有機発光ダイオード装置
【課題】安定した色特性を有しながらも発光効率を上げ、且つ駆動電圧を下げることができる有機発光ダイオード装置を提供する。
【解決手段】本発明によれば、第1電極と、前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に位置し、少なくとも一つの発光ユニットを含む発光部材と、を含み、前記発光ユニットのうちの少なくとも一つは、第1電極上に順次に形成されている第1正孔注入層、第2正孔注入層、正孔輸送層および発光層を含み、前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位と前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位との差は0.5eV以下である、有機発光ダイオード装置が提供される。
【解決手段】本発明によれば、第1電極と、前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に位置し、少なくとも一つの発光ユニットを含む発光部材と、を含み、前記発光ユニットのうちの少なくとも一つは、第1電極上に順次に形成されている第1正孔注入層、第2正孔注入層、正孔輸送層および発光層を含み、前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位と前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位との差は0.5eV以下である、有機発光ダイオード装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機発光ダイオード装置に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、表示装置および照明装置として、有機発光ダイオード装置(organic light emitting diode device,OLED device)が注目されている。
【0003】
有機発光ダイオード装置は、二つの電極とその間に位置する発光層とを含み、一つの電極から注入された電子(electron)と他の電極から注入された正孔(hole)とが発光層で結合して励起子(exciton)を形成し、励起子がエネルギーを放出しながら発光する。
【0004】
有機発光ダイオード装置は、自発光型であって別途の光源が必要ないので、消費電力の側面で有利であるだけでなく、応答速度、視野角およびコントラスト比(contrast ratio)にも優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開第2006−164771号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
かかる有機発光ダイオード装置は、安定した色特性を有しながらも発光効率を上げ、且つ駆動電圧を下げるのが重要である。
【0007】
本発明の一側面は、安定した色特性を有しながらも発光効率を上げ、且つ駆動電圧を下げることができる有機発光ダイオード装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一側面によれば、有機発光ダイオード装置は、第1電極と、前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に位置し、少なくとも一つの発光ユニットを含む発光部材と、を含み、前記発光ユニットのうちの少なくとも一つは、第1正孔注入層、第2正孔注入層、正孔輸送層および発光層を含み、前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位と前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位との差は0.5eV以下である。
【0009】
前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位は、前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位よりも大きいことが好ましい。
【0010】
前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位は約4.5〜6.5eVであり、前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位は約4.3〜6.3eVであることが好ましい。
【0011】
本発明の他の実施形態において、前記第2正孔注入層のHOMOエネルギー準位は、前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位および前記正孔輸送層のHOMOエネルギー準位よりも高い。
【0012】
前記第1正孔注入層は、トリフェニルアミン誘導体を含むことができ、前記第2正孔注入層は、ヘキサアザトリフェニレン誘導体を含むことができる。
【0013】
前記トリフェニルアミン誘導体は、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−1,1'−ビフェニル−4,4'−ジアミン(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-bi-phenyl-4,4'-diamine)を含むことができ、前記ヘキサアザトリフェニレン誘導体は、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン(2,3,6,7,10,11-hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene)を含む。
【0014】
前記第2正孔注入層は、前記第1正孔注入層よりも薄い。
【0015】
前記第2正孔注入層は、約10〜200Åの厚さを有する。
【0016】
前記発光部材は、互いに異なる色を表示する少なくとも二つの発光ユニットを含む。
【0017】
前記発光部材は、赤色発光ユニット、緑色発光ユニット、青色発光ユニット、オレンジ色発光ユニット、白色発光ユニットまたはこれらの組み合わせを含む。
【0018】
前記互いに異なる色を表示する少なくとも二つの発光ユニットで放出される光を組み合わせて白色を表示することができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、色特性を維持しながらも発光効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】一実施形態による有機発光ダイオード装置を概略的に示した断面図である。
【図2】下部発光ユニットEL1のエネルギー準位を示した概略図である。
【図3】実施例1および比較例1による有機発光ダイオード装置の輝度による発光効率を示したグラフである。
【図4】実施例1および比較例1による有機発光ダイオード装置の白色発光を示したグラフである。
【図5】実施例2および比較例2による有機発光ダイオード装置の発光効率を示したグラフである。
【図6】実施例3−1〜3−3および比較例3による有機発光ダイオード装置の発光効率を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は多様な異なる形態で具現可能であり、ここで説明する実施形態に限定されない。
図面で複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示しているため、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。た。明細書全体を通して類似する部分については同一の図面符号を付した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるとするとき、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるとするときは、中間に他の部分がないことを意味する。
【0022】
以下、一実施形態による有機発光ダイオード装置について図1を参照して説明する。
【0023】
図1は、一実施形態による有機発光ダイオード装置を概略的に示した断面図である。
【0024】
図1を参照すれば、一実施形態による有機発光ダイオード装置は、下部電極100、下部電極100の上に位置する発光部材300、および発光部材300の上に位置する上部電極200を含む。
【0025】
下部電極100は、アノード(anode)であることができ、透明導電体または不透明導電体から作られることができる。透明導電体は、たとえば、ITO、IZOまたはこれらの組み合わせであることができ、不透明導電体は、たとえば、アルミニウム(Al)、銀(Ag)またはこれらの組み合わせであることができる。下部電極100が透明電極である場合、下部に光を出す背面発光(bottom emission)であることができる。
【0026】
発光部材300は、順次に積層されている下部発光ユニットEL1および上部発光ユニットEL2を含む。しかし、これに限定されず、発光部材300は少なくとも一つの発光ユニットを含むことができる。
【0027】
下部発光ユニットEL1および上部発光ユニットEL2は互いに異なる色を表示し、それぞれ、赤色発光ユニット、緑色発光ユニット、青色発光ユニット、オレンジ色発光ユニット、白色発光ユニットまたはこれらの組み合わせであることができる。下部発光ユニットEL1および上部発光ユニットEL2で出す色を組み合わせて白色を表示することができる。
【0028】
下部発光ユニットEL1は、正孔注入層120、正孔注入層120の上に位置する正孔輸送層130、色を表示する発光層140、および発光層140の上に位置する電子輸送層150を含む。
【0029】
正孔注入層120は、下部正孔注入層120aおよび上部正孔注入層120bを含む。
下部正孔注入層120aおよび上部正孔注入層120bは互いに異なるエネルギー準位を有する物質から形成される。このとき、下部正孔注入層120aのHOMOエネルギー準位と上部正孔注入層120bのLUMOエネルギー準位との差は、約0.5eV以下である。下部正孔注入層のHOMOエネルギー準位は、たとえば、約4.5〜6.5eVであることが好ましく、上部正孔注入層のLUMOエネルギー準位は、たとえば、約4.3〜6.3eVであることが好ましい。なお、下部正孔注入層120aを第1正孔注入層、上部正孔注入層120bを第2正孔注入層とも称する。
【0030】
下部正孔注入層120aは、たとえば、トリフェニルアミン誘導体などから形成することが好ましく、上部正孔注入層120bは、たとえば、ヘキサアザトリフェニレン誘導体などから形成されることが好ましい。ここで、トリフェニルアミン誘導体としては、たとえば、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−1,1'−ビフェニル−4,4'−ジアミン、N4,N4'−ジフェニル−N4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N4'−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−4,4’−ジアミン(N4,N4'-diphenyl-N4-(9-phenyl-9H-carbazol-2-yl)-N4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)biphenyl-4,4'-diamine)などが挙げられる。前記ヘキサアザトリフェニレン誘導体としては、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンなどが挙げられる。
【0031】
下部正孔注入層120aは、たとえば、約100〜650Åの厚さを有することが好ましく、200〜600Åがより好ましく、250〜550Åがさらに好ましく、300〜500Åが特に好ましく、350〜450Åがもっとも好ましい。
【0032】
上部正孔注入層120bは下部正孔注入層120aよりも薄い厚さを有することができ、たとえば、約10〜200Åの厚さを有することが好ましい。
【0033】
上述の正孔注入層の薄膜を形成する方法としては、特に制限されないが、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法、スパッタ法、電子ビーム蒸着法、プラズマCVD法などの公知の方法を用いることができる。
【0034】
正孔輸送層130は、正孔注入層120の上に位置し、たとえば、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(α−NPD)、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−1,1'−ビフェニル−4,4'−ジアミン(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine,TPD)、N−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミン(N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine)などの芳香族アミン化合物から形成される。これらのうち、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−1,1'−ビフェニル−4,4'−ジアミン、N−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミンを用いるのが特に好ましい。
【0035】
前記正孔輸送層130の厚さは、約50〜1000Å、好ましくは100〜600Åでありうる。前記正孔輸送層の厚さが50Å未満である場合、正孔輸送特性が低下し、前記正孔輸送層の厚さが1000Åを超過する場合、駆動電圧が上昇するためである。
【0036】
正孔輸送層130も真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法などの公知の多様な方法を利用して形成でき、真空蒸着法及びスピンコーティング法によって正孔輸送層を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲内で選択される。
【0037】
前記正孔輸送層130の上には発光層140が設けられる。発光層140は、特定色を表示する発光物質を含み、たとえば、青色、緑色または赤色のような基本色またはこれらを組み合わせた色を表示することができる。
【0038】
前記発光層は、公知の発光材料を利用して形成でき、公知のホスト及びドーパントを使用できる。
【0039】
公知のホスト材料として、特に制限されないが、たとえば、Alq3(トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(III))またはCBP(4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル)、ポリ(n−ビニルカルバゾール)(PVK;下式に示す)、9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン(ADN;下式に示す)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾレート]亜鉛(Zn(BTZ)2)などを使用できる。
【0040】
【化1】
【0041】
一方、公知の赤色ドーパントとして、特に制限されないが、ととえば、白金(II)オクタエチルポリフィリン(PtOEP;下式に示す)、Ir(piq)3(下式に示す)、Btp2Ir(acac)(下式に示す)、4−(ジシアノメチレン)−2−tert−ブチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン(DCJTB)などが使用できる。
【0042】
【化2】
【0043】
また、公知の緑色ドーパントとして、特に制限されないが、たとえば、Ir(ppy)3(ppy=フェニルピリジン)(下式に示す)、Ir(ppy)2(acac)(下式に示す)、Ir(mpyp)3(下式に示す)、10−(2−ベンゾチアゾリル)−2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル1−1H,5H,11H−〔1〕ベンゾピラノ〔6,7,8,ij〕キノリジン−11−オン(C545T;イーストマン−コダック社の商品名)などが使用できる。
【0044】
【化3】
【0045】
一方、公知の青色ドーパントとして、特に制限されないが、たとえば、F2Irpic(下式に示す)、(F2ppy)2Ir(tmd)(下式に示す)、Ir(dfppz)3(下式に示す)、ter−フルオレン、4,4’−ビス(4−ジフェニルアミノスチリル)ビフェニル(DPAVBi;下式に示す)、2,5,8,11−テトラ−tert−ブチルペリレン(TBP;下式に示す)などが使用できる。
【0046】
【化4】
【0047】
ドーパントとホストとを共に使用する場合、ドーパントのドーピング濃度は、特別に制限されないが、通常、ホスト100重量部を基準として、前記ドーパントの含量は0.01ないし20重量部でありうる。
【0048】
発光層140は、特に制限されないが、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法などの方法により形成される。真空蒸着法及びスピンコーティング法により発光層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲内で選択される。
【0049】
発光層140の厚さは、約100〜1000Å、好ましくは200〜600Åである。発光層の厚さが100Å未満である場合、発光特性が低下し、前記発光層の厚さが1000Åを超過する場合、駆動電圧が上昇するためである。
【0050】
電子輸送層150は、発光層140の上に位置し、発光層140に電子を伝達することができる。
【0051】
電子輸送層150の材料は、特に制限されないが、公知の電子輸送層の形成材料中で任意に選択されうる。例えば、キノリン誘導体、特にAlq3、TAZなどの公知の材料を利用できる。
【0052】
電子輸送層150は、真空蒸着法、またはスピンコーティング法、キャスト法などの多様な方法を利用して形成する。真空蒸着法およびスピンコーティング法により電子輸送層を形成する場合、その条件は使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲内で選択される。電子輸送層150の厚さは、たとえば、約100〜1000Å、好ましくは100〜500Åでありうる。電子輸送層の厚さが100Å未満である場合、電子輸送特性が低下し、前記電子輸送層の厚さが1000Åを超過する場合、駆動電圧が上昇するためである。
【0053】
上部発光ユニットEL2も、正孔注入層220、正孔注入層220の上に位置する正孔輸送層230、色を表示する発光層240、および発光層240の上に位置する電子輸送層250を含む。
【0054】
正孔注入層220は、前記の正孔注入層120と異なり、単一層から形成され、たとえば、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン、N4,N4’−ジフェニル−N4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N4'−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−4,4’−ジアミンなどの化合物から形成される。
【0055】
正孔輸送層230は、正孔注入層220の上に位置し、たとえば、N−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミンなどから形成される。
【0056】
発光層240は、特定色を表示する発光物質を含み、たとえば、青色、緑色または赤色のような基本色またはこれらを組み合わせた色を表示することができる。
【0057】
電子輸送層250は、発光層240の上に位置し、上部電極200から発光層240に電子を伝達できることができる。
【0058】
上部電極200は、カソード(cathode)であることができる。上部電極200が透明電極である場合、発光ユニット300で放出される光を上部に出す前面発光(top emission)であることができ、この場合、たとえば、ITOまたはIZOなどの導電性酸化物から形成されたり、アルミニウム(Al)または銀(Ag)などを薄い厚さに形成することができる。
【0059】
なお、上述したトリフェニルアミン誘導体やヘキサアザトリフェニレン誘導体などは、公知の方法で合成することができ、また市販されているものが適宜用いられうる。
【0060】
以下、下部発光ユニットEL1について図2を図1と共に参照して説明する。
【0061】
図2は、下部発光ユニットEL1のエネルギー準位を示した概略図である。
【0062】
図2を参照すれば、下部正孔注入層120a、上部正孔注入層120b、正孔輸送層130、発光層140および電子輸送層150は、それぞれ、HOMO(highest occupied molecular orbital)エネルギー準位およびLUMO(lowest unoccupied molecular orbital)エネルギー準位を有し、各階のHOMOエネルギー準位とLUMOエネルギー準位との間はバンドギャップ(band gap)である。
【0063】
真空レベル(vacuum level)をエネルギー準位0とする場合、HOMOエネルギー準位をイオン化エネルギー(ionization energy,IE)とし、LUMOエネルギー準位を電子親和度(electron affinity,EA)とする。
【0064】
この場合、下部正孔注入層120aのイオン化エネルギーIE1a、つまり、下部正孔注入層120aのHOMOエネルギー準位は上部正孔注入層120bの電子親和度EA1b、つまり、上部正孔注入層120bのLUMOエネルギー準位よりも大きいことができ、その差dは、約0.5eV以下であることができる。たとえば、下部正孔注入層120aのイオン化エネルギーIE1a、つまり、下部正孔注入層120aのHOMOエネルギー準位は、約4.5〜6.5eVであることができ、上部正孔注入層120bの電子親和度EA1b、つまり、上部正孔注入層120bのLUMOエネルギー準位は、約4.3〜6.3eVであることができる。
【0065】
また、本発明の他の実施形態において、上部正孔注入層120bのHOMOエネルギー準位は、下部正孔注入層120aのHOMOエネルギー準位および正孔輸送層130のHOMOエネルギー準位よりも高い。
【0066】
このように正孔注入層をエネルギー準位が異なる二重層で形成することによって、効率を改善し、消費電力を減少させることができる。
【0067】
なお、本出願は、2010年4月1日に出願された大韓民国特許出願第10−2010−0030107号に基づいており、その開示内容は、参照により全体として引用されている。
【実施例】
【0068】
以下、実施例によって本発明をより詳しく説明する。但し、下記の実施例は単に説明の目的のためのものであり、本発明の範囲を制限しない。
【0069】
<有機発光ダイオード装置の製作>
(実施例1)
ガラス基板上にITOを積層してパターニングした後、その上に下部正孔注入層としてN4,N4'−ジフェニル−N4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N4'−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−4,4’−ジアミン(N4,N4'-diphenyl-N4-(9-phenyl-9H-carbazol-2-yl)-N4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)biphenyl-4,4'-diamine)を、100〜650Å厚さに蒸着し、上部正孔注入層として2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン(2,3,6,7,10,11-hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene)を、50〜200Åの厚さに蒸着し、正孔輸送層としてN,N'−ジフェニル−N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−1,1'−ビフェニル−4,4'−ジアミン(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine,TPD)を、100〜550Åの厚さに蒸着した。次に、その上に、下部発光層として青色発光層を蒸着し、電子輸送層を蒸着した。次に、その上に、上部発光ユニットの正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層として2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン、N−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミン、燐光赤色発光層および燐光緑色発光層を順次に蒸着した後、上部電極としてAlを蒸着した。
【0070】
(実施例2)
本実施例は下部発光ユニットが青色発光ユニットであり、上部発光ユニットがオレンジ色発光ユニットである。
【0071】
ガラス基板上にITOを積層してパターニングした後、その上に下部正孔注入層としてN4,N4’−ジフェニル−N4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N4'−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−4,4’−ジアミンを600Åの厚さに蒸着し、上部正孔注入層として2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンを50Åの厚さに蒸着し、正孔輸送層としてN−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミンを100〜650Åの厚さに蒸着した。次に、その上に、下部発光層として青色発光層を蒸着し、電子輸送層を蒸着した。次に、その上に、上部発光ユニットの正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層としてN4,N4’−ジフェニル−N4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N4'−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−4,4’−ジアミン、N−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミン、オレンジ色発光層および電子輸送層を順次に蒸着した後、上部電極としてAlを蒸着した。
【0072】
(実施例3−1)
本実施例は下部発光ユニットが青色発光ユニットであり、上部発光ユニットが赤色発光層および緑色発光層が順次に積層されている発光ユニットである。
【0073】
ガラス基板上にITOを積層してパターニングした後、その上に下部正孔注入層としてN4,N4’−ジフェニル−N4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N4'−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−4,4’−ジアミンを600Åの厚さに蒸着し、上部正孔注入層として2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンを50Åの厚さに蒸着し、正孔輸送層としてN−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミンを100〜650Åの厚さに蒸着した。次に、その上に、下部発光層として青色発光層を蒸着し、電子輸送層を蒸着した。次に、その上に、上部発光ユニットの正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層としてN4,N4’−ジフェニル−N4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N4'−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−4,4’−ジアミン、N−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミン、蛍光赤色発光層、蛍光緑色発光層および電子輸送層を順次に蒸着した後、上部電極としてAlを蒸着した。
【0074】
(実施例3−2)
下部正孔注入層および上部正孔注入層をそれぞれ550Åおよび100Åに蒸着したことを除いては、実施例3−1と同様な方法で有機発光ダイオード装置を製作した。
【0075】
(実施例3−3)
下部正孔注入層および上部正孔注入層をそれぞれ450Åおよび200Åに蒸着したことを除いては、実施例3−1と同様な方法で有機発光ダイオード装置を製作した。
【0076】
(比較例1)
下部正孔注入層および上部正孔注入層を単一層として、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンで650Å(単一層)に形成したことを除いては、実施例1と同様な方法で有機発光ダイオード装置を製作した。
【0077】
(比較例2)
下部正孔注入層および上部正孔注入層を単一層として、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンで650Å(単一層)に形成したことを除いては、実施例2と同様な方法で有機発光ダイオード装置を製作した。
【0078】
(比較例3)
下部正孔注入層および上部正孔注入層を単一層として、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンで650Å(単一層)に形成したことを除いては、実施例3−1と同様な方法で有機発光ダイオード装置を製作した。
【0079】
<発光特性および色特性の測定>
(評価−1)
実施例1および比較例1による有機発光ダイオード装置の発光効率および色特性について図3および図4を参照して説明する。
【0080】
図3は、実施例1および比較例1による有機発光ダイオード装置の輝度による発光効率を示したグラフであり、図4は、実施例1および比較例1による有機発光ダイオード装置の白色発光を示したグラフである。
【0081】
図3を参照すれば、実施例による有機発光ダイオード装置Aは、比較例による有機発光ダイオード装置Bと比較して、輝度による発光効率が高いことが分かる。一方、図4を参照すれば、実施例による有機発光ダイオード装置Aと比較例による有機発光ダイオード装置Bは、波長による光の強さがほとんど類似し、類似する水準の白色発光特性を示すことが分かる。
【0082】
これによって、実施例による有機発光ダイオード装置Aは比較例による有機発光ダイオード装置Bと比較して、類似する水準の白色発光特性を示しながらも、輝度による発光効率が高いことが分かる。よって、駆動電圧を下げることができる。
【0083】
(評価−2)
実施例2および比較例2による有機発光ダイオード装置の発光効率および色特性について表1および図5を参照して説明する。
【0084】
図5は、実施例2および比較例2による有機発光ダイオード装置の発光効率を示したグラフである。
【0085】
【表1】
【0086】
表1および図5を参照すれば、実施例2による有機発光ダイオード装置Cは比較例2による有機発光ダイオード装置Dと比較して、効率が高く、類似する程度の色座標を示すことが分かる。
【0087】
(評価−3)
実施例3−1〜3−3および比較例3による有機発光ダイオード装置の発光効率および色特性について表2および図6を参照して説明する。
【0088】
図6は、実施例3−1〜3−3および比較例3による有機発光ダイオード装置の発光効率を示したグラフである。
【0089】
【表2】
【0090】
表2および図6を参照すれば、実施例3−1〜3−3による有機発光ダイオード装置は比較例3による有機発光ダイオード装置と比較して、効率が高く、類似する程度の色座標を示すことが分かる。
【0091】
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も、本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【0092】
100 下部電極、
120、220 正孔注入層、
130、230 正孔輸送層、
140、240 発光層、
150、250 電子輸送層、
200 上部電極、
120a 下部正孔注入層、
120b 上部正孔注入層、
300 発光部材、
EL1 下部発光ユニット、
EL2 上部発光ユニット。
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機発光ダイオード装置に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、表示装置および照明装置として、有機発光ダイオード装置(organic light emitting diode device,OLED device)が注目されている。
【0003】
有機発光ダイオード装置は、二つの電極とその間に位置する発光層とを含み、一つの電極から注入された電子(electron)と他の電極から注入された正孔(hole)とが発光層で結合して励起子(exciton)を形成し、励起子がエネルギーを放出しながら発光する。
【0004】
有機発光ダイオード装置は、自発光型であって別途の光源が必要ないので、消費電力の側面で有利であるだけでなく、応答速度、視野角およびコントラスト比(contrast ratio)にも優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開第2006−164771号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
かかる有機発光ダイオード装置は、安定した色特性を有しながらも発光効率を上げ、且つ駆動電圧を下げるのが重要である。
【0007】
本発明の一側面は、安定した色特性を有しながらも発光効率を上げ、且つ駆動電圧を下げることができる有機発光ダイオード装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一側面によれば、有機発光ダイオード装置は、第1電極と、前記第1電極と対向する第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に位置し、少なくとも一つの発光ユニットを含む発光部材と、を含み、前記発光ユニットのうちの少なくとも一つは、第1正孔注入層、第2正孔注入層、正孔輸送層および発光層を含み、前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位と前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位との差は0.5eV以下である。
【0009】
前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位は、前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位よりも大きいことが好ましい。
【0010】
前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位は約4.5〜6.5eVであり、前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位は約4.3〜6.3eVであることが好ましい。
【0011】
本発明の他の実施形態において、前記第2正孔注入層のHOMOエネルギー準位は、前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位および前記正孔輸送層のHOMOエネルギー準位よりも高い。
【0012】
前記第1正孔注入層は、トリフェニルアミン誘導体を含むことができ、前記第2正孔注入層は、ヘキサアザトリフェニレン誘導体を含むことができる。
【0013】
前記トリフェニルアミン誘導体は、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−1,1'−ビフェニル−4,4'−ジアミン(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-bi-phenyl-4,4'-diamine)を含むことができ、前記ヘキサアザトリフェニレン誘導体は、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン(2,3,6,7,10,11-hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene)を含む。
【0014】
前記第2正孔注入層は、前記第1正孔注入層よりも薄い。
【0015】
前記第2正孔注入層は、約10〜200Åの厚さを有する。
【0016】
前記発光部材は、互いに異なる色を表示する少なくとも二つの発光ユニットを含む。
【0017】
前記発光部材は、赤色発光ユニット、緑色発光ユニット、青色発光ユニット、オレンジ色発光ユニット、白色発光ユニットまたはこれらの組み合わせを含む。
【0018】
前記互いに異なる色を表示する少なくとも二つの発光ユニットで放出される光を組み合わせて白色を表示することができる。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、色特性を維持しながらも発光効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】一実施形態による有機発光ダイオード装置を概略的に示した断面図である。
【図2】下部発光ユニットEL1のエネルギー準位を示した概略図である。
【図3】実施例1および比較例1による有機発光ダイオード装置の輝度による発光効率を示したグラフである。
【図4】実施例1および比較例1による有機発光ダイオード装置の白色発光を示したグラフである。
【図5】実施例2および比較例2による有機発光ダイオード装置の発光効率を示したグラフである。
【図6】実施例3−1〜3−3および比較例3による有機発光ダイオード装置の発光効率を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は多様な異なる形態で具現可能であり、ここで説明する実施形態に限定されない。
図面で複数の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示しているため、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。た。明細書全体を通して類似する部分については同一の図面符号を付した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるとするとき、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるとするときは、中間に他の部分がないことを意味する。
【0022】
以下、一実施形態による有機発光ダイオード装置について図1を参照して説明する。
【0023】
図1は、一実施形態による有機発光ダイオード装置を概略的に示した断面図である。
【0024】
図1を参照すれば、一実施形態による有機発光ダイオード装置は、下部電極100、下部電極100の上に位置する発光部材300、および発光部材300の上に位置する上部電極200を含む。
【0025】
下部電極100は、アノード(anode)であることができ、透明導電体または不透明導電体から作られることができる。透明導電体は、たとえば、ITO、IZOまたはこれらの組み合わせであることができ、不透明導電体は、たとえば、アルミニウム(Al)、銀(Ag)またはこれらの組み合わせであることができる。下部電極100が透明電極である場合、下部に光を出す背面発光(bottom emission)であることができる。
【0026】
発光部材300は、順次に積層されている下部発光ユニットEL1および上部発光ユニットEL2を含む。しかし、これに限定されず、発光部材300は少なくとも一つの発光ユニットを含むことができる。
【0027】
下部発光ユニットEL1および上部発光ユニットEL2は互いに異なる色を表示し、それぞれ、赤色発光ユニット、緑色発光ユニット、青色発光ユニット、オレンジ色発光ユニット、白色発光ユニットまたはこれらの組み合わせであることができる。下部発光ユニットEL1および上部発光ユニットEL2で出す色を組み合わせて白色を表示することができる。
【0028】
下部発光ユニットEL1は、正孔注入層120、正孔注入層120の上に位置する正孔輸送層130、色を表示する発光層140、および発光層140の上に位置する電子輸送層150を含む。
【0029】
正孔注入層120は、下部正孔注入層120aおよび上部正孔注入層120bを含む。
下部正孔注入層120aおよび上部正孔注入層120bは互いに異なるエネルギー準位を有する物質から形成される。このとき、下部正孔注入層120aのHOMOエネルギー準位と上部正孔注入層120bのLUMOエネルギー準位との差は、約0.5eV以下である。下部正孔注入層のHOMOエネルギー準位は、たとえば、約4.5〜6.5eVであることが好ましく、上部正孔注入層のLUMOエネルギー準位は、たとえば、約4.3〜6.3eVであることが好ましい。なお、下部正孔注入層120aを第1正孔注入層、上部正孔注入層120bを第2正孔注入層とも称する。
【0030】
下部正孔注入層120aは、たとえば、トリフェニルアミン誘導体などから形成することが好ましく、上部正孔注入層120bは、たとえば、ヘキサアザトリフェニレン誘導体などから形成されることが好ましい。ここで、トリフェニルアミン誘導体としては、たとえば、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−1,1'−ビフェニル−4,4'−ジアミン、N4,N4'−ジフェニル−N4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N4'−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−4,4’−ジアミン(N4,N4'-diphenyl-N4-(9-phenyl-9H-carbazol-2-yl)-N4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)biphenyl-4,4'-diamine)などが挙げられる。前記ヘキサアザトリフェニレン誘導体としては、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンなどが挙げられる。
【0031】
下部正孔注入層120aは、たとえば、約100〜650Åの厚さを有することが好ましく、200〜600Åがより好ましく、250〜550Åがさらに好ましく、300〜500Åが特に好ましく、350〜450Åがもっとも好ましい。
【0032】
上部正孔注入層120bは下部正孔注入層120aよりも薄い厚さを有することができ、たとえば、約10〜200Åの厚さを有することが好ましい。
【0033】
上述の正孔注入層の薄膜を形成する方法としては、特に制限されないが、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法、スパッタ法、電子ビーム蒸着法、プラズマCVD法などの公知の方法を用いることができる。
【0034】
正孔輸送層130は、正孔注入層120の上に位置し、たとえば、N,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(α−NPD)、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−1,1'−ビフェニル−4,4'−ジアミン(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine,TPD)、N−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミン(N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine)などの芳香族アミン化合物から形成される。これらのうち、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−1,1'−ビフェニル−4,4'−ジアミン、N−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミンを用いるのが特に好ましい。
【0035】
前記正孔輸送層130の厚さは、約50〜1000Å、好ましくは100〜600Åでありうる。前記正孔輸送層の厚さが50Å未満である場合、正孔輸送特性が低下し、前記正孔輸送層の厚さが1000Åを超過する場合、駆動電圧が上昇するためである。
【0036】
正孔輸送層130も真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法などの公知の多様な方法を利用して形成でき、真空蒸着法及びスピンコーティング法によって正孔輸送層を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲内で選択される。
【0037】
前記正孔輸送層130の上には発光層140が設けられる。発光層140は、特定色を表示する発光物質を含み、たとえば、青色、緑色または赤色のような基本色またはこれらを組み合わせた色を表示することができる。
【0038】
前記発光層は、公知の発光材料を利用して形成でき、公知のホスト及びドーパントを使用できる。
【0039】
公知のホスト材料として、特に制限されないが、たとえば、Alq3(トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(III))またはCBP(4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル)、ポリ(n−ビニルカルバゾール)(PVK;下式に示す)、9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)アントラセン(ADN;下式に示す)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾレート]亜鉛(Zn(BTZ)2)などを使用できる。
【0040】
【化1】
【0041】
一方、公知の赤色ドーパントとして、特に制限されないが、ととえば、白金(II)オクタエチルポリフィリン(PtOEP;下式に示す)、Ir(piq)3(下式に示す)、Btp2Ir(acac)(下式に示す)、4−(ジシアノメチレン)−2−tert−ブチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エニル)−4H−ピラン(DCJTB)などが使用できる。
【0042】
【化2】
【0043】
また、公知の緑色ドーパントとして、特に制限されないが、たとえば、Ir(ppy)3(ppy=フェニルピリジン)(下式に示す)、Ir(ppy)2(acac)(下式に示す)、Ir(mpyp)3(下式に示す)、10−(2−ベンゾチアゾリル)−2,3,6,7−テトラヒドロ−1,1,7,7−テトラメチル1−1H,5H,11H−〔1〕ベンゾピラノ〔6,7,8,ij〕キノリジン−11−オン(C545T;イーストマン−コダック社の商品名)などが使用できる。
【0044】
【化3】
【0045】
一方、公知の青色ドーパントとして、特に制限されないが、たとえば、F2Irpic(下式に示す)、(F2ppy)2Ir(tmd)(下式に示す)、Ir(dfppz)3(下式に示す)、ter−フルオレン、4,4’−ビス(4−ジフェニルアミノスチリル)ビフェニル(DPAVBi;下式に示す)、2,5,8,11−テトラ−tert−ブチルペリレン(TBP;下式に示す)などが使用できる。
【0046】
【化4】
【0047】
ドーパントとホストとを共に使用する場合、ドーパントのドーピング濃度は、特別に制限されないが、通常、ホスト100重量部を基準として、前記ドーパントの含量は0.01ないし20重量部でありうる。
【0048】
発光層140は、特に制限されないが、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法などの方法により形成される。真空蒸着法及びスピンコーティング法により発光層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲内で選択される。
【0049】
発光層140の厚さは、約100〜1000Å、好ましくは200〜600Åである。発光層の厚さが100Å未満である場合、発光特性が低下し、前記発光層の厚さが1000Åを超過する場合、駆動電圧が上昇するためである。
【0050】
電子輸送層150は、発光層140の上に位置し、発光層140に電子を伝達することができる。
【0051】
電子輸送層150の材料は、特に制限されないが、公知の電子輸送層の形成材料中で任意に選択されうる。例えば、キノリン誘導体、特にAlq3、TAZなどの公知の材料を利用できる。
【0052】
電子輸送層150は、真空蒸着法、またはスピンコーティング法、キャスト法などの多様な方法を利用して形成する。真空蒸着法およびスピンコーティング法により電子輸送層を形成する場合、その条件は使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲内で選択される。電子輸送層150の厚さは、たとえば、約100〜1000Å、好ましくは100〜500Åでありうる。電子輸送層の厚さが100Å未満である場合、電子輸送特性が低下し、前記電子輸送層の厚さが1000Åを超過する場合、駆動電圧が上昇するためである。
【0053】
上部発光ユニットEL2も、正孔注入層220、正孔注入層220の上に位置する正孔輸送層230、色を表示する発光層240、および発光層240の上に位置する電子輸送層250を含む。
【0054】
正孔注入層220は、前記の正孔注入層120と異なり、単一層から形成され、たとえば、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン、N4,N4’−ジフェニル−N4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N4'−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−4,4’−ジアミンなどの化合物から形成される。
【0055】
正孔輸送層230は、正孔注入層220の上に位置し、たとえば、N−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミンなどから形成される。
【0056】
発光層240は、特定色を表示する発光物質を含み、たとえば、青色、緑色または赤色のような基本色またはこれらを組み合わせた色を表示することができる。
【0057】
電子輸送層250は、発光層240の上に位置し、上部電極200から発光層240に電子を伝達できることができる。
【0058】
上部電極200は、カソード(cathode)であることができる。上部電極200が透明電極である場合、発光ユニット300で放出される光を上部に出す前面発光(top emission)であることができ、この場合、たとえば、ITOまたはIZOなどの導電性酸化物から形成されたり、アルミニウム(Al)または銀(Ag)などを薄い厚さに形成することができる。
【0059】
なお、上述したトリフェニルアミン誘導体やヘキサアザトリフェニレン誘導体などは、公知の方法で合成することができ、また市販されているものが適宜用いられうる。
【0060】
以下、下部発光ユニットEL1について図2を図1と共に参照して説明する。
【0061】
図2は、下部発光ユニットEL1のエネルギー準位を示した概略図である。
【0062】
図2を参照すれば、下部正孔注入層120a、上部正孔注入層120b、正孔輸送層130、発光層140および電子輸送層150は、それぞれ、HOMO(highest occupied molecular orbital)エネルギー準位およびLUMO(lowest unoccupied molecular orbital)エネルギー準位を有し、各階のHOMOエネルギー準位とLUMOエネルギー準位との間はバンドギャップ(band gap)である。
【0063】
真空レベル(vacuum level)をエネルギー準位0とする場合、HOMOエネルギー準位をイオン化エネルギー(ionization energy,IE)とし、LUMOエネルギー準位を電子親和度(electron affinity,EA)とする。
【0064】
この場合、下部正孔注入層120aのイオン化エネルギーIE1a、つまり、下部正孔注入層120aのHOMOエネルギー準位は上部正孔注入層120bの電子親和度EA1b、つまり、上部正孔注入層120bのLUMOエネルギー準位よりも大きいことができ、その差dは、約0.5eV以下であることができる。たとえば、下部正孔注入層120aのイオン化エネルギーIE1a、つまり、下部正孔注入層120aのHOMOエネルギー準位は、約4.5〜6.5eVであることができ、上部正孔注入層120bの電子親和度EA1b、つまり、上部正孔注入層120bのLUMOエネルギー準位は、約4.3〜6.3eVであることができる。
【0065】
また、本発明の他の実施形態において、上部正孔注入層120bのHOMOエネルギー準位は、下部正孔注入層120aのHOMOエネルギー準位および正孔輸送層130のHOMOエネルギー準位よりも高い。
【0066】
このように正孔注入層をエネルギー準位が異なる二重層で形成することによって、効率を改善し、消費電力を減少させることができる。
【0067】
なお、本出願は、2010年4月1日に出願された大韓民国特許出願第10−2010−0030107号に基づいており、その開示内容は、参照により全体として引用されている。
【実施例】
【0068】
以下、実施例によって本発明をより詳しく説明する。但し、下記の実施例は単に説明の目的のためのものであり、本発明の範囲を制限しない。
【0069】
<有機発光ダイオード装置の製作>
(実施例1)
ガラス基板上にITOを積層してパターニングした後、その上に下部正孔注入層としてN4,N4'−ジフェニル−N4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N4'−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−4,4’−ジアミン(N4,N4'-diphenyl-N4-(9-phenyl-9H-carbazol-2-yl)-N4'-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)biphenyl-4,4'-diamine)を、100〜650Å厚さに蒸着し、上部正孔注入層として2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン(2,3,6,7,10,11-hexacyano-1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene)を、50〜200Åの厚さに蒸着し、正孔輸送層としてN,N'−ジフェニル−N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−1,1'−ビフェニル−4,4'−ジアミン(N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine,TPD)を、100〜550Åの厚さに蒸着した。次に、その上に、下部発光層として青色発光層を蒸着し、電子輸送層を蒸着した。次に、その上に、上部発光ユニットの正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層として2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン、N−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミン、燐光赤色発光層および燐光緑色発光層を順次に蒸着した後、上部電極としてAlを蒸着した。
【0070】
(実施例2)
本実施例は下部発光ユニットが青色発光ユニットであり、上部発光ユニットがオレンジ色発光ユニットである。
【0071】
ガラス基板上にITOを積層してパターニングした後、その上に下部正孔注入層としてN4,N4’−ジフェニル−N4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N4'−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−4,4’−ジアミンを600Åの厚さに蒸着し、上部正孔注入層として2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンを50Åの厚さに蒸着し、正孔輸送層としてN−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミンを100〜650Åの厚さに蒸着した。次に、その上に、下部発光層として青色発光層を蒸着し、電子輸送層を蒸着した。次に、その上に、上部発光ユニットの正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層としてN4,N4’−ジフェニル−N4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N4'−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−4,4’−ジアミン、N−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミン、オレンジ色発光層および電子輸送層を順次に蒸着した後、上部電極としてAlを蒸着した。
【0072】
(実施例3−1)
本実施例は下部発光ユニットが青色発光ユニットであり、上部発光ユニットが赤色発光層および緑色発光層が順次に積層されている発光ユニットである。
【0073】
ガラス基板上にITOを積層してパターニングした後、その上に下部正孔注入層としてN4,N4’−ジフェニル−N4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N4'−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−4,4’−ジアミンを600Åの厚さに蒸着し、上部正孔注入層として2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンを50Åの厚さに蒸着し、正孔輸送層としてN−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミンを100〜650Åの厚さに蒸着した。次に、その上に、下部発光層として青色発光層を蒸着し、電子輸送層を蒸着した。次に、その上に、上部発光ユニットの正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層としてN4,N4’−ジフェニル−N4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N4'−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−4,4’−ジアミン、N−(ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミン、蛍光赤色発光層、蛍光緑色発光層および電子輸送層を順次に蒸着した後、上部電極としてAlを蒸着した。
【0074】
(実施例3−2)
下部正孔注入層および上部正孔注入層をそれぞれ550Åおよび100Åに蒸着したことを除いては、実施例3−1と同様な方法で有機発光ダイオード装置を製作した。
【0075】
(実施例3−3)
下部正孔注入層および上部正孔注入層をそれぞれ450Åおよび200Åに蒸着したことを除いては、実施例3−1と同様な方法で有機発光ダイオード装置を製作した。
【0076】
(比較例1)
下部正孔注入層および上部正孔注入層を単一層として、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンで650Å(単一層)に形成したことを除いては、実施例1と同様な方法で有機発光ダイオード装置を製作した。
【0077】
(比較例2)
下部正孔注入層および上部正孔注入層を単一層として、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンで650Å(単一層)に形成したことを除いては、実施例2と同様な方法で有機発光ダイオード装置を製作した。
【0078】
(比較例3)
下部正孔注入層および上部正孔注入層を単一層として、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンで650Å(単一層)に形成したことを除いては、実施例3−1と同様な方法で有機発光ダイオード装置を製作した。
【0079】
<発光特性および色特性の測定>
(評価−1)
実施例1および比較例1による有機発光ダイオード装置の発光効率および色特性について図3および図4を参照して説明する。
【0080】
図3は、実施例1および比較例1による有機発光ダイオード装置の輝度による発光効率を示したグラフであり、図4は、実施例1および比較例1による有機発光ダイオード装置の白色発光を示したグラフである。
【0081】
図3を参照すれば、実施例による有機発光ダイオード装置Aは、比較例による有機発光ダイオード装置Bと比較して、輝度による発光効率が高いことが分かる。一方、図4を参照すれば、実施例による有機発光ダイオード装置Aと比較例による有機発光ダイオード装置Bは、波長による光の強さがほとんど類似し、類似する水準の白色発光特性を示すことが分かる。
【0082】
これによって、実施例による有機発光ダイオード装置Aは比較例による有機発光ダイオード装置Bと比較して、類似する水準の白色発光特性を示しながらも、輝度による発光効率が高いことが分かる。よって、駆動電圧を下げることができる。
【0083】
(評価−2)
実施例2および比較例2による有機発光ダイオード装置の発光効率および色特性について表1および図5を参照して説明する。
【0084】
図5は、実施例2および比較例2による有機発光ダイオード装置の発光効率を示したグラフである。
【0085】
【表1】
【0086】
表1および図5を参照すれば、実施例2による有機発光ダイオード装置Cは比較例2による有機発光ダイオード装置Dと比較して、効率が高く、類似する程度の色座標を示すことが分かる。
【0087】
(評価−3)
実施例3−1〜3−3および比較例3による有機発光ダイオード装置の発光効率および色特性について表2および図6を参照して説明する。
【0088】
図6は、実施例3−1〜3−3および比較例3による有機発光ダイオード装置の発光効率を示したグラフである。
【0089】
【表2】
【0090】
表2および図6を参照すれば、実施例3−1〜3−3による有機発光ダイオード装置は比較例3による有機発光ダイオード装置と比較して、効率が高く、類似する程度の色座標を示すことが分かる。
【0091】
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も、本発明の権利範囲に属する。
【符号の説明】
【0092】
100 下部電極、
120、220 正孔注入層、
130、230 正孔輸送層、
140、240 発光層、
150、250 電子輸送層、
200 上部電極、
120a 下部正孔注入層、
120b 上部正孔注入層、
300 発光部材、
EL1 下部発光ユニット、
EL2 上部発光ユニット。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1電極と、
前記第1電極と対向する第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に位置し、少なくとも一つの発光ユニットを含む発光部材と、
を含み、
前記発光ユニットのうちの少なくとも一つは、第1正孔注入層、第2正孔注入層、正孔輸送層および発光層を含み、
前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位と前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位との差は0.5eV以下である、有機発光ダイオード装置。
【請求項2】
前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位は、前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位よりも大きい、請求項1に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項3】
前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位は4.5〜6.5eVであり、前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位は4.3〜6.3eVである、請求項1または2に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項4】
前記第1正孔注入層と前記第2正孔注入層は異なる物質を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項5】
前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位は、前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位と異なるエネルギー準位を有する、請求項4に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項6】
前記第1正孔注入層は、トリフェニルアミン誘導体を含み、
前記第2正孔注入層は、ヘキサアザトリフェニレン誘導体を含む、請求項4または5のいずれか1項に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項7】
前記トリフェニルアミン誘導体は、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−1,1'−ビフェニル−4,4'−ジアミンを含み、
前記ヘキサアザトリフェニレン誘導体は、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンを含む、請求項6に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項8】
前記第2正孔注入層は、前記第1正孔注入層よりも薄い、請求項1〜7のいずれか1項に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項9】
前記第2正孔注入層は、10〜200Åの厚さを有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項10】
前記発光部材は、互いに異なる色を表示する少なくとも二つの発光ユニットを含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項11】
前記発光部材は、赤色発光ユニット、緑色発光ユニット、青色発光ユニット、オレンジ色発光ユニット、白色発光ユニットまたはこれらの組み合わせを含む、請求項10に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項12】
前記互いに異なる色を表示する少なくとも二つの発光ユニットで放出される光を組み合わせて白色を表示する、請求項10または11に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項13】
前記第2正孔注入層のHOMOエネルギー準位は、前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位および前記正孔輸送層のHOMOエネルギー準位よりも高い、請求項1および8〜12のいずれか1項に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項1】
第1電極と、
前記第1電極と対向する第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に位置し、少なくとも一つの発光ユニットを含む発光部材と、
を含み、
前記発光ユニットのうちの少なくとも一つは、第1正孔注入層、第2正孔注入層、正孔輸送層および発光層を含み、
前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位と前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位との差は0.5eV以下である、有機発光ダイオード装置。
【請求項2】
前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位は、前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位よりも大きい、請求項1に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項3】
前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位は4.5〜6.5eVであり、前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位は4.3〜6.3eVである、請求項1または2に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項4】
前記第1正孔注入層と前記第2正孔注入層は異なる物質を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項5】
前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位は、前記第2正孔注入層のLUMOエネルギー準位と異なるエネルギー準位を有する、請求項4に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項6】
前記第1正孔注入層は、トリフェニルアミン誘導体を含み、
前記第2正孔注入層は、ヘキサアザトリフェニレン誘導体を含む、請求項4または5のいずれか1項に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項7】
前記トリフェニルアミン誘導体は、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス(3−メチルフェニル)−1,1'−ビフェニル−4,4'−ジアミンを含み、
前記ヘキサアザトリフェニレン誘導体は、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレンを含む、請求項6に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項8】
前記第2正孔注入層は、前記第1正孔注入層よりも薄い、請求項1〜7のいずれか1項に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項9】
前記第2正孔注入層は、10〜200Åの厚さを有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項10】
前記発光部材は、互いに異なる色を表示する少なくとも二つの発光ユニットを含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項11】
前記発光部材は、赤色発光ユニット、緑色発光ユニット、青色発光ユニット、オレンジ色発光ユニット、白色発光ユニットまたはこれらの組み合わせを含む、請求項10に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項12】
前記互いに異なる色を表示する少なくとも二つの発光ユニットで放出される光を組み合わせて白色を表示する、請求項10または11に記載の有機発光ダイオード装置。
【請求項13】
前記第2正孔注入層のHOMOエネルギー準位は、前記第1正孔注入層のHOMOエネルギー準位および前記正孔輸送層のHOMOエネルギー準位よりも高い、請求項1および8〜12のいずれか1項に記載の有機発光ダイオード装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【公開番号】特開2011−216861(P2011−216861A)
【公開日】平成23年10月27日(2011.10.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−21920(P2011−21920)
【出願日】平成23年2月3日(2011.2.3)
【出願人】(308040351)三星モバイルディスプレイ株式會社 (764)
【氏名又は名称原語表記】Samsung Mobile Display Co., Ltd.
【住所又は居所原語表記】San #24 Nongseo−Dong,Giheung−Gu,Yongin−City,Gyeonggi−Do 446−711 Republic of KOREA
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年10月27日(2011.10.27)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年2月3日(2011.2.3)
【出願人】(308040351)三星モバイルディスプレイ株式會社 (764)
【氏名又は名称原語表記】Samsung Mobile Display Co., Ltd.
【住所又は居所原語表記】San #24 Nongseo−Dong,Giheung−Gu,Yongin−City,Gyeonggi−Do 446−711 Republic of KOREA
【Fターム(参考)】
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