KR102227787B1 - High brightness and efficiency of polymer-blend based light-emitting layers without the assistance of the charge-trapping effect - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 혼합 폴리머 EML 시스템의 성능이 전하-트랩핑 효과에 기인하는지 아니면 FRET 프로세스의 특성에 더 의존하는지를 밝히고 그 결과에 따라 전하 트래핑 효과 없이도 휘도와 효율을 높일 수 있는 혼합 폴리머 EML 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은,
폴리스피로비플루오렌계 코폴리머(polyspirobifluorene-based copolymer : SPB)호스트와 폴리(파라-페닐렌비닐렌)(poly (para-phenylenevinylene) 코폴리머(SuperYellow, SY) 게스트를 혼합한 것을 특징으로 하는 발광소자용 발광층을 제공한다.
An object of the present invention is to find out whether the performance of the mixed polymer EML system is due to the charge-trapping effect or more dependent on the characteristics of the FRET process, and according to the result, a mixed polymer EML system that can increase brightness and efficiency without charge trapping effect. I want to provide.
According to the above object, the present invention,
Light emission characterized by mixing a polyspirobifluorene-based copolymer (SPB) host and a poly (para-phenylenevinylene) copolymer (SuperYellow, SY) guest It provides a light emitting layer for a device.

Description

전하 트랩핑 효과에 의존하지 않는 고 휘도 고 효율 폴리머 블랜드 기반 발광층{High brightness and efficiency of polymer-blend based light-emitting layers without the assistance of the charge-trapping effect}High brightness and efficiency of polymer-blend based light-emitting layers without the assistance of the charge-trapping effect

본 발명은 전하 트랩핑 효과와 관련 없는 고 휘도 고 효율 폴리머 블랜드 기반 발광층 및 발광 소자에 관한 것이다. The present invention relates to a light emitting layer and a light emitting device based on a high luminance high efficiency polymer blend that is not related to the charge trapping effect.

폴리머 발광 재료는 최근 유기/폴리머 발광 다이오드에 있어서 기존의 진공 증착 저분자를 대체하는 매력적인 용액 공정으로 개발되어 왔지만, 여전히 성능 면에서 제한적이며, 특히, 낮은 휘도 및 낮은 효율성 면에서 문제된다. 지난 20년간 전자 분야의 발전으로, 폴리머 발광 소자(polymer light-emitting device, PLED), 폴리머 광전지, 폴리머 박막 트랜지스터(TFT), 센서 및 전자소자와 같은 다양한 소자에 용액 공정 폴리머 반도체 소재를 성공적으로 응용해 왔다. 이러한 단순하고 가벼운 기기의 독특한 특징은 유연성과 비용 효율성이 포함되어 있으며, 양산성도 있다. PLED는 더욱 특별한데, 폴리머 반도체 소재와 관련된 기본적인 발광 특성을 조사하기 위한 간단한 소자 아키텍처를 제공할 뿐만 아니라 밝고 효율적인 평면 디스플레이 및 고체 광원 및/또는 전기 구동식 유기 레이저 같은 다양한 전기 발광(electroluminescent, EL) 광전자 소자를 개발하는 데도 사용할 수 있다. 성능을 더욱 향상시키기 위해 여러 가지 다른 폴리머 소재와 소자 구조도 개발되었다. 공개특허 10-2018-0028892에서도 새로운 청색 유기 발광 소자 발광층 물질을 제안한다. 또한, 고성능 PLED는 다층 발광층(emitting material layer, EML) 구조, 고밀도 후막 EMLs 및 다양한 효율적인 인터페이스/전극 설계에 채택 개발 되었다. 그러나 형성된 다층 EMLs의 불완전성 및/또는 높은 구동 전압은 여전히 문제되어, PLED의 다양한 응용을 가로막는다. 효율을 개선하고 발광 성능을 개선하기 위해 PLED에서 폴리머 혼합 EML의 사용이 대안적인 솔루션으로 제안되고 있다(S. Tasch 등, Appl. Phys. Lett. 71(20), 2883-2885 (1997) 참조).Polymer light emitting materials have recently been developed as an attractive solution process to replace the existing vacuum evaporated small molecules in organic/polymer light emitting diodes, but are still limited in terms of performance, especially in terms of low brightness and low efficiency. With the development of electronics over the past 20 years, solution-processed polymer semiconductor materials have been successfully applied to various devices such as polymer light-emitting devices (PLEDs), polymer photovoltaic cells, polymer thin film transistors (TFTs), sensors and electronic devices. I've been doing it. The unique features of these simple and lightweight devices include flexibility and cost effectiveness, and are mass-producible. PLEDs are even more special, providing a simple device architecture for investigating the basic luminescent properties associated with polymer semiconductor materials, as well as a bright and efficient flat panel display and a variety of electroluminescent (EL) such as solid state light sources and/or electrically driven organic lasers. It can also be used to develop optoelectronic devices. Several other polymer materials and device structures have also been developed to further improve performance. In Korean Patent Application Publication No. 10-2018-0028892, a new blue organic light-emitting device emission layer material is proposed. In addition, high-performance PLEDs have been adopted and developed for the design of multi-layer emitting material layers (EML) structures, high-density thick EMLs, and various efficient interfaces/electrodes. However, the imperfections and/or high driving voltages of the formed multilayer EMLs are still a problem, hindering various applications of PLEDs. The use of polymer mixed EML in PLEDs has been proposed as an alternative solution to improve efficiency and improve luminous performance (see S. Tasch et al., Appl. Phys. Lett. 71(20), 2883-2885 (1997)). .

예를 들어, 서로 가까이 위치한(10 nm 이하) 발형광단 쌍(fluorophore pairs) 사이의 Forster resonance energy transfer (FRET)(Forster 공진 에너지 전달)를 활용하는 혼합 폴리머 EMLs은 에너지 전달 호스트 폴리머(도너) EML 구조에 효율적인 발광 게스트 폴리머(엑셉터)를 도입 시도되어 왔다. For example, mixed polymer EMLs that utilize Forster resonance energy transfer (FRET) (Forster resonance energy transfer) between fluorophore pairs located close to each other (less than 10 nm) are known as energy transfer host polymer (donor) EMLs. It has been attempted to introduce an efficient light-emitting guest polymer (Exceptor) into the structure.

최근 EML에 대한 폴리머 혼합 시스템이 보고 되었으며, 호스트 poly (9,9-diocylfluorne) 코폴리머(F8로 알려져 있음)와 게스트 poly (para-phenylenevinylene) 코폴리머(SuperYellow, SY로 알려져 있다)를 포함한다. (Reference 26: M. U. Hassan 등, Appl. Mater. Today 1(1), 45-51, 2015, Reference 27: M. U. Hassan 등, Nano Energy 21, 62-70, 2016) 이 혼합된 EML에서는 F8(약 5.8 eV)과 SY(약 5.2 eV)의 최고 점유 분자 궤도(HOMO) 준위의 큰 차이(약 0.6 eV)로 인해 F8 호스트에 있는 SY 게스트 사이트에서 다량의 주입 홀이 트랩되며, 이는 거의 동일한 최저 비점유 분자 궤도(LUMO) 준위(~2.7V)와 극명하게 배치된다. 이러한 홀 트랩 효과는 홀 전송 속도를 감소시켜 EML의 전자와 홀 전송 간의 균형을 개선한다. F8 호스트와 SY 게스트 폴리머 사이의 FRET와 함께 향상된 이 전하 균형은 엑시톤의 방사 재조합을 크게 개선하여, 최대 효율 21~27 cd/A까지 보인다. 이러한 연구는 효율적인 홀 트래핑 및 FRET에 의해, 단일 폴리머 EML의 사용이 매우 밝고 효율적인 차세대 PLED 기술 개발에 핵심 요소가 될 수 있음을 보여준다.Recently, a polymer mixing system for EML has been reported, including a host poly (9,9-diocylfluorne) copolymer (known as F8) and a guest poly (para-phenylenevinylene) copolymer (known as SuperYellow, SY). (Reference 26: MU Hassan et al., Appl. Mater. Today 1(1), 45-51, 2015, Reference 27: MU Hassan et al., Nano Energy 21, 62-70, 2016) eV) and SY (approximately 5.2 eV), the large difference (approximately 0.6 eV) in the highest occupied molecular orbital (HOMO) level causes a large number of injection holes to be trapped at the SY guest site on host F8, which is approximately the same lowest unoccupied It is clearly arranged with the molecular orbital (LUMO) level (~2.7V). This hole trap effect improves the balance between electron and hole transmission in EML by reducing the hole transmission rate. This improved charge balance, combined with FRET between the F8 host and the SY guest polymer, greatly improves the radiative recombination of excitons, showing a maximum efficiency of 21-27 cd/A. These studies show that by means of efficient hole trapping and FRET, the use of single polymer EML can be a key factor in the development of a very bright and efficient next-generation PLED technology.

그러나 폴리머 EML에서의 홀 트래핑 효과는 지금까지 개발된 발광 폴리머에서 HOMO 준위 간의 차이가 일반적으로 0.6 eV 미만이기 때문에 여전히 몇 가지 소재로 제한된다. 더욱이, 혼합 폴리머의 향상된 밝기와 효율을 달성하기 위해 홀 트래핑 효과가 필수적인지 여부는 아직 확인되지 않았다. 고성능 PLED에서 혼합 EML의 작동 메커니즘을 이해하는 것은 상당한 도전 과제로 남아있다.However, the hole trapping effect in polymer EML is still limited to a few materials because the difference between HOMO levels in light emitting polymers developed so far is generally less than 0.6 eV. Moreover, it has not yet been confirmed whether the hole trapping effect is essential to achieve the improved brightness and efficiency of the mixed polymer. Understanding the mechanism of action of mixed EML in high-performance PLEDs remains a significant challenge.

본 발명의 목적은 혼합 폴리머 EML 시스템의 성능이 전하-트랩핑 효과에 기인하는지 아니면 FRET 프로세스의 특성에 더 의존하는지를 밝히고 그 결과에 따라 전하 트래핑 효과 없이도 휘도와 효율을 높일 수 있는 혼합 폴리머 EML 시스템을 제공하고자 하는 것이다. An object of the present invention is to find out whether the performance of the mixed polymer EML system is due to the charge-trapping effect or more dependent on the characteristics of the FRET process, and according to the result, a mixed polymer EML system that can increase brightness and efficiency without charge trapping effect. I want to provide.

본 발명은 혼합 폴리머 EML 시스템의 성능이 전하- 트랩핑 효과에 기인하는지 아니면 FRET 프로세스의 특성에 더 기인하는지 평가하기 위해 혼합 폴리머 EML 시스템의 사용에 대해 기술할 것이다. The present invention will describe the use of a mixed polymer EML system to evaluate whether the performance of the mixed polymer EML system is due to the charge-trapping effect or more due to the nature of the FRET process.

혼합 폴리머 시스템은 상용 청색 발광 폴리스피로비플루오렌 기반 코폴리머(polyspirobifluorene-based copolymer : SPB-02T)의 호스트 폴리머와 황색 발광 PDY-132(SY)의 게스트 폴리머를 혼합하여 얻었으며 단순한 PLED 구조에서 혼합 EML로 사용되었다. 이러한 폴리머 각각은 광범위하게 연구되었지만, 본 발명은 이러한 폴리머를 함께 혼합하면 전하 트래핑 없는 단일 EML을 형성할 수 있다는 점을 알았다. 본 발명은 단일 SPB 호스트 폴리머, 단일 SY 게스트 폴리머 및 혼합 SPB:SY를 기반으로 세 가지 유형의 폴리머 EML을 조사했다(도 1 참조). 본 발명자들은 SPB의 발광 스펙트럼과 SY의 흡수 스펙트럼 사이의 강한 중첩이 효율적인 FRET의 핵심으로 본다. 이러한 폴리머 EML을 사용하여, FRET 프로세스가 EMLs의 성능에 미치는 영향을 식별했다. 혼합 EML에서 SPB:SY = 95 wt%:5 wt%일 때, PLED의 성능은 휘도가 약 142,000 cd/m2이고 피크 전류 효율은 약 14 cd/A로 최적화되어 단일 호스트 또는 단일 게스트 소자 보다 훨씬 높았다. 이러한 성능 향상은 SPB 호스트와 SY 게스트 간의 효율적인 FRET에 기인하며, 일반적인 전하 트래핑 효과가 없는 경우에도 나타난다. 비록 본 발명의 소자 성능이 이전 F8:SY 소자의 성능만큼 좋지는 않았지만, 전하 트래핑 효과 없이도 휘도와 효율은 상기 소자의 절반 이상이었다. 따라서 FRET 프로세스가 폴리머 혼합 EML의 발광 성능 향상에 중요한 역할을 한다는 것을 확인할 수 있다. 효율적인 전하 트래핑 구현의 어려움을 고려할 때, 이러한 결과는 혼합 폴리머 EML에 FRET의 중요한 기여를 보여주며, 따라서 다양한 PLED 소자에 응용할 수 있다. 더구나, 그들의 우수한 색 안정성은 또한 그 매력을 더한다.The mixed polymer system was obtained by mixing a host polymer of a commercial blue light-emitting polyspirobifluorene-based copolymer (SPB-02T) and a guest polymer of yellow light-emitting PDY-132 (SY), and was mixed in a simple PLED structure. Used as EML. Each of these polymers has been studied extensively, but the present invention has found that mixing these polymers together can form a single EML without charge trapping. The present invention investigated three types of polymer EML based on single SPB host polymer, single SY guest polymer and mixed SPB:SY (see Fig. 1). The present inventors view the strong overlap between the emission spectrum of SPB and the absorption spectrum of SY as the core of an efficient FRET. Using these polymer EMLs, the impact of the FRET process on the performance of EMLs was identified. When SPB:SY = 95 wt%:5 wt% in mixed EML, the performance of the PLED is about 142,000 cd/m 2 in luminance and the peak current efficiency is optimized to about 14 cd/A, much better than a single host or single guest device. It was high. This performance improvement is due to the efficient FRET between the SPB host and the SY guest, even when there is no general charge trapping effect. Although the device performance of the present invention was not as good as that of the previous F8:SY device, the luminance and efficiency were more than half of that of the device without charge trapping effect. Therefore, it can be confirmed that the FRET process plays an important role in improving the luminescence performance of the polymer mixed EML. Considering the difficulty of implementing efficient charge trapping, these results show an important contribution of FRET to mixed polymer EML, and thus can be applied to various PLED devices. Also, their excellent color stability also adds to its appeal.

즉, 본 발명은,That is, the present invention,

폴리스피로비플루오렌계 코폴리머(polyspirobifluorene-based copolymer : SPB)호스트와 폴리(파라-페닐렌비닐렌)(poly (para-phenylenevinylene) 코폴리머(SuperYellow, SY) 게스트를 혼합한 것을 특징으로 하는 발광소자용 발광층을 제공한다.Light emission characterized by mixing a polyspirobifluorene-based copolymer (SPB) host and a poly (para-phenylenevinylene) copolymer (SuperYellow, SY) guest It provides a light emitting layer for a device.

상기에 있어서, 폴리(파라-페닐렌비닐렌)(poly (para-phenylenevinylene) 코폴리머(SuperYellow, SY) 게스트는 1 내지 9wt% 첨가된 것을 특징으로 하는 발광소자용 발광층을 제공한다.In the above, the poly (para-phenylenevinylene) (poly (para-phenylenevinylene) copolymer (SuperYellow, SY) guest is provided with a light emitting layer for a light emitting device, characterized in that 1 to 9wt% is added.

본 발명은,The present invention,

투명 기판;Transparent substrate;

상기 투명기판 상에 형성된 투명 양극;A transparent anode formed on the transparent substrate;

상기 투명 양극 위에 형성된 정공 주입층;A hole injection layer formed on the transparent anode;

상기 정공 주입층 위에 형성된 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 발광층; 및The light emitting layer of any one of claims 1 to 3 formed on the hole injection layer; And

상기 발광층 위에 형성된 전자 수송층을 포함한 음극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 발광 소자를 제공한다.It provides a polymer light emitting device comprising; a cathode including an electron transport layer formed on the light emitting layer.

상기에 있어서, 상기 정공 주입층은 PEDOT:PSS를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 발광 소자를 제공한다.In the above, the hole injection layer provides a polymer light emitting device comprising PEDOT:PSS.

본 발명은,The present invention,

투명 기판을 준비하고,Prepare a transparent substrate,

상기 투명기판 상에 투명 양극을 형성하고,Forming a transparent anode on the transparent substrate,

상기 투명 양극 위에 정공 주입층을 형성하고,Forming a hole injection layer on the transparent anode,

상기 정공 주입층 위에 형성된 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 발광층을 형성하되, 호스트 폴리머와 게스트 폴리머의 혼합 용액은 폴리머들을 톨루엔으로 용해하여 제조되어, 정공 주입층 위에 코팅되고,The light emitting layer of any one of claims 1 to 3 is formed on the hole injection layer, wherein the mixed solution of the host polymer and the guest polymer is prepared by dissolving the polymers in toluene, and is coated on the hole injection layer,

발광층 위에 전자 수송층을 포함한 음극을 형성하는 것을 특징으로 하는 폴리머 발광 소자 제조방법을 제공한다.It provides a method for manufacturing a polymer light emitting device, characterized in that a cathode including an electron transport layer is formed on the light emitting layer.

본 발명에 따르면 전하 트래핑 구현 없이도 휘도와 효율을 상당한 레벨으로 나타낼 수 있는 혼합 폴리머 EML 소자를 제공하며, 이를 응용하여 다양한 PLED 소자를 구현할 수 있다. According to the present invention, a mixed polymer EML device capable of displaying luminance and efficiency at a significant level without implementing charge trapping is provided, and various PLED devices can be implemented by applying this.

본 발명의 SPB:SY EML을 사용한 PLED는 청색 및 황색 PLED보다 훨씬 향상된 휘도-전압(L-V) 성능을 나타내며, 우수한 색 안정성을 보인다. 즉, SPB 호스트 및 SY 게스트의 물리적 혼합 폴리머로 전하 트랩핑 효과 없이 효율적인 녹색 발광이 가능하다. 단순 PLED 구조에서도 CIE 좌표 (0.35, 0.60)로 저전압 작동과 최대 142,000 cd/m2의 향상된 휘도를 달성할 수 있다.PLED using SPB:SY EML of the present invention exhibits much improved luminance-voltage (LV) performance than blue and yellow PLEDs, and exhibits excellent color stability. In other words, it is possible to efficiently emit green light without charge trapping effect by using the physically mixed polymer of the SPB host and the SY guest. Even in a simple PLED structure, low voltage operation and improved luminance of up to 142,000 cd/m 2 can be achieved with CIE coordinates (0.35, 0.60).

또한, 본 발명의 SPB:SY EML을 사용한 PLED의 전류 효율 ηC는 최소 14 cd/A로 청색 및 황색 PLED의 효율보다 상당히 개선되었고, 이는 낮은 J에 대해서도 동일한 밝기를 얻을 수 있어 소자 수명이 길어지는 중요한 잇점을 추가한다. In addition, the current efficiency η C of the PLED using the SPB:SY EML of the present invention is at least 14 cd/A, which is significantly improved than the efficiency of blue and yellow PLEDs, which can obtain the same brightness even at low J, resulting in a long device life. Losing adds an important advantage.

본 발명은, 단순한 구조와 쉬운 공정으로 매우 밝고 효율적이며 색상의 안정성이 뛰어난 FRET 기반 폴리머 EML로 첨단 발광 장치 및/또는 용액공정 발광 디스플레이의 개발을 위한 새로운 플랫폼을 제공한다.The present invention provides a new platform for the development of advanced light emitting devices and/or solution process light emitting displays with FRET-based polymer EML that is very bright and efficient with a simple structure and an easy process and excellent color stability.

도 1은 PLED 제작은 널리 알려진 프로세스에 의한 PLED 단면도이다.
도 2는 SPB와 SY 폴리머 필름 및 본 발명의 SPB:SY혼합 폴리머 필름의 UV-vis 흡수 스펙트럼 및 CV (Cyclic voltammogram)이다.
도 3은 제작된 폴리머 층의 표면 모폴로지 및 표면 전위를 보여준다.
도 4는 단일 SPB EML(청색-PLED)과 단일 SY EML(황색-PLED)을 사용하여 제작된 두 개의 기준 PLED와 비교하여, 혼합 SPB:SY EMLs로 된 샘플 PLED에 대해 인가 전압(V)에 대한 전류(J) 및 휘도(L) 측면에서의 소자 특성을 보여주는 그래프이다.
도 5는 HOD의 홀 전류 밀도 대 인가 전압(J h -V) 특성을 나타내며, HOD의 에너지 레벨 다이어그램은 도의 내부에 표시된다.
도 6은 혼합 SPB:SY EML 발광 메커니즘에 초점을 맞춘 규화된 EL 및 PL 발광 스펙트럼이다.
도 7은 본 발명의 SPB:SY EML 발광 소자와 비교예들의 발광 사진과 색지수 좌표를 보여준다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 SPB:SY EML을 비롯하여 SPB, SY 등의 특성을 정리한 표들이다.
1 is a cross-sectional view of a PLED according to a widely known process for manufacturing a PLED.
2 is a UV-vis absorption spectrum and CV (Cyclic voltammogram) of an SPB and SY polymer film and an SPB:SY mixed polymer film of the present invention.
3 shows the surface morphology and surface potential of the fabricated polymer layer.
Figure 4 shows the applied voltage (V) for a sample PLED of mixed SPB:SY EMLs compared with two reference PLEDs fabricated using a single SPB EML (blue-PLED) and a single SY EML (yellow-PLED). This is a graph showing device characteristics in terms of current (J) and luminance (L) for each.
FIG. 5 shows the hall current density vs. applied voltage ( J h -V ) characteristics of the HOD, and the energy level diagram of the HOD is shown inside the diagram.
6 is a silicified EL and PL emission spectrum focusing on the mixed SPB:SY EML emission mechanism.
7 is a light emission photograph and color index coordinates of the SPB:SY EML light emitting device of the present invention and comparative examples.
8 to 11 are tables summarizing characteristics of SPB, SY, etc., as well as SPB:SY EML of the present invention.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

1. 발광 폴리머와 필름의 재료 및 특성.1. Materials and properties of luminescent polymers and films.

모든 시약들은 상업적 공급원에서 구입되었고 더 이상의 정화 없이 사용되었다. poly(styrene sulfonic acid) doped poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT:PSS) 수용액(Clevios TM PVP AI 4083, H.C. Stark)은 독일 헤라유스에서 구입했다. Merck로부터 발광 폴리머, 청색 발광 SPB-02T(파란색 PLED 제작용 SPB), 황색 방출 PDY-132(노란색-PLED용 SY)를 구입했다. All reagents were purchased from commercial sources and used without further purification. Poly(styrene sulfonic acid) doped poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT:PSS) aqueous solution (Clevios TM PVP AI 4083, H.C. Stark) was purchased from Heraeus, Germany. Light-emitting polymer, blue light-emitting SPB-02T (SPB for blue PLED production), and yellow light-emitting PDY-132 (yellow-PLED SY) were purchased from Merck.

사용된 발광 폴리머들에 대한 CV(cyclic voltammetry) 측정은 실온에서 0.05 V/s의 스캐닝 속도로 아세토나이트릴(acetonitrile) (99.8%, Aldrich) 및 tetrabutylammonium hexafluorophosphate (TBAPF6, 100 mM, Aldrich)를 함유한 비수용성 전해액에서 DY2000 multi-channel potentiostat software를 지닌 potentiostat (DY2113, Digi-Ivy, Inc.)으로 실행되었다.Cyclic voltammetry (CV) measurement of the light-emitting polymers used contained acetonitrile (99.8%, Aldrich) and tetrabutylammonium hexafluorophosphate (TBAPF 6 , 100 mM, Aldrich) at room temperature with a scanning speed of 0.05 V/s. A potentiostat (DY2113, Digi-Ivy, Inc.) with DY2000 multi-channel potentiostat software was run on one non-aqueous electrolyte.

CV 측정에서, 얇은 SPB 또는 SY 폴리머 층이 코팅된 유리 탄소 작업 전극(glassy carbon working electrode)과 함께 상대 전극으로 백금 와이어를 사용하였다. Ag/AgCl (3.5 M KCl) 전극이 기준전극으로 사용되었다. 전극을 보정(calibrate)하기 위해, 산화환원쌍을 이루는 페로센/페로시늄 이온(Fc/Fc+) (Sigma Aldrich)을 산화환원 프로브로 사용했다. 탄소 작업 전극에서 드롭 캐스팅 (drop-cast) 폴리머 필름의 HOMO 레벨은 개시 전위를 사용하여 계산되었고, 이는 CV 측정에서 얻은 상승 전류와 배경 전류에서 도출한 두 접선의 교차점에서 결정되었다.In the CV measurement, a platinum wire was used as the counter electrode with a glassy carbon working electrode coated with a thin SPB or SY polymer layer. An Ag/AgCl (3.5 M KCl) electrode was used as the reference electrode. To calibrate the electrode, ferrocene/ferrocinium ions (Fc/Fc+) (Sigma Aldrich) forming a redox pair were used as a redox probe. The HOMO level of the drop-cast polymer film in the carbon working electrode was calculated using the onset potential, which was determined at the intersection of the two tangents derived from the rising current obtained from the CV measurement and the background current.

발광 폴리머 필름의 특징을 조사하기 위해, 세 가지 유형의 재료를 테스트했다. i) 단일 청색발광 SPB는 기준으로, ii) 단일 황색 발광 SY는 비교 기준으로, iii) SY(5%)와 SPB 혼합은 샘플 EML로 하였다. 발광 폴리머의 자외선 가시 흡수 스펙트럼은 HP 845 스펙트로미터를 사용하여 측정했다. 폴리머 필름의 광발광(Photoluminescent) 스펙트럼(PL)은 형광 투시 스펙트럼 분석기(Cary Eclipse Fluorescence Spectrophotometer, Agilent technologies)를 사용해 기록하였다. 제조된 폴리머 필름의 표면 모폴로지 영상과 표면 포텐셜은 비접촉식 원자 현미경(AFM)과 켈빈 프로브 포스 현미경(KPFM, FlexAFM, Nanosurf AG)을 사용하되, 각각 18 kHz 주파수 1 V의 AC 전압을 Pt/Ir 코팅 실리콘 팁(공진주파수 = 87 kHz, Force constant = 3.9 N m-1, NanoWorld, Inc)에 인가하여 얻었다. 폴리머 필름의 표면 전위를 보정하고 KPFM 팁의 무결성을 모니터링하기 위해, 고 배향 pyrolytic 흑연(HOPG, ZYB, Optigraph GmbH)을 기준 표면으로 사용했다.To investigate the characteristics of the luminescent polymer film, three types of materials were tested. i) Single blue light-emitting SPB was used as a standard, ii) single yellow light-emitting SY was used as a comparison standard, and iii) SY (5%) and SPB were mixed as sample EML. The ultraviolet-visible absorption spectrum of the luminescent polymer was measured using an HP 845 spectrometer. The photoluminescent spectrum (PL) of the polymer film was recorded using a fluoroscopic spectrum analyzer (Cary Eclipse Fluorescence Spectrophotometer, Agilent technologies). The surface morphology image and surface potential of the prepared polymer film were obtained using a non-contact atomic force microscope (AFM) and a Kelvin probe force microscope (KPFM, FlexAFM, Nanosurf AG). It was obtained by applying to a tip (resonant frequency = 87 kHz, Force constant = 3.9 N m -1, NanoWorld, Inc). To correct the surface potential of the polymer film and monitor the integrity of the KPFM tip, high orientation pyrolytic graphite (HOPG, ZYB, Optigraph GmbH) was used as a reference surface.

2. PLED 제작2. PLED production

PLED 제작은 널리 알려진 프로세스를 따랐다(도 1 참조). 유리 기판 위에 ITO 층(80nm, 면 저항 30 ohm/square)은 투명한 양극으로 사용되었고, 초음파 욕조에서 세제, 탈이온수, 아세톤, 이소프로판올 순서로 세정되었다. 세정 후 ITO 유리를 건조하고 자외선(UV) 오존으로 5분간 처리했다. 40 nm 두께의 PEDOT:PSS 층을 ITO 양극에 직접 스핀코팅하여 정공 주입층(HIL)을 형성했다. PEDOT:PSS HIL은 120℃에서 20분간 어닐링 되었다. PEDOT:PSS 레이어의 두께는 약 40 nm에서 최적화되고, 비접촉 AFM을 사용하여 측정되었다. 폴리머 EML의 경우, SPB 호스트 폴리머와 SY 게스트 폴리머의 혼합 용액은 폴리머들을 톨루엔으로 용해하여 제조되어, PEDOT:PSS HIL 위에 스핀코팅 되었다. EML 두께는 약 85 nm로 최적화 되었다. 그런 다음, CsF 전자주입층(EIL)(2 nm)과 Al 음극(80 nm)은 진공챔버를 사용하여 약 2.0 × 10-4 Pa 근처 압력으로 진공 중에서 열 증착되고, 비활성 대기로 채워진 글로브 박스에 반입되었다. 제조된 PLED는 대기 중에서 안정적으로 동작하도록 UV 경화 에폭시 수지로 봉지처리 되었다. 제조된 PLED의 전류 밀도-전압-휘도(J-V-L) 및 CIE-좌표 측정은 소스 미터(Keithley 2400)가 장착된 컴퓨터 제어되는 크로마미터(CS-200, 미놀타)를 사용하여 실온에서 수행되었다. 소자의 EL 스펙트럼도 스펙트로미터(HR4000, Ocean Optics)를 사용해 파악했다. 엑시톤 수명을 조사하기 위해, EML의 시간 분석형 PL 스펙트럼을 405.5 nm의 여기 파장으로 시간 상관 단일 광자 계수 시스템(TCSPC, Fluotime 300, Picoquant)을 사용해 기록하였다. 필름의 절대 PL 양자 수율 PL quantum yields (PLQYs)은 405.5 nm의 여기 파장으로 PLQY measurement (Hamamatsu C11347)를 사용하여 측정되었다. EMLs의 유전체 유전율은 capacitance meter (VC6013, VICHY)로 측정되었다. PLED fabrication followed a widely known process (see Fig. 1). The ITO layer (80 nm, surface resistance 30 ohm/square) on the glass substrate was used as a transparent anode, and was washed in an ultrasonic bath with detergent, deionized water, acetone, and isopropanol in that order. After washing, the ITO glass was dried and treated with ultraviolet (UV) ozone for 5 minutes. A 40 nm-thick PEDOT:PSS layer was directly spin-coated on the ITO anode to form a hole injection layer (HIL). PEDOT:PSS HIL was annealed at 120°C for 20 minutes. The thickness of the PEDOT:PSS layer was optimized at about 40 nm and measured using non-contact AFM. In the case of polymer EML, a mixed solution of SPB host polymer and SY guest polymer was prepared by dissolving the polymers in toluene, and spin-coated on PEDOT:PSS HIL. The EML thickness was optimized to about 85 nm. Then, the CsF electron injection layer (EIL) (2 nm) and the Al cathode (80 nm) were thermally evaporated in a vacuum at a pressure near about 2.0 × 10 -4 Pa using a vacuum chamber, and placed in a glove box filled with an inert atmosphere. Was brought in. The manufactured PLED was encapsulated with a UV-curing epoxy resin to stably operate in the air. Current density-voltage-luminance (JVL) and CIE-coordinate measurements of the prepared PLED were performed at room temperature using a computer-controlled chromameter (CS-200, Minolta) equipped with a source meter (Keithley 2400). The EL spectrum of the device was also determined using a spectrometer (HR4000, Ocean Optics). To investigate the exciton lifetime, the time-analytical PL spectrum of EML was recorded using a time-correlated single photon counting system (TCSPC, Fluotime 300, Picoquant) with an excitation wavelength of 405.5 nm. The absolute PL quantum yields (PLQYs) of the film were measured using PLQY measurement (Hamamatsu C11347) with an excitation wavelength of 405.5 nm. The dielectric permittivity of EMLs was measured with a capacitance meter (VC6013, VICHY).

3. 결과 및 논의3. Results and discussion

첫번째 주요 관점으로서, 에너지 대역, 즉 UV-Vis 흡수 스펙트럼과 CV로 측정한 SPB 및 SY의 HOMO 및 LUMO 준위를 살펴본다. 먼저, SPB와 SY 폴리머 필름의 UV-vis 흡수 스펙트럼을 기록하였고, 도 2(a)와 같이 각각 436nm와 528nm의 흡수 에지에서, 390nm와 440nm에서 흡수 피크가 관찰되었다. 따라서 SPB와 SY의 광대역갭(optical band-gap) 값은 각각 2.84 eV와 2.35 eV로 추정되었다. As the first major point of view, we look at the energy band, that is, the UV-Vis absorption spectrum and the HOMO and LUMO levels of SPB and SY measured by CV. First, the UV-vis absorption spectra of the SPB and SY polymer films were recorded, and absorption peaks were observed at 390 nm and 440 nm at the absorption edges of 436 nm and 528 nm, respectively, as shown in FIG. 2(a). Therefore, the optical band-gap values of SPB and SY were estimated to be 2.84 eV and 2.35 eV, respectively.

SPB와 SY의 CV(cyclic voltammograms)는 도 2(b)와 같으며, 이는 두 폴리머 모두 포지티브 포텐셜에서 유사-가역적 p 도핑/디도핑(산화/환원)(quasi-reversible p-doping/dedoping (oxidation/reduction)) 과정을 나타낸다는 것을 뜻한다. Cyclic voltammograms (CVs) of SPB and SY are shown in FIG. /reduction)) means to indicate a process.

이러한 폴리머들의 HOMO 준위는 진공 준위에 관련되고, 다음 식 [-(Eox/onset - E1/2(Fc/Fc+)) - 4.8] eV에 따라 페로센 탐침의 환원 포텐셜에 대해 계산되었으며, 상기에서 4.8 eV는 진공 준위 아래의 페로센/페리슘(Fc/Fc+) 산화환원 쌍의 절대 에너지 레벨(준위)이다.The HOMO level of these polymers is related to the vacuum level, and was calculated for the reduction potential of the ferrocene probe according to the following equation [-(Eox/onset-E1/2(Fc/Fc+))-4.8] eV, where 4.8 eV Is the absolute energy level (level) of the ferrocene/ferricium (Fc/Fc+) redox pair below the vacuum level.

페로센의 E 1/2(FC/FC+)에 대해 관측치 0.45 V를 사용하여 SPB의 HOMO 준위는 -5.27 eV로 계산되었고, 이는 폴리머의 개시 산화 전위(E ox/onset = 0.92 V)에서 추정된 것이다. Using an observation of 0.45 V for E 1/2 of ferrocene (FC/FC+) , the HOMO level of SPB was calculated as -5.27 eV, which was estimated from the onset oxidation potential of the polymer (E ox/onset = 0.92 V). .

이 SPB의 HOMO 레벨은 0.89V E ox/onset로 계산된 SY의 값(-5.24 eV)와 거의 동일하다. SPB의 HOMO 레벨(-5.27 eV)은 이전 연구에서 호스트 폴리머로 사용되었던 형광 아날로그(fluorene analog) F8의 HOMO 레벨(~ 5.8 eV)보다 훨씬 낮다. The HOMO level of this SPB is almost equal to the value of SY (-5.24 eV) calculated as 0.89V E ox/onset. The HOMO level (-5.27 eV) of SPB is much lower than that of the fluorescent analog F8 (~5.8 eV), which was used as a host polymer in previous work.

SPB의 낮은 HOMO 레벨은 SPB의 폴리머 백본에 정공-수송 아민 유닛의 존재로 인해 발생할 수 있으며, 이로 인해 SPB 폴리머가 더 많은 전자 도네이팅을 일으킬 수 있다.The low HOMO level of SPB can be caused by the presence of hole-transporting amine units in the polymer backbone of SPB, which can cause the SPB polymer to cause more electron donating.

SPB와 SY의 광 대역-갭 값과 HOMO 레벨을 기준으로 폴리머의 LUMO 레벨은 각각 -2.43 eV와 -2.89 eV로 추정할 수 있다. 여기에서 구한 HOMO 및 LUMO 값은 이전에 보고된 값(도 8의 표 1 참조)과 비교적 잘 일치한다. 따라서 본 발명은 SY 게스트 폴리머가 혼합 SPB:SY EML에 주입된 정공을 트랩핑 하지 않게 한다고 본다. 이는 F8:SY EML과 대조적으로 EML의 HOMO 레벨이 거의 동일하기 때문이다.Based on the broadband-gap values of SPB and SY and the HOMO level, the LUMO levels of the polymer can be estimated as -2.43 eV and -2.89 eV, respectively. The HOMO and LUMO values obtained here agree relatively well with the previously reported values (see Table 1 in FIG. 8). Therefore, the present invention assumes that the SY guest polymer does not trap the holes injected into the mixed SPB:SY EML. This is because the HOMO level of EML is almost the same as in F8:SY EML.

세 개의 고분자 필름의 기본적인 물리적, 전기적 특성이 다음과 같이 조사되었다. 비접촉 AFM 및 동시 KPFM 측정을 사용하여 제작된 폴리머 층의 표면 모폴로지 및 표면 전위를 얻었다(도 3). 도 3(a)의 왼쪽 패널에는 SPB EML의 지형적 AFM 이미지가 표시된다. 이 이미지는 상당히 매끄러워 보인다(RMS 거칠기 약 0.34nm). 이 AFM 결과는 SPB EML에 대한 접촉 전위차(V CPDs:contact potential differences)의 해당 부분 표면 전위 맵(도 3(a)의 우측 패널)을 통해 확인되었으며, 이는 HOPG 기준 표면에 대해 EML 면에서 상대적으로 낮은 표면 전위(0.86 V)를 나타낸다. KPFM 맵에서 SPB EML의 추정 평균 V CPD는 약 0.17V이었다. 비교를 위해, 도 3(b)와 같은 방법으로 SY 레이어를 조사했다. SY 계층은 SPB EML의 것(0.17 V)와 유사한 0.13 V의 평균 V CPD ~0.47 nm의 RMS 조도의 AFM 모폴로지를 나타낸다. The basic physical and electrical properties of the three polymer films were investigated as follows. The surface morphology and surface potential of the prepared polymer layer were obtained using non-contact AFM and simultaneous KPFM measurements (Fig. 3). A topographic AFM image of SPB EML is displayed on the left panel of FIG. 3(a). This image looks quite smooth (RMS roughness about 0.34 nm). This AFM result was confirmed through the corresponding partial surface potential map (right panel in Fig. 3(a)) of the contact potential differences (V CPD s: contact potential differences) for SPB EML, which is relative to the HOPG reference surface in the EML plane. Indicates a low surface potential (0.86 V). The estimated mean V CPD of SPB EML in the KPFM map was about 0.17V. For comparison, the SY layer was examined in the same manner as in FIG. 3(b). The SY layer has an average V CPD of 0.13 V similar to that of SPB EML (0.17 V) and AFM morphology with an RMS roughness of -0.47 nm is shown.

마찬가지로, 혼합 SPB:SY 계층(5wt%)은 0.36 nm의 RMS 조도 및 평균 V CPD ~0.23 V (도 3(c))의 부드러운 AFM 이미지를 나타냈다. SPB:SYB 층의 표면 거칠기와 표면 포텐셜에 대한 이러한 결과는 SPB 기준 EML과 거의 동일하며, 혼합된 EML에서 SY 게스트의 눈에 띄는 뭉침(Aggregation) 및/또는 상 분리 (Phase separation) 없이 SPB 호스트 폴리머 레이어로 SY 게스트가 균질적으로 분산되었음을 나타낸다. 본 발명은 또한 연구된 세 가지 EML의 표면 전위(V CPD)가 거의 동일한 것을 주목하며, 이는 서로 비슷한 HOMO 레벨 때문에 그들의 전기 특성에 거의 차이가 없음을 의미한다.Likewise, the mixed SPB:SY layer (5wt%) showed a smooth AFM image with an RMS roughness of 0.36 nm and an average V CPD of ~0.23 V (Fig. 3(c)). These results for the surface roughness and surface potential of the SPB:SYB layer are almost identical to the SPB reference EML, and in the mixed EML the SPB host polymer without noticeable aggregation and/or phase separation of the SY guests. The layer indicates that the SY guest is homogeneously dispersed. The present invention also notes that the surface potentials (V CPD ) of the three EMLs studied are almost the same, which means that there is little difference in their electrical properties because of the similar HOMO levels with each other.

위에 설명한 세 가지 폴리머 EML의 EL 성능을 조사하기 위해 ITO양극, PEDOT:PSS 정공 주입층(HIL, 40nm), 고분자 발광층(EML, 85nm), CsF 전자 주입층(EIL, 2nm), Al 금속 음극(80m)을 차례로 포함한 PLED(도 1a)를 제작하였다.To investigate the EL performance of the three polymer EML described above, ITO anode, PEDOT:PSS hole injection layer (HIL, 40nm), polymer light emitting layer (EML, 85nm), CsF electron injection layer (EIL, 2nm), Al metal cathode ( 80m) in turn, including PLED (Fig. 1a) was produced.

이제, 단일 SPB EML(청색-PLED)과 단일 SY EML(황색-PLED)을 사용하여 제작된 두 개의 기준 PLED와 비교하여, 혼합 SPB:SY EMLs로 된 샘플 PLED에 대해 인가 전압(V)에 대한 전류(J) 및 휘도(L) 측면에서의 소자 특성을 설명한다(도 4).Now, compared to two reference PLEDs fabricated using a single SPB EML (blue-PLED) and a single SY EML (yellow-PLED), for the applied voltage (V) for a sample PLED of mixed SPB:SY EMLs. The device characteristics in terms of current (J) and luminance (L) will be described (Fig. 4).

도 4(a)와 같이 샘플 PLED의 전류 밀도-전압(J-V) 특성은 혼합된 EML을 통과하는 전류 밀도가 단일 SPB EML을 통과하는 전류 밀도보다 약간 높았으며, 이는 SY가 SPB EML에 추가되었기 때문일 수 있다. 그러나 전류 밀도는 여전히 단일 SY EML의 흐름보다 훨씬 낮다. 이 결과는 단일 SPB EML에 비해 적은 양의 SY 게스트를 SPB 호스트에 혼합하면 혼합된 EML의 전기적 특성에 미미한 변화만 일으킨다는 것을 나타낸다.As shown in Fig. 4(a), the current density-voltage (JV) characteristic of the sample PLED was slightly higher than the current density through a single SPB EML in the current density through the mixed EML, because SY was added to the SPB EML. I can. However, the current density is still much lower than that of a single SY EML. These results indicate that mixing a small amount of SY guests into the SPB host causes only minor changes in the electrical properties of the mixed EML compared to single SPB EML.

그럼에도 불구하고 J-V 특성과 달리 SPB:SY EML을 사용한 샘플 PLED는 청색 및 황색 PLED보다 훨씬 향상된 휘도-전압(L-V) 성능을 나타낸다(도 4(b)). 예를 들어, 샘플 PLED의 최대 휘도는 V = 16.5 V에서 L ~ 142,000 cd/m2이며, 임계 전압(V onset)은 ~2.7 V로 낮다. 이 최대 휘도 L은 청색 PLED의 (L ~ 24,000 cd/m2 at V = 16.5 V, V onset of ~ 3.2 V)보다 약 5.9배 높으며, 황색 PLED의 (V = 13.0V, ~ L ~ 51,000 cd/m2, V onset~ 2.2 V)보다도 훨씬 높다. Nevertheless, unlike the JV characteristics, the sample PLED using SPB:SY EML exhibits much improved luminance-voltage (LV) performance than the blue and yellow PLEDs (Fig. 4(b)). For example, the maximum luminance of the sample PLED is L ~ 142,000 cd/m 2 at V = 16.5 V, and the threshold voltage ( V onset ) is as low as ~ 2.7 V. This maximum luminance L is about 5.9 times higher than that of the blue PLED (L ~ 24,000 cd/m 2 at V = 16.5 V, V onset of ~ 3.2 V), and the yellow PLED's (V = 13.0V, ~ L ~ 51,000 cd/ m 2 , V onset ~ 2.2 V).

이 개선된 결과는 혼합 SPB:SY EML의 방사 재결합 프로세스(radiative recombination process)가 향상된 것을 분명하게 나타낸다. 따라서 시편 소자의 전류 효율 η C는 청색 및 황색 PLED의 효율보다 상당히 개선되었음을 보인다(inset in Fig. 4(b)). 예를 들면, 최고 관측치 η CV = 4.5 V에서 약 14.3 cd/A로 기준 PLED(노란색 PLED의 경우 5.1 cd/A, 파란색 PLED의 경우 3.6 cd/A)보다 훨씬 높았다. 500cd/m2의 휘도에서조차 샘플 PLED는 13.7cd/A의 η C 로, 청색-PLED (η C = 3.0 cd/A)의 약 4.6배, 황색 PLED의 2.9배(η C = 4.7 cd/A)의 EL 빛을 방출했다. This improved result clearly indicates that the radiative recombination process of mixed SPB:SY EML is improved. Therefore, the current efficiency η C of the specimen device was significantly improved than that of the blue and yellow PLEDs (inset in Fig. 4(b)). For example, the highest observed value η C was about 14.3 cd/A at V = 4.5 V, much higher than the reference PLED (5.1 cd/A for yellow PLED and 3.6 cd/A for blue PLED). Even at a luminance of 500 cd/m 2, the sample PLED has η C of 13.7 cd/A, about 4.6 times that of blue-PLED ( η C = 3.0 cd/A) and 2.9 times that of yellow PLED ( η C = 4.7 cd/A) Emits EL light.

또한 5,000cd/m2의 높은 휘도 레벨에서도 샘플 PLED는 다른 중요한 장점을 제공하는 약 13.9 cd/A의 향상된 η C 를 유지하고 있다. 이 값인 η C 를 사용하면 낮은 J에 대해서도 동일한 밝기를 얻을 수 있어 소자 수명이 길어지는 중요한 잇점을 제공한다. 따라서 음극이 완전히 최적화되지 않았음에도 불구하고 샘플 PLED의 SPB:SY EML은 휘도 L과 전류 효율 η C 모두 개선된 소자 성능을 제공했다는 것은 분명하다. Also, even at the high luminance level of 5,000 cd/m 2 , the sample PLED maintains an improved η C of about 13.9 cd/A, which provides other important advantages. The use of this value, η C , provides an important advantage of extending device life as the same brightness can be obtained for low J. Therefore, it is clear that the SPB:SY EML of the sample PLED provided improved device performance in both the luminance L and the current efficiency η C, even though the cathode was not fully optimized.

특히, 혼합 SPB:SY EMLs의 경우, 도핑이 높으면 게스트 발광의 집적 및 농도 감소(aggregation and concentration quenching)가 되기 때문에 SY 농도가 5wt% 이상인 경우, EL 방출과 효율이 감소하는 것을 관찰했다. 따라서 적절한 SY 농도는 1 내지 9wt%, 바람직하게는 3 내지 6wt%로 보인다. In particular, in the case of mixed SPB:SY EMLs, when the doping is high, the aggregation and concentration quenching of guest light emission occurs. Therefore, when the SY concentration is 5 wt% or more, EL emission and efficiency are observed to decrease. Therefore, an appropriate SY concentration seems to be 1 to 9 wt%, preferably 3 to 6 wt%.

기기 성능에 대한 세부 사항은 도 9의 표 2에 요약되어 있고 다른 보고된 소자와 비교된다. 최상의 소자 성능은 F8:SY EML에 의해 제공되는 것이다. 표에 나온 것처럼, 샘플 소자(5 wt%)의 최대 밝기 및 효율은 전하 트랩핑 영향이 없어도 이전 F8:SY PL의 절반 이상이었다. 혼합 EML의 전하-전송 역학을 이해하기 위해 단일 전하 캐리어 소자, 홀(정공) 전용 및 전자 전용 소자를 제작하고 조사하였다. 정공 전용 소자(HODs)를 형성하기 위해 PLED의 CsF/Al 음극을 MoO3/Ag 전극으로 대체하여 (ITO/PEDOT:PSS/EML/MoO3/Ag)를 제작했다. Details on device performance are summarized in Table 2 of Figure 9 and compared to other reported devices. The best device performance is that provided by the F8:SY EML. As shown in the table, the maximum brightness and efficiency of the sample device (5 wt%) was more than half of the previous F8:SY PL, even without charge trapping effects. In order to understand the charge-transfer dynamics of the mixed EML, single charge carrier devices, holes (holes)-only and electron-only devices were fabricated and investigated. In order to form hole-only devices (HODs), (ITO/PEDOT:PSS/EML/MoO 3 /Ag) was fabricated by replacing the CsF/Al cathode of the PLED with a MoO 3 /Ag electrode.

도 5(a)는 HOD의 홀 전류 밀도 대 인가 전압(J h -V) 특성을 나타내며, HOD의 에너지 레벨 다이어그램은 도의 내부에 표시된다. J h -V 관측에서 ITO 전극은 HOD에서 ITO 양극으로부터 정공 이동을 관찰할 수 있도록 양전압으로 바이어스 되었다.FIG. 5(a) shows the hall current density vs. applied voltage ( J h -V ) characteristics of the HOD, and the energy level diagram of the HOD is displayed inside the diagram. In the J h -V observation, the ITO electrode was biased with a positive voltage to observe the hole movement from the ITO anode in HOD.

J h -V 특성 곡선은 SPB:SY HOD의 홀 전류 밀도가 다른 기준 HOD보다 약간 낮다는 것을 보여준다. SPB:SY HOD의 전류 밀도 J h는 SPB으 내 SY의 작은 양(5wt%)을 혼합한 후 SPB HOD의 약 1/3로 약간 감소한다. 이 결과는 SPB:SY HODs의 SPB:SY 활성층을 통한 정공 전송이 기준 SPB HOD의 SPB 활성층을 통한 정공 전송과 크게 다르지 않음을 보여준다. 이는 종래 F8:SY HOD가 홀 트래핑 효과로 인해 J h 크기가 3 차수 정도(~3 orders) 심각하게 감소했다는 이전의 결과와 상충된다. 본 발명의 SPB:SY HOD J h의 작은 감소는 SPB와 SY의 HOMO 레벨 사이의 작은 차이의 결과일 수 있으며, 이로 인해 홀 트래핑 효과가 급격히 감소하는 결과를 초래할 수 있다. The J h -V characteristic curve shows that the hole current density of SPB:SY HOD is slightly lower than that of other reference HODs. The current density J h of SPB:SY HOD decreases slightly to about 1/3 of SPB HOD after mixing a small amount (5wt%) of SY in SPB. These results show that the hole transmission through the SPB:SY active layer of SPB:SY HODs is not significantly different from the hole transmission through the SPB active layer of the reference SPB HOD. This contradicts the previous result that the conventional F8:SY HOD significantly reduced the size of J h by 3 orders (~3 orders) due to the hole trapping effect. The small decrease in SPB:SY HOD J h of the present invention may be a result of a small difference between the HOMO levels of SPB and SY, which may result in a sharp decrease in the hole trapping effect.

단순화된 공간 전하 제한 전류(SCLC) 모델

Figure 112020055211617-pat00001
을 적용하여 SPB:SY EML의 홀 이동도와 홀 전도도를 평가하기 위해 정공 전송 곡선이 분석되었다. 도 5(a)의 J h-V 데이터에 대한 곡선 맞춤은 SPB:SY 레이어에 대한 정공 μ0의 영점 이동도(zero field mobility)에 대한 값(~1.26 × 10-8 cm2/(V s))을 제공하며, SPB 레이어의 경우 SPB:SY 레이어에 대한 것(μ0 ~ 4.75 × 10-8 cm2/(V s))보다 약간 더 낮다(표 3 참조). Simplified space charge limited current (SCLC) model
Figure 112020055211617-pat00001
The hole transport curve was analyzed to evaluate the hole mobility and hole conductivity of SPB:SY EML. The curve fit for the J h - V data in FIG. 5(a) is the value for the zero field mobility of the hole μ 0 for the SPB:SY layer (~1.26 × 10 -8 cm 2 /(V s). )), and for the SPB layer it is slightly lower than that for the SPB:SY layer (μ 0 ~ 4.75 × 10 -8 cm 2 /(V s)) (see Table 3).

이는 종래 F8:SY 레이어에서 μ0 크기가 3차수나 대폭 감소되던 것과 대비된다. 본 발명에 따른 SPB:SY 층의 J h and μ0의 이러한 작은 감소는 SPB 폴리머의 β 상 형성이 SY 게스트의 도입에 의해 어느 정도 영향을 받을 수 있음을 나타낸다. μ0의 동작과 유사하게, 전계 효과 이동도 계수 βF는 SPB:SY 층의 경우 ~1.41 × 10-3 cm1/2 V-1/2 로 SPB 층(~1.10 × 10-3 cm1/2 V-1/2)과 유사한 값을 나타낸다(표 3). 그러므로 SPB 호스트에 적은 양의 SY 게스트를 도입하는 것이 SPB:SY EML의 홀 전류를 심각하게 억제하지 않는다는 것은 분명하다.This is in contrast to the fact that the size of μ 0 in the conventional F8:SY layer has been significantly reduced by a third order. This small reduction in J h and μ 0 of the SPB:SY layer according to the present invention indicates that the β phase formation of the SPB polymer can be affected to some extent by the introduction of the SY guest. Similar to the behavior of μ 0 , the field-effect mobility coefficient β F is ~1.41 × 10 -3 cm 1/2 V -1/2 for the SPB:SY layer, so that the SPB layer (~1.10 × 10 -3 cm 1/ 2 V -1/2 ) shows a similar value (Table 3). Therefore, it is clear that introducing a small amount of SY guests to the SPB host does not seriously suppress the Hall current of SPB:SY EML.

다음으로, 전자 전용 소자(EOD)를 제작하기 위해, PLED의 ITO/PEDO:PSS 양극이 ITO/ZnO/Cs2CO3 전극으로 교체되었다(ITO/ZnO/Cs2CO3/EML/CsF/Al). 도 5(b)는 제작된 EOD의 전자 전류 밀도 대 인가 전압(J e -V) 특성을 나타낸다. 이러한 관찰에서, Al 전극은 본 발명의 EOD에 있는 Al 음극으로부터의 전자 전달을 연구하기 위해 네거티브로 바이어스 되었다. 도 5(b)에 표시된 EOD의 J e -V 곡선은 SCLC 및 Pool-Frankel model과 잘 맞지 않았다. 그러나 SPB:SY EOD 의 J e -V 곡선은 SPB EOD보다 약간 더 높은 전자 전류 밀도를 보이고, 단일 SPB는 V = 6.0V에서 전자 전류 밀도 J e ~ 4.63 × 10-2 mA/cm2를 나타내며, 혼합 SPB:SY의 경우 J e ~ 7.35 × 10-2 mA/cm2 로 약간 증가하였다. 이 작은 J e 증분을 통해 SY 게스트가 SPB host로 첨가되어도 SPB:SY EML에서 전자 전류를 억제하지 않으며, SPB와 SY의 LUMO 레벨 차이가 커도, 그러하다는 것을 알 수 있다. 이러한 전자 전류의 소폭 상승은 SY 게스트의 도입으로 인해 SPB:SY의 전자 주입 장벽이 감소하여 발생할 수 있으며, 그 LUMO 레벨은 SPB 호스트의 LUMO 레벨과 CsF/Al 전극의 일함수 사이에 있다. 따라서 본 발명자는 SY 게스트를 SPB 호스트에 추가하는 것으로 SPB:SY 층에서 전하 트랩핑 효과가 전혀 발생하지 않음을 확신한다.Next, in order to manufacture an electronic device (EOD), the PLED's ITO/PEDO:PSS anode was replaced with an ITO/ZnO/Cs 2 CO 3 electrode (ITO/ZnO/Cs 2 CO 3 /EML/CsF/Al ). 5(b) shows the electron current density versus applied voltage ( J e -V ) characteristics of the fabricated EOD. In this observation, the Al electrode was negatively biased to study electron transfer from the Al cathode in the EOD of the present invention. The J e -V curve of EOD shown in FIG. 5(b) did not fit well with the SCLC and Pool-Frankel models. However, the J e -V curve of SPB:SY EOD shows slightly higher electron current density than SPB EOD, and a single SPB shows electron current density J e ~ 4.63 × 10 -2 mA/cm 2 at V = 6.0V, In the case of mixed SPB:SY, it slightly increased to J e ~ 7.35 × 10 -2 mA/cm 2. Through this small J e increment, it can be seen that even if the SY guest is added to the SPB host, the electron current is not suppressed in the SPB:SY EML, even if the difference in the LUMO level between SPB and SY is large. This slight increase in the electron current may occur due to the decrease in the electron injection barrier of SPB:SY due to the introduction of the SY guest, and the LUMO level is between the LUMO level of the SPB host and the work function of the CsF/Al electrode. Therefore, the inventors are convinced that adding the SY guest to the SPB host does not cause any charge trapping effect in the SPB:SY layer.

다음으로, 혼합 SPB:SY EML. 발광 메커니즘에 초점을 맞춘 조사는 PLED 3개 EMLs의 정규화된 EL 및 PL 발광 스펙트럼을 보여준다(도 6(a)). 모든 그림은 PL 스펙트럼과 EL 스펙트럼이 유사함을 보여 메커니즘이 유사하다는 것을 보여 주었다. 단일 SPB EML의 EL(PL) 스펙트럼은 약 458nm에서 강한 전자 0-0 피크, 약 487(484nm)에 위치한 강한 첫 번째 숄더 피크, 약 522(521nm)에서 약한 두 번째 숄더 피크를 가진 잘 알려진 청색 발광을 보여 주었다. SY EML의 경우 EL(PL) 스펙트럼은 550(552nm)에서 강한 전자 0-0 피크를, 590(591) nm에서 첫 번째 진동 0-1 피크를 갖는 황색 발광을 보였다. 기준 EMLs의 EL(PL) 스펙트럼과는 대조적으로 혼합 EML의 EL(PL) 스펙트럼은 그림처럼 단일 SPB와 SY 폴리머의 방출 피크 사이에 약 525(534) nm에 위치한 강력한 녹색 발광 피크를 보였다. 그러므로 SPB:SY EML의 녹색 방출은 SPB와 SY 사이의 분자간 상호작용 측면에서 이해할 수 있다.Next, mixed SPB:SY EML. The investigation focused on the luminescence mechanism shows the normalized EL and PL emission spectra of three PLED EMLs (Fig. 6(a)). All figures show that the PL spectrum and the EL spectrum are similar, showing that the mechanism is similar. The EL(PL) spectrum of a single SPB EML is a well-known blue light emission with a strong electron 0-0 peak at about 458 nm, a strong first shoulder peak located at about 487 (484 nm), and a weak second shoulder peak at about 522 (521 nm). Showed. In the case of SY EML, the EL(PL) spectrum showed a strong electron 0-0 peak at 550 (552 nm) and yellow light emission with the first oscillation 0-1 peak at 590 (591) nm. In contrast to the EL(PL) spectra of the reference EMLs, the EL(PL) spectra of the mixed EML showed a strong green emission peak located about 525 (534) nm between the emission peaks of the single SPB and SY polymers as shown. Therefore, the green emission of SPB:SY EML can be understood in terms of the intermolecular interaction between SPB and SY.

SPB:SY EML의 방출 메커니즘을 명확히 하기 위해 도 6(b)와 (c)에서 보이는 것과 같이 다른 PL characteristics를 측정하였다. 도 6(b)는 다양한 excitation wavelength들에서의 SPB:SY (5 wt%) EML의 PL spectra를 보여준다. 도 6에서 보여지듯이, SPB:SY EML의 PL spectra는 거의 동일한 스펙트럼상을 보이는데, 이는 SY guest polymer만을 excite시키는 500nm의 긴 excitation wavelength에서도 적용된다. PL 방출은 520 nm에서 electronic weak 0-0 peak를 보이고 528 nm에서는 강한 vibronic peak를, 그리고 542 nm에서는 shoulder peak를 가지는 뚜렷한 blueshifted spectra를 보인다. 이러한 결과는 SPB:SY 혼합물의 PL 방출 스펙트럼이 SY 발광으로 설명될 수 있음을 나타낸다. blue-shifted spectra는 희석된 SY polymers에 의해 발생하며, 호스트 매트릭스에 응집되지 않은 SY polymers 사이의 분자간 상호작용이 감소된다. 따라서 혼합된 SPB:SY EML이 대략 520 nm일 때 강한 blue-shifted emission은 SPB host로부터 효율적인 에너지 트랜스퍼(FRET)를 거쳐 희석된 SY guest emission의 증가에 기인한다는 것에 주목한다. 도 6(a)에서 보이듯이, 에너지 트랜스퍼에 의한 이 emission은 458 nm 영역에서의 SPB polymer의 blue emission을 이상적으로 보상할 수는 없다는 것에 주목한다. SPB:SY EML로부터의 emission의 정확한 기여도를 정량적으로 알기 위해서는 보다 정교한 광물리학적 특성이 필요하다. In order to clarify the release mechanism of SPB:SY EML, different PL characteristics were measured as shown in FIGS. 6(b) and (c). 6(b) shows the PL spectra of SPB:SY (5 wt%) EML at various excitation wavelengths. As shown in Fig. 6, the PL spectra of SPB:SY EML shows almost the same spectral image, which is applied even at a long excitation wavelength of 500 nm to excite only the SY guest polymer. The PL emission showed an electronic weak 0-0 peak at 520 nm, a strong vibronic peak at 528 nm, and a distinct blueshifted spectra with a shoulder peak at 542 nm. These results indicate that the PL emission spectrum of the SPB:SY mixture can be explained by SY emission. The blue-shifted spectra is caused by diluted SY polymers, and the intermolecular interactions between SY polymers that are not aggregated in the host matrix are reduced. Therefore, note that when the mixed SPB:SY EML is approximately 520 nm, the strong blue-shifted emission is due to the increase of the diluted SY guest emission via efficient energy transfer (FRET) from the SPB host. Note that, as shown in Fig. 6(a), this emission by energy transfer cannot ideally compensate for the blue emission of the SPB polymer in the 458 nm region. More sophisticated photophysical properties are needed to quantitatively determine the exact contribution of emission from SPB:SY EML.

다음으로, SPB, SY, 그리고 SPB:SY EMLs의 형광 수명을 조사하기 위해 time-resolved PL spectra 역시 측정하였으며, 곡선들은 도 6(c)에서 볼 수 있다. 두 기준 polymers의 형광 붕괴 곡선은 이중 지수 감쇠 함수(double-exponential decay function)에 잘 맞는 것으로 관찰되었다(표 4). Next, time-resolved PL spectra was also measured to investigate the fluorescence lifetime of SPB, SY, and SPB:SY EMLs, and the curves can be seen in FIG. 6(c). It was observed that the fluorescence decay curves of the two reference polymers fit well with the double-exponential decay function (Table 4).

SPB와 SY 평균적인 형광 수명< τ>s는 < τSPB > ~ 1.78 ns와 < τSY > ~ 0.90 ns이다. 흥미롭게도, 혼합된 SPB:SY EML는 평균 PL decay lifetime (< τSPB:SY >) 0.98 ns의 이중 붕괴지수를 보였는데, 이는 확연히 줄어든 수치이며, 그림에서 보이듯, 이는 단일 SY EML의 이중 붕괴 지수(< τSY > ~ 0.90 ns)에 근접한다.SPB EML에 비해 감소된 SPB:SY EML의 < τSPB:SY > 는 SY guests에 대한 FRET를 검증한다. 또한 본 발명은 SPB:SY EML의 FRET 효율인 η FRETη FRET = (1 - τSPB:SY / τSPB) 수식을 이용하여 계산하였다. τ1으로부터 계산했을 때는 η FRET = 22.6% , < τSPB:SY >로부터 계산했을 때에는 η FRET = 44.9%였다. 이러한 높은 FRET효율은 SPB:SY EML에서 이 두 polymers가 유의미하게 혼합되었음을 말한다. 또한, 본 발명은 혼합된 SPB:SY EML에서 SPB host와 SY guest간의 효율적인 FRET 프로세스를 입증한다. 이에 관한 형광 수명 결과들은 표 4에 정리되어 있다.SPB and SY average fluorescence lifetime <τ> s is <τ SPB > ~ 1.78 ns and <τ SY > ~ 0.90 ns. Interestingly, the mixed SPB:SY EML had an average PL decay lifetime (< τ SPB:SY >) of 0.98 ns, which is a significant reduction, and as shown in the figure, this is the double decay index of a single SY EML. (< τ SY > ~ 0.90 ns) The <τ SPB: SY > of SPB:SY EML, which is reduced compared to SPB EML, verifies the FRET for SY guests. In addition, in the present invention, η FRET , which is the FRET efficiency of SPB:SY EML, is converted to η FRET = (1-τ SPB:SY / τ SPB ) was calculated using the formula. When calculated from τ 1 , η FRET = 22.6%, and when calculated from <τ SPB:SY > η FRET = 44.9%. This high FRET efficiency indicates that these two polymers are significantly mixed in SPB:SY EML. In addition, the present invention demonstrates an efficient FRET process between the SPB host and the SY guest in the mixed SPB:SY EML. The fluorescence lifetime results for this are summarized in Table 4.

다음으로, SPB, SY, 그리고 SPB:SY EMLs, PLQYs들 역시 표 4에서 보이는 것 처럼 측정하였다. 기준 SPB와 SY EMLs의 PLQYs들은 각각 ~14.8%와 ~13.7%였다. SY EML의 이러한 값은 SY film에 대해 보고된 값(~17.0%)와 견줄 만 하다. 반대로, 혼합된 SPB:SY EML은 38.7%의 매우 증가한 PLQY값을 보였는데, 이는 SPB EML의 값 보다 2.6배 큰 값이다. 이러한 SPB:SY EML의 증가한 PLQY는 SPB host와 SY guest간의 효율적인 FRET가 혼합된 EML의 발광(light-emitting) 성능을 크게 향상시킬 수 있다는 것을 보여준다.Next, SPB, SY, and SPB:SY EMLs, PLQYs were also measured as shown in Table 4. The PLQYs of the standard SPB and SY EMLs were ~14.8% and ~13.7%, respectively. These values of SY EML are comparable to those reported for SY film (~17.0%). Conversely, the mixed SPB:SY EML showed a very increased PLQY value of 38.7%, which is 2.6 times larger than the value of SPB EML. This increased PLQY of SPB:SY EML shows that efficient FRET between SPB host and SY guest can greatly improve the light-emitting performance of mixed EML.

SPB:SY EML을 이용한 본 발명의 소자 성능이 이전의 F8:SY EML의 것 만큼 높지 않지만, 전하 트래핑 효과(charge-trapping effect)가 없는 본 발명 소자의 발광력과 효율은 종래 F8:SY 소자의 반 이상으로 크게 향상된 것은 명확하다. 이러한 결과들은 혼합된 EML에 대한 소자 성능 향상에 기여하는 중요 요인이 FRET 프로세스에 기여한다는 것과, 혼합된 polymer EMLs의 FRET가 고성능 PLEDs에 도달하는 대에 매우 효과적인 수단이라는 것을 보여준다.Although the device performance of the present invention using SPB:SY EML is not as high as that of the previous F8:SY EML, the luminous power and efficiency of the device of the present invention without charge-trapping effect is that of the conventional F8:SY device. It is clear that there is a significant improvement over half. These results show that an important factor contributing to the improvement of device performance for mixed EMLs contributes to the FRET process, and that FRET of mixed polymer EMLs is a very effective means of reaching high-performance PLEDs.

마지막으로, 샘플 PLED의 녹색-발광 능력을 파란색 및 노란색-발광 기준 PLED와 함께 조사하였다(도 7(a)). 여기서, PLEDs는 3 × 2 mm2의 활성 영역을 이용해 제조되었다. 5.0 V와 12.0 V의 두 인가 전압에서 PLED 작동 중에 스냅샷을 얻었다. 기준 PLED에 비해, 샘플 PLED의 광 출력(light output)은 확연하게 밝은 녹색이었다. 샘플 PLED의 EL emission에 상대적인 1931 CIE(Commission Internationale de l'Eclairage) 색도 다이어그램은 노란색-녹색 영역에 CIE 좌표 (0.35, 0.60)의 녹색을 보이며, 이에 비해 단일 호스트 SPB와 단일 게스트 SY 기준 기기들에 대해 각각 파란색 (0.18, 0.31)과 노란색(0.47, 0.52)의 색 좌표를 보인다(CIE 색 좌표들은 도 7(b)에서 볼 수 있다.).Finally, the green-emitting ability of the sample PLED was investigated together with the blue and yellow-emitting reference PLED (Fig. 7(a)). Here, PLEDs were manufactured using an active area of 3 × 2 mm 2. Snapshots were taken during PLED operation at two applied voltages of 5.0 V and 12.0 V. Compared to the reference PLED, the light output of the sample PLED was clearly bright green. The 1931 Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) chromaticity diagram relative to the EL emission of the sample PLED shows green in the CIE coordinates (0.35, 0.60) in the yellow-green area, compared to the single host SPB and single guest SY reference devices. For each, the color coordinates of blue (0.18, 0.31) and yellow (0.47, 0.52) are shown (CIE color coordinates can be seen in Fig. 7(b)).

본 발명은 고조도 조건에서 보이는 녹색의 (dx/dL ~ 2.9 × 10-7 (cd/m-2)-1, dy/dL ~ 0.7 × 10-7 (cd/m-2)-1)과 같은 작은 비율의 작은 변화들이 FRET emission이 SPB polymer호스트의 blue emission(~458nm)을 온전히 보상할 수 없다는 사실에도 불구하고, 도 6(a)에서 보이는 것 처럼 혼합된 SPB:SY EML의 훌륭한 색채 안정성을 보인다는 것에 주목한다.The present invention is green (dx/d L ~ 2.9 × 10 -7 (cd/m -2 ) -1 , dy/d L ~ 0.7 × 10 -7 (cd/m -2 ) -1) ), despite the fact that the FRET emission cannot fully compensate for the blue emission (~458nm) of the SPB polymer host, the excellent mixture of SPB:SY EML as shown in Fig.6(a) Note that it shows color stability.

샘플 PLED의 이러한 높은 색상 안정성은 호스트 SPB polymer에 SY 게스트 polymer의 분자적으로 뭉침 없는 균질한 분산에 기인할 수 있으며, 혼합 EML에서 SPB:SY의 FRET 쌍 사이에 효율적인 에너지 전달이 가능하다. 앞서 말한 결과는 혼합 EML에서 FRET 도너 SPB와 엑셉터 SY 쌍의 놀라운 광 방출 성능을 명확히 보여준다. 이것은 전하 트랩핑 효과(charge-trapping effect) 없는 고성능 녹색 PLED의 최초 시연이며, 각각 142,000 cd/m2 및 14 cd/A를 초과하여 밝기와 전류 효율을 크게 향상시켰다.This high color stability of the sample PLED can be attributed to the molecularly agglomerated homogeneous dispersion of the SY guest polymer in the host SPB polymer, enabling efficient energy transfer between the SPB:SY FRET pairs in the mixed EML. The aforementioned results clearly demonstrate the remarkable light emission performance of the FRET donor SPB and acceptor SY pair in mixed EML. This is the first demonstration of a high-performance green PLED without charge-trapping effect, significantly improving brightness and current efficiency by exceeding 142,000 cd/m 2 and 14 cd/A, respectively.

또한 효율적인 전하 트랩핑 효과(charge-trapping effect) 구현의 어려움을 고려했을 때, 이러한 FRET 기반 EML과 PLED의 charge-balancing architecture를 결합하면 저렴한 가격, 고속, 대형 면적, 색안정성 및 고성능 발광 장치의 개발을 분명하게 기대할 수 있다.In addition, considering the difficulty of implementing an efficient charge-trapping effect, combining the FRET-based EML and the PLED charge-balancing architecture enables the development of low-cost, high-speed, large-area, color-stabilized, and high-performance light-emitting devices. Can be expected clearly.

요약하자면, 본 발명은 새로운 유형의 EML 단일 폴리머 층을 탐구했는데, 청색 발광 폴리시프로비플루오렌(polyspirobifluorene) 기반의 호스트 SPB와 황색 발광 폴리(p-phenylene vlinene) 유도체 게스트 SY 폴리머와 혼합된 코폴리머로 구성되어 있고, 이들 둘 다 약 5.2 eV의 HOMO 수준을 가지고 있다. SPB 호스트 및 SY 게스트의 물리적 혼합 폴리머로 전하 트랩핑 효과 없이 효율적인 녹색 발광이 가능하다. 단순 PLED 구조에서도 CIE 좌표 (0.35, 0.60)로 저전압 작동과 최대 142,000 cd/m2의 향상된 휘도를 달성할 수 있는 것으로 확인되었다. 또한 샘플 PLED의 전류 효율은 최소 14 cd/A로 단일 SPB EML과 단일 SY EML을 각각 사용하는 기준 PLED의 값 (3.6 및 5.1 cd/A)보다 훨씬 높았다. 이러한 소자 성능의 중대한 개선은 SPB:SY 혼합 EML의 효율적인 FRET에 기인한다. 단순한 구조와 쉬운 공정과 함께 매우 밝고 효율적이며 색상의 안정성이 뛰어난 FRET 기반 폴리머 EML은 첨단 발광 장치 및/또는 용액공정 발광 디스플레이의 개발을 위한 새로운 플랫폼을 제공한다.In summary, the present invention explored a new type of EML single polymer layer, a copolymer mixed with a blue-emitting polyspirobifluorene-based host SPB and a yellow-emitting poly(p-phenylene vlinene) derivative guest SY polymer. And both have a HOMO level of about 5.2 eV. A physically mixed polymer of SPB host and SY guest enables efficient green light emission without charge trapping effect. Even in a simple PLED structure, it was confirmed that low voltage operation and improved luminance of up to 142,000 cd/m 2 can be achieved with CIE coordinates (0.35, 0.60). In addition, the current efficiency of the sample PLED was at least 14 cd/A, much higher than that of the reference PLED (3.6 and 5.1 cd/A) using a single SPB EML and a single SY EML, respectively. This significant improvement in device performance is due to the efficient FRET of the SPB:SY mixed EML. FRET-based polymer EML, which is very bright, efficient and color-stabilized, along with its simple structure and easy processing, provides a new platform for the development of advanced light-emitting devices and/or solution-processed light-emitting displays.

한편, 상기에서 PLED의 구성예 외에, 투명기판은 유리 이외에 다양한 유연기판일 수 있고, 투명전극은 ITO 이외에 IZO, AZO 등일 수 있으며, 정공수송층과 전자수송층 및 음극 소재도 널리 알려진 다른 것들로 대체될 수 있다. On the other hand, in addition to the configuration examples of the PLED above, the transparent substrate may be various flexible substrates other than glass, and the transparent electrode may be IZO, AZO, etc. in addition to ITO, and the hole transport layer, electron transport layer, and cathode material may also be replaced by other widely known materials. I can.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by what is described in the claims, and that a person having ordinary knowledge in the field of the present invention can make various modifications and adaptations within the scope of the rights described in the claims. It is self-explanatory.

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 투명 기판;
상기 투명기판 상에 형성된 투명 양극;
상기 투명 양극 위에 형성된 정공 주입층;
상기 정공 주입층 위에 형성된 발광층; 및
상기 발광층 위에 형성된 전자 수송층을 포함한 음극;을 포함하고,
상기 발광층은,
폴리스피로비플루오렌계 코폴리머(polyspirobifluorene-based copolymer)호스트에 폴리(파라-페닐렌비닐렌)계 코폴리머(poly (para-phenylenevinylene-based copolymer) 게스트를 1 내지 9wt% 혼합하여 전하 트래핑 없이 포스터(Forster) 공진 에너지 전달에 의해 발광하는 발광층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리머 발광 소자.
Transparent substrate;
A transparent anode formed on the transparent substrate;
A hole injection layer formed on the transparent anode;
A light emitting layer formed on the hole injection layer; And
Including; a cathode including an electron transport layer formed on the light emitting layer,
The light emitting layer,
Foster without charge trapping by mixing 1 to 9 wt% of a poly (para-phenylenevinylene-based copolymer) guest in a polyspirobifluorene-based copolymer host (Forster) A polymer light emitting device, characterized in that it is formed of a light emitting layer that emits light through resonance energy transfer.
제3항에 있어서, 상기 정공 주입층은 PEDOT:PSS를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 발광 소자.The polymer light emitting device of claim 3, wherein the hole injection layer comprises PEDOT:PSS. 투명 기판을 준비하고,
상기 투명기판 상에 투명 양극을 형성하고,
상기 투명 양극 위에 정공 주입층을 형성하고,
상기 정공 주입층 위에 형성된 발광층을 형성하되,
상기 발광층은,
폴리스피로비플루오렌계 코폴리머(polyspirobifluorene-based copolymer) 호스트에 폴리(파라-페닐렌비닐렌)계 코폴리머(poly (para-phenylenevinylene-based copolymer) 게스트를 1 내지 9wt% 혼합하여 전하 트래핑 없이 포스터(Forster) 공진 에너지 전달에 의해 발광하는 단일 발광층으로 형성되고,
발광층 위에 전자 수송층을 포함한 음극을 형성하는 것을 특징으로 하는 폴리머 발광 소자 제조방법.





Prepare a transparent substrate,
Forming a transparent anode on the transparent substrate,
Forming a hole injection layer on the transparent anode,
To form a light emitting layer formed on the hole injection layer,
The light emitting layer,
Foster without charge trapping by mixing 1 to 9 wt% of a poly (para-phenylenevinylene-based copolymer) guest in a polyspirobifluorene-based copolymer host (Forster) is formed of a single light-emitting layer that emits light by resonant energy transfer,
A method for manufacturing a polymer light emitting device, comprising forming a cathode including an electron transport layer on the light emitting layer.





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