WO2015016529A1 - 도핑 적층 구조를 적용한 유기 발광 소자 - Google Patents

도핑 적층 구조를 적용한 유기 발광 소자 Download PDF

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김동식
이동훈
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    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
    • H10K50/13—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit
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    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H10K50/165—Electron transporting layers comprising dopants

Definitions

  • the present specification relates to an organic light emitting device.
  • the low voltage organic light emitting device implemented by APL 51, 913 (1987) has been noted for its large area display feasibility.
  • the organic light emitting device is composed of organic layers between the anode and the cathode. When voltage is applied, holes and electrons are injected and transported through the electrode to the light emitting layer to generate light while performing radiation recombination.
  • the organic light emitting device is easier to implement a larger area than the inorganic light emitting device, and uses a relatively inexpensive organic material.
  • the organic light emitting device may be manufactured on a flexible substrate, the curved display may be realized.
  • An object of the present invention is to provide an organic light emitting device.
  • the cathode In one embodiment of the present specification, the cathode; An anode provided opposite the cathode; At least one organic material layer including a light emitting layer provided between the cathode and the anode,
  • the organic material layer provides an organic light emitting device comprising a laminated structure of two or more p-doped layer or a laminated structure of two or more n-doped layer.
  • the organic light emitting device provides an organic light emitting device having a low driving voltage and / or a high efficiency by increasing the conductivity between the charge injection layer, the charge transport layer and / or the organic material layer, and lowering the energy barrier difference.
  • 1 and 2 illustrate an example of an organic light emitting device according to an exemplary embodiment of the present specification.
  • FIG. 3 is a diagram showing current-voltage curves (I-V curves) of devices fabricated in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing current-voltage curves (I-V curves) of devices fabricated in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing log I-V curves of current-voltage curves of devices manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing log I-V curves of current-voltage curves of devices manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
  • the charge means electrons or holes.
  • the cathode In one embodiment of the present specification, the cathode; An anode provided opposite the cathode; At least one organic material layer including a light emitting layer provided between the cathode and the anode,
  • the organic material layer provides an organic light emitting device comprising a laminated structure of two or more p-doped layer or a laminated structure of two or more n-doped layer.
  • the p doped layer refers to a layer doped with a p dopant.
  • the p dopant means a material that makes the host material have p semiconductor properties.
  • the p-semiconductor property refers to a property of injecting or transporting holes at a high occupied molecular orbital (HOMO) energy level, that is, a property of a material having high conductivity of holes.
  • HOMO high occupied molecular orbital
  • n doped layer means a layer doped with n dopant.
  • n dopant means a material that makes the host material have n semiconductor properties.
  • n Semiconductor property refers to a property of receiving or transporting electrons at a low unoccupied molecular orbital (LUMO) energy level, that is, a property of a material having high electron conductivity.
  • LUMO low unoccupied molecular orbital
  • the organic material layer includes an n doped layer; And a laminated structure of two or more p doped layers.
  • the n-doped layer is provided between the cathode and the light emitting layer
  • the laminated structure of the two or more p-doped layer is provided between the anode and the light emitting layer.
  • the n-doped layer is provided in contact with a laminated structure of two or more p-doped layers.
  • the organic material layer is a p doped layer; And a laminated structure of two or more n-doped layers.
  • the p-doped layer is provided between the anode and the light emitting layer
  • the laminated structure of the two or more n-doped layer is provided between the cathode and the light emitting layer.
  • the p doped layer is provided in contact with a laminated structure of two or more n doped layers.
  • the organic material layer has a laminated structure of two or more n-doped layers; And a laminated structure of two or more p doped layers.
  • the concentration of the two or more doped layers differ from each other by at least 0.01 wt%. In one embodiment of the present specification, the concentration of the two or more doped layers are different from each other by at least 0.1 wt%. In one embodiment of the present specification, the concentration of the two or more doped layers is different from 0.01 wt% to 50 wt%. In one embodiment of the present specification, the concentration of the two or more doped layers is different from 0.1 wt% to 50 wt%. In one embodiment of the present specification, the concentration of the two or more doped layers is different from 1 wt% to 20 wt%. More preferably, the concentration of the two or more doped layers is different from 1.5 wt% to 5 wt%.
  • the molar ratio of p dopant or n dopant included in the p doped layer or n doped layer is 1: 1,000,000 to 1 compared to the molar ratio of the host included in the p doped layer or n doped layer Is 1:
  • the organic material layer includes a laminated structure of the p-doped layer of two or more layers, and the concentration of the p-doped layer adjacent to the anode of the p-doped layer of the stacked structure is p-doped adjacent to the cathode. Higher than the concentration of the layer.
  • the organic material layer includes a stacked structure of the n-doped layer of two or more layers, and the concentration of the n-doped layer adjacent to the cathode of the n-doped layers of the stacked structure is n-doped adjacent to the anode. Higher than the concentration of the layer.
  • a doping layer having a relatively high concentration of dopant is represented by + after n or p.
  • the concentration of the p dopant of the p + doped layer is at least 0.01 wt% higher than the concentration of the p dopant of the p doped layer.
  • the concentration of the n dopant of the n + doped layer is at least 0.01 wt% higher than the concentration of the n dopant of the n doped layer.
  • the concentration of p-doped p-doped layer is at least 0.1 wt% higher than the concentration of p-doped p-doped layer.
  • the concentration of the n dopant of the n + doped layer is at least 0.1 wt% higher than the concentration of the n dopant of the n doped layer.
  • a p + doped layer is provided in a doped layer adjacent to an anode among two or more p doped layers.
  • an n + doped layer is provided in a doped layer adjacent to the cathode among two or more n-doped layers.
  • adjacent means relatively close. In this case, it may include a case in which the physical contact, and may also include a case where additional organic layer is provided between the adjacent organic layer.
  • the organic light emitting diode according to the exemplary embodiment of the present specification may have a structure as shown in FIGS. 1 and 2, but is not limited thereto.
  • FIG. 1 illustrates a structure of an organic light emitting device in which an anode, a p + doping layer, a p doping layer, an electron blocking layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, an n doping layer, and a cathode are sequentially stacked.
  • the concentration of the p + doped layer closest to the anode is higher than that of the p doped layer close to the cathode.
  • FIG. 2 illustrates a structure of an organic light emitting device in which an anode, a p doping layer, an electron blocking layer, an emission layer, a hole blocking layer, an n doping layer, an n + doping layer, and a cathode are sequentially stacked.
  • the concentration of the n + doped layer closest to the cathode is higher than the concentration of the n doped layer close to the anode.
  • a p doped layer is provided between the anode and the light emitting layer, an n doped layer is provided between the cathode and the light emitting layer, and the p doped layer has an additional p doped layer and a laminated structure. Or the n doped layer forms a stacked structure with an additional n doped layer.
  • a laminated structure of two or more p-doped layers is provided between the anode and the light emitting layer, and is non-doped between the laminated structure of the light emitting layer and the two or more p-doped layers.
  • the organic layer further comprises one or more layers.
  • a lamination structure of two or more n-doped layers is provided between the cathode and the light emitting layer, and is non-doped between the lamination structure of the light emitting layer and the two or more n-doped layers.
  • the organic material layer further comprises one or more layers.
  • non-doped means that it is not doped with p or n dopants.
  • the concentration of the dopant of each doped layer of the laminated structure is constant doping or constant doping, respectively.
  • constant doping means that the concentration of p dopant or n dopant in one layer of doping layer is uniform.
  • gradient doping means that the concentration of p dopant or n dopant in one layer of doping layer is gradually different. Specifically, the concentration of the p dopant in the portion adjacent to the anode in the p doped layer of one layer is gradually increased. In addition, the concentration of n dopant in the portion adjacent to the cathode in the n-doped layer of one layer is gradually increased.
  • the average concentration of p dopant or n dopant in the doped layer of each layer may be measured and compared.
  • the p dopant of the p doped layer may be an organic, inorganic or organic-inorganic composite.
  • the inorganic material includes tungsten oxide (WO 3 ) molybdenum oxide (MoO 3 ) and rhenium oxide (ReO 2 ), but are not limited thereto.
  • the organic material is 1 or selected from the group consisting of tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane (F4-TCNQ (tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane) and hexafluoro-tetracycanoquinodimethane) It may be selected from two or more materials, but is not limited thereto.
  • the layer doped with the p dopant is one or two or more layers in the group consisting of a hole injection layer, a hole transport layer, an electron blocking layer and a light emitting layer.
  • a material other than the p dopant may use a known material of each layer.
  • the material of the organic material layer other than each p dopant may be the same or different.
  • the p dopant material of each p doped layer may be the same or different.
  • the n dopant of the n doped layer may be selected from one or two or more materials selected from the group consisting of organic materials, alkali metals, alkaline earth metals and rare earth metals, but is not limited thereto.
  • the dopant of the n-doped layer may be selected from one or more materials selected from the group consisting of Li, Ca and Yb, but is not limited thereto.
  • the layer doped with the n dopant material is one or two or more layers selected from the group consisting of an electron injection layer, an electron transport layer, a hole blocking layer and a light emitting layer.
  • a material other than n-dopant may use a known material of each layer.
  • the organic layer to which the n dopant material is doped is two or more, materials of the organic layer except for each n dopant may be the same or different.
  • the n doped layer is 2 or more, the n dopant material of each n doped layer may be the same or different.
  • the tandem structure includes two or more layers of the light emitting layer.
  • the organic light emitting device having the tandem structure emits light of a tandem white OLED.
  • the light emitting layer includes two or more layers, and includes at least one charge generating layer between the two or more light emitting layers, and the laminated structure of the two or more p doped layers or two or more layers.
  • the stacked structure of the n doped layer is provided in contact with the charge generating layer.
  • the light emitting layer includes at least two light emitting layers, and includes at least one charge generating layer between the at least two light emitting layers, and the charge generating layer has a stacked structure of at least two p-doped layers. Or a lamination structure of two or more n-doped layers.
  • At least one organic material layer in contact with the charge generating layer is selected from the group consisting of a hole transport layer, a hole injection layer, an electron transport layer and an electron injection layer.
  • An ETL material was thermally vacuum deposited on the ITO electrode at a thickness of 200 kPa, Li was used as the dopant of the n-doped layer (100 kPa), and the concentration of the dopant was set to 0.5 wt%. In addition, Li was used as a dopant of the n + doping layer (100 kPa), and the concentration of the dopant was laminated at 1 wt%.
  • Hexanitrile hexaazatriphenylene (HAT) of the formula below was thermally deposited to a thickness of 50 kPa on the two stacked n-doped layers, followed by 4,4'-bis [N- (1) -Naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPB) (1,000 kPa) was vacuum deposited to form a hole transport layer.
  • HAT Hexanitrile hexaazatriphenylene
  • the deposition rate of the organic material was maintained at 0.5 ⁇ 1 ⁇ / sec
  • the aluminum was maintained at a deposition rate of 1 ⁇ / sec
  • the vacuum during deposition was maintained at 2 ⁇ 10 -7 ⁇ 4 ⁇ 10 -8 torr
  • a device was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the concentration of n dopant in the n + doping layer was 2 wt%.
  • the device was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the concentration of n dopant in the n + doped layer was 4 wt%.
  • the device was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the n dopant concentrations of the n doped layer and the n + doped layer were stacked to be equal to 1 wt%.

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Abstract

본 명세서의 일 실시예는 캐소드, 상기 캐소드와 대향하여 구비된 애노드, 상기 캐소드와 애노드 사이에 구비된 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층은 2층 이상의 p 도핑층의 적층구조 또는 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조를 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

도핑 적층 구조를 적용한 유기 발광 소자
본 명세서는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
본 명세서는 2013년 7월 29일에 한국 특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2013-0089611 호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용은 전부 본 명세서에 포함된다.
Tang et al. APL 51, 913 (1987)이 구현한 저 전압 유기 발광 소자는 대면적 디스플레이 구현가능성으로 주목 받아 왔다. 유기 발광 소자는 양극과 음극 사이 유기물층들로 구성되어 있는데, 전압을 인가해주면 정공과 전자가 전극을 통해 발광층으로 주입 및 수송되어 방사 재결합(radiative recombination)을 하면서 빛을 만들어 낸다.
유기 발광 소자는 무기물 기반 발광 소자보다 대면적 구현이 용이하고, 상대적으로 저가의 유기 재료를 사용한다. 뿐만 아니라 플랙서블(flexible)한 기판에 유기 발광 소자를 제작할 수 있음에 따라 휘어지는 디스플레이를 실현할 수 있다.
무엇보다 저 전압 구동, 고효율, 장수명의 발광 소자가 요구되는데, 이는 US 5093698에 기재된 것과 같이 유기 발광 소자에 도핑된 전하수송층을 도입함으로써 가능했다.
p 도펀트 또는 n 도펀트를 각각 정공주입층 또는 전자주입층에 도핑함으로써 전하주입층의 전도도를 높이고, 전하 주입 장벽을 낮춤으로써 구동 전압을 낮추는 결과를 얻었다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
US 5093698
EP 1804308
[비특허문헌]
M.Pfeiffer et al., Appl.Phys.Lett.73, 3202(1998)
J.Blochwitz et al., Appl.Phys.Lett.73, 729(1998)
본 명세서는 유기 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 캐소드; 상기 캐소드와 대향하여 구비된 애노드; 상기 캐소드와 애노드 사이에 구비된 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하고,
상기 유기물층은 2 층 이상의 p 도핑층의 적층구조 또는 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조를 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 전하주입층, 전하수송층 및/또는 유기물층 간의 전도도를 높이고, 에너지 장벽차이를 낮춤으로써 낮은 구동 전압 및/또는 높은 효율의 유기 발광 소자를 제공한다.
도 1 및 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 3은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제작된 소자의 전류-전압 곡선 (I-V curve) 를 나타낸 도이다.
도 4는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제작된 소자의 전류-전압 곡선의 로그값(log I-V curve)을 나타낸 도이다.
이하 본 명세서를 상세히 설명한다.
본 명세서에 있어서, 전하란 전자 또는 정공을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 캐소드; 상기 캐소드와 대향하여 구비된 애노드; 상기 캐소드와 애노드 사이에 구비된 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하고,
상기 유기물층은 2 층 이상의 p 도핑층의 적층구조 또는 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조를 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에서 p 도핑층은 p 도펀트가 도핑된 층을 의미한다. p 도펀트는 호스트 물질을 p 반도체 특성을 갖도록 하는 물질을 의미한다. p 반도체 특성이란 HOMO(highest occupied molecular orbital) 에너지 준위로 정공을 주입받거나 수송하는 특성 즉, 정공의 전도도가 큰 물질의 특성을 의미한다.
본 명세서에서 n 도핑층은 n 도펀트가 도핑된 층을 의미한다. n 도펀트는 호스트 물질을 n 반도체 특성을 갖도록 하는 물질을 의미한다. n 반도체 특성이란 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)에너지 준위로 전자를 주입받거나 수송하는 특성 즉, 전자의 전도도가 큰 물질의 특성을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 n 도핑층; 및 2층 이상의 p 도핑층의 적층구조를 포함한다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 n 도핑층은 상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 구비되고, 상기 2층 이상의 p 도핑층의 적층구조는 상기 애노드와 상기 발광층 사이에 구비된다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 n 도핑층은 2층 이상의 p 도핑층의 적층구조에 접하여 구비된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 p 도핑층; 및 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조를 포함한다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 p 도핑층은 상기 애노드와 상기 발광층 사이에 구비되고, 상기 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조는 상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 구비된다.
또 다른 실시상태에 있어서, 상기 p 도핑층은 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조에 접하여 구비된다.
본 명세서의 다른 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조; 및 2층 이상의 p 도핑층의 적층구조를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 2층 이상의 도핑층의 농도는 적어도 0.01 wt% 서로 상이하다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 2층 이상의 도핑층의 농도는 적어도 0.1 wt% 서로 상이하다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 2층 이상의 도핑층의 농도는 0.01 wt% 내지 50 wt% 서로 상이하다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 2 층 이상의 도핑층의 농도는 0.1 wt% 내지 50 wt% 서로 상이하다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 2층 이상의 도핑층의 농도는 1 wt% 내지 20 wt% 서로 상이하다. 더욱 바람직하게는 상기 2층 이상의 도핑층의 농도는 1.5 wt% 내지 5 wt% 서로 상이하다.
이 경우, 적층된 도핑층과 인접한 유기물층들 간의 에너지 장벽 차이를 줄여, 소자의 구동전압을 낮추는 효과가 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 p 도핑층 또는 n 도핑층에 포함되는 p 도펀트 또는 n 도펀트의 몰비는 p 도핑층 또는 n 도핑층에 포함되는 호스트의 몰비에 대비하여, 1: 1,000,000 내지 1:1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 상기 2층 이상의 p 도핑층의 적층구조를 포함하고, 상기 적층구조의 p 도핑층 중 상기 애노드와 인접한 p 도핑층의 농도는 상기 캐소드와 인접한 p 도핑층의 농도보다 높다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 상기 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조를 포함하고, 상기 적층구조의 n 도핑층 중 상기 캐소드와 인접한 n 도핑층의 농도는 상기 애노드와 인접한 n 도핑층의 농도보다 높다.
본 명세서에서 상대적으로 도펀트의 농도가 높은 도핑층은 n 또는 p 뒤에 +로 표시하였다.
예컨대, p 도핑층이 2 층이 적층되는 경우, p+ 도핑층의 p 도펀트의 농도는 p 도핑층의 p 도펀트의 농도보다 적어도 0.01wt% 높다.
또한, n 도핑층이 2층이 적층되는 경우, n+ 도핑층의 n 도펀트의 농도는 n 도핑층의 n 도펀트의 농도보다 적어도 0.01wt% 높다.
또 하나의 실시상태에 있어서, p 도핑층이 2 층이 적층되는 경우, p+ 도핑층의 p 도펀트의 농도는 p 도핑층의 p 도펀트의 농도보다 적어도 0.1wt% 높다.
또한, n 도핑층이 2층이 적층되는 경우, n+ 도핑층의 n 도펀트의 농도는 n 도핑층의 n 도펀트의 농도보다 적어도 0.1wt% 높다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, p 도핑층이 2층 이상 적층되는 경우, 2층 이상의 p 도핑층 중 애노드와 인접한 도핑층에 p+ 도핑층이 구비된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, n 도핑층이 2층 이상 적층되는 경우, 2층 이상의 n 도핑층 중 캐소드와 인접한 도핑층에 n+ 도핑층이 구비된다.
본 명세서에서 "인접한"이란, 상대적으로 가깝게 배치된 것을 의미한다. 이 때, 물리적으로 접하는 경우를 포함할 수 있고, 인접한 유기물 층 사이에 추가의 유기물층이 구비된 경우도 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 도 1 및 도 2에 나타난 것과 같은 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 애노드, p+ 도핑층, p 도핑층, 전자저지층, 발광층, 정공저지층, n 도핑층 및 캐소드가 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 상기 구조에서 애노드와 가장 가까운 p+ 도핑층의 농도가 캐소드와 가까운 p 도핑층의 농도보다 높다.
도 2는 애노드, p 도핑층, 전자저지층, 발광층, 정공저지층, n 도핑층, n+ 도핑층 및 캐소드가 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 상기 구조에서 캐소드와 가장 가까운 n+ 도핑층의 농도가 애노드와 가까운 n 도핑층의 농도보다 높다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 애노드와 상기 발광층 사이에 p 도핑층이 구비되고, 상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 n 도핑층이 구비되며, 상기 p 도핑층은 추가의 p 도핑층과 적층구조를 형성하거나, 상기 n 도핑층은 추가의 n 도핑층과 적층구조를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 애노드와 상기 발광층 사이에 2 층 이상의 p 도핑층의 적층구조가 구비되고, 상기 발광층과 상기 2 층 이상의 p 도핑층의 적층구조 사이에 비도핑(non-doped)된 유기물층을 1층 이상 더 포함한다.
또 다른 실시상태에 있어서, 상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조가 구비되고, 상기 발광층과 상기 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조 사이에 비도핑(non-doped)된 유기물층을 1층 이상 더 포함한다.
본 명세서에서 "비도핑(non-doped)"이란, p 도펀트 또는 n 도펀트에 의하여 도핑되지 않았음을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 적층구조의 각 도핑층의 도펀트의 농도는 각각 일정 도핑(constant doping) 또는 경사 도핑(gradient doping) 이다.
본 명세서에서 "일정 도핑(constant doping)"이란 한 층의 도핑층 내의 p 도펀트 또는 n 도펀트의 농도가 균일한 것을 의미한다.
본 명세서에서 "경사 도핑(gradient doping)"이란 한 층의 도핑층 내의 p 도펀트 또는 n 도펀트의 농도가 점진적으로 상이해 지는 것을 의미한다. 구체적으로 한 층의 p 도핑층 내에서 애노드와 인접한 부분의 p 도펀트의 농도가 점진적으로 높아진다. 또한, 한 층의 n 도핑층 내에서 캐소드와 인접한 부분의 n 도펀트의 농도가 점진적으로 높아진다.
두 층 이상의 도핑층의 농도를 비교하는 경우, 각 층의 도핑층 내의 p 도펀트 또는 n 도펀트의 평균 농도를 측정하여 비교할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 p 도핑층의 p 도펀트는 유기물, 무기물 또는 유무기 합성물일 수 있다.
본 명세서에서 상기 무기물은 산화텅스텐(WO3) 산화몰리브덴(MoO3) 및 산화레늄(ReO2) 등이 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 상기 유기물은 테트라플루오로-테트라시아노퀴노디메탄 (F4-TCNQ(tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane)) 및 헥사플루오로-테트라시아노퀴노디메탄(hexafluoro-tetracyanoquinodimethane)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 물질로 선택될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 p 도펀트가 도핑되는 층은 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층 및 발광층으로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상의 층이다. 상기 p 도핑층에서 p 도펀트 외의 재료는 각 층의 공지된 물질을 사용할 수 있다.
본 명세서에서 상기 p 도핑층이 2 이상인 경우, 각각의 p 도펀트 외의 유기물층의 재료는 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 상기 p 도핑층이 2 이상인 경우, 각각의 p 도핑층의 p 도펀트 재료는 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n 도핑층의 n 도펀트는 유기물, 알칼리금속, 알칼리토금속 및 희토류금속으로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 물질이 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n 도핑층의 도펀트는 Li, Ca 및 Yb로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 물질이 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n 도펀트 물질이 도핑되는 층은 전자주입층, 전자수송층, 정공저지층 및 발광층으로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 층이다. 상기 n 도핑층에서 n 도펀트 외의 재료는 각 층의 공지된 물질을 사용할 수 있다.
본 명세서에서 상기 n 도펀트 물질이 도핑되는 유기물층이 2 이상인 경우, 각각의 n 도펀트 외의 유기물층의 재료는 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 상기 n 도핑층이 2 이상인 경우, 각각의 n 도핑층의 n 도펀트 재료는 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층을 2층 이상 포함하는 탠덤구조이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 탠덤 구조를 갖는 유기 발광 소자는 백색 영역의 광(tandem white OLED)을 방출한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층을 2층 이상 포함하고, 상기 2층 이상의 발광층 사이에 적어도 1층의 전하발생층을 포함하며, 상기 2층 이상의 p 도핑층의 적층구조 또는 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조는 상기 전하발생층과 접하여 구비된다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 발광층을 2층 이상 포함하고, 상기 2층 이상의 발광층 사이에 적어도 1층의 전하발생층을 포함하며, 상기 전하발생층은 상기 2층 이상의 p 도핑층의 적층구조 또는 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조을 포함한다.
상기 전하발생층과 접한 1층 이상의 유기물층은 정공수송층, 정공주입층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군에서 선택된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 본 명세서의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
하기와 같이 전하발생층 유닛에 2층의 n 도핑층을 적층하여, 소자를 구성하였다.
소자 구조: ITO_ETL/n doped ETL/n+ doped ETL/ HAT/ NPB/Al
ITO 전극 위에 200 Å의 두께로 ETL 물질을 열 진공 증착하고, n 도핑층(100Å)의 도펀트로 Li을 사용하였으며, 도펀트의 농도는 0.5 wt%로 하여 적층하였다. 또한, n+ 도핑층(100Å)의 도펀트로 Li를 사용하였으며, 도펀트의 농도는 1 wt%로 하여 적층하였다.
상기 2층의 적층된 n 도핑층 위에 하기 화학식의 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(hexanitrile hexaazatriphenylene; HAT)을 50Å의 두께로 열 증착하고, 이어서 하기 화학식의 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB) (1,000Å)을 진공 증착하여, 정공수송층을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.5 ~ 1 Å/sec를 유지하였고, 알루미늄은 1 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 ×10-7 ~ 4 ×10-8 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
[HAT]
Figure PCTKR2014006731-appb-I000001
[NPB]
Figure PCTKR2014006731-appb-I000002
[실시예 2]
n+ 도핑층의 n 도펀트의 농도를 2 wt%로 하여 적층한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소자를 제작하였다.
[실시예 3]
n+ 도핑층의 n 도펀트의 농도를 4wt%로 하여 적층한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소자를 제작하였다.
[비교예 1]
n 도핑층 및 n+ 도핑층의 n 도펀트 농도를 1wt%로 동일하게 하여 적층한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소자를 제작하였다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제작된 소자의 전류-전압 곡선 (I-V curve) 를 도 3에 나타내었다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제작된 소자의 전류-전압 곡선의 로그값(log I-V curve)을 도 4에 나타내었다.
도 3 및 4에서 볼 수 있듯이, 전하 발생층(CGL: charge generation layer) 유닛에 농도가 상이한 n+ 도핑층 및 n 도핑층을 적층한 구조를 도입한 유기 발광 소자에서 전압 상승이 현저히 낮아지는 것을 알 수 있다.

Claims (24)

  1. 캐소드; 상기 캐소드와 대향하여 구비된 애노드; 상기 캐소드와 애노드 사이에 구비된 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하고,
    상기 유기물층은 2 층 이상의 p 도핑층의 적층구조 또는 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조를 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기물층은 n 도핑층; 및 2층 이상의 p 도핑층의 적층구조를 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 n 도핑층은 상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 구비되고,
    상기 2층 이상의 p 도핑층의 적층구조는 상기 애노드와 상기 발광층 사이에 구비된 것인 유기 발광 소자.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 n 도핑층은 2층 이상의 p 도핑층의 적층구조에 접하여 구비되는 것인 유기 발광 소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기물층은 p 도핑층; 및 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조를 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 p 도핑층은 상기 애노드와 상기 발광층 사이에 구비되고,
    상기 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조는 상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 구비된 것인 유기 발광 소자.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 p 도핑층은 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조에 접하여 구비되는 것인 유기 발광 소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기물층은 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조; 및 2층 이상의 p 도핑층의 적층구조를 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층구조 내의 도핑층들 중 적어도 2층의 농도가 0.01wt% 이상 서로 상이한 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층구조에 포함된 어느 한 층의 도핑층에 포함되는 도펀트의 몰비는 도핑층에 포함되는 호스트의 몰비에 대비하여, 1:1,000,000 내지 1:1인 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기물층은 상기 2층 이상의 p 도핑층의 적층구조를 포함하고,
    상기 적층구조의 p 도핑층 중 상기 애노드와 인접한 p 도핑층의 농도는 상기 캐소드와 인접한 p 도핑층의 농도보다 높은 것인 유기 발광 소자.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기물층은 상기 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조를 포함하고,
    상기 적층구조의 n 도핑층 중 상기 캐소드와 인접한 n 도핑층의 농도는 상기 애노드와 인접한 n 도핑층의 농도보다 높은 것인 유기 발광 소자.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 애노드와 상기 발광층 사이에 p 도핑층이 구비되고,
    상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 n 도핑층이 구비되며,
    상기 p 도핑층은 추가의 p 도핑층과 적층구조를 형성하거나, 상기 n 도핑층은 추가의 n 도핑층과 적층구조를 형성하는 것인 유기 발광 소자.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 애노드와 상기 발광층 사이에 2 층 이상의 p 도핑층의 적층구조가 구비되고,
    상기 발광층과 상기 2 층 이상의 p 도핑층의 적층구조 사이에 비도핑(non-doped)된 유기물층을 1층 이상 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조가 구비되고,
    상기 발광층과 상기 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조 사이에 비도핑(non-doped)된 유기물층을 1층 이상 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층구조의 각 도핑층의 도펀트의 농도는 각각 일정 도핑(constant doping) 또는 경사 도핑(gradient doping)인 것인 유기 발광 소자.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 p 도핑층의 p 도펀트는 유기물, 무기물 또는 유무기 합성물인 것인 유기 발광 소자.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 n 도핑층의 n 도펀트는 유기물, 알칼리금속, 알칼리토금속 및 희토류 금속으로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 물질인 것인 유기 발광 소자.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 p 도핑층은 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층 및 발광층으로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 층인 것인 유기 발광 소자.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 n 도핑층은 전자주입층, 전자수송층, 정공저지층 및 발광층으로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 층인 것인 유기 발광 소자.
  21. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광층을 2층 이상 포함하는 탠덤 구조인 것인 유기 발광 소자.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 유기 발광 소자는 백색 영역의 광을 방출하는 것(tandem white OLED)인 유기 발광 소자.
  23. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광층을 2층 이상 포함하고,
    상기 2층 이상의 발광층 사이에 적어도 1층의 전하발생층을 포함하며,
    상기 2층 이상의 p 도핑층의 적층구조 또는 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조는 상기 전하발생층과 접하여 구비되는 것인 유기 발광 소자.
  24. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광층을 2층 이상 포함하고,
    상기 2층 이상의 발광층 사이에 적어도 1층의 전하발생층을 포함하며,
    상기 전하발생층은 상기 2층 이상의 p 도핑층의 적층구조 또는 2층 이상의 n 도핑층의 적층구조을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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