KR20040075043A - White light emitting oleds from combined monomer and aggregate emission - Google Patents

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KR20040075043A
KR20040075043A KR10-2004-7010292A KR20047010292A KR20040075043A KR 20040075043 A KR20040075043 A KR 20040075043A KR 20047010292 A KR20047010292 A KR 20047010292A KR 20040075043 A KR20040075043 A KR 20040075043A
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더 트러스티즈 오브 프린스턴 유니버시티
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Abstract

본 발명은 효과적인 유기 발광 장치(OLEDs)에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 백색 방사 OLEDs 또는 WOLED 에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 단일 방사영역에 두개의 방사체를 이용하여 충분히 가시 스펙트럼을 커버한다. 백색 방사가 단일 방사 영역에서 두 방사체로부터 방사 센터의 하나에 의해서 집합체의 형성을 통해 성취된다. 이것은 단순하고, 밝으며, 그리고 효율적인 높은 연색지수를 나타내는 WOLED 의 구축을 가능하게 한다.The present invention relates to effective organic light emitting devices (OLEDs). More particularly, the present invention relates to white emitting OLEDs or WOLEDs. The device of the present invention covers the visible spectrum sufficiently by using two emitters in a single radiation area. White radiation is achieved through the formation of an aggregate by one of the radiation centers from two radiators in a single radiation region. This enables the construction of WOLEDs that exhibit a simple, bright and efficient high color rendering index.

Description

혼화된 단량체 및 집합체로부터 백색광을 방사하는 유기발광장치{WHITE LIGHT EMITTING OLEDS FROM COMBINED MONOMER AND AGGREGATE EMISSION}WHITE LIGHT EMITTING OLEDS FROM COMBINED MONOMER AND AGGREGATE EMISSION

유기 발광 장치(OLEDs)은 전류에 의해서 여기될 때 광을 방출하는 박막 필름 물질을 이용하는 것으로, 평판 디스플레이 기술의 점증하는 인기 모델이 되고 있다. 이것은 OLEDs 가 일예로 휴대전화, 개인용 디지털 보조기(PDAs), 컴퓨터 디스플레이, 차량용 정보 디스플레이, 텔레비젼 모니터와 일반 조명광원과 같은 다양한 잠재적인 응용분야를 가지기 때문이다. 이들의 밝은 컬러, 넓은 시야각, 완전 동영상 비디오와의 상용성, 넓은 온도 범위, 얇고 순응적 성형 인자, 낮은 전력, 및 저렴한 제조 공정에 대한 잠재성 때문에, OLEDs 는 음극선 튜브(CRTs) 및 액정 디스플레이 (LCDs)에 대한 장래 대체품으로 보여지는데, 이들은 현재 성장하는 400 억달러의 연간 전자 디스플레이 시장을 주도하고 있는 것들이다. 이들은 높은 밝기 효율에 기인하여, 전기인광 OLEDs들이 백열광을 대신할 잠재력을 가지는 것으로 보여지며, 아마 형광, 어떤 타입으로 사용하는 램프도 대신할 것으로 보여진다.Organic light emitting devices (OLEDs) use thin film materials that emit light when excited by electrical current, and are becoming an increasingly popular model of flat panel display technology. This is because OLEDs have a variety of potential applications such as mobile phones, personal digital assistants (PDAs), computer displays, vehicle information displays, television monitors and general lighting sources. Due to their bright color, wide viewing angle, compatibility with full video video, wide temperature range, thin and conformable molding factors, low power, and inexpensive manufacturing processes, OLEDs are characterized by cathode ray tubes (CRTs) and liquid crystal displays ( It is seen as a future replacement for LCDs, which are currently leading the growing $ 40 billion annual electronic display market. They appear to have the potential to replace incandescent light, due to their high brightness efficiency, possibly replacing fluorescent, any type of lamps.

그 구조가 유기 광전자물질 층의 사용에 기초하는 장치는 발광에 이르는 일반적인 통상의 기구에 따른다. 전형적으로, 이 기구는 트랩된 전하의 방사 재조합을 기본으로 한다.Devices whose structure is based on the use of an organic optoelectronic layer are in accordance with the usual conventional mechanisms leading to luminescence. Typically, this mechanism is based on the radial recombination of trapped charges.

상세하게, OLEDs 는 에노드(anlde)와 캐소드(cathode)사이의 적어도 두개의 박막 유기층으로 구성된다. 이들 층들의 하나의 물질은 특정적으로 홀을 전송할 수 있는 능력에 기초하여 선택되며, "홀전송층"(HTL), 그리고 다른 층의 물질은 특정적으로 전자를 전송할 수 있는 능력에 기초하여 선택되는데, "전자전송층"(ETL)이다. 그러한 구조로, 장치는 캐소드에 적용되는 전압보다 더 높은 전압이 에노드에 인가될 때, 정방향 바이어스를 가지는 다이오드로서 조망될 수 있다. 이들 바이어스 조건하에서, 에노드는 홀을 HTL 로 발사(양전하 캐리어)하고, 또 캐소드는 전자를 ETL 로 발사한다. 에노드에 인접한 발광매개체 부분은 그래서 홀 발사 및 전송 영역을 형성하고, 반면 캐소드에 인접한 발광 매개체 부분은 전자 발사 및 전송 영역을 형성한다. 발사된 홀과 전자는 각각 반대로 대전된 전극으로 이동한다. 전자와 홀이 동일 분자에서 편재화될 때, Frenkel 엑시톤이 형성된다. 이들 엑시톤이 최저 HOMO-LUMO 에너지갭을 가지는 물질에 트랩된다. 단명 엑시톤의 재조합은 완화 발생(relaxation occurring)과 함께, 최저 비점유 분자 궤도함수로부터 최고 점유 분자 궤도함수로 탈락하는 전자로 현상화될 수 있으며, 어떤 조건하에서는 바람직하게 발광 기구를 통해서이다.Specifically, OLEDs consist of at least two thin film organic layers between an anode and a cathode. One material of these layers is specifically selected based on the ability to transmit holes, the "hole transport layer" (HTL), and the other layer of material is selected based on the ability to specifically transfer electrons. An "electron transport layer" (ETL). With such a structure, the device can be viewed as a diode with a forward bias when a voltage higher than that applied to the cathode is applied to the anode. Under these bias conditions, the anode fires holes into the HTL (positive charge carriers), and the cathode fires electrons into the ETLs. The light emitting medium portion adjacent to the anode thus forms a hole launching and transmitting region, while the light emitting medium portion adjacent to the cathode forms an electron emitting and transmitting region. The emitted holes and electrons move to oppositely charged electrodes. When electrons and holes are localized in the same molecule, Frenkel excitons are formed. These excitons are trapped in the material with the lowest HOMO-LUMO energy gap. Recombination of short-lived excitons, with relaxation occurring, can be developed with electrons dropping from the lowest unoccupied molecular orbital to the highest occupied molecular orbital, under certain conditions, preferably via a luminescent device.

OLED 의 ETL 또는 HTL 로 기능하는 물질은 엑시톤 형성과 전자 발광성 방출이 발생하는 매개로서 작용한다. 그러한 OLEDs 는 "단일 이종구조"(SH)를 가지는 것으로 언급된다. 선택적으로, 전자 발광성 물질은 "이중 이종구조"(DH)로 언급되는 HTL 과 ETL사이에서 별개의 방사층으로 존재할 수 있다.Materials that function as the ETL or HTL of OLEDs act as a medium for exciton formation and electroluminescent emission. Such OLEDs are referred to as having "single heterostructure" (SH). Optionally, the electroluminescent material may be present as a separate emissive layer between HTL and ETL, referred to as "dual heterostructure" (DH).

단일 이종구조 OLED 에서, 엑시톤을 형성하도록 전자와 결합하는 ETL 로 HTL 에서 홀이 발사되던가, 또는 엑시톤을 형성하도록 홀과 결합하는 HTL 로 ETL 에서 전자가 발사된다. 엑시톤은 최저 에너지갭을 가지는 물질에서 잡히고, 그리고 일반적으로 사용되는 ETL 물질이 일반적으로 통상적으로 사용되는 HTL 물질보다 더 적은 에너지를 가지기 때문에, 단일 이종구조 장치의 방사층은 전형적으로 ETL 이다. 그러한 OLED 에서, ETL 및 HTL로 사용되는 물질은 홀이 HTL 로부터 ETL 로 효과적으로 발사될 수 있도록 선택되어야한다. 또한, 최고의 OLEDs 은 HTL 과 ETL 물질의 HOMO 사이에서 양호한 에너지 수준 정렬을 가지는 것으로 믿어진다.In a single heterostructure OLED, holes are emitted from the HTL with an ETL that combines with electrons to form excitons, or electrons are emitted from the ETL with an HTL that combines with holes to form excitons. The exciton is trapped in the material with the lowest energy gap, and since the commonly used ETL material has less energy than the commonly used HTL material, the emitting layer of a single heterostructure device is typically an ETL. In such OLEDs, the materials used for the ETL and HTL must be chosen so that the holes can be effectively fired from the HTL to the ETL. It is also believed that the best OLEDs have a good energy level alignment between the HMO and HOMO of the ETL material.

이중 이종구조 OLED에서, 홀과 전자가 엑시톤을 형성하도록 결합되는 별개의 방사층으로 홀은 HTL 로부터 발사되고, 전자는 ETL 로부터 발사된다.In dual heterostructure OLEDs, the holes are emitted from the HTL and the electrons are emitted from the ETL with separate emitting layers where the holes and electrons combine to form excitons.

OLEDs 로부터의 발광은 전형적으로 형광을 통한 것이나, 인광을 통한 OLED 발광이 최근에 예시되었다. 여기서 사용되는 것과 같이, 용어 "인광"은 유기분자의 삼중 여기 상태로부터의 방사를 언급하며, 용어"형광"은 유기 분자의 단일 여기 상태로부터의 방사를 언급한다. 용어, 발광은 형광과 인광 발광을 의미한다.Light emission from OLEDs is typically via fluorescence, but OLED light emission through phosphorescence has recently been exemplified. As used herein, the term "phosphorescence" refers to emission from a triple excited state of an organic molecule, and the term "fluorescence" refers to emission from a single excited state of an organic molecule. The term luminescence means fluorescence and phosphorescence emission.

인광의 성공적인 이용은 유기 전자발광 장치에 많은 약속들을 보증한다. 예를 들어, 인광의 이점은 홀과 전자의 재조합에 의해서 형성되는 모든 잠재적인 엑시톤이 단일 또는 삼중 여기상태로 발광에 참여할 수 있다는 것이다. 이것은 유기 분자의 최저 단일 여기 상태가 전형적으로 최저 삼중 여기 상태보다 약간 더 높은 에너지 상태에 있기 때문이다. 예를 들어, 전형적인 인광 유기금속 화합물에서, 최저 단일 여기 상태는 급격하게 최종 삼중 여기 상태로 붕괴되고, 그로부터 인광이 생산된다. 반대로, 단지 약간 퍼센트(약 25 %)의 엑시톤이 형광 장치에서 단일 여기 상태로부터 얻어지는 형광 발광을 생산할 수 있다. 나머지 엑시톤은 형광 장치에서 최저 삼중 여기 상태로 생산되고, 전형적으로 형광이 생산되는 더 높은 단일 여기 상태로 전환되지 못한다. 이 에너지는 그래서 가시광선을 방출하기 보다는 장치를 가열하는 붕괴 프로세스로 손실된다.Successful use of phosphorescence promises many promises for organic electroluminescent devices. For example, the advantage of phosphorescence is that all potential excitons formed by recombination of holes and electrons can participate in luminescence in single or triple excited states. This is because the lowest single excited state of the organic molecule is typically in a slightly higher energy state than the lowest triple excited state. For example, in a typical phosphorescent organometallic compound, the lowest single excited state rapidly collapses into the final triple excited state, from which phosphorescence is produced. Conversely, only a few percent (about 25%) of excitons can produce fluorescent luminescence resulting from a single excited state in a fluorescent device. The remaining excitons are produced in the lowest triple excited state in the fluorescent device and typically do not convert to the higher single excited state where fluorescence is produced. This energy is thus lost to a decay process that heats the device rather than emitting visible light.

전형적으로, 유기 분자로부터의 인광 발광은 형광 발광보다는 덜 보편적이다. 그러나, 인광은 유기 분자로부터 적절한 세트의 조건하에서 관측될 수 있다. 란탄 요소로 배열되는 유기 분자는 통상적으로 란탄 금속에 편재되는 여기 상태로부터 방사한다. 그러한 방사선 방출은 삼중 여기상태로부터가 아니다. 또한, 그러한 방사는 예상되는 OLED 응용분야에서 실용적일 정도로 충분히 높은 효율을 생산할 수 있을 것으로 보여지지 않는다. 유로퓸(europium) 디케토네이트 복합체는 이러한 형태의 종류들의 한 그룹을 보여준다.Typically, phosphorescence emission from organic molecules is less common than fluorescent emission. However, phosphorescence can be observed under an appropriate set of conditions from organic molecules. Organic molecules arranged with lanthanum elements typically radiate from excited states localized in the lanthanum metal. Such radiation emission is not from triple excited state. In addition, such emission is not seen to be able to produce efficiencies high enough to be practical in anticipated OLED applications. Europium diketonate complexes show a group of this type of species.

유기 인광은 비공유 전자쌍을 가지는 이종 원소를 함유하는 분자에서 관찰될 수 있으나, 그러나 전형적으로 내우 낮은 온도에서이다. 벤조페논 및 2,2'-바이피리딘이 그러한 분자들이다. 인광은 높은 원자번호의 원자에 거의 근접하는 유기 분자를 제한함으로서, 바람직하게는 구부림으로서 실온에서 형광에 비해 향상될 수 있다. 그러한 현상은 여기서 원자 효과라고 언급되는데, 스핀-오비탈 커플링으로 알려진 기구에 의해서 창조된다. 관련된 인광 전이는 트리스(2-페닐피리딘)이리듐 (III)와 같은 분자에서 관측되는 금소-투(to)-리간드 전하 전달(MLCT)이다.Organic phosphorescence can be observed in molecules containing heteroatoms with lone pairs of electrons, but typically at very low temperatures. Benzophenone and 2,2'-bipyridine are such molecules. Phosphorescence can be improved over fluorescence at room temperature, preferably by bending, by limiting organic molecules close to atoms of high atomic number. Such a phenomenon is referred to herein as the atomic effect, which is created by a mechanism known as spin-orbital coupling. A related phosphorescent transition is gold-to-ligand charge transfer (MLCT) observed in molecules such as tris (2-phenylpyridine) iridium (III).

고효율의 청, 녹, 적색 전계인광의 실현은 저 전력 손실을 가지는 전칼라 디스플레이 응용분야를 위한 요구이다. 최근에, 내부 양자 효율(η내부)이 100 % 에 근접하면서, 단일 및 삼중 엑시톤을 수확하는 고효율 녹, 적 전계인광 장치가 예시되었다. Baldo, M. A. , O'Brien, D. F. , You, Y., Shoustikov, A. , Sibley, S. , Thompson, M. E. , and Forrest, S. R., Nature (London), 395, 151-154 (1998); Baldo, M. A. , Lamansky, S. , Burrows, P. E. , Thompson, M. E. , and Forrest, S. R., Appl. Phys. Lett., 75,4-6 (1999); Adachi, C. , Baldo, M. A. , and Forrest, S. R. , App. Phys. Lett., 77,904-906, (2000); Adachi, C. , Lamansky, S. , Baldo, M. A., Kwong, R. C. , Thompson, M. E. , and Forrest, S. R., App. Phys. Lett., 78,1622-1624 (2001); and Adachi, C. , Baldo, M. A. , Thompson, M. E. , and Forrest, S. R., Bull. Am. Phys. SOC., 46,863 (2001) 참조하라. 녹색 인광 물질의 이용에 있어서, fac트리스(2-페닐 피리딘)이리듐(Ir(ppy)3), 특히 85 % 이상의 내부양자효율에 상응하는 외부양자효율(η외부)(17.6 ± 0.5 %)이 넓은 에너지 갭 호스트 물질, 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트리아졸(TAZ)를 이용하여 재현되었다. Adachi, C. , Baldo, M. A. , Thompson, M. E. , and Forrest,S. R., Bull. Am. Phys. Soc., 46,863 (2001)를 참조하라. 보다 최근에, 고 효율 (η외부= (7.0±0.5) %)의 적색 전계인광이 예시되었는데, 비스(2-(2'-벤조[4,5-a] 트리에닐)피리디나토-N,C3)이리듐(아세틸아세톤)[Btp2Ir(acac)]를 이용하고 있다. Adachi, C., Lamansky, S. , Baldo, M. A. , Kwong, R. C. , Thompson, M. E. , and Forrest, S. R., App. Phys. Lett., 78,1622-1624 (2001)를 참조하라.The realization of high efficiency blue, green and red field phosphor is a demand for all color display applications with low power loss. Recently, high efficiency green, red electrophosphorescent devices have been exemplified for harvesting single and triple excitons, with an internal quantum efficiency ( inside η) approaching 100%. Baldo, MA, O'Brien, DF, You, Y., Shoustikov, A., Sibley, S., Thompson, ME, and Forrest, SR, Nature (London), 395, 151-154 (1998); Baldo, MA, Lamansky, S., Burrows, PE, Thompson, ME, and Forrest, SR, Appl. Phys. Lett., 75, 4-6 (1999); Adachi, C., Baldo, MA, and Forrest, SR, App. Phys. Lett., 77,904-906, (2000); Adachi, C., Lamansky, S., Baldo, MA, Kwong, RC, Thompson, ME, and Forrest, SR, App. Phys. Lett., 78, 1622-1624 (2001); and Adachi, C., Baldo, MA, Thompson, ME, and Forrest, SR, Bull. Am. Phys. See SOC., 46,863 (2001). In the use of green phosphors, factris (2-phenylpyridine) iridium (Ir (ppy) 3 ), in particular having a large external quantum efficiency (η external ) (17.6 ± 0.5%), corresponding to an internal quantum efficiency of at least 85% It was reproduced using an energy gap host material, 3-phenyl-4- (1'-naphthyl) -5-phenyl-1,2,4-triazole (TAZ). Adachi, C., Baldo, MA, Thompson, ME, and Forrest, SR, Bull. Am. Phys. Soc., 46,863 (2001). More recently, red field phosphorescence of high efficiency (η outside = (7.0 ± 0.5)%) has been illustrated, with bis (2- (2'-benzo [4,5-a] trienyl) pyridinato-N , C 3 ) iridium (acetylacetone) [Btp 2 Ir (acac)] is used. Adachi, C., Lamansky, S., Baldo, MA, Kwong, RC, Thompson, ME, and Forrest, SR, App. Phys. See Lett., 78,1622-1624 (2001).

이들 후자의 경우에, 고효율은 호스트 단일항 및 삼중항 상태 둘다로부터 인 삼중항으로의 에너지 전달 또는 인광 물질상에 전하의 직접 포착을 통해서 얻어지며, 이에 의해서 100 % 여기 상태까지 수확된다. 이것은 저분자 또는 폴리머 유기 발광 장치(OLEDs)에서 형광을 이용하여 기대될 수 있는 것을 능가하는 유의한 향상이다. Baldo, M. A., O'Brien, D. F. , Thompson, M. E. , and Forrest, S. R. , Phys. Rev. , B 60,14422-14428 (1999); Friend, R. H., GYMER, R. W. , Holmes, A. B. , Burroughes, J. H. , Marks, R. N., Taliani, C. , Bradley, D. D. C. , Dos Santos, D. A. , Bredas, J. L., Logdlund, M. , Salaneck, W. R., Nature (London), 397,121-128 (1999); and Cao, Y, Parker, 1. D. , Yu, G. , Zhang, C. , and Heeger, A. J., Nature (London), 397,414-417 (1999)을 참조하라. 양자의 경우, 이들 이전은 공명, 발열 공정을 수반한다. 인광물질의 삼중항 에너지처럼, 이것은 적절하게 높은 고 에너지 삼중항 상태를 가지는 적절한 호스트를 발견할 경향이 적어지게 된다. Baldo, M. A. , and Forrest, S. R. , Phys. Rev. B 62,10958-10966 (2000)를 참조하라. 호스트의 요구되는 매우 큰 엑시톤 에너지는또한 호스트 물질이 OLED 구조에서 사용되는 다른 물질과 적절한 에너지 준위 순서를 가지지 않을 수 있다는 것을 제안하며, 결과적으로 추가적인 효율 감소에 이르게 된다. 호스트의 전도성과 에너지 전달 특성사이의 경쟁을 제거하기 위해서, 효율적인 청색 전계인광으로의 루트는 근처 공명 여기 상태의 호스트로부터 더 높은 삼중항 에너지의 인광물질로의 발열 에너지 전달을 포함할 수 있다. Baldo, M. A. , and Forrest, S. R. , Phys. Rev. B 62,10958-10966 (2000); Ford, W. E. , Rodgers, M. A. J. , J. Phys. Chem. , 96,2917-2920 (1992); and HARRIMAN, A.; Hissler, M.; Khatyr, A.; Ziessel, R. Chem. Commun., 735-736 (1999)를 참조하라. 전달에 요구되는 에너지가 열에너지보다 충분히 크지 않을 경우, 이 공정은 효율적일 수 있다.In these latter cases, high efficiency is obtained through energy transfer from both host singlet and triplet states to phosphorus triplets or direct capture of charge on the phosphor, thereby harvesting up to 100% excited state. This is a significant improvement over what can be expected with fluorescence in low molecular or polymer organic light emitting devices (OLEDs). Baldo, M. A., O'Brien, D. F., Thompson, M. E., and Forrest, S. R., Phys. Rev. , B 60,14422-14428 (1999); Friend, RH, GYMER, RW, Holmes, AB, Burroughes, JH, Marks, RN, Taliani, C., Bradley, DDC, Dos Santos, DA, Bredas, JL, Logdlund, M., Salaneck, WR, Nature (London ), 397, 121-128 (1999); and Cao, Y, Parker, 1. D., Yu, G., Zhang, C., and Heeger, A. J., Nature (London), 397,414-417 (1999). In both cases, these transfers involve a resonance, exothermic process. Like the triplet energy of a phosphor, it is less likely to find a suitable host with a moderately high, high energy triplet state. Baldo, M. A., and Forrest, S. R., Phys. Rev. See B 62, 10958-10966 (2000). The required very large exciton energy of the host also suggests that the host material may not have the proper energy level order with other materials used in the OLED structure, resulting in further efficiency reduction. In order to eliminate the competition between the conductivity and energy transfer properties of the host, the route to efficient blue field phosphorescence can include exothermic energy transfer from the host in a near resonance excited state to a higher triplet energy phosphor. Baldo, M. A., and Forrest, S. R., Phys. Rev. B 62, 10958-10966 (2000); Ford, W. E., Rodgers, M. A. J., J. Phys. Chem. 96,2917-2920 (1992); and HARRIMAN, A .; Hissler, M .; Khatyr, A .; Ziessel, R. Chem. See Commun., 735-736 (1999). This process can be efficient if the energy required for transfer is not greater than thermal energy.

백색 광원의 질은 인자들의 단순한 세트에 의해서 완전히 기술될 수 있다. 광원의 칼라는 그 CIE 색도 좌표 x 및 y 로 주어진다. CIE 좌표는 전형적으로 2 차원 플롯으로 표현된다. 단색컬러는 하방 좌측에서 청색으로 시작하는 말굽형상의 주변 경계에 해당되며, 하방 우측의 적색으로 시계 방향으로 칼라 스펙트럼을 통해 진행한다. 주어진 에너지의 광원의 CIE 좌표와 스펙트럼 형상은 커브의 영역내에 해당된다. 모든 파장에서 빛을 합하는 것은 균일하게 백색 또는 중성점을 제공하며, 다이아그램의 센터에서 발견된다(CIE x, y 좌표, 0.33, 0.33). 2 이상의 광원으로부터 빛을 혼합하는 것은 그 칼라가 독립 광원의 CIE 좌표의 강도 가중 평균에 의해서 표현되는 빛을 제공한다. 그래서, 2 이상의 광원으로부터 빛의 혼합은 백색광을 발생시키기 위해서 사용될 수 있다. 2 성분 및 3 성분 백색광원이 관측자에게동일하게 보일지라도(CIE x, y 좌표, 0.32, 0.32), 이들은 동일한 광원이 아니다. 이들 백색 광원을 조명에 이용할 경우, CIE 연색지수(CRI)는 광원의 CIE 좌표와 함께 고려되어야 할 필요가 있다. CRI 는 광원이 조명하는 물체의 컬러를 얼마나 잘 나타낼 것인지를 나타내는 지수를 제공한다. 표준 조명체에 대한 주어진 광원의 완벽한 일치는 CRI가 100 이다. 적어도 70 의 CRI 값이 어떤 응용분야에서 수용가능하다 할지라도, 보다 바람직한 백색광원은 약 80 또는 더 높은 CRI 를 가질 것이다.The quality of the white light source can be described completely by a simple set of factors. The color of the light source is given by its CIE chromaticity coordinates x and y. CIE coordinates are typically represented by two-dimensional plots. The monochromatic color corresponds to the perimeter boundary of the horseshoe shape starting from blue on the lower left and proceeds through the color spectrum clockwise to the red on the lower right. The CIE coordinates and spectral shape of the light source of a given energy fall within the area of the curve. The sum of the light at all wavelengths provides a uniform white or neutral point and is found at the center of the diagram (CIE x, y coordinates, 0.33, 0.33). Mixing light from two or more light sources provides light whose color is represented by the intensity weighted average of the CIE coordinates of the independent light sources. Thus, mixing of light from two or more light sources can be used to generate white light. Although two-component and three-component white light sources look the same to the viewer (CIE x, y coordinates, 0.32, 0.32), they are not the same light source. When these white light sources are used for illumination, the CIE color rendering index (CRI) needs to be considered along with the CIE coordinates of the light sources. CRI provides an index that indicates how well the light source will represent the color of the illuminated object. The perfect match of a given light source to a standard illuminator is 100 CRI. Although a CRI value of at least 70 is acceptable for some applications, more preferred white light sources will have about 80 or higher CRI.

이전에 기술된 백색 OLEDs 를 발생시키기 위해서 사용된 가장 성공적인 접근은 세개의 상이한 방사체(발광 도펀트)를 개별층으로 분리시키는 것이다. 세 방출 센터는 양호한 연색지수(CRI)값을 성취할 필요가 있으며, 라인들이 보다 세개 미만의 방사체로 전체 가시 스펙트럼을 커버하기에 충분하지 않기 때문이다. WOLEDs 를 디자인하는 한 접근법은 개별 도펀트를 별개의 층에 분리시키는 것이다. 그러한 장치에서 방출영역은 그래서 별개의 방사층으로 이루어진다. Kido, J. et. al. Science, 267, 1332-1334 (1995). 그러한 장치의 디자인은 복잡할 수 있는데, 이는 각 층의 두께와 조성의 조심스러운 제어가 양호한 컬러 밸런스를 성취함에 있어서 필수적이기 때문이다. 방사체를 개별층으로 분리하는 것은 적, 청, 및 녹 방사체사이의 에너지 전달을 막기 위해서 필수적인 것이다. 가장 높은 에너지 방사체(청)이 효율적으로 그 엑시톤을 적 및 녹색 방사체로 전달하게 하는 것이 문제이다. 이 에너지 전달 공정의 효율은 Forster 에너지 전달 방정식에 의해서 기술된다. 만일 청색 방사체가 적색 또는 녹색 방사체의 스펙트럼 흡수와 함께 양호한 스펙트럼 겹침을 가지며, 그리고 오실레이터 강도가 모든 전이에 대해서 높다면, 에너지 전달 공정은 효율적일 것이다. 이들 에너지 전달은 30 Å 이상의 거리에서 발생할 수 있다. 녹색 방사체도 또한 그 엑시톤을 적색 방사체로 용이하게 전달할 것이다. 결과적으로 적색 방사체는 동일한 농도로 필름에 이들 세개가 도핑된다면, 스펙트럼 조성을 지배하게 된다. 형광성 염료의 엑시톤 이동 거리는 상대적으로 짧고, 세 방출 컬러 사이의 밸런스는 도펀트 비를 변화시킴으로서 제어될 수 있다(모든 세 컬러에서 동일한 강도를 얻기 위해서는 더 많은 청색이 녹색보다 필요하고, 보다 많은 녹색이 적색보다 필요하다). 도펀트의 농도가 낮게 유지되면, 도펀트 사이의 평균 길이는 Forster 에너지 전달 길이보다 낮게 유지 될 수 있고, 에너지 전달의 영향이 최소화될 수 있다. 단일 층에 세 염료 전부를 가지는 것은 사 성분 필름을 포함하며, 각 도펀트는 1 % 미만으로 존재한다. 그러한 필름의 제조는 실제적으로 실시하기가 매우 어렵다. 도펀트 비에서의 어떤 이동은 장치의 컬러 품질에 심각한 영향을 미칠 것이다.The most successful approach used to generate the previously described white OLEDs is to separate three different emitters (luminescent dopants) into separate layers. Three emission centers need to achieve good color rendering index (CRI) values because the lines are not enough to cover the entire visible spectrum with fewer than three emitters. One approach to designing WOLEDs is to separate individual dopants into separate layers. In such a device the emission zone thus consists of a separate emitting layer. Kido, J. et. al. Science, 267, 1332-1334 (1995). The design of such a device can be complicated because careful control of the thickness and composition of each layer is essential to achieving good color balance. Separating the emitter into separate layers is essential to prevent energy transfer between the red, blue, and green emitters. The problem is that the highest energy emitters (blues) efficiently deliver their excitons to the red and green emitters. The efficiency of this energy transfer process is described by the Forster energy transfer equation. If the blue emitter has good spectral overlap with the spectral absorption of the red or green emitter, and the oscillator intensity is high for all transitions, the energy transfer process will be efficient. These energy transfers can occur at distances greater than 30 mW. Green emitters will also readily transfer their excitons to red emitters. As a result, the red emitter dominates the spectral composition if these three are doped into the film at the same concentration. The exciton migration distance of the fluorescent dye is relatively short, and the balance between the three emission colors can be controlled by varying the dopant ratio (more blue is needed than green, and more green is red to achieve the same intensity in all three colors). More needed). If the concentration of the dopant is kept low, the average length between the dopants can be kept lower than the Forster energy transfer length, and the influence of the energy transfer can be minimized. Having all three dyes in a single layer comprises a four component film, with each dopant present in less than 1%. The production of such films is very difficult to carry out in practice. Any shift in dopant ratio will seriously affect the color quality of the device.

인광성 방사체의 상황은 사뭇 다르다. 인광성 도펀트의 Forster 반경은 형광성 도펀트에 비해서 더 낮을 수 있으며, 엑시톤 확산 거리는 1000 Å 이상일 수 있다. 고효율의 전계 인광 장치를 얻기 위해서는, 인광성 물질이 일반적으로 형광성 도펀트(전형적으로 6 % 이상)보다 더 높은 농도로 존재해야 할 필요가 있다. 최종 결과는 인광성 물질을 단일 층에서 함께 혼합하는 경우 심각한 에너지 전달 문제가 형광성 방사체에서처럼 관측된다는 것이다. 별도의 형광성 물질을 별개의 층에 성공적으로 분리시키는 종래 접근 방법이 사용하여, 에너지 전달 문제를 제거하는 것이다.The situation for phosphorescent emitters is quite different. The Forster radius of the phosphorescent dopant may be lower than the fluorescent dopant, and the exciton diffusion distance may be greater than 1000 kHz. In order to obtain a high efficiency field phosphor device, the phosphorescent material generally needs to be present at a higher concentration than the fluorescent dopant (typically 6% or more). The end result is that when the phosphorescent materials are mixed together in a single layer, serious energy transfer problems are observed as in fluorescent emitters. Conventional approaches to successfully separating separate fluorescent materials into separate layers are used to eliminate energy transfer problems.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명은 효율적인 유기 발광 장치(OLEDs)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 백색 방사 OLEDs 또는 WOLEDs 에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 가시 스펙트럼을 커버하기에 충분하도록 단일 방출 영역에서, 두개의 발광 방사체 또는 루모포어(lumophore)를 이용하는 것이다. 루모포어는 형광을 통해서(단일항 여기 상태로부터) 방출하거나 또는 인광을 통해서(삼중항 여기 상태로부터) 방출한다. 하나의 루모포어에 의해서 집합체의 형성을 통해서 단일 방출 영역내 두 발광 방사체로부터 백색 방사가 성취된다. 두 방출 센터(집합체 방사체 및 단량체 방사체)가 단일 방출층에 도핑된다. 이것은 높은 연색지수를 나타내는 단순한 구성, 발고 효율적인 WOLEDs 를 가능하게 한다.The present invention relates to efficient organic light emitting devices (OLEDs). More specifically, the present invention relates to white emitting OLEDs or WOLEDs. The device of the present invention is to use two light emitting emitters or lumophores in a single emission region sufficient to cover the visible spectrum. Lumopores emit either through fluorescence (from a singlet excited state) or through phosphorescence (from a triplet excited state). White emission is achieved from two luminescent emitters in a single emission region through the formation of an aggregate by one lumopore. Two emission centers (aggregate emitter and monomer emitter) are doped in a single emission layer. This allows for simple construction, high efficiency WOLEDs showing high color rendering index.

그래서, 본 발명의 목적은 높은 외부 방사율(η외부)과 휘도를 나타내는 백색발광 OLEDs 를 생산하는 것이다.Thus, it is an object of the present invention to produce white light emitting OLEDs that exhibit high external emissivity (η external ) and brightness.

본 발명의 다른 목적은 높은 연색지수를 나타내는 백색 발광 OLEDs 를 생산하는 것이다.Another object of the present invention is to produce white light emitting OLEDs exhibiting a high color rendering index.

발명의 또 다른 목적은 (0.33, 0.33)에 접근하는 CIE x,y-색도 좌표를 가지는 백색 방출을 생산하는 백색 발광 유기 장치를 생산하는 것이다.Another object of the invention is to produce a white luminescent organic device that produces a white emission with a CIE x, y-chromatic coordinate approaching (0.33, 0.33).

발명의 또 다른 목적은 현재 통상의 형광 램프로 편재하게 채워지는 것과 같이, 확산-발광 응용분야에서 대면적의 효율적인 광원으로 사용될 수 있는 OLEDs 를제공하는 것이다.Yet another object of the invention is to provide OLEDs that can be used as large area efficient light sources in diffusion-emitting applications, such as are now ubiquitously filled with conventional fluorescent lamps.

예를 들어, 본 발명의 목적은 방사 영역을 포함하는 백색 발광 OLEDs 를 생산하는 것이며, 여기서 방사 영역은 집합체방사체 및 단량체 방사체를 포함하며, 여기서 집합체방사체로부터의 방출은 단량체 방사체보다 에너지가 낮고, 그리고 여기서 집합체방사체와 단량체 방사체의 결합된 스펙트럼은 충분히 가시 스펙트럼에 뻗어 있어, 백색 방출을 제공한다.For example, it is an object of the present invention to produce white light emitting OLEDs comprising emitting regions, wherein the emitting regions comprise aggregate emitters and monomer emitters, wherein emission from the aggregate emitters is lower in energy than monomer emitters, and Wherein the combined spectrum of the aggregate emitter and the monomer emitter extends sufficiently in the visible spectrum to provide white emission.

본 발명은 효율적인 유기발광장치(OLEDs)에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 백색 발광 OLEDs, 또는 WOLEDs 에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 가시영역을 충분히 커버하도록 단일 방사(emissive)영역에서 두 방사체(emitter)를 보유한다. 백색 방사는 방사 중심중의 하나에 의한 집합체(aggregate)의 형성을 통해서 단일 방사영역에서 두 방사체로부터 성취된다. 이것은 높은 연색지수를 가지는 단순하고, 밝으며, 그리고 효율적인 WOLED 의 구축을 가능하게 한다.The present invention relates to efficient organic light emitting devices (OLEDs). More particularly, the present invention relates to white light emitting OLEDs, or WOLEDs. The device of the present invention retains two emitters in a single emissive region to sufficiently cover the visible region. White radiation is achieved from two emitters in a single radiation region through the formation of an aggregate by one of the radiation centers. This allows the construction of a simple, bright and efficient WOLED with a high color rendering index.

발명을 예시하기 위해서, 대표적인 실시예가 수반되는 도면에서 보여지며, 이것은 보여지는 세세한 배열 및 장치들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안될 것이다.To illustrate the invention, representative embodiments are shown in the accompanying drawings, which should not be construed as limited to the precise arrangements and apparatuses shown.

도 1 은 TAZ(엑시플렉스)에서 FPt 와 CBP(도펀트 단독)에서 FIrpic 의 전계발광 스펙트럼과 두 스펙트럼의 합을 함께 보여준다. 합하여진 스펙트럼은 단일 장치가 아니지만, 그러나 진짜 백색 발광을 성취하기 위해서 단량체와 엑시플렉스 방사체를 이용하기 위한 포텐셜을 보여주는 두 장치 출력 형태를 결합한다.FIG. 1 shows the electroluminescence spectra of FIrpic and the sum of the two spectra in FPt and CBP (dopant alone) in TAZ (exiplex). The combined spectrum is not a single device, but combines two device output forms showing the potential for using monomers and exciplex emitters to achieve true white luminescence.

도 2 는 < 1% 와 >6 % FPt 로 도핑된 CBP 필름의 광발광 스펙트럼을 보여준다. 1 % 충진에서, 스펙트럼은 단량체 방사에 의해서 지배된다. 6 % 충진에서, 단량체 신호는 여전히 존재하지만, 노란색, 엑시머 방사에 비해서 상대적으로 적은 성분이다.2 shows the photoluminescence spectra of CBP films doped with <1% and> 6% FPt. At 1% filling, the spectrum is dominated by monomer spinning. At 6% filling, the monomer signal is still present, but yellow, which is a relatively small component compared to excimer radiation.

도 3 은 몇몇 상이한 전류 레벨에서 EL 스펙트럼을 보여주며, 장치는 ITO/PEODT(400)/NPD(300)/CBP:FIrpic 6 %:FPt 6 %(300)/FIrpic(500)/LiF(5)/Al(1000)이다. CIE 좌표는 각각의 스펙트럼에 대해서 범례에서 주어진다. 장치는 모든 전류 밀도에서 백색을 나타내며, 70 정도의 CRI 값을 가진다.3 shows the EL spectra at several different current levels, the device being ITO / PEODT (400) / NPD (300) / CBP: FIrpic 6%: FPt 6% (300) / FIrpic (500) / LiF (5) / Al (1000). CIE coordinates are given in the legend for each spectrum. The device is white at all current densities and has a CRI value of around 70.

도 4 는 양자 효율(빈원)과 전력효율(빈 네모) 플롯을 장치 ITO/PEODT(400)/NPD(300)/CBP:FIrpic 6 %:FPt 6 %(300)/FIrpic(500)/LiF(5)/Al (1000)에 대해서 보여준다. 전류 밀도-전압 플롯은 내삽물로 보여진다. 이 장치는 엑시머 방사가 백색 방사를 성취하는 단일 OLED 에서 단량체 방사와 짝찌워질 수 있다는 것을 보여준다.4 shows quantum efficiency (empty) and power efficiency (empty square) plots for devices ITO / PEODT (400) / NPD (300) / CBP: FIrpic 6%: FPt 6% (300) / FIrpic (500) / LiF ( 5) / Al (1000). Current density-voltage plots are shown as interpolations. This device shows that excimer radiation can be paired with monomer radiation in a single OLED that achieves white emission.

도 5 는 필름 1-4 의 광발광 방사(실선) 및 여기 스펙트럼(흰 원)을 보여준다. 필름은 1000 Å 의 두께를 가지며, 그리고 쿼츠 부재에서 성장된다. 필름 1 은 λ= 390 nm 에서 피크를 가지는 CBP PL 스펙트럼과 λ= 220- 에서 370 nm 사이의 상응하는 PLE 를 보여준다. CBP 의 PLE 는 λ= 300 nm 에서 어깨를 보여주며, λ= 350 nm 에서 주 피크를 보여준다. CBP PLE 피크는 λ= 300 - 350 nm 에서의 흡수 피크에 상응한다(화살표, 도면 6 의 삽입물). 이들 두 CBP 형상은 CBP 가 호스트로 사용되는 모든 필름의 PLE 스펙트럼에서 나타나고, 그러므로, 이것은 모든 필름에서 주요 흡수 스펙트럼이며, 그리고 에너지는 이들 분자로부터 발생하는 방사동안 효과적으로 CBP 에서 FPt(acac)와 FIr(pic) 둘다로 전달되어야 한다.5 shows photoluminescent emission (solid line) and excitation spectrum (white circle) of films 1-4. The film has a thickness of 1000 mm 3, and is grown in the quartz member. Film 1 shows a CBP PL spectrum with a peak at λ = 390 nm and a corresponding PLE between λ = 220− and 370 nm. The PLE of CBP shows the shoulder at λ = 300 nm and the main peak at λ = 350 nm. The CBP PLE peak corresponds to the absorption peak at λ = 300-350 nm (arrow, insert in Figure 6). These two CBP shapes appear in the PLE spectrum of all films where CBP is used as a host, and therefore, it is the main absorption spectrum in all films, and the energy is effectively FPt (acac) and FIr ( pic) must be delivered to both.

도 6 은 몇몇 전류 밀도에서, 투명하게 보이도록 수직으로 적층된 장치 ITO/PEDOT-PSS/NPD(30 nm)/CBP:FIrpic 6 %:FPt 6 %(30 nm)/BCP(50 nm)/LiF 의 정규화된 스펙트럼이다. 좌상부내 그림은 쿼츠에서 1000 Å 두께 CBP 의 파장 대 흡수를 보여준다. 좌하부의 그림은 장치의 구조를 보여준다.FIG. 6 shows devices ITO / PEDOT-PSS / NPD (30 nm) / CBP: FIrpic 6%: FPt 6% (30 nm) / BCP (50 nm) / LiF stacked vertically to appear transparent at some current densities Is the normalized spectrum of. The figure in the upper left shows the wavelength versus absorption of 1000 Å thickness CBP in quartz. The lower left figure shows the structure of the device.

도 7 은 장치 ITO/PEDOT-PSS/NPD(30 nm)/CBP:FIrpic 6 %:FPt 6 %(30 nm)/BCP(50 nm)/LiF 의 전류 밀도 대 전력 효율과 외부 양자를 보여준다. 방상층은 CBP 에 도핑된 FIr(pic) 6 % 와 FPt(acac) 6 % 로 구성된다. 좌측 내삽그림은 이 장치에 대한 전류 밀도 대 전압 특성을 보여준다. 우측 내삽그림은 실선으로 보여지는 FIr(pic)와 FPt(acac)(점선)로 도핑된 CBP 의 에너지 수준 다이아그램을 보여준다. 여기서 HOMO 는 최고 점유 분자 오비탈의 위치를 가르치며, LUMO 는 최저 비점유 분자 오비탈의 위치를 가르친다.FIG. 7 shows the current quantum versus power efficiency and external quantum of device ITO / PEDOT-PSS / NPD (30 nm) / CBP: FIrpic 6%: FPt 6% (30 nm) / BCP (50 nm) / LiF. The stratification layer consists of 6% FIr (pic) and 6% FPt (acac) doped with CBP. The left interpolation shows the current density versus voltage characteristics for this device. The right interpolation shows the energy level diagram of CBP doped with FIr (pic) and FPt (acac) (dotted lines) shown in solid lines. HOMO teaches the position of the highest occupied molecular orbital, and LUMO teaches the position of the lowest occupied molecular orbital.

도 8 은 다양한 수준의 FPt 로 도핑된 CBP 필름의 광발광 스펙트럼을 보여준다.8 shows photoluminescence spectra of CBP films doped with various levels of FPt.

도 9 는 다양한 수준의 FPt2 로 도핑된 CBP 필름의 광발광 스펙트럼을 보여준다.9 shows the photoluminescence spectra of CBP films doped with various levels of FPt2.

도 10 은 다양한 수준의 FPt3 로 도핑된 CBP 필름의 광발광 스펙트럼을 보여준다.10 shows the photoluminescence spectra of CBP films doped with various levels of FPt3.

도 11 은 다양한 수준의 FPt4 로 도핑된 CBP 필름의 광발광 스펙트럼을 보여준다.11 shows the photoluminescence spectra of CBP films doped with various levels of FPt4.

도 12 는 FPt3 도핑된, 다양한 농도의 FPt3 를 가지는 ITO/NPD (400 Å)/IR (ppz) 3 (200 Å)/CBP-FPt3 (300 Å)/BCP (150 Å)/Alq3 (200 Å)/Mg-Ag OLEDs 에 대한 전류 밀도와 전압 사이의 플롯을 보여준다.FIG. 12 shows ITO / NPD (400 μs) / IR (ppz) 3 (200 μs) / CBP-FPt3 (300 μs) / BCP (150 μs) / Alq3 (200 μs) with various concentrations of FPt3 doped Plot between current density and voltage for / Mg-Ag OLEDs.

도 13 은 다양한 농도의 FPt3 에서 FPt3 로 도핑된 도 12 의 OLEDs 의 전계발광 스펙트럼을 보여준다.FIG. 13 shows the electroluminescence spectra of the OLEDs of FIG. 12 doped with FPt3 at various concentrations of FPt3.

도 14 는 다양한 농도의 FPt3 에서 FPt3 로 도핑된 도 12 의 OLEDs 의 CIE 좌표를 보여준다.FIG. 14 shows the CIE coordinates of the OLEDs of FIG. 12 doped with FPt3 at various concentrations of FPt3.

도 15 는 다양한 농도의 FPt3 에서 FPt3 로 도핑된 도 12 의 OLEDs 에 대한 휘도 대 전압의 플롯을 보여준다.FIG. 15 shows a plot of luminance versus voltage for the OLEDs of FIG. 12 doped with FPt3 at various concentrations of FPt3.

도 16 은 다양한 농도의 FPt3 에서 FPt3 로 도핑된 도 12 의 OLEDs 에 대한 전력 효율 대 휘도의 플롯을 보여준다.FIG. 16 shows a plot of power efficiency versus brightness for the OLEDs of FIG. 12 doped with FPt3 at various concentrations of FPt3.

도 17 은 다양한 농도의 FPt3 에서 FPt3 로 도핑된 도 12 의 OLEDs 에 대한 전력 효율 대 전류 밀도의 함수로서의 휘도의 플롯을 보여준다.FIG. 17 shows a plot of luminance as a function of power efficiency versus current density for the OLEDs of FIG. 12 doped with FPt3 at various concentrations of FPt3.

도 18 은 플라티늄 (II)(2-(4',6'-디플로로페닐)피리디나토-N,C2')(2,4-펜탄디나토)(FPt, FPt(acac)), 플라티늄(II)(2-(4',6'-디플로로페닐)(피리디나토-N,C2')(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오나토)(FPt2), 플라티늄(II)(2-(4',6'-디플로로페닐)피리디나토-N,C2')(6-메틸-2,4-헵탄디오나토)(FPt3), 플라티늄(II)(2-(4',6'-디플로로페닐)피리디나토-N,C2')(3-에틸-2,4-헵탄디오나토)(FPt4), 이리듐-비스(4,6,-F2-페닐-피리디나토-N,C2')피콜리네이트(FIrpic), fac-이리듐(III)트리스(1-페닐피라졸라토-N,C2')(Irppz) 및 N, N'-메타-디카르바졸로벤젠(mCP).18 shows platinum (II) (2- (4 ', 6'-difluorophenyl) pyridinato-N, C 2' ) (2,4-pentanedinato) (FPt, FPt (acac)), Platinum (II) (2- (4 ', 6'-difluorophenyl) (pyridinato-N, C 2' ) (2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato) (FPt2), platinum (II) (2- (4 ', 6'-difluorophenyl) pyridinato-N, C 2' ) (6-methyl-2,4-heptanedionato) (FPt3), Platinum (II) (2- (4 ', 6'-difluorophenyl) pyridinato-N, C 2' ) (3-ethyl-2,4-heptanedionato) (FPt4), iridium-bis ( 4,6, -F 2 -phenyl-pyridinato-N, C 2 ′ ) picolinate (FIrpic), fac-iridium (III) tris (1-phenylpyrazolato-N, C 2 ′ ) (Irppz ) And N, N'-meth-dicarbazolobenzene (mCP).

도 19 는 8 % FPt("Me"로 표지)와 20 %FPt2("iPr"로 표지)로 별개로 도핑된CBP 필름의 광발광 스펙트럼을 보여준다.19 shows the photoluminescence spectra of CBP films doped separately with 8% FPt (labeled "Me") and 20% FPt2 (labeled "iPr").

도 20 은 mCP 박막 필름내로 도핑된 FPt 의 농도변화에 대한 광발광 스펙트럼을 보여준다. 스펙트럼은 매트릭스 물질의 최대 여기에서(mCP 에서는 300 nm) 필름을 여기시킴으로서 측정되었다.20 shows photoluminescence spectra for concentration changes of FPt doped into mCP thin film. The spectrum was measured by exciting the film at the maximum excitation of the matrix material (300 nm in mCP).

도 21 은 CBP 및 mCP 호스트 분자의 에너지 최소화 구조를 보여준다. 분자 모델링과 에너지 최소화는 MacSpartan Pro v 1.02 소프트웨어 팩키지, Wavefunction Inc, Irvine, CA 92612 를 이용하여 PM3 레벨에서 수행되었다.21 shows energy minimization structures of CBP and mCP host molecules. Molecular modeling and energy minimization were performed at the PM3 level using the MacSpartan Pro v 1.02 software package, Wavefunction Inc, Irvine, CA 92612.

도 22 는 선택된 물질에 대한 HOMO 와 LUMO 준위를 묘사한 에너지 준위 다이아그램을 보여준다. 각 오비탈에 대한 에너지는 (HOMO) 이하나 또는 (LUMOs) 이상에서 적절한 막대로 열거된다. 방사 도펀트 FPt 에 대한 HOMO 와 LUMO 준위는 각각의 플롯에서 점선으로 표현된다. 도핑된 발광 층(CBP 또는 mCP)은 괄호로 묶여진다. 각각의 장치는 CBP 또는 mCP 층을 가지거나 또는 둘다 가지지 않는다. 상층 플롯은 4 층 OLED(전자 차단층 없음)에 대한 다이아그램을 보여주며, 하층 플롯은 Irppz EBL 을 가지는 유사한 OLED 를 보여준다.22 shows an energy level diagram depicting HOMO and LUMO levels for the selected material. The energy for each orbital is listed as an appropriate bar below (HOMO) or above (LUMOs). HOMO and LUMO levels for the emission dopant FPt are represented by dotted lines in each plot. The doped light emitting layer (CBP or mCP) is enclosed in parentheses. Each device has a CBP or mCP layer or neither. The top plot shows a diagram for a four layer OLED (no electron blocking layer), and the bottom plot shows a similar OLED with Irppz EBL.

도 23 은 mCP 계 WOLED(ITO/NPD(400Å)/Irppz(200Å)/mCP:FPt(도핑 수준 16 %, 300Å)/BCP(150Å)/Alq3(200Å)/LiF-Al)에 대한 장치 특성을 보여준다. Irppz EBL 을 가지는 장치의 개략적인 그림이 상층 플롯의 내삽그림으로 보여진다. 스펙트럼 및 CIE 좌표(내삽)는 상층 플롯내에서 보여진다.FIG. 23 shows device characteristics for mCP-based WOLEDs (ITO / NPD (400 Hz) / Irppz (200 Hz) / mCP: FPt (doping level 16%, 300 Hz) / BCP (150 Hz) / Alq3 (200 Hz) / LiF-Al). Shows. A schematic of the device with Irppz EBL is shown as an interpolation of the upper plot. Spectrum and CIE coordinates (interpolation) are shown in the upper plot.

도 24 는 양자 효율과 전류 밀도 그리고 전류-전압 특성(내삽물)을 도 23 에서 기술된 장치에 대해서 보여준다.FIG. 24 shows the quantum efficiency, current density and current-voltage characteristics (interpolates) for the device described in FIG.

도 25 는 W 당 루멘과 밝기와 전류밀도에 대한 플롯을 도 23 에서 기술된 WOLED 와 Irppz EBL 이 없는 관련 구조에 대해서 보여준다.FIG. 25 shows plots for lumens per W and brightness and current density for the associated structures without the WOLED and Irppz EBL described in FIG. 23.

발명의 상세한 설명Detailed description of the invention

본 발명은 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세하게 설명될 것이다. 이들 실시예들은 단지 예시적인 실시예로서 사용되며, 발명은 여기에 한정되지 않는다.The invention will be described in detail with respect to preferred embodiments of the invention. These embodiments are used only as exemplary embodiments, and the invention is not limited thereto.

본 발명은 효율적인 백색 방출 OLEDs 를 생산하는 것이다. 본 발명의 장치는 가시 스펙트럼을 충분히 커버하는 단일 방출영역에서 두 방사체를 이용한다. 백색 방출은 루모포어의 하나에 의해서 집합의 형성을 통해 단일 방출영역에서 두 발광 방사체로부터 성취된다. 집합체방사체는 바닥 상태 및/또는 여기상태에 한정된 2 이상의 방사성 분사 또는 부분을 포함한다. 일반적으로, 집합체방사체는 2 방출 분자(즉, 이량체)로 구성되며, 이것은 상이하거나 유사할 수 있다. 루모포어는 형광을 통해서(단일항 여기 상태로부터) 또는 인광을 통해서(삼중항 여기 상태로부터) 방출할 수 있다. 두 방사 센터(집합체방사체 및 단량체 방사체)는 단일 방사층에 도핑될 수 있다. 이것은 단순하고, 밝으며, 그리고 효율적인 WOLEDs 구조를 가능하게 하며, 높은 연색지수를 보여준다. 백색 광을 생산하는 방법 가운데서, 전계인광은 100 % 내부 양자 효율을 성취할 수 있다는 그 예시된 잠재성 때문에, 가장 효율적인 OLED 발광 메카니즘으로서 바람직하다. 놀랍게도, 여기 상태 집합으로부터 인광 방사가 기대했던것보다 훨씬 더 크며, 100 % 내부 양자 효율을 성취하기 위한 포텐셜이 제공된다는 것을 발견하였다. 전형적으로 유기 금속 인광성 물질을 전도성 호스트에 도핑하여 성취되는 전계 인광은 디스플레이 영역에서 필수적인 기본적 컬러를 발생시키도록 성공적으로 사용되어 온 반면, 백색 광원에 요구되는 넓은 스펙트럼 방사의 효율적인 발생이 현재까지는 이해하기 어렵다.The present invention is to produce efficient white emitting OLEDs. The device of the present invention utilizes two emitters in a single emission area that sufficiently covers the visible spectrum. White emission is achieved from two luminescent emitters in a single emission region through the formation of aggregates by one of the lumopores. The aggregate emitter includes two or more radioactive jets or portions defined in a ground state and / or in an excited state. In general, aggregate emitters are composed of two release molecules (ie, dimers), which can be different or similar. Lumopores can emit via fluorescence (from a singlet excited state) or through phosphorescence (from a triplet excited state). Two spinning centers (aggregate emitter and monomer emitter) may be doped in a single emitting layer. This allows for simple, bright, and efficient WOLEDs structure and shows high color rendering index. Among the methods of producing white light, electrophosphorescence is preferred as the most efficient OLED light emitting mechanism, because of its illustrated potential for achieving 100% internal quantum efficiency. Surprisingly, it was found that phosphorescence emission from the set of excitation states is much larger than expected, providing the potential to achieve 100% internal quantum efficiency. Field phosphorescence, typically achieved by doping an organometallic phosphorescent material into a conductive host, has been successfully used to generate the essential colors necessary in the display area, while the efficient generation of the broad spectral emission required for white light sources is to date understood. Difficult to do

방사물질을 별개의 층으로 분리하는 것이 세 도펀트 전계발광 장치의 컬렁 튜닝을 상대적으로 간단한 공정, 일예로 동-계류중인 출원 No. 60/291,496, 제목"고효율 다칼라 전계인광 OLEDs" 2001 년 5 월 16 일 출원에 나타난 공정을 만들 수 있는 반면, 다층 접근은 장치에 복잡성을 더하게 된다. 장치가 두 방사체로 만들어질 수 있다면, 그리고 두 방사체가 동일한 방출 영역에서 존재할 수 있다면, 이것은 훨씬 더 단순할 수 있다. 그러한 경우, 장치는 동일한 높은 효율로 제조될 수 있으며, 단색 전계인광 OLEDs에 예시되는 긴 수명으로 제조될 수 있다. 단지 두개의 도펀트를 사용하고, 그리고 수용가능한 CRI 값을 얻기 위해서, 도펀트의 하나는 매우 넓은 방출라인을 가져야 한다. 불행하게도, 넓은 방출 라인은 전형적으로 단지 비효율적인 장치에 관측될 수 있다.Separating the radioactive material into separate layers is a relatively simple process, e.g., co-pending application No. 60 / 291,496, titled “High Efficiency Multicolor Electroluminescent OLEDs” While the process described in the May 16, 2001 application can be made, the multilayer approach adds complexity to the device. If the device can be made of two emitters, and if both emitters can be present in the same emission area, this can be much simpler. In such a case, the device can be manufactured with the same high efficiency, and can be manufactured with the long lifetime exemplified in monochromatic electrophosphorescent OLEDs. Using only two dopants, and in order to obtain acceptable CRI values, one of the dopants must have a very wide emission line. Unfortunately, wide emission lines can typically only be observed in inefficient devices.

도펀의 수와 다수 컬러-밴드 건축에서 유래하는 구조적 이종성을 감소시키기 위한 양호한 접근법은 그 여기 상태에서 넓은 방사 들뜬 복합체를 형성하는 루모포어를 이용하는 것이다(즉, 파동함수의 인접, 상이한 분자와 겹치는 상태). 최근에, 형광 들뜬 복합체 OLEDs 는 Commissiion International de l'Eclairage(CIE) 좌표가 이상적인 백색 광원(0.33, 0.33)에 근접하고, 그리고 외부효율 η외부=0.3 %, 발광 효율 ηp= 0.58 lm/W 이고, 그리고 최대 휘도는 2000 cd/m2인 것이 알려졌다.Berggren, M. et al. J. Appl. Phys. 76, 7530-7534(1994); 및 Feng, J. et al, Appl. Phys. Lett. 78, 3947-3949를 참조하라. 이 수치는 실용적인 조명 분야에서 필요한 것들보다 상당히 낮은 것이다. 그러한 OLEDs 로부터의 방사는 들뜬 복합체에 의해서 단독으로 생산될 수 있는 것으로 보고되었다.A good approach to reduce the number of dopants and the structural heterogeneity resulting from multiple color-band constructions is to use lumopores that form broad radiant excited complexes in their excited states (i.e., adjacent to wavefunctions, overlapping different molecules). ). Recently, fluorescent excited composite OLEDs have a Commissiion International de l'Eclairage (CIE) coordinate close to an ideal white light source (0.33, 0.33), external efficiency η external = 0.3%, luminous efficiency η p = 0.58 lm / W And the maximum brightness is known to be 2000 cd / m 2. Berggren, M. et al. J. Appl. Phys. 76, 7530-7534 (1994); And Feng, J. et al, Appl. Phys. Lett. See 78, 3947-3949. This figure is considerably lower than what is needed in the field of practical lighting. It has been reported that radiation from such OLEDs can be produced alone by excitable composites.

우리는 효율적인 백색 발광 OLEDs 을 성취하기 위한 해법은 단일 방사 영역에서 두개의 발광 방사체로부터 방사를 얻는 것을 포함하며, 여기서 하나의 방사 센터는 단량체가고, 다른 방사 센터는 집합체이다. 집합체방사체는 바닥 상태 및/또는 여기 상태에 한정되는 2 이상의 루모포어를 포함한다. 일반적으로, 집합체방사체는 상이하거나 또는 동일할 수 있는 두 분자(즉 다이머)로 구성될 수 있다.We find that the solution to achieving efficient white light emitting OLEDs involves obtaining radiation from two light emitting emitters in a single emission region, where one emission center is a monomer and the other emission center is an aggregate. The aggregate emitter comprises two or more lumopores that are confined to the ground state and / or the excited state. In general, aggregate emitters may be composed of two molecules (ie, dimers) which may be different or identical.

엑시머 또는 엑시플렉스(exciplex)는 집합체방사체를 포함하는 루모포어가 여기상태에 묶여있으나 바닥상태에 묶여 있는 것이 아닐 때 형성된다. 엑시머는 두 동일한 분자에 걸쳐 뻗어있는 여기 상태 파동함수를 가지는 이량체이다. 엑시플렉스는 두개의 비유사한 분자에 걸쳐 뻗어있는 여기 상태 파동함수를 가지는 이량체이다. 엑시머와 엑시플렉스에서, 구조 분자는 여기(엑시톤적)상태에 묶여있지만, 그러나 이완후 급격하게 두개의 별개 분자로 분리된다. 최종 결과는 엑시톤이 바닥상태에서 어떤 흡수도 가지지 않는 것이다. 엑시머와 엑시플렉스 형성은 구성 종의 LUMO 사이에 충분한 겹침이 있는 경우에 선호된다. 엑시머와 엑시플렉스 에너지는 그것을 구성하고, 그리고 그 방사가 전형적으로 넓은 라인인 두 분자중의 하나에 편재된 엑시톤의 에너지 보다 낮다. 엑시머와 엑시플렉스 둘다 묶인 바닥 상태 결핍이므로, 이들은 전하 이송 호스트 매트릭스로부터 광방출 센터로의 효율적인 에너지 전달의 성취를 위해서 동일한 해법을 제공한다. 사실, 두 방출 센터의 경우에, 엑시머 또는 엑시플렉스의 이용은 방출 센터상이의 에너지 전달을 제거하고, 복잡한 분자간 상호작용을 제거하는데, 이것은 컬러를 문제점이 많은 복합 도펀트를 이용하여 조정하게 만든다. 엑시머 및 엑시톤의 특성의 리뷰를 위해서, Andrew Gilbert and Jim Baggott, Essentials of Molecular Photochemistry, 1991, CRC Press, Boston, pp. 145-167 를 참조하라.An excimer or exciplex is formed when a lumopore containing an aggregate emitter is bound in an excited state but not in a ground state. Excimers are dimers with excited state wavefunctions extending across two identical molecules. Exiplexes are dimers with excited state wavefunctions extending across two dissimilar molecules. In excimers and exciplexes, structural molecules are bound to an excited (excitonic) state, but after relaxation they rapidly separate into two separate molecules. The end result is that the excitons do not have any absorption in the ground state. Excimer and exciplex formation are preferred where there is sufficient overlap between the LUMOs of the constituent species. The excimer and exciplex energy make up it, and the emission is lower than the energy of the exciton localized in one of the two molecules, typically a wide line. Since both excimer and exciplex are tied to ground state deficiency, they provide the same solution for the achievement of efficient energy transfer from the charge transfer host matrix to the light emission center. In fact, in the case of two emission centers, the use of excimers or exciplexes eliminates energy transfer between the emission centers and eliminates complex intermolecular interactions, which allows color to be adjusted using problematic complex dopants. For a review of the properties of excimers and excitons, see Andrew Gilbert and Jim Baggott, Essentials of Molecular Photochemistry, 1991, CRC Press, Boston, pp. See 145-167.

발명의 다른 실시예에서, 집합체방사체를 포함하는 분자는 바닥상태와 여기상태 양자에 고정된다. 예를 들어, 인광성 유기금속 화합물의 이량체는 금속-금속 결합을 바닥상태에서 가질 수 있다. 실제적으로, 이것은, 분자 박막 필름에 도핑될 때, 집합체방사체를 포함하는 루모포어가 OLEDs 의 제조에 사용된 타입의 바닥상태에 고정되는지 여부를 결정하기 어렵게 만든다. 진실은 어떤 집합체방사체에 대해서 극단의 사이에 존재하는 경우일 수 있다. 예를 들어, 인광성 유기금속 화합물의 이량체는 약한 금속-금속 결합은 바닥상태에서 가질 수 있으나, 여기상태에서 결합은 짧아지고 이량체는 강하게 결합한다. 이 경우, 이량체는 엑시머나 엑시플렉스가 아닌데, 이량체는 바닥상태에 고정되기 때문이다. 인광성 도펀트는 도핑된 필름에서 π-π 적층과 금속-금속 상호작용에 관련되며, 엑시머 또는 MMLCT 여기상태에 이른다. 그래서, 이들 필름으로부터의 방사는 엑시머적 또는 올리고머적 여기 상태 둘다로부터의 기여를 가질 수 있다. 양자중 어는 한 경우, 집합으로부터 관측된 방사 스펙트럼은 바닥상태에 고정되어 있든간에 전형적으로 넓고 그리고 비구조적며, 그리고 단량체보다 더 낮은 에너지를 발생시킨다. 그래서, "엑시머" 또는 "엑시플렉스"라는 용어는 여기서 사용되는 것과 같이, 어떤 경우에 강한 고정 여기 상태 및 약한 고정 여기 상태를 가지는 집합을 언급한다. 추가적으로, 용어"집합"은 여기서 사용되는 것과 같이, 통상적으로 이해되는 엑시머 및 엑시플렉스를 포함한다.In another embodiment of the invention, molecules comprising aggregate emitters are immobilized in both ground and excited states. For example, dimers of phosphorescent organometallic compounds may have a metal-metal bond in the ground state. In practice, this makes it difficult to determine whether, when doped into a molecular thin film, a lumopore containing aggregate emitters is anchored to the ground state of the type used in the manufacture of OLEDs. The truth may be the case between extremes of any collective radiator. For example, dimers of phosphorescent organometallic compounds may have weak metal-metal bonds in the ground state, but in the excited state the bonds are shortened and the dimers bond strongly. In this case, the dimer is not an excimer or an exciplex because the dimer is fixed in the ground state. Phosphorescent dopants are involved in π-π stacking and metal-metal interactions in doped films, leading to excimer or MMLCT excited states. Thus, radiation from these films can have contributions from both excimeric or oligomeric excited states. In either case, the emission spectrum observed from the set is typically wide and unstructured, whether fixed in the ground state, and generates lower energy than the monomers. Thus, the term "eximer" or "exiplex", as used herein, refers to a set having a strong fixed excited state and a weak fixed excited state in some cases. In addition, the term “set” includes excimers and exciplexes that are commonly understood, as used herein.

발명의 일 실시예에서, 단량체 또는 집합체방사는 동일한 도펀트로부터 성취된다. 상대적으로 다른 도펀트 분자와 가깝게 접촉하는 이들 도펀트 분자는 집합상태를 형성할 수 있을 것이다. 분리된 도펀트 분자는 단량체를 제공하지만, 집합방사를 제공하지는 않는다. 백색 OLED 는, 각 방사 센터로부터의 상대적인 기여도가 예를 들어 방사층에서 각 방사체의 농도를 조절함으로서 적절하게 조절될 수 있다면, 가능할 것이다. 잘 조화된 단량체 및 집합체방사를 단일 방사 도펀트를 가지는 방사층으로부터 성취하고, 높은 효율을 성취하기 위해서는, 단량체-집합비가 도펀의 적절한 농도에서 성취되어야 한다. 필름에서 분자간 상호작용의 특성에 영향을 주는 상이한 접근과, 그래서 단량체-집합체방사의 정도가 단량체-집합체방사율을 조절하기 위해서 사용될 수 있다. 그러한 접근은 도펀트 분자에서 입체적 벌크의 양을 변화시키는 것이다. 두번째로는 호스트 매트릭스를 변화시키는 것이다. 두 접근법은 방출층에서 도펀트 물질의 분해의 정도, 그래서 단량체와 집합체상태의 비에 영향을 미치는 것으로 믿어진다.In one embodiment of the invention, monomer or aggregate spinning is achieved from the same dopant. These dopant molecules that are in close contact with relatively other dopant molecules may form aggregates. Isolated dopant molecules provide monomers but do not provide aggregate spinning. White OLEDs would be possible if the relative contributions from each emission center could be adjusted appropriately, for example by adjusting the concentration of each emitter in the emitting layer. In order to achieve well matched monomer and aggregate spinning from the emissive layer with a single emissive dopant, and to achieve high efficiency, the monomer-set ratio must be achieved at an appropriate concentration of dopant. Different approaches affecting the nature of the intermolecular interactions in the film, and thus the degree of monomer-aggregate spinning can be used to control the monomer-aggregate emissivity. Such an approach is to change the amount of steric bulk in the dopant molecule. The second is to change the host matrix. Both approaches are believed to affect the degree of degradation of the dopant material in the emissive layer, and thus the ratio of monomer and aggregate state.

그러한 방법을 이용함에 있어, 본 발명의 특징은 WOLEDs 가 매우 낮은 효율과 매우 높은 CRI 둘다를 가지도록 방사층에 거쳐서 실질적으로 동일하게 도펀트의 농도를 조절함으로서 제조될 수 있다. 인접한 분자사이의 거리에서 자연 발생적인 변화는 주어진 호스트-도펀트 조합에 대한 집합체형성의 정도를 결정하며, 그래서단량체와 집합체방사사이의 소정의 밸런스가 성취될 수 있다. 본 발명의 장치에 의해서 생산되는 방사 스펙트럼은 충분히 가시 스펙트럼을 커버하고, 그래서 실질적으로 백색이며, 예를 드어 CIE x 좌표는 대략 0.3 에서 0.4 이고 CIE y좌표는 대략 0.3 에서 0.45 이다. 바람직하게, CIE x,y 좌표는 대략 (0.33, 0.33)이다. 또한, 본 발명의 장치는 바람직하게 적어도 70 이상의 CIE 연색지수(CRI)를 가지는 백색 방사를 생산할 수 있다. 보다 바람직하게, CRI 는 약 80 보다 높다. 선택적으로, 매우 높은 CRI 를 찾는 대신에, 기술된 CIE 좌표를 가지는 선택된 컬러를 생산하기 위해서 사용될 수 있다.In using such a method, features of the present invention can be made by adjusting the concentration of dopants substantially equally across the emissive layer such that WOLEDs have both very low efficiency and very high CRI. Naturally occurring changes in the distance between adjacent molecules determine the degree of aggregate formation for a given host-dopant combination, so that a certain balance between monomer and aggregate emission can be achieved. The emission spectrum produced by the device of the invention covers the visible spectrum sufficiently, so that it is substantially white, for example the CIE x coordinate is approximately 0.3 to 0.4 and the CIE y coordinate is approximately 0.3 to 0.45. Preferably, the CIE x, y coordinates are approximately (0.33, 0.33). In addition, the device of the present invention may produce white radiation, preferably having a CIE color rendering index (CRI) of at least 70 or more. More preferably, the CRI is higher than about 80. Alternatively, instead of finding a very high CRI, it can be used to produce a selected color with the described CIE coordinates.

본 발명의 장치는 에노드, HTL, ETL, 및 캐소드로 이루어진다. 또한, 장치는 추가적인 층들, 일예로 한정적이지는 않지만, 엑시톤 차단층(EBL), 별개의 방사층, 또는 홀 발사층(HIL)을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, HTL 은 또한 엑시톤이 형성되고, 전계발광 방사가 발생하는 영역으로 역할을 한다. 선택적으로 ETL 이 엑시톤이 형성되고, 전계 발광 방사가 발생하는 영역으로 역할을 할 수 있다. 다른 실시예에서, 장치는 엑시톤이 형성되고, 전계 발광 방사가 일어나는 별개의 방사층을 포함할 수 있다. 방사 영역은 두가지 타입의 방사 센터를 포함한다. 방사 센터의 하나는 넓은 방사 스펙트럼을 제공하는 집합을 형성한다. 다른 방사체는 단량체로서 방출한다. 발명의 한 실시예에서, 단일 발광 물질은 집합체방사체 및 단량체 방사체로서 방출할 수 있다. 높은 연색 지수에 이르는 컬러 최적화는 집합체형성 방사자 및 단량체 방사자를 선택하여 이들의 방사가 가시 스펙트럼을 커버하게 하고, 그리고 방사자의 농도를 변화시킴으로서 성취될 수 있다.The device of the present invention consists of an anode, an HTL, an ETL, and a cathode. The device may also include additional layers, such as but not limited to, an exciton blocking layer (EBL), a separate emitting layer, or a hole firing layer (HIL). In one embodiment, the HTL also serves as a region where excitons are formed and electroluminescent radiation occurs. Optionally, the ETL may serve as a region in which excitons are formed and electroluminescent emission occurs. In another embodiment, the device may include a separate emissive layer in which excitons are formed and electroluminescent radiation occurs. The radiation area includes two types of radiation centers. One of the radiation centers forms a collection that provides a broad emission spectrum. The other emitter emits as monomer. In one embodiment of the invention, the single luminescent material may emit as aggregate emitter and monomer emitter. Color optimization up to a high color rendering index can be achieved by selecting aggregated and monomeric emitters so that their emissions cover the visible spectrum and varying the concentration of the emitters.

바람직한 실시예에서, 두 발광 물질이 매트릭스 물질에 도핑된다. 매트릭스 물질은 전형적으로 전하 전송 물질이다. 특히 바람직한 실시예에서, 발광 물질은 인광성 방사자(즉, 이들은 삼중자 여기 상태로부터 방사한다)일 것이다. 전하 전달 호스트와 도펀트로 존재하는 물질들은 호스트로부터 도펀트 물질에 높은 수준의 에너지 전달을 가지도록 선택된다. 고 효율은 단일항 및 삼중항 상태 둘 다에서 인 삼중항 상태로 에너지 전달이나 또는 인광성 물질에서 전하의 직접 포획에 의해서 얻어질 수 있으며, 여기 상태의 100 % 까지 거둬들인다. 추가로, 이들 물질들은 OLED 에 대해서 수용가능한 전자적 특성을 생산할 수 있을 필요가 있다. 또한, 그러한 호스트 및 도펀트 물질은 바람직하게는 통상의 제조 기법을 이용함으로서 OLED 에 도입될 수 있는 출발 물질을 이용하여 OLED 로 용이하게 도입될 수 있다. 예를 들어, 적은 분자, 비폴리머 물질들은 라인-오브-사이트(line-of-sight) 진공-침적법을 이용하여 침적되거나, 또는 유기증기상 침적(OVPD)을 이용하여 침적될 수 있으며, 이 기법은 여기서 참고문헌으로 도입된 출원 번호가 08/972,156이며, 1997 년 11 월 17 일 출원된 "Low Pressure Vapor Deposition Of Organic Thin Films" 이라는 출원을 용할 수 있다. 선택적으로, 폴리머 물질들은 스핀 코팅법을 이용하여 침적될 수 있다.In a preferred embodiment, two light emitting materials are doped into the matrix material. The matrix material is typically a charge transfer material. In a particularly preferred embodiment, the luminescent material will be phosphorescent emitters (ie they emit from triplet excited states). Materials present as charge transfer hosts and dopants are selected to have a high level of energy transfer from the host to the dopant material. High efficiency can be obtained by energy transfer from the singlet and triplet states to the phosphorus triplet state or by direct capture of charge from the phosphorescent material, retrieving up to 100% of the excited state. In addition, these materials need to be able to produce acceptable electronic properties for OLEDs. In addition, such host and dopant materials can be readily introduced into the OLED using starting materials that can be introduced into the OLED, preferably by using conventional manufacturing techniques. For example, small molecular, nonpolymeric materials can be deposited using line-of-sight vacuum-deposition or can be deposited using organic vapor deposition (OVPD). The technique uses an application entitled “Low Pressure Vapor Deposition Of Organic Thin Films” filed Nov. 17, 1997, filed 08 / 972,156, incorporated herein by reference. Optionally, the polymeric materials can be deposited using spin coating.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 장치의 방사영역은 엑시머와 단량체 방사자로 이루어질 수 있다. 단량체와 엑시머를 포함하는 발광 물질은 형광과 인광을 통해서 방사할 수 있다. 단량체 방사자는 바람직하게 고에너지(예를 들어, 청색 또는 녹색)부분을 방사하는 것이다. 이 엑시머 상태로 어떤 흡수도 없으며, 그래서 단량체 방사체로부터 엑시머로 최소 에너지 전달이 있을 것이다.In a preferred embodiment of the invention, the radiation zone of the device may consist of excimer and monomer emitters. Luminescent materials including monomers and excimers can emit through fluorescence and phosphorescence. The monomer emitter is preferably one that emits a high energy (eg blue or green) portion. There is no absorption in this excimer state, so there will be minimal energy transfer from the monomer emitter to the excimer.

도핑된 층으로부터 효과적인 엑시머 방사를 얻기 위해서, 도펀트 농도의 제어는 중요한 고려사항이다. 엑시머는 전형적으로 평면 분자가 상호간에 매우 근접하게 존재할 때 형성될 것이다. 예를 들어, 정사각형 평면 금속 복합체, 일예로 어떤 Pt 복합체는 박막 필름과 고농축 용액에서 엑시머를 형성하는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, FPt(acac)는 디클로로메탄의 10-6M 용액에서 단량체 방사와 그리고 10-3M 농축 용액에서 엑시머 방상를 보여준다.In order to obtain effective excimer emission from the doped layer, control of the dopant concentration is an important consideration. Excimers will typically form when planar molecules are in close proximity to one another. For example, square planar metal composites, such as some Pt composites, are known to form excimers in thin films and highly concentrated solutions. For example, FPt (acac) shows monomer spinning in a 10-6 M solution of dichloromethane and excimer deflation in a 10-3 M concentrated solution.

적절한 농도에서, 단량체 방사와 엑시머 방사 둘 다를 동일한 도펀트로부터 얻는 것이 가능하다. 다른 도펀트 분자와 상대적으로 가깝게 접촉하고 있는 이들 도펀트 분자만이 엑시머 상태를 형성할 수 있을 것이다. 격리된 도펀트 분자는 단량체 방사를 제공하지만 엑시머 방사를 하지는 않는다. 만일 단량체가 청색 방사이며, 엑시머가 노란색 방사라면, 그리고 만일 각 방사체로부터 상대적인 기여도가 적절하게 예를 들어 방사층에서의 각 방사체의 농도를 조절함으로서, 제어될 수 있다면, 백색 OLED 가 될 수 있을 것이다.At appropriate concentrations, it is possible to obtain both monomeric and excimer spinning from the same dopant. Only those dopant molecules that are in relatively close contact with other dopant molecules will be able to form excimer states. The isolated dopant molecules provide monomer spinning but do not excimer spinning. If the monomer is blue emission and the excimer is yellow emission, and if the relative contribution from each emitter can be controlled, for example by adjusting the concentration of each emitter in the emitting layer, it may be a white OLED. .

엑시머 상태를 형성하는 것은 상호간에 근접하게 존재하는 두 방사 분자를 요구하며, 그래서 이들은 이들 중 하나가 그 여기상태로 향상될 때 이량체가 될 수 있다. 이것은 엑시머 형성에 있어서 매우 강한 농도 의존성이 있을 수 있다는 것을 보여준다. 예를 들어, 1 % 에서 FPt 가 호스트 메트릭스, 일예로 CBL로 도핑될 때, 박막 필름의 광발광 스펙트럼에서는 단지 단량체 방사만이 관측된다. 이러한 낮은도핑 레벨에서, 분자는 격리된다. 도핑 농도가 상승함에 따라서, 엑시머 방사의 양이 단량체 라인이 감소함에 따라서 증가한다. FPt 도핑 레벨이 2 - 3 % 일 때, 단량체와 엑시머 방사비는 1: 1 에 근접한다. 이 도핑 레벨에서, 일부 FPt 분자는 격리되고, 다른 것들은 다른 FPt 분자에 매우 근접하게 존재하여, 효과적인 엑시머 형성에 도달하게 된다. 6 % 의 도핑 레벨에서는 거의 완전한 엑시머 방사가 관측된다.Forming an excimer state requires two emitting molecules that are in close proximity to each other, so they can be dimers when one of them is enhanced to its excited state. This shows that there can be very strong concentration dependence on excimer formation. For example, when FPt at 1% is doped with a host matrix, for example CBL, only monomer emission is observed in the photoluminescence spectrum of the thin film. At this low doping level, the molecules are sequestered. As the doping concentration rises, the amount of excimer radiation increases as the monomer line decreases. When the FPt doping level is 2-3%, the monomer and excimer emission ratios are close to 1: 1. At this level of doping, some FPt molecules are sequestered and others are in close proximity to other FPt molecules, leading to effective excimer formation. Nearly complete excimer emission is observed at the 6% doping level.

만일 OLED 가 약 2-3 % 로 도핑된 FPt 필름으로 제조된다면, 백색 OLED 를 제조하는 것이 가능하다. 이 장치는 박막 필름에 균일하게 도핑되어 존재하는 단일 도펀트만을 가진다. 불행하게도, 약 2 - 3 % 의 도핑 레벨은 너무 낮아서 호스트 엑시톤을 효과적으로 막기을 수 없고, 결과적으로 전계발광 스펙트럼에서 유의한 호스트 방사에 이르게 된다. 효과적인 광발광 OLED 를 제조하기 위해서는 도핑 레벨은 약 6 % 이상이 바람직하며, 더 높은 도핑 레벨에서 가장 높은 효율을 가진다. 효과적인 OLED 를 제조하기에 충분히 높은 도핑 레벨에서, 엑시머 방사만이 FPt 에서 관측된다. 보다 효과적인 백색 방사 형태 단일 도펀트(단량체와 엑시머 동시 방사를 통해서)를 성취하기 위해서, 조화된 방사에 이르는 도핑 레벨은 증가되어야 한다.If the OLED is made of FPt film doped with about 2-3%, it is possible to produce white OLEDs. This device has only a single dopant present evenly doped in the thin film. Unfortunately, the doping level of about 2-3% is too low to effectively block host excitons, resulting in significant host emission in the electroluminescent spectrum. To produce an effective photoluminescent OLED, the doping level is preferably about 6% or more, with the highest efficiency at higher doping levels. At a doping level high enough to produce an effective OLED, only excimer emission is observed at the FPt. In order to achieve a more effective white emission form single dopant (through simultaneous monomer and excimer emission), the doping level leading to harmonized emission must be increased.

입체 벌크의 방사체가 증가할 때, 엑시머가 고체 상태로 형성될 수 있는 경향이 증가된다. 첨가된 벌크는 분자가 가깝게 뭉치는 것을 방해한다. 이것은 FPt2(도 9)의 스펙트럼에서 용이하게 발견된다. 복합체의 t-Bu 기는 도핑된 필름에서 이들 분자의 가까운 면-대-면 충진을 방해한다. 결과적으로, 단지 단량체 방사만이25 % 의 높은 도핑 레벨에서, FPt2 의 도핑된 박막필름의 광발광 스펙트럼에서 관측된다. FPt 는 너무 용이하게 엑시머를 형성하고, FPt2 는 엑시머를 형성하지 못한다. 중간 수준의 입체 벌크를 가지는 분자가 사용될 때, 적절한 도핑 레벨에서 혼합된 단량체/엑시머 방사를 성취하는 것이 가능하다. 투여된 입체 벌크의 역할이 FPt3(도 10)과 FPt4(도 11)의 광발광 스펙트럼에서 명백하게 보여진다. 낮은 도핑 수준에서, 단량체 방사가 발견되고, 높은 도핑레벨에서 엑시머 방사가 압도적이다. 10 % 도핑 근처에서, 양자의 이들 복합체에 대해서 가깝게 조화된 단량체-엑시머 방사가 관측된다. 낮은 도핑 레벨에서, 호스트로부터 많은 기여가 관측될 수 있다. 도핑 수준이 증가함에 따라, 호스트 기여는 더 높은 방사 레벨에서 보다 효과적인 엑시톤 전달을 기대한 것처럼 감소된다.As the emitter of steric bulk increases, the tendency for the excimer to form in the solid state is increased. The added bulk prevents the molecules from close together. This is easily found in the spectrum of FPt2 (FIG. 9). The t-Bu group of the complex interferes with the near face-to-face filling of these molecules in the doped film. As a result, only monomer emission is observed in the photoluminescence spectrum of the doped thin film of FPt2 at a high doping level of 25%. FPt forms the excimer too easily, and FPt2 does not form the excimer. When molecules with moderate levels of steric bulk are used, it is possible to achieve mixed monomer / excimer spinning at the appropriate doping level. The role of the steric bulk administered is clearly seen in the photoluminescence spectra of FPt3 (FIG. 10) and FPt4 (FIG. 11). At low doping levels monomer emission is found and at high doping levels excimer spinning is overwhelming. Near 10% doping, closely matched monomer-excimer emission is observed for these complexes of both. At low doping levels, many contributions can be observed from the host. As the level of doping increases, the host contribution decreases as expected for more effective exciton transfer at higher emission levels.

본 실험의 다른 실시예에서, 단량체 /집합체 방사 비는 호스트 메트릭스 물질의 변화에 의해서 최적화된다. 예를 들어, 단일 도펀트 시스템에서(동일한 도펀트로부터 단량체와 집합체 방사 둘다), 방사층에서 도펀트의 결합정도, 그리고 그래서 방사 상태의 비가 호스트 매트릭스 물질을 변화시킴으로서 변화될 수 있다. 이론에 제한됨이 없이, 도핑 필름의 성장 중, 호스트 매트릭스에서 도펀트의 응집과 이들의 분산사이에는 경쟁 공정이 존재한다. 호스트 매트릭스가 양호한 용매로 작용한다며, 도펀트는 필름에 보다 균일하게 분산될 것이며, 단량체 종을 선호하게 된다. 나쁜 용해성 호스트 매트릭스는 단량체 도펀트를 효과적으로 분산시키지 않을 것이며, 도펀트 응집에 이르게 된다. 그래서, 보다 용해성인 호스트는 주어진 도펀트 농도에서 집합체 종에 비해서 단량체 종을 더 선호하게 된다. 호스트 물질의 다양한 특성이 특정 도펀트에 대해서 그 용매 특성을 결정함에 있어서 중요할 수 있으며, 쌍극자 모멘트, 결합에너지, 및 다른 물리적 특성, 일예로 결정화도이다.In another embodiment of this experiment, the monomer / aggregate emission ratio is optimized by the change of host matrix material. For example, in a single dopant system (both monomer and aggregate spinning from the same dopant), the degree of binding of the dopant in the emissive layer, and so the ratio of the spinning state, can be varied by changing the host matrix material. Without wishing to be bound by theory, there is a competitive process between the aggregation of dopants in the host matrix and their dispersion during the growth of the doped film. While the host matrix serves as a good solvent, the dopant will be more uniformly dispersed in the film, favoring monomeric species. Poor soluble host matrices will not effectively disperse monomer dopants and lead to dopant aggregation. Thus, more soluble hosts will prefer monomer species over aggregate species at a given dopant concentration. Various properties of the host material may be important in determining its solvent properties for a particular dopant, including dipole moment, binding energy, and other physical properties, such as crystallinity.

다른 대표적인 실시예에서, 장치가 청색광을 단량체 여기상태로부터 방사하도록 두 도펀트 방사 물질로부터 제조된다. 다른 도펀트는 엑시머 상태로부터 방사하며, 넓은 노란색 방사에 이른다. 예를 들어, 이 컨셉을 보여주기 위해서 제조된 장치는 청색 방사 옥타헤드랄(octahedral) Ir 복합체, FIrpic 를 이용하였으며, 이것은 어떤 도핑 레벨에서도 엑시머 상태를 형성하지 않는다. 장치에서 사용되는 다른 도펀트는 평면 Pt 복합체, FPt 이며, 이것은 효과적으로 엑시머 상태를 매우 낮은 도핑레벨에서도 형성한다. 각각의 도펀트가 6 % 로 존재시, 결과적인 전계 발광 방사는 FIrpic(단량체)와 FPt 엑시머로부터 대략 동일한 기여도로 구성된다.In another exemplary embodiment, the device is made from two dopant emissive materials to emit blue light from the monomer excited state. The other dopant emits from the excimer state, leading to broad yellow radiation. For example, the device fabricated to demonstrate this concept used a blue emitting octahedral Ir composite, FIrpic, which did not form an excimer state at any doping level. Another dopant used in the device is the planar Pt composite, FPt, which effectively forms excimer states even at very low doping levels. When each dopant is present at 6%, the resulting electroluminescent emission consists of approximately equal contributions from FIrpic (monomer) and FPt excimer.

엑시플렉스 방사체가 가시 스펙트럼의 저에너지 부분에 걸쳐 있는 넓은 방사를 제공하기 위해서 사용될 때마다. 장치의 방사 영역은 엑시플렉스와 단량체 방사체로 구성된다. 단량체와 엑시머를 포함하는 발광 물질은 인광 또는 형광을 통해서 방사한다. 단량체 방사체는 바람직하게 가시 스펙트럼의 고에너지를 부분(예를 들어 청색 또는 녹색)을 방사하는 것이다. 엑시플렉스 방사체는 가시 스펙트럼의 저에너지 부분에 걸쳐 있는 넓은 방사를 제공한다. 이 엑시플렉스 상태로의 어떤 흡수도 없으며, 그래서 단량체 방사체로부터 엑스플렉스로 최소 에너지 전달이 있을 것이다. 그래서, 예를 들어 하나는 매트릭스 물질을 가지는 엑시플렉스를 형성하고 하나는 그렇지 않는 두개의 청색 방사 인광 물질로 만일 장치가 제조되면, 백색 장치가 제조될 수 있다. 엑시플렉스는 노란색을 방출할 수 있고, 비-엑시플렉스 형성 도펀트로부터 에너지를 포획하지 않을 것인데, 엑시플렉스가 어떤 바닥 상태 흡수를 가지지 않기 때문이다(흡수에 대한 오실레이터 강도는 영이며, 그래서 Forster 반경 = 0 이다). 그래서, 청색 대 노란색 방사의 비는 두 방사체의 비를 변화시킴으로서, 청색 방사체로부터 노란색 방사체로의 에너지 전달의 완료 없이, 용이하게 조절될 수 있다. 그러한 두 물질의 예로는 FIrpic 및 FPt 가 있다. Ir 복합체는 엑시플렉스를 형성하지 않으며, Pt 복합체는 TAZ 매트릭스에서 노란색 엑시플렉스를 형성한다. 두 장치의 전계 발광 스펙트럼과 이들의 합은 도 1 에서 보여진다. Ir 계 장치는 6 % 의 피크 외부 효율을 가지며, Pt 계 장치(엑시플렉스 방사)는 4 % 의 외부 효율을 가진다. 합쳐진 두 광원은 CRI 82 를 가지는 백색광원을 제공하며, 일부 최고의 발광원에 필적할 수 있다.Whenever an exciplex emitter is used to provide wide radiation over the low energy portion of the visible spectrum. The emission region of the device consists of exciplex and monomer emitter. Luminescent materials, including monomers and excimers, emit through phosphorescence or fluorescence. The monomer emitter is preferably one that emits high energy portions of the visible spectrum (eg blue or green). Exiplex emitters provide broad radiation that spans the low energy portion of the visible spectrum. There is no absorption into this exciplex state, so there will be minimal energy transfer from the monomer emitter to the Xplex. So, for example, if a device is made of two blue emitting phosphors, one forming an exciplex with a matrix material and one not, a white device can be manufactured. The exciplex can emit yellow and will not capture energy from the non-exiplex forming dopants because the exciplex does not have any ground state absorption (the oscillator strength for absorption is zero, so the Forster radius = 0). Thus, the ratio of blue to yellow emission can be easily adjusted by changing the ratio of the two emitters, without completing the energy transfer from the blue emitter to the yellow emitter. Examples of such two materials are FIrpic and FPt. Ir complex does not form an exciplex and Pt complex forms a yellow exciplex in the TAZ matrix. The electroluminescence spectra of the two devices and their sum are shown in FIG. 1. Ir based devices have a peak external efficiency of 6% and Pt based devices (exiplex radiation) have an external efficiency of 4%. The two light sources combined provide a white light source with CRI 82 and can be comparable to some of the best light sources.

집합체 방사에 관련되지 않은 단량체 방사체는 고 에너지(예를 들어 청색) 발광 물질로부터 선택될 수 있다. 단량체 방사체는 특정 농도에서 집합체 형성을 위해서 고체 상태에서 요구되는 근접성을 방해하는 전형적으로 충분한 입체 벌크를 가지는 발광 화합물이다. 바람직한 단량체 방사체는 옥타헤달 좌표 형태를 가지거나 또는 집합체 형성을 막기에 충분한 입체 벌크의 리간드를 가지며 정사각형 평평한 형태를 가지는 유기금속 전이 금속 복합체를 포함한다.Monomer emitters that are not involved in aggregate emission can be selected from high energy (eg blue) luminescent materials. Monomer emitters are luminescent compounds that typically have sufficient steric bulk to interfere with the proximity required in the solid state for aggregate formation at certain concentrations. Preferred monomer emitters include organometallic transition metal complexes that have an octahedal coordinate form or have three-dimensional bulk ligands sufficient to prevent aggregate formation and have a square flat form.

본 장치에서 이용하기 위한 인광 물질은 전형적으로 유기 금속 화합물이다. 인광 물질은 함께 계속중인 출원 미국 일련 번호 08/980,986 호, 2001 년 6 월 8 일 출원, 및 09/978455, 2001 년 10 월 16 일 출원에서 개시된 것과 같은 유기금속화합물로부터 선택될 수 있으며, 이 문헌들은 여기서 전체적으로 참고문헌으로 도입된다.The phosphor for use in the device is typically an organometallic compound. The phosphor may be selected from organometallic compounds such as those disclosed in the ongoing application US Serial No. 08 / 980,986, filed June 8, 2001, and 09/978455, filed October 16, 2001. Are hereby incorporated by reference in their entirety.

다양한 화합물이 HTL 물질 또는 ETL 물질로 사용되어 왔다. ETL 물질은 특히 아릴 치환된 옥사디아졸, 아릴-치환된 트리아졸, 아릴-치환된 펜안트롤린, 벤족사졸, 또는 벤즈시아졸 화합물을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 1,3-비스(N,N-t-부틸-페닐)-1,3,4-옥사디아졸(OXD-7);3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트리아졸(TAZ); 2,9-디메틸-4,7-디페닐-펜안트롤린(바소큐프로인 또는 BCP); 비스(2-(2-하이드록시페닐)-벤족사졸레이트)징크; 또는 비스(2-(2-하이드록시페닐)-벤즈시아졸레이트)아연; 예를 들어 C. Adachi et al., Appl. Phys. Lett., Vol. 77, 904(2000)에 개시된 것들이다. 다른 전자 전송 물질은 (4-비페닐)(4-t-부틸페닐)옥시디아졸(PDB)과 알루미늄 트리스(8-하이드록시퀴놀레이트)(Alq3)를 포함한다.Various compounds have been used as HTL materials or ETL materials. ETL materials may include, in particular, aryl substituted oxadiazoles, aryl-substituted triazoles, aryl-substituted phenanthrolines, benzoxazoles, or benzthiazol compounds, for example 1,3-bis ( N, Nt-butyl-phenyl) -1,3,4-oxadiazole (OXD-7); 3-phenyl-4- (1'-naphthyl) -5-phenyl-1,2,4-triazole (TAZ); 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-phenanthroline (vasocuproin or BCP); Bis (2- (2-hydroxyphenyl) -benzoxazolate) zinc; Or bis (2- (2-hydroxyphenyl) -benziazolate) zinc; See, eg, C. Adachi et al., Appl. Phys. Lett., Vol. 77, 904 (2000). Other electron transport materials include (4-biphenyl) (4-t-butylphenyl) oxydiazole (PDB) and aluminum tris (8-hydroxyquinolate) (Alq3).

홀 전송층의 물질은 에노드로부터 장치의 방사영역으로 홀을 전송하도록 선택된다. HTL 물질은 거의 다양한 형태의 트리아릴 아민으로 구성되고, 높은 홀 유동성(~10-3cm2/Vs)를 보여준다. 홀 전송층으로 적절한 물질은 약 5 x 10-4cm2/V sce 의 홀 유동성을 가지는 4,4'-비스[N-(나프틸)-N-페닐-아미노]바이페놀(α-NPD)이다. 다른 예로는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N, N'-디아민(TPD), 4,4'-비스[N-(2-나프틸)-N-페닐-아미노]바이페놀(β-NPD), 4,4'-비스[N, N'-(3-토릴)아미노)-3,3'-디메틸바이페닐(M14), 4,4',4"-트리스(30메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(MTDATA),4,4'-비스[N,N'-(3-토릴)아미노]-3,3'-디메틸페닐(HMTPD), 3,3'-디메틸-N4,N4,N4',N4'-테트라-p-토릴-바이페닐-4,4'-디아민(R854), N,N',N"-1,3,5-트리카바졸로일벤젠(tCP) 및 4,4'-N,N'-디카바졸-바이페닐(CBP)이다. 추가적으로 적절한 홀 전송 물질은 공지되어 있으며, 홀전송층에 적절할 수 있는 물질의 예들은 미국 특허 5,707,745 호에서 발견될 수 있으며, 여기서 전부 참고문헌으로 도입된다.The material of the hole transport layer is selected to transfer holes from the anode to the radiation area of the device. HTL materials consist of almost various forms of triaryl amines and show high hole flow (˜10 −3 cm 2 / Vs). Suitable materials for the hole transport layer are 4,4'-bis [N- (naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenol (α-NPD) with hole flowability of about 5 x 10 -4 cm 2 / V sce. to be. Other examples include N, N'-bis (3-methylphenyl) -N, N'-diamine (TPD), 4,4'-bis [N- (2-naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenol ( β-NPD), 4,4'-bis [N, N '-(3-toryl) amino) -3,3'-dimethylbiphenyl (M14), 4,4', 4 "-tris (30methylphenylphenyl Amino) triphenylamine (MTDATA), 4,4'-bis [N, N '-(3-toryl) amino] -3,3'-dimethylphenyl (HMTPD), 3,3'-dimethyl-N 4 , N 4 , N 4 ' , N 4' -tetra-p-tolyl-biphenyl-4,4'-diamine (R854), N, N ', N "-1,3,5-tricarbazoloylbenzene ( tCP) and 4,4'-N, N'-dicarbazole-biphenyl (CBP). Additionally suitable hole transport materials are known and examples of materials that may be suitable for the hole transport layer can be found in US Pat. No. 5,707,745, which is incorporated herein by reference in its entirety.

상기 논의된 소분자 이외에도, 매트릭스는 폴리머 또는 폴리머 혼련물을 포함할 수 있다. 한 실시예에서, 방사 물질이 자유 분자, 즉, 폴리머에 구속되지 않지만, 폴리머"용매"에 녹아있는 형태로 첨가된다. 매트릭스 물질로 이용할 수 있는 바람직한 것은 폴리(9-비닐카바졸)(PVK)이다. 선택적인 실시예에서, 방사체는 폴리머의 반복단위의 부분이며, 예를 들어 다우의 폴리플로렌 물질이다. 형광 및 인광 방사체는 폴리머 사슬에 부착될 수 있으며, OLED 를 만들기 위해서 사용될 수 있다. 폴리머 매트릭스를 포함하는 층들은 전형적으로 스핀-코팅에 의해서 침적된다.In addition to the small molecules discussed above, the matrix may comprise a polymer or polymer blend. In one embodiment, the emissive material is added to the free molecule, i.e., not bound to the polymer, but in a dissolved form in the polymer "solvent". Preferred that can be used as the matrix material is poly (9-vinylcarbazole) (PVK). In an alternative embodiment, the emitter is part of the repeat unit of the polymer, for example the Dow's polyfluorene material. Fluorescent and phosphorescent emitters can be attached to polymer chains and used to make OLEDs. Layers comprising a polymer matrix are typically deposited by spin-coating.

방사층에 있어서 바람직한 호스트 매트릭스 물질은 카바졸 바이페닐(CBP), 및 이들의 유도체, N,N'-디카바졸올리벤젠 및 이들의 유도체, 및 N,N',N"-1,3,5-트리카바졸올리벤젠 및 이들의 유도체를 포함한다. 유도체들은 하나 이상의 알킬, 알킬렌, 아릴, CN, CF3, CO2알킬, C(O)알킬, N(알킬)2, NO2, O-알킬, 및 할로로 치환된 상기 화합물을 포함할 수 있다. 방사층에서 특히 바람직한 호스트 매트릭스 물질은 은 4,4',N,N'-디카바졸-바이페닐(CBP), N,N'-메타디카보졸올리벤젠(mCP), 및 N,N', N"-1,3,5-트리카바졸올리벤젠(tCP)를 포함한다. CBP 는 매트릭스 물질로서 다수의중요한 특성을 가지며, 일예로 2.56 eV(484 nm)의 높은 삼중체 에너지와 양극성 전하 전송 특성이며, 인광성 도펀트에서 뛰어난 호스트를 만든다.Preferred host matrix materials for the emissive layer are carbazole biphenyl (CBP), and derivatives thereof, N, N'-dicarbazoleolibenzene and derivatives thereof, and N, N ', N "-1,3,5 Tricarbazoleolibenzenes and derivatives thereof Derivatives include one or more alkyl, alkylene, aryl, CN, CF 3 , CO 2 alkyl, C (O) alkyl, N (alkyl) 2 , NO 2 , O -Alkyl, and the above compounds substituted with halo. Particularly preferred host matrix materials in the emissive layer are silver 4,4 ', N, N'-dicarbazole-biphenyl (CBP), N, N'- Metadicarbozololibenzene (mCP), and N, N ', N "-1,3,5-tricarbazoleolibenzene (tCP). CBP has a number of important properties as a matrix material, for example, a high triplet energy of 2.56 eV (484 nm) and bipolar charge transfer properties, making it an excellent host in phosphorescent dopants.

순수한 CBP 박막 필름은 쉽게 결정화된다. 소분자를 CBP(방사도펀트와 같은)내로 적은 분자를 도핑하는 것은 무정형 또는 유리 형태에서 필름을 안정시키며, 이것은 긴 기간동안 안정하다. 반면 mCP 는 안정한 유리를 형성하며, 도핑되지 않았을 경우에도 그러한다. 장치 작동중 결정화는 장치의 고장에 이를 수 있으며, 그래서 이것은 피해진다. 도핑되지 않았을 때조차도, 안정한 유리를 형성할 수 있는 물질을 가지는 것이 유리하며, 이는 결정 공정이 일어나기 쉬운 경향이 있기 때문이다. 주어진 물질의 유리 형성 능력을 수치화하기 위해서 사용되는 계량은 그것의 유리 전이 온도, Tg이다. 이 온도는 유리 물질의 열적 안정성을 특성화하며, 그래서 높은 Tg는 OLED 물질에 바람직하다. Tg 에서, 충분한 열적 팽창이 전형적으로 발생하며, 장치 고장에 이르게 된다. mCP 는 65 ℃ 의 Tg 를 가진다. 이 수치가 장치 제작을 위해서 수용가능한 반면, 더 높은 Tg 는 가장 긴 가능한 수명을 가지는 장치를 만드는데 있어서 바람직하다. Tg 를 증가시키는 것은 크고, 단단한 그룹을 분자에 투입함으로서 용이하게 성취될 수 있으며, 일예로 페닐 및 폴리-페닐 그룹, 및 유사한 아릴 그룹이다. 이 페닐 첨가/치환은 삼중체 에너지를 더 낮추지 않는 방법으로 행해져야하며, 그러나 또는 호스트 물질은 청색 또는 백색 방사 장치에서 이용을 위해 적절하지 않을 수 있다. 예를 들어, 페닐기를 카바졸 단위 자체(예를 들어, 화합물 1 에서 4'위치)에 첨가하는 것은 일반적으로 삼중체 에너지를더 낮추게 되며, mCP 유도체를 청색 또는 백색 장치에 덜 적절하게 한다.Pure CBP thin film is easily crystallized. Doping small molecules into small molecules into CBP (such as a radioactive dopant) stabilizes the film in amorphous or glass form, which is stable for long periods of time. MCP, on the other hand, forms stable glass, even when it is not doped. Crystallization during device operation can lead to device failure, so this is avoided. Even when undoped, it is advantageous to have a material capable of forming stable glass, since the crystallization process tends to occur. The metering used to quantify the glass forming capacity of a given material is its glass transition temperature, T g . This temperature characterizes the thermal stability of the glass material, so high T g is desirable for OLED materials. At Tg, sufficient thermal expansion typically occurs and leads to device failure. mCP has a Tg of 65 ° C. While this value is acceptable for device fabrication, higher Tg is desirable for making devices with the longest possible lifetime. Increasing Tg can be readily accomplished by introducing large, rigid groups into the molecule, for example phenyl and poly-phenyl groups, and similar aryl groups. This phenyl addition / substitution must be done in a way that does not lower the triplet energy further, however, or the host material may not be suitable for use in blue or white emitting devices. For example, adding a phenyl group to the carbazole unit itself (eg, compound 1 to 4 ′ position) generally lowers the triplet energy and makes the mCP derivative less suitable for blue or white devices.

화합물에서 페닐 또는 폴리페닐기의 2,4,5 또는 6 위치에서의 치환은 삼중체 에너지에서 유의한 이동에 이르지 경향이 대부분 있다. 이들 치환은 일반적으로 물질의 Tg 를 증가시키며, 이들을 긴 수명의 OLED 를 위해 보다 좋은 물질로 만든다. 그러한 화합물의 예는 제한되지는 않지만 하기와 그 유도체를 포함한다.Substitution at the 2, 4, 5 or 6 position of the phenyl or polyphenyl group in the compound tends to lead to significant shifts in the triplet energy. These substitutions generally increase the Tg of the materials and make them better materials for long life OLEDs. Examples of such compounds include, but are not limited to, the following and derivatives thereof.

적절한 전극(즉, 에노드 및 캐소드)물질은 전도성 물질, 일예로 금소, 금속 합금, 또는 전기적으로 전도성인 산화물, 일예로 ITO를 포함하며, 이것은 전기적 접촉에 연결된다. 전기적 접촉의 침적은 증기 증착 또는 다른 적절한 금속 침적 기법에 의해서 성취될 수 있다. 이들 전기적 접촉은 인듐, 마그네슘, 플라티늄, 금, 은, 또는 Ti/Pt/Au, Cr/Au 또는 Mg/Ag 와 같은 조합으로부터 만들어질 수 있다.Suitable electrode (ie, anode and cathode) materials include conductive materials, such as gold, metal alloys, or electrically conductive oxides, such as ITO, which are connected to electrical contacts. Deposition of electrical contact can be accomplished by vapor deposition or other suitable metal deposition techniques. These electrical contacts can be made from indium, magnesium, platinum, gold, silver, or a combination such as Ti / Pt / Au, Cr / Au or Mg / Ag.

상부 전극층(즉, 캐소드 또는 에노드, 전형적으로 캐소드)를 침적시킬 때,즉 부재로부터 가장 먼 OLED 일면의 전극을 침적할 때, 유기층에 대한 손상은 피해져야 한다. 예를 들어, 유기층은 이들의 유리 전이 온도이상으로 가열되어서는 않된다. 상부 전극은 전형적으로 부재에 실질적으로 직각인 방향으로부터 침적된다.When depositing an upper electrode layer (ie, a cathode or an anode, typically a cathode), ie when depositing an electrode on one side of the OLED furthest from the member, damage to the organic layer should be avoided. For example, the organic layers should not be heated above their glass transition temperature. The upper electrode is typically deposited from a direction that is substantially perpendicular to the member.

에노드로 기능하는 전극은 바람직하게는 높은 일 함수 금속(≥4.5 eV), 또는 투명한 전기적으로 전도성 산화물, 일예로 인듐 틴 옥사이드(ITO), 아연 주석 산화물 등을 포함한다.The electrode serving as an anode preferably comprises a high work function metal (≧ 4.5 eV), or a transparent electrically conductive oxide, such as indium tin oxide (ITO), zinc tin oxide and the like.

바람직한 실시예에서, 캐소드는 바람직하게는 낮은 일함수, 전자 발사 물질, 일예로 금속층이다. 바람직하게, 캐소드 물질은 약 4 전자 볼트미만의 일함수를 가진다. 금속 캐소드층은 캐소드가 불투명하다면 실질적으로 더 두꺼운 금속층으로 구성될 수 있다. 만일 캐소드가 투명해야 한다면, 얇은 저일함수 금속이 투명하면서 전기적으로 전도성인 옥사이드, 일예로 ITO 와 조합되어 사용될 수 있다. 그러한 투명한 캐소드는 50 - 400 Å 의 두께를 가지는 금속층, 바람직하게는 약 100 Å 두께를 가지는 금속층을 가질 수 있다. 투명한 캐소드, 일예로 LiF/Al 이 사용될 수 있다.In a preferred embodiment, the cathode is preferably a low work function, electron launch material, for example a metal layer. Preferably, the cathode material has a work function of less than about 4 electron volts. The metal cathode layer may consist of a substantially thicker metal layer if the cathode is opaque. If the cathode must be transparent, a thin low work function metal can be used in combination with a transparent and electrically conductive oxide, for example ITO. Such transparent cathodes may have a metal layer having a thickness of 50-400 mm 3, preferably a metal layer having a thickness of about 100 mm 3. Transparent cathodes, for example LiF / Al may be used.

상부-방사 장치에 있어서, 투명한 캐소드, 일예로 여기서 각각 참고문헌으로 인용된 미국 특허 제 5,703,436 또는 함께 계류 중인 특허 출원 미국 일련 번호 08/964,863 및 09/054,707 에서 공개된 것들이 사용될 수 있다. 투명한 캐소드는 광전송특성을 가지지므로, OLED 는 적어도 약 50 % 의 광학 전송 특성을 가진다. 바람직하게, 투명한 캐소드는 OLED 가 적어도 약 70 %, 바람직하게는 적어도 약 85 % 의 광전송특성을 가지도록 광전송특성을 가진다.In the top-spinning apparatus, transparent cathodes can be used, for example those disclosed in U.S. Patent Nos. 5,703,436, each of which is hereby incorporated by reference, or in patent applications U.S. Ser.Nos. 08 / 964,863 and 09 / 054,707, which are pending together. Since the transparent cathode has the light transmission property, the OLED has the optical transmission property of at least about 50%. Preferably, the transparent cathode has a light transmission characteristic such that the OLED has a light transmission characteristic of at least about 70%, preferably at least about 85%.

본 발명의 장치는 추가적인 층들, 일예로 엑시톤 차단층(EBL), 홀 차단층(HBL), 또는 홀 발사층(HIL)들을 포함할 수 있다. 발명의 한실시예는 엑시톤 확산을 막아서 전체 장치 효율을 향상시킨 엑시톤 차단층을 이용하며, 일예로 미국 특허 6,097,147 에 공개되며, 이 문헌은 여기서 전체로 참고문헌으로 도입되었다.The device of the present invention may comprise additional layers, for example an exciton blocking layer (EBL), a hole blocking layer (HBL), or a hole firing layer (HIL). One embodiment of the invention utilizes an exciton barrier layer that prevents exciton diffusion to improve overall device efficiency, and is disclosed, for example, in US Pat. No. 6,097,147, which is incorporated herein by reference in its entirety.

특히 고에너지(청) 인광 방사체를 가지는 장치에서, 발광층으로부터 홀 전송층으로의 엑시톤 전자 누출을 막기 위해서, 전자/엑시톤 차단층이 발광층과 HTL 사에 도입될 수 있다. 고 에너지 인광 도펀트는, 전송 및 호스트 물질에 근접하는, 고에너지 LUMO 준위를 가지는 경향이 있다. 만일 도펀트 LUMO 준위가 HTL 물질의 LUMO 에너지에 접근하면, 전자는 HTL 로 누출될 수 있다.Particularly in devices with high energy (blue) phosphorescent emitters, an electron / exciton blocking layer can be introduced into the light emitting layer and the HTL company to prevent exciton electron leakage from the light emitting layer to the hole transport layer. High energy phosphorescent dopants tend to have high energy LUMO levels in proximity to the transport and host materials. If the dopant LUMO level approaches the LUMO energy of the HTL material, electrons can leak into the HTL.

유사하게, HTL 층으로 엑시톤 누출은 도펀트의 방사에너지가 HTL 물질의 흡수에너지에 접근함에 따라 발생할 수 있다. 그러므로, HTL 과 발광층사이에 전자/엑시톤 차단층의 도입은 장치 특성을 향상시킬 수 있다. 효율적인 전자/엑시톤 차단층은 넓은 에너지 갭을 가져서, HTL, 전자 차단을 위한 높은 LUMO, 및 HTL 이상의 HOMO 준위로의 엑시톤 누출을 막게 된다. 전자/엑시톤 차단층에서 사용함에 있어서 바람직한 물질은 fac-tris(1-페닐피라졸라토-N,C2)이리듐(III)(Irppz)이다.Similarly, exciton leakage into the HTL layer can occur as the radiant energy of the dopant approaches the absorbed energy of the HTL material. Therefore, the introduction of the electron / exciton blocking layer between the HTL and the light emitting layer can improve the device characteristics. An efficient electron / exciton barrier layer has a wide energy gap, preventing exciton leakage to HTL, high LUMO for electron blocking, and HOMO levels above HTL. Preferred materials for use in electron / exciton blocking layers are fac-tris (1-phenylpyrazolato-N, C 2 ) iridium (III) (Irppz).

발명의 다른 실시예에서, 홀 발사층은 에노드 층과 홀 전송층 사이에 존재할 수 있다. 본 발명의 홀 발사층 물질은 에노드 표면을 적시거나 또는 평탄화시켜, 에노드로부터 홀전송물질로 효과적인 홀 전송을 막는 물질로서 규정될 수 있다. 본 발명의 홀 전송물질은 이들의 상대적인 IP 에너지에 의해서 정의되는 것과 같이HIL 층의 일면상의 인접한 에노드층과 HIL 층의 다른 반대면상의 방사체-도포된 전자 전송층과 우호적으로 일치하는 HOMO 에너지 준위를 가지는 것으로 규정된다. 각 물질에 대해서 얻어진 최고 점유 분자 오비탈(HOMO)은 그 이온화 포텐셜 (IP)에 상응한다. 최조 비점유 분자 오비탈(LUMO)는 광학 에너지 갭과 IP 의 합과 동일하며, 흡수 스펙트럼으로부터 측정된다. 전부 모여진 장치에서 에너지의 상대적인 정렬은 예를 들어 흡수 스펙트럼으로부터 예견되었던 것과는 약간 다를 수 있다.In another embodiment of the invention, the hole firing layer may be present between the anode layer and the hole transport layer. The hole firing layer material of the present invention may be defined as a material that wets or planarizes the anode surface to prevent effective hole transfer from the anode to the hole transport material. The hole transport materials of the present invention favorably match the HOMO energy levels, which are contiguous with the emitter-coated electron transport layer on the adjacent anode layer on one side of the HIL layer and on the other side of the HIL layer, as defined by their relative IP energy. It is defined as having The highest occupied molecular orbital (HOMO) obtained for each material corresponds to its ionization potential (IP). The highest unoccupied molecular orbital (LUMO) is equal to the sum of the optical energy gap and IP and is measured from the absorption spectrum. The relative alignment of the energy in the fully assembled device may be slightly different from that predicted, for example, from the absorption spectrum.

홀 전송 물질일 수 있는, HIL 물질은 OLED 의 홀 전송층에서 전형적으로 사용되는 통상적인 홀 전송 물질과는 구별되며, HIL 물질은 통상적인 홀 전송물질의 홀 유동성보다 실질적으로 적을 수 있는 유동성을 가진다. 예를 들어, m-MTDATA 는 예를 들어 α-NPD 또는 TPD 로 이루어진 HTL 로 ITO 로부터 홀의 발사를 증진시키는데 효과적인 것으로 규정되었다. 가능하게, HIL는 HTL HOMO 준위/ITO 오프셋 에너지의 감소 또는 ITO 표면의 습윤에 기인하여 효과적으로 홀을 발사한다. α-NPD 와 TPD 가 각각 약 5 x 10-4cm2/V sec 와 9 x 10-4cm2/V sec 의 홀 유동성을 가지는 것과 비교하여, HIL 물질 m-MTDATA 는 약 3 x 10-5cm2/V sec 의 홀 유동성을 가지는 것으로 믿어진다. 그래서, m-MTDATA 물질은 통상적으로 사용되는 HTL 물질 α-NPD 와 TPD 보다 한 오더의 크기 이상 적은 홀 유동성을 가진다.HIL materials, which may be hole transport materials, are distinguished from conventional hole transport materials typically used in the hole transport layer of OLEDs, and HIL materials have fluidity that may be substantially less than the hole flowability of conventional hole transport materials. . For example, m-MTDATA has been defined as effective in enhancing the firing of holes from the ITO with, for example, HTL consisting of α-NPD or TPD. If possible, the HIL effectively fires a hole due to a decrease in HTL HOMO level / ITO offset energy or wetting of the ITO surface. Compared with α-NPD and TPD having hole flow of about 5 x 10 -4 cm 2 / V sec and 9 x 10 -4 cm 2 / V sec, respectively, the HIL material m-MTDATA is about 3 x 10 -5 It is believed to have hole flowability in cm 2 / V sec. Thus, the m-MTDATA material has less than one order of hole flowability than the commonly used HTL materials α-NPD and TPD.

다른 HIL 물질은 프탈로시아닌 화합물, 일예로 구리 프탈로시아닌을 포함하며, 또는 에노드로부터 HIL 물질로 그리고 이어서 HTL로 홀의 발사를 촉진하는데 효과적인 폴리-3,4-에틸렌디옥시시오펜(PEDOT) 또는 폴리(에텐-디옥시시오펜):폴리(스티렌설폰산)(PEDOT:PSS)와 같은 고분자 물질을 포함하는 다른 물질을 포함한다.Other HIL materials include phthalocyanine compounds, for example copper phthalocyanine, or poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) or poly (ethene), which are effective for promoting the firing of holes from the anode to the HIL material and then to the HTL. Deoxythiophene): poly (styrenesulfonic acid) (PEDOT: PSS) and other materials including polymeric materials.

본 발명의 HIL 두꼐는 에노드 층을 습윤시키거나 또는 평탄화시키는 것을 돕기에 충분히 두꺼울 필요가 있다. 예를 들어, 10 nm 정도의 HIL 두께는 매우 부드러운 에노드 표면에 대해서 수용가능하다. 그러나, 에노드 표면은 매우 거친 경향이 있으므로, 50 nm 까지의 HIL 두께가 몇몇 경우 바람직할 수 있다.The HIL thickening of the present invention needs to be thick enough to help wet or planarize the anode layer. For example, HIL thicknesses on the order of 10 nm are acceptable for very smooth anode surfaces. However, since the anode surface tends to be very rough, a HIL thickness of up to 50 nm may be desirable in some cases.

본 발명에 따른 부재는 불투명하거나 또는 실질적으로 투명할 수 있으며, 강성 또는 연성, 및/또는 플라스틱, 금속 또는 유리일 수 있다. 여기서 인용된 두께 범위에 한정되지 않을지라도, 부재는 유연한 플라스틱 또는 금속 호일 부재로 존재한다면, 10 mm 만큼 얇을 수 있고, 또는 단단하고, 투명하거나 또는 불투명한 부재로 존재하거나, 또는 부재가 실리콘으로 만들어진다면, 더 두꺼울 수 있다.The member according to the invention may be opaque or substantially transparent, and may be rigid or soft, and / or plastic, metal or glass. Although not limited to the thickness range recited herein, the member may be as thin as 10 mm, or if present as a rigid, transparent or opaque member, or if the member is made of silicone, provided it is a flexible plastic or metal foil member If so, it can be thicker.

본 발명의 OLEDs 와 OLED 구조는 소정의 효과, 일예로 보호층(가공 공정중 어떤 물질을 보호하기 위한), 절연층, 파장을 어떤 방향으로 안내하기 위한 반사층, 및 보호 갭을 임의적으로 추가적인 물질 또는 층을 함유할 수 있으며, 이들은 환경으로부터 이들 층들을 보호하기 위해서 전극 및 유기층을 커버한다. 절연층과 보호갭의 기술은 예를 들어 미국특허 6,013,538에 함유되어 있으며, 이것은 여기서 참고문헌으로 도입되었다.The OLEDs and OLED structures of the present invention may optionally have additional effects, such as a protective layer (for protecting any material during the processing process), an insulating layer, a reflective layer for guiding the wavelength in some direction, and a protective gap. Layers, which cover the electrodes and organic layers to protect these layers from the environment. Techniques for insulating layers and protective gaps are contained, for example, in US Pat. No. 6,013,538, which is incorporated herein by reference.

비록 높은 CRO 값이 자주 언급된다 하더라도, 본 발명의 장치는 다른 컬러를 또한 잘 제공하는 광원을 생산하기 위해서 사용될 수 있다. 백열구는 실질적으로 순수한 백색이기보다는 약간 노랗다. 단량체 방사체 대 집합체방사체의 비를 변화시킴으로서, 여기서 기술된 것처럼, 결과적인 장치의 컬러는 예를 들어 백열구에서방사되는 빛을 모방하도록 조절될 수 있다. 도펀트, 도펀트의 입체적 용적, 및 방사층에 사용되는 호스트 물질을 조절함으로서, 장치는 불포화된(단색광이 아닌) 컬러 방사를 제공하도록 구성될 수 있다.Although high CRO values are often mentioned, the device of the present invention can be used to produce light sources that also provide other colors as well. Incandescent bulbs are slightly yellow rather than substantially pure white. By varying the ratio of monomer emitter to aggregate emitter, as described herein, the color of the resulting device can be adjusted to mimic the light emitted, for example, from an incandescent bulb. By adjusting the dopant, the steric volume of the dopant, and the host material used in the emissive layer, the device can be configured to provide unsaturated (not monochromatic) color radiation.

OLED 층의 역순이 존재하는가, 또는 다른 디자인 변경이 이용될 수 있는가에 따라서, 층들의 타입, 수, 두께, 및 순서의 실질적인 변화가 있을 수 있다. 당업자는 여기서 기술되고 기록된 발명의 실시예에 대한 다양한 변형을 인식할 수 있을 것이다. 그러한 변형은 본 발명의 사상과 영역에 의해서 커버되는 것으로 의도된다. 즉, 발명이 어떤 구체적인 실시예에 대한 참조로 상세하게 기술된다하더라도, 당업자는 청구항의 사상과 영역내에 발명의 다른 실시예들이 있을 수 있다는 것을 인식할 것이다.There may be substantial variations in the type, number, thickness, and order of the layers, depending on whether there is an inverse order of the OLED layers, or other design changes may be used. Those skilled in the art will recognize various modifications to the embodiments of the invention described and reported herein. Such modifications are intended to be covered by the spirit and scope of the invention. That is, although the invention is described in detail with reference to certain specific embodiments, those skilled in the art will recognize that there may be other embodiments of the invention within the spirit and scope of the claims.

실시예Example

이용할 수 있는 용매 및 시약은 Aldrich Chemical Company 에서 구입하였다. 시약은 최상급 정제품을 입수한대로 사용하였다.Solvents and reagents available were purchased from Aldrich Chemical Company. The reagents were used as the highest quality product was obtained.

리간드 2-(2,4-디플로로페닐)피리딘(F2ppy)이 2,4-디플로로페닐보론닉 엑시드 및 2-브로모피리딘(Aldrich) Suzuki 커플링에 의해서 제조되었다. Pt(II)μ-디클로로-브릿지 다이머[(F2ppy)2Pt(μ-Cl)2Pt(F2ppy)2]가 변형된 르위스법에 의해서 제조되었다(Lohse, O et al., Synlett. 1999, 1, 45-48). 다이머는 3 등가의 킬레이팅 디케톤 리간드와 10 등가의 Na2CO3로 처리되었다. 2,6-디메틸 3,5-헵탄디온,및 6-메틸-2,2-헵탄디온이 TCI 로부터 구립되었다. 3-에틸-2,4-펜탄디온이 Aldrich 로부터 구입되었다. 용매는 감압하에서 제거되고, 그리고 화합물은 크로마토그래픽적으로 정제되었다. 생성물은 디클로로메탄/메탄올로부터 재결정되었으며, 그리고 승화되었다.Ligand 2- (2,4-difluorophenyl) pyridine (F 2 ppy) was prepared by 2,4-difluorophenylboronic acid and 2-bromopyridine (Aldrich) Suzuki coupling. Pt (II) μ-dichloro-bridged dimer [(F 2 ppy) 2 Pt (μ-Cl) 2 Pt (F 2 ppy) 2 ] was prepared by a modified Lewis method (Lohse, O et al., Synlett. 1999, 1, 45-48). The dimers were treated with three equivalent chelating diketone ligands and ten equivalent Na 2 CO 3 . 2,6-dimethyl 3,5-heptanedione, and 6-methyl-2,2-heptanedione were granulated from TCI. 3-ethyl-2,4-pentanedione was purchased from Aldrich. The solvent was removed under reduced pressure and the compound was chromatographically purified. The product was recrystallized from dichloromethane / methanol and sublimed.

Irppz 는 Ir(acac)3(3.0 g)과 1-페닐피라졸(3.1 g) 을 100 ml 글리세롤에 용해시킨 다음 12 시간동안 불황성 대기에서 환류시킴으로서 제조되었다. 냉각 후 생성물은 여과에서 의해서 분리되고, 몇 부분의 물, 메탄올, 에탄올, 및 헥산으로 세척되었으며, 진공 건조되었다. 원생성물은 220 - 250 ℃ 온도 구배에서 승화되고, 다음 엷은 노란색 생성물이 얻어졌다(수율 58 %).Irppz was prepared by dissolving Ir (acac) 3 (3.0 g) and 1-phenylpyrazole (3.1 g) in 100 ml glycerol and refluxing in an inert atmosphere for 12 hours. After cooling the product was separated by filtration, washed with some portions of water, methanol, ethanol, and hexanes and dried in vacuo. The crude product sublimed at a temperature gradient of 220-250 ° C. and the next pale yellow product was obtained (yield 58%).

mCP 는 아릴 할라이드 및 아릴아민의 팔라듐 촉매 가교 커플링에 의해서 제조되었다(T. Yamamoto, M. Nishiyama, Y. Koie Tet. Lett., 1998, 39, 2367 -2370).mCP was prepared by palladium catalyzed crosslinking coupling of aryl halides and arylamines (T. Yamamoto, M. Nishiyama, Y. Koie Tet. Lett., 1998, 39, 2367-2370).

실시예 1Example 1

전계 인광 엑시머 WOLEDs 는 20-W/sq 의 시트 저항을 가지는 이리듐-주석-옥사이드(ITO)층으로 미리 코팅된 유리부재상에서 성장하였다. 유기층의 적층전, 부재는 초음파 용매조에서 탈지되고, 그리고 다음 산소 플라즈마로 8 분간 20 W alc 150 mTorr 에서 처리되었다. OLED 누전을 감소시키고, 제조 수율을 향상시키기 위해서 사용되는 폴리(에틸렌-디옥시시오펜):폴리(스티렌 설폰산)(PEDOT:PSS)가 40 s 동안 4000 rpm ITO 상에 회전가공되고, 그리고 120 ℃에서 15 분간 진공으로 구워지며, 대략 두께는 40 nm 가 얻어졌다. 홀 전송 및 호스트 물질, 및 두 도펀트는 표준 절차(Lamansky, S. et al., Inorg. Chem. 40, 1704-1711, 2001)에 의해서 제조되었다. 분자 유기층은 차례로 < 8 x 10-7Torr 의 기본 압력에서 열 증발에 의해서 진공 파열없이 이어서 침적되었다.Field phosphor excimer WOLEDs were grown on glass members previously coated with an iridium-tin-oxide (ITO) layer having a sheet resistance of 20-W / sq. Before lamination of the organic layer, the member was degreased in an ultrasonic solvent bath and then treated with oxygen plasma at 20 W alc 150 mTorr for 8 minutes. Poly (ethylene-deoxythiophene): poly (styrene sulfonic acid) (PEDOT: PSS) used to reduce OLED leakage and improve production yield is spun on 4000 rpm ITO for 40 s, and 120 It was baked in vacuo at 15 ° C. for about 40 nm in thickness. Hole transfer and host materials, and both dopants, were prepared by standard procedures (Lamansky, S. et al., Inorg. Chem. 40, 1704-1711, 2001). The molecular organic layer was subsequently deposited without vacuum rupture by thermal evaporation at a base pressure of <8 x 10 -7 Torr.

침적은 30 nm-두께 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]바이페닐(α-NPD)홀 전송층(HTL)으로 시작하여, 둘 다 6 중량 %에서 4,4'-N,N'-디카바졸-바이페닐 (CBP)호스트상에 도핑되는 청 방사 인 FIr(pic) 및 FPt(acac)으로 이루어진 30 nm 두께 방사영역이 이어진다. 침적왼 최종 유기층은 50 nm 의 바소큐프로인(BCP)이었다. 이 층은 홀 및 엑시톤 차단층및 전자 전송 매개체로서 역할을 한다.Deposition begins with 30 nm-thick 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD) hole transport layer (HTL), both 6% by weight Followed by a 30 nm thick radiation region consisting of FIr (pic) and FPt (acac), blue emission doped on a 4,4'-N, N'-dicarbazole-biphenyl (CBP) host. The final left organic layer deposited was 50 nm of vasocuproin (BCP). This layer serves as a hole and exciton blocking layer and an electron transport medium.

유기층은 침적 후, 시료는 진공챔버에서 ≤ 1 ppm H2O 및 O2를 함유하는 N2충진 글로브 박스로 이송된다. 시료에 대해서 1 mm 직경 개구를 가지는 마스크를 고정한 후, 이들은 제 2 진공 챔버(< 10-7Torr)내로 이송되고, 여기서 캐소드 금속(5 Å LiF 에 이어 70 nm Al로 구성)이 마스크를 통해서 침적되었다. 시료들은 테스트되는 동안 공기에 단지 노출되었다. 장치의 단면 구조는 도 6 에서 보여진다.After the organic layer is deposited, the sample is transferred to a N 2 filled glove box containing ≦ 1 ppm H 2 O and O 2 in a vacuum chamber. After fixing the masks with 1 mm diameter openings to the sample, they are transferred into a second vacuum chamber (<10 −7 Torr) where a cathode metal (comprising 5 μL LiF followed by 70 nm Al) is deposited through the mask. It became. Samples were only exposed to air during the test. The cross-sectional structure of the device is shown in FIG.

장치 방사 영역에서 사용되는 물질의 광 발광 방사(PL) 및 여기(PLE) 스펙트럼을 조사하여 WOLDE 의 설계를 시작하는 것이 용이하다. 세 도핑 필름 및 비도핑된 "대조구" CBP 필름이 각각 1000 Å 두께로 별개의 용매 세척된 쿼츠 부재상에서 열증발에 의해서 성장하였다. 필름의 PL 및 PLE 스펙트럼은 Photo TechnologyInternational QuaataMaster 형광계를 이용하여 이루어졌다. 도 5 는 필름의 조성과 이들의 관련 PL CIE 좌표를 보여준다.It is easy to begin the design of WOLDE by examining the photoluminescent emission (PL) and excitation (PLE) spectra of the materials used in the device emission region. Three doped films and undoped "control" CBP films were grown by thermal evaporation on separate solvent washed quartz members, each 1000 mm thick. The PL and PLE spectra of the film were made using a Photo Technology International QuaataMaster fluorometer. 5 shows the composition of the films and their associated PL CIE coordinates.

도 5 는 필름 1-4 의 PL(실선) 및 PLE(빈 원) 스펙트럼을 보여준다. 필름 1 은 λ= 390 nm 에서 피크를 가지는 CBP PL 스펙트럼과 상응하는 PLE 를 λ = 220 에서 370 nm 사이에서 보여준다. CBP 의 PLE 는 λ= 300 nm 에서 어깨를 가지며, 그리고 주 피크는 λ= 350 nm 이다(화살표, 도 6 의 내삽물). 이들 두 CBP 특성은 CBP 가 호스트로 사용되는 모든 필름의 PLE 스펙트럼에서 나타나며: 그러므로, 이것은 모든 필름에 있어서, 주요 흡수종이며, 그리고 에너지는 CBP 로부터 FPt(acac)와 FIr(pic)로 이들 분자로부터 방사가 발생하도록 효과적으로 전달되어야 한다.5 shows the PL (solid line) and PLE (empty circle) spectra of films 1-4. Film 1 shows a CBP PL spectrum with peaks at λ = 390 nm and corresponding PLE between λ = 220 and 370 nm. PLE of CBP has a shoulder at λ = 300 nm, and the main peak is λ = 350 nm (arrow, interpolation in FIG. 6). These two CBP properties appear in the PLE spectrum of all films where CBP is used as a host: therefore, for all films, this is the main absorbing species, and the energy from these molecules from CBP to FPt (acac) and FIr (pic). It must be delivered effectively to produce radiation.

필름 2 의 PL 스펙트럼은 CBP 및 단지 FPt(acac) 단량체 방사와 일치하는 밴드를 보여준다. CBP 방사는 λ= 390 nm 이며, 그리고 FPt(acac)단량체 방사는 λ= 470 nm 에서 피크를 가지며, 그리고 λ= 500 nm (도 5)에서 피크를 가진다. CBP 내 FPt(acac)에 대해서 관측된 스펙트럼은 희석용액내 동일한 분자와 매우 유사하다. < 1 중량 % 에서, 무작위로 분포된 FPt(acac)분자는 평균적으로 30 Å 에 의해서 분리되고, 유의한 엑시머 형성을 미리 배제한다. 필름 2 에서 넓고, 긴 파장 피크의 부재는 엑시플렉스가 CBP 와 FPt(acac)사이에서 형성되지 않는다는 것을 제안한다. 즉, 만일 엑시플렉스가 이들 부분 사이에서 형성된다며, FPt(acac)-CBP 복합체로부터 엑시플렉스 방사는 가장 가볍게 도핑된 시료에서조차 존재할 것이다.The PL spectrum of film 2 shows bands consistent with CBP and only FPt (acac) monomer emission. CBP radiation has λ = 390 nm, and FPt (acac) monomer radiation has a peak at λ = 470 nm, and has a peak at λ = 500 nm (FIG. 5). The observed spectrum for FPt (acac) in CBP is very similar to the same molecule in dilute solution. At <1% by weight, randomly distributed FPt (acac) molecules are separated by 30 kV on average, precluding significant excimer formation in advance. The absence of wide, long wavelength peaks in film 2 suggests that no exciplex is formed between CBP and FPt (acac). That is, if an exciplex is formed between these moieties, exciplex radiation from the FPt (acac) -CBP complex will be present even in the lightest doped sample.

FPt(acac) 도핑 농도가 ~ 7 중량%(필름 3)까지 증가함에 따라, 엑시머 방사가 λ= 470 nm 와 λ= 500 nm 에서 특징적 방사와 함께 오렌지-레드 피크로 λ= 570 nm 에서 관측된다. 더 높은 도핑 레벨은 CBP 형광의 완전한 소멸에 이른다. 필름 3 에 대해서, λ=570 nm 에서 FPt(acac)방사의 t= 7.2 ms 의 측정된 수명은 λ= 470 nm 에서 8.3 ms 와 비교시, FPt(acac) 복합체의 엑시머 형성과 일치한다.As the FPt (acac) doping concentration increases to ˜7 wt% (film 3), excimer emission is observed at λ = 570 nm with an orange-red peak with characteristic emission at λ = 470 nm and λ = 500 nm. Higher doping levels lead to complete disappearance of CBP fluorescence. For Film 3, the measured lifetime of t = 7.2 ms of FPt (acac) emission at λ = 570 nm is consistent with excimer formation of the FPt (acac) composite when compared to 8.3 ms at λ = 470 nm.

1 중량 % 에서 7 중량 % 사이의 FPt(acac)의 도핑은 도펀트로부터 단량체 및 엑시머 동시 방사와 일치하는 스펙트럼에 이르게 된다. 3 중량 % 에서 4 중량 % 의 도핑 수준에서, 단량체 및 엑시머 라인은 조화되고, 백색 방사에 이르게 된다. 이 필름 조성이 주로 백색 OLED 를 제조하기 위해서 사용될 수 있는 반면, 도핑 수준은 장치가 적절한 효율을 가지고, 그리고 CBP 형광이 없는 스펙트럼을 제공하기에는 너무 낮다.Doping of FPt (acac) between 1% and 7% by weight leads to a spectrum consistent with the simultaneous emission of monomer and excimer from the dopant. At doping levels of 3% to 4% by weight, the monomer and excimer lines are harmonized and lead to white emission. While this film composition can be used primarily to make white OLEDs, the doping level is too low for the device to have a reasonable efficiency and provide a spectrum free of CBP fluorescence.

필름 4 는 6 중량 % FIr(pic) 와 6 중량 % FPt(acac)로 도핑된 CBP 로 이루어진다. 여기서, CBP 방사는 PL 에는 없지만, 그러나 PLE 스펙트럼은 여전히 이것이 주요 흡수 종임을 가르키며, 에너지는 효과적으로 FIr(pic)와 FPt(acac)에 전달된다. 이중 도핑된 필름의 PL 방사는 도 6 에서 보여지는 WOLED 의 전계 인광(EL)과 비슷하다.Film 4 consists of CBP doped with 6 wt% FIr (pic) and 6 wt% FPt (acac). Here, CBP radiation is not in PL, but the PLE spectrum still indicates that it is the main absorbing species, and energy is effectively transferred to FIr (pic) and FPt (acac). The PL radiation of the double doped film is similar to the field phosphorescence (EL) of WOLED shown in FIG.

에너지 전달 공정은 세 유기 화합물의 최고 점유 분자 오비탈(HOMO)과 최저 비점유 분자 오비탈(LUMO)의 언급(우측 하단 내삽물)에 의해서 2 중 도핑된 시스템에서 이해될 수 있다. Adachi, C. et al., Appl. Phys. Lett. 79, 2082-2084 (2001)에 의해서 기술된 흡열 공정을 통해서 CBP 로부터 FIr(pic)로의 삼중체 에너지의 전달이 발생한다. FPt(acac) 와 FIr(pic) 양자의 (5.8 ± 0.1 eV)의 HOMO 에너지 준위와 (3.2 ± 0.1 eV) 의 LUMO 에너지준위의 동일한 위치를 가정하면, 유사한 흡열 삼중체 에너지 전달 통로가 CBP 와 FPt(acac) 에 대해서 기대될 수 있다. 두 도펀트의 삼중체 준위 사이의 공명 에너지 전달은 또한 이들이 CBP 매트릭스내에서 고농도로 존재하므로 또한 유사하다. 그러나, FIr(pic)로부터 엑시머로의 직접적인 에너지 전달은, 엑시머가 제로 바닥상태 흡수를 가지며, 청색으로부터 노란색 방사 센터로의 에너지 케스케이드를 방해하기 때문에, 발생할 수 없다. 이 것은 필연적으로 여기상태의 이들 분자들의 짝을 풀어주고, 도핑의 간단한 최적화가 소정의 컬러 조화를 성취하도록 하게 한다.The energy transfer process can be understood in a double doped system by mentioning the highest occupied molecular orbital (HOMO) and lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the three organic compounds (right bottom interpolator). Adachi, C. et al., Appl. Phys. Lett. The endothermic process described by 79, 2082-2084 (2001) results in the transfer of triplet energy from CBP to FIr (pic). Assuming that the same location of the HOMO energy level of (5.8 ± 0.1 eV) and the LUMO energy level of (3.2 ± 0.1 eV) of both FPt (acac) and FIr (pic), similar endothermic triplet energy transfer pathways lead to CBP and FPt Can be expected for (acac). The resonance energy transfer between the triplet levels of the two dopants is also similar because they are also present in high concentrations in the CBP matrix. However, direct energy transfer from FIr (pic) to the excimer cannot occur because the excimer has zero ground state absorption and interferes with the energy cascade from blue to yellow emission centers. This inevitably unpairs these molecules in an excited state and allows a simple optimization of doping to achieve the desired color harmonization.

WOLED 로부터의 광출력은 Newport Power Meter 와 보정된 실리콘 광 다이오드를 통해서 측정되고, 그리고 다음 도 7 의 왼쪽 내삽물에서 보여지는 전류 밀도-전압 특성을 이용하는 ηext를 이용하여 계산된다. 라므다 강도 프로파일은 ηp(도7)와 광도를 계산하기 위해서 가정된다. 여기서, ηext≥ 3.0 % 는 J= 1 x 10-3mA/cm2에서 10 mA/cm2사이이다. J > 300 mA/cm2에서 롤-오프는 샘플 가열과 삼중체-삼중체 멸절에 기여한다. WOLED 는 최대 ηext= (4.0 ± 0.4)% 를 가지며, 이는 16.6 V, ηp=(4.0 ± 0.4) lm/W 및 CRI 78 에서 (9.2 ±0.9)cd/A, 광도 (31 000 ± 3000) cd/m2에 상응한다.Light output from the WOLED is measured through a Newport Power Meter and a calibrated silicon photodiode, and then calculated using η ext using the current density-voltage characteristics shown in the left interpolation of FIG. The Ramada intensity profile is assumed to calculate η p (FIG. 7) and luminous intensity. Here, η ext ≧ 3.0% is between J = 1 × 10 −3 mA / cm 2 to 10 mA / cm 2 . Roll-off at J> 300 mA / cm 2 contributes to sample heating and triple-triple extinction. WOLEDs have a maximum η ext = (4.0 ± 0.4)%, which means 16.6 V, η p = (4.0 ± 0.4) lm / W and CRI 78 (9.2 ± 0.9) cd / A, luminous intensity (31 000 ± 3000) corresponds to cd / m 2 .

FPt(acac)의 순수 필름은 t = 4.8 ms 및 5.2 ms의 수명을 λ=470 nm 와 λ= 600 nm 에서 각각 가진다. 전류밀도가 증가함에 따라, FPt(acac) 엑시머 상태는 포단량체와 FIr(pic)에 비해서 포화될 수 있으며, 증가된 청색 방사에 이른다. 스펙트럼 변화는 CIE 좌표가 (0.40, 0.44)에서 (0.35, 0.43)으로 약간 변화한 것을 반영한다.Pure films of FPt (acac) have lifetimes of t = 4.8 ms and 5.2 ms at λ = 470 nm and λ = 600 nm, respectively. As the current density increases, the FPt (acac) excimer state may be saturated compared to the monomer and FIr (pic), leading to increased blue emission. The spectral change reflects a slight change in the CIE coordinates from (0.40, 0.44) to (0.35, 0.43).

실시예 2Example 2

OLEDs 가 FPt3로 8,10 및 12 % 도핑 수준으로 제조되었다. 장치 구조는 ITO/NPD (400 Å)/Ir (ppz)3(200 Å)/CBP-FPt3(300 Å)/BCP (150 Å)/Alq3(200 Å)/Mg-Ag로 이루어진다. 세 장치의 전류 전압 특성을 유사하며, 도핑 레벨이 증가함에 따라 저 전압에서 점차 더 적은 누전이 일어난다. CBP 호스트 방사는 어떤 도핑 수준에서도 발견되지 않으며, 이는 FPt3도펀트가 효과적으로 CBP 매트릭스에서 형성된 모든 엑시머를 포획했다는 것을 가르킨다. CBP 에서 엑시머 형성이 홀-전자 재조합의 가능한 결과인반면, 홀 또는 전자가 FPt3분자에서 포획되고, 그리고 도펀트에서 직접적인 재조합이 발생할 수 있다는 것이 가능하다. 후자의 공정은 도펀트에서 형성된 엑시톤에 이르게 되며, 매트릭스 물질, 이경우 CBP로부터 에너지 전달을 요구하지 않는다. Ir(ppz)3전자 차단층은 NPD 층으로의 누전을 막는 것이 필수적이며, 이는 도펀트 단량체-엑시머 방사이외에 NPD 방사에 이르게 된다. 세 장치는 전부 3 -4 볼트 사이에서 켜기(turn-on)전압을 보여주며, 그리고 4000 에서 10,000 Cd/m2사이의 최대 광도를 보여준다. 장치의 스펙트럼은 전압이 상승함에 따라서 매우 적은 변화를 보여주며, 즉 단량체 대 엑시머의 비가 전압 또는 전류 밀도에 의해서 유의하게 영향을 받지 않는다. 10 에서 12 % 도핑된 장치는 4 및 3.5 %의 피크 효율을 각각 제공한다. 10 및 12 % 도핑된 장치는 또한 각각(1 Cd/m2에서)8 및 6.5 lm/W 의 매우 양호한 출력 효율을 제공한다.OLEDs were prepared at 8,10 and 12% doping levels with FPt 3 . The device structure consists of ITO / NPD (400 Hz) / Ir (ppz) 3 (200 Hz) / CBP-FPt 3 (300 Hz) / BCP (150 Hz) / Alq 3 (200 Hz) / Mg-Ag. The current voltage characteristics of the three devices are similar, and as the doping level increases, less leakage occurs at low voltages. CBP host radiation was not found at any doping level, indicating that the FPt 3 dopant effectively captured all excimers formed in the CBP matrix. While excimer formation in CBP is a possible result of hole-electron recombination, it is possible that holes or electrons are captured in FPt 3 molecules, and direct recombination can occur in the dopant. The latter process leads to excitons formed in the dopant and does not require energy transfer from the matrix material, in this case CBP. It is essential for the Ir (ppz) 3 electron blocking layer to prevent leakage to the NPD layer, which leads to NPD radiation in addition to the dopant monomer-eximer radiation. All three devices show turn-on voltages between 3 and 4 volts, and maximum luminous intensity between 4000 and 10,000 Cd / m 2 . The spectrum of the device shows very little change as the voltage rises, ie the ratio of monomer to excimer is not significantly affected by voltage or current density. 10 to 12% doped devices provide peak efficiencies of 4 and 3.5%, respectively. The 10 and 12% doped devices also provide very good output efficiencies of 8 and 6.5 lm / W (at 1 Cd / m 2 ), respectively.

실시예 4Example 4

변하는 중량 % 의 FPt 로 도핑된 mCP 의 박막 필름이 유리 부재상에 두 물질의 동시 침적을 통해서 제조되었다. mCP 에 도핑된 FPt 스펙트럼은 농도 범위에서 도 20 에서 보여진다. 단량체와 mCP 내로 도핑된 FPt 의 집합체상태에 대한 최대 방사 파장은 CBP 내 FPt 의 것들과 동일하다. 조화된 단량체/집합체 방사는 약 15 중량 % 의 도핑 수준에서 발견되었으며, 등가 단량체/집합체 방사비를 성취하기 위해서 요구된 거의 3 배이다. 이것은 mCP 가 FPt 에 대해서 보다 좋은 용매로서, 주어진 농도에서 도핑된 mCP 에서 더 적은 FPt...FPt 상호작용에 이르게 된다는 것이다.A thin film of mCP doped with varying weight% FPt was prepared through simultaneous deposition of the two materials on the glass member. The FPt spectrum doped with mCP is shown in FIG. 20 in the concentration range. The maximum emission wavelength for the aggregate state of monomers and FPt doped into mCP is the same as that of FPt in CBP. Harmonized monomer / aggregate spinning was found at the doping level of about 15% by weight, which is almost three times required to achieve an equivalent monomer / aggregate spinning ratio. This means that mCP is a better solvent for FPt, leading to fewer FPt ... FPt interactions at the mCP doped at a given concentration.

CBP 도핑된 필름과는 반대로, 약하게 도핑된 mCP 필름(< 1중량 % FPt)의 광발광 스텍트럼에서는 어떤 호스트 방사도 관측되지 않으며, 이는 mCP 로부터 FPt로의 에너지 전달이 CBP 로부터 FPt 보다 다 효율적이다는 것을 가르킨다. CBP 의 높은 삼중체 에너지에도 불구하고(인광 λmax= 460 nm), CBP 로부터 청색 인광 도펀트, 일예로 여기서 사용되는 Pt 복합체로의 에너지 전달은 흡열 공정이다. 반면,mCP 는 410 nm 에서 피크 인광 스펙트럼을 가지며, mCP 로부터 Pt 복합체 도펀트로 보다 효율적인 발열 공정을 만든다. 호스트로부터 도펀트로의 보다 효율적인 에너지 전달은 관측된바와 같이 방사를 소멸시키는데 필요한 도펀트의 양에 영향을 미치게 된다.In contrast to the CBP doped film, no host emission was observed in the photoluminescence spectrum of the lightly doped mCP film (<1 wt% FPt), indicating that energy transfer from mCP to FPt is more efficient than CBP to FPt. Point. Despite the high triplet energy of CBP (phosphorescence lambda max = 460 nm), the energy transfer from CBP to the blue phosphorescent dopant, for example the Pt composites used here, is an endothermic process. On the other hand, mCP has a peak phosphorescence spectrum at 410 nm and makes a more efficient exothermic process from mCP to Pt composite dopant. More efficient energy transfer from the host to the dopant will affect the amount of dopant required to dissipate radiation as observed.

CBP 및 mCP 양자는 낮은 쌍극자 모멘트(ca. 0.5 D)를 가지며, 그래서 도펀트와 호스트 물질간의 정전기적 상호작용은 유사할 것으로 기대된다. 이것은 도핑된 mCP 와 CBP 필름에 대한 단량체와 집합체 상태의 스텍트럼이 동일하다는 관측과 일치한다. 이론에 의해서 제한됨이 없이, CBP 와 mCP 사이의 차이는 이것은 상이한 도펀트 용해도를 야기하며, 이들의 분자구조에 관련된다. 평평한 분자는 높은 결합 에너지를 가지는 경향이 있으며, 이것은 결정화를 촉진하며, 유리 형성을 방해한다. CBP 는 고체 상태에서 더 큰 평면일 것으로 기대된다. 이것은 비도핑된 CBP 박막 필름이 직접적으로 유리 또는 ITO 부재상에 침적될 때 급속하게 결정화된다는 관측과 일치한다. 높은 CBP 결합 에너지는 단량체 도펀트를 배제하는 경향이 있을 수 있으며, 적절한 도핑 수준에서 집합체의 형성에 이르게 된다. mCP 는 무기 또는 유기 부재상에 침적될 때, 이것이 비평탄 바닥 상태 구조를 가지는 것을 제안하면서, 용이하게 안정한 유리를 형성한다. mCP 에 대한 유리 전이 온도는 65 ℃ 이다. 인접한 카바졸기와 페닐고리사이의 입체 상호작용은 CBP 와 mCP 가 비평판 바닥 상태 구조를 가져야한다는 예측에 이르게 되며, 이는 도 21 에서 최소 에너지 구조의 기하학에서 보여지는 것과 같다. CBP 최소구조가 약간 비평탄하게 나타나는반면, 보여지는 구조와 평판 순응자(planar conformer)사이의 계산된 에너지 차가 단지18 kJ/mol 임을 기억하는 것이 중요하다. 반대로, mCP 를 평탄화시키기 위한 에너지는 35 kJ/mol 이다. 평탄한 mCP 에 대한 큰 장벽의 주요 원인은 CBP 사이에는 없는 인접한 카바졸사이의 H…H 반발이다. 구조적 차이를 기초로, mCP 에 의한 정사각 평면 Pt 도펀트의 용해정도가 CBP 와는 상당히 다른 것으로 기대한다. 이것은 CBP 대 mCP 내 주어진 도핑 수준에서 단량체/집합체 비에 유의한 영향을 미친다.Both CBP and mCP have a low dipole moment (ca. 0.5 D), so the electrostatic interaction between the dopant and the host material is expected to be similar. This is consistent with the observation that the spectrum of monomer and aggregate states for doped mCP and CBP films is the same. Without being limited by theory, the difference between CBP and mCP leads to different dopant solubility and is related to their molecular structure. Flat molecules tend to have high binding energies, which promote crystallization and hinder glass formation. CBP is expected to be a larger plane in the solid state. This is consistent with the observation that undoped CBP thin film is rapidly crystallized when directly deposited on glass or ITO member. High CBP binding energy may tend to exclude monomeric dopants, leading to the formation of aggregates at appropriate doping levels. When mCP is deposited on an inorganic or organic member, it suggests that it has a non-flat ground state structure, forming an easily stable glass. The glass transition temperature for mCP is 65 ° C. The steric interaction between adjacent carbazole groups and the phenyl ring leads to the prediction that CBP and mCP should have an unplanar ground state structure, as shown in the geometry of the minimum energy structure in FIG. 21. It is important to remember that the calculated energy difference between the structure shown and the planar conformer is only 18 kJ / mol, while the CBP minimum structure appears slightly uneven. In contrast, the energy for planarizing mCP is 35 kJ / mol. The main cause of the large barrier to flat mCP is the H… H is backlash. Based on the structural differences, it is expected that the solubility of the square planar Pt dopant by mCP is significantly different from that of CBP. This has a significant effect on the monomer / aggregate ratio at a given doping level in CBP to mCP.

mCP 내로 도핑된 1 의 광발광 스펙트럼 CIE 좌표와 연색 지수(CRI)는 표 1 에 주어진다.The photoluminescence spectrum CIE coordinates and color rendering index (CRI) of 1 doped into mCP are given in Table 1.

표 1Table 1

4 에서 10 중량 % 사이의 농도는 백색(0.33, 0.33)에 가장 근접한 CIE 좌표를 제공하며, 최대 CRI 는 약 15- 20 중량 % 의 농도 범위에서 관측된다. 보다 높은 농도에서, CIE 좌표는 백열 램프(ca. 0.41, 0.41)에서 발견되는 것에 유사하다. 그러므로, 1 도핑된 mCP 에 대한 10 - 20 중량 % 농도 범위는 WOLEDs에 이용됨에 있어 최적일 것으로 선택되었다.Concentrations between 4 and 10% by weight give the CIE coordinates closest to white (0.33, 0.33) and maximum CRI is observed in the concentration range of about 15-20% by weight. At higher concentrations, the CIE coordinates are similar to those found in incandescent lamps (ca. 0.41, 0.41). Therefore, a concentration range of 10-20% by weight for 1 doped mCP was chosen to be optimal for use in WOLEDs.

실시예 5Example 5

NPD(400 Å)/Irppz(200Å)/mCP : FPt (16% 300Å)/BCP(150Å)/Alq3(200Å)/LiF(10Å)/(Al 1000Å) 구조로 장치가 제조되었다. CBP 장소에서 mCP 호스트의 사용은 유의하게 장치 성능을 향상시킨다. 효율, 전류-전압 특성 및 장치의 스펙트럼은 도 23, 24, 및 25 에 보여진다. 더 높은 도핑 농도 및 mCP 로부터 도펀트로의 향상된 에너지 전달은 최대 양자 효율 6.4 ±0.6% (12.2 1.4 lum/W, 17.0 cd/A)를 낮은 밝기 레벨(1 CD/m2) 에서 그리고 4.3±0. 5 % (8.1± 0.6 lum/W, 11.3 cd/A)를 500 cd/m2에서 제공한다. 이들 mCP/FPt WOLEDs 에 의해서 예시되는 양자 효율은 WOLED 에 대해 보고된 최대 효율이다. 양자 효율은 전류 밀도의 증가와 함께 감소하며, 다른 장치에 의해서 보고된 바와 같지만, 그러나 감소는 대부분의 다른 전계 인광 장치보다는 덜 심각하다.NPD (400 mV) / Irppz (200 mV) / mCP: FPt (16% 300 mV) / BCP (150 mV) / Alq3 (200 mV) / LiF (10 mV) / (Al 1000 mV) structure. The use of mCP hosts in CBP locations significantly improves device performance. The efficiency, current-voltage characteristics and spectrum of the device are shown in FIGS. 23, 24, and 25. Higher doping concentrations and improved energy transfer from the mCP to the dopant resulted in maximum quantum efficiency of 6.4 ± 0.6% (12.2 1.4 lum / W, 17.0 cd / A) at low brightness levels (1 CD / m 2 ) and 4.3 ± 0. 5% (8.1 ± 0.6 lum / W, 11.3 cd / A) is provided at 500 cd / m 2 . The quantum efficiency exemplified by these mCP / FPt WOLEDs is the maximum efficiency reported for WOLEDs. Quantum efficiency decreases with increasing current density, as reported by other devices, but the decrease is less severe than most other field phosphor devices.

실시예 6Example 6

OLED가 실시예 3 에서와 같이 제조되었으며, 단지 Irppz EBL 이 생략된 것은 제외한다(즉 NPD/mCP-FPt/BCP/Alq3). EL 스펙트럼은 NPD로부터 유의한 기여를 받으며, 장치의 양자 효율은 거의 2 인자 정도 떨어진다(도 24 참조). 전체적으로, Irppz 전자/엑시톤 차단층은 OLED 효율을 증가시키며, 스텍트럼에서 NPD 방사를 제거하며, 그리고 스텍트럼을 전압과 무관하게 한다.OLEDs were prepared as in Example 3, except that Irppz EBL was omitted (ie NPD / mCP-FPt / BCP / Alq3). The EL spectrum receives a significant contribution from the NPD and the quantum efficiency of the device drops by almost two factors (see FIG. 24). Overall, the Irppz electron / exciton blocking layer increases OLED efficiency, eliminates NPD radiation in the spectrum, and makes the spectrum independent of voltage.

mCP 및 CBP 장치에 대한 에너지 준위 다이아그램은 도 22 에서 보여지는데, 도펀트/CBP LUMO 수준으로부터 NPD LUMO 로의 전자 이동에 대한 장애가 NPD 로부터 방사층으로의 홀 발사 장애에 필적할 수 있다는 것을 보여준다. HTL 로의 전자/엑시톤 누출의 제거는 WOLED 효율과 색 안정성의 향상을 가져온다. Irppz 복합체는배타적으로 인광 여기 상태로부터 방사한다(λmax= 414 nm 77K, τ = 15 ㎲). 이 복합체의 광학 갭은 370 nm (3.4 eV)에서 흡수 스펙트럼의 저 에너지 에지(edge)로서 취해졌다. 광학 갭의 이 측정치는 캐리어 갭에 대한 더 낮은 하한을 나타낸다. Irppz 는 0.38 eV 에서 유체 용액에서 가역 산화를 보여주지만(vs. 페로센/페로세늄), 그러나 어떤 환원도 DMF 에서 -3.0 V 가지 발생하지 않으며, >3.4 eV 캐리어갭과 일치한다. Irppz 의 HOMO 에너지는 극자외선 광전자 분광기(UPS)에 의해서 측정되고, 5.5 eV 인것으로 발견되었다. 캐리어 갭을 예측하기 위해서 Irppz 광학 갭을 이용하면, Irppz LUMO 는 2.1 eV 이며, CPB 와 도펀트 LUMO 둘다보다 상당히 위에 있다는 것을 예측한다. 도 22 의 에너지 개략도는 Irppz 가 뛰어난 전자/엑시톤 차단층을 만든다는 것을 제안한다.Energy level diagrams for mCP and CBP devices are shown in FIG. 22, showing that the impediment to electron migration from the dopant / CBP LUMO level to the NPD LUMO can be comparable to the impaired hole firing from the NPD to the emitting layer. Elimination of electron / exciton leaks into the HTL results in improved WOLED efficiency and color stability. Irppz complexes emit exclusively from phosphorescent excited states (λ max = 414 nm 77K, τ = 15 μs). The optical gap of this composite was taken as the low energy edge of the absorption spectrum at 370 nm (3.4 eV). This measurement of the optical gap shows a lower lower limit for the carrier gap. Irppz shows reversible oxidation in fluid solution at 0.38 eV (vs. ferrocene / ferrocenium), but no reduction occurs -3.0 V in DMF, consistent with> 3.4 eV carrier gap. The HOMO energy of Irppz was measured by extreme ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) and found to be 5.5 eV. Using the Irppz optical gap to predict the carrier gap, the Irppz LUMO is 2.1 eV and predicts that it is significantly above both CPB and dopant LUMO. The energy schematic of FIG. 22 suggests that Irppz makes an excellent electron / exciton blocking layer.

본 발명이 특정 실시예와 바람직한 실시예에 관해서 기술되었다 할지라도, 본 발명은 이들 실시예와 구체예에 제한되는 것이 아니라는 것이 이해된다. 특히, 본 발명은 폭넓은 전자 장치에 적용될 수 있다. 그러므로 당업자에게 명백한 것이기 때문에, 청구된 본 발명은 여기서 기술된 특정 실시예와 바람직한 실시예로부터의 변형을 포함한다.Although the present invention has been described with reference to specific embodiments and preferred embodiments, it is understood that the invention is not limited to these embodiments and embodiments. In particular, the present invention can be applied to a wide range of electronic devices. Therefore, as will be apparent to those skilled in the art, the claimed invention includes modifications from the specific and preferred embodiments described herein.

Claims (45)

방사층을 포함하는 유기 발광 장치에 있어서,An organic light emitting device comprising an emission layer, 상기 방사층은 집합체 방사체, 및The emitting layer is an aggregate emitter, and 단량체 방사층을 포함하고,A monomer emissive layer, 여기서 집합체 방사체로부터의 방사는 에너지에서 단량체 방사체로부터의 방사보다 낮고, 그리고 여기서 집합체 방사체와 단량체 방사체의 혼화된 방사가 백색 방사를 제공하는 가시 스펙트럼에 충분히 걸쳐있는 장치.Wherein the radiation from the aggregate emitter is lower in energy than the radiation from the monomer emitter, and wherein the mixed emission of the aggregate emitter and the monomer emitter is sufficiently over the visible spectrum to provide white emission. 제 1 항에 있어서, 집합체 방사체는 엑시머인 장치.The device of claim 1, wherein the aggregate emitter is an excimer. 제 1 항에 있어서, 집합체 방사체와 단량체 방사체는 인광에 의해 방사하는 장치.The device of claim 1, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제 3 항에 있어서, 엑시머 방사체와 단량체 방사체가 동일한 화학적 화합물로 구성되는 장치.4. The device of claim 3, wherein the excimer emitter and the monomer emitter are comprised of the same chemical compound. 제 3 항에 있어서, 단량체 방사체와 집합체 방사체는 인광 유기금속성 화합물인 장치.4. The device of claim 3, wherein the monomer emitter and aggregate emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제 5 항에 있어서, 집합체 방사체는 FPt(acac)를 포함하고, 단량체 방사체는 FIr(pic)를 포함하는 장치.6. The device of claim 5, wherein the aggregate emitter comprises FPt (acac) and the monomer emitter comprises FIr (pic). 제 1 항에 있어서, 혼화된 방사가 적어도 약 80 의 연색지수를 가지는 장치.The device of claim 1, wherein the blended radiation has a color rendering index of at least about 80. 제 1 항에 있어서, 혼화된 방사가 약 0.30 에서 약 0.40 의 CIE x-좌표를 가지며, 약 0.30 에서 약 0.45 의 CIE y-좌표를 가지는 장치.The device of claim 1, wherein the blended radiation has a CIE x-coordinate of about 0.30 to about 0.40 and a CIE y-coordinate of about 0.30 to about 0.45. 제 1 항에 있어서, 방사층은 엑시플렉스 방사체와 단량체 방사체를 포함하는 장치.The device of claim 1, wherein the emissive layer comprises an exciplex emitter and a monomer emitter. 제 9 항에 있어서, 엑시플렉스 방사체와 단량체 방사체가 인광에 의해 방사하는 장치.10. The device of claim 9, wherein the exciplex emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제 10 항에 있어서, 단량체 방사체와 엑시플렉스 방사체는 인광 유기금속 화합물인 장치.The device of claim 10, wherein the monomer emitter and exciplex emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제 1 항에 있어서, 방사층은 폴리머 메트릭스를 더 포함하는 장치.The device of claim 1, wherein the emissive layer further comprises a polymer matrix. 제 12 항에 있어서, 폴리머 메트릭스는 PVK 인 장치The apparatus of claim 12, wherein the polymer matrix is PVK. 에노드,Enod, 홀 전송층,Hall transport floor, 전자 전송층, 및An electron transport layer, and 캐소드를 포함하고,Including a cathode, 여기서 홀전송층 또는 전자 전송층은 방사층이며, 방사층은 집합체 방사체와 단량체 방사층을 포함하고, 여기서 집합체 방사체로부터의 방사는 에너지에서 단량체 방사체로부터의 방사보다 낮고, 그리고 여기서 집합체 방사체와 단량체 방사체의 혼화된 방사가 백색 방사를 제공하는 가시 스펙트럼에 충분히 걸쳐있는 유기 발광 장치.Wherein the hole transport layer or electron transport layer is an emissive layer, the emissive layer comprising an aggregate emitter and a monomer emitter layer, wherein radiation from the aggregate emitter is lower in energy than radiation from the monomer emitter, and wherein the aggregate emitter and monomer emitter An organic light-emitting device in which the mixed radiation of s is sufficiently spanning the visible spectrum to provide white emission. 제 14 항에 있어서, 홀전송층은 방사층인 장치.15. The apparatus of claim 14, wherein the hole transport layer is an emissive layer. 제 14 항에 있어서, 전자 전송층은 방사층인 장치.15. The device of claim 14, wherein the electron transport layer is an emissive layer. 제 14 항에 있어서, 집합체 방사체는 엑시머인 장치.15. The apparatus of claim 14, wherein the aggregate emitter is an excimer. 제 14 항에 있어서, 집합체 방사체와 단량체 방사체는 인광에 의해 방사하는 장치.15. The apparatus of claim 14, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제 18 항에 있어서, 집합체 방사체와 단량체 방사체가 동일한 화학적 화합물로 구성되는 장치.19. The device of claim 18, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are comprised of the same chemical compound. 제 18 항에 있어서, 집합체 방사체와 단량체 방사체는 인광 유기금속성 화합물인 장치.19. The device of claim 18, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제 20 항에 있어서, 집합체 방사체는 FPt(acac)를 포함하고, 단량체 방사체는 FIr(pic)를 포함하는 장치.21. The apparatus of claim 20, wherein the aggregate emitter comprises FPt (acac) and the monomer emitter comprises FIr (pic). 제 14 항에 있어서, 혼화된 방사가 적어도 약 80 의 연색지수를 가지는 장치.15. The apparatus of claim 14, wherein the mixed radiation has a color rendering index of at least about 80. 제 14 항에 있어서, 혼화된 방사가 약 0.30 에서 약 0.40 의 CIE x-좌표를 가지며, 약 0.30 에서 약 0.45 의 CIE y-좌표를 가지는 장치.The apparatus of claim 14, wherein the blended radiation has a CIE x-coordinate of about 0.30 to about 0.40 and a CIE y-coordinate of about 0.30 to about 0.45. 제 14 항에 있어서, 방사층은 엑시플렉스 방사체와 단량체 방사체를 포함하는 장치.15. The device of claim 14, wherein the emissive layer comprises an exciplex emitter and a monomer emitter. 제 24 항에 있어서, 엑시플렉스 방사체와 단량체 방사체가 인광에 의해 방사하는 장치.The apparatus of claim 24 wherein the exciplex emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제 24 항에 있어서, 단량체 방사체와 엑시플렉스 방사체는 인광 유기금속 화합물인 장치.The device of claim 24, wherein the monomer emitter and exciplex emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제 14 항에 있어서, 방사층은 폴리머 메트릭스를 더 포함하는 장치.15. The apparatus of claim 14, wherein the emissive layer further comprises a polymer matrix. 제 27 항에 있어서, 폴리머 메트릭스는 PVK 인 장치.The apparatus of claim 27, wherein the polymer matrix is PVK. 제 14 항에 있어서, 엑시톤 차단층을 더 포함하는 장치.15. The device of claim 14, further comprising an exciton blocking layer. 제 14 항에 있어서, 홀전송층을 더 포함하는 장치.15. The apparatus of claim 14, further comprising a hole transport layer. 에노드;An anode; 홀 전송층;Hole transport layer; 방사층;Emission layer; 전자 전송층; 및Electron transport layer; And 캐소드를 포함하고,Including a cathode, 여기서 방사층은 집합체 방사체와 단량체 방사체를 포함하고, 여기서 집합체 방사체로부터의 방사는 에너지에서 단량체 방사체로부터의 방사보다 낮고, 그리고 여기서 집합체 방사체와 단량체 방사체의 혼화된 방사가 백색 방사를 제공하는 가시 스펙트럼에 충분히 걸쳐있는 유기 발광 장치.Wherein the emitting layer comprises an aggregate emitter and a monomer emitter, wherein radiation from the aggregate emitter is lower in energy than radiation from the monomer emitter, and wherein the mixed emission of the aggregate emitter and the monomer emitter is in the visible spectrum providing white emission. Fully spread organic light emitting device. 제 31 항에 있어서, 방사층은 엑시머 방사체와 단량체 방사체를 포함하는 장치.32. The device of claim 31, wherein the emissive layer comprises an excimer emitter and a monomer emitter. 제 31 항에 있어서, 집합체 방사체와 단량체 방사체는 인광에 의해 방사하는 장치.32. The apparatus of claim 31, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제 33 항에 있어서, 집합체 방사체와 단량체 방사체가 동일한 화학적 화합물로 구성되는 장치.34. The device of claim 33, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are comprised of the same chemical compound. 제 33 항에 있어서, 집합체 방사체와 단량체 방사체는 인광 유기금속성 화합물인 장치.34. The device of claim 33, wherein the aggregate emitter and the monomer emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제 35 항에 있어서, 집합체 방사체는 FPt(acac)를 포함하고, 단량체 방사체는 FIr(pic)를 포함하는 장치.36. The apparatus of claim 35, wherein the aggregate emitter comprises FPt (acac) and the monomer emitter comprises FIr (pic). 제 31 항에 있어서, 혼화된 방사가 적어도 약 80 의 연색지수를 가지는 장치.32. The apparatus of claim 31, wherein the blended radiation has a color rendering index of at least about 80. 제 31 항에 있어서, 혼화된 방사가 약 0.30 에서 약 0.40 의 CIE x-좌표를 가지며, 약 0.30 에서 약 0.45 의 CIE y-좌표를 가지는 장치.The apparatus of claim 31, wherein the blended radiation has a CIE x-coordinate of about 0.30 to about 0.40 and a CIE y-coordinate of about 0.30 to about 0.45. 제 31 항에 있어서, 방사층은 엑시플렉스 방사체와 단량체 방사체를 포함하는 장치.32. The device of claim 31, wherein the emissive layer comprises an exciplex emitter and a monomer emitter. 제 39 항에 있어서, 엑시플렉스 방사체와 단량체 방사체가 인광에 의해 방사하는 장치.40. The device of claim 39, wherein the exciplex emitter and the monomer emitter emit by phosphorescence. 제 40 항에 있어서, 단량체 방사체와 엑시플렉스 방사체는 인광 유기금속 화합물인 장치.41. The device of claim 40, wherein the monomer emitter and exciplex emitter are phosphorescent organometallic compounds. 제 31 항에 있어서, 방사층은 폴리머 메트릭스를 더 포함하는 장치.32. The device of claim 31, wherein the emissive layer further comprises a polymer matrix. 제 42 항에 있어서, 폴리머 메트릭스는 PVK 인 장치.43. The apparatus of claim 42, wherein the polymer matrix is PVK. 제 31 항에 있어서, 엑시톤 차단층을 더 포함하는 장치.32. The device of claim 31, further comprising an exciton barrier layer. 제 1 항 또는 장치를 도입한 광원.A light source incorporating the claim 1 or a device.
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