KR20220012459A - 유기 발광 소자 - Google Patents

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KR20220012459A
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layer
light emitting
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이보라
고효민
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Abstract

일 실시예의 유기 발광 소자는 제1 전극, 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역, 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층, 전자 수송층을 포함하고 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역, 및 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극을 포함할 수 있다. 정공 수송 영역은 제1 굴절률을 갖는 제1 정공 수송층, 제1 정공 수송층 상에 배치되고 제1 굴절률 보다 작은 제2 굴절률을 갖는 제2 정공 수송층, 및 제1 정공 수송층 하측에 배치되고 제1 굴절률보다 작은 제3 굴절률을 갖는 제3 정공 수송층을 포함할 수 있다. 제1 굴절률과 제2 굴절률의 차이, 및 제1 굴절률과 제3 굴절률의 차이는 각각 0.1 이상 1.0 이하일 수 있다. 일 실시예의 유기 발광 소자는 제1 정공 수송층의 양측에 제1 정공 수송층보다 굴절률이 작은 제2 정공 수송층, 및 제3 정공 수송층을 포함하여 발광 효율이 개선된 특성을 나타낼 수 있다.

Description

유기 발광 소자 {ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은 굴절률이 상이한 복수 개의 정공 수송층들을 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 내비게이션, 게임기 등과 같은 멀티 미디어 장치에 사용되는 다양한 표시 장치들이 개발되고 있다. 이러한 표시 장치에서는 마주하는 전극들 사이에 배치된 발광층에 유기 화합물 또는 양자점등을 포함하는 발광 재료를 발광시켜서 표시를 실현하는 소위 자발광형의 표시 소자를 사용하고 있다.
유기 발광 소자를 표시 장치에 응용함에 있어서는, 유기 발광 소자의 고 발광 효율화가 요구되고 있으며, 이를 안정적으로 구현할 수 있는 유기 발광 소자의 재료 및 구조에 대한 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 우수한 발광 효율을 나타내는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
일 실시예는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역; 상기 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층; 전자 수송층을 포함하고, 상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및 상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극; 을 포함하고, 상기 정공 수송 영역은 제1 굴절률을 갖는 제1 정공 수송층; 상기 제1 정공 수송층 상측에 배치되고 상기 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 제2 정공 수송층; 및 상기 제1 정공 수송층 하측에 배치되고 상기 제1 굴절률보다 작은 제3 굴절률을 갖는 제3 정공 수송층; 을 포함하며, 상기 제2 굴절률과 상기 제1 굴절률의 차이, 및 상기 제2 굴절률과 상기 제3 굴절률의 차이는 각각 0.1 이상 1.0 이하인 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 정공 수송 영역은 상기 제2 정공 수송층 및 상기 발광층 사이에 배치된 전자 저지층을 더 포함하고, 상기 전자 저지층은 상기 발광층의 굴절률 및 상기 제2 굴절률 보다 큰 굴절률을 갖는 것일 수 있다.
상기 제2 정공 수송층의 두께 및 상기 제3 정공 수송층의 두께는 각각 상기 제1 내지 제3 정공 수송층들 전체 두께를 기준으로 30% 이상 40% 이하일 수 있다.
상기 제2 정공 수송층, 상기 제1 정공 수송층, 및 상기 제3 정공 수송층의 두께비는 3:4:3 내지 4:2:4일 수 있다.
상기 제2 정공 수송층 및 상기 제3 정공 수송층의 두께는 각각 10 nm 이상 100 nm 이하일 수 있다.
상기 제2 굴절률 및 상기 제3 굴절률은 각각 1.2 이상 1.7 이하일 수 있다.
상기 제1 굴절률은 1.7 이상 2.2 이하일 수 있다.
상기 제3 정공 수송층은 상기 제1 전극 상에 직접 배치되고, 상기 제3 굴절률 및 상기 발광층의 굴절률은 동일한 것일 수 있다.
상기 제2 정공 수송층 및 상기 제3 정공 수송층은 각각 독립적으로 하기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 방향족 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1] [화학식 2]
Figure pat00001
Figure pat00002
[화학식 3] [화학식 4]
Figure pat00003
Figure pat00004
상기 화학식 1 내지 화학식 4에서, a, b, 및 f 내지 i는 각각 독립적으로 1 이상 4 이하의 정수이고, c 내지 e는 각각 독립적으로 1 이상 5 이하의 정수이고, R1 내지 R3, R11 내지 R13, R21 내지 R24, R31, 및 R32 는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고, R1 내지 R3 중 적어도 하나, R11 내지 R13 중 적어도 하나, R21 내지 R24 중 적어도 하나, 및 R31 및 R32 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 시클로알킬기이다.
R11 내지 R13 중 2개는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 시클로알킬기일 수 있다.
상기 발광층 및 상기 전자 수송층은 각각 상기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 상기 방향족 화합물을 포함할 수 있다.
상기 발광층의 굴절률 및 상기 전자 수송층의 굴절률은 각각 상기 제1 굴절률보다 작은 것일 수 있다.
상기 전자 수송 영역은 상기 발광층 상에 배치된 정공 저지층을 더 포함하고, 상기 발광층의 굴절률 및 상기 전자 수송층의 굴절률은 각각 상기 정공 저지층의 굴절률보다 작은 것일 수 있다.
상기 발광층의 굴절률과 상기 정공 저지층의 굴절률 차이, 및 상기 전자 수송층과 상기 정공 저지층의 굴절률 차이는 0.1 이상 1.0 이하일 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제1 정공 수송층 사이에 배치된 정공 주입층을 더 포함하고, 상기 정공 주입층의 굴절률은 상기 제1 굴절률보다 작은 것일 수 있다.
상기 발광층의 굴절률 및 상기 전자 수송층의 굴절률은 각각 1.2 이상 1.7 이하일 수 있다.
다른 일 실시예는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송층들; 상기 정공 수송층들 상에 배치된 발광층; 상기 발광층 상에 배치된 정공 저지층; 상기 정공 저지층 상에 배치된 전자 수송층; 및 상기 전자 수송층 상에 배치된 제2 전극; 을 포함하고, 상기 정공 수송층들은 제1 굴절률을 갖는 제1 정공 수송층; 상기 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖고 상기 발광층과 상기 제1 정공 수송층 사이에 배치된 제2 정공 수송층; 상기 제1 굴절률보다 작은 제3 굴절률을 갖고 상기 제1 정공 수송층과 상기 제1 전극 사이에 배치된 제3 정공 수송층; 상기 제2 굴절률, 상기 제3 굴절률, 상기 발광층, 및 상기 전자 수송층의 굴절률은 각각 1.2 이상 1.7 이하이고, 상기 제1 굴절률 및 상기 정공 저지층의 굴절률은 1.7 이상 2.2 이하이며, 상기 제1 굴절률, 상기 제3 굴절률, 상기 발광층의 굴절률, 및 상기 전자 수송층의 굴절률은 각각 상기 제2 굴절률보다 작은 유기 발광 소자를 제공한다.
상기 제1 굴절률과 상기 제2 굴절률의 차이, 및 상기 제3 굴절률과 상기 제2 굴절률의 차이는 각각 0.1 이상 1.0 이하일 수 있다.
상기 제1 굴절률, 상기 제3 굴절률, 상기 발광층의 굴절률, 및 상기 전자 수송층의 굴절률은 동일한 것일 수 있다.
상기 제1 정공 수송층, 상기 제3 정공 수송층, 상기 발광층, 및 상기 전자 수송층은 각각 독립적으로 상기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 방향족 화합물을 포함할 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 소자는 굴절률이 작은 기능층들을 포함하여, 개선된 발광 효율을 나타낼 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 유기 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 유기 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 유기 발광 소자 일부를 나타낸 단면도이다.
도 4는 굴절률이 낮은 층 위치에 따른 발광 효율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 색좌표에 따른 발광 효율을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예의 유기 발광 소자에 대하여 설명한다.
도 1, 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 1, 및 도 2를 참조하면, 일 실시예의 유기 발광 소자(10, 10a)에서 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)은 서로 마주하고 배치되며, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에는 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML), 및 전자 수송 영역(ETR)이 배치될 수 있다. 또한, 일 실시예의 유기 발광 소자(10a)는 제2 전극(EL2) 상에 배치된 캡핑층(CPL)을 더 포함할 수 있다.
도 2에서는 도 1과 비교하여, 정공 수송 영역(HTR)이 정공 주입층(HIL), 제1 내지 제3 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3), 및 전자 저지층(EBL)을 포함하는 일 실시예의 유기 발광 소자(10a)의 단면도를 나타낸 것이다. 또한, 전자 수송 영역(ETR)이 정공 저지층(HBL), 및 전자 수송층(ETL)을 포함하는 일 실시예의 유기 발광 소자(10a)를 나타낸 것이다.
일 실시예의 유기 발광 소자(10, 10a)는 제1 전극(EL1), 제1 전극(EL1) 상에 배치된 정공 수송 영역(HTR), 정공 수송 영역(HTR) 상에 배치된 발광층(EML), 발광층(EML) 상에 배치된 전자 수송 영역(ETR), 및 전자 수송 영역(ETR) 상에 배치된 제2 전극(EL2)을 포함할 수 있다. 전자 수송 영역(ETR)은 전자 수송층(ETL)을 포함할 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)은 제1 내지 제3 정공 수송층들(HTL-1, HTL-2, HTL-3)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 정공 수송층(HTL1)은 제1 굴절률을 갖는 것일 수 있다. 제2 정공 수송층(HTL2)은 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 것일 수 있다. 제3 정공 수송층(HTL3)은 제1 굴절률보다 작은 제3 굴절률을 갖는 것일 수 있다. 제1 굴절률과 제2 굴절률의 차이, 및 제1 굴절률과 제3 굴절률의 차이는 각각 0.1 이상 1.0 이하일 수 있다. 제1 굴절률은 제2 굴절률, 및 제3 굴절률보다 큰 것일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)에 대해서는 이후 보다 자세히 서술한다.
제1 전극(EL1)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1)은 금속 합금, 또는 도전성 화합물로 형성될 수 있다. 제1 전극(EL1)은 애노드(anode), 또는 캐소드(cathode)일 수 있다. 또한, 제1 전극(EL1)은 화소 전극일 수 있다. 제1 전극(EL1)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제1 전극(EL1)이 투과형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등을 포함할 수 있다. 제1 전극(EL1)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 전극(EL1)의 두께는 약 700Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 700Å 내지 약 3000Å일 수 있다.
제1 전극(EL1) 상에 정공 수송 영역(HTR)이 배치될 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)은 제1 내지 제3 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3)을 포함할 수 있다. 또한, 정공 수송 영역(HTR)은 전자 저지층(EBL), 또는 정공 주입층(HIL)을 더 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예의 유기 발광 소자(10, 10a)에서 전자 저지층(EBL), 및 정공 주입층(HIL) 중 어느 하나는 생략될 수 있다.
도 2를 참조하면, 정공 수송 영역(HTR)은 순차적으로 적층된 제3 정공 수송층(HTL3), 제1 정공 수송층(HTL1), 및 제2 정공 수송층(HTL2)을 포함할 수 있다. 제1 정공 수송층(HTL1) 상측에 제2 정공 수송층(HTL2)이 배치되고, 제1 정공 수송층(HTL1) 하측에 제3 정공 수송층(HTL3)이 배치될 수 있다. 제2 정공 수송층(HTL2)의 제2 굴절률은 제1 정공 수송층(HTL1)의 제1 굴절률보다 낮은 것일 수 있다. 제3 정공 수송층(HTL3)의 제3 굴절률은 제1 정공 수송층(HTL1)의 제1 굴절률보다 낮은 것일 수 있다. 제1 굴절률은 1.7 이상 2.2 이하일 수 있다. 예를 들어, 제1 굴절률은 1.8 이상 1.9 이하일 수 있다. 제2 굴절률 및 제3 굴절률은 각각 1.2 이상 1.7 이하일 수 있다. 예를 들어, 제2 굴절률 및 제3 굴절률은 각각 1.6 이하일 수 있다.
제1 굴절률과 제2 굴절률의 차이는 0.1 이상 1.0 이하일 수 있다. 제1 굴절률은 제2 굴절률보다 0.1 이상 1.0 이하만큼 큰 것일 수 있다. 제1 굴절률과 제3 굴절률의 차이는 0.1 이상 1.0 이하일 수 있다. 제3 굴절률은 제1 굴절률보다 0.1 이상 1.0 이하만큼 작은 것일 수 있다. 제2 굴절률과 제3 굴절률은 서로 동일한 것일 수 있다. 이와 달리, 제2 굴절률과 제3 굴절률은 서로 상이한 것일 수 있다. 제1 굴절률과 제2 굴절률의 차이, 및 제1 굴절률과 제3 굴절률의 차이는 동일할 수 있다. 제1 굴절률과 제2 굴절률의 차이, 및 제1 굴절률과 제3 굴절률의 차이는 상이한 것일 수 있다.
예를 들어, 제1 굴절률과 제2 굴절률의 차이는 0.2 이상 1.0 이하일 수 있다. 제1 굴절률은 제2 굴절률보다 0.2 이상 1.0 이하만큼 큰 것일 수 있다. 제3 굴절률은 제1 굴절률보다 0.2 이상 1.0 이하만큼 작은 것일 수 있다. 하지만, 이는 예시적인 것이며, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예의 정공 수송 영역(HTR)은 제1 내지 제3 정공 수송층(HTL1, HTL2, HTL3)을 포함하고, 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3) 사이의 굴절률 차이로 인한 계면 반사 현상이 증가될 수 있다. 반사 현상이 증가됨에 따라, 후술하는 발광층(EML)으로부터 정공 수송 영역(HTR) 방향으로 입사된 광의 방향을 상부로 변화시켜, 광을 상부로 방출할 수 있다. 따라서, 일 실시예의 정공 수송 영역(HTR)을 포함하는 유기 발광 소자(10, 10a)는 발광 효율이 개선된 특성을 나타낼 수 있다.
제2 정공 수송층(HTL2)의 두께(T2) 및 제3 정공 수송층(HTL3)의 두께(T3)는 각각 10nm 이상 100nm 이하일 수 있다. 제1 정공 수송층(HTL1)의 두께(T1)는 10nm 이상 100nm 이하일 수 있다. 제2 정공 수송층(HTL2)의 두께(T2)와 제3 정공 수송층(HTL3)의 두께(T3)는 각각 제1 내지 제3 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3) 전체 두께를 기준으로 30% 이상 40% 이하일 수 있다. 제2 정공 수송층(HTL2)의 두께(T2)는 제1 내지 제3 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3) 전체 두께의 30% 이상 40% 이하일 수 있다. 제3 정공 수송층(HTL3)의 두께(T3)는 제1 내지 제3 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3) 전체 두께의 30% 이상 40% 이하일 수 있다. 예를 들어, 제2 정공 수송층(HTL2)의 두께는 제1 내지 제3 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3) 전체 두께의 33%일 수 있다. 또한, 제3 정공 수송층(HTL3)의 두께는 제1 내지 제3 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3) 전체 두께의 33%일 수 있다. 제1 내지 제3 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3)의 전체 두께가 300nm일 수 있고, 제2 정공 수송층(HTL2)의 두께(T2), 및 제3 정공 수송층(HTL3)의 두께(T3)는 각각 100nm일 수 있다. 하지만, 이는 예시적인 것이며, 실시예가 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 제2 정공 수송층(HTL2) 두께(T2), 제1 정공 수송층(HTL1) 두께(T1), 및 제3 정공 수송층(HTL3) 두께(T3)의 비는 3:4:3 내지 4:2:4 일 수 있다. 제1 정공 수송층(HTL1)의 두께(T1)는 제2 정공 수송층(HTL2)의 두께(T2), 및 제3 정공 수송층(HTL3)의 두께(T3)보다 두꺼운 것일 수 있다. 제2 정공 수송층(HTL2)의 두께(T2), 및 제3 정공 수송층(HTL3)의 두께(T3)는 제1 정공 수송층(HTL1)의 두께(T1)보다 얇은 것일 수 있다.
이와 달리, 제1 정공 수송층(HTL1)의 두께(T1)는 제2 정공 수송층(HTL2)의 두께(T2), 및 제3 정공 수송층(HTL3)의 두께(T3)보다 얇은 것일 수 있다. 제2 정공 수송층(HTL2)의 두께(T2), 및 제3 정공 수송층(HTL3)의 두께(T3)는 제1 정공 수송층(HTL1)의 두께(T1)보다 두꺼운 것일 수 있다.
제2 정공 수송층(HTL2)의 두께(T2)와 제3 정공 수송층(HTL3)의 두께(T3)는 동일한 것일 수 있다. 이와 달리, 제2 정공 수송층(HTL2)의 두께(T2)와 제3 정공 수송층(HTL3)의 두께(T3)는 상이한 것일 수 있다. 예를 들어, 제2 정공 수송층(HTL2) 두께(T2), 제1 정공 수송층(HTL1) 두께(T1), 및 제3 정공 수송층(HTL3) 두께(T3)의 비는 3:4:3일 수 있다. 하지만, 이는 예시적인 것이며, 실시예가 이에 한정되지 않는다.
한편, 본 명세서에서, "치환 또는 비치환된"은 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 실릴기, 옥시기, 티오기, 설피닐기, 설포닐기, 카보닐기, 붕소기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 탄화수소 고리기, 아릴기 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미할 수 있다. 또한, 상기 예시된 치환기 각각은 치환 또는 비치환된 것일 수 있다. 예를 들어, 바이페닐기는 아릴기로 해석될 수도 있고, 페닐기로 치환된 페닐기로 해석될 수도 있다.
본 명세서에서, "인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성"한다는 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성하는 것을 의미할 수 있다. 탄화수소 고리는 지방족 탄화수소 고리 및 방향족 탄화수소 고리를 포함한다. 헤테로 고리는 지방족 헤테로 고리 및 방향족 헤테로 고리를 포함한다. 탄화수소 고리 및 헤테로 고리는 단환 또는 다환일 수 있다. 또한, 서로 결합하여 형성된 고리는 다른 고리와 연결되어 스피로 구조를 형성하는 것일 수도 있다.
본 명세서에서, 할로겐 원자의 예로는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 또는 요오드 원자가 있다.
본 명세서에서, 알킬기는 직쇄, 또는 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 알킬기의 탄소수는 1 이상 30 이하, 1 이상 20 이하, 1 이상 10 이하 또는 1 이상 6 이하이다. 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, t-부틸기, i-부틸기, 2- 에틸부틸기, 3, 3-디메틸부틸기, n-펜틸기, i-펜틸기, 네오펜틸기, t-펜틸기, 1-메틸펜틸기, 3-메틸펜틸기, 2-에틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, n-헥실기, 1-메틸헥실기, 2-에틸헥실기, 2-부틸헥실기, n-헵틸기, 1-메틸헵틸기, 2,2-디메틸헵틸기, 2-에틸헵틸기, 2-부틸헵틸기, n-옥틸기, t-옥틸기, 2-에틸옥틸기, 2-부틸옥틸기, 2-헥실옥틸기, 3,7-디메틸옥틸기, n-노닐기, n-데실기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 시클로알킬기의 탄소수는 1 이상 30 이하, 1 이상 20 이하, 1 이상 10 이하, 또는 1 이상 6 이하이다. 시클로알킬기의 예로는 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 4-t-부틸시클로헥실기, 시클로옥틸기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 아릴기는 방향족 탄화수소 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기를 의미한다. 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 아릴기의 고리 형성 탄소수는 6 이상 30 이하, 6 이상 20 이하, 또는 6 이상 15 이하일 수 있다. 아릴기의 예로는 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 바이페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기, 퀸크페닐기(quinquephenyl), 섹시페닐기, 트리페닐에닐기, 피레닐기, 벤조 플루오란테닐기, 크리세닐기 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
일 실시예의 제2 정공 수송층(HTL2), 및 제3 정공 수송층(HTL3)은 각각 독립적으로 하기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 방향족 화합물은 상대적으로 굴절률이 낮은 특성을 나타내는 것일 수 있다. 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 방향족 화합물을 포함하는 제2 정공 수송층(HTL2)의 제2 굴절률, 및 제3 정공 수송층(HTL3)의 제3 굴절률은 각각 1.2 이상 1.7 이하일 수 있다.
[화학식 1] [화학식 2]
Figure pat00005
Figure pat00006
[화학식 3] [화학식 4]
Figure pat00007
Figure pat00008
화학식 1 내지 화학식 4에서, a, b, 및 f 내지 i는 각각 독립적으로 1 이상 4 이하의 정수이고, c 내지 e는 각각 독립적으로 1 이상 5 이하의 정수일 수 있다. a가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 R2는 모두 동일하거나, 서로 상이한 것일 수 있다. b가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 R3는 모두 동일하거나, 서로 상이한 것일 수 있다. f 내지 i가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 R21 내지 R24는 동일하거나, 서로 상이한 것일 수 있다. c 내지 e가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 R11 내지 R13은 동일하거나, 서로 상이한 것일 수 있다. 예를 들어, f가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 R21은 모두 동일하거나, 서로 상이한 것일 수 있다. c가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 R11은 모두 동일하거나, 서로 상이한 것일 수 있다.
화학식 1 내지 4에서, R1 내지 R3, R11 내지 R13, R21 내지 R24, R31, 및 R32 는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. R1 내지 R3 중 적어도 하나, R11 내지 R13 중 적어도 하나, R21 내지 R24 중 적어도 하나, 및 R31 및 R32 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기일 수 있다. 예를 들어, R1, R11, R21, 및 R31은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 시클로알킬기일 수 있다. 하지만, 이는 예시적인 것이며, 실시예가 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 화학식 2에서, R11 내지 R13 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 시클로알킬기일 수 있다. 예를 들어, 화학식 2로 표시되는 화합물은 아래의 화합물 2-1, 및 2-2 중 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00009
Figure pat00010
한편, 제1 정공 수송층(HTL1)은 하기의 화학식 5로 표시되는 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 화학식 5로 표시되는 화합물을 포함하는 제1 정공 수송층(HTL1)은 1.7 이상 2.2 이하의 굴절률을 나타내는 것일 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00011
화학식 5에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. Ar3은 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다.
화학식 5에서, a 및 b는 각각 독립적으로 0 또는 1 이고, L1 및 L2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 3 이상 10 이하의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 10 이하의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 3 이상 10 이하의 시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 60 이하의 헤테로아릴렌기일 수 있다. p 및 s는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고, q 및 r은 각각 독립적으로 0 이상 3 이하의 정수이고, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 60 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 3 이상 60 이하의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 6 이상 60 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리형성 탄소수 2 이상 60 이하의 헤테로아릴기일 수 있다.
화학식 5로 표시되는 화합물은 하기 화합물군 1의 화합물들 중 적어도 하나로 표시되는 것일 수 있다. 일 실시예의 제1 정공 수송층(HTL1)은 하기 화합물군 1의 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
[화합물군 1]
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
일 실시예에 따르면, 정공 수송 영역(HTR)은 정공 주입층(HIL), 또는 전자 저지층(EBL)을 더 포함할 수 있다. 정공 주입층(HIL)은 제1 전극(EL1)과 제3 정공 수송층(HTL3) 사이에 배치되는 것일 수 있다. 정공 주입층(HIL)의 굴절률은 제1 정공 수송층(HTL1)의 제1 굴절률보다 작은 것일 수 있다. 정공 주입층(HIL)의 굴절률은 제3 정공 수송층(HTL3)의 굴절률과 동일한 것일 수 있다. 이와 달리, 정공 주입층(HIL)의 굴절률은 제3 정공 수송층(HTL3)의 굴절률과 상이한 것일 수 있다. 정공 주입층(HIL)의 굴절률은 1.2 이상 1.7 이하일 수 있다. 정공 주입층(HIL)의 굴절률과 제1 굴절률의 차이는 0.1 이상 1.0 이하일 수 있다. 정공 주입층(HIL)은 전술한 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 방향족 화합물을 포함할 수 있다.
전자 저지층(EBL)은 제2 정공 수송층(HTL2) 상에 배치되는 것일 수 있다. 전자 저지층(EBL)의 굴절률은 제2 정공 수송층(HTL2)의 제2 굴절률보다 큰 것일 수 있다. 또한, 전자 저지층(EBL)의 굴절률은 후술하는 발광층(EML)의 굴절률보다 큰 것일 수 있다. 즉, 전자 저지층(EBL)의 굴절률은 제2 굴절률 및 발광층(EML)의 굴절률보다 큰 것일 수 있다. 전자 저지층(EBL)의 굴절률은 각각 1.7 이상 2.2 이하일 수 있다. 전자 저지층(EBL)의 굴절률과 제2 굴절률의 차이, 및 전자 저지층(EBL)의 굴절률과 발광층(EML)의 굴절률 차이는 각각 0.1 이상 1.0 이하일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 정공 수송 영역(HTR)은 제1 내지 제3 정공 수송층(HTL1, HTL2, HTL3)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 정공 수송층(HTL1, HTL2, HTL3) 중 제2 정공 수송층(HTL2), 및 제3 정공 수송층(HTL3)은 제1 정공 수송층(HTL1) 상측 또는 하측에 배치될 수 있다. 제2 정공 수송층(HTL2), 및 제3 정공 수송층(HTL3)은 제1 정공 수송층(HTL1)보다 낮은 굴절률을 갖는 것으로, 제1 정공 수송층(HTL1)의 제1 굴절률과 제2 정공 수송층(HTL2)의 제2 굴절률 차이, 및 제1 정공 수송층(HTL1)의 제1 굴절률과 제3 정공 수송층(HTL3)의 제3 굴절률 차이는 0.1 이상 1.0 이하일 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
정공 주입층(HIL)은 전술한 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 정공 주입층(HIL)은 예를 들어, 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물; DNTPD(N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-[tris(3-methylphenyl)phenylamino] triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2-TNATA(4,4',4"-tris[N(2-naphthyl)-N-phenylamino]-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS(Polyaniline/Poly(4-styrenesulfonate)), NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), 트리페닐아민을 포함하는 폴리에테르케톤(TPAPEK), 4-Isopropyl-4'-methyldiphenyliodonium [Tetrakis(pentafluorophenyl)borate], HAT-CN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 등을 더 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3)은 각각 공지의 정공 수송층 재료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 정공 수송층들(HTL1, HTL2, HTL3)은 각각 N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorene)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1’-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), HMTPD(4,4'-Bis[N,N'-(3-tolyl)amino]-3,3'-dimethylbiphenyl), mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene) 등을 더 포함할 수 있다.
전자 저지층(EBL)은 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorene)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diplienyl-benzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), HMTPD(4,4'-Bis[N,N'-(3-tolyl)amino]-3,3'-dimethylbiphenyl), CzSi(9-(4-tert-Butylphenyl)-3,6-bis(triphenylsilyl)-9H-carbazole), CCP(9-phenyl-9H-3,9’-bicarbazole), mCP(1,3-Bis(N-carbazolyl)benzene), 또는 mDCP(1,3-bis(1,8-dimethyl-9H-carbazol-9-yl)benzene)등을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역(HTR)은 앞서 언급한 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하 생성 물질을 더 포함할 수 있다. 전하 생성 물질은 정공 수송 영역(HTR) 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다. 전하 생성 물질은 예를 들어, p-도펀트(dopant)일 수 있다. p-도펀트는 퀴논(quinone) 유도체, 금속 산화물 및 시아노(cyano)기 함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, p-도펀트의 비제한적인 예로는, TCNQ(Tetracyanoquinodimethane) 및 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7’,8,8’-tetracyanoquinodimethane) 등과 같은 퀴논 유도체, 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광층(EML)은 정공 수송 영역(HTR) 상에 제공된다. 일 실시예에 따르면, 발광층(EML)의 굴절률은 상술한 제1 굴절률보다 작은 것일 수 있다. 발광층(EML)의 굴절률은 1.2 이상 1.7 이하일 수 있다. 정공 수송 영역(HTR)이 전자 저지층(EBL)을 포함하는 경우, 발광층(EML)의 굴절률은 전자 저지층(EBL)의 굴절률보다 작은 것일 수 있다. 발광층(EML)의 굴절률은 제2 굴절률과 동일한 것일 수 있다. 발광층(EML)의 굴절률은 제3 굴절률과 동일한 것일 수 있다. 이와 달리, 발광층(EML)의 굴절률은 제2 굴절률과 상이한 것일 수 있다. 발광층(EML)의 굴절률은 제3 굴절률과 상이한 것일 수 있다. 발광층(EML)의 굴절률, 제2 굴절률, 및 제3 굴절률은 모두 동일한 것일 수 있다. 하지만, 이는 예시적인 것이며, 실시예가 이에 한정되지 않는다. 발광층(EML)의 굴절률과 제1 굴절률의 차이는 0.1 이상 1.0 이하일 수 있다. 발광층(EML)의 굴절률과 전자 저지층(EBL)의 굴절률 차이는 0.1 이상 1.0 이하일 수 있다.
발광층(EML)은 예를 들어 약 100Å 내지 약 1000Å 또는, 약 100Å 내지 약 300Å의 두께를 갖는 것일 수 있다. 발광층(EML)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층, 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
발광층(EML)은 전술한 화학식 1 내지 화학식 4 중 어느 하나로 표시되는 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 발광층(EML)은 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 플루오란텐 유도체, 크리센 유도체, 디하이드로벤즈안트라센 유도체, 또는 트리페닐렌 유도체를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 발광층(EML)은 안트라센 유도체 또는 피렌 유도체를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 발광층(EML)은 하기 화학식 A로 표시되는 안트라센 유도체를 더 포함할 수 있다.
[화학식 A]
Figure pat00021
화학식 A에서, R31 내지 R40은 각각 독립적으로, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성하는 것일 수 있다. 한편, R31 내지 R40은 인접하는 기와 서로 결합하여 포화탄화수소 고리 또는 불포화탄화수소 고리를 형성할 수 있다. 화학식 A에서, c 및 d는 각각 독립적으로 0 이상 5 이하의 정수일 수 있다.
화학식 A는 하기 화합물 3-1 내지 화합물 3-16 중 어느 하나로 표시되는 것일 수 있다.
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Figure pat00023
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일 실시예의 유기 발광 소자(10, 10a)에서 발광층(EML)은 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있고, 발광층(EML)은 전술한 화학식 A로 표시되는 화합물을 호스트 재료로 포함할 수 있다.
발광층(EML)은 호스트 물질로 당 기술분야에 알려진 일반적인 재료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광층(EML)은 호스트 물질로 DPEPO(Bis[2-(diphenylphosphino)phenyl] ether oxide), CBP(4,4'-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl), mCP(1,3-Bis(carbazol-9-yl)benzene), PPF (2,8-Bis(diphenylphosphoryl)dibenzo[b,d]furan), TCTA(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine) 및 TPBi(1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole-2-yl)benzene) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), PVK(poly(N-vinylcarbazole), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), TBADN(2-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene), DSA(distyrylarylene), CDBP(4,4′-bis(9-carbazolyl)-2,2′-dimethyl-biphenyl), MADN(2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene), CP1(Hexaphenyl cyclotriphosphazene), UGH2 (1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene), DPSiO3 (Hexaphenylcyclotrisiloxane), DPSiO4 (Octaphenylcyclotetra siloxane) 등을 호스트 재료로 사용할 수 있다.
발광층(EML)은 공지의 도펀트 재료로, 스티릴 유도체(예를 들어, 1, 4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene(BCzVB), 4-(di-p-tolylamino)-4’-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene(DPAVB), N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine(N-BDAVBi)), 페릴렌 및 그 유도체(예를 들어, 2, 5, 8, 11-Tetra-t-butylperylene(TBP)), 피렌 및 그 유도체(예를 들어, 1, 1-dipyrene, 1, 4-dipyrenylbenzene, 1, 4-Bis(N, N-Diphenylamino)pyrene) 등을 포함할 수 있다.
발광층(EML)은 공지의 인광 도펀트 물질을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 인광 도펀트는 이리듐(Ir), 백금(Pt), 오스뮴(Os), 금(Au), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 터븀(Tb), 또는 툴륨(Tm)를 포함하는 금속 착체가 사용될 수 있다. 구체적으로, FIrpic(iridium(III) bis(4,6-difluorophenylpyridinato-N,C2′)picolinate), Fir6(Bis(2,4-difluorophenylpyridinato)-tetrakis(1-pyrazolyl)borate iridium(Ⅲ)), 또는 PtOEP(platinum octaethyl porphyrin)가 인광 도펀트로 사용될 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 발광층(EML)은 공지의 인광 호스트 물질을 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, BCPDS(bis(4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)diphenylsilane)를 더 포함할 수 있다.
발광층(EML)은 청색광을 발광하는 것일 수 있다. 발광층(EML)은 예를 들어, 스피로-DPVBi(spiro-DPVBi), 스피로-6P(spiro-6P), DSB(distyryl-benzene), DSA(distyryl-arylene), PFO(Polyfluorene)계 고분자 및 PPV(poly(p-phenylene vinylene)계 고분자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 형광 물질을 더 포함할 수 있다. 발광층(EML)이 청색을 발광할 때, 발광층(EML)에 포함되는 도펀트는 예를 들어, (4,6-F2ppy)2Irpic와 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex), 페릴렌(perylene) 및 그 유도체에서 선택할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 수송 영역(ETR)은 발광층(EML) 상에 배치되고, 전자 수송층(ETL)을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 전자 수송 영역(ETR)은 정공 저지층(HBL)을 포함할 수 있다. 정공 저지층(HBL)은 발광층(EML)과 전자 수송층(ETL) 사이에 배치되는 것일 수 있다. 정공 저지층(HBL)의 굴절률은 1.7 이상 2.2 이하일 수 있다. 정공 저지층(HBL)의 굴절률은 발광층(EML)의 굴절률보다 큰 것일 수 있다. 정공 저지층(HBL)의 굴절률은 전자 수송층(ETL)의 굴절률보다 큰 것일 수 있다. 정공 저지층(HBL)의 굴절률과 발광층(EML)의 굴절률 차이, 및 정공 저지층(HBL)의 굴절률과 전자 수송층(ETL)의 굴절률 차이는 0.1 이상 1.0 이하일 수 있다.
전자 수송층(ETL)의 굴절률은 제1 굴절률보다 작은 것일 수 있다. 전자 수송층(ETL)의 굴절률은 1.2 이상 1.7 이하일 수 있다. 전자 수송층(ETL)의 굴절률과 제1 굴절률 차이는 0.1 이상 1.0 이하일 수 있다. 전자 수송층(ETL)의 굴절률은 발광층(EML)의 굴절률과 동일한 것일 수 있다. 이와 달리, 전자 수송층(ETL)의 굴절률은 발광층(EML)의 굴절률과 상이한 것일 수 있다. 전자 수송층(ETL)의 굴절률은 정공 저지층(HBL)의 굴절률보다 작은 것일 수 있다. 전술한 바와 같이, 정공 저지층(HBL)의 굴절률과 전자 수송층(ETL)의 굴절률 차이는 0.1 이상 1.0 이하일 수 있다. 전자 수송층(ETL)은 전술한 화학식 1 내지 화학식 4 중 어느 하나로 표시되는 방향족 화합물을 포함할 수 있다.
한편, 제2 정공 수송층(HTL2)의 제2 굴절률, 제3 정공 수송층(HTL3)의 제3 굴절률, 발광층(EML)의 굴절률, 및 전자 수송층(ETL)의 굴절률은 동일한 것일 수 있다. 이와 달리, 제2 정공 수송층(HTL2)의 제2 굴절률, 제3 정공 수송층(HTL3)의 제3 굴절률, 발광층(EML)의 굴절률, 및 전자 수송층(ETL)의 굴절률은 서로 상이한 것일 수 있다. 예를 들어, 제3 굴절률과 발광층(EML)의 굴절률, 및 전자 수송층(ETL)의 굴절률은 동일하고, 제2 굴절률은 상이한 것일 수 있다. 또는, 제3 굴절률과 전자 수송층(ETL)의 굴절률은 동일하고, 제2 굴절률, 및 발광층(EML)의 굴절률은 제3 굴절률과 전자 수송층(ETL)의 굴절률과 상이한 것일 수 있다. 제3 굴절률과 발광층(EML)의 굴절률은 동일하고, 제2 굴절률, 및 전자 수송층(ETL)의 굴절률은 제3 굴절률과 발광층(EML)의 굴절률과 상이한 것일 수 있다. 하지만, 이는 예시적인 것이며, 실시예가 이에 한정되지 않는다.
전자 수송 영역(ETR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은 안트라센계 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 수송 영역(ETR)은 예를 들어, Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene, 2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine, 2-(4-(N-phenylbenzoimidazol-1-yl)phenyl)-9,10-dinaphthylanthracene, TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)benzene), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate)), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), BmPyPhB(1,3-Bis[3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl]benzene) 및 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다. 전자 수송층(ETL)의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 전자 수송층(ETL)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은 전자 주입층(EIL)을 더 포함할 수 있다. 전자 수송 영역(ETR)이 전자 주입층(EIL)을 포함하는 경우, 전자 수송 영역(ETR)은 LiF, NaCl, CsF, RbCl, RbI, CuI, KI와 같은 할로겐화 금속, Yb와 같은 란타넘족 금속, KI:Yb, RbI:Yb와 같은 할로겐화 금속과 란타넘족 금속의 조합 물질, Li2O, BaO와 같은 금속 산화물, 또는 Liq(8-hydroxyl-Lithium quinolate) 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 전자 주입층(EIL)은 또한 전자 수송 물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 유기 금속염은 에너지 밴드 갭(energy band gap)이 대략 4eV 이상의 물질이 될 수 있다. 예를 들어, 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate), 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다. 전자 주입층(EIL)의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 전자 주입층(EIL)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
전자 수송 영역(ETR)은 전술한 바와 같이, 정공 저지층(HBL)을 포함할 수 있다. 정공 저지층(HBL)은 예를 들어, BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(EL2)은 전자 수송 영역(ETR) 상에 제공된다. 제2 전극(EL2)은 공통 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 애노드(anode), 또는 캐소드(cathode)일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)이 애노드인 경우, 제2 전극은 캐소드일 수 있다. 이와 달리, 제1 전극(EL1)이 캐소드인 경우, 제2 전극(EL2)은 애노드일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)이 투과형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
제2 전극(EL2)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti, Yb 또는 이들을 포함하는 화합물이나 혼합물(예를 들어, AgMg, AgYb, 또는 MgAg)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 제2 전극(EL2)은 보조 전극과 연결될 수 있다. 제2 전극(EL2)이 보조 전극과 연결되면, 제2 전극(EL2)의 저항을 감소시킬 수 있다.
제2 전극(EL2) 상에는 캡핑층(CPL)이 더 배치될 수 있다. 캡핑층(CPL)은 단층, 또는 다층일 수 있다. 캡핑층(CPL)은 유기층, 또는 무기층일 수 있다. 예를 들어, 캡핑층(CPL)이 무기물을 포함하는 경우, 무기물은 LiF 등의 알칼리금속 화합물, MgF2 등의 알칼리토금속 화합물, SiON, SiNX, SiOy 등을 포함하는 것일 수 있다.
예를 들어, 캡핑층(CPL)이 유기물을 포함하는 경우, 유기물은 α-NPD, NPB, TPD, m-MTDATA, Alq3, CuPc, TPD15(N4,N4,N4',N4'-tetra (biphenyl-4-yl) biphenyl-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"- Tris (carbazol sol-9-yl) triphenylamine) 등을 포함하거나, 에폭시 수지, 또는 메타크릴레이트와 같은 아크릴레이트를 포함할 수 있다. 다만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며, 이외에 하기와 같은 화합물 P1 내지 P5를 포함할 수 있다.
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
한편, 캡핑층(CPL)의 굴절률은 1.6 이상일 수 있다. 구체적으로, 550nm 이상 660nm 이하의 파장 영역에서 캡핑층(CPL)의 굴절률은 1.6 이상일 수 있다.
캡핑층(CPL) 상에는 봉지층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 봉지층은 유기층, 무기층, 또는 복합 재료층일 수 있다. 봉지층은 적어도 하나의 유기층, 및 적어도 하나의 무기층을 포함할 수 있다. 봉지층에 포함된 유기층은 광중합 가능한 화합물일 수 있고, 예를 들어, 아크릴계, 에폭시계 등의 물질을 포함할 수 있다. 봉지층에 포함된 무기층은 SiON, SiOx, SiNy 등의 물질을 포함할 수 있다.
도 3은 도 2의 AA 영역을 확대하여 나타낸 것으로, 제2 정공 수송층(HTL2)과 제1 정공 수송층(HTL1)의 계면(LF), 및 발광층(EML)과 정공 저지층(HBL)의 계면(EF)에서 반사가 일어나는 모습을 도시한 것이다. 발광층(EML)에서 발생하여, 제2 정공 수송층(HTL2)으로 입사되는 광(LX)이 제2 정공 수송층(HTL2)과 제1 정공 수송층(HTL1)의 계면(LF)에서 반사되는 것을 도시하였다. 제2 정공 수송층(HTL2)의 제2 굴절률과 제1 정공 수송층(HTL1)의 제1 굴절률의 차이가 커질수록, 계면(LF)에 수직한 선(LH)과 입사하는 광(LX) 사이의 각도(α)가 커질 수 있다. 각도(α)가 커질수록 하부로 향하는 광(LZ)이 감소되고, 상부로 향하는 광(LY)이 증가될 수 있다.
또한, 도 3에서는, 발광층(EML)에서 발생하여, 정공 저지층(HBL)으로 향하는 광(EX)이 발광층(EML)과 정공 저지층(HBL)의 계면(EF)에서 반사되는 것을 도시하였다. 발광층(EML)의 굴절률과 정공 저지층(HBL)의 굴절률 차이가 커질수록, 계면(EF)에 수직한 선(EH)과 입사하는 광(EX) 사이의 각도(β)가 커질 수 있다. 각도(β)가 커질수록 하부로 향하는 광(EY)이 감소되고, 상부로 향하는 광(EZ)이 증가될 수 있다.
일 실시예의 유기 발광 소자(10, 10a)는 제1 정공 수송층(HTL1), 및 제1 정공 수송층(HTL1)보다 낮은 굴절률을 갖고, 제1 정공 수송층(HTL1) 하측 또는 상측에 배치되는 제2 정공 수송층(HTL2), 제3 정공 수송층(HTL3), 발광층(EML), 및 전자 수송층(ETL)을 포함할 수 있다. 제2 정공 수송층(HTL2), 제3 정공 수송층(HTL3), 발광층(EML), 및 전자 수송층(ETL)은 각각 제1 정공 수송층(HTL1)보다 0.1 이상 1.0 이하로 낮은 굴절률을 갖는 것일 수 있다. 굴절률 차이로 인한 반사 현상의 증가로, 발광층(EML)에서 상부로 향하는 광의 양이 증가될 수 있다. 이에 따라, 일 실시예의 유기 발광 소자(10, 10a)는 우수한 발광 효율 특성을 나타낼 수 있다.
도 4의 그래프에서는, 제1 내지 제3 정공 수송층(HTL1, HTL2, HTL3), 발광층(EML), 및 전자 수송층(ETL) 중 어느 하나의 기능층이 1.62의 굴절률을 갖는 경우의 발광 효율을 나타낸 것이다. 도 4의 그래프는 유기 발광 소자에 포함된 제1 내지 제3 정공 수송층(HTL1, HTL2, HTL3), 발광층(EML), 및 전자 수송층(ETL) 중 어느 하나의 기능층에 상대적으로 굴절률이 낮은 특성을 나타내는 화합물을 포함하는 경우, 유기 발광 소자의 발광 효율을 나타낸 것이다. 효율 "100%"는 상대적으로 굴절률이 낮은 특성을 나타내는 화합물을 포함하지 않는 유기 발광 소자의 발광 효율이며, 도 4의 그래프에서 "효율"은 100% 를 기준으로 표시한 상대적인 것이다. 이하에서, 굴절률이 낮은 특성을 나타내는 화합물은 "저굴절 화합물"로 지칭될 수 있다. 도 4의 그래프에서, 저굴절 화합물은 아래의 H1 및 H2 중 적어도 하나로 표시되는 화합물일 수 있다.
Figure pat00033
Figure pat00034
도 4를 참조하면, 제1 정공 수송층(HTL1)에 저굴절 화합물을 포함하는 경우, 발광 효율이 감소되는 것을 알 수 있다. 즉, 3개의 정공 수송층들 중 굴절률이 낮은 정공 수송층이 중앙에 배치되고, 굴절률이 높은 2개의 정공 수송층이 양측에 배치될 경우 발광 효율이 감소되는 것을 알 수 있다. 이와 달리, 제2 정공 수송층(HTL2), 제3 정공 수송층(HTL3), 발광층(EML), 또는 전자 수송층(ETL)에 저굴절 화합물을 포함하는 경우, 우수한 발광 효율을 나타내는 것을 알 수 있다. 따라서, 제1 전극(EL1)에 인접한 제2 정공 수송층(HTL2)의 굴절률, 발광층(EML)에 인접한 제3 정공 수송층(HTL3)의 굴절률, 발광층(EML)의 굴절률, 및 전자 수송층(ETL)의 굴절률이 제1 정공 수송층(HTL1)의 굴절률에 비해 낮은 일 실시예의 유기 발광 소자(10, 10a)는 우수한 발광 효율 특성을 나타낼 것으로 판단된다.
도 5는 색좌표(CIE, y)에 따른 비교예 및 실시예의 유기 발광 소자의 발광 효율을 나타낸 그래프이다. 색좌표(CIE, y)는 비교예 및 실시예의 유기 발광 소자에서 방출되는 광의 색좌표의 "y"값에 해당하는 것이다. 비교예 및 실시예의 유기 발광 소자는 정공 수송층을 제외한 소자 구성이 동일한 것으로, 비교예의 유기 발광 소자는 하나의 정공 수송층만을 포함하며, 실시예의 유기 발광 소자는 제1 내지 제3 정공 수송층들을 포함하는 것이다. 실시예의 유기 발광 소자는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자이다. 비교예의 유기 발광 소자는 저굴절 화합물을 포함하지 않는 것이고, 실시예의 유기 발광 소자는 제2 정공 수송층, 제3 정공 수송층, 발광층, 및 전자 수송층에 저굴절 화합물을 포함하는 것으로, 제2 정공 수송층, 제3 정공 수송층, 발광층, 및 전자 수송층의 굴절률은 모두 1.4일 수 있다.
도 5의 그래프를 참조하면, 색좌표 값이 0.45 내지 0.55인 범위에서, 비교예 의 유기 발광 소자에 비해, 실시예의 유기 발광 소자는 효율이 증가된 것을 알 수 있다. 실시예의 유기 발광 소자는 비교예의 유기 발광 소자에 비해 205%의 발광 효율 개선 효과를 나타냈다. 저굴절 화합물을 포함하지 않는 비교예의 유기 발광 소자와 달리, 실시예의 유기 발광 소자는 제2 정공 수송층, 제3 정공 수송층, 발광층, 및 전자 수송층에 저굴절 화합물을 포함하여 발광 효율이 개선된 특성을 나타내는 것으로 판단된다.
일 실시예의 유기 발광 소자는 3개의 정공 수송층을 포함하고, 중앙에 배치된 1개의 정공 수송층의 굴절률에 비해, 양측에 배치된 2개의 정공 수송층의 굴절률이 각각 낮은 특성을 나타내는 것일 수 있다. 중앙에 배치된 제1 정공 수송층의 굴절률은 양측에 배치된 제2 정공 수송층의 굴절률, 및 제3 정공 수송층의 굴절률보다 높은 것일 수 있다. 또한, 유기 발광 소자는 인접한 기능층에 비해 굴절률이 낮은 발광층, 및 전자 수송층을 포함할 수 있다. 일 실시예의 유기 발광 소자는 저굴절 특성을 나타내는 재료를 포함하는 층과 고굴절 특성을 나타내는 재료를 포함하는 층들이 교대로 적층된 구조를 포함하여, 기능층들 사이의 굴절률 차이로 인한 광의 반사 현상이 증가되고, 발광 효율이 개선된 특성을 나타낼 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
EL1: 제1 전극 HTR: 정공 수송 영역
HTL1: 제1 정공 수송층 HTL2: 제2 정공 수송층
HTL3: 제3 정공 수송층 EML: 발광층
ETR: 전자 수송 영역 ETL: 전자 수송층
EL2: 제2 전극

Claims (20)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송 영역;
    상기 정공 수송 영역 상에 배치된 발광층;
    전자 수송층을 포함하고, 상기 발광층 상에 배치된 전자 수송 영역; 및
    상기 전자 수송 영역 상에 배치된 제2 전극; 을 포함하고,
    상기 정공 수송 영역은
    제1 굴절률을 갖는 제1 정공 수송층;
    상기 제1 정공 수송층 상측에 배치되고 상기 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 제2 정공 수송층; 및
    상기 제1 정공 수송층 하측에 배치되고 상기 제1 굴절률보다 작은 제3 굴절률을 갖는 제3 정공 수송층; 을 포함하며,
    상기 제2 굴절률과 상기 제1 굴절률의 차이, 및 상기 제2 굴절률과 상기 제3 굴절률의 차이는 각각 0.1 이상 1.0 이하인 유기 발광 소자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 정공 수송 영역은 상기 제2 정공 수송층 및 상기 발광층 사이에 배치된 전자 저지층을 더 포함하고,
    상기 전자 저지층은 상기 발광층의 굴절률 및 상기 제2 굴절률 보다 큰 굴절률을 갖는 유기 발광 소자.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 정공 수송층의 두께 및 상기 제3 정공 수송층의 두께는 각각 상기 제1 내지 제3 정공 수송층들 전체 두께를 기준으로 30% 이상 40% 이하인 유기 발광 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 정공 수송층, 상기 제1 정공 수송층, 및 상기 제3 정공 수송층의 두께비는 3:4:3 내지 4:2:4인 유기 발광 소자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 정공 수송층 및 상기 제3 정공 수송층의 두께는 각각 10 nm 이상 100 nm 이하인 유기 발광 소자.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 굴절률 및 상기 제3 굴절률은 각각 1.2 이상 1.7 이하인 유기 발광 소자.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 굴절률은 1.7 이상 2.2 이하인 유기 발광 소자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 정공 수송층은 상기 제1 전극 상에 직접 배치되고,
    상기 제3 굴절률 및 상기 발광층의 굴절률은 동일한 유기 발광 소자.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 정공 수송층 및 상기 제3 정공 수송층은 각각 독립적으로 하기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 방향족 화합물을 포함하는 유기 발광 소자:
    [화학식 1] [화학식 2]
    Figure pat00035
    Figure pat00036

    [화학식 3] [화학식 4]
    Figure pat00037
    Figure pat00038

    상기 화학식 1 내지 화학식 4에서,
    a, b, 및 f 내지 i는 각각 독립적으로 1 이상 4 이하의 정수이고,
    c 내지 e는 각각 독립적으로 1 이상 5 이하의 정수이고,
    R1 내지 R3, R11 내지 R13, R21 내지 R24, R31, 및 R32 는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    R1 내지 R3 중 적어도 하나, R11 내지 R13 중 적어도 하나, R21 내지 R24 중 적어도 하나, 및 R31 및 R32 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 시클로알킬기이다.
  10. 제 9항에 있어서,
    R11 내지 R13 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 시클로알킬기인 유기 발광 소자.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 발광층 및 상기 전자 수송층은 각각 상기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 상기 방향족 화합물을 포함하는 유기 발광 소자.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 발광층의 굴절률 및 상기 전자 수송층의 굴절률은 각각 상기 제1 굴절률보다 작은 유기 발광 소자.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 전자 수송 영역은 상기 발광층 상에 배치된 정공 저지층을 더 포함하고,
    상기 발광층의 굴절률 및 상기 전자 수송층의 굴절률은 각각 상기 정공 저지층의 굴절률보다 작은 유기 발광 소자.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 발광층의 굴절률과 상기 정공 저지층의 굴절률 차이, 및 상기 전자 수송층과 상기 정공 저지층의 굴절률 차이는 0.1 이상 1.0 이하인 유기 발광 소자.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제1 정공 수송층 사이에 배치된 정공 주입층을 더 포함하고,
    상기 정공 주입층의 굴절률은 상기 제1 굴절률보다 작은 유기 발광 소자.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 발광층의 굴절률 및 상기 전자 수송층의 굴절률은 각각 1.2 이상 1.7 이하인 유기 발광 소자.
  17. 제1 전극;
    상기 제1 전극 상에 배치된 정공 수송층들;
    상기 정공 수송층들 상에 배치된 발광층;
    상기 발광층 상에 배치된 정공 저지층;
    상기 정공 저지층 상에 배치된 전자 수송층; 및
    상기 전자 수송층 상에 배치된 제2 전극; 을 포함하고,
    상기 정공 수송층들은
    제1 굴절률을 갖는 제1 정공 수송층;
    상기 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖고 상기 발광층과 상기 제1 정공 수송층 사이에 배치된 제2 정공 수송층;
    상기 제1 굴절률보다 작은 제3 굴절률을 갖고 상기 제1 정공 수송층과 상기 제1 전극 사이에 배치된 제3 정공 수송층;
    상기 제2 굴절률, 상기 제3 굴절률, 상기 발광층, 및 상기 전자 수송층의 굴절률은 각각 1.2 이상 1.7 이하이고,
    상기 제1 굴절률 및 상기 정공 저지층의 굴절률은 1.7 이상 2.2 이하이며,
    상기 제1 굴절률, 상기 제3 굴절률, 상기 발광층의 굴절률, 및 상기 전자 수송층의 굴절률은 각각 상기 제2 굴절률보다 작은 유기 발광 소자.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 굴절률과 상기 제2 굴절률의 차이, 및 상기 제3 굴절률과 상기 제2 굴절률의 차이는 각각 0.1 이상 1.0 이하인 유기 발광 소자.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 굴절률, 상기 제3 굴절률, 상기 발광층의 굴절률, 및 상기 전자 수송층의 굴절률은 동일한 유기 발광 소자.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 정공 수송층, 상기 제3 정공 수송층, 상기 발광층, 및 상기 전자 수송층은 각각 독립적으로 하기 화학식 1 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 방향족 화합물을 포함하는 유기 발광 소자:
    [화학식 1] [화학식 2]
    Figure pat00039
    Figure pat00040

    [화학식 3] [화학식 4]
    Figure pat00041
    Figure pat00042

    상기 화학식 1 내지 화학식 4에서,
    a, b, 및 f 내지 i는 각각 독립적으로 1 이상 4 이하의 정수이고,
    c 내지 e는 각각 독립적으로 1 이상 5 이하의 정수이고,
    R1 내지 R3, R11 내지 R13, R21 내지 R24, R31, 및 R32 는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    R1 내지 R3 중 적어도 하나, R11 내지 R13 중 적어도 하나, R21 내지 R24 중 적어도 하나, R31 및 R32 중 적어도 하나는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 알킬기이고, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 30 이하의 시클로알킬기이다.
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