KR101913437B1

KR101913437B1 - 유기 장치용의 분할 전극

Info

Publication number: KR101913437B1
Application number: KR1020120140226A
Authority: KR
Inventors: 프라샨트 만드릭; 뤼이칭 마
Original assignee: 유니버셜 디스플레이 코포레이션
Priority date: 2011-12-13
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2018-10-30
Also published as: US20150069370A1; US20130146875A1; CN103165819B; TWI610478B; TW201332177A; US9455417B2; KR20130067222A; CN103165819A

Abstract

장치가 제공된다. 해당 장치는 제1전극, 상기 제1전극 위에 배치된 유기층 및 상기 유기층 위에 배치된 제2전극을 포함한다. 상기 제2전극은 소광 계수와 굴절률을 지니는 제1도전층, 상기 제1도전층 위에 배치된 제1분리층 및 상기 제1분리층 위에 배치된 제2도전층을 더 포함한다. 상기 제1분리층은 500㎚에서 상기 제1도전층의 소광 계수와는 적어도 10% 다른 소광 계수를 지니거나, 또는 500㎚에서 상기 제1도전층의 굴절률과는 적어도 10% 다른 굴절률을 지닌다. 상기 장치는 상기 제2도전층 위에 배치된 장벽층을 더 포함한다.

Description

유기 장치용의 분할 전극{SPLIT ELECTRODE FOR ORGANIC DEVICES}

청구된 발명은 연합 대학 협력 연구 협정에 대해서 이하의 부분들 중 하나 이상에 의해, 이들을 대표하여 및/또는 이들과 관련되어 이루어졌다: 미시건 대학, 프린스톤 대학, 서던 캘리포니아 대학의 이사회 및 유니버셜 디스플레이 코포레이션. 협정은 청구된 발명이 이루어진 날에 혹은 그 전에 효과가 있었고, 청구된 발명은 협정의 범위 내에 행해진 활동의 결과로서 이루어졌다.

본 발명은 분할 전극(split electrode)에 관한 것이다.

유기 재료를 이용하는 광전자 장치는 많은 이유로 점점 바람직한 것으로 되고 있다. 이러한 장치를 제조하는 데 이용되는 재료의 다수는 비교적 저렴하므로, 유기 광전자 장치는 무기 장치에 비해서 비용상 이점에 대한 잠재성을 지닌다. 또한, 그들의 가요성 등과 같은 유기 재료의 고유 특성은 이들을 가요성 기판 상에의 제작 등과 같은 특정 용도에 적합하게 할 수 있다. 유기 광전자 장치의 예로는 유기 발광장치(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광기전력 전지 및 유기 광검출기를 들 수 있다. OLED에 대해서, 유기 재료는 종래의 재료에 비해서 성능 이점을 지닐 수 있다. 예를 들어, 유기 발광층이 광을 방출시키는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트로 용이하게 튜닝될 수 있다.

OLED는 전압이 이 장치에 인가될 경우 광을 방출하는 얇은 유기 막을 이용한다. OLED는 평판형 디스플레이, 조명, 백라이팅(backlighting) 등과 같은 용도에 이용하기 위하여 관심이 증가되고 있는 기술로 되고 있다. 수개의 OLED 재료 및 배치구성은 미국 특허 제5,844,363호, 제6,303,238호 및 제5,707,745호에 기재되어 있으며, 이들 특허는 참조로 본 명세서에 병합된다.

인광 발광 분자를 위한 하나의 용도는 풀 컬러 디스플레이이다. 이러한 디스플레이에 대한 산업 표준은 "포화된"(saturated) 색이라고도 불리는 특정 색을 방출하는데 적합한 화소를 필요로 한다. 특히, 이들 표준은 포화된 적색, 녹색 및 청색 화소를 필요로 한다. 색은 당업계에 충분히 공지된 CIE 좌표를 이용해서 측정될 수 있다.

녹색 발광성 분자의 일례는 이하의 화학식 I의 구조를 지니는 Ir(ppy)₃라 지칭되는 트리스(2-페닐피리딘)이리듐이다:

[화학식 1]

이것 및 본 명세서에서의 이하의 도면에 있어서, 질소로부터 금속(여기서, Ir)까지의 배위 결합(dative bond)을 직선으로서 표시하고 있다.

본 명세서에서 이용되는 바와 같이, "유기"란 용어는 유기 광-전자 장치를 제조하는데 이용될 수 있는 소분자(small molecule) 유기 재료뿐만 아니라 고분자 혹은 중합체(polymer) 재료를 포함한다. "소분자"란 고분자가 아닌 임의의 유기 재료를 의미하며, "소분자"는 실제로 상당히 클 수 있다. 소분자는 몇몇 상황에서 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 치환체로서 장쇄 알킬기를 이용하는 것은 "소분자" 부류로부터 하나의 분자를 제거하지 않는다. 소분자는 또한 고분자 골격 상에 펜던트기로서 혹은 골격의 일부로서 고분자 내에 내포될 수 있다. 소분자는 또한, 코어 부분 상에 구축된 일련의 화학 셸(chemical shell)로 구성되는, 덴드리머의 해당 코어 부분으로서 역할할 수 있다. 덴드리머의 코어 부분은 형광 혹은 인광 소분자 이미터(fluorescent or phosphorescent small molecule emitter)일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있고, OLED의 분야에서 현재 이용되는 모든 덴드리머는 소분자인 것으로 여겨진다.

본 명세서에서 이용되는 바와 같이, "상부"(top)란 기판으로부터 가장 먼 곳을 의미하는 한편, "하부"(bottom)란 기판에 가장 가까운 곳을 의미한다. 제1층이 제2층 "위에 배치된"으로서 기재된 경우, 제1층은 기판으로부터 더욱 멀리 배치된다. 제1층이 제2층"과 접촉하는" 것으로 규정되어 있지 않는 한, 제1층과 제2층 사이에 다른 층이 있을 수 있다. 예를 들어, 음극(cathode)은, 각종 유기층이 이들 사이에 있다고 하더라도, 양극(anode) "위에 배치될" 수 있다.

본 명세서에서 이용되는 바와 같이, "용액 처리성"(solution processible)은 용액 형태이든 현탁 형태이든 액체 매체 내에 용해, 분산 혹은 이송되고/되거나 해당 매체로부터 퇴적되는 것이 가능한 것을 의미한다.

리간드는, 해당 리간드가 발광 물질의 광활성(photoactive) 특성에 직접 기여하는 것으로 여겨질 경우 "광활성으로" 지칭될 수 있다. 리간드는, 해당 리간드가 발광 물질의 광활성 특성에 기여하지 않는 것으로 여겨질 경우 "보조"(ancillary)로 지칭될 수 있지만, 보조 리간드는 광활성 리간드의 특성을 변경시킬 수도 있다.

본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 그리고 당업자가 일반적으로 이해하고 있는 바와 같이, 제1 "최고준위 점유 분자궤도"(Highest Occupied Molecular Orbital: HOMO) 또는 "최저준위 점유 분자궤도"(Lowest Unoccupied Molecular Orbital: LUMO) 에너지 준위는, 해당 제1에너지 준위가 진공 에너지 준위에 가깝다면 제2 HOMO 혹은 LUMO 에너지 준위"보다 크거나" 혹은 "보다 높다". 이온화 전위(ionization potential: IP)가 진공 준위에 비해서 음의 에너지로서 측정되므로, 보다 높은 HOMO 에너지 준위는 보다 작은 절대값을 지니는 IP(더 적은 음의 값인 IP)에 상당한다. 마찬가지로, 보다 높은 LUMO 에너지 준위는 보다 작은 절대값을 지니는 전자 친화도(electron affinity: EA)(더 적은 음의 값인 EA)에 상당한다. 상부에 진공 준위를 지니는 종래의 에너지 준위 다이어그램 상에서, 물질의 LUMO 에너지 준위는 동일 물질의 HOMO 에너지 준위보다 높다. "보다 높은" HOMO 혹은 LUMO 에너지 준위는 "보다 낮은" HOMO 혹은 LUMO 에너지 준위보다 이러한 다이어그램의 상부에 더 가깝게 보인다.

본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 그리고 당업자가 일반적으로 이해하고 있는 바와 같이, 제1일함수는 해당 제1일함수가 보다 높은 절대값을 지닌다면 제2일함수"보다 크거나" 혹은 "보다 높다". 일함수는 진공 준위에 비해서 음수로서 일반적으로 측정되기 때문에, 이것은 "보다 높은" 일함수가 더 음의 값인 것을 의미한다. 상부에 진공 준위를 지니는 종래의 에너지 준위 다이어그램 상에서, "보다 높은" 일함수는 진공 준위로부터 하향 방향으로 더 멀리 떨어진 것으로 예시된다. 이와 같이 해서, HOMO 및 LUMO 에너지 준위의 정의는 일함수와는 다른 관례에 따른다.

OLED에 대한 더욱 상세 및 전술한 정의는, 미국 특허 제7,279,704호에서 찾아볼 수 있고, 이 특허는 참조로 그의 전문이 본 명세서에 병합된다.

장치가 제공된다. 해당 장치는 제1전극, 상기 제1전극 위에 배치된 유기층 및 상기 유기층 위에 배치된 제2전극을 포함한다. 상기 제2전극은 소광 계수와 굴절률을 지니는 제1도전층, 상기 제1도전층 위에 배치된 제1분리층 및 상기 제1분리층 위에 배치된 제2도전층을 더 포함한다. 상기 제1분리층은 500㎚에서 상기 제1도전층의 소광 계수와는 적어도 10% 다른 소광 계수를 지니거나, 또는 500㎚에서 상기 제1도전층의 굴절률과는 적어도 10% 다른 굴절률을 지닌다. 바람직하게는, 상기 제1분리층은 500㎚에서 상기 제1도전층의 소광 계수와는 적어도 10% 다른 소광 계수를 지닌다. 더욱 바람직하게는, 상기 제1분리층은 500㎚에서 상기 제1도전층의 소광 계수와는 적어도 10% 다른 굴절률을 지닌다. 상기 장치는 상기 제2도전층 위에 배치된 장벽층을 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1분리층은 500㎚에서 5 미만, 더욱 바람직하게는 3 미만, 가장 바람직하게는 1 미만의 소광 계수를 지닌다.

일 실시형태에 있어서, 상기 제1분리층은 본질적으로 유기 재료로 이루어진다. 상기 제1분리층이 유기 재료이면, 해당 제1분리층은 바람직하게는 적어도 20㎚의 두께를 지닌다.

일 실시형태에 있어서, 상기 제1분리층은 본질적으로 무기 재료로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 제1도전층은 150㎚ 이하의 두께를 지닌다.

바람직하게는, 상기 제1도전층은 상기 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 5% 다른 수증기 투과율을 지니고, 상기 제2도전층은 상기 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 5% 다른 수증기 투과율을 지닌다. 더욱 바람직하게는, 상기 제1도전층은 상기 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 10% 다른 수증기 투과율을 지니고, 상기 제2도전층은 상기 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 10% 다른 수증기 투과율을 지닌다. 가장 바람직하게는, 상기 제1도전층은 상기 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 25% 다른 수증기 투과율을 지니고, 상기 제2도전층은 상기 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 25% 다른 수증기 투과율을 지닌다.

일 실시형태에 있어서, 상기 제1도전층은 낮은 일함수 금속층 또는 무기층이다. 상기 제1도전층용의 바람직한 낮은 일함수 금속층 재료는 Ca 및 MgAg를 포함한다.

일 실시형태에 있어서, 상기 제2도전층은 낮은 일함수 금속층 또는 무기층이다. 상기 제2도전층용의 바람직한 낮은 일함수 금속층 재료는 Ca 및 MgAg를 포함한다.

일 실시형태에 있어서, 상기 제1도전층과 상기 제2도전층은 동일한 재료 조성을 지닌다.

일 실시형태에 있어서, 상기 제1도전층과 상기 제2도전층은 상이한 재료 조성을 지닌다.

일 실시형태에 있어서, 상기 제1분리층은 금속층, 무기층 또는 유기층이다.

상기 장치는 기판을 더 포함할 수 있고, 상기 제1기판은 상기 기판 위에 배치될 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 상기 기판은 2×10^-2 Nm보다 큰 굴곡 강성(flexural rigidity)을 지니는 강성 기판(rigid substrate)이다. 강성 기판용의 바람직한 재료는 목적으로 하는 굴곡 강성으로 되기에 충분한 두께를 지니는 유리, 세라믹 및 금속을 포함한다.

일 실시형태에 있어서, 상기 기판은 2×10^-2 Nm보다 작은 굴곡 강성을 지니는 가요성 기판이다. 가요성 기판용의 바람직한 재료는, 금속, 플라스틱, 종이, 직물 및 복합 재료를 포함한다. 해당 재료는 목적으로 하는 굴곡 강성으로 되기에 충분한 낮은 두께를 지닌다. 복합체는 세라믹 매트릭스 복합체, 금속 매트릭스 복합체, 또는 중합체 매트릭스 복합체일 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 상기 제1전극은 양극이고, 상기 장치는 상기 양극과 상기 기판 사이에 배치된 투과 장벽층(permeation barrier layer)을 더 포함한다. 상기 장치는 상기 기판과 상기 양극 사이에 배치된 수분 반응층(water reacting layer)을 더 포함한다. 이 실시형태는 가요성 기판과 함께 이용하기에 특히 바람직하며, 이는 기판을 침투하는 수분에 더욱 민감하게 되는 경향이 있다.

일 실시형태에 있어서, 상기 장치는 상기 장벽층 위에 배치된 라미네이션 층(lamination layer)을 더 포함한다. 라미네이션 층은 접착제, 얇은 스펀-온 중합체 층(thin spun-on polymer layer), 증발된 중합체 층(evaporated polymer layer), 분무 코팅된 혹은 에어로졸 분산된 중합체 층을 이용해서 기판에 부착된 얇은 중합체 막일 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 상기 제2전극은 상기 제2도전층 위에 배치된 제2분리층, 및 상기 제2분리층 위에 배치된 제3도전층을 더 포함한다. 상기 제2도전층 및 상기 제1분리층에 관하여 상기 설명된 파라미터들은 상기 제3도전층 및 상기 제2분리층과도 함께 이용하기에 바람직하다.

일 실시형태에 있어서, 상기 제1분리층은 본질적으로 단일 재료로 이루어진다.

일 실시형태에 있어서, 상기 제1분리층은 적어도 2종의 상이한 재료의 혼합물을 포함한다.

일 실시형태에 있어서, 상기 제1분리층은 복수의 하위층(sublayer)을 포함하되, 상기 하위층들 중 적어도 2개의 하위층은 상이한 재료 조성을 지닌다.

바람직하게는, 상기 장벽층은 투명하다.

방법이 또한 제공된다. 이하의 층들, 즉, 제1전극; 유기층; 제2전극; 및 장벽층이, 기판 위에, 차례대로 증착된다. 상기 제2전극을 증착시키는 단계는, 차례로, 소광 계수와 굴절률을 지니는 제1도전층; 상기 제1도전층 위에 배치된 제1분리층; 및 상기 제1분리층 위에 배치된 제2도전층을 증착시키는 단계를 더 포함한다. 상기 제1분리층은 500㎚에서 상기 제1도전층의 소광 계수와는 적어도 10% 다른 소광 계수를 지닌다. 바람직하게는, 상기 제1분리층은 또한 500㎚에서 상기 제1도전층의 굴절률과는 적어도 10% 다른 굴절률을 지닌다.

장치에 관하여 위에서 설명된 실시형태 및 바람직한 양상도 상기 방법에 적용된다.

본 발명의 실시형태는 각종 유기 장치와 함께 이용될 수 있다. 많은 실시형태가 유기 발광 장치에 관하여 본 명세서에 기재되어 있지만, 기타 유형의 장치, 예컨대, 유기 광기전 장치 및 유기 트랜지스터가 본 명세서에 기재된 전극 및 수분 보호 구조로부터 유익을 얻을 수 있다.

도 1은 유기 발광 장치를 도시한 도면;
도 2는 별도의 전자 수송층을 구비하지 않은 역전된 유기 발광 장치를 도시한 도면;
도 3은 분할 전극을 포함하는 유기 발광 장치를 도시한 도면;
도 4는 단일층 음극을 지니는 장치의 개략적인 3차원 및 단면도로서, 음극-유기 계면에서의 다크 스팟(dark spot)들의 형성도 도시되어 있음;
도 5는 다층 음극을 지니는 장치의 개략적인 3차원 및 단면도로서, 음극-유기 계면으로부터 멀리 떨어진 결함(다크 스팟들을 형성하지 않음)의 형성이 도시되어 있음;
도 6은 하부 흡습층(desiccant layer) 및 다층 음극을 지니는 가요성 장치의 단면도로서, 음극-유기 계면으로부터 멀리 떨어진 결함(다크 스팟들을 형성하지 않음)의 형성이 도시되어 있음;
도 7은 샌드위치층 내의 파단부들을 통해 두 음극층 사이에 브리지(bridge)들을 구비한 다층 음극을 지니는 장치의 단면도;
도 8은 샌드위치층 내의 파단부들을 통해 두 음극층 사이에 브리지들을 구비한 다층 음극을 지니는 가요성 장치의 단면도;
도 9는 OLED 장치의 유기층과, CL-1(cathode layer-1: 음극층 -1) 및 CL-2(음극층-2)와, 이들 음극층 사이에 있는 결함 분리층(defect separation layer: DSL)의 개략적 단면도로서, DSL은 음극보다 높은 수증기 투과율을 지니며, 이것에 의해 물 분자가 층을 가로질러 신속하게 동시에 분산되어 CL-2가 물과 반응해서 장치 내 다크 스팟들로서 보이지 않는 결함들을 형성할 수 있음;
도 10은 OLED 장치의 유기층과, CL-1 및 CL-2와, 이들 사이에 있는 결함 분리층의 개략적 단면도로서, DSL은 음극보다 낮은 수증기 투과율을 지니며, 이것에 의해 물 분자가 CL-2의 DSL과의 계면을 가로질러 강제로 분산되어 음극과 반응해서 장치 내 다크 스팟들로서 보이지 않는 결함들을 형성함;
도 11은 OLED 장치의 유기층과, CL-1 및 확장된 음극(extended cathode)의 개략적 단면도로서, 음극 내의 핀홀들 및 기타 결함들이 계속 성장하고, 그 최종 결과 단지 제1 CL만이 존재하는 것과 별로 많이 다르지 않으며, 그 결함들은 CL-1 - 유기 계면에서 형성되어 다크 스팟들로서 보일 수 있음;
도 12는 유사한 박막 봉지(thin film encapsulation)와 함께 봉지화된 85℃ 및 85%RH에서의 보관 수명 시험 동안 하부 발광형 OLED 장치의 능동 영역의 사진으로서, (a) 음극은 단일층 200㎚ Al이고, (b) 음극은 100nm Al에 이어서, 60㎚ NPD, 이어서 100nm Al이며, 지연 시간(lag time)(열화 개시 시간)은 첫번째 경우에 약 480시간인 반면 두번째 경우에는 약 650시간임;
도 13은 박막 봉지 없이 봉지화된 85℃ 및 85%RH에서의 보관 수명 시험 동안 하부 발광형 OLED 장치의 능동 영역의 사진으로서, (a) 및 (b) 음극은 단일층 200㎚ Al이고, (c) 및 (d) 음극은 100nm Al에 이어서, 60㎚ NPD, 이어서 100nm Al이며, 모든 장치는 85℃ 및 85%RH에서 10분 내에 수증기에 의해 분해되었음.

일반적으로, OLED는 양극과 음극 사이에 배치되어 해당 양극 및 음극에 전기적으로 접속된 적어도 하나의 유기층을 포함한다. 전류가 인가되면, 양극은 유기층(들)에 정공을 주입하고 음극은 유기층(들)에 전자를 주입한다. 주입된 정공 및 전자는 각각 반대로 하전된 전극을 향하여 이동한다. 전자 및 정공이 동일 분자 상에 국한되어 있을 경우, 여기된 에너지 상태를 지니는 국한된 전자-정공인 "엑시톤"이 형성된다. 광은 엑시톤이 광발광 기전을 통해서 전자를 이완시키면 발광된다. 몇몇 경우에, 엑시톤은 엑사이머(excimer) 혹은 엑시플렉스(exciplex) 상에 국한될 수 있다. 열 이완 등과 같은 비방사성 기전도 일어날 수 있지만, 일반적으로 바람직하지 않은 것으로 여겨진다.

초기 OLED는, 예를 들어, 미국 특허 제4,769,292호에 개시된 바와 같은 그들의 단일항 상태("형광")로부터 광을 방출하는 발광성 분자를 이용하였으며, 해당 공보는 그의 전문이 참조로 본 명세서에 병합된다. 형광 발광은 일반적으로 10나노초 미만의 시간 프레임에서 일어난다.

더욱 최근에, 삼중항 상태("인광")로부터 광을 방출하는 발광성 재료를 지니는 OLED가 입증된 바 있다. 문헌[Baldo et al., "Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, pp. 151-154, 1998; ("Baldo-I") 및 Baldo et al., "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence," Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, pp. 4-6, 1999 ("Baldo-II")] 참조(이들은 참조로 그들의 전문이 병합됨). 인광은 참조로 본 명세서에 병합되는 미국 특허 제7,279,704호의 제5 내지 제6칼럼에 더욱 상세히 설명되어 있다.

도 1은 유기 발광장치(100)를 도시하고 있다. 도면은 반드시 일정 척도로 도시되어 있는 것은 아니다. 장치(100)는 기판(110), 양극(115), 정공 주입층(hole injection layer: HIL)(120), 정공 수송층(hole transporting layer: HTL)(125), 전자 차단층(130), 발광층(135), 정공 차단층(hole blocking layer: BHL)(140), 전자 수송층(145), 전자 주입층(150), 보호층(155) 및 음극(160)을 포함할 수 있다. 음극(160)은 제1전도층(162)과 제2전도층(164)을 지니는 화합물 음극이다. 장치(100)는 기재된 층들을 차례대로 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이들 각종 층의 특성과 기능뿐만 아니라 예시적인 재료는 참조로 병합되는 미국 특허 제7,279,704호의 제6 내지 제10칼럼에 더욱 상세히 기재되어 있다.

이들 층의 각각에 대한 더 많은 예가 입수가능하다. 예를 들어, 가요성의 투명한 기판-양극 조합은, 전문이 참조로 병합되는 미국 특허 제5,844,363호에 개시되어 있다. p-도핑된 정공 수송층의 예는, 전문이 참조로 본 명세서에 병합되는 미국 특허 출원 공개 제2003/0230980호에 개시된 바와 같이, 50:1의 몰비로 F₄-TCNQ로 도핑된 m-MTDATA이다. 발광성 및 호스트 재료의 예는, 전문이 참조로 본 명세서에 병합되는 미국 특허 제6,303,238호(발명자: Thompson 등)에 개시되어 있다. n-도핑된 전자 수송층의 예는, 전문이 참조로 본 명세서에 병합되는 미국 특허 출원 공개 제2003/0230980호에 개시되어 있는 바와 같이, 1:1 몰비로 Li로 도핑된 BPhen이다. 전문이 참조로 본 명세서에 병합되는, 미국 특허 제5,703,436호 및 제5,707,745호는 위에 놓인 투명한 전기 전도성의 스퍼터링 증착된 ITO 층을 지니는 Mg:Ag 등과 같은 금속 박층을 지니는 화합물 음극을 포함하는 음극의 예를 개시하고 있다. 차단층의 이론과 용도는, 전문이 참조로 본 명세서에 병합되는, 미국 특허 제6,097,147호 및 미국 특허 출원 공개 제2003/0230980호에 더 상세히 기재되어 있다. 주입층의 예는, 전문이 참조로 본 명세서에 병합되는 미국 특허 출원 공개 제2004/0174116호에 제공되어 있다. 보호층의 설명은, 전문이 참조로 본 명세서에 병합되는 미국 특허 출원 공개 제2004/0174116호에서 찾을 수 있다.

도 2는 역전된 OLED(200)를 도시하고 있다. 이 장치는 기판(210), 음극(215), 발광층(220), 정공 수송층(225) 및 양극(230)을 포함한다. 장치(200)는 기재된 층들을 차례대로 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 가장 통상의 OLED 배치형태는 양극 위에 배치된 음극을 지니고, 장치(200)는 양극(230) 밑에 배치된 음극(215)을 지니므로, 장치(200)는 "역전된" OLED라 지칭될 수 있다. 장치(100)에 관하여 설명된 것과 유사한 재료가 장치(200)의 대응하는 층에 이용될 수 있다. 도 2는 장치(100)의 구조로부터 일부 층들이 어떻게 생략될 수 있는지의 일례를 제공한다.

도 1 및 도 2에서 예시된 단순한 적층 구조는 비제한적인 예로 제공되며, 본 발명의 실시형태가 광범위한 기타 구조와 관련하여 이용될 수 있음이 이해될 것이다. 설명된 구체적인 재료 및 구조는 사실상 예시적인 것이며, 기타 재료과 구조가 이용될 수 있다. 기능성 OLED는 상이한 방식으로 기재된 각종 층을 배합함으로써 얻어질 수 있거나, 층들은 설계, 성능 및 비용 인자에 의거해서 전체적으로 생략될 수 있다. 구체적으로 기재되지 않은 기타 층들도 포함될 수 있다. 구체적으로 기재된 것 이외의 다른 재료가 이용될 수도 있다. 본 명세서에 제공된 예의 다수는 단일 재료를 포함하는 것으로 다양한 층을 기재하고 있지만, 호스트와 도펀트의 혼합물 등과 같은 재료의 배합물, 더욱 일반적으로는 혼합물이 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또, 층들은 각종 하위층을 지닐 수 있다. 본 명세서에서 각종 층에 부여된 명칭은 엄격하게 제한하도록 의도된 것은 아니다. 예를 들어, 장치(200)에서, 정공 수송층(225)은 발광층(220) 내로 정공을 수송하여 정공을 주입하므로, 정공 수송층 혹은 정공 주입층으로서 기재될 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, OLED는 음극과 양극 사이에 배치된 "유기층"을 지니는 것으로 기재될 수 있다. 이 유기층은 단일 층을 포함할 수 있거나, 또는 예를 들어 도 1 및 도 2에 대해서 기재된 바와 같이 상이한 유기 재료의 다수의 층을 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 전문이 본 명세서에 참조로 병합되는 미국 특허 제5,247,190호(발명자: Friend 등)에 기재된 바와 같은 중합체 재료로 구성된 OLED(PLED) 등과 같이 구체적으로 기재되지 않은 구조 및 재료도 이용될 수 있다. 추가의 예로서, 단일 유기층을 지니는 OLED가 이용될 수도 있다. OLED는, 예를 들어, 본 명세서에 전문이 참조로 병합되는 미국 특허 제5,707,745호(발명자: Forrest 등)에 기재된 바와 같이 적층될 수 있다. OLED 구조는 도 1 및 도 2에 예시된 간단한 적층 구조로부터 벗어날 수도 있다. 예를 들어, 기판은 미국 특허 제6,091,195호(발명자: Forrest 등)에 기재된 바와 같은 메사 구조 및/또는 미국 특허 제5,834,893호(발명자: Bulovic 등)에 기재된 바와 같은 피트(pit) 구조 등과 같은 아웃-커플링(out-coupling)을 향상시키기 위하여 각진 반사면을 포함할 수 있으며, 이들 특허 문헌은 본 명세서에 그들의 전문이 참조로 병합된다.

달리 특정되어 있지 않는 한, 각종 실시형태의 층들의 어느 하나가 임의의 적절한 방법에 의해 적층되어 있을 수 있다. 유기층에 대해서, 바람직한 방법은 열 증발, 예컨대, 본 명세서에 전문이 참조로 병합되는 미국 특허 제6,013,982호 및 제6,087,196호에 기재된 바와 같은 잉크 젯, 본 명세서에 전문이 참조로 병합되는 미국 특허 제6,337,102호(발명자: Forrest 등)에 기재된 바와 같은 유기 기상 증착(OVPD), 및 본 명세서에 전문이 참조로 병합되는 미국 특허 출원 공개 제10/233,470호에 기재된 바와 같은 유기 증기 제트 인쇄(OVJP)에 의한 증착을 포함한다. 기타 적절한 증착 방법은 스핀 코팅 및 기타 용액 기반 공정을 포함한다. 용액 기반 공정은 바람직하게는 질소 혹은 불활성 분위기 중에서 수행된다. 기타 층들에 대해서는, 바람직한 방법은 열 증발을 포함한다. 바람직한 패턴화 방법은, 마스크를 통한 증착, 미국 특허 제6,294,398호 및 제6,468,819호(본 명세서에 이들의 전문이 참조로 병합됨)에 기재된 것과 같은 냉간 용접, 그리고 잉크젯 및 OVJD 등과 같은 증착 방법들 중 일부와 연관된 패턴화를 포함한다. 기타 방법도 이용될 수 있다. 증착될 재료들은 이들이 특정 증착 방법과 융화가능하도록 변경될 수도 있다. 예를 들어, 알킬 및 아릴기, 분지 혹은 불포화, 및 바람직하게는 적어도 3개의 탄소를 함유하는 치환체가 용액 처리를 받는 그들의 능력을 증대시키기 위하여 소분자에 이용될 수 있다. 20개 이상의 탄소를 지니는 치환체가 이용될 수 있고, 3 내지 20개의 탄소가 바람직한 범위이다. 비대칭 구조를 지니는 재료는, 비대칭 재료가 재결정화되는 보다 낮은 경향을 지닐 수 있기 때문에, 대칭 구조를 지니는 것보다 더 양호한 용액 처리성을 지닐 수 있다. 덴드리머 치환체는 용액 처리를 받는 소분자의 능력을 증대시키는데 이용될 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따라 제작되는 장치는 평판형 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 텔레비전, 광고판, 내부 혹은 외부 조명 및/또는 시그널링용 조명, 헤드업 디스플레이(heads up display), 완전 투명 디스플레이, 가요성 디스플레이, 레이저 프린터, 전화, 핸드폰, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 랩탑 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로-디스플레이, 차량, 대면적 벽, 영화관 혹은 스타디움 스크린 혹은 간판 등을 비롯한 광범위한 소비재에 내장될 수 있다. 각종 제어 기전은, 수동 매트릭스 및 능동 매트릭스를 비롯하여 본 발명에 따라 제작된 제어 장치에 이용될 수 있다. 다수의 장치가 인간에게 쾌적한 온도 범위, 예컨대, 18℃ 내지 30℃, 더 바람직하게는 실온(20 내지 25℃)에서 이용하기 위하여 의도되어 있다.

본 명세서에 기재된 재료 및 구조는 OLED 이외의 다른 장치에서 용도를 지닐 수 있다. 예를 들어, 유기 태양 전지 및 유기 광검출기 등과 같은 기타 광전 장치는 상기 재료 및 구조를 이용할 수 있다. 더욱 일반적으로, 유기 트랜지스터 등과 같은 유기 장치가 상기 재료 및 구조를 이용할 수 있다.

용어 할로, 할로겐, 알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 알키닐, 복소환기(heterocyclic group), 아릴, 방향족 기 및 헤테로아릴은 당업계에 공지되어 있고, 미국 특허 제7,279,704호의 제31 내지 제32칼럼에 규정되어 있으며, 이 특허는 참조로 본 명세서에 병합된다.

박막 봉지와 함께 봉지화된 OLED의 보관수명을 연장시키는 구조 및 방법은 발견된 바 있다. 두 도전층 사이에 배치된 분리층을 지니는 전극은 음극-유기 계면으로부터 멀리 떨어진 장치 내의 개소들에 대해서 절연막 형성 혹은 계면 박리(delamination)에 의해 초래된 결함들의 형성을 유도하는데 이용되므로, 다크 스팟들은 형성되지 않는다.

음극층(CL)은 분리층을 사이에 샌드위치시키면서 2개 이상의 분리층으로 분할될 수 있다. 이 분할으로 인해, 봉지층을 통해 침투하는 수증기가 CL의 최상위 도전층 혹은 분리층을 공격한다. 이것은 종종 절연(산화물-등)층을 형성하고/하거나 박리를 일으키는 반응으로 된다. 물은 CL의 최하위 도전층에 도달하기 전에 반응하므로, 그 층은 이 결함의 형성에 의해 영향받지 않은 채로 있게 된다. 그 결과, CL의 최하위 도전층은 음극으로서 계속 기능한다. 또, CL의 최하위 도전층은 단일층 음극과 비교할 때 훨씬 덜 열화를 받으므로, 장치의 보관 수명을 연장시킨다.

이러한 분할된 음극의 상부층에 대한 또 다른 기능은 수분을 흡수하는 흡습제로서 작용하는 것이다. 흡습제의 기능은 기판이 투과성일 때 음극 측에 부가해서 장치의 양극 측 상에서 이용될 수 있고, 상기 기판은 흔히 플라스틱 기판 또는 가요성 기판의 맥락에서 볼 수 있다. 플라스틱 기판은 해당 기판을 통해 투과되는 수증기를 통해서 장치가 열화되는 것을 방지하기 위하여 기판과 장치 사이의 장벽막(barrier film)과 함께 이용되는 것이 바람직하다. 음극과 봉지층 사이에 수분 흡수재료의 얇은 층이 있다면, 물 분자들과 반응하여 이들이 음극-유기 계면에 도달하여 다크 스팟들을 형성하는 것을 지연시킨다.

다층 음극의 이용성을 기술하는 시도가 있었다. 예를 들어, 논문 "Improved flexibility of flexible organic light-emitting devices by using a metal/organic multilayer Cathode, by Lian Duan, Song Liu, Deqing Zhang, Juan Qiao, Guifang Dong,LiduoWang and Yong Qiu, J. Phys. D: Appl. Phys. 42 (2009) 075103"에서의 실험은 Alq/LiF에 이어 CaO 흡습제, 그 뒤의 Al박의 4개의 적층부로 구성된 봉지로 위에 씌운 다층(Al/Alq/Al) 음극을 이용함으로써 장치 가요성 및 수명(보관 수명이 아니라 작동 수명)의 개선을 기술하고 있다.

Duan이 개시한 장치와 대조적으로, 본 명세서에 기재된 다층 음극은 해당 음극을 통해서 광을 방출하는 장치에서 이용하기에 적합하고, 또한, 예를 들어, 음극 위에 배치된 투명한 박막 봉지층인 장벽층과 함께 이용될 수 있다.

다층 음극에 대한 다른 시도도 있었다. 예를 들어. 미국 특허 공개 제2006/018199A1호는 OLED 장치 내의 금속/무기/금속 다층 음극을 설명하고 있다.

도 3은 분할 전극을 지니는 유기 장치(300)를 도시하고 있다. 해당 장치는 기판(310) 위에 배치되어 있다. 이 장치는, 차례로, 투과 장벽(320), 수분 반응층(330), 제1전극(340), 유기층(350), 제2전극(360), 장벽층(370) 및 라미네이션 층(380)을 포함한다. 제2전극(360)은 제1도전층(361), 제1분리층(362), 제2도전층(363), 제2분리층(364) 및 제3도전층(365)을 더 포함하는 분할 전극이다. 도 3에 도시된 많은 특성은 임의선택적이다.

상기 유기층은 다수의 하위층을 포함할 수 있다. 예를 들어, OLED에 있어서, 유기층은 도 1 및 도 2에 관하여 설명된 유기층들의 전부 혹은 일부를 포함할 수 있다. 다른 유형의 유기 장치에 있어서, 유기층은 다수층도 포함할 수 있다.

"적어도 10% 다른"이란, 예를 들어, 제1분리층이 제1도전층의 소광 계수보다 10% 초과 혹은 10% 미만인 것을 의미한다.

광이 재료를 통과할 때, 투과된 광의 측정된 강도 I는 비어-람버트 법칙(Beer-Lambert Law)이라 불리는 역지수 멱수 법칙(inverse exponential power law)에 따라서 입사 강도 I0과 관련된다. 그 표현은 다음 식으로 부여된다:

식 중, x는 경로 길이를 나타내고,

는 흡수 혹은 감쇠 계수이다. 흡수 계수는 매질 중 전자파의 흡수를 기술하는 하나의 방식이다. 이것은 자유 공간 내 광의 파장

와 굴절률 κ의 허수 부분의 면에서, 즉,

로서 표현될 수 있다. 굴절률의 허수 부분은 또한 통상 소광 계수라 불린다. 소광 계수는, 굴절률의 실수 부분처럼, 단위를 지니지 않는다. 매질의 굴절률의 실수 부분(통상 굴절률이라 지칭됨)은 주어진 매질 중 파의 속도에 대한 기준 매질(진공 등) 중 파의 속도의 비를 나타낸다.

분리층과 다른 층들 간의 소광 계수와 굴절률의 차이는, 이러한 차이가 수증기 투과율 등과 같은 재료 성장, 화학, 조성, 밀도, 및 원자 배열 및/또는 기타 물성에도 차이가 있는 것을 의미하므로 바람직하다. 재료 특성이 분리층으로서 그의 기능을 수행하기 위하여 도전층의 것과는 다른 분리층을 지니는 것이 바람직하다. 상이한 물성을 지니는 재료는, 투과 장벽을 통해 투과하는 수증기가 도 11에 도시된 바와 같은 이러한 층의 부재에 있어서 장치 아래쪽으로 계속되는 대신에 분산되게 할 것이다. 수증기 투과 계수와 상관되는, 소광 계수 및 굴절률은 간행된 문헌으로부터 더욱 쉽게 얻어질 수 있고, 또한 수증기 투과 계수보다 더욱 용이하게 측정될 수 있으므로, 분리층으로서 적합한 재료를 선택하는데 이용될 수 있다. 전도층보다 높거나 낮은 소광 계수 혹은 굴절률은 물성의 차이를 나타내고, 따라서 분리층으로서의 그의 적절한 작용을 확실하게 한다. 일례로서, 500㎚에서 통상 이용되는 전도층 Al의 소광 계수 및 굴절률은 6.04 및 0.82이다. SiON 등과 같은 무기 막은 두 재료 간의 물성차 때문에 분리층으로서도 작용할 것이다. 이는 500㎚에서 0의 소광 계수와 1.49의 굴절률을 지닌다. 이전의 예로부터, 소광 계수와 굴절률은 양쪽 모두 전도층에 적합한 분리층을 선택하는데 이용될 수 있다. 이들 두 파라미터의 측정은 매우 간단하고 엘립소미터(ellipsometer)를 이용해서 단지 수분을 필요로 한다.

장벽층은, 화학적 기상 증착(열선 혹은 플라즈마 원조), 또는 e-빔 혹은 열 증발, 또는 스퍼터링 또는 원자 혹은 분자 층 증착 등과 같은 증발 수법을 이용해서 성장된 SiNx, SiOx 및 SiOxNy 등과 같은 무기물, 또는 TiO₂, HfO₂ 등과 같은 기타 산화물, 또는 TiN 혹은 AlTiN 등과 같은 질화물, 또는 SiOxCy, SiOxCyHz, SiCxOyNz 등과 같은 유기 금속, 또는 혼성(혼합) 무기-유기 막, 또는 교호의 무기-유기 막의 다수층일 수 있다. 유기 막은 Alq, NPD, 폴리아크릴레이트류, 폴리카보네이트류 등과 같은 탄소를 함유하는 화합물이다. 장벽막은 전술한 진공 수법, 또는 인쇄 혹은 스핀-온 및 소결 등과 같은 비진공 수법을 이용해서 증착될 수 있다. 장벽층은 공지되어 있고, 임의의 적절한 장벽층이 이용될 수 있다.

바람직하게는, 제1분리층은 500㎚에서 5 미만의 소광 계수를 지닌다. 더욱 바람직하게는, 제1분리층은 500㎚에서 3 미만, 더욱더 바람직하게는 1 미만의 소광 계수를 지닌다.

소광 계수 및 굴절률은 일반적으로 파장의 함수이다. 500㎚가 소광 계수 및 굴절률의 효과를 명확하게 정량화하는 지점으로서 선택되는데, 그 이유는, 500㎚ 부근 등과 같은 보다 높은 에너지의 가시광이 일반적으로 보다 낮은 에너지 광보다 각종 장치에서 각종 유형의 더 많은 쟁점을 유발할 수 있기 때문이다.

일 실시형태에 있어서, 제1분리층은 본질적으로 유기 재료로 이루어진다. 제1분리층이 유기 재료인 경우, 제1분리층은 바람직하게는 적어도 20㎚의 두께를 지닌다.

일 실시형태에 있어서, 제1분리층은 본질적으로 무기 재료로 이루어진다.

바람직하게는, 제1도전층은 150㎚ 이하의 두께를 지닌다.

바람직하게는, 제1도전층은 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 5% 다른 수증기 투과율을 지니고, 제2도전층은 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 5% 다른 수증기 투과율을 지닌다. 더욱 바람직하게는, 제1도전층은 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 10% 다른 수증기 투과율을 지니고, 제2도전층은 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 10% 다른 수증기 투과율을 지닌다. 가장 바람직하게는, 제1도전층은 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 25% 다른 수증기 투과율을 지니고, 제2도전층은 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 25% 다른 수증기 투과율을 지닌다.

"적어도 5% 다른"이란, 예를 들어. 제1분리층이 제1도전층의 수증기 투과율(water vapor transmission rate: WVTR)과는 5% 초과 혹은 5% 미만의 수증기 투과율을 지니는 것을 의미한다. 이들 층의 WVTR의 유의한 차이는 전극의 어딘가를 통해서 이동 중인 물이 비교적 높은 WVTR을 지니는 층에 부딪치는 것을 의미하며, 물이 비교적 용이하게 전극에 대해서 평행한 방향으로 이동할 수 있고 계면에 도달하기 전에 넓은 영역에 걸쳐서 산화물을 형성하도록 반응하며 이러한 반응이 다크 스팟을 유발한다.

일 실시형태에 있어서, 제1도전층은 낮은 일함수 금속층 혹은 무기층이다. 제1도전층에 대한 바람직한 낮은 일함수 금속층 재료는 Ca 및 MgAg(Ag로 도핑된 Mg)를 포함한다.

일 실시형태에 있어서, 제2도전층은 낮은 일함수 금속층 혹은 무기층이다. 제2도전층에 대한 바람직한 낮은 일함수 금속층 재료는 Ca 및 MgAg를 포함한다.

일 실시형태에 있어서, 제1도전층과 제2도전층은 동일한 재료 조성을 지닌다.

일 실시형태에 있어서, 제1도전층과 제2도전층은 상이한 재료 조성을 지닌다.

일 실시형태에 있어서, 제1분리층은 금속층, 무기층 혹은 유기층이다.

장치는 기판을 더 포함할 수 있고, 제1전극은 기판 위에 배치될 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 기판은 2×10^-2 Nm보다 큰 굴곡 강성을 지니는 강성 기판이다. 강성 기판에 대한 바람직한 재료는 목적으로 하는 굴곡 강성으로 되기에 충분한 두께를 지니는, 유리, 세라믹 및 금속을 포함한다.

일 실시형태에 있어서, 기판은 2×10^-2 Nm 미만의 굴곡 강성을 지니는 가요성 기판이다. 가요성 기판에 대한 바람직한 재료는 금속, 플라스틱, 종이, 직물 및 복합 재료를 포함한다. 해당 재료는 목적으로 하는 굴곡 강성으로 되기에 충분히 낮은 두께를 지닌다. 복합체는 세라믹 매트릭스 복합체, 금속 매트릭스 복합체, 또는 중합체 매트릭스 복합체일 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 제1전극은 양극이고, 장치는 상기 양극과 기판 사이에 배치된 투과 장벽층을 더 포함한다. 장치는 기판과 양극 사이에 배치된 수분 반응층을 더 포함한다. 이 실시형태는 가요성 기판과 함께 이용하기에 특히 바람직하며, 이는 기판을 침투하는 수분에 더욱 민감하게 되는 경향이 있다.

투과 장벽은 스펀-온 또는 증발된 또는 인쇄된 중합체 막(폴리아크릴레이트 혹은 폴리에폭사이드 등)과 소정의 얇은 무기막(SiOxCyNz)과의 조합 등과 같이, 낮은 결함, 낮은 입상 시나리오의 100㎚ 두께의 막으로부터 50㎛ 두께의 막까지의 어느 것일 수도 있다. 바람직하게는, 전체 장벽층은 25㎛ 미만의 두께, 가장 바람직하게는 10㎛ 미만의 두께이다. 두께를 저감하는 것은 장벽막의 기계적 가요성을 향상시킬 것이다. 수분 반응층은 얇은 금속막인 경우 5㎚로 얇을 수 있거나 또는 중합체 막인 경우 25㎛로 두꺼울 수 있다. 수분 반응층은, 중합체인 경우, 또한 기판의 표면 조도롤 최소화하는데 이용되는 평탄화 층으로서 작용할 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 장치는 장벽층 위에 배치된 라미네이션 층을 더 포함한다. 그 목적은 취급 및 수송 시 장벽층의 기계적 열화를 방지하기 위함이다. 라미네이션 층은 접착제, 얇은 스펀-온 중합체 층, 증발된 중합체 층, 분무 코팅된 혹은 에어로졸 분산된 중합체 층을 이용해서 기판에 부착된 얇은 중합체 막일 수 있다.

라미네이션 층은 폴리아크릴레이트, 폴리에폭사이드, 폴리실록산 및 기타 적절한 재료 등과 같은 유기 혹은 유기금속 화합물의 층일 수 있다. 이들은 UV 혹은 열 경화성 화합물일 수 있고, 이는 UV 광에 의한 처리 혹은 가열 혹은 압력의 인가 시, 또는 단순히 소정 시간 간격 동안 실온에 방치 시 중합, 또는 가교 또는 경화될 것이다. 라미네이션은 또한 이러한 중합체 접착제층에 이어서 PEN(폴리에틸렌 나프탈레이트), 혹은 폴리카보네이트 혹은 폴리이미드 혹은 기타 적절한 재료 등과 같은 중합체 막 혹은 시트로 이루어질 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 제2전극은 제2도전층 위에 배치된 제2분리층, 및 제2분리층 위에 배치된 제3도전층을 더 포함한다. 제2도전층 및 제1분리층에 관하여 위에서 설명된 파라미터는 또한 제3도전층 및 제2분리층과 함께 이용하기에 바람직하다.

추가의 분리층은 다수의 계면 및 층을 증가시키고, 그 내부에서 물이 횡방향으로 이동하여 계면에 도달하기 전에 유기 재료와 반응하며, 여기서 물의 존재는 다크 스팟을 유발할 것이다.

일 실시형태에 있어서, 제1분리층은 본질적으로 단일 재료로 이루어진다.

일 실시형태에 있어서, 제1분리층은 적어도 2종의 상이한 재료의 혼합물을 포함한다.

일 실시형태에 있어서, 제1분리층은 복수의 하위층을 포함하되, 이들 하위층 중 적어도 2개는 상이한 재료 조성을 지닌다.

바람직하게는, 장벽층은 투명하다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, "투명한"이란, 층이 500㎚의 파장을 지니는 입사광의 90% 이상을 투과시키는 것을 의미한다.

방법이 또한 제공된다. 이하의 층들, 즉, 제1전극; 유기층; 제2전극; 및 장벽층이, 기판 위에, 차례대로 증착된다. 제2전극을 증착시키는 단계는, 소광 계수와 굴절률을 지니는 제1도전층; 제1도전층 위에 배치된 제1분리층; 및 제1분리층 위에 배치된 제2도전층을 차례대로 증착시키는 단계를 더 포함한다. 제1분리층은 500㎚에서 제1도전층의 소광 계수와는 적어도 10% 다른 소광 계수를 지닌다. 바람직하게는, 제1분리층은 또한 500㎚에서 제1도전층의 굴절률과는 적어도 10% 다른 굴절률을 지닌다.

본 발명의 실시형태는 각종 유기 장치와 함께 이용될 수 있다. 많은 실시형태가 유기 발광 장치에 관하여 본 명세서에 기재되어 있지만, 기타 유형의 장치, 예컨대, 유기 광기전 장치 및 유기 트랜지스터가 본 명세서에 기재된 전극 및 수분 보호 구조로부터 혜택을 얻을 수 있다

도 4는 단일층 음극을 지니는 장치의 3차원 및 단면도를 도시하고 있다. 음극-유기 계면에서의 다크 스팟들의 형성도 도시되어 있다. 도 4의 장치는 기판(410), 양극(420), 유기층(430), 음극(440) 및 장벽막(450)을 포함한다. 버스 라인(460)은 음극에 전류를 제공한다. 다크 스팟(470)도 도시되어 있다.

실시형태 1:

일 실시형태에 있어서, 전자 장치의 수분 민감성 전극은 열화를 완화시키기 위하여 다른 금속, 무기 혹은 유기층을 샌드위치시킨 상태에서 둘 이상의 층들로 분할된다. 비교예로서, 도 4는 단일층 음극을 지니는 장치의 3차원 및 단면도(양쪽 모두 개략도)를 도시하고 있다. 다크 스팟들은, 수증기가 봉지막을 투과하여 음극-유기 계면에 도달할 때 형성되어, 이러한 영향을 받은 영역은 발광을 중지시키게 된다.

도 5는 다층 혹은 분할 음극을 지니는 장치의 개략적인 3차원 및 단면도를 도시한다. 음극-유기 계면으로부터 멀리 떨어진 결함(다크 스팟들을 형성하지 않음)의 형성이 도시되어 있다. 도 5의 장치는 기판(510), 양극(520), 유기층들(530), 음극 및 장벽막(550)을 포함한다. 음극은 제1도전층(541), 분리층(542) 및 제2도전층(543)을 포함한다. 다크 스팟(560)도 도시되어 있다.

분할-음극을 지니는 장치의 개략적인 3차원 및 단면도를 도시한 도 5에서, 박리 결함들은 제2도전층과 분리층 사이의 계면에서 형성된다. 이들 결함이 능동 영역으로부터 멀어짐에 따라서, 장치는 광을 계속 발광한다. 결함 분리층(DSL)은 음극과는 상이한 수증기 투과율을 지닌다. 하나의 사례에서, 이는 음극보다 훨씬 높은 수증기 투과율을 지닌다. 이 높은 투과율은 샌드위치층을 가로질러 물 분자의 신속한 분산을 초래하여 제2도전층(음극층 2 또는 CL-2) - DSL 계면에 대해서 충분한 시간 수분과의 반응을 허용한다. 단, 제1도전층은 음극층 1 혹은 CL-1이라고도 지칭될 수 있다. 또 다른 사례에서, 샌드위치층을 가로지르는 투과율은 음극보다 훨씬 적다. 그 경우, 수증기는 CL-2 -DSL 계면을 가로질러 강제로 이동하여 음극과 반응을 허용할 것이다.

실시형태 2:

도 6은 하부 흡습층과 다층 음극을 구비한 가요성 장치의 단면도를 도시한다. 음극-유기 계면으로부터 멀리 떨어진 결함(다크 스팟들을 형성하지 않음)의 형성이 도시되어 있다. 도 6의 장치는 기판(610), 투과 장벽층(611)(하부 장벽층이라고도 지칭됨), 수분 반응층(612)(하부 흡습층이라고도 지칭됨), 하부 양극(620), 유기층(630), 음극 및 장벽막(650)을 포함한다. 음극은 제1도전층(641), 분리층(642) 및 제2도전층(643)을 포함한다. 다크 스팟(660)도 도시되어 있다.

도 6의 실시형태는 수증기가 투과가능한 가요성 기판과 관련된다. 이러한 장치에 있어서, 수증기는 상부면과 하부면의 양쪽 모두로부터 이동한다. 앞서의 실시형태에서는, 상부면과 하부면의 양쪽 모두로부터 오는 수증기가 물 민감성 음극에 도달하여, 음극-유기 계면에 결함을 형성함으로써, 해당 장치에서 다크 스팟들로서 보일 것이다. 분할 음극에 부가해서, 본 실시형태는 하부 장벽과 양극 사이에 샌드위치된 얇은 수분 반응층을 지닌다. 이 층은 플라스틱 기판 및 하부 장벽층을 통해서 오는 물 분자를 흡수하는 흡수층으로서 작용한다.

실시형태 3:

도 7은 샌드위치층 내의 파단부들을 통해 두 음극층 사이에 브리지들을 구비한 다층 음극을 지니는 장치의 단면도를 도시한다. 음극-유기 계면으로부터 멀리 떨어진 결함(다크 스팟들을 형성하지 않음)의 형성이 도시되어 있다. 도 7의 장치는 기판(710), 제1전극(720), 유기층들(730), 제2전극 및 장벽막(750)을 포함한다. 음극은 제1도전층(741), 분리층(742) 및 제2도전층(743)을 포함한다. 다크 스폿(760)도 도시되어 있다.

도 7의 실시형태에서는, 제1 및 제2도전층이 브리지(744)들에 의해 브리지되어 있다. 즉, 분리층(742)은 제1 및 제2도전층이 접촉하게 되는 영역을 지닌다. 분리층(742)은 반드시 연속적일 필요는 없다. 이 구성 형태는 제2도전층의 전도성을 이용한다. 보관 기간에 걸쳐서, 결함 형성으로 인해, 제2도전층은 하부에 있는 장치로부터 완전히 전기적으로 분리될 수 있다. 얇은 음극에 대해서, 이것은 단지 제1도전층이 캐리어 수송에 관여하는 것을 의미한다. 매우 얇은 음극은 높은 저항을 지닐 것이고, 이는 작동 시 장치를 불균일하게 만들 수 있다. 제2(및 가능하게는 임의의 추가의) 도전층이 제1도전층에 브리지되면, 조합된 적층부들이 여전히 전체적인 전도에 있어서 입력을 지닐 것이다. 브리지들이 제2전극의 면적의 단지 일부만 점유하기 때문에, 이들은 단일층 전극으로서 다크 스팟들의 형성에 대한 유해 효과로 되지 않는다. 도 7 및 도 8은 강성 및 가요성 기판에 대한 본 실시형태를 예시한 것으로, 도 8은 도 7에 투과 장벽층(711)(하부 장벽층이라고도 지칭됨), 수분 반응층(712)(하부 흡습층이라고도 지칭됨)을 추가하고 있다.

도 9는 OLED 장치의 유기층과, CL-1 및 CL-2와, 이들 음극층 사이에 있는 결함 분리층(DSL)의 개략적 단면도를 도시한다. DSL은 음극보다 높은 수증기 투과율을 지닌다. 이것에 의해 물 분자가 층을 신속하게 동시에 가로질러 분산되어 CL-2가 물과 반응해서 장치 내 다크 스팟들로서 보이지 않는 결함들을 형성할 수 있다.

도 10은 LED 장치의 유기층과, CL-1 및 CL-2와, 이들 사이에 있는 DSL의 개략적 단면도를 도시한다. DSL은 음극보다 낮은 수증기 투과율을 지닌다. 이것에 의해 물 분자가 CL-2의 DSL과의 계면을 가로질러 강제로 분산되어 음극과 반응해서 장치 내 다크 스팟들로서 보이지 않는 결함들을 형성할 수 있다.

도 11은 OLED 장치의 유기층과, CL-1 및 확장된 음극의 개략적 단면도를 도시한다. 음극 내의 핀홀들 및 기타 결함들이 계속 성장한다. 그 최종 결과 단지 제1 CL만이 존재하는 것과 별로 많이 다르지 않다. 그 결함들이 CL-1 - 유기 계면에서 형성되어 다크 스팟들로서 보일 수 있다.

장치의 제조방법

장치 제조 방법은 이하의 단계들로 나뉠 수 있다:

1. 기판, 평탄화^*, 및 배면 투과 장벽^*

2. 하부 흡습제^*(오로지 가요성 투과 기판용)

3. OLED 증착

4. 음극 증착

5. 박막 봉지

6. 라미네이션

평탄화 층 및 하부 투과 장벽의 이용은 오로지 상당한 물 투과성을 지니는 경향이 있는 가요성 기판과 함께 이용하기 위하여 바람직하다. 강성 기판은 일반적으로 기판을 통한 물 침투가 문제가 없도록 충분히 두껍게 만들어질 수 있지만, 예외가 있을 수 있다.

1. 기판, 평탄화 및 하부 투과 장벽: 강성 기판은 임의의 유리, 또는 세라믹, 또는 두꺼운 금속 기판일 수 있다. 가요성 기판은 얇은 금속박, 예컨대, Al 또는 스테인레스강, 또는 플라스틱, 예컨대, PET 혹은 PEN, 또는 종이 혹은 직물 혹은 복합재, 예컨대, 세라믹 매트릭스 복합체, 금속 매트릭스 복합체, 또는 중합체 매트릭스 복합체일 수 있었다. 기판은 단일 재료, 화합물 재료 및/또는 라미네이트된 층들을 포함할 수 있다.

가요성 기판은 OLED 성장 전에 평탄화되는 것이 바람직하다. 가요성 금속 및 플라스틱 기판은 종종 높은 애스퍼러티 계수치(asperity count)와 높은 rms 조도(roughness)로 된다. 레지스트(예컨대, 폴리이미드)의 증착에 이은 하드 베이크(hard bake), 또는 대안적으로 PECVD 등의 방법을 이용한 무기 유전체의 증착 등과 같은 각종 평탄화 방법이 이용될 수 있다. 평탄화층은 OLED와 기판 간의 전기적 접촉을 제거할 수 있다. 이것은 금속박의 경우에 특히 바람직하며, 이때 몇몇 상황에서는 기판을 통해 흐르는 전류를 지니지 않도록 하는 것이 유리할 수 있다. 평탄화 층은 투과 장벽으로서도 작용할 수 있고, 이는 플라스틱 기판의 경우에 특히 바람직하며, 이때 산소와 수분은 기판을 통해서 투과될 수 있다.

2. 하부 흡습제: 투과성 기판에 대해서, 수분 소모 혹은 수분 반응층인 장벽층 이후에 얇은 막층을 증착하는 것이 바람직하다. 이는 물과 화학적 화합물을 형성할 수 있는, 임의의 금속, 혹은 무기 혹은 유기 재료 또는 이들의 조합물일 수 있다.

3. OLED 증착: 양극 및/또는 버스 라인은 VTE 또는 새도 마스크를 통한 스퍼터링을 비롯한 임의의 적절한 수법에 의해 증착될 수 있거나, 또는 블랭킷 증착 후 포토리소그라피를 이용한 패턴화될 수 있다. 양극 재료의 예로는 IZO, ITO, Al, Ag 혹은 이들의 조합물을 들 수 있다. 개별의 양극 영역은 기판 내 절삭부/새김눈(score) 둘레에 패턴화되는 것이 바람직하다.

버스 라인 재료의 예로는 Al, Ag, Au, Cu를 들 수 있다. 버스 라인은 역전된 기판 상에 형성된 새김눈 표시를 통과할 수 있다. 몇몇 예에서, 개별의 화소 영역은 버스 라인을 이용해서 병렬로 접속되는 한편, 다른 예에서는, 화소들은 직렬로 접속된다. 몇몇 예에서, 단일의 대면적 화소가 이용될 수 있었다.

4. 음극 증착: OLED 적층부의 상부에 있는 층은 CL(음극층)이다. 강성 및 가요성 기판의 양쪽 모두에 대한 분할-CL은, 앞서 설명된 바와 같이, 제1층이 전도 및 전자 주입층으로서 작용하는 한편, 나머지 층들이 음극-유기 계면으로부터 멀리 떨어진 다크 스팟 형성 결함을 이동시키는 작용을 하는 적층된 음극이다. 제1 CL은 증발 혹은 기타 박막 증착 처리에 의해 증착된, Ca 혹은 MgAg 등과 같은 임의의 적절한 낮은 일함수층이다. DSL은 임의의 얇은 금속, 유기 혹은 무기층일 수 있고, 그의 기능은 유입되는 제2 CL을 제1 CL로부터 분리시키는 것이다. DSL은 수증기 투과의 관점에서 음극과는 달라야 한다. 이것은 DSL에 도달 시 물 분자가 계면에서 신속하게 분산되어 계면 자체에서 결합을 형성할 수 있도록 높은 투과율을 지녀야만 한다. 도 6은 이 상황을 설명하고 있다. 또는, 이것은 물 분자가 강제로 게면 경로로 이행해서 음극과 반응하여 결함을 형성하도록 음극보다 낮은 투과율을 지녀야만 한다. 도 7은 이 상황을 설명하고 있다. 두 경우에 있어서, 결함은 의도된 음극-유기 계면으로부터 멀리 떨어져서 형성된다. DSL은 확장된(두꺼운) 음극이 아닐 수 있다. 이러한 경우에, 수증기는 음극-유기 계면으로 비침범 상태(unintruded)로 이동한다. 도 8은 이 상황을 설명하고 있다. 샌드위치층 자체는 수분을 흡수할 수 있다. 제2 CL은 제1음극과 마찬가지로 또 다른 낮은 일함수 금속 혹은 무기막일 수 있다. 이것은 제1음극과 상이할 수 있다. 몇몇 경우에, 둘 이상의 음극층이 결함 분리 및 수분 소모 효과를 증대시키기 위하여 이용될 수 있다. 몇몇 경우에, 최상위 CL이 또 다른 유기 혹은 무기층에 의해 덮여서 후속의 봉지 처리에 의해 음극이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

5. 박막 봉지(Thin Film Encapsulation: TFE): 특별히 가요성 기판 상에, 하지만 여러 번 강성 기판 상에 또한 OLED를 제작할 경우, 박막 봉지(TFE)는 장치의 보관수명을 연장시키기 위하여 이용된다. 박막 봉지층은 무기 재료 혹은 무기 재료와 유기 재료의 조합일 수 있다. 무기 재료는 수분 및 산소의 침투에 대항하여 효과적인 장벽을 제공하는 한편, 유기 재료는 기계적 가요성을 제공하고, 또한 무기층 내의 임의의 흠(fault)을 분산시키는 것을 도우며, 이는 장벽을 통한 확산 경로 길이를 증가시킨다.

위에서 설명된 제1실시형태에서는, 새도 마스크 설계를 통해서 10 마이크론 미만의 두께의 TFE 층을 증착시키는데 PECVD를 이용하였다.

6. 라미네이션: TFE를 지니는 모든 장치에 대해서, 봉지 후의 상부 층은 라미네이션 층이다. 이는 접착제를 이용해서 기판에 부착된 얇은 중합체 막, 혹은 얇은 스펀-온 중합체 층, 또는 증발된 중합체 층, 또는 분무 코팅된, 에어로졸 분산된 중합체 층으로 구성될 수 있다. 라미네이션 층은 취급 동안 박막 봉지가 손상되거나 스크래치가 생기는 것을 방지한다. 이것은 또한 필요한 경우 광학 기능을 수행할 수 있다. 플러터링 조명 장치(fluttering lighting device) 실시형태에서, 라미네이션 층은 박막 봉지의 상부에 에어로졸 분산된 중합체 막이다.

상기 방법은 제2전극으로서 음극을 지니는 장치에 관하여 설명되었지만, 실시형태는 제2전극, 즉, 기판으로부터 더욱 멀리 떨어진 전극으로서 이용되는 양극도 내포할 수 있는 것이 이해된다.

실시예 1

본 발명의 개념의 일부는 하부-발광 OLED(BOLED) 장치들을 제작하고 이들에 박막 봉지로 봉지를 실시함으로써 시험되었다. 제1장치는 200㎚ 두께의 Al 음극을 지녔고, 제2장치는 100nm Al, 60nm NPD 및 100nm Al 음극을 지녔다. 이들 장치는 유사한 박막(동일 두께) 봉지 장벽막으로 봉지되었고 이어서 보관 수명 시험을 위하여 85℃ 및 85%RH에서 보관되었다. 도 12는 보관 수명 시험 동안 장치들의 능동 영역의 사진을 나타낸다. 단일층 음극(좌측)을 이용해서, 얻어진 최대 지연 시간(즉, 인지가능한 장치 열화가 일어날 때까지의 시간)은 500시간 정도였다. 분기된 음극(우측)을 이용해서, 지연 시간은 약 650시간까지 증가되었다. 85℃ 및 85%RH의 가속 조건 하에서 이것은 지연 시간의 30% 증가이다.

또, 도 12에 관하여 논의된 장치를 박막 봉지를 실시하지 않은 유사한 장치와 비교를 행하였다. 도 13은 박막 봉지로 봉지된 혹은 박막 봉지를 실시하지 않은 85℃ 및 85%RH에서의 보관 수명 시험 동안 하부-발광 OLED 장치의 능동 영역의 사진을 나타낸다. (a)는 봉지를 실시하지 않은 단일층 200nm Al 음극에 대한 사진을 나타내고, (b)는 봉지를 실시한 단일층 200nm Al 음극에 대한 사진을 나타낸다. (c)는 봉지를 실시하지 않은, 100nm Al에 이어서, 60nm NPD, 이에 이어서 100nm Al을 지니는 음극에 대한 사진을 나타낸다. (d)는 (c)의 것들과 유사하지만 봉지를 실시한 장치에 대한 사진을 나타낸다. 결함 분리층을 지니거나 지니지 않은 장치들은 이러한 가혹한 분위기 조건에서 단지 10분 지속되었지만, 결함 분리층을 지니는 장치는 현저하게 길게 지속 수행되었다.

다른 재료와의 조합

유기 발광장치 내의 특정 층에 이용가능한 본 명세서에 기재된 재료는 해당 장치 내에 존재하는 광범위한 다른 재료와 조합하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 발광 도펀트는 광범위한 호스트, 수송층, 차단층, 주입층, 전극 및 존재할 수 있는 기타 층들과 함께 이용될 수 있다. 이하에 기재되거나 언급된 재료는 본 명세서에 개시된 화합물과 조합하여 이용될 수 있는 재료의 비제한적인 예이며, 당업자라면 조합하여 이용가능한 다른 재료를 확인하기 위하여 문헌을 쉽게 참고할 수 있다.

HIL/HTL:

본 발명에서 이용될 정공 주입/수송 재료는 특별히 제한되지 않고, 화합물이 전형적으로 정공 주입/수송 재료로서 이용되는 한 어떠한 화합물이라도 이용될 수 있다. 해당 재료의 예로는, 프탈로사이아닌 혹은 포피린 유도체; 방향족 아민 유도체; 인돌로카바졸 유도체; 플루오로탄화수소를 함유하는 중합체; 전도성 도펀트를 지닌 중합체; PEDOT/PSS 등과 같은 전도성 중합체; 포스폰산 및 실란 유도체 등과 같은 화합물로부터 유래된 자가-조립 단량체(self-assembly monomer); MoO_x 등과 같은 금속 산화물 유도체; 1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌헥사카보나이트릴 등과 같은 p-형 반도체 유기 화합물; 금속 착체; 및 가교결합가능한 화합물을 들 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.

HIL 또는 HTL에 이용되는 방향족 아민 유도체의 예로는 이하의 일반 구조들을 들 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다:

Ar¹ 내지 Ar⁹은 각각 벤젠, 바이페닐, 트라이페닐, 트라이페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌, 아줄렌 등과 같은 방향족 탄화수소 환식 화합물로 이루어진 군; 다이벤조티오펜, 다이벤조퓨란, 다이벤조셀레노펜, 퓨란, 티오펜, 벤조퓨란, 벤조티오펜, 벤조셀레노펜, 카바졸, 인돌로카바졸, 피리딜인돌, 피롤로다이피리딘, 피라졸, 이미다졸, 트라이아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사다이아졸, 옥사트라이아졸, 다이옥사졸, 티아다이아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트라이아진, 옥사진, 옥사티아진, 옥사다이아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 인독사진, 벤즈옥사졸, 벤즈아이소옥사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 잔텐, 아크리딘, 페나진, 페노티아진, 페녹사진, 벤조퓨로피리딘, 퓨로다이피리딘, 벤조티에노피리딘, 티에노다이피리딘, 벤조셀레노페노피리딘 및 셀레노페노다이피리딘 등과 같은 방향족 복소환 화합물로 이루어진 군; 및 방향족 탄화수소환기 및 방향족 복소환기로부터 선택된 동일 유형 혹은 상이한 유형의 기이고 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 실리콘 원자, 인 원자, 붕소 원자, 사슬 구조 단위 및 지환식기 중 적어도 하나를 통해서 혹은 직접 서로 결합된 2 내지 10개의 고리 구조 단위로 이루어진 군으로부터 선택된다. 여기서, 각 Ar은 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아르알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카보닐, 카복실산, 에스터, 나이트릴, 아이소나이트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환체에 의해 더 치환된다.

일 양상에서, Ar¹ 내지 Ar⁹은 이하로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다:

k는 1 내지 20의 정수이고; X¹ 내지 X⁸은 C(CH를 포함함) 또는 N이며; Ar¹은 위에서 정의된 동일한 기를 지닌다.

HIL 혹은 HTL에 이용되는 금속 착체의 예로는, 이하의 일반식을 들 수 있지만, 이로써 제한되는 것은 아니다:

M은 40보다 큰 원자량을 지니는 금속이고; (Y¹-Y²)는 두자리 리간드이며, Y¹ 및 Y²는 C, N, O, P 및 S로부터 독립적으로 선택되고; L은 보조 리간드이며; m은 1 내지 금속에 부착될 수 있

0는 리간드의 최대수의 정수값이고; m+n은 금속에 부착될 수 있는 리간드의 최대수이다.

일 양상에서, (Y¹-Y²)는 2-페닐피리딘 유도체이다.

다른 양상에서, (Y¹-Y²)는 카벤 리간드이다.

또 다른 양상에서, M은 Ir, Pt, Os 및 Zn으로부터 선택된다.

추가의 양상에서, 금속 착체는 약 0.6V 미만의 용액 중 최소 산화 전위 대 Fc⁺/Fc 커플을 지닌다.

호스트:

본 발명의 유기 EL 장치의 발광층은 바람직하게는 발광 재료로서 적어도 금속 착체를 함유하고, 도펀트 재료로서 금속 착체를 이용하는 호스트 재료를 함유할 수 있다. 호스트 재료의 예는 특별히 제한되지 않고, 호스트의 삼중항 에너지가 도펀트의 것보다 크게 되는 한 어떠한 금속 착체나 유기 화합물이라도 이용될 수 있다. 이하의 표는 각종 색을 발하는 장치에 바람직한 호스트 재료를 분류하고 있지만, 삼중항 기준을 충족시키는 한 어떠한 호스트 재료도 어떠한 도펀트와 함께 이용될 수 있다.

호스트로서 이용되는 금속 착체의 예는 이하의 일반식을 지니는 것이 바람직하다:

M은 금속이고; (Y³-Y⁴)는 두자리 리간드이고, Y³ 및 Y⁴는 C, N, O, P 및 S로부터 독립적으로 선택되며; L은 보조 리간드이고; m은 1 내지 금속에 부착될 수 있는 리간드의 최대수의 정수값이며; m+n은 금속된 부착될 수 있는 리간드의 최대수이다.

일 양상에서, 금속 착체는 이하의 것을 들 수 있다:

(O-N)은 O 및 N 원자에 배위된 금속을 지니는 두자리 리간드이다.

다른 양상에서, M은 Ir 및 Pt로부터 선택된다.

추가의 양상에서, (Y³-Y⁴)는 카벤 리간드이다

호스트로서 이용되는 유기 화합물의 예는, 벤젠, 바이페닐, 트라이페닐, 트라이페닐렌, 나프탈렌, 안트라센, 페날렌, 페난트렌, 플루오렌, 피렌, 크리센, 페릴렌, 아줄렌 등과 같은 방향족 탄화수소 환식 화합물로 이루어진 군; 다이벤조티오펜, 다이벤조퓨란, 다이벤조셀레노펜, 퓨란, 티오펜, 벤조퓨란, 벤조티오펜, 벤조셀레노펜, 카바졸, 인돌로카바졸, 피리딜인돌, 피롤로다이피리딘, 피라졸, 이미다졸, 트라이아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사다이아졸, 옥사트라이아졸, 다이옥사졸, 티아다이아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트라이아진, 옥사진, 옥사티아진, 옥사다이아진, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 인독사진, 벤즈옥사졸, 벤즈아이소옥사졸, 벤조티아졸, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 신놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 나프티리딘, 프탈라진, 프테리딘, 잔텐, 아크리딘, 페나진, 페노티아진, 페녹사진, 벤조퓨로피리딘, 퓨로다이피리딘, 벤조티에노피리딘, 티에노다이피리딘, 벤조셀레노페노피리딘 및 셀레노페노다이피리딘 등과 같은 방향족 복소환 화합물로 이루어진 군; 및 방향족 탄화수소환기 및 방향족 복소환기로부터 선택된 동일 유형 혹은 상이한 유형의 기이고 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 실리콘 원자, 인 원자, 붕소 원자, 사슬 구조 단위 및 지환식기 중 적어도 하나를 통해서 혹은 직접 서로 결합된 2 내지 10개의 고리 구조 단위로 이루어진 군으로부터 선택된다. 여기서, 각 기는 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아르알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카보닐, 카복실산, 에스터, 나이트릴, 아이소나이트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 치환체에 의해 더 치환된다.

일 양상에서, 호스트 화합물은 분자 내에 이하의 군 중 적어도 하나를 함유한다:

R¹ 내지 R⁷은 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아르알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카보닐, 카복실산, 에스터, 나이트릴, 아이소나이트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, 이것이 아릴 혹은 헤테로아릴이면, 이것은 위에서 언급된 Ar과 유사한 정의를 지닌다.

k는 0 내지 20의 정수이다.

X¹ 내지 X⁸은 C(CH를 포함함) 또는 N으로부터 선택된다.

Z¹ 및 Z²는 NR¹, O 또는 S로부터 선택된다.

HBL:

정공 차단층(HBL)은 발광층을 이탈하는 정공 및/또는 엑시톤의 수를 저감시키는데 이용될 수 있다. 상기 장치 내에서의 이러한 차단층의 존재는 차단층을 결여하고 있는 유사한 장치와 비교해서 실질적으로 높은 효율을 가져올 수 있다. 또한, 차단층은 OLED의 목적으로 하는 영역에 대해서 방출을 국한시키는데 이용될 수 있다.

일 양상에서, HBL에서 이용되는 화합물은 위에서 설명된 호스트로서 이용되는 동일한 분자 혹은 동일한 작용기를 포함한다.

다른 양상에서, HBL에서 이용되는 화합물은 분자 중에 이하의 군 중 적어도 하나를 포함한다:

k는 0 내지 20의 정수이고; L은 보조 리간드이며; m은 1 내지 3의 정수이다.

ETL:

전자 수송층(ETL)은 전자를 수송할 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 전자 수송층은 고유(비도핑)하거나 혹은 도핑되어 있을 수 있다. 도핑은 전도성을 증대시키기 위하여 이용될 수 있다. ETL 재료의 예는 특별히 제한되지 않고, 전통적으로 전자를 수송하는 데 이용되는 것인 한 어떠한 금속 착체나 유기 화합물이라도 이용될 수 있다.

일 양상에서, ETL에 이용되는 화합물은 분자 내에 이하의 군 중 적어도 하나를 함유한다:

R¹은 수소, 중수소, 할라이드, 알킬, 사이클로알킬, 헤테로알킬, 아르알킬, 알콕시, 아릴옥시, 아미노, 실릴, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 아실, 카보닐, 카복실산, 에스터, 나이트릴, 아이소나이트릴, 설파닐, 설피닐, 설포닐, 포스피노 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이것이 아릴 혹은 헤테로아릴이면, 위에서 언급된 Ar과 마찬가지 정의를 지닌다.

Ar¹ 내지 Ar³는 위에서 언급된 Ar과 마찬가지 정의를 지니고;

k는 0 내지 20의 정수이며;

X¹ 내지 X⁸은 C(CH를 포함함) 또는 N으로부터 선택된다.

다른 양상에서, ETL에서 이용되는 금속 착체는 이하의 일반식을 포함하지만 이로써 제한되지 않는다:

(O-N) 또는 (N-N)은 O, N 또는 N, N 원자에 배위된 금속을 지니는 두자리 리간드이고; L은 보조 리간드이며; m은 1 내지 금속에 부착될 수 있는 리간드의 최대수의 정수이다.

OLED 장치의 각 층에 이용되는 전술한 어떠한 화합물에 있어서도, 수소 원자는 부분적으로 혹은 전체적으로 중수소화되어 있을 수 있다.

본 명세서에 개시된 재료에 부가해서 및/또는 이와 조합해서, 많은 정공 주입 재료, 정공 수송 재료, 호스트 재료, 도펀트 재료, 엑시톤/정공 차단층 재료, 전자 수송 및 전자 주입 재료가 OLED에 이용될 수 있다.

본 명세서에서 설명된 각종 실시형태는 단지 예로서 제시된 것으로 본 발명의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 많은 재료과 구조는 본 발명의 정신으로부터 벗어나는 일없이 다른 재료과 구조로 치환될 수 있다. 따라서 청구된 바와 같은 본 발명은, 당업자에게 명백하게 되는 바와 같이, 본 명세서에 기재된 특정 실시예 및 바람직한 실시형태로부터의 변형예를 포함할 수 있다. 본 발명이 어떻게 기능하는지에 관한 다양한 이론은 제한되도록 의도된 것이 아니라는 것이 이해될 것이다.

Claims

장치로서,
제1전극;
상기 제1전극 위에 배치된 유기층; 및
상기 유기층 위에 배치된 제2전극을 포함하되,
상기 제2전극은
소광 계수와 굴절률을 지니는 제1도전층;
상기 제1도전층 위에 배치된 제1분리층;
상기 제1분리층 위에 배치된 제2도전층; 및
상기 제2도전층 위에 배치된 장벽층을 더 포함하며,
상기 제1분리층은 500㎚에서 상기 제1도전층의 소광 계수와는 적어도 10% 다른 소광 계수를 지니거나; 또는
상기 제1분리층은 500㎚에서 상기 제1도전층의 굴절률과는 적어도 10% 다른 굴절률을 지니고,
상기 제1분리층은 본질적으로 유기 재료로 이루어진 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1분리층은 500㎚에서 상기 제1도전층의 소광 계수와는 적어도 10% 다른 소광 계수를 지니는 것인 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1분리층은 500㎚에서 5 미만의 소광 계수를 지니는 것인 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1분리층은 500㎚에서 3 미만의 소광 계수를 지니는 것인 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1분리층은 500㎚에서 1 미만의 소광 계수를 지니는 것인 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제1분리층은 적어도 20㎚의 두께를 지니는 것인 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제1도전층은 150㎚ 이하의 두께를 지니는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1도전층은 상기 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 5% 다른 수증기 투과율을 지니고, 상기 제2도전층은 상기 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 5% 다른 수증기 투과율을 지니는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1도전층은 상기 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 10% 다른 수증기 투과율을 지니고, 상기 제2도전층은 상기 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 10% 다른 수증기 투과율을 지니는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1도전층은 상기 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 25% 다른 수증기 투과율을 지니고, 상기 제2도전층은 상기 제1분리층의 수증기 투과율과는 적어도 25% 다른 수증기 투과율을 지니는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1도전층은 낮은 일함수 금속층 또는 무기층인 것인 장치.
제13항에 있어서, 상기 제1도전층은 Al, Ca 및 MgAg로부터 선택된 재료를 포함하는 낮은 일함수 금속층인 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2도전층은 낮은 일함수 금속층 또는 무기층인 것인 장치.
제15항에 있어서, 상기 제2도전층은 Al, Ca 및 MgAg로부터 선택된 재료를 포함하는 낮은 일함수 금속층인 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1도전층과 상기 제2도전층은 동일한 재료 조성을 지니는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1도전층과 상기 제2도전층은 상이한 재료 조성을 지니는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1분리층은 금속층, 무기층 또는 유기층인 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 장치는 기판을 더 포함하되, 해당 기판 위에 상기 제1전극이 배치되는 것인 장치.
제20항에 있어서, 상기 기판은 2×10^-2 Nm보다 큰 굴곡 강성(flexural rigidity)을 지니는 강성 기판(rigid substrate)인 것인 장치.
제21항에 있어서, 상기 기판은 2×10^-2 Nm보다 작은 굴곡 강성을 지니는 가요성 기판인 것인 장치.
제22항에 있어서, 상기 제1전극은 양극(anode)이고, 상기 장치는
상기 양극과 상기 기판 사이에 배치된 투과 장벽층(permeation barrier layer); 및
상기 기판과 상기 양극 사이에 배치된 수분 반응층(water reacting layer)을 더 포함하는 장치.
제20항에 있어서, 상기 장벽층 위에 배치된 라미네이션 층(lamination layer)을 더 포함하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2전극은
상기 제2도전층 위에 배치된 제2분리층, 및
상기 제2분리층 위에 배치된 제3도전층을 더 포함하는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1분리층은 본질적으로 단일 재료로 이루어진 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1분리층은 적어도 2종의 상이한 재료의 혼합물을 포함하는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1분리층은 복수의 하위층(sublayer)을 포함하되, 상기 하위층들 중 적어도 2개의 하위층은 상이한 재료 조성을 지니는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 장벽층은 투명한 것인 장치.
방법으로서
기판 위에,
제1전극;
유기층;
제2전극; 및
장벽층을 증착시키는 단계를 포함하되,
상기 제2전극을 증착시키는 단계는, 차례로,
소광 계수와 굴절률을 지니는 제1도전층;
상기 제1도전층 위에 배치된 제1분리층; 및
상기 제1분리층 위에 배치된 제2도전층을 증착시키는 단계를 더 포함하며,
상기 제1분리층은 500㎚에서 상기 제1도전층의 소광 계수와는 적어도 10% 다른 소광 계수를 지니고,
상기 제1분리층은 본질적으로 유기 재료로 이루어진 것인 방법.