KR100595928B1 - Organic light emitting diode having dotted-line doped emission layer with mixed host materials - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기발광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광층을 소정의 물질로 도핑하여 발광 효율을 개선하는 유기발광소자에 관한 것이다. 본 발명은 양극, 음극, 상기 양극 및 음극 사이에 순차 적층된 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 적색 유기 발광 소자에 있어서, 상기 발광층은 복수의 제1층 및 인접한 두 개의 상기 제1층 사이에 개재되는 제2층을 포함하며, 상기 제1층 및 상기 제2층은 2종 이상의 혼합 호스트 재료로 구성되며, 상기 제1층 및 상기 제2층은 적색 발광 도펀트의 농도에 의해 구별되는 점선 도핑 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 적색 유기발광소자를 제공한다. 본 발명의 적색 유기 발광 소자는 종래에 비해 발광 효율이 월등히 향상된 발광 효율을 나타낸다.The present invention relates to an organic light emitting device, and more particularly, to an organic light emitting device for improving light emission efficiency by doping the light emitting layer with a predetermined material. The present invention provides a red organic light emitting device including an anode, a cathode, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer sequentially stacked between the anode and the cathode, wherein the light emitting layer is formed between a plurality of first layers and two adjacent first layers. And a second layer interposed therebetween, wherein the first layer and the second layer are composed of two or more mixed host materials, wherein the first layer and the second layer are dotted by a concentration of a red light emitting dopant. It provides a red organic light emitting device having a doping structure. The red organic light emitting device of the present invention exhibits a light emission efficiency that is significantly improved as compared with the related art.

점선 도핑 구조, 혼합 호스트, 게스트, 적색 유기발광소자, 루브린, DCJPD Dotted doped structure, mixed host, guest, red organic light emitting device, rublin, DCJPD

Description

혼합 호스트 재료를 채용한 점선 도핑 구조의 발광층을 갖는 유기발광소자{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE HAVING DOTTED-LINE DOPED EMISSION LAYER WITH MIXED HOST MATERIALS}ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE HAVING DOTTED-LINE DOPED EMISSION LAYER WITH MIXED HOST MATERIALS}

도 1은 종래의 유기발광소자의 통상적인 적층 구조를 도시하는 도면이다.1 is a view showing a conventional laminated structure of a conventional organic light emitting device.

도 2는 도 1의 적층 구조를 갖는 유기발광소자의 발광 메커니즘을 설명하는 도면이다. FIG. 2 is a view illustrating a light emitting mechanism of an organic light emitting device having the stacked structure of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기발광소자의 소자 구조를 도시하는 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a device structure of an organic light emitting device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 발광층이 갖는 점선 도핑 구조를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a dotted line doping structure of the light emitting layer of the present invention.

도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 제1 실시예에서 사용된 적색 유기발광소자의 단면 구조 및 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이다.5A and 5B are cross-sectional structures and energy band diagrams of the red organic light emitting diodes used in the first embodiment of the present invention, respectively.

도 6a 내지 도 6e는 각각 본 발명의 제1 실시예의 적색 유기발광소자가 나타내는 발광 특성을 도시한 그래프이다.6A to 6E are graphs showing light emission characteristics of the red organic light emitting diodes according to the first embodiment of the present invention, respectively.

도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 제2 실시예에서 사용된 적색 유기발광소자의 단면 구조 및 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이다.7A and 7B are cross-sectional views and energy band diagrams of red organic light emitting diodes used in the second embodiment of the present invention, respectively.

도 8a 내지 도 8b는 각각 본 발명의 제2 실시예의 적색 유기발광소자가 나타내는 발광 특성을 도시한 그래프이다8A to 8B are graphs showing light emission characteristics of the red organic light emitting diodes according to the second embodiment of the present invention, respectively.

도 9는 본 발명의 제3 실시예의 적색 유기 발광 소자가 나타내는 전류 효율 특성을 도시한 그래프이다.9 is a graph showing the current efficiency characteristics represented by the red organic light emitting diode of the third exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 유기발광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광층을 소정의 물질로 도핑하여 발광 효율을 개선하는 유기발광소자에 관한 것이다.The present invention relates to an organic light emitting device, and more particularly, to an organic light emitting device for improving light emission efficiency by doping the light emitting layer with a predetermined material.

유기발광소자(Organic Light Emitting Device, OLED)는 음극과 양극을 통하여 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 저분자 또는 고분자와 같은 유기물 박막에서 결합(recombination)되어 여기자(exciton)를 형성하고, 형성된 여기자로부터 발생되는 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생되는 현상을 이용하는 발광 소자이다. 통상의 유기발광소자는 정공과 전자의 효율적인 결합을 통해 보다 높은 발광효율을 구현할 수 있도록 적층 구조를 가지고 있다. In the organic light emitting device (OLED), electrons and holes injected through the cathode and the anode are recombined in an organic thin film such as a low molecule or a polymer to form excitons. A light emitting device employs a phenomenon in which light having a specific wavelength is generated by energy generated from excitons formed. Conventional organic light emitting devices have a stacked structure to realize a higher luminous efficiency through the efficient combination of holes and electrons.

도 1은 이와 같은 종래의 유기발광소자의 통상적인 적층 구조를 도시하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 유기발광소자는 기판(100)위에 양극(110), 정공주입층(Hole Injection Layer; HIL)(120), 정공수송층(Hole Transfer Layer; HTL)(130), 유기발광층(Emission Layer; EML)(140), 전자수송층(Electron Transport Layer; ETL)(150), 전자주입층(Electron Injection Layer; EIL)(160) 및 음극(170)이 순차 적층된 적층 구조를 갖는다. 1 is a view showing a conventional laminated structure of such a conventional organic light emitting device. Referring to FIG. 1, an organic light emitting diode includes an anode 110, a hole injection layer (HIL) 120, a hole transfer layer (HTL) 130, and an organic light emitting layer on a substrate 100. An emission layer (EML) 140, an electron transport layer (ETL) 150, an electron injection layer (EIL) 160, and a cathode 170 are sequentially stacked.

도 2는 도 1의 적층 구조를 갖는 유기발광소자의 발광 메커니즘을 설명하는 도면이다. FIG. 2 is a view illustrating a light emitting mechanism of an organic light emitting device having the stacked structure of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 양극(110) 및 음극(170)에서 유기층으로 정공 및 전자의 전하 캐리어가 각각 주입된다. 이 때 일함수(work function)가 높은 전극을 음극으로 하고 낮은 전극을 양극으로 하여 양 전극에 순방향 바이어스를 가하게 되면, 전자는 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)로 홀(hole)은 HOMO(highest occupied molecular orbital)로 발광층에 주입된다. 주입된 캐리어들은 발광층 내의 격자(lattice)와 결합하면서 각각 음성 폴라론(polaron)(electron-lattice)과 양성 폴라론(polaron)(hole-lattice)을 형성한다. 형성된 새로운 형태의 캐리어들은 각각 안정화된 위치에서 해당 에너지를 가지며, 외부에서 공급한 전기장에 의해 홉핑(hopping)등을 통해 반대 전극을 향해 이동한다. 이동된 캐리어들은 강한 인력으로 인해 서로 결합하는데, 이렇게 결합되어있는 상태를 여기자(excition)라 부른다. 생성된 여기자들은 폴라론 에너지 갭(polaron energy gap)에 해당하는 빛을 발생하며 발광 소멸하게 된다.Referring to FIG. 2, charge carriers of holes and electrons are injected into the organic layer from the anode 110 and the cathode 170, respectively. At this time, if a high work function is used as a cathode and a low electrode is used as an anode, forward bias is applied to both electrodes. The electrons are the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) and the holes are the highest occupied molecular orbital) into the light emitting layer. The injected carriers combine with the lattice in the light emitting layer to form negative polarons and hole-lattices, respectively. The new types of carriers each formed have a corresponding energy at a stabilized position and are moved toward the opposite electrode through hopping or the like by an externally supplied electric field. The moved carriers are coupled to each other due to the strong attraction, which is called excitation. The generated excitons generate light corresponding to the polaron energy gap and disappear.

상기 유기발광소자의 발광층은 호스트 물질과 게스트 물질을 적절히 혼합하여 사용된다. 특히 적색 유기발광소자의 경우 밴드 갭이 작은 적색 발광의 특성상 상기 발광층으로 호스트 재료에 소량의 적색 발광 물질을 도핑하여 제작되는 것이 일반적이다. 그러나 이와 같은 구조에서는 포르스터 에너지 전이(Forster energy transfer)가 충분히 이루어지지 않아 발광소자의 색순도에 영향을 미치고 발광 효율이 저하된다는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 발광층의 호스트 재료에 적색 도펀트 물질과 함께 루브린과 같은 황색 염료를 동시에 도핑함으 로써, 에너지 전이를 원활히 하여 발광 효율을 증가시킬 수 있는 방법이 제안된 바 있다.The light emitting layer of the organic light emitting device is used by appropriately mixing the host material and the guest material. In particular, in the case of a red organic light emitting diode, it is generally manufactured by doping a small amount of a red light emitting material to a host material with the light emitting layer due to the characteristic of red light emission having a small band gap. However, in such a structure, the Forster energy transfer is not sufficiently performed, which affects the color purity of the light emitting device and causes a decrease in luminous efficiency. In order to solve this problem, a method of increasing luminous efficiency by smoothly transferring energy has been proposed by simultaneously doping a yellow dye such as rubin together with a red dopant material to the host material of the light emitting layer.

그러나 이러한 종래의 방식에 의해 발광 효율이 일부 개선되었지만, 여전히 발광 효율의 개선을 위한 연구가 필요한 실정이다.However, although the light emission efficiency is partially improved by the conventional method, there is still a need for research for improving the light emission efficiency.

본 발명은 종래의 발광 소자에 비해 높은 발광 효율을 갖는 적색 유기발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a red organic light emitting device having a high luminous efficiency compared to the conventional light emitting device.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 양극, 음극, 상기 양극 및 음극 사이에 순차 적층된 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 적색 유기 발광 소자에 있어서, 상기 발광층은 복수의 제1층 및 인접한 두 개의 상기 제1층 사이에 개재되는 제2층을 포함하며, 상기 제1층 및 상기 제2층은 2종 이상의 혼합 호스트 재료로 구성되며, 상기 제1층 및 상기 제2층은 적색 발광 도펀트의 농도에 의해 구별되는 점선 도핑 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 적색 유기발광소자를 제공한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention is a red organic light emitting device comprising a positive electrode, a cathode, a hole transport layer, a light emitting layer and an electron transport layer sequentially stacked between the anode and the cathode, the light emitting layer is a plurality of first layers and A second layer interposed between two adjacent first layers, wherein the first layer and the second layer are composed of two or more mixed host materials, wherein the first layer and the second layer emit red light. It provides a red organic light emitting device, characterized in that it has a dotted line doping structure that is distinguished by the concentration of the dopant.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 혼합 호스트 재료는 루브린(Rubrene)을 포함하는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the mixed host material preferably includes rubrene.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1층은 적색 발광 도펀트가 도핑된 층이고, 상기 제2층은 적색 발광 도펀트가 도핑되지 않은 층일 수 있다. 이 때, 상기 발광층 내의 상기 제1층의 수는 2 ~ 8인 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the first layer may be a layer doped with a red light emitting dopant, and the second layer may be a layer not doped with a red light emitting dopant. At this time, it is preferable that the number of the said 1st layer in the said light emitting layer is 2-8.

또한, 본 발명에서 상기 적색 발광 도펀트는 DCJTB인 것이 바람직하다. 본 발명의 적색 유기발광소자는 상기 발광층과 상기 전자 수송층 사이에 정공 저지층을 더 포함할 수 있다.In the present invention, the red light emitting dopant is preferably DCJTB. The red organic light emitting diode of the present invention may further include a hole blocking layer between the light emitting layer and the electron transport layer.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광소자의 소자 구조를 도시하는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 유기발광소자는 글래스와 같은 기판(도시하지 않음) 위에 양극(210), 정공 주입층(HIL, 220), 정공 수송층(HTL, 230), 유기 발광층(EML, 240), 전자 수송층(ETL, 250), 전자 주입층(EIL, 260) 및 음극(70)이 순차 적층된 구조를 갖는다. 도 3에 도시된 유기발광소자의 구조에서 상기 정공 주입층(220) 및 전자 주입층(260)은 경우에 따라 생략될 수도 있다.3 is a cross-sectional view showing a device structure of an organic light emitting device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the organic light emitting diode of the present invention includes an anode 210, a hole injection layer (HIL, 220), a hole transport layer (HTL, 230), an organic light emitting layer (EML) on a substrate such as glass (not shown). 240, the electron transport layers ETL 250, the electron injection layers EIL 260, and the cathode 70 are sequentially stacked. In the structure of the organic light emitting diode illustrated in FIG. 3, the hole injection layer 220 and the electron injection layer 260 may be omitted in some cases.

본 발명에서 상기 양극의 재질으로는 통상의 인듐주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐아연 산화물(Indium Zinc Oxide, IZO) 등의 투광성 금속 산화물이 사용된다. 이 외에도 높은 일함수를 가져 정공의 주입을 용이하게 하고 가시광에 대해 투광성을 갖는 통상의 재료가 본 발명의 양극의 재료로 사용될 수 있다.In the present invention, as the material of the positive electrode, a transparent metal oxide such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) is used. In addition to this, conventional materials having a high work function to facilitate the injection of holes and having transparency to visible light can be used as the material of the anode of the present invention.

상기 정공 주입층(220)의 재질로는 CuPc, 스타버스타(starbursta)형의 아민류가 사용될 수 있다. 또한, 상기 정공 수송층(230)의 재질로는 TPD나 α-NPD와 같이 고온에서 안정한 NPD 계열 또는 보다 많은 방향족기가 치환된 아민류를 사용할 수 있다.As the material of the hole injection layer 220, CuPc, starbursta type amines may be used. In addition, as the material of the hole transport layer 230, amines substituted with NPD series or more aromatic groups that are stable at high temperature, such as TPD or α-NPD, may be used.

본 발명에서 상기 유기 발광층은 기본적으로 호스트(Host) 물질에 적색 발광 물질인 게스트(Guest) 물질이 도핑된 구조를 가지며, 상기 호스트 물질은 혼합 호 스트 재료로 구성된다. 상기 혼합 호스트 재료로는, 예컨대 Alq3와 같은 녹색 발광 물질과 루브린(Rubrene)과 같은 황색 계열의 발광 물질의 혼합물이 사용될 수 있다. 이와 같은 혼합 호스트 재료는 호스트 재료의 발광 곡선과 게스트 재료의 흡수 곡선의 중첩시켜 에너지 전이의 효율을 향상시킨다. 예시한 물질 외에도 에너지 전이 효율을 향상시키는 다른 혼합 호스트 재료가 본 발명에서 사용될 수 있음은 물론이다.In the present invention, the organic light emitting layer basically has a structure in which a guest material, which is a red light emitting material, is doped in a host material, and the host material is composed of a mixed host material. As the mixed host material, for example, a mixture of a green light emitting material such as Alq 3 and a yellow light emitting material such as rubin may be used. Such a mixed host material superimposes the emission curve of the host material and the absorption curve of the guest material to improve the efficiency of energy transfer. In addition to the materials exemplified, other mixed host materials that improve energy transfer efficiency can of course be used in the present invention.

상기 유기 발광층의 상기 게스트 물질로는 DCJTB와 같은 DCM류가 사용될 수 있다. DCM, such as DCJTB, may be used as the guest material of the organic light emitting layer.

또한, 본 발명에서 상기 유기 발광층은 도펀트의 도핑 프로파일이 점선 도핑 구조(Dotted-line doping structure)를 갖는 것을 특징으로 한다. 여기서, 점선 도핑 구조란 발광층 내부가 도펀트에 의해 구별되는 서로 상이한 층이 반복 적층되는 구조를 말한다. In the present invention, the organic light emitting layer is characterized in that the doping profile of the dopant has a dotted-line doping structure. Here, the dotted line doping structure refers to a structure in which different layers different from each other by the dopant are repeatedly stacked inside the light emitting layer.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 점선 도핑 구조는 적색 발광 도펀트의 도핑 여부에 의해 얻어질 수 있다. 즉, 상기 점선 도핑 구조는 발광층이 도핑층/비도핑층/도핑층...의 적층 구조를 갖도록 발광층의 두께 방향으로 선택적으로 도핑을 행함으로써 얻어질 수 있다. 물론 본 발명의 상기 점선 도핑 구조에서 상기 비도핑층은 적색 발광 도펀트가 아주 낮은 농도의 저도핑층으로 대체될 수 있음은 물론이다.According to a preferred embodiment of the present invention, the dotted line doping structure can be obtained by doping the red light emitting dopant. That is, the dotted line doping structure can be obtained by selectively doping in the thickness direction of the light emitting layer so that the light emitting layer has a stacked structure of doped layer / non-doped layer / doped layer. Of course, in the dotted doping structure of the present invention, the undoped layer may be replaced by a low doping layer having a very low concentration of the red light emitting dopant.

도 4는 본 발명의 발광층이 갖는 점선 도핑 구조를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a dotted line doping structure of the light emitting layer of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에서 발광층(240)은 도핑층(243)/비도핑층(244)/도핑층(243)의 순으로 적층 구조를 이루고 있다. 상기 발광층으로는 Alq3와 같은 녹색 발광 물질과 루브린과 같은 황색 계열의 혼합 호스트 재료가 사용된다. 상기 도면에서 상기 발광층 내부에 형성된 도핑층의 수는 바람직하게는 2 ~ 8인 것이 좋다. Referring to FIG. 4, in the present invention, the light emitting layer 240 has a stacked structure in the order of the doped layer 243 / the undoped layer 244 / the doped layer 243. As the light emitting layer, a green light emitting material such as Alq 3 and a yellow-based mixed host material such as rubin are used. In the drawing, the number of doped layers formed in the light emitting layer is preferably 2 to 8.

전술한 상기 점선 도핑 구조는 이 발명이 속하는 분야에 널리 알려진 분자선 증착방법을 통해 구현될 수 있다. 호스트 물질 및/또는 도펀트를 10-10 torr이하의 초고진공에서 분자선 증착함으로써 상기 점선 도핑 구조를 이루는 각 층의 계면이 선명하게 얻어질 수 있다.The dotted line doping structure described above may be implemented through a molecular beam deposition method well known in the art. Molecular beam deposition of a host material and / or dopant in ultra-high vacuum of 10 −10 torr or less can provide a clear interface between the layers of the dotted doped structure.

다시 도 3을 참조하면, 본 발명에서 상기 음극으로는 일함수가 낮은 금속 재질이 사용되며, Cs, Li, Ca, Mg, Al, Cu, Ag과 같은 금속의 합금이 사용될 수 있다.Referring back to FIG. 3, a metal material having a low work function is used as the cathode in the present invention, and an alloy of a metal such as Cs, Li, Ca, Mg, Al, Cu, and Ag may be used.

또한 도면에 도시하지는 않았지만, 본 발명의 유기발광소자는 상기 발광층(240)과 상기 전자 수송층(250) 사이에 예컨대 BCP와 같은 정공 저지층을 더 포함할 수 있다. 상기 정공 저지층은 발광층으로 주입되는 정공을 에너지 장벽에 의하여 발광층 내에 가두어 둠으로써 여기자의 생성 가능성을 높혀 발광 효율의 증대에 기여한다. In addition, although not shown in the drawings, the organic light emitting diode of the present invention may further include a hole blocking layer such as BCP, for example, between the light emitting layer 240 and the electron transport layer 250. The hole blocking layer confines holes injected into the light emitting layer in the light emitting layer by an energy barrier, thereby increasing the possibility of generating excitons, thereby contributing to the improvement of light emission efficiency.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by describing preferred embodiments of the present invention.

실시예 1Example 1

전술한 점선 도핑 구조의 일례로써 도핑층 및 비도핑층으로 이루어지는 점선 도핑 구조를 갖는 적색 유기발광소자를 제작하여 그 발광 특성을 측정하였다.As an example of the above-described dotted line doping structure, a red organic light emitting diode having a dotted line doping structure composed of a doped layer and an undoped layer was manufactured, and its luminescence properties were measured.

도 5a 및 도 5b는 각각 본 실시예에서 사용된 적색 유기발광소자의 단면 구조 및 에너지 밴드 다이어그램을 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 전자 주입층과 정공 주입층을 사용하지 않았다. 또, 본 실시예에 사용된 발광층의 두께는 약 20 nm였고, 호스트 물질로 Alq3와 루브린을 적색 발광 도펀트로 DCJTB를 사용하였다. 발광층의 점선 도핑 구조는 DCJTB가 도핑된 도핑층(Alq3 + 3 wt% DCJTB + 5 wt% Rubrene)과 비도핑층(Alq3 + 5 wt% Rubrene)이 순차 반복되어 있으며, 전체 발광층 두께를 유지하면서 반복 횟수에 따른 유기발광소자의 특성 변화를 관찰하기 위해 상기 도핑층의 개수를 각각 2, 4, 6으로 하는 샘플을 각각 제작하였다. 이 때 각각의 샘플 내에서 발광층을 구성하는 개별 도핑층 및 비도핑층의 두께는 동일하게 유지하였다. 따라서 이들 샘플에서 도핑층의 전체 두께는 각각 13.3 nm, 11.4 nm 및 10.9 nm가 된다. 또한, 본 실시예와의 비교를 위해 점선 도핑 구조를 채용하지 않은 유기발광소자, 즉 20 nm의 발광층 두께 전체에 걸쳐 3 wt% DCJTB가 도핑된 샘플과 3wt% DCJTB와 5 wt% Rubrene이 도핑된 샘플을 각각 제작하였다.5A and 5B are cross-sectional structures and energy band diagrams of the red organic light emitting diodes used in the present embodiment, respectively. As shown, in this embodiment, the electron injection layer and the hole injection layer are not used. In addition, the thickness of the light emitting layer used in the present Example was about 20 nm, and DCJTB was used as a red light emitting dopant with Alq 3 and rubin as the host material. The dotted doping structure of the light emitting layer is a DCJTB-doped doping layer (Alq 3 + 3 wt% DCJTB + 5 wt% Rubrene) and an undoped layer (Alq 3 + 5 wt% Rubrene) are repeated in sequence, maintaining the overall light emitting layer thickness While observing the change in the characteristics of the organic light emitting device according to the number of repetition while the number of the doped layer was prepared by 2, 4, 6, respectively. At this time, the thicknesses of the individual doped and undoped layers constituting the light emitting layer in each sample were kept the same. Thus, the total thickness of the doped layer in these samples is 13.3 nm, 11.4 nm and 10.9 nm, respectively. In addition, for comparison with the present embodiment, an organic light emitting device that does not employ a dotted doping structure, that is, a sample doped with 3 wt% DCJTB and 3 wt% DCJTB and 5 wt% Rubrene over the entire thickness of the light emitting layer having a thickness of 20 nm Samples were each produced.

도 6a 내지 도 6e는 제작된 각 샘플에 대해 측정된 발광 특성을 도시하는 그래프이다. 각 그래프의 범례에서 Alq3+DCJTB(TDL)은 20 nm 두께 전체에 DCJTB가 도핑된 종래의 샘플(이하 이를 'TDL'이라 함)을 의미하며, Alq3+DCJTB(TDL)+Rubrene(TDL)은 20 nm 두께 전체에 DCJTB와 Rubre이 동시에 도핑된 종래의 샘플(이하 이를 'RTDL'이라 함)을 의미한다. 또한 Alq3+DCJTB(DLDL-2)는 점선 도핑 구조의 도핑층의 개수가 2인 샘플(이하 이를 'RDLDL-2'라 함), Alq3+DCJTB(DLDL-4)는 도핑층의 개수가 4인 샘플(이하 이를 'RDLDL-4'라 함), Alq3+DCJTB(DLDL-6)는 도핑층의 개수가 6인 샘플(이하 이를 'RDLDL-6'라 함)을 의미한다. 6A to 6E are graphs showing the luminescence properties measured for each produced sample. In the legend of each graph, Alq 3 + DCJTB (TDL) refers to a conventional sample (hereinafter referred to as 'TDL') doped with DCJTB all over 20 nm thick, Alq 3 + DCJTB (TDL) + Rubrene (TDL). Means a conventional sample (hereinafter, referred to as 'RTDL') doped simultaneously with DCJTB and Rubre all over the 20 nm thickness. In addition, Alq 3 + DCJTB (DLDL-2) is a sample in which the number of doped layers having a dotted doping structure is 2 (hereinafter referred to as 'RDLDL-2'), and Alq 3 + DCJTB (DLDL-4) has a number of doped layers. A sample of 4 (hereinafter referred to as 'RDLDL-4') and Alq 3 + DCJTB (DLDL-6) refer to a sample having a number of doped layers of 6 (hereinafter referred to as 'RDLDL-6').

도 6a는 각 샘플에 대해 상온에서의 전류 밀도에 따른 밝기(Brightness)를 나타내는 그래프이다. 6A is a graph showing brightness according to current density at room temperature for each sample.

도 6a를 참조하면, 전류밀도가 10 mA/cm2일 경우에 TDL, RTDL, RDLDL-2, RDLDL-4, RDLDL-6의 밝기는 각각 344 cd/m2, 615 cd/m2, 571 cd/m2, 650 cd/m2, 654 cd/m2이다. 점선 도핑 구조의 샘플의 경우 상기 TDL에 비해 최대 90%의 밝기 증가를 얻을 수 있다. 또한 RTDL-4 및 RTDL-6의 경우 RTDL에 비해 높은 밝기를 나타낸다.6A, when the current density is 10 mA / cm 2 , the brightness of TDL, RTDL, RDLDL-2, RDLDL-4, and RDLDL-6 is 344 cd / m 2 , 615 cd / m 2 , and 571 cd, respectively. / m 2 , 650 cd / m 2 , 654 cd / m 2 . In the case of the dotted doped structure, a brightness increase of up to 90% can be obtained compared to the TDL. RTDL-4 and RTDL-6 also show higher brightness than RTDL.

도 6b는 각 샘플에 대해 전류밀도에 따른 전류 효율(Current efficiency)을 도시한 그래프이다. 도 6b는 도 6a와 유사한 경향을 나타내는데, 전류밀도 10mA/cm2에서 TDL, RTDL, RDLDL-2, RDLDL-4, RDLDL-6의 전류 효율은 각각 3.43cd/A, 6.15cd/A, 5.71cd/A, 6.48cd/A, 6.54cd/A이며 점선 도핑 구조의 샘플의 경우 도핑 층의 개수가 증가함에 따라 전류 효율은 최대 90%까지 증가한다.6B is a graph showing current efficiency according to current density for each sample. FIG. 6B shows a similar tendency to that of FIG. 6A, in which current efficiencies of TDL, RTDL, RDLDL-2, RDLDL-4, and RDLDL-6 at current densities of 10 mA / cm 2 are 3.43 cd / A, 6.15 cd / A, and 5.71 cd, respectively. For samples of / A, 6.48cd / A, 6.54cd / A and dotted doping structures, the current efficiency increases up to 90% as the number of doped layers increases.

도 6c는 전류밀도에 따른 외부 양자 효율을 나타내는 그래프이다. 도시된 그래프로부터 DLDL-4 및 DLDL-6가 종래의 RTDL에 비해 높은 외부 양자 효율을 나타냄을 알 수 있다.6C is a graph showing external quantum efficiency according to current density. From the graph shown, it can be seen that DLDL-4 and DLDL-6 exhibit higher external quantum efficiencies compared to conventional RTDL.

도 6d는 인가된 전압에 따른 발광 효율(luminance efficiency)을 나타내는 그래프이다. 그래프로부터 발광 효율의 최대값은 TDL 샘플의 경우 5.06 lm/W이고 RDLD 샘플의 최대값은 6.58 lm/W이다. 그러나 인가전압 8 V를 기준으로는 할 때, TDL, RTDL, RDLDL-2, RDLDL-4, RDLDL-6의 발광 효율은 각각 2.2l m/W, 3 lm/W, 3.11 lm/W, 3.26 lm/W, 3.96 lm/W이며, 점선 도핑 구조의 샘플이 TDL 및 RTDL에 비해 높게 된다.6D is a graph showing luminescence efficiency according to an applied voltage. The maximum value of luminous efficiency from the graph is 5.06 lm / W for TDL samples and 6.58 lm / W for RDLD samples. However, when the applied voltage is 8 V, the luminous efficiency of TDL, RTDL, RDLDL-2, RDLDL-4, and RDLDL-6 is 2.2lm / W, 3lm / W, 3.11lm / W, 3.26lm / W, 3.96 lm / W, and the sample of the dotted doped structure is higher than the TDL and RTDL.

도 6e는 각 샘플의 파장에 대한 발광 강도 스펙트럼을 도시한 그래프이다. 도시된 그래프에서 615 nm ~ 610 nm 근방의 주 피크는 게스트 분자인 DCJTB에 의한 발광과 관련된 것이고 525 nm 근방의 어깨 피크(shoulder peak)는 호스트 분자인 Alq3에 의한 발광과 관련된 것이다. 상기 그래프를 참조하면, Alq3에 의한 발광 피크의 경우 5 wt% Rubrene이 포함된 샘플들(RTDL, RDLDL-2, RDLDL-4, RDLDL-6)의 피크 크기가 TDL 샘플보다 큼을 알 수 있다. 이것은 루브린이 호스트 재료인 Alq3분자 사이트(site)에서 형성된 여기자의 불완전한 포르스터 에너지 전이를 줄인 결과로 해석할 수 있다. 한편 RDLDL-2의 경우에는 RTDL에 비해 어깨 피크가 높은 것을 알 수 있는데, 이것은 RDLDL-2의 경우 도핑층들 간의 거리가 약 70 Å이게 되므로 Alq3 와 DCJTB 사이의 포르스터 반경(Forster radius)인 43 Å보다 크기 때문에 게스트 분자로의 에너지 전이가 충분히 이루어질 수 없는 것에 기인하는 것으로 예측된다.6E is a graph showing the emission intensity spectrum versus the wavelength of each sample. In the graph shown, the main peak near 615 nm to 610 nm is related to the emission by the guest molecule DCJTB and the shoulder peak near 525 nm is related to the emission by the host molecule Alq 3 . Referring to the graph, it can be seen that the peak size of the samples (RTDL, RDLDL-2, RDLDL-4, RDLDL-6) containing 5 wt% Rubrene was larger than the TDL sample in the case of the emission peak by Alq 3 . This can be interpreted as the result of reduced incomplete porster energy transfer of excitons formed at the Alq 3 molecular site, which is rubin as a host material. On the other hand, in the case of RDLDL-2, the shoulder peak is higher than that of the RTDL. In the case of RDLDL-2, the distance between the doped layers is about 70 되므로, which is the Forster radius between Alq 3 and DCJTB. It is expected to be due to the fact that energy transfer to the guest molecule cannot be made sufficiently because it is larger than 43 kW.

실시예 2Example 2

전술한 실시예 1과는 달리 발광층의 전체 두께가 30 nm인 유기 발광 소자를 제작하였다. 본 실시예에서는 도핑층의 수가 2, 4, 6, 8인 점선 도핑 구조의 샘플(이를 각각 'RDLDS-2', 'RDLDS-4', 'RDLDS-6', 'RDLDS-8'라 함)과 본 발명과의 비교를 위해 발광층 두께 전체가 DCJTB로 도핑된 샘플(TDS)과 루브린 및 DCJTB가 동시 도핑된 샘플(RTDS)을 각각 제작한 뒤 각 샘플의 발광 특성을 측정하였다. 각 샘플에서 루브린과 DCJTB의 농도는 실시예 1과 동일하였다. 또한 실시예 1과 마찬가지로 점선 도핑 구조 샘플의 경우 각 샘플 내에서 도핑층 및 비도핑층의 두께는 동일하도록 설정하였다. 따라서 RDLDS-2, RDLDS-4, RDLDS-6 및 RDLDS-8의 도핑층 전체 두께는 각각 20 nm, 17.2 nm, 16.2 nm 및 16.0 nm가 된다. 본 실시예에 따라 점선 도핑구조를 갖는 샘플의 단면 구조와 에너지 밴드 다이어그램을 도 7a 및 도 7b에 도시하였다.Unlike Example 1, the organic light emitting device was manufactured in which the total thickness of the light emitting layer was 30 nm. In this embodiment, the sample of the dotted doping structure having the number of doping layers 2, 4, 6, 8 (referred to as 'RDLDS-2', 'RDLDS-4', 'RDLDS-6' and 'RDLDS-8', respectively) In order to compare the present invention with each of the light emitting layer thickness of the sample doped with DCJTB (TDS) and rubin and DCJTB simultaneously doped samples (RTDS) were prepared, respectively, and then the light emission characteristics of each sample were measured. The concentrations of rublin and DCJTB in each sample were the same as in Example 1. In addition, as in Example 1, in the case of a dotted doped structure sample, the thicknesses of the doped layer and the undoped layer in each sample were set to be the same. Thus, the total thickness of the doped layer of RDLDS-2, RDLDS-4, RDLDS-6 and RDLDS-8 is 20 nm, 17.2 nm, 16.2 nm and 16.0 nm, respectively. The cross-sectional structure and energy band diagram of the sample having the dotted doping structure according to the present embodiment are shown in FIGS. 7A and 7B.

도 8a는 각 샘플에 대해 상온에서의 전류 밀도에 따른 밝기(Brightness)를 나타내는 그래프이다. 8A is a graph showing brightness according to current density at room temperature for each sample.

도 8a를 참조하면, 전류밀도가 10mA/cm2일 경우에 TDS, RTDS, RDLDS-2, RDLDS-4, RDLDS-6, RDLDS-8의 밝기는 각각 320 cd/m2, 487 cd/m2, 518 cd/m2 , 553 cd/m2, 576 cd/m2, 648 cd/m2이며, 도핑층의 수가 늘어남에 따라 TDS에 비해 밝기는 최대 105%까지 밝기 증가가 발생함을 알 수 있다.Referring to FIG. 8A, when the current density is 10 mA / cm 2 , the brightness of the TDS, RTDS, RDLDS-2, RDLDS-4, RDLDS-6, and RDLDS-8 is 320 cd / m 2 and 487 cd / m 2, respectively. , 518 cd / m 2 , 553 cd / m 2 , 576 cd / m 2 , and 648 cd / m 2. As the number of doped layers increases, the brightness increases up to 105% compared to TDS. have.

도 8b는 각 샘플에 대해 전류밀도에 따른 전류 효율(Current efficiency)을 도시한 그래프이다. 도 8b는 도 8a와 유사한 경향을 나타내는데, 전류밀도 10 mA/cm2에서 TDS, RDLDS-2, RDLDS-4, RDLDS-6, RDLDS-8의 전류 효율은 각각 3.20 cd/A, 4.88 cd/A, 5.19 cd/A, 5.54 cd/A, 5.77 cd/A, 6.49 cd/A이며, 도핑층의 개수가 증가함에 따라 전류 효율이 최대 약 105%까지 증가한다. 8B is a graph showing current efficiency according to current density for each sample. FIG. 8B shows a similar trend to that of FIG. 8A, in which current efficiencies of TDS, RDLDS-2, RDLDS-4, RDLDS-6, and RDLDS-8 at current density of 10 mA / cm 2 are 3.20 cd / A and 4.88 cd / A, respectively. , 5.19 cd / A, 5.54 cd / A, 5.77 cd / A, 6.49 cd / A. As the number of doped layers increases, the current efficiency increases up to about 105%.

도 8c는 전류밀도에 따른 외부 양자 효율을 나타내는 그래프이다. 도시된 그래프로부터 점선 도핑 구조의 샘플이 TDS나 RTDS에 비해 높은 외부 양자 효율을 나타냄을 알 수 있다.8C is a graph showing external quantum efficiency according to current density. From the graph shown, it can be seen that the sample of the dotted doped structure shows higher external quantum efficiency than TDS or RTDS.

도 8d는 인가된 전압에 따른 발광 효율(luminance efficiency)을 나타내는 그래프이다. 그래프로부터 TDS 시료중에서 최대값은 5.19 lm/W이고 RDLDS 시료중에서 최대값은 11.08 lm/W임을 알 수 있다. 그러나 인가전압 8 V 기준으로는 TDS, RTDS, RDLDS-2, RDLDS-4, RDLDS-6, RDLDS-8는 각각 1.32 lm/W, 2.0 lm/W, 1.82 lm/W, 2.04 lm/W, 2.20 lm/W, 2.73 lm/W의 발광 효율을 나타내게 된다.8D is a graph showing luminance efficiency according to an applied voltage. From the graph it can be seen that the maximum value in the TDS sample is 5.19 lm / W and the maximum value in the RDLDS sample is 11.08 lm / W. However, TDS, RTDS, RDLDS-2, RDLDS-4, RDLDS-6, and RDLDS-8 are 1.32 lm / W, 2.0 lm / W, 1.82 lm / W, 2.04 lm / W and 2.20, respectively. The luminous efficiency of lm / W and 2.73 lm / W is shown.

도 8e는 각 샘플의 파장에 대한 발광 강도 스펙트럼을 도시한 그래프이다. 도시된 그래프에서 615 nm ~ 610 nm근방의 주 피크는 게스트 분자인 DCJTB에 의한 발광과 관련된 것이고 525 nm 근방의 어깨 피크들은 호스트 분자인 Alq3에 의한 발광과 관련된 것이다. 5 wt%의 루브린이 포함된 시료들에 의한 발광 피크는 TDS시료 들의 발광 피크보다 작다. 이것은 루브린이 호스트 재료인 Alq3분자 사이트에서 형성된 여기자의 불완전한 포르스터 에너지 전이를 줄인 결과로 해석할 수 있다. 8E is a graph showing the emission intensity spectrum for the wavelength of each sample. In the graph shown, the main peak near 615 nm to 610 nm is related to the emission by the guest molecule DCJTB and the shoulder peaks near 525 nm are related to the emission by the Alq 3 host molecule. The luminescence peak by the samples containing 5 wt% of rubin is smaller than the luminescence peak of TDS samples. This can be interpreted as the result of reduced incomplete porster energy transfer of excitons formed at the Alq 3 molecular site, which is rubin as the host material.

실시예 3Example 3

호스트 재료로 Alq3와 루브린을 중량비로 1:1로 하고, DCJTB가 점선 도핑된 구조의 발광층을 갖는 적색 발광 소자를 제작하였다. 발광층의 두께는 30 nm로 하였고, 발광층 내의 도핑층은 6개로 하였다. 이와 같이 얻어진 샘플의 전류 밀도에 따른 전류 효율(또는 luminance yield)을 측정하였다.A red light emitting device was manufactured in which Alq 3 and rublin were 1: 1 in weight ratio as a host material, and the light emitting layer having a dotted line doped structure of DCJTB was manufactured. The thickness of the light emitting layer was 30 nm, and the number of doped layers in the light emitting layer was six. The current efficiency (or luminance yield) according to the current density of the sample thus obtained was measured.

도 9는 제작된 샘플의 전류 밀도에 따른 전류 효율을 나타내는 그래프이다. 비교를 위해 호스트 재료로 Alq3만을 사용하고 발광층 전체에 걸쳐 DCJTB가 도핑된 샘플의 전류 효율을 함께 도시하였다. 이 그래프는 앞서 설명한 도 8b의 그래프와는 다른 경향을 나타내고 있다. 즉 5 wt% 루브린이 혼합된 혼합 호스트 재료를 사용한 경우에는 전류 밀도의 증가에 따라 전류 효율이 급격히 증가한 후 다시 급격히 감소하는 경향을 나타내는 반면, 본 실시예와 같이 50 %의 루브린이 혼합된 혼합 호스트 재료를 사용하는 경우에는 전류 효율이 효율 감소 경향이 매우 완만해지는 것을 알 수 있다.9 is a graph showing the current efficiency according to the current density of the prepared sample. For comparison, the current efficiencies of the samples using Alq 3 alone as the host material and doped with DCJTB throughout the light emitting layer are shown. This graph shows a different trend from the graph of FIG. 8B described above. In other words, when the mixed host material mixed with 5 wt% rubin is used, the current efficiency rapidly increases and then decreases again with the increase of the current density, whereas as shown in this embodiment, 50% of the rublin is mixed. In the case of using a mixed host material, it can be seen that the current efficiency tends to be very gentle.

이것은 50 wt%의 루브린이 혼합된 적색 발광 소자가 넓은 인가 전압 범위에서 보다 안정적인 휘도 효율값을 갖는다는 것을 의미하며, 따라서 이러한 특성을 이용함으로써 보다 안정된 발광 소자를 제작할 수 있다.This means that a red light emitting device in which 50 wt% of rubin is mixed has a more stable luminance efficiency value in a wide range of applied voltages, and thus, a more stable light emitting device can be manufactured by utilizing such characteristics.

본 발명에 따르면, 종래의 적색 유기발광소자의 발광층에 점선 도핑 구조를 제공함으로써 현저히 향상된 발광 효율을 갖는 적색 유기발광소자를 제작할 수 있다. 특히, 상기 발광층이 혼합 호스트 물질로 구성되는 경우에는 그렇지 않은 경우보다 적색 유기 발광소자의 발광 효율은 더욱 증대된다. According to the present invention, a red organic light emitting diode having a significantly improved luminous efficiency can be manufactured by providing a dotted line doping structure in a light emitting layer of a conventional red organic light emitting diode. In particular, when the light emitting layer is formed of a mixed host material, the light emitting efficiency of the red organic light emitting diode is further increased than otherwise.

Claims (6)

양극, 음극, 상기 양극 및 음극 사이에 순차 적층된 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 적색 유기 발광 소자에 있어서, In a red organic light emitting device comprising an anode, a cathode, a hole transport layer, a light emitting layer and an electron transport layer sequentially stacked between the anode and the cathode, 상기 발광층은 복수의 제1층 및 인접한 두 개의 상기 제1층 사이에 개재되는 제2층을 포함하며, 상기 제1층 및 상기 제2층은 2종 이상의 혼합 호스트 재료로 구성되며, 상기 제1층 및 상기 제2층은 적색 발광 도펀트의 농도에 의해 구별되는 점선 도핑 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 적색 유기발광소자.The light emitting layer includes a plurality of first layers and a second layer interposed between two adjacent first layers, wherein the first layer and the second layer are composed of two or more mixed host materials, and the first layer The layer and the second layer is a red organic light emitting device, characterized in that the dotted doping structure is distinguished by the concentration of the red light emitting dopant. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 혼합 호스트 재료는 루브린(Rubrene)을 포함하는 것을 특징으로 하는 적색 유기발광소자.The mixed host material is a red organic light emitting device, characterized in that it comprises (Rubrene). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1층은 적색 발광 도펀트가 도핑된 층이고, 상기 제2층은 적색 발광 도펀트가 도핑되지 않은 층인 것을 특징으로 하는 적색 유기발광소자.Wherein the first layer is a layer doped with a red light emitting dopant and the second layer is a layer not doped with a red light emitting dopant. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제1층의 수는 2 ~ 8인 것을 특징으로 하는 적색 유기발광소자.The number of the first layer is a red organic light emitting device, characterized in that 2 to 8. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 적색 발광 도펀트는 DCJTB인 것을 특징으로 하는 적색 유기발광소자.The red light emitting dopant is a red organic light emitting diode, characterized in that the DCJTB. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 발광층과 상기 전자 수송층 사이에 정공 저지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적색 유기발광소자.The organic light emitting device of claim 1, further comprising a hole blocking layer between the light emitting layer and the electron transporting layer.
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