KR101956954B1 - 유기 발광 부품 - Google Patents

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KR101956954B1
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다니엘 슈테펜 제츠
틸로 로이쉬
토마스 도베르틴
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오스람 오엘이디 게엠베하
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Abstract

명시되는 것은 광학 커플링-아웃층(2)이 그 위에 도포되는 반투명 기판(1), 광학 커플링-아웃층(2) 상의 반투명 전극(3), 반투명 전극(3) 상의 제1 유기 발광층(51) 및 제1 유기 발광층(51) 상의 제2 유기 발광층(52)을 포함하는, 유기 기능층을 가진 유기 기능층 스택, 및 그 위의 반사 전극(7)을 포함하는 유기 발광 부품이며, 여기서 제1 유기 발광층(51)은 임의로 배열된 에미터 분자를 포함하고, 여기서 제2 유기 발광층(52)은 비등방성으로 배향된, 비등방성 분자 구조를 가지는 에미터 분자를 포함한다.

Description

유기 발광 부품{ORGANIC LIGHT-EMITTING COMPONENT}
명시되는 것은 유기 발광 부품이다.
유기 발광 다이오드 (OLED)에서, 발생된 광의 단지 일부만 직접 커플링 아웃 (couple out)된다. 활성 영역에서 발생된 광의 나머지는 다양한 손실 채널 중으로, 예컨대, 도파 효과의 결과로서 기판 내, 투명 전극 내 및 유기층 내에 안내된 (guide) 광으로 및 또한 금속 전극에서 발생될 수 있는 표면 플라즈몬 (plasmon) 내로 분배된다. 도파 효과는 특히, OLED의 개별 층 및 영역 사이의 계면에서 굴절률 차이의 결과로서 발생한다. 전형적으로, 공지된 OLED에서, 예컨대 기판 내 도파의 결과로서 손실된 약 25 %의 발생 광, 투명 전극 및 유기층 내 도파의 결과로서 손실된 약 20 %의 발생 광 및 금속 전극 내 표면 플라즈몬 발생의 결과로서 손실된 약 30 %의 발생 광에 의해 방출이 빼앗기면서, 활성 영역에서 발생된 광의 단지 약 4분의 1만이 주위, 즉, 대기로 커플링 아웃된다. 특히, 손실 채널 내 안내된 광은 추가적인 기술적 조치 없이는 OLED로부터 커플링 아웃될 수가 없다.
광의 커플링-아웃 및 이와 같은 방출된 광 출력을 증가시키기 위해, 예컨대, 기판에서 안내된 광을 방출된 광 내로 커플링 아웃하는 방법이 알려져 있다. 이를 위해, 한 예로서, 산란 입자를 포함하는 막 및 표면 구조 예컨대, 마이크로렌즈(microlense)를 포함하는 막이 예컨대, 기판의 외측상에 사용된다. 또한 기판의 외측의 직접 구조화를 제공하거나 산란 입자를 기판 내로 도입하는 것이 알려져 있다. 몇몇의 이러한 접근, 예컨대, 산란 막의 사용은 이미 상업적으로 이용되며, 특히 광 모듈로서 실시되는 OLED의 경우에서 방출 영역에 관해서 확대될 수 있다. 그러나, 광의 커플링 아웃을 위한 이러한 접근은 커플링-아웃 효율이 기판 내 안내된 광의 약 60-70 %로 제한되며, 도포된 층 또는 막에 의해 희부연, 확산 반사 표면이 생성되기 때문에, OLED의 외면이 유의하게 영향받는다는 주요한 결점을 가진다.
게다가, 유기층 내 또는 투명 전극 내에 안내된 광을 커플링 아웃하는 접근이 알려져 있다. 그러나, 지금까지 이러한 접근은 아직 OLED 생산품에서 상업적으로 인정되지 못하였다. 한 예로서, 문헌 [Y. Sun, S.R. Forrest, Nature Photonics 2, 483 (2008)]은 소위 "저-지수 그리드(grids)"를 형성하는 것을 제안하며, 여기서 저 굴절률을 가지는 재료를 포함한 구조화된 영역이 투명 전극에 도포된다. 게다가, 또한 예컨대, 고 굴절률 산란 영역을 고분자 매트릭스 내 투명 전극 아래에 도포하는 것이 알려져 있으며, 이는 문헌 US 2007/0257608에서 기술된다. 이 경우에, 고분자 매트릭스는 일반적으로 n=1.5의 영역에서 굴절률을 가지며 습식-화학적으로 도포된다. 게다가, 예컨대, 광 파장 범위에서 구조 크기를 가지는 주기적인 산란 구조를 가지는 소위 브래그 격자 또는 감광성(phototonic) 결정 또한 알려져 있으며, 이는 문헌 [Ziebarth 외, Adv. Funct. Mat. 14,451 (2004)] 및 [Do 외, Adv. Mat. 15, 1214 (2003)]에서 기술된다.
그러나, 이러한 조치에 의해서는, 플라즈몬으로 전환되는 OLED의 활성 영역에서 발생된 광의 그 비율은 영향받거나 또는 심지어 커플링 아웃될 수가 없다.
향상된 효율 및 광의 커플링-아웃을 가진 두 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 부품을 명시하는 것이 구체적인 실시태양의 하나 이상의 목적이다.
이 목적은 특허 독립 청구항에 따른 주제에 의해 성취된다. 유리한 실시태양 및 주제의 발전은 종속 청구항에서 특성화되며 게다가 다음의 설명 및 도면으로부터 분명해진다.
하나 이상의 실시태양에 따라, 유기 발광 부품은 기판상에 반투명 전극 및 반사 전극을 포함하며, 이들 사이에 유기 기능층 스택(stack)이 배열된다.
이하, "반투명"은 가시광에 투과적인 층을 의미한다. 이 경우에, 반투명층은 투명한 즉, 분명하게 반투명하거나, 또는 예컨대, 반투명층이 확산되거나 희부옇게 반투명할 정도로 적어도 부분적으로 광-산란 및/또는 부분적으로 광-흡수일 수 있다. 특히 바람직하게, 여기서 반투명으로 지정된 층은 특히 가능한 한 낮은 광 흡수의 결과와 함께 가능한 한 투명하도록 실시된다.
추가 실시태양에 따라, 유기 기능층 스택은 제1 유기 발광층 및 제2 유기 발광층을 포함하며, 여기서 제1 유기 발광층은 반투명 전극 및 제2 유기 발광층 사이에 배열된다. 유기 발광층은 각 경우에 두 전하-캐리어-전도층들 사이에 배열되며, 이의 하나는 정공-전도층으로서 실시되며 다른 하나는 전자-전도층으로서 실시된다. 한 예로서, 반투명 전극상에 유기 정공-전도층을, 거기 위에 제1 유기 발광층 및 그 위에 유기 전자-전도층을 배열하는 것이 가능하다. 제1 유기 발광 층 위에 추가 유기 정공-전도층, 그 위에 제2 유기 발광층 및 거기 위에 추가 유기 전자-전도층을 배열하는 것이 가능하다. 그것의 대안으로, 유기 기능층 스택은 또한 극성에 관하여 거기에 관해서 반전된 구조, 즉, 이 경우에, 반투명 전극으로부터 보이는 대로, 각 유기 전자-전도층은 제1 및 각각의 제2 유기 발광층 아래에 배열되고 각 유기 정공-전도층은 제1 및 각각의 제2 유기 발광층 위에 배열될 수 있다.
본 발명의 내용에서, 제2 층 "상"에 배열되거나 도포된 제1 층은 제1 층이 제2 층상에 직접 기계적 및/또는 전기적 접촉하여 배열되거나 도포되는 것을 의미할 수 있다. 게다가, 간접적인 접촉 또한 지정될 수 있으며, 여기서 추가 층은 제1 층 및 제2 층 사이에 배열된다.
추가로 특히 바람직한 실시태양에 따라, 기판은 반투명 방식으로 실시되며 반투명 전극은 하나 이상의 유기 발광층에서 발생된 광이 반투명 전극 및 반투명 기판을 통해 방출될 수 있도록 반투명 기판 및 유기 기능 스택 사이에 배열된다. 이 유형의 유기 발광 부품은 또한 소위 "바닥 에미터"로 지정될 수 있다. 한 예로서, 기판은 유리, 석영, 플라스틱에서 선택되는 층, 플레이트, 막 또는 적층체의 형태로 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 특히 바람직하게, 기판은 유리를, 예컨대, 유리층, 유리막 또는 유리 플레이트의 형태로 포함하거나 이들로 구성된다.
추가 실시태양에 따라, 제1 유기 발광층은 임의로 배열된 에미터 분자를 포함한다. 이는, 특히, 제1 유기 발광층의 에미터 분자가 실질적으로 구형 분자 구조를 가지거나 또는, 선호되는 방향을 가진 분자 구조, 즉, 가늘고 긴(elongated) 분자 구조의 경우에, 예컨대, 선호되는 방향 없이 임의의 방향으로 마주하는 방식으로 배열된다는 것을 의미할 수 있다. 특히, 제1 유기 발광층의 에미터 분자는 그의 배향에 관하여 등방성으로 배열될 수 있다.
추가로 특히 선호되는 실시태양에 따라, 제2 유기 발광층은 비등방성으로 배향된, 비등방성 분자 구조를 가진 에미터 분자를 포함한다.
이하, 비등방성 분자 구조는 사용되는 분자가 실질적으로 구형 분자 구조보다는 오히려 가늘고 긴 분자 구조를 형성하는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 이를 성취하기 위해, 비등방성 분자 구조를 가지는 에미터 분자는, 특히, 두 종류 이상의 상이한 리간드, 예컨대, 중앙 원자에 배위된 그의 원자에 관해서 상이한 또는 중앙 원자의 사각-평면 환경을 가지는 리간드를 포함한다.
제1 유기 발광층의 등방성으로 배열된 에미터 분자는 등방성 분자 구조를 가지는 에미터 분자이거나 이를 포함할 수 있으며 그렇지 않다면, 제2 유기 발광층의 에미터 분자에 대하여, 등방성으로 배열된, 즉 선호되는 방향을 따라 또는 선호되는 면에서 우세하지 않는, 비등방성 분자 구조를 가지는 에미터 분자이거나 이를 포함할 수 있다.
특히 선호되는 일 실시태양에 따라 유기 발광 부품은 다음의 요소를 포함한다:
- 광학 커플링-아웃층이 그 위에 도포되는 반투명 기판,
- 커플링-아웃층상의 반투명 전극,
- 반투명 전극상의 제1 유기 발광층 및 제1 유기 발광층상의 제2 유기 발광층을 포함하는, 유기 기능층을 가진 유기 기능층 스택, 및
- 거기 위의 반사 전극,
- 여기서 제1 유기 발광층은 등방성으로 배열된 에미터 분자를 포함하며,
- 여기서 제2 유기 발광층은 비등방성 분자 구조를 가지는 비등방성으로 배향된 에미터 분자를 포함한다.
특히 선호되는 일 실시태양에서, 제2 유기 발광층의 에미터 분자는 실질적으로 평행한, 특히, 제2 유기 발광층의 확장 면에 대해 평행하게 배향된 방식으로 존재한다. 특히, 이는 제2 유기 발광층의 비등방성 에미터 분자가 추가로 하술하는 대로, 또한 이하 간략하게 쌍극자 모멘트로 지정된, 제2 유기 발광층의 확장 면에 대해 평행하거나 실질적으로 평행하게 배열된, 전이 쌍극자 모멘트를 가진다는 것을 의미할 수 있다. "실질적으로 평행한"은 특히, 에미터 분자, 특히 이의 쌍극자 모멘트의 66 % 초과가 평행하게 배향된 것을 의미할 수 있다. 비등방성의 경우 및 특히 에미터 분자 및 특히 이의 쌍극자 모멘트의 실질적으로 평행한 배열의 경우에, 반사 전극에서 플라즈몬 여기의 결과로서의 손실은, 플라즈몬 여기의 결과로서 제2 유기 발광층에서 효율의 손실을 따라서 적어도 부분적으로 피할 수 있도록 현저하게 억제될 수 있으며, 이의 결과로서 궁극적으로 유기 발광 부품의 총 효율이 현저하게 증가할 수 있다. 따라서, 제2 유기 발광층의 결과로서 플라즈몬 여기의 억제의 결과로서, 발생된 방사력의 또는 도파 효과의 결과로서 유기층 및/또는 반투명 전극에서 안내된 제2 유기 발광층으로부터 발생된 광의 비율을 증가시키는 것이 가능하다. 플라즈몬과는 대조적으로, 상기 비율은 추가로 하술하는 대로, 여기 기술한 유기 발광 부품의 경우에, 전형적으로 등방성으로 및 방향성없이 배열된 에미터 분자를 포함하는 공지된 OLED와 비교하여 기판을 통해 방출되는 광 출력을 증가시키는 것이 가능하다는 결과와 함께, 광학 커플링-아웃층의 보조를 이용하여 유기 발광 부품으로부터 적어도 부분적으로 커플링 아웃될 수 있다.
추가로 특히 바람직한 실시태양에 따라, 제1 유기 발광층은 반사 전극으로부터 150 nm 이상의 거리에 있다. 이는 특히, 제1 유기 발광층 및 반사 전극 사이에 배열된 유기 기능층 스택의 유기 기능층이 150 nm 이상의 총 두께를 가진다는 것을 의미할 수 있다.
추가 실시태양에 따라, 600 nm 파장에 대한 제1 유기 발광층 및 반사 전극 사이의 광학 길이는, 예컨대, 150 nm의 1.6 배 이상 및 225 nm의 1.8 배 이하이다. 이 경우에, 1.6 및 1.8의 값은 선호되는 굴절률 값의 범위와 일치한다.
게다가, 제1 유기 발광층 및 반사 전극 사이의 거리는 225 nm 이하일 수 있다.
특히 바람직하게, 제1 유기 발광층 및 반사 전극 사이의 거리는 180 nm 이상 및 225 nm 이하일 수 있다.
발명자들은 제1 유기 발광층 및 반사 전극 사이의 거리가, 여기서 기술한 대로, 특히 유리하게 제1 유기 발광층에서 발생된 방사력의 또는 플라즈몬의 형태로 반사 전극으로 커플링된 제1 유기 발광층에서 발생된 광의 상대적인 비율의 감소를 유발한다는 것을 인정하고 있다. 특히, 발명자들은 제1 유기 발광층 및 반사 전극 사이의 거리는 플라즈몬 특히, 표면 플라즈몬의 형태로 반사 전극으로 커플링된 제1 유기 발광 층에서 발생된 방사력의 상대적인 비율이 10 % 이하가 되도록 하는 방식으로 선택될 수 있다고 인정하고 있다. 이미 추가로 상술한 대로, 그렇게 함으로써, 발생된 방사력의 또는 도파 효과의 결과로서 유기층 및/또는 반투명 전극에서 안내된 제1 유기 발광층으로부터 발생된 광의 비율을 증가시키는 것이 가능하다. 상기 비율은 그런 다음 추가로 하술하는 대로, 광학 커플링-아웃층의 보조를 이용하여 적어도 부분적으로 유기 발광 부품으로부터 커플링-아웃될 수 있다. 그 결과, 여기서 기술한 유기 발광 부품의 경우에, 하나 이상의 유기 발광층 및 반사 전극 사이의 전형적으로 유의하게 보다 작은 거리를 가지는 공지된 OLED와 비교하여 기판을 통해 방출되는 광 출력을 증가시키는 것이 가능할 수 있다.
추가로 특히 바람직한 실시태양에 따라, 제2 유기 발광층은 반사 전극으로부터 30 nm 이상 및 100 nm 이하의 거리에 있다. 이는 특히, 제2 유기 발광층 및 반사 전극 사이에 배열된 유기 기능층 스택의 유기 기능층이 30 nm 이상 및 100 nm 이하의 총 두께를 가진다는 것을 의미할 수 있다.
추가 실시태양에 따라, 600 nm 파장에 대한 제2 유기 발광층 및 반사 전극 사이의 광학 길이는 30 nm의 1.6 배 이상 및 100 nm의 1.8 배 이하이다. 이 경우에, 이미 상기 언급한 대로, 1.6 및 1.8의 값은 선호되는 굴절률 값의 범위와 일치한다.
게다가, 제2 유기 발광층 및 반사 전극 사이의 거리는 60 nm 이하일 수 있다.
특히 바람직하게, 제2 유기 발광층 및 반사 전극 사이의 거리는 30 nm 이상 및 60 nm 이하일 수 있다.
발명자들은 제2 유기 발광층 및 반사 전극 사이의 거리의 결과로서, 여기서 기술한 대로, 예컨대, 통상의 기술자에게 소위 퍼셀 효과(Purcell effect)로 알려진 것 같은 미세강 효과(microcavity effects)때문에, 보다 효율적인 광 발생이 가능해지고 있으며, 여기서 여전히 존재하는 플라즈몬 손실 채널은 게다가 상술한 에미터 분자의 비등방성 및 특히 평행한 배열의 결과로서 억제된다는 것을 수립하였다.
추가 실시태양에 따라, 제2 유기 발광층은 제1 유기 발광층으로부터 100 nm 이상 및 200 nm 이하의 거리에 있다. 거리는 특히 발광층들 사이에 배열된 전하-캐리어-전도층의 및 추가로 하술되는 전하 발생층의 총 두께에 의해 주어질 수 있다.
제1 및 제2 유기 발광층 및 반사 전극 사이의 거리에 관해서, 따라서 두 자유도가 유기 발광 부품의 구성에서 발생하며, 이 덕분에 두 발광층은 서로 독립적으로 효율-증가시키는 미세강 효과 및 전극 사이에서 피해야 하는 플라즈몬 커플링에 관해서 최적 위치에서 배열될 수 있다. 이 경우에, 플라즈몬 손실은 제2 유기 발광층의 에미터 분자의 구체적인 선택의 결과로서 추가로 억제된다. 특히, 발명자들은 여기서 기술된 효과 예컨대, 제2 유기 발광층의 에미터 분자의 비등방성인 배열의 결과로서 제2 유기 발광층에 대한 플라즈몬 손실 채널의 감소, 반사 전극에 관해서 유리한 거리의 결과로서 제1 유기 발광층에서 플라즈몬 손실의 감소 및 미세강 효과에 관해서 발광층의 적합한 배열의 결과로서 방사 발생에서의 증가를 효과적으로 조합하는 것이 가능하다는 것을 발견하였다. 상술한 대로, 효과의 조합은 두 발광층에서 발생하고, 도파 손실 채널로 안내되고 및 추가로 하술되는 광학 커플링-아웃층의 배열의 결과로서 강화되는 방식으로 커플링 아웃될 수 있는 광의 상대 비율을 증가시킨다.
추가 실시태양에 따라, 유기 발광 부품은 제1 및 제2 유기 발광층 사이의 전하 발생층 시퀀스를 포함한다. 전하 발생층 시퀀스는 예컨대, n-도핑 또는 전자-전도 영역 및 p-도핑 또는 정공-전도 영역을 포함할 수 있으며, 이들 사이에 중간층이 배열된다. n-도핑 영역 및 p-도핑 영역은 예컨대, 부응하게 도핑된 층으로서 실시될 수 있다. 이러한 전하 발생층 시퀀스는 "전하 발생층" (CGL)으로서 지정된다. 전하 발생층 시퀀스는 한 예로서, 전자-전도층이 제1 유기 발광층 및 전하 발생층 사이에 배열되며, 정공-전도층이 전하 발생층 및 제2 유기 발광층 사이에, 또는 반대로 배열되도록, 특히, 전자-전도층 및 정공-전도층 사이에 배열될 수 있다. 유기 발광 부품의 작동 동안, CGL에서 전자-정공 쌍이 발생되고 분리되며, 전자 및 정공이 제1 및 제2 유기 발광층에서 각각 이용 가능하도록 만들어진다. 따라서 CGL은 두 발광층을 하나 위에 나머지를 포개도록 만들 수 있다. 다른 말로, 이는 CGL이 하나의 위에 나머지가 배치된 두 발광층이 전기적으로 직렬로 연결되도록 만들 수 있다는 것을 의미한다.
추가 실시태양에 따라, 전하 발생층 시퀀스의 중간층은 4 nm 이하의 두께를 가진다. 두께는 게다가 2 nm 이상일 수 있다. 특히 바람직하게, 두께는 2 nm이다. 이러한 얇은 층 두께는 중간층이 예컨대, 산화 금속일 수 있는 그의 재료에 독립적으로 높은 투명성을 가지는 것을 보장할 수 있다.
게다가, 전하 발생층 시퀀스의 중간층은 또한 보다 큰 두께를 가지는 투명한 재료를 포함할 수 있다. 중간층의 두께 및 재료에 독립적으로, 이는 특히 바람직하게 가시 스펙트럼 범위 즉, 450 nm 초과의 파장에서 0.005 이하의 흡수 계수 k를 가진다.
한 예로서, 중간층은 비도핑층으로 형성될 수 있다.
발명자들은 하술되는 추가 실시태양 및 특징이, 여기서 기술되는 실시태양 및 특징이 특히 또한 유리한 상호작용과 구별될 수 있는 유기 발광 부품에 대한 특히 효율적인 층 구조의 구성 규칙으로 이해될 수 있도록, 상술된 실시태양 및 특징 및 특히 상술된 발광층과 함께 여기서 기술되는 유기 발광 부품의 광의 효율 및 커플링-아웃에 영향을 미칠 수 있다는 것은 인정하였다.
추가 실시태양에 따라, 광학 커플링-아웃층은 기판상에 도포되며, 반투명 전극이 차례로 상기 광학 커플링-아웃층상에 배열된다. 광학 커플링-아웃층은 특히 소위 내부 커플링-아웃 즉, 발광층 내에서 발생된 방사력의 또는 거기서 발생되고 유기층 내 및/또는 반투명 전극 내에 안내된 광의 비율을 감소시키는 것에 적합할 수 있으며 제공될 수 있다. 특히 바람직하게, 광학 커플링-아웃층은 1.6 이상의 굴절률을 가지는 재료를 포함할 수 있다. 특히, 광학 커플링-아웃층의 굴절률이 1.8 이상 및 특히 바람직하게 1.85 이상일 경우 유리할 수 있다. 광학 커플링-아웃층이 유기 기능층 및 반투명 전극의 층-두께-가중 평균 굴절률 이상인 굴절률을 가지는 경우 특히 유리하다.
광학 커플링-아웃층은 예컨대, 소위 고 굴절률 유리 즉, 1.8 이상 및 특히 바람직하게 1.85 이상을 가지는, 예컨대 1.9의 굴절률을 가지는 유리를 포함할 수 있다.
게다가, 또한, 광학 커플링-아웃층이 유기 재료, 특히 고분자-기반 재료를 포함하는 것이 가능하며, 이는 예컨대, 기판에 습식-화학적으로 도포될 수 있다. 이를 위해, 한 예로서, 광학 커플링-아웃층은 다음 재료: 폴리카르보네이트(PC), 폴리에틸렌 프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리우레탄(PU), 폴리아크릴레이트, 예컨대, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 에폭시드 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
추가 실시태양에 따라, 광학 커플링-아웃층은 광-산란이다. 이를 위해, 광학 커플링-아웃층은 산란 중심을 포함하며, 예컨대, 이는 상술된 재료의 하나 내에 분포되는 방식으로 배열된다. 이를 위해, 상술된 재료는 산란 중심이 매립되는 매트릭스 재료를 형성한다. 산란 중심은 매트릭스 재료보다 높거나 낮은 굴절률을 가지는 영역 및/또는 입자에 의해 형성될 수 있다. 한 예로서, 산란 중심은 입자 예컨대, SiO2, TiO2, ZrO2, Al2O3 또는, 예컨대, 공기로 채워질 수 있는 기공에 의해 형성될 수 있다.
추가 실시태양에 따라, 반투명 전극은 유기층의 굴절률과 맞는 및 바람직하게는 유기층의 굴절률의 층-두께-가중 평균값에 상응하는 굴절률을 가진다. 반투명 전극은, 특히, 1.6 이상 및 특히 바람직하게 1.7 이상의 굴절률을 가질 수 있다. 또한, 1.7 이상 및 2.1 이하 범위에서의 반투명 전극에 대한 굴절률이 특히 유리한 것으로 입증되었다.
추가 실시태양에 따라, 반투명 전극은 특히 450 nm 이상의 스펙트럼 범위에서, 예컨대 450 nm 내지 640 nm 사이의 가시 스펙트럼 범위에서 저 흡수를 가진다. 특히 바람직하게, 반투명 전극은 이러한 스펙트럼 범위에서 0.005 이하의 흡수 계수 k를 가진다. 특히, 반투명 전극의 총 투과율은 80 % 미만으로 떨어져서는 안되며, 따라서 가시 스펙트럼 범위에서 80 % 이상이어야 한다.
추가 실시태양에 따라, 반투명 전극은 애노드(anode)로서 실시되며 따라서 정공-주입 재료로서 제공될 수 있다. 그러면 반사 전극은 캐소드(cathode)로서 실시된다. 그것의 대안으로, 반투명 전극은 또한 캐소드로서 실시될 수 있으며 따라서 전자-주입 재료로서 제공될 수 있다. 그러면 반사 전극은 애노드로서 실시된다. 애노드 또는 캐소드로서의 반투명 전극 및 반사 전극의 실시태양은 특히, 상술된 유기 기능층 스택의 구성에 의존한다.
반투명 전극은 예컨대, 투명 전도성 산화물을 포함하거나, 투명 전도성 산화물로 구성될 수 있다. 투명 전도성 산화물("TCO"로 축약)은 투명 전도성 재료이며 일반적으로, 금속 산화물 예컨대, 산화 아연, 산화 주석, 산화 카드뮴, 산화 티타늄, 산화 인듐 또는 산화 인듐 주석(ITO)이다. 이원 금속-산소 화합물 예컨대, ZnO, SnO2 또는 In2O3과 함께 삼원 금속-산소 화합물 예컨대, Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 또는 In4Sn3O12 또는 상이한 투명 전도성 산화물의 혼합물은 또한 TCO 군에 속한다. 게다가, TCO는 화학량론적인 조성에 상응할 필요가 없고 또한 p- 또는 n- 도핑될 수 있다.
추가로 바람직한 실시태양에 따라, 반투명 전극은 ITO를 포함하거나 이로 구성된다. 특히, 이 경우의 반투명 전극은 50 nm 이상 및 200 nm 이하의 두께를 가질 수 있다. 이러한 두께 범위에서, 반투명 전극의 가시 스펙트럼 범위 내 투과율은 80 % 이상이며, 저항률(ρ)은 약 150 내지 500 ㎛·cm의 범위에 있다.
추가 실시태양에 따라, 반사 전극은 알루미늄, 바륨, 인듐, 은, 금, 마그네슘, 칼슘 및 리튬 및 화합물, 조합물 및 합금으로부터 선택될 수 있는 금속을 포함한다. 특히, 반사 전극은 Ag, Al 또는 이들을 포함하는 합금, 예컨대, Ag:Mg, Ag:Ca, Mg:Al를 포함할 수 있다. 다르게는 또는 추가적으로, 반사 전극은 또한 상술된 TCO 재료의 하나를 포함할 수 있다.
게다가, 또한 반사 전극이 둘 이상의 층을 포함하고 소위 이중층 또는 다중 층 전극으로서 실시되도록 하는 것이 가능하다. 한 예로서, 반사 전극은 이를 위해, 유기층을 마주하는 방식으로, 30 nm 이상 및 50 nm 이하의 두께를 가지는 Ag 층을 가질 수 있으며, 이 위에 알루미늄층이 도포된다. 또한 반사 전극이 금속-금속층 조합 또는 금속-다중층 조합의 대안으로서, 하나 이상의 금속층과 조합하여 하나 이상의 TCO 층을 가지도록 하는 것이 가능하다. 한 예로서, 반사 전극은 TCO 층 및 은층의 조합을 가질 수 있다. 또한 금속층이 예컨대, 두 TCO 층들 사이에 배열되도록 하는 것이 가능하다. 이러한 실시태양에서, 하나의 층 또는 복수 개의 층은 또한 핵생성층으로서 실시될 수 있다.
게다가, 또한 반사 전극이 반사율 또는 반사된 스펙트럼 범위를 설정하도록 광학 매칭층을 추가로 가지도록 하는 것이 가능하다. 이러한 광학 매칭층은 특히 단색 방출 발광층 또는 단색 방출 유기 발광 부품의 경우에 유리할 수 있다. 이를 위해, 광학 매칭층은 유리하게 전도성이어야 하며, 예컨대 브래그 거울 유사 배열로 하나 위에 또 다른 것이 배열된 하나 이상의 TCO 층을 포함할 수 있다.
특히 바람직하게, 반사 전극은 가시 스펙트럼 범위에서 80 % 이상의 반사율을 가진다.
반사 전극은 예컨대, 물리 증착법(PVD)에 의해 및/또는 스퍼터링(sputtering)에 의해 생산될 수 있다.
반투명 전극 및 반사 전극 사이의 유기 기능층은 유기 고분자, 유기 올리고머, 유기 모노머, 유기 스몰(small), 비-고분자 분자 또는 저분자량 화합물("소분자") 또는 이의 조합을 포함할 수 있다.
추가 실시태양에 따라, 하나 이상의 전하-캐리어-전도층 즉, 전자- 및/또는 정공-전도층은 도펀트를 포함한다. 도펀트는 유기 발광 부품의 작동 전압을 낮게 유지하기 위해 전도도를 유리하게 증가시킨다.
발명자들은 게다가 유기 기능층 스택의 유기층, 특히 5 nm 이상의 두께를 가지는 것이 가시 스펙트럼 범위 즉, 450 nm 이상의 파장의 부분에서 0.005 이하의 흡수 계수 k를 가지는 경우 특히 유리하다는 것을 인정하였다. 특히 이는 또한 정공-전도층에도 적용되며, 이는 예컨대, 350 nm까지의 두께를 가지는 정공 이송층을 포함할 수 있다.
추가 실시태양에 따라, 정공-전도층은 하나 이상의 정공 주입층, 정공 이송층 또는 이의 조합을 포함한다. 특히, 분자 화합물로 구성된 도핑층 및 또한 전기적으로 전도성 있는 고분자로 구성된 도핑층은 정공 전송층 또는 정공 주입층으로서 적절하다. 한 예로서, 3차 아민, 카르보졸 유도체, 전도성 폴리아닐린 또는 폴리에틸렌 디옥시티오펜은 특히 정공 이송층을 위한 재료로서 유리하다는 것이 입증될 수 있다. 게다가, 다음의 재료가 적합할 수 있다, 예컨대:
NPB (N,N'-비스(나프트-1-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘, β-NPB (N,N'-비스(나프트-2-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘), TPD (N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘), N,N'-비스(나프트-1-일)-N,N'-비스(페닐)-2,2-디메틸벤지딘, DMFL-TPD (N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)-9,9-디메틸플루오렌, DMFL-NPB (N,N'-비스(나프트-1-일)-N,N'-비스(페닐)-9,9-디메틸플루오렌), DPFL-TPD (N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)-9,9-디페닐플루오렌), DPFL-NPB (N,N'-비스(나프트-1-일)-N,N'-비스(페닐)-9,9-디페닐플루오렌), TAPC (디-[4-(N,N-디톨릴-아미노)페닐]시클로헥산), PAPB (N,N'-비스(페난트렌-9-일)-N,N'-비스(페닐)벤지딘), TNB (N,N,N',N'-테트라-나프트-2-일-벤지딘), TiOPC (티타늄 옥시드 프탈로시아닌), CuPC (구리-프탈로시아닌), F4-TCNQ (2,3,5,6-테트라플루오로-7,7,8,8,-테트라시아노-퀴노디메탄), PPDN (피라지노 [2,3-f][1,10]페난트롤린-2,3-디카르보니트릴), MeO-TPD (N,N,N',N'-테트라키스(4-메톡시페닐)벤지딘), β-NPP (N,N'-디(나프트-2-일)-N,N'-디페닐벤젠-1,4-디아민), NTNPB (N,N'-디-페닐-N,N'-디[4-(N,N-디-톨릴-아미노)페닐]벤지딘) 및 NPNPB (N,N'-디-페닐-N,N'-디[4-(N,N-디-페닐-아미노)페닐]벤지딘), 1,4-비스(2-페닐피리미딘-5-일)벤젠 (BPPyP), 1,4-비스(2-메틸피리미딘-5-일)벤젠 (BMPyP), 1,4-디 (1,10-페난트롤린-3-일)벤젠 (BBCP), 2,5-디(피리딘-4-일)피리미딘 (DPyPy), 1,4-비스(2-(피리딘-4-일)피리미딘-5-일)벤젠 (BPyPyP), 2,2',6,6'-테트라페닐-4,4'-비피리딘 (GBPy), 1,4-디(벤조[h]퀴놀린-3-일)벤젠 (PBAPA), 2,3,5,6-테트라페닐-4,4'-비피리딘 (TPPyPy), 1,4-비스(2,3,5,6-테트라페닐피리딘-4-일)벤젠 (BTPPyP), 1,4-비스(2,6-테트라피리디닐피리딘-4-일)벤젠 (BDPyPyP) 또는 상기 언급한 재료의 혼합물.
이 경우에서 사용되는 도펀트는, 예컨대, 금속 산화물, 유기금속 화합물, 유기 재료 또는 이의 혼합물 예컨대, WO3, MoO3, V2O5, Re2O7 및 Re2O5, 디-로듐 테트라트리플루오로아세테이트(Rh2(TFA)4) 또는 등전자수 루테늄 화합물 Ru2(TFA)2(CO)2 또는 방향족 작용기를 포함하거나 방향족 유기 재료 예컨대, 현저히 많은 플루오린 및/또는 시아니드(CN)-치환기를 가진 유기 재료인 유기 재료일 수 있다.
저분자량 화합물은 특히, 진공에서 열 증착에 의해(진공 열 증착, VTE 또는 물리적 기상 증착, PVD) 또는 액상으로부터 도포될 수 있다. 고분자 재료는, 예컨대 액상으로부터 도포되거나 반투명 전극의 표면상의 저분자량 출발 재료의 접합에 의해 형성될 수 있다. 양 접근법의 조합이 마찬가지로 가능하며, 여기서 10 내지 20 nm의 두께를 가지는 p-도핑 정공 주입층의 얇은 층이 액체법에 의해 도포된 정공 주입층상에 증착된다.
정공-전도층은 전형적으로 1.6 이상의 굴절률을 가지며 특히 바람직하게 1.6 이상 및 1.9 이하의 범위에 있다.
추가 실시태양에 따라, 전자-전도층은 하나 이상의 전자 주입층, 전자 이송층 또는 이의 조합을 포함한다. 한 예로서, 다음의 재료가 전자-전도층에 적합할 수 있다: PBD (2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸), BCP (2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), BPhen (4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), TAZ (3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-tert-부틸페닐-1,2,4-트리아졸), Bpy-OXD (1,3-비스[2-(2,2'-비피리드-6-일)-1,3,4-옥사디아졸-5-일]벤젠), BP-OXD-Bpy (6,6'-비스[5-(비페닐-4-일)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]-2,2'-비피리딜), PADN (2-페닐-9,10-디(나프트-2-일)-안트라센), Bpy-FOXD (2,7-비스[2-(2,2'-비피리드-6-일)-1,3,4-옥사디아졸-5-일]-9,9-디메틸플루오렌), OXD-7 (1,3-비스[2-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-5-일]벤젠), HNBphen (2-(나프트-2-일)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린), NBphen (2,9-비스(나프트-2-일)-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린) 및 2-NPIP (1-메틸-2-(4-나프트-2-일)페닐)-1H-이미다조[4,5-f][1,10]페난트롤린) 및 상기 언급한 재료의 혼합물.
이 경우에 사용되는 도펀트는, 예컨대, 알칼리 금속, 알칼리 금속염, 알칼리 토금속염, 유기금속 화합물, 분자 도핑 또는 이의 혼합물, 예컨대, Li, Cs3Po4, Cs2CO3, 메탈로센 즉, M(Cp)2의 형태로 금속(M) 및 두 시클로펜타디에닐 라디칼(Cp)을 포함하는 유기금속 화합물 또는 금속-히드로피리미도피리미딘 착물일 수 있다. 금속은 예컨대, 텅스텐, 몰리브덴 및/또는 크로뮴이거나 이를 포함할 수 있다.
한 예로서, 전자-전도층은, 예컨대, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP) 또는 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BPhen)을 포함하는 전자 이송층을 포함할 수 있다. 이 재료는 바람직하게는 Li, Cs2CO3, Cs3Po4 또는 분자 도핑으로부터 선택되는 도펀트를 포함할 수 있다.
유기 정공-전도층 및 유기 전자-전도층 사이에 제1 유기 발광층 및 각각의 제2 유기 발광층이 배열된, 유기 정공-전도층 및 유기 전자-전도층의 각 경우에 덧붙여, 하나 이상의 추가 유기층이 유기 기능층 스택 내에 존재할 수 있다. 특히, 한 예로서, 정공-차단층은 전자-전도층 및 발광층 사이에 배열될 수 있다. 또한 전자-차단층이 정공-전도층 및 발광층 사이에 배열되는 것도 가능하다.
추가 실시태양에 따라, 제1 유기 발광층은 전계 발광 재료를 포함한다. 이를 위한 적합한 재료는 형광 또는 인광 때문에 방사 방출을 보이는 재료, 예컨대 폴리플루오렌, 폴리티오펜 또는 폴리페닐렌 또는 이의 유도체, 화합물, 혼합물 또는 공중합체, 예컨대 2- 또는 2,5-치환된 폴리-p-페닐렌비닐렌 및 금속 착물, 예컨대, 이리듐 착물 예컨대, 청색 인광 FIrPiC (비스(3,5-디플루오로-2-(2-피리딜)페닐-(2-카르복시피리딜)-이리듐III), 녹색 인광 Ir(ppy)3 (트리스(2-페닐피리딘)이리듐III), 적색 인광 Ru(dtb-bpy(3*2(PF6) (트리스[4,4'-디-tert-부틸-(2,2')-비피리딘]루테늄(III)착물) 및 청색 형광 DPAVBi (4,4-비스[4-(디-p-톨릴아미노)스티릴]비페닐), 녹색 형광 TTPA (9,10-비스[N,N-디-(p-톨릴)-아미노]안트라센) 및 적색 형광 DCM2 (4-디시아노메틸렌)-2-메틸-6-줄롤리딜-9-에닐-4H-피란)을 포함한다.
형광 및 인광 둘 다를 보이는 재료 또한 가능하다. 발광층의 재료는 게다가 또한 통상의 기술자에게 공지된, 소위 단일항 또는 삼중항 수집에 활용될 수 있다. 하나 이상의 유기 발광층의 재료에 의존하여, 이는 단색, 이색 또는 다색광 예컨대, 백색광을 발생시킬 수 있다.
다르게는 또는 추가적으로, 제1 유기 발광층은 또한 제2 유기 발광층과 함께 하술되는 하나 이상의 재료를 포함할 수 있으며, 여기서 이 재료는 제2 유기 발광층에 대하여, 그런 다음 제1 유기 발광층에서 등방성으로 배열된다.
추가 실시태양에 따라, 제2 유기 발광층은 비등방성 분자 구조를 가지는 에미터 분자로서 전계 발광 재료를 포함한다. 이를 위한 적합한 재료는 형광 또는 인광때문에 방사 방출을 보이는 비등방성 에미터 재료를 포함한다.
추가 실시태양에 따라, 제2 유기 발광층은 이리듐 착물, 백금 착물 및 팔라듐 착물 또는 이의 혼합물로부터 선택되는, 비등방성 분자 구조를 가지는 인광 에미터 재료를 포함한다. 특히, 이리듐 착물은 그들이 유기 방사-방출 장치에서 에미터 분자로서 사용되는 경우에 매우 좋은 양자 효율을 낸다. 게다가 백금 및 팔라듐 착물은 또한, 일반적으로 상응하는 매트릭스 재료의 존재가 주어진 사각-평면 배위때문에, 그들은 매우 쉽게 증착되어 서로 및 기판 표면에 실질적으로 평행하게 배향된 분자 배열을 형성하므로, 매우 좋은 결과를 낸다. 일반적으로, 그러나, 인광 에미터는 이러한 금속 착물에 제한되지 않으며; 오히려, 원칙적으로 다른 금속 착물 예컨대, 란탄족 착물 예컨대, 유로퓸 착물, 아니면, 금, 레늄, 로듐, 루테늄, 오스뮴 또는 아연 착물이 또한 적합하다.
제2 유기 발광층에 적절한 에미터 재료는 특히, 청색, 녹색, 또는 적색 스펙트럼 범위에서 최대 방출을 가지는 다음의 화합물을 포함할 수 있다: Ir(ppy)2(acac)=(비스(2-페닐피리딘)(아세틸아세토네이트) 이리듐 (II)), Ir(mppy)2(acac)=(비스[2-(p-톨릴)피리딘]아세틸아세토네이트) 이리듐(III)), 비스[1-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-이소퀴놀린](아세틸아세토네이트)이리듐(III), Ir(mdq)2(acac)=(비스(2-메틸-디벤조[f,h]-퀴녹살린)(아세틸아세토네이트)이리듐(III)), 이리듐(III)-비스(디벤조[f,h]-퀴녹살린)(아세틸아세토네이트), Ir(btp)2(acac)=(비스(2-벤조[b]티오펜-2-일-피리딘)(아세틸아세토네이트)이리듐(III)), Ir(piq)2(acac)=(비스(1-페닐이소퀴놀린)(아세틸아세토네이트)이리듐(III)), Ir(fliq)2(acac)-1=(비스[1-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-이소퀴놀린](아세틸아세토네이트)이리듐(III)), hex-Ir(phq)2(acac)=비스[2-(4-n-헥실페닐)퀴놀린](아세틸-아세토네이트)이리듐(III), Ir(flq)2(acac)-2=(비스[3-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-이소퀴놀린](아세틸아세토네이트)이리듐(III)), 비스[2-(9,9-디부틸플루오레닐)-1-이소퀴놀린](아세틸아세토네이트)이리듐(III), 비스[2-(9,9-디헥실플루오레닐)-1-피리딘](아세틸아세토네이트)이리듐(III), (fbi)2Ir(acac)=비스(2-(9,9-디에틸-플루오렌-2-일)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸라토)(아세틸아세토네이트)-이리듐(III), Ir(2-phq)2(acac)=(비스(2-페닐퀴놀린)(아세틸아세토네이트)이리듐(III)), 이리듐(III)-비스(2-(2'-벤조티에닐)피리디나토-N,C3')(아세틸아세토네이트), Ir(BT)2(acac)=비스(2-페닐벤조티아졸레이트)(아세틸아세토네이트)이리듐(III), (PQ)2Ir(dpm)=비스(2-페닐퀴놀린)(2,2,6,6-테트라메틸헵탄-3,5-디오네이트)이리듐(III), (Piq)2Ir(dpm)=비스(페닐이소퀴놀린)(2,2,6,6-테트라메틸헵탄-3,5-디오네이트)이리듐(III) 및 이리듐(III)비스(4-페닐티에노[3,2-c]피리디나토-N,C2')아세틸아세토네이트 및 상술된 물질의 혼합물. 이리듐을 포함하는 목록의 착물의 대안으로, 그들은 또한 상이한 상기 언급된 금속, 예컨대, 백금, 팔라듐 또는 란탄족을 포함할 수 있다. 청색 파장 범위에서 방출하는 에미터 재료로, 예컨대, 이리듐의 카벤 착물이 적절하다.
제2 유기 발광층을 생산하기 위해, 비등방성 분자 구조를 가진 에미터 분자가 예컨대 열역학적 제어하에서 도포될 수 있으며, 여기서 예컨대 매트릭스 재료와 함께 에미터 재료는 진공에서 증발되어 전하-캐리어-전도층 즉, 유기 기능층 스택의 기능층의 배열에 의존하는 전자- 또는 정공-전도층상에 증착된다. 제2 유기 발광층의 에미터 분자의 비등방성 배향은 열역학적 제어에 의해 도출된다.
이하, 열역학적 제어하의 도포는 에미터 분자 및 적절하다면, 또한 매트릭스 재료의 분자의 증착 동안, 증착된 분자는 임의로 배향되기보다는, 오히려 배향이 적어도 부분적으로 선호되는 방향으로 발생한다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 전체에서 에미터 분자의 전이 쌍극자 모멘트는 또한 제2 유기 발광층 내에 비등방성 분포를 가지며, 이는 특히 제2 유기 발광층의 층면에 관해서 비-평행하게 즉, 예컨대 직교로 배향된 전이 쌍극자 모멘트보다 거기에 평행하게 배향된 쌍극자 전이인 방출 과정의 전이 쌍극자 모멘트가 보다 많다는 사실에 의해 특성화된다. 열역학적 제어 동안, 분자는 예컨대, 증착 동안 또는 그 후 단계에서 재배향 및 배향이 열역학적으로 보다 더 유리한 구성이 채택될 수 있는 곳에서 발생할 수 있도록 그의 환경 즉, 다른 분자와 상호작용한다. 제2 유기 발광층의 에미터 분자의 이러한 비등방성 배향은, 특히, 비등방성 분자 구조를 가지는 출발 재료가 에미터 분자 또는 제2 유기 발광층 내의 에미터 분자가 여기에 매립된 매트릭스 재료 둘 다를 위해 선택되는 경우에서 가능하다.
열역학적 제어는 예컨대, 0.5 nm/s 이하, 특히 0.2 nm/s 이하 또는 심지어 0.1 nm/s 미만, 예컨대 0.05 nm/s 미만 또는 심지어 0.025 nm/s 미만인 상대적으로 낮은 성장 속도에 의해 가능해질 수 있다. 성장 속도는 제2 유기 발광층이 증착되는 때의 속도를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 게다가, 열역학적 제어는 추가적으로 또는 다르게는 또한 도포 동안 또는 제2 유기 발광층이 상온에 비해 상승된 온도로 이끌어지거나 유지되는 도포 이후의 열적 처리에 의해 성취될 수 있다. 제2 유기 발광층은 예컨대, 30 ℃ 내지 100 ℃ 사이의 온도로 이끌어질 수 있으며, 여기서 선택된 온도는 도포될 성분의 층 또는 이미 도포된 성분의 층을 손상시켜서는 안된다.
도포 및 적절하다면, 열적 처리 이후, 비등방성 분자 구조를 가진 에미터 분자는 그의 배향된 배향으로 냉각된다. 에미터 분자 및 적절하다면, 매트릭스 재료의 분자는 그러므로 특히, 상온에서 에미터 분자가, 예컨대, 에미터 분자의 리간드의 이성질체화의 결과로서 더 이상 재배향되지 않도록 선택될 수 있다.
열역학적 제어의 대안으로, 예컨대, 소위 반응속도론적 제어에 의해, 에미터 분자를 각 경우에 그들이 증착되는 표면과 최초 상호작용하는 위치에서 "냉각"시키는 것이 또한 가능하다.
추가 실시태양에 따라, 제2 유기 발광층은 매트릭트 재료를 포함하며, 이 내에서 비등방성 분자 구조를 가진 에미터 분자가 매립되거나 포함된다.
추가 실시태양에 따라, 매트릭스 재료, 역시, 비등방성 분자 구조를 가질 수 있다. 에미터 분자의 비등방성 배향은 추가적으로 이러한 매트릭스 재료에 의해 지지될 수 있다. 비등방성 에미터 분자에 상응하는 방식으로, 비등방성 분자 구조를 가진 매트릭스 재료를 특히, 실질적으로 대칭적으로 치환된 연결 점이 여기에 존재하는 것이 허용되지 않는다는 것 역시 유효하다.
특히, 비등방성 분자 구조를 가지는 매트릭스 재료는 중심 분지 위치 특히, 중심 원자 또는 중심 고리로부터 진행되면서, 오직 수소가 아닌 치환체에 대해서만 고려할 때, 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 구조를 가지는 셋, 넷 또는 그 이상의 치환체가 존재하지 않는 재료를 의미한다고 이해되어 진다. 이 경우에 동일한 구조는 치환체가 동일하다는 것을 의미한다. 실질적으로 동일한 구조는 게다가 비록 셋 이상의 치환체가 그들에 할당된 분자량에 관해서 상이하지만, 오직 수소가 아닌 치환체에 대해서만 고려할 때 분지 위치의 치환체의 어떤 것도 다른 치환체의 하나의 분자 비율(rate)보다 50 % 이상 더 작은 분자 비율을 가지지 않는다. 따라서, 비등방성 분자 구조를 가진 분자는 둘 이상의 동일한 치환체를 가지는 매우 대칭적인 분자가 아니며, 또는 셋 이상의 치환체를 가지는 분지 위치, 예컨대 3차 아민 질소 원자 또는 적어도 삼치환된 벤젠 고리와 같은 경우에서, 분자는 매우 상이한 치환체를 가진다.
추가 실시태양에 따라, 매트릭스 재료는 정공-전도 및/또는 전자-전도 성질을 가질 수 있다. 특히, 매트릭스 재료가 정공-전도 및 전자-전도층과 함께 언급된 하나 이상의 화합물을 포함하거나 구성될 수 있다.
제1 및 제2 유기 발광층은 각 경우에 특히 바람직하게 좁거나 넓은 파장 범위에서 가시광 즉, 단색 아니면 다색 예컨대, 백색광을 방출할 수 있다. 이를 위해, 유기 발광층은 하나 이상의 유기 발광 재료를 포함할 수 있다. 다색 또는 백색광은 하나의 개별 제1 및 제2 발광층에서 상이한 유기 발광 재료의 조합에 의해, 아니면, 제1 유기 발광층의 에미터 재료 및 제2 유기 발광층의 에미터 재료의 조합에 의해 발생될 수 있다. 한 예로서, 두 발광층의 하나가 청색광을 방출하면서, 두 발광층의 다른 하나는 적색 및 녹색 광을 방출할 수 있다. 그것의 대안으로, 예컨대, 두 발광층 모두가 백색 광을 발생하도록 하는 것도 역시 가능하다.
게다가, 캡슐화 배열이 또한 전극 및 유기층 위에 배열될 수 있다. 캡슐화 배열은 예컨대, 유리 커버의 형태로 또는, 바람직하게, 박막 캡슐화의 형태로 실시될 수 있다.
예컨대, 공동을 가진 유리 기판의 형태의 유기 커버는 기판상의 접착층에 의해 접착력 있게 결합될 수 있다. 게다가, 예컨대, 제올라이트로 구성된 흡습 재료(게터)는 접착제를 거쳐 관통할 수 있는 습기 또는 산소를 결박하기 위해 공동내로 접착력있게 결합될 수 있다.
현재 경우에, 박막 캡슐화로서 실시되는 캡슐화 배열은 대기 물질에 관하여, 특히, 습기 및 산소에 관하여 및/또는 예컨대, 황화 수소와 같은 부식성 기체와 같은 추가로 해로운 재료에 관하여 장벽을 형성하는데 적합한 장치를 의미하는 것으로 이해된다. 이를 위해, 캡슐화 배열은 각각 수 100 nm 이하의 두께를 가지는 하나 이상의 층을 포함할 수 있다.
특히, 박막 캡슐화는 예컨대, 원자층 증착(ALD)법에 의해 도포된 얇은 층을 포함하거나 구성될 수 있다. 캡슐화 배열의 층에 적합한 재료는 예컨대, 산화 알루미늄, 산화 아연, 산화 지르코늄, 산화 티타늄, 산화 하프늄, 산화 란타늄, 산화 탄탈륨이다. 바람직하게, 캡슐화 배열은 각각 한계를 포함하여, 일 원자층 내지 10 nm 사이의 두께를 가지는, 복수 개의 얇은 층을 가지는 층 시퀀스를 포함한다.
ALD에 의해 생산된 얇은 막에 대한 대안으로 또는 추가적으로, 캡슐화 배열은 하나 이상의 추가 층 즉, 열증착에 의해 또는 플라즈마-지원 증착 예컨대, 스퍼터링 또는 플라즈마-강화 화학 기상 증착(PECVD)에 의해 증착된, 특정 장벽층 및/또는 부동화층(passivation layer)을 포함할 수 있다. 이에 적합한 재료는 상술된 재료 및 또한 질화 규소, 산화 규소, 옥시질화 규소, 산화 인듐 주석, 산화 인듐 아연, 알루미늄 도핑 산화 아연, 산화 알루미늄 및 언급된 재료의 혼합물 및 합금일 수 있다. 하나 이상의 추가 층은 예컨대, 한계를 포함하며, 각각 1 nm 내지 5 ㎛ 사이 및 바람직하게 1 nm 내지 400 nm 사이의 두께를 가질 수 있다.
게다가, 특히 고분자로부터 형성된 광학 커플링-아웃층의 경우에서, 박막 캡슐화로서 실시되는 캡슐화 배열은 반투명 전극 아래의 상기 광학 커플링-아웃층상 에서 형성되는 것이 가능할 수 있다. 특히 밀봉되어 불침투성이 아닌 광학 커플링-아웃층의 경우에, 유기 발광 부품은 따라서 밀봉되며 아래로부터 즉, 반투명 전극의 바로 밑으로부터 캡슐화될 수 있다.
추가 실시태양에 따라, 유기 발광 부품은 반투명 전극 및 제1 유기 발광층 사이에서, 제2 유기 발광층에 덧붙여, 하나 이상의 추가 유기 발광층을 포함한다. 그 결과, 예컨대, 셋 이상의 발광층이 제1 및 제2 유기 발광층과 함께 전극들 사이에서 존재하는 것이 가능할 수 있다. 유기 발광층 즉, 예컨대 제1 유기 발광층 및 제1 유기 발광층 및 반투명 전극 사이의 추가 유기 발광층 또는 예컨대, 제1 유기 발광층 및 반투명 전극 사이의 두 추가 유기 발광층이 특히 바람직하게 각 경우에 추가로 상술된 전하 발생층 시퀀스에 의해 서로 연결될 수 있다.
최선의 가능한 방법으로 최적화된 반사 전극에 관하여 개별 거리를 가진 유기 기능층 스택 내 유기 발광층의 개별 배열 및 개별 에미터 분자를 가진 제1 및 제2 유기 발광층의 여기서 기술된 조합의 결과로서, 여기서 기술된 유기 발광 부품의 총 두께는 고 커플링-아웃 효율을 가지는 동시에 작게 유지될 수 있으며, 이의 결과로서 흡수 손실은 작게 유지될 수 있다.
추가 이점, 유리한 실시태양 및 발달이 도면과 함께 하술되는 예시의 실시태양으로부터 명확해질 것이다.
도면에서:
도 1은 한 예시의 실시태양에 따라 유기 발광 부품의 개략도를 나타낸다.
도 2는 종래 OLED의 활성층에서 발생된 방사력의 커플링-아웃 및 손실 채널의 상대적인 비율의 개략도를 나타낸다.
도 3은 평행하게 배향된 에미터 분자의 비율의 함수로서 유기 발광층에서 발생된 방사력의 커플링-아웃 및 손실 채널의 상대적인 비율의 개략도를 나타낸다.
예시의 실시태양 및 도면에서, 동일한, 동일한 유형의 또는 동일하게 작용하는 요소는 각각의 경우에서 동일한 참조 부호와 함께 제공될 수 있다. 도시된 요소 및 서로 간의 그의 크기 관계는 실제 크기에 비례하는 것으로 간주해서는 안되며; 게다가, 개별적인 요소 예컨대, 층, 구조적 부분, 성분 및 영역은 보다 양호한 도식을 가능하게 하기 위해 및/또는 보다 양호한 이해를 제공하기 위해 과장된 크기로 도시될 수 있다.
도 1은 유기 발광 부품(100)의 한 예시의 실시태양을 나타낸다. 이는 유기 기판(1)을 포함하며, 그 위에 광학 커플링-아웃층(2)이 도포된다. 광학 커플링-아웃층(2) 위에, 반투명 전극(3) 및 반사층(7)이 도포되며, 그 사이에 제1 유기 발광층(51) 및 거기 위의 제2 유기 발광층(52)을 포함하는 유기 기능층을 포함하는 유기 기능층 스택이 배열된다.
유기 발광 부품은 소위 "바닥 에미터"로서 실시되며, 이를 위해 유리로 구성된 반투명 기판(1)을 포함한다. 거기의 대안으로서, 기판(1)은 또한 상이한 반투명 재료, 예컨대, 플라스틱 또는 유리-플라스틱 적층체를 포함하거나 이로 구성될 수 있다.
광의 효율적인 커플링 아웃을 위해, 광학 커플링-아웃층(2)은 유기 기능층 및 반투명 전극(3)의 층-두께-가중 평균 굴절률 이상의 굴절률을 가진다. 나타난 예시의 실시태양에서, 광학 커플링-아웃층(2)은 이를 위해 유리, 특히 약 1.9의 굴절률을 가지는 고 굴절률 유리를 포함한다. 이의 대안으로서, 광학 커플링-아웃 층(2)은 또한 고분자 재료를 기반으로 할 수 있으며, 이는 일반적인 부분에서 상술하였다.
게다가, 커플링-아웃층(2)은 유리 재료보다 높거나 낮은 굴절률을 가지는 입자 또는 기공의 형태로 유리 재료에 분포되는 산란 중심을 포함한다. 기공의 경우에, 이는 예컨대, 공기-충전될 수 있으며, 반면에, 예컨대, SiO2, TiO2, ZrO2 및/또는 Al2O3가 입자로서 사용될 수 있다. 광학 커플링-아웃층(2)은 일반적인 부분에서 상술된 대로, 반투명 전극(3)에서 또는 유기층에서 도파된 광의 적어도 일 부분이 유기 발광 부품(100)으로부터 기판(1)을 거쳐 커플링 아웃될 수 있는, 효과를 유발할 수 있다.
게다가, 캡슐화 배열은 또한 전극(3,7) 및 유기층 위에 배열될 수 있으며, 상기 캡슐화 배열은 명확성을 위해 나타내지 않았다. 캡슐화 배열은 일반적인 부분에서 상술된 대로, 예컨대, 유리 커버의 형태로, 또는, 바람직하게, 박막 캡슐화의 형태로 실시될 수 있다. 게다가, 특히 고분자를 포함한 광학 커플링-아웃층(2)의 경우에, 박막 캡슐화로서 실시되는 캡슐화 배열이 또한 일반적인 부분에서 상술된 대로, 반투명 전극(3) 아래의 상기 광학 커플링-아웃층상에 형성되도록 하는 것이 필요할 수 있다.
반투명 전극(3)은 1.6 이상의, 바람직하게 1.7 이상 및 2.1 이하의 굴절률을 가진다. 게다가, 반투명 전극(3)의 두께 및 재료는 450 nm 내지 640 nm의 가시 스펙트럼 범위에서의 흡수 계수가 0.005 이하인 방식으로 선택된다. 특히, 가시 스펙트럼 범위에서 반투명 전극(3)의 투과율은 80 % 이상이다.
나타낸 예시의 실시태양에서, 이를 위해, 반투명 전극은 50 nm 이상 및 200 nm 이하의 두께를 가지는 산화 인듐 주석(ITO)으로 구성된다. 그 결과로 또한 성취될 수 있는 것은 반투명 전극(3)의 저항률이 150 이상 및 500 ㎛·cm 이하의 범위라는 것이며, 이의 결과로서, 반투명 전극(3)의 충분히 높은 전도도가 보장될 수 있다.
나타낸 예시의 실시태양에서, 반사 전극(7)은 금속으로 구성되며, 특히 Ag, Al 또는 합금, 예컨대 Ag:Mg, Ag:Ca 또는 Mg:Al를 포함한다. 이의 대안으로서, 반사 전극(7)이 둘 이상의 금속층 또는 하나 이상의 금속층과 함께 하나 이상의 TCO층을 포함하는 것 또한 가능하다. 한 예로서, 반사 전극(7)은 또한 발광층(5)의 방출 스펙트럼에 대해 반사 전극(7)의 저항률을 맞추기 위해 예컨대, 브래그-거울 유사 실시태양을 가진 TCO 층 스택으로 구성된, 광학 매칭층을 포함할 수 있다. 반사 전극(7)은 가시 스펙트럼 범위에서 80 % 이상의 반사율을 가진다.
이의 대안으로서, 반투명 전극(3) 및/또는 반사 전극(7)은 각각의 경우에서 또한 일반적인 부분에서 상술된 상이한 재료를 포함할 수 있다.
나타낸 예시의 실시태양에서, 반투명 전극(3)은 애노드로서 실시되며 반사 전극(7)은 캐소드로서 실시된다. 그렇게 함으로써 유기 발광 부품(100)의 사전정의된 극성에 따라, 제1 유기 발광층(51)이 반투명 전극(3) 면 상의 정공-전도층(41) 및 제1 유기 발광층(51) 위의 전자-전도층(61) 사이에 배열되고, 동시에, 제2 유기 발광층(52)은 제2 유기 발광층(52) 아래의 추가 정공-전도층(42) 및 제2 유기 발광층(52) 위의 추가 전자-전도층(62) 사이에 배열된다.
도 1의 예시의 실시태양에 나타나듯이 유기 발광 부품(100)의 극성의 대안으로서, 상기 부품은 또한 여기에 대하여 반전된 극성을 가질 수 있으며, 이 경우에 반투명 전극(3)이 캐소드로서 실시되며 반사 전극(7)이 애노드로서 실시되고, 정공-전도층(41,42)의 및 전자-전도층(61,62)의 배열은 각각 경우에서 상호교환된다.
정공-전도층(41,42)은 하나 이상의 정공 이송층을 포함한다. 게다가, 정공-전도층(41,42)은 추가로 수십 나노미터의 범위의 두께를 가질 수 있는, 정공 주입층을 포함할 수 있다. 정공 이송층 및 정공 주입층 둘 다는 일반적인 부분에서 상술된 재료, 예컨대, 저분자량 화합물("소분자") 또는 고분자로 구성될 수 있다.
나타난 예시의 실시태양에서, 전자-전도층(61,62)은 충분히 높은 전도도를 보장하기 위해 전도도-도핑된다. 나타낸 예시의 실시태양에서, 전자-전도층(61,62)은 각각의 경우에서 매트릭스 재료로서, 예컨대 Li, Cs3Co4, Cs3Po4 또는 분자 도핑에 의해 도핑된, BCP 또는 BPhen을 포함할 수 있는, 전자 이송층을 포함한다. 전자-전도층(61,62)은 다르게는 또는 추가적으로 각각의 경우에서 또한 일반적인 부분에서 기술된 대로 하나 이상의 추가 재료를 포함할 수 있다.
도 1에서 나타난 층에 덧붙여, 더 추가의 유기층, 예컨대, 전하-캐리어-전도층(41,42,61,62) 및 유기 발광층(51,52) 사이의 전자- 또는 정공-차단층이 존재할 수 있다.
5 nm 이상의 두께를 가지는 유기 기능층 스택의 이러한 유기층이 가시 스펙트럼 범위, 즉 450 nm 이상의 파장의 부분에서 0.005 이하의 흡수 계수 k를 가지는 경우 특히 유리하다.
제1 및 제2 유기 발광층(51,52) 사이에, 전하 발생층 시퀀스(8)가 배열되며, 이는 또한 "전하 발생층"(CGL)으로 지정되고 제1 및 제2 유기 발광층(51,52)이 서로 전기적으로 직렬로 배열되도록 할 수 있다. 전하 발생층 시퀀스(8)는 유기 기능층 스택의 극성에 따라 제1 및 제2 유기 발광층(51,52) 내로 방출될 수 있는 전자 및 정공을 위한 전하 캐리어쌍 발생 구역으로서 제공된다. 한 예로서, 전하 발생층 시퀀스(8)는 n-도핑층 및 p-도핑층 사이에 배열된 중간층을 가진다. 이의 대안으로서, 전하 발생층 시퀀스는 예컨대, 또한 오직 n-도핑 및 p-도핑층만을 가질 수 있다. n- 및 p-도핑층은 전하 발생층 시퀀스(8)에 직접 접한 전하-캐리어-전도층(42,61)에 덧붙여 존재할 수 있거나 다르게는 또한 상기 층에 의해 형성될 수 있다.
여기서 나타나듯이 유기 발광 부품(100)의 예시의 실시태양에서, 중간층은 투명한 방식으로 즉, 450 nm 초과의 파장 즉, 가시 스펙트럼 범위에 대해 0.005 이하인 흡수 계수 k로 실시된다. 이를 위해, 전하 발생층 시퀀스(8)의 중간층은 재료 예컨대, 유기 재료 또는 산화 금속을 포함하며, 이는 매우 투명하거나 또는, 매우 투명하지 않은 재료의 경우에서, 바람직하게 2 nm 이상 및 4 nm 이하의, 특히 바람직하게 약 2 nm의 층 두께를 가진다. 한 예로서, 중간층은 매우 투명한 비도핑층에 의해 형성될 수 있다.
제1 유기 발광층(51)은 유기 발광 부품(100)의 작동 동안에 가시 파장 범위에서 광을 방출하는 하나 이상의 유기 재료를 포함하며, 상기 작동은 개략적으로 지시된 전극(3 및 7)의 상호 접속에 의해 지시된다. 이 경우에, 제1 유기 발광층(51)은 일반적인 부분에서 상기 언급된 재료의 하나 이상을 포함할 수 있다. 특히, 제1 유기 발광층(51)은 임의로, 즉 등방성으로 배열된 에미터 분자를 포함한다. 이는 제1 유기 발광층(51)의 등방성으로 배열된 에미터 분자가 등방성 분자 구조를 가지는 에미터 분자이거나 이를 포함한다는 것을 의미할 수 있다. 게다가, 이는 또한 제1 유기 발광층(51)의 임의로 또는 등방성으로 배열된 에미터 분자가 등방성으로 즉, 우세하게 선호되는 방향을 따라 또는 선호되는 면이 없이 배열된 비등방성 분자 구조를 가지는 에미터 분자이거나 이를 포함하는 것을 의미할 수 있다.
제2 유기 발광층(52)은 비등방성으로 배향된 비등방성 분자 구조를 가지는 에미터 분자를 포함한다. 이는 제2 유기 발광층(52)의 에미터 분자가 실질적으로 구형 분자 구조가 아닌, 오히려 예컨대 가늘고 긴 분자 구조를 가진다는 것을 의미한다. 이를 위해, 비등방성 분자 구조를 가지는 에미터 분자는, 예컨대, 두 종류 이상의 상이한 리간드, 예컨대, 중앙 원자에 배위된 그의 원자에 대해 상이한 또는 중앙 원자의 사각-평면 환경을 가지는 리간드를 포함한다.
나타낸 예시의 실시태양에서, 제2 유기 발광층(52)은 재료가 이리듐 착물, 백금 착물, 팔라듐 착물로부터 또는 이의 혼합물로부터 선택되는, 비등방성 분자 구조를 가지는 인광 에미터 재료를 포함한다. 다르게는 또는 추가적으로, 제2 유기 발광층(52)은 또한 일반적인 부분에서 상기 언급된 하나 이상의 다른 비등방성 에미터 재료를 포함할 수 있다. 비등방성 에미터 분자는 매트릭스 재료가 등방성 또는 바람직하게는 마찬가지로 비등방성 분자 구조를 가질 수 있는 또는 예컨대, 일반적인 부분에서 상기 언급된 매트릭스 재료의 하나 이상을 포함하거나 이로 구성될 수 있는, 제2 유기 발광층(52)의 매트릭스 재료에 매립되거나 함유될 수 있다.
제2 유기 발광층(52)의 에미터 분자 및 특히 일반적인 부분에서 상술된 이의 쌍극자 모멘트는 나타난 예시의 실시태양에서 실질적으로 평행하게, 특히 제2 유기 발광층(52)의 확장 면에 평행하게 배향된다. 이러한 비등방성으로 배향된 에미터 재료의 및 쌍극자 모멘트의 이점은 또한 도 3과 함께 아래에서 추가로 설명된다.
나타낸 유기 발광 부품(100)에서 두 유기 발광층(51,52)의 배열은 발광층(51,52)의 각각의 배열에서 자유도를 유발한다. 이는 두 유기 발광층(51,52)을 각각의 경우에서 반사 전극(7)으로부터 최적의 거리에 배열시키는 것을 가능하게 만들며, 여기서 유기 발광 부품(100)의 총 층 두께가 가능한 한 얇게 유지될 수 있으며, 이의 결과로서 유기 기능층의 흡수 손실이 작게 유지될 수 있다.
제1 유기 발광층(51) 및 반사 전극(7) 사이의 거리는 150 nm 이상이며 바람직하게 180 nm 이상이다. 이는, 특히, 제1 유기 발광층(51) 및 반사 전극(7) 사이에 배열된 유기 기능층이 언급된 거리에 상응하는 총 두께를 가진다는 것을 의미한다. 유기 기능층 스택 내 관례적인 굴절률을 고려하면, 제1 유기 발광층(51) 및 반사 전극(7) 사이의 광학 길이는 600 nm의 파장이 주어졌을 때, 예컨대, 특히 바람직하게 1.6·150 nm 이상 및 1.8·225 nm 이하의 파장이 주어진다. 특히, 각각 그 경계를 포함하는 150 nm 내지 225 nm 사이 및 바람직하게 180 nm 내지 220 nm 사이의 범위가 특히 유리하다는 것이 증명된다.
제2 유기 발광층(52)은 반사 전극(7)으로부터 30 nm 이상 및 100 nm 이하의 거리에 있다. 이는 특히, 제2 유기 발광층 및 반사 전극 사이에 배열된 유기 기능층 스택의 유기 기능층은 30 nm 이상 및 100 nm 이하의 총 두께를 가진다는 것을 의미할 수 있다. 특히, 이 거리는 나타난 예시의 실시태양에서, 제2 유기 발광층(52) 및 반사 전극(7) 사이에 배열된 전자-전도층(62) 및, 적절하다면, 제2 유기 발광층(52) 및 전자 전도층(62) 사이에 배열된 정공-차단층의 총 두께에 의해 실질적으로 주어질 수 있다.
유기 기능층 스택에서 관례적인 굴절률을 고려하면, 600 nm의 파장이 주어졌을 때, 제2 유기 발광층(52) 및 반사 전극(7) 사이의 광학 길이는 예컨대, 특히 바람직하게 30 nm의 1.6 배 이상 및 100 nm의 1.8 배 이하이다. 특히 바람직하게, 제2 유기 발광층(52) 및 반사 전극(7) 사이의 거리는 30 nm 이상 및 60 nm 이하이다.
두 발광층들(51,52) 즉, 나타낸 예시의 실시태양에서 전하-캐리어-전도층(42,61) 및 전하 발생층 시퀀스(8) 사이에 배열된 유기 기능층의 결과로서, 두 발광층들(51,52) 사이의 거리는 약 100 내지 200 nm이다.
본 명세서에서 기술된, 광학 커플링-아웃층(2)과 함께, 목표된 방식으로 선택되는, 유기 발광층(51,52) 및 반사 전극(7) 사이의 거리는 공지된 OLED와 비교해서 효율에서 유의한 증가를 유발할 수 있다. 이는 특히 광학 커플링-아웃층 또는 다른 커플링-아웃 수단 없이 표준 유리 기판상에, 일 발광층이 제공된 종래 녹색 방출 OLED의 모의실험에 기반한, 도 2와 관련해서 명확해진다. 도 2에서 기준으로서 취해진 발광층은 특히 등방성으로 배열된 에미터 분자를 포함한다.
도 2는, 반사 전극 및 발광층 사이의 거리에 상응하는, 발광층 및 반사 전극 사이에 배열된 층 또는 층들의 두께(D)의 함수로서, 발광층에서 발생되는 광의 커플링-아웃 및 손실 채널의 상대 비율(L)을 나타낸다. 이 경우에, 나타난 커플링 아웃 및 손실 채널의 상대 비율은 여기 기술된 예시의 실시태양에 제한되는 것으로 이해되어서는 안되며 개별적인 부품의 재료의 구성 및 선택에 따라 상이할 수 있다.
영역(21)은 반투명 기판으로부터 커플링 아웃된 광의 상대 비율과 동일시된다. 영역(22)은 도파에 의해 유리 기판 내 안내된 광의 상대 비율에 대응한다. 영역(23)은 유기층, 반투명 전극 및 기판 내 흡수 결과로서 손실된 광의 상대 비율과 동일시된다. 영역(24)은 도파 효과의 결과로서 반투명 전극 및 유기층 내 안내된 광의 상대 비율과 동일시된다. 영역(25)은 반사 전극 내로 커플링된 표면 플라즈몬에 의해 손실된 비율과 동일시된다.
기판으로부터 커플링 아웃된 광의 상대 비율(21)은 약 30 nm 및 약 150 nm의 D에 대한 값에서 시작되어 각각의 경우에 조금 오르며, 반면에 커플링되는 플라즈몬에 의해 유발된 손실 채널, 즉 영역(25)은 D 값이 오를 때 실질적으로 현저하게 감소하며, 그 결과로서 유기층 및 반투명 전극 내 안내된 광의 상대 비율이 증가한다는 것이 명확해진다. 특히, 플라즈몬 손실 채널의 비율(25)은 150 nm 이상의 D의 값에 대해 10 % 미만이다.
여기서 기술된 유기 발광 부품(100)에 존재하는 추가 광학 커플링-아웃층(2)의 결과로서, 특히, 반투명 전극(3) 및 유기층 내 안내된 광의 그 비율이 적어도 부분적으로 커플링 아웃될 수 있다. 도 2에 관해서, 이는 특히 제1 유기 발광층(51) 및 반사 전극(7) 사이의 150 nm 이상 및 225 nm 이하의 거리(D)의 경우에 적용되며, 여기서 영역(21), 즉, 동시에 작은 플라즈몬 손실 비율(25)을 가지면서, 기판으로부터 직접 커플링 아웃되는 광의 비율의 최댓값이 있다. 그러한 거리를 가진 제1 유기 발광층(51)의 배열의 결과로서, 따라서, 제1 유기 발광층(51)에서 발생된 광에 관해서, 여기서 기술된 유기 발광 부품에 대한 광의 증가된 커플링-아웃의 결과로서 효율에서 유의한 증가를 성취하는 것이 가능하다.
제1 유기 발광층(51)에 덧붙여, 제2 유기 발광층(52)은 도 2에 관해서 약 30 nm 내지 약 100 nm 사이의 D의 값에서 영역(21)의 추가 최댓값의 영역에서 유리하게 위치되며, 이 배열은 마찬가지로 이미 제2 유기 발광층(52)에서 발생된 광에 대한 증가된 커플링-아웃 효율을 유발한다.
제2 유기 발광층(52)의 유리한 공간 배열에 덧붙여, 이는, 상술한 대로, 비등방성으로 및 특히 바람직하게 평행하게 배향된 비등방성 분자 구조를 가진 에미터 분자를 포함하며, 여기서, 특히, 에미터 분자의 쌍극자 모멘트는 평행하거나 또는 실질적으로 평행하게 배향되고, 이의 결과로서 반사 전극 내 플라즈몬 여기의 결과로서의 손실이 추가로 억제될 수 있으며, 이는 도 3과 관련하여 또한 명확해진다.
도 3은 도 2에서와 같이 종래 OLED의 모의실험을 나타내며, 평행하게 배향된 쌍극자 모멘트의 비율(F)이 여기서 고려된다. 이 경우에, 나타난 커플링-아웃 및 손실 채널의 상대 비율은 여기 기술된 예시의 실시태양에 제한되는 것으로 이해되어서는 안되며 개별적인 부품의 재료의 구성 및 선택에 따라 상이할 수 있다.
영역(31)은 반투명 기판으로부터 커플링 아웃된 광의 상대 비율과 동일시된다. 영역(32)은 도파에 의해 유리 기판에서 안내된 광의 상대 비율에 상응한다. 영역(33)은 도파 효과의 결과로서 반투명 전극 및 유기층에서 안내된 광의 상대 비율과 동일시된다. 영역(34)은 반사 전극 내로 커플링된 표면 플라즈몬에 의해 손실된 비율과 동일시된다.
수직 점선은 비등방성 에미터 분자의 등방성 분포에 상응하는, 2/3 또는 약 66 %의 평행하게 배향된 쌍극자 모멘트의 상대 비율과 동일시된다. 평행하게 배향된 비율에서의 증가는 따라서 점선 방식으로 묘사된 화살표를 따라 성취된다.
영역(34)에 의해 동일시되는 플라즈몬 손실 채널은, 동시에, 유기층 및 반투명 전극으로 안내된 광의 상대 비율이 증가하는 것을 도 2와 함께 이미 설명한 결과와 함께, 쌍극자 모멘트의 비등방성 및 특히 평행한 배열이 증가함에 따라 감소한다는 것이 명백하다. 광학 커플링 아웃층(2)을 통해 이 비율의 적어도 일 부분의 상술된 커플링 아웃의 결과로서, 제2 유기 발광층(52)에서 발생된 광의, 기판을 통해 방출되는, 광 출력은 전형적으로 등방성으로 및 방향성없이 배열된 에미터 분자를 포함하는 공지된 OLED와 비교하여 증가될 수 있다.
특히, 두 발광층 및 이의 에미터 재료의 배열에 관해서 본 명세서에서 기술된 유기 발광 부품의 목표된 방식으로 선택되고 최적화된 구성은 따라서 효율성에서의 유의한 증가 및 광의 커플링-아웃에서의 향상을 이끈다.
예시의 실시태양에서 나타난 제1 및 제2 유기 발광층(51,52)에 덧붙여, 도 1에 나타난 유기 발광 부품(100)은 예컨대 또한 전극들(3,7) 사이에서 셋, 넷 또는 그 이상의 유기 발광층을 포함할 수 있을 정도로, 하나 이상의 추가 유기 발광층이 반투명 전극(1) 및 제1 유기층(51) 사이에 배열될 수 있다. 개별 전하 발생층은 각각의 인접한 유기 발광층들 사이, 즉 예컨대 제1 유기 발광층(51) 및 추가 유기 발광층 사이에 배열될 수 있다.
발명은 상기 예시의 실시태양에 기반한 설명에 의해 예시의 실시태양으로 제한되지 않는다. 오히려, 발명은 심지어 특징 또는 조합 그 자체가 특허 청구항 또는 예시의 실시태양에서 명쾌하게 명시되는 것이 아니더라도, 임의의 신규한 특징 및 또한 특징의 임의의 조합을 포괄하며, 특히 특허 청구항의 특징의 임의의 조합도 포함한다.

Claims (15)

  1. 광학 커플링-아웃층(2)이 그 위에 도포되는 반투명 기판(1),
    커플링-아웃층(2) 상의 반투명 전극(3),
    반투명 전극(3) 위의 제1 유기 발광층(51) 및
    제1 유기 발광층(51) 위의 제2 유기 발광층(52)을 포함하는,
    유기 기능층을 가진 유기 기능층 스택 및
    그 위의 반사 전극(7)
    을 포함하며, 여기서 제1 유기 발광층(51)은 임의로 배열된 에미터 분자를 포함하고 반사 전극(7)으로부터 150 nm 이상 및 225 nm 이하의 거리에 있으며, 여기서 제2 유기 발광층(52)은 비등방성으로 배향된, 비등방성 분자 구조를 가진 에미터 분자 및 비등방성으로 배향된 에미터 분자가 배열되는 매트릭스 재료를 포함하며, 반사 전극(7)으로부터 30 nm 이상 및 100 nm 이하의 거리에 있고,
    상기 광학 커플링-아웃층(2)이 제1 및 제2 유기 발광층 및 반투명 전극(3)의 층-두께-가중 평균 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는, 유기 발광 부품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 유기 발광층(51) 및 반사 전극(7) 사이 거리가 플라즈몬의 형태로 반사 전극(7)으로 커플링되는, 제1 유기 발광층(51)에서 발생된 방사력의 상대 비율이 10 % 이하이도록 선택되는 부품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비등방성으로 배향된 에미터 분자가 전이 쌍극자 모멘트를 가지며, 이의 66 % 초과가 평행하게 배향된 부품.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전하 발생층 시퀀스(8)가 제1 및 제2 유기 발광층들(51,52) 사이에 배열된 부품.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전하 발생층 시퀀스(8)가 n-도핑된 영역 및 p-도핑된 영역을 가지며, 이의 사이에서 4 nm 이하의 두께를 가지는 중간층이 배열된 부품.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 유기 발광층(52)의 매트릭스 재료가 비등방성 분자 구조를 가지는 부품.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 기능층 스택이 5 nm보다 두껍고 가시 스펙트럼 범위의 부분에 대해 0.005 이하의 흡수 계수 k를 가지는 하나 이상의 유기 기능층을 포함하는 부품.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 반투명 전극(3)이 가시 스펙트럼 범위의 부분에 대해 0.005 이하의 흡수 계수 k 및 가시 스펙트럼 범위에서 80 % 이상의 총 투과율을 가지는 부품.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반사 전극(7)이 가시 스펙트럼 범위에서 80 % 이상의 반사율을 가지는 부품.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 커플링-아웃층(2)이 광-산란인 부품.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 추가 유기 발광층이 반투명 전극(3) 및 제1 유기 발광층(51) 사이에 배열된 부품.
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