KR102578661B1 - 유기 전계발광 디바이스 - Google Patents

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노발레드 게엠베하
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Abstract

본 발명은 제1 전극, 적어도 하나의 제2 전극, 적어도 하나의 방출 층 및 적어도 하나의 전자 수송 영역을 포함하는 유기 전계발광 디바이스로서, 방출 층 및 전자 수송 영역이 적어도 하나의 제2 전극 사이에 배열되고, 제1 및 전자 수송 영역이 방출 층과 적어도 하나의 제2 전극 사이에 배열되고, 적어도 하나의 전자 수송 영역이 제1 전자 수송 층을 포함하고, 제1 전자 수송 층이 바람직하게는 n-형 도펀트; 및 성능 향상 층을 포함하지 않고, 성능 향상 층이 1,200 nm의 파장에서 ≤ 1.6의 굴절률을 지니고; 제1 전자 수송 층이 방출 층과 성능 향상 층 사이에 배열되고; 성능 향상 층이 제1 전자 수송 층과 적어도 하나의 제2 전극 사이에 배열되는 유기 전계발광 디바이스에 관한 것이다.

Description

유기 전계발광 디바이스{Organic electroluminescent device}
본 발명은 유기 전계발광 디바이스에 관한 것이다.
관련 기술의 설명
OLED에 대한 광 추출 효율은 OLED 디바이스에서 발생되는 전체 광의 단지 25%이다. OLED 디바이스의 개선된 광 추출 효율은 문헌으로부터 공지된 바와 같은 낮은 굴절률 물질을 사용함으로써 얻어질 수 있다. 유기 층의 유효 굴절률을 상당히 낮추고 광 추출 효율을 현저히 증가시키기 위해서는 다소 높은 농도의 저 굴절률 물질(50%)이 필요한 것으로 알려져 있다.
다른 한 편으로, 고농도의 저 굴절률 물질을 전하 수송 층으로 도입하는 것은 아마도 이러한 층의 전하 수송 특성에 강한 페널티를 유발하여 OLED 디바이스의 더 높은 전압, 효율 감소, 및 결과적으로 더 낮은 작동 안정성을 초래한다.
US 2007/114919호에는 p-도핑된 정공-수송 층 및 방출 층에서 저 굴절률 물질의 효과를 입증하는 저 굴절률 물질의 사용이 기재되어 있다. 여기서, 개선된 효율은 OLED 디바이스의 전압 증가와 함께 이루어진다. 디바이스 내구성 및 수명에 대한 정보는 US 2007/114919호에 제공되어 있지 않다. 게다가, US 2007/114919호에서는 전자 수송 영역에 대한 적용의 예를 찾아볼 수 없다.
OLED에서 저 굴절률 물질로서 실세스퀴옥산의 사용이 WO 2002/1005971호에 기재되어 있다. 그러나, WO 2002/1005971호에는 전자 수송도 저 굴절률 층의 레독스도핑도 개시되어 있지 않다. 불화 실세스퀴옥산은 WO 2012/053414호에서 태양 전지를 위한 라미네이션 코팅과 함께, 그리고 WO 2016/017527호에서 고체 상태 배터리를 위한 전해질 또는 전극 요소와 함께 개시되어 있다.
요약
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하는 유기 전계발광 디바이스, 특히, 고농도의 저 굴절률 물질을 포함하면서 이와 동시에 전하 수송 특성, 더 높은 전압, 효율 감소 및 더 낮은 작동 안정성 및 내구성의 단점을 방지하는 유기 전계발광 디바이스를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 적어도 하나의 제2 전극, 제1 전극, 적어도 하나의 방출 층 및 적어도 하나의 전자 수송 영역을 포함하는 유기 전계발광 디바이스로서, 방출 층 및 전자 수송 영역이 제1 전극과 적어도 하나의 제2 전극 사이에 배열되고, 전자 수송 영역이 방출 층과 적어도 하나의 제2 전극 사이에 배열되고, 적어도 하나의 전자 수송 영역이 a) 제1 전자 수송 층으로서, 제1 전자 수송 층이 바람직하게는 n-형 도펀트를 포함하지 않는, 제1 전자 수송 층; 및 b) 성능 향상 층으로서, 성능 향상 층이 1,200 nm의 파장에서 ≤ 1.6의 굴절률을 지니는, 성능 향상 층을 포함하고; 제1 전자 수송 층이 방출 층과 성능 향상 층 사이에 배열되고, 성능 향상 층이 제1 전자 수송 층과 적어도 하나의 제2 전극 사이에 배열되는, 유기 전계발광 디바이스에 의해 달성된다.
유기 발광 다이오드와 같이 단지 하나의 제1 전극 및 단지 하나의 제2 전극을 지니는 유기 전계발광 디바이스의 경우에, 제1 전극은 애노드일 수 있고, 제2 전극은 캐소드일 수 있다. 유기 전계발광 트랜지스터와 같이 두 개 초과의 전극을 지니는 유기 전계발광 디바이스의 경우에, 제1 전극은 게이트 전극(제어 전극)일 수 있고, 제2 전극들 중 하나는 소스 전극(전자 전극)일 수 있고, 제2 전극들 중 다른 하나는 드레인 전극(정공 전극)일 수 있다.
추가의 구체예에서, 유기 전계발광 디바이스는 추가로 적어도 하나의 정공 수송 영역을 포함한다. 한 가지 구체예에서, 정공 수송 영역은 제1 전극과 적어도 하나의 제2 전극 사이에 배열된다. 추가의 구체예에서, 정공 수송 영역은 제1 전극과 방출 층 사이에 배열된다. 추가의 구체예에 따르면, 방출 층은 정공 수송 영역과 전자 수송 영역 사이에 배열된다.
한 가지 구체예에서, 전자 수송 영역은 추가로 전자 주입 간층을 포함하고, 전자 주입 간층은 제1 전자 수송 층과 성능 향상 층 사이에 배열된다.
추가의 구체예에서, 유기 전계발광 디바이스는 유기 발광 다이오드 또는 유기 전계발광 트랜지스터이다.
또 다른 구체예에서, 성능 향상 층은 실세스퀴옥산, 알칸, 퍼플루오로알칸, 퍼플루오로알킬 포스폰산, 퍼플루오로포스핀 옥사이드 및 금속 플루오라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 저 굴절 물질을 포함한다.
추가의 구체예에서, 실세스퀴옥산은 일반식 SixRxO1 .5x로 표현되고, 여기서 R은, B, Si, N, P, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함할 수 있고/거나 할로겐 원자인 적어도 하나의 치환체를 포함할 수 있는 하이드로카빌 기이고; x는 6, 8, 10, 12, 14 및 16으로부터 선택된다.
한 가지 구체예에서, 알칸은 18 내지 60개의 탄소 원자를 지니는 알칸으로부터 선택된다.
또 다른 구체예에서, 금속 플루오라이드는 LiF, NaF, KF 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다.
추가의 구체예에서, 저 굴절 물질은
LiF, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다.
또 다른 구체예에서, 성능 향상 층은 추가로 n-형 도펀트를 포함하고, 여기서 n-형 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 이들의 유기 착물 또는 이들의 할라이드로부터 선택되거나, 하기 화학식 중 하나로 표현되는 화합물이다:
또는 이들의 혼합물.
또 다른 구체예에서, 유기 전계발광 디바이스는 제1 전극, p-형 도핑된 정공 수송 층, 임의로 제1 정공 수송 층, 임의로 제2 정공 수송 층, 방출 층, 제1 전자 수송 층, 임의로 전자 수송 간층, 성능 향상 층 및 적어도 하나의 제2 전극의 순서로 이들을 포함하고, 여기서 전자 주입 간층은 n-형 도핑된 전자 수송 층일 수 있다.
도 1은 OLED의 층을 정의한 것이다. 도 1에서의 층의 순서 및 수는 본 발명의 한 가지 구체예에 대한 예시이다.
도 2는 성능 향상 층의 굴절률을 감소시키면 OLED로부터의 광 아웃커플링(light outcoupling)의 효율이 증가된다는 것을 보여주는 시뮬레이션 실험이다.
도 3은 LRIC가 없는 성능 향상 층과 증가량의 LRIC가 있는 성능 향상 층의 굴절률이다.
기판
기판 (001)은 유기 발광 다이오드의 제작에서 흔히 사용되는 어떠한 기판일 수 있다. 광이 기판을 통해 방출되는 경우, 기판은 탁월한 기계적 강도, 열 안정성, 투명성, 표면 평활도, 취급 용이성, 및 내수성을 지니는 투명한 물질, 예를 들어, 유리 기판 또는 투명한 플라스틱 기판일 수 있다. 광이 상부 표면을 통해 방출되는 경우, 기판은 투명한 또는 불투명한 물질, 예를 들어, 유리 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판 또는 실리콘 기판일 수 있다.
제1 전극
제1 전극 (100)은 제1 전극을 형성시키는데 사용되는 화합물을 증착시키거나 스퍼터링(sputtering)함으로써 형성될 수 있다. 제1 전극을 형성시키는데 사용되는 화합물은 정공 주입을 촉진시키기 위해서 높은 일-함수 화합물일 수 있다. 제1 전극은 또한 전자 주입을 촉진시키기 위해서 낮은 일 함수 물질(즉, 알루미늄, 은)로부터 선택될 수 있다. 제1 전극은 애노드일 수 있다. 제1 전극은 투명한 또는 반사 전극일 수 있다. 투명한 전도성 화합물, 예컨대, 인듐 주석 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 주석-디옥사이드(SnO2), 및 아연 옥사이드(ZnO)는 제1 전극(100)을 형성시키기 위해 사용될 수 있다. 제1 전극(100)은 또한 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 은(Ag), 또는 금(Au) 등을 사용하여 형성될 수 있다.
제1 전극(100)은 고전도성 금속, 예를 들어, 구리(Cu) 또는 은(Ag)으로부터 형성될 수 있다.
정공 수송 영역
정공 수송 영역 (150)은 정공 주입 층 (111), 제1 정공 수송 층 (112) 및/또는 제2 정공 수송 층 (113)을 포함할 수 있다.
정공 주입 층 ( HIL )
OLED와 같이 본 발명의 유기 전계발광 디바이스에 적합한 정공 주입 층 (111)은 US 2002/158242 A호, EP 1 596 445 A1호 및 EP 1 988 587 A1호에 기재되어 있다.
HIL은 진공 증착, 스핀 코팅, 프린팅, 캐스팅, 슬롯-다이 코팅, 또는 랭뮤어 블라젯(Langmuir-Blodgett: LB) 증착 등에 의해 제1 전극 상에 형성될 수 있다.
HIL이 진공 증착을 이용하여 형성될 때, 증착 조건은 HIL을 형성하기 위해 사용되는 화합물, 및 HIL에 요망되는 구조 및 열적 성질에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 일반적으로, 진공 증착을 위한 조건은 100℃ 내지 500℃의 증착 온도, 10-8 내지 10-3 torr(1 Torr는 133.322 Pa 또는 1.33322 mbar임)의 압력, 및 0.1 내지 10 nm/초의 증착 속도를 포함할 수 있다.
HIL이 용액으로부터 증착을 이용하여 형성될 때, 코팅 조건은 약 2000 rpm 내지 약 5000 rpm의 코팅 속도, 및 약 80℃내지 약 200℃의 열처리 온도를 포함할 수 있다. 열처리는 코팅이 수행된 후에 용매를 제거한다.
HIL은 HIL을 형성시키는데 흔히 사용되는 어떠한 화합물로 형성될 수 있다. HIL을 형성시키는데 사용될 수 있는 화합물의 예는 프탈로시아닌 화합물, 예컨대, 구리 프탈로시아닌(CuPc), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), TDATA, 2T-NATA, 폴리아닐린/도데실벤젠설폰산(Pani/DBSA), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리(4-스티렌설포네이트)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/캄포르 설폰산(Pani/CSA), 및 폴리아닐린)/폴리(4-스티렌설포네이트(PANI/PSS)를 포함한다.
HIL은 p-형 도펀트를 포함하거나 이로 이루어질 수 있고, p-형 도펀트는 테트라플루오로-테트라시아노퀴논디메탄 (F4TCNQ), 2,2'-(퍼플루오로나프탈렌-2,6-디일리덴) 디말로노니트릴 또는 2,2',2''-(사이클로프로판-1,2,3-트리일리덴)트리스(2-(p-시아노테트라플루오로페닐)아세토니트릴)로부터 선택될 수 있지만, 이로 제한되지 않는다. HIL은 p-형 도펀트로 도핑된 정공-수송 매트릭스 화합물로부터 선택될 수 있다. 알려져 있는 도핑된 정공 수송 물질의 전형적인 예는 LUMO 준위가 약 -5.2 eV인 테트라플루오로-테트라시아노퀴논디메탄 (F4TCNQ)으로 도핑된 HOMO 준위가 대략 -5.2 eV인 구리 프탈로시아닌(CuPc); F4TCNQ로 도핑된 아연 프탈로시아닌(ZnPc)(HOMO = -5.2 eV); F4TCNQ로 도핑된 α-NPD(N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘); 2,2'-(퍼플루오로나프탈렌-2,6-디일리덴) 디말로노니트릴로 도핑된 α-NPD이다. p-형 도펀트 농도는 1 내지 20 wt.-%, 더욱 바람직하게, 3 wt.-% 내지 10 wt.-%로부터 선택될 수 있다.
HIL의 두께는 약 1 nm 내지 약 100 nm, 및 예를 들어, 약 1 nm 내지 약 25 nm의 범위일 수 있다. HIL의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, HIL은 구동 전압의 상당한 페널티 없이 우수한 정공 주입 특징을 가질 수 있다.
구체예에서, HIL은 정공 수송 물질 및 p-형 도펀트를 포함한다.
또 다른 구체예에서, HIL은 p-형 도펀트로 이루어진다.
p-형 도펀트
p-도펀트는 퀴논 유도체, 라디알렌 화합물, 금속 산화물, 금속 착물 및 시아노 기-함유 화합물 중 하나일 수 있지만, 이로 제한되지 않는다. p-도펀트의 비-제한적 예는 퀴논 유도체, 예컨대, 테트라시아노퀴논디메탄 (TCNQ), 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라시아노-1,4-벤조퀴논디메탄 (F4-TCNQ), 및 PD-1과 같은 라디알렌 화합물 등; 금속 산화물, 예컨대, 텅스텐 옥사이드, 및 몰리브데넘 옥사이드 등; 금속 착물, 예컨대, 몰리브데넘 트리스-[1,2-비스(트리플루오로메틸)에탄-1,2-디티오렌] (Mo(tfd)3) 등; 및 시아노-함유 화합물, 예컨대, 하기 화합물 PD-2이다.
PD-1 PD-2 F4-TCNQ
추가의 구체예에서, p-형 도펀트는 WO 2017/029370호 및 WO 2017/029366호에 기재된 바와 같은 중성 금속 아미드 화합물일 수 있다.
정공 수송 층 ( HTL )
정공 수송 층 (즉, 특히 제1 정공 수송 층 및 제2 정공 수송 층)은 정공 수송 물질을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 화합물은, 예를 들어, 문헌[Yasuhiko Shirota and Hiroshi Kageyama, Chem. Rev. 2007, 107, 953-1010]에 개시되어 있고, 참조로 포함된다.
구체예에서, 정공 수송 층은 p-형 도펀트를 포함할 수 있다.
제1 정공 수송 층 (112)은 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, 또는 랭뮤어-블로젯(LB) 증착 등에 의해 HIL 상에 형성될 수 있다.
구체예에서, 제1 정공 수송 층은 HIL과 직접적으로 접촉될 수 있다.
구체예에서, 제1 정공 수송 층은 제2 정공 수송 층과 직접적으로 접촉될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 제1 정공 수송 층은 방출 층과 직접적으로 접촉될 수 있다.
바람직한 구체예에서, 제1 정공 수송 층은 p-형 도펀트를 함유하지 않는다.
제2 정공 수송 층 (113)은 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, 또는 랭뮤어-블로젯(LB) 증착 등에 의해 제1 정공 수송 층 (113) 상에 형성될 수 있다.
구체예에서, 제2 정공 수송 층은 HIL과 직접적으로 접촉될 수 있다.
구체예에서, 제2 정공 수송 층은 제1 정공 수송 층과 직접적으로 접촉될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 제2 정공 수송 층은 방출 층과 직접적으로 접촉될 수 있다.
바람직한 구체예에서, 제2 정공 수송 층은 p-형 도펀트를 함유하지 않는다.
각각의 정공 수송 층이 진공 증착 또는 스핀 코팅에 의해 형성되는 경우, 증착 및 코팅을 위한 조건은 정공 주입 층의 형성에 대한 것과 유사할 수 있다. 그러나, 진공 또는 용액 증착을 위한 조건은 각각의 정공 수송 층을 형성시키는데 사용된 화합물에 따라 달라질 수 있다.
구체예에서, 제1 정공 수송 층 (112) 및/또는 제2 정공 수송 층 (113)은 전자 차단 층으로서 작용할 수 있다. 전자 차단 층(EBL)의 기능은 전자가 방출 층으로부터 정공 수송 층으로 이동하는 것을 방지하고, 이에 의해서 전자를 방출 층으로 한정시키는 것이다. 이에 의해서, 효율, 동작 전압 및/또는 수명이 향상된다.
HTL을 형성시키는데 사용될 수 있는 화합물의 예는 카바졸 유도체, 예컨대, N-페닐카바졸 또는 폴리비닐카바졸; 벤지딘 유도체, 예컨대, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-바이페닐]-4,4'-디아민(TPD), 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘 (알파-NPD); 및 트리페닐아민-기반 화합물, 예컨대, 4,4',4"-트리스(N-카바졸릴)트리페닐아민(TCTA)이다. 이러한 화합물들 중에서, TCTA는 정공들을 수송시키고, 여기자가 EML로 확산되는 것을 억제할 수 있다.
HTL의 두께는 약 5 nm 내지 약 250 nm, 바람직하게는, 약 10 nm 내지 약 200 nm, 추가로 약 20 nm 내지 약 190 nm, 추가로 약 40 nm 내지 약 180 nm, 추가로 약 60 nm 내지 약 170 nm, 추가로 약 80 nm 내지 약 160 nm, 추가로 약 100 nm 내지 약 160 nm, 추가로 약 120 nm 내지 약 140 nm의 범위일 수 있다. HTL의 바람직한 두께는 170 nm 내지 200 nm일 수 있다.
HTL의 두께가 이러한 범위 내에 있는 경우, HTL은 구동 전압의 상당한 페널티 없이 탁월한 정공 수송 특징을 지닐 수 있다.
전자 차단 층(EBL)의 기능은 전자가 방출 층으로부터 정공 수송 층으로 이동하는 것을 방지하고, 이에 의해서 전자를 방출 층으로 한정시키는 것이다. 이에 의해서, 효율, 동작 전압 및/또는 수명이 향상된다. 전형적으로, 전자 차단 층은 트리아릴아민 화합물을 포함한다. 트리아릴아민 화합물은 정공 수송 층의 LUMO 준위보다 진공 수준에 더욱 가까운 LUMO 준위를 지닐 수 있다. 전자 차단 층은 정공 수송 층의 HOMO 준위와 비교하여 진공 수준으로부터 더욱 먼 HOMO 준위를 지닐 수 있다. 전자 차단 층의 두께는 2 내지 20 nm에서 선택된다.
전자 차단 층이 높은 트리플렛(triplet) 수준을 갖는 경우에, 이는 또한 트리플렛 제어 층(triplet control layer)으로서 기술될 수 있다.
트리플렛 제어 층의 기능은, 인광 녹색 또는 청색 방출 층이 사용되는 경우에, 트리플렛의 켄칭(quenching)을 감소시키는 것이다. 이에 의해서, 인광 방출 층으로부터의 광 방출의 보다 높은 효율이 달성될 수 있다. 트리플렛 제어 층은 인접한 방출 층에서 인광 이미터(phosphorescent emitter)의 트리플렛 수준 보다 높은 트리플렛 수준을 갖는 트리아릴아민 화합물들로부터 선택된다. 적합한 트리플렛 제어 층, 특히, 트리아릴아민 화합물은 EP 2 722 908 A1호에 기재되어 있고, 참조로 완전히 포함된다.
방출 층 ( EML )
방출 층 (120)은 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, 또는 LB 등에 의해 제1 정공 수송 층 (112) 또는 제2 정공 수송 층 (113) 상에 형성될 수 있다. EML이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 이용하여 형성되는 경우, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HIL의 형성에 대한 것과 유사할 수 있다.
그러나, 증착 및 코팅을 위한 조건은 EML을 형성시키는데 사용된 화합물에 따라 달라질 수 있다.
방출 층(EML)은 호스트(host) 및 이미터 도펀트의 조합으로 형성될 수 있다. 바람직한 구체예에서, 방출 층은 호스트 및 이미터 도펀트로 이루어진다.
방출 층은 화학식 (I)의 화합물을 포함하지 않는 것으로 제공될 수 있다.
방출 층 (EML)은 호스트 및 이미터 도펀트의 조합으로 형성될 수 있다. 호스트의 예에는 Alq3, 4,4'-N,N'-다카바졸-바이페닐(CBP), 폴리(n-비닐카바졸)(PVK), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN), 4,4',4"-트리스(카바졸-9-일)-트리페닐아민(TCTA), 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(TPBI), 3-3차-부틸-9,10-디-2-나프틸안트라센(TBADN), 디스티릴아릴렌(DSA), 및 비스(2-(2-하이드록시페닐)벤조-티아졸레이트)아연(Zn(BTZ)2)이 있다.
이미터 도펀트는 인광 또는 형광 이미터일 수 있다. 인광 이미터, 및 열 활성화 지연 형광(thermally activated delayed fluorescence: TADF) 메카니즘을 통해 광을 방출하는 이미터는 이들의 더 높은 효율로 인해 바람직할 수 있다. 이미터는 소분자 또는 폴리머일 수 있다.
적색 이미터 도펀트의 예에는 PtOEP, Ir(piq)3, 및 Btp2lr(acac)이 있지만, 이로 제한되지 않는다. 이러한 화합물은 인광 이미터이지만, 형광 적색 이미터 도펀트가 또한 사용될 수 있다.
인광 녹색 이미터 도펀트의 예에는 Ir(ppy)3 (ppy = 페닐피리딘), Ir(ppy)2(acac), Ir(mpyp)3가 있다.
인광 청색 이미터 도펀트의 예에는 F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd) 및 Ir(dfppz)3, 테르-플루오렌이 있다. 4.4'-비스(4-디페닐 아미노스티릴)바이페닐(DPAVBi), 2,5,8,11-테트라-3차-부틸 페릴렌(TBPe)은 형광 청색 도펀트의 예이다.
도펀트의 양은 호스트의 100중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 50 중량부의 범위일 수 있다.
대안적으로, 방출 층은 발광 폴리머를 포함하거나 이로 이루어질 수 있다. EML은 약 10 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어, 약 20 nm 내지 약 60 nm의 두께를 가질 수 있다. EML의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, EML은 구동 전압의 상당한 증가 없이 우수한 광 방출을 가질 수 있다.
바람직한 구체예에서, 발광 폴리머를 포함하거나 이로 이루어지는 방출 층은 전자 수송 영역과 직접적으로 접촉된다.
바람직한 구체예에서, 발광 폴리머를 포함하거나 이로 이루어지는 방출 층은 정공 수송 영역과 직접적으로 접촉된다.
전자 수송 영역
OLED에서 층의 스택의 전자 수송 영역 (160)은 방출 층 (120) 상에 배치될 수 있다. 전자 수송 영역 (160)은 제1 전자 수송 층 (131) 및 성능 향상 층 (133)을 포함한다. 구체예에서, 전자 수송 영역 (160)은 추가로 전자 주입 간층 (132)을 포함할 수 있다.
바람직한 구체예에서, 전자 수송 간층 (132)은 제1 전자 수송 층 (131)과 직접적으로 접촉되고, 성능 향상 층 (133)과 직접적으로 접촉될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 전자 수송 영역 (160)은 전자 주입 층 (134)을 포함할 수 있다.
구체예에서, 전자 주입 층 (134)은 적어도 하나의 제2 전극과 직접적으로 접촉된다.
제1 전자 수송 층 (제1 ETL )
제1 전자 수송 층 (131)은 ETL로의 정공의 확산을 방지하기 위해서 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, 또는 LB 증착 등을 이용함으로써 EML 상에서 형성될 수 있다. 제1 ETL은 정공-차단 층(HBL)으로서 작용할 수 있다. EML이 인광 도펀트를 포함하는 경우, HBL은 또한 전자 수송 영역으로의 트리플렛 여기자의 확산을 방지하기 위해서 트리플렛 여기자 차단 기능을 지닐 수 있다.
바람직한 구체예에서, 제1 전자 수송 층은 n-형 도펀트를 함유하지 않는다.
제1 전자 수송 층은 참조로 본원에 완전히 포함되는 US 2015/207093A호 및 US 2015/060794 A호에 기재된 바와 같이 본 발명의 OLED에서 정공 차단 층으로서 작용할 수 있다.
제1 전자 수송 층이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 이용하여 형성되는 경우, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HIL (111)의 형성에 대한 것들과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅을 위한 조건은 제1 전자 수송 층을 형성시키는데 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다. 제1 전자 수송 층을 형성시키는데 흔히 사용되는 어떠한 화합물이 사용될 수 있다. 제1 전자 수송 층을 형성시키기 위한 화합물의 예는 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 트리아진 유도체, 아크리딘 유도체, 및 페난트롤린 유도체를 포함한다.
구체예에서, 제1 전자 수송 층을 형성시키기 위한 화합물은 1,3,5-치환된 트리아진 유도체이다.
제1 전자 수송 층이 높은 트리플렛 수준을 지니는 경우, 이는 또한 트리플렛 제어 층으로 기재될 수 있다. 트리플렛 제어 층의 기능은 인광 녹색 또는 청색 방출 층이 사용되는 경우에 트리플렛의 켄칭을 감소시키는 것이다. 이에 의해서, 인광 방출 층으로부터의 더 높은 광 방출 효율이 달성될 수 있다. 트리플렛 제어 층은 인접한 방출 층에서 인광 이미터의 트리플렛 수준보다 높은 트리플렛 수준을 지니는 헤테로아릴 화합물로부터 선택된다.
구체예에서, 제1 전자 수송 층은 방출 층 상에 형성될 수 있다.
바람직한 구체예에서, 제1 전자 수송 층은 방출 층과 직접적으로 접촉될 수 있다.
제1 전자 수송 층은 약 5 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 30 nm의 두께를 지닐 수 있다. 제1 전자 수송 층의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, 제1 전자 수송 층은 구동 전압의 상당한 증가 없이 탁월한 정공-차단 특성을 가질 수 있다.
구체예에서, 제1 ETL은 둘 이상의 개별적인 전자 수송 층을 포함하는 전자 수송 층 스택을 포함한다.
n-형 도펀트
n-형 도펀트는 전자 수송 또는 전자 주입 층으로 엠베딩되는 경우에 n-형 도펀트를 포함하는 층의 전도도가 순수한 매트릭스 층의 전도도보다 높은 방식으로 동일한 물리적 조건하에서 순수한 매트릭스에 비해 자유 전자의 농도를 증가시키는 화합물인 것으로 이해된다.
n-형 도펀트는 전계발광 디바이스, 예를 들어, OLED의 동작 조건하에서 광을 방출하지 않는다. 한 가지 구체예에서, n-형 도펀트는 전기적으로 중성인 금속 착물 및/또는 전기적으로 중성인 유기 라디칼로부터 선택된다.
n-형 도펀트의 강도에 대한 대부분의 실제 벤치마크는 이의 레독스 전위의 값이다. 레독스 전위가 얼마나 음수일 수 있는지에 관해서는 특정 제한이 없다.
유기 발광 다이오드에서 사용되는 일반적인 전자 수송 매트릭스의 레독스 전위는, 페로센/페로세늄 참조 레독스 커플에 대한 순환 전압전류법(cyclic voltammetry)에 의해 측정하는 경우, 대략적으로 약 - 1.8 V 내지 약 - 3.1V의 범위이기 때문에; 그러한 매트릭스를 효과적으로 n-도핑할 수 있는 n-형 도펀트에 대한 레독스 전위의 실제 적용가능한 범위는 약 - 1.7 V 내지 약 - 3.3 V로 약간 더 넓은 범위이다.
레독스 전위의 측정은 실제로 동일한 화합물의 환원 및 산화 형태로 이루어진 상응하는 레독스 커플에 대하여 수행된다.
n-형 도펀트가 전기적으로 중성인 금속 착물 및/또는 전기적으로 중성인 유기 라디칼인 경우에, 이의 레독스 전위의 측정은 실제로
(i) 전기적으로 중성인 금속 착물 및 전기적으로 중성인 금속 착물로부터 하나의 전자의 추출에 의해 형성되는 이의 양이온 라디칼, 또는
(ii) 전기적으로 중성인 유기 라디칼 및 전기적으로 중성인 유기 라디칼로부터 하나의 전자의 추출에 의해 형성된 이의 양이온에 의해 형성되는 레독스 커플에 대하여 수행된다.
바람직하게는, 전기적으로 중성인 금속 착물 및/또는 전기적으로 중성인 유기 라디칼의 레독스 전위는, (i) 전기적으로 중성인 금속 착물 및 전기적으로 중성인 금속 착물로부터 하나의 전자의 추출에 의해 형성되는 이의 양이온 라디칼, 또는 (ii) 전기적으로 중성인 유기 라디칼 및 전기적으로 중성인 유기 라디칼로부터 하나의 전자의 추출에 의해 형성된 이의 양이온으로 이루어진 상응하는 레독스 커플에 대하여 페로센/페로세늄 참조 레독스 커플에 대한 순환 전압전류법에 의해 측정하는 경우, - 1.7 V 보다 네가티브이고, 바람직하게는 - 1.9 V 보다 네가티브이고, 더욱 바람직하게는 - 2.1 V 보다 네가티브이고, 더욱 더 바람직하게는 - 2.3 V 보다 네가티브이고, 가장 바람직하게는 - 2.5 V 보다 네가티브인 값을 지닐 수 있다.
바람직한 구체예에서, n-형 도펀트의 레독스 전위는 선택된 전자 수송 매트릭스의 환원 전위의 값보다 약 0.5 V 더 포지티브인 값 내지 이보다 약 0.5 V 더 네가티브인 값이다.
n-형 도펀트로서 적합한 전기적으로 중성인 금속 착물은, 예를 들어, 낮은 산화 상태에서 일부 전이 금속의 강한 환원 착물일 수 있다. 구체예에서, n-형 도펀트는, WO 2005/086251호에 보다 상세하게 기재된 바와 같이, W2(hpp)4와 같은 Cr(II), Mo(II) 및/또는 W(II) 구아니디네이트 착물로부터 선택될 수 있다.
n-형 도펀트로서 적합한 전기적으로 중성인 유기 라디칼은, 예를 들어, EP 1 837 926 B1호, WO 2007/107306호, 또는 WO 2007/107356호에 보다 상세하게 기재된 바와 같이, 이들의 안정한 다이머, 올리고머 또는 폴리머로부터 추가의 에너지의 공급에 의해 형성된 유기 라디칼일 수 있다. 그러한 적합한 라디칼의 특정 예는 디아졸릴 라디칼, 옥사졸릴 라디칼 및/또는 티아졸릴 라디칼일 수 있다.
원소 금속은 n-형 도펀트로서 적합하다. 원소 금속은 금속 합금의 순수한 금속의 상태에 있는, 또는 자유 원자 또는 금속 클러스터의 상태에 있는 금속인 것으로 이해된다. 금속은 금속 상으로부터, 예를 들어, 순수한 벌크 금속으로부터 진공 열 증발에 의해 증착되고 이의 원소 형태로 증발된 것으로 이해된다. 추가로, 증발된 원소 금속이 공유 매트릭스와 함께 증착되는 경우, 금속 원자 및/또는 클러스터는 공유 매트릭스에 엠베딩되는 것으로 이해된다. 다시 말해서, 진공 열 증발에 의해 제조되는 어떠한 금속 도핑된 공유 물질은 적어도 부분적으로 이의 원소 형태의 금속을 함유하는 것으로 이해된다.
소비자 가전에서 사용하기 위하여, 안정한 핵종 또는 방사성 붕괴의 매우 긴 반감기를 지니는 핵종을 함유하는 금속만이 적용가능할 수 있다. 허용가능한 수준의 핵 안정성으로서, 천연 칼륨의 핵 안정성이 취해질 수 있다.
한 가지 구체예에서, n-형 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및 제1 주기 전이 금속 Ti, V, Cr 및 Mn으로부터 선택된 양전성 금속으로부터 선택된다. 바람직하게는, n-형 도펀트는 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Sm, Eu, Tm, Yb; 더욱 바람직하게는 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca 및 Yb, 더욱 더 바람직하게는 Li, Mg, Ca 및 Yb로부터 선택된다.
n-형 도펀트는 본질적으로 비-방출성일 수 있다.
전자 수송 매트릭스 화합물
본 발명에 따른 디바이스, 예를 들어, 정공 차단 층, 전자 주입 층을 포함하는 디바이스에서 전자 수송 영역의 다양한 구체예는 전자 수송 매트릭스 화합물을 포함할 수 있다.
전자 수송 매트릭스는 특별히 제한되지 않는다. 방출 층 외부에서 포함되는 본 발명의 디바이스에 있는 다른 물질들과 유사하게, 전자 수송 매트릭스는 광을 방출하지 않을 수 있다.
한 가지 구체예에 따르면, 전자 수송 매트릭스는 유기 화합물, 유기금속 화합물, 또는 금속 착물일 수 있다.
한 가지 구체예에 따르면, 전자 수송 매트릭스는 적어도 6개의 비편재화된 전자의 콘주게이션된 시스템을 포함하는 공유 화합물일 수 있다. 가장 넓은 가능한 의미로 공유 물질은 모든 화학적 결합 중 적어도 50 %가 공유 결합이고, 배위 결합이 또한 공유 결합으로서 여겨지는 물질로 이해될 수 있다. 본 출원에서, 이러한 용어는, 가장 넓은 의미로, 유기 화합물로부터 뿐만 아니라, 예를 들어, 탄소를 포함하지 않는 구조적 모이어티를 포함하는 화합물, 예를 들어, 치환된 2,4,6-트리보라-1,3,5 트리아진으로부터, 또는 금속 착물, 예를 들어, 알루미늄 트리스(8-하이드록시퀴놀린올레이트)로부터 주로 선택되는 모든 일반적인 전자 수송 매트릭스를 포함한다.
분자 공유 물질은, 바람직하게는 진공 열 증발(VTE)에 의해 가공가능하기에 충분히 안정할 수 있는 저분자량 화합물을 포함할 수 있다. 대안적으로, 공유 물질은 폴리머 공유 화합물, 바람직하게는 용매 중에 가용성이고, 그에 따라서 용액 형태로 가공가능한 화합물을 포함할 수 있다. 폴리머 실질적 공유 물질은 무한의 불규칙한 네트워크를 형성시키도록 가교될 수 있는 것으로 이해되지만, 그러한 가교된 폴리머 실질적 공유 매트릭스 화합물은 골격 원자뿐만 아니라 주변 원자 둘 모두를 계속해서 포함하는 것으로 추정된다. 공유 화합물의 골격 원자는 적어도 두 개의 이웃 원자에 공유 결합된다. 공유 화합물의 다른 원자는 단일 이웃 원자와 공유 결합된 주변 원자이다. 규소, 게르마늄, 갈륨 아르세나이드, 인듐 포스파이드, 아연 설파이드, 실리케이트 유리 등과 같이 부분적으로 공유 결합되지만 실질적으로 주변 원자가 부족한 무기 무한 결정 또는 완전 가교된 네트워크는 본 출원의 의미에서 공유 매트릭스로서 간주되지 않는데, 그 이유는 그러한 완전 가교된 공유 물질이 그러한 물질에 의해 형성된 상의 표면 상에서만 주변 원자를 포함하기 때문이다. 양이온 및 음이온을 포함하는 화합물이 적어도 양이온 또는 적어도 음이온이 적어도 10개의 공유 결합된 원자를 포함하는 경우에는 여전히 공유로서 간주된다.
공유 전자 수송 매트릭스 화합물의 바람직한 예는 주로 공유 결합된 C, H, O, N, S로 이루어지는 유기 화합물이고, 이는 임의로 또한 공유 결합된 B, P, As, Se를 포함할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 전자 수송 매트릭스 화합물에는 금속 원자가 부족하고, 이의 골격 원자의 대다수는 C, O, S, N으로부터 선택된다.
또 다른 구체예에서, 전자 수송 매트릭스 화합물은 적어도 6개, 더욱 바람직하게는 적어도 10개, 더욱 더 바람직하게는 적어도 14개의 비편재화된 전자의 콘주게이션된 시스템을 포함한다.
비편재화된 전자의 콘주게이션된 시스템의 예에는 교대 pi- 및 시그마 결합의 시스템이 있다. 임의로, 이의 원자들 사이에 pi-결합을 갖는 하나 이상의 2-원자 구조 단위는 적어도 하나의 홑 전자 쌍을 지닌 원자에 의해, 통상적으로, O, S, Se, Te로부터 선택된 2가 원자에 의해, 또는 N, P, As, Sb, Bi로부터 선택된 3가 원자에 의해 대체될 수 있다. 바람직하게는, 비편재화된 전자의 콘주게이션된 시스템은 휘켈 규칙(Hueckel rule)에 따라 적어도 하나의 방향족 또는 헤테로방향족 고리를 포함한다. 또한, 바람직하게는, 전자 수송 매트릭스 화합물은 공유 결합에 의해 링킹되거나 축합된 적어도 두 개의 방향족 또는 헤테로방향족 고리를 포함할 수 있다.
한 가지 구체예에서, 전자 수송 매트릭스 화합물은 공유 결합된 원자로 이루어진 고리를 포함하고, 고리에서 적어도 하나의 원자는 인이다.
바람직한 구체예에서, 공유 결합된 원자로 이루어진 인-함유 고리는 포스페핀 고리이다.
또 다른 바람직한 구체예에서, 전자 수송 매트릭스 화합물은 포스핀 옥사이드 기를 포함한다.
또 다른 바람직한 구체예에서, 전자 수송 매트릭스 화합물은 디아졸 기를 포함한다.
또한, 바람직하게는, 실질적 공유 매트릭스 화합물은 적어도 하나의 질소 원자를 포함하는 헤테로사이클릭 고리를 포함할 수 있다. 본 발명의 디바이스를 위한 전자 수송 매트릭스 화합물로서 특히 유리한 질소 함유 헤테로사이클릭 화합물의 예는, 단독으로 또는 조합되어, 피리딘 구조적 모이어티, 디아진 구조적 모이어티, 트리아진 구조적 모이어티, 퀴놀린 구조적 모이어티, 벤조퀴놀린 구조적 모이어티, 퀴나졸린 구조적 모이어티, 아크리딘 구조적 모이어티, 벤즈아크리딘 구조적 모이어티, 디벤즈아크리딘 구조적 모이어티, 디아졸 구조적 모이어티 및 벤조디아졸 구조적 모이어티를 포함하는 매트릭스이다.
전자 매트릭스 화합물은 ≥ 400 내지 ≤ 850 g / mol, 바람직하게는 ≥ 450 내지 ≤ 830 g / mol의 분자량(Mw)을 지닐 수 있다. 분자량이 이러한 범위 내에서 선택되는 경우, 특히 재현가능한 증발 및 증착이 우수한 장기간 안정성이 관찰되는 온도에서 진공으로 달성될 수 있다.
바람직하게는, 매트릭스 화합물은 본질적으로 비-방출성일 수 있다.
전자 주입 간층 ( EIIL )
전자 주입 간층 (132)이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 이용하여 형성될 수 있는 경우, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HIL (111)의 형성에 대한 것과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅을 위한 조건은 성능 향상 층을 형성시키는데 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다.
전자 수송 간층은 적어도 하나의 전자 수송 매트릭스 화합물 및 적어도 하나의 n-형 도펀트를 포함할 수 있다.
구체예에서, 전자 수송 매트릭스 화합물은 적어도 하나의 디아졸 기를 포함한다.
바람직한 구체예에서, 전자 수송 매트릭스 화합물은 적어도 하나의 포스핀 옥사이드 기를 포함한다.
구체예에서, n-형 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 이들의 유기 착물, 또는 전기적으로 중성인 전이 금속 착물로부터 선택될 수 있다.
한 가지 구체예에서, n-형 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및 제1 주기 전이 금속 Ti, V, Cr 및 Mn으로부터 선택된 양전성 금속으로부터 선택된다. 바람직하게는, n-형 도펀트는 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Sm, Eu, Tm, Yb; 더욱 바람직하게는 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca 및 Yb, 더욱 더 바람직하게는 Li, Mg, Ca 및 Yb로부터 선택된다.
구체예에서, 전자 수송 매트릭스 화합물에서 양전성 금속의 농도는 약 0.5 중량 % 내지 약 25 중량 %의 범위, 바람직하게는 약 1 내지 약 20 중량 %의 범위, 더욱 바람직하게는 약 2 내지 약 15 중량 %의 범위, 가장 바람직하게는 약 3 내지 약 10 중량 %의 범위이다.
또 다른 구체예에서, n-형 도펀트는 낮은 산화 상태의 전이 금속의 착물, 예컨대, Cr(II), Mo(II) 및/또는 W(II) 구아니디네이트 착물로부터 선택될 수 있다.
또 다른 구체예에서, n-형 도펀트는 하기 화학식 중 하나로 표현되는 화합물이거나 이로부터 선택된다:
또는 이들의 혼합물.
구체예에서, EIIL (132)의 두께는 약 0.1 nm 초과 내지 50 nm 미만, 바람직하게는 0.5 nm 초과 내지 30 nm 미만, 더욱 더 바람직하게는 1 nm 초과 내지 25 nm 미만이다.
구체예에서, EIIL (132)은 제1 전자 수송 층 (131)과 성능 향상 층 (133) 사이에 배열된다.
추가의 구체예에서, EIIL (132)은 제1 전자 수송 층 (131)과 직접적으로 접촉되어 배열된다.
또 다른 구체예에서, EIIL (132)은 성능 향상 층 (133)과 직접적으로 접촉되어 배열된다.
성능 향상 층 ( PEL )
성능 향상 층은 1200nm의 파장에서 엘립소메트리에 의해 측정되는 약 ≤ 1.6의 굴절률을 지니는 어떠한 층일 수 있다.
성능 향상 층 (133)이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 이용하여 형성되는 경우, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HIL (111)의 형성에 대한 것과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅을 위한 조건은 성능 향상 층을 형성시키는데 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다.
구체예에서, 성능 향상 층은 적어도 하나의 전자 수송 매트릭스 화합물 및 적어도 하나의 저 굴절률 화합물 (LRIC)을 포함할 수 있다.
바람직한 구체예에서, 성능 향상 층은 적어도 하나의 전자 수송 매트릭스 화합물, 적어도 하나의 LRIC 및 적어도 하나의 n-형 도펀트를 포함할 수 있다.
구체예에서, 전자 수송 매트릭스 화합물은 적어도 하나의 디아졸 기를 포함한다.
바람직한 구체예에서, 전자 수송 매트릭스 화합물은 적어도 하나의 포스핀 옥사이드 기를 포함한다.
구체예에서, n-형 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 이들의 유기 착물, 또는 전기적으로 중성인 전이 금속 착물로부터 선택될 수 있다.
한 가지 구체예에서, n-형 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및 제1 주기 전이 금속 Ti, V, Cr 및 Mn으로부터 선택된 양전성 금속으로부터 선택된다. 바람직하게는, n-형 도펀트는 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Sm, Eu, Tm, Yb; 더욱 바람직하게는 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca 및 Yb, 더욱 더 바람직하게는 Li, Mg, Ca 및 Yb로부터 선택된다.
또 다른 구체예에서, n-형 도펀트는 Cr(II), Mo(II) 및/또는 W(II) 구아니디네이트 착물과 같은 낮은 산화 상태의 전이 금속 착물로부터 선택될 수 있다.
또 다른 구체예에서, n-형 도펀트는 하기 화학식 중 하나로 표현되는 화합물이거나 이로부터 선택된다:
또는 이들의 혼합물.
성능 향상 층은 1200nm의 파장에서 엘립소메트리에 의해 측정하는 경우에 1.6 이하의 굴절률을 지닐 수 있다.
바람직한 구체예에서, 성능 향상 층의 굴절률은 1200nm의 파장에서 엘립소메트리에 의해 측정하는 경우에 1.6 이하 및 1.0 초과이다.
더욱 바람직한 구체예에서, 성능 향상 층의 굴절률은 1200nm의 파장에서 엘립소메트리에 의해 측정하는 경우에 1.58 이하 및 1.05 초과이다.
추가의 바람직한 구체예에서, 성능 향상 층의 굴절률은 1200nm의 파장에서 엘립소메트리에 의해 측정하는 경우에 1.55 이하 및 1.05 초과이다.
구체예에서, 성능 향상 층은 제1 전극과 적어도 하나의 제2 전극 사이에 배열된다.
구체예에서, 성능 향상 층은 제1 전자 수송 층과 적어도 하나의 제2 전극 사이에 배열된다.
또 다른 구체예에서, 성능 향상 층은 제1 전자 수송 층 (131)과 직접적으로 접촉되어 배열된다.
구체예에서, 성능 향상 층은 전자 주입 간층 (132)과 직접적으로 접촉되어 배열된다.
또 다른 구체예에서, 성능 향상 층은 전자 주입 층 (134)과 직접적으로 접촉되어 배열된다.
추가의 구체예에서, 성능 향상 층은 적어도 하나의 제2 전극과 직접적으로 접촉되어 배열된다.
구체예에서, 성능 향상 층에서 LRIC의 함량은 5질량% 초과 내지 95질량% 미만이다.
추가의 구체예에서, 성능 향상 층에서 LRIC의 함량은 10질량% 초과 내지 90질량% 미만이다.
또 다른 구체예에서, 성능 향상 층에서 LRIC의 함량은 20질량% 초과 내지 80질량% 미만이다.
구체예에서, 성능 향상 층에서 n-형 도펀트의 함량은 0.1질량% 초과 내지 30질량% 미만이다.
추가의 구체예에서, 성능 향상 층에서 n-형 도펀트의 함량은 1질량% 초과 내지 20질량% 미만이다.
또 다른 구체예에서, 성능 향상 층에서 n-형 도펀트의 함량은 2질량% 초과 내지 15질량% 미만이다.
구체예에서, 성능 향상 층 (133)의 두께는 약 0.1 nm 초과 내지 150 nm 미만, 바람직하게는 1 nm 초과 내지 100 nm 미만, 더욱 더 바람직하게는 10 nm 초과 내지 100 nm 미만이다.
저 굴절률 화합물 ( LRIC )
본 발명에 따른 저 굴절률 화합물은 무기 물질 또는 유기 물질일 수 있다.
LRIC에 사용될 수 있는 무기 물질의 예는 금속 옥사이드, 금속 플루오라이드, 실리콘 옥사이드, 및 금속 옥사이드-실리콘 옥사이드 혼합물을 포함한다. 금속 플루오라이드는 바람직한 구체예이다.
무기 LRIC는 AIF3, MgF2, Na3AIF6, CaF2, BaF2, SrF2, LiF, NaF, KF, CsF, Na20, Li20, Si02 및 혼합 Si02/Na20 혼합물의 군으로부터 선택될 수 있다.
바람직한 구체예에서, 무기 LRIC는 AIF3, Na3AIF6, MgF2, CaF2, BaF2, SrF2, LiF, NaF, KF, 및 CsF로부터 선택된다.
LRIC에 사용될 수 있는 유기 물질의 예는 불소-함유 유기 화합물, 알킬 화합물, 사이클로알킬 화합물, 사이클로덱스트린, 사이클릭 에테르, 카테난(catenane), 및 쿠커비투릴(cucurbituril)을 포함한다.
구체예에서, LRIC는 불소-함유 유기 화합물이다.
불소-함유 유기 LRIC는 퍼플루오로알킬 화합물, 및 퍼플루오로알킬에테르 화합물 등의 군으로부터 선택될 수 있다.
구체예에서, 유기 LRIC는 퍼플루오로알킬 화합물이다.
추가의 구체예에서, 유기 LRIC는 퍼플루오로도데칸, 퍼플루오로-2,7-디메틸옥탄, 퍼플루오로-2,11-디메틸도데칸, 및 디플루오로메틸 에테르/테트라플루오로에틸 에테르 코폴리머로부터 선택된다.
본 발명에서, 무기 LRIC는 유기 LRIC와 혼합될 수 있다. 혼합 비율은 특별히 제한되지 않지만, 이는 우수한 혼합물이 형성될 수 있는 범위 내에서 임의적으로 선택될 수 있다. 그러나, 이와 관련하여, LRIC의 혼합물의 굴절률은 혼합물에서 개별적인 LRIC의 질량 비율에 좌우된다. 따라서, 혼합물 중에 더 낮은 굴절률의 LRIC의 함량이 높은 것이 유리하다.
구체예에서, LRIC는 1200nm의 파장에서 엘립소메트리에 의해 측정하는 경우에 1.5 이하의 굴절률을 지닌다.
바람직한 구체예에서, LRIC는 1200nm의 파장에서 엘립소메트리에 의해 측정하는 경우에 1.4 이하의 굴절률을 지닌다.
더욱 바람직한 구체예에서, LRIC는 1200nm의 파장에서 엘립소메트리에 의해 측정하는 경우에 1.3 이하의 굴절률을 지닌다.
구체예에서, LRIC는 실세퀴옥산의 군으로부터 선택된다.
또 다른 구체예에서, LRIC는 일반식 SixRxO1 .5x로 표현되는 화합물이고,
상기 화학식에서, R은 B, Si, N, P, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함할 수 있는 하이드로카빌 기이고,
하이드로카빌 기는 적어도 하나의 치환체로 일부 또는 전부 치환된 헤테로방향족 모이어티의 적어도 하나의 방향족을 포함하고, 적어도 하나의 치환체는 할로겐 및 CN으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
x는 6, 8, 10, 12, 14 및 16으로부터 선택된다.
또 다른 바람직한 구체예에서, LRIC는 하기 일반식(I)으로 표현되는 화합물이다:
상기 식에서,
R1은 2 내지 20개의 탄소 원자를 지니고 헤테로카보사이클의 적어도 하나의 불화되거나 과불화된 카보사이클을 포함하는 기이고, 불화된 카보사이클 또는 헤테로카보사이클은 알킬, 불화된 알킬 및 과불화된 알킬로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 치환체로 비치환되거나 치환될 수 있고; 2 내지 20개로 언급되는 탄소 원자의 수는 치환체의 탄소 원자를 포함하여 모든 탄소 원자를 포함하고;
기 R1은 B, Si, N, P, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 추가로 포함할 수 있고;
L은 독립적으로 (CH2)n 및/또는 (CF2)m 및/또는 (CzHxFy)로부터 선택되고;
n 및 m은 ≥ 0의 정수 값이고;
x = 2z-y이고, x는 ≥ 1의 정수이고;
y = 2z-x이고, y는 ≥ 1의 정수이고;
z는 ≥ 1의 정수 값이다.
또 다른 구체예에서, LRIC는 알칸 또는 퍼플루오로알칸의 군으로부터 선택되고, 탄소 원자의 수는 18 내지 60개, 바람직하게는 25 내지 55개, 더욱 바람직하게는 30 내지 50개이다.
추가의 구체예에서, LRIC는 인을 함유하는 화합물, 예컨대, 퍼플루오로알킬 포스폰산, 예컨대, 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥탄포스폰산, 퍼플루오로 포스핀 옥사이드, 예컨대, 트리스(퍼플루오로도데킬)포스핀 옥사이드로부터 선택된다.
추가의 구체예에서, LRIC는 ADD-1, ADD-2, ADD-3, ADD-4 또는 ADD-5 (표 1 참조), 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다.
전자 주입 층 ( EIL )
유기 발광 다이오드는 전자 주입 층 (134)을 포함할 수 있다.
임의의 EIL은 전자 수송 영역으로 전자의 주입을 용이하게 할 수 있다.
전자 주입 층은 적어도 하나의 금속 화합물로 이루어질 수 있다.
금속 화합물은 금속 할라이드, 금속 유기 착물 및/또는 0(제로)가 금속을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다.
바람직하게는, 금속 화합물은 금속 할라이드, 금속 유기 착물 및/또는 0가 금속, 바람직하게는 알칼리 할라이드, 알칼리 유기 착물, 더욱 바람직하게는 알칼리 할라이드, 알칼리 유기 착물, 가장 바람직하게는 리튬 플루오라이드 및 리튬 퀴놀레이트(LiQ)를 포함하는 군으로부터 선택된다.
금속 할라이드는 할라이드를 포함하는 군으로부터 선택될 수 있고, 여기서 금속은 Li, Na, K, Cs, Mg, Ca 및 Ba를 포함하는 군으로부터 선택되고; 할라이드는 F, Cl, Br 및 I를 포함하는 군으로부터 선택되고; 바람직하게는 리튬 할라이드이다.
리튬 할라이드는 LiF, LiCl, LiBr 또는 LiI, 바람직하게는 LiF를 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다.
금속 유기 착물은 금속 퀴놀레이트, 금속 보레이트, 금속 페놀레이트 및/또는 금속 시프(Schiff) 염기의 군으로부터 선택될 수 있다.
바람직하게는, 금속 유기 착물은 리튬 유기 착물일 수 있다.
바람직하게는, 리튬 유기 착물은 리튬 퀴놀레이트, 리튬 보레이트, 리튬 페놀레이트 및/또는 리튬 시프 염기의 군으로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 리튬 퀴놀레이트 착물은 화학식 I, II 또는 III를 지닌다:
상기 식에서,
-A1 내지 A6은 동일하거나 독립적으로 CH, CR, N, O로부터 선택되고,
-R은 동일하거나 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬 또는 아릴 또는 1 내지 20개의 탄소 원자를 지니는 헤테로아릴, 더욱 바람직하게는 리튬 8-하이드록시퀴놀레이트로부터 선택된다.
0가 금속은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및/또는 3족 전이 금속을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 0가 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Yb, Sm, Eu, Nd, Tb, Gd, Ce, La, Sc 및 Y를 포함하는 군으로부터 선택되고, 더욱 바람직하게는 0가 금속은 Li, Na, Mg, Ca, Ba, Yb를 포함하는 군으로부터 선택되고, 더욱 더 바람직하게는 0가 금속은 Li, Mg, Ba, Yb를 포함하는 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, 전자 주입 층은 전자 수송 매트릭스 화합물을 함유하지 않는다. 따라서, 전자 주입 층은 전자 수송 층이 아니다.
구체예에서, 전자 주입 층은 성능 향상 층과 캐소드 사이에 배열된다.
바람직한 구체예에서, 전자 주입 층은 캐소드와 직접 접촉되어 배열된다.
또 다른 구체예에서, 전자 주입 층은 성능 향상 층과 직접 접촉되어 배열된다.
EIL을 형성시키기 위한 증착 및 코팅 조건은 정공 주입 층 (HIL)의 형성에 대한 것과 유사하지만, 증착 및 코팅 조건은 EIL을 형성시키는데 사용되는 물질에 따라 달라질 수 있다.
EIL의 두께는 약 1 nm 내지 10 nm의 범위일 수 있다. 바람직한 구체예에 따르면, 전자 주입 층은 약 ≥ 1 nm 내지 약 ≤ 10 nm, 바람직하게는 약 ≥ 2 nm 내지 약 ≤ 6 nm, 바람직하게는 약 ≥ 3 nm 내지 약 ≤ 5 nm, 더욱 바람직하게는 약 ≥ 3 nm 내지 약 ≤ 4 nm의 두께일 수 있다. EIL의 두께가 이러한 범위 내에 있는 경우, 본 발명에 따른 EIL은 개선된 전자-주입 특성, 특히 동작 전압의 상당한 감소 및/또는 외부 양자 효율 EQE의 증가를 지닐 수 있다.
바람직하게는, 전자 주입 층은 성능 향상 층 (133)이 n-형 도펀트를 함유하지 않는 경우에 존재한다.
성능 향상 층 (133)이 n-형 도펀트를 함유하는 경우, 전자 주입 층 (134)은 존재하지 않을 수 있다.
적어도 하나의 제2 전극
적어도 하나의 제2 전극, 바람직하게는 캐소드 전극은 EIL 상에 형성된다. 적어도 하나의 제2 전극은 전자-주입 전극일 수 있다. 적어도 하나의 제2 전극은 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 적어도 하나의 제2 전극은 낮은 일 함수를 지닐 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제2 전극은 리튬 (Li), 마그네슘 (Mg), 알루미늄 (Al), 알루미늄 (Al)-리튬 (Li), 칼슘 (Ca), 바륨 (Ba), 이터븀 (Yb), 또는 마그네슘 (Mg)-인듐 (In), 또는 마그네슘 (Mg)-은 (Ag) 등으로 형성될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 제2 전극은 투명한 전도성 물질, 예컨대, ITO 또는 IZO로 형성될 수 있다. 적어도 하나의 제2 전극은 투명한 또는 반사성 전극일 수 있다.
적어도 하나의 제2 전극의 두께는 약 5 nm 내지 1000 nm의 범위, 예를 들어, 10 nm 내지 100 nm의 범위일 수 있다. 적어도 하나의 제2 전극이 5 nm 내지 50 nm의 범위인 경우, 전극은 금속 또는 금속 합금이 사용되는 경우에도 투명할 것이다.
적어도 하나의 제2 전극은 전자 주입 층 또는 전자 수송 층이 아니다.
바람직한 구체예에서, 적어도 하나의 제2 전극은 전자 수송 영역 (160)과 직접 접촉된다. 놀랍게도, 적어도 하나의 제2 전극로부터 전자 수송 영역 (160)으로의 매우 우수한 전자 주입이 전자 수송 영역 (160)이 비-이미터 도펀트를 포함하는 경우에 달성될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
매우 낮은 동작 전압 및 높은 외부 양자 효율 EQE은 적어도 하나의 제2 전극이 전자 주입 층 (134)과 직접 접촉되는 경우에 달성될 수 있다. 이에 의해서, 휴대 장치의 배터리 수명이 증가된다. 그러나, 적어도 하나의 제2 전극 및 전자 주입 층은, 존재 시에, 이들의 성분이 상이하다.
발광 다이오드 ( OLED )
본 발명의 양태에 따르면, 기판, 애노드 전극, 정공 주입 층, 제1 정공 수송 층, 임의로 제2 정공 수송 층, 방출 층, 제1 전자 수송 층, 임의로 전자 주입 간층, 성능 향상 층, 임의로 전자 주입 층, 및 캐소드 전극 층을 포함하고, 층이 이러한 순서로 배열되는 유기 발광 다이오드 (OLED)가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기판, 애노드 전극, 정공 주입 층, 제1 정공 수송 층, 임의로 제2 정공 수송 층, 방출 층, 제1 전자 수송 층, 임의로 전자 주입 간층, 성능 향상 층, 임의로 전자 주입 층, n-형 전하 발생 층, 임의의 간층, p-형 전하 발생 층, 제3 정공 수송 층, 임의로 제4 정공 수송 층, 방출 층, 제2 전자 수송 층, 임의로 전자 주입 간층, 성능 향상 층, 임의로 전자 주입 층, 및 캐소드 전극 층을 포함하고, 층이 이러한 순서로 배열되는 유기 발광 다이오드 (OLED)가 제공된다.
본 발명의 OLED의 다양한 구체예에 따르면, OLED는 전자 주입 층을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 OLED의 다양한 구체예에 따르면, OLED는 전자 주입 간층을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 OLED의 다양한 구체예에 따르면, OLED는 전자 차단 층을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 OLED의 다양한 구체예에 따르면, OLED는 정공 차단 층을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 OLED의 다양한 구체예에 따르면, OLED는 전하 발생 층을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 OLED의 다양한 구체예에 따르면, OLED는 제2 방출 층을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 OLED에 적합하게 사용될 수 있는 전하 발생 층 (CGL)은 US 2012/098012 A호에 기재되어 있다.
전하 발생 층은 일반적으로 이중 층(double layer)으로 구성된다. 전하 발생 층은 n-형 전하 발생 층 및 p-형 전하 발생 층을 접합시키는 pn 접합 전하 발생 층일 수 있다. pn 접합 전하 발생 층은 전하들을 발생시키거나 이러한 것들을 정공들 및 전자들로 분리시키고, 전하들을 개개 광 방출 층으로 주입시킨다. 다시 말해서, n-형 전하 발생 층은 제1 전극에 인접한 제1 광 방출 층을 위한 전자들을 제공하는 반면, p-형 전하 발생 층은 적어도 하나의 제2 전극에 인접한 제2 광 방출 층에 정공들을 제공하며, 이에 의해, 다수의 광 방출 층들이 도입된 유기 발광 디바이스의 발광 효율(luminous efficiency)이 추가로 개선될 수 있으며, 동시에, 구동 전압이 낮아질 수 있다.
p-형 전하 발생 층은 p-형 도펀트가 도핑된 금속 또는 유기 물질로 구성될 수 있다. 여기서, 금속은 Al, Cu, Fe, Pb, Zn, Au, Pt, W, In, Mo, Ni, 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 이로부터 선택된 둘 이상으로 이루어진 합금일 수 있다. 또한, p-형 도펀트, 및 p-형으로 도핑된 유기 물질을 위해 사용되는 호스트는 통상적인 물질들을 사용할 수 있다. 예를 들어, p-형 도펀트는 테트라플루오르-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 테트라시아노퀴노디메탄의 유도체, 라디알렌 유도체, 요오드, FeCl3, FeF3, 및 SbCl5로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 또한, 호스트는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N-디페닐-벤지딘 (NPB), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1-바이페닐-4,4'-디아민(TPD) 및 N,N',N'-테트라나프틸-벤지딘 (TNB)으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
n-형 전하 발생 층은 n-형으로 도핑된 금속 또는 유기 물질로 구성될 수 있다. 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy, 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 또한, n-형 도펀트 및 n-형으로 도핑된 유기 물질에 사용되는 호스트는 통상적인 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, n-형 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속, 또는 알칼리 토금속 화합물일 수 있다. 더욱 특히, n-형 도펀트는 Cs, K, Rb, Mg, Na, Ca, Sr, Eu 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 호스트 물질은 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄, 트리아진, 하이드록시퀴놀린 유도체, 벤즈아졸 유도체, 및 실롤 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
또 다른 바람직한 구체예에서, n-형 전하 발생 층은 전자 수송 층에 인접하여 배열된다.
추가의 바람직한 구체예에서, p-형 전하 발생 층은 정공 수송 층에 인접하여 배열된다.
한 가지 구체예에서, 본 발명의 유기 전계발광 디바이스는 추가로 라디알렌 화합물 및/또는 퀴노디메탄 화합물을 포함하는 층을 포함할 수 있다.
한 가지 구체예에서, 라디알렌 화합물 및/또는 퀴노디메탄 화합물은 하나 이상의 할로겐 원자로 및/또는 하나 이상의 전자 끄는 기로 치환될 수 있다. 전자 끄는 기는 니트릴 기, 할로겐화된 알킬 기, 대안적으로 과할로겐화된 알킬 기, 대안적으로 과불화된 알킬 기로부터 선택될 수 있다. 전자 끄는 기의 다른 예는 아실, 설포닐 기 또는 포스포릴 기일 수 있다.
대안적으로, 아실 기, 설포닐 기 및/또는 포스포릴 기는 할로겐화된 및/또는 과할로겐화된 하이드로카빌을 포함할 수 있다. 한 가지 구체예에서, 과할로겐화된 하이드로카빌은 과불화된 하이드로카빌일 수 있다. 과불화된 하이드로카빌의 예는 퍼플루오르메틸, 퍼플루오르에틸, 퍼플루오르프로필, 퍼플루오르이소프로필, 퍼플루오로부틸, 퍼플루오로페닐, 퍼플루오로톨릴일 수 있고; 할로겐화된 하이드로카빌을 포함하는 설포닐 기의 예는 트리플루오로메틸설포닐, 펜타플루오로에틸설포닐, 펜타플루오로페닐설포닐, 헵타플루오로프로필설포닐, 및 노나플루오로부틸설포닐 등일 수 있다.
한 가지 구체예에서, 라디알렌 및/또는 퀴노디메탄 화합물은 정공 주입 층, 정공 수송 및/또는 정공 발생 층에 포함될 수 있고, 후자는 전하-발생 층 또는 p-n-접합에서 정공을 발생하는 기능을 지니는 것이다.
한 가지 구체예에서, 라디알렌 화합물은 하기 화학식 (XX)을 지닐 수 있고/거나 퀴노디메탄 화합물은 하기 화학식 (XXIa) 또는 (XXIb)을 지닐 수 있다:
상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R11, R12, R15, R16, R20, R21은 독립적으로 상기 언급된 전자 끄는 기로부터 선택되고, R9, R10, R13, R14, R17, R18, R19, R22, R23 및 R24는 독립적으로 H, 할로겐 및 상기 언급된 전자 끄는 기로부터 선택된다.
제작 방법
본 발명의 다양한 구체예에 따르면, 본 발명의 유기 전계발광 디바이스를 제조하기 위한 방법으로서, 방법이 기판 상에 제1 전극, 정공 주입 층의 다른 층, 제1 정공 수송 층, 임의의 제2 정공 수송 층, 방출 층, 제1 전자 수송 층, 임의의 전자 주입 간층, 성능 향상 층, 임의의 전자 주입 층, 및 적어도 하나의 제2 전극 층을 형성시킴을 포함하고, 층이 상기 순서로 증착되거나, 층이 적어도 하나의 제2 전극 층으로 시작하여 다른 방향으로 증착되는 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 다양한 구체예에 따르면, 방법은 추가로 기판 상에 제1 전극, 정공 주입 층, 제1 정공 수송 층, 임의로 제2 정공 수송 층, 방출 층, 제1 전자 수송 층, 임의로 전자 주입 간층, 성능 향상 층, 임의로 전자 주입 층, n-형 전하 발생 층, 임의의 간층, p-형 전하 발생 층, 제3 정공 수송 층, 임의로 제4 정공 수송 층, 방출 층, 제2 전자 수송 층, 임의로 전자 주입 간층, 성능 향상 층, 임의로 전자 주입 층, 및 적어도 하나의 제2 전극 층을 형성시킴을 포함할 수 있고, 층은 상기 순서로 배열되거나; 층은 적어도 하나의 제2 전극 층으로 시작하여 다른 방향으로 증착된다.
제1 전극 및/또는 적어도 하나의 제2 전극은 기판 상에 증착될 수 있다. 바람직하게는, 제1 전극은 기판 상에 증착된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드 (OLED)를 제작하는 방법으로서, 방법이
- 적어도 하나의 증착 소스, 바람직하게는 두 개의 증착 소스, 더욱 바람직하게는 적어도 3개의 증착 소스; 및/또는
- 진공 열 증발을 통한 증착; 및/또는
- 용액 가공을 통한 증착으로서, 바람직하게는 가공이 스핀-코팅, 프린팅, 캐스팅 및/또는 슬롯-다이 코팅으로부터 선택되는 증착을 이용하는 방법이 제공된다.
전자 디바이스
또 다른 양태는 적어도 하나의 유기 발광 다이오드 (OLED)를 포함하는 전자 디바이스에 관한 것이다. 유기 발광 다이오드 (OLED)를 포함하는 디바이스는, 예를 들어, 디스플레이 또는 라이팅 패널이다.
또 다른 양태는 적어도 하나의 유기 발광 트랜지스터 (OLET)를 포함하는 전자 디바이스에 관한 것이다. 유기 발광 트랜지스터 (OLET)를 포함하는 디바이스는, 예를 들어, 디스플레이 또는 라이팅 패널이다.
본 발명의 추가의 양태 및/또는 이점은 이어지는 설명에서 일부 기술될 것이고, 일부는, 설명으로부터 명백해질 것이거나, 본 발명의 실시에 의해 숙지될 수 있다.
한 가지 구체예에서, 전자 디바이스는 전계발광 디바이스이다. 바람직하게는, 전계발광 디바이스는 유기 발광 다이오드이다.
또 다른 구체예에서, 전계발광 디바이스는 유기 발광 트랜지스터이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 출원 전체에 걸쳐 기재된 어떠한 구체예에 따른 적어도 하나의 전계발광 디바이스를 포함하는 전자 디바이스가 제공되고, 바람직하게는, 전자 디바이스는 본 출원 전체에 걸쳐 기재된 구체예들 중 하나에서의 유기 발광 다이오드를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 전자 디바이스는 디스플레이 디바이스이다.
본 발명의 구체적인 내용 및 정의
본원에서 사용되는 용어 "하이드로카빌 기"는 어떠한 유형의 포화된, 불포화된 또는 방향족 탄화수소로부터 유도된 어떠한 일가 라디칼을 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "알칸"은 포화된 탄화수소를 지칭한다. 이는 선형, 분지형 또는 환형일 수 있고, 수소 원자는 다른 비-금속 원자, 이로 제한되지는 않지만, 예를 들어, 할로겐, 산소, 질소, 황으로 일부 또는 전부 치환될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "불화된"은 탄화수소 기에 포함되는 수소 원자 중 적어도 하나가 불소 원자로 치환되는 탄화수소 기를 지칭한다. 기의 수소 원자 모두가 불소 원자로 치환되는 불화된 기는 과불화된 기로 지칭되고, 특히 용어 "불화된"으로 다루어진다.
본 발명의 용어에서 기는 이러한 기에 포함되는 수소 원자들 중 하나가 또 다른 기로 치환되는 또 다른 기로 "치환되고", 여기서 다른 기는 치환체이다.
본 발명의 용어에서, 두 개의 다른 층 사이에 있는 하나의 층과 관련하여 표현 "~ 사이에"는 하나의 층과 두 개의 다른 층 중 하나 사이에 배열될 수 있는 추가의 층의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명의 용어에서, 서로 직접적으로 접촉된 두 개의 층과 관련하여 표현 "직접적으로 접촉되는"은 추가의 층이 그러한 두 개의 층 사이에 배열되지 않는 것을 의미한다. 또 다른 층의 상부 상에 증착된 하나의 층은 이러한 층과 직접적으로 접촉되는 것으로 여겨진다.
저굴절률 화합물 (LRIC)과 관련하여, 실험 부분에서 언급되는 화합물이 가장 바람직하다.
본 발명의 유기 전자 디바이스는 유기 전계발광 디바이스 (OLED), 라이팅 디바이스, 또는 유기 전계-효과 트랜지스터 (organic field-effect transistor: OFET)일 수 있다. 라이팅 디바이스는 조명, 조사, 신호, 및 투영을 위해 사용되는 어떠한 디바이스일 수 있다. 이들은 상응하여, 조명, 조사, 신호, 및 투영 디바이스로서 분류된다. 라이팅 디바이스는 일반적으로 광학 방사의 소스, 방사속을 요망되는 방향의 공간으로 전달하는 디바이스, 및 부분들을 단일 디바이스로 접합시키고 방사선원 및 광-전달 시스템을 손상 및 주위 영향에 대해 보호하는 하우징(housing)으로 이루어진다.
또 다른 양태에 따르면, 본 발명에 따른 유기 전계발광 디바이스는 하나 초과의 방출 층, 바람직하게는 두 개 또는 세 개의 방출 층을 포함할 수 있다. 하나 초과의 방출 층을 포함하는 OLED는 또한 탠덤 OLED 또는 적층형 OLED로서 기재된다.
유기 전계발광 디바이스 (OLED)는 하부- 또는 상부-방출 디바이스일 수 있다.
또 다른 양태는 적어도 하나의 유기 전계발광 디바이스 (OLED)를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드를 포함하는 디바이스는, 예를 들어, 디스플레이 또는 라이팅 패널이다.
본 발명에서, 하기 정의된 용어에는 청구항에서 또는 달리 본 명세서에서 다른 정의가 주어지지 않는 한 이러한 정의가 적용될 것이다.
본 명세서의 문맥에서, 물질과 연관된 용어 "상이한" 또는 "상이하다"는 물질이 이의 구조식에 있어서 상이하다는 것을 의미한다.
용어 "OLED" 및 "유기 발광 다이오드"는 동시에 사용되고, 동일한 의미를 지닌다. 본원에서 사용되는 용어 "유기 전계발광 디바이스"는 유기 발광 다이오드뿐만 아니라 유기 발광 트랜지스터 (OLET) 둘 모두를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 "중량 퍼센트" "wt.-%", "중량 기준 퍼센트," "중량 기준 %" 및 이들의 변형예는 개개 전자 수송 층의 성분, 물질 또는 제제의 중량을 개개 이의 전자 수송 층의 총 중량으로 나누고 100을 곱한 것으로 조성물, 성분, 물질 또는 제제를 지칭한다. 개개 전자 수송 층 및 전자 주입 층의 모든 성분, 물질 및 제제의 총 중량% 양은 100 wt.-%를 초과하지 않도록 선택되는 것으로 이해된다.
본원에서 사용되는 "부피 퍼센트", "vol.-%", "부피 기준 퍼센트", "부피 기준 %), 및 이들의 변형예는 개개 전자 수송 층의 성분, 물질, 또는 제제의 부피를 이의 개개 전자 수송 층의 총 부피로 나누고 100을 곱한 것으로 조성물, 성분, 물질 또는 제제를 지칭한다. 캐소드 층의 모든 성분들, 물질들, 및 제제들의 총 부피 퍼센트 양은 100 vol.-%를 초과하지 않도록 선택되는 것으로 이해된다.
모든 수치들은 본원에서, 분명히 지시되는 지의 여부에 상관 없이, 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 추정된다. 본원에서 사용되는 용어 "약"은 발생할 수 있는 수량(numerical quantity)의 편차를 지칭한다. 용어 "약"에 의해 수식되는 지의 여부에 상관 없이, 청구항들은 양에 대한 균등물을 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 단수 형태는 문맥이 달리 명확하게 기술하지 않는 한 복수 대상들을 포함함이 주지되어야 한다.
용어 "~을 함유하지 않는", "~을 함유하지 않는다", "~을 포함하지 않는다"는 불순물을 배제하지 않는다. 불순물은 본 발명에 의해 달성되는 목적에 대하여 기술적 영향을 미치지 않는다.
본 명세서의 문맥에서, 용어 "본질적으로 비-방출성" 또는 "비-방출성"은 디바이스로부터의 가시광 방출 스펙트럼에 대한 화합물 또는 층의 기여가 가시광 방출 스펙트럼에 비해 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만인 것을 의미한다. 가시광 방출 스펙트럼은 약 ≥ 380 nm 내지 약 ≤ 780 nm의 파장을 갖는 방출 스펙트럼이다.
바람직하게는, n-형 도펀트 및 매트릭스 화합물은 본질적으로 비-방출성이거나 비-방출한다. U로도 명명되는 동작 전압은 1 제곱센티미터당 10 밀리암페어(mA/㎠)에서 볼트(V)로 측정된다.
cd/A 효율로도 명명되는 칸델라/암페어 효율은 1 제곱센티미터 당 10 밀리암페어(mA/㎠)에서 암페어 당 칸델라로 측정된다.
EQE로도 명명되는 외부 양자 효율은 퍼센트(%)로 측정된다.
색 공간(color space)은 좌표 CIE-x 및 CIE-y(International Commission on Illumination 1931)에 의해 기술된다. 청색 방출을 위하여, CIE-y가 특히 중요하다. CIE-y가 작을수록 더 진한 청색을 나타낸다.
HOMO로도 명명되는 최고준위 점유 분자 궤도(highest occupied molecular orbital) 및 LUMO로도 명명되는 최저준위 비점유 분자 궤도(lowest unoccupied molecular orbital)는 전자 볼트(eV)로 측정된다.
용어 "OLED", "유기 발광 다이오드", "유기 발광 디바이스", "유기 광전자 디바이스" 및 "유기-발광 다이오드"는 동시에 사용되고, 동일한 의미를 갖는다.
용어 "라이프-스팬(life-span)" 및 "수명(lifetime)"은 동시에 사용되고, 동일한 의미를 갖는다.
애노드 전극 및 캐소드 전극은 애노드 전극 / 캐소드 전극 또는 애노드 전극 / 캐소드 전극 또는 애노드 전극 층 / 캐소드 전극 층으로서 기재될 수 있다.
주위 온도로도 명명되는 실온은 23℃이다.
상세한 설명
상이한 화학적 성질의 상이한 저 굴절률 물질을 본 발명의 맥락에서, 즉, OLED 디바이스에서 ADD-1, ADD-3 및 ADD-5로 시험하였다. 본 발명의 의미에서 특히 적합한 일부 저 굴절률 물질은 하기 표 1에 열거되어 있다.
표 1.
하기 디바이스 실시예에서 사용된 추가의 화합물은 표 2에 나타나 있다.
표 2.
성능 향상 층의 굴절률을 측정하기 위한 측정 방법.
성능 향상 층의 굴절률을 엘립소메트리에 의해 측정하였다. 사용된 엘립소미터는 수평 기준으로 245-1690 nm의 파장 범위에서 작동하고 45°- 90°의 각도로 자동 제어되는 J.A. Woollam Co., Inc. (USA)에 의해 공급된 바와 같은 M2000-UI였다. nm 미만 두께의 층뿐만 아니라 수십 마이크론 이하 두께의 필름이 측정될 수 있다. 필름 굴절률의 이방성을 설명하기 위해서 실리콘 표면 상에서 950 nm 실리콘 옥사이드 층을 지니는 간섭 강화 실리콘 기판 (IES)을 사용하였다. 구체적으로, 문헌[Guskova et al. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 17285; D and Yokoyama et al., Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 173302]에 측정이 기재되어 있다.
-표 3: OLED 디바이스 실시예에서의 층 순서, 사용된 물질, 층 두께, 농도.
표 3:
-표 4: LRIC ADD-3 및 호스트-1:이미터-1을 사용한 OLED 디바이스 성능 데이터. 디바이스는 성능 향상 층과 전자 주입 간층의 물질 농도가 상이하다. 비교예는 성능 향상 층을 지니지 않는다. 가장 우수한 효율은 성능 향상 층에서 wt% 43:47:10으로 되어 있는 ETM-2:Yb:ADD-3의 농도 비율 및 전자 수송 간층에서 wt% 95:5로 되어 있는 ETM-2:Yb의 농도 비율을 이용함으로써 본 발명-OLED 2에서 달성되었다. 전자 주입 간층이 없는 본 발명-OLED 4는 또한 비교예에 대한 상대적인 측정에 대하여 +6%의 전압 페널티에서 약 +7%의 효율을 향상시켰다.
표 4:
-표 5: wt% 62:28:10로 되어 있는 성능 향상 층 ETM-2:Yb:ADD-1의 물질 조성을 이용한 호스트-1:이미터-1과 LRIC ADD-1를 사용한 OLED 디바이스 성능 데이터. 층 두께는 표 4에서와 같다.
표 5:
-표 6: 상이한 물질 조성의 성능 향상 층을 이용한 호스트-2:이미터-2와 LRIC ADD-5를 사용한 OLED 디바이스 성능 데이터. 가장 우수한 성능은 wt% 42:57:1로 되어 있는 ETM-2:Yb:ADD-5의 성능 향상 층의 조성을 이용한 본 발명-OLED 6으로 달성되었다. 층 두께는 표 4에서와 같다.
표 6:
-표 7: 엘립소메트리에 의해 측정된 본 발명의 성능 향상 층 (PEL)의 굴절률
표 7:
상기 설명, 청구항 및/또는 첨부된 도면에 개시된 특징은, 개별적으로 그리고 이들의 어떠한 조합 둘 모두로, 이의 여러 형태로 본 발명을 실험하기 위한 물질일 수 있다.
도면의 설명
도 1은 OLED의 층을 정의한 것이다. 도 1에서의 층의 순서 및 수는 본 발명의 한 가지 구체예에 대한 예시이다.
도 2는 성능 향상 층의 굴절률을 감소시키면 OLED로부터의 광 아웃커플링(light outcoupling)의 효율이 증가된다는 것을 보여주는 시뮬레이션 실험이다. 시뮬레이션 방법은 Zurich University of Applied Sciences에 의해 개발된 "방출성 박막 광학 시뮬레이터(emissive thin-film optics simulator: ETFOS)"를 사용하는 전달 매트릭스로의 쌍극자 방출 모델이다. 성능 향상 층의 굴절률은 1.30 내지 1.85로 다양했다. OLED 층 스택은 표 3에서의 배열로부터 얻어진다. OLED는 광 아웃커플링이 발생하는 유리 기판(굴절률 n = 1.5)과 직접적으로 접촉된 제1 전극을 지니는 하부 방출 디바이스이다.
도 3은 LRIC가 없는 성능 향상 층과 증가량의 LRIC가 있는 성능 향상 층의 굴절률이다. 가장 높은 양의 LRIC는, 분광 엘립소미터(Woolam Inc.)를 사용하여 VASE에 의해 측정하는 경우, 가장 낮은 굴절률을 야기한다.
상기 열거된 구성요소 이외에(즉, 층 및 이를 제조하기 위한 물질), 본 발명의 유기 전계발광 디바이스는 추가로 기판, 정공 수송 영역, 정공 주입 층, p-형 도펀트, 전자 수송 매트릭스 화합물, 및 전자 주입 층 등과 같은 구성요소를 포함할 수 있다. 가능한 각각의 구체예, 특히, 본 발명의 유기 전계발광 디바이스를 형성시키기 위한 상기 요소들의 적합한 배열에 대한 추가 세부사항은 하기 섹션에서 설명될 것이다. 이와 관련하여 본 발명의 유기 전계발광 디바이스의 가능한 배열을 개략적으로 보여주는 첨부된 도 1이 참조될 것이다. 그러나, 당업자는, 도 1에 나타나 있는 구체예의 성질은 단지 예시적인 것이고, 추가의 구성요소가 존재하거나 구성요소들 중 일부(비필수적)가 생략되는 상이한 배열이 가능하다는 사실을 알고 있다.
도 1에서, 참조 부호는 하기와 같이 유기 전계발광 디바이스의 상이한 층에 해당한다:
001 - 기판
100 - 제1 전극
111 - 정공 주입 층 (HIL)
112 - 제1 정공 수송 층 (제1 HTL)
113 - 제2 정공 수송 층 (제2 HTL)
120 - 방출 층 (EML)
131 - 제1 전자 수송 층 (제1 ETL)
132 - 전자 주입 간층 (EIIL)
133 - 성능 향상 층 (PEL)
134 - 전자 주입 층 (EIL)
140 - 적어도 하나의 제2 전극
150 - 정공-수송 영역
160 - 전자 수송 영역

Claims (10)

  1. 제1 전극, 적어도 하나의 제2 전극, 적어도 하나의 방출 층 및 적어도 하나의 전자 수송 영역을 포함하는 유기 전계발광 디바이스(organic electroluminescent device)로서, 방출 층 및 전자 수송 영역이 적어도 하나의 제2 전극과 제1 전극 사이에 배열되고, 전자 수송 영역이 방출 층과 적어도 하나의 제2 전극 사이에 배열되고, 적어도 하나의 전자 수송 영역이
    a) 제1 전자 수송 층; 및
    b) 성능 향상 층으로서, 성능 향상 층이 1,200 nm의 파장에서 ≤ 1.6의 굴절률을 지니는, 성능 향상 층을 포함하고,
    제1 전자 수송 층이 방출 층과 성능 향상 층 사이에 배열되고;
    성능 향상 층이 제1 전자 수송 층과 적어도 하나의 제2 전극 사이에 배열되는, 유기 전계발광 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 전자 수송 영역이 추가로 전자 주입 간층을 포함하고, 전자 주입 간층이 제1 전자 수송 층과 성능 향상 층 사이에 배열되는, 유기 전계발광 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 유기 전계발광 디바이스가 유기 발광 다이오드 또는 유기 전계발광 트랜지스터인, 유기 전계발광 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 성능 향상 층이 실세스퀴옥산, 알칸, 퍼플루오로알칸, 퍼플루오로알킬 포스폰산, 퍼플루오로포스핀 옥사이드 및 금속 플루오라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 저 굴절 물질을 포함하는, 유기 전계발광 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 실세스퀴옥산이 일반식 SixRxO1 .5x로 표현되고, R이, B, Si, N, P, O 및 S로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 헤테로원자를 포함할 수 있고/거나 할로겐 원자인 적어도 하나의 치환체를 포함할 수 있는 하이드로카빌 기이고; x가 6, 8, 10, 12, 14 및 16으로부터 선택되는, 유기 전계발광 디바이스.
  6. 제4항에 있어서, 알칸이 18 내지 60개의 탄소 원자를 지니는 알칸으로부터 선택되는, 유기 전계발광 디바이스.
  7. 제4항에 있어서, 금속 플루오라이드가 LiF, NaF, KF 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는, 유기 전계발광 디바이스.
  8. 제4항에 있어서, 저 굴절 물질이 하기로부터 선택되거나 하기의 혼합물인, 유기 전계발광 디바이스:

    또는
    LiF.
  9. 제1항에 있어서, 성능 향상 층이 추가로 n-형 도펀트를 포함하고, n-형 도펀트가 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 이들의 유기 착물 또는 이들의 할라이드로부터 선택되거나, 하기 화학식 중 하나로 표현되는 화합물, 또는 이들의 혼합물인, 유기 전계발광 디바이스:
    .
  10. 제1항에 있어서, 제1 전극, p-형 도핑된 정공 수송 층, 임의로 제1 정공 수송 층, 임의로 제2 정공 수송 층, 방출 층, 제1 전자 수송 층, 임의로 전자 주입 간층, 성능 향상 층 및 적어도 하나의 제2 전극의 순서로 이들을 포함하고, 전자 주입 간층이 n-형 도핑된 전자 수송 층일 수 있는, 유기 전계발광 디바이스.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102375620B1 (ko) * 2017-10-16 2022-03-16 엘지디스플레이 주식회사 발광다이오드 및 이를 포함하는 발광장치
WO2019139175A1 (en) * 2018-01-09 2019-07-18 Kyushu University, National University Corporation Organic light-emitting field-effect transistor
CN111384254B (zh) * 2018-12-27 2021-09-14 Tcl科技集团股份有限公司 一种量子点发光二极管
WO2022074499A1 (ja) * 2020-10-09 2022-04-14 株式会社半導体エネルギー研究所 発光装置、電子機器および照明装置
WO2024023954A1 (ja) * 2022-07-27 2024-02-01 シャープディスプレイテクノロジー株式会社 発光素子および表示装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090066234A1 (en) 2007-07-05 2009-03-12 Hyun Sik Chae Light emitting devices and compositions
US20100063221A1 (en) 2006-12-01 2010-03-11 Kaneka Corporation Polysiloxane composition
US20120142793A1 (en) 2008-12-01 2012-06-07 Basf Se Silsesquioxane photoinitiators
US20130285027A1 (en) 2010-11-09 2013-10-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Organic electroluminescent device
US20170338431A1 (en) 2016-05-20 2017-11-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Organic photoelectronic device and image sensor
US10381566B2 (en) 2015-06-17 2019-08-13 National University Corporation Yamagata University Organic charge transport layer, organic EL device, organic semiconductor device, and organic photoelectric device

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100377321B1 (ko) 1999-12-31 2003-03-26 주식회사 엘지화학 피-형 반도체 성질을 갖는 유기 화합물을 포함하는 전기소자
US6517958B1 (en) 2000-07-14 2003-02-11 Canon Kabushiki Kaisha Organic-inorganic hybrid light emitting devices (HLED)
DE10357044A1 (de) 2003-12-04 2005-07-14 Novaled Gmbh Verfahren zur Dotierung von organischen Halbleitern mit Chinondiiminderivaten
DE102004010954A1 (de) 2004-03-03 2005-10-06 Novaled Gmbh Verwendung eines Metallkomplexes als n-Dotand für ein organisches halbleitendes Matrixmaterial, organisches Halbleitermaterial und elektronisches Bauteil
KR100669718B1 (ko) * 2004-07-29 2007-01-16 삼성에스디아이 주식회사 유기 전계 발광 소자
JP2007141736A (ja) 2005-11-21 2007-06-07 Fujifilm Corp 有機電界発光素子
KR101361710B1 (ko) 2006-03-21 2014-02-10 노발레드 아게 도핑된 유기 반도체 물질을 제조하는 방법 및 이러한 방법에 사용되는 포뮬레이션
EP1837926B1 (de) 2006-03-21 2008-05-07 Novaled AG Heterocyclisches Radikal oder Diradikal, deren Dimere, Oligomere, Polymere, Dispiroverbindungen und Polycyclen, deren Verwendung, organisches halbleitendes Material sowie elektronisches Bauelement
EP1837927A1 (de) 2006-03-22 2007-09-26 Novaled AG Verwendung von heterocyclischen Radikalen zur Dotierung von organischen Halbleitern
EP3457451B1 (de) 2007-04-30 2019-07-17 Novaled GmbH Die verwendung von oxokohlenstoff-, pseudooxokohlenstoff- und radialenverbindungen
CN101097996A (zh) * 2007-06-20 2008-01-02 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于一价铜配合物材料的有机磷光电致发光器件
EP2009014B1 (de) * 2007-06-22 2018-10-24 Novaled GmbH Verwendung eines Precursors eines n-Dotanden zur Dotierung eines organischen halbleitenden Materials, Precursor und elektronisches oder optoelektronisches Bauelement
JP5515237B2 (ja) * 2008-05-14 2014-06-11 セイコーエプソン株式会社 発光装置及び電子機器
CN101345292B (zh) * 2008-05-29 2012-01-04 清华大学 一种顶发光oled显示器件及其制备方法
CN101359721A (zh) * 2008-09-23 2009-02-04 吉林大学 光谱可调的顶发射有机电致发光器件
JP5810504B2 (ja) 2010-10-18 2015-11-11 Jnc株式会社 積層体およびその製造方法
KR20120041460A (ko) 2010-10-21 2012-05-02 엘지디스플레이 주식회사 유기전계발광소자
CN102468447A (zh) * 2010-11-18 2012-05-23 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 有机发光二极管
CN103664746B (zh) * 2012-09-03 2016-11-16 乐金显示有限公司 蒽化合物以及包含该蒽化合物的有机发光二极管
EP2722908A1 (en) 2012-10-17 2014-04-23 Novaled AG Phosphorescent OLED and hole transporting materials for phosphorescent OLEDs
JP2014096418A (ja) 2012-11-07 2014-05-22 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子および電子機器
JP6253242B2 (ja) * 2013-04-15 2017-12-27 キヤノン株式会社 有機ｅｌ素子、画像形成装置、表示装置及び撮像装置
CN104183738A (zh) * 2013-05-24 2014-12-03 海洋王照明科技股份有限公司 有机电致发光器件及其制备方法
JP6567519B2 (ja) * 2013-07-29 2019-08-28 メルク、パテント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ ＧｍｂＨ エレクトロルミネッセンス素子
KR102083434B1 (ko) 2013-09-04 2020-03-03 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 장치 및 그 제조 방법
EP2887412B1 (en) 2013-12-23 2016-07-27 Novaled GmbH Semiconducting material
EP2887416B1 (en) 2013-12-23 2018-02-21 Novaled GmbH N-doped semiconducting material comprising phosphine oxide matrix and metal dopant
KR101944483B1 (ko) * 2013-12-26 2019-01-31 엘지디스플레이 주식회사 유기발광소자
KR102221106B1 (ko) 2014-01-17 2021-03-02 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
KR20230164214A (ko) * 2014-07-24 2023-12-01 유니버셜 디스플레이 코포레이션 향상층(들)을 갖는 oled 디바이스
JP2016033917A (ja) 2014-07-29 2016-03-10 富士フイルム株式会社 全固体二次電池、電池用電極シート、電池用電極シートの製造方法、固体電解質組成物、固体電解質組成物の製造方法、および全固体二次電池の製造方法
US9859503B2 (en) 2015-04-30 2018-01-02 Samsung Display Co., Ltd. Organic light-emitting device
EP3109916B1 (en) * 2015-06-23 2021-08-25 Novaled GmbH Organic light emitting device comprising polar matrix, metal dopant and silver cathode
EP3133663B1 (en) 2015-08-18 2022-06-15 Novaled GmbH Metal amides for use as hole injection layer for an organic light-emitting diode (oled)
EP3133664A1 (en) 2015-08-18 2017-02-22 Novaled GmbH Triaryl amine thick layer doped with metal amides for use as hole injection layer for an organic light-emitting diode (oled)
KR102470303B1 (ko) * 2015-10-27 2022-11-28 삼성디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100063221A1 (en) 2006-12-01 2010-03-11 Kaneka Corporation Polysiloxane composition
US20090066234A1 (en) 2007-07-05 2009-03-12 Hyun Sik Chae Light emitting devices and compositions
US20120142793A1 (en) 2008-12-01 2012-06-07 Basf Se Silsesquioxane photoinitiators
US20130285027A1 (en) 2010-11-09 2013-10-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Organic electroluminescent device
US10381566B2 (en) 2015-06-17 2019-08-13 National University Corporation Yamagata University Organic charge transport layer, organic EL device, organic semiconductor device, and organic photoelectric device
US20170338431A1 (en) 2016-05-20 2017-11-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Organic photoelectronic device and image sensor

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