KR20070114376A - 삼중항 상태로의 직접 주입을 이용하는 유기 발광 장치 - Google Patents

삼중항 상태로의 직접 주입을 이용하는 유기 발광 장치 Download PDF

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KR20070114376A
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스티븐 포레스트
줄리아 제이. 브라운
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더 트러스티즈 오브 프린스턴 유니버시티
더 유니버시티 오브 써던 캘리포니아
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Abstract

본 발명은 삼중항 상태로의 직접 주입을 이용하는 OLED(유기 발광 장치)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 공명 주입 및/또는 단차 에너지 준위를 이용하는 OLED에 관한 것이다.
유기 발광 장치, 인광성 도펀트, 발광층

Description

삼중항 상태로의 직접 주입을 이용하는 유기 발광 장치{OLEDS UTILIZING DIRECT INJECTION TO THE TRIPLET STATE}
본 출원은 미국 특허 출원 제11/123,155호(출원일: 2005년 5월 6일)의 일부 계속 출원으로, 이것은 그 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. 본 출원은 또한 미국 가 특허 출원 제60/666,867호(출원일: 2005년 3월 31일)의 이익을 주장한다.
연구 계약
특허청구된 발명은 대학-기업 간의 공동 연구 계약에 따른 다음과 같은 파트너: 프린스턴 유니버시티, 더 유니버시티 오브 써던 캘리포니아 및 유니버설 디스플레이 코포레이션 중 하나 이상에 의하여, 그 하나 이상을 대신하여 그리고/또는 그 하나 이상과 관련하여 이루어진 것이다. 본 계약은 특허청구된 발명이 이루어진 날 및 그 날 이전에 유효하며, 특허청구된 발명은 상기 계약의 범주 내에서 수행된 활동의 결과로서 이루어진 것이다.
발명의 기술분야
본 발명은 유기 발광 장치(OLED: organic light emitting device), 특히 삼중항 상태로의 직접 주입을 이용하는 OLED에 관한 것이다.
유기 재료(또는 물질)를 이용하는 광-전자 장치는 많은 이유로 인해 그 요구가 증가하고 있다. 이러한 장치를 제조하는 데 이용되는 재료의 다수가 비교적 저렴하므로, 유기 광-전자 장치는 무기 장치에 비해서 비용 이점에 대한 잠재성을 가진다. 또한, 가요성 등과 같이 유기 재료의 고유 특성은 그 재료가 가요성 기판 상에서의 제작과 같은 특정 용도에 잘 적합화도록 할 수 있다. 유기 광-전자 장치의 예로는 유기 발광 장치(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광기전력 전지 및 유기 광검출기가 포함된다. OLED의 경우, 유기 재료는 종래의 재료에 비해서 성능상 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 유기 발광층이 발광하는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트에 의해 용이하게 동조될 수 있다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같이, "유기"란 용어는 유기 광-전자 장치를 제작하는 이용될 수 있는 소분자(small molecule) 유기 재료 뿐만 아니라 중합체(polymer) 재료를 포함한다. "소분자"란 중합체가 아닌 임의의 유기 재료를 의미하며, "소분자"는 실제로 상당히 클 수도 있다. 소분자는 일부 환경에서 반복 단위를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 치환기로서 장쇄 알킬기를 이용하는 것은 "소분자" 부류로부터 분자를 제거하지 못한다. 소분자는 또한 중합체 내에, 예를 들어 중합체 골격의 펜던트 기로서 또는 골격의 일부로서 혼입될 수도 있다. 또한, 소분자는 덴드리머(dendrimer)의 코어 부분으로서 기능할 수도 있고, 상기 덴드리머는 상기 코어 부분 상에 형성된 일련의 화학적 쉘로 구성되어 있다. 그 덴드리머의 코어 부분은 형광성 또는 인광성 소분자 에미터(emitter)일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있으며, OLED 분야에서 현재 사용되고 있는 덴드리머는 모두 소분자인 것으로 여겨진다. 일반적으로, 소분자는 단일 분자량을 가진 잘 정의된 화학식을 갖는 반면, 중합체는 분자마다 변할 수 있는 분자량 및 화학식을 가진다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, "유기"란 용어는 하이드로카빌 및 헤테로원자 치환된 하이드카빌 리간드의 금속 착체를 포함한다.
OLED는 전압이 이 장치에 걸쳐 인가된 경우 발광하는 유기 박막을 이용한다. OLED는 평면 패널 디스플레이, 조명 및 역광조명 등의 용도에 이용하기 위한 관심이 증가하고 있는 기술로 되고 있다. 몇몇 OLED 재료 및 배치형태(configuration)가 미국 특허 제5,844,363호, 제6,303,238호 및 제5,707,745호에 기재되어 있고, 이들 문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다.
OLED 장치는 일반적으로(항상은 아니지만) 전극 중 적어도 하나의 전극을 통해 발광하도록 의도된 것으로, 1개 이상의 투명 전극이 유기 광-전자 장치에 이용될 수 있다. 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO) 등의 투명 전극 재료는 하부 전극(bottom electrode)으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제5,703,436호 및 제5,707,745호에 개시된 것과 같은 투명한 상부 전극(top electrode)도 이용될 수 있고, 상기 특허 문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. 단지 하부 전극을 통해서만 발광하도록 의도된 장치의 경우, 상부 전극은 투명할 필요는 없고, 높은 전기 전도성을 가진 두꺼운 반사성 금속층으로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 단지 상부 전극을 통해서만 발광하도록 의도된 장치의 경우, 하부 전극은 불투명성 및/또는 반사성일 수 있다. 전극이 투명할 필요가 없는 경우, 보다 두꺼운 층을 사용하는 것이 보다 양호한 전도성을 제공할 수 있고, 반사성 전극을 이용하 는 것은 투명 전극을 향하여 역으로 광을 반사함으로써 다른 전극을 통해 발광된 광량을 증가시킬 수 있다. 완전 투명한 장치도 제작될 수 있는데, 여기에서는 양쪽 전극은 모두 투명하다. 사이드 발광 OLED도 제작될 수 있는데, 여기에서는 한쪽 또는 양쪽 전극이 불투명하거나 반사성일 수 있다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같이, "상부"란 기판으로부터 가장 멀리 떨어져 있다는 것을 의미하는 반면, "하부"란 기판에 가장 가까이 떨어져 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 2개의 전극을 가진 장치의 경우, 하부 전극은 기판에 가장 가까운 전극으로, 일반적으로 제작된 제1 전극이다. 하부 전극은 2개의 표면, 기판에 가장 가깝게 떨어져 있는 바닥 표면 및 기판으로부터 보다 멀리 떨어져 있는 정상 표면을 갖는다. 제1 층이 제2 층 "위에 배치된" 것으로 기재된 경우, 이 제1 층은 기판으로부터 보다 멀리 떨어져 배치된다. 제1 층이 제2 층"과 물리적으로 접촉"한 상태로 있다는 것을 특정하지 않는 한, 제1 층과 제2 층 사이에는 다른 층이 있을 수 있다. 예를 들어, 캐소드는, 애노드와의 사이에 다양한 유기층이 있더라도, 애노드 "위에 배치된" 바와 같이 기술될 수 있다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같이, "용액 처리가능한"이란 용액 또는 현탁 형태인 액체 매질 중에 용해, 분산 또는 수송되고/되거나, 그 매질로부터 침착되는 것이 가능한 것을 의미한다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 그리고 당업자에 의해 이해되고 있는 바와 같이, 제1 "HOMO"(Highest Occupied Molecular Orbital: 최고 준위 점유 분자 궤도) 또는 "LUMO"(Lowest Unoccupied Molecular Orbital: 최저 준위 점유 분자 궤 도) 에너지 준위는 이 제1 에너지 준위가 진공 에너지 준위에 보다 가까운 경우 제2 HOMO 또는 LUMO 에너지 준위 "보다 크거나" 또는 "보다 높다". IP(ionization potential: 이온화 포텐셜)가 진공 준위에 대해서 음의 에너지로서 측정되므로, 보다 높은 HOMO 에너지 준위는 보다 작은 절대 값을 가진 IP(보다 적은 음의 값인 IP)에 해당한다. 마찬가지로, 보다 높은 LUMO 에너지 준위는 보다 작은 절대 값을 가진 전자 친화도(EA: electron affinity)(보다 작은 음의 값인 EA)에 해당한다. 상부에 진공 준위를 가진 종래의 에너지 준위 다이어그램 상에서, 소정 재료의 LUMO 에너지 준위는 동일한 재료의 HOMO 에너지 준위보다 높다. "보다 높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위는 "보다 낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 이러한 다이어그램의 상부에 가깝게 나타난다.
발명의 개요
일 실시형태에 있어서, 본 발명은 a) 애노드; b) 캐소드; c) 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치된 발광층으로서, i) 인광성 도펀트 HOMO 에너지 준위, 인광성 도펀트 LUMO 에너지 준위, 삼중항 에너지 및 단일항 에너지를 가진 인광성 도펀트와, ii) 발광층 호스트 HOMO 에너지 준위 및 발광층 호스트 LUMO 에너지 준위를 가진 발광층 호스트를 포함하는 발광층; 및 d) 상기 발광층에 인접하게 배치된 수송층으로서, 제1 재료 HOMO 에너지 준위 및 제1 재료 LUMO 에너지 준위를 가진 제1 재료를 포함하는 수송층을 포함하며, 전자-정공 쌍(electron-hole pair)은 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 대략 동일한 에너지 분리부(energy separation)를 가로질러 직접 재결합하는 것인 유기 발광 장치를 제공한다.
바람직한 실시형태에 있어서, 상기 유기 발광 장치는 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일한 에너지 분리부를 포함한다. 이 에너지 준위 분리부는 발광층 호스트 LUMO와 인광성 도펀트 HOMO 사이, 발광층 호스트 HOMO와 인광성 도펀트 LUMO 사이, 전자 수송 재료 LUMO와 인광성 도펀트 HOMO 사이, 정공 수송 재료 HOMO와 인광성 도펀트 LUMO 사이 또는 전자 수송 재료 LUMO와 정공 수송 재료 HOMO 사이에서 있을 수 있다. 바람직하게는, 상기 에너지 분리부는 인광성 도펀트의 단일항 에너지보다 적어도 약 0.2 eV 낮다.
바람직한 실시형태에 있어서, 상기 인광성 도펀트는 약 500 ㎚ 미만인 발광 스펙트럼에서의 피크를 가진다.
다른 실시형태에 있어서, 본 발명은 a) 애노드; b) 캐소드; c) 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치된 발광층으로서, i) 인광성 도펀트 HOMO 에너지 준위, 인광성 도펀트 LUMO 에너지 준위, 삼중항 에너지 및 단일항 에너지를 가진 인광성 도펀트와, ii) 발광층 호스트 HOMO 에너지 준위 및 발광층 호스트 LUMO 에너지 준위를 가진 발광층 호스트를 포함하는 발광층; 및 d) 상기 발광층에 인접하게 배치된 수송층으로서, HOMO 에너지 준위 및 LUMO 에너지 준위를 각각 가진 복수의 재료를 포함하는 수송층을 포함하며, 상기 복수의 재료 각각의 적어도 하나의 에너지 준위는 함께 발광층 중의 적어도 하나의 에너지 준위를 유도하는 일련의 에너지 단차(energy step)를 형성하며, 상기 일련의 에너지 단차에서의 각 단차는 약 0.2eV 이하인 것인 유기 발광 장치를 제공한다.
상기 일련의 에너지 단차는 단일 재료가 도핑된 서브층(sublayer), 재료들의 혼합물이 도핑된 서브층, 순수(neat) 서브층 또는 이들의 조합에 의해 형성될 수 있다.
본 발명은 상기 본 발명의 장치를 제조하는 방법도 제공한다.
도면의 간단한 설명
도 1은 별개의 전자 수송층, 정공 수송층 및 발광층뿐만 아니라 기타 층을 가진 유기 발광 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 별개의 전자 수송층을 갖지 않은 반전형 유기 발광 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 가능한 공명 주입 부위 ΔE1 내지 ΔE4를 나타낸 에너지 준위 다이어그램을 표시한 도면이다.
도 4는 도펀트의 삼중항 상태(T1) 및 단일항 상태(S1)를 나타낸 도면이다.
도 5는 제1 재료 HOMO가 인광성 도펀트 HOMO와 정렬되어 있는 에너지 준위 다이어그램을 표시한 도면이다.
도 6은 제1 재료 LUMO가 인광성 도펀트 LUMO와 정렬되어 있는 에너지 준위 다이어그램을 표시한 도면이다.
도 7A는 일련의 에너지 단차를 형성하는 재료의 혼합물로 도핑된 정공 수송층을 도시한 에너지 준위 다이어그램을 표시한 도면이다.
도 7B는 일련의 에너지 단차를 형성하는 복수의 순수 층(neat layer)을 포함하는 정공 수송층을 나타낸 도면이다.
도 8A는 일련의 에너지 단차를 형성하는 재료의 혼합물로 도핑된 전자 수송층을 나타낸 에너지 준위 다이어그램을 표시한 도면이다.
도 8B는 일련의 에너지 단차를 형성하는 복수의 순수 층을 포함하는 전자 수송층을 나타낸 도면이다.
도 9는 전자가 삼중항 형성 전에 도펀트 LUMO에 있을 수 있는 경우 단일항 상태를 통해 가는 일 없이 삼중항 상태 내로의 직접 주입이 일어날 수 있는 에너지 준위 다이어그램을 나타낸 도면이다.
도 10은 정공이 삼중항 형성 전에 도펀트 LUMO에 있을 수 있는 경우 단일항 상태를 통해 가는 일 없이 삼중항 상태 내로의 직접 주입이 일어날 수 있는 에너지 준위 다이어그램을 나타낸 도면이다.
발명의 상세한 설명
일반적으로, OLED는 애노드와 캐소드 사이에 배치되어 그 애노드 및 캐소드에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 유기층을 포함한다. 전류가 인가된 경우, 애노드는 정공을 주입하고 캐소드는 유기층(들) 속으로 전자를 주입한다. 주입된 정공 및 전자는 각각 반대로 하전된 전극을 향해 이동한다. 전자와 정공이 동일 분자 상에 편재화되는 경우, 여기된 에너지 상태를 가진 편재화된 전자-정공 쌍인 "엑시톤"(exciton)이 형성된다. 이 엑시톤이 발광 기전을 통해 완화된 경우 발광된다. 일부 경우, 엑시톤은 엑시머(excimer) 또는 엑시플렉스(exciplex) 상에 편재화될 수 있다. 예컨대 열 완화 등의 비방사성 기전도 일어날 수 있지만, 이것은 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 여겨진다.
초기의 OLED는 예를 들어 미국 특허 제4,769,292호에 기재된 바와 같이 단일항 상태로부터 발광하는 ("형광") 발광성 분자를 이용하였으며, 이 특허문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. 형광은 일반적으로 10 나노초 미만의 시간 프레임에서 일어난다.
보다 최근에, 삼중항 상태로부터 발광하는 ("인광") 발광성 재료를 가진 OLED가 입증되고 있다. 이것은 예를 들어 문헌["Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151-154, 1998 ("Baldo-I") 및 Baldo et al., "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence," Appl. Phys. Lett, vol. 75, No. 3, 4-6 (1999) ("Baldo-II")]을 참조할 수 있고, 이들 문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. 인광이란 전이가 스핀 상태의 변화를 필요로 하므로 "금지된" 전이를 의미할 수 있으며, 양자 역학은 이러한 전이가 선호되지 않는 것을 나타낸다. 그 결과, 인광은 일반적으로 적어도 10 나노초를 초과하는 시간 프레임, 전형적으로 100 나노초보다 큰 시간 프레임에서 일어난다. 인광의 천연적인 방사성 수명이 너무 길 경우, 삼중항은 비방사성 기전에 의해 붕괴될 수 있으므로, 발광되지 않는다. 또한, 유기 인광은 매우 낮은 온도에서 비공유 쌍의 전자를 가진 헤테로원자를 함유하는 분자에서 관찰될 경우도 있다. 2,2'-바이피리딘이 그러한 분자이다. 비방사성 붕괴 기전은 전형적으로 온도 의존성이므로, 액체 질소 온도에서 인광을 발현하는 유기 재료는 전형적으로 실온에서 인광을 발현하지 않는다. 그러나, Baldo에 의해 입증된 바와 같이, 이 문제는 실온에서 인광을 일으키는 인광성 화합물을 선택함으로써 해소될 수 있다. 대표적인 발광층은 미국 특허 제6,303,238호; 제6,310,360호; 제6,830,828호 및 제6,835,469호; 미국 특허 출원 공개 공보 제2002-0182441호; 및 WO-02/074015에 개시된 바와 같은 도핑되거나 또는 비도핑된 인광성 유기금속 재료를 포함한다.
일반적으로, OLED에 있어서의 엑시톤은 약 3:1의 비, 즉 대략 삼중항 75% 및 단일항 25%로 형성되는 것으로 여겨진다. 이것은 예를 들어 문헌[Adachi et al., "Nearly 100% Internal Phosphorescent Efficiency In An Organic Light Emitting Device," J. Appl. Phys., 90, 5048 (2001)]을 참조할 수 있고, 이 문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. 많은 경우에 있어서, 단일항 엑시톤은 "시스템간 교차(intersystem crossing)"를 통해서 그 에너지를 삼중항 여기 상태로 용이하게 이행될 수 있는 반면, 삼중항 엑시톤은 그 에너지를 단일항 여기 상태로 용이하게 이행할 수 없다. 그 결과, 100% 내부 양자효율은 인광성 OLED에 의해 이론적으로 가능하다. 형광성 장치에 있어서, 삼중항 엑시톤의 에너지는 일반적으로 장치를 가열하는 비방사(radiationless) 붕괴 과정으로 인하여 소실되고, 그 결과 내부 양자 효율이 훨씬 낮아진다. 삼중항 여기 상태로부터 방출되는 인광성 재료를 이용하는 OLED는 예를 들어 미국 특허 제6,303,238호에 개시되어 있고, 이 문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다.
인광은 삼중항 여기 상태에서 방사 붕괴가 일어나는 중간의 비-삼중항 상태로의 전이에 의해 진행될 수 있다. 예를 들어, 란탄계 원소에 배위된 유기 분자는 그 란탄계 금속에 편재화된 여기 상태로부터 인광을 발할 경우가 있다. 그러나, 이러한 재료는 삼중항 여기 상태로부터 직접 인광을 발하지 않지만 대신에 란탄계 금속 이온에 집중된 원자 여기 상태로부터 발광한다. 유러퓸 다이케토네이트 착체는 이러한 유형의 종 중 하나의 군을 예시한다.
삼중항으로부터의 인광은 높은 원자 번호의 원자에 인접한 유기 분자를 바람직하게는 결합을 통해 구속함으로써 형광에 비해 증강될 수 있다. 소위 중원자 효과(heavy atom effect)라 불리는 이 현상은 스핀-궤도 커플링으로서 알려진 기전에 의해 형성된다. 이러한 인광성 전이는 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(III)과 같은 유기금속 분자의 여기된 MLCT(metal-to-ligand charge transfer: 금속-리간드 전하 이동) 상태로부터 관찰될 수 있다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같이, "삼중항 에너지"란 용어는 주어진 재료의 인광 스펙트럼에서 식별될 수 있는 최고 에너지 특성에 대응하는 에너지를 의미한다. 이 최고 에너지 특성은 반드시 인광 스펙트럼에서 가장 큰 강도를 가진 피크일 필요는 없고, 예를 들어, 이러한 피크의 고에너지 측상의 투명한 숄더형(clear shoulder)의 국소 최대치일 수 있다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같이 "유기금속"이란 용어는 일반적으로 당업자에 의해 이해되고 있으며, 예를 들어 문헌 ["Inorganic Chemistry" (2nd Edition) by Gary L. Miessler and Donald A. Tarr, Prentice Hall (1998)]에 제시되어 있다. 따라서, 유기금속이란 용어는 탄소-금속 결합을 통해 금속에 결합된 유기 기를 가진 화합물을 의미한다. 이 부류는 헤테로원자로부터 유래한 도너 결합만을 가진 물질인 그 자체 배위 화합물, 예컨대 아민, 할라이드, 슈도할라이드(CN 등) 등의 금속 착체 등을 포함하지 않는다. 실제로, 유기금속 화합물은, 유기 종에 대한 1개 이상의 탄소-금속 결합 이외에도, 헤테로원자로부터 유래한 1개 이상의 도너 결합을 포함한다. 유기종에 대한 탄소-금속 결합이란 페닐, 알킬, 알케닐 등의 유기기의 금속과 탄소원자 간의 직접 결합을 의미하지만, CN 또는 CO의 탄소와 같이 "무기 탄소"에 대한 금속 결합을 의미하는 것은 아니다.
도 1은 유기 발광 장치(100)를 나타낸다. 이 도면은 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아니다. 장치(100)는 기판(110), 애노드(115), 정공 주입층(120), 정공 수송층(125), 전자 차단층(130), 발광층(135), 정공 차단층(140), 전자 수송층(145), 전자 주입층(150), 보호층(155) 및 캐소드(160)를 포함할 수 있다. 캐소드(160)는 제1 도전층(162) 및 제2 도전층(164)을 구비한 화합물 캐소드이다. 장치(100)는 이 순서로 층을 침착시킴으로써 제작될 수 있다.
기판(110)은 바람직한 구조 특성을 제공하는 적합한 기판이면 어느 것이든지 가능하다. 기판(110)은 가요성 또는 강성일 수 있다. 기판(110)은 투명, 반투명 또는 불투명할 수 있다. 플라스틱 및 유리는 바람직한 강성 기판 재료의 예이다. 플라스틱 및 금속 호일은 바람직한 가요성 기판 재료의 예이다. 기판(110)은 회로 제조를 용이하게 하기 위하여 반도체 재료일 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 기판상에 이어서 침착되는 OLED를 제어할 수 있는 능력을 가진, 회로가 제작되는 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 다른 기판도 사용될 수 있다. 기판(110)의 재료 및 두께는 바람직한 구조 및 광학 특성을 얻기 위해 선택될 수 있다.
애노드(115)는 유기층에 정공을 수송하는 데 충분히 도전성인 적절한 애노드이면 어느 것이든지 가능하다. 애노드(115)의 재료는 바람직하게는 약 4 eV보다 높은 일함수를 가진다("높은 일함수 재료"). 바람직한 애노드 재료는 인듐 주석 산화물(ITO) 및 인듐 아연 산화물(IZO), 알루미늄 아연 산화물(AlZnO) 등의 도전성 금속 산화물 및 금속들을 포함한다. 애노드(115)(및 기판(110))는 하부 발광 장치를 작성하도록 충분히 투명하면 된다. 바람직한 투명 기판과 애노드 조합은 유리 또는 플라스틱(기판) 상에 침착된 시판의 ITO(애노드)이다. 가요성의 투명 기판-애노드 조합은 미국 특허 제5,844,363호 및 제6,602,540호에 개시되어 있고, 이들 문헌은 그들의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. 애노드(115)는 불투명 및/또는 반사성일 수 있다. 반사성 애노드(115)는 장치의 상부로부터 발광된 광량을 증대시키기 위해 몇몇 상부 발광형 장치에 대해서 바람직할 수 있다. 애노드(115)의 재료 및 두께는 바람직한 도전성 및 광학 특성을 얻기 위해 선택될 수 있다. 애노드(115)가 투명한 경우, 특정 재료에 대해 바람직한 도전성을 제공하기 위해 충분히 두껍지만 바람직한 투명도를 제공하기 위해서는 충분히 얇은 두께의 범위일 수 있다. 다른 애노드 재료 및 구조가 사용될 수도 있다.
정공 수송층(125)은 정공을 수송할 수 있는 능력을 가진 재료를 포함할 수 있다. 정공 수송층(130)은 진성일 수 있거나(비도핑될 수 있거나) 또는 도핑될 있을 수 있다. 도핑은 도전성을 증강시키는 데 이용될 수 있다. α-NPD 및 TPD는 진성의 정공 수송층의 예이다. p-도핑 정공 수송층의 예는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003-0230980호(Forrest et al.)에 개시된 바와 같이 50:1의 몰비로 F4-TCNQ를 도핑한 m-MTDATA이며, 이 문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. 다른 정공 수송층도 이용될 수 있다.
발광층(135)은 전류가 애노드(115)와 캐소드(160) 사이를 통과할 경우 발광할 수 있는 능력을 가진 유기 재료를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 발광층(135)은 형광성 발광 재료도 이용될 수 있지만, 인광성 발광 재료를 함유한다. 인광성 재료는 이러한 재료와 관련된 보다 높은 발광 효율 때문에 바람직하다. 발광층(135)은 또한 전자, 정공 및/또는 엑시톤을 포획할 수 있는 발광성 재료로 도핑된, 전자 및/또는 정공을 수송할 수 있는 능력을 가진 호스트 재료를 포함할 수 있으므로, 엑시톤은 광전자 방출 기전을 통해서 발광 재료로부터 완화된다. 발광층(135)은 수송 및 발광 특성을 겸비한 단일 재료를 포함할 수 있다. 발광 재료가 도펀트이든지 주요 구성성분이든지 간에, 발광층(135)은 발광 재료의 방출을 동조하는 도펀트와 같은 기타 재료를 포함할 수도 있다. 발광층(135)은 바람직한 광 스펙트럼을 방출할 수 있는 능력을 가진 복수의 발광 재료를 조합해서 포함할 수도 있다. 인광성 발광 재료의 예로는 Ir(ppy)3를 들 수 있다. 형광성 발광 재료의 예로는 DCM 및 DMQA를 들 수 있다. 호스트 재료의 예로는 Alq3, CBP 및 mCP를 들 수 있다. 발광성 및 호스트 재료의 예는 미국 특허 제6,303,238호(Thompson et al.)에 개시되어 있으며, 이 문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. 발광성 재료는 많은 방법으로 발광층(135)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 발광성 소분자는 중합체 내에 혼입될 수 있다. 이것은 수개의 방법, 즉, 소분자를 별개의 독립된 분자종으로서 중합체 내로 도핑하거나; 또는 소분자를 중합체의 골격에 혼입하여 공중합체를 형성하는 방법; 또는 소분자를 중합체 상의 펜던트 기로서 결합시키는 방법에 의해 달성될 수 있다. 다른 발광층 재료 및 구조도 이용될 수 있다. 예를 들어, 소분자 발광성 재료는 덴드리머의 코어로서 존재할 수 있다.
많은 유용한 발광성 재료는 금속 중심에 결합된 1개 이상의 리간드를 포함한다. 리간드는 유기금속 발광 재료의 광활성 특성에 직접 기여할 경우 "광활성"이라 칭할 수 있다. "광활성" 리간드는, 금속과 조합하여, 광자가 방출될 경우 전자가 이동하는 에너지 준위를 제공할 수 있다. 다른 리간드는 "부수적"(ancillary) 리간드라 칭할 수 있다. 부수적 리간드는 예를 들어 광활성 리간드의 에너지 준위를 시프트시킴으로써 분자의 광활성 특성을 변경할 수 있지만, 부수적 리간드는 발광에 관련된 에너지 준위를 직접 제공하지 못한다. 하나의 분자 중에서 광활성인 리간드는 다른 분자 중에서는 부수적일 수 있다. 이러한 광활성 및 부수적의 정의는 비제한적인 이론으로서 의도된 것이다.
전자 수송층(145)은 전자를 수송할 수 있는 능력을 가진 재료를 포함할 수 있다. 전자 수송층(145)은 진성일 수 있거나(비도핑될 수 있거나) 또는 도핑될 수 있다. 도핑은 전도성을 증강시키기 위해 사용될 수 있다. Alq3는 진성 전자 수송층의 일례이다. n-도핑 전자 수송층의 일례는 미국 특허 출원 공개 공보 제2003-0230980호(Forrest et al.)에 개시된 바와 같이 1:1의 몰비로 Li로 도핑된 BPhen이며, 이 문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. 다른 전자 수송층도 이용될 수 있다.
전자 수송층의 전하 운반 성분(charge carrying component)은 전자가 캐소드로부터 전자 수송층의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 에너지 준위 속으로 효율적으로 주입될 수 있도록 선택될 수 있다. 상기 "전하 운반 성분"은 실제로 전자를 수송하는 LUMO 에너지 준위를 담당하는 재료이다. 이 성분은 기본 재료일 수 있거나, 또는 이것은 도펀트일 수 있다. 유기 재료의 LUMO 에너지는 일반적으로 그 재료의 전자 친화도를 특징으로 할 수 있고, 캐소드의 상대 전자 주입 효율은 일반적으로 캐소드 재료의 일함수의 측면에서 특징으로 할 수 있다. 이것은 전자 수송층 및 인접하는 캐소드의 바람직한 특성이 ETL의 전하 운반 성분의 전자 친화도 및 캐소드 재료의 일함수의 견지에서 특징으로 할 수 있다. 특히, 높은 전자 주입 효율을 달성하기 위해서, 캐소드 재료의 일함수는 전자 수송층의 전하 운반 성분의 전자 친화도보다 약 0.75 eV 초과 만큼 크지 않는 것이 바람직하고, 0.5 eV 이하 만큼 크지 않은 것이 더욱 바람직하다. 마찬가지 고려사항은 전자가 주입되는 모든 층에 적용된다.
캐소드(160)는 전자를 전도하여 이들을 장치(100)의 유기층에 주입하는 능력을 가지도록 당업계에 공지된 적합한 재료 또는 그들 재료의 조합의 어느 것이든 가능하다. 캐소드(160)는 투명 또는 불투명일 수 있고, 반사성일 수 있다. 금속 및 금속 산화물은 적합한 캐소드 재료의 예이다. 캐소드(160)는 단일 층일 수도 있고, 또는 화합물 구조를 가질 수도 있다. 도 1은 얇은 금속층(162) 및 두꺼운 도전성 금속산화물층(164)을 가진 화합물 캐소드(160)를 나타낸다. 화합물 캐소드에 있어서, 상기 두꺼운 층(164)을 위한 바람직한 재료로는 ITO, IZO, 및 기타 당업계에 공지된 재료를 들 수 있다. 미국 특허 제5,703,436호, 제5,707,745호, 제6,548,956 B2호 및 제6,576,134 B2호(이들 문헌은 그들의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있음)에는 위에 있는 투명하고 전기전도성의 스퍼터 증착된 ITO 층을 가진 Mg:Ag 등의 금속의 얇은 층을 구비한 화합물 캐소드를 포함하는 캐소드의 예를 개시하고 있다. 이면(underlying) 유기층과 접촉하는 캐소드(160)의 일부는, 단일층의 캐소드(160)이든 화합물 캐소드의 얇은 금속층(162)이든 또는 몇몇 기타 부분이든지 간에, 약 4 eV보다 낮은 일함수를 가진 재료("낮은 일함수 재료")로 이루어진 것이 바람직하다. 다른 캐소드 재료 및 구조도 이용될 수 있다.
차단층은 발광층을 떠나는 전하 캐리어(전자 또는 정공) 및/또는 엑시톤의 수를 감소시키는 데 이용될 수 있다. 전자 차단층(130)은 발광층(135)과 정공 수송층(125) 사이에 배치되어 전자가 정공 수송층(125)의 방향으로 발광층(135)을 떠나는 것을 차단할 수 있다. 마찬가지로, 정공 차단층(140)은 발광층(135)과 전자 수송층(145) 사이에 배치되어, 정공이 전자 수송층(145)의 방향으로 발광층(135)을 떠나는 것을 차단할 수 있다. 차단층은 또한 엑시톤이 발광층으로부터 확산되는 것을 차단하는 데 사용될 수도 있다. 차단층의 이론 및 사용은 미국 특허 제6,097,147호 및 미국 특허출원 공개 공보 제2003-0230980호(Forrest et al.)에 더욱 상세히 기재되어 있고, 이들 문헌은 그들 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 그리고 당업자에 의해 이해되고 있는 바와 같이, "차단층"이란 용어는 해당 층이 전하 캐리어 및/또는 엑시톤을 반드시 완전히 차단하는 것을 시사하지는 않지만, 해당 층이 장치를 통한 전하 캐리어 및/또는 엑시톤의 수송을 상당히 억제하는 장벽을 제공하는 것을 의미한다. 장치에서의 이러한 차단층의 존재는 차단층이 결여된 유사한 장치에 비해서 실질적으로 보다 높은 효율을 가져올 수 있다. 또한, 차단층은 OLED의 바람직한 영역으로 방출을 한정하는 데 이용될 수 있다.
일반적으로, 주입층은 전극 또는 유기층과 같은 하나의 층으로부터 인접한 유기층 속으로의 전하 캐리어의 주입을 향상시킬 수 있는 재료로 구성된다. 주입층은 또한 전하 이동(또는 수송) 기능을 수행할 수 있다. 장치(100)에 있어서, 정공 주입층(120)은 애노드(115)로부터 정공 수송층(125) 속으로의 정공의 주입을 향상시키는 층이면 어느 것이라도 가능하다. CuPc는 ITO 애노드(115) 및 기타 애노드로부터 정공 주입층으로서 사용될 수 있는 재료의 일례이다. 장치(100)에 있어서, 전자 주입층(150)은 전자 수송층(145) 속으로의 전자의 주입을 향상시키는 층이면 어느 것이어도 가능하다. LiF/Al은 인접층으로부터 전자 수송층 속으로의 전자 주입층으로서 이용될 수 있는 재료의 일례이다. 기타 재료 또는 이들 재료의 조합이 주입층에 사용될 수도 있다. 특정 장치의 구성에 따라, 주입층은 장치(100)에 표시된 것과는 다른 위치에 배치될 수 있다. 주입층의 또 다른 예는 미국 특허 출원 제09/931,948호(Lu et al.)에서 제공되며, 이 문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. 정공 주입층은 스핀-코팅 중합체 등의 용액 침착 재료, 예를 들어, PEDOT:PSS를 포함할 수 있거나, 또는 기상 증착 소분자 재료, 예를 들어, CuPc 또는 MTDATA일 수 있다.
정공 주입층(HIL)은 애노드로부터 정공 주입 재료 속으로의 효과적인 정공 주입을 제공하도록 애노드 표면을 평탄화하거나 습윤시킬 수 있다. 정공 주입층은 또한 그들의 본 명세서에서 기재된 상대 이온화 전위(IP) 에너지에 의해 정의된 바와 같이 HIL의 한쪽 상의 인접한 애노드 층 및 HIL의 반대쪽 상에 정공 수송 층과 함께 바람직하게 일치하는 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위를 가진 전하 운반 성분을 가질 수도 있다. "전하 운반 성분"은 정공을 실제로 수송하는 HOMO 에너지 준위를 담당하는 재료이다. 이 성분은 HIL의 기본 재료일 수 있거나, 또는 도펀트일 수 있다. 도핑된 HIL을 이용함으로써, 그의 전기적 특성을 위해 도펀트를 선택할 수 있고, 습윤성, 가요성, 인성(toughness) 등의 형태 특성을 위해 호스트를 선택할 수 있다. HIL 재료에 대한 바람직한 특성은 정공이 애노드로부터 HIL 재료 속으로 효과적으로 주입될 수 있도록 한다. 특히, HIL의 전하 운반 성분은 바람직하게는 애노드 재료의 IP보다 약 0.7 eV 이하 큰 IP를 가진다. 더욱 바람직하게는, 전하 운반 성분은 애노드 재료보다 약 0.5 eV 이하 큰 IP를 가진다. 마찬가지의 고려사항은 정공이 주입되는 모든 층에 적용된다. HIL 재료는, 이러한 HIL 재료가 종래의 정공 수송 재료의 정공 전도성보다 실제로 작은 정공 전도성을 가질 수 있는 점에서 OLED의 정공 수송층에 전형적으로 이용되는 종래의 정공 수송 재료와 더욱 구별된다. 본 발명의 HIL의 두께는 애노드 층의 표면을 평탄화하거나 습윤시키는 데 도움을 주도록 충분히 두꺼우면 된다. 예를 들어, 10 ㎚ 정도로 작은 HIL 두께는 매우 평활한 애노드 표면의 경우에 허용가능하다. 그러나, 애노드 표면은 매우 거친 경향이 있으므로, 어떤 경우에는 HIL의 두께는 50 ㎚이하인 것이 바람직할 수 있다.
보호층은 후속의 제작 공정 동안 하지층을 보호하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 금속 또는 금속 산화물 상부 전극을 제작하는 데 이용되는 공정들은 유기층에 손상을 줄 수 있고, 또, 보호층은 이러한 손상을 저감하거나 제거하는 데 이용될 수 있다. 장치(100)에 있어서, 보호층(155)은 캐소드(160)의 제작 동안 하지의 유기층에 대한 손상을 감소시킬 수 있다. 바람직하게는, 보호층은 (장치(100) 중의 전자)를 수송하는 캐리어의 종류에 대한 높은 캐리어 이동도를 가지므로, 장치(100)의 동작 전압을 상당히 증가시키지 않는다. CuPc, BCP 및 다양한 금속 프탈로사이아닌은 보호층에 사용될 수 있는 재료의 예이다. 다른 재료 또는 재료들의 조합도 이용될 수 있다. 보호층(155)의 두께는 유기 보호층(160)이 침착된 후 일어나는 제작 공정으로 인해 하지층에 손상을 거의 또는 전혀 주지 않을 정도로 충분히 두껍지만 장치(100)의 동작 전압을 상당히 증가시키도록 두껍지 않은 것이 바람직하다. 보호층(155)은 그의 전도성을 증가시키기 위해 도핑될 수 있다. 예를 들어, CuPc 또는 BCP 보호층(160)은 Li로 도핑될 수 있다. 보호층의 더욱 상세한 설명은 미국 특허 출원 제09/931,948호(Lu et al.)에서 발견할 수 있고, 이들 문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다.
도 2는 반전형(inverted) OLED(200)를 나타낸다. 이 장치는 기판(210), 캐소드(215), 발광층(220), 정공 수송층(225) 및 애노드(230)를 포함한다. 장치(200)는 상기 기재된 층을 이 순서로 침착시킴으로써 제작될 수 있다. 가장 통상적인 OLED 배치형태가 애노드 위에 배치된 캐소드를 가지며, 장치(200)가 애노드(230) 아래에 배치된 캐소드(215)를 갖기 때문에, 장치(200)는 "반전형" OLED라 칭할 수 있다. 장치(100)에 대해서 기재된 것과 유사한 재료가 장치(200)의 대응하는 층에 이용될 수 있다. 도 2는 장치(100)의 구조로부터 몇몇 층이 생략될 수 있는 방법의 일례를 제공한다.
도 1 및 도 2에 예시된 간단한 층상형 구조는 비제한적인 예로 제공되며, 본 발명의 실시형태는 기타 광범위한 구조와 관련해서 사용될 수 있는 것을 이해할 수 있다. 기재된 특정 재료 및 구조는 성질상 예시적인 것이며, 기타 재료 및 구조도 이용될 수 있다. 기능성 OLED는 상이한 방식으로 설명된 각종 층을 조합함으로써 달성될 수 있거나, 또는 층들은 설계, 성능 및 비용 인자에 의거해서 전적으로 생략될 수도 있다. 구체적으로 설명되지 않은 기타 층도 포함될 수 있다. 구체적으로 설명된 것 이외의 재료도 사용될 수 있다. 본 명세서에 제공된 많은 예는 단일 재료를 포함하는 각종 층을 설명하였지만, 호스트와 도펀트의 혼합물 등의 재료의 조합물 또는 더욱 일반적으로 혼합물이 사용될 수 있는 것을 이해할 수 있다. 또한, 층들은 각종 서브층을 지닐 수도 있다. 본 명세서에서 각종 층에 부여된 명칭은 엄격하게 제한하기 위해 의도된 것으로 아니다. 예를 들어, 장치(200)에 있어서, 정공 수송층(225)은 정공을 수송하여 해당 정공을 발광층(220) 속으로 주입하며, 따라서, 이것은 정공 수송층 또는 정공 주입층으로서 기재될 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, OLED는 캐소드와 애노드 사이에 "유기층"이 배치된 것으로 설명될 수 있다. 이 유기층은 단일층을 포함할 수 있거나, 또는 예를 들어 도 1 및 도 2에 대해서 설명한 바와 같이, 상이한 유기 재료의 복수층을 더욱 포함할 수 있다.
미국 특허 제5,247,190호(Friend et al.)에 기재된 것과 같이 중합체 재료(PLED)로 구성된 OLED 등의 구체적으로 설명되지 않은 구조 및 재료도 사용할 수도 있고, 이 특허 문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. 추가의 예로서, 단일 유기층을 가진 OLED도 사용될 수 있다. OLED는 예를 들어 미국 특허 제5,707,745호(Forrest et al.)에 기재된 바와 같이 적층될 수 있고, 이 문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. OLED 구조는 도 1 및 도 2에 예시된 간단한 층상형 구조로부터 벗어날 수 있다. 예를 들어, 기판은 미국 특허 제6,091,195호(Forrest et al.)에 기재된 바와 같은 메사 구조 및/또는 미국 특허 제5,834,893호(Bulovic et al.)에 기재된 바와 같은 피트 구조 등의 아웃-커플링(out-coupling)을 향상시키기 위해 경사진 반사면을 포함할 수도 있고, 이들 문헌은 참고로 그들의 전문이 본 명세서에 병합된다.
다른 언급이 없는 한, 각종 실시형태의 층들의 어느 것이라도 소정의 적절한 방법에 의해 침착될 수 있다. 유기층에 대해서는, 바람직한 방법으로는 미국 특허 제6,013,982호 및 제6,087,196호에 기재된 바와 같은 열 증발법, 잉크젯법, 미국 특허 제6,337,102호(Forrest et al.)에 기재된 바와 같은 유기 기상 증착(OVPD), 미국 특허 출원 제10/233,470호에 기재된 바와 같은 유기 기상 제트 인쇄법(OVJP) 등을 들 수 있고, 이들 특허 문헌은 그들의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. 기타 적절한 침착 방법으로는 스핀 코팅 및 기타 용액에 기초한 공정을 들 수 있다. 용액에 기초한 공정은 질소 또는 불활성 분위기 중에서 수행하는 것이 바람직하다. 다른 층에 대해서는, 바람직한 방법으로는 열 증발법을 들 수 있다. 바람직한 패턴화 방법으로는 미국 특허 제6,294,398호 및 제6,468,819호에 기재된 바와 같은 냉간 용접, 마스크를 통한 증착, 그리고 잉크젯 및 OVJP 등의 침착법의 일부와 관련된 패턴화법 등을 들 수 있고, 상기 문헌들은 그들의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. 다른 방법도 이용될 수 있다. 침착 재료로는 특정 침착법과 양립하도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 직쇄 또는 분지쇄의 바람직하게는 적어도 3개의 탄소를 함유하는 알킬기 및 아릴기 등의 치환체가 용액 처리를 받는 그들의 능력을 증강시키기 위해 소분자에 이용될 수 있다. 20개 이상의 탄소수를 가진 치환체가 이용될 수 있고, 3 내지 20개의 탄소수가 바람직한 범위이다. 비대칭 구조를 가진 재료는 대칭 구조를 가진 것보다 더욱 양호한 용액 처리성을 가질 수 있고, 그 이유는 비대칭 재료가 재결정화되는 경향이 보다 낮을 수 있기 때문이다. 덴드리머 치환체는 용액 처리를 받는 소분자의 능력을 증강시키는 데 이용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 분자는 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일없이 많은 상이한 방식으로 치환되어 있을 수 있다. 예를 들어, 치환체는 2자리 리간드(bidentate ligand)를 3개 가진 화합물에 첨가될 수 있으므로, 상기 치환체가 첨가된 후, 1개 이상의 2자리 리간드가 함께 연결되어, 예를 들어 4자리 또는 6자리 리간드를 형성한다. 다른 이러한 결합이 형성될 수도 있다. 이러한 유형의 결합은, "킬레이팅 효과"로서 당업계에서 일반적으로 이해되고 있는 것으로 인해, 결합 없이 유사한 화합물에 대해서 안정성을 증가시킬 수 있는 것으로 여겨진다.
본 발명의 실시형태에 따라 제작된 장치는 평면 패널 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 텔레비전, 광고판, 내부 또는 외부 조명용 및/또는 신호용의 라이트, 헤드업 디스플레이(heads up display), 완전 투명한 디스플레이, 가요성 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대 전화기, PDA(personal digital assistant), 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로디스플레이, 비히클(vehicle), 대형 벽, 영화관 또는 스타디움 스크린 또는 표지 등을 비롯한 광범위한 소비자 제품 속에 내장될 수 있다. 예컨대, 수동 매트릭스 또는 능동 매트릭스를 비롯한 다양한 제어 기구를 이용해서, 본 발명에 따라 제작된 장치를 제어해도 된다. 많은 장치는 인간에게 쾌적한 온도 범위, 예를 들어 18℃ 내지 30℃, 더욱 바람직하게는 실온(20 내지 25℃)에서 사용하기 위해 의도되어 있다.
본 명세서에 기재된 재료 및 구조는 OLED 이외의 장치에서 적용될 수 있다. 예를 들어, 유기 태양 전지 및 유기 광검출기 등의 기타 광전자 장치는 상기 재료 및 구조를 채용할 수 있다. 더욱 일반적으로, 유기 트랜지스터 등의 유기 장치는 상기 재료 및 구조를 채용할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 본 발명은 인광성 도펀트의 삼중항 상태로의 적접 주입을 이용하는 OLED를 제공한다. 본 발명자들은 놀랍게도 단일항 상태로 먼저 가는 일 없이 삼중항 상태로 직접 전하를 주입하는 것이 가능하다는 것을 발견하였다. 삼중항 상태로의 직접 접근은 이전에 가능하지 않은 것으로 간주되었다. 공지의 인광 기전은 단일항 상태까지 전자를 여기시키기 위해서 과잉의 에너지를 추가하는 것이 필요하다. 이러한 과잉의 에너지는 특히 청색 인광체의 경우 인광성 도펀트를 열화시킬 수 있다. 이와 대조적으로, 본 발명의 실시형태는 삼중항 에너지 상태로 직접 접근함으로써 인광을 달성한다. 본 발명의 직접 접근 기전은 단일항 상태에 도달하는 데 과잉의 에너지를 필요로 하지 않으므로, 인광체를 보다 덜 열화시키기 쉽다.
일 실시형태에 있어서, 본 발명은 a) 애노드; b) 캐소드; c) 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치된 발광층으로서, i) 인광성 도펀트 HOMO 에너지 준위, 인광성 도펀트 LUMO 에너지 준위, 삼중항 에너지 및 단일항 에너지를 가진 인광성 도펀트와 ii) 발광층 호스트 HOMO 에너지 준위 및 발광층 호스트 LUMO 에너지 준위를 가진 발광층 호스트를 포함하는 발광층; 및 d) 상기 발광층에 인접하게 배치돤 수송층으로서, 제1 재료 HOMO 에너지 준위 및 제1 재료 LUMO 에너지 준위를 가진 제1 재료를 포함하는 수송층을 포함하며, 전자-정공 쌍은 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 대략 동일한 에너지 분리부를 가로질러 직접 재결합하는, 즉 보다 고준위의 분자 여기 상태를 점유하는 일 없이 직접 재결합하는 것인 OLED를 제공한다.
상기 인광성 도펀트는 HOMO 및 LUMO뿐만 아니라 여기된 상태 에너지 준위, 즉, 기저 상태, 삼중항 상태 및 보다 고준위의 분자 여기 상태를 가진다. 상기 보다 고준위의 분자 여기 상태는 예를 들어 단일항 상태일 수 있다. 도 3은 인광성 도펀트 HOMO 및 LUMO를 나타내는 한편, 도 4는 기저 상태(S0), 삼중항 상태(T1) 및 단일항 상태(S1)를 나타낸다. 삼중항 에너지(Eg1)는 기저 상태와 삼중항 상태 사이의 에너지 분리부이다. 단일항 에너지(Eg2)는 기저 상태와 상기 보다 고준위의 분자 여기 상태 사이의 에너지 분리부이다.
수송층은 제1 재료를 포함한다. 수송층은 정공 수송층, 즉 발광층의 애노드측상의 수송층, 또는 전자 수송층, 즉 발광층의 캐소드측상의 수송층일 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 본 발명의 OLED는 발광층의 양 측면 상의 이러한 수송층을 활용한다. 제1 재료는 수송층 호스트일 수 있거나, 또는 수송층 도펀트일 수 있다. 제1 재료는 또한 단지 수송층 내의 재료뿐일 수도 있고, 즉 제1 재료는 순수 층으로서 침착될 수 있다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같이, "인접한"이란 용어는 전하가 하나의 재료로부터 다른 재료로 직접 점핑하기에 충분히 가깝다는 것을 의미한다. 인접한 재료는 반드시 서로 직접 물리적으로 접촉할 필요는 없다.
제1 재료는 당업자에게 공지된 다양한 수송 재료로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, TCTA와 같은 공지의 재료는 제1 재료로서 이용될 수 있다. 기타 유용한 재료로는 문헌[Loy et al., "Thermally Stable Hole-Transporting Materials Based upon a Fluorene Core," Adv. Func. Mater., 12, No. 4, 245-249, 2002 및 D'Andrade et al., "Relationship between the ionization and oxidation potentials of molecular organic semiconductors," Org. Elec, 2005]에 기재된 것들이 포함된다
삼중항 상태에 직접 접근하기 위해서, 유기 발광 장치는 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일한 에너지 분리부를 포함한다. 에너지 준위 분리는 발광층 호스트 LUMO와 인광성 도펀트 HOMO 사이, 발광층 호스트 HOMO와 인광성 도펀트 LUMO 사이, 전자 수송 재료 LUMO와 인광성 도펀트 HOMO 사이, 정공 수송 재료 HOMO와 인광성 도펀트 LUMO 사이, 또는 전자 수송 재료 LUMO와 정공 수송 재료 HOMO 사이에서 있을 수 있다. 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일한 에너지 분리부를 가짐으로써, 재결합은 삼중항 에너지와 대략 동일한 에너지 분리부를 가로질러 일어날 수 있다. 상기 에너지 분리부는 삼중항 에너지와 대략 0.1 eV 이하 다른 경우 삼중항 에너지와 대략 동일하다. 정공과 전자는 인접한 분자로부터 재결합할 수 있다.
바람직한 실시형태에 있어서, 인광성 도펀트 HOMO와 발광층 호스트 LUMO 사이의 에너지 분리부는 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일하다. 다른 바람직한 실시형태에 있어서, 전자 수송 재료 LUMO와 정공 수송 재료 HOMO 사이의 에너지 분리부는 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일하다.
인광성 도펀트의 보다 고준위 분자의 여기 상태를 피하기 위해서, 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일한 에너지 분리부는 또한 인광성 도펀트의 단일항 에너지보다 적어도 약 0.2 eV 낮은 것이 바람직하다. 본 실시형태에 있어서 유용한 인광성 재료는 보다 고준위의 분자 여기 상태와 삼중항 상태가 적어도 약 0.2 eV만큼 분리되어 있는 인광성 도펀트를 포함한다. 바람직한 카벤 분자는 예를 들어 본 발명의 소정의 실시형태에 유용한 바람직한 단일항-삼중항 분리를 예시할 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 삼중항 상태로의 직접 접근은 공명 주입에 의해 용이하게 된다. 본 발명의 목적을 위해서, 공명 주입은 하나의 에너지 준위로부터 다른 에너지 준위까지의 공명 주입 및 근접 공명 주입의 양쪽 모두를 포함하며, 여기서, 에너지 준위는 전하가 열 전달에 의해 에너지 차를 상쇄할 수 있도록 위치된다. 전이의 실제 기전이 아닌 에너지 준위의 위치는 본 발명의 실시형태에 있어서 공명 주입을 특징으로 한다.
열 전달을 가능하게 하기 위해서, 에너지 준위는 서로 위 또는 아래에 위치될 수 있다. 정공이 보다 높은 에너지 준위로 이동하거나, 전자가 보다 낮은 에너지 준위로 이동하면, 열 전달은 에너지 차가 클 수 있더라도 일어날 것이다. 예를 들어, 도 5에 있어서, 수송층은 정공 수송층이고, 제1 재료 HOMO는 인광성 도펀트 HOMO 아래에 위치된다. 정공의 "상향" 수송은 전하가 보다 낮은 에너지 상태로 이동하고 있기 때문에 에너지적으로 선호된다. 정공이 보다 낮은 에너지 준위로 이동하거나 또는 전자가 보다 높은 에너지 준위로 이동하면, 열 전달은 여전히 일어날 수 있지만, 에너지 차는 작을 필요가 있다. 따라서, 예를 들어, 전하가 열적으로 수송될 수 있도록 에너지 준위가 충분히 근접한 한, 제1 재료 HOMO도 인광성 도펀트 HOMO 위에 있을 수 있다. 일반적으로, 전하가 보다 높은 에너지 상태로 이동할 필요가 있을 경우, 전하 캐리어 간의 에너지의 분포는 상당수의 전하 캐리어가 장벽을 극복하기에 충분한 에너지를 갖도록 되어 있으면 된다. 예를 들어 약 0.1 eV 이하의 장벽은 쉽게 극복될 수 있다.
전하가 에너지적으로 선호되는 방향으로 비교적 큰 에너지 차를 가로질러 열적으로 전이될 수 있다고 하더라도, 에너지 준위 사이의 거리는 바람직하게는 수용체 분자에 대한 손상을 저감하기 위해서 제한된다. 과잉의 에너지를 가진 전하가 분자로 수송될 경우, 과잉의 에너지는 분자를 손상시킬 수 있다. 이 손상은 전하가 수송시 훨씬 과잉의 에너지를 운반하지 못하므로 에너지 준위 정렬에 의해 저감된다. 따라서, 바람직한 실시형태에 있어서, 제1 재료 에너지 준위는 발광층에 대한 손상을 저감하기 위해 발광층 중의 에너지 준위와 충분히 정렬된다. 즉, 정렬된 에너지 준위 간의 에너지 차는 손상 역치 이하이다. 에너지차는 바람직하게는 약 0.2 eV 이하, 더욱 바람직하게는 0.2 eV와 동일 또는 그 미만이다.
일 실시형태에 있어서, 본 발명은 a) 애노드; b) 캐소드; c) 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치된 발광층으로서, i) 인광성 도펀트 HOMO 에너지 준위, 인광성 도펀트 LUMO 에너지 준위, 삼중항 에너지 및 단일항 에너지를 가진 인광성 도펀트와, ii) 발광층 호스트 HOMO 에너지 준위 및 발광층 호스트 LUMO 에너지 준위를 가진 발광층 호스트를 포함하는 발광층; 및 d) 상기 발광층에 인접하게 배치된 수송층으로서, 제1 재료 HOMO 에너지 준위 및 제1 재료 LUMO 에너지 준위를 가진 제1 재료를 포함하는 수송층을 포함하며, 전하는 적어도 하나의 제1 재료 에너지 준위로부터 발광층 내의 적어도 하나의 에너지 준위로 열적으로 전달될 수 있는 것인 OLED를 제공한다.
도 3은 공명 주입의 가능한 부위를 ΔE1 내지 ΔE4로서 나타내는 에너지 준위 다이어그램을 도시하고 있다. ΔE1 내지 ΔE4는 정공이 HTL HOMO로부터 아래쪽으로 발광층까지 이동하기 쉽고, 전자가 ETL LUMO로부터 윗쪽으로 발광층까지 이동하기 쉽도록 나타내고 있지만, 본 발명은 전하가 상기 어느 한쪽 방향으로 이동하는 OLED도 망라한다. 즉, ΔE1 내지 ΔE4는 또한 정공이 HTL HOMO로부터 윗쪽으로 발광층까지 이동하기 쉽고, 전자가 ETL LUMO로부터 아래쪽으로 발광층까지 이동하기 쉬운 OLED도 포함한다. 도 3 내지 도 8은 반드시 일정 비율로 나타낼 필요는 없고, 단지 본 발명의 이해를 돕기 위해 에너지 준위 위치를 표현하고 있다.
일 실시형태에 있어서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 인광성 도펀트의 에너지 준위는 발광층 호스트 에너지 준위 내에 위치된다. 이 형태는 비방사성 재결합을 감소시킨다. 비방사성 재결합은 발광성 도펀트의 농도가 너무 높아 삼중항-삼중항 쌍소멸(triplet-triplet annihilation)을 초래할 경우 OLED에서 일어난다.
일 실시형태에 있어서, 수송층은 정공 수송층이고, 정공은 정공 수송층으로부터 발광층 속으로 공명 주입된다. 일 실시형태에 있어서, 공명 주입은 ΔE1에서 일어나고, 즉, 에너지 준위는 정공이 제1 재료 HOMO로부터 발광층 호스트 HOMO로 열적으로 수송될 수 있도록 위치된다. 다른 실시형태에 있어서, 공명 주입은 ΔE2에서 일어나고, 즉, 정공은 제1 재료 HOMO로부터 인광성 도펀트 HOMO로 열적으로 수송될 수 있다. 본 실시형태는 도 5에 도시되어 있다.
바람직한 실시형태에 있어서, 제1 재료 HOMO는 발광층 호스트 HOMO 또는 인광성 도펀트 HOMO와 정렬된다. 바람직하게는, 제1 재료 HOMO는 발광층 호스트 HOMO 또는 인광성 도펀트 HOMO보다 약 0 내지 약 0.2 eV 낮다. 이러한 형태에 의하면, 정공이 수송층으로부터 에너지적으로 선호되는 방향으로 작은 에너지 단차를 가로질러 발광층까지 수송될 수 있다.
또 다른 실시형태에 있어서, 수송층은 제2 재료 HOMO 에너지 준위를 가진 제2 재료를 더 포함하며, 여기서 제2 재료 HOMO는 제1 재료 HOMO보다 약 0 내지 0.2 eV 낮다. 이러한 배치형태는 2개의 에너지 단차를 제공한다. 또한, 수송층은 이하에 더욱 상세히 설명하는 바와 같이 일련의 이러한 에너지 단차를 더 포함할 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 수송층은 전자 수송층이고, 전자는 전자 수송층으로부터 발광층 속으로 공명 주입된다. 일 실시형태에 있어서, 공명 주입은 ΔE4에서 일어나고, 즉, 전자는 제1 재료 LUMO로부터 발광층 호스트 LUMO로 열적으로 수송될 수 있다. 이것에 대해서는, 예를 들어 도 8을 참조할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 공명 주입은 ΔE3에서 일어나고, 즉, 전자는 제1 재료 LUMO로부터 인광성 도펀트 LUMO로 열적으로 수송될 수 있다. 이 실시형태는 도 6에 도시되어 있다.
바람직한 실시형태에 있어서, 제1 재료 LUMO는 발광층 호스트 LUMO 또는 인광성 도펀트 LUMO와 정렬된다. 바람직하게는, 상기 제1 재료 LUMO는 발광층 호스트 LUMO 또는 인광성 도펀트 LUMO보다 약 0 내지 약 0.2 eV 높다. 이러한 배치형태에 의하면, 전자가 에너지적으로 선호되는 방향으로 작은 에너지 단차를 가로질러 수송층으로부터 발광층으로 수송될 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 수송층은 제2 재료 LUMO 에너지 준위를 가진 제2 재료를 더 포함하며, 여기서 제2 재료 LUMO는 제1 재료 LUMO보다 약 0 내지 약 0.2 eV 높다. 이러한 배치형태는 2개의 에너지 단차를 제공한다. 수송층은 이하에 더욱 상세히 설명하는 바와 같이 일련의 이러한 에너지 단차를 더 포함할 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 전자와 정공은 모두 전술한 바와 같이 발광층 속으로 공명하여 주입된다.
일 실시형태에 있어서, 본 발명은 청색광을 발광하는 장치를 제공한다. 바람직한 실시형태에 있어서, 인광성 화합물은 약 500 ㎚ 미만, 바람직하게는 약 450 ㎚ 미만인 발광 스펙트럼에서의 피크를 가진다. 청색 발광을 실현하는 것은 적색 또는 녹색에 비해서 높은 에너지 발광을 필요로 하기 때문에 특히 도전적이다. 본 발명의 소정의 실시형태에 있어서, 청색 발광은 삼중항 상태 속으로 직접 전자를 수송함으로써 더욱 용이하게 달성된다. 이와 같이 해서, 발광층 호스트 LUMO에 들어가기 위해 전자에 요구되는 부가적인 에너지를 제공할 필요는 없다. 전자는 발광층 호스트 LUMO에 들어갈 필요가 없기 때문에, 본 발명의 본 실시형태를 실시하기 위해서 광범위한 호스트 재료가 이용될 수 있다.
본 발명은 또한 수송층 내에서 일련의 에너지 단차를 가진 OLED를 제공한다. 본 실시형태에 있어서, 본 발명은 a) 애노드; b) 캐소드; c) 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치된 발광층으로서, i) 인광성 도펀트 HOMO 에너지 준위, 인광성 도펀트 LUMO 에너지 준위, 삼중항 에너지 및 단일항 에너지를 가진 인광성 도펀트와, ii) 발광층 호스트 HOMO 에너지 준위 및 발광층 호스트 LUMO 에너지 준위를 가진 발광층 호스트를 포함하는 발광층; 및 d) 상기 발광층에 인접하게 배치된 수송층으로서, HOMO 에너지 준위 및 LUMO 에너지 준위를 각각 가진 복수의 재료를 포함하는 수송층을 포함하며, 상기 복수의 재료 각각의 적어도 하나의 에너지 준위는 함께 발광층 중의 적어도 하나의 에너지 준위를 유도하는 일련의 에너지 단차를 형성하며, 상기 일련의 에너지 단차에서의 각 단차는 약 0.2eV 이하인 것인 OLED를 제공한다. 바람직하게는, 상기 장치는 또한 위에서 상세히 설명한 바와 같이 삼중항 에너지와 대략 동일한 에너지 분리부를 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 수송층은 정공 수송층이고, 상기 복수의 재료의 HOMO 에너지 준위는 상기 발광층 호스트 HOMO 또는 인광성 도펀트 HOMO를 유도하는 일련의 에너지 단차를 형성하며, 여기서 상기 일련의 에너지 단차에서의 각 단차는 약 0.2 eV 이하이다.
일 실시형태에 있어서, 상기 수송층은 전자 수송층이고, 상기 복수의 재료의 LUMO 에너지 준위는 상기 발광층 호스트 LUMO 또는 인광성 도펀트 LUMO를 유도하는 일련의 에너지 단차를 형성하며, 상기 일련의 에너지 단차에서의 각 단차는 약 0.2 eV 이하이다.
일 실시형태에 있어서, 상기 수송층은 상기 발광층에 인접하게 배치된 서브층을 포함하되, 상기 서브층은 상기 복수의 재료 중 하나 이상의 재료의 혼합물로 도핑된 수송층 호스트를 포함한다. 이것에 대해서는 도 7A 및 도 8A를 참조할 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 수송층 호스트는 상기 재료 모두의 혼합물로, 바람직하게는 동일한 비율로 도핑되어 있다. 일 실시형태에 있어서, 상기 수송층은 복수의 인접한 서브층을 포함하며, 각 서브층은 상기 복수의 재료 중 단일 재료로 도핑된 수송층 호스트를 포함한다. 상기 각 서브층의 수송층 호스트는 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 전체 수송층은 상기 복수의 재료 중 하나 이상의 재료로 도핑되어 있다. 대안적으로는 상기 수송층은 상기 발광층 c)에 인접하게 배치되어 있는 도핑된 서브층 b)로서, 상기 복수의 재료 중 하나 이상의 재료를 포함하는 도핑된 서브층 b)에 인접하게 배치되어 있는 비도핑된 서브층 a)를 포함할 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 상기 수송층은 1개 이상의 순수 층을 포함한다. 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 수송층은 복수의 순수 층을 포함하며, 각 순수 층은 상기 일련의 에너지 단차를 형성하는 상기 복수의 재료 중 하나의 재료를 포함한다. 이에 대해서는, 예를 들어 도 7B 및 도 8B를 참조할 수 있다.
또 다른 실시형태에 있어서, 본 발명은 본 발명의 OLED를 제조하는 방법을 제공한다.
일 실시형태에 있어서, 본 발명은 a) 기판 위에 애노드를 침착시키는 단계; b) 상기 애노드 위에 발광층을 침착시키는 단계로서, 상기 발광층은 i) 인광성 도펀트 HOMO 에너지 준위, 인광성 도펀트 LUMO 에너지 준위, 삼중항 에너지 및 단일항 에너지를 갖는 인광성 도펀트와, ii) 발광층 호스트 HOMO 에너지 준위 및 발광층 호스트 LUMO 에너지 준위를 갖는 발광층 호스트를 포함하는 것인 단계; c) 상기 발광층 위에 전자 수송층을 침착시키는 단계로서, 상기 전자 수송층은 전자 수송 재료 LUMO 에너지 준위를 갖는 전자 수송 재료를 포함하는 것인 단계; 및 d) 상기 전자 수송층 위에 캐소드를 침착시키는 단계를 포함하며, i) 상기 전자 수송 재료 LUMO 또는 발광층 호스트 LUMO와 ii) 상기 인광성 도펀트 HOMO 사이의 에너지 분리부는 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일하고 상기 인광성 도펀트의 단일항 에너지보다 적어도 약 0.2 eV 적은 것인 방법을 제공한다.
상기 전자 수송층은 복수의 재료를 더 포함할 수 있고, 여기서 상기 복수의 재료의 LUMO 에너지 준위는 상기 발광층 호스트 LUMO 또는 인광성 도펀트 LUMO를 유도하는 일련의 에너지 단차를 형성하고, 여기서 상기 일련의 에너지 단차에서의 각 단차는 약 0.2 eV 이하이다.
다른 실시형태에 있어서, 본 발명은 a) 기판 위에 애노드를 침착시키는 단계; b) 상기 애노드 위에 정공 수송층을 침착시키는 단계로서, 정공 수송층은 정공 수송 HOMO 에너지 준위를 가진 정공 수송 재료를 포함하는 것인 단계; c) 상기 정공 수송층 위에 발광층을 침착시키는 단계로서, 상기 발광층은 i) 인광성 도펀트 HOMO 에너지 준위, 인광성 도펀트 LUMO 에너지 준위, 삼중항 에너지 및 단일항 에너지를 가진 인광성 도펀트와, ii) 발광층 호스트 HOMO 에너지 준위 및 발광층 호스트 LUMO 에너지 준위를 가진 발광층 호스트를 포함하는 것인 단계; 및 상기 발광층 위에 캐소드를 침착시키는 단계를 포함하며, i) 정공 수송 HOMO 또는 발광층 호스트 HOMO와, ii) the 인광성 도펀트 LUMO 사이의 에너지 분리부는 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일하고 상기 인광성 도펀트의 단일항 에너지보다 적어도 약 0.2 eV 적은 것인 방법을 제공한다.
정공 수송층은 또한 복수의 재료를 더 포함할 수 있고, 여기서 복수의 재료의 HOMO 에너지 준위는 발광층 호스트 HOMO 또는 인광성 도펀트 HOMO를 유도하는 일련의 에너지 단차를 형성하고, 여기서 상기 일련의 에너지 단차에서의 각 단차는 약 0.2 eV 이하이다.
도 9 및 도 10은 단일항 상태를 통해 가는 일 없이 삼중항 여기 상태 속으로의 직접 주입이 일어날 수 있는 에너지 준위 다이어그램의 예를 나타낸 것이다. 각종 층 내의 다양한 재료의 상대적인 에너지 준위는 도펀트 상의 단일항 여기 상태가 형성되기에 에너지적으로 선호되는 방법이 없도록 선택된다.
도 9는 전자가 삼중항 형성 전에 도펀트 LUMO에 있을 수 있는 경우 단일항 상태를 통해 가는 일 없이 삼중항 상태 속으로의 직접 주입이 일어날 수 있는 에너지 준위 다이어그램을 나타내고 있다. 도펀트 HOMO가 HTL HOMO보다 낮고, ΔE2가 적어도 0.2 eV이며, 호스트 HOMO가 HTL HOMO보다 높거나 또는 HTL HOMO보다 0.1 eV 이하인 경우, 정공이 호스트 HOMO 속으로 주입될 것이지만, 정공이 도펀트 HOMO로 이동하지 않을 것으로 여겨진다. 또한, 호스트 LUMO가 ETL LUMO보다 높고, ΔE4가 적어도 0.2 eV인 경우, 전자가 호스트 LUMO 속으로 이동하기가 에너지적으로 바람직하지 않을 것이고 대신에 도펀트 LUMO 상에 포획되고/되거나 도펀트 LUMO 상으로 수송될 것으로 여겨진다. 그 결과, ETL 내의 전하 캐리어는 도펀트의 LUMO 및 호스트의 HOMO에 주로 체류할 것이다. 최종적으로, 도 9의 형태에 있어서 EML 내에서의 전자와 정공 사이의 에너지 분리부가기도 한, 호스트 HOMO와 도펀트 LUMO 사이의 차 ΔE5가 도펀트의 삼중항 에너지보다 0.1 eV 이하 적고, ΔE5가 도펀트의 단일항 에너지보다 적어도 0.2 eV 적은 경우, 발광층에서의 전자와 정공 사이의 에너지차는 도펀트 상의 삼중항이 형성될 수 있도록 될 것이지만, 이것은 전자와 정공 사이의 에너지 차가 단일항을 형성하는 데 필요로 하던 에너지보다 훨씬 많게 적기 때문에 도펀트 상의 단일항에 대해 형성되기에는 에너지적으로 바람직하지 않다. 단, 이들 조건은 일반적으로 단지 (반드시 그런 것은 아니지만) 도펀트 HOMO와 LUMO가 호스트 HOMO 및 LUMO 내에 "자리잡지"(nested) 않는다면 일어날 것이다. 도 9의 예에 있어서, 도펀트 HOMO는 호스트 HOMO보다 낮기 때문에 자리잡는 일은 없다.
도 10은 정공이 삼중항 형성 전에 도펀트 LUMO에 있을 수 있는 경우 단일항 상태를 통해 가는 일 없이 삼중항 상태 속으로의 직접 주입이 일어날 수 있는 에너지 준위 다이어그램을 나타내고 있다. 호스트 HOMO가 HTL HOMO 미만이고, ΔE1이 적어도 0.2 eV이며, 도펀트 HOMO가 HTL HOMO보다 높거나 또는 HTL HOMO보다 0.1 eV 이하 작은 경우, 정공이 도펀트 HOMO 속으로 주입되지만 정공이 호스트 HOMO로 이동하지 않을 것으로 여겨진다. 또한, 도펀트 LUMO가 ETL LUMO보다 높고, ΔE3이 적어도 0.2 eV인 경우, 전자가 도펀트 LUMO 속으로 이동하기가 에너지적으로 바람직하지 않을 것이고 대신에 호스트 LUMO 상에 포획되고/되거나 호스트 LUMO 상으로 수송될 것으로 여겨진다. 그 결과, ETL 내의 전하 캐리어는 호스트의 LUMO 및 도펀트의 HOMO에 주로 체류할 것이다. 최종적으로, 도 10의 형태에 있어서 EML 내에서의 전자와 정공 사이의 에너지 분리부이기도 한, 호스트 LUMO와 도펀트 HOMO 사이의 차 ΔE6이 도펀트의 삼중항 에너지보다 0.1 eV 이하 적고, ΔE6이 도펀트의 단일항 에너지보다 적어도 0.2 eV 적은 경우, 발광층에서의 전자와 정공 사이의 에너지차는 도펀트 상의 삼중항이 형성될 것이지만, 이것은 전자와 정공 사이의 에너지 차가 단일항을 형성하는 데 필요로 하던 에너지보다 훨씬 많게 적기 때문에 도펀트 상의 단일항에 대해 형성되기에는 에너지적으로 바람직하지 않다. 단, 이들 조건은 일반적으로 단지 (반드시 그런 것은 아니지만) 도펀트 HOMO와 LUMO가 호스트 HOMO 및 LUMO 내에 "자리잡지" 않는다면 일어날 것이다. 도 10의 예에 있어서, 도펀트 LUMO는 호스트 LUMO보다 높기 때문에 자리잡지 않는다.
더욱 일반적으로, 단일항이 도펀트 상에 형성될 수 있는 형태를 피하기 위해서는, 전하 캐리어가 도펀트 HOMO와 도펀트 LUMO의 양쪽 모두 상에 존재할 수 있는 형태를 피하는 것이 바람직하다. 그 이유는 도펀트의 단일항 에너지가 일반적으로 단일항이 LUMO 상에 전자를 형성할 수 있고 도펀트의 HOMO 상에 정공을 형성할 수 있도록 도펀트의 HOMO와 LUMO 사이의 차이와 관련되기 때문이다. 자리잡은 에너지 준위 형태는, 도펀트 HOMO와 LUMO가 호스트 HOMO와 LUMO 내에 자리잡은 경우, 이러한 형태에 있어서, 호스트 또는 도펀트의 LUMO 상에 전자를, 그리고 호스트 또는 도펀트의 HOMO 상에 정공을 가지는 전자-정공 쌍이면 어느 것이라도 도펀트 상에 단일항을 형성하기에 충분한 에너지 준위차를 가질 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
도 9 및 도 10은 삼중항 형성이 EML 전체에 걸쳐 가능하기 때문에, 상당한 삼중항 형성이 없이도 도펀트의 삼중항 여기 상태로의 직접 주입을 달성하기 위한 가장 바람직한 방식을 예시하고 있다. 다른 에너지 준위 형태도 사용가능하다. 예를 들어, 삼중항 여기 상태로의 주입은 호스트 또는 도펀트 상에서 ETL의 LUMO 상의 전자 및 EML 내의 정공으로부터 일어날 수 있다. 이러한 형태는 단일항 여기 상태를 피하면서 삼중항 형성을 얻기 위해 작용할 수 있지만, 이러한 삼중항 형성이 EML/ETL 계면에서만 일어나기 때문에 덜 바람직할 수 있다. 마찬가지로, 삼중항 여기 상태 속으로의 주입은 EML 내의 호스트 또는 도펀트의 LUMO 상의 전자 및 HTL의 HOMO 상의 정공으로부터 HTL/EML 계면에서 일어날 수 있었다.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 복수의 재료는 예를 들어 단일 도핑층에 동시에 공침착될 수 있다. 이들 재료는 그러나 반드시 균일하게 침착될 필요는 없다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 재료는 상향 에너지 준위 순서로 순차적 침착된다. 이들 재료는 일련의 도핑층으로서 또는 일련의 순수층으로서 순차적 침착될 수 있다.
본 명세서에 기재된 각종 실시형태는 단지 예에 불과하며 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아님을 이해할 필요가 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 많은 재료 및 구조는 본 발명의 정신으로부터 벗어나는 일없이 다른 재료 및 구조로 치환될 수 있다. 또한, 하나의 실시형태의 문맥에 기재된 특징은 반드시 그 특정 실시형태로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 명세서에 기재된 어떠한 호환가능한 특징이라도 활용할 수 있다. 또한, 본 발명이 작용하는 이유에 대한 각종 이론은 제한하기 위해 의도된 것이 아님을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전하 이동에 관한 이론은 제한하기 위해 의도된 것은 아니다.
재료 정의:
본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 약어는 다음과 같은 물질을 의미한다:
CBP: 4,4'-N,N-다이카바졸-바이페닐
m-MTDATA: 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트라이페닐아민
Alq3: 8-트리스-하이드록시퀴놀린 알루미늄
Bphen: 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린
n-BPhen: n-도핑 BPhen(리튬으로 도핑됨)
F4-TCNQ: 테트라플루오로-테트라사이아노-퀴노다이메탄
p-MTDATA: p-도핑 m-MTDATA(F4-TCNQ로 도핑됨)
Ir(ppy)3: 트리스(2-페닐피리딘)-이리듐
Ir(ppz)3: 트리스(1-페닐피라졸로토,N,C(2'))이리듐(III)
BCP: 2,9-다이메틸-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린
TAZ: 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트라이아졸
CuPc: 구리 프탈로사이아닌
ITO: 인듐 주석 산화물
NPD: N,N'-다이페닐-N,N'-다이(1-나프틸)-벤지딘
TPD: N,N'-다이페닐-N,N'-다이(3-톨리)-벤지딘
BAlq: 알루미늄(III)비스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)4-페닐페놀레이트
mCP: 1,3-N,N-다이카바졸-벤젠
DCM: 4-(다이사이아노에틸렌)-6-(4-다이메틸아미노스티릴-2-메틸)-4H-피란
DMQA: N,N'-다이메틸퀴나크리돈
PEDOT:PSS: 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜)의 폴리스타이렌설포네이트(PSS)와의 수성 분산액
TCTA: 4,4',4"-트리스(카바졸-9-일)-트라이페닐아민.
이상, 본 발명을 특정 실시예 및 바람직한 실시형태에 관해 설명하였으나, 본 발명은 이들 실시예 및 실시형태에 의해 제한되지 않는 것임을 이해할 필요가 있다. 따라서, 청구범위에 청구된 바와 같은 본 발명은 당업자에게 명백한 바와 같이 본 명세서에 기술된 특정 실시예 및 바람직한 실시형태로부터 유래한 변형예도 포함한다.

Claims (23)

  1. a) 애노드;
    b) 캐소드;
    c) 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치된 발광층으로서,
    i) 인광성 도펀트 HOMO 에너지 준위, 인광성 도펀트 LUMO 에너지 준위, 삼중항 에너지 및 단일항 에너지를 가진 인광성 도펀트와,
    ii) 발광층 호스트 HOMO 에너지 준위 및 발광층 호스트 LUMO 에너지 준위를 가진 발광층 호스트
    를 포함하는 발광층; 및
    d) 상기 발광층에 인접하게 배치된 수송층으로서, 제1 재료 HOMO 에너지 준위 및 제1 재료 LUMO 에너지 준위를 가진 제1 재료를 포함하는 수송층
    을 포함하며, 전자-정공 쌍은 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일한 에너지 분리부(energy separation)를 가로질러 직접 재결합하는 것인 유기 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광층 호스트 LUMO와 상기 인광성 도펀트 HOMO 사이의 에너지 분리부는 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일한 것인 유기 발광 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발광층 호스트 HOMO와 상기 인광성 도펀트 LUMO 사이의 에너지 분리부는 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일한 것인 유기 발광 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수송층은 전자 수송층이고, 상기 제1 재료 LUMO와 상기 인광성 도펀트 HOMO 사이의 에너지 분리부는 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일한 것인 유기 발광 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 수송층은 정공 수송층이고, 상기 제1 재료 HOMO와 상기 인광성 도펀트 LUMO 사이의 에너지 분리부는 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일한 것인 유기 발광 장치.
  6. 제1항에 있어서, 전자 수송 재료를 포함하는 전자 수송층과 정공 수송 재료를 포함하는 정공 수송층인 2개의 수송층을 포함하고, 상기 전자 수송 재료 LUMO와 상기 정공 수송 재료 HOMO 사이의 에너지 분리부는 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일한 것인 유기 발광 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 에너지 분리부는 상기 인광성 도펀트의 단일항 에너지보다 적어도 약 0.2eV 적은 것인 유기 발광 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 인광성 도펀트는 약 500 ㎚ 미만인 발광 스펙트럼에서의 피크를 갖는 것인 유기 발광 장치.
  9. a) 애노드;
    b) 캐소드;
    c) 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치된 발광층으로서,
    i) 인광성 도펀트 HOMO 에너지 준위, 인광성 도펀트 LUMO 에너지 준위, 삼중항 에너지 및 단일항 에너지를 가진 인광성 도펀트와,
    ii) 발광층 호스트 HOMO 에너지 준위 및 발광층 호스트 LUMO 에너지 준위를 가진 발광층 호스트
    를 포함하는 발광층; 및
    d) 상기 발광층에 인접하게 배치된 수송층으로서, HOMO 에너지 준위 및 LUMO 에너지 준위를 각각 가진 복수의 재료를 포함하는 수송층
    을 포함하며, 상기 복수의 재료 각각의 적어도 하나의 에너지 준위는 함께 발광층 중의 적어도 하나의 에너지 준위를 유도하는 일련의 에너지 단차(energy step)를 형성하며, 상기 일련의 에너지 단차에서의 각 단차는 약 0.2eV 이하인 것인 유기 발광 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 수송층은 정공 수송층이고, 상기 복수의 재료의 HOMO 에너지 준위는 발광층 호스트 HOMO 또는 인광성 도펀트 HOMO를 유도하는 일련의 에 너지 단차를 형성하고, 상기 일련의 에너지 단차에서의 각 단차는 약 0.2eV 이하인 것인 유기 발광 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 일련의 에너지 단차는 상기 발광층 호스트 HOMO를 유도하고, 상기 발광층 호스트 HOMO와 상기 인광성 도펀트 LUMO 사이의 에너지 분리부는 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일한 것인 유기 발광 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 일련의 에너지 단차는 상기 인광성 도펀트 HOMO를 유도하고, 상기 인광성 도펀트 HOMO와 상기 발광층 호스트 LUMO 사이의 에너지 분리부는 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일한 것인 유기 발광 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 수송층은 전자 수송층이고, 상기 복수의 재료의 LUMO 에너지 준위는 상기 발광층 호스트 LUMO 또는 인광성 도펀트 LUMO를 유도하는 일련의 에너지 단차를 형성하고, 상기 일련의 에너지 단차에서의 각 단차는 약 0.2 eV 이하인 것인 유기 발광 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 일련의 에너지 단차는 상기 발광층 호스트 LUMO를 유도하고, 상기 발광층 호스트 LUMO와 상기 인광성 도펀트 HOMO 사이의 에너지 분리 부는 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일한 것인 유기 발광 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 일련의 에너지 단차는 상기 인광성 도펀트 LUMO를 유도하고, 상기 인광성 도펀트 LUMO와 상기 발광층 호스트 HOMO 사이의 에너지 분리부는 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일한 것인 유기 발광 장치.
  16. 제9항에 있어서, 상기 수송층은 상기 발광층에 인접하게 배치된 서브층을 포함하고, 상기 서브층은 상기 복수의 재료 중 하나 이상의 재료의 혼합물로 도핑된 수송층 호스트를 포함하는 것인 유기 발광 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 수송층 호스트는 상기 복수의 재료 모두의 혼합물로 도핑되는 것인 유기 발광 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 수송층 호스트는 대략 동일한 비율의 상기 복수의 재료 모두의 혼합물로 도핑되는 것인 유기 발광 장치.
  19. 제9항에 있어서, 상기 수송층은 복수의 인접한 서브층을 포함하고, 각 서브층은 상기 복수의 재료 중 단일 재료로 도핑된 수송층 호스트를 포함하는 것인 유 기 발광 장치.
  20. 제9항에 있어서, 상기 전체 수송층은 상기 복수의 재료 중 하나 이상의 재료로 도핑되는 것인 유기 발광 장치.
  21. 제9항에 있어서, 상기 수송층은
    a) 하기 b)의 도핑된 서브층에 인접하게 배치된 비도핑된 서브층,
    b) 복수의 재료 중 하나 이상의 재료를 포함하는 도핑된 서브층으로서, 하기 c)의 발광층에 인접하게 배치되어 있는 도핑된 서브층; 및
    c) 상기 발광층
    을 포함하는 것인 유기 발광 장치.
  22. 제9항에 있어서, 상기 복수의 재료 중 하나 이상의 재료는 순수 층(neat layer)으로서 침착되어 상기 일련의 에너지 단차를 형성하는 것인 유기 발광 장치.
  23. a) 기판 위에 애노드를 침착시키는 단계;
    b) 상기 애노드 위에 발광층을 침착시키는 단계로서, 상기 발광층은
    i) 인광성 도펀트 HOMO 에너지 준위, 인광성 도펀트 LUMO 에너지 준위, 삼중항 에너지 및 단일항 에너지를 갖는 인광성 도펀트와,
    ii) 발광층 호스트 HOMO 에너지 준위 및 발광층 호스트 LUMO 에너지 준위를 갖는 발광층 호스트
    를 포함하는 것인 단계;
    c) 상기 발광층 위에 전자 수송층을 침착시키는 단계로서, 상기 전자 수송층은 전자 수송 재료 LUMO 에너지 준위를 갖는 전자 수송 재료를 포함하는 것인 단계; 및
    d) 상기 전자 수송층 위에 캐소드를 침착시키는 단계
    를 포함하며, i) 상기 전자 수송 재료 LUMO 또는 발광층 호스트 LUMO와 ii) 상기 인광성 도펀트 HOMO 사이의 에너지 분리부는 상기 인광성 도펀트의 삼중항 에너지와 적어도 대략 동일하고 상기 인광성 도펀트의 단일항 에너지보다 적어도 약 0.2 eV 적은 것인 방법.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100027073A (ko) * 2008-09-01 2010-03-10 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치 및 전자기기
KR20140053161A (ko) * 2011-07-14 2014-05-07 유니버셜 디스플레이 코포레이션 Ｏｌｅｄ에서 무기 호스트
KR20140068667A (ko) * 2012-11-28 2014-06-09 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
KR20150000061A (ko) * 2013-06-21 2015-01-02 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
KR20160018680A (ko) * 2013-06-06 2016-02-17 메르크 파텐트 게엠베하 유기 전계발광 디바이스
KR20200063113A (ko) * 2013-05-29 2020-06-04 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
US10693094B2 (en) 2015-09-30 2020-06-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4412264B2 (ja) * 2005-09-12 2010-02-10 ソニー株式会社 表示装置および表示装置の製造方法
US8148891B2 (en) * 2005-10-04 2012-04-03 Universal Display Corporation Electron impeding layer for high efficiency phosphorescent OLEDs
US8008856B2 (en) * 2006-04-19 2011-08-30 Massachusetts Institute Of Technology Light emitting devices with agent to increase the fraction of excitons formed as a singlet
US7879401B2 (en) * 2006-12-22 2011-02-01 The Regents Of The University Of Michigan Organic vapor jet deposition using an exhaust
JP5300255B2 (ja) * 2007-02-07 2013-09-25 ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド 有機電界発光素子
WO2008144549A1 (en) * 2007-05-18 2008-11-27 Massachusetts Institute Of Technology Organic light emitting devices
DE102008033563A1 (de) 2008-07-17 2010-01-21 Merck Patent Gmbh Komplexe mit kleinen Singulett-Triplett-Energie-Abständen zur Verwendung in opto-elektronischen Bauteilen (Singulett-Harvesting-Effekt)
DE102008063589A1 (de) * 2008-10-07 2010-04-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierende Vorrichtung
KR100994118B1 (ko) * 2009-01-13 2010-11-15 삼성모바일디스플레이주식회사 유기 발광 소자 및 그 제조 방법
JP5550311B2 (ja) * 2009-11-10 2014-07-16 キヤノン株式会社 有機ｅｌ素子
JP4620802B1 (ja) * 2010-01-20 2011-01-26 富士フイルム株式会社 有機電界発光素子
CN102201541B (zh) * 2010-03-23 2015-11-25 株式会社半导体能源研究所 发光元件、发光装置、电子设备及照明装置
TWI506121B (zh) 2010-03-31 2015-11-01 Semiconductor Energy Lab 發光元件，發光裝置，電子裝置以及照明裝置
JP2013201153A (ja) * 2010-06-08 2013-10-03 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2012033918A (ja) * 2010-07-08 2012-02-16 Mitsubishi Chemicals Corp 有機電界発光素子、有機電界発光デバイス、有機ｅｌ表示装置及び有機ｅｌ照明
KR101877582B1 (ko) 2010-07-30 2018-07-12 메르크 파텐트 게엠베하 유기 전계발광 디바이스
CN105957979B (zh) * 2011-02-16 2018-02-23 株式会社半导体能源研究所 发光元件
KR101429537B1 (ko) * 2011-07-11 2014-08-12 엘지디스플레이 주식회사 유기발광소자
KR102051790B1 (ko) * 2011-08-22 2019-12-04 메르크 파텐트 게엠베하 유기 전계발광 디바이스
KR101419810B1 (ko) * 2012-04-10 2014-07-15 서울대학교산학협력단 엑시플렉스를 형성하는 공동 호스트를 포함하는 유기 발광 소자
US9698386B2 (en) 2012-04-13 2017-07-04 Oti Lumionics Inc. Functionalization of a substrate
US8853070B2 (en) 2012-04-13 2014-10-07 Oti Lumionics Inc. Functionalization of a substrate
KR102079562B1 (ko) * 2012-04-20 2020-02-21 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
JP5959970B2 (ja) 2012-07-20 2016-08-02 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
US9385348B2 (en) 2013-08-29 2016-07-05 The Regents Of The University Of Michigan Organic electronic devices with multiple solution-processed layers
CN105723536A (zh) * 2013-08-29 2016-06-29 密执安州立大学董事会 具有多个溶液加工层的有机电子器件
US9666822B2 (en) 2013-12-17 2017-05-30 The Regents Of The University Of Michigan Extended OLED operational lifetime through phosphorescent dopant profile management
JP6307993B2 (ja) * 2014-04-07 2018-04-11 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、及び、電子デバイス
KR102353647B1 (ko) * 2014-08-29 2022-01-20 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
US20160248030A1 (en) * 2014-09-04 2016-08-25 Boe Technology Group Co., Ltd. Organic electroluminescent display deivce, a fabricating method thereof and a display device
CN107112419B (zh) 2014-11-05 2019-07-05 学校法人冲绳科学技术大学院大学学园 光电子器件和制造光电子器件的方法
KR102376968B1 (ko) * 2014-11-17 2022-03-22 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
DE102015200699A1 (de) 2015-01-19 2016-07-21 Siemens Aktiengesellschaft Aminophosphazen-Basen als n-Dotierstoffe in der organischen Elektronik
US10862036B2 (en) * 2015-06-29 2020-12-08 Imec Vzw Method for high resolution patterning of organic layers
CN113937228A (zh) * 2015-12-01 2022-01-14 株式会社半导体能源研究所 发光元件、发光装置、电子设备及照明装置
KR102641614B1 (ko) 2016-09-29 2024-02-27 엘지디스플레이 주식회사 유기발광다이오드 및 이를 포함하는 유기발광 표시장치
EP3583636B1 (en) * 2017-02-20 2023-05-24 Novaled GmbH Electronic semiconducting device, method for preparing the electronic semiconducting device and compound
KR102395782B1 (ko) 2017-07-31 2022-05-09 삼성전자주식회사 유기 발광 소자
WO2019159216A1 (ja) * 2018-02-13 2019-08-22 シャープ株式会社 発光デバイス
JP7158945B2 (ja) * 2018-08-02 2022-10-24 キヤノン株式会社 白色有機ｅｌ素子
EP3975279B1 (en) 2018-10-15 2024-03-13 Samsung Display Co., Ltd. Organic electroluminescent device emitting blue light
JP2020184568A (ja) * 2019-05-07 2020-11-12 キヤノン株式会社 有機発光素子、それを有する表示装置、撮像装置、照明装置、移動体
KR102349278B1 (ko) 2019-09-03 2022-01-11 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
KR20210071572A (ko) * 2019-12-06 2021-06-16 엘지디스플레이 주식회사 백색 유기 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치
US20230134846A1 (en) * 2020-03-26 2023-05-04 Sharp Kabushiki Kaisha Light emitting element and display device
CN117158124A (zh) * 2021-04-01 2023-12-01 国立研究开发法人科学技术振兴机构 有机el元件

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4769292A (en) * 1987-03-02 1988-09-06 Eastman Kodak Company Electroluminescent device with modified thin film luminescent zone
GB8909011D0 (en) * 1989-04-20 1989-06-07 Friend Richard H Electroluminescent devices
JP3249297B2 (ja) * 1994-07-14 2002-01-21 三洋電機株式会社 有機電界発光素子
US5703436A (en) * 1994-12-13 1997-12-30 The Trustees Of Princeton University Transparent contacts for organic devices
US6548956B2 (en) * 1994-12-13 2003-04-15 The Trustees Of Princeton University Transparent contacts for organic devices
US5707745A (en) * 1994-12-13 1998-01-13 The Trustees Of Princeton University Multicolor organic light emitting devices
CN1134039C (zh) * 1996-08-12 2004-01-07 普林斯顿大学理事会 挠性有机发光装置及其制备方法
US5844363A (en) * 1997-01-23 1998-12-01 The Trustees Of Princeton Univ. Vacuum deposited, non-polymeric flexible organic light emitting devices
US6013982A (en) * 1996-12-23 2000-01-11 The Trustees Of Princeton University Multicolor display devices
US6091195A (en) * 1997-02-03 2000-07-18 The Trustees Of Princeton University Displays having mesa pixel configuration
US5834893A (en) * 1996-12-23 1998-11-10 The Trustees Of Princeton University High efficiency organic light emitting devices with light directing structures
US5925980A (en) * 1997-05-01 1999-07-20 Motorola, Inc. Organic electroluminescent device with graded region
US6303238B1 (en) * 1997-12-01 2001-10-16 The Trustees Of Princeton University OLEDs doped with phosphorescent compounds
US6337102B1 (en) * 1997-11-17 2002-01-08 The Trustees Of Princeton University Low pressure vapor phase deposition of organic thin films
US6087196A (en) * 1998-01-30 2000-07-11 The Trustees Of Princeton University Fabrication of organic semiconductor devices using ink jet printing
GB9805476D0 (en) 1998-03-13 1998-05-13 Cambridge Display Tech Ltd Electroluminescent devices
US6097147A (en) * 1998-09-14 2000-08-01 The Trustees Of Princeton University Structure for high efficiency electroluminescent device
US6830828B2 (en) * 1998-09-14 2004-12-14 The Trustees Of Princeton University Organometallic complexes as phosphorescent emitters in organic LEDs
GB9822963D0 (en) * 1998-10-20 1998-12-16 Agner Erik Improvements in or relating to chromatography
US6310360B1 (en) * 1999-07-21 2001-10-30 The Trustees Of Princeton University Intersystem crossing agents for efficient utilization of excitons in organic light emitting devices
US6294398B1 (en) * 1999-11-23 2001-09-25 The Trustees Of Princeton University Method for patterning devices
US6645645B1 (en) * 2000-05-30 2003-11-11 The Trustees Of Princeton University Phosphorescent organic light emitting devices
US6939624B2 (en) * 2000-08-11 2005-09-06 Universal Display Corporation Organometallic compounds and emission-shifting organic electrophosphorescence
US6573651B2 (en) * 2000-12-18 2003-06-03 The Trustees Of Princeton University Highly efficient OLEDs using doped ambipolar conductive molecular organic thin films
SG115435A1 (en) * 2000-12-28 2005-10-28 Semiconductor Energy Lab Luminescent device
EP2276084A1 (en) * 2001-03-14 2011-01-19 The Trustees of Princeton University Materials and devices for blue phosphorescence based organic light emitting diodes
US7071615B2 (en) * 2001-08-20 2006-07-04 Universal Display Corporation Transparent electrodes
EP2259360B1 (en) * 2001-08-29 2021-11-03 The Trustees of Princeton University Organic light emitting devices having carrier transporting layers comprising metal complexes
KR100439648B1 (ko) * 2001-08-29 2004-07-12 엘지.필립스 엘시디 주식회사 유기전계발광소자
US6835469B2 (en) 2001-10-17 2004-12-28 The University Of Southern California Phosphorescent compounds and devices comprising the same
JP4032783B2 (ja) * 2002-03-15 2008-01-16 株式会社デンソー 有機ｅｌ素子
US20030230980A1 (en) * 2002-06-18 2003-12-18 Forrest Stephen R Very low voltage, high efficiency phosphorescent oled in a p-i-n structure
US6835169B2 (en) * 2002-07-11 2004-12-28 Stephen K. Tamaribuchi Ergonomic handheld exercisers
US20040043140A1 (en) 2002-08-21 2004-03-04 Ramesh Jagannathan Solid state lighting using compressed fluid coatings
KR100624406B1 (ko) * 2002-12-30 2006-09-18 삼성에스디아이 주식회사 비페닐 유도체 및 이를 채용한 유기 전계 발광 소자
JP2004319456A (ja) * 2003-03-31 2004-11-11 Sanyo Electric Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
US20040209116A1 (en) * 2003-04-21 2004-10-21 Xiaofan Ren Organic light emitting devices with wide gap host materials
TWI428053B (zh) * 2004-02-09 2014-02-21 Idemitsu Kosan Co Organic electroluminescent element
US20060289882A1 (en) * 2004-07-30 2006-12-28 Kazuki Nishimura Organic electroluminescent element and organic electroluminescent display device
JP4850521B2 (ja) * 2005-02-28 2012-01-11 富士フイルム株式会社 有機電界発光素子
US8143613B2 (en) * 2007-11-27 2012-03-27 The Regents Of The University Of Michigan Organic light emitting device having multiple separate emissive layers

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100027073A (ko) * 2008-09-01 2010-03-10 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치 및 전자기기
KR20140053161A (ko) * 2011-07-14 2014-05-07 유니버셜 디스플레이 코포레이션 Ｏｌｅｄ에서 무기 호스트
KR20140068667A (ko) * 2012-11-28 2014-06-09 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
KR20200063113A (ko) * 2013-05-29 2020-06-04 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
KR20160018680A (ko) * 2013-06-06 2016-02-17 메르크 파텐트 게엠베하 유기 전계발광 디바이스
KR20150000061A (ko) * 2013-06-21 2015-01-02 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
US10693094B2 (en) 2015-09-30 2020-06-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device
KR20210061320A (ko) * 2020-05-22 2021-05-27 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
KR20220095174A (ko) * 2020-05-22 2022-07-06 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자

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