KR100928236B1 - White light-emitting organic light emitting device in which radiation from monomers and aggregates is mixed - Google Patents

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바딤 아다모비치
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Abstract

본 발명은 효과적인 유기발광장치(OLED)에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 백색광 발광 OLED 또는 WOLED에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 단일 방사영역에서 두 개의 방사체를 이용하여 가시광 스펙트럼을 충분히 커버한다. 백색광 방사가 단일 방사영역에서 두 방사체로부터 방사중심들 중 하나에 의해 집합체의 형성을 통해 성취된다. 이것은 간단하고 밝고 효율적인 높은 연색지수를 나타내는 WOLED의 구축을 가능하게 한다.The present invention relates to an effective organic light emitting device (OLED). More particularly, the present invention relates to white light emitting OLEDs or WOLEDs. The device of the present invention fully covers the visible light spectrum using two emitters in a single emission region. White light radiation is achieved through the formation of an aggregate by one of the radiation centers from two emitters in a single radiation region. This makes it possible to construct a WOLED that exhibits a simple, bright and efficient high color rendering index.

Description

단량체와 집합체로부터의 방사가 혼합된 백색광 발광 유기발광장치{WHITE LIGHT EMITTING OLEDS FROM COMBINED MONOMER AND AGGREGATE EMISSION}WHITE LIGHT EMITTING OLEDS FROM COMBINED MONOMER AND AGGREGATE EMISSION}

본 발명은 효율적인 유기발광장치(OLED)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 백색발광 OLED 또는 WOLED에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 가시광 영역을 충분히 커버하도록 단일 방사영역(single emissive region)에서 두 방사체(emitter)를 사용한다. 백색 방사는 방사중심들 중 하나에 의한 집합체(aggregate)의 형성을 통하여 단일 방사영역에 있는 두 방사체로부터 얻어진다. 이것은 높은 연색지수(rendering index)를 나타내는, 간단하고 밝고 효율적인 WOLED를 구성할 수 있게 한다.The present invention relates to an efficient organic light emitting device (OLED). More specifically, the present invention relates to white light emitting OLEDs or WOLEDs. The device of the present invention uses two emitters in a single emissive region to cover the visible light region sufficiently. White radiation is obtained from two emitters in a single radiation region through the formation of an aggregate by one of the radiation centers. This makes it possible to construct a simple, bright and efficient WOLED that exhibits a high rendering index.

유기발광장치(OLED)은 전류에 의해 여기될 때 광을 방출하는 박막물질을 사용하며, 인기가 증가하는 형태의 평판 디스플레이 기술이 될 것으로 예상된다. 이것은 OLED가 휴대폰, PDA, 컴퓨터 디스플레이, 차량용 정보 디스플레이, 텔레비젼 모니터, 일반 조명용 광원을 포함하는 다양한 분야에 적용될 수 있기 때문이다. OLED의 밝은 컬러, 광시야각, 완전활동영상과의 호환성, 넓은 온도범위, 얇고 순응적인 성형인자, 저전력, 그리고 저비용 제조공정에 대한 잠재성 때문에, OLED는 연간 400억 달러의 전자 디스플레이 시장을 주도하고 있는 음극선 튜브(CRT)와 액정 디스플레이(LCD)을 장래에 대체할 것으로 보인다. 높은 밝기효율 때문에, 전계인광 OLED가 백열광, 심지어 형광램프를 대신할 가능성이 있는 것으로 보인다.Organic light emitting devices (OLEDs) use thin film materials that emit light when excited by electrical current, and are expected to be a popular type of flat panel display technology. This is because OLEDs can be applied to various fields including mobile phones, PDAs, computer displays, vehicle information displays, television monitors, and general lighting sources. Due to its bright color, wide viewing angle, compatibility with full-motion video, wide temperature range, thin and conformable molding factors, low power, and low cost manufacturing processes, OLED leads the $ 40 billion annually electronic display market. Existing cathode ray tube (CRT) and liquid crystal display (LCD) are expected to be replaced in the future. Because of the high brightness efficiency, it seems that field phosphor OLEDs can replace incandescent and even fluorescent lamps.

유기광전자물질층 사용에 기반하는 구조를 갖는 장치는 광학적 방사를 일으키는 통상적인 메커니즘에 일반적으로 의존한다. 전형적으로, 이러한 메커니즘은 포획된 전하의 방사성 재결합에 기초한다.Devices having structures based on the use of organic optoelectronic layers generally rely on conventional mechanisms for causing optical radiation. Typically, this mechanism is based on the radioactive recombination of the captured charge.

구체적으로, OLED는 애노드(anode)와 캐소드(cathode) 사이에 적어도 두 개의 박막 유기층으로 구성된다. 이 층들 중 한 층 즉, "정공수송층"(HTL)의 물질은 정공을 수송하는 물질의 능력에 기초하여 선택되고, 다른 층 즉, "전자수송층"(ETL)의 물질은 전자를 수송하는 물질의 능력에 따라 선택된다. 그러한 구성으로, 장치는 캐소드에 인가되는 전압보다 높은 전압이 애노드에 인가될 때, 정방향 바이어스를 가지는 다이오드로서 고려될 수 있다. 이러한 바이어스 조건 하에서, 애노드는 정공(양전하 캐리어)을 HTL로 주입하는 한편, 캐소드는 전자를 ETL로 주입한다. 따라서 애노드에 인접한 발광 매질 부분은 정공 주입 및 수송 영역을 형성하는 반면, 캐소드에 인접한 발광 매질 부분은 전자 주입 및 수송 영역을 형성한다. 주입된 정공과 전자는 각각 반대로 대전된 전극으로 이동한다. 전자와 정공이 동일한 분자 상에 배치될 때 Frenkel 엑시톤(exciton)이 형성된다. 이들 엑시톤은 최저 HOMO-LUMO 에너지 갭을 갖는 물질에 포획된다. 단명(short-lived) 엑시톤의 재결합은 어떤 조건 하에서, 바람직하게는 광전자 방출 메커니즘에 의해, 최저비점유분자궤도(LUMO)로부터 최고점유분자궤도(HOMO)로 떨어지는 전자로서 현상화될 수 있다.Specifically, the OLED is composed of at least two thin film organic layers between an anode and a cathode. One of these layers, the material of the "hole transport layer" (HTL), is selected based on the ability of the material to transport holes, and the other layer, the material of the "electron transport layer" (ETL), of the material that transports electrons. It is chosen according to the ability. With such a configuration, the device can be considered as a diode having a forward bias when a voltage higher than the voltage applied to the cathode is applied to the anode. Under these bias conditions, the anode injects holes (positive charge carriers) into the HTL, while the cathode injects electrons into the ETL. The portion of the light emitting medium adjacent to the anode thus forms a hole injection and transport region, while the portion of the light emitting medium adjacent to the cathode forms an electron injection and transport region. The injected holes and electrons move to oppositely charged electrodes. Frenkel excitons are formed when electrons and holes are placed on the same molecule. These excitons are trapped in the material with the lowest HOMO-LUMO energy gap. Recombination of short-lived excitons can be developed as electrons falling from the lowest occupied molecular orbital (LUMO) to the highest occupied molecular orbital (HOMO) under certain conditions, preferably by a photoelectron emission mechanism.

OLED의 ETL 또는 HTL로서 기능하는 물질은 엑시톤 형성과 전자발광성 방사가 일어나는 매질로서 또한 작용한다. 그러한 OLED는 "단일 이종구조"(SH)를 갖는 것으로 지칭된다. 선택적으로, 전자발광성 물질은 "이중 이종구조"(DH)로 지칭되는 것에서 HTL과 ETL 사이에서 별개의 방사층으로 존재할 수 있다.Materials that function as the ETL or HTL of OLEDs also act as a medium in which exciton formation and electroluminescent emission occur. Such OLEDs are referred to as having "single heterostructure" (SH). Optionally, the electroluminescent material may be present as a separate emissive layer between the HTL and the ETL in what is referred to as the "dual heterostructure" (DH).

단일 이종구조 OLED에서, 전자와 결합하여 엑시톤을 형성하는 ETL로 HTL으로부터 정공이 주입되거나, 정공과 결합하여 엑시톤을 형성하는 HTL로 ETL로부터 전자가 주입된다. 엑시톤은 최저 에너지 갭을 갖는 물질에서 포획되고, 보통으로 사용되는 ETL 물질이 보통으로 사용되는 HTL 물질보다 적은 에너지를 일반적으로 갖기 때문에, 단일 이종구조 장치의 방사층은 전형적으로 ETL이다. 그러한 OLED에서, ETL과 HTL를 위해 사용되는 물질은 정공이 HTL로부터 ETL로 효율적으로 주입될 수 있도록 선택되어야 한다. 또한, 최고의 OLED은 HTL 물질과 ETL 물질의 HOMO 레벨 사이에서 양호한 에너지 레벨 정렬을 갖는 것으로 믿어진다.In a single heterostructure OLED, holes are injected from the HTL into the ETL that combines with the electrons to form the excitons, or electrons are injected from the ETL into the HTL that combines with the holes to form the excitons. The exciton is trapped in the material with the lowest energy gap, and since the commonly used ETL material generally has less energy than the commonly used HTL material, the emission layer of a single heterostructure device is typically an ETL. In such OLEDs, the materials used for the ETL and HTL should be chosen so that holes can be efficiently injected from the HTL to the ETL. It is also believed that the best OLEDs have a good energy level alignment between the HOMO levels of the HTL material and the ETL material.

이중 이종구조 OLED에서, 정공과 전자가 결합하여 엑시톤을 형성하는 별개의 방사층으로 정공은 HTL로부터 주입되고 전자는 ETL로부터 주입된다.In dual heterostructure OLEDs, holes are injected from the HTL and electrons are injected from the ETL into separate emitting layers where holes and electrons combine to form excitons.

OLED로부터의 발광은 전형적으로 형광에 의한 것이나, 인광에 의한 OLED 발광이 최근에 실증되었다. 여기서 사용되는 용어 "인광"은 유기분자의 삼중항 여기상태로부터의 방사를 나타내고, 용어 "형광"은 유기분자의 단일항 여기상태로부터의 방사를 나타낸다. 용어 발광은 형광 방사와 인광 방사 중 어느 하나 또는 모두를 나타낸다.Light emission from OLEDs is typically by fluorescence, but OLED light emission by phosphorescence has recently been demonstrated. The term "phosphorescence" as used herein denotes emission from triplet excited states of organic molecules, and the term "fluorescence" refers to emission from singlet excited states of organic molecules. The term luminescence refers to either or both of fluorescent and phosphorescent radiation.

인광의 성공적인 이용은 유기전자발광장치에 대해 엄청난 전망을 갖게 한다. 예를 들어, 인광의 이점은 정공과 전자의 재결합에 의해서 형성되는 모든 잠재적인 엑시톤이 단일항 또는 삼중항 여기상태로서 발광에 참여할 수 있다는 것이다. 이것은 유기분자의 최저 단일항 여기상태가 최저 삼중항 여기상태보다 전형적으로 약간 더 높은 에너지 상태에 있기 때문이다. 예를 들어, 전형적인 인광성 유기금속 화합물에서, 최저 단일항 여기상태는 최저 삼중항 여기상태로 급격하게 붕괴할 수 있고, 따라서 인광이 생산된다. 대조적으로, 형광장치에서는 작은 퍼센트(약 25%)의 엑시톤만이 단일항 여기상태로부터 얻어지는 형광발광을 생산할 수 있다. 형광장치에서 나머지 엑시톤은 최저 삼중항 여기상태에서 생산되고, 전형적으로 형광이 생산되는 더 높은 단일항 여기상태로 전환되지 못한다. 따라서 이 에너지는 가시광선을 방출하기보다는 장치를 가열하는 붕괴 프로세스로 손실된다.Successful use of phosphorescent light has enormous prospects for organic electroluminescent devices. For example, the advantage of phosphorescence is that all potential excitons formed by recombination of holes and electrons can participate in luminescence as singlet or triplet excited states. This is because the lowest singlet excited state of the organic molecules is typically slightly higher in energy than the lowest triplet excited state. For example, in a typical phosphorescent organometallic compound, the lowest singlet excited state can collapse rapidly to the lowest triplet excited state, so that phosphorescence is produced. In contrast, in a fluorescent device only a small percentage (about 25%) of excitons can produce fluorescence resulting from a singlet excited state. The remaining excitons in the fluorescent apparatus are produced at the lowest triplet excited state and typically do not convert to the higher singlet excited state where fluorescence is produced. This energy is thus lost to the decay process of heating the device rather than emitting visible light.

전형적으로, 유기분자로부터의 인광 방출은 형광 방출보다는 덜 보편적이다. 그러나 인광은 적절한 일련의 조건 하에 유기분자로부터 관측될 수 있다. 란탄 원소에 배위결합된 유기분자는 란탄 금속에 배치된 여기상태로부터 종종 방사한다. 그러한 방사성 방출은 삼중항 여기상태로부터가 아니다. 또한, 그러한 방사는 예상되는 OLED 분야에서 실용적일 정도로 충분히 높은 효율을 산출할 수 있을 것으로 보여지지 않는다. 유로퓸 디케토네이트 복합체는 이러한 유형의 종류들 중 한 그룹을 보여준다.Typically, phosphorescence emission from organic molecules is less common than fluorescence emission. However, phosphorescence can be observed from organic molecules under an appropriate set of conditions. Organic molecules coordinated to the lanthanum element often emit from an excited state disposed on the lanthanum metal. Such radioactive emissions are not from triplet excited states. In addition, it is not expected that such emissions will yield efficiencies high enough to be practical in the expected OLED field. Europium diketonate composites show one group of this type.

유기인광은 비공유 전자쌍을 가진 이종원소를 함유하는 분자에서 관찰될 수 있지만, 전형적으로, 단지 매우 낮은 온도에서이다. 벤조페논 및 2,2'-바이피리딘이 그러한 분자이다. 인광은 높은 원자번호의 원자에 아주 근접하게 유기분자를 바람직하게는 결합을 통하여 한정함으로써 실온에서 형광 이상으로 향상될 수 있다. 중원자 효과로 지칭되는 이러한 현상은 스핀-궤도 커플링으로서 알려진 메커니즘에 의해 야기된다. 관련된 인광 천이는 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ⅲ) 같은 분자에서 관측되는 금속-대-리간드 전하 전달(MLCT)이다.Organophosphorescence can be observed in molecules containing heteroatoms with lone pairs of electrons, but typically only at very low temperatures. Benzophenone and 2,2'-bipyridine are such molecules. Phosphorescence can be enhanced beyond fluorescence at room temperature by confining organic molecules, preferably through bonding, in close proximity to atoms of high atomic number. This phenomenon, called the heavy atom effect, is caused by a mechanism known as spin-orbit coupling. A related phosphorescent transition is metal-to-ligand charge transfer (MLCT) observed in molecules such as tris (2-phenylpyridine) iridium (III).

매우 효율적인 청색, 녹색 및 적색 전계인광의 실현이 저전력 소비와 함께 완전 컬러 디스플레이 분야에서 요구된다. 최근에, 단중항 및 삼중항 엑시톤 모두를 획득하며 내부양자효율(η내부)이 100%에 근접하는 고효율 녹색 및 적색 유기전계인광장치가 실증되었다. Baldo, M. A., O'Brien, D. F., You, Y., Shoustikov, A., Sibley, S., Thompson, M. E., and Forrest, S. R., Nature (London), 395, 151-154 (1998); Baldo, M. A., Lamansky, S., Burrows, P. E., Thompson, M. E., and Forrest, S. R., Appl. Phys. Lett., 75,4-6 (1999); Adachi, C., Baldo, M. A., and Forrest, S. R., App. Phys. Lett., 77,904-906, (2000); Adachi, C., Lamansky, S., Baldo, M. A., Kwong, R. C., Thompson, M. E., and Forrest, S. R., App. Phys. Lett., 78,1622-1624 (2001); Adachi, C., Baldo, M. A., Thompson, M. E., and Forrest, S. R., Bull. Am. Phys. Soc., 46,863 (2001) 참조. 녹색 인광물질, fac트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ir(ppy)3)을 사용하여, 특히 >85%의 내부양자효율에 상응하는 (17.6±0.5)%의 외부양자효율(η외부)이 넓은 에너지 갭 호스트 물질, 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트리아졸(TAZ)를 사용하여 실현되었다. Adachi, C., Baldo, M. A., Thompson, M. E., and Forrest, S. R., Bull. Am. Phys. Soc., 46,863 (2001) 참조. 보다 최근에, 고효율(η외부=(7.0±0.5)%)의 적색 전계인광이 비스(2-(2'-벤조[4,5-a] 트리에닐)피리디나토-N,C3)이리듐(아세틸아세톤)[Btp2Ir(acac)]를 사용하여 실증되었다. Adachi, C., Lamansky, S., Baldo, M. A., Kwong, R. C., Thompson, M. E., and Forrest, S. R., App. Phys. Lett., 78,1622-1624 (2001) 참조.The realization of highly efficient blue, green and red field phosphors is required in the field of full color displays with low power consumption. Recently, high-efficiency green and red organic field phosphors, which acquire both single- and triplet excitons and have an internal quantum efficiency (η inside ) close to 100%, have been demonstrated. Baldo, MA, O'Brien, DF, You, Y., Shoustikov, A., Sibley, S., Thompson, ME, and Forrest, SR, Nature (London), 395, 151-154 (1998); Baldo, MA, Lamansky, S., Burrows, PE, Thompson, ME, and Forrest, SR, Appl. Phys. Lett., 75, 4-6 (1999); Adachi, C., Baldo, MA, and Forrest, SR, App. Phys. Lett. , 77,904-906, (2000); Adachi, C., Lamansky, S., Baldo, MA, Kwong, RC, Thompson, ME, and Forrest, SR, App. Phys. Lett. , 78, 1622-1624 (2001); Adachi, C., Baldo, MA, Thompson, ME, and Forrest, SR, Bull. Am. Phys. Soc. , 46,863 (2001). Using the green phosphor, fac tris (2-phenylpyridine) iridium (Ir (ppy) 3 ), an external quantum efficiency (η external ) of (17.6 ± 0.5)%, in particular, corresponds to an internal quantum efficiency of> 85%. It was realized using a wide energy gap host material, 3-phenyl-4- (1'-naphthyl) -5-phenyl-1,2,4-triazole (TAZ). Adachi, C., Baldo, MA, Thompson, ME, and Forrest, SR, Bull. Am. Phys. Soc. , 46,863 (2001). More recently, high efficiency (η outside = (7.0 ± 0.5)%) red field phosphor bis (2- (2'-benzo [4,5-a] trienyl) pyridinato-N, C 3 ) It was demonstrated using iridium (acetylacetone) [Btp 2 Ir (acac)]. Adachi, C., Lamansky, S., Baldo, MA, Kwong, RC, Thompson, ME, and Forrest, SR, App. Phys. Lett. , 78,1622-1624 (2001).

이들 후자의 각 경우에, 호스트 단일항 및 삼중항 상태 모두로부터 인(phosphor) 삼중항 상태로 에너지 전달에 의해서 또는 인광물질 상의 전하의 직접 포획에 의해서 고효율이 얻어지고, 이에 의해 100%의 여기상태까지 얻어진다. 이것은 소분자 또는 폴리머 유기발광장치에서 형광을 사용하여 기대될 수 있는 것을 능가하는 상당한 개선이다. Baldo, M. A., O'Brien, D. F., Thompson, M. E., and Forrest, S. R., Phys. Rev., B 60, 14422-14428 (1999); Friend, R. H., GYMER, R. W., Holmes, A. B., Burroughes, J. H., Marks, R. N., Taliani, C., Bradley, D. D. C., Dos Santos, D. A., Bredas, J. L., Logdlund, M., Salaneck, W. R., Nature (London), 397,121-128 (1999); Cao, Y, Parker, I. D., Yu, G., Zhang, C., and Heeger, A. J., Nature (London), 397, 414-417 (1999) 참조. 어느 경우든 이러한 전달은 공명, 발열 과정을 수반한다. 인광물질의 삼중항 에너지가 증가함에 따라, 적절하게 높은 에너지 삼중항 상태를 지닌 적절한 호스트를 발견할 가능성이 적어지게 된다. Baldo, M. A., and Forrest, S. R., Phys. Rev. B 62, 10958-10966 (2000) 참조. 호스트의 요구되는 매우 큰 엑시톤 에너지는 호스트 물질이 OLED 구조에서 사용되는 다른 물질과 적절한 에너지 레벨 정렬을 가지지 않을 수 있다는 것을 시사하고, 따라서 추가적인 효율 감소에 이르게 된다. 호스트의 전도성과 에너지 전달 특성 사이의 경쟁을 제거하기 위해서, 효율적인 청색 전계인광으로의 루트는 호스트의 근처 공명 여기상태로부터 인광물질의 높은 삼중항 에너지로 발열 에너지를 전달하는 것을 포함할 수 있다. Baldo, M. A., and Forrest, S. R., Phys. Rev. B 62,10958-10966 (2000); Ford, W. E., Rodgers, M. A. J., J. Phys. Chem., 96,2917-2920 (1992); HARRIMAN, A., Hissler, M., Khatyr, A., Ziessel, R., Chem. Commun., 735-736 (1999) 참조. 전달에 요구되는 에너지가 열 에너지보다 충분히 크지 않을 경우, 이 과정은 매우 효율적일 수 있다.In each of these latter cases, high efficiency is obtained by energy transfer from both host singlet and triplet states to phosphor triplet states or by direct capture of charge on the phosphor, thereby resulting in 100% excited state. Is obtained until. This is a significant improvement over what can be expected using fluorescence in small molecule or polymeric organic light emitting devices. Baldo, M. A., O'Brien, D. F., Thompson, M. E., and Forrest, S. R., Phys. Rev., B 60, 14422-14428 (1999); Friend, RH, GYMER, RW, Holmes, AB, Burroughes, JH, Marks, RN, Taliani, C., Bradley, DDC, Dos Santos, DA, Bredas, JL, Logdlund, M., Salaneck, WR, Nature (London ), 397, 121-128 (1999); See Cao, Y, Parker, I. D., Yu, G., Zhang, C., and Heeger, A. J., Nature (London), 397, 414-417 (1999). In either case, this transfer involves a resonance, exothermic process. As the triplet energy of the phosphor increases, it is less likely to find a suitable host with a moderately high energy triplet state. Baldo, M. A., and Forrest, S. R., Phys. Rev. See B 62, 10958-10966 (2000). The required very large exciton energy of the host suggests that the host material may not have the proper energy level alignment with other materials used in the OLED structure, thus leading to further efficiency reduction. In order to eliminate competition between the conductivity and energy transfer properties of the host, the route to efficient blue field phosphorescence can include transferring exothermic energy from the nearby resonance excited state of the host to the high triplet energy of the phosphor. Baldo, M. A., and Forrest, S. R., Phys. Rev. B 62, 10958-10966 (2000); Ford, W. E., Rodgers, M. A. J., J. Phys. Chem., 96,2917-2920 (1992); HARRIMAN, A., Hissler, M., Khatyr, A., Ziessel, R., Chem. See Commun., 735-736 (1999). This process can be very efficient if the energy required for delivery is not greater than thermal energy.

백색 광원의 질은 간단한 세트의 파라미터에 의해 충분히 설명될 수 있다. 광원의 컬러는 그 CIE 색도 좌표 x 및 y로 주어진다. CIE 좌표는 전형적으로 이 차원 플롯으로 표현된다. 단색컬러는 하방좌측에서 청색으로 시작하는 말굽형의 주변 경계에 해당되고, 하방우측의 적색으로 시계방향으로 컬러 스펙트럼을 통해 진행한다. 주어진 에너지의 광원의 CIE 좌표와 스펙트럼 형상은 곡선의 영역 내에 해당된다. 모든 파장에서 빛을 합하는 것은 백색 또는 중성점을 균일하게 제공하며, 다이어그램의 중심에서 발견된다(CIE x,y-좌표, 0.33, 0.33). 두 개 이상의 광원으로부터 빛을 혼합하는 것은 독립 광원의 CIE 좌표의 강도 가중 평균에 의해서 표현되는 컬러를 가진 빛을 제공한다. 따라서 2 이상의 광원으로부터 빛의 혼합이 백색광을 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 2 성분 및 3 성분 백색광원이 관측자에게 동일하게 보일지라도(CIE x, y 좌표, 0.32, 0.32), 이들은 동일한 광원이 아니다. 이들 백색 광원을 조명에 이용할 경우, CIE 연색지수(CRI)는 광원의 CIE 좌표와 함께 고려되어야 할 필요가 있다. CRI는 광원이 조명하는 물체의 컬러를 얼마나 잘 나타낼 것인지를 나타내는 지수를 제공한다. 표준 조명체에 대한 주어진 광원의 완벽한 일치는 CRI가 100이다. 적어도 70의 CRI 값이 어떤 분야에서 수용가능하더라도, 보다 바람직한 백색 광원은 약 80 또는 그 이상의 CRI 를 가질 것이다.The quality of the white light source can be fully explained by a simple set of parameters. The color of the light source is given by its CIE chromaticity coordinates x and y. CIE coordinates are typically represented by this dimensional plot. The monochromatic color corresponds to the perimeter boundary of the horseshoe type starting from blue on the lower left side and proceeding through the color spectrum clockwise to the red on the lower right side. The CIE coordinates and spectral shape of the light source of a given energy fall within the area of the curve. The sum of the light at all wavelengths gives a uniform white or neutral point and is found at the center of the diagram (CIE x, y-coordinate, 0.33, 0.33). Mixing light from two or more light sources provides light with color represented by the intensity weighted average of the CIE coordinates of the independent light sources. Thus mixing of light from two or more light sources can be used to generate white light. Although two-component and three-component white light sources look the same to the viewer (CIE x, y coordinates, 0.32, 0.32), they are not the same light source. When these white light sources are used for illumination, the CIE color rendering index (CRI) needs to be considered along with the CIE coordinates of the light sources. CRI provides an index indicating how well the light source will represent the color of the illuminated object. The perfect match of a given light source to a standard illuminator is CRI 100. Although a CRI value of at least 70 is acceptable in some applications, more preferred white light sources will have a CRI of about 80 or more.

이전에 기술된 백색 OLEDs 를 발생시키기 위해서 사용된 가장 성공적인 접근은 세개의 상이한 방사체(발광 도펀트)를 개별층으로 분리시키는 것이다. 세 방출 센터는 양호한 연색지수(CRI)값을 성취할 필요가 있으며, 라인들이 보다 세개 미만의 방사체로 전체 가시 스펙트럼을 커버하기에 충분하지 않기 때문이다. WOLEDs 를 디자인하는 한 접근법은 개별 도펀트를 별개의 층에 분리시키는 것이다. 그러한 장치에서 방출영역은 그래서 별개의 방사층으로 이루어진다. Kido, J. et. al. Science, 267, 1332-1334 (1995). 그러한 장치의 디자인은 복잡할 수 있는데, 이는 각 층의 두께와 조성의 조심스러운 제어가 양호한 컬러 밸런스를 성취함에 있어서 필수적이기 때문이다. 방사체를 개별층으로 분리하는 것은 적, 청, 및 녹 방사체사이의 에너지 전달을 막기 위해서 필수적인 것이다. 가장 높은 에너지 방사체(청)이 효율적으로 그 엑시톤을 적 및 녹색 방사체로 전달하게 하는 것이 문제이다. 이 에너지 전달 공정의 효율은 Forster 에너지 전달 방정식에 의해서 기술된다. 만일 청색 방사체가 적색 또는 녹색 방사체의 스펙트럼 흡수와 함께 양호한 스펙트럼 겹침 을 가지며, 그리고 오실레이터 강도가 모든 전이에 대해서 높다면, 에너지 전달 공정은 효율적일 것이다. 이들 에너지 전달은 30 Å 이상의 거리에서 발생할 수 있다. 녹색 방사체도 또한 그 엑시톤을 적색 방사체로 용이하게 전달할 것이다. 결과적으로 적색 방사체는 동일한 농도로 필름에 이들 세개가 도핑된다면, 스펙트럼 조성을 지배하게 된다. 형광성 염료의 엑시톤 이동 거리는 상대적으로 짧고, 세 방출 컬러 사이의 밸런스는 도펀트 비를 변화시킴으로서 제어될 수 있다(모든 세 컬러에서 동일한 강도를 얻기 위해서는 더 많은 청색이 녹색보다 필요하고, 보다 많은 녹색이 적색보다 필요하다). 도펀트의 농도가 낮게 유지되면, 도펀트 사이의 평균 길이는 Forster 에너지 전달 길이보다 낮게 유지 될 수 있고, 에너지 전달의 영향이 최소화될 수 있다. 단일 층에 세 염료 전부를 가지는 것은 사 성분 필름을 포함하며, 각 도펀트는 1 % 미만으로 존재한다. 그러한 필름의 제조는 실제적으로 실시하기가 매우 어렵다. 도펀트 비에서의 어떤 이동은 장치의 컬러 품질에 심각한 영향을 미칠 것이다. The most successful approach used to generate the previously described white OLEDs is to separate three different emitters (luminescent dopants) into separate layers. Three emission centers need to achieve good color rendering index (CRI) values because the lines are not enough to cover the entire visible spectrum with fewer than three emitters. One approach to designing WOLEDs is to separate individual dopants into separate layers. In such a device the emission zone thus consists of a separate emitting layer. Kido, J. et. al. Science, 267, 1332-1334 (1995). The design of such a device can be complicated because careful control of the thickness and composition of each layer is essential to achieving good color balance. Separating the emitter into separate layers is essential to prevent energy transfer between the red, blue, and green emitters. The problem is that the highest energy emitters (blues) efficiently deliver their excitons to the red and green emitters. The efficiency of this energy transfer process is described by the Forster energy transfer equation. If the blue emitter has good spectral overlap with the spectral absorption of the red or green emitter, and the oscillator intensity is high for all transitions, the energy transfer process will be efficient. These energy transfers can occur at distances greater than 30 mW. Green emitters will also readily transfer their excitons to red emitters. As a result, the red emitter dominates the spectral composition if these three are doped into the film at the same concentration. The exciton migration distance of the fluorescent dye is relatively short, and the balance between the three emission colors can be controlled by varying the dopant ratio (more blue is needed than green, and more green is red to achieve the same intensity in all three colors). More needed). If the concentration of the dopant is kept low, the average length between the dopants can be kept lower than the Forster energy transfer length, and the influence of the energy transfer can be minimized. Having all three dyes in a single layer comprises a four component film, with each dopant present in less than 1%. The production of such films is very difficult to carry out in practice. Any shift in dopant ratio will seriously affect the color quality of the device.

인광성 방사체의 상황은 사뭇 다르다. 인광성 도펀트의 Forster 반경은 형광성 도펀트에 비해서 더 낮을 수 있으며, 엑시톤 확산 거리는 1000 Å 이상일 수 있다. 고효율의 전계 인광 장치를 얻기 위해서는, 인광성 물질이 일반적으로 형광성 도펀트(전형적으로 6 % 이상)보다 더 높은 농도로 존재해야 할 필요가 있다. 최종 결과는 인광성 물질을 단일 층에서 함께 혼합하는 경우 심각한 에너지 전달 문제가 형광성 방사체에서처럼 관측된다는 것이다. 별도의 형광성 물질을 별개의 층에 성공적으로 분리시키는 종래 접근 방법이 사용하여, 에너지 전달 문제를 제거하는 것 이다. The situation for phosphorescent emitters is quite different. The Forster radius of the phosphorescent dopant may be lower than the fluorescent dopant, and the exciton diffusion distance may be greater than 1000 kHz. In order to obtain a high efficiency field phosphor device, the phosphorescent material generally needs to be present at a higher concentration than the fluorescent dopant (typically 6% or more). The end result is that when the phosphorescent materials are mixed together in a single layer, serious energy transfer problems are observed as in fluorescent emitters. Conventional approaches to successfully separating separate fluorescent materials into separate layers are used to eliminate energy transfer problems.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명은 효율적인 유기발광장치(OLED)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 백색발광 OLED 또는 WOLED에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 가시광 스펙트럼을 충분히 커버하도록 단일 방사영역에서 두 개의 발광 방사체 또는 루모포어(lumophore)를 사용하는 것이다. 루모포어는 (단일항 여기상태로부터) 형광에 의해 방사하거나 (삼중항 여기상태로부터) 인광에 의해 방사한다. 백색 방사는 루포모어들 중 하나에 의한 집합체의 형성을 통하여 단일 방사영역에 있는 두 발광 방사체로부터 얻어진다. 두 방사중심(집합체 방사체 및 단량체 방사체)은 단일 방사층에 도핑된다. 이것은 높은 연색지수를 나타내는, 간단하고 밝고 효율적인 WOLED를 구성할 수 있게 한다.The present invention relates to an efficient organic light emitting device (OLED). More specifically, the present invention relates to white light emitting OLEDs or WOLEDs. The device of the present invention uses two luminescent emitters or lumophores in a single emission region to cover the visible light spectrum sufficiently. Lumopores emit either by fluorescence (from a singlet excited state) or by phosphorescence (from a triplet excited state). White radiation is obtained from two luminescent emitters in a single radiation region through the formation of an aggregate by one of the lipomores. Two radiation centers (aggregate emitter and monomer emitter) are doped in a single emitting layer. This makes it possible to construct a simple, bright and efficient WOLED exhibiting a high color rendering index.

따라서 본 발명의 목적은 높은 외부 방사율(η외부)과 휘도를 나타내는 백색발광 OLED를 제조하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to produce white light emitting OLEDs that exhibit high external emissivity (η external ) and luminance.

본 발명의 다른 목적은 높은 연색지수를 나타내는 백색발광 OLED를 제조하는 것이다.Another object of the present invention is to produce a white light emitting OLED exhibiting a high color rendering index.

발명의 또 다른 목적은 (0.33, 0.33)에 접근하는 CIE x,y-색도 좌표를 갖는 백색광을 생성하는 백색발광 유기발광장치를 제조하는 것이다.Another object of the invention is to produce a white light emitting organic light emitting device which produces white light having a CIE x, y-chromatic coordinate approaching (0.33, 0.33).

발명의 또 다른 목적은 현재 기존의 형광램프로 편재되어 있는 확산조명 분야에서 효율적인 광원으로 폭넓게 사용될 수 있는 OLED를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide an OLED that can be widely used as an efficient light source in the field of diffuse lighting, which is currently ubiquitous with a conventional fluorescent lamp.

예를 들어, 본 발명의 목적은 방사영역을 포함하는 백색발광 OLED를 제조하는 것으로서, 방사영역은 집합체 방사체와 단량체 방사체를 포함하고, 집합체방사체로부터의 방사 에너지는 단량체 방사체로부터의 방사 에너지보다 낮고, 집합체 방사체와 단량체 방사체의 혼합된 방사 스펙트럼은 백색발광을 제공하도록 가시광 스펙트럼에 걸쳐 있다.For example, an object of the present invention is to produce a white light emitting OLED comprising a radiation region, the radiation region comprising an aggregate emitter and a monomer emitter, the radiation energy from the aggregate emitter being lower than that from the monomer emitter, The mixed emission spectrum of the aggregate emitter and the monomer emitter spans the visible light spectrum to provide white light.

발명을 예시하기 위해서, 대표적인 실시예가 수반되는 도면에서 보여지며, 이것은 보여지는 세세한 배열 및 장치들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안될 것이다. To illustrate the invention, representative embodiments are shown in the accompanying drawings, which should not be construed as limited to the precise arrangements and apparatuses shown.

도 1 은 TAZ(엑시플렉스)에서 FPt 와 CBP(도펀트 단독)에서 FIrpic 의 전계발광 스펙트럼과 두 스펙트럼의 합을 함께 보여준다. 합하여진 스펙트럼은 단일 장치가 아니지만, 그러나 진짜 백색 발광을 성취하기 위해서 단량체와 엑시플렉스 방사체를 이용하기 위한 포텐셜을 보여주는 두 장치 출력 형태를 결합한다. FIG. 1 shows the electroluminescence spectra of FIrpic and the sum of the two spectra in FPt and CBP (dopant alone) in TAZ (exiplex). The combined spectrum is not a single device, but combines two device output forms showing the potential for using monomers and exciplex emitters to achieve true white luminescence.

도 2 는 < 1% 와 >6 % FPt 로 도핑된 CBP 필름의 광발광 스펙트럼을 보여준다. 1 % 충진에서, 스펙트럼은 단량체 방사에 의해서 지배된다. 6 % 충진에서, 단량체 신호는 여전히 존재하지만, 노란색, 엑시머 방사에 비해서 상대적으로 적은 성분이다. 2 shows the photoluminescence spectra of CBP films doped with <1% and> 6% FPt. At 1% filling, the spectrum is dominated by monomer spinning. At 6% filling, the monomer signal is still present, but yellow, which is a relatively small component compared to excimer radiation.

도 3 은 몇몇 상이한 전류 레벨에서 EL 스펙트럼을 보여주며, 장치는 ITO/PEODT(400)/NPD(300)/CBP:FIrpic 6 %:FPt 6 %(300)/FIrpic(500)/LiF(5)/Al (1000)이다. CIE 좌표는 각각의 스펙트럼에 대해서 범례에서 주어진다. 장치는 모든 전류 밀도에서 백색을 나타내며, 70 정도의 CRI 값을 가진다.3 shows the EL spectra at several different current levels, the device being ITO / PEODT (400) / NPD (300) / CBP: FIrpic 6%: FPt 6% (300) / FIrpic (500) / LiF (5) / Al (1000). CIE coordinates are given in the legend for each spectrum. The device is white at all current densities and has a CRI value of around 70.

도 4는 ITO/PEODT(400)/NPD(300)/CBP:FIrpic 6%:FPt 6%(300)/FIrpic(500)/LiF(5)/Al(1000)에 관한 양자효율(원)과 전력효율(네모) 플롯을 나타낸다. 전류밀도-전압 플롯은 삽입도로 도시된다. 이 장치는 백색광 방사를 성취하기 위해서 엑시머 방사가 단일 OLED에서 단량체 방사와 결합될 수 있다는 것을 실증한다.4 shows quantum efficiencies (circles) related to ITO / PEODT (400) / NPD (300) / CBP: FIrpic 6%: FPt 6% (300) / FIrpic (500) / LiF (5) / Al (1000). Power efficiency (square) plots are shown. The current density-voltage plot is shown in the inset. This device demonstrates that excimer radiation can be combined with monomer radiation in a single OLED to achieve white light emission.

도 5 는 필름 1-4 의 광발광 방사(실선) 및 여기 스펙트럼(흰 원)을 보여준다. 필름은 1000 Å 의 두께를 가지며, 그리고 쿼츠 부재에서 성장된다. 필름 1 은 λ= 390 nm 에서 피크를 가지는 CBP PL 스펙트럼과 λ= 220- 에서 370 nm 사이의 상응하는 PLE 를 보여준다. CBP 의 PLE 는 λ= 300 nm 에서 어깨를 보여주며, λ= 350 nm 에서 주 피크를 보여준다. CBP PLE 피크는 λ= 300 - 350 nm 에서의 흡수 피크에 상응한다(화살표, 도면 6 의 삽입물). 이들 두 CBP 형상은 CBP 가 호스트로 사용되는 모든 필름의 PLE 스펙트럼에서 나타나고, 그러므로, 이것은 모든 필름에서 주요 흡수 스펙트럼이며, 그리고 에너지는 이들 분자로부터 발생하는 방사동안 효과적으로 CBP 에서 FPt(acac)와 FIr(pic) 둘다로 전달되어야 한다.  5 shows photoluminescent emission (solid line) and excitation spectrum (white circle) of films 1-4. The film has a thickness of 1000 mm 3, and is grown in the quartz member. Film 1 shows a CBP PL spectrum with a peak at λ = 390 nm and a corresponding PLE between λ = 220− and 370 nm. The PLE of CBP shows the shoulder at λ = 300 nm and the main peak at λ = 350 nm. The CBP PLE peak corresponds to the absorption peak at λ = 300-350 nm (arrow, insert in Figure 6). These two CBP shapes appear in the PLE spectrum of all films where CBP is used as a host, and therefore, it is the main absorption spectrum in all films, and the energy is effectively FPt (acac) and FIr () in the CBP during the emission from these molecules. pic) must be delivered to both.

도 6은 장치 ITO/PEDOT-PSS/NPD(30㎚)/CBP:FIrpic 6%:FPt 6%(30㎚)/BCP(50㎚)/LiF의 몇몇 전류밀도에서 정규화된 전기발광 스펙트럼이다. 좌상부 삽입도는 쿼츠 상에서 1000Å 두께의 CBP 필름의 흡수 대 파장을 나타낸다. 좌하부 삽입도는 장치의 구조를 도시한다.6 is a normalized electroluminescence spectrum at several current densities of device ITO / PEDOT-PSS / NPD (30 nm) / CBP: FIrpic 6%: FPt 6% (30 nm) / BCP (50 nm) / LiF. The upper left inset shows the absorption versus wavelength of a 1000 kHz thick CBP film on quartz. The lower left inset shows the structure of the device.

도 7은 장치 ITO/PEDOT-PSS/NPD(30㎚)/CBP:FIrpic 6%:FPt 6%(30 ㎚)/BCP(50㎚)/LiF의 외부양자 및 전력효율 대 전류밀도의 플롯을 나타낸다. 방사층은 CBP에 도핑된 FIr(pic) 6%와 FPt(acac) 6%로 구성된다. 좌측 삽입도는 이 장치의 전류밀도 대 전압특성을 나타낸다. 우측 삽입도는 FIr(pic)와 FPt(acac)(점선)로 도핑된, 실선으로 표시된 CBP의 에너지 레벨을 도시한다. 여기서, HOMO는 최고 점유 분자 궤도의 위치를 나타내고 LUMO는 최저 비점유 분자 궤도의 위치를 나타낸다.7 shows a plot of external quantum and power efficiency versus current density of device ITO / PEDOT-PSS / NPD (30 nm) / CBP: FIrpic 6%: FPt 6% (30 nm) / BCP (50 nm) / LiF. . The emission layer consists of 6% FIr (pic) and 6% FPt (acac) doped with CBP. The left inset shows the current density versus voltage characteristics of the device. The right inset shows the energy level of the CBP represented by the solid line, doped with FIr (pic) and FPt (acac) (dashed line). Where HOMO represents the position of the highest occupied molecular orbit and LUMO represents the position of the lowest occupied molecular orbit.

도 8은 다양한 레벨의 FPt로 도핑된 CBP 필름의 광발광 스펙트럼을 나타낸다.8 shows the photoluminescence spectra of CBP films doped with various levels of FPt.

도 9는 다양한 레벨의 FPt2로 도핑된 CBP 필름의 광발광 스펙트럼을 나타낸다.9 shows the photoluminescence spectra of CBP films doped with various levels of FPt2.

도 10은 다양한 레벨의 FPt3로 도핑된 CBP 필름의 광발광 스펙트럼을 나타낸다.10 shows photoluminescence spectra of CBP films doped with various levels of FPt3.

도 11은 다양한 레벨의 FPt4로 도핑된 CBP 필름의 광발광 스펙트럼을 나타낸다.11 shows the photoluminescence spectra of CBP films doped with various levels of FPt4.

도 12는 FPt3 도핑된, 다양한 농도의 FPt3를 가진 ITO/NPD (400Å)/IR (ppz)3 (200Å)/CBP-FPt3 (300Å)/BCP (150Å)/Alq3 (200Å)/Mg-Ag OLED에 관한 전류밀도 대 전압의 플롯을 나타낸다.Figure 12 shows ITO / NPD (400 Hz) / IR (ppz) 3 (200 Hz) / CBP-FPt3 (300 Hz) / BCP (150 Hz) / Alq3 (200 Hz) / Mg-Ag OLED with FPt3 doped, various concentrations of FPt3. A plot of the current density versus voltage for.

도 13은 다양한 농도의 FPt3에서 도 12의 FPt3 도핑된 OLED의 전기발광 스펙트럼을 나타낸다.FIG. 13 shows the electroluminescence spectra of the FPt3 doped OLED of FIG. 12 at various concentrations of FPt3.

도 14는 다양한 농도의 FPt3에서 도 12의 FPt3 도핑된 OLED의 CIE 좌표를 나타낸다.FIG. 14 shows the CIE coordinates of the FPt3 doped OLED of FIG. 12 at various concentrations of FPt3.

도 15는 다양한 농도의 FPt3에서 도 12의 FPt3 도핑된 OLED에 관한 휘도 대 전압의 플롯을 나타낸다.FIG. 15 shows a plot of luminance versus voltage for the FPt3 doped OLED of FIG. 12 at various concentrations of FPt3.

도 16은 다양한 농도의 FPt3에서 도 12의 FPt3 도핑된 OLED에 관한 양자효율 대 전류밀도를 나타낸다.FIG. 16 shows the quantum efficiency versus current density for the FPt3 doped OLED of FIG. 12 at various concentrations of FPt3.

도 17은 다양한 농도의 FPt3에서 도 12의 FPt3 도핑된 OLED에 관한 전력효율 대 전류밀도를 전류밀도의 함수로서 나타낸다.FIG. 17 shows power efficiency versus current density as a function of current density for the FPt3 doped OLED of FIG. 12 at various concentrations of FPt3.

도 18은 플라티늄(Ⅱ)(2-(4',6'-디플로로페닐)피리디나토-N,C2')(2,4-펜탄디나토)(FPt, FPt(acac)), 플라티늄(Ⅱ)(2-(4',6'-디플로로페닐)(피리디나토-N,C2')(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토)(FPt2), 플라티늄(Ⅱ)(2-(4',6'-디플로로페닐)피리디나토-N,C2')(6-메틸-2,4-헵탄디오나토)(FPt3), 플라티늄(Ⅱ)(2-(4',6'-디플로로페닐)피리디나토-N,C2')(3-에틸-2,4-헵탄디오나토)(FPt4), 이리듐-비스(4,6,-F2-페닐-피리디나토-N,C2')피콜리네이트(FIrpic), fac-이리듐(Ⅲ)트리스(1-페닐피라졸라토-N,C2')(Irppz) 및 N,N'-메타-디카르바졸로벤젠(mCP) 화합물의 화학적 구조를 나타낸다.18 shows platinum (II) (2- (4 ', 6'-difluorophenyl) pyridinato-N, C 2' ) (2,4-pentanedinato) (FPt, FPt (acac)), Platinum (II) (2- (4 ', 6'-difluorophenyl) (pyridinato-N, C 2' ) (2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato) (FPt2), platinum (II) (2- (4 ', 6'-difluorophenyl) pyridinato-N, C 2' ) (6-methyl-2,4-heptanedionato) (FPt3), Platinum (II) (2- (4 ', 6'-difluorophenyl) pyridinato-N, C 2' ) (3-ethyl-2,4-heptanedionato) (FPt4), iridium-bis ( 4,6, -F 2 -phenyl-pyridinato-N, C 2 ′ ) picolinate (FIrpic), fac -iridium (III) tris (1-phenylpyrazolato-N, C 2 ′ ) (Irppz ) And N, N'- meta -dicarbazolobenzene (mCP) compounds.

도 19는 8% FPt("Me"로 표시됨)와 20% FPt2("iPr"로 표시됨)로 개별적으로 도핑된 CBP 필름의 광발광 스펙트럼을 나타낸다.FIG. 19 shows the photoluminescence spectra of CBP films individually doped with 8% FPt (denoted "Me") and 20% FPt2 (denoted "iPr").

도 20 은 mCP 박막 필름내로 도핑된 FPt 의 농도변화에 대한 광발광 스펙트럼을 보여준다. 스펙트럼은 매트릭스 물질의 최대 여기에서(mCP 에서는 300 nm) 필름을 여기시킴으로서 측정되었다. 20 shows photoluminescence spectra for concentration changes of FPt doped into mCP thin film. The spectrum was measured by exciting the film at the maximum excitation of the matrix material (300 nm in mCP).

도 21은 CBP와 mCP 호스트 분자의 에너지 최소화 구조를 나타낸다. 분자 모델링과 에너지 최소화는 Wavefunction Inc.(Irvine, CA 92612 소재)의 MacSpartan Pro v 1.02 소프트웨어 팩키지를 사용하여 PM3 레벨에서 수행되었다.21 shows energy minimization structures of CBP and mCP host molecules. Molecular modeling and energy minimization were performed at the PM3 level using the MacSpartan Pro v 1.02 software package from Wavefunction Inc. (Irvine, CA 92612).

도 22는 선택된 물질에 관한 HOMO 및 LUMO 레벨을 도시한 에너지 레벨 다이어그램을 나타낸다. 각 궤도에 관한 에너지는 (HOMOs) 아래에 또는 (LUMOs) 위에 적절한 막대로 열거된다. 방사성 도펀트 FPt에 대한 HOMO 및 LUMO 레벨은 각각의 플롯에서 점선으로 도시된다. 도핑된 발광층(CBP 또는 mCP)은 괄호로 묶여진다. 각각의 장치는 CBP 또는 mCP 층을 갖거나 둘다 갖지 않는다. 상층 플롯은 4층 OLED(전자 차단층 없음)에 관한 다이어그램을 나타내고, 하층 플롯은 Irppz EBL을 가진 유사한 OLED를 나타낸다.22 shows an energy level diagram showing HOMO and LUMO levels for the selected material. The energy for each orbit is listed by the appropriate rod below (HOMOs) or above (LUMOs). HOMO and LUMO levels for the radioactive dopant FPt are shown in dashed lines in each plot. The doped light emitting layer (CBP or mCP) is enclosed in parentheses. Each device has either a CBP or mCP layer or neither. The top plot shows a diagram for a four layer OLED (no electron blocking layer), and the bottom plot shows a similar OLED with Irppz EBL.

도 23은 mCP계 WOLED(ITO/NPD(400Å)/Irppz(200Å)/mCP:FPt(도핑 레벨 16%, 300Å)/BCP(150Å)/Alq3(200Å)/LiF-Al)에 관한 장치 특성을 나타낸다. Irppz EBL을 가진 장치의 개략적인 그림이 상층 플롯의 삽입도로 도시된다. 스펙트럼 및 CIE 좌표(삽입도)는 상층 플롯에 도시된다.Fig. 23 shows device characteristics of mCP-based WOLEDs (ITO / NPD (400 Hz) / Irppz (200 Hz) / mCP: FPt (doping level 16%, 300 Hz) / BCP (150 Hz) / Alq3 (200 Hz) / LiF-Al). Indicates. A schematic illustration of the device with Irppz EBL is shown in the inset of the upper plot. Spectrum and CIE coordinates (inset) are shown in the upper plot.

도 24는 도 23에 도시된 장치에 관한 양자효율 대 전류밀도 및 전류-전압 특성(삽입도)를 나타낸다.FIG. 24 shows the quantum efficiency versus current density and current-voltage characteristics (inset) for the device shown in FIG.

도 25는 도 23에 도시된 WOLED와 Irppz EBL이 없는 관련 구조에 관한 W당 루멘 및 휘도 대 전류밀도 플롯을 나타낸다.FIG. 25 shows lumens per W and luminance versus current density plot for the associated structure without the WOLED and Irppz EBL shown in FIG. 23.

발명의 상세한 설명Detailed description of the invention

본 발명은 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세하게 설명될 것이다. 이들 실시예들은 단지 예시적인 실시예로서 사용되며, 발명은 여기에 한정되지 않는다.The invention will be described in detail with respect to preferred embodiments of the invention. These embodiments are used only as exemplary embodiments, and the invention is not limited thereto.

본 발명은 효율적인 백색발광 OLED를 생산하는 것이다. 본 발명의 장치는 가시광 스펙트럼을 충분히 커버하도록 단일 방사영역에서 두 가지 방사체를 이용한다. 백색 방사는 루모포어들 중 하나에 의한 집합의 형성을 통하여 단일 방사영역에 있는 두 발광 방사체로부터 얻어진다. 집합체 방사체는 바닥 상태 및/또는 여기상태에 한정된 2 이상의 방사성 분자 또는 모이어티를 포함한다. 일반적으로, 집합체 방사체는 같거나 다를 수 있는 2개의 방사성 분자(즉, 이량체)로 구성된다. 루모포어는 (단일항 여기상태로부터) 형광을 통해 또는 (삼중항 여기 상태로부터) 인광을 통해 방사할 수 있다. 두 방사중심(집합체 방사체 및 단량체 방사체)는 단일 방사층에 도핑될 수 있다. 이것은 간단하고 밝고 효율적이고 높은 연색지수를 나타내는 WOLED의 구성을 가능하게 한다. 백색광을 생산하는 방법 중에, 전계인광은 100% 내부양자효율을 성취할 수 있다는 실증된 가능성 때문에 가장 효율적인 OLED 발광 메커니즘으로서 바람직하다. 놀랍게도, 여기상태 집합체로부터 인광 방사가 기대했던 것보다 훨씬 크다는 것을 밝혀냈으며, 100% 내부양자효율을 성취하기 위한 가능성을 제공하였다. 전형적으로 유기금속성 인광물질을 전도성 호스트에 도핑하여 성취되는 전계인광은 디스플레이 영역에서 필수적인 기본적 컬러를 발생시키는데 성공적으로 사용되어 온 반면, 백색광원에 요구되는 넓은 스펙트럼 방사의 효율적인 발생은 현재까지 어려운 상태이다.The present invention is to produce an efficient white light emitting OLED. The device of the present invention utilizes two emitters in a single radiation region to sufficiently cover the visible light spectrum. White radiation is obtained from two luminescent emitters in a single radiation region through the formation of aggregates by one of the lumopores. The aggregate emitter comprises two or more radioactive molecules or moieties defined in the ground state and / or in the excited state. In general, aggregate emitters consist of two radioactive molecules (ie, dimers) that can be the same or different. Lumopores can emit through fluorescence (from a singlet excited state) or through phosphorescence (from a triplet excited state). Two radiation centers (aggregate emitter and monomer emitter) may be doped in a single emitting layer. This enables the construction of WOLEDs that are simple, bright, efficient and exhibit high color rendering index. Of the methods for producing white light, field phosphorescence is preferred as the most efficient OLED light emitting mechanism because of the demonstrated possibility of achieving 100% internal quantum efficiency. Surprisingly, the phosphorescence emission from the excited state aggregate was found to be much larger than expected and provided the possibility to achieve 100% internal quantum efficiency. Field phosphorescence, typically achieved by doping an organometallic phosphor to a conductive host, has been successfully used to generate the essential colors necessary in the display area, while the efficient generation of the broad spectral emission required for white light sources has been difficult to date. .

방사물질을 별개의 층으로 분리하는 것은, 동시계류 중인 2001.5.15.자 출원된 미국출원 제60/291,496호의 "고효율 다칼라 전계인광 OLEDs"에 개시된 바와 같이, 세 개의 도펀트 전계발광 장치들의 컬러 튜닝(color tuning)을 상대적으로 간단한 공정으로 만들 수 있는 한편, 다층 접근법은 장치를 복잡하게 한다. 장치가 두 개의 방사체로 만들어질 수 있고 두 방사체가 동일한 방출영역에 존재할 수 있다면, 훨씬 더 단순해질 것이다. 그러한 경우, 장치는 단색 전계인광 OLED에 대해 실증된 것과 동일한 높은 효율로 제조될 수 있을 것이다. 단지 두 개의 도펀트를 사용하고 수용가능한 CRI 값을 얻기 위해서, 도펀트들 중 하나는 매우 넓은 방출라인을 가져야 한다. 불행하게도, 넓은 방출라인은 비효율적인 장치에서만 전형적으로 관측되어 왔다.Separating the radiation material into separate layers is a color tuning of three dopant electroluminescent devices, as disclosed in co-pending application No. 60 / 291,496, filed "High Efficiency Multicolor Electroluminescent OLEDs." While color tuning can be made a relatively simple process, the multilayer approach complicates the device. If the device could be made of two emitters and both emitters could be in the same emission area, it would be much simpler. In such a case, the device may be manufactured with the same high efficiency as demonstrated for monochrome electroluminescent OLEDs. To use only two dopants and obtain an acceptable CRI value, one of the dopants must have a very wide emission line. Unfortunately, wide emission lines have typically been observed only in inefficient devices.

도펀트의 수와 다중 컬러-밴드 구조에서 내재적인 구조적 이종성을 감소시키기 위한 유망한 접근법은 여기 상태에서 넓게 방사하는 엑시플렉스(즉, 파동함수가 이웃하는 다른 분자와 겹치는 상태)를 형성하는 루모포어를 이용하는 것이다. 최근에, 이상적인 백색광원(0.33, 0.33)에 가까운 CIE(Commissiion International de l'Eclairage) 좌표를 가지며, 외부효율(η외부)이 0.3%이고 발광효율(ηp)이 0.58㏐/W이며 최대휘도가 2000cd/㎡인 형광 엑시플렉스 OLED가 실증되었다. Berggren, M. et al. J. Appl. Phys. 76, 7530-7534(1994) 및 Feng, J. et al, Appl. Phys. Lett. 78, 3947-3949 참조. 이 수치는 실제 조명분야에서 필요한 것보다 상당히 낮은 것이다. 그러한 OLED로부터의 방사는 엑시플렉스에 의해서만 산출되는 것으로 보고되었다.A promising approach to reduce the number of dopants and the inherent structural heterogeneity in multicolor-band structures is to use lumopores to form broadly radiating exciplexes (ie, wave functions overlap with neighboring molecules) in an excited state. will be. Recently, it has a CIE (Commissiion International de l'Eclairage) coordinate close to the ideal white light source (0.33, 0.33), the external efficiency (η external ) is 0.3%, the luminous efficiency (η p ) is 0.58㏐ / W and the maximum luminance. A fluorescent exciplex OLED having a value of 2000 cd / m 2 was demonstrated. Berggren, M. et al. J. Appl. Phys. 76, 7530-7534 (1994) and Feng, J. et al, Appl. Phys. Lett. See 78, 3947-3949. This figure is considerably lower than what is needed in the real world of lighting. Emissions from such OLEDs have been reported to be produced only by exciplex.

효율적인 백색발광 OLED를 얻는 해법은 단일 방사영역에서 두 개의 발광 방사체(방사중심들 중 하나는 단량체이고 다른 하나는 집합체)로부터 방사를 얻는 것을 포함하는 것을 발견하였다. 집합체 방사체는 바닥상태 및/또는 여기상태에 묶여있는 두 개 이상의 루모포어를 포함한다. 일반적으로, 집합체 방사체는 상이하거나 동일할 수 있는 두 개의 분자(즉, 다이머)로 구성될 수 있다.The solution for obtaining efficient white light emitting OLEDs has been found to include obtaining radiation from two luminescent emitters (one of the centers of radiation and one of the aggregates) in a single emission region. The aggregate emitter comprises two or more lumopores bound to the ground and / or excited states. In general, aggregate emitters may consist of two molecules (ie, dimers) which may be different or identical.

엑시머 또는 엑시플렉스는 집합체 방사체를 포함하는 루모포어가 여기상태에 묶여있지만 바닥상태에 묶여있지 않을 때 형성된다. 엑시머는 두 동일한 분자에 걸쳐 연장하는 여기상태 파동함수를 가지는 이량체이다. 엑시플렉스는 두 개의 비유사한 분자에 걸쳐 연장하는 여기상태 파동함수를 가지는 이량체이다. 엑시머와 엑시플렉스에서, 구성 분자는 여기(엑시톤)상태에 묶여있지만, 이완 후 두 개의 별개 분자로 급격히 분리된다. 최종 결과는 엑시톤이 바닥상태에서 어떤 흡수도 가지지 않는 것이다. 엑시머와 엑시플렉스 형성은 구성 종들의 LUMO 사이에서 상당한 겹침이 있는 경우에 선호된다. 엑시머와 엑시플렉스 에너지는 그것을 구성하는 두 개의 분자 중 어느 하나에 편재된 엑시톤의 에너지보다 낮고 그것의 방사는 전형적으로 넓은 라인이다. 엑시머와 엑시플렉스는 모두 묶인 바닥상태가 없으므로, 이들은 전하운반 호스트 매트릭스로부터 발광중심으로 효율적인 에너지 전달을 성취하는데 유일한 해법을 제공한다. 두 개의 발광중심에 있어서, 엑시머 또는 엑시플렉스의 사용은 발광중심들 사이에 에너지 전달을 못하게 하고 복잡한 분자간 상호작용을 제거하여, 다중 도펀트들을 사용하는 컬러 균형화에 문제를 일으킨다. 엑시머와 엑시톤의 특성 검토에 관하여, Andrew Gilbert and Jim Baggott, Essentials of Molecular Photochemistry, 1991, CRC Press, Boston, pp. 145-167 참조.An excimer or exciplex is formed when a lumophor containing the aggregate emitter is bound in an excited state but not in a ground state. Excimers are dimers with excited state wavefunctions extending across two identical molecules. Exiplexes are dimers with excited state wavefunctions extending across two dissimilar molecules. In excimers and exciplexes, the constituent molecules are bound in an excited (exciton) state, but after relaxation they rapidly separate into two separate molecules. The end result is that the excitons do not have any absorption in the ground state. Excimer and exciplex formation are preferred where there is a significant overlap between the LUMOs of the constituent species. The excimer and exciplex energy are lower than the energy of the exciton localized in either of the two molecules that make up it, and its emission is typically a wide line. Since both the excimer and the exciplex have no bounded ground state, they provide the only solution to achieving efficient energy transfer from the charge-carrying host matrix to the emission center. In both light emitting centers, the use of excimers or exciplexes prevents energy transfer between the light emitting centers and eliminates complex intermolecular interactions, causing color balance problems using multiple dopants. For a review of the properties of excimers and excitons, Andrew Gilbert and Jim Baggott, Essentials of Molecular Photochemistry , 1991, CRC Press, Boston, pp. See 145-167.

발명의 다른 실시예에서, 집합체 방사체를 포함하는 분자는 바닥상태와 여기상태 모두에 묶여있다. 예를 들어, 인광성 유기금속화합물의 이량체는 금속-금속 결합을 바닥상태에서 가질 수 있다. 실제적으로, 집합체 방사체를 포함하는 루포모어가 OLED의 제조에 사용되는 유형의 분자 박막에 도핑될 때 바닥상태에 묶여있는지 여부를 결정하는 것이 곤란할 수 있다. 일부 집합체 방사체에 대해서는 극단들 사이의 어딘가에 있는 것이 사실일 수 있다. 예를 들어, 인광성 유기금속화합물의 이량체는 바닥상태에서 약한 금속-금속 결합을 가질 수 있지만, 여기상태에서는 결합이 짧아지고 이량체는 강하게 결합된다. 이 경우, 이량체는 바닥상태에 묶여있기 때문에 엑시머나 엑시플렉스가 아니다. 인광성 도펀트는 도핑된 필름에서, 엑시머나 MMLCT 여기상태에 이르게 하는, π-π 적층(stacking)과 금속-금속 상호작용 모두에 관련될 수 있다. 따라서 이러한 필름으로부터의 방사는 엑시머성 여기상태와 올리고머성 여기상태 모두로부터의 기여를 가질 수 있다. 어느 경우든지, 집합체로부터 관측되는 방사 스펙트럼은, 바닥상태에 묶여있는지 여부에 관계없이, 전형적으로 넓고 비구조적이며, 단량체의 에너지보다 낮은 에너지에서 발생한다. 따라서 여기서 사용되는 용어 "엑시머" 또는 "엑시플렉스"는, 일부 경우에 있어서, 강하게 묶인 여기상태와 약하게 묶인 여기상태를 가진 집합체를 나타낼 수 있다. 또한, 여기서 사용되는 용어 "집합체"은 통상적으로 이해되는 바와 같이 엑시머와 엑시플렉스를 포함한다.In another embodiment of the invention, molecules comprising aggregate emitters are bound in both ground and excited states. For example, dimers of phosphorescent organometallic compounds can have a metal-metal bond in the ground state. In practice, it can be difficult to determine whether or not Lupomore containing aggregate emitters are bound to the ground state when doped into a molecular thin film of the type used in the manufacture of OLEDs. It may be true that for some aggregate emitters it is somewhere between the extremes. For example, the dimer of the phosphorescent organometallic compound may have a weak metal-metal bond in the ground state, but in the excited state the bond is shortened and the dimer is strongly bonded. In this case, the dimer is not an excimer or exciplex because it is bound to the ground. Phosphorescent dopants may be involved in both π-π stacking and metal-metal interactions, leading to excimer or MMLCT excited states in the doped film. Thus, radiation from such films can have contributions from both excimer and oligomeric excited states. In either case, the emission spectrum observed from the aggregate is typically wide, unstructured and occurs at a lower energy than that of the monomer, whether or not bound to the ground state. Thus, the term "excimer" or "exiplex" as used herein may, in some cases, refer to an aggregate having a strongly bounded excited state and a weakly bound excited state. Also, as used herein, the term “aggregate” includes excimers and exciplexes.

발명의 일 실시예에서, 단량체 또는 집합체 방사는 모두 동일한 도펀트로부터 성취된다. 다른 도펀트 분자와 비교적 가깝게 접촉하는 이들 도펀트 분자는 집합체 상태를 형성할 수 있을 것이다. 분리된 도펀트 분자는 단량체를 제공하지만 집합체 방사를 제공하지는 않는다. 각 방사중심으로부터의 상대적 기여가 예컨대 방사층에서 각 방사체의 농도를 조정함으로써 적절히 조절될 수 있다면, 백색 OLED가 성취될 수 있다. 단일 발광 도펀트를 가진 방사층으로부터 잘 균형잡힌 단량체와 집합체 방사를 얻고 높은 효율을 얻기 위해서, 단량체-집합체의 비율이 도펀트의 적절한 농도에서 성취되어야 한다. 필름에서 분자간 상호작용의 성질에 영향을 주는 상이한 접근법과 이에 따른 단량체-집합체 방사의 정도가 단량체-집합체 방사율을 조절하기 위해서 사용될 수 있다. 그러한 접근법 중 하나는 도펀트 분자에서 입체적 벌크의 양을 변화시키는 것이다. 두 번째로는 호스트 매트릭스를 변화시키는 것이다. 두 접근법은 방사층에서 도펀트 물질의 회합의 정도와 그에 따른 단량체와 집합체 상태의 비율에 영향을 주는 것으로 믿어진다.In one embodiment of the invention, monomer or aggregate spinning is all achieved from the same dopant. These dopant molecules in relatively close contact with other dopant molecules may form aggregate states. Isolated dopant molecules provide monomers but do not provide aggregate spinning. White OLEDs can be achieved if the relative contribution from each radiation center can be properly adjusted, for example by adjusting the concentration of each emitter in the emitting layer. In order to obtain well-balanced monomer and aggregate emissions from the emissive layer with a single luminescent dopant and to obtain high efficiency, the ratio of monomer-aggregate must be achieved at an appropriate concentration of dopant. Different approaches affecting the nature of the intermolecular interactions in the film and thus the degree of monomer-aggregate spinning can be used to control the monomer-aggregate emissivity. One such approach is to change the amount of steric bulk in the dopant molecule. The second is to change the host matrix. Both approaches are believed to affect the degree of association of dopant material in the emissive layer and thus the ratio of monomer and aggregate states.

그러한 방법을 사용하여, 본 발명의 특징은 도펀트의 농도가 방사층에 걸쳐 실질적으로 동일하도록 조절함으로써 매우 높은 효율과 매우 높은 CRI를 가지는 WOLED를 제조할 수 있다는 것이다. 이웃하는 분자들 사이의 거리에 있어서 자연적으로 일어나는 변화는 주어진 호스트-도펀트 결합을 위한 집합체 형성의 정도를 결정하여, 단량체와 집합체 방사의 원하는 균형이 얻어진다. 본 발명의 장치에 의해 얻어지는 방사 스펙트럼은 실질적으로 백색(예컨대, 약 0.30 내지 0.40의 CIE x-좌표와 약 0.30 내지 약 0.45의 CIE y-좌표)을 나타내도록 가시광 스펙트럼에 충분히 걸쳐있다. 바람직하게는 CIE x,y-좌표는 대략 (0.33, 0.33)이다. 또한, 본 발명의 장치는 적어도 70 이상의 CIE 연색지수(CRI)를 가지는 백색광을 바람직하게 생산할 수 있다. 보다 바람직하게는, CRI는 약 80보다 높다. 선택적으로, 매우 높은 CRI를 찾는 대신에, 본 발명의 방법은 규정된 CIE 좌표를 가지는 선택된 컬러를 생산하기 위해서 사용될 수 있다.Using such a method, a feature of the present invention is that WOLEDs can be produced with very high efficiency and very high CRI by adjusting the concentration of dopant to be substantially the same across the emissive layer. Naturally occurring changes in the distance between neighboring molecules determine the degree of aggregate formation for a given host-dopant bond, resulting in the desired balance of monomer and aggregate spinning. The emission spectrum obtained by the device of the present invention is sufficiently over the visible light spectrum to exhibit substantially white (eg, CIE x-coordinates from about 0.30 to 0.40 and CIE y-coordinates from about 0.30 to about 0.45). Preferably the CIE x, y-coordinate is approximately (0.33, 0.33). In addition, the apparatus of the present invention can preferably produce white light having a CIE color rendering index (CRI) of at least 70 or more. More preferably, the CRI is higher than about 80. Alternatively, instead of finding a very high CRI, the method of the present invention can be used to produce a selected color with defined CIE coordinates.

본 발명의 장치는 애노드, HTL, ETL 및 캐소드로 이루어진다. 또한, 장치는 엑시톤 차단층(EBL), 별개의 방사층 또는 정공주입층(HIL) 같은 추가 층들을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 한 실시예에서, HTL은 엑시톤이 형성되고 전계발광 방사가 일어나는 영역으로서 또한 기능한다. 다른 실시예에서, 장치는 엑시톤이 형성되고 전계발광 방사가 일어나는 별개의 방사층을 포함할 수 있다. 방사영역은 두 가지 유형의 방사중심을 포함한다. 방사중심들 중 하나는 넓은 방사 스펙트럼을 제공하는 집합체를 형성한다. 다른 방사체는 단량체로서 방사한다. 발명의 한 실시예에서, 단일 발광물질은 집합체 방사체와 단량체 방사체 모두로서 방사할 수 있다. 높은 연색지수에 이르는 컬러 최적화는 방사가 가시광 스펙트럼을 커버하도록 집합체 형성 방사체와 단량체 방사체를 선택하고 방사체들의 농도를 변화시킴으로써 성취될 수 있다.The device of the present invention consists of an anode, an HTL, an ETL and a cathode. In addition, the device may include, but is not limited to, additional layers such as an exciton barrier layer (EBL), a separate emissive layer, or a hole injection layer (HIL). In one embodiment, the HTL also functions as a region where excitons are formed and electroluminescent radiation occurs. In another embodiment, the device may include a separate emissive layer in which excitons are formed and electroluminescent radiation occurs. The radiation area includes two types of radiation centers. One of the radiation centers forms an aggregate that provides a broad emission spectrum. Other emitters emit as monomers. In one embodiment of the invention, a single luminescent material can emit as both aggregate emitter and monomer emitter. Color optimization up to a high color rendering index can be achieved by selecting aggregate forming and monomeric emitters and changing the concentration of emitters such that the radiation covers the visible light spectrum.

바람직한 실시예에서, 두 발광물질이 매트릭스 물질에 도핑된다. 매트릭스 물질은 전형적으로 전하운반물질이다. 특히 바람직한 실시예에서, 발광물질은 인광성 방사체(즉, 삼중항 여기상태로부터 방사하는 방사체)일 것이다. 전하운반 호스트와 도펀트로 존재하는 물질들은 호스트로부터 도펀트 물질로 높은 수준의 에너지 전달을 가지도록 선택된다. 고효율은 단일항 및 삼중항 상태 모두로부터 인 삼중항 상태로 에너지 전달에 의해 또는 인광성 물질에서 전하의 직접 포획에 의해 얻어질 수 있고, 이에 의해 여기상태의 100%까지 얻어질 수 있다. 추가로, 이들 물질들은 OLED에 대해서 수용가능한 전기적 특성을 생산할 수 있을 필요가 있다. 또한, 그러한 호스트 및 도펀트 물질은 바람직하게는 통상의 제조기법을 사용하여 OLED에 도입될 수 있는 출발물질을 사용함으로써 OLED로 용이하게 도입될 수 있다. 예를 들어, 소분자 비폴리머 물질들이, 여기에 참고문헌으로 도입된 미국 출원번호 제08/972,156호(1997.11.17. 출원) "Low Pressure Vapor Deposition Of Organic Thin Films"에 개시된 바와 같은, LOS(line-of-sight) 진공증착법을 이용하여 증착되거나 유기증기상증착(OVPD)을 이용하여 증착될 수 있다. 선택적으로, 폴리머 물질들은 스핀코팅법을 이용하여 증착될 수 있다.In a preferred embodiment, two luminescent materials are doped into the matrix material. Matrix materials are typically charge transport materials. In a particularly preferred embodiment, the luminescent material will be a phosphorescent emitter (ie, a emitter that emits from triplet excited states). Materials present as charge transport hosts and dopants are selected to have a high level of energy transfer from the host to the dopant material. High efficiency can be obtained by energy transfer from both singlet and triplet states to phosphorus triplet states or by direct capture of charge in the phosphorescent material, thereby obtaining up to 100% of the excited state. In addition, these materials need to be able to produce acceptable electrical properties for OLEDs. In addition, such host and dopant materials can be readily introduced into the OLED by using starting materials that can be introduced into the OLED, preferably using conventional manufacturing techniques. For example, small molecule nonpolymeric materials, such as those disclosed in US Application No. 08 / 972,156 filed November 17, 1997, "Low Pressure Vapor Deposition Of Organic Thin Films", are incorporated herein by reference. -of-sight) can be deposited using vacuum deposition or organic vapor deposition (OVPD). Optionally, polymeric materials may be deposited using spin coating.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 장치의 방사영역은 엑시머와 단량체 방사체로 이루어질 수 있다. 단량체와 엑시머를 포함하는 발광물질은 형광과 인광에 의해 방사할 수 있다. 단량체 방사체는 고에너지(예를 들어, 청색 또는 녹색) 부분을 방사하는 것이 바람직할 것이다. 이 엑시머 상태로 어떤 흡수도 없기 때문에, 단량체 방사체로부터 엑시머로 최소 에너지 전달이 있을 것이다.In a preferred embodiment of the invention, the radiation zone of the device may consist of excimer and monomer emitters. Luminescent materials including monomers and excimers can emit by fluorescence and phosphorescence. The monomer emitter will preferably emit a high energy (eg blue or green) portion. Since there is no absorption in this excimer state, there will be a minimum energy transfer from the monomer emitter to the excimer.

도핑된 층으로부터 효율적인 엑시머 방사를 얻기 위해, 도펀트 농도의 조절이 중요한 고려사항이다. 엑시머는 평면 분자들이 서로 매우 근접하게 있을 때 전형적으로 형성될 것이다. 예컨대, Pt의 어떤 복합체 같은 정사각형 평면 금속 복합체는 농축된 용액과 박막에서 엑시머를 형성하는 것으로 알려져 있다. 예컨대, FPt(acac)는 디클로로메탄의 10-6M 용액에서 단량체 방사를 그리고 농축된 10-3M 용액에서 엑시머 방사를 나타낸다.In order to obtain efficient excimer emission from the doped layer, control of the dopant concentration is an important consideration. Excimers will typically form when the planar molecules are very close to each other. For example, square planar metal complexes, such as certain complexes of Pt, are known to form excimers in concentrated solutions and thin films. For example, FPt (acac) represents monomer spinning in a 10-6 M solution of dichloromethane and excimer spinning in a concentrated 10-3 M solution.

적절한 농도에서, 동일한 도펀트로부터 단량체 방사와 엑시머 방사 모두를 얻을 수 있다. 다른 도펀트 분자와 상대적으로 가깝게 접촉하는 도펀트 분자들만이 엑시머 상태를 형성할 수 있을 것이다. 격리된 도펀트 분자는 단량체 방사를 제공하지만 엑시머 방사를 제공자지 않을 것이다. 단량체가 청색을 방사하고 엑시머가 황색을 방사한다면, 그리고 예컨대 방사층에서 각 방사체의 농도를 조정함으로써 각 방사체로부터의 상대적 기여가 적절하게 조절될 수 있다면, 백색 OLED가 될 수 있을 것이다.At appropriate concentrations, both monomer and excimer spinning can be obtained from the same dopant. Only dopant molecules that are in relatively close contact with other dopant molecules may form excimer states. The isolated dopant molecule provides monomer emission but will not give excimer emission. If the monomer emits blue and the excimer emits yellow, and if the relative contribution from each emitter can be controlled appropriately, for example by adjusting the concentration of each emitter in the emitting layer, it may be a white OLED.

엑시머 상태를 형성하는 것은 두 개의 방사성 분자들 중 하나가 여기상태로 갈 때 방사성 분자들이 이량체가 되도록 서로 밀접하게 있는 것을 요한다. 이것은 엑시머 형성에 있어 매우 강한 농도 의존성이 있을 수 있다는 것을 시시한다. 예를 들어, 1%에서 FPt가 CBL 같은 호스트 매트릭스로 도핑될 때, 단량체 방사만이 박막의 광발광 스펙트럼에서 관측된다. 이러한 낮은 도핑 레벨에서, 분자들은 격리된다. 도핑 농도가 상승함에 따라서, 엑시머 방사의 양은 단량체 라인이 감소함에 따라 증가한다. FPt 도핑 레벨이 2∼3%일 때, 단량체 대 엑시머 방사의 비율은 1:1에 가깝다. 이 도핑 레벨에서, 일부 FPt 분자는 격리되고, 다른 것들은 다른 FPt 분자에 매우 근접하게 존재하여, 효과적인 엑시머 형성에 도달하게 된다. 6%의 도핑 레벨에서는 거의 완전한 엑시머 방사가 관측된다.Forming an excimer state requires the radioactive molecules to be in close proximity to one another so that when one of the two radioactive molecules goes into an excited state. This suggests that there may be very strong concentration dependence on excimer formation. For example, at 1%, when FPt is doped with a host matrix such as CBL, only monomer emission is observed in the photoluminescence spectrum of the thin film. At this low doping level, the molecules are sequestered. As the doping concentration rises, the amount of excimer radiation increases as the monomer line decreases. When the FPt doping level is 2-3%, the ratio of monomer to excimer spinning is close to 1: 1. At this level of doping, some FPt molecules are sequestered and others are in close proximity to other FPt molecules, leading to effective excimer formation. Nearly complete excimer emission is observed at the 6% doping level.

OLED가 약 2∼3%로 도핑된 FPt 필름으로 제조된다면, 백색 OLED를 제조하는 것이 가능하다. 이 장치는 박막에 균일하게 도핑되어 존재하는 단일 도펀트만을 가진다. 불행하게도, 약 2∼3%의 도핑 레벨은 너무 낮아서 호스트 엑시톤을 효과적으로 제지할 수 없고, 결과적으로 전계발광 스펙트럼에서 상당한 호스트 방사를 가져온다. 효율적인 광발광 OLED를 제조하기 위해서, 도핑 레벨은 약 6% 이상이 바람직하고, 더 높은 도핑 레벨에서 가장 높은 효율을 가진다. 효율적인 OLED를 제조하기에 충분히 높은 도핑 레벨에서, 엑시머 방사만이 FPt에서 관측된다. 단일 도펀트로부터 (단량체와 엑시머 동시 방사에 의해) 보다 효율적인 백색 방사를 얻기 위해서, 균형잡힌 방사에 이르는 도핑 레벨이 증가되어야 한다.If the OLED is made of FPt film doped with about 2-3%, it is possible to produce white OLEDs. The device has only a single dopant present evenly doped in the thin film. Unfortunately, the doping level of about 2-3% is too low to effectively restrain host excitons, resulting in significant host emission in the electroluminescent spectrum. In order to produce efficient photoluminescent OLEDs, the doping level is preferably about 6% or more and has the highest efficiency at higher doping levels. At high doping levels to produce efficient OLEDs, only excimer emission is observed at the FPt. In order to obtain more efficient white emission (by simultaneous monomer and excimer emission) from a single dopant, the doping level leading to balanced emission must be increased.

방사체의 입체 벌크가 증가할 때, 엑시머가 고체상태에서 형성될 수 있는 가능성은 감소된다. 추가된 벌크가 분자들이 가깝게 회합하는 것을 방해한다. 이것은 FPt2의 스펙트럼에서 쉽게 발견된다(도 9). 복합체의 t-Bu 그룹은 도핑된 필름에서 이들 분자의 밀접한 면-대-면 팩킹을 방해한다. 결과적으로, 단량체 방사만이, 25%의 높은 도핑 레벨에서, FPt2의 도핑된 박막의 광발광 스펙트럼에서 관측된다. FPt는 너무 쉽게 엑시머를 형성하고 FPt2는 엑시머를 형성하지 못한다. 중간 레벨의 입체 벌크를 가지는 분자가 사용될 때, 적절한 도핑 레벨에서 혼합된 단량체/엑시머 방사를 성취하는 것이 가능하다. 추가된 입체 벌크의 역할이 FPt3(도 10)과 FPt4(도 11)의 광발광 스펙트럼에서 명백하게 보여진다. 낮은 도핑 레벨에서 단량체 방사가 발견되고, 높은 도핑 레벨에서 엑시머 방사가 우세하다. 10% 도핑 근처에서, 이들 복합체 모두에 관한 거의 균형잡힌 단량체-엑시머 방사가 관측된다. 낮은 도핑 레벨에서, 호스트로부터의 많은 기여가 관측될 수 있다. 도핑 레벨이 증가함에 따라서, 호스트 기여는, 높은 도핑 레벨에서 보다 효율적인 엑시톤 전달에 대해 기대한 것처럼 감소한다.When the steric bulk of the emitter increases, the likelihood that the excimer can form in the solid state is reduced. The added bulk prevents the molecules from associating closely. This is easily found in the spectrum of FPt2 (FIG. 9). The t- Bu group of the complex interferes with the intimate face-to-face packing of these molecules in the doped film. As a result, only monomer emission is observed in the photoluminescence spectrum of the doped thin film of FPt2 at a high doping level of 25%. FPt forms the excimer too easily and FPt 2 does not form the excimer. When molecules with medium levels of steric bulk are used, it is possible to achieve mixed monomer / excimer spinning at the appropriate doping level. The role of the added steric bulk is clearly seen in the photoluminescence spectra of FPt3 (FIG. 10) and FPt4 (FIG. 11). Monomer spinning is found at low doping levels, and excimer spinning dominates at high doping levels. Near 10% doping, almost balanced monomer-eximer emission for all of these complexes is observed. At low doping levels, many contributions from the host can be observed. As the doping level increases, the host contribution decreases as expected for more efficient exciton transfer at higher doping levels.

본 실험의 다른 실시예에서, 단량체/집합체 방사 비율은 호스트 매트릭스 물질을 변화시킴으로써 최적화된다. 예를 들어, 단일 도펀트 시스템에서 (동일한 도펀트로부터 단량체 방사와 집합체 방사 모두) 방사층에서 도펀트의 회합 정도와 방사상태의 비율이 호스트 매트릭스 물질을 변화시킴으로써 바뀔 수 있다. 이론에 제한됨이 없이, 도핑된 필름의 성장 동안, 호스트 매트릭스에서 도펀트들의 응집과 분산 사이에는 경쟁 과정이 존재한다. 호스트 매트릭스가 양호한 용매로서 작용한다면, 도펀트는 필름에 보다 균일하게 분산될 것이다. 불충분한 용해성 호스트 매트릭스는 단량체 도펀트를 효과적으로 분산시키지 않을 것이고 따라서 도펀트 응집에 이르게 된다. 따라서 양호한 용해성 호스트는 주어진 도펀트 농도에서 집합체 종에 비해 단량체 종을 지지한다. 호스트 물질의 다양한 특성이 특정 도펀트에 대한 용매 특성을 결정하는데 중요할 수 있고, 이것은 쌍극자 모멘트, 회합에너지, 그리고 결정화도 같은 다른 물리적 특성을 포함한다.In another embodiment of this experiment, the monomer / aggregate spinning ratio is optimized by changing the host matrix material. For example, in a single dopant system (both monomer spinning and collective spinning from the same dopant), the degree of association of dopants in the emissive layer and the ratio of the states of radiation can be changed by changing the host matrix material. Without wishing to be bound by theory, there is a competition process between aggregation and dispersion of dopants in the host matrix during the growth of the doped film. If the host matrix acts as a good solvent, the dopant will be more uniformly dispersed in the film. Insufficient soluble host matrices will not effectively disperse monomer dopants and thus lead to dopant aggregation. A good soluble host thus supports monomeric species over aggregate species at a given dopant concentration. Various properties of the host material may be important in determining solvent properties for a particular dopant, which include other physical properties such as dipole moment, association energy, and crystallinity.

다른 대표적인 실시예에서, 장치가 청색광을 단량체 여기상태로부터 방사하도록 두 도펀트 방사 물질로부터 제조된다. 다른 도펀트는 엑시머 상태로부터 방사하며, 넓은 노란색 방사에 이른다. 예를 들어, 이 컨셉을 보여주기 위해서 제조된 장치는 청색 방사 옥타헤드랄(octahedral) Ir 복합체, FIrpic 를 이용하였으며, 이것은 어떤 도핑 레벨에서도 엑시머 상태를 형성하지 않는다. 장치에서 사용되는 다른 도펀트는 평면 Pt 복합체, FPt 이며, 이것은 효과적으로 엑시머 상태를 매우 낮은 도핑레벨에서도 형성한다. 각각의 도펀트가 6 % 로 존재시, 결과적인 전계 발광 방사는 FIrpic(단량체)와 FPt 엑시머로부터 대략 동일한 기여도로 구성된다. In another exemplary embodiment, the device is made from two dopant emissive materials to emit blue light from the monomer excited state. The other dopant emits from the excimer state, leading to broad yellow radiation. For example, the device fabricated to demonstrate this concept used a blue emitting octahedral Ir composite, FIrpic, which did not form an excimer state at any doping level. Another dopant used in the device is the planar Pt composite, FPt, which effectively forms excimer states even at very low doping levels. When each dopant is present at 6%, the resulting electroluminescent emission consists of approximately equal contributions from FIrpic (monomer) and FPt excimer.

엑시플렉스 방사체가 가시광 스펙트럼의 저 에너지 부분에 걸쳐 있는 넓은 방사를 제공하기 위해서 사용될 때마다, 장치의 방사영역은 엑시플렉스와 단량체 방사체로 구성될 것이다. 단량체와 엑시머를 포함하는 발광물질은 인광 또는 형광에 의해 방사한다. 단량체 방사체는 바람직하게는 가시광 스펙트럼의 고 에너지를 부분(예컨대, 청색 또는 녹색)을 방사하는 것이다. 엑시플렉스 방사체는 가시광 스펙트럼의 저 에너지 부분에 걸쳐 있는 넓은 방사를 제공한다. 이 엑시플렉스 상태로 흡수가 없기 때문에, 단량체 방사체로부터 엑시플렉스로 최소 에너지 전달이 있을 것이다. 따라서 예를 들어 하나는 매트릭스 물질을 가진 엑시플렉스를 형성하고 하나는 그렇지 않는 두 개의 청색 방사 인광물질로 장치가 제조되면, 백색 장치가 제조될 수 있다. 엑시플렉스는 황색을 방출할 수 있고, 비-엑시플렉스 형성 도펀트로부터 에너지를 포획하지 않을 것인데, 엑시플렉스가 어떤 바닥상태 흡수를 가지지 않기 때문이다(흡수에 대한 오실레이터 강도는 영(0)이고 따라서 Forster 반경=0이다). 따라서 청색 대 황색 방사의 비는 두 방사체의 비를 변화시킴으로써, 청색 방사체로부터 황색 방사체로의 에너지 전달의 복잡성 없이, 용이하게 조절될 수 있다. 그러한 두 물질의 예로는 FIrpic과 FPt가 있다. Ir 복합체는 엑시플렉스를 형성하지 않고, Pt 복합체는 TAZ 매트릭스에서 황색 엑시플렉스를 형성한다. 두 장치의 전계발광 스펙트럼과 이들의 합은 도 1에서 도시된다. Ir계 장치는 6%의 피크 외부효율을 갖고 Pt계 장치(엑시플렉스 방사)는 4%의 외부효율을 갖는다. 합쳐진 두 광원은 CRI 82를 가진 백색광원을 제공하고, 일부 최고의 발광원에 필적한다.Whenever an exciplex emitter is used to provide wide radiation over the low energy portion of the visible light spectrum, the radiation region of the device will consist of the exciplex and the monomer emitter. Luminescent materials comprising monomers and excimers emit by phosphorescence or fluorescence. The monomer emitter is preferably one that emits high energy portions of the visible light spectrum (eg blue or green). Exiplex emitters provide broad radiation that spans the low energy portion of the visible light spectrum. Since there is no absorption in this exciplex state, there will be minimal energy transfer from the monomer emitter to the exciplex. Thus, for example, if a device is made of two blue emitting phosphors, one forming an exciplex with a matrix material and one not, a white device can be manufactured. The exciplex can emit yellow and will not capture energy from the non-exiplex forming dopants, since the exciplex does not have any ground state absorption (the oscillator strength for absorption is zero and therefore Forster Radius = 0). The ratio of blue to yellow radiation can thus be easily adjusted by varying the ratio of the two emitters, without the complexity of energy transfer from the blue emitter to the yellow emitter. Examples of such two materials are FIrpic and FPt. The Ir complex does not form an exciplex and the Pt complex forms a yellow exciplex in the TAZ matrix. The electroluminescence spectra of the two devices and their sum are shown in FIG. 1. Ir-based devices have a peak external efficiency of 6% and Pt-based devices (exiplex radiation) have an external efficiency of 4%. The combined two light sources provide a white light source with CRI 82, comparable to some of the best light sources.

집합체 방사에 관련되지 않은 단량체 방사체는 고 에너지(예를 들어 청색) 발광 물질로부터 선택될 수 있다. 단량체 방사체는 특정 농도에서 집합체 형성을 위해서 고체 상태에서 요구되는 근접성을 방해하는 전형적으로 충분한 입체 벌크를 가지는 발광 화합물이다. 바람직한 단량체 방사체는 옥타헤달 좌표 형태를 가지거나 또는 집합체 형성을 막기에 충분한 입체 벌크의 리간드를 가지며 정사각형 평평한 형태를 가지는 유기금속 전이 금속 복합체를 포함한다. Monomer emitters that are not involved in aggregate emission can be selected from high energy (eg blue) luminescent materials. Monomer emitters are luminescent compounds that typically have sufficient steric bulk to interfere with the proximity required in the solid state for aggregate formation at certain concentrations. Preferred monomer emitters include organometallic transition metal complexes that have an octahedal coordinate form or have three-dimensional bulk ligands sufficient to prevent aggregate formation and have a square flat form.

본 장치에서 이용하기 위한 인광 물질은 전형적으로 유기 금속 화합물이다. 인광 물질은 함께 계속중인 출원 미국 일련 번호 08/980,986 호, 2001 년 6 월 8 일 출원, 및 09/978455, 2001 년 10 월 16 일 출원에서 개시된 것과 같은 유기금속 화합물로부터 선택될 수 있으며, 이 문헌들은 여기서 전체적으로 참고문헌으로 도입된다. The phosphor for use in the device is typically an organometallic compound. The phosphor may be selected from organometallic compounds such as those disclosed in the ongoing application US Serial No. 08 / 980,986, filed June 8, 2001, and 09/978455, filed October 16, 2001. Are hereby incorporated by reference in their entirety.

다양한 화합물이 HTL 물질 또는 ETL 물질로 사용되어 왔다. ETL 물질은 특히 아릴-치환된 옥사디아졸, 아릴-치환된 트리아졸, 아릴-치환된 펜안트롤린, 벤족사졸, 또는 벤즈티아졸 화합물을 포함할 수 있고, 예컨대 C. Adachi et al., Appl. Phys. Lett., Vol. 77, 904(2000)에 개시된 것과 같은 3-비스(N,N-t-부틸-페닐)-1,3,4-옥사디아졸(OXD-7); 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트리아졸(TAZ); 2,9-디메틸-4,7-디페닐-펜안트롤린(바소큐프로인 또는 BCP); 비스(2-(2-하이드록시페닐)-벤족사졸레이트)징크; 또는 비스(2-(2-하이드록시페닐)-벤즈티아졸레이트)아연을 포함할 수 있다. 다른 전자수송물질은 (4-비페닐)(4-t-부틸페닐)옥시디아졸(PDB)과 알루미늄 트리스(8-하이드록시퀴놀레이트)(Alq3)를 포함한다.Various compounds have been used as HTL materials or ETL materials. ETL materials can include, in particular, aryl-substituted oxadiazoles, aryl-substituted triazoles, aryl-substituted phenanthrolines, benzoxazoles, or benzthiazole compounds, such as C. Adachi et al., Appl . Phys. Lett. , Vol. 3-bis (N, Nt-butyl-phenyl) -1,3,4-oxadiazole (OXD-7) as disclosed in 77, 904 (2000); 3-phenyl-4- (1'-naphthyl) -5-phenyl-1,2,4-triazole (TAZ); 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-phenanthroline (vasocuproin or BCP); Bis (2- (2-hydroxyphenyl) -benzoxazolate) zinc; Or bis (2- (2-hydroxyphenyl) -benzthiazolate) zinc. Other electron transport materials include (4-biphenyl) (4-t-butylphenyl) oxydiazole (PDB) and aluminum tris (8-hydroxyquinolate) (Alq3).

정공수송층의 물질이 애노드로부터 장치의 방사영역으로 정공을 수송하도록 선택된다. HTL 물질은 높은 정공 유동성(∼10-3㎠/Vs)을 나타내는 여러 형태의 트리아릴 아민류로 거의 구성된다. 정공수송층으로 적절한 물질은 약 5×10-4㎠/Vs의 정공 유동성을 가진 4,4'-비스[N-(나프틸)-N-페닐-아미노]바이페놀(α-NPD)이다. 다른 예로는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디아민(TPD), 4,4'-비스[N-(2-나프틸)-N-페닐-아미노]바이페놀(β-NPD), 4,4'-비스[N, N'-(3-톨릴)아미노)-3,3'-디메틸바이페닐(M14), 4,4',4"-트리스(30메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(MTDATA), 4,4'-비스[N,N'-(3-톨릴)아미노]-3,3'-디메틸페닐 (HMTPD), 3,3'-디메틸-N4,N4,N4',N4'-테트라-p-톨릴-바이페닐-4,4'-디아민(R854), N,N',N"-1,3,5-트리카바졸로일벤젠(tCP) 및 4,4'-N,N'-디카바졸-바이페닐(CBP)이다. 추가적인 적절한 정공수송물질이 공지되어 있으며, 정공수송층에 적절할 수 있는 물질의 예는 여기에 참조로서 통합되는 미국특허 제5,707,745호에서 발견될 수 있다.The material of the hole transport layer is selected to transport holes from the anode to the radiation region of the device. HTL materials are almost composed of several types of triaryl amines that exhibit high hole flow (~ 10 -3 cm 2 / Vs). Suitable materials for the hole transport layer are 4,4'-bis [N- (naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenol (α-NPD) with a hole flowability of about 5x10 -4 cm 2 / Vs. Other examples include N, N'-bis (3-methylphenyl) -N, N'-diamine (TPD), 4,4'-bis [N- (2-naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenol ( β-NPD), 4,4'-bis [N, N '-(3-tolyl) amino) -3,3'-dimethylbiphenyl (M14), 4,4', 4 "-tris (30methylphenylphenyl Amino) triphenylamine (MTDATA), 4,4'-bis [N, N '-(3-tolyl) amino] -3,3'-dimethylphenyl (HMTPD), 3,3'-dimethyl-N 4 , N 4 , N 4 ' , N 4' -tetra- p -tolyl-biphenyl-4,4'-diamine (R854), N, N ', N "-1,3,5-tricarbazoloylbenzene ( tCP) and 4,4'-N, N'-dicarbazole-biphenyl (CBP). Additional suitable hole transport materials are known and examples of materials that may be suitable for the hole transport layer can be found in US Pat. No. 5,707,745, which is incorporated herein by reference.

전술한 소분자 이외에, 매트릭스는 폴리머 또는 폴리머 혼련물을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 방사 물질이 자유분자로서 즉, 폴리머에 결합되지 않지만 폴리머 "용매"에 용해된 형태로 첨가된다. 매트릭스 물질로 사용되는 바람직한 폴리머는 폴리(9-비닐카바졸)(PVK)이다. 선택적인 실시예에서, 방사체는 폴리머의 반복단위의 부분이고, 예컨대 다우(Dow)의 폴리플로렌 물질이다. 형광 및 인광 방사체는 모두 폴리머 사슬에 부착될 수 있고 OLED를 만드는데 사용될 수 있다. 폴리머 매트릭스를 포함하는 장치에서 층들은 스핀코팅에 의해서 전형적으로 증착된다.In addition to the small molecules described above, the matrix may comprise a polymer or polymer blend. In one embodiment, the emissive material is added as a free molecule, i.e., in a form that is not bound to the polymer but dissolved in the polymer "solvent". Preferred polymers used as matrix materials are poly (9-vinylcarbazole) (PVK). In an alternative embodiment, the emitter is part of a repeating unit of the polymer, such as Dow's polyfluorene material. Both fluorescent and phosphorescent emitters can be attached to polymer chains and used to make OLEDs. In devices comprising a polymer matrix, the layers are typically deposited by spin coating.

방사층을 위한 바람직한 호스트 매트릭스 물질은 카바졸 바이페닐(CBP), 및 이의 유도체, N,N'-디카바졸올리벤젠 및 이의 유도체, 그리고 N,N',N"-1,3,5-트리카바졸올리벤젠 및 이의 유도체를 포함한다. 유도체들은 하나 이상의 알킬, 알킬렌, 아릴, CN, CF3, CO2알킬, C(O)알킬, N(알킬)2, NO2, O-알킬 및 할로로 치환된 상기 화합물을 포함할 수 있다. 방사층에서 특히 바람직한 호스트 매트릭스 물질은 4,4',N,N'-디카바졸-바이페닐(CBP), N,N'-메타-디카보졸올리벤젠(mCP), 및 N,N',N"-1,3,5-트리카바졸올리벤젠(tCP)을 포함한다. CBP는 매트릭스 물질로서 다수의 중요한 특성을 가진다. 예컨대, 2.56eV(484㎚)의 높은 삼중항 에너지와 양극성 전하수송 특성이고, 이것은 인광성 도펀트를 위한 뛰어난 호스트를 만든다.Preferred host matrix materials for the emissive layer include carbazole biphenyl (CBP), and derivatives thereof, N, N'-dicarbazoleolibenzenes and derivatives thereof, and N, N ', N "-1,3,5-tri Carbazoleolibenzenes and derivatives thereof Derivatives include one or more alkyl, alkylene, aryl, CN, CF 3 , CO 2 alkyl, C (O) alkyl, N (alkyl) 2 , NO 2 , O-alkyl and Particularly preferred host matrix materials in the emissive layer are 4,4 ', N, N'-dicarbazole-biphenyl (CBP), N, N'- meta -dicarbozololi. Benzene (mCP) and N, N ', N "-1,3,5-tricarbazoleolibenzene (tCP). CBP has a number of important properties as a matrix material. For example, the high triplet energy and bipolar charge transport characteristics of 2.56 eV (484 nm) make this an excellent host for phosphorescent dopants.

CBP의 순수 박막은 쉽게 결정화된다. 소분자를 (방사성 도펀트 같은) CBP로 도핑하는 것은 박막을 무정형 또는 유리 형태에서 안정시키고, 이것은 오랜 기간동안 안정하다. 반면 mCP는 안정한 유리를 형성하고, 도핑되지 않은 상태에서도 그러하다. 장치 작동 중 결정화는 장치의 고장에 이를 수 있어서 회피된다. 도핑되지 않았을 때에도 안정한 유리를 형성할 수 있는 물질을 가지는 것이 유리한데, 결정화 과정이 덜 일어날 수 있기 때문이다. 주어진 물질의 유리 형성 능력을 평가하는데 사용되는 측정기준은 유리전이온도(Tg)이다. 이 온도는 유리 물질의 열적 안정성을 특성화하고, 따라서 높은 Tg가 OLED 물질에 바람직하다. Tg에서, 상당한 열적 팽창이 전형적으로 발생하고, 장치 고장을 일으킨다. mCP는 65℃의 Tg를 갖는다. 이 값은 장치 제작을 위해 수용가능하지만, 더 높은 Tg가 가장 긴 가능한 수명을 갖는 장치를 만드는데 바람직하다. Tg를 증가시키는 것은 페닐, 폴리페닐기 및 유사 아릴기 같은 크고 단단한 그룹을 분자에 첨가함으로써 쉽게 성취될 수 있다. 이 페닐 첨가/치환은 삼중항 에너지를 낮추지 않는 방식으로 행해져야 하지만, 호스트 물질은 청색 또는 백색 방사 장치에서 사용하는데 적절하지 않을 수 있다. 예를 들어, 페닐기를 카바졸 단위 자체(예컨대, 화합물 Ⅰ에서 4' 위치)에 첨가하는 것은 삼중항 에너지를 일반적으로 낮출 것이고, mCP 유도체를 청색 또는 백색 장치에 대해 덜 적절하게 만들 것이다.Pure thin films of CBP are easily crystallized. Doping small molecules with CBP (such as a radioactive dopant) stabilizes the thin film in amorphous or glass form, which is stable for a long time. MCP, on the other hand, forms stable glass, even in the undoped state. Crystallization during device operation can lead to device failure and is avoided. It is advantageous to have a material that can form a stable glass even when it is not doped, because less crystallization can occur. The measurement used to evaluate the glass forming ability of a given material is the glass transition temperature (Tg). This temperature characterizes the thermal stability of the glass material, so high Tg is preferred for OLED materials. At Tg, significant thermal expansion typically occurs and causes device failure. mCP has a Tg of 65 ° C. This value is acceptable for device fabrication, but higher Tg is desirable for making devices with the longest possible lifetime. Increasing Tg can be easily accomplished by adding large, hard groups such as phenyl, polyphenyl groups and similar aryl groups to the molecule. This phenyl addition / substitution must be done in a manner that does not lower triplet energy, but the host material may not be suitable for use in blue or white emitting devices. For example, adding a phenyl group to the carbazole unit itself (eg, the 4 ′ position in compound I) will generally lower triplet energy and make the mCP derivative less suitable for blue or white devices.

Figure 112004028262783-pct00001

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화합물 Ⅰ의 2, 4, 5 또는 6 위치에서 페닐 또는 폴리페닐기의 치환은 삼중항 에너지에 있어 상당한 이동을 일으키지 않을 것이다. 이들 치환은 일반적으로 물질의 Tg를 증가시키고, 이들을 긴 수명의 OLED를 위한 보다 좋은 물질로 만든다. 그러한 화합물의 예는 다음 화합물들을 포함하지만 이에 제한되지 않는다:Substitution of phenyl or polyphenyl groups at the 2, 4, 5 or 6 positions of compound I will not result in significant shifts in triplet energy. These substitutions generally increase the Tg of the materials and make them better materials for long life OLEDs. Examples of such compounds include, but are not limited to the following compounds:

Figure 112004028262783-pct00002
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적절한 전극(즉, 애노드 및 캐소드) 물질은 전기적 접점에 연결되는 금속, 금속합금, 또는 ITO 같은 전기전도성 산화물 같은 전도성 물질을 포함한다. 전기적 접점의 증착은 증기증착 또는 다른 적절한 금속증착기법에 의해 달성될 수 있다. 이러한 전기적 접점은 예컨대 인듐, 마그네슘, 플라티늄, 금, 은, 또는 Ti/Pt/Au, Cr/Au 또는 Mg/Ag 같은 조합으로부터 만들어질 수 있다.Suitable electrode (ie, anode and cathode) materials include conductive materials such as metals, metal alloys, or electrically conductive oxides such as ITO that are connected to the electrical contacts. Deposition of electrical contacts can be accomplished by vapor deposition or other suitable metal deposition techniques. Such electrical contacts can be made from, for example, indium, magnesium, platinum, gold, silver, or a combination such as Ti / Pt / Au, Cr / Au or Mg / Ag.

상부 전극층(즉, 캐소드 또는 애노드, 전형적으로 캐소드) 즉, 기판으로부터 가장 먼 OLED 측의 전극을 증착할 때, 유기층에 대한 손상이 회피되어야 한다. 예컨대, 유기층은 이들의 유리전이온도 이상으로 가열되어서는 안 된다. 상부 전극은 기판에 실질적으로 직각인 방향으로부터 증착되는 것이 바람직하다.When depositing an upper electrode layer (ie, cathode or anode, typically a cathode), i.e., the electrode on the OLED side furthest from the substrate, damage to the organic layer should be avoided. For example, the organic layers should not be heated above their glass transition temperature. The upper electrode is preferably deposited from a direction substantially perpendicular to the substrate.

애노드로 기능하는 전극은 높은 일함수 금속(≥4.5eV), 또는 인듐주석산화물(ITO), 아연주석산화물 등과 같은 투명한 전기전도성 산화물을 바람직하게 포함한다.The electrode serving as the anode preferably comprises a high work function metal (≧ 4.5 eV), or a transparent electroconductive oxide such as indium tin oxide (ITO), zinc tin oxide or the like.

바람직한 실시예에서, 캐소드는 바람직하게는 금속층 같은 낮은 일함수, 전자주입물질이다. 바람직하게는, 캐소드 물질은 약 4eV 미만의 일함수를 가진다. 금속 캐소드층은 캐소드가 불투명하다면 실질적으로 더 두꺼운 금속층으로 구성될 수 있다. 만일 캐소드가 투명해야 한다면, 얇은 낮은 일함수 금속이 ITO 같은 투명한 전기전도성 산화물과 조합되어 사용될 수 있다. 그러한 투명한 캐소드는 50∼400Å 두께, 바람직하게는 약 100Å 두께의 금속층을 가질 수 있다. 일예로 LiF/Al 같은 투명한 캐소드가 사용될 수 있다. In a preferred embodiment, the cathode is preferably a low work function, electron injection material such as a metal layer. Preferably, the cathode material has a work function of less than about 4 eV. The metal cathode layer may consist of a substantially thicker metal layer if the cathode is opaque. If the cathode is to be transparent, a thin low work function metal can be used in combination with a transparent electrically conductive oxide such as ITO. Such transparent cathodes may have a metal layer of 50 to 400 microns thick, preferably about 100 microns thick. As an example, a transparent cathode such as LiF / Al may be used.

상부 방사장치를 위해서, 여기에 참조로서 통합되는 미국특허 제5,703,436호, 동시계류 중인 미국특허출원 제08/964,863호 및 제09/054,707호에 개시되는 것과 같은 투명한 캐소드가 사용될 수 있다. 투명한 캐소드는, OLED가 적어도 약 50%의 광학적 전달을 가지도록 하는 광 전달 특성을 갖는다. 바람직하게는, 투명한 캐소드는 OLED가 적어도 약 70%, 바람직하게는 적어도 약 85%의 광학적 전달을 가질 수 있도록 하는 광 전달 특성을 갖는다.For the top radiator, transparent cathodes such as those disclosed in U. S. Patent No. 5,703, 436, co-pending U. S. Patent Application Nos. 08/964, 863 and 09/054, 707, incorporated herein by reference, can be used. The transparent cathode has light transmission properties such that the OLED has at least about 50% optical transmission. Preferably, the transparent cathode has light transmission properties that allow the OLED to have optical transmission of at least about 70%, preferably at least about 85%.

본 발명의 장치는 엑시톤 차단층(EBL), 정공차단층(HBL) 또는 정공주입층(HIL) 같은 추가 층들을 포함할 수 있다. 여기에 참고로서 통합된 미국특허 제6,097,147호에 개시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예는 전체적인 장치 효율을 증가시키기 위해서 엑시톤 확산을 차단하는 엑시톤 차단층을 사용한다.The device of the present invention may include additional layers such as an exciton blocking layer (EBL), a hole blocking layer (HBL) or a hole injection layer (HIL). As disclosed in US Pat. No. 6,097,147, incorporated herein by reference, one embodiment of the present invention employs an exciton blocking layer that blocks exciton diffusion to increase overall device efficiency.

특히 고 에너지 (청색) 인광 방사체를 가진 장치에서, 발광층으로부터 정공수송층으로 엑시톤 전자 누출을 막기 위해서, 전자/엑시톤 차단층이 발광층과 HTL 사이에 포함될 수 있다. 고 에너지 인광 도펀트는, 수송물질과 호스트 물질에 근접하는 고 에너지 LUMO 레벨을 갖는다. 도펀트 LUMO 레벨이 HTL 물질의 LUMO 에너지에 접근할 경우, HTL로 전자들이 누출될 수 있다.Particularly in devices with high energy (blue) phosphorescent emitters, an electron / exciton blocking layer may be included between the emitting layer and the HTL to prevent exciton electron leakage from the emitting layer to the hole transport layer. High energy phosphorescent dopants have high energy LUMO levels in close proximity to the transport and host materials. When the dopant LUMO level approaches the LUMO energy of the HTL material, electrons can leak into the HTL.

유사하게, HTL 층으로 엑시톤 누출은 도펀트의 방사 에너지가 HTL 물질의 흡수 에너지에 접근함에 따라 발생할 수 있다. 그러므로 HTL과 발광층 사이에 전자/엑시톤 차단층의 도입은 장치 특성을 향상시킬 수 있다. 효율적인 전자/엑시톤 차단층은 HTL로의 엑시톤 누출을 막는 높은 에너지 갭, 전자들을 차단하는 높은 LUMO 에너지, 그리고 HTL 보다 높은 HOMO 레벨을 가질 것이다. 전자/엑시톤 차단층에서 사용을 위한 바람직한 물질은 fac-tris(1-페닐피라졸라토-N,C2)이리듐(Ⅲ)(Irppz)이다.Similarly, exciton leakage into the HTL layer can occur as the radiant energy of the dopant approaches the absorbed energy of the HTL material. Therefore, the introduction of the electron / exciton blocking layer between the HTL and the light emitting layer can improve the device characteristics. Efficient electron / exciton blocking layers will have a high energy gap to prevent exciton leakage into HTL, a high LUMO energy to block electrons, and a higher HOMO level than HTL. Preferred materials for use in the electron / exciton blocking layer are fac-tris (1-phenylpyrazolato-N, C 2 ) iridium (III) (Irppz).

발명의 다른 실시예에서, 정공주입층이 애노드 층과 정공수송층 사이에 존재할 수 있다. 본 발명의 정공주입층 물질은 애노드로부터 정공주입물질로 효율적인 정공주입을 제공하도록 애노드 표면을 적시거나 평탄화시키는 물질로서 특성화될 수 있다. 본 발명의 정공주입물질들은 HIL 일측의 인접 애노드 층 및 HIL 대향측의 방사체-도핑된 전자수송층과 유리하게 매칭되는, 상대적 IP 에너지에 의해 규정되는 HOMO 에너지 레벨들을 갖는 것으로서 특성화될 수 있다. 각 물질에 대해 얻어진 최고점유분자궤도(HOMO)는 그것의 이온화 포텐셜(IP)에 상응한다. 최저비점유분자궤도(LUMO)는 IP와 광학에너지 갭의 합과 동일하고, 흡수스펙트럼으로부터 측정된다. 완전히 조립된 장치에서, 에너지들의 상대적 정렬은 예컨대 흡수스펙트럼으로부터 예견되었던 것과 다소 다를 수 있다.In another embodiment of the invention, a hole injection layer may be present between the anode layer and the hole transport layer. The hole injection layer material of the present invention may be characterized as a material that wets or planarizes the anode surface to provide efficient hole injection from the anode to the hole injection material. The hole injection materials of the present invention can be characterized as having HOMO energy levels defined by relative IP energy, which advantageously matches the adjacent anode layer on one side of the HIL and the emitter-doped electron transport layer on the opposite side of the HIL. The highest occupied molecular orbital (HOMO) obtained for each material corresponds to its ionization potential (IP). The lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) is equal to the sum of the IP and the optical energy gap, and is measured from the absorption spectrum. In a fully assembled device, the relative alignment of the energies may be somewhat different from that expected for example from the absorption spectrum.

HIL 물질은 통상적인 정공수송물질의 정공 유동성보다 실질적으로 낮을 수 있는 정공 유동성을 갖는다는 점에서, HIL 물질은 OLED의 정공수송층에서 전형적으로 사용되는 통상적인 정공수송물질과 구별된다. 예를 들어, m-MTDATA는 ITO로부터 예컨대 α-NPD 또는 TPD로 이루어진 HTL로 정공주입을 증진하는데 효과적인 것으로 확인되었다. HIL은 HTL HOMO 레벨/ITO 오프셋 에너지의 감소 또는 ITO 표면의 습윤으로 인하여 정공을 효과적으로 주입할 것이다. α-NPD와 TPD는 각각 약 5×10-4㎠/Vs와 9×10-4㎠/Vs의 정공 유동성을 갖는 것에 비하여, HIL 물질 m-MTDATA는 약 3×10-5㎠/Vs의 정공 유동성을 갖는 것으로 믿어진다. 따라서 m-MTDATA 물질은 통상적으로 사용되는 HTL 물질 α-NPD 및 TPD 보다 작은 차수 크기의 정공 유동성을 갖는다.HIL materials are distinguished from conventional hole transport materials typically used in the hole transport layer of OLEDs in that HIL materials have hole flow properties that can be substantially lower than the hole flow properties of conventional hole transport materials. For example, m-MTDATA has been found to be effective in enhancing hole injection from ITO, such as HTL consisting of α-NPD or TPD. HIL will effectively inject holes due to a decrease in HTL HOMO level / ITO offset energy or wetting of the ITO surface. α-NPD and TPD have hole flowability of about 5 × 10 −4 cm 2 / Vs and 9 × 10 -4 cm 2 / Vs, respectively, while HIL material m-MTDATA has holes of about 3 × 10 -5 cm 2 / Vs It is believed to have fluidity. The m-MTDATA material thus has a hole order of order size smaller than the commonly used HTL materials α-NPD and TPD.

다른 HIL 물질은 구리 프탈로시아닌 같은 프탈로시아닌 화합물, 또는 애노드로부터 HIL 물질로 그리고 이어서 HTL로 정공주입을 촉진하는데 효과적인 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜(PEDOT) 또는 폴리(에텐-디옥시티오펜):폴리(스티렌술폰산)(PEDOT:PSS) 같은 고분자 물질을 포함하는 다른 물질을 포함한다.Other HIL materials include phthalocyanine compounds such as copper phthalocyanine, or poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) or poly (ethene-dioxythiophene): poly effective to promote hole injection from anode to HIL material and then to HTL. Other materials including polymeric materials such as (styrenesulfonic acid) (PEDOT: PSS).

본 발명의 HIL 두께는 애노드 층을 습윤시키거나 평탄화하는 것을 돕기에 충분히 두꺼울 필요가 있다. 예를 들어, 10㎚ 만큼 얇은 HIL 두께는 매우 부드러운 애노드 표면에 대해서 수용가능하다. 그러나 에노드 표면은 매우 거친 경향이 있으므로, 50㎚까지의 HIL 두께가 몇몇 경우 바람직할 수 있다.The HIL thickness of the present invention needs to be thick enough to help wet or planarize the anode layer. For example, a HIL thickness as thin as 10 nm is acceptable for very smooth anode surfaces. However, since the anode surface tends to be very rough, a HIL thickness of up to 50 nm may be desirable in some cases.

본 발명에 따른 부재는 불투명하거나 또는 실질적으로 투명할 수 있으며, 강성 또는 연성, 및/또는 플라스틱, 금속 또는 유리일 수 있다. 여기서 인용된 두께 범위에 한정되지 않을지라도, 부재는 유연한 플라스틱 또는 금속 호일 부재로 존재한다면, 10 mm 만큼 얇을 수 있고, 또는 단단하고, 투명하거나 또는 불투명한 부재로 존재하거나, 또는 부재가 실리콘으로 만들어진다면, 더 두꺼울 수 있다. The member according to the invention may be opaque or substantially transparent, and may be rigid or soft, and / or plastic, metal or glass. Although not limited to the thickness range recited herein, the member may be as thin as 10 mm, or if present as a rigid, transparent or opaque member, or if the member is made of silicone, provided it is a flexible plastic or metal foil member If so, it can be thicker.

본 발명의 OLEDs 와 OLED 구조는 소정의 효과, 일예로 보호층(가공 공정중 어떤 물질을 보호하기 위한), 절연층, 파장을 어떤 방향으로 안내하기 위한 반사층, 및 보호 갭을 임의적으로 추가적인 물질 또는 층을 함유할 수 있으며, 이들은 환경으로부터 이들 층들을 보호하기 위해서 전극 및 유기층을 커버한다. 절연층과 보호갭의 기술은 예를 들어 미국특허 6,013,538에 함유되어 있으며, 이것은 여기서 참고문헌으로 도입되었다. The OLEDs and OLED structures of the present invention may optionally have additional effects, such as a protective layer (for protecting any material during the processing process), an insulating layer, a reflective layer for guiding the wavelength in some direction, and a protective gap. Layers, which cover the electrodes and organic layers to protect these layers from the environment. Techniques for insulating layers and protective gaps are contained, for example, in US Pat. No. 6,013,538, which is incorporated herein by reference.

비록 높은 CRO 값이 자주 언급된다 하더라도, 본 발명의 장치는 다른 컬러를 또한 잘 제공하는 광원을 생산하기 위해서 사용될 수 있다. 백열구는 실질적으로 순수한 백색이기보다는 약간 노랗다. 단량체 방사체 대 집합체방사체의 비를 변화시킴으로서, 여기서 기술된 것처럼, 결과적인 장치의 컬러는 예를 들어 백열구에서 방사되는 빛을 모방하도록 조절될 수 있다. 도펀트, 도펀트의 입체적 용적, 및 방사층에 사용되는 호스트 물질을 조절함으로서, 장치는 불포화된(단색광이 아닌) 컬러 방사를 제공하도록 구성될 수 있다. Although high CRO values are often mentioned, the device of the present invention can be used to produce light sources that also provide other colors as well. Incandescent bulbs are slightly yellow rather than substantially pure white. By varying the ratio of monomer emitter to aggregate emitter, as described herein, the color of the resulting device can be adjusted, for example, to mimic the light emitted from an incandescent bulb. By adjusting the dopant, the steric volume of the dopant, and the host material used in the emissive layer, the device can be configured to provide unsaturated (not monochromatic) color radiation.

OLED 층의 역순이 존재하는지 여부에 따라서, 또는 또 다른 디자인 변형이 사용되는지 여부에 따라서, 층들의 유형, 수, 두께 및 순서의 실질적인 변형이 있을 수 있다. 당업자는 여기서 기술되고 예시되는 발명의 실시예에 대한 다양한 변형을 인식할 수 있을 것이다. 그러한 변형은 본 발명의 사상과 범위에 의해서 보호되는 것으로 의도된다. 즉, 발명이 어떤 구체적인 실시예와 관련하여 상세하게 설명될지라도, 당업자는 청구범위의 사상과 범위 내에서 발명의 다른 실시예들이 존재한다는 것을 인식할 것이다.Depending on whether the reverse order of the OLED layers is present, or whether another design variant is used, there may be substantial variations in the type, number, thickness and order of the layers. Those skilled in the art will recognize various modifications to the embodiments of the invention described and illustrated herein. Such modifications are intended to be protected by the spirit and scope of the invention. That is, although the invention will be described in detail with reference to certain specific embodiments, those skilled in the art will recognize that other embodiments of the invention exist within the spirit and scope of the claims.

실시예Example

이용할 수 있는 용매 및 시약은 Aldrich Chemical Company 에서 구입하였다. 시약은 최상급 정제품을 입수한대로 사용하였다. Solvents and reagents available were purchased from Aldrich Chemical Company. The reagents were used as the highest quality product was obtained.

리간드 2-(2,4-디플로로페닐)피리딘(F2ppy)이 2,4-디플로로페닐보론산과 2-브로모피리딘(Aldrich)을 Suzuki 결합하여 제조되었다. Pt(Ⅱ)μ-디클로로-브리지 이량체[(F2ppy)2Pt(μ-Cl)2Pt(F2ppy)2]가 변형된 르위스법에 의해서 제조되었다(Lohse, O et al., Synlett. 1999, 1, 45-48). 이량체는 3당량의 킬레이팅 디케톤 리간드와 10당량의 Na2CO3로 처리되었다. 2,6-디메틸-3,5-헵탄디온 및 6-메틸-2,2-헵탄디온이 TCI로부터 구입되었다. 3-에틸-2,4-펜탄디온이 Aldrich로부터 구입되었다. 용매는 감압 하에 제거되고, 화합물은 크로마토그래픽적으로 정제되었다. 생성물은 디클로로메탄/메탄올로부터 재결정화되고 승화되었다.Ligand 2- (2,4-difluorophenyl) pyridine (F 2 ppy) was prepared by Suzuki binding 2,4-difluorophenylboronic acid and 2-bromopyridine (Aldrich). Pt (II) μ-dichloro-bridged dimer [(F 2 ppy) 2 Pt (μ-Cl) 2 Pt (F 2 ppy) 2 ] was prepared by a modified Lewis method (Lohse, O et al. , Synlett. 1999, 1, 45-48). Dimers were treated with 3 equivalents of chelating diketone ligand and 10 equivalents of Na 2 CO 3 . 2,6-dimethyl-3,5-heptanedione and 6-methyl-2,2-heptanedione were purchased from TCI. 3-ethyl-2,4-pentanedione was purchased from Aldrich. The solvent was removed under reduced pressure and the compound was chromatographically purified. The product was recrystallized from dichloromethane / methanol and sublimed.

Irppz 는 Ir(acac)3(3.0 g)과 1-페닐피라졸(3.1 g) 을 100 ml 글리세롤에 용해시킨 다음 12 시간동안 불황성 대기에서 환류시킴으로서 제조되었다. 냉각 후 생성물은 여과에서 의해서 분리되고, 몇 부분의 물, 메탄올, 에탄올, 및 헥산으로 세척되었으며, 진공 건조되었다. 원생성물은 220 - 250 ℃ 온도 구배에서 승화되고, 다음 엷은 노란색 생성물이 얻어졌다(수율 58 %).Irppz was prepared by dissolving Ir (acac) 3 (3.0 g) and 1-phenylpyrazole (3.1 g) in 100 ml glycerol and refluxing in an inert atmosphere for 12 hours. After cooling the product was separated by filtration, washed with some portions of water, methanol, ethanol, and hexanes and dried in vacuo. The crude product was sublimed at a temperature gradient of 220-250 ° C. and the next pale yellow product was obtained (yield 58%).

mCP는 아릴 할라이드와 아릴아민의 팔라듐 촉매화 가교결합에 의해 제조되었다(T. Yamamoto, M. Nishiyama, Y. Koie Tet. Lett., 1998, 39, 2367-2370).mCP was prepared by palladium catalyzed crosslinking of aryl halides with arylamines (T. Yamamoto, M. Nishiyama, Y. Koie Tet. Lett. , 1998, 39, 2367-2370).

실시예 1Example 1

전계인광 엑시머 WOLED는 20-W/sq의 시트 저항을 가진 인듐주석산화물(ITO) 층으로 예비코팅된 유리기판 상에서 성장되었다. 유기층 증착 전에, 기판은 초음파 용매조에서 탈지되고 산소 플라즈마로 8분간 20W 및 150 mTorr에서 처리되었다. OLED 누출을 감소시키고 제조수율을 높이기 위해 사용된 폴리(에틸렌-디옥시시오펜):폴리(스티렌 설폰산)(PEDOT:PSS)가 40초 동안 4000rpm ITO 상에 회전가공되고 120℃에서 15분간 진공으로 구워진 후, 대략 40㎚의 두께가 얻어졌다. 정공수송물질과 호스트물질과 두 개의 도펀트는 표준절차(Lamansky, S. et al., Inorg. Chem. 40, 1704-1711, 2001)에 의해 제조되었다. 분자 유기층들은 <8×10-7Torr의 기본압력에서 열 증발에 의해 진공 파괴 없이 순차적으로 증착되었다.Field phosphor excimer WOLEDs were grown on glass substrates precoated with an indium tin oxide (ITO) layer with a sheet resistance of 20-W / sq. Prior to organic layer deposition, the substrate was degreased in an ultrasonic solvent bath and treated with oxygen plasma at 20 W and 150 mTorr for 8 minutes. Poly (ethylene-deoxythiophene): poly (styrene sulfonic acid) (PEDOT: PSS) used to reduce OLED leakage and increase production yield was spun on 4000 rpm ITO for 40 seconds and vacuum at 120 ° C. for 15 minutes. After baking, the thickness of about 40 nm was obtained. Hole transport and host materials and two dopants were prepared by standard procedures (Lamansky, S. et al., Inorg. Chem. 40, 1704-1711, 2001). Molecular organic layers were deposited sequentially without vacuum breakdown by thermal evaporation at a base pressure of <8 × 10 −7 Torr.

30㎚ 두께의 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]바이페닐(α-NPD) 정공수송층(HTL)으로 시작된 증착은, 모두 6중량%에서 4,4'-N,N'-디카바졸-바이페닐(CBP) 호스트로 도핑된 청색방사 인(phosphors) FIr(pic) 및 FPt(acac)으로 이루어진 30㎚ 두께의 방사영역이 뒤따랐다. 증착된 최종 유기층은 50㎚의 바소큐프로인(BCP)이었다. 이 층은 정공 및 엑시톤 차단층으로서 그리고 전자수송매체로서 기능한다.Depositions beginning with 30 nm thick 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD) hole transport layer (HTL) were all performed at 6 wt% to 4, This was followed by a 30 nm thick radiation region consisting of blue phosphors FIr (pic) and FPt (acac) doped with 4'-N, N'-dicarbazole-biphenyl (CBP) host. The final organic layer deposited was 50 nm of vasocuproin (BCP). This layer functions as a hole and exciton blocking layer and as an electron transport medium.

유기층들의 증착 후, 시료들은 진공챔버로부터 ≤1ppm의 H2O와 O2를 함유하는 N2 충전된 글로브 박스로 이송되었다. 시료들에 1㎜ 직경 개구를 갖는 마스크를 고정한 후, 이들은 제2 진공챔버(<10-7Torr)로 이송되었고, 여기서 캐소드 금속(5Å LiF에 이어 70㎚ Al로 구성됨)이 마스크를 통해서 증착되었다. 시료들은 테스트되는 동안 단지 공기에 노출되었다. 장치의 단면 구조는 도 6에 도시된다.After deposition of the organic layers, the samples were transferred from the vacuum chamber to an N 2 filled glove box containing ≦ 1 ppm H 2 O and O 2 . After fixing the mask with 1 mm diameter openings to the samples, they were transferred to a second vacuum chamber (<10 -7 Torr), where a cathode metal (comprised of 5Å LiF followed by 70 nm Al) was deposited through the mask. . The samples were only exposed to air during the test. The cross-sectional structure of the device is shown in FIG.

장치 방사 영역에서 사용되는 물질의 광 발광 방사(PL) 및 여기(PLE) 스펙트럼을 조사하여 WOLDE 의 설계를 시작하는 것이 용이하다. 세 도핑 필름 및 비도핑된 "대조구" CBP 필름이 각각 1000 Å 두께로 별개의 용매 세척된 쿼츠 부재상에서 열증발에 의해서 성장하였다. 필름의 PL 및 PLE 스펙트럼은 Photo Technology International QuaataMaster 형광계를 이용하여 이루어졌다. 도 5 는 필름의 조성과 이들의 관련 PL CIE 좌표를 보여준다. It is easy to begin the design of WOLDE by examining the photoluminescent emission (PL) and excitation (PLE) spectra of the materials used in the device emission region. Three doped films and undoped "control" CBP films were grown by thermal evaporation on separate solvent washed quartz members, each 1000 mm thick. The PL and PLE spectra of the film were made using a Photo Technology International QuaataMaster fluorometer. 5 shows the composition of the films and their associated PL CIE coordinates.

도 5 는 필름 1-4 의 PL(실선) 및 PLE(빈 원) 스펙트럼을 보여준다. 필름 1 은 λ= 390 nm 에서 피크를 가지는 CBP PL 스펙트럼과 상응하는 PLE 를 λ = 220 에서 370 nm 사이에서 보여준다. CBP 의 PLE 는 λ= 300 nm 에서 어깨를 가지며, 그리고 주 피크는 λ= 350 nm 이다(화살표, 도 6 의 내삽물). 이들 두 CBP 특성은 CBP 가 호스트로 사용되는 모든 필름의 PLE 스펙트럼에서 나타나며: 그러므로, 이것은 모든 필름에 있어서, 주요 흡수종이며, 그리고 에너지는 CBP 로부터 FPt(acac)와 FIr(pic)로 이들 분자로부터 방사가 발생하도록 효과적으로 전달되어야 한다. 5 shows the PL (solid line) and PLE (empty circle) spectra of films 1-4. Film 1 shows a CBP PL spectrum with peaks at λ = 390 nm and corresponding PLE between λ = 220 and 370 nm. PLE of CBP has a shoulder at λ = 300 nm, and the main peak is λ = 350 nm (arrow, interpolation in FIG. 6). These two CBP properties appear in the PLE spectrum of all films where CBP is used as a host: therefore, for all films, this is the main absorbing species, and the energy is derived from these molecules from CBP to FPt (acac) and FIr (pic). It must be delivered effectively to produce radiation.

필름 2 의 PL 스펙트럼은 CBP 및 단지 FPt(acac) 단량체 방사와 일치하는 밴드를 보여준다. CBP 방사는 λ= 390 nm 이며, 그리고 FPt(acac)단량체 방사는 λ= 470 nm 에서 피크를 가지며, 그리고 λ= 500 nm (도 5)에서 피크를 가진다. CBP 내 FPt(acac)에 대해서 관측된 스펙트럼은 희석용액내 동일한 분자와 매우 유사하다. < 1 중량 % 에서, 무작위로 분포된 FPt(acac)분자는 평균적으로 30 Å 에 의해서 분리되고, 유의한 엑시머 형성을 미리 배제한다. 필름 2 에서 넓고, 긴 파장 피크의 부재는 엑시플렉스가 CBP 와 FPt(acac)사이에서 형성되지 않는다는 것을 제안한다. 즉, 만일 엑시플렉스가 이들 부분 사이에서 형성된다며, FPt(acac)-CBP 복합체로부터 엑시플렉스 방사는 가장 가볍게 도핑된 시료에서조차 존재할 것이다. The PL spectrum of film 2 shows bands consistent with CBP and only FPt (acac) monomer emission. CBP radiation has λ = 390 nm, and FPt (acac) monomer radiation has a peak at λ = 470 nm, and has a peak at λ = 500 nm (FIG. 5). The observed spectrum for FPt (acac) in CBP is very similar to the same molecule in dilute solution. At <1% by weight, randomly distributed FPt (acac) molecules are separated by 30 kV on average, precluding significant excimer formation in advance. The absence of wide, long wavelength peaks in film 2 suggests that no exciplex is formed between CBP and FPt (acac). That is, if an exciplex is formed between these moieties, exciplex radiation from the FPt (acac) -CBP complex will be present even in the lightest doped sample.

FPt(acac) 도핑 농도가 ~ 7 중량%(필름 3)까지 증가함에 따라, 엑시머 방사 가 λ= 470 nm 와 λ= 500 nm 에서 특징적 방사와 함께 오렌지-레드 피크로 λ= 570 nm 에서 관측된다. 더 높은 도핑 레벨은 CBP 형광의 완전한 소멸에 이른다. 필름 3 에 대해서, λ=570 nm 에서 FPt(acac)방사의 t= 7.2 ms 의 측정된 수명은 λ= 470 nm 에서 8.3 ms 와 비교시, FPt(acac) 복합체의 엑시머 형성과 일치한다. As the FPt (acac) doping concentration increases to ˜7 wt% (film 3), excimer emission is observed at λ = 570 nm with an orange-red peak with characteristic emission at λ = 470 nm and λ = 500 nm. Higher doping levels lead to complete disappearance of CBP fluorescence. For Film 3, the measured lifetime of t = 7.2 ms of FPt (acac) emission at λ = 570 nm is consistent with excimer formation of the FPt (acac) composite when compared to 8.3 ms at λ = 470 nm.

1 중량 % 에서 7 중량 % 사이의 FPt(acac)의 도핑은 도펀트로부터 단량체 및 엑시머 동시 방사와 일치하는 스펙트럼에 이르게 된다. 3 중량 % 에서 4 중량 % 의 도핑 수준에서, 단량체 및 엑시머 라인은 조화되고, 백색 방사에 이르게 된다. 이 필름 조성이 주로 백색 OLED 를 제조하기 위해서 사용될 수 있는 반면, 도핑 수준은 장치가 적절한 효율을 가지고, 그리고 CBP 형광이 없는 스펙트럼을 제공하기에는 너무 낮다. Doping of FPt (acac) between 1% and 7% by weight leads to a spectrum consistent with the simultaneous emission of monomer and excimer from the dopant. At doping levels of 3% to 4% by weight, the monomer and excimer lines are harmonized and lead to white emission. While this film composition can be used primarily to make white OLEDs, the doping level is too low for the device to have a reasonable efficiency and provide a spectrum free of CBP fluorescence.

필름 4 는 6 중량 % FIr(pic) 와 6 중량 % FPt(acac)로 도핑된 CBP 로 이루어진다. 여기서, CBP 방사는 PL 에는 없지만, 그러나 PLE 스펙트럼은 여전히 이것이 주요 흡수 종임을 가르키며, 에너지는 효과적으로 FIr(pic)와 FPt(acac)에 전달된다. 이중 도핑된 필름의 PL 방사는 도 6 에서 보여지는 WOLED 의 전계 인광(EL)과 비슷하다. Film 4 consists of CBP doped with 6 wt% FIr (pic) and 6 wt% FPt (acac). Here, CBP radiation is not in PL, but the PLE spectrum still indicates that it is the main absorbing species, and energy is effectively transferred to FIr (pic) and FPt (acac). The PL radiation of the double doped film is similar to the field phosphorescence (EL) of WOLED shown in FIG.

에너지 전달 과정은 세 가지 유기 성분의 최고점유분자궤도(HOMO)와 최저비점유분자궤도(LUMO)를 참고함으로써, 이중 도핑된 시스템에서 이해될 수 있다(하부우측 삽입도). Adachi, C. et al., Appl. Phys. Lett. 79, 2082-2084 (2001)에 기술된 흡열과정에 의해 CBP로부터 FIr(pic)로의 삼중항 에너지의 전달이 발생한다. FPt(acac)와 FIr(pic) 모두의 (5.8±0.1eV)의 HOMO 에너지 레벨과 (3.2±0.1 eV)의 LUMO 에너지 레벨의 동일한 위치를 가정하면, 유사한 흡열 삼중항 에너지 전달 경로가 CBP와 FPt(acac)에 대해 기대될 수 있다. 두 도펀트들의 삼중항 레벨 사이의 공명 에너지 전달은 이들이 CBP 매트릭스 내에서 고농도로 존재하므로 또한 유사하다. 그러나 FIr(pic)로부터 엑시머로의 직접적인 에너지 전달은 엑시머가 제로(0) 바닥상태 흡수를 가지기 때문에 청색으로부터 황색 방사중심으로 에너지 케스케이드를 방해하여 일어날 수 없다. 이것은 이들 분자의 여기상태를 본질적으로 해제하여, 도핑의 간단한 최적화로 소정의 컬러 조화를 얻을 수 있게 한다.The energy transfer process can be understood in double doped systems by referring to the highest occupied molecular orbital (HOMO) and lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of three organic components (lower right inset). Adachi, C. et al., Appl. Phys. Lett. The endothermic process described in 79, 2082-2084 (2001) results in the transfer of triplet energy from CBP to FIr (pic). Assuming that the same location of the HOMO energy level of (5.8 ± 0.1 eV) and the LUMO energy level of (3.2 ± 0.1 eV) of both FPt (acac) and FIr (pic), a similar endothermic triplet energy transfer pathway results in CBP and FPt Can be expected for (acac). The resonance energy transfer between triplet levels of the two dopants is also similar because they are present in high concentrations within the CBP matrix. However, direct energy transfer from FIr (pic) to the excimer cannot occur by interrupting the energy cascade from blue to yellow radiation centers because the excimer has zero ground state absorption. This essentially releases the excited state of these molecules, allowing a simple optimization of the doping to achieve the desired color matching.

WOLED로부터의 광출력은 Newport Power Meter와 조정된 실리콘 광 다이오드를 사용하여 측정되었고, 도 7의 좌측 삽입도에 도시된 전류밀도-전압 특성을 사용하여 ηext를 계산하였다. 람버시아(Lambertia) 강도 프로파일이 ηp(도 7)와 광도를 계산하기 위해서 사용된다. 여기서 J=1×10-3㎃/㎠와 10㎃/㎠ 사이에서 ηext≥3.0%. J>300㎃/㎠에서 롤-오프는 샘플 가열과 삼중항-삼중항 소멸에 기여한다. WOLED는 (9.2 ±0.9)cd/A에 해당하는 최대 ηext=(4.0±0.4)%, 16.6V에서 (31 000±3000)cd/㎡의 광도, ηp=(4.0±0.4)㏐/W 및 78의 CRI를 갖는다.Light output from WOLED was measured using a Newport Power Meter and a calibrated silicon photodiode, and η ext was calculated using the current density-voltage characteristics shown in the left inset of FIG. A Lambertia intensity profile is used to calculate η p (FIG. 7) and luminous intensity. Where η ext ≧ 3.0% between J = 1 × 10 −3 μs / cm 2 and 10 μs / cm 2. Roll-off at J > 300 kPa / cm 2 contributes to sample heating and triplet-triple extinction. WOLEDs have a maximum η ext = (4.0 ± 0.4)%, corresponding to (9.2 ± 0.9) cd / A, luminous intensity of (31 000 ± 3000) cd / m2 at 16.6V, η p = (4.0 ± 0.4) ㏐ / W And CRI of 78.

FPt(acac)의 순수 필름은 λ=470㎚와 λ=600㎚에서 각각 t=4.8㎳와 5.2㎳의 수명을 가진다. 전류밀도가 증가함에 따라, FPt(acac) 엑시머 상태는 단량체와 FIr(pic)에 비해 포화될 수 있고 증가된 청색 방사에 이른다. 스펙트럼 변화는 CIE 좌표가 (0.40, 0.44)에서 (0.35, 0.43)으로 약간 변화한 것을 반영한다.Pure film of FPt (acac) has a lifetime of t = 4.8 kPa and 5.2 kPa at lambda = 470 nm and lambda = 600 nm, respectively. As the current density increases, the FPt (acac) excimer state can be saturated compared to the monomer and FIr (pic) and lead to increased blue emission. The spectral change reflects a slight change in the CIE coordinates from (0.40, 0.44) to (0.35, 0.43).

실시예 2 Example 2

OLED가 8, 10 및 12% 도핑 레벨로 FPt3로 제조되었다. 장치 구조는 ITO/NPD(400Å)/Ir(ppz)3(200Å)/CBP-FPt3(300Å)/BCP(150Å)/Alq3(200Å)/Mg-Ag로 구성되었다. 세 장치의 전류전압특성은 유사하였고, 도핑 레벨이 증가함에 따라 저 전압에서 누출 전류가 점점 감소되었다. CBP 호스트 방사는 어떤 도핑 레벨에서도 관측되지 않았고, 이것은 FPt3 도펀트가 CBP 매트릭스에서 형성된 모든 엑시머를 효율적으로 포획하고 있다는 것을 나타낸다. CBP에서 엑시머 형성이 전자-전자 재결합의 가능한 결과인 한편, 정공 또는 전자가 FPt3 분자에서 포획되고 도펀트에서 직접적인 재결합이 발생할 수 있다는 것이 또한 가능하다. 후자의 과정은 도펀트에서 형성된 엑시톤에 이르게 될 것이고, 매트릭스 물질 즉, 이 경우 CBP로부터 에너지 전달을 요하지 않는다. Ir(ppz)3 전자차단층은 NPD 층으로의 전자 누출을 막는데 필수적이였고, 이것은 도펀트 단량체-엑시머 방사 외에 NPD 방사에 이르게 된다. 세 장치는 모두 3 내지 4 볼트 사이에서 턴온 전압을 나타내고 4000 내지 10,000Cd/㎡ 사이의 최대 광도를 얻는다. 장치의 스펙트럼은 전압이 상승함에 따라 매우 작은 변화를 나타낸다. 즉, 단량체 대 엑시머 비율이 전압 또는 전류밀도에 의해서 의미있게 영향을 받지 않는다. 10% 및 12% 도핑된 장치는 각각 4% 및 3.5%의 피크효율을 제공한다. 10% 및 12% 도핑된 장치는 (1 Cd/㎡에서) 각각 8㏐/W 및 6.5㏐/W의 매우 양호한 출력효율을 제공한다.OLEDs were made with FPt 3 at 8, 10 and 12% doping levels. The device structure consisted of ITO / NPD (400 Hz) / Ir (ppz) 3 (200 Hz) / CBP-FPt 3 (300 Hz) / BCP (150 Hz) / Alq 3 (200 Hz) / Mg-Ag. The current-voltage characteristics of the three devices were similar, and as the doping level increased, the leakage current gradually decreased at low voltages. CBP host radiation was not observed at any doping level, indicating that the FPt 3 dopant efficiently captures all excimers formed in the CBP matrix. While excimer formation in CBP is a possible result of electron-electron recombination, it is also possible that holes or electrons are trapped in the FPt 3 molecule and direct recombination can occur in the dopant. The latter process will lead to excitons formed in the dopant and do not require energy transfer from the matrix material, ie CBP in this case. Ir (ppz) 3 electron blocking layer was necessary to prevent electron leakage into NPD layer, which leads to NPD radiation in addition to dopant monomer-eximer radiation. All three devices exhibit turn-on voltages between 3 and 4 volts and achieve maximum luminous intensity between 4000 and 10,000 Cd / m 2. The spectrum of the device shows very small changes as the voltage rises. That is, the monomer to excimer ratio is not significantly affected by voltage or current density. 10% and 12% doped devices provide peak efficiencies of 4% and 3.5%, respectively. 10% and 12% doped devices provide very good output efficiencies of 8 kW / W and 6.5 kW / W, respectively (at 1 Cd / m 2).

실시예 4 Example 4

변하는 중량%의 FPt로 도핑된 mCP의 박막이 유리기판 상에 두 물질을 동시 증착하여 제조되었다. mCP에 도핑된 FPt의 스펙트럼은 다양한 농도 범위에서 도 20에서 도시된다. mCP로 도핑된 FPt의 단량체와 집합체 상태에 관한 최대 방사의 파장은 CBP 내 FPt의 것들과 동일하다. 균형잡힌 단량체/집합체 방사는 약 15중량%의 도핑 레벨에서 관측되었고, 이것은 FPt 도핑된 CBP 박막으로부터 당량 단량체/집합체 방사비를 얻는데 요구된 농도의 대략 3배이다. 이것은 mCP가 FPt을 위한 보다 좋은 용매이고, 주어진 농도에서, 도핑된 mCP에서 보다 적은 FPt…FPt 상호작용에 이르게 한다.A thin film of mCP doped with varying weight percent FPt was prepared by co-depositing two materials on a glass substrate. The spectrum of FPt doped in mCP is shown in FIG. 20 at various concentration ranges. The wavelengths of maximum emission in terms of monomer and aggregate states of FPt doped with mCP are the same as those of FPt in CBP. Balanced monomer / aggregate spinning was observed at a doping level of about 15% by weight, which is approximately three times the concentration required to obtain equivalent monomer / aggregate spinning ratios from FPt doped CBP thin films. This indicates that mCP is a better solvent for FPt and, at a given concentration, less FPt... Leads to FPt interaction.

CBP 도핑된 필름과 대조적으로, 약하게 도핑된 mCP 필름(<1중량% FPt)의 광발광 스텍트럼에서는 어떤 호스트 방사도 관측되지 않았고, 이것은 mCP로부터 FPt로 에너지 전달이 CBP로부터 FPt로보다 효율적이라는 것을 나타낸다. CBP의 높은 삼중항 에너지(인광 λmax=460㎚)에도 불구하고, CBP로부터 청색 인광 도펀트(예컨대, 여기서 사용된 Pt 복합체)로의 에너지 전달은 흡열과정이다. 반면, mCP는 410㎚에서 피크 인광 스펙트럼을 가지며, mCP로부터 Pt 복합체 도펀트로 보다 효율적인 발열과정을 만든다. 호스트로부터 도펀트로의 보다 효율적인 에너지 전달은 관측된 바와 같이 방사를 소멸시키는데 필요한 도펀트의 양에 영향을 미칠 것이다.In contrast to the CBP doped film, no host emission was observed in the photoluminescence spectrum of the lightly doped mCP film (<1 wt% FPt), indicating that energy transfer from mCP to FPt is more efficient from CBP to FPt. . Despite the high triplet energy (phosphorescence λ max = 460 nm) of CBP, the energy transfer from CBP to the blue phosphorescent dopant (eg, the Pt composite used here) is an endothermic process. On the other hand, mCP has a peak phosphorescence spectrum at 410 nm and makes a more efficient exotherm from mCP to Pt composite dopant. More efficient energy transfer from the host to the dopant will affect the amount of dopant required to dissipate radiation as observed.

CBP 및 mCP 양자는 낮은 쌍극자 모멘트(ca. 0.5 D)를 가지며, 그래서 도펀트와 호스트 물질간의 정전기적 상호작용은 유사할 것으로 기대된다. 이것은 도핑된 mCP 와 CBP 필름에 대한 단량체와 집합체 상태의 스텍트럼이 동일하다는 관측과 일치한다. 이론에 의해서 제한됨이 없이, CBP 와 mCP 사이의 차이는 이것은 상이한 도펀트 용해도를 야기하며, 이들의 분자구조에 관련된다. 평평한 분자는 높은 결합 에너지를 가지는 경향이 있으며, 이것은 결정화를 촉진하며, 유리 형성을 방해한다. CBP 는 고체 상태에서 더 큰 평면일 것으로 기대된다. 이것은 비도핑된 CBP 박막 필름이 직접적으로 유리 또는 ITO 부재상에 침적될 때 급속하게 결정화된다는 관측과 일치한다. 높은 CBP 결합 에너지는 단량체 도펀트를 배제하는 경향이 있을 수 있으며, 적절한 도핑 수준에서 집합체의 형성에 이르게 된다. mCP 는 무기 또는 유기 부재상에 침적될 때, 이것이 비평탄 바닥 상태 구조를 가지는 것을 제안하면서, 용이하게 안정한 유리를 형성한다. mCP 에 대한 유리 전이 온도는 65 ℃ 이다. 인접한 카바졸기와 페닐고리사이의 입체 상호작용은 CBP 와 mCP 가 비평판 바닥 상태 구조를 가져야한다는 예측에 이르게 되며, 이는 도 21 에서 최소 에너지 구조의 기하학에서 보여지는 것과 같다. CBP 최소구조가 약간 비평탄하게 나타나는반면, 보여지는 구조와 평판 순응자(planar conformer)사이의 계산된 에너지 차가 단지 18 kJ/mol 임을 기억하는 것이 중요하다. 반대로, mCP 를 평탄화시키기 위한 에너지는 35 kJ/mol 이다. 평탄한 mCP 에 대한 큰 장벽의 주요 원인은 CBP 사이에는 없는 인접한 카바졸사이의 H…H 반발이다. 구조적 차이를 기초로, mCP 에 의한 정사각 평면 Pt 도펀트의 용해정도가 CBP 와는 상당히 다른 것으로 기대한다. 이것은 CBP 대 mCP 내 주어진 도핑 수준에서 단량체/집합체 비에 유의한 영향을 미친다. Both CBP and mCP have a low dipole moment (ca. 0.5 D), so the electrostatic interaction between the dopant and the host material is expected to be similar. This is consistent with the observation that the spectrum of monomer and aggregate states for doped mCP and CBP films is the same. Without being limited by theory, the difference between CBP and mCP leads to different dopant solubility and is related to their molecular structure. Flat molecules tend to have high binding energies, which promote crystallization and hinder glass formation. CBP is expected to be a larger plane in the solid state. This is consistent with the observation that undoped CBP thin film is rapidly crystallized when directly deposited on glass or ITO member. High CBP binding energy may tend to exclude monomeric dopants, leading to the formation of aggregates at appropriate doping levels. When mCP is deposited on an inorganic or organic member, it suggests that it has a non-flat ground state structure, forming an easily stable glass. The glass transition temperature for mCP is 65 ° C. The steric interaction between adjacent carbazole groups and the phenyl ring leads to the prediction that CBP and mCP should have an unplanar ground state structure, as shown in the geometry of the minimum energy structure in FIG. 21. It is important to remember that the calculated energy difference between the structure shown and the planar conformer is only 18 kJ / mol, while the CBP minimum structure appears slightly uneven. In contrast, the energy for planarizing mCP is 35 kJ / mol. The main cause of the large barrier to flat mCP is the H… H is backlash. Based on the structural differences, it is expected that the solubility of the square planar Pt dopant by mCP is significantly different from that of CBP. This has a significant effect on the monomer / aggregate ratio at a given doping level in CBP to mCP.

mCP 내로 도핑된 1 의 광발광 스펙트럼 CIE 좌표와 연색 지수(CRI)는 표 1 에 주어진다. The photoluminescence spectrum CIE coordinates and color rendering index (CRI) of 1 doped into mCP are given in Table 1.

표 1Table 1

Figure 112004028262783-pct00003
Figure 112004028262783-pct00003

4 내지 10중량% 사이의 농도는 백색(0.33, 0.33)에 가장 근접한 CIE 좌표를 제공하는 한편, 최대 CRI는 약 15∼20중량%의 농도 범위에서 관측되었다. 보다 높은 농도에서, CIE 좌표는 백열램프(ca. 0.41, 0.41)에서 발견되는 것과 유사하다. 따라서 1 도핑된 mCP에 대한 10∼20중량% 농도 범위가 WOLED에서 사용하는데 최적인 것으로 선택되었다.Concentrations between 4 and 10 weight percent gave the CIE coordinates closest to white (0.33, 0.33), while maximum CRI was observed in the concentration range of about 15 to 20 weight percent. At higher concentrations, the CIE coordinates are similar to those found in incandescent lamps (ca. 0.41, 0.41). Therefore, a concentration range of 10-20% by weight for 1 doped mCP was chosen to be optimal for use in WOLEDs.

실시예 5Example 5

NPD(400Å)/Irppz(200Å)/mCP:FPt(16% 300Å)/BCP(150Å)/Alq3(200Å)/LiF(10Å)/Al(1000Å) 구조를 갖는 장치가 제조되었다. CBP 대신에 mCP 호스트의 사용은 장치 성능을 상당히 향상시킨다. 효율, 전류-전압특성 및 장치의 스펙트럼은 도 23, 24 및 25에 도시된다. 더 높은 도핑 농도와 mCP로부터 도펀트로의 향상된 에너지 전달은 낮은 휘도 레벨(1cd/㎡)에서 6.4±0.6%(12.2±1.4 lum/W, 17.0cd/A)의 최대 양자효율을 제공하고 500cd/㎡에서 4.3±0.5%(8.1±0.6 lum/W, 11.3cd/A)를 제공한다. 이들 mCP/FPt WOLED에 의해서 실증된 양자효율은 WOLED에 대해 보고된 최대 효율이다. 다른 장치에 대해 관측된 바와 같이, 양자효율은 전류밀도의 증가와 함께 감소하지만, 감소는 대부분의 다른 전계인광 장치보다는 덜 심하다.An apparatus having an NPD (400 mV) / Irppz (200 mV) / mCP: FPt (16% 300 mV) / BCP (150 mV) / Alq3 (200 mV) / LiF (10 mV) / Al (1000 mV) structure was produced. The use of mCP hosts instead of CBP significantly improves device performance. The efficiency, current-voltage characteristic and spectrum of the device are shown in FIGS. 23, 24 and 25. Higher doping concentration and improved energy transfer from mCP to dopant provide a maximum quantum efficiency of 6.4 ± 0.6% (12.2 ± 1.4 lum / W, 17.0cd / A) at low luminance levels (1cd / m2) and 500cd / m2 At 4.3 ± 0.5% (8.1 ± 0.6 lum / W, 11.3cd / A). The quantum efficiency demonstrated by these mCP / FPt WOLEDs is the maximum efficiency reported for WOLEDs. As observed for other devices, the quantum efficiency decreases with increasing current density, but the decrease is less severe than most other electrophosphorescent devices.

실시예 6Example 6

OLED가 실시예 3 에서와 같이 제조되었으며, 단지 Irppz EBL 이 생략된 것은 제외한다(즉 NPD/mCP-FPt/BCP/Alq3). EL 스펙트럼은 NPD로부터 유의한 기여를 받으며, 장치의 양자 효율은 거의 2 인자 정도 떨어진다(도 24 참조). 전체적으로, Irppz 전자/엑시톤 차단층은 OLED 효율을 증가시키며, 스텍트럼에서 NPD 방사를 제거하며, 그리고 스텍트럼을 전압과 무관하게 한다. OLEDs were prepared as in Example 3, except that Irppz EBL was omitted (ie NPD / mCP-FPt / BCP / Alq3). The EL spectrum receives a significant contribution from the NPD and the quantum efficiency of the device drops by almost two factors (see FIG. 24). Overall, the Irppz electron / exciton blocking layer increases OLED efficiency, eliminates NPD radiation in the spectrum, and makes the spectrum independent of voltage.

도 22에 도시된 mCP 및 CBP 장치에 대한 에너지 레벨 다이어그램은 도펀트/CBP LUMO 레벨로부터 NPD LUMO로의 전자 이동에 대한 장벽이 NPD로부터 방사층으로의 정공주입 장벽에 필적할 수 있다는 것을 보여준다. HTL로의 전자/엑시톤 누출의 제거는 WOLED 효율과 컬러 안정성 모두를 향상시킨다. Irppz 복합체는 오직 인광 여기상태(77K에서 λmax=414㎚, τ=15㎲)로부터만 방사한다. 이 복합체의 광학 갭은 370㎚(3.4eV)에서 흡수스펙트럼의 저 에너지 에지(edge)로서 취해졌다. 광학 갭의 이 평가치는 캐리어 갭에 대한 더 낮은 하한을 나타낸다. Irppz는 0.38eV에서 유체 용액에서 가역 산화를 보여주지만(vs. 페로센/페로세늄), 어떤 환원 파동도 DMF에서 -3.0V까지 발생하지 않으며, >3.4eV 캐리어 갭과 일치한다. Irppz의 HOMO 에너지는 자외선 광전자 분광기(UPS)에 의해서 측정되었고, 5.5eV인 것으로 측정되었다. 캐리어 갭을 어립잡기 위해 Irppz 광학 갭을 사용하면, Irppz LUMO는 2.1eV이고 CPB와 도펀트 LUMO 모두보다 상당히 위에 있다는 것을 평가할 수 있다. 도 22의 에너지 개략도는 Irppz가 뛰어난 전자/엑시톤 차단층을 만든다는 것을 제시한다.The energy level diagram for the mCP and CBP devices shown in FIG. 22 shows that the barrier to electron migration from the dopant / CBP LUMO level to the NPD LUMO can be comparable to the hole injection barrier from NPD to the emissive layer. Elimination of electron / exciton leaks into the HTL improves both WOLED efficiency and color stability. The Irppz complex emits only from the phosphorescent excited state (λ max = 414 nm, τ = 15 μs at 77 K). The optical gap of this composite was taken as the low energy edge of the absorption spectrum at 370 nm (3.4 eV). This evaluation of the optical gap shows a lower lower limit for the carrier gap. Irppz shows reversible oxidation in fluid solution at 0.38 eV (vs. ferrocene / ferrocene), but no reducing wave occurs up to -3.0 V in DMF and is consistent with> 3.4 eV carrier gap. The HOMO energy of Irppz was measured by ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) and was determined to be 5.5 eV. Using Irppz optical gaps to trap the carrier gap, one can estimate that the Irppz LUMO is 2.1 eV and is significantly above both CPB and dopant LUMO. The energy schematic of FIG. 22 suggests that Irppz makes an excellent electron / exciton blocking layer.

본 발명이 특정 실시예와 바람직한 실시예에 관해서 기술되었다 할지라도, 본 발명은 이들 실시예와 구체예에 제한되는 것이 아니라는 것이 이해된다. 특히, 본 발명은 폭넓은 전자 장치에 적용될 수 있다. 그러므로 당업자에게 명백한 것이기 때문에, 청구된 본 발명은 여기서 기술된 특정 실시예와 바람직한 실시예로부터의 변형을 포함한다. Although the present invention has been described with reference to specific embodiments and preferred embodiments, it is understood that the invention is not limited to these embodiments and embodiments. In particular, the present invention can be applied to a wide range of electronic devices. Therefore, as will be apparent to those skilled in the art, the claimed invention includes modifications from the specific and preferred embodiments described herein.

Claims (86)

방사층을 포함하는 유기발광장치에 있어서,In an organic light emitting device comprising an emission layer, 상기 방사층은 집합체 방사체와 단량체 방사체를 포함하고,The emitting layer comprises an aggregate emitter and a monomer emitter, 상기 집합체 방사체, 상기 단량체 방사체, 또는 이들 모두는 인광에 의해 방사하고,The aggregate emitter, the monomer emitter, or both emit by phosphorescence, 상기 집합체 방사체로부터의 방사 에너지는 상기 단량체 방사체로부터의 방사 에너지보다 낮고,The radiation energy from the aggregate emitter is lower than the radiation energy from the monomer emitter, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체의 혼합된 방사는 백색광이 되도록 가시광 스펙트럼에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.Mixed emission of the aggregate emitter and the monomer emitter spans the visible light spectrum to be white light. 제1항에 있어서, 상기 집합체 방사체는 엑시머인 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 1, wherein the aggregate emitter is an excimer. 제1항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광에 의해 방사하는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 1, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter emit light by phosphorescence. 제3항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 동일한 화학적 화합물로 구성되는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 3, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are made of the same chemical compound. 제3항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광성 유기금속화합물인 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 3, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제5항에 있어서, 상기 집합체 방사체는 FPt(acac)를 포함하고 상기 단량체 방사체는 FIr(pic)를 포함하는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 5, wherein the aggregate emitter comprises FPt (acac) and the monomer emitter comprises FIr (pic). 제1항에 있어서, 상기 혼합된 방사는 80 이상의 연색지수를 갖는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 1, wherein the mixed radiation has a color rendering index of 80 or more. 제1항에 있어서, 상기 혼합된 방사는 0.30 내지 0.40의 CIE x-좌표와 0.30 내지 0.45의 CIE y-좌표를 갖는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 1, wherein the mixed radiation has a CIE x-coordinate of 0.30 to 0.40 and a CIE y-coordinate of 0.30 to 0.45. 제1항에 있어서, 상기 방사층은 엑시플렉스 방사체와 단량체 방사체를 포함하는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 1, wherein the emission layer comprises an exciplex emitter and a monomer emitter. 제9항에 있어서, 상기 엑시플렉스 방사체와 상기 단량체 방사체가 인광에 의해 방사하는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 9, wherein the exciplex emitter and the monomer emitter emit light by phosphorescence. 제10항에 있어서, 상기 엑시플렉스 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광성 유기금속화합물인 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 10, wherein the exciplex emitter and the monomer emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제1항에 있어서, 상기 방사층은 폴리머 매트릭스를 더 포함하는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 1, wherein the emission layer further comprises a polymer matrix. 제12항에 있어서, 상기 폴리머 매트릭스는 PVK인 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 12, wherein the polymer matrix is PVK. 애노드, 정공수송층, 전자수송층 및 캐소드를 포함하는 유기발광장치에 있어서,In the organic light emitting device comprising an anode, a hole transport layer, an electron transport layer and a cathode, 상기 정공수송층 또는 상기 전자수송층은 방사층이고,The hole transport layer or the electron transport layer is an emission layer, 상기 방사층은 집합체 방사체와 단량체 방사층을 포함하고,The emitting layer comprises an aggregate emitter and a monomer emitting layer, 상기 집합체 방사체, 상기 단량체 방사체, 또는 이들 모두는 인광에 의해 방사하고,The aggregate emitter, the monomer emitter, or both emit by phosphorescence, 상기 집합체 방사체로부터의 방사 에너지는 상기 단량체 방사체로부터의 방사 에너지보다 낮고,The radiation energy from the aggregate emitter is lower than the radiation energy from the monomer emitter, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체의 혼합된 방사는 백색광이 되도록 가시광 스펙트럼에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.Mixed emission of the aggregate emitter and the monomer emitter spans the visible light spectrum to be white light. 제14항에 있어서, 상기 정공수송층은 방사층인 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 14, wherein the hole transport layer is an emission layer. 제14항에 있어서, 상기 전자수송층은 방사층인 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 14, wherein the electron transport layer is an emission layer. 제14항에 있어서, 상기 집합체 방사체는 엑시머인 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 14, wherein the aggregate emitter is an excimer. 제14항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광에 의해 방사하는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 14, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제18항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 동일한 화학적 화합물로 구성되는 유기발광장치.19. The organic light emitting device of claim 18, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are composed of the same chemical compound. 제18항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광성 유기금속화합물인 유기발광장치.19. The organic light emitting device of claim 18, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제20항에 있어서, 상기 집합체 방사체는 FPt(acac)를 포함하고 상기 단량체 방사체는 FIr(pic)를 포함하는 유기발광장치.21. The organic light emitting device of claim 20, wherein the aggregate emitter comprises FPt (acac) and the monomer emitter comprises FIr (pic). 제14항에 있어서, 상기 혼합된 방사는 80 이상의 연색지수를 갖는 유기발광장치.15. The organic light emitting device of claim 14, wherein the mixed radiation has a color rendering index of 80 or more. 제14항에 있어서, 상기 혼합된 방사는 0.30 내지 0.40의 CIE x-좌표와 0.30 내지 0.45의 CIE y-좌표를 갖는 유기발광장치.15. The organic light emitting device of claim 14, wherein the mixed radiation has a CIE x-coordinate of 0.30 to 0.40 and a CIE y-coordinate of 0.30 to 0.45. 제14항에 있어서, 상기 방사층은 엑시플렉스 방사체와 단량체 방사체를 포함하는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 14, wherein the emission layer comprises an exciplex emitter and a monomer emitter. 제24항에 있어서, 상기 엑시플렉스 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광에 의해 방사하는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 24, wherein the exciplex emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제24항에 있어서, 상기 엑시플렉스 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광성 유기금속화합물인 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 24, wherein the exciplex emitter and the monomer emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제14항에 있어서, 상기 방사층은 폴리머 매트릭스를 더 포함하는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 14, wherein the emission layer further comprises a polymer matrix. 제27항에 있어서, 상기 폴리머 매트릭스는 PVK인 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 27, wherein the polymer matrix is PVK. 제14항에 있어서, 엑시톤 차단층을 더 포함하는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 14, further comprising an exciton blocking layer. 제14항에 있어서, 정공주입층을 더 포함하는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 14, further comprising a hole injection layer. 애노드, 정공수송층, 방사층, 전자수송층 및 캐소드를 포함하는 유기발광장치에 있어서,In an organic light emitting device comprising an anode, a hole transport layer, an emission layer, an electron transport layer and a cathode, 상기 방사층은 집합체 방사체와 단량체 방사체를 포함하고,The emitting layer comprises an aggregate emitter and a monomer emitter, 상기 집합체 방사체, 상기 단량체 방사체, 또는 이들 모두는 인광에 의해 방사하고,The aggregate emitter, the monomer emitter, or both emit by phosphorescence, 상기 집합체 방사체로부터의 방사 에너지는 상기 단량체 방사체로부터의 방사 에너지보다 낮고,The radiation energy from the aggregate emitter is lower than the radiation energy from the monomer emitter, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체의 혼합된 방사는 백색광이 되도록 가시광 스펙트럼에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.Mixed emission of the aggregate emitter and the monomer emitter spans the visible light spectrum to be white light. 제31항에 있어서, 상기 방사층은 엑시머 방사체와 단량체 방사체를 포함하는 유기발광장치.32. The organic light emitting device of claim 31, wherein the emission layer comprises an excimer emitter and a monomer emitter. 제31항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광에 의해 방사하는 유기발광장치.32. The organic light emitting device of claim 31, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제33항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 동일한 화학적 화합물로 구성되는 유기발광장치.34. The organic light emitting device of claim 33, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are composed of the same chemical compound. 제33항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광성 유기금속화합물인 유기발광장치.34. The organic light emitting device of claim 33, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제35항에 있어서, 상기 집합체 방사체는 FPt(acac)를 포함하고 상기 단량체 방사체는 FIr(pic)를 포함하는 유기발광장치.36. The organic light emitting device of claim 35, wherein the aggregate emitter comprises FPt (acac) and the monomer emitter comprises FIr (pic). 제31항에 있어서, 상기 혼합된 방사는 80 이상의 연색지수를 가지는 유기발광장치.32. The organic light emitting device of claim 31, wherein the mixed radiation has a color rendering index of 80 or more. 제31항에 있어서, 상기 혼합된 방사는 0.30 내지 0.40의 CIE x-좌표와 0.30 내지 0.45의 CIE y-좌표를 갖는 유기발광장치.32. The organic light emitting device of claim 31, wherein the mixed radiation has a CIE x-coordinate of 0.30 to 0.40 and a CIE y-coordinate of 0.30 to 0.45. 제31항에 있어서, 상기 집합체 방사체는 엑시플렉스인 유기발광장치.32. The organic light emitting device of claim 31, wherein the aggregate emitter is an exciplex. 제39항에 있어서, 상기 엑시플렉스 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광에 의해 방사하는 유기발광장치.40. The organic light emitting device of claim 39, wherein the exciplex emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제40항에 있어서, 상기 엑시플렉스 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광성 유기금속화합물인 유기발광장치.41. The organic light emitting device of claim 40, wherein the exciplex emitter and the monomer emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제31항에 있어서, 상기 방사층은 폴리머 매트릭스를 더 포함하는 유기발광장치.32. The organic light emitting device of claim 31, wherein the emission layer further comprises a polymer matrix. 제42항에 있어서, 상기 폴리머 매트릭스는 PVK인 유기발광장치.43. The organic light emitting device of claim 42, wherein the polymer matrix is PVK. 제31항에 있어서, 엑시톤 차단층을 더 포함하는 유기발광장치.32. The organic light emitting device of claim 31, further comprising an exciton blocking layer. 제1항에 따른 유기발광장치를 포함하는 광원.A light source comprising the organic light emitting device according to claim 1. 방사층을 포함하는 유기발광장치에 있어서,In an organic light emitting device comprising an emission layer, 상기 방사층은 집합체 방사체와 단량체 방사체를 포함하고,The emitting layer comprises an aggregate emitter and a monomer emitter, 상기 방사층은 단일층으로 이루어지고,The emission layer is composed of a single layer, 상기 집합체 방사체, 상기 단량체 방사체, 또는 이들 모두는 인광에 의해 방사하고,The aggregate emitter, the monomer emitter, or both emit by phosphorescence, 상기 집합체 방사체로부터의 방사 에너지는 상기 단량체 방사체로부터의 방사 에너지보다 낮고,The radiation energy from the aggregate emitter is lower than the radiation energy from the monomer emitter, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체의 혼합된 방사는 백색광이 되도록 가시광 스펙트럼에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.Mixed emission of the aggregate emitter and the monomer emitter spans the visible light spectrum to be white light. 제46항에 있어서, 상기 집합체 방사체는 엑시머인 유기발광장치.47. The organic light emitting device of claim 46, wherein the aggregate emitter is an excimer. 제46항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광에 의해 방사하는 유기발광장치.47. The organic light emitting device of claim 46, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제48항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 동일한 화학적 화합물로 이루어진 유기발광장치.49. The organic light emitting device of claim 48, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are made of the same chemical compound. 제48항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광성 유기금속화합물인 유기발광장치.49. The organic light emitting device of claim 48, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제50항에 있어서, 상기 집합체 방사체는 FPt(acac)를 포함하고 상기 단량체 방사체는 FIr(pic)를 포함하는 유기발광장치.51. The organic light emitting device of claim 50, wherein the aggregate emitter comprises FPt (acac) and the monomer emitter comprises FIr (pic). 제46항에 있어서, 상기 혼합된 방사는 80 이상의 연색지수를 갖는 유기발광장치.47. The organic light emitting device of claim 46, wherein the mixed radiation has a color rendering index of 80 or more. 제46항에 있어서, 상기 혼합된 방사는 0.30 내지 0.40의 CIE x-좌표와 0.30 내지 0.45의 CIE y-좌표를 갖는 유기발광장치.47. The organic light emitting device of claim 46, wherein the mixed radiation has a CIE x-coordinate of 0.30 to 0.40 and a CIE y-coordinate of 0.30 to 0.45. 제46항에 있어서, 상기 방사층은 엑시플렉스 방사체와 단량체 방사체를 포함하는 유기발광장치.47. The organic light emitting device of claim 46, wherein the emission layer comprises an exciplex emitter and a monomer emitter. 제54항에 있어서, 상기 엑시플렉스 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광에 의해 방사하는 유기발광장치.55. The organic light emitting device of claim 54, wherein the exciplex emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제55항에 있어서, 엑시플렉스 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광성 유기금속화합물인 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 55, wherein the exciplex emitter and the monomer emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제46항에 있어서, 상기 방사층은 폴리머 매트릭스를 더 포함하는 유기발광장치.47. The organic light emitting device of claim 46, wherein the emission layer further comprises a polymer matrix. 제57항에 있어서, 상기 폴리머 매트릭스는 PVK인 유기발광장치.58. The organic light emitting device of claim 57, wherein the polymer matrix is PVK. 방사층을 포함하는 유기발광장치에 있어서,In an organic light emitting device comprising an emission layer, 상기 방사층은 엑시머 방사체와 단량체 방사체를 포함하고,The emission layer comprises an excimer emitter and a monomer emitter, 상기 방사층은 단일층으로 이루어지고,The emission layer is composed of a single layer, 상기 엑시머 방사체로부터의 방사 에너지는 상기 단량체 방사체로부터의 방사 에너지보다 낮고,The radiation energy from the excimer emitter is lower than the radiation energy from the monomer emitter, 상기 엑시머 방사체와 상기 단량체 방사체의 혼합된 방사는 백색광이 되도록 가시광 스펙트럼에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.And the mixed emission of the excimer emitter and the monomer emitter spans the visible light spectrum to be white light. 방사층을 포함하는 유기발광 장치에 있어서,An organic light emitting device comprising an emission layer, 상기 방사층은 집합체 방사체; 단량체 방사체; 및 하기 식 (Ⅰ)의 화합물을 포함하는 매트릭스 물질;을 포함하고:The emitting layer comprises an aggregate emitter; Monomer emitters; And a matrix material comprising a compound of formula (I):
Figure 112008083880111-pct00029
(Ⅰ)
Figure 112008083880111-pct00029
(Ⅰ)
(2, 4, 5, 6 및 각 4' 위치에서 치환체는 수소, 페닐, 또는 폴리페닐로부터 독립적으로 선택됨),(Substituents at 2, 4, 5, 6 and each 4 'position are independently selected from hydrogen, phenyl, or polyphenyl), 상기 집합체 방사체로부터의 방사 에너지는 상기 단량체 방사체로부터의 방사 에너지보다 낮고,The radiation energy from the aggregate emitter is lower than the radiation energy from the monomer emitter, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체의 혼합된 방사는 백색광이 되도록 가시광 스펙트럼에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.Mixed emission of the aggregate emitter and the monomer emitter spans the visible light spectrum to be white light.
제60항에 있어서, 상기 집합체 방사체는 엑시머인 유기발광장치.61. The organic light emitting device of claim 60, wherein the aggregate emitter is an excimer. 제60항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광에 의해 방사하는 유기발광장치.61. The organic light emitting device of claim 60, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제62항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 동일한 화학적 화합물로 이루어진 유기발광장치.63. The organic light emitting device of claim 62, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are made of the same chemical compound. 제62항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광 유기금속성 화합물인 유기발광장치.63. The organic light emitting device of claim 62, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제60항에 있어서, 혼합된 방사가 80 이상의 연색지수를 가지는 유기발광장치.61. The organic light emitting device of claim 60, wherein the mixed radiation has a color rendering index of 80 or more. 제60항에 있어서, 상기 혼합된 방사는 0.30 내지 0.40의 CIE x-좌표와 0.30 내지 0.45의 CIE y-좌표를 갖는 유기발광장치.61. The organic light emitting device of claim 60, wherein the mixed radiation has a CIE x-coordinate of 0.30 to 0.40 and a CIE y-coordinate of 0.30 to 0.45. 제60항에 있어서, 상기 방사층은 엑시플렉스 방사체와 단량체 방사체를 포함하는 유기발광장치.61. The organic light emitting device of claim 60, wherein the emission layer comprises an exciplex emitter and a monomer emitter. 제67항에 있어서, 상기 엑시플렉스 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광에 의해 방사하는 유기발광장치.68. The organic light emitting device of claim 67, wherein the exciplex emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제68항에 있어서, 상기 엑시플렉스 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광성 유기금속화합물인 유기발광장치.69. The organic light emitting device of claim 68, wherein the exciplex emitter and the monomer emitter are phosphorescent organometallic compounds. 애노드, 정공수송층, 방사층, 전자수송층 및 캐소드를 포함하는 유기발광장치에 있어서,In an organic light emitting device comprising an anode, a hole transport layer, an emission layer, an electron transport layer and a cathode, 상기 방사층은 집합체 방사체; 단량체 방사체; 및 하기 식 (Ⅰ)의 화합물을 포함하는 매트릭스 물질;을 포함하고:The emitting layer comprises an aggregate emitter; Monomer emitters; And a matrix material comprising a compound of formula (I):
Figure 112008083880111-pct00030
(Ⅰ)
Figure 112008083880111-pct00030
(Ⅰ)
(2, 4, 5, 6 및 각 4' 위치에서 치환체는 수소, 페닐, 또는 폴리페닐로부터 독립적으로 선택됨),(Substituents at 2, 4, 5, 6 and each 4 'position are independently selected from hydrogen, phenyl, or polyphenyl), 상기 집합체 방사체로부터의 방사 에너지는 상기 단량체 방사체로부터의 방사 에너지보다 낮고,The radiation energy from the aggregate emitter is lower than the radiation energy from the monomer emitter, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체의 혼합된 방사는 백색광이 되도록 가시광 스펙트럼에 걸쳐 있는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.Mixed emission of the aggregate emitter and the monomer emitter spans the visible light spectrum to be white light.
제70항에 있어서, 상기 방사층은 엑시머 방사체와 단량체 방사체를 포함하는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 70, wherein the emission layer comprises an excimer emitter and a monomer emitter. 제70항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광에 의해 방사하는 유기발광장치.71. The organic light emitting device of claim 70, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제72항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 동일한 화학적 화합물로 이루어진 유기발광장치.73. The organic light emitting device of claim 72, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are made of the same chemical compound. 제72항에 있어서, 상기 집합체 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광성 유기금속화합물인 유기발광장치.73. The organic light emitting device of claim 72, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제70항에 있어서, 상기 혼합된 방사는 80 이상의 연색지수를 갖는 유기발광장치.71. The organic light emitting device of claim 70, wherein the mixed radiation has a color rendering index of 80 or more. 제70항에 있어서, 상기 혼합된 방사는 0.30 내지 0.40의 CIE x-좌표와 0.30 내지 0.45의 CIE y-좌표를 갖는 유기발광장치.71. The organic light emitting device of claim 70, wherein the mixed radiation has a CIE x-coordinate of 0.30 to 0.40 and a CIE y-coordinate of 0.30 to 0.45. 제70항에 있어서, 상기 집합체 방사체는 엑시플렉스인 유기발광장치.71. The organic light emitting device of claim 70, wherein the aggregate emitter is an exciplex. 제77항에 있어서, 상기 엑시플렉스 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광에 의해 방사하는 유기발광장치.78. The organic light emitting device of claim 77, wherein the exciplex emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제78항에 있어서, 상기 엑시플렉스 방사체와 상기 단량체 방사체는 인광성 유기금속화합물인 유기발광장치.79. The organic light emitting device of claim 78, wherein the exciplex emitter and the monomer emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제70항에 있어서, 엑시톤 차단층을 더 포함하는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 70, further comprising an exciton blocking layer. 제80항에 있어서, 상기 엑시톤 차단층은 상기 정공수송층과 상기 방사층 사이에 위치하는 유기발광장치.81. The organic light emitting device of claim 80, wherein the exciton blocking layer is positioned between the hole transport layer and the emission layer. 제81항에 있어서, 상기 엑시톤 차단층은 fac-이리듐(Ⅲ)트리스(1-페닐피라조나토-N,C2')을 포함하는 유기발광장치.The organic light emitting device of claim 81, wherein the exciton blocking layer comprises a fac-iridium (III) tris (1-phenylpyrazonato-N, C 2 ' ). 제60항에 있어서, 상기 메트릭스 물질은 하기 식의 화합물을 포함하는 유기발광장치:61. The organic light emitting device of claim 60, wherein the matrix material comprises a compound of the formula:
Figure 112008083880111-pct00031
.
Figure 112008083880111-pct00031
.
제60항에 있어서, 상기 메트릭스 물질은 mCP를 포함하는 유기발광장치.61. The organic light emitting device of claim 60, wherein the matrix material comprises mCP. 제70항에 있어서, 상기 매트릭스 물질은 하기 식의 화합물을 포함하는 유기발광장치:71. An organic light emitting device according to claim 70 wherein the matrix material comprises a compound of the formula
Figure 112008083880111-pct00032
.
Figure 112008083880111-pct00032
.
제70항에 있어서, 상기 매트릭스 물질은 mCP를 포함하는 유기발광장치.71. The organic light emitting device of claim 70, wherein the matrix material comprises mCP.
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