KR101328767B1 - 적층 ｏｌｅｄ 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 적층 OLED는 중간 전극에 의하여 분리되는 수직 적층 배열의 다수의 개별적인 OLED들을 포함하고, 상기 개별적인 OLED들 중 적어도 하나는 혼합 영역을 포함하는 발광 영역 또는 발광 구역을 포함하고, 상기 혼합 영역은 정공 수송 물질, 전자 수송 물질의 혼합물과, 그리고 선택적으로 도펀트를 포함한다.
적층 OLED, 중간 전극

Description

적층 ＯＬＥＤ 구조{Stacked OLED structure}
도 1은 본 발명에 따르는 적층 OLED의 일실시예의 횡단면도이다.
도 2는 본 발명에 따르는 적층 OLED의 다른 실시예의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명에 따르는 적층 OLED의 또 다른 실시예의 횡단면도이다.
도 4는 예 I의 적층 OLED의 횡단면도이다.
도 5는 비교예 I의 비적층 OLED의 횡단면도이다.
도 6은 예 I의 표준 소자의 구동 안정성을 시간에 따른 휘도의 변화의 관점에서 비교예 I의 비적층 소자와 비교하는 그래프이다.
본 발명은, 다양한 예시적 실시예들에서, 유기 발광 소자들(OLEDs)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 적층된 OLED 배열들에 관한 것이다.
유기 발광 소자들(Organic light emitting devices: OLEDs)은 표시기 적용들을 위한 전도유망한 기술을 나타낸다. 전형적인 유기 발광 소자는 제1 전극; 하나 이상의 전계발광 유기 물질(들)을 포함하는 발광 영역; 그리고 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극과 제2 전극 중 하나는 정공 주입 양극으로서 기능하고, 나머지 하나의 전극은 전자 주입 음극으로서 기능하며, 상기 제1 전극과 제2 전극 중 하나는 전면 전극이고, 나머지 하나는 후면 전극이다. 상기 전면 전극은 투명하고(또는 적어도 부분적으로 투명하고), 반면에 상기 후면 전극은 보통 빛에 대하여 매우 높은 반사도를 가진다. 전압이 제1 전극과 제2 전극 간에 인가되면, 광은 투명한 전면 전극을 통하여 발광 영역으로부터 방출된다.
때때로 두 개 이상의 개별적인 OLED들을 적층 OLED를 형성하기 위한 적층 OLED 배열로 라미네이트하는 것이 바람직하다. 적층된 OLED 배열들은 인접한 발광 영역들 사이에 배치된 중간 전극들을 포함한다. 즉, 연속적인 OLED들은 중간 전극을 공유하고, 이 적층 구조에서 하나의 개별적인 OLED의 상부 전극은 상기 적층 구조에서 또 다른 OLED의 하부 전극으로서도 기능한다. 상기 중간 전극들은 일반적으로 투명하다. 또한, 상기 중간 전극들은 일측에서는 전자 주입 콘택들로서 기능하고 타측에서는 정공 주입 콘택들로서 기능하도록 요구받는다.
실제 색 화소가 임의의 색이 방출될 수도 있는 물질로 형성되도록 적층된 OLED들은 다른 색들을 방출할 수도 있다. 예를 들어, Burrows 등은 색 조절가능한 수직으로 집적된 화소들을 형성하도록 적층된 적, 녹, 또는 청색 방출들을 갖는 개별적인 OLED들을 Appl. Phys. Lett. 69,2959 (1996)에서 개시한다.
Matsumoto 등(SID 03 Digest, 979(2003))에 의하여 제시된 것과 같이, 적층된 단색 OLED들이 또한 가능하다. 적층된 단색 OLED들은 잠재적으로 높은 전계발광 효율을 갖는 OLED 배열을 제공한다.
비록 위에서 설명된 적층 OLED들은 높은 전계발광 효율(예:10 cd/A 이상)을 가진 가변적인 방출 색들과 단색 OLED들을 허용하는 배열들을 보여주지만, 이들 종래기술들은 제한된 동작 안정성으로 인하여 손해를 본다. 제한된 동작 안정성은 OLED들의 경우 일반적으로 알려진 문제이다.
그러므로, 존재하는 적층 OLED 배열들의 장점들을 보여주는 적층 OLED 배열들에 대한 필요가 여전히 존재한다. 또한, 향상된 동작 안정성을 보여줄 수 있는 적층 OLED 배열들에 대한 필요 또한 존재한다.
본 발명의 다양한 실시예들에서, 본 발명은, 기판; 제1 전극; 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 다수의 발광 영역들; 그리고 연속적인 발광 영역들 사이에 배치된 중간 전극을 포함하고, 상기 다수의 발광 영역들 중 적어도 하나는 혼합 영역을 포함하고, 상기 혼합 영역은 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 적어도 두 가지 물질들의 혼합물과, 그리고 선택적으로 도펀트를 포함하고, 상기 혼합 영역은 광을 방출할 수 있는 적어도 하나의 전계발광 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자에 관한 것이다. 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 물질들은 정공 수송 물질들, 전자 수송 물질들, 그리고 2극 수송 물질들로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 실시예들에서, 본 발명은, 제1 전극; 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 다수의 발광 영역들; 그리고 연속적인 발광 영역들 사이에 배치된 중간 전극을 포함하고, 상기 다수의 발광 영역들 중 적어 도 하나는 제1 전하 수송 구역, 제2 전하 수송 구역, 상기 제1, 제2 전하 수송 구역들 사이에 배치된 혼합 영역을 포함하고, 상기 혼합 영역은 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 적어도 두 가지 물질들의 혼합물과, 그리고 선택적으로 도펀트를 포함하고, 상기 혼합 영역은 광을 방출할 수 있는 적어도 하나의 전계발광 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 포함한다. 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 물질들은 정공 수송 물질들, 전자 수송 물질들, 그리고 2극 수송 물질들로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 실시예들에서, 본 발명은, 제1 전극; 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 다수의 발광 영역들; 그리고 연속적인 발광 영역들 사이에 배치된 중간 전극을 포함하고, 상기 다수의 발광 영역들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 전하 수송 구역과 혼합 영역을 포함하고, 상기 혼합 영역은 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 적어도 두 가지 물질들의 혼합물과, 그리고 선택적으로 도펀트를 포함하고, 상기 혼합 영역은 광을 방출할 수 있는 적어도 하나의 전계발광 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 포함한다. 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 물질들은 정공 수송 물질들, 전자 수송 물질들, 그리고 2극 수송 물질들로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 본 발명은, 기판; 제1 전극; 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 다수의 발광 영역들; 그리고 연속적인 발광 영역들 사이에 배치된 중간 전극을 포함하고, 상기 다수의 발광 영역들 중 적어도 하나는 제1 전하 수송 구역, 제2 전하 수송 구역, 그리고 혼합 영역을 포함하 고, 상기 혼합 영역은 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 적어도 두 가지 물질들의 혼합물과, 그리고 도펀트를 포함하고, 상기 혼합 영역은 광을 방출할 수 있는 적어도 하나의 전계발광 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자에 관한 것이다. 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 물질들은 정공 수송 물질들, 전자 수송 물질들, 그리고 2극 수송 물질들로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
이들 및 다른 비제한적 측면들 그리고/또는 개발의 목적들은 아래에서 더 구체적으로 개시된다.
본 발명은 다수의 개별적인 OLED들을 포함하는 적층된 OLED 배열들에 관한 것이다. 적층 OLED는 기판, 제1 전극, 제2 전극, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 다수의 개별적인 OLED들을 포함한다. 구체적으로, 적층 OLED는 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 다수의 발광 영역들을 포함하고, 여기서 중간 전극이 연속적인 발광 영역들 사이에 배치된다. 즉, 연속적인 발광 영역들은 중간 전극을 공유한다. 두 전극들 사이에 배치된 발광 영역의 조합은 개별 OLED로 간주된다. 그러므로, 적층 OLED는 다수의 OLED들을 포함한다고 말할 수도 있다. 개별적인 발광 영역들은 제1 전하 수송 구역과 제2 전하 수송 구역 사이에 선택적으로 배치된 발광층 또는 발광 구역(zone)을 포함한다. 적층 OLED에서 개별적인 OLED들 중 적어도 하나의 발광층은 혼합 영역을 포함하고, 상기 혼합 영역은 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 적어도 두 가지 물질들과, 선택적으로 도펀트를 포함하고, 그리고 상기 혼합 영역은 광을 방출할 수 있는 적어도 하나의 전계발광 물질을 포함한다. 다 른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 물질들은 정공 수송 물질들, 전자 수송 물질들, 그리고 2극 수송 물질들로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
도 1을 참조하면, 적층 OLED(100)는 기판(110), 제1 전극(120), 제2 전극(130), 발광 영역(140), 발광 영역(150), 발광 영역(160N), 상기 발광 영역(140)과 발광 영역(150) 사이에 배치된 중간 전극(170), 그리고 상기 발광 영역(150)과 상기 발광 영역(160N) 사이에 배치된 중간 전극(180)을 포함한다. 발광 영역(160N)에 대하여, N은 적층 OLED(100)에 존재하는 개별적인 발광 영역들(160)의 수를 나타내고, 이는 0, 1 또는 1보다 큰 정수일 수도 있다. N이 0일 때, 적층 OLED는 두 개의 발광 영역들을 포함한다. N이 1보다 큰 경우, 중간 전극들은 임의의 추가적인 연속 개별 OLED들 사이에 배치되는 것으로 이해될 것이다. 아울러, N이 1보다 큰 경우, 발광 영역들(160N)은 특별한 목적이나 의도된 사용을 위하여 원하는 대로 동일하거나 다른 배열 그리고/또는 조성들을 가질 수도 있다. 논의를 단순화하기 위하여, 도 1의 실시예에서 N은 1로서 간주되고, 그 결과 적층 OLED(100)는 발광 영역들(140, 150, 160)을 포함한다.
적층 OLED(100)는 두 전극들 사이에 배치된 발광 영역으로 형성되는 다수의 개별적인 OLED들을 포함한다. 예를 들어, 적층 OLED(100)는 세 개의 개별적인 OLED들을 포함한다. OLED 1A는 제1 전극(120), 발광 영역(140), 그리고 중간 전극(170)으로부터 형성되고; 적층 OLED 1B는 중간 전극(170), 발광 영역(150), 그리고 중간 전극(180)으로부터 형성되고; 그리고 OLED 1C는 중간 전극(180), 발광 영역(160)(N=1), 그리고 제2 전극(130)으로부터 형성된다. 도 1에 도시된 것처럼, 개별 적인 OLED들은 전극들을 공유할 수도 있다. 보다 구체적으로, 연속적인 발광 영역들은 적어도 하나의 중간 전극을 공유한다.
발광 영역들(140, 150, 160)의 각각은 제1 수송 구역(142, 152, 162), 발광층 또는 발광구역(144, 154, 164), 그리고 제2 전하 수송 구역(146, 156, 166)을 각각 포함한다. 발광층들 또는 발광 구역들 중 적어도 하나(144, 154 또는 164)는 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 적어도 두 가지 물질의 혼합물, 그리고 선택적으로 도펀트를 포함하는 혼합 영역이고, 그리고 여기서 상기 혼합 영역은 광을 방출할 수 있는 적어도 하나의 전계발광 물질을 포함한다. 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 물질들은 정공 수송 물질들, 전자 수송 물질들, 그리고 2극 수송 물질로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 발광 영역들(144, 154 그리고 164)의 각각은 혼합 영역을 포함한다.
도 1의 실시예는 발광영역들(140, 150, 160)의 각각이 제1, 제2 전하 수송 구역들을 가지는 것으로 묘사하고 있지만, 전하 수송 구역들 중 하나 이상은 발광층, 중간 전극들 등의 조성에 따라서 제거될 수도 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 발광층이 원하는 전하 수송 기능(즉, 전자 수송 또는 정공 수송)을 보여주면, 전하 수송 구역은 제거될 수도 있다.
제1 전극(120)은 정공 수송 양극과 전자 수송 음극 중 하나일 수도 있다. 제2 전극은 전자 주입 음극 또는 정공 주입 양극 중 하나일 수 있다. 제1 전극과 제2 전극은 특별한 목적 또는 의도된 사용을 위하여 원하는 대로 양극 또는 음극일 수도 있다. 예를 들어, OLED(100)에서, 제2 전극(130)이 음극인지 아니면 양극인지의 여부는 제2 전극(130)의 밑에 바로 접하여 놓이는 층 또는 구역의 전하 수송 기능에 의존한다.
제1 전하 수송 구역들(142, 152, 162)과 제2 전하 수송 구역들(146, 156, 166)은 정공 수송 구역 또는 전자 수송 구역 중 하나일 수도 있다. 개별적인 OLED 또는 발광 영역의 제1 또는 제2 전하 수송 구역의 정공 수송 구역 또는 전자 수송 구역으로서의 성질 또는 기능은 각 전하 수송 구역에 바로 인접한 전극층(제1 전극, 제2 전극 또는 중간 전극)의 기능에 의존한다. 유사하게, 중간 전극(또는 제1 또는 제2 전극)의 구성물의 조성은, 예를 들어, 각 전극에 바로 인접한 전하 수송 구역과 같은 층 또는 구역의 성질에 의존하여 적정한 전하 주입층을 제공하도록 선택된다. 예를 들어, 실시예들에서, 중간 전극은 일측 또는 정공 수송 기능(예: 정공 수송 구역)을 가지는 층과 접촉하는 표면에서 정공 주입층으로서 기능해야 하고 또한 타측 또는 전자 수송 기능(예: 전자 수송 구역)을 갖는 층과 접촉하는 표면에서 전자 주입층으로서 기능해야만 할 수도 있다. 그러한 실시예들에서, 중간 전극은 정공 주입층과 발광 영역의 적합층에 인접한 전자 주입층을 포함하는 다층 배열일 수도 있다. 실시예들에서, 중간 전극들의 각각이 일측에서 정공 주입 전극으로서 기능하고 타측에서 전자 주입 전극으로서 기능할 때, 적층 OLED는 제1 전극과 제2 전극들을 가로지르는 외부 정전압을 인가하므로써 전체 적층 구조를 가로지르는 외부 정전압을 인가하여 구동되거나, 혹은 선택적으로, 예를 들어, 제1 전극과 제1 중간 전극, 제1 중간 전극과 제2 중간 전극, 그리고 제2 중간 전극과 제2 전극을 가로지르는 외부 정전압을 인가하는 것에 의하여, 상기 적층 구조의 각 개별 단 위를 가로지르는 외부 정전압을 인가하므로써 구동될 수 있다. 실시예들에서, 하나 이상의 중간 전극들이 양측에서 정공 주입 전극으로서 기능할 때 또는 하나 이상의 중간 전극들이 양측에서 전자 주입 전극으로서 기능할 때, 적층 OLED는, 예를 들어, 제1 전극과 제1 중간 전극, 제1 중간 전극과 제2 중간 전극, 그리고 제2 중간 전극과 제2 전극을 가로지르는 외부 정전압을 인가하는 것에 의하여, 상기 적층 구조의 각 개별 단위를 가로지르는 외부 정전압을 인가하므로써 구동될 수 있다.
적층 OLED의 배열은 임계적이지 않고 특별한 목적 또는 의도된 사용을 위하여 원하는 대로 선택될 수도 있다. 예를 들어, 도 1을 예로서 사용한 일 실시예에서, 적층 OLED(100)는 양극을 제1 전극(120)으로서, 정공 수송 구역을 제1 전하 수송 구역들(142, 152, 162)의 각각으로서, 그리고 전자 수송 구역을 제2 전하 수송 구역들(146, 156, 166)로서 포함할 수 있을 것이다. 이 실시예에서, 중간 전극들(170과 180)은 전자 수송 구역들에 인접한 전자 주입층과 정공 수송 구역들에 인접한 정공 주입층을 갖는 다층 전극들이다. 적층 배열에서 모든 개별적 OLED가 전자 수송 구역을 제2 전하 수송 구역으로서 포함하면, 마지막 발광 영역(예: N이 1이면 160)에서 상기 전자 수송 구역은 제2 전극(130)에 인접할 것이고 제2 전극(130)은 음극이다.
또 다른 실시예에서, 제1 전극(120)은 음극이고, 제1 전하 수송 구역들(142, 152, 162)의 각각은 전자 수송 구역들에 해당하고, 제2 전하 수송 구역들(146, 156, 166)의 각각은 정공 수송 영역들에 해당한다. 이 실시예에서, 정공 수송 구역은 제2 전극(130) 아래에 놓이고, 그러므로 제2 전극(130)은 양극이다. 중간 전극 들(170, 180)은 정공 수송 구역들에 인접한 정공 주입층과 전자 수송 구역들에 인접한 전자 주입층을 갖는 다층 전극들이다. 상기의 실시예들은 예시적인 실시예들에 불과하고, 다른 배열들과 장치들이 가능하다.
도 2를 참조하면, 적층 OLED의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 적층 OLED(200)는 기판(210), 양극(220), 상부 전극(230), 그리고 양극(220)과 상부 전극(230) 사이에 배치된 다수의 발광 영역들을 포함한다. 발광 영역(240)은 양극(220) 위에 배치되고 양극(220)에 인접한 정공 수송 구역(242), 발광층 또는 발광 구역(244), 그리고 전자 수송 구역(246)을 포함한다. 중간 전극(270)은 발광 영역(240) 위에 배치된다. 발광 영역(250)은 중간 전극(270) 위에 배치되고 전자 수송 구역(252), 발광층 또는 발광구역(254), 그리고 정공 수송 구역(256)을 포함한다. 중간 전극(280)은 발광 영역(250) 위에 배치된다. 발광 영역(260N)은 중간 전극(280) 위에 배치되고 전하 수송 구역(262), 발광층 또는 발광구역(264), 그리고 제2 전하 수송 구역(266)을 포함하고, 상기 발광 영역(260N)에서 N은 O, 1 또는 1보다 큰 정수이다. 적층 OLED(200)는 양극, 음극 그리고/또는 중간 전극에 인접한 각각의 발광 영역들에 의하여 형성된 다수의 OLED들(OLED 2A, OLED 2B, OLED 2C)을 포함하는 것으로 생각된다. OLED(200)는 적층 OLED 배열에 결합된 발광 영역들의 수에 따라서 추가되거나 더 작은 OLED들을 포함할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 적층 OLED(300)는 기판(310), 음극(320), 상부 전극(330), 그리고 음극(320)과 상부 전극(330) 사이에 배치된 다수의 발광 영역들을 포함한다. 발광 영역(340)은 음극(320) 위에 배치된다. 발광 영역(340)은 전자 수송 구역 (342), 발광층 또는 발광 구역(344), 그리고 정공 수송 구역(346)을 포함한다. 중간 전극(370)은 발광 영역(340) 위에 배치된다. 발광 영역(350)은 중간 전극(370) 위에 배치되고 정공 수송 구역(352), 발광층 또는 발광구역(354), 그리고 전자 수송 구역(356)을 포함한다. 본 실시예에서, 중간 전극(370)은 정공 수송 영역들(346과 352) 사이에 배치되고, 그러므로 정공 주입 물질을 포함한다. 적층 OLED(300)는 N개의 발광 영역들을 포함할 수도 있는데, 여기서 N은 0, 1, 또는 1보다 큰 정수이다. OLED(360)는 제1 전하 수송 구역(362), 발광 영역(364), 그리고 제2 전하 수송 구역(366)을 포함한다. 중간 전극(380)과 같은 중간 전극은 임의의 연속적인 개별 OLED들 사이에 배치된다. 적층 OLED(300)는 양극, 음극 그리고/또는 중간 전극에 인접한 각각의 발광 영역들에 의하여 형성된 다수의 OLED들(OLED 3A, OLED 3B, OLED 3C)을 포함한다. 상기 OLED는 적층 OLED 배열에 결합된 발광 영역들의 수에 따라서 추가되거나 더 작은 OLED들을 포함할 수도 있다.
도 2와 도 3의 실시예들에서, 연속적인 발광 영역들로 이루어진 제1 전하 수송 구역들은 서로 다른 전하 수송 기능을 가지고, 연속적인 발광 영역들로 이루어진 제2 전하 수송 구역들은 중간 전극이 동일한 전하 수송 기능을 갖는 전하 수송 구역들 사이에 배치되도록 서로 다른 전하 수송 기능을 가진다. 즉, 실시예들에서, 하나의 발광 영역의 제2 전하 수송 층은 다음의 연속적인 발광 영역의 제1 전하 수송층과 동일한 전하 수송 기능을 가진다. 그러한 실시예에서, 중간 전극은 선택적으로 적합한 전하 주입 물질(즉, 정공 주입 또는 전자 주입)로 된 단일층일 수 있다. 예를 들어, 도 2의 실시예에서, 중간 전극(270)은 전자 수송 구역들(246과 252) 사이에 배치되고, 중간 전극(270)은 전자 주입 물질을 포함한다. 패턴이 적층 OLED를 통하여 연속된다면, 상부 전극(230)은 적층 구조에 존재하는 발광 영역들(260)의 수에 근거하여 결정된다: N이 0 또는 짝수인 정수라면, 이 실시예에서 상부 전극(230)은 양극 물질이다(N이 0이면, 중간 전극(280)은 제거된다): N이 1 또는 홀수인 정수이고, 전하 수송층(262)은 정공 수송 구역이고, 전하 수송 구역(266)은 전자 수송 구역이면, 상부 전극은 음극이다. 도 3의 실시예에서, 중간 전극(370)은 정공 수송 구역들(346과 352) 사이에 배치되고 정공 주입 물질을 포함한다. 연속적인 발광 영역들로 된 제1 전하 수송 구역들이 다른 기능들을 가진다는 약속이 적층 구조를 통하여 수행되면, 상부 전극(330)의 기능과 조성은 상기 적층 구조에 존재하는 발광 영역들(360)의 수인 N에 의존할 것이고, N이 0 또는 짝수인 정수이면 상부 전극은 음극이고, N이 1 또는 홀수인 정수이면 상부 전극은 양극이다.
도 1, 도 2 그리고 도 3을 참조하여 설명된 실시예들은 본 개시에 따르는 적층 OLED의 가능한 실시예들의 단지 예시적인 예들로서 본 개시에 따르는 적층 OLED의 범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 개별적인 층들의 조성 그리고/또는 기능을 포함하는 적층 OLED의 전체 배열은 특별한 목적이나 의도된 사용을 위하여 원하는 대로 선택될 수도 있고 여기에서 설명된 특정 실시예들에 제한되지 않는다.
적어도 하나의 발광 영역은 혼합 영역을 포함한다. 여기에서 사용된 것처럼, 혼합 영역은 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 적어도 두 가지 물질들의 혼합 물과, 선택적으로 도펀트를 포함하고, 여기서 상기 혼합 영역은 광을 방출할 수 있는 적어도 하나의 전계발광 물질이다. 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 물질들은 정공 수송 물질들, 전자 수송 물질들, 그리고 2극 수송 물질로부터 독립적으로 선택된다. 일 실시예에서, 혼합 영역은 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 두 가지 물질들을 포함하고, 그 중 하나는 광을 방출할 수 있는 전계발광 물질이다. 또 다른 실시예에서, 혼합 영역은 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 두 가지 물질들을 포함하고, 선택적으로 이들 중 하나는 전계발광 물질이고, 추가로 전계발광 도펀트를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 혼합 영역은 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 두 가지 물질들을 포함하고, 이들 중 하나는 전계발광 물질이고, 전계발광 도펀트를 추가로 포함한다. 또 다른 실시예에서, 혼합 영역은 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 두 가지 물질들을 포함하고, 도펀트를 추가로 포함하고, 그리고 상기 두 가지 물질들 또는 상기 도펀트 중 적어도 하나는 전계발광 물질이다.
혼합 영역의 방출 색은 특별한 목적이나 의도된 사용을 위하여 원하는 대로 선택된다. 개별적인 OLED의 방출색은 혼합 영역에서 에미터(emitter)로서 선택된 물질에 근거한다. 혼합 영역이 도펀트를 포함하고 상기 도펀트와 상기 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 물질들 중 적어도 하나가 에미터인 실시예들에서, 상기 혼합 영역으로부터의 방출색은 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 가진 물질로부터 도펀트로의 에너지 전이에 의존한다. 예를 들어, 에너지 전이가 도펀트로 완료되면, 개별 OLED로부터의 방출색은 도펀트로부터의 방출색일 것이다. 도펀트로의 에너지 전이가 완료되지 않으면, 개별 OLED로부터의 방출색은 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 가진 물질들과 도펀트의 방출색들에 의하여 결정된다.
적층 OLED 배열의 개별 OLED들 중 적어도 하나의 발광 영역은 혼합 영역을 포함한다. 실시예들에서, 각 개별 OLED의 발광 영역은 혼합 영역을 포함한다. 혼합 영역을 발광 영역의 일부로서 포함하는 개별 OLED들의 수는 특별한 목적이나 의도된 사용을 위하여 원하는 대로 선택될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
일 실시예에서, 적층 OLEED의 개별 OLED들은 다른 방출색들을 방출하도록 만들어질 수도 있다. 다른 실시예에서, 두 개 이상의 개별 OLED들은 동일한 방출색을 방출하도록 만들어질 수도 있다. 또 다른 실시에에서, 둘 이상의 개별 OLED들은 제1 색을 방출하고, 둘 이상의 개별 OLED들은 제2 색을 방출하도록 만들어질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 적층 OLED 배열의 모든 개별 OLED들은 단색 적층 OLED를 형성하기 위하여 동일 방출색을 방출하도록 만들어질 수도 있다. 단색 적층 OLED에서, 개별 OLED들의 발광 영역들은 동일한 조성을 가질 수도 있고, 혹은 상기 발광 영역들은 각 조성들이 다른 방출색을 방출하는 다른 조성들과 물질들로 이루어질 수도 있다.
상기 기판은, 예를 들어, 중합체 성분들, 유리, 석영 등을 포함하는 다양한 적합 물질들을 포함할 수 있다. 적합한 중합체 성분들은, 이들에 국한되지는 않지만, 마이러(MYLAR®)와 같은 폴리에스테르들, 폴리카보네이트들, 폴리아크릴레이트들, 폴리메타아크릴레이트들, 폴리술폰들 등을 포함한다. 이들 다양한 물질들의 혼 합물들 또한 사용될 수 있다. 다른 기판 물질들은 그들이 다른 층들을 효과적으로 지지할 수 있고 소자의 기능적 성능과 간섭하지 않으면 선택될 수도 있다. 실시예들에서, 상기 기판은 광 투과 물질로 형성된다.
기판의 두께는, 예를 들어, 유기 발광 소자와 그의 의도된 사용의 구조적인 요구들에 의하여 특별히 제한되지 않는다. 적합한 두께는, 예를 들어, 약 25 ㎛ 내지 10,000 ㎛의 범위를 포함한다. 다른 실시예들에서, 상기 기판은 약 100 ㎛ 내지 약 1,000 ㎛ 범위의 두께를 가진다. 물론, 본 개시에 따르는 적층 OLED의 범주 내에 있으면, 이들 범위 밖의 두께들도 가능하다.
양극은 인듐 주석 산화물(ITO), 주석 산화물, 금, 그리고 백금과 같은 적합한 양의 정공 주입 전극들을 포함할 수도 있다. 상기 양극을 위한 다른 적합한 물질들은, 이들에 국한되지는 않지만, 전기 전도성 탄소, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤 등과 같은 Π-공액 중합체가 있고, 이들 중합체들은 약 4 eV 이상, 바람직하게는, 약 4 eV 내지 약 6 eV의 일함수를 갖는다.
상기 양극은 임의의 적합한 형태로 이루어질 수 있다. 얇은 전도층이 투명하거나 실질적으로 투명한 유리판 또는 플라스틱 필름과 같은 기판 위에 코팅될 수도 있고, 혹은 얇은 전도층이 정공 수송 구역 위에 코팅될 수도 있다. 본 발명에 따르는 적층 OLED의 실시예들은 유리 기판 위에 코팅된 주석 산화물 또는 인듐 주석 산화물(ITO)로부터 형성된 투광성 양극을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 약 200 Å 미만, 일부 실시예들에서는 약 75 Å 내지 약 150 Å의 두께를 갖는 매우 얇은 투광성 금속 양극들이 사용될 수 있다. 이들 얇은 양극들은 금, 팔라듐 등과 같은 금속들을 포함할 수 있다. 아울러, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤 등과 같이, 예를 들어, 약 50 Å 내지 약 175 Å의 두께를 갖는 전도성 탄소 또는 공액 중합체들로 이루어진 투명하거나 반투명한 얇은 층들이 양극들로서 사용될 수 있다. 양극의 추가적인 적합한 형태들은 전체가 여기에서 참조로서 합철된 미국특허번호 4,885,211에서 개시된다.
양극의 두께는 약 1 나노미터 내지 약 5,000 나노미터 범위를 가질 수 있다. 이 두께 범위 밖의 두께 또한 사용될 수 있다. 상기 두께 범위는 양극 물질들의 광학적 상수들에 의존할 수도 있다. 실시예들에서, 양극의 두께는 약 30 나노미터 내지 약 300 나노미터 범위이다. 양극은 진공 기상 증착, 스핀-코팅, 전자-빔 증착 그리고 스퍼터링 증착과 같은 임의의 적합한 박막 형성 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
정공 수송 구역들과 혼합 영역(들)을 형성하기 위하여 선택된 정공 수송 물질은 임의의 적합한 공지 물질 또는 나중에 개발된 물질일 수 있다. 적합한 정공 수송 물질들은, 이들에 국한되지는 않지만, 폴리아닐린과 그의 산-도핑된 형태들과 같은 전도성 물질들, 폴리피롤, 폴리(페닐렌 비닐렌), 그리고 다른 적합한 반도체성 유기 물질들을 포함한다. 이들 및 다른 적합한 물질들의 혼합물들 또한 사용될 수 있다. 정공 수송물질의 적합한 류는 전체가 여기에서 참조로서 결합된 미국특허번호 4,539,507에서 개시된 것들과 같은 방향족 3차 아민들이다. 방향족 3차 아민들의 적합한 예들은, 이들에 국한되지는 않지만, 비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)페닐메탄; N,N,N-트리(p-토릴)아민; 1,1-비스(4-디-p-토릴아미노페닐)시클로헥산; 1,1-비스(4-디-p-토릴아미노페닐)-4-페닐 시클로헥산; N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민; N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민; N,N'-디페닐-N,N'-비스(4-메톡시페닐)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민; N,N,N',N'-테트라-p-토릴-1,1'-비페닐-4,4'-디아민; N,N'-디-1-나프틸-N,N'-디페닐-1,1'-비페닐-4,4'-디아민; 이들의 혼합물들 등을 포함한다.
정공 수송 물질을 위하여 적합한 또 다른 류의 방향족 3차 아민들은 다핵 방향족 아민들이다. 그러한 다핵 방향족 아민들의 예들은, 이들에 국한되지는 않지만, N,N-비스-[4'-(N-페닐-N-m-토릴아미노)-4-비페닐일]아닐린; N,N-비스-[4'-(N-페닐-N-m-토릴아미노)-4-비페닐일]-m-톨루이딘; N,N-비스-[4'-(N-페닐-N-m-토릴아미노)-4-비페닐일]-p-톨루이딘; N,N-비스-[4'-(N-페닐-N-p-토릴아미노)4-비페닐일]아닐린: N,N-비스-[4'-(N-페닐-N-p-토릴아미노)-4-비페닐일]-m-톨루이딘; N,N-비스-[4'-(N-페닐-N-p-토릴아미노)-4-비페닐일]-p-톨루이딘; N,N-비스-[4'-(N-페닐-N-p-클로로페닐아미노)-4-비페닐일]-m-톨루이딘; N,N-비스-[4'-(N-페닐-N-m-클로로페닐아미노)-4-비페닐일]-m-톨루이딘; N,N-비스-[4'-(N-페닐-N-m-클로로페닐아미노)-4-비페닐일]-p-톨루이딘; N,N-비스-[4'-(N-페닐-N-m-토릴아미노)-4-비페닐일]-p-클로로아닐린; N,N-비스-[4'-(N-페닐-N-p-토릴아미노)-4-비페닐일]-m-클로로아닐린; 그리고 N,N-비스-[4'-(N-페닐-N-m-토릴아미노)-4-비페닐일]-1-아미노나프탈렌, 이들의 혼합물들 등을 포함한다.
적합한 정공 수송 물질들의 또 다른 류는 4,4'-비스(9-카바조릴)-1,1'-비페닐 화합물들이다. 4,4'-비스(9-카바조릴)-1,1'-비페닐 화합물들의 실례들은 4,4'- 비스(9-카바조릴)-1,1'-비페닐과 4,4'-비스(3-메틸-9-카바조릴)-1,1'-비페닐 등을 포함한다. 정공 수송 물질들의 예시적인 류는, 예를 들어, 5,11-디-나프틸-5,11-디하이드로인돌로[3,2-b]카바졸과 2,8-디메틸-5,11-디-나프틸-5,11-디하이드로인돌로[3,2-b]카바졸과 같은 인돌로-카바졸들과, 전체가 여기에서 참조로서 결합된 미국특허번호 5,942,340에서 개시된 것들과 같은 것들이다. 다른 적합한 물질들은 N,N,N',N'-테트라아릴벤지딘들을 포함하고, 여기서 아릴은 페닐, m-토릴, p-토릴, m-메톡시페닐, p-메톡시페닐, 1-나프틸, 2-나프틸 등으로부터 선택될 수도 있다. N,N,N',N'-테트라아릴벤지딘들의 실례들은 N,N'-디나프틸-N,N'-디페닐-1,1'-비페닐-4,4'-디아민, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-1,1'-비페닐-4,4'-디아민 등이다. 또 다른 적합한 정공 수송 물질들은 나프틸-치환된 벤지딘 유도체들을 포함한다.
정공 수송 구역은 소정의 정공 주입 및 수송 성질들을 갖는 물질로 이루어지고 소자 성능이 개선되도록 선택된 적어도 하나의 버퍼층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 버퍼층에 이용될 수 있는 적합한 물질들은, 예를 들어, 전체가 여기에서 참조로서 결합된 미국특허번호 4,356,429에서 개시된 10,15,20-테트라페닐-21H,23H-포피린 구리(II)와 같은 포피린 유도체들; 구리 프탈로시아닌, 구리 테트라메틸 프탈로시아닌, 아연 프탈로시아닌, 티타늄 산화물 프탈로시아닌, 마그네슘 프탈로시아닌, 등과 같은 반도체 유기 물질들을 포함한다. 이들 및 다른 적합한 물질들의 혼합물들이 사용될 수도 있다. 버퍼층에 이용될 수 있는 다른 적합한 물질들은, 예 를 들어, MgO, Al2O3, BeO, BaO, AgO, SrO, SiO, SiO2, ZrO2, CaO, Cs2O, Rb2O, Li2O, K2O 및 Na2O와 같은 금속 산화물들; 그리고 LiF, KCl, NaCl, CsCl, CsF, 및 KF와 같은 금속 할로겐화물들과 같은 반도체성 및 절연성의 금속 화합물들을 포함한다.
버퍼층을 선택적으로 포함하는 정공 수송 구역은, 예를 들어, 상기에서 설명된 물질들 중 하나를 임의의 적합하다고 알려진 방법이나 나중에 개발된 방법에 의하여 박막으로 형성하므로써 준비될 수 있다. 이 목적을 위한 적합한 방법들은, 예를 들어, 기상 증착 및 스핀 코팅 기술들을 포함한다.
버퍼층은 정공 수송 구역 내의 임의의 위치에 위치될 수 있다. 즉, 버퍼층은 그의 일표면이 정공 수송 구역의 일표면과 일치하도록 위치될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 버퍼층은 양극, 중간 전극 또는 혼합 영역 중 하나와 접촉하고 있거나, 혹은 그의 두 표면들이 정공 수송 구역의 두 표면들 사이에 위치되도록 위치될 수 있다. 그러나, 실시예들에서, 버퍼층은 양극 또는 정공 주입 중간 음극과 접촉하고 있다.
버퍼층을 선택적으로 포함하는 정공 수송 구역은 약 5 나노미터 내지 약 500 나노미터 범위의 두께를 가질 수 있다. 버퍼층은 약 1 나노미터 내지 약 100 나노미터 범위의 두께를 가질 수 있다. 버퍼층의 두께는, 예를 들어, 버퍼층을 포함하는 정공 수송 구역의 두께보다 작은 적어도 1 나노미터이다. 실시예들에서, 버퍼층을 위한 두께 범위는 약 5 나노미터 내지 약 25 나노미터이다. 다른 실시예들에서, 버퍼층을 위한 두께는 약 1 나노미터 내지 약 5 나노미터이다.
전체가 참조로서 결합된 Z.D. Popovic 등, Proceedings of the SPIE, Vol. 3176, "Organic Light-Emitting Materials and Devices II," San Diego, Calif., Jul. 21-23, 1998, pp. 68-73과 전체가 참조로서 결합된 미국특허번호 6,392,339로부터, 정공 수송 구역의 두께는 유기 발광 소자의 성능에 영향을 미칠 수도 있다는 것을 알 수 있다. 또한 정공 수송 구역에서 버퍼층의 두께를 제외한 정공 수송 구역의 두께는 소자의 성능에 영향을 미치고, 여기서 일반적으로 버퍼층의 두께를 감소시킴이 없이 정공 수송 구역의 두께를 감소시켜서 소자 안정성을 원하는 대로 증가시키고, 동시에 소자 효율을 원하지 않는 대로 감소시킨다는 것이 판단되었다. 그러므로, 그 영역에서 버퍼층의 특별한 두께에 대한 정공 수송 구역을 위한 바람직한 두께 범위가 있다. 일 실시예에서, 버퍼층의 두께를 제외한 정공 수송 영역을 위한 두께 범위는(버퍼층의 두께가 차감된 후 정공 수송 영역의 나머지 두께) 약 5 나노미터 내지 약 15 나노미터이다. 또 다른 실시예에서, 버퍼층을 제외한 정공 수송층을 위한 두께 범위는 약 15 나노미터 내지 약 75 나노미터이다.
일부 실시예들에서, 개별적인 OLED는 정공 수송 구역 또는 전자 수송 구역 중 하나만을 포함하는 것이 바람직할 수도 있다. 즉, 혼합 영역과 같은 발광층 또는 발광 구역은 제1 전극, 제2 전극 또는 중간 전극과 직접 접촉할 수도 있다.
전자 수송 구역 또는 혼합 영역을 형성하기 위하여 선택된 전자 수송 물질은 적합하다고 알려지거나 나중에 개발된 임의의 물질일 수 있다. 전자 수송 구역과 혼합 영역에 사용될 수 있는 적합한 전자 수송 물질들은 각각의 전체가 여기에서 참조로서 결합된 미국 특허 번호 4,539,507; 5,151,629; 5,150,006; 그리고 5,141,671에서 설명된 것처럼 8-하이드록시퀴놀린의 금속 킬레이트들과 같은 금속 옥시노이드(oxinoid) 화합물들 포함한다. 실례들은 트리스(8-하이드록시퀴놀리네이트)알루미늄 (AlQ3)를 포함한다. 또 다른 예는 비스(8-하이드록시퀴노라토)-(4-페닐페노라토)알루미늄 (BAlq)이다. 다른 예들은 트리스(8-하이드록시퀴놀리네이트)갈륨, 비스(8-하이드록시퀴놀리네이트)마그네슘, 비스(8-하이드록시퀴놀리네이트)아연, 트리스(5-메틸-8-하이드록시퀴놀리네이트)알루미늄, 트리스(7-프로필-8-퀴놀리노라토)알루미늄, 비스[벤조{f}-8-퀴놀리네이트]아연, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이트)베릴륨, 등을 포함한다.
전자 수송 구역 또는 혼합 영역에 사용될 수 있는 전자 수송 물질들의 다른 류들은 그의 개시가 전체로서 여기에서 참조로서 결합된 미국특허번호 5,516,577에서 개시된, 예를 들어, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐과 같은 스틸벤 유도체들; 그의 개시가 전체로서 여기에서 참조로서 결합된 미국특허번호 5,846,666에서 설명된 것처럼, 비스(8-퀴놀린티오라토)아연, 비스(8-퀴놀린티오라토)카드듐, 트리스(8-퀴놀린티오라토)갈륨, 트리스(8-퀴놀린티오라토)인듐, 비스(5-메틸퀴놀린티오라토)아연, 트리스(5-메틸퀴놀린티오라토)갈륨, 트리스(5-메틸퀴놀린티오라토)인듐, 비스(5-메틸퀴놀린티오라토)카드뮴, 비스(3-메틸퀴놀린티오라토)카드뮴, 비스(5-메틸퀴놀린티오라토)아연, 비스[벤조{f}-8-퀴놀린티오라토]아연, 비스[3-메틸벤조{f}-8-퀴놀린티오라토]아연, 비스[3,7-디메틸벤조{f}-8-퀴놀린티오라토]아연, 그리고 유사류의 금속 티옥시노이드(thioxinoid) 화합물들; 그의 개시가 전체로서 여기 에서 참조로서 결합된 미국특허번호 5,925,472(참조로서 여기에 결합된)에서 설명된 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸라토]아연; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸라토]베릴륨; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-(1-나프틸)-1,3,4-옥사디아졸라토]아연; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-(1-나프틸)-1,3,4-옥사디아졸라토]베릴륨; 비스[5-비페닐-2-(2-하이드록시페닐)-1,3,4-옥사디아졸라토]아연; 비스[5-비페닐-2-(2-하이드록시페닐)-1,3,4-옥사디아졸라토]베릴륨; 비스(2-하이드록시페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸라토]리튬; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-p-토릴-1,3,4-옥사디아졸라토]아연; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-p-토릴-1,3,4-옥사디아졸라토]베릴륨; 비스[5-(p-터트-부틸페닐)-2-(2-하이드록시페닐)-1,3,4-옥사디아졸라토]아연; 비스[5-(p-터트-부틸페닐)-2-(2-하이드록시페닐)-1,3,4-옥사디아졸라토]베릴륨; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-(3-플루오로페닐)-1,3,4-옥사디아졸라토]아연; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-(4-플루오로페닐)-1,3,4-옥사디아졸라토]아연; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-(4-플루오로페닐)-1,3,4-옥사디아졸라토]베릴륨; 비스[5-(4-클로로페닐)-2-(2-하이드록시페닐)-1,3,4-옥사디아졸라토]아연; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-(4-메톡시페닐)-1,3,4-옥사디아졸라토]아연; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸라토]아연; 비스[2-(2-하이드록시-4-메틸페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸라토]아연; 비스[2-α-(2-하이드록시나프틸)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸라토]아연; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-p-피리딜-1,3,4-옥사디아졸라토]아연; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-p-피리딜-1,3,4-옥사디아졸라토]베릴륨; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-(2-티오페 닐)-1,3,4-옥사디아졸라토]아연; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-페닐-1,3,4-티아디아졸라토]아연; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-페닐-1,3,4-티아디아졸라토]베릴륨; 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-(1-나프틸)-1,3,4-티아디아졸라토]아연; 그리고 비스[2-(2-하이드록시페닐)-5-(1-나프틸)-1,3,4-티아디아졸라토]베릴륨; 그리고 유사류와 같은 옥사디아졸 금속 킬레이트들; 그리고 각각의 개시가 전체로서 여기에서 참조로서 결합되는 미국특허번호 6,057,048과 6,821,643에서 설명된 트리아진들을 포함한다. 혼합 영역을 위하여 적합한 물질들의 또 다른 류는 안트라센 유도체들을 포함한다.
전자 수송 구역은, 예를 들어, 약 5 나노미터 내지 약 500 나노미터 범위의 두께를 갖는 전자 수송 물질을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 이 두께는 약 20 나노미터 내지 약 80 나노미터이다. 물론, 이들 범위 밖의 두께도 사용될 수 있다. 다층 전자 수송 구역을 포함하는 유기 발광 소자를 가진 실시예들에서, 개별적인 층들은 적어도 약 1 나노미터의 두께를 가진다.
혼합층에 사용될 수 있는 2극 수송 물질의 류는, 예를 들어, 2-t-부틸-9,10-디-(2-나프틸)안트라센, 9,10-디-(2-나프틸)안트라센, 9,10-디페닐 안트라센, 9,9-비스[4-(9-안트릴)페닐]플루오린, 그리고 9,9-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]플루오린과 같은 안트라센들을 포함한다. 다른 적합한 안트라센들은 미국특허출원번호 09/208,172, 지금은 미국 특허번호 6,465,115(유럽특허 1009044 A2에 대응)에 개시된 것들, 미국 특허번호 5,972,247, 5,935,721에서 개시된 것들과, 미국특허출원번호 09/771,311, 지금은 미국특허번호 6,479,172에 개시된 것들이고, 이들 특허들의 개시들은 전체가 여기에서 참조로서 결합된다.
혼합 영역에서 사용될 수 있는 도펀트 물질들의 류는 접합 고리 형광성 염료들이다. 접합 고리 형광성 염료들의 예들은, 여기에서 전체가 참조로서 결합된 미국 특허번호 3,172,862에서 개시된 것처럼 페릴렌, 루브린(rubrene), 안트라센, 코로넨(coronene), 페난트라센(phenanthrecene), 피렌(pyrene) 등을 포함한다. 도펀트로서 사용될 수 있는 형광 물질들은 그들의 개시들이 여기에서 참조로서 결합된 미국 특허번호 4,356,429와 5,516 577에서 설명된 것처럼 1,4-디페닐부타디엔과 테트라페닐부타디엔과 같은 부타디엔들, 그리고 스틸벤, 그리고 유사류들을 포함한다. 도펀트 물질들의 다른 예들은 전체가 여기에서 참조로서 결합된 미국 특허번호 5,601,903에서 개시된 것들이다. 혼합 영역에서 사용될 수 있는 다른 형광성 염료들은 전체가 여기에서 참조로서 결합된 미국특허번호 5,935,720에서 개시된 4-(디시아노메틸렌)-2-1-프로필-6-(1,1,7,7-테트라메틸줄로리딜(tetramethyljulolidyl)-9-에닐)-4H-피란 (DCJTB)과 같은 것들이다. 혼합 영역에 이용될 수 있는 도펀트 물질들의 또 다른 류는, 예를 들어, 트리스(아세틸 아세토나토)(페난트롤린)테르븀, 트리스(아세틸 아세토나토)(페난트롤린)유로퓸, 그리고 트리스(테노일 트리스플루오로아세토나토)(페난트롤린)유로퓸, 그리고 전체가 여기에서 참조로서 결합된 Kido 등, "White light emitting organic electroluminescent device using lanthanide complexes," Jpn. J. Appl. Phys., Volume 35, pp. L394-L396 (1996)에 개시된 것들과 같은 란타나이드(lanthanide) 금속 킬레이트 착물들(chelate complexes)이다. 혼합 영역에 사용될 수 있는 도펀트 물질들의 또 다른 류는, 예를 들어, 전체가 여기에 참조로서 결합된 Baldo 등의 "Highly efficient organic phosphorescent emission from organic electroluminescent devices", Letters to Nature, 395, pp 151-154 (1998)에서 개시된 것들과 같이, 강한 스핀-궤도 결합으로 이끌리며 중금속 원소를 함유하는 예를 들어 유기금속 화합물들과 같은 인광 물질들이다. 그러한 인광 물질들의 예들은 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H23H-포르핀(phorpine) 백금(II) (PtOEP) 그리고 fac 트리스(2-페닐피리딘)이리듐 (Ir(ppy)3)을 포함한다.
실시예들에서, 상기 혼합 영역은 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 적어도 두 가지 물질들로 이루어진 혼합물을 포함한다. 상기 두 가지 물질들은 다른 정공 이동도 및/또는 다른 전자 이동도를 갖는 임의의 두 가지 물질일 수 있다.
일반적으로, 어떤 물질의 정공 이동도가 그의 전자 이동도의 적어도 약 10 배 높으면, 그 물질은 정공 수송 물질로서 여겨진다. 또한, 어떤 물질의 전자 이동도가 그의 정공 이동도의 적어도 약 10배 높으면, 그 물질은 전자 수송 물질로서 여겨진다. 또한, 어떤 물질의 정공 이동도가 전자 이동도와 같거나, 정공 이동도가 그의 전자 이동도를 10배만큼 초과하지 않거나, 전자 이동도가 그의 정공 이동도를 10배만큼 초과하지 않으면, 그 물질은 2극 수송 물질로서 여겨진다.
다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 두 가지 물질들은 정공 수송 물질들, 전자 수송 물질들, 그리고 2극 수송 물질들로부터 독립적으로 선택될 수 있는데, 이들 물질들의 실례들은 위에서 제시되었다. 예를 들어, 양 물질들은 정공 수송 물질들일 수 있고, 양 물질들은 전자 수송 물질일 수 있고, 양 물질들은 2극 수송 물 질들일 수 있고, 하나의 물질이 정공 수송 물질이고 나머지 물질이 전자 수송 물질일 수 있고, 하나의 물질이 정공 수송 물질이고 나머지 물질이 2극 수송 물질일 수 있고, 혹은 하나의 물질이 전자 수송 물질이고 나머지 물질이 2극 수송 물질일 수 있다.
상기 혼합물이 두 가지 정공 수송 물질들을 포함하는 실시예들에 있어서, 상기 두 물질들은 한 가지 물질의 정공 이동도가 나머지 물질의 정공 이동도보다 적어도 2배 더 높도록 선택된다. 상기 혼합물이 두 가지 전자 수송 물질들을 포함하는 실시예들에 있어서, 상기 두 물질들은 한 가지 물질의 전자 이동도가 나머지 물질의 전자 이동도보다 적어도 2배 더 높도록 선택된다. 상기 혼합물이 두 가지 2극 수송 물질들을 포함하는 실시예들에 있어서, 상기 두 물질들은 한 가지 물질의 정공 이동도가 나머지 물질의 정공 이동도보다 적어도 2배 더 높도록 그리고/또는 한 가지 물질의 전자 이동도가 나머지 물질의 전자 이동도보다 적어도 2배 더 높도록선택된다.
혼합 영역은 상기 두 가지 물질중 하나를 약 5 체적% 내지 약 95 체적%로, 나머지 하나를 약 95 체적% 내지 약 5 체적%로 포함할 수 있다. 혼합 영역은 선택적으로 약 0.01 체적% 내지 약 25 체적%의 도펀트 물질을 더 포함할 수 있다. 실시예들에서, 혼합 영역은 상기 두 가지 물질중 하나를 약 30 체적% 내지 약 70 체적%로, 나머지 하나를 약 70 체적% 내지 약 30 체적%로 포함할 수 있고, 선택적으로 약 0.05 체적% 내지 약 10 체적%의 도펀트를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 혼합 영역은 상기 두 가지 물질중 하나를 약 40 체적% 내지 약 60 체적%로, 나 머지 하나를 약 60 체적% 내지 약 40 체적%로 포함할 수 있고, 선택적으로 약 0.1 체적% 내지 약 2 체적%의 도펀트를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 혼합 영역 내의 도펀트 물질은 약 5 체적% 내지 약 20 체적%의 양으로 존재할 수도 있다.
하나 이상의 개별적인 OLED들이 혼합 영역을 포함하는 적층 OLED에서, 상기 개별적인 OLED들의 혼합 영역들은 상기 혼합 영역을 형성하기 위하여 사용된 물질들 중 하나 또는 둘 다에 대하여 동일하거나 다른 조성으로 이루어질 수도 있고, 그리고 상기 혼합 영역(들)에서 상기 물질들의 농도는 같거나 다를 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
혼합 영역은 물질들과 광학적 도펀트 물질들의 선택된 혼합물의 형성을 가능하게 하는 임의의 적합한 방법에 의하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 혼합 영역은 정공 수송 물질(들), 전자 수송 물질(들), 그리고 광학적으로 도펀트 물질(들)을 동시 증발시키므로써 형성될 수 있다.
혼합 영역의 두께는, 예를 들어, 약 1 나노미터부터 약 1000 나노미터까지 변화될 수 있다. 실시예들에서, 혼합 영역의 두께는 약 10 나노미터 내지 약 200 나노미터이다. 다른 실시예들에서, 혼합 영역의 두께는 약 20 나노미터 내지 약 100 나노미터이다. 그러나, 이들 범위들 외의 두께가 사용될 수도 있다. 적층 OLED가 둘 이상의 OLED들을 포함하고, 각 OLED가 혼합 영역을 포함하는 실시예들에서, 상기 혼합 영역들은 동일하거나 다른 두께를 가질 수도 있다. 각각의 혼합 영역들의 두께는 특별한 목적이나 의도된 사용을 위하여 원하는 대로 선택될 수도 있고, 적층 OLED 소자의 전기적 성질들의 조절을 허용할 수도 있다.
혼합 영역은 하나보다 많은 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 혼합 영역은 선택적으로 둘, 셋 또는 심지어 그 이상의 별도 층들을 포함하도록 형성될 수도 있다. 이들 실시예들에 있어서, 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 갖는 두 가지 물질들의 혼합비는 각 층에서 동일할 수 있고, 혹은 상기 혼합 비들은 그 층들에서 변화될 수 있다. 예를 들어, 다수의 층들의 각각은 같은 중량%의 정공 수송 물질(들)과 전자 수송 물질(들)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 혼합 영역은 이들 물질들의 다른 양들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 혼합 영역의 개별 층들의 조성들은 같거나 다를 수도 있다. 동일한 물질 구성을 갖는 인접한 층들은 각 물질들의 적어도 하나가 다른 농도로 존재하면 다른 층들로서 간주된다.
본 발명에 따라서 적층 OLED에서의 사용을 위하여 적합한 혼합 영역들의 예들은, 이들에 국한되지는 않지만, 전체의 개시가 여기에서 참조로서 결합된 미국특허번호 6,392,250; 6,392,339; 6,614,175; 6,737,177; 6,753,098; 6,759,146; 그리고 6,773,830에서 개시된 것들을 포함한다.
음극은 약 4 eV 내지 약 6 eV 범위의 일함수를 갖는 금속들처럼 높은 일함수 성분들을 포함하는 금속들 또는 약 2.5 eV 내지 약 4 eV 범위의 일함수를 갖는 금속들처럼 낮은 일함수 성분들을 포함하는 금속들과 같은 적합한 금속을 포함할 수 있다. 상기 음극은 낮은 일함수(약 4 eV 미만) 금속과 적어도 하나의 다른 금속의 조합을 포함할 수 있다. 제2 또는 다른 금속에 대한 낮은 일함수 금속의 유효 분율들은 약 0.1 중량% 내지 약 99.9 중량%이고, 보다 구체적으로는, 약 3 내지 약 45 중량%이다. 낮은 일함수 금속들의 실례들은, 이들에 국한되지는 않지만, 리튬 또는 나트륨과 같은 알카리 금속; 베릴륨, 마그네슘, 칼슘 또는 바륨과 같은 2A족 또는 알카리 토금속; 그리고 스칸듐, 이트륨, 란타늄, 세륨, 유로퓸, 테르븀 또는 악티늄과 같은 희토류 금속과 악티나이드 족 금속들을 포함하는 III족 금속들을 포함한다. 리튬, 마그네슘, 그리고 칼슘은 바람직한 낮은 일함수 금속들이다. 전체가 여기에서 참조로서 결합된 미국특허번호 4,885,211의 Mg-Ag 합금 음극들은 하나의 바람직한 음극 구성을 개시한다. 또 다른 음극 구성은 전체가 여기에서 참조로서 결합된 미국특허번호 5,429,884에서 개시되는데, 여기서 음극은 알루미늄 그리고 인듐과 같은 다른 높은 일함수 금속들을 갖는 리튬 합금들로부터 형성된다. 음극을 위한 또 다른 적합한 물질들은 알루미늄 금속이다.
음극은, 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 적어도 하나의 투명한 전도성 물질과, 예를 들어 전체가 여기에서 참조로서 결합된 미국특허번호 5,703,436과 5,707,745에서 개시된 것들과 같은 다른 물질들을 포함한다.
음극의 두께는, 예를 들어, 약 10 나노미터 내지 약 500 나노미터 범위, 더욱 구체적으로는, 약 25 나노미터 내지 약 300 나노미터 범위일 수 있다. 물론, 이들 범위 밖의 두께들이 사용될 수도 있다. 음극은 임의의 적합한 박막 형성 방법을 이용하여 형성된다. 음극을 형성하기 위한 예시적인 방법들은 진공 기상 증착, 전자빔 증착 및 스퍼터링 증착을 포함한다.
적층 OLED는 고온에서 적층 OLED의 단락에 대한 저항이 증가되도록 하는 소정의 열적 성질들을 갖는 적어도 하나의 물질을 포함하는 적어도 하나의 층으로 형 성되는 열 보호 요소(미도시)를 포함할 수도 있다. 열 보호 요소를 포함하는 물질들의 원하는 열적 성질들 중에서 열 팽창 성질들이 있는데, 이들 성질들을 위한 특정 범위들은, 예를 들어, 약 9×10-6 (℃.-1)미만, 바람직하게는, 예를 들어, 약 4×10-6 (℃.-1)으로서 특정 하한치들을 갖지 않는다. 상기 범위들은 적층 OLED를 포함하는 다른 물질들의 열적 성질들, 특히 기판, 정공 수송 구역 및 혼합 영역들, 그리고 전자 수송 구역들을 포함하는 물질들의 열적 성질들에 근거하여 선택되어, 그 결과 고온에서 단락에 대한 적층 OLED의 서셉티빌리티(susceptibility)는 감소된다. 열적 보호 요소에 이용되는 물질들은 임의의 적합한 물질들의 류, 예를 들어, 유기 화합물들, 무기 물질들, 금속 물질들, 그리고 이들의 혼합물들로부터 선택될 수 있다. 열적 보호 요소에 이용될 수 있는 물질들의 실례들은 전체가 여기에서 참조로서 결합된 동시진행 미국특허출원번호 09/0777154에서 개시되고, 그 중 Al2O3, SiO, SiO2, ZrO2와 같은 금속 산화물들이 적합한 예들이다. 제조 기술에서의 한계들로 인하여 요구될 수도 있거나 OLED의 다른 성능 특징들 또는 추가 비용들에 대한 불리한 효과들을 피하기 위하여 요구될 수도 있는 것을 제외한 두께 상한은 없을 수도 있지만, 열 보호 요소의 두께는 약 1 나노미터 내지 약 100 마이크로미터 범위이다. 열 보호 요소를 위한 적합한 두께는, 예를 들어, 약 10 나노미터 내지 약 1000 나노미터이다.
열 보호 요소는 상기에서 설명된 물질들을 어떤 적합한 공지 방법이나 나중 에 개발된 방법에 의하여 박막으로 형성하므로써 준비될 수 있다. 이 목적을 위한 적합한 방법들은, 예를 들어, 기상 증착, 스퍼터링, 전자 빔, 아크 증착 및 스핀 코팅 기술들이다. 이들 방법들 중, 기상 증착과 스퍼터링이 선호된다.
중간 전극은 정공 주입 콘택으로 기능하거나 또는 전자 주입 콘택으로 기능하거나 또는 이들 양자로 기능하도록 요구받는지에 따라서 임의의 적합한 정공 주입 물질 또는 전자 주입 물질을 포함할 수도 있다. 이들과 함께, 전극이 기능해야만 하는 방법에 따라서, 상기 중간 전극들은 단일층 또는 다층 전극일 수도 있다. 예를 들어, 중간 전극이 각 면에서 정공 수송 구역과 접촉할 때, 상기 중간 전극은 정공 주입 물질로 된 단일층, 또는 각각의 정공 수송 구역들에 인접한 층들이 정공 주입 물질을 포함하는 다층 배열을 포함할 수도 있다. 유사하게, 중간 전극이 각 표면에서 전자 수송 구역들과 접촉할 때, 중간 전극은 전자 주입 물질을 포함하는 단일층이거나 또는 각각의 전자 수송 구역들에 인접한 층들이 전자 주입 물질을 포함하는 다층 배열일 수도 있다. 중간 전극의 일면이 정공 수송 기능을 갖는 층과 접촉하거나 반대면이 전자 수송 기능을 갖는 층과 접촉할 때, 실시예들에서, 상기 중간 전극은 정공 수송층에 인접한 정공 주입 물질을 포함하는 층과 전자 수송층에 인접한 전자 주입 물질을 포함하는 층을 갖는 다층 전극이다.
중간 전극들을 위한 적합한 물질들은 ITO, V2O5, 그리고 Mg:Ag의 얇은 층들을 포함한다. 선택적으로, 상기 중간 전극은 전체의 개시가 여기에서 참조로서 결합된 미국특허번호 6,841,932와 미국특허출원번호 10/401,238에서 설명된 것들과 같은 금속-유기물 혼합층(MOML:Metal-Organic Mixed Layer)을 포함한다. 아울러, 상기 중간 전극은 전체의 개시가 여기에서 참조로서 결합된 동시진행 미국특허출원번호 11/133,978[A3623-US-NP]에서 설명된 것과 같은 배열로 될 수 있는데, 여기서 일부 경우들에서, MOML은 정공 주입층과 전자 주입층 사이에 배치되고, 전자 수용 물질(electron accepting material)을 포함하는 정공 주입층은 유기 화합물들을 산화시키는 성질을 가진다.
전자 주입층은 음극 또는 중간 전극으로부터 전자 수송 구역으로 전자들의 주입을 증가시키는 적어도 한 가지 물질을 포함할 수 있다. 전자 주입층에 사용될 수 있는 물질들의 실례들은, 이들에 국한되지는 않지만, 금속 화합물들과 적합한 유기 반도체 물질들을 포함한다.
전자 주입층에 이용될 수 있는 적합한 금속 화합물들은 SrO, CaO, BaO와 같은 알카리 토금속 산화물들과, 전체의 개시가 여기에서 참조로서 결합된 미국특허번호 5,457,565와 5,739,635에서 설명된 것들, 그리고 Al2O3, SiO 및 SiO2와 같은 금속 산화물들을 포함한다. 다른 적합한 전자 주입 물질들은, 이들에 국한되지는 않지만, Ca, Li, K, Na, Mg, Al, In, Y, Sr, Cs, Cr, Ba, Sc, 그리고 이들의 화합물들과 같은 금속들을 포함한다. 전자 주입층에 이용될 수 있는 금속 화합물들의 적합한 류는, 예를 들어, LiF, LiCl, NaCl, KF, KCl과 같은 알카리 금속 할로겐화물과, 전체의 개시가 여기에서 참조로서 결합된 미국특허번호 5,739,635와 5,776,622에서 개시된 것들이 있다.
전자 주입층에 이용될 수 있는 적합한 유기 반도체 물질들은 음극의 고에너지 증착을 허용하는 물질들 또는 성분들을 포함한다. 이들 물질들의 예들은 포피린과 나프타센(naphthacene) 화합물들로부터 선택될 수 있고, 구리 프탈로시아닌이 상기 나프타센 화합물들의 한 예이다. 전자 주입층은, 예를 들어, Li과 같은 전자 주입 도펀트로 이루어진 적어도 하나의 도펀트를 더 포함할 수 있다.
중간 전극의 전자 주입층은, 예를 들어, 약 1 나노미터 내지 약 100 나노미터 범위의 두께를 가질 수 있다. 실시예들에서, 전자 주입층을 위한 두께 범위는 약 1 나노미터 내지 약 10 나노미터이다. 전자 주입층을 위한 또 다른 적합한 두께 범위는 약 10 나노미터 내지 약 100 나노미터이다. 전자 주입층은 진공 기상 증착, 전자 빔 증착, 및 스퍼터링 증착과 같은 적합한 박막 형성 방법을 이용하여 형성될 수 있는데, 상기 방법들 중 진공 기상 증착이 선호되는 방법이다.
중간 전극을 위하여 적합한 정공 주입 물질들의 예들은 양극만큼 적합한 여기에서 앞서 설명된 그러한 물질들을 포함한다. 다른 실시예들에서, 정공 주입 물질은 발광 영역에서 유기 화합물을 산화시킬 수 있는 전자-수용 물질을 포함할 수 있다. 적합한 전자 수용 물질들은 전체가 여기에서 참조로서 결합된 Kido 등에게 허여된 미국특허번호 6,423,429에서 설명된 것들과 같은 무기 화합물들을 포함한다. 그러한 무기 화합물들은 FeCl3, AlCl3, GaCl3, InCl3, SbCl5 그리고 이들의 조합들과 같은 루이스 산(Lewis acid)들을 포함한다. 적합한 전자 수용 유기 물질들은, 이들에 국한되지는 않지만, 트리니트로플루오렌(trinitrofluorene), 그리고 2,3,5,6-테트라플루오로-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄 (F4-TCNQ)을 포함한다. 위에서 설명된 것처럼 전자 수용 물질을 포함하는 정공 주입층들은 정공 수송 물질과 같은 유기 물질을 선택적으로 포함할 수도 있다. 적합한 정공 수송 물질들은, 이들에 국한되지는 않지만, NPB, MTDATA, BP-TPD, CuPc, VOPC, PEDOT, PAN,i 등을 포함한다. 그러한 정공 주입층들은 기상 증착 기술들에 적합하다. 전자 수용 물질과 선택적으로 정공 수송 물질을 포함하는 양극 배열들은 전체 개시가 여기에서 참조로서 결합된 미국특허출원번호 11/133,977과 11/133,978[A3618-US-NP와 A3623-US-NP]에서 설명된다. 실시예들에서, 중간 전극의 정공 주입층은 전자 수용 물질만이나 전자 수용 물질들의 조합을 포함한다. 다른 실시예들에서, 중간 전극의 정공 주입층은 전자 주용 물질 또는 전자 수용 물질들과 정공 수송 물질의 조합을 포함한다. 실시예들에서, 중간 전극의 정공 주입층에서 정공 수송 물질에 대한 전자 수용 물질의 비는 체적 분율로 약 10:90 내지 약 90:10이다. 중간 전극의 정공 주입층은, 예를 들어, 약 1 나노미터 내지 약 100 나노미터의 두께를 가질 수 있다. 실시예들에서, 정공 주입층을 위한 두께 범위는 약 1 나노미터 내지 약 10 나노미터이다. 정공 주입층을 위한 또 다른 적합한 두께 범위는 약 10 나노미터 내지 약 100 나노미터이다. 정공 주입층은 진공 기상 증착, 전자-빔 증착, 및 스퍼터링 증착과 같은 적합한 박막 형성 방법을 이용하여 형성될 수 있는데, 상기한 방법들 중에서 진공 기상 증착이 선호되는 방법이다.
적층 OLED의 다양한 성질들은, 혼합층의 두께 등을 변화시키는 것처럼, 적층 OLED의 임의 층의 두께를 변화시키는 것에 의하여 원하는 대로 조절될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
본 발명에 따르고 혼합층을 갖는 적어도 하나의 OLED를 포함하는 적층 OLED가 다음의 예들을 참조하여 더 설명된다. 이들 예들은 적층 OLED를 단지 예시하기 위한 것이고 어떤 식으로든 제한하려는 것은 아니다.
예들
예 1
도 4에 도시된 것과 같은 구조를 가진 제1 적층 OLED 소자가 준비되었다. 적층 OLED(400)은 기판(410), 양극(420), 발광 영역(430), 발광 영역(450), 발광 영역들(430과 450) 사이에 배치된 중간 전극(440), 그리고 음극(460)을 포함한다. 발광 영역들(430과 450)의 각각은 하부 정공 수송 구역(각각 432와 452), 혼합 영역(각각 434와 454), 그리고 상부 전자 수송 구역(각각 436과 456)을 포함한다. 상기 적층 OLED는 하부 양극으로 기능하는 ITO를 가진 ITO-코팅된 유리 기판들 상에서 물리적 기상 증착을 이용하여 진공(5×10-6 Torr)에서 제조되었다. 상기 혼합 영역들(434와 454)은 800 옹스트롬의 두께를 가지고, N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (NPB)를 정공 수송 물질로서, 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄 (AlQ3)를 전자 수송 물질로서, 그리고 (C545T)쿠마린 염료(10-(2-벤조티아조릴)-2,3,6,7-테트라하이드로-1,1,7,7-테트라메틸)-1H,5H,11H-[1]벤조피라노[6,7,8-ij]퀴놀리진-11-one)]을 녹색 발광 도펀트로서 포함한다. 음극(460)은 Mg:Ag로부터 형 성되었다. 중간 전극(440)은 전자 주입 물질층으로서 10 옹스트롬의 두께를 갖는 LiF의 층과 정공 주입 물질층으로서 200 옹스트롬의 두께를 갖는 NPB+10%F4-TCNQ의 층 사이에 개재된 500 옹스트롬의 두께를 갖는 AlQ3/Ag(90:10)으로 된 금속-유기물 혼합층을 포함하는 다층 전극이었다.
상기 소자는 약 31.25 mA/cm2의 전류밀도를 이용하여 구동되었고 3910 cd/m2의 휘도에서 녹색 발광을 생성하였다. 상기 휘도값은 12.5 cd/A의 전계발광 효율로 변환되었다. CIE 색 좌표들은 (0.327, 0.617)이었고, 이는 상기 소자에 대한 포화된 녹색 방출에 해당하는 양이다. 상기 소자를 위한 구동 전압은 13.4 V였다.
예 II
적층 OLED 소자는 각각의 발광 영역들(430과 450)의 혼합 영역들(434와 454)의 각 두께가 800 옹스트롬 대신 400 옹스트롬이라는 것을 제외하고 모든 점에서 예 I의 소자와 동일하게 준비되었다. 25 mA/cm2의 밀도로 구동될 때, 구동 전압은 단지 9.5 V였지만, 그 소자는 12.4 cd/A의 전계발광 효율을 가졌는데, 이는 예 I의 소자의 그것에 비견할 만하다. 그러므로, 적층 OLED에서 혼합층들의 두께를 최적화하므로써, 높은 전계발광 효율(10 cd/A보다 큰)을 여전히 유지하면서 소자의 구동 전압이 감소될 수도 있다.
비교예 I
도 5에 도시된 것과 같은 배열을 갖는 개별적인 OLED 소자가 제조되었다. 기판(510), 양극(520), 정공 수송 구역(532), 혼합 영역(534), 전자 수송 구역(536), 그리고 음극(540)은 예 I의 소자에서 대응층들과 동일한 조성과 두께를 가졌다. 약 31.25 mA/cm2의 전류 밀도에서 구동될 때, 비교 소자는 2600 cd/m2의 휘도에서 녹색 발광을 생성하였다. 비교 소자는 8.3 cd/A의 전계발광 효율로 변환되는 휘도값들을 가졌다. 비교 소자의 구동 전압은 6.8 V였다. 비교 소자에 대한 색 좌표는 (0.304, 0.621)였는데, 이는 포화된 녹색 방출의 양에 해당한다.
구동 안정성 시험
예 I의 소자와 비교예 I의 소자에 대한 구동 안정성 시험들이 교류(AC) 구동 조건들 하에서 31.25 mA/cm2의 정방향의 일정한 평균 전류 밀도에서 건조한 분위기로 수행되었다. 결과들이 이들 조건들 하에서 시간에 따른 휘도 변화의 형태로 도 6에 도시되어 있다. 도 6에 도시된 것처럼, 예 I의 적층 OLED는 비교예 I의 비적층 OLED의 그것에 비견될만한 구동 안정성을 보여주고, 양자는 31.25 mA/cm2에서 500 시간의 동작후 초기 휘도의 단지 약 25%의 휘도 감소를 보여준다. 그러나, 적층 OLED는 비적층 OLED보다 더 높은 휘도를 가진다. 그러므로, 혼합층을 갖는 OLED들을 포함하는 적층 OLED는 혼합층을 포함하는 비적층 OLED들의 높은 구동 안정성을 소자에게 제공하고 아울러 다른 적층 OLED 소자들에 의하여 보통 표시되는 전계발광 효율을 제공한다.
비록 특별한 실시예들이 설명되었지만, 현재 예측되지 않거나 예측되지 않을 수도 있는 대안들, 변형들, 변화들, 개선들, 그리고 실질적인 등가물들이 이 기술에 숙력된 출원인들이나 타인들에게 일어날 수도 있다. 따라서, 제출시 그리고 보 정이 있었으면 보정시 첨부된 청구항들은 그러한 대안들, 변형들, 변경들, 개선들, 그리고 실질적인 등가물들을 모두 포함하는 것으로 간주된다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 유기 발광 소자 및 표시 소자에 의하면 영상표시 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (40)

  1. 기판;
    제1 전극;
    제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 다수의 발광 영역들; 그리고
    연속적인 발광 영역들 사이에 배치된 중간 전극을 포함하고,
    상기 중간 전극은,
    제1 발광 영역의 정공 수송 구역과 접촉하는 제1 표면 및 제2 발광 영역의 전자 수송 구역과 접촉하는 제2 표면과;
    상기 제1 표면에 인접하고 정공 수송 물질을 포함하는 제1 층, 상기 제2 표면과 인접하고 전자 수송 물질을 포함하는 제2 층 및 상기 제1 층과 제2 층 사이에 형성된 금속-유기물 혼합층을 포함하고,
    상기 다수의 발광 영역들 중 적어도 하나는 혼합 영역으로 형성되고,
    상기 혼합 영역은 제1 물질, 제2 물질 및 도펀트의 혼합물로 구성되고, 상기 제1 물질, 제2 물질 및 도펀트 중 적어도 하나는 에미터(emitter)이고,
    상기 제1 물질과 제2 물질은 2극 수송 물질이며, 서로 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 가지는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 2극 수송 물질은 2-t-부틸-9,10-디-(2-나프틸)안트라센, 9,10-디-(2-나프틸)안트라센, 9,10-디페닐 안트라센, 9,9-비스(4-(9-안트릴)페닐)플루오린, 및 9,9-비스(4-(10-페닐-9-안트릴)페닐)플루오린으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 다수의 발광 영역들의 각각은 다른 방출색을 방출하는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 다수의 발광 영역들 중 적어도 하나는 다른 발광 영역들 중 적어도 하나로부터 방출되는 방출색과는 다른 방출색을 방출하는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 다수의 발광 영역들의 각각은 동일한 방출색을 방출하는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 혼합 영역을 포함하는 발광 영역들 중 적어도 하나는 상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 및 상기 중간 전극에 인접한 전하 수송 구역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 혼합 영역을 포함하는 발광 영역들 중 적어도 하나는 제1 전하 수송 구역과 제2 전하 수송 구역 사이에 배치된 혼합 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 5 내지 95 체적%의 상기 제1 물질과 5 내지 95 체적%의 상기 제2 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 도펀트를 0.01 내지 25 체적%의 양으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  14. 제1 항 내지 제3 항, 및 제7 항 내지 제13 항 중의 어느 한 항에 의한 적층 유기 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 소자.
  15. 제1 전극;
    제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 다수의 발광 영역들; 그리고
    연속적인 발광 영역들 사이에 배치된 중간 전극을 포함하고,
    상기 중간 전극은,
    제1 발광 영역의 정공 수송 구역과 접촉하는 제1 표면 및 제2 발광 영역의 전자 수송 구역과 접촉하는 제2 표면과;
    상기 제1 표면에 인접하고 정공 수송 물질을 포함하는 제1 층, 상기 제2 표면과 인접하고 전자 수송 물질을 포함하는 제2 층 및 상기 제1 층과 제2 층 사이에 형성된 금속-유기물 혼합층을 포함하고,
    상기 다수의 발광 영역들 중 적어도 하나는,
    제1 전하 수송 구역과 제2 전하 수송 구역과 상기 제1 및 제2 전하 수송 구역 사이에 배치된 혼합 영역으로 형성되고,
    상기 혼합 영역은 제1 물질, 제2 물질 및 도펀트의 혼합물로 구성되고, 상기 제1 물질, 제2 물질 및 도펀트 중 적어도 하나는 에미터(emitter)이고,
    상기 제1 물질과 제2 물질은 2극 수송 물질이며, 서로 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 가지는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 2극 수송 물질은 2-t-부틸-9,10-디-(2-나프틸)안트라센, 9,10-디-(2-나프틸)안트라센, 9,10-디페닐 안트라센, 9,9-비스(4-(9-안트릴)페닐)플루오린, 및 9,9-비스(4-(10-페닐-9-안트릴)페닐)플루오린으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제15 항에 있어서,
    상기 다수의 발광 영역들의 각각은 다른 색을 방출하는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  22. 제15 항에 있어서,
    상기 다수의 발광 영역들의 각각은 같은 방출색을 방출하는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  23. 제15 항에 있어서,
    상기 전하 수송 구역들의 각각은 같은 전하 수송 기능을 갖는 상기 중간 전극의 상기 제1, 제2 표면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 양극이고 상기 제2 전극은 음극인 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  28. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 음극이고 상기 제2 전극은 양극인 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  29. 제15 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 전극들의 각각은 양극인 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  30. 제15 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 전극들의 각각은 음극인 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 제15 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 5 내지 95 체적%의 상기 제1 물질과 5 내지 95 체적%의 상기 제2 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  34. 제33 항에 있어서,
    상기 혼합 영역은 도펀트를 0.01 내지 25 체적%의 양으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  35. 제15 항, 제16 항, 제21 항 내지 제23 항, 제27 항 내지 제30 항, 제33 항 및 제34 항 중의 어느 한 항에 의한 적층 유기 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 소자.
  36. 기판;
    제1 전극;
    제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 다수의 발광 영역들; 그리고
    연속적인 발광 영역들 사이에 배치된 중간 전극을 포함하고,
    상기 중간 전극은 제1 발광 영역의 정공 수송 구역과 접촉하는 제1 표면과, 제2 발광 영역의 전자 수송 구역과 접촉하는 제2 표면을 포함하고,
    상기 다수의 발광 영역들 중 적어도 하나는,
    제1 전하 수송 구역과 제2 전하 수송 구역과 상기 제1 및 제2 전하 수송 구역 사이에 배치된 혼합 영역으로 형성되고,
    상기 혼합 영역은 제1 물질, 제2 물질 및 도펀트의 혼합물로 구성되고, 상기 제1 물질, 제2 물질 및 도펀트 중 적어도 하나는 에미터(emitter)이고,
    상기 제1 물질과 제2 물질은 2극 수송 물질이며, 서로 다른 전자 및 정공 수송 능력들을 가지고,
    하나 이상의 중간 전극들 중 적어도 하나는 금속-유기물 혼합층 전극으로서, 상기 금속-유기물 혼합층 전극은 제1 전하 주입층, 제2 전하 주입층, 및 상기 제1, 제2 전하 주입층들 사이에 배치된 금속-유기물 혼합층을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  37. 제36 항에 있어서,
    상기 금속-유기물 혼합층 전극의 상기 제1, 제2 전하 주입층들은 정공 주입층과 전자 주입층으로 구성되는 그룹으로부터 독립적으로 선택되는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  38. 제36 항에 있어서,
    상기 금속-유기물 혼합층 전극의 상기 금속-유기물 혼합층은 금속물질을 5 내지 95 체적%의 양으로, 그리고 유기 물질을 5 내지 95 체적%의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  39. 제36 항에 있어서,
    상기 금속-유기물 혼합층 전극의 상기 금속-유기물 혼합층은 금속물질을 5 내지 30 체적%의 양으로, 그리고 유기 물질을 95 내지 70 체적%의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
  40. 제36 항에 있어서,
    상기 제1 전하 주입층은 전자 주입층이고 상기 제2 전하 주입층은 정공 주입층인 것을 특징으로 하는 적층 유기 발광 소자.
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