KR101225674B1

KR101225674B1 - 중간 커넥터를 가진 탠덤 οｌｅｄ 디바이스

Info

Publication number: KR101225674B1
Application number: KR1020107018500A
Authority: KR
Inventors: 투캐럼 키즌 해트웨어; 제프리 폴 스핀들러; 윌리엄 제임스 베글리
Original assignee: 글로벌 오엘이디 테크놀러지 엘엘씨
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2013-01-23
Also published as: JP5113913B2; EP2243176B1; EP2243176A1; US20090191428A1; CN101960632A; US7955719B2; ATE521997T1; KR20100129279A; WO2009097084A1; CN101960632B; JP2011511414A

Abstract

본 발명은 양극; 음극; 양극과 음극 사이에 배치되고 각각이 적어도 하나의 정공-수송층과 하나의 유기 발광층을 포함하는 적어도 2개의 전계발광 유닛; 및 인접한 전계발광 유닛 사이에 배치되고, 알칼리 금속과 유기 알칼리 금속 착물을 포함하는 n-도핑된 유기층과 n-도핑된 유기층보다 음극에 더 가깝게 배치된 전자 수용층을 포함하는 중간 커넥터를 포함하는 탠덤 OLED 디바이스에 관한 것이다.

Description

중간 커넥터를 가진 탠덤 ΟＬＥＤ 디바이스{Tandem OLED Device with Intermediate Connector}

본 발명은 적층 OLED 디바이스 및 이들 사이의 중간 커넥터에 관한 것이다.

OLED로도 불리는 유기 발광 다이오드 디바이스는 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 삽입된 유기 전계발광(EL) 장치를 포함한다. 유기 EL 장치는 정공-수송층(HTL), 발광층(LEL) 및 전자-수송층(ETL)을 일반적으로 포함한다. OLEDs는 낮은 전압 구동력, 높은 휘도, 넓은 시야각 및 풀 컬러 디스플레이 및 다른 응용분야에 대한 가능성 때문에 매력적이다. 탕 등은 이들의 미국특허 제 4,769,292호 및 제 4,885,211호에 이런 다층 OLED를 개시하였다.

OLEDs는 LEL의 발광 특성에 따라 적색, 녹색, 청색 또는 백색과 같은 다른 색을 발광할 수 있다. 최근에, 고체-상태 광원, 컬러 디스플레이 또는 풀 컬러 디스플레이와 같은 다양한 어플리케이션 속에 포함될 광대역 OLEDs에 대한 수요가 증가하고 있다. 광대역 발광에 의해, OLED는 가시 스펙트럼 전부에서 충분하게 넓은 빛을 발광하여 이런 빛이 적어도 두 개의 다른 컬러를 가진 디스플레이 또는 풀 컬러 디스플레이를 생산하기 위한 필터들 또는 컬러 변화 모듈과 함께 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 특히, 스펙트럼의 적색, 녹색 및 청색 부분에서 상당한 발광이 있는 광대역-발광 OLEDs(또는 광대역 OLEDs), 즉, 백색 발광 OLED(백색 OLED)에 대한 요구가 있다. 컬러 필터들을 가진 백색 OLED의 사용은 개별적으로 패턴화된 적색, 녹색 및 청색 이미터를 가진 OLED보다 더 간단한 제조 공정을 제공한다. 이것이 더 높은 생산량, 증가된 수율과 비용 절감을 가져올 수 있다. 백색 OLED는, 예를 들어, Kido et al. in Applied Physics Letters, 64, 815 (1994), J. Shi et al. in U.S. Patent No. 5,683,823, Sato et al. in JP 07-142169, Deshpande et al. in Applied Physics Letters, 75, 888 (1999), and Tokito, et al. in Applied Physics Letters, 83, 2459 (2003)에 보고되었다.

OLED로부터 광대역 발광을 얻기 위해서, 하나 이상의 형태의 분자가 여기되어야 하는데, 이는 각 형태의 분자는 정상 조건하에서 비교적 좁은 스펙트럼을 가진 빛만을 발광하기 때문이다. 호스트 재료 및 하나 이상의 발광 도펀트(들)를 구비한 발광층은 호스트와 도펀트(들) 모두로부터 발광을 얻을 수 있어 호스트 재료로부터 도펀트(들)까지 에너지 전이가 불완전한 경우, 가시 스펙트럼에서 광대역 발광을 이룰 수 있다. 단일 발광층을 구비한 백색 OLED를 얻기 위해서, 발광 도펀트들의 농도는 조심스럽게 제어되어야 한다. 이것이 제조를 어렵게 한다. 둘 이상의 발광층을 구비한 백색 OLED는 한 발광층을 가진 디바이스보다 우수한 컬러 및 우수한 발광 효율을 가질 수 있고 도펀트 농도에 대한 변화 허용오차가 더 높다. 둘 이상의 발광층을 구비한 백색 OLEDs는 단일 발광층을 구비한 OLED보다 통상적으로 더 안정하다는 것이 발견되었다. 그러나, 스펙트럼의 적색, 녹색 및 청색 부분에서 강한 강도를 가진 발광을 얻는 것은 어렵다. 2개의 발광층을 가진 백색 OLED는 2개의 강한 발광 피크를 통상적으로 가진다.

탠덤 OLED 구조(때때로 적층 OLED 또는 캐스케이드 OLED로 불림)는 Jones et al. in U.S. Patent No. 6,337,492, Tanaka et al. in U.S. Patent No. 6,107,734, Kido et al. in JP Patent Publication 2003/045676A and U.S. Published Patent Application No. 2003/0189401 Al, and Liao et al. in U.S. Patent No. 6,717,358 and U.S. Patent Application Publication No. 2003/0170491 Al에 기술되었다. 이런 탠덤 OLED는 수직으로 여러 개의 개별 OLED를 적층하고 단일 파워 소스를 사용하여 스택을 구동함으로써 제조된다. 장점은 발광 효율, 수명 또는 둘 다가 증가하는 것이다. 그러나, 탠덤 구조는 함께 적층된 OLED 유닛의 수에 대략 비례하여 구동 전압을 증가시킨다.

마츠모토와 키도 등은 SID 03 다이제스트, 979(2003)에서 탠덤 백색 OLED는 디바이스에서 녹색을 띤 청색 EL 장치와 유기 EL 장치를 연결하여 제조되며 백색 발광은 단일 전원으로 이 디바이스를 구동함으로써 얻어진다는 것을 보고하였다. 비록 발광 효율은 증가하나, 이 탠덤 백색 OLED 디바이스는 스펙트럼에서 더 약한 녹색과 적색 성분을 가진다. 미국 특허 출원 공개공보 2003/00170491 A1에서, 리아오 등은 디바이스 내에 일렬로 적색 EL 장치, 녹색 EL 장치, 및 청색 EL 장치를 연결한 탠덤 백색 OLED 구조를 기술한다. 탠덤 백색 OLED가 단일 전원에 의해 구동될 때, 백색 발광은 적색, 녹색 및 청색 EL 장치로부터의 스펙트럼 조합에 의해 형성된다.

이런 개발들에도 불구하고, 우수한 광대역 발광을 유지하면서 탠덤 OLED 디바이스들의 효율과 구동 전압을 개량하려는 요구가 존재한다.

따라서 본 발명의 목적은 개선된 효율과 휘도 안정성을 가진 OLED 디바이스를 제공하는 것이다. 이런 목적은

(a) 양극;

(b) 음극;

(c) 양극과 음극 사이에 배치되고 각각이 적어도 하나의 정공-수송층과 하나의 유기 발광층을 포함하는 적어도 2개의 전계발광 유닛; 및

(d) 인접한 전계발광 유닛 사이에 배치되고, 알칼리 금속과 유기 알칼리 금속 착물을 포함하는 n-도핑된 유기층과 n-도핑된 유기층보다 음극에 더 가깝게 배치된 전자 수용층을 포함하는 중간 커넥터를 포함하는 탠덤 OLED 디바이스에 의해 성취된다.

본 발명의 장점은 개선된 효율 또는 낮은 구동 전압 또는 둘 다를 제공할 수 있다는 것이다.

"OLED 디바이스"라는 용어는 픽셀들로서 유기 발광 다이오드를 포함하는 디스플레이 디바이스의 기술분야에서 승인된 의미로 사용된다. OLED 디바이스는 단일 픽셀을 구비한 디바이스를 의미할 수 있다. "탠덤 OLED 디바이스"라는 용어는 수직으로 적층되고 단일 전원에 의해 전력을 공급받는 적어도 2개의 OLED 디바이스 장치를 포함하는 디스플레이 디바이스의 기술분야에서 승인된 의미로 사용된다. 본 명세서에서 사용된 "OLED 디스플레이"라는 용어는 다른 컬러가 될 수 있는 복수의 픽셀을 포함하는 OLED 디바이스를 의미한다. 컬러 OLED 디바이스는 적어도 하나의 컬러를 발광한다. "픽셀"이라는 용어는 다른 영역들과 독립적으로 발광하도록 자극되는 디스플레이 패널의 영역을 지정하기 위해 기술분야에서 승인된 의미로 사용된다. 풀 컬러 시스템에서, 다른 색의 여러 픽셀은 넓은 범위의 색들을 만들기 위해 함께 사용될 것이고 관찰자는 이런 그룹을 단일 픽셀로 명명할 수 있다는 것을 인식한다. 논의를 위해서, 이런 그룹은 여러 다른 착색된 픽셀로 생각될 것이다. 상세한 설명에 따라, 광대역 발광은 가시 스펙트럼의 여러 부분에서 중요한 구성요소, 예를 들어, 적색 및 녹색을 가진 빛이다. 광대역 발광은 빛이 백색광을 만들기 위해 스펙트럼의 적색, 녹색 및 청색 부분에서 발광되는 상황을 포함할 수 있다. 백색광은 백색을 갖는 것으로 사용자에 의해 인식되는 빛이거나 실질적인 풀 컬러 디스플레이를 만들기 위해 컬러 필터들과 함께 사용하는데 충분한 발광 스펙트럼을 갖는 빛이다. 본 명세서에 사용된 대로 "백색-발광"이란 용어는 비록 이런 빛의 일부가 보기 전에 컬러 필터에 의해 제거될 수 있긴 하지만 내부적으로 백색광을 생성하는 디바이스를 의미한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 탠덤 백색 발광 OLED 디바이스(10)의 한 픽셀의 단면도가 도시된다. OLED 디바이스(10)는 기판(20), 양극(30)과 음극(90)인 두 이격된 전극, 전극들 사이에 배치된 적어도 2개의 전계발광 유닛(70 및 75) 및 인접한 전계발광 유닛(70 및 75) 사이에 배치된 중간 커넥터(80)를 포함한다. 상기한 미국특허출원 일련번호 11/393,767은 이런 배열의 여러 전계발광 유닛의 용도를 기술하였다. 각각의 전계발광 유닛은 적어도 하나의 정공-수송층, 예를 들어, 정공-수송층(40 및 45)을 포함한다. 양극(30)에 가장 근접한 전계발광 유닛(70)은 정공-주입층(35)을 포함할 수 있다. 음극(90)에 가장 근접한 전계발광 유닛(75)은 전자-수송층(55)을 포함할 수 있다. 각각의 전계발광 유닛은 적어도 하나의 유기 발광층을 포함한다. 전계발광 유닛(70 및 75)은 각각 다른 발광 스펙트럼을 나타내나, 본 발명을 위해 필수적이지 않다. 이런 실시예에서, 전계발광 유닛(70)은 청색 발광 화합물을 포함하는 청색 발광층(50b)과 황색 발광 화합물을 포함하는 황색 발광층(50y)을 포함한다. 본 명세서에 사용된 대로, "황색 발광 화합물"은 황색에서 적색 범위에서, 즉, 570nm부터 700nm까지의 주요 발광을 갖는 물질을 의미한다. 이 실시예에서, 전계발광 유닛(75)은 녹색 발광 화합물을 포함하고 녹색 발광을 일으키는 녹색 발광층(51g), 적색 발광 화합물을 포함하고 적색 발광을 일으키는 적색 발광층(51r) 및 청색 발광 화합물을 포함하고 청색 발광을 일으키는 청색 발광층(51b)을 포함한다. 본 명세서에 기술된 발명은 발광층들과 여러 다른 발광층들의 이런 조합에 제한되지 않고 발광층들의 조합은 당업자에게 공지된 대로 사용될 수 있다.

탠덤 OLED 디바이스(10)는 인접한 전계발광 유닛(70 및 75) 사이에 배치된 중간 커넥터(80)를 더 포함한다. 중간 커넥터(80)는 인접 전계발광 유닛 속에 효과적인 캐리어 주입을 제공한다. 금속, 금속 화합물 또는 다른 유기 화합물이 캐리어 주입에 효과적이다. 그러나, 이런 재료들은 픽셀 크로스토크를 일으킬 수 있는 종종 낮은 저항을 가진다. 또한, 중간 커넥터(80)를 구성하는 층들의 광 투명도는 전계발광 유닛에서 생산된 복사 에너지가 디바이스를 빠져나가도록 하는 것을 가능하게 하도록 높아야 한다. 따라서, 중간 커넥터(80)에서 주로 유기 재료들을 사용하는 것이 바람직하다. 중간 커넥터(80)는 n-도핑된 유기층(95)과 전자-수용층(38)을 포함한다. 전자-수용층(38)은 n-도핑된 유기층(95)보다 음극(90)에 더 가깝게 배치된다.

중간 커넥터(80)에서, n-도핑된 유기층(95)은 알칼리 금속과 유기 알칼리 금속 착물을 포함한다. 유기 알칼리 금속 착물의 알칼리 금속은 주기율표의 1족에 해당한다. 이들 중에서, 리튬이 매우 바람직하다. 본 발명에서 유용한 유기 알칼리 금속 착물들은 구조식 A에 따른 유기 리튬 화합물들을 포함한다:

여기서:

Q는 음이온성 유기 리간드이고;

m과 n은 착물에 중성 전하를 제공하도록 선택된 독립적으로 선택된 정수들이다.

음이온성 유기 리간드 Q는 가장 적절한 단음이온성이고 산소, 질소 또는 탄소로 이루어진 적어도 하나의 이온화 가능한 위치를 함유한다. 에놀레이트 또는 산소를 함유하는 다른 토토머 시스템의 경우에, 리튬은 어느 곳에서도 결합되어 킬레이트를 형성할 수 있지만 리튬이 산소에 결합되는 것으로 생각되고 일어날 것이다. 리간드가 리튬과 배위 결합을 형성할 수 있는 적어도 하나의 질소 원자를 함유하는 것이 바람직하다. 정수 m과 n은 1보다 클 수 있어서 일부 유기 리튬 화합물들이 클러스터 착물들을 형성하는 공지된 경향을 나타낸다.

다른 실시예에서, 구조식 B는 유기 알칼리 금속 착물을 나타낸다:

여기서;

Z와 점선 원호는 2 내지 4개 원자 및 리튬 양이온과 5- 내지 7-원 고리를 완성하는데 필요한 결합을 나타내고;

둘 이상의 치환기가 결합되어 접합된 고리 또는 접합된 고리 시스템을 형성하는 경우, 각 A는 수소 또는 치환기 각 B는 수소 또는 Z 원자들 상의 독립적으로 선택된 치환기를 나타내고;

j는 0-3이고 k는 1 또는 2이고;

구조식 B의 화합물들 중에서, A 및 B 치환기는 함께 다른 고리 시스템을 형성하는 것이 가장 바람직하다. 이런 다른 고리 시스템은 리튬과 배위 결합을 가진 여러자리 리간드를 형성하는 다른 이형원자들을 추가로 함유할 수 있다. 바람직한 이형원자들은 질소 또는 산소이다. 구조식 B의 유용한 화합물들은 미국특허출원 공개공보 제 2006/086405호에서 베글리에 의해 기술되었고, 이의 내용은 참조로 본 명세서에 포함된다. 구조식 B에서, 도시된 산소는 하이드록실, 카복시 또는 케토 그룹의 일부인 것이 바람직하다. 적절한 질소 리간드들의 예들은 8-하이드록시퀴놀린, 2-하이드록시메틸파이리딘, 피페콜린산 또는 2-파이리딘카복실산이다.

유용한 유기 알칼리 금속 착물들의 구체적인 예들은 다음과 같다:

상기 중 특히 유용한 것은 페난트롤린 유도체, 예를 들어, C1 및 관련 착물들이다. 다른 예들은 베글리에 의해 기술된다.

n-도핑된 유기층(95)에서 알칼리 금속(95)은 리튬이 바람직하다. Li 금속의 농도는 호스트 재료 조성물의 0.1 내지 5부피% 및 바람직하게는 0.5 내지 2부피% 범위이다.

일부 실시예들에서, n-도핑된 유기층(95)은 하전되지 않은 페난트롤린 유도체를 더 포함할 수 있다. 이런 페난트롤린 유도체들은 전자-수송층들에 유용한 것으로 알려져 있다. 유용한 충전되지 않은 페난트롤린 유도체는 바토펜 또는 Bphen으로 알려진 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린이다.

전자-수용층(38)은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물, 금속 이온과 유기 리간드의 착물 및 전이 금속 이온과 유기 리간드의 착물과 같은 무기 화합물(들)을 포함한다. 전자-수용층(38)에 사용하기 위한 적절한 재료들은 미국특허 제6,208,075호에 기술된 플라즈마-증착 플루로오탄소 폴리머(CFx), 미국특허 제 6,720,573 B2호와 미국 공개된 특허출원 2004/113457 A1에 기술된 헥사아자트라이페닐렌 유도체(구조 D)와 같은 강한 산화제 또는 F₄TCNQ와 같은 유기성 또는 몰리부덴 산화물, FeCl₃, 또는 FeF₃와 같은 무기성인 다른 강한 산화제를 포함할 수 있다. 전자-수용 재료들로 공지된 다른 유용한 산화제들은 리아오 등에 의해 공동으로 양수된 미국일련번호 11/867,707에 기술되며, 이의 내용은 참조로 본 명세서에 인용된다.

이런 목적을 위한 유용한 헥사아자트라이페닐 유도체는 다음 구조를 가진 헥사사이아노헥사아자트라이페닐렌이다:

필수적이지 않으나, 전자-수용층(38)은 2개의 구성요소: 예를 들어, 다이파이라지노[2,3-f:2',3'-h]퀴녹살린헥사카보나이트릴, F₄TCNQ 또는 FeCl₃와 같은 강한 산화제로 도핑된 아민 화합물과 같은 상기한 유기 재료들 중 하나로 구성될 수 있다.

OLED 디바이스는 지지 기판, 예를 들어, OLED 기판(20) 위에 통상적으로 형성된다. 기판과 접촉하는 전극은 하부 전극으로 편리하게 불린다. 기판(20)은 발광의 의도된 방향에 따라, 광 투과성이거나 불투명할 수 있다. 광 투과성은 기판을 통한 EL 방출을 보는데 바람직하다. 투명 유리 또는 플라스틱이 이런 경우에 일반적으로 사용된다. EL 발광이 상부 전극을 통해 보이는 응용분야의 경우, 바닥 지지체의 투과 특성은 중요하지 않고, 따라서 광 투과성, 광 흡수성 또는 광 반사성일 수 있다. 이런 경우에 사용하기 위한 기판들은 유리, 플라스틱, 반도체 재료, 실리콘, 세라믹 및 회로 기판 재료를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 물론, 이런 디바이스 구조들에 광-투명 상부 전극을 제공하는 것이 필수적이다.

양극(30)이 기판(20) 위에 형성된다. EL 발광이 양극을 통해 보일 때, 양극은 투명해야하며 또는 관심 발광에 실질적으로 투명해야 한다. 본 발명에서 사용된 일반적인 투명 양극 재료들은 인듐-주석 산화물(ITO), 인듐-아연 산화물(IZO) 및 주석 산화물이나, 알루미늄- 또는 인듐-도핑 아연 산화물, 마그네슘-인듐 산화물, 및 니켈-텅스텐 산화물을 포함하나 이에 제한되지 않는 다른 금속 산화물들도 유효하게 작용할 수 있다. 이런 산화물들 이외에, 갈륨 질화물과 같은 금속 질화물 및 아연 셀렌화물과 같은 금속 셀렌화물 및 아연 황화물과 같은 금속 황화물이 양극으로 사용될 수 있다. EL 발광이 음극 전극을 통해서만 보이는 응용분야의 경우, 양극의 투과 특성들은 중요하지 않고 투명한지, 불투명한지 또는 반사적인지에 상관없이 여러 도전성 재료가 사용될 수 있다. 본 발명에 대한 예시적 도체들은 금, 이리듐, 몰리부덴, 팔라듐 및 백금을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 투과성이든 아니든 전형적인 양극 재료들은 4.0eV의 일 함수를 가진다. 바람직한 양극 재료들은 증발, 스퍼터링, 화학적기상증착 또는 전기화학적 공정과 같은 임의의 적절한 방식으로 증착될 수 있다. 양극 재료들은 주지된 포토리소그래피 공정을 사용하여 패턴화될 수 있다.

음극(90)은 다른 OLED 층들 위에 형성된다. 디바이스가 상부 발광(top-emitting)이면, 전극은 투명하거나 거의 투명해야 한다. 이런 용도의 경우, 금속들은 얇아야 하며(바람직하게는 25nm 미만) 또는 투명한 도전성 산화물(예를 들어, 인듐-주석 산화물, 인듐-아연 산화물) 또는 이런 재료들의 조합을 사용해야 한다. 광학적으로 투명한 음극들은 미국특허 제 5,776,623호에 더욱 상세하게 개시되었다. 디바이스가 하부 발광(bottom-emitting)이면, 음극은 알루미늄, 몰리부덴, 금, 이리듐, 은, 마그네슘, 상기 투명 도전성 산화물 또는 이들의 조합과 같은 금속을 포함하는 OLED 디바이스들에서 유용한 것으로 공지된 임의의 도전성 재료일 수 있다. 바람직한 재료들은 낮은 전압에서 전자 주입을 향상시키고 효과적인 안정성을 가진다. 유용한 음극 재료들은 종종 낮은 일 함수 금속(<4.0eV) 또는 금속 합금을 함유한다. 음극 재료들은 증발, 스퍼터링 또는 화학적기상증착에 의해 증착될 수 있다. 필요한 경우, 패터닝은 미국특허 제 5,276,380호 및 유럽특허 제 0 732 868호에 개시된 스루-마스크 증착(through-mask deposition), 집적 섀도우 마스킹(integral shadow masking), 레이저 제거 및 선택적 화학적기상증착을 포함하나 이에 제한되지 않는 여러 주지된 방법을 통해 이루어질 수 있다.

정공-주입층(35)은 단일 유기 또는 무기 재료들 또는 유기 또는 무기 재료들의 혼합물로 형성될 수 있다. 정공-주입층은 여러 층들로 나뉠 수 있고, 각 층은 동일하거나 다른 재료들로 구성될 수 있다. 정공-주입 재료는 후속 유기층들의 막 형성 특성을 향상시키고 정공-수송층 속에 정공들의 주입을 수월하게 하는 역할을 할 수 있다. 정공-주입층에 사용하기 위한 적절한 재료들은 미국특허 4,720,432에 기술된 포르피린과 프탈로사이아닌 화합물, 포스파진 화합물 및 N,N,N,N-테트라아릴벤지딘 화합물들과 같은 통상적인 정공-수송층 재료들보다 더 강한 전자 도너들인 특정 방향족 아민 화합물들을 포함하나 이에 제한되지 않는 전자-부족 재료들이다. 다른 유용한 실시예들에서, 정공-주입층은 EP 0 891 121 A1 및 EP 1 029 909 A1에 교시된 파라-페닐렌다이아민, 다이하이드로펜아진, 2,6-다이아미노나프탈렌, 2,6-다이아미노안트라센, 2,6,9,10-테트라아미노안트라센, 아닐리노에틸렌, N,N,N,N-테트라아릴벤지딘, 모노- 또는 폴리아민화된 퍼릴렌, 모노- 또는 폴리아민화된 코로넨, 폴리아민화된 파이렌, 모노- 또는 폴리아민화된 플루오란텐, 모노- 또는 폴리아민화된 크리센, 모노- 또는 폴리아민화된 안트안트렌, 모노- 또는 폴리아민화된 트라이페닐렌, 또는 모노- 또는 폴리아민화된 테트라센 모이어티를 포함하는 화합물을 포함하는 반면 보조 재료는 N,N,N,N-테트라아릴벤지딘 또는 N-아릴카바졸 모이어티를 함유하는 아민 화합물을 포함한다.

정공-주입층(35)은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물, 금속 이온과 유기 리간드의 착물 및 전이 금속 이온과 유기 리간드의 착물과 같은 무기 화합물(들)을 포함한다.

정공-주입층에 사용하기 위한 적절한 재료들은 미국특허 6,208,075에 기술된 플라즈마-증착 플루로오탄소 폴리머(CFx), 미국특허 6,720,573 B2와 미국 공개된 특허출원 2004/113457 A1에 기술된 헥사아자트라이페닐렌 유도체(구조 D)와 같은 강한 산화제 또는 F₄TCNQ와 같은 유기성 또는 몰리부덴 산화물, FeCl₃, 또는 FeF₃와 같은 무기성인 다른 강한 산화제를 포함할 수 있다. 이런 목적을 위한 유용한 헥사아자트라이페닐렌 유도체는 헥사사이아노헥사아자트라이페닐렌(구조 E, 상기)이다.

필수적이지 않으나, 정공-주입층은 2개의 구성요소: 예를 들어, 다이파이라지노[2,3-f:2',3'-h]퀴녹살린헥사카보나이트릴, F₄TCNQ 또는 FeCl₃와 같은 강한 산화제로 도핑된 아민 화합물과 같은 상기한 유기 재료들 중 하나로 구성될 수 있다.

정공-수송층(40)은 OLED 디바이스들에 효과적인 임의의 정공-수송 재료를 포함할 수 있고, 이들 중 많은 예들은 당업자에게 공지되어 있다. 바람직한 정공-수송 재료들은 증발, 스퍼터링, 화학적기상증착, 전기화학적 공정, 도너 재료로부터의 열 전달 또는 레이저 열 전달과 같은 임의의 적절한 방식에 의해 증착될 수 있다. 정공 수송층들에서 효과적인 정공 수송 재료들은 방향족 3차 아민과 같은 화합물들을 포함하는 것으로 알려져 있고, 후자는 탄소 원자들에만 결합되는 적어도 하나의 3가 질소 원자를 함유하는 화합물로 이해되고, 이의 적어도 하나는 방향족 고리의 일원이다. 한 형태에서, 방향족 3차 아민은 모노아릴아민, 다이아릴아민, 트라이아릴아민 또는 폴리머 아릴아민과 같은 아릴아민일 수 있다. 예시적인 모노머 트라이아릴아민은 미국특허 제 3,180/730호에 클룹펠 등에 의해 설명된다. 하나 이상의 바이닐 라디칼로 치환 및/또는 적어도 하나의 활성 수소-함유 그룹을 포함하는 다른 적절한 트라이아릴아민은 미국특허 제 3,567,450호 및 제 3,658,520호에 브랜들리 등에 의해 개시된다.

방향족 3차 아민들의 가장 바람직한 부류는 미국특허 제 4,720,432호 및 제 5,061,569호에 개시된 적어도 2개의 방향족 3차 아민 모이어티를 포함하는 것들이다. 이런 화합물들은 구조식 F로 나타내어진 것들을 포함한다.

Q₁ 및 Q₂는 독립적으로 선택된 방향족 3차 아민 모이어티이고;

G는 탄소 대 탄소 결합의 아릴렌, 사이클로알킬렌 또는 알킬렌기와 같은 연결 그룹이다.

이런 방향족 3차 아민들의 한 부류는 테트라아릴다이아민들이다. 바람직한 테트라아릴다이아민은 아릴렌기를 통해 연결된 2개의 다이아릴아미노기를 포함한다. 효과적인 테트라아릴다이아민들은 구조식 G로 나타내어진 것들을 포함한다.

각각의 Are는 페닐렌 또는 안트라센 모이어티와 같은 독립적으로 선택된 아릴렌기기이고;

n은 1 내지 4의 정수이고;

Ar, R₇, R₈ 및 R₉는 독립적으로 선택된 아릴기들이다.

상기 구조식 F 및 G의 다양한 알킬, 알킬렌, 아릴 및 아릴렌 모이어티는 차례로 치환될 수 있다. 통상적인 치환기들은 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 아릴옥시기 및 불소, 염소 및 브롬과 같은 할로겐을 포함한다. 다양한 알킬 및 알킬렌 모이어티는 1개 내지 약 6개 탄소 원자를 통상적으로 포함한다. 사이클로알킬 모이어티들은 3개 내지 약 10개 탄소 원자를 포함할 수 있으나, 통상적으로, 5개, 6개 또는 7개 탄소 원자를 포함할 수 있다 - 예를 들어, 사이클로펜틸, 사이클로헥실 및 사이클로헵틸 고리 구조들. 아릴 및 아릴렌 모이어티는 주로 페닐 및 페닐렌 모이어티이다. 효과적으로, 정공 수송 호스트 재료는 N,N,N',N'-테트라아릴벤지딘이고, 구조식 G의 Are는 페닐렌기를 나타내고 n은 2이다.

전자-수송층(55)은 OLED 디바이스들에서 효과적인 임의의 전자 수송 재료를 포함할 수 있고, 이의 많은 예들은 당업자에게 공지되어 있다. 전자-수송층(55)은 일반적으로 8-퀴놀리놀 또는 8-하이드록시퀴놀린으로 불리는 옥신 자체의 킬레이트를 포함하는, 하나 이상의 금속 킬레이트 옥시노이드 화합물을 포함할 수 있다. 이런 화합물들은 전자들의 주입과 수송을 돕고 둘 다 높은 수준의 성능을 나타내며 박막들의 형성에서 쉽게 제조된다. 고려된 옥시노이드 화합물들의 예는 구조식 H를 만족하는 것들이다:

M은 금속을 나타내고;

n은 1 내지 3의 정수이고,

Z는 각각의 경우에 독립적으로 적어도 두 개의 접합된 방향족 고리를 가진 중심 부분을 형성하는 원자들을 나타낸다.

상기로부터, 금속은 1가, 2가 또는 3가 금속일 수 있다는 것이 명백하다. 예를 들어, 금속은 리튬, 나트륨 또는 칼륨과 같은 알칼리 금속; 마그네슘 또는 칼슘과 같은 알칼리 토금속; 또는 붕소 또는 알루미늄과 같은 토금속일 수 있다. 효과적인 킬레이트 금속으로 공지된 일반적으로 임의의 1가, 2가 또는 3가 금속이 사용될 수 있다.

Z는 적어도 두 개의 접합된 방향족 고리를 포함하는 이형고리 중심 부분을 형성하며, 이중 적어도 하나는 아졸 또는 아진 고리이다. 지방족 또는 방향족 고리 모두를 포함하는 추가 고리들은 필요한 경우, 두 개의 필요한 고리와 접합될 수 있다. 기능에 대한 향상 없이 분자 부피가 증가하는 것을 피하기 위해서, 고리 원자들의 수는 18개 미만으로 주로 유지된다.

효과적인 킬레이트화 옥시노이드 화합물들의 예는 다음과 같다:

CO-1: 알루미늄 트리스옥신[알리아스, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)](Aluminum trisoxine [alias, tris(8-quinolinolato)aluminum(III)]);

CO-2: 마그네슘 비스옥신[알리아스, 비스(8-퀴놀리노라토)망간(II)](Magnesium bisoxine [alias, bis(8-quinolinolato)magnesium(II)]);

CO-3: 비스[벤조{f}-8-퀴놀리노라토)아연(II)](Bis[benzo{f}-8-quinolinolato]zinc (II));

CO-4: 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)-μ-옥소-비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)(Bis(2-methyl-8-quinolinolato)aluminum(III)-μ-oxo-bis(2-methyl-8- quinolinolato) aluminum(III));

CO-5: 인듐 트리스옥신[알리아스, 트리스(8-퀴놀리노라토)인듐](Indium trisoxine [alias, tris(8-quinolinolato)indium]);

CO-6: 알루미늄 트리스(5-메톡실옥신)[알리아스, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)](Aluminum tris(5-methyloxine) [alias, tris(5-methyl-8-quinolinolato) aluminum(III)]);

CO-7: 리튬 옥신[알리아스, (8-퀴놀리노라토)리튬(I)](Lithium oxine [alias, (8-quinolinolato)lithium(I)]);

CO-8: 칼륨 옥신[알리아스, 트리스(8-퀴놀리노라토)갈륨(III)](Gallium oxine [alias, tris(8-quinolinolato)gallium(III)]); 및

CO-9: 지르코늄 옥신[알리아스, 트리스(8-퀴놀리노라토)지르코늄(IV)](Zirconium oxine [alias, tetra(8-quinolinolato)zirconium(IV)])

다른 전자-수송 재료들은 미국특허 제 4,356,429호에 개시된 다양한 부타다이엔 유도체 및 미국특허 제 4,539,507호에 개시된 다양한 이형고리 형광 증백제들을 포함한다. 벤자졸, 옥시다이아졸, 트라이아졸, 파이리딘에티아다이아졸, 트라이아진, 페난트롤린 유도체들 및 일부 실롤(silole) 유도체들은 효과적인 전자-수송 재료들이다. 전자-수송 재료들로서 효과적인 것으로 알려진 치환된 1,10-페난트롤린 화합물들은 JP2003/115387; JP2004/311184; JP2001/267080; 및 WO2002/043449에 개시된다.

본 명세서에 도시된 실시예는 5개의 유기 발광층: 청색 발광층(50b 및 51b), 황색 발광층(50y), 녹색 발광층(51g) 및 적색 발광층(51r)을 포함한다. 그러나, 본 발명은 이런 구조에 제한되지 않는다. 매우 다양한 발광층들이 당업계에 공지되어 있고 본 발명에 사용될 수 있다. 이런 발광층은 적색 발광층, 황색 발광층, 녹색 발광층, 청색 발광층, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서에 기술된 것과 같은 발광층들은 정공-전자 재결합에 반응하여 빛을 생성한다. 원하는 유기 발광 재료들은 증발, 스퍼터링, 화학적기상증착 또는 전기화학적 공정 또는 도너 재료로부터의 방사선 열 전달과 같은 임의의 적절한 방식으로 증착될 수 있다. 본 발명에서 발광층들은 하나 이상의 발광 게스트 화합물들 또는 도펀트들로 도핑된 하나 이상의 호스트 재료들을 포함하며 이 경우 발광이 주로 도펀트로부터 발생한다. 도펀트는 특정 스펙트럼을 갖는 컬러 빛을 생성하고 다른 바람직한 특성들을 갖도록 선택된다. 도펀트들은 통상적으로 0.01 내지 15중량%로 호스트 재료 속에 코팅된다.

발광층은 안트라센 호스트, 바람직하게는 9,10-다이아릴안트라센을 포함할 수 있고, 이의(구조식 I) 특정 유도체들은 전계발광을 지원할 수 있는 유용한 호스트 재료들의 부류를 구성하는 것으로 알려져 있고, 예를 들어, 청색, 녹색, 황색, 오렌지색 또는 적색과 같은 400nm보다 긴 파장의 발광에 특히 적합하다.

R¹, R², R³ 및 R⁴는 각 고리 상의 하나 이상의 치환기들을 나타내고 각 치환기는 다음 그룹들로부터 개별적으로 선택된다:

그룹 1: 수소 또는 1개 내지 24개 탄소 원자의 알킬;

그룹 2: 5개 내지 20개 탄소 원자의 아릴 또는 치환된 아릴;

그룹 3: 안트라센일, 파이렌일 또는 퍼릴렌일의 접합 방향족 고리를 완성하는데 필요한 4개 내지 24개의 탄소 원자;

그룹 4: 퓨릴, 티엔일, 파이리딜, 퀴놀린일 또는 다른 이형고리 시스템의 접합 이형방향족 고리를 완성하는데 필요한 5개 내지 24개 탄소 원자의 이형아릴 또는 치환 이형아릴;

그룹 5: 1개 내지 24개 탄소 원자의 알콕실아미노, 알킬아미노 또는 아릴아미노; 및

그룹 6: 플루오린, 또는 사이아노.

R¹ 및 R², 일부 경우에 R³가 다른 방향족 고리를 나타내는 화합물들이 특히 효과적이다.

효과적인 호스트 또는 보조-호스트 재료들은 방향족 3차 아민들(예를 들어, 상기 구조 F 및 G)과 같은 특정 정공-수송 재료들 및 킬레이트화 옥시노이드 화합물들(예를 들어, 상기 구조 H)과 같은 특정 전자-수송 재료들이다.

상기한 호스트 재료 이외에, 발광층들은 제 1 발광 재료로서 하나 이상의 도펀트를 포함한다. 적색 발광 도펀트는 다음 구조 J의 다이인데노퍼릴렌 화합물을 포함한다:

X₁-X₁₆은 치환기들이 560nm 내지 640nm의 발광 최대값을 제공하도록 선택되는 경우, 수소 또는 1개 내지 24개 탄소 원자의 알킬기; 5개 내지 20개 탄소 원자의 아릴 또는 치환 아릴기; 하나 이상의 접합 방향족 고리 또는 고리 시스템을 완성하는 4개 내지 24개 탄소 원자를 함유하는 탄화수소기를 포함하는 치환기; 또는 할로겐으로 독립적으로 선택된다.

이런 부류의 효과적인 적색 도펀트들의 예시적인 예는 참조로 본 발명에 포함된 공동으로 양도된 미국특허 제 7,247,394호에 햇워 등에 의해 도시된다.

일부 다른 적색 도펀트들은 구조식 K로 나타낸 염료의 DCM 부류에 속한다:

Y₁-Y₅는, Y₃ 및 Y₅가 접합 고리를 형성하지 않는 경우, 수소, 알킬, 치환 알킬, 아릴 또는 치환 아릴로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 그룹을 나타내며; Y₁-Y₅는 비고리 그룹을 포함할 수 있거나 하나 이상의 접합 고리를 형성하기 위해 쌍으로 결합될 수 있다. DCM의 특히 효과적인 도펀트들의 구조들은 참조로 본 발명에 포함된 공동으로 양도된 미국특허 제 7,252,893호에 릭 등에 의해 도시된다.

황색 발광 도펀트는 다음 구조식들의 화합물을 포함할 수 있다:

A₁-A₆ 및 A'₁-A'₆는 각 고리 상의 하나 이상의 치환기를 나타내고 각각의 치환기는 다음 중 하나로부터 개별적으로 선택된다:

범주 1: 수소 또는 1개 내지 24개 탄소 원자의 알킬;

범주 2: 5개 내지 20개 탄소 원자의 아릴 또는 치환된 아릴;

범주 3: 접합 방향족 고리 또는 고리 시스템을 완성하는데 필요한 4개 내지 24개의 탄화 수소;

범주 4: 티아졸일, 퓨릴, 티엔일, 파이리딜, 퀴놀린일 또는 단일 결합을 통해 결합되거나 접합 방향족 고리 시스템을 완성하는 다른 이형고리 시스템과 같은 5개 내지 24개 탄소 원자의 이형아릴 또는 치환 이형아릴;

범주 5: 1개 내지 24개 탄소 원자의 알콕실아미노, 알킬아미노 또는 아릴아미노; 및

범주 6: 플루오린 또는 사이아노.

특히 효과적인 황색 도펀트들의 예는 공동으로 양도된 미국특허 제 7,252,893호에 릭 등에 의해 도시된다.

녹색 발광 도펀트는 퀴나크리돈 화합물, 예를 들어, 다음 구조의 화합물을 포함할 수 있다:

치환기 R₁ 및 R₂는 독립적으로 알킬, 알콕시, 아릴 또는 이형아릴이고 치환기 R₃ 내지 R₁₂는 독립적으로 수소, 알킬, 알콕시, 할로겐, 아릴 또는 이형아릴이고, 치환기들이 510nm 내지 540nm의 발광 최대값을 제공하도록 선택되는 경우, 인접한 치환기 R₃ 내지 R₁₀은 접합 방향족 및 접합 이형방향족 고리를 포함하는 하나 이상의 고리 시스템을 형성하기 위해 선택적으로 연결될 수 있다. 알킬, 알콕시, 아릴, 이형아릴, 접합 방향족 고리 및 접합 이형방향족 고리 치환기들은 추가로 치환될 수 있다. 효과적인 퀴나크리돈의 일부 예들은 미국특허 제 5,593,7788호 및 미국특허출원 2004/0001969A1에 개시된 것을 포함한다.

효과적인 퀴나크리돈 녹색 도펀트들의 예는 다음을 포함한다:

녹색 발광 도펀트는 아래 화학식으로 나타낸 2,6-다이아미노안트라센 발광 도펀트를 포함할 수 있다:

d₁, d₃-d₅ 및 d₇-d₁₀은 같거나 다를 수 있고 각각은 수소 또는 독립적으로 선택된 치환기를 나타내며, 두 치환기가 한 고리 그룹을 형성하기 위해 결합될 수 있고 a-d가 독립적으로 0-5인 경우, 각각의 h는 같거나 다를 수 있고 각각은 하나 이상의 독립적으로 선택된 치환기를 나타낸다.

청색 발광 화합물은 구조 P의 비스(아진일)아젠 보론 착물 화합물을 포함할 수 있다:

A 및 A'는 적어도 하나의 질소를 포함하는 6-원 방향족 고리 시스템에 해당하는 독립된 아진 고리 시스템을 나타낸다;

(X^a)_n 및 (X^b)_m은 하나의 독립적으로 선택된 치환기들을 나타내고 비고리 치환기들을 포함하거나 A 또는 A'와 접합된 고리를 형성하기 위해 결합된다;

m 및 n은 독립적으로 0 내지 4이다;

X^a, X^b, Z^a 및 Z^b, 1, 2, 3, 4, 1', 2', 3' 및 4'가 청색 발광을 제공하도록 선택되는 경우, Z^a 및 Z^b는 독립적으로 선택된 치환기들이다;

1, 2, 3, 4, 1', 2', 3' 및 4'는 탄소 또는 질소 원자로 독립적으로 선택된다.

도펀트들의 상기 부류의 일부 예들은 릭 등에 의해 개시된다. 발광층에서 이런 부류의 도펀트들의 농도는 0.1% 내지 5%가 바람직하다.

청색 도펀트들의 다른 부류는 퍼릴렌 부류이다. 퍼릴렌 부류의 특히 효과적인 청색 도펀트들은 퍼릴렌 및 테트라-t-뷰틸퍼릴렌(TBP)을 포함한다.

청색 도펀트들의 다른 부류는 헬버 등에 의한 미국특허 제 5,121,029호 및 미국특허출원 제 2006/0093856호에 개시된 화합물들을 포함하는 다이스틸릴벤젠, 스티릴바이페닐 및 다이스티릴바이퍼닐과 같은 스티릴아렌 및 다이스티릴아렌의 청색 유도체들을 포함한다. 청색 발광을 제공하는 이런 유도체들 중에서, 특히 제 2 발광층(52)에서 효과적인 것은 다이아릴아미노기들로 치환된 것들이고 본 명세서에서 아미노스티릴아렌 도펀트들로 불린다. 예들은 아래 도시된 일반적인 구조 Q1의 비스[2-[4-[N,N-다이아릴아미노]페닐]바이닐]-벤젠:

아래 도시된 일반적인 구조 Q2의 [N,N-다이아릴아미노][2-[4-[N,N-다이아릴아미노]페닐]바이닐]바이페닐:

및 아래 도시된 일반적인 구조 Q3의 비스[2-[4-N,N-다이아릴아미노]페닐]바이닐]바이페닐:

을 포함한다.

구조식 Q1 내지 Q3에서, X₁-X₄는 같거나 다를 수 있고 알킬, 아릴, 접합 아릴, 할로 또는 사이아노와 같은 하나 이상의 치환기들를 나타낸다. 한 바람직한 실시예에서, X₁-X₄는 개별적으로 알킬기이고, 각각은 1개 내지 약 10개 탄소 원자를 포함한다. 이 부류의 특히 바람직한 청색 도펀트는 공동으로 양도된 미국특허 제 7,252,893호에서 릭 등에 의해 개시된다.

OLED 디바이스(10)는 다른 층들도 포함할 수 있다. 예를 들어, 알칼리 또는 알칼리 토금속, 알칼리 할로겐화물 염 또는 알칼리 또는 알칼리 토금속 도핑 유기층과 같은 전자-주입층이 음극(90)과 전자-수송층(55) 사이에 존재할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 탠덤 OLED 디바이스(15)의 다른 실시예의 단면도가 도시된다. 이런 실시예에서, 중간 커넥터(85)는 n-도핑 층(95)과 접촉되고 음극(90)보다 양극(30)에 더 가까운 도핑되지 않은 층(65)을 더 포함한다. 도핑되지 않은 층(65)은 방향족 탄화수소 유도체, 바람직하게는 구조 I에 대해 상기한 대로 안트라센 유도체를 포함한다. 도핑되지 않은 층(65)은 구조 A에 대해 상기한 대로 유기 알칼리 금속 착물을 포함할 수 있다. 도핑되지 않은 층(65)에 유용한 유기 알칼리 금속 착물의 한 예는 하이드록시퀴놀린의 염, 예를 들어, 8-퀴놀리노라토 리튬이다:

본 발명 및 이의 장점은 다음 비교예들에 의해 더욱 잘 이해할 수 있다. 실시예 3 내지 6은 본 발명의 대표적 예들이고, 실시예 1 및 2는 비교 목적을 위한 본 발명이 아닌 탠덤 OLED 예들이다. 진공 증착된 것으로 기술된 층들은 대략 10^-6 Torr의 진공하에서 가열된 그릇으로부터 증발에 의해 증착되었다. OLED 층들의 증착 후, 각 디바이스는 봉지를 위해 마른 박스로 운반되었다. OLED는 10mm²의 발광 면적을 가진다. 디바이스들은 전극들을 가로질러 20mA/cm²의 전류를 가하여 검사하였으나, 실시예 1 내지 6으로부터의 결과들은 표 1에 제공된다.

본 발명의 내용 중에 포함되어 있음

도 1은 본 발명에 따른 탠덤 OLED 디바이스의 한 실시예의 단면도를 도시한다;
도 2는 본 발명에 따른 탠덤 OLED 디바이스의 한 실시예의 단면도를 도시한다.
층 두께와 같은 디바이스 피처 치수는 주로 마이크로미터 이하 범위이기 때문에, 도면은 치수 정확성보다 시각화의 편의를 위해 제도한다.

실시예 1( 비교예 )

1. 깨끗한 유리 기판의 상부에, 인듐 주석 산화물(ITO)을 스퍼터링으로 퇴적하여 60nm 두께의 투명 전극을 형성하였다.

2. 상기 제조된 ITO 표면을 플라즈마 산소 식각으로 처리하였다.

3. 상기 제조된 기판에 정공 주입층(HIL)으로서 헥사사이아노헥사아자트라이페닐렌(CHATP)의 10nm 층을 진공-증착함으로써 추가로 처리하였다.

4. 상기 제조된 기판에 정공 수송층(HTL)으로서 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(NPB)의 150nm 층을 진공-증착함으로써 추가로 처리하였다.

5. 상기 제조된 기판에 48% NPB(호스트)과 보조 호스트로서 48% 9-(1-나프틸)-10-(2-나프틸)안트라센(NNA) 및 4% 황색 발광 도펀트 다이페닐테트라-t-뷰틸루브렌(PTBR)를 포함하는 20nm 황색 발광층을 진공 증착함으로써 추가로 처리하였다.

6. 상기 제조된 기판에 91% NNA 호스트와 8% NPB 보조-호스트 및 청색 발광 도펀트로서 1% BEP를 포함하는 30nm 청색 발광층을 진공 증착함으로써 추가로 처리하였다.

7. 49% 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(바토펜 또는 Bphen으로 알려짐) 및 보조 호스트로서 49% 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(ALQ)과 2% Li 금속을 포함하는 40nm n-도핑된 유기층을 진공 증착하였다.

8. 상기 제조된 기판을 전자-수용층으로서 10nm 층의 CHATP를 진공-증착함으로써 추가로 처리하였다.

9. 상기 제조된 기판을 정공-수송층(HTL)으로서 10nm 층의 NPB을 진공-증착함으로써 추가로 처리하였다.

10. 상기 제조된 기판을 94.5%의 NPB 및 황색 발광 도펀트로서 5% PTBR와 적색 발광 도펀트로서 0.5% 다이벤조{[f,f']-4,4'-7,7'-테트라페닐]다이인데노-[1,2,3-cd:1',2',3'-lm]퍼릴렌(TPDBP)을 포함하는 20nm 적색 발광층을 진공 증착함으로써 추가로 처리하였다.

11. 상기 제조된 기판을 84.4% 2-페닐-9,10-비스(2-나프틸)안트라센(PBNA), 15% NPB 및 녹색 발광 도펀트로서 0.6% 다이페닐퀴나크리돈(DPQ)을 포함하는 15nm 녹색 발광층을 진공 증착함으로써 추가로 처리하였다.

12. 상기 제조된 기판을 99% PBNA 호스토 및 청색 발광 도펀트로서 1% BEP를 포함하는 20nm 청색 발광층을 진공 증착함으로써 추가로 처리하였다.

13. 49% Bphen, 보조 호스트로서 49% ALQ과 2% Li 금속을 포함하는 35nm 혼합 전자-수송층을 진공 증착하였다.

14. 알루미늄의 100nm 층을 기판상에 증착하여 음극층을 형성하였다.

실시예 2( 비교예 )

OLED 디바이스를 단계 7이 다음과 같은 것을 제외하고 실시예 1에 대해 기술한 대로 제조하였다:

7. 상기 제조된 기판에 호스트로서 98% Bphen과 2% Li 금속을 포함하는 40nm 녹색 발광층을 진공 증착하였다.

실시예 3(본 발명)

7. 호스트로서 98%의 2-(2-하이드록시페닐)-1,10-페난트롤린(Li-HPP)의 리튬 염과 2% Li 금속을 포함하는 40nm n-도핑된 유기층을 진공 증착하였다.

실시예 4(본 발명)

OLED 디바이스를 단계 7이 다음과 같은 것을 제외하고 실시예 3에 대해 기술한 대로 제조하였다:

7. 49% Li-HPP, 보조 호스트로서 49% ALQ과 2% Li 금속을 포함하는 40nm n-도핑된 유기층을 진공 증착함으로써 추가로 처리하였다.

실시예 5(본 발명)

OLED 디바이스를 단계 6 이후, 단계 6a(이하)가 첨가되고, 단계 7이 다음과 같은 것을 제외하고 실시예 1에 대해 기술한 대로 제조하였다:

6a. 상기 제조된 기판을 30nm의 PBNA의 도핑되지 않은 층을 진공 증착함으로써 추가로 처리하였다.

7. 호스트로서 98% Li-HPP과 2% Li 금속을 포함하는 10nm n-도핑된 유기층을 진공 증착함으로써 추가로 처리하였다.

실시예 6(본 발명)

6a. 상기 제조된 기판을 50%의 PBNA 및 50% 8-퀴놀리노라토 리튬(LiQ)의 20nm 도핑되지 않은 층을 진공 증착함으로써 추가로 처리하였다.

7. 호스트로서 98% Li-HPP과 2% Li 금속을 포함하는 20nm n-도핑된 유기층을 진공 증착함으로써 추가로 처리하였다.

이런 실시예들의 검사 결과는 아래 표 1에 도시된다.

본 발명의 실시예들은, 비교예에 비해, 개선된 휘도, 개선된 발광 효율 및 루멘/와트를 보여준다. 대부분은 개선된 구동 전압을 보여주고 일부는 개선된 전력 효율과 양자 효율을 보여준다.

20mA/cm²에서 측정한 디바이스 데이터

디바이스#	휘도 (cd/m²)	전압	발광 효율 (cd/A)	전력 효율 (W/A)	CIEx	CIEy	lm/W	QE%
실시예 1 (비교예)	2955	9.3	14.8	0.150	0.312	0.346	5.0	6.6
실시예 2 (비교예)	3005	9.2	15.0	0.153	0.311	0.346	5.1	6.7
실시예 3 (본 발명)	3072	8.6	15.3	0.149	0.327	0.363	5.6	6.6
실시예 4 (본 발명)	3036	8.8	15.2	0.148	0.320	0.361	5.5	6.5
실시예 5 (본 발명)	3446	9.1	17.2	0.164	0.333	0.374	6.0	7.3
실시예 6 (본 발명)	3377	8.9	16.9	0.165	0.328	0.359	6.0	7.3

10 OLED 디바이스
15 OLED 디바이스
20 기판
30 양극
35 정공 주입층
38 전자 수용층
40 정공 수송층
45 정공 수송층
50y 황색 발광층
50b 청색 발광층
51r 적색 발광층
51g 녹색 발광층
51b 청색 발광층
55 전자 수송층
65 도핑되지 않은 층
70 전계발광 유닛
75 전계발광 유닛
80 중간 커넥터
85 중간 커넥터
90 음극
95 n-도핑된 유기층

Claims

(a) 양극;
(b) 음극;
(c) 양극과 음극 사이에 배치되는 적어도 2개의 전계발광 유닛으로, 여기서 각각의 전계발광 유닛은 적어도 하나의 정공-수송층과 하나의 유기 발광층을 포함하는 것인 적어도 2개의 전계발광 유닛; 및
(d) 인접한 전계발광 유닛 사이에 배치되는 중간 커넥터로, 여기서 중간 커넥터는 n-도핑된 유기층과 전자 수용층을 포함하고, 이때 전자 수용층은 n-도핑된 유기층보다 음극에 더 가깝게 배치되고, n-도핑된 유기층은 알칼리 금속과 유기 알칼리 금속 착물을 포함하고, 중간 커넥터는 양극에 더 가까운 면 상에서 n-도핑된 층과 접촉된 도핑되지 않은 층을 더 포함하는 것인 중간 커넥터
를 포함하는 탠덤 OLED 디바이스.
제 1 항에 있어서,
유기 알칼리 금속 착물은 페난트롤린 유도체를 포함하는 탠덤 OLED 디바이스.
제 2 항에 있어서,
알칼리 금속은 리튬인 탠덤 OLED 디바이스.
제 3 항에 있어서,
유기 알칼리 금속 착물은 리튬을 포함하는 탠덤 OLED 디바이스.
제 4 항에 있어서,
n-도핑된 유기층은 하전되지 않은 페난트롤린 유도체를 더 포함하는 탠덤 OLED 디바이스.
제 1 항에 있어서,
유기 알칼리 금속 착물은 다음 구조식에 따른 화합물을 포함하는 탠덤 OLED 디바이스:

.
제 1 항에 있어서,
도핑되지 않은 층은 안트라센 유도체를 포함하는 탠덤 OLED 디바이스.
제 7 항에 있어서,
도핑되지 않은 층은 유기 알칼리 금속 착물을 더 포함하는 탠덤 OLED 디바이스.
제 8 항에 있어서,
도핑되지 않은 층에서 유기 알칼리 금속 착물은 하이드록시퀴놀린의 염인 탠덤 OLED 디바이스.
제 1 항에 있어서,
전자 수용층은 헥사아자트라이페닐렌 유도체를 포함하는 탠덤 OLED 디바이스.
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