WO2020017772A1 - 유기발광소자 - Google Patents

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WO2020017772A1
WO2020017772A1 PCT/KR2019/007644 KR2019007644W WO2020017772A1 WO 2020017772 A1 WO2020017772 A1 WO 2020017772A1 KR 2019007644 W KR2019007644 W KR 2019007644W WO 2020017772 A1 WO2020017772 A1 WO 2020017772A1
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light emitting
anode
wavelength
layer
emission peak
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천민승
김성소
하재승
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to an organic light emitting device.
  • organic light emitting diodes are attracting attention due to their low power consumption and thinning.
  • the organic light emitting device has a structure in which an organic thin film is disposed between two electrodes. When a voltage is applied to the organic light emitting device having such a structure, electrons and holes injected from two electrodes are combined in the organic thin film to form a pair, then disappear and emit light.
  • the organic thin film may be configured as a single layer or a multi-layer, if necessary, may be composed of a single light emitting unit including one light emitting layer, but recently has a multi-stack structure including a plurality of light emitting layers Many organic light emitting devices have been developed.
  • the organic light emitting device having a multi-stack structure includes a blue light emitting layer, and since the blue light emitting layer has a short lifespan, there is a problem in that it also affects the lifespan of all devices.
  • the long-wavelength light emitting layer other than the blue light emitting layer mainly uses a phosphorescent light emitting material, the efficiency is relatively high, and thus there is a problem in that it is an obstacle to creating high purity white light or desired color purity.
  • the present invention provides an organic light emitting device having excellent efficiency and long life characteristics.
  • the present invention is an anode; A cathode provided to face the anode; Two or more light emitting layers provided between the anode and the cathode, each having a maximum emission peak at a wavelength of 500 nm or less; And a light emitting layer provided between two or more light emitting layers having a maximum light emission peak at the wavelength of 500 nm or less, and having a maximum light emission peak at a wavelength of more than 500 nm, the light emitting layer having a maximum light emission peak at a wavelength of 500 nm or less nearest to the anode.
  • the distance from the anode is 100 nm to 200 nm, and the distance from the anode of the light emitting layer having the maximum emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the cathode is from the anode of the light emitting layer having the maximum emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the anode.
  • An N-type charge generation layer and a P-type charge generation layer are respectively provided between the emission layer having the maximum emission peak at the wavelength of 500 nm or less and the emission layer having the maximum emission peak at the wavelength of 500 nm or less, respectively,
  • the N-type charge generation layer includes an alkali metal, before the P-type Generating layer provides an organic light emitting element comprises a material or higher electron affinity is 4.8 eV.
  • the organic light emitting device of the present invention comprises at least two light emitting layers each having a maximum emission peak at a wavelength of 500nm or less between the anode and the cathode; And a light emitting layer provided between two or more light emitting layers having a maximum light emission peak at the wavelength of 500 nm or less, and having a maximum light emission peak at a wavelength of more than 500 nm, the light emitting layer having a maximum light emission peak at a wavelength of 500 nm or less nearest to the anode.
  • the distance from the anode is 100 nm to 200 nm, and the distance from the anode of the light emitting layer having the maximum emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the cathode is from the anode of the light emitting layer having the maximum emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the anode.
  • the N-type charge generation layer containing an alkali metal As the P-type charge generating layer comprises a material or higher electron affinity is 4.8 eV, and has a low driving voltage, high efficiency and long-life characteristics.
  • High-purity white light has the advantage of creating a light with a narrow color gamut and a good color purity in a general display driving method that combines the light passing through the color filter to produce a desired color.
  • FIG. 1 is a view showing an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating wavelength-peak intensity of an organic light emitting diode manufactured in Comparative Example 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating wavelength-peak intensity of an organic light emitting diode manufactured in Comparative Example 2.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating wavelength-peak intensity of an organic light emitting diode manufactured in Comparative Example 3.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating wavelength-peak intensity of an organic light emitting diode manufactured in Comparative Example 3.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating wavelength-peak intensity of an organic light emitting diode manufactured in Comparative Example 4.
  • Example 6 is a view showing wavelength-peak intensity of the organic light emitting diode manufactured in Example 1;
  • Example 7 is a view showing wavelength-peak intensity of the organic light emitting diode manufactured in Example 4.
  • FIG. 8 is a view showing wavelength-peak intensity of the organic light emitting diode manufactured in Example 5.
  • FIG. 9 is a view showing wavelength-peak intensity of the organic light emitting diode manufactured in Example 13.
  • the organic light emitting device of the present invention comprises at least two light emitting layers each having a maximum emission peak at a wavelength of 500nm or less between the anode and the cathode; And a light emitting layer provided between two or more light emitting layers having a maximum light emission peak at the wavelength of 500 nm or less and having a maximum light emission peak at a wavelength of more than 500 nm, the light emitting layer having a maximum light emission peak at a wavelength of 500 nm or less nearest to the anode.
  • the distance from the anode is 100 nm to 200 nm, and the distance from the anode of the light emitting layer having the maximum emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the cathode is from the anode of the light emitting layer having the maximum emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the anode.
  • An N-type charge generation layer and a P-type charge generation layer are respectively provided between the emission layer having the maximum emission peak at the wavelength of 500 nm or less and the emission layer having the maximum emission peak at the wavelength of 500 nm or less, respectively,
  • the N-type charge generation layer includes an alkali metal, before the P-type Generating layer is characterized in that it comprises a material or higher electron affinity is 4.8 eV.
  • the structure of the organic light emitting device may have a structure as shown in FIG. 1, but is not limited thereto.
  • the organic light emitting diode illustrated in FIG. 1 includes a first stack 103 stacked on the anode 2 in the order of the first hole transport layer 43, the first light emitting layer 42, and the first electron transport layer 41; A first N-type charge generation layer 24; A first P-type charge generation layer 23; A second stack 102 stacked in order of the second hole transport layer 33, the second light emitting layer 32, and the second electron transport layer 31; A second N-type charge generation layer 22; A second P-type charge generation layer 21;
  • the third hole transport layer 13, the third light emitting layer 12, and the third electron transport layer 11 are stacked in the order of the third stack 101 and the cathode (1).
  • the organic light emitting device of the present invention has a distance from the anode of the light emitting layer having the maximum emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the anode from 100 nm to 200 nm, and from the anode of the light emitting layer having the maximum emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest the cathode.
  • the distance may be 3 to 4 times the distance from the anode of the light emitting layer having the maximum emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the anode, preferably 3 to 3.8 times.
  • the organic light emitting device includes two light emitting layers each having a maximum emission peak at a wavelength of 500 nm or less between an anode and a cathode; And a light emitting layer provided between two light emitting layers having a maximum light emission peak at the wavelength of 500 nm or less, and having a maximum light emission peak at a wavelength of more than 500 nm.
  • the material included in the light emitting layer having the maximum emission peak at a wavelength of 500 nm or less has a large band gap.
  • the driving voltage of the device rises and power consumption rises. Therefore, when there are two light emitting layers each having a maximum emission peak at a wavelength of 500 nm or less between the anode and the cathode, an organic light emitting device having a lower driving voltage and a lower power consumption can be obtained than in the case of three.
  • the organic light emitting device of the present invention has a distance from the anode of the light emitting layer having a maximum emission peak at a wavelength of 500 nm or less nearest to the anode from 100 nm to 200 nm.
  • the distance from the anode of the light emitting layer having the maximum light emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the cathode is three to four times the distance from the anode of the light emitting layer having the maximum light emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the anode.
  • the distance from the anode of the light emitting layer having the maximum light emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the anode is the light emitting layer having the maximum light emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the anode and the layer adjacent to the anode side from the interface with the layer adjacent to the anode Means the distance to the interface.
  • the distance from the anode of the light emitting layer having the maximum light emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the cathode is determined from the interface adjacent to the layer adjacent to the anode and the light emitting layer having the maximum light emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the cathode and the layer adjacent to the anode side. Means the distance to the interface.
  • the distance from the anode of the light emitting layer having the maximum emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the anode, and the distance from the anode of the light emitting layer having the maximum emission peak at the wavelength 500 nm or less nearest to the cathode were measured by TOF-SIMS measurement. Can be measured with the instrument. Specifically, TOF-SIMS analyzes the mass of ionized particles released from the surface of a material by colliding primary ions (Binm + , O 2 + , Cs + , Ar n + ) with several keV energy to the surface of the material. It is a surface analysis device that can get information about the atoms on the surface and their structural arrangement.
  • the emission layer having the maximum emission peak at the wavelength of 500 nm or less may be a blue emission layer, and may be formed as a single layer or a plurality of layers.
  • the light emitting layer having a maximum emission peak above the wavelength of 500 nm may be formed as a single layer or a plurality of layers, in the case of a single layer is a red light emitting layer or a yellow-green light emitting layer, and in the case of a plurality of layers, each layer is a red light emitting layer or a yellow-green light. It may be a light emitting layer.
  • An N-type charge generation layer and a P-type charge generation layer are respectively provided between the light emitting layer having the maximum emission peak at the wavelength less than or equal to 500 nm and the light emitting layer having the maximum emission peak at the wavelength greater than 500 nm.
  • the N-type charge generation layers 22 and 24 generate electrons and holes, respectively, and are formed between the first electron transport layer and the first P-type charge generation layer, and between the second electron transport layer and the second N-type charge generation layer. Can be.
  • the N-type charge generation layers 22 and 24 may have a thickness of 50 kPa to 300 kPa, respectively, preferably 50 kPa to 250 kPa, and the N-type charge generating layer may include alkali metals and cover with alkali metals. It may be used together with compounds such as sol derivatives and pyrimidine derivatives, and the alkali metal may be included in an amount of 1 part by weight to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total N-type charge generation layer.
  • the P-type charge generation layers 21 and 23 generate electrons and holes, respectively, and are formed between the second hole transport layer and the first N-type charge generation layer, and between the third hole transport layer and the second N-type charge generation layer. Can be.
  • the thicknesses of the P-type charge generation layers 21 and 23 may be 50 mW to 300 mW, respectively, preferably 50 mW to 250 mW.
  • the thicknesses of the N-type charge generation layers 22 and 24 and the P-type charge generation layers 21 and 23 are preferably 50 kPa or more, 50 kPa or more and 300 kPa or less.
  • the conductivity of the charge is excellent and the driving voltage of the entire device is lowered.
  • the thickness of each of the N-type charge generation layers 22 and 24 and the P-type charge generation layers 21 and 23 is less than 50 GPa, there is a problem in that the role as the charge generation layer cannot be effectively exhibited.
  • the material for forming the P-type charge generation layer includes a material having an electron affinity of 4.8 eV or more, preferably 5 eV or more.
  • the P-type charge generation layer includes a material having an electron affinity of 4.8 eV or more, the driving voltage of the device is lowered, and the efficiency and lifespan are increased.
  • the P-type charge generating layer may be included in a mixture of organic compounds such as carbazole derivatives and amine derivatives together with materials having an electron affinity of 4.8 eV or more.
  • the mixed material may be included in an amount of 0.01 parts by weight to 10 parts by weight, preferably 0.01 parts by weight to 5 parts by weight, relative to 100 parts by weight of a material having an electron affinity of 4.8 eV or more.
  • Electron affinity in the present specification means the energy released when the compound becomes anion by combining with electrons, it can be measured by a method used in the art such as photoelectron emission method, transfer method, electron transmission method. have.
  • the calculation of the electron affinity (EA) through a quantum role can be calculated using the following equation.
  • the electron affinity means the difference between the safest energy of the negative ion and the safest energy of the neutral structure, and may mean the energy released when one electron is added in the neutral state.
  • the value of the above formula is a neutral structure having an electron value of 0 and a stable structure for each cation having an electron value of -1, and after calculating the energy, the electron affinity was calculated according to the above formula.
  • Structural optimization and energy calculations were calculated using the density functional theory (DFT) using the BPW91 function and the dnd basis function through Dmol3, Accelrys' quantum chemistry calculation program.
  • DFT density functional theory
  • the intensity of the maximum emission peak at the wavelength of 500 nm or less in the entire emission spectrum of the organic light emitting element is 1.5 times or more, preferably 2 times or more, 3.5 times the intensity of the maximum emission peak at the wavelength of more than 500 nm.
  • light emission at a wavelength of 500 nm or less having a relatively short lifetime is balanced with light emission at a wavelength longer than 500 nm having a relatively long lifetime, thereby increasing the life of the device.
  • an electron transporting layer is provided on the cathode side of each of the light emitting layers, and a hole transporting layer is provided on the anode side of each of the light emitting layers.
  • the hole transport layer closest to the anode of the hole transport layers may contact the anode, and the electron transport layer closest to the cathode of the electron transport layers may contact the cathode.
  • the hole transport layer nearest to the anode of the hole transport layer is in contact with the anode
  • the electron transport layer closest to the cathode of the electron transport layer is in contact with the cathode
  • the hole transport layer closest to the anode or the electron transport layer closest to the cathode is It may comprise two or more materials. In this case, there is an advantage in that the driving voltage of the device is lowered and the service life is increased.
  • the hole transport layer closest to the anode among the hole transport layers is in contact with the anode
  • the electron transport layer closest to the cathode among the electron transport layers is in contact with the cathode
  • the hole transport layer closest to the anode and the electron transport layer closest to the cathode are two or more. It may include a substance. In this case, there is an advantage in that the driving voltage of the device is lowered and the service life is increased.
  • each of the light emitting layers having a maximum emission peak at the wavelength of 500 nm or less includes two or more layers, or includes two or more host materials. In this case, there is an advantage that the life of the device is increased.
  • the light emitting layer having a maximum emission peak at a wavelength greater than 500 nm is composed of two or more layers, and one or more layers of the two or more layers include two or more hosts. In this case, there is an advantage that the efficiency and life of the device is increased.
  • the anode is an electrode for injecting holes
  • the anode material is preferably a material having a large work function to facilitate the hole injection to the organic material layer.
  • the anode material include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc and gold or alloys thereof; Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), and indium zinc oxide (IZO); A combination of a metal and an oxide such as ZnO: Al or SnO 2 : Sb; Conductive polymers such as poly (3-methylthiophene), poly [3,4- (ethylene-1,2-dioxy) thiophene] (PEDOT), polypyrrole and polyaniline, and the like, but are not limited thereto.
  • the anode may be formed to a thickness of 1000 kPa to 2000 kPa, but is not limited thereto.
  • the cathode is an electrode for injecting electrons
  • the cathode material is preferably a material having a small work function to facilitate electron injection into the organic material layer.
  • the cathode material include metals such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin and lead or alloys thereof; Multilayer structure materials such as LiF / Al or LiO 2 / Al, and the like, but are not limited thereto.
  • the cathode may be formed to a thickness of 1000 ⁇ to 2000 ⁇ , but is not limited thereto.
  • the hole transport layer is a layer that serves to facilitate the transport of holes, the material of the hole transport layer material having a high mobility to the anode or hole is suitable.
  • the hole transport layer material include an arylamine-based organic material, a conductive polymer, and a block copolymer having a conjugated portion and a non-conjugated portion, but are not limited thereto, and may include two or more materials.
  • the hole transport layer may be formed to a thickness of 10 ⁇ to 2000 ⁇ , but is not limited thereto.
  • the electron transport layer is a layer that serves to facilitate the transport of electrons
  • the electron transport layer material is a material capable of injecting electrons well from the cathode to the light emitting layer, the material having a high mobility to the electrons Suitable.
  • Specific examples of the electron transport layer material include an arylamine-based organic material, a carbazole-based organic material, an anthracene-based organic material, and the like, but are not limited thereto, and may include two or more materials.
  • the electron transport layer may be formed to a thickness of 10 ⁇ to 1000 ⁇ , but is not limited thereto.
  • the light emitting layer may emit blue, green, and red light, and may be formed of a phosphor or a fluorescent material, and the light emitting layer may include a host and a dopant.
  • Examples of the host of the light emitting layer include a condensed aromatic ring derivative or a hetero ring-containing compound.
  • the condensed aromatic ring derivatives include anthracene derivatives, pyrene derivatives, naphthalene derivatives, pentacene derivatives, phenanthrene compounds, and fluoranthene compounds
  • the heterocyclic containing compounds include carbazole derivatives, dibenzofuran derivatives and ladder types. Furan compounds, pyrimidine derivatives, and the like, but are not limited thereto.
  • light emitting dopants include PIQIr (acac) (bis (1-phenylisoquinoline) acetylacetonateiridium), PQIr (acac) (bis (1-phenylquinoline) acetylacetonate iridium) and PQIr (tris (1-phenylquinoline) iridium ),
  • a material such as PtOEP (octaethylporphyrin platinum), or a material such as Alq3 (tris (8-hydroxyquinolino) aluminum) may be used, but is not limited thereto.
  • the light emitting dopant may be a material such as Ir (ppy) 3 (fac tris (2-phenylpyridine) iridium) or a material such as Alq3 (tris (8-hydroxyquinolino) aluminum). May be used, but is not limited thereto.
  • the light emitting dopant may be a material such as (4,6-F2ppy) 2 Irpic, but spiro-DPVBi, spiro-6P, ditylbenzene (DSB), distriarylene (DSA), pyrene Materials such as derivatives, PFO-based polymers and PPV-based polymers may be used, but are not limited thereto.
  • the organic light emitting device of the present invention can be manufactured by a conventional method and material for manufacturing an organic light emitting device.
  • the organic light emitting device may be formed of an organic material layer by a solution coating method as well as a vacuum deposition method.
  • the solution coating method means spin coating, dip coating, inkjet printing, screen printing, spraying method, roll coating and the like, but is not limited thereto.
  • the organic light emitting device may be a top emission type, a bottom emission type or a double-sided emission type according to the material used.
  • ITO (1500 Hz) / first stack / first charge generation layer / second stack / second charge generation layer / third stack / LiF (10 Hz) / Al (1000 Hz) using the materials shown in Tables 1 to 4 below.
  • the organic light emitting diodes of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 6 were laminated in order.
  • HTL hole transport layer / EML: light emitting layer / N-CGL: N type charge generation layer / P-CGL: P type charge generation layer
  • Comparative Examples 1 and 2 are organic light emitting devices including only one light emitting layer having a maximum emission peak at a wavelength of 500 nm or less, and current efficiency (cd / A) and lifespan of the device are more remarkable than Examples 1 to 13 of the present application. You can see that it is low.
  • Comparative Examples 3 and 4 are D (3 rd B) / D (1 st B) value is out of the range of 3 to 4, D (3 rd B) / D (1 st B) value of 3 to 4 It can be seen that the current efficiency (cd / A) and the life of the device is significantly lower than Examples 1 to 13 of the present application satisfying the range.
  • Comparative Example 5 does not include a material having an electron affinity of 4.8 eV or more in the P-type charge generation layer, and Comparative Example 6 does not include an alkali metal in the N-type charge generation layer. It can be seen that the current efficiency (cd / A) and the life of the device is significantly lower than 13.
  • FIGS. 2 and 3 show experimental results of Comparative Examples 1 and 2 are greater than 500 nm.
  • the peak intensity of the long wavelength is significantly higher than the peak intensity of the short wavelength of 500 nm or less, and the lifetime of the device is shortened by the influence of the short wavelength of 500 nm or less, and the experimental results of Examples 1, 4, and 5 are shown.
  • 8 shows that the peak intensity of short wavelengths of 500 nm or less is more than two times stronger than the peak intensity of long wavelengths of more than 500 nm, and thus the life of the device can be remarkably increased.

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Abstract

본 명세서는 애노드; 상기 애노드와 대향하여 구비된 캐소드; 상기 애노드와 캐소드 사이에 구비되고, 각각 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 2개 이상의 발광층; 및 상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 2개 이상의 발광층 사이에 구비되고, 파장 500nm 초과에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층을 포함하고, 상기 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리가 100nm 내지 200nm이며, 상기 캐소드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리가, 상기 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리의 3배 내지 4배이고, 상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층과 상기 파장 500nm 초과에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층 사이에 각각 N형 전하생성층 및 P형 전하생성층이 구비되며, 상기 N형 전하생성층은 알칼리 금속을 포함하고, 상기 P형 전하생성층은 전자친화도가 4.8 eV 이상인 물질을 포함하는 유기발광소자를 제공한다.

Description

유기발광소자
본 발명은 2018년 07월 19일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2018-0084113의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 유기발광소자에 관한 것이다.
최근 디스플레이 분야에 대한 관심 및 수요가 급속도로 높아짐에 따라, 디스플레이 장치의 박형화, 경량화된 디스플레이가 요구되고 있으며, 특히, 박형화, 경량화됨에 따라, 낮은 소비전력 및 장수명의 장치에 대한 개발이 진행되고 있다.
디스플레이 장치 중 유기발광소자는 전력소모가 적고, 박형화가 가능하여 주목받고 있다.
유기발광소자는 2개의 전극 사이에 유기박막을 배치시킨 구조를 가지고 있다. 이와 같은 구조의 유기발광소자에 전압이 인가되면, 2개의 전극으로부터 주입된 전자와 전공이 유기박막에서 결합하여 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 발하게 된다. 상기 유기박막은 필요에 따라 단층 또는 다층으로 구성될 수 있으며, 1개의 발광층을 포함하는 단일 발광 유닛의 구조로 이루어질 수도 있으나, 최근에는 복수 개의 발광층을 포함하는 멀티 스택 구조(Multi Stack Structure)를 갖는 유기발광 소자가 많이 개발되고 있다.
그러나, 멀티 스택 구조를 갖는 유기발광소자의 경우, 청색 발광층을 포함하고, 상기 청색 발광층은 수명이 짧기 때문에, 전체 소자의 수명에도 영향을 미친다는 문제점이 있다.
또한 청색 발광층 외의 장파장 발광층은 주로 인광 발광 물질을 사용하므로 효율이 상대적으로 높아 고순도의 백색광이나 원하는 색순도를 만드는데 걸림돌이 되는 문제점이 있다.
본 발명은 효율이 우수하고, 장수명 특성을 갖는 유기발광소자를 제공한다.
본 발명은 애노드; 상기 애노드와 대향하여 구비된 캐소드; 상기 애노드와 캐소드 사이에 구비되고, 각각 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 2개 이상의 발광층; 및 상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 2개 이상의 발광층 사이에 구비되고, 파장 500nm 초과에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층을 포함하고, 상기 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리가 100nm 내지 200nm 이며, 상기 캐소드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리가, 상기 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리의 3배 내지 4배이고, 상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층과 상기 파장 500nm 초과에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층 사이에 각각 N형 전하생성층 및 P형 전하생성층이 구비되며, 상기 N형 전하생성층은 알칼리 금속을 포함하고, 상기 P형 전하생성층은 전자친화도가 4.8 eV 이상인 물질을 포함하는 유기발광소자를 제공한다.
본 발명의 유기발광소자는 애노드와 캐소드 사이에 각각 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 2개 이상의 발광층; 및 상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 2개 이상의 발광층 사이에 구비되고, 파장 500nm 초과에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층을 포함하고, 상기 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리가 100nm 내지 200nm 이며, 상기 캐소드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리가, 상기 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리의 3배 내지 4배가 되도록 형성되고, 상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층과 상기 파장 500nm 초과에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층 사이에 각각 N형 전하생성층 및 P형 전하생성층이 구비되며, 상기 N형 전하생성층은 알칼리 금속을 포함하고, 상기 P형 전하생성층은 전자친화도가 4.8 eV 이상인 물질을 포함함에 따라, 낮은 구동전압, 우수한 효율 및 장수명 특성을 갖는다.
또한, 전술한 바와 같이 소자를 구성하면, 장파장 발광에 비해 청색 발광의 효율이 증가하여 상대적으로 청색 발광층이 받는 전기적인 스트레스가 줄어 수명이 개선되며, 청색 발광 효율을 높여 고순도의 백색광을 만드는데 유리해진다. 고순도의 백색광은 컬러 필터를 통과한 빛을 조합하여 원하는 색을 만드는 일반적인 디스플레이 구동 방법에서 색범위가 넒어지고 색순도가 좋은 빛을 만드는데 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태애 따른 유기발광소자를 도시한 도이다.
도 2는 비교예 1에서 제조된 유기발광소자의 파장-피크 세기를 도시한 도이다.
도 3은 비교예 2에서 제조된 유기발광소자의 파장-피크 세기를 도시한 도이다.
도 4는 비교예 3에서 제조된 유기발광소자의 파장-피크 세기를 도시한 도이다.
도 5는 비교예 4에서 제조된 유기발광소자의 파장-피크 세기를 도시한 도이다.
도 6은 실시예 1에서 제조된 유기발광소자의 파장-피크 세기를 도시한 도이다.
도 7은 실시예 4에서 제조된 유기발광소자의 파장-피크 세기를 도시한 도이다.
도 8은 실시예 5에서 제조된 유기발광소자의 파장-피크 세기를 도시한 도이다.
도 9는 실시예 13에서 제조된 유기발광소자의 파장-피크 세기를 도시한 도이다.
[부호의 설명]
101: 제3 스택
102: 제2 스택
103: 제1 스택
1: 캐소드
2: 애노드
11: 제3 전자수송층
12: 제3 발광층
13: 제3 정공수송층
21: 제2 P형 전하생성층
22: 제2 N형 전하생성층
31: 제2 전자수송층
32: 제2 발광층
33: 제2 정공수송층
23: 제1 P형 전하생성층
24: 제1 N형 전하생성층
41: 제1 전자수송층
42: 제1 발광층
이하 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 유기발광소자는 애노드와 캐소드 사이에 각각 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 2개 이상의 발광층; 및 상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 2개 이상의 발광층 사이에 구비되고, 파장 500nm 초과에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층을 포함하며, 상기 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리가 100nm 내지 200nm 이며, 상기 캐소드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리가, 상기 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리의 3배 내지 4배이고, 상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층과 상기 파장 500nm 초과에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층 사이에 각각 N형 전하생성층 및 P형 전하생성층이 구비되며, 상기 N형 전하생성층은 알칼리 금속을 포함하고, 상기 P형 전하생성층은 전자친화도가 4.8 eV 이상인 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 유기발광소자의 구조는 도 1에 나타낸 것과 같은 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도 1에 도시된 유기발광소자는 애노드(2) 상에 제1 정공수송층(43), 제1 발광층(42), 제1 전자수송층(41) 순으로 적층된 제1 스택(103); 제1 N형 전하생성층(24); 제1 P형 전하생성층(23); 제2 정공수송층(33), 제2 발광층(32), 제2 전자수송층(31) 순으로 적층된 제2 스택(102); 제2 N형 전하생성층(22); 제2 P형 전하생성층(21); 제3 정공수송층(13), 제3 발광층(12), 제3 전자수송층(11) 순으로 적층된 제3 스택(101) 및 캐소드(1)를 포함한다.
본 발명의 유기발광소자는 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리가 100nm 내지 200nm이고, 캐소드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리가, 상기 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리의 3배 내지 4배이고, 바람직하게는 3배 내지 3.8배일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 소자의 효율이 우수하고 수명이 개선되며, 피크 강도(Peak intensity)가 높아 색좌표가 낮아진다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기발광소자는 애노드와 캐소드 사이에 각각 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 2개의 발광층; 및 상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 2개의 발광층 사이에 구비되고, 파장 500nm 초과에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층을 포함할 수 있다. 상기 유기발광소자 내에 애노드와 캐소드 사이에 각각 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층이 3개 이상인 경우, 상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층 내에 포함되는 물질이 큰 밴드갭을 가지므로, 소자의 구동전압이 상승하고, 소비전력이 높아지게 된다. 따라서, 애노드와 캐소드 사이에 각각 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층이 2개인 경우, 3개인 경우보다, 낮은 구동전압 및 낮은 소비전력을 갖는 유기발광소자를 얻을 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 유기발광소자는 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리가 100nm 내지 200nm이다. 상기 캐소드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리가, 상기 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리의 3배 내지 4배이다.
이때, 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리는, 애노드와 인접한 층과의 계면으로부터 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층과 애노드 측으로 인접한 층과의 계면까지의 거리를 의미한다.
또한, 캐소드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리는, 애노드와 인접한 층과 접하는 계면으로부터 캐소드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층과 애노드 측으로 인접한 층과의 계면까지의 거리를 의미한다.
제조된 유기발광소자에서 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리, 및 캐소드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리는 TOF-SIMS 측정 장비로 측정할 수 있다. 구체적으로, TOF-SIMS는 수 keV 에너지를 가진 일차 이온(Binm+, O2 +, Cs+, Arn +)이 재료의 표면에 충돌함으로써, 재료의 표면으로부터 방출되는 이온화된 입자들의 질량을 분석하여 표면 위에 존재하는 원자와 그 구조적 배열에 대한 정보를 얻을 수 있는 표면분석장비이다. 재료의 표면, 계면 및 내부의 조성을 구성하고 있는 원소 및 분자의 종류를 분석하고 표면의 미량(ppm) 분석이 가능하여, 불순물 연구에 매우 유용하며, 이온의 세기를 조절하며 깊이 방향으로 파고 들어가며(Depth Profiling) 깊이에 따른 물질의 성분을 측정할 수 있어, 특정 깊이에서 각 층에 해당하는 물질의 정보와 비교함으로써, 각 층 간의 거리를 측정할 수 있다.
상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층은 청색 발광층일 수 있으며, 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
상기 파장 500nm 초과에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층은 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있으며, 단일층인 경우 적색 발광층 또는 황색-녹색 발광층이고, 복수층인 경우 각각의 층은 적색 발광층 또는 황색-녹색 발광층일 수 있다.
상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 가지는 발광층과 상기 파장 500nm 초과에서 최대 발광 피크를 가지는 발광층 사이에 각각 N형 전하생성층 및 P형 전하생성층이 구비된다.
상기 N형 전하생성층(22, 24)은 각각 전자 및 정공을 생성하며, 제1 전자수송층과 제1 P형 전하생성층 사이, 및 제2 전자수송층과 제2 N형 전하생성층 사이에 형성될 수 있다.
상기 N형 전하생성층(22, 24)의 두께는 각각 50Å 내지 300Å 일 수 있으며, 바람직하게는 50Å 내지 250Å일 수 있으며, 상기 N형 전하생성층은 알칼리 금속을 포함하고, 알칼리 금속과 함께 카바졸 유도체, 피리미딘 유도체 등의 화합물과 함께 사용될 수 있으며, 상기 알칼리 금속은 N형 전하생성층의 전체 100 중량부 대비 1 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
상기 P형 전하생성층(21, 23)은 각각 전자 및 정공을 생성하며, 제2 정공수송층과 제1 N형 전하생성층 사이, 및 제3 정공수송층과 제2 N형 전하생성층 사이에 형성될 수 있다.
상기 P형 전하생성층(21, 23)의 두께는 각각 50Å 내지 300Å 일 수 있으며, 바람직하게는 50Å 내지 250Å일 수 있다.
전술한 바와 같이 N형 전하생성층(22, 24) 및 P형 전하생성층(21, 23)의 각각의 두께는 50Å 이상, 50Å 이상 300Å 이하인 것이 바람직하다. 상기 N형 전하생성층(22, 24) 및 P형 전하생성층(21, 23)의 각각의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 전하의 전도도가 우수하여 소자 전체의 구동전압이 낮아지는 효과가 있으며, 상기 N형 전하생성층(22, 24) 및 P형 전하생성층(21, 23)의 각각의 두께가 50Å 미만인 경우, 전하생성층으로서의 역할을 효과적으로 나타낼 수 없다는 문제점이 있다.
상기 P형 전하생성층을 형성하기 위한 재료로 전자친화도가 4.8 eV 이상, 바람직하게는 5 eV 이상인 물질을 포함한다. P형 전하생성층 내에 전자친화도가 4.8 eV 이상인 물질을 포함하는 경우, 소자의 구동전압이 낮아지고, 효율 및 수명이 증가하는 이점이 있다. 또한, P형 전하생성층은 전자친화도가 4.8 eV 이상인 물질과 함께, 카바졸 유도체, 아민 유도체 등의 유기 화합물과 혼합하여 포함될 수 있다. 이때, 혼합되는 재료는 전자친화도가 4.8 eV 이상인 물질 100 중량부 대비 0.01 중량부 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.01 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
본 명세서에서 전자친화도(Electron Affinity)란 화합물이 전자와 결합하여 음이온이 될 때 방출되는 에너지를 의미하며, 광전자 방출법, 이동법, 전자 투과법 등으로 당업계에서 사용되는 방법으로 측정할 수 있다.
본 명세서에서 실험적인 측정 방법에 준하고, 양자 역할을 통한 상기 전자친화도(EA)의 계산은 하기 식을 이용하여 계산할 수 있다.
[식]
Figure PCTKR2019007644-appb-I000001
상기 식에서 '
Figure PCTKR2019007644-appb-I000002
'는 기하학(geometry)이 양이온(cation), 음이온(anion) 또는 중성(neutral)으로 최적화된 구조에서 전하(charge)가 0, X+, 또는 X-인 에너지를 의미한다. 즉, 전자친화도는 중성 구조의 가장 안전한 구조의 에너지에서 음이온의 가장 안전한 에너지의 차이를 의미하며, 중성 상태에서 전자 한 개를 추가할 때 방출한 에너지를 의미할 수 있다.
구체적으로, 상기 식의 값은 전자가가 0인 중성 구조와 전자가가 -1인 양이온에 대해서 각각 안정한 구조를 구하고, 에너지를 계산한 후에 위 식에 따라 전자친화도를 구하였다. 구조 최적화와 에너지 계산은 미국 Accelrys社의 양자화학 계산 프로그램인 Dmol3을 통해 BPW91 범함수와 dnd 기저함수를 이용해서 밀도범함수 이론(DFT)으로 계산하였다.
본 발명의 유기발광소자는 유기발광소자의 전체 발광 스펙트럼에서 파장 500nm 이하에서의 최대 발광 피크의 세기는 파장 500nm 초과에서의 최대 발광 피크의 세기보다 1.5배 이상이고, 바람직하게는 2배 이상 3.5배 이하이며, 상기 범위를 만족하는 경우, 상대적으로 수명이 짧은 파장 500nm 이하에서의 발광과 상대적으로 수명이 긴 500nm 초과에서의 발광이 균형을 이루어 소자의 수명이 증가하는 이점이 있다.
본 발명의 유기발광소자에서 상기 발광층들 각각 캐소드 측에 전자수송층이 구비되고, 상기 발광층들 각각 애노드 측에 정공수송층이 구비된다.
상기 정공수송층들 중 애노드로부터 가장 인접한 정공수송층은 애노드와 접하고, 상기 전자수송층들 중 캐소드로부터 가장 인접한 전자수송층은 캐소드와 접할 수 있다.
또한, 상기 정공수송층들 중 애노드로부터 가장 인접한 정공수송층은 애노드와 접하고, 상기 전자수송층들 중 캐소드로부터 가장 인접한 전자수송층은 캐소드와 접하며, 상기 애노드와 가장 인접한 정공수송층 또는 상기 캐소드와 가장 인접한 전자수송층은 2 이상의 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 소자의 구동 전압을 낮추고, 수명이 증가하는 이점이 있다.
상기 정공수송층들 중 애노드로부터 가장 인접한 정공수송층은 애노드와 접하고, 상기 전자수송층들 중 캐소드로부터 가장 인접한 전자수송층은 캐소드와 접하며, 상기 애노드와 가장 인접한 정공수송층 및 상기 캐소드와 가장 인접한 전자수송층은 2 이상의 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 소자의 구동 전압을 낮추고, 수명이 증가하는 이점이 있다.
본 발명의 유기발광소자에 있어서, 상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층은 각각 2 이상의 층으로 이루어지거나, 2 이상의 호스트 물질을 포함한다. 이 경우, 소자의 수명이 증가하는 이점이 있다.
본 발명의 유기발광소자에 있어서, 상기 파장 500nm 초과에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층은 2 이상의 층으로 이루어지고, 상기 2 이상의 층 중 1층 이상은 2 이상의 호스트를 포함한다. 이 경우, 소자의 효율 및 수명이 증가하는 이점이 있다.
본 발명에 있어서, 상기 애노드는 정공을 주입하는 전극으로, 애노드 물질로는 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 상기 애노드 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO, Indium Tin Oxide), 인듐아연 산화물(IZO, Indium Zinc Oxide)과 같은 금속 산화물; ZnO : Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 상기 애노드는 1000Å 내지 2000Å의 두께로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 캐소드는 전자를 주입하는 전극으로, 캐소드 물질로는 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 상기 캐소드 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 상기 캐소드는 1000Å 내지 2000Å의 두께로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 정공수송층은 정공의 수송을 원활하게 하는 역할을 하는 층으로, 정공수송층 물질로는 양극이나 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 상기 정공수송층 물질의 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니며, 2 이상의 물질이 포함될 수 있다. 상기 정공수송층은 10Å 내지 2000Å의 두께로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 전자수송층은 전자의 수송을 원활하게 하는 역할을 하는 층으로, 전자수송층 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 상기 전자수송층 물질의 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 카바졸 계열의 유기물, 안트라센 계열의 유기물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니며, 2 이상의 물질이 포함될 수 있다. 상기 전자수송층은 10Å 내지 1000Å의 두께로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 발광층은 청색, 녹색, 적색 발광을 할 수 있으며, 인광 물질 또는 형광 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함한다.
발광층의 호스트는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
발광층이 적색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonateiridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium), PtOEP(octaethylporphyrin platinum)와 같은 물질이나, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)와 같은 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다. 발광층이 녹색 발광, 황색-녹색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 Ir(ppy)3(fac tris(2-phenylpyridine)iridium)와 같은 물질이나, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)와 같은 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다. 발광층이 청색 발광을 하는 경우, 발광 도펀트로는 (4,6-F2ppy)2Irpic와 같은 물질이나, spiro-DPVBi, spiro-6P, 디스틸벤젠(DSB), 디스트릴아릴렌(DSA), 피렌 유도체, PFO계 고분자, PPV계 고분자와 같은 물질이 사용될 수 있으나, 이에만 한정된 것은 아니다.
본 발명의 유기발광소자는 통상의 유기발광소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
상기 유기발광소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기발광소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
<실시예/비교예>
하기 표 1 내지 표 4에 기재된 재료를 이용하여 ITO(1500Å)/제1 스택/제1 전하생성층/제2 스택/제2 전하생성층/제3 스택/LiF(10Å)/Al(1000Å) 순으로 적층된, 실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 6의 유기발광소자를 제조하였다.
[표 1]
Figure PCTKR2019007644-appb-I000003
* HTL: 정공수송층 / EML: 발광층 / N-CGL: N형 전하생성층 / P-CGL: P형 전하생성층
[표 2]
Figure PCTKR2019007644-appb-I000004
[표 3]
Figure PCTKR2019007644-appb-I000005
[표 4]
Figure PCTKR2019007644-appb-I000006
Figure PCTKR2019007644-appb-I000007
Figure PCTKR2019007644-appb-I000008
Figure PCTKR2019007644-appb-I000009
상기 실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 6에서 제조한 유기발광소자의 소자 성능을 측정한 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
[표 5]
Figure PCTKR2019007644-appb-I000010
* D(3rd B): 캐소드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리
* D(1st B): 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리
* I(SW): 전체 발광 스펙트럼에서 파장 500nm 이하에서의 최대 발광 피크의 세기
* I(LW): 전체 발광 스펙트럼에서 파장 500nm 초과에서의 최대 발광 피크의 세기
* Life-Time: 20mA/cm2의 정전류 조건에서 휘도가 초기 휘도 대비 90%로 감소되는데 소요되는 시간
상기 표 5로부터, 본원 실시예 1 내지 13이 비교예 1 내지 6보다 유기발광소자의 수명이 급격하게 증가하는 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 비교예 1 및 2는 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층을 1개만을 포함하는 유기발광소자로, 본원 실시예 1 내지 13보다 전류 효율(cd/A) 및 소자의 수명이 현저하게 낮은 것을 확인할 수 있다.
상기 비교예 3 및 4는 D(3rd B)/D(1st B) 값이 3 내지 4의 범위를 벗어나는 것으로, D(3rd B)/D(1st B) 값이 3 내지 4의 범위를 만족하는 본원 실시예 1 내지 13보다 전류 효율(cd/A) 및 소자의 수명이 현저하게 낮은 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 비교예 5는 P형 전하생성층에 전자친화도가 4.8 eV 이상인 물질을 포함하지 않고, 상기 비교예 6은 N형 전하생성층에 알칼리 금속을 포함하지 않는 것으로, 본원 실시예 1 내지 13보다 전류 효율(cd/A) 및 소자의 수명이 현저하게 낮은 것을 확인할 수 있다.
하기 도 2 내지 9는 각각 비교예 1 내지 4 및 실시예 1, 4, 5 및 13의 파장-피크 세기를 도시한 것으로, 비교예 1 및 2의 실험결과를 도시한 도 2 및 3은 500nm 초과의 장파장의 피크 세기가 500nm 이하의 단파장의 피크 세기보다 현저히 높아, 수명이 짧은 500nm 이하의 단파장의 영향으로 소자의 수명이 짧아지고, 실시예 1, 4 및 5의 실험결과를 도시한 도 6 내지 8은 500nm 이하의 단파장의 피크 세기가 500nm 초과의 장파장의 피크 세기보다 2배 이상 강하므로, 소자의 수명이 현저하게 증가하는 것을 확인할 수 있다.

Claims (7)

  1. 애노드;
    상기 애노드와 대향하여 구비된 캐소드;
    상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비되고, 각각 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 2개 이상의 발광층; 및
    상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 2개 이상의 발광층 사이에 구비되고, 파장 500nm 초과에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층을 포함하고,
    상기 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리가 100nm 내지 200nm이며,
    상기 캐소드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리가, 상기 애노드로부터 가장 인접한 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층의 애노드로부터의 거리의 3배 내지 4배이고,
    상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층과 상기 파장 500nm 초과에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층 사이에 각각 N형 전하생성층 및 P형 전하생성층이 구비되며,
    상기 N형 전하생성층은 알칼리 금속을 포함하고, 상기 P형 전하생성층은 전자친화도가 4.8 eV 이상인 물질을 포함하는 것인 유기발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기발광소자의 전체 발광 스펙트럼에서 파장 500nm 이하에서의 최대 발광 피크의 세기는 파장 500nm 초과에서의 최대 발광 피크의 세기보다 1.5배 이상인 것인 유기발광소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광층들 각각 캐소드 측에 전자수송층이 구비되고, 상기 발광층들 각각 애노드 측에 정공수송층이 구비된 것인 유기발광소자.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 정공수송층들 중 애노드로부터 가장 인접한 정공수송층은 애노드와 접하고, 상기 전자수송층들 중 캐소드로부터 가장 인접한 전자수송층은 캐소드와 접하며, 상기 애노드와 가장 인접한 정공수송층 또는 상기 캐소드와 가장 인접한 전자수송층은 2 이상의 물질을 포함하는 것인 유기발광소자.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 정공수송층들 중 애노드로부터 가장 인접한 정공수송층은 애노드와 접하고, 상기 전자수송층들 중 캐소드로부터 가장 인접한 전자수송층은 캐소드와 접하며, 상기 애노드와 가장 인접한 정공수송층 및 상기 캐소드와 가장 인접한 전자수송층은 2 이상의 물질을 포함하는 것인 유기발광소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 파장 500nm 이하에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층은 각각 2 이상의 층으로 이루어지거나, 2 이상의 호스트 물질을 포함하는 것인 유기발광소자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 파장 500nm 초과에서 최대 발광 피크를 갖는 발광층은 2 이상의 층으로 이루어지고, 상기 2 이상의 층 중 1층 이상은 2 이상의 호스트를 포함하는 것인 유기발광소자.
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