KR20020063139A - 개질된 전자 수송층을 갖는 유기 발광 장치 - Google Patents
개질된 전자 수송층을 갖는 유기 발광 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20020063139A KR20020063139A KR1020020004545A KR20020004545A KR20020063139A KR 20020063139 A KR20020063139 A KR 20020063139A KR 1020020004545 A KR1020020004545 A KR 1020020004545A KR 20020004545 A KR20020004545 A KR 20020004545A KR 20020063139 A KR20020063139 A KR 20020063139A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- alq
- layer
- thickness
- pure
- transport layer
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 claims 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 146
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 5
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 5
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- -1 phthalocyanine compound Chemical class 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- GWNJZSGBZMLRBW-UHFFFAOYSA-N 9,10-dinaphthalen-1-ylanthracene Chemical compound C12=CC=CC=C2C(C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)=C(C=CC=C2)C2=C1C1=CC=CC2=CC=CC=C12 GWNJZSGBZMLRBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N Indole Chemical compound C1=CC=C2NC=CC2=C1 SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- IBHBKWKFFTZAHE-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(n-naphthalen-1-ylanilino)phenyl]phenyl]-n-phenylnaphthalen-1-amine Chemical group C1=CC=CC=C1N(C=1C2=CC=CC=C2C=CC=1)C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)C=C1 IBHBKWKFFTZAHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- LQRAULANJCQXAM-UHFFFAOYSA-N 1-n,5-n-dinaphthalen-1-yl-1-n,5-n-diphenylnaphthalene-1,5-diamine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C2=CC=CC(=C2C=CC=1)N(C=1C=CC=CC=1)C=1C2=CC=CC=C2C=CC=1)C1=CC=CC2=CC=CC=C12 LQRAULANJCQXAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MVLOINQUZSPUJS-UHFFFAOYSA-N 2-n,2-n,6-n,6-n-tetrakis(4-methylphenyl)naphthalene-2,6-diamine Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1N(C=1C=C2C=CC(=CC2=CC=1)N(C=1C=CC(C)=CC=1)C=1C=CC(C)=CC=1)C1=CC=C(C)C=C1 MVLOINQUZSPUJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MATLFWDVOBGZFG-UHFFFAOYSA-N 2-n,2-n,6-n,6-n-tetranaphthalen-1-ylnaphthalene-2,6-diamine Chemical compound C1=CC=C2C(N(C=3C=C4C=CC(=CC4=CC=3)N(C=3C4=CC=CC=C4C=CC=3)C=3C4=CC=CC=C4C=CC=3)C=3C4=CC=CC=C4C=CC=3)=CC=CC2=C1 MATLFWDVOBGZFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFYJOIZOFRFIFV-UHFFFAOYSA-N 2-pyran-2-ylideneacetonitrile Chemical compound N#CC=C1OC=CC=C1 WFYJOIZOFRFIFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MPKKHQRPBMSEND-UHFFFAOYSA-N 2-pyran-4-ylidenepropanedinitrile Chemical compound N#CC(C#N)=C1C=COC=C1 MPKKHQRPBMSEND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOLORTLGFDVFDW-UHFFFAOYSA-N 3-(1h-benzimidazol-2-yl)-7-(diethylamino)chromen-2-one Chemical compound C1=CC=C2NC(C3=CC4=CC=C(C=C4OC3=O)N(CC)CC)=NC2=C1 GOLORTLGFDVFDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBWSXEFBQGWEPI-UHFFFAOYSA-N 9,10-di(anthracen-1-yl)anthracene Chemical compound C12=CC=CC=C2C(C=2C3=CC4=CC=CC=C4C=C3C=CC=2)=C(C=CC=C2)C2=C1C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C12 SBWSXEFBQGWEPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001454 anthracenes Chemical class 0.000 description 1
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Chemical group 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 239000013522 chelant Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- VBVAVBCYMYWNOU-UHFFFAOYSA-N coumarin 6 Chemical compound C1=CC=C2SC(C3=CC4=CC=C(C=C4OC3=O)N(CC)CC)=NC2=C1 VBVAVBCYMYWNOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- SJCKRGFTWFGHGZ-UHFFFAOYSA-N magnesium silver Chemical compound [Mg].[Ag] SJCKRGFTWFGHGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- BLFVVZKSHYCRDR-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(n-naphthalen-2-ylanilino)phenyl]phenyl]-n-phenylnaphthalen-2-amine Chemical group C1=CC=CC=C1N(C=1C=C2C=CC=CC2=CC=1)C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=C3C=CC=CC3=CC=2)C=C1 BLFVVZKSHYCRDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LUBWJINDFCNHLI-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(n-perylen-2-ylanilino)phenyl]phenyl]-n-phenylperylen-2-amine Chemical group C1=CC=CC=C1N(C=1C=C2C=3C=CC=C4C=CC=C(C=34)C=3C=CC=C(C2=3)C=1)C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=C3C=4C=CC=C5C=CC=C(C=45)C=4C=CC=C(C3=4)C=2)C=C1 LUBWJINDFCNHLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NBHXGUASDDSHGV-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-[4-(n-naphthalen-1-ylanilino)phenyl]phenyl]phenyl]-n-phenylnaphthalen-1-amine Chemical group C1=CC=CC=C1N(C=1C2=CC=CC=C2C=CC=1)C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)C=C1 NBHXGUASDDSHGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004957 naphthylene group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 125000000843 phenylene group Chemical group C1(=C(C=CC=C1)*)* 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- MCJGNVYPOGVAJF-UHFFFAOYSA-N quinolin-8-ol Chemical class C1=CN=C2C(O)=CC=CC2=C1 MCJGNVYPOGVAJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- TVIVIEFSHFOWTE-UHFFFAOYSA-K tri(quinolin-8-yloxy)alumane Chemical compound [Al+3].C1=CN=C2C([O-])=CC=CC2=C1.C1=CN=C2C([O-])=CC=CC2=C1.C1=CN=C2C([O-])=CC=CC2=C1 TVIVIEFSHFOWTE-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
- H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/17—Carrier injection layers
- H10K50/171—Electron injection layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/80—Constructional details
- H10K50/805—Electrodes
- H10K50/82—Cathodes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
본 발명은 기판, 상기 기판 위에 형성된 것으로 도전성 물질로 이루어진 애노드(anode), 상기 애노드 위에 제공된 전기발광 물질을 갖는 발광층을 갖는 유기 발광 다이오드(OLED) 장치에 관한 것이다. 또한, OLED 장치는 발광층 위에 제공된 Li 금속 함유 전자 수송층 및 상기 전자 수송층 위에 제공되며 전자 수송층의 변형 없이 효율적인 전자 주사 접촉부로서 작용할 수 있는 물질로 형성되고 약 2.0 내지 약 4.0 V의 일함수를 갖는 캐쏘드(cathode)를 포함한다.
Description
본 발명은 유기 발광 다이오드 장치 및 개질된 전자 수송층을 사용하여 상기 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
다르게는 유기 발광 다이오드(OLED)로서 알려져 있는 유기 전기발광(OEL) 장치는 평판 디스플레이 용도에 유용하다. 이러한 장치는 높은 휘도 효율을 갖는 적색, 녹색 및 청색을 생성하도록 설계될 수 있고, 수 볼트의 낮은 구동 전압으로 작동시킬 수 있고, 경사각에서도 시인할 수 있기 때문에 관심을 모으고 있다. 이러한 독특한 특성은 애노드과 캐쏘드 사이에 개재된 작은 분자 유기 물질의 박막이 다층으로 적층된 기본 OLED 구조로부터 유도된다. 탕(Tang) 등의 일반 양도된 미국 특허 제 4,769,292 호 및 제 4,885,211 호는 상기 OLED 장치의 구조가 개시되어 있다. 통상적인 전기발광(EL) 매체는 전형적으로 각 층에 대해 수십 나노미터 두께의 정공-수송층(HTL)과 전자-수송층(ETL)의 2층 구조로 이루어진다. 일반적으로, 애노드 물질은 광학적으로 투명한 인듐 주석 옥사이드(ITO) 유리이며, 이것은 OLED용 기판으로도 사용된다. 전형적으로 캐쏘드는 반사성 박막이다. 이 장치는EL 매체를 통하여 인가된 전위차에 대응하여 가시광선을 방출한다. 전극에 전위적 전위차가 인가되면, 주사된 캐리어(애노드에서 정공 및 캐쏘드에서 전자)는 EL 매체를 통하여 서로를 향해 이동하고, 그 들 중 일부는 재결합하여 광을 방출한다. 전기발광 효율을 높이기 위해서는 전극에서의 전하 주사에 대한 장벽을 감소시켜 방출 대역에서의 정공 및 전자 공급간의 정확한 균형을 성취하는 것이 요구된다. 전극 물질은 일함수를 기준으로 선택된다. ITO는 투명하면서 높은 일함수를 갖기 때문에 애노드로서 가장 통상적으로 사용된다. Mg:Ag 합금은 낮은 일함수를 갖기 때문에 일반적으로 전자 주사 접촉부로서 사용된다. 또한, Al:Li, Ag:Li, LiF/Al 접촉부와 같은 Li 함유 합금은 효율적인 전자 주사를 제공한다. 상기 접촉부로부터의 Li은 전자 수송층에 확산되어 전자 주사 장벽을 낮추는 것으로 생각된다. 준지 기도(Junji Kido)와 마쓰모토(Matsumoto)는 이들의 문헌["Bright organic electroluminescent devices having a metal-doped electron-injecting layer"(Appl. Phys.Letts. 73, 2866, 1998)]에서 다른 효율적인 전자 주사 접촉부의 제조 방법을 개시하고 있다. 위 문헌의 저자들은 낮은 일함수를 갖는 Alq와 반응성 금속의 표면층을 도핑하였다. 도핑층은 각각의 공급원으로부터 금속과 순수한 Alq를 공증발시킴으로써 제조될 수 있다. Li으로 도핑된 Alq 표면 위에 알루미나 덧층을 제공하는 경우 장치는 뛰어난 성능을 나타내었다. 비교용으로, 순수한 Alq 표면 위의 알루미늄 캐쏘드를 장착한 장치는 매우 비효율적이었다. 이 데이터는 20 mA/cm2의 구동 전류에서 5 nm 두께의 Li 도핑된 Alq 장치의 경우 작동 전압및 효율이 각각 약 7 V 및 3.0 cd/A임을 나타낸다. 비교용으로, 구조가 동일하고 도핑되지 않은 Alq를 사용하는 장치는 동일한 조건하에서 약 10.5 V의 작동 전압 및 1.0 cd/A의 효율을 나타낸다. Al은 장치를 비효율적으로 만들기 때문에 Alq 위의 캐쏘드로서 사용될 수 없다는 것은 이미 잘 알려져 있다. Li 도핑은 Al의 사용을 허용한다. 참고 문헌은 알루미늄만을 캐쏘드 물질로 사용한 경우와 비교하여 개선된 결과만을 제공한다.
본 발명의 목적은 뛰어난 성능을 갖는 신규한 OLED 장치 구조를 개발하는 것이다.
도 1은 유기 발광 다이오드(OLED) 장치의 층 구조를 도시적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 장치에 대한 순수한 Alq 두께 대 휘도 및 전압사이의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3은 부분적으로 Li을 함유하는 Alq층의 전체 Alq 두께(순수한 Alq층은 5 nm이다) 대 휘도 및 전압 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 부분적으로 Li을 함유하는 Alq층의 전체 Alq 두께(순수한 Alq층은 10 nm이다) 대 휘도 및 전압 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 부분적으로 Li을 함유하는 Alq층의 전체 Alq 두께(순수한 Alq층은 20 nm이다) 대 휘도 및 전압 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 부분적으로 Li을 함유하는 Alq층의 전체 Alq 두께(순수한 Alq층은 30 nm이다) 대 휘도 및 전압 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 전체 Alq 층 두께를 60 nm로 고정시키고 전체 Alq 층의 순수한 Alq 부분의 두께를 변화시킨 경우 휘도 및 전압 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은 전체 Alq 층 두께를 60 nm로 고정시키고 전체 Alq층의 순수한 Alq 부분의 두께를 보다 큰 범위로 변화시켰을 경우 휘도 및 전압 사이의 관계를 도 7과 유사하게 나타낸 그래프이다.
본 발명의 목적은
a) 기판;
b) 기판 위에 형성되는 것으로 도전 물질로 이루어진 애노드;
c) 애노드층 위에 제공된 전기발광 물질을 갖는 발광층;
d) 발광층 위에 제공된 Li 금속 함유 전자 수송층; 및
e) 전자 수송층 위에 제공되며 전자 수송층의 변형없이 효율적인 전자 주사 접촉부로서 작용할 수 있는 물질로 형성되고 약 2.0 내지 약 4.0 V의 일함수를 갖는 캐쏘드층을 포함하는 OLED 장치에 의해 달성된다.
본 발명의 OLED 장치는 유사한 구조이나 Li 부재의 전자 수송층을 갖는 장치에 비해 낮은 구동 전압으로 작동 가능하다는 점에서 유리하다.
본 발명의 OLED 장치의 다른 이점은 유사한 구조이나 Li 부재의 전자 수송층을 갖는 장치에 비해 높은 휘도를 갖는다는 점이다.
본원에서는 유기 발광 다이오드 장치의 각 층들의 명칭 및 조작상 특징적인 구성 요소들을 논의의 편의를 위해 하기 표 1에 기재된 약어들로서 나타내었다.
| OLED | 유기 다이오드 |
| ITO | 인듐 주석 옥사이드 |
| HIL | 정공 주사층 |
| HTL | 정공 수송층 |
| EML | 발광층 |
| ETL | 전자 수송층 |
| NPB | 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (NPB) |
| Alq | 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄 |
| Mg:Ag | 마그네슘-은 합금 |
다시 기도 등의 문헌을 살펴보면, 4 V 미만의 일함수를 갖는 전자 주사 전극을 사용한 경우 Li 도핑의 이점에 대하여 제안하거나 논의하고 있지 않다. 그들의 연구에서는, Li 도핑을 수행함으로써 이러한 장치들의 성능을 추가로 개선시킬 수 있다는 어떠한 제안도 없다. 그러나, 본 발명에 따르면 이것은 매우 중요한 발견이다. 기도 등은 5 nm 두께로 Li 도핑된 Alq 표면층위에 Al 전극을 갖는 장치를 제조하였고, 이들의 데이터는 20 mA/cm2의 구동 전류에서의 7.2 V의 작동 전압 및 3.0 cd/A의 효율을 나타낸다. 본 발명의 한 양태에서는, 또한 20 mA/cm2의 구동 전류에서 효율 3.0 cd/A의 장치 성능 및 6.6 V의 작동 전압을 갖게 하는 순수한 Alq 표면 위의 MgAg 캐쏘드(Mg의 일함수는 3.6 V이다)를 사용한다. 기도 등의 연구에서, 이들은 전체 Alq층의 두께를 70 nm로 고정하고, Li 도핑층을 변화시켰고, Li 도핑층이 증가함에 따라 장치 효율이 점진적으로 감소하는 데이터를 얻었다. 예를 들어, 9 V의 구동 전압에서, 5 nm, 30 nm 및 60 nm의 두께의 Li 도핑층에 대한 장치 효율은 각각 4.3 cd/A, 3.9 cd/A 및 2.9 cd/A이었다. 이러한 결과는 발광 소광(luminescence quenching)에 기인한 것으로 생각된다. 기도 등의 데이터는 Alq의 Li 도핑에 의해 광발광(photphluminescence)이 소광됨을 보여준다. 이들은 다른 도펀트 금속을 연구하였고, Sr 및 Sm이 Li보다 일함수가 낮음에도 불구하고 리튬만큼 효과적이지 않다는 것을 발견하였다. 기도 등은 이러한 결과에 대해 명확한 설명 없이 다만 Sr 및 Sm의 원자 크기가 커서 이들이 무극성 Alq 분자와의 반응을 방해할 수도 있다고 가정하였다. 이들은 호스트 물질로서 Alq 대신 바토페난트롤린(Bphen)을 선택하였다. Bphen은 금속 이온과 착물을 형성한다고 알려져 있다. Sr과 Sm으로 도핑된 Bphen 장치는 호스트로서 Alq인 장치에 비해 향상된 성능을 나타내었다. 또한, 기도 등은 Li의 이동이 Alq 장치의 성능 저하를 야기할 수 있다고 생각하였다. 기도 등이 Alq 표면의 리튬 도핑을 효율적인 전자 주사층으로서 Al(높은 일함수를 갖는 금속)을 사용하는 하나의 방법으로 나타내지만, 이들의 연구는 순수한 Alq에 광범위한 벌크 도핑을 교시하지 않고 있다. 캐쏘드의 스퍼터링 작업을 위한 Li 도핑의 실험 도중, 장치의 성능이 Alq와 Li의 혼합에 의해 상당히 향상될 수 있다는 것을 예상치 않게도 발견하였다. Alq를 Li으로 공간적으로개질함으로써, 장치의 작동 안정성을 저하시키지 않으면서 휘도가 향상됨을 발견하게 되었다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 OLED 장치(100)는 기판(101), 애노드(102), 정공 주사층(HIL)(103), 정공 수송층(HTL)(104), 발광층(EML)(105), 전극 수송층(ETL)(106) 및 캐쏘드(107)를 포함한다. 작동 중에는, 애노드(102) 및 캐쏘드(107)가 도전체(109)를 통해 전원(108)에 접속되어 있고 전류가 유기층을 통과하여 OLED 장치(100)로부터 또는 전기발광을 일으킨다. 애노드(102) 및 캐쏘드(107)의 광 투명도에 따라, 전기발광은 애노드 측 또는 캐쏘드 측으로부터 시인될 수 있다. 전기발광의 강도는 OLED 장치(100)를 통과하는 전류의 크기에 좌우되며, 따라서 애노드(102) 및 캐쏘드(107)의 전하 주사 성질 뿐만 아니라 유기층의 발광 특성 및 전기적 특성에 따라 좌우되는 것이다.
OLED 장치(100)를 구성하는 여러 층의 구성 및 기능을 아래에 기술한다:
기판(101)은 유리, 세라믹 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. OLED 장치(100)의 제조는 고온 공정을 요구하지 않기 때문에 100℃의 공정 온도를 견딜 수 있는 기판이 유용하며, 이것은 대부분의 열 플라스틱을 포함한다. 기판(101)은 딱딱한 판, 유연한 종이 또는 휘어진 표면 등의 형태를 취할 수 있다. 기판(101)은 전자 백플레인을 갖는 지지체를 포함할 수 있고, 따라서 전자 어드레싱(addressing)과 스위칭 요소들을 함유하는 활성-매트릭스 기판을 포함한다. 이러한 활성-매트릭스 기판의 예로는 CMOS 회로 요소들을 갖는 단결정 규소 웨이퍼가 있다. 다른 예로는 고온 폴리실리콘 박막 트랜지스터를 갖는 기판, 저온폴리실리콘 박막 트랜지스터를 갖는 기판 및 비결정성 규소 트랜지스터를 갖는 기판 또는 박막 트랜지스터를 갖는 기판이 있다. 당해 분야의 숙련자들은 기타 회로 요소가 OLED 장치를 어드레싱 및 작동하는데 사용될 수 있음을 인식할 것이다.
애노드(102)는 캐쏘드(107)에 대응하는 양전위가 OLED 장치(100)에 적용될 때, 정공을 유기층 안으로 주사시키는 기능을 제공한다. 예를 들어, 일반 양도된 미국 특허 제 4,720,432 호에서, 인듐 주석 옥사이드(ITO)는 비교적으로 높은 일함수를 갖기 때문에 뛰어난 애노드를 형성하는 것을 보여준다. ITO 막은 그 자체로도 투명하기 때문에, ITO 피복 유리는 OLED 장치의 제조를 위한 월등한 지지체가 된다. 기타 적합한 애노드 물질은 Au, Pt, Pd 또는 이들 금속의 합금과 같은 높은 일함수의 금속들을 포함한다.
정공 주사층(HIL)(103)은 애노드(102)로부터 유기층 안으로의 정공 주사 효율을 증가시키는 기능을 제공한다. 예를 들어 미국 특허 제 4,885,211 호에서, 포르포린계(porphorinic) 또는 프탈로시아닌 화합물이 정공 주사층(103)으로서 유용하며, 이는 휘도 효율과 작동 안정성을 증가시키는 것을 보여준다. 기타 바람직한 HIL 물질로는 플라스마-보조 증착에 의해 침착된 불소화된 중합체인 CFx(여기서, x는 0보다 크고 2 이하이다)가 있다. CFx의 제조방법 및 특성은 훙(Hung) 등에 의해 1998년 11월 5일자로 출원된 발명의 명칭이 "비도전성 플루오로카본 중합체를 갖는 유기 전기발광 장치(Organic Electroluminescent Device With a Non-Conductive Fluorocarbon Polymer)"인 미국 특허 제 09/186,538 호에 개시되어 있다.
정공-수송층(HTL)(104)은 정공을 발광층(EML)(105)으로 수송하는 기능을 제공한다. HTL 물질은 일반 양도된 미국 특허 제 4,720,432 호에서 개시된 바와 같이 여러 부류의 방향족 아민을 포함한다. HTL 물질의 바람직한 부류로는 하기 화학식 1의 테트라아릴디아민이 있다.
상기 식에서,
Ar, Ar1, Ar2및 Ar3은 페닐, 비페닐 및 나프틸 잔기 중에서 독립적으로 선택되고;
L은 2가 나프틸렌 잔기 또는 dn이고;
d는 페닐렌 잔기이고;
n은 1 내지 4의 정수이고;
Ar, Ar1,Ar2및 Ar3중 하나 이상은 나프틸 잔기이다.
선택된 유용한 (축합된 방향족 고리를 함유하는) 방향족 3급 아민의 예는 다음과 같다:
4,4′-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)
4,4″-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]-p-터페닐
4,4′-비스[N-(2-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐
1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌
4,4′-비스[N-(2-피레닐)-N-페닐아미노]비-페닐
4,4′-비스[N-(2-페릴레닐)-N-페닐아미노]비페닐
2,6-비스(디-p-톨릴아미노)나프탈렌
2,6-비스[디-(1-나프틸)아미노]나프탈렌
도 1의 발광층(105)은 이 층에서 정공과 전자의 재조합의 결과로 생성된 발광 기능을 제공한다. 발광층(105)의 바람직한 양태는 1종 이상의 형광 염료로 도핑된 호스트 물질을 포함한다. 발광층(105)의 두께는 5 nm 내지 40 nm이어야 한다. 이러한 염료는 다음의 녹색, 적색 또는 청색의 발광 물질 중 1종 이상을 포함하며, 이들은 당해 분야에 익히 공지되어 있다. 호스트-도펀트 조성물을 사용하면 매우 효율적인 OLED 장치를 제조할 수 있다. 동시에, EL 장치의 색상은 통상적인 호스트 물질에서 상이한 방출 파장의 형광 염료를 사용함으로써 조정될 수 있다. 탕 등은 미국 특허 제 4,769,292 호에서, Alq를 호스트 물질로 사용하는 OLED 장치에서의 도펀트 개요에 관하여 매우 자세하게 기술하였다. 탕 등이 미국 특허 제 4,769,292 호에서 개시한 바와 같이, 발광층은 녹색광 방출 도핑된 물질, 청색광 방출 도핑된 물질 또는 적색광 방출 도핑된 물질을 함유할 수 있다.
바람직한 호스트 물질은 예를 들어 Al, Mg, Li, Zn인 킬레이팅 금속을 갖는 8-퀴놀리놀 금속 킬레이트 화합물의 부류를 포함한다. 일반 양도된 미국 특허 제 5,935,721 호에서 개시된 바와 같이 호스트 물질로서 기타 바람직한 부류는 9,10-디나프틸 안트라센; 9,10-디안트릴 안트라센; 알킬 치환된 9,10-디나프틸 안트라센과 같은 안트라센 유도체들을 포함한다.
도펀트 물질은 대부분의 형광 또는 포포센트(phorphorescent) 색소 및 안료를 포함한다. 일반 양도된 미국 특허 제 4,769,292 호 및 미국 특허 제 6,020,078 호에서 개시된 바와 같이, 바람직한 도펀트 물질은 쿠마린 6과 같은 쿠마린 및 4-디시아노메틸렌-4H 피란과 같은 시아노메틸렌피란을 포함한다.
도 1의 전자 수송층(106)은 주사된 전자를 캐쏘드로부터 발광층(105)으로 운반하는 기능을 제공한다. 일반 양도된 미국 특허 제 5,645,948 호에서 개시된 바와 같이, 유용한 물질은 Alq, 벤즈아졸 및 기타 물질들을 포함한다.
도 1의 캐쏘드(107)는 전자를 OLED 유기층으로 주사시키는 기능을 제공한다. 통상적으로 사용되는 캐쏘드 물질은 MgAg의 합금(문헌[C. W Tang and S. A VanSlyke, Appl. Phys. Lett. 51, 913 (1987)]), LiF/Al 이중층 또는 Li 합금을 포함한다. MgAg 캐쏘드는 일반적으로 고진공에서 Mg와 Ag의 동시 침착에 의해 침착된다. LiF/Al 캐쏘드는 LiF와 Al의 순차적인 증발에 의해 제조된다. 또한, Alq 표면층에 Li 도핑을 수행함으로써 효율적인 전자 주사를 제공할 수 있고 Li 함유 캐쏘드는 증발 또는 스퍼터링에 의해 침착될 수 있다.
도 1의 양태가 바람직한 것으로 생각되지만, 당해 분야의 숙련자들은 정공 주사층(103), 정공 수송층(104) 및 전자 수송층(106)을 사용하지 않는 장치가 또한 제조될 수 있음을 인식할 것이다. 당해 분야의 숙련자들은 발광층이 정공 수송 및 전자 수송 기능을 포함하도록 선택될 수 있고 애노드층은 정공 주사층으로서 작용할 수 있음을 인식할 것이다. 이런 경우에, 장치는 (105)를 요구하고 층(103), (104) 및 (106)을 요구하지 않는다.
실시예
하기 실시예에서, 약어로서 언급되는 층들 및 관련 기능에 대하여는 표 1을 참조한다. ITO 피복 유리를 기판으로 사용하였고, 이 위에 OLED를 포함하는 층들은 침착시켰다. 표 2 내지 8에서, 장치의 구조, 층 두께 및 성능이 제시된다. 발광층과 전자 수송층의 두께의 표를 만드는 대신, 표에는 순수한 Alq층 및 Li 혼합 Alq(이후부터 Alq:Li) 층의 두께가 제공된다. "순수한 Alq"란 용어는 일부 미량 또는 흔적량의 기타 오염 물질이 존재할 수는 있으나 실질적으로 Alq만으로 이루어진 물질을 지칭한다. 본 발명 이전에, 리튬의 혼합이 방출 대역의 위치에 어떠한 영향을 주는지에 대해서는 알려져 있지 않다. 순수한 Alq 층은 정공 수송층에 인접하게 위치하고 Alq:Li는 캐쏘드에 인접하여 침착된다. 순수한 Alq 층은 추가적으로 녹색, 청색 및 적색의 발광 도펀트를 함유할 수 있다. Alq:Li 층에서 Li의 농도는 1 내지 5 부피%일 수 있다. 표에서, L(cd/m2)은 20 mA/cm2에 해당하는 전류가 장치를 통해 구동되는 경우의 장치의 휘도를 지칭하며, V(볼트)는 ITO 전기저항을 고려한 후 20 mA/cm2에 해당하는 전류가 장치를 통해 구동되는 경우의 구동 전압을 지칭한다.
실시예 1
표 2에서는 각각 순수한 Alq만을 사용한 한 세트의 장치들에 대한 데이터를 나타낸다. 다른 모든 층의 두께를 일정하게 유지시키면서 순수한 Alq의 두께를 변화시켰다. 도 2에서 성능이 플롯팅된다. 표 2 및 도 2로부터 휘도는 초기에 순수한 Alq의 두께에 따라 증가하여 약 65 nm의 두께에서 최대화되고, 그 후 순수한 Alq 두께가 증가함에 따라 감소한다는 것을 분명하게 보여준다. 그러나, 순수한 Alq 두께에 따른 구동 전압은 단조 증가이며, 약 70 mV/nm 기울기의 거의 직선 형태이다. 60 nm의 순수한 Alq를 갖는 장치(203)의 휘도는 여러 두께 중에서 최대값 592 cd/m2이다. 장치 효율은 3 cd/A이고, 구동 전압은 6.6 V이다. 따라서, 표 2 및 도 2로부터, 약 65 nm의 순수한 Alq 두께에서 휘도가 최대화됨은 명백하다.
| 장치ID | 애노드ITO두께(nm) | HILCFx두께(nm) | HTLNPB두께(nm) | 순수한 Alq두께(nm) | Alq:Li두께(nm) | 캐쏘드Mg:Ag두께(nm) | 휘도(Cd/m2) | 구동전압(V) |
| 201 | 42 | 1 | 150 | 20 | 0 | 110 | 206 | 4.2 |
| 202 | 42 | 1 | 150 | 40 | 0 | 110 | 432 | 5.4 |
| 203 | 42 | 1 | 150 | 60 | 0 | 110 | 592 | 6.6 |
| 204 | 42 | 1 | 150 | 80 | 0 | 110 | 570 | 7.9 |
| 205 | 42 | 1 | 150 | 100 | 0 | 110 | 426 | 9.7 |
| 206 | 42 | 1 | 150 | 120 | 0 | 110 | 268 | 11.5 |
실시예 2
표 3에서는 순수한 Alq와 Alq:Li를 모두 사용한 한 세트의 장치에 대한 데이터를 나타낸다. 순수한 Alq 층의 두께는 5 nm로 고정시키고, Alq:Li 층의 두께를 변화시켰다. 도 3에서 순수한 Alq와 Alq:Li 층의 두께의 합(이후부터 "전체 Alq")의 함수로서 성능이 플롯팅된다. 휘도는 초기에 전체 Alq 두께에 따라 증가하여 약 60 nm의 두께에서 최대화되고, 그 후 전체 Alq 두께가 증가함에 따라 감소한다는 것을 분명하게 보여준다. 그러나, 전체 Alq 두께에 따른 휘도의 증감은 표 2와 비교하면 매우 점진적이다. 전체 Alq 두께에 따른 구동 전압의 증가는 또한 단조 증가이지만 표 2의 그래프보다 완만하다. 구동 전압의 증가는 약 30 mV/nm이다. 전압 대 전체 Alq의 플롯에서 완만한 기울기는 Alq:Li 층에 기인한 것이다. 표 2와 표 3을 비교해 보면, Alq:Li 1 nm당 구동 전압의 증가는 Alq 두께 1 nm당 구동 전압의 절반보다 작음을 보여준다. 그러나, 이와 같은 두께에서 휘도는 일반적으로 낮고, 최대값은 표 2의 두께의 휘도 최대값의 55%이었다. 장치(304)의 휘도는 여러 두께에서의 휘도 중 거의 최대값인 329 cd/m2이다. 장치 효율은 1.6 cd/A이고, 구동 전압은 4.3 V이다.
| 장치ID | 애노드ITO두께(nm) | HILCFx두께(nm) | HTLNPB두께(nm) | 순수한 Alq두께(nm) | Alq:Li두께(nm) | 캐쏘드Mg:Ag두께(nm) | 휘도(Cd/m2) | 구동전압(V) |
| 301 | 42 | 1 | 150 | 5 | 25 | 110 | 233 | 3.6 |
| 302 | 42 | 1 | 150 | 5 | 35 | 110 | 281 | 4.3 |
| 303 | 42 | 1 | 150 | 5 | 45 | 110 | 321 | 4.4 |
| 304 | 42 | 1 | 150 | 5 | 55 | 110 | 329 | 4.3 |
| 305 | 42 | 1 | 150 | 5 | 65 | 110 | 319 | 4.4 |
| 306 | 42 | 1 | 150 | 5 | 75 | 110 | 304 | 5.1 |
실시예 3
표 4에서는 순수한 Alq와 Alq:Li를 모두 사용한 한 세트의 장치에 대한 데이터를 나타낸다. 순수한 Alq 층의 두께는 10 nm로 고정시키고 Alq:Li 층의 두께를 변화시켰다. 도 4에서 전체 Alq 층 두께의 함수로서 성능이 플롯팅된다. 휘도는 초기에 전체 Alq 두께에 따라 증가하여 약 60 nm의 두께에서 최대화되고, 그 후 전체 Alq 두께가 증가함에 따라 감소한다는 것을 분명히 보여준다. 그러나, 표 3의 두께와 비교한 경우 전체 Alq 두께에 따른 휘도의 증감은 보다 급격하다. 휘도의 최대값은 표 2의 두께에서의 휘도 최대값의 100% 이다. 이것은 재조합 대역이 NPB/순수한 Alq 계면으로부터 순수한 Alq 에서 약 10 nm 연장됨을 지시한다. 전체 Alq 두께에 따른 구동 전압의 증가는 다시 단순 증가이지만, 표 2에서보다 완만하다. 구동 전압의 증가는 약 30 mV/nm이다. 전압 대 전체 Alq 두께 플롯의 완만한 기울기는 Alq:Li 층에 기인한 것이다. 장치(404)의 휘도는 여러 두께에서의 휘도 중 거의 최대값인 591 cd/m2이다. 장치 효율은 3.0 cd/A이고, 구동 전압은 4.7 V이다. 순수한 Alq만을 사용한 장치(203)에서는 동일한 장치 효율이 6.6 V에서 얻어짐을 주목한다. 순수한 Alq 와 Alq:Li로 구성되어 있는 이중층 구조의 이점은 이러한 두께에서 휘도를 유지하면서 구동 전압을 약 2 V 감소시킬 수 있다는 것이다.
| 장치ID | 애노드ITO두께(nm) | HILCFx두께(nm) | HTLNPB두께(nm) | 순수한 Alq두께(nm) | Alq:Li두께(nm) | 캐쏘드Mg:Ag두께(nm) | 휘도(Cd/m2) | 구동전압(V) |
| 401 | 42 | 1 | 150 | 10 | 20 | 110 | 370 | 3.8 |
| 402 | 42 | 1 | 150 | 10 | 30 | 110 | 461 | 4.1 |
| 403 | 42 | 1 | 150 | 10 | 40 | 110 | 555 | 4.3 |
| 404 | 42 | 1 | 150 | 10 | 50 | 110 | 591 | 4.7 |
| 405 | 42 | 1 | 150 | 10 | 60 | 110 | 581 | 5.0 |
| 406 | 42 | 1 | 150 | 10 | 70 | 110 | 526 | 5.1 |
실시예 4
표 5에서는 순수한 Alq와 Alq:Li를 모두 사용한 한 세트의 장치에 대한 데이터를 나타낸다. 순수한 Alq 층의 두께는 20 nm로 고정시키고 Alq:Li 층 두께를 변화시켰다. 또한, 도 5에서 전체 Alq 층 두께의 함수로서 성능이 플롯팅된다. 또한, 휘도는 초기에 전체 Alq 두께에 따라 증가하여 약 60 nm의 두께에서 최대화되고, 그후 전체 Alq 두께가 증가함에 따라 감소한다는 것을 분명히 보여준다. 휘도의 최대값은 표 2의 두께에서의 휘도 최대값의 107%이다. Li 도핑이 대부분의 이러한 장치의 휘도를 증가시켰다는 것은 주목할 만하다. Li 도핑이 광소광을 일으킨다는 기도의 발견에 의하면 이는 예기지 못한 것이다. 전체 Alq 두께에 따라 구동 전압의 증가는 다시 단조 증가이지만 표 2에서보다 완만하다. 구동 전압의 증가는 약 30 mV/nm 이다. 전압 대 전체 Alq 두께 플롯의 완만한 기울기는 Alq:Li 층에 기인한 것이다. 장치(504)의 휘도는 여러 두께에서의 휘도 중 거의 최대값인634 cd/m2이다. 장치 효율은 3.2 cd/A이고, 구동 전압은 5.2 V이다. 순수한 Alq만을 사용한 장치(203)에서는 3 cd/A의 장치 효율이 6.6 V에서 얻어짐에 주목한다. 순수한 Alq와 Alq:Li로 구성되는 이중층 구조의 이점은 이러한 두께에서 휘도를 7% 향상시키면서 구동 전압을 1.4 V 감소시킬 수 있다는 것이다.
| 장치ID | 애노드ITO두께(nm) | HILCFx두께(nm) | HTLNPB두께(nm) | 순수한 Alq두께(nm) | Alq:Li두께(nm) | 캐쏘드Mg:Ag두께(nm) | 휘도(Cd/m2) | 구동전압(V) |
| 503 | 42 | 1 | 150 | 20 | 30 | 110 | 619 | 5.3 |
| 504 | 42 | 1 | 150 | 20 | 40 | 110 | 634 | 5.2 |
| 305 | 42 | 1 | 150 | 20 | 50 | 110 | 618 | 5.5 |
| 306 | 42 | 1 | 150 | 20 | 60 | 110 | 512 | 5.8 |
실시예 5
표 6에서는 순수한 Alq와 Alq:Li를 모두 사용한 한 세트의 장치에 대한 데이터를 나타낸다. 순수한 Alq 층의 두께는 30 nm로 고정시키고 Alq:Li 층의 두께를 변화시켰다. 도 6에서 전체 Alq 층 두께의 함수로서 성능이 플롯팅된다. 또한, 휘도는 초기에 전체 Alq 두께에 따라 증가하여 약 60 nm의 두께에서 최대화되고, 그 후 전체 Alq 두께가 증가함에 따라 감소한다는 것을 분명하게 보여준다. 휘도의 최대값은 표 2의 두께에서의 휘도 최대값의 109%이다. Li 도핑이 이 두께의 일부 장치의 휘도를 향상시켰다는 것에 주목한다. 이것은 또한 기도의 발견에 의하면 예기치 못한 것이다. 전체 Alq 두께에 따라 구동 전압의 증가는 여전히 단조 증가이지만 표 2의 두께에서보다 완만하다. 구동 전압의 증가는 약 30 mV/nm이다. 전압 대 전체 Alq 두께 플롯의 완만한 기울기는 Alq:Li 층에 기인한 것이다. 장치(604)의 휘도는 여러 두께에서 거의 최대값인 648 cd/m2이다. 장치 효율은 3.2 cd/A이고, 구동 전압은 5.4 V이다. 순수한 Alq 만을 사용한 장치(203)에서는 3 cd/A의 장치 효율이 6.6 V에서 얻어짐에 주목한다. 순수한 Alq와 Alq:Li로 구성되는 이중층 구조의 이점은 이러한 두께에서 휘도를 9% 향상시키면서 구동 전압을 1.2 V 감소시킬 수 있다는 것이다.
| 장치ID | 애노드ITO두께(nm) | HILCFx두께(nm) | HTLNPB두께(nm) | 순수한 Alq두께(nm) | Alq:Li두께(nm) | 캐쏘드Mg:Ag두께(nm) | 휘도(Cd/m2) | 구동전압(V) |
| 601 | 42 | 1 | 150 | 30 | 0 | 110 | 325 | 4.2 |
| 602 | 42 | 1 | 150 | 30 | 10 | 110 | 512 | 4.6 |
| 603 | 42 | 1 | 150 | 30 | 20 | 110 | 625 | 4.9 |
| 604 | 42 | 1 | 150 | 30 | 30 | 110 | 648 | 5.4 |
| 605 | 42 | 1 | 150 | 30 | 40 | 110 | 583 | 5.7 |
| 606 | 42 | 1 | 150 | 30 | 50 | 110 | 476 | 5.9 |
표 3 내지 표 6의 데이터는 순수한 Alq 층과 Alq:Li 층을 모두 사용하는 장치(각각 다른 두께로 고정된 순수 Alq층을 사용)에서, 전체 Alq 층의 두께가 약 60 nm일 때, 휘도가 최대화됨을 나타낸다. 표 2에서 나타난 바와 같이, 순수한 Alq만을 사용하는 장치는 또한 순수한 Alq층의 두께가 약 60 nm일 때 휘도가 최대화되었다. 그러나, 활성층을 순수한 Alq와 Alq:Li 층으로 분리시키는 것의 이점은 휘도를 유지 또는 향상시키면서 구동 전압은 실질적으로 감소한다는 것이다.
실시예 6
표 7에서는 각 장치에서 전체 Alq 두께가 60 nm이도록 순수한 Alq 층과 Alq:Li 층을 모두 함유하는 장치의 데이터를 나타낸다. 또한, 도 7에서 순수한 Alq 층 두께의 함수로서 장치 성능이 플롯팅된다. 순수한 Alq 층을 갖는 장치(701), 순수한 Alq 초박층을 함유하는 장치(702) 및 (703)는 휘도가 매우 작았다. 상기 장치들의 재조합 대역은 대부분 방출을 하지 않는 Alq:Li 영역에 위치한 것으로 생각된다. 순수한 Alq에 Li을 혼합함으로써 휘도는 크게 소광된다. 이처럼 극단적으로 낮은 효율의 전지에서의 구동 전압 측정은 신뢰할 수 없게 된다. 장치(704) 및 (705)의 방출 대역은 순수한 Alq에 위치하고, 이 장치에서는 높은 휘도를 얻는다.
| 장치ID | 애노드ITO두께(nm) | HILCFx두께(nm) | HTLNPB두께(nm) | 순수한 Alq두께(nm) | Alq:Li두께(nm) | 캐쏘드Mg:Ag두께(nm) | 휘도(Cd/m2) | 구동전압(V) |
| 701 | 42 | 1 | 150 | 0 | 69 | 110 | 0 | 6.6 |
| 702 | 42 | 1 | 150 | 1 | 59 | 110 | 2 | 5.5 |
| 703 | 42 | 1 | 150 | 2.5 | 57.5 | 110 | 13 | 5.0 |
| 704 | 42 | 1 | 150 | 40 | 20 | 110 | 642 | 5.1 |
| 705 | 42 | 1 | 150 | 50 | 10 | 110 | 629 | 5.5 |
| 706 | 42 | 1 | 150 | 60 | 0 | 110 | 598 | 5.7 |
실시예 7
표 8에서는 순수한 Alq와 Alq:Li 층을 포함하는 여러 이중층 장치와 함께 순수한 Alq의 단층 장치, Alq:Li 단층 장치의 구조 및 성능을 보여주고 있다. 이러한 장치들은 표 2 내지 표 7로부터 각 장치의 전체 Alq 층의 두께가 60 nm이도록 선택된다. 도 8에서 순수한 Alq 층 두께의 함수로서 이러한 장치의 성능이 플롯팅된다. 순수한 Alq 층이 거의 완전하게 또는 완전하게 Li과 혼합되어 순수한 Alq 초박층이 남거나 또는 남아 있지 않는 경우, 휘도는 무시할 정도로 작다. 그러나, 휘도는 순수한 Alq 층 두께에 따라 급격하게 증가하여 약 30 nm에서 최대값에 도달한다. 순수한 Alq 층 두께의 증가에 따른 구동 전압의 증가는 단조 증가이지만 점진적이다. 순수한 Alq 층 두께가 10 nm인 경우 휘도가 상기 최대값의 92%임에 주목한다. 이것은 방출을 일으키는 전하 캐리어의 재조합이 거의 대부분 순수한 Alq 대역 안에서 일어난다는 것을 지시한다. 순수한 Alq에서 재조합 대역, 또는 보다정확하게는 엑시톤(exiton) 방출 대역은 NPB/순수 Alq 계면으로부터 약 10 nm까지 연장된다. 순수한 Alq 층 두께가 5 nm인 경우에도 휘도는 상당하다는 것에 주목한다. 휘도는 순수 Alq 층 두께가 약 10 nm가 될 때까지 급격하게 증가하나, 10 nm를 넘으면 휘도의 증가는 점진적이고, 30 nm를 넘으면 완만하게 감소한다. 또한, 심각한 작동 전압의 저하 없이 순수 Alq 층의 두께가 약 40 nm 가 될 수 있다는 것이 명백하다. 순수한 Alq 박층의 경우 높은 휘도 및 낮은 전압을 갖기 위해 Alq:Li 층의 두께는 0보다 크고 70 nm 미만이어야 한다. 전체 Alq 두께의 범위가 30 내지 100 nm인 경우, 허용가능한 장치를 제조할 수 있다. 그러나, 최적으로 설계된 장치는 전체 Alq 두께가 50 내지 90 nm, 보다 바람직하게는 60 내지 70 nm이어야 한다.
| 장치ID | 애노드ITO두께(nm) | HILCFx두께(nm) | HTLNPB두께(nm) | 순수한 Alq두께(nm) | Alq:Li두께(nm) | 캐쏘드Mg:Ag두께(nm) | 휘도(Cd/m2) | 구동전압(V) |
| 701 | 42 | 1 | 150 | 0 | 69 | 110 | 0 | |
| 702 | 42 | 1 | 150 | 1 | 59 | 110 | 2 | |
| 703 | 42 | 1 | 150 | 2.5 | 57.5 | 110 | 13 | |
| 304 | 42 | 1 | 150 | 5 | 55 | 110 | 329 | 4.3 |
| 404 | 42 | 1 | 150 | 10 | 50 | 110 | 591 | 4.7 |
| 504 | 42 | 1 | 150 | 20 | 40 | 110 | 634 | 5.2 |
| 604 | 42 | 1 | 150 | 30 | 30 | 110 | 648 | 5.4 |
| 704 | 42 | 1 | 150 | 40 | 20 | 110 | 642 | 5.1 |
| 705 | 42 | 1 | 150 | 50 | 10 | 110 | 629 | 5.5 |
| 203 | 42 | 1 | 150 | 60 | 0 | 110 | 592 | 6.6 |
또한, 이중층 장치(504)(표 5), (604)(표 6) 및 (704)(표 7)는 단층의 순수한 Alq 장치(203)(표 2)보다 모두 높은 휘도를 갖는 것으로 밝혀졌다. 상기 이중층 장치들에서 휘도가 향상된 것이다. 또한, 50 nm 두께의 Alq:Li 층이 배킹된 10 nm 두께의 한 Alq 층을 갖는 장치(404)는 (60 nm 두께의 순수한 Alq 층을 갖는) 장치(203)와 동일한 휘도를 갖는다. 그러나, 이중층 장치는 보다 감소된 구동 전압에서 이러한 휘도를 얻었다. 이 실시예에서 실현된 구동 전압의 감소는 약 2 V이다.
실시예 8
15 nm 두께의 Alq:Li 층을 갖는 본 발명의 장치 중 하나를 작동 안정성에 대해 시험하였다. 약 300시간 후, 상기 장치는 작동 전압의 큰 변화 없이 초기 휘도의 약 94%를 보유하였다. 추가로 100시간 동안 시험을 계속한 결과, 효율은 2% 감소하였지만 작동 전압은 동일하게 유지되었다.
표 3 내지 표 8 및 도 3 내지 도 8은 Alq 층을 공간적으로 개질한 것의 이점을 보여준다. 이중층으로 지칭되는 Alq 층을 순수한 Alq 하층과 Li 혼합된 하층으로 분리시킨 경우 장치의 성능을 향상시킨다. 최적으로 설계된 이중층 구조는 휘도 효율을 향상시키면서 구동 전압을 감소시키는 장치를 수득한다.
본 발명의 OLED 장치는 구동 전압을 감소시키면서 높은 휘도를 갖는다.
Claims (4)
- a) 기판;b) 기판 위에 형성되는 것으로 도전성 물질로 이루어진 애노드(anode);c) 애노드층 위에 제공된 정공 주사층;d) 정공 주사층 위에 제공된 정공 수송층;e) 정공 수송층 위에 제공된 전자 물질을 갖는 발광층;f) 발광층 위에 제공된 Li 금속 함유 전자 수송층; 및g) 전자 수송층 위에 제공되며 전자 수송층의 변형없이 효율적인 전자 주사 접촉부로서 작용할 수 있는 물질로 형성되고 약 2.0 내지 약 4.0 V의 일함수를 갖는 캐쏘드층을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED) 장치.
- 제 1 항에 있어서,Li 금속의 농도가 1 내지 5 부피%인 OLED 장치.
- 제 1 항에 있어서,발광층의 두께가 5 nm보다 크고 40 nm 미만인 OLED 장치.
- 제 1 항에 있어서,전자 수송 Alq:Li 층의 두께가 0보다 크고 70 nm 미만인 OLED 장치.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US77012601A | 2001-01-26 | 2001-01-26 | |
| US09/770,126 | 2001-01-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020063139A true KR20020063139A (ko) | 2002-08-01 |
Family
ID=25087564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020020004545A KR20020063139A (ko) | 2001-01-26 | 2002-01-25 | 개질된 전자 수송층을 갖는 유기 발광 장치 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1227528A2 (ko) |
| JP (1) | JP2002260869A (ko) |
| KR (1) | KR20020063139A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101007653B1 (ko) * | 2008-10-08 | 2011-01-13 | 한국과학기술원 | 유기 발광 다이오드 디바이스 |
| US7999459B2 (en) | 2008-01-28 | 2011-08-16 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Organic light emitting diode and method of manufacturing the same |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6642092B1 (en) | 2002-07-11 | 2003-11-04 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Thin-film transistors formed on a metal foil substrate |
| JP2005310742A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-11-04 | Sanyo Electric Co Ltd | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| JP4797361B2 (ja) * | 2004-11-05 | 2011-10-19 | 富士電機株式会社 | 有機ｅｌ素子 |
| US20070166566A1 (en) * | 2006-01-18 | 2007-07-19 | Eastman Kodak Company | Electroluminescent device including a gallium complex |
| WO2011016347A1 (ja) * | 2009-08-03 | 2011-02-10 | 株式会社アルバック | 有機ｅｌ装置及び有機ｅｌ装置の電極形成方法並びに有機ｅｌ照明装置及び有機ｅｌ照明装置の製造方法 |
| WO2011093146A1 (ja) * | 2010-01-29 | 2011-08-04 | 株式会社アルバック | 有機ｅｌ装置 |
-
2002
- 2002-01-14 EP EP02075121A patent/EP1227528A2/en not_active Withdrawn
- 2002-01-24 JP JP2002015164A patent/JP2002260869A/ja active Pending
- 2002-01-25 KR KR1020020004545A patent/KR20020063139A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7999459B2 (en) | 2008-01-28 | 2011-08-16 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Organic light emitting diode and method of manufacturing the same |
| KR101007653B1 (ko) * | 2008-10-08 | 2011-01-13 | 한국과학기술원 | 유기 발광 다이오드 디바이스 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002260869A (ja) | 2002-09-13 |
| EP1227528A2 (en) | 2002-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2514506C (en) | Oleds having inorganic material containing anode capping layer | |
| US6558820B2 (en) | High contrast light-emitting diode devices | |
| US6392250B1 (en) | Organic light emitting devices having improved performance | |
| EP0961330B1 (en) | Organic electroluminescent device | |
| TWI357779B (en) | Using a crystallization-inhibitor in organic elect | |
| US7445856B2 (en) | Organic electroluminescent device | |
| US7126267B2 (en) | Tandem OLED having stable intermediate connectors | |
| US7494722B2 (en) | Tandem OLED having an organic intermediate connector | |
| US6806491B2 (en) | Organic light-emitting devices | |
| JP4570017B2 (ja) | 電圧安定性を向上したカスケード式有機電場発光デバイス | |
| US8237157B2 (en) | Fluorocarbon electrode modification layer | |
| Chang et al. | High-efficiency organic electroluminescent device with multiple emitting units | |
| KR100650046B1 (ko) | 고효율의 유기 전계 발광 소자 | |
| JP4789209B2 (ja) | 正孔輸送領域内の金属副層 | |
| JP2006332049A (ja) | 積層型ｏｌｅｄ構造 | |
| US6692846B2 (en) | Organic electroluminescent device having a stabilizing dopant in a hole-transport layer or in an electron-transport layer distant from the emission layer | |
| JP2004127937A (ja) | 有機電場発光デバイス及びその製造方法 | |
| KR100469240B1 (ko) | 유기 전계발광소자 | |
| WO2005050753A2 (en) | Organic electroluminescent devices having stability-enhancing layers | |
| KR100751464B1 (ko) | 유기 전계 발광 소자 | |
| EP1195422B1 (en) | Thin film el device | |
| KR20020063139A (ko) | 개질된 전자 수송층을 갖는 유기 발광 장치 | |
| JP3910010B2 (ja) | 有機電界発光素子 | |
| JP2002289354A (ja) | 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法 | |
| KR100660001B1 (ko) | 전자 래더층을 갖는 유기 전계 발광 소자 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |