (tris (8-hydroxyquinoline) aluminum) host and C545T (10- (2-benzothiazolyl) -2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl- , And 11H- (1) -benzopyropyrano (6,7-8-i, j) quinolizin-11-one dopant, light emission of only about 1 wt% And is known to have optimal current efficiency.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 기존에 비해 과량의 도펀트가 도핑되었음에도 불구하고 보다 개선된 효율을 가지는 형광 유기 발광 다이오드를 제공함에 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention provides a fluorescent organic light emitting diode having improved efficiency even when an excessive amount of dopant is doped.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 양극(anode); 상기 양극 상에 형성된 정공 주입층(Hole Injection Layer, HIL); 상기 정공 주입층 상에 형성된 정공 수송층(Hole Transport Layer, HTL); 상기 정공 수송층 상에 형성되며 2 ~ 4 중량%의 형광 도펀트(dopant) 및 96 ~ 98 중량%의 호스트(host)를 포함하는 발광층(Emitting Layer, EML); 상기 발광층 상에 형성된 여기자 차단층(Exciton Blocking Layer, EBL); 상기 정공 차단층 상에 형성된 전자 수송층(Electron Transport layer, ETL); 및 상기 전자 수송층 상에 형성된 음극(cathode)를 포함하며,According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel cell comprising: an anode; A hole injection layer (HIL) formed on the anode; A hole transport layer (HTL) formed on the hole injection layer; An emission layer (EML) formed on the hole transport layer and containing 2 to 4 wt% of a fluorescent dopant and 96 to 98 wt% of a host; An exciton blocking layer (EBL) formed on the light emitting layer; An electron transport layer (ETL) formed on the hole blocking layer; And a cathode formed on the electron transporting layer,

상기 도펀트의 최고 점유 분자궤도(Highest Occupied Molecular Orbital, HOMO) 준위는, 상기 정공 수송층의 HOMO 준위보다 높고 상기 호스트의 HOMO 준위보다 낮으며,The highest occupied molecular orbital (HOMO) level of the dopant is higher than the HOMO level of the hole transport layer and lower than the HOMO level of the host,

상기 전자 수송층의 최저 점유 분자궤도(Lowest Unoccupied Molecular Orbital, LUMO) 준위는 상기 정공 수송층의 LUMO 준위보다 높고, 상기 호스트의 LUMO 준위보다 낮은 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드를 제공한다.
Wherein the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level of the electron transport layer is higher than the LUMO level of the hole transport layer and lower than the LUMO level of the host.

또한, 상기 양극은 인듐주석산화물 (ITO:Indium Tin Oxide)로 이루어지고, 상기 정공 수송층은 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(NPB)로 이루어지고, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트로서 각각 Alq3 및 C545T를 포함하며, 상기 전자 수송층 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(Bphen)으로 이루어지고, 상기 음극은 LiF/Al로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드를 제공한다.
The positive electrode is made of indium tin oxide (ITO), and the hole transport layer is made of 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl Wherein the light emitting layer comprises Alq 3 and C545T as a host and a dopant respectively, and the electron transport layer 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (Bphen), and the cathode is LiF / Al The organic light emitting diode according to claim 1,

또한, 상기 발광층은 96 중량%의 Alq3 및 4 중량%의 C545T를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드를 제공한다.
Also, the light emitting layer includes 96 wt% Alq 3 and 4 wt% C545T.

또한, 100 ~ 15000 cd/m2 의 휘도에서 12.5.cd/A 이상의 전류 효율 가지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드를 제공한다.Also, the organic light emitting diode has a current efficiency of 12.5 cd / A or more at a luminance of 100 to 15000 cd / m 2 .

본 발명에 따른 유기 발광 다이오드는, 발광층에 고농도로 도핑된 도펀트가 정공 수송층(HTL)으로부터 도펀트로 정공을 직접 주입시켜 발광층으로의 정공 주입을 촉진하고, 전자 수송층(ETL)으로부터 유입되는 전자를 트랩시켜 전자 주입을 억제함으로써 발광 영역에서 최적의 전하 균형을 달성할 수 있기 때문에, 도펀트 농도 증가에 기인해 소광(quenching)이 증가함에도 불구하고 종래 형광 유기 발광 다이오드에 비하여 효율이 크게 개선되어 디스플레이 장치나 조명 장치 등에 유용하게 사용될 수 있다.In the organic light emitting diode according to the present invention, the dopant doped at a high concentration in the light emitting layer directly injects holes from the hole transport layer (HTL) into the dopant to promote the injection of holes into the light emitting layer, and traps electrons from the electron transport layer (ETL) The efficiency is greatly improved as compared with the conventional fluorescent organic light emitting diode, and the display device and the organic light emitting diode are improved in efficiency even though the quenching is increased due to the increase of the dopant concentration. A lighting device, and the like.

도 1은 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드의 단면 구조에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드의 일례에 대한 에너지 준위 다이어그램이다.
도 3은 각각 본원 실시예 및 비교예에서 제조한 유기 발광 다이오드의 단면 구조를 보여주는 개략도이다.
도 4는 본원 실시예, 참고예 및 비교예에서 제조된 유기 발광 다이오드를 대상으로 한 전류 밀도-전압 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5는 hole only device(HOD)[ITO/HATCN(30 nm)/NPB(60 nm)/ Alq3:C545T(60 nm, X 중량%)/MoO3(10 nm)/Al] 및 electron only device(EOD)[ITO/Alq3:C545T(120 nm, X 중량%)/Bphen (25 nm)/LiF/Al]를 대상으로 한 본원 실시예, 참고예 및 비교예에서 제조된 유기 발광 다이오드를 대상으로 한 전류 밀도-전압 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본원 실시예, 참고예 및 비교예에서 제조된 유기 발광 다이오드를 대상으로 한 전압-휘도 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7은 본원 실시예, 참고예 및 비교예에서 제조된 유기 발광 다이오드를 대상으로 한 발광효율-휘도 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본원 실시예, 참고예 및 비교예에서 제조된 유기 발광 다이오드를 대상으로 한 전력효율-휘도 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
1 is a schematic view of a cross-sectional structure of an organic light emitting diode according to the present invention.
2 is an energy level diagram for an example of an organic light emitting diode according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a cross-sectional structure of the organic light emitting diode manufactured in Examples and Comparative Examples of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the current density-voltage measurement results of the organic light emitting diode manufactured in Examples, Reference Examples, and Comparative Examples of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a hole-only device (HOD) (ITO / HATCN (30 nm) / NPB (60 nm) / Alq3: C545T (60 nm, X weight%) / MoO3 ) Of the organic light emitting diodes manufactured in the examples, reference examples and comparative examples of the present invention, in which [ITO / Alq3: C545T (120 nm, X weight%) / Bphen (25 nm) / LiF / Density-voltage measurement results.
FIG. 6 is a graph showing voltage-luminance measurement results of organic light emitting diodes manufactured in Examples, Reference Examples, and Comparative Examples of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the luminous efficacy-luminance measurement results of the organic light-emitting diode manufactured in Examples, Reference Examples and Comparative Examples of the present application.
FIG. 8 is a graph showing the power efficiency-luminance measurement results of the organic light emitting diode manufactured in Examples, Reference Examples, and Comparative Examples of the present invention.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It should be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms of disclosure, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ",or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

이하에서 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 고효율 유기 발광 다이오드는, 양극(anode); 상기 양극 상에 형성된 정공 주입층(Hole Injection Layer, HIL); 상기 정공 주입층 상에 형성된 정공 수송층(Hole Transport Layer, HTL); 상기 정공 수송층 상에 형성되며 2 ~ 4 중량%의 형광 도펀트(dopant) 및 96 ~ 98 중량%의 호스트(host)를 포함하는 발광층(Emitting Layer, EML); 상기 발광층 상에 형성된 여기자 차단층(Exciton Blocking Layer, EBL); 상기 정공 차단층 상에 형성된 전자 수송층(Electron Transport layer, ETL); 및 상기 전자 수송층 상에 형성된 음극(cathode)를 포함한다.
A high efficiency organic light emitting diode according to the present invention includes: an anode; A hole injection layer (HIL) formed on the anode; A hole transport layer (HTL) formed on the hole injection layer; An emission layer (EML) formed on the hole transport layer and containing 2 to 4 wt% of a fluorescent dopant and 96 to 98 wt% of a host; An exciton blocking layer (EBL) formed on the light emitting layer; An electron transport layer (ETL) formed on the hole blocking layer; And a cathode formed on the electron transport layer.

여기서, 상기 도펀트의 최고 점유 분자궤도(Highest Occupied Molecular Orbital, HOMO) 준위는, 상기 정공 수송층의 HOMO 준위보다 높고 상기 호스트의 HOMO 준위보다 낮으며, 상기 전자 수송층의 최저 점유 분자궤도(Lowest Unoccupied Molecular Orbital, LUMO) 준위는 상기 정공 수송층의 LUMO 준위보다 높고, 상기 호스트의 LUMO 준위보다 낮은 것을 특징으로 한다.Here, the highest occupied molecular orbital (HOMO) level of the dopant is higher than the HOMO level of the hole transport layer, lower than the HOMO level of the host, and the lowest occupied molecular orbital (Lowest Unoccupied Molecular Orbital , LUMO) level is higher than the LUMO level of the hole transport layer and lower than the LUMO level of the host.

예를 들어, 도 2에 에너지 준위 다이어그램이 도시된 유기 발광 다이오드 시스템에서와 같이 도펀트(C545T)의 HOMO 준위(5.5 eV)는 정공 수송층(NPB)의 HOMO 준위(5.4 eV)보다는 높고 호스트(Alq3)의 HOMO 준위(5.7 eV)보다는 낮으며, 전자 수송층(Bphen)의 LUMO 준위(3.2 eV)는 도펀트(C545T)의 LUMO 준위(3.3 eV)와 호스트(Alq3)의 LUMO 준위(3.0 eV) 사이에 위치할 수 있다.For example, the HOMO level (5.5 eV) of the dopant (C545T) is higher than the HOMO level (5.4 eV) of the hole transport layer (NPB) and higher than that of the host (Alq 3 ), as in the organic light emitting diode system shown in FIG. The LUMO level (3.2 eV) of the electron transport layer (Bphen) is lower than the LUMO level (3.3 eV) of the dopant (C545T) and the LUMO level (3.0 eV) of the host (Alq 3 ) Lt; / RTI >

상기와 같은 에너지 준위 관계를 만족할 경우, 정공이 정공 수송층으로부터 도펀트로 직접 주입되어 발광층으로의 정공 주입이 촉진되고, 전자가 도펀트에 의해 트랩되어 발광층으로의 전자 주입이 억제됨으로써, 도펀트가 기존에 비해 고농도로 도핑되더라도 소광에 의한 효율 감소를 상쇄할 정도로 최적화된 전하 균형을 달성할 수 있어 개선된 효율을 가지는 유기 발광 다이오드를 구현할 수 있다.
When the above energy level relationship is satisfied, holes are injected directly from the hole transporting layer into the dopant to promote injection of holes into the light emitting layer, and electrons are trapped by the dopant to suppress electron injection into the light emitting layer. As a result, It is possible to achieve an optimized charge balance so as to cancel the efficiency reduction due to extinction even when doped at a high concentration, thereby realizing an organic light emitting diode having an improved efficiency.

.한편, 상기 양극은 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 중 하나와 연결되어 박막 트랜지스터로부터 인가되는 구동 전류를 공급 받는 역할을 하며, 그 재질에 있어서는 유기 발광 다이오드 소자에 사용되는 공지의 전극 재료로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는, 인듐주석산화물 (ITO:Indium Tin Oxide), 인듐아연산화물(IZO: Indium Zinc Oxide) 및 아연 산화물 (ZnO) 등과 같은 투명 금속 산화물 전극일 수 있다.
The anode is connected to one of a source electrode and a drain electrode of the thin film transistor to receive a drive current applied from the thin film transistor and is made of a known electrode material used for an organic light emitting diode And may be a transparent metal oxide electrode such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), or the like.

그리고, 상기 양극 상에 형성되는 정공 주입층은 양극으로부터 주입된 정공을 발광층이 위치하는 방향으로 이동시키며 정공의 주입을 보조하는 역할을 한다.The hole injection layer formed on the anode moves the holes injected from the anode in a direction in which the light emitting layer is positioned, and assists injection of holes.

이러한 정공 주입층은 정공주입재료 및 금속 산화물 또는 유기물 p형 도펀트를 포함할 수 있다.Such a hole injecting layer may include a hole injecting material and a metal oxide or organic p-type dopant.

정공 주입 재료는 양극으로부터 정공 주입을 용이하게 해주는 재료로, 가장 중요한 요건은 양극 및 인접한 다른 유기층과의 접합성 및 계면 접착력이 높아야 한다는 것이다. 이것은 궁극적으로 디바이스의 전력 효율을 개선시키고 디바이스의 수명을 증가시킨다. 양극과 접하고 있는 정공 주입 재료는 양극으로부터 정공의 주입이 용이하도록 양극의 일함수와 HOMO level의 에너지 준위의 차이가 작아야 한다. 또한 외부 양자 효율을 높이기 위해서는 가시광선 영역에서의 흡수가 가능한 없어야 한다. 정공 주입 재료들 중, CuPc는 정공 주입성이 뛰어나고 열 안정성은 우수하지만 청색 및 적색의 가시광 영역에서 흡수가 일어나는 문제점을 가지고 있다. 이를 개선하기 위해 starburst형의 amine류인 4, 4',4'-tris[N-(2-naphthyl)-N-phenyl-amino]triphenylamine(2-TNATA)가 개발되었는데 이는 가시광선 전 영역에 걸쳐 흡수가 일어나지 않으며 낮은 HOMO 에너지 레벨을 가져 저전압 구동을 가능하게 한다. 하지만, 본 발명에서는 2T-NATA에 비해 우수한 정공 이동도를 가지며 매우 낮은 에너지 밴드갭을 가지고 있고 n형의 정공 주입 물질로 LUMO를 통해 정공이 주입되는 특성을 가지는 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile(HAT-CN)을 사용하는 겄이 바람직하다.The hole injection material is a material that facilitates injection of holes from the anode. The most important requirement is that the anode and adjacent organic layers have high bonding and interfacial adhesion. This ultimately improves the power efficiency of the device and increases the lifetime of the device. The hole injecting material in contact with the anode should have a small difference between the work function of the anode and the energy level of the HOMO level so as to facilitate the injection of holes from the anode. In order to increase the external quantum efficiency, absorption in the visible light region should not be possible. Of the hole injecting materials, CuPc is excellent in hole injection property and excellent in thermal stability, but has the problem that absorption occurs in blue and red visible light regions. In order to overcome this problem, starburst-type amines such as 4,4 ', 4'-tris [N- (2-naphthyl) -N-phenylamino] triphenylamine (2-TNATA) And a low HOMO energy level to enable low voltage operation. However, in the present invention, it has an excellent hole mobility as compared with 2T-NATA and has a very low energy band gap and is an n-type hole injecting material and has a characteristic of injecting holes through LUMO 1,4,5,8,9 , And 11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile (HAT-CN) are preferred.

그리고, 상기 금속 산화물은 전이금속을 함유하는 산화물일 수 있다. 전이금속의 예로는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 바나듐(V), 레늄(Re), 루테늄(Ru), 크롬(Cr), 망간(Mn), 니켈(Ni), 이리듐(Ir), APC(은-팔라듐-구리합금) 및 이들의 조합 등이 포함될 수 있다. 상기 유기물 p형 도펀트로는, 예를 들면, 테트라플루오로-테트라시아노-퀴노디메탄(F4-TCNQ) 또는 트리스[1,2-비스(트리플루오로메틸)에탄-1,2-디티올렌[Mo(tfd)3] 등을 들 수 있다.
The metal oxide may be an oxide containing a transition metal. Examples of the transition metal include molybdenum, tungsten, vanadium, rhenium, ruthenium, chromium, manganese, nickel, iridium, APC (silver-palladium-copper alloy), combinations thereof, and the like. Examples of the organic p-type dopant include tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane (F4-TCNQ) or tris [1,2-bis (trifluoromethyl) ethane-1,2-dithiolene [Mo (tfd) 3] and the like.

다음으로, 상기 정공 주입층 상에는 양극으로부터 주입된 정공을 발광층으로 이동시키는 역할을 하는 정공 수송층이 구비되는데, 상기 정공 수송층 물질은 공지의 정공 수송층용 물질을 사용할 수 있으며, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(NPB), 4,4'-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(TPD), 4,4',4"-트리스[(3-메틸페닐)페닐아미노]트라이페닐아민(MTDATA), 1,1-비스(4-(N,N-다이-p-톨릴아미노)페닐)사이클로헥세인(TAPC), 4-(9H-카바졸-9-일)-N,N-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-벤젠아민(TCTA), 9,9'-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이일비스-9H-카바졸(CBP), 9,9'-(1,3-페닐렌)비스-9H-카바졸(mCP), 또는 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트리일)트리스-[1-페닐-1H-벤즈이미다졸](TPBi) 등을 그 구체적인 예로 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
Next, a hole transporting layer for transporting the holes injected from the anode to the light emitting layer is provided on the hole injecting layer. The hole transporting layer material may be a known material for the hole transporting layer, and the 4,4'-bis [ N-phenylamino] biphenyl (NPB), 4,4'-bis [N- (3-methylphenyl) Bis (4- (N, N-di-p-tolylamino) phenyl) cyclohexane (TAPC), 4 "-tris [(3- methylphenyl) phenylamino] triphenylamine (MTDATA) (TCTA), 9,9 '- [1,1', 8-tetramethyl-4- (9H-carbazol-9- (CBP), 9,9 '- (1,3-phenylene) bish-9H-carbazole (mCP), or 2,2' , 2 '' - (1,3,5-benzenetriyl) tris- [1-phenyl-1H-benzimidazole] (TPBi), and the like.

그리고, 상기 정공 수송층 상에는 발광층이 구비되어 있다. 발광층은 음극으로로부터 주입되어 전자 수송층을 경유한 전자와 양극으로부터 주입되어 정공 수송층을 경유한 정공이 재결합하여 여기자(exiton)을 생성하고 생성된 여기자(exiton)가 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 발광하는 층으로서, 공지된 다양한 발광 물질을 이용하여 형성할 수 있는데, 공지의 호스트 및 도펀트를 이용하여 형성할 수도 있다. 특히 도펀트의 경우, 공지의 형광 도펀트 및 공지의 인광 도펀트를 모두 사용할 수 있다.
A light emitting layer is provided on the hole transporting layer. The light emitting layer is injected from the cathode and injected from the anode through the electron transport layer, and the holes passing through the hole transport layer are recombined to generate an exciton, and the resulting exciton exits from the excited state to the base state And can be formed using a variety of well-known phosphors and dopants. Particularly in the case of a dopant, a known fluorescent dopant and a known phosphorescent dopant can be used.

예를 들어, 공지의 호스트로는 Alq3, CBP(4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐), PVK(폴리(n-비닐카바졸)), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN), TPBI(1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(1,3,5-tris(Nphenylbenzimidazole-2-yl)benzene)), TBADN(3-tert-부틸-9,10-디(나프트-2-일) 안트라센), E3, DSA(디스티릴아릴렌) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
For example, known hosts include Alq3, CBP (4,4'-N, N'-dicarbazole-biphenyl), PVK (poly (n-vinylcarbazole) 2-yl) anthracene (ADN), TPBI (1,3,5-tris (N-phenylbenzimidazole-2-yl) benzene) But are not limited to, TBADN (3-tert-butyl-9,10-di (naphth-2-yl) anthracene), E3 and DSA (distyrylarylene).

그리고, 적색 도펀트로서 PtOEP, Ir(piq)3, Btp2Ir(acac), DCJTB 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 공지된 녹색 도펀트로서, C545T , Ir(ppy)3 (ppy = 페닐피리딘), Ir(ppy)2(acac), Ir(mpyp)3 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 공지된 청색 도펀트로서, F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, ter-플루오렌(fluorene), 4,4'-비스(4-디페닐아미노스타릴) 비페닐 (DPAVBi), 2,5,8,11-테트라-티-부틸 페릴렌 (TBP) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
As the red dopant, PtOEP, Ir (piq) 3, Btp2Ir (acac), DCJTB, or the like may be used, but the present invention is not limited thereto. As the known green dopant, C545T, Ir (ppy) 3 (ppy = phenylpyridine), Ir (ppy) 2 (acac), Ir (mpyp) 3 and the like can be used. Further, as known blue dopants, there can be used at least one compound selected from the group consisting of F2Irpic, (F2ppy) 2Ir (tmd), Ir (dfppz) 3, ter- fluorene, 4,4'- DPAVBi), 2,5,8,11-tetra-t-butyl perylene (TBP), and the like, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 도펀트는 발광층을 이루는 물질의 전체 중량 대비 2 내지 4 중량%의 고농도로 포함되어, 정공 수송층(HTL)으로부터 도펀트로 정공을 직접 주입시켜 발광층으로의 정공 주입을 촉진하고, 전자 수송층(ETL)으로부터 유입되는 전자를 트랩시켜 전자 주입을 억제함으로써 발광 영역에서 최적의 전하 균형을 달성할 수 있기 때문에, 도펀트 농도 증가에 기인해 소광(quenching)이 증가함에도 불구하고 종래 형광 유기 발광 다이오드에 비하여 효율을 크게 개선시킬 수 있다.
In the present invention, the dopant is contained at a high concentration of 2 to 4% by weight based on the total weight of the material forming the light emitting layer, and holes are injected directly from the hole transport layer (HTL) into the dopant to promote injection of holes into the light emitting layer, It is possible to trap the electrons injected from the transport layer (ETL) to suppress the injection of electrons, thereby achieving the optimum charge balance in the luminescent region. Therefore, despite the increase in quenching due to the increase in the dopant concentration, The efficiency can be greatly improved.

그리고, 상기 발광층 상에는 음극으로로부터 주입된 전자를 발광층이 위치하는 방향으로 이동시키는 역할을 하는 전자 수송층이 구비되며, 이러한 전자 수송층을 이루는 전자 수송성 물질은, 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline : Bphen), ((2,2',2"-(benzene-1,3,5-triyl)- tris(1-phenyl-1H-benzimidazole : TPBI), 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline : BCP), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이트)-4-(페닐페놀라토)알루미늄 (Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium : Balq), 1,3-비스[2-(2,2'-비피리딘-6-일)-1,3,4-옥사디아조-5-일]벤젠 (1,3-bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene : Bpy-OXD), 6,6'-비스[5-(비페닐-4-일)-1,3,4-옥사디아조-2-일]-2,2'-비피리딜 (6,6'-bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4-oxadiazo-2-yl]-2,2'-bipyridyl : BP-OXD-Bpy), 3-(4-비페닐)-4-(페닐-5-tert-부틸페닐-1,2,4-트리아졸 (3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole : TAZ), 4-(나프탈렌-1-일)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸 (4-(naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole : NTAZ), 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (2,9-bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline : NBphen), 트리스(2,4,6-트리메틸-3-(피리딘-3-일)페닐)보란 (Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane : 3TPYMB), 페닐-디파이레닐포스핀 옥사이드 (Phenyl-dipyrenylphosphine oxide : POPy2), 3,3',5,5'-테트라[(m-피리딜)-펜-3-일]비페닐 (3,3',5,5'-tetra[(m-pyridyl)-phen-3-yl]biphenyl : BP4mPy), 1,3,5-트리[(3-피리딜)-펜-3-일]벤젠 (1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene : TmPyPB), 1,3-비스[3,5-디(피리딘-3-일)페닐]벤젠 (1,3-bis[3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl]benzene : BmPyPhB), 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨 (Bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium : Bepq2), 비스(10-히드록시벤조 [h] 퀴놀리나토)베릴륨 (bis(10-hydroxybenzo [h] quinolinato)-beryllium : Bebq2), 디페닐비스(4-(피리딘-3-일)페닐)실란 (Diphenylbis(4-(pyridin-3-yl)phenyl)silane : DPPS) 및 1,3,5-트리(p-피리드-3-일-페닐)벤젠 (1,3,5-tri(p-pyrid-3-yl-phenyl)benzene : TpPyPB)를 예로 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
An electron transport layer is provided on the light emitting layer and serves to move electrons injected from the cathode into a direction in which the light emitting layer is positioned. The electron transporting material constituting the electron transport layer includes 4,7-diphenyl-1,10- Phenanthroline (Bphen), ((2,2 ', 2 "- (benzene-1,3,5-triyl) -tris (1-phenyl-1H-benzimidazole : TPBI), 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP), bis (2- Methyl-8-quinolinolato) -4- (phenylphenolato) aluminum (Balq), 1,3-bis [2- (2 Bipyridine-6-yl) -1, 3, 4-oxadiazo-5-yl] , 3,4-oxadiazo-5-yl] benzene: Bpy-OXD), 6,6'-bis [5- (biphenyl- -2,6-bis [5- (biphenyl-4-yl) -1,3,4-oxadiazo-2-yl] -2,2'-bipyridyl: BP-OXD -Bpy), 3- (4-biphenyl) -4- (phenyl-5-tert-butyl 4- (4-biphenyl) -4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole TAZ, 4- (naphthalen- (Naphthalen-1-yl) -3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole: NTAZ), 2,9- Bis (naphthalen-2-yl) -4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline: 2,7- NBphen), tris (2,4,6-trimethyl-3- (pyridin-3-yl) phenyl) borane (Tris ), Phenyl-dipyrenylphosphine oxide (POPy2), 3,3 ', 5,5'-tetra [(m-pyridyl) (3-pyridyl) -phen-3-yl] benzene (1, 5,5'-tetra [(m-pyridyl) -phen-3-yl] biphenyl: BP4mPy) , 3,5-tri [(3-pyridyl) -phen-3-yl] benzene: TmPyPB), 1,3- bis [10-hydroxybenzo [h] quinolinato) beryllium: Bepq2 (5-hydroxybenzo [h] quinolinato) ), Bis (10- Dibenzo [h] quinolinato), beryllium (Bebq2), diphenylbis (4- (pyridin-3-yl) phenyl) pyridin-3-yl) phenyl) silane DPPS and 1,3,5-tri (p-pyrid-3-yl- phenyl) benzene: TpPyPB), but the present invention is not limited thereto.

그리고, 상기 전자 수송층 상에는 음극이 구비되어 있다. 음극은 전원 전압에 공통 연결되어 전자 수송층으로 전자를 주입시키는 역할을 한다. 상기 음극은 낮은 일함수(work function)을 가지는 금속으로서 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 또한, LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등으로 형성될 수도 있다.
A negative electrode is provided on the electron transporting layer. The cathodes are commonly connected to the power supply voltage and inject electrons into the electron transport layer. The cathode may be formed of a metal having a low work function as a metal such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, have. Further, it may be formed of a multilayer structure material such as LiF / Al or LiO2 / Al.

위에서 상세히 설명한 본 발명에 따른 유기 발광 다이오드는, 발광층에 고농도로 도핑된 도펀트가 정공 수송층(HTL)으로부터 도펀트로 정공을 직접 주입시켜 발광층으로의 정공 주입을 촉진하고, 전자 수송층(ETL)으로부터 유입되는 전자를 트랩시켜 전자 주입을 억제함으로써 발광 영역에서 최적의 전하 균형을 달성할 수 있기 때문에, 도펀트 농도 증가에 기인해 소광(quenching)이 증가함에도 불구하고 종래 형광 유기 발광 다이오드에 비하여 효율이 크게 개선되어 디스플레이 장치나 조명 장치 등에 유용하게 사용될 수 있다.
In the organic light emitting diode according to the present invention as described above, the dopant heavily doped in the light emitting layer injects holes directly from the hole transport layer (HTL) to the dopant to promote injection of holes into the light emitting layer, It is possible to achieve an optimum charge balance in the luminescent region by trapping electrons by suppressing electron injection so that the efficiency is greatly improved as compared with the conventional fluorescent organic light emitting diode despite the increase of quenching due to the increase of the dopant concentration And can be usefully used for a display device, a lighting device, and the like.

다음으로, 아래에서 본 발명에 대해 실시예를 기초로 하여 상세하게 설명한다. 제시된 실시예는 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail on the basis of embodiments. The presented embodiments are illustrative and are not intended to limit the scope of the invention.

<< 실시예Example 1> 1>

양극(anode)으로는 ITO(Indium Tin Oxide) 유리 기판을 사용하였다. 상기 ITO 유리 기판 상부에 60 nm 두께의 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile(HAT-CN)층으로 이루어진 정공 주입층(HIL)을 형성한 후, 상기 정공 주입층 상에 정공 수송층(HTL)으로서 30nm 두께의 N,N-bis-(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-1,1′-biphenyl-4,4′diamine(NPB)층을 형성하고, 상기 정공 수송층의 상부에 호스트로서 Alq3 98 중량% 및 도펀트로서 C545T 2 중량%을 포함하는 30nm 두께의 발광층(EML)을 형성하고, 상기 발광층 상에 전자 수송층(ETL)으로서 25nm 두께의 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(Bphen)층을 형성한 후, 마지막으로, 상기 전자 수송층 상에 음극(cathode)으로서 LiF(1 nm)/Al를 형성함으로써 도 4에 그 개략적인 단면구조가 도시된 유기 발광 다이오드를 완성하였다.
An ITO (Indium Tin Oxide) glass substrate was used as an anode. A hole injection layer (HIL) composed of a layer of 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile (HAT-CN) having a thickness of 60 nm was formed on the ITO glass substrate, the thickness of 30nm as the hole transport layer (HTL) N, N -bis- ( 1-naphthyl) - N, N '-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'diamine and form a (NPB) layer, the hole A light emitting layer (EML) having a thickness of 30 nm, which contains 98% by weight of Alq 3 as a host and 2% by weight of C545T as a dopant, is formed on the upper part of the transport layer and a 25 nm thick 4,7- Phenyl-1,10-phenanthroline 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (Bphen) layer was formed on the electron transport layer. Finally, LiF 1 nm) / Al was formed, thereby completing the organic light emitting diode having the schematic sectional structure shown in Fig.

<< 실시예Example 2> 2>

발광층이 Alq3 96 중량% 및 도펀트로서 C545T 4 중량%를 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 다이오드를 완성하였다.
An organic light emitting diode was completed in the same manner as in Example 1 except that the light emitting layer contained 96 wt% of Alq 3 and 4 wt% of C545T as a dopant.

<< 참고예Reference example >>

발광층이 Alq3 100 중량%로 이루어진 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 다이오드를 완성하였다.
The organic light emitting diode was completed in the same manner as in Example 1 except that the light emitting layer was made of Alq 3 100 wt%.

<< 비교예Comparative Example 1> 1>

발광층이 Alq3 99 중량% 및 도펀트로서 C545T 1 중량%를 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 다이오드를 완성하였다.
An organic light emitting diode was completed in the same manner as in Example 1 except that the light emitting layer contained 99 wt% of Alq 3 and 1 wt% of C545T as a dopant.

<< 비교예Comparative Example 2> 2>

발광층이 Alq3 94 중량% 및 도펀트로서 C545T 6 중량%를 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 다이오드를 완성하였다.
An organic light emitting diode was completed in the same manner as in Example 1 except that the light emitting layer contained 94 wt% of Alq 3 and 6 wt% of C545T as a dopant.

<< 실험예Experimental Example > > 실시예Example , , 참고예Reference example  And 비교예에서In the comparative example 제조된 유기 발광 다이오드에 대한 소자 특성 평가 Evaluation of device characteristics for fabricated organic light emitting diodes

상기 실시예, 참고예 및 비교예에서 각각 제조된 유기 발광 다이오드에 대하여, 색도계(Photo research spectrometer; Minolta CS-1000) 및 전원 공급장치(Keithley 2400)를 사용하여 전류 밀도-전압 관계, 전압-휘도 관계, 발광효율-휘도 관계, 전력효율-휘도 관계를 측정하였으며, 그 결과를 각각 도 4, 도 6, 도 7 및 도 8에 도시하였다.
The organic light emitting diodes manufactured in each of the examples, the reference example and the comparative example were measured for current density-voltage relationship, voltage-luminance (luminance) The relationship, the luminous efficiency-luminance relationship, and the power efficiency-luminance relationship were measured. The results are shown in FIGS. 4, 6, 7 and 8, respectively.

도 4에 따르면, 1 중량%의 C545T가 도핑된 비교예 1의 소자가 가장 높은 전류 밀도를 나타내었고, 뒤를 이어 실시예 2(4 중량% C545T 도핑), 실시예 1(2 중량% C545T 도핑) 및 비교예 2(6 중량% C545T 도핑)의 순으로 전류 밀도 수치가 감소하였다.4, the device of Comparative Example 1 doped with 1 wt% of C545T exhibited the highest current density, followed by Example 2 (doping with 4 wt% C545T), Example 1 (doping with 2 wt% C545T) And Comparative Example 2 (6 wt% C545T doping).

즉, 도펀트의 농도 증가에 따라 전류 밀도가 감소하거나 증가하는 경향을 나타내지는 않았는데, 이러한 결과는 도 2와 관련해 전술한 바와 같이 전자는 도펀트에 트랩되어 전하 주입이 방해받는 반면 정공은 도펀트로 직접 주입되어 오히려 전하 주입이 촉진되고, 이러한 전자와 정공의 주입 경향이 도핑 농도에 따라 그 정도에 있어서 차이를 나타내기 때문이다.
That is, the current density did not decrease or increase with increasing dopant concentration. This result shows that the electrons are trapped in the dopant and the charge injection is obstructed as described above with reference to FIG. 2, while the holes are directly injected into the dopant This is because charge injection is facilitated and the tendency of injection of electrons and holes differs according to the doping concentration.

전류 밀도와 도핑 농도와의 연관성을 파악하기 위해, 각기 다른 도핑 농도를 가지는 hole only device(HOD)[ITO/HATCN(30 nm)/NPB(60 nm)/ Alq3:C545T(60 nm, X%)/MoO3(10 nm)/Al] 및 electron only device(EOD)[ITO/Alq3:C545T(120 nm, X%)/Bphen (25 nm)/LiF/Al]를 제작하여, 인가 전압에 따른 전류 밀도 변화를 측정하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.(30 nm) / NPB (60 nm) / Alq 3 : C545T (60 nm, X%) were used to determine the relationship between the current density and the doping concentration. ) / MoO 3 (10 nm) / Al] and electron only device (EOD) [ITO / Alq 3 : C545T (120 nm, X%) / Bphen (25 nm) / LiF / Al] And the results are shown in FIG. 5.

도 5로부터 EOD에서는 도핑 농도의 증가에 따라 도펀트가 트랩 사이트로 작용해 전자 주입이 점차 억제되는 것을 알 수 있다.From FIG. 5, it can be seen that, in the EOD, the dopant acts as a trap site as the doping concentration increases, and the electron injection is gradually suppressed.

반면, HOD의 경우에는, 낮은 작동 전압 하에서는 6 중량%의 C545T가 도핑된 HOD를 제외하고는 도핑 농도 증가에 따라 전류 밀도도 함께 증가하는 경향을 나타냈으며, 이는 도펀트가 정공 주입 장벽을 낮춰 정공 주입이 원활하게 이루어지게 함에 따른 결과이다. 하지만, 6 중량%의 C545T가 도핑된 HOD의 경우에는 전자 전달성 물질로만 이루어진 발광층이 정공을 차단하는 역학을 하기 때문에 작동 전압이 증가함에 따라 전류 밀도 수치가 빠르게 증가하다가 서서히 감소하는 경향을 나타낸다.On the other hand, in the case of HOD, the current density tended to increase with increasing doping concentration, except for HOD doped with 6 wt% C545T under a low operating voltage. This shows that the dopant lowers the hole injection barrier, This is a result of smooth operation. However, in the case of HOD doped with 6 wt% of C545T, the light emitting layer made of only an electron transfer material has a mechanism of blocking holes. Therefore, the current density value increases rapidly as the operating voltage increases, and then gradually decreases.

상기 결과로부터, 비교예 1의 소자는 전자 주입이 다른 소자에 비해 상대적으로 덜 억제되고, 정공 주입이 향상되어 가장 높은 전류 밀도를 나타내고, 실시예 2의 소자는 실시예 1의 소자에 비해 도핑 농도가 높아 정공 주입량 증가에 따라 보다 높은 전류 밀도를 나타내며, 비교예 2의 소자는 도핑 농도 증가에 따라 전자의 트랩이 가장 많이 일어나고 발광층 물질에 의한 정공 차단 효과가 가장 크게 되어 가장 낮은 전류 밀도를 나타냄을 이해할 수 있다.
From the above results, it can be seen that the device of Comparative Example 1 exhibited the highest current density due to the relatively less suppression of electron injection compared to other devices and improved hole injection, and the device of Example 2 had a higher doping concentration The device of Comparative Example 2 exhibits the largest electron trap due to the increase of the doping concentration and the highest hole blocking effect by the light emitting layer material and the lowest current density I can understand.

각 소자들의 발광 효율-전압 측정 결과를 나타내는 도 6에 따르면, 각 소자들은 실시예 2의 소자를 제외하고는 전류 밀도-전압 관계와 유사한 경향을 보여준다. 실시예 2의 소자의 경우에는 높은 재결합 효율을 가져 가장 높은 휘도를 나타내는 것으로 보인다.
According to FIG. 6 showing the luminous efficiency-voltage measurement results of the respective devices, each device shows a trend similar to the current density-voltage relationship except for the device of the second embodiment. In the case of the device of Example 2, the device exhibited the highest recombination efficiency and exhibited the highest luminance.

각 소자들의 발광 효율-휘도 측정 결과를 나타내는 도 7에 따르면, 실시예 2의 소자가 100 cd/m2에서 12.5 cd/A의 전류 효율을, 1000 cd/m2에서 11.9 cd/A의 전류 효율을 가져 다른 소자들과 비교해 가장 높은 효율을 나타낼 뿐만 아니라 롤-오프(roll-off) 현상 없이 넓은 휘도 범위(100 ~ 15000 cd/m2)에서 고효율(약 12.5.cd/A)을 유지함을 알 수 있다.7 showing the results of the luminous efficiency-luminance measurement of each device, the device of Example 2 exhibited a current efficiency of 100 cd / m 2 to 12.5 cd / A, a current efficiency of 1000 cd / m 2 to 11.9 cd / (About 12.5 cd / m 2 ) at a wide luminance range (100 to 15000 cd / m 2 ) without roll-off phenomenon as well as the highest efficiency compared to other devices .

이와 같이 실시예 2의 소자가 높은 효율을 나타내는 것은, 도펀트의 농가 증가에 따라 형광 소광도 크게 증가하지만 도펀트 농도 증가를 통해 정공 주입 촉진 및 전자 주입 억제를 따른 최적의 전하 균형이 이루어졌기 때문이다. 또한, 도핑 농도 증가에 따라 넓은 재결합 영역이 형성되어 넓은 휘도 범위에서 고효율이 유지될수 있다.
Thus, the device of Example 2 exhibits high efficiency because the fluorescence extinction is greatly increased with the increase of the dopant concentration, but the optimum charge balance is achieved by promoting the hole injection and suppressing the electron injection by increasing the dopant concentration. In addition, a large recombination region is formed according to the increase of the doping concentration, and high efficiency can be maintained in a wide luminance range.

각 소자들의 전력 효율-휘도 측정 결과를 나타내는 도 8은 상기 도 7에서와 마찬가지로 실시예 2의 소자가 1000 cd/m2에서 6.25 lm/W라는 가장 높은 전력 효율을 나타냈다.8 showing the power efficiency-luminance measurement results of the respective devices showed the highest power efficiency of the device of Example 2 as shown in FIG. 7, which was 6.25 lm / W at 1000 cd / m 2 .

Claims (5)

양극(anode);
상기 양극 상에 형성된 정공 주입층(Hole Injection Layer, HIL);
상기 정공 주입층 상에 형성된 정공 수송층(Hole Transport Layer, HTL);
상기 정공 수송층 상에 형성되며 2 ~ 4 중량%의 형광 도펀트(dopant) 및 96 ~ 98 중량%의 호스트(host)를 포함하는 발광층(Emitting Layer, EML);
상기 발광층 상에 형성된 여기자 차단층(Exciton Blocking Layer, EBL);
상기 정공 차단층 상에 형성된 전자 수송층(Electron Transport layer, ETL); 및
상기 전자 수송층 상에 형성된 음극(cathode)를 포함하며,
상기 도펀트의 최고 점유 분자궤도(Highest Occupied Molecular Orbital, HOMO) 준위는, 상기 정공 수송층의 HOMO 준위보다 높고 상기 호스트의 HOMO 준위보다 낮으며,
상기 전자 수송층의 최저 점유 분자궤도(Lowest Unoccupied Molecular Orbital, LUMO) 준위는 상기 정공 수송층의 LUMO 준위보다 높고, 상기 호스트의 LUMO 준위보다 낮은 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드.
Anode;
A hole injection layer (HIL) formed on the anode;
A hole transport layer (HTL) formed on the hole injection layer;
An emission layer (EML) formed on the hole transport layer and containing 2 to 4 wt% of a fluorescent dopant and 96 to 98 wt% of a host;
An exciton blocking layer (EBL) formed on the light emitting layer;
An electron transport layer (ETL) formed on the hole blocking layer; And
And a cathode formed on the electron transporting layer,
The highest occupied molecular orbital (HOMO) level of the dopant is higher than the HOMO level of the hole transport layer and lower than the HOMO level of the host,
Wherein the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level of the electron transport layer is higher than the LUMO level of the hole transport layer and lower than the LUMO level of the host.
제1항에 있어서,
상기 양극은 인듐주석산화물 (ITO:Indium Tin Oxide)로 이루어지고,
상기 정공 수송층은 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(NPB)로 이루어지고,
상기 발광층은 호스트 및 도펀트로서 각각 Alq3 및 C545T를 포함하며,
상기 전자 수송층 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(Bphen)으로 이루어지고,
상기 음극은 LiF/Al로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드.
The method according to claim 1,
The anode is made of indium tin oxide (ITO)
Wherein the hole transport layer is made of 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPB)
The light emitting layer includes Alq 3 and C545T as a host and a dopant, respectively,
The electron transport layer 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (Bphen)
Lt; RTI ID = 0.0 &gt; LiF / Al. &Lt; / RTI &gt;
제2항에 있어서,
상기 발광층은 96 중량%의 Alq3 및 4 중량%의 C545T를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드.
3. The method of claim 2,
Wherein the light emitting layer comprises 96 wt% Alq 3 and 4 wt% C545T.
제3항에 있어서, 100 ~ 15000 cd/m2 의 휘도에서 12.5.cd/A 이상의 전류 효율 가지는 것을 특징으로 하는 유기 발광 다이오드.The organic light emitting diode according to claim 3, wherein the organic light emitting diode has a current efficiency of 12.5 cd / A or more at a luminance of 100 to 15000 cd / m 2 . 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 유기 발광 다이오드를 포함하는 디스플레이 장치.A display device comprising the organic light emitting diode according to any one of claims 1 to 4.
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