KR20140075012A - 조명용 유기 전자 소자 - Google Patents

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KR20140075012A
KR20140075012A KR1020147012952A KR20147012952A KR20140075012A KR 20140075012 A KR20140075012 A KR 20140075012A KR 1020147012952 A KR1020147012952 A KR 1020147012952A KR 20147012952 A KR20147012952 A KR 20147012952A KR 20140075012 A KR20140075012 A KR 20140075012A
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electroluminescent
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잉 왕
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

애노드, 정공 수송 층, 방출 층, 전자 수송 층, 및 캐소드를 포함하는 유기 전자 소자가 제공된다. 방출 층은 하나 이상의 제1 전계발광 재료를 포함하고, 전자 수송 층은 하나 이상의 전자 수송 재료 및 하나 이상의 제2 전계발광 재료를 포함한다. 제2 전계발광 재료는 방출 층에 인접한 곳에서 더 큰 농도를 갖는다. 소자는 백색광 방출을 갖는다.

Description

조명용 유기 전자 소자 {ORGANIC ELECTRONIC DEVICE FOR LIGHTING}
관련 출원 데이터
본 출원은 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된, 2011년 10월 19일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/549,045호로부터 35 U.S.C.§ 119(e) 하에 우선권을 주장한다.
배경정보
본 발명은 일반적으로 유기 전자 소자(organic electronic device)에 관한 것이며, 특히 조명용으로 사용되는 소자에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드("OLED") 디스플레이 또는 OLED 조명 소자를 구성하는, OLED와 같은 유기 전자 소자에서는, 유기 활성 층이 2개의 전기 접촉 층 사이에 개재된다. OLED에서, 전기 접촉 층 중 적어도 하나는 광 투과성이며, 유기 활성 층은 전기 접촉 층을 가로질러 전압이 인가될 때 광투과성 전기 접촉 층을 통해 발광한다.
발광 다이오드에서 활성 성분으로서 유기 전계발광 화합물(organic electroluminescent compound)을 사용하는 것은 널리 공지되어 있다. 단순한 유기 분자, 공액 중합체, 및 유기금속 착물이 사용되어 왔다. 소자는 종종, 광활성(예를 들어, 발광) 층과 전기 접촉 층(electrical contact layer) 사이에 위치되는 하나 이상의 전하 수송 층(charge transport layer)을 포함한다. 소자는 2개 이상의 접촉 층을 포함할 수 있다. 정공 수송 층은 광활성 층과 정공 주입 접촉 층(hole-injecting contact layer) 사이에 위치할 수 있다. 정공-주입 접촉 층은 또한 애노드(anode)로 불릴 수 있다. 전자 수송 층은 광활성 층과 전자 주입 접촉 층 사이에 위치할 수 있다. 전자-주입 접촉 층은 또한 캐소드(cathode)로 불릴 수 있다. 전하 수송 재료는 또한 광활성 재료와 조합하여 호스트로서 사용될 수 있다.
개선된 특성을 가진 소자에 대한 계속적인 필요성이 존재한다.
요약
애노드, 정공 수송 층, 방출 층(emissive layer), 전자 수송 층, 및 캐소드를 순서대로포함하며, 여기서 방출 층은 하나 이상의 제1 전계발광 재료를 포함하고, 전자 수송 층은 방출 층에 인접한 곳에서 제2 전계발광 재료가 더 큰 농도를 갖도록 하나 이상의 전자 수송 재료 및 하나 이상의 제2 전계발광 재료를 포함하는 증착된 층이며, 여기서 소자는 백색광 방출을 갖는, 유기 전자 소자가 제공된다.
일부 실시 형태에서, 방출 층은 제3 전계발광 재료를 추가로 포함한다.
일부 실시 형태에서, 전계발광 재료 중 하나 이상은 유기 리간드를 갖는 이리듐 착물이다.
상기의 일반적인 설명 및 하기의 상세한 설명은 단지 예시적이고 설명적이며, 첨부된 청구의 범위에서 한정되는 본 발명을 제한하지 않는다.
실시 형태들은, 본 명세서에 제시되는 개념의 이해를 돕기 위해 수반되는 도면에서 설명된다.
<도 1>
도 1은 선행 기술 유기 전자 소자의 일례의 예시를 포함한다.
<도 2>
도 2는 선행 기술 유기 전자 소자의 다른 예시를 포함한다.
<도 3>
도 3은 선행 기술 유기 전자 소자의 다른 예시를 포함한다.
<도 4>
도 4는 선행 기술 유기 전자 소자의 다른 예시를 포함한다.
<도 5>
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전자 소자의 예시를 포함한다.
<도 6>
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유기 전자 소자의 다른 예시를 포함한다.
당업자는 도면의 물체가 단순함 및 명확함을 위해 예시되어 있으며 반드시 축척에 맞게 그려진 것은 아니라는 것을 인식한다. 예를 들어, 도면 내의 대상들 중 일부의 치수는 실시 형태의 이해를 증진시키는 것을 돕기 위해 다른 대상에 비해 과장될 수도 있다.
많은 태양 및 실시 형태가 위에서 설명되었으며, 이는 단지 예시적이며 제한하지 않는다. 본 명세서를 읽은 후에, 숙련자는 다른 태양 및 실시 형태가 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 가능함을 이해한다.
실시 형태들 중 임의의 하나 이상의 기타 특징 및 이익이 하기 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 특허청구범위로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명은 먼저 용어의 정의 및 해설을 언급하고, 이어서 전자 소자, 및 실시예를 언급한다.
1. 용어의 정의 및 해설
이하에 기술되는 실시 형태의 상세 사항을 다루기 전에, 일부 용어를 정의 또는 해설하기로 한다.
용어 "청색"은, 대략 380 내지 495 ㎚ 범위의 파장에서 최대 방출을 갖는 방사를 의미하고자 한다.
층, 재료, 부재, 또는 구조와 관련하여 용어 "전하 수송"은, 이러한 층, 재료, 부재, 또는 구조가, 상대적 효율 및 전하의 적은 손실을 가지면서 이러한 층, 재료, 부재, 또는 구조의 두께를 통과하여 이러한 전하의 이동을 촉진함을 의미하고자 하는 것이다. 정공 수송 재료는 양전하 이동을 촉진하며; 전자 수송 재료는 음전하 이동을 촉진한다.
용어 "CRI"는, 국제 조명 위원회(Commission Internationale de L'Eclairage)(International Commission on Illumination, 또는 CIE)에 의해 고안된 연색 지수를 지칭한다. 이는 색광의 특질의 측정값이다. 이는 일반적으로, 단색인 저압 나트륨 증기 램프와 같은 광원에 있어서의 0 내지 본질적으로 흑체 방사를 방출하는 백열 전구와 같은 광원에 있어서의 100의 범위이다.
용어 "도판트"는, 호스트 물질을 포함하는 층 내부에서, 그러한 물질의 부재 하에서의 층의 전자적 특성(들) 또는 방사(radiation)의 방출, 수용, 또는 여과의 파장(들)과 비교하여 층의 전자적 특성(들) 또는 방사의 방출, 수용, 또는 여과의 목표 파장(들)을 변경시키는 물질을 의미하고자 한다. 주어진 색의 도판트는, 그 색의 광을 방출하는 도판트를 지칭한다.
용어 "전계발광 재료"는, 전류의 통과 또는 강한 전기장에 반응하여 광을 방출하는 재료를 지칭한다.
용어 "방출성"은, 발광성인 층을 지칭한다.
용어 "녹색"은, 대략 495 내지 570 ㎚ 범위의 파장에서 최대 방출을 갖는 방사를 의미하고자 한다.
층, 재료, 부재, 또는 구조물을 언급할 때, 용어 "정공 주입"은, 그러한 층, 재료, 부재, 또는 구조물이 상대적으로 효율적으로 그리고 적은 전하 손실로 그러한 층, 재료, 부재, 또는 구조물의 두께를 통한 양전하의 주입 및 이동을 용이하게 함을 의미하고자 한다.
용어 "호스트 재료"는, 보통 층 형태의 재료를 의미하고자 하며, 여기에 도판트를 첨가할 수 있거나 첨가하지 않을 수 있다. 호스트 재료는 전자적 특성(들) 또는 방사를 방출, 수용 또는 여과하는 능력을 갖거나 갖지 않을 수 있다. 도판트가 호스트 물질 내에 존재하는 경우, 호스트 물질은 도판트 물질의 방출 파장을 유의하게 변화시키지 않는다.
용어 "광발광 양자 수율(photoluminescence quantum yield)"은, 흡수된 광자 대 발광을 통해 방출된 광자의 비율을 의미하고자 한다.
용어 "적색"은", 대략 590 내지 780 ㎚ 범위의 파장에서 최대 방출을 갖는 방사를 의미하고자 한다.
화합물을 말할 때, 용어 "소분자"는, 반복 단량체 단위를 갖지 않는 화합물을 의미하고자 한다. 한 실시 형태에서, 소분자는 대략 2000g/몰 이하의 분자량을 갖는다.
용어 "기재"는, 강성(rigid) 또는 가요성일 수 있으며 유리, 중합체, 금속 또는 세라믹 재료 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는 하나 이상의 재료의 하나 이상의 층을 포함할 수 있는 베이스 재료를 의미하고자 한다. 기재는 전자 성분, 회로, 또는 전도성 부재를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.
용어 "백색광"은, 광이 인간의 눈에 백색 또는 무색으로 나타나도록 적합한 비율로 광의 가시색을 조합하는 효과를 지칭한다. 백색의 느낌은 가시광선 스펙트럼에 걸쳐 3개 광 강도의 합계에 의해 얻어지므로, 백색의 감각을 생성시키는 광 파장의 조합의 수는 사실상 무한하다. 백색광의 느낌은 또한, 적절한 강도의 원색 광, 적색, 녹색, 및 청색(RGB)의 혼합에 의해 생성될 수 있고, 이과정은 다수의 디스플레이 기술에서 볼 수 있는 바와 같이, 이라고 지칭된다.
용어 "황색"은, 대략 570 내지 590 ㎚ 범위의 파장에서 최대 방출을 갖는 방사를 의미하고자 한다.
본 명세서에서, 명백하게 달리 기술되거나 사용 맥락에 의해 반대로 지시되지 않으면, 본 명세서의 요지의 실시 형태가 소정의 특징부 또는 요소를 포함하거나, 비롯하거나, 함유하거나, 갖거나, 이로 이루어지거나 이에 의해 또는 이로 구성되는 것으로서 기술되거나 설명된 경우에, 명백하게 기술되거나 설명된 것들에 더하여 하나 이상의 특징부 또는 요소가 실시 형태에 존재할 수 있다. 본 명세서에 개시된 요지의 대안적 실시 형태는 소정의 특징부 또는 요소로 본질적으로 이루어지는 것으로서 설명되는데, 이 실시 형태에서는 실시 형태의 작동 원리 또는 구별되는 특징을 현저히 변화시키는 특징부 또는 요소가 실시 형태 내에 존재하지 않는다. 본 명세서에 기재된 요지의 추가의 대안적 실시 형태는 소정의 특징부 또는 요소로 이루어지는 것으로서 기재되는데, 이 실시 형태에서 또는 그의 크지 않은 변형예에서는 구체적으로 언급되거나 기재된 특징부 또는 요소만이 존재한다.
또한, 부정관사("a" 또는 "an")의 사용은 본 명세서에서 설명되는 요소들 및 구성요소들을 설명하기 위해 채용된다. 이는 단지 편의상 그리고 본 발명의 범주의 일반적인 의미를 제공하기 위해 행해진다. 이러한 기술은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 파악되어야 하며, 단수형은 그 수가 명백하게 단수임을 의미하는 것이 아니라면 복수형을 또한 포함한다.
원소의 주기율표 내의 컬럼(column)에 대응하는 족(group) 번호는 문헌[CRC Handbook of Chemistry and Physics, 81st Edition (2000-2001)]에 나타난 바와 같은 "새로운 표기"(New Notation) 규정을 사용한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 등가인 방법 및 재료가 본 발명의 실시 형태의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 후술된다. 본 명세서에서 언급되는 모든 간행물, 특허 출원, 특허, 및 다른 참조 문헌은 특정 구절이 인용되지 않으면 전체적으로 참고로 본 명세서에 포함된다. 상충되는 경우에는, 정의를 비롯하여 본 명세서가 좌우할 것이다. 또한 재료, 방법, 및 실시예는 단지 예시적인 것이며 한정하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에 기술되지 않는 범위까지, 구체적인 재료, 가공 행위 및 회로에 관한 많은 상세 사항은 관용적이며, 유기 발광 다이오드 디스플레이, 광검출기, 광전지 및 반도체 부재 기술 분야의 교재 및 기타 출처에서 확인할 수 있다.
2. 전자 소자
선행 기술 백색 OLED 소자의 예를 도 1에 개략적으로 나타낸다. 소자(1)는 애노드(100), 정공 주입 층(200), 정공 수송 층(300), 발광 층(400), 전자 수송 층(500), 전자 주입 층(600), 및 캐소드(700)로 구성된다. 애노드 또는 캐소드에 인접하여 지지체(나타내지 않음)가 존재할 수 있다. 발광 층 내에는, 청색 및 황색과 같은 2개의 에미터가 존재하여, 조합된 방출이 백색을 유발하도록 한다.
그러나, 일부 경우에는, 3개 또는 4개의 에미터가 사용된다. 하기의 논의에서는, 예시적 목적으로 3개의 에미터를 사용할 것이다. 그러나, 3개 초과가 사용될 수 있을 것이다.
도 2에는, 적색, 녹색, 및 청색 방출을 갖는 3개의 에미터가 단일 방출 층(층(401)) 내에 존재하는 선행 기술 소자(2)를 나타낸다. 하나의 단일 발광 층을 이용하면, 제조 공정이 더 저렴하다. 그러나, 청색, 녹색, 및 적색 에미터 3개 모두를 이용하여 그들의 최대 효율에서 작동할 수 있는 하나의 호스트 시스템을 찾기는 매우 어렵다. 그러므로, 이러한 단일 방출 층 접근법은 감소된 소자 성능의 결점을 갖는다.
도 3에는, 각각의 에미터에 대해 별도의 층(층(402, 403, 및 404))이 존재하는 선행 기술 소자를 나타낸다. 3개의 별도의 방출 층을 이용하면, 각각의 색을 그 자신의 호스트로 개별적으로 최적화하여 최대 효율을 달성할 수 있다. 그러나, 3개의 별도의 층을 이용하면 제조 공정이 더 복잡하다.
층들 중 하나는 녹색 및 적색 에미터를 갖고 다른 층은 청색 에미터를 갖는, 2개의 방출 층을 사용함으로써 절충할 수 있다. 이를 도 4에 나타내며, 여기서 층(405)은 적색 및 녹색 에미터를 갖고, 층(406)은 청색 에미터를 갖는다. 녹색 및 적색 에미터를 위한 공통 호스트를 찾고 그들의 효율을 유지하는 것이 훨씬 더 용이하며, 한편 청색 층은 별도로 최적화할 수 있다. 이중 방출 층을 이용하는 이러한 구성의 경우에, 하나의 층의 제거로 인해 제조 공정이 더 용이하나, 이는 여전히 단일 방출 층 접근법보다 하나 더 많은 층을 갖는다.
본 발명의 일 실시 형태를 도 5에 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 제2 에미터 층이 제거되고 그의 작용이 전자 수송 층(501)과 조합된다. 이러한 실시 형태에서, 청색 에미터 분자는 전자 수송 층(501) 내로 도핑된다. 이러한 실시 형태에서, 청색 도판트의 농도는 방출 층에 인접한 곳에서 가장 크고 층을 통해 감소하여, 전자 주입 층에 인접한 층의 부분에서 농도가 가장 작도록 한다.
본 발명의 다른 실시 형태를 도 6에 나타낸다. 본 실시 형태에서는 또한, 제2 에미터 층이 제거되고 그의 작용이 전자 수송 층(502)과 조합된다. 본 실시 형태에서, 전자 주입 층에 인접한 매우 얇은 지역 내를 제외하고는, 청색 에미터 분자가 전자 수송 층(502) 전체에 걸쳐 도핑된다. 따라서, 청색 도판트는 전자 수송 층의 영역(502A) 내에 존재하나, 영역(502B) 내에는 존재하지 않는다.
본 발명에 개시된 소자는 단일 방출 층 소자(도 2)와 동일한 수의 층을 가지나, 그 구성은 최대 소자 성능을 달성하기 위한 청색 효율의 별도의 최적화를 가능하게 한다.
a. 방출 층
방출 층은 하나 이상의 전계발광("EL") 재료를 포함한다. 소분자 유기 형광 화합물, 발광성(luminescent) 금속 착물, 공액 중합체 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 EL 재료가 소자에 사용될 수 있다. 형광 화합물의 예에는 크라이센, 피렌, 페릴렌, 루브렌, 쿠마린, 안트라센, 티아다이아졸, 이들의 유도체, 이들의 아릴아미노 유도체, 및 이들의 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 금속 착물의 예에는 트리스(8-하이드록시퀴놀라토)알루미늄(Alq3)과 같은 금속 킬레이트(metal chelated) 옥시노이드 화합물과, 고리금속화(cyclometalated) 이리듐 및 백금 전계발광 화합물, 예를 들어, 미국 특허 제6,670,645호(Petrov 등) 및 공개된 PCT 출원 WO 제03/063555호 및 WO 제2004/016710호에 개시된 페닐피리딘, 페닐퀴놀린 또는 페닐피리미딘 리간드와 이리듐의 착물, 및 예를 들어, 공개된 PCT 출원 WO 제03/008424호, WO 제03/091688호 및 WO 제03/040257호에 기술된 유기금속 착물, 및 이들의 혼합물을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 공액 중합체의 예에는 폴리(페닐렌비닐렌), 폴리플루오렌, 폴리(스피로바이플루오렌), 폴리티오펜, 폴리(p-페닐렌), 그 공중합체, 및 그 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
적색 발광 재료의 예에는, 페닐퀴놀린 또는 페닐아이소퀴놀린 리간드를 갖는 Ir의 착물, 페리플란텐, 플루오란텐 및 페릴렌이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 적색 발광 재료는, 예를 들어, 미국 특허 제6,875,524호 및 미국 출원 공보 제2005-0158577호에 기재되어 있다.
녹색 발광 재료의 예에는, 페닐피리딘 리간드를 갖는 Ir의 착물, 비스(다이아릴아미노)안트라센, 및 폴리페닐렌비닐렌 중합체가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 녹색 발광 재료는, 예를 들어, 공개 PCT 출원 제WO 2007/021117호에 개시되어 있다.
청색 발광 재료의 예에는, 페닐피리딘 또는 페닐이미다졸 리간드를 갖는 Ir의 착물, 다이아릴안트라센, 다이아미노크라이센, 다이아미노피렌, 및 폴리플루오렌 중합체가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 청색 발광 재료는, 예를 들어, 미국 특허 제6,875,524호 및 미국 출원 공보 제2007-0292713호 및 제2007-0063638호에 기재되어 있다.
일부 실시 형태에서, 조명 응용을 위해서는, 삼중항 여기 상태 또는 혼합 단일항-삼중항 여기 상태로부터의 방출을 갖는 전계발광 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 일부 실시 형태에서, 전계발광 재료는 유기금속 착물이다. 일부 실시 형태에서, 유기금속 착물은 고리금속화된다. "고리금속화"란 착물이 적어도 두 지점에서 금속에 결합된 적어도 하나의 리간드를 함유하여 적어도 하나의 탄소-금속 결합을 갖는 적어도 하나의 5- 또는 6-원의 고리를 형성하는 것을 의미한다. 일부 실시 형태에서, 금속은 이리듐 또는 백금이다. 일부 실시 형태에서, 유기금속 착물은 전기적으로 중성이고, 화학식 IrL3을 갖는 이리듐의 트리스-고리금속화 착물, 또는 화학식 IrL2Y를 갖는 이리듐의 비스-고리금속화 착물이다. 일부 실시 형태에서, L은 탄소 원자 및 질소 원자를 통해서 배위된 1가 음이온성 2좌 배위 고리금속화 리간드(monoanionic bidentate cyclometalating ligand)이다. 일부 실시 형태에서, L은 아릴 N-헤테로사이클이며, 여기서, 아릴은 페닐 또는 나프틸이고, N-헤테로사이클은 피리딘, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 다이아진, 피롤, 피라졸 또는 이미다졸이다. 일부 실시 형태에서, Y는 모노음이온성 두자리 리간드이다. 일부 실시 형태에서, L은 페닐피리딘, 페닐퀴놀린, 또는 페닐아이소퀴놀린이다. 일부 실시 형태에서, Y는 β-다이엔올레이트, 다이케티민, 피콜리네이트, 또는 N-알콕시피라졸이다. 리간드는 F, D, 알킬, 퍼플루오로알킬, 알콕실, 알킬아미노, 아릴아미노, CN, 실릴, 플루오로알콕실 또는 아릴 기로 비치환되거나 치환될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 발광 재료는 이리듐 또는 백금의 고리금속화 착물이다. 이러한 재료는, 예를 들어, 미국 특허 제6,670,645호 및 국제 특허 공개 WO 03/063555호, WO 2004/016710호, 및 WO 03/040257호에 개시되어 있다.
적색 방출색을 갖는 유기금속 이리듐 착물의 예에는 하기 화합물 R1 내지 R11이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
Figure pct00001
Figure pct00002
녹색 방출색을 갖는 유기금속 이리듐 착물의 예에는 하기 화합물 G1 내지 G11이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
청색 방출색을 갖는 유기금속 이리듐 착물의 예에는 하기 화합물 B1 내지 B11이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
Figure pct00006
Figure pct00007
일부 실시 형태에서, 방출 층은 가공 및/또는 전자적 특성을 개선하기 위한 호스트 재료를 추가로 포함한다. 호스트 재료의 예에는, 카르바졸, 인돌로카르바졸, 크라이센, 페난트렌, 트라이페닐렌, 페난트롤린, 트라이아진, 나프탈렌, 안트라센, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 퀴녹살린, 페닐피리딘, 벤조다이퓨란, 금속 퀴놀리네이트 착물, 이들의 중수소화된 유사체, 및 이들의 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
일부 실시 형태에서, 방출 층은 제3 EL 재료를 추가로 포함한다.
일부 실시 형태에서, 방출 층은 호스트, 적색 도판트인 제1 EL 재료, 및 녹색 도판트인 제3 EL 재료를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 하나 이상의 도판트는 유기 리간드를 갖는 이리듐 착물이다. 일부 실시 형태에서, 이리듐 착물은 고리금속화 이리듐 착물이다. 일부 실시 형태에서, 적색 도판트 및 녹색 도판트 양자 모두는 이리듐의 고리금속화 착물이다. 일부 실시 형태에서, 호스트는 인돌로카르바졸, 트라이아진, 크라이센, 이들의 중수소화된 유사체, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된다.
일부 실시 형태에서, 방출 층은 호스트 및 제1 EL 재료로 본질적으로 구성된다. 일부 실시 형태에서, 방출 층은 호스트, 적색 EL 재료, 및 녹색 EL 재료로 본질적으로 구성된다.
일부 실시 형태에서, 방출 층 내의 EL 도판트의 총량은 층의 총 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%이고; 일부 실시 형태에서는, 5 내지 20 중량%이다. 일부 실시 형태에서, 적색 도판트는 층의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5 중량%의 양으로 존재하고; 일부 실시 형태에서는, 0.2 내지 2 중량%의 양으로 존재한다. 일부 실시 형태에서, 녹색 도판트는 층의 총 중량을 기준으로 5 내지 25 중량%의 양으로 존재하고; 일부 실시 형태에서는, 10 내지 20 중량%의 양으로 존재한다.
b. 전자 수송 층
전자 수송 층은 하나 이상의 전자 수송 재료 및 하나 이상의 EL 재료를 포함하며, 여기서 EL 재료의 농도는 방출 층 측으로부터 전자 주입 측으로 가면서 감소한다. 일부 실시 형태에서, 전자 수송 층은 전자 수송 재료 및 제2 EL 재료로 본질적으로 구성된다.
전자 수송 층에 사용할 수 있는 전자 수송 재료의 예에는, 금속 퀴놀레이트 유도체, 예를 들어, 트리스(8-하이드록시퀴놀레이토)알루미늄(AlQ), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(p-페닐페놀레이토) 알루미늄(BAlq), 테트라키스-(8-하이드록시퀴놀레이토)하프늄(HfQ), 및 테트라키스-(8-하이드록시퀴놀레이토)지르코늄(ZrQ)을 포함하는 금속 킬레이트 옥시노이드 화합물; 및 아졸 화합물, 예를 들어, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(PBD), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-t-부틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(TAZ), 및 1,3,5-트라이(페닐-2-벤즈이미다졸)벤젠(TPBI); 퀴녹살린 유도체, 예를 들어, 2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살린; 페난트롤린, 예를 들어, 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(DPA) 및 2,9-다이메틸-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(DDPA); 트라이아진; 풀러렌; 이들의 중수소화된 유사체; 및 이들의 조합이 포함된다. 일부 실시 형태에서, 전자 수송 재료는 페난트롤린 유도체, 카르바졸-함유 화합물, 이들의 중수소화된 유사체, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된다.
일부 실시 형태에서, 제2 EL 재료는 청색 도판트이다. 청색 도판트의 예는 상기 논의되어 있다. 일부 실시 형태에서, 청색 도판트는 이리듐의 고리금속화 착물이다.
전자 수송 층은 층 내의 모든 재료의 동시 증착에 의해 형성된다. 재료들이 그들의 물리적 특성의 현저한 저하 없이 침착되는 한, 임의의 증착 기술을 사용할 수 있다. 이러한 기술은 주지되어 있으며, 화학 증착 및 물리 증착 기술을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 전자 수송 층은 증발 침착에 의해 형성된다. 도판트의 침착 속도를 변화시킴으로써 층 내의 EL 도판트의 농도 변화를 제어할 수 있다. 일부 실시 형태에서는, 도핑되지 않은 전자 수송 재료의 얇은 지역이 전자 주입 층 측에 형성된다. "도핑되지 않은"은, 그 지역이 전자 수송 재료 만을 함유하고 EL 도판트는 함유하지 않음을 의미한다. 도핑되지 않은 지역의 형성은, 침착 공정의 종료점에서 EL 도판트로부터의 투입을 단순히 멈춤으로써 수행될 수 있다. 이는 공정에 첨가된 단계를 유발하지 않는다. 일부 실시 형태에서, 도핑되지 않은 영역의 두께는 2 내지 20 ㎚의 범위이고; 일부 실시 형태에서는, 5 내지15 ㎚이며; 일부 실시 형태에서는, 7 내지 12 ㎚이다.
일부 실시 형태에서, 전자 수송 층 내의 EL 도판트의 총량은 층의 총 중량을 기준으로 1 내지 49 중량%이고; 일부 실시 형태에서는, 2 내지 25 중량%이며; 일부 실시 형태에서는, 5 내지 15 중량%이다.
일부 실시 형태에서, 전자 수송 층의 광발광 양자 수율("PLQY")은 20% 초과이고; 일부 실시 형태에서는, 50% 초과이며; 일부 실시 형태에서는, 70% 초과이다. 적분구(integrating sphere)와 같은 박막의 값을 결정하도록 설계된 장비를 사용하여 PLQY를 측정할 수 있다. 그러나, PLQY는 종종 용액 중에서 더욱 편리하게 측정된다. 휘도 분광 광도계를 사용하여 용액 PLQY를 결정할 수 있다. 일부 실시 형태에서는, 유기 용매 중의 제2 전계발광 재료의 용액에 대해 PLQY를 결정하며, 이는 통상적으로 필름 내의 PLQY의 양호한 추산이다. 일부 실시 형태에서, 이러한 용액 PLQY는 20% 초과이고; 일부 실시 형태에서는, 50% 초과이며; 일부 실시 형태에서는, 70% 초과이다.
c. 기타 소자 층
소자 내의 기타 층은 그러한 층에 유용한 것으로 공지된 임의의 재료로 제조될 수 있다.
도면에 나타내지 않은 기재가 애노드 또는 캐소드에 인접하여 존재할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 기재는 애노드에 인접한다. 기재는 강성이거나 가요성일 수 있는 기본 재료이다. 기재는 유리, 중합체, 금속 또는 세라믹 재료 또는 그 조합을 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는 하나 이상의 재료의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 기재는 전자 성분, 회로, 또는 전도성 부재를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.
애노드는 양전하 담체를 주입하는데 특히 효율적인 전극이다. 이는, 예를 들어, 금속, 혼합된 금속, 합금, 금속 산화물 또는 혼합된-금속 산화물을 함유하는 재료로 만들어질 수 있고, 또는 전도성 중합체 및 이의 혼합물일 수 있다. 적합한 금속은 11족 금속, 4족, 5족 및 6족 금속, 및 8족 내지 10족 전이 금속을 포함한다. 애노드가 광투과성이라면, 12, 13, 및 14족 금속의 혼합-금속 산화물이 일반적으로 사용된다. 적합한 재료의 예에는, 인듐-주석-산화물("ITO"), 인듐-아연-산화물("IZO"), 알루미늄-주석-산화물("ATO"), 알루미늄-아연-산화물("AZO"), 및 지르코늄-주석-산화물("ZTO")이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 일부 실시 형태에서, 애노드는 플루오르화 산 중합체 및 전도성 나노입자를 포함한다. 이러한 재료는, 예를 들어, 미국 특허 제 7,749,407호에 설명되어 있다.
정공 주입 층은 정공 주입 재료를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 정공 주입 재료는 전기 전도성이거나 반도체성인 재료이다.
정공 주입 재료는 양성자성 산(protonic acid)으로 종종 도핑되는, 폴리아닐린(PANI) 또는 폴리에틸렌다이옥시티오펜(PEDOT)과 같은 중합체성 재료일 수 있다. 양성자성 산은, 예를 들어, 폴리(스티렌설폰산), 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판설폰산) 등일 수 있다. 정공 주입 재료는 구리 프탈로시아닌 및 테트라티아풀발렌-테트라시아노퀴노다이메탄 시스템(TTF-TCNQ)과 같은, 전하 전달 화합물 등을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 정공 주입 층은 전도성 중합체 및 콜로이드-형성 중합체성 산의 분산액으로부터 제조된다. 이러한 재료는, 예를 들어, 미국 특허 제7,250,461호, 미국 특허 출원 공개 제2004-0102577호, 제2004-0127637호, 및 제2005-0205860호, 및 PCT 출원 공개 제WO 2009/018009호에 기재되어 있다.
일부 실시 형태에서, 정공 주입 층은 플루오르화 산 중합체 및 전도성 나노입자를 포함한다. 이러한 재료는, 예를 들어, 미국 특허 제 7,749,407호에 설명되어 있다.
정공 수송 층을 위한 정공 수송 재료의 예는, 예를 들어, 문헌[Y. Wang, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Fourth Edition, Vol. 18, p. 837-860, 1996]에 요약되어 있다. 정공 수송 분자 및 중합체 둘 모두가 사용될 수 있다. 통상적으로 사용되는 정공 수송 분자는, N,N'-다이페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(TPD), 1,1-비스[(다이-4-톨릴아미노) 페닐]사이클로헥산(TAPC), N,N'-비스(4-메틸페닐)-N,N'-비스(4-에틸페닐)-[1,1'-(3,3'-다이메틸)바이페닐]-4,4'-다이아민(ETPD), 테트라키스-(3-메틸페닐)-N,N,N',N'-2,5-페닐렌다이아민(PDA), a-페닐-4-N,N-다이페닐아미노스티렌(TPS), p-(다이에틸아미노)벤즈알데하이드 다이페닐하이드라존(DEH), 트라이페닐아민(TPA), 비스[4-(N,N-다이에틸아미노)-2-메틸페닐](4-메틸페닐)메탄(MPMP), 1-페닐-3-[p-(다이에틸아미노)스티릴]-5-[p-(다이에틸아미노)페닐] 피라졸린(PPR 또는 DEASP), 1,2-트랜스-비스(9H-카르바졸-9-일)사이클로부탄(DCZB), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(TTB), N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스-(페닐)벤지딘(NPB), 및 포르피린계 화합물, 예를 들어, 구리 프탈로시아닌이다. 통상적으로 사용되는 정공 수송 중합체는 폴리비닐카르바졸, (페닐메틸)-폴리실란, 및 폴리아닐린이다. 전술된 것과 같은 정공 수송 분자를 폴리스티렌 및 폴리카르보네이트와 같은 중합체 내로 도핑함으로써 정공 수송 중합체를 또한 얻을 수 있다. 일부 경우에는, 트라이아릴아민 중합체, 특히 트라이아릴아민-플루오렌 공중합체를 사용한다. 일부 경우에, 중합체 및 공중합체는 가교결합성이다. 일부 실시 형태에서, 정공 수송 층은 p-도판트를 추가로 포함한다. 일부 실시 형태에서, 정공 수송 층은 p-도판트로 도핑된다. p-도판트의 예는, 테트라플루오로테트라시아노퀴노다이메탄(F4-TCNQ: tetrafluorotetracyanoquinodimethane) 및 페릴렌-3,4,9,10-테트라카복실릭-3,4,9,10-다이언하이드라이드(PTCDA: perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic-3,4,9,10-dianhydride)를 포함하나 이에 한정되지 않는다.
소자의 응용에 따라, 광활성 층(400)은 (발광 다이오드 또는 발광 전기화학 전지에서와 같이) 인가된 전압에 의해 활성화되는 발광 층, 또는 (광검출기에서와 같이) 인가된 바이어스 전압에 의해 또는 바이어스 전압 없이 방사 에너지에 응답하여 신호를 발생시키는 재료의 층일 수 있다. 일 실시 형태에서, 전기활성 층은 유기 전계발광("EL") 재료를 포함한다.
전자 주입 층은 Li-함유 유기금속 화합물, LiF, Li2O, Cs-함유 유기금속 화합물, CsF, Cs2O, 및 Cs2CO3로 구성된 군으로부터 선택된 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 전자 주입 층을 위해 침착된 재료는 아래에 놓인 전자 수송 층 및/또는 캐소드와 반응하여, 측정가능한 층으로서 남아 있지 않는다.
캐소드는 전자 또는 음전하 담체의 주입에 특히 효율적인 전극이다. 캐소드는 애노드보다 낮은 일 함수를 갖는 임의의 금속 또는 비금속일 수 있다. 캐소드를 위한 재료는 1족의 알칼리 금속(예를 들어, Li, Cs), 2족(알칼리 토류) 금속, 12족 금속(희토류 원소 및 란탄족 및 악티늄족 원소 포함)으로부터 선택될 수 있다. 알루미늄, 인듐, 칼슘, 바륨, 사마륨 및 마그네슘과 같은 재료와 더불어 이들의 조합을 사용할 수 있다.
유기 전자 소자 내에 다른 층을 갖는 것이 알려져 있다. 각각의 성분 층의 재료의 선정은 바람직하게는, 에미터 층 내의 양전하 및 음전하의 균형을 맞추어 높은 전계발광 효율을 갖는 소자를 제공하도록 결정한다. 각각의 기능 층은 하나 초과의 층으로 이루어질 수 있는 것으로 이해된다.
그러나, 대부분의 조명 응용에 있어서, 비용을 감소시키기 위해서는 최소 수의 층을 사용하는 것이 바람직하다. 일부 실시 형태에서, 소자는 순서대로, 애노드, 정공 주입 층, 정공 수송 층, 방출 층, 전자 수송 층, 전자 주입 층, 및 캐소드로 본질적으로 구성되며, 여기서 방출 층 및 전자 수송 층은 상기와 같다.
일 실시 형태에서, 상이한 층은 하기 범위의 두께를 가진다: 애노드는 500 내지 5000 Å, 일 실시 형태에서는 1000 내지 2000 Å이고; 정공 주입 층은 50 내지 3000 Å, 일 실시 형태에서는 200 내지 1000 Å이며; 정공 수송 층은 50 내지 2000 Å, 일 실시 형태에서는 200 내지 1000 Å이고; 방출 층은 10 내지 2000 Å, 일 실시 형태에서는 100 내지 1000 Å이며; 전자 수송 층은 100 내지 2000 Å, 일 실시 형태에서는 200 내지 1500 Å이고; 전자 주입 층은 1 내지 25 Å, 일 실시 형태에서는 5 내지15 Å이며; 캐소드는 200 내지 10000 Å, 일 실시 형태에서는 300 내지 5000 Å이다. 층 두께들의 바람직한 비는 사용되는 재료의 정확한 속성에 따라 좌우될 것이다.
전자 수송 층은 증착에 의해 형성된다. 다른 소자 층들은 증착, 액체 침착, 및 열전사를 포함하는 임의의 침착 기술 또는 기술들의 조합에 의해 형성될 수 있다. 상기 논의된 바와 같이, 관용적인 증착 기술을 사용할 수 있다. 유기 층은 스핀 코팅, 침지 코팅, 롤-투-롤(roll-to-roll) 기술, 잉크젯 인쇄, 연속식 노즐 인쇄(continuous nozzle printing), 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 종래의 코팅 또는 인쇄 기술을 이용하여 적합한 용매 중의 용액 또는 분산액으로부터 적용할 수 있다.
액체 침착 방법을 위해, 특정 화합물 또는 관련 클래스의 화합물에 적합한 용매가 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 일부 응용에 있어서, 화합물을 비-수성 용매에 용해시키는 것이 바람직하다. 이러한 비-수성 용매는 C1 내지 C20 알코올, 에테르 및 산 에스테르와 같이 상대적으로 극성이거나, C1 내지 C12 알칸, 또는 톨루엔, 자일렌, 트라이플루오로톨루엔 등과 같은 방향족 등과 같이 상대적으로 비-극성일 수 있다. 신규 화합물을 포함하는, 본 명세서에 기술된 바와 같은 용액 또는 분산액으로서, 액체 조성물의 제조에 사용하기 위한 다른 적합한 액체는, 염소화 탄화수소(예를 들어, 메틸렌 클로라이드, 클로로포름, 클로로벤젠), 방향족 탄화수소(예를 들어, 치환되고 비치환된 톨루엔 및 자일렌), 예를 들어, 트라이플루로톨루엔), 극성 용매(예를 들어, 테트라하이드로퓨란(THP), N-메틸 피롤리돈) 에스테르(예를 들어, 에틸아세테이트) 알코올(아이소프로판올), 케이톤(사이클로펜타톤) 및 이들의 혼합물을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 전계발광 재료에 적합한 용매는, 예를 들어, 국제특허 공개 WO 2007/145979호에 기재되어 있다.
일부 실시 형태에서, 소자는 정공 주입 층, 정공 수송 층, 및 방출 층의 액체 침착에 의해, 그리고 전자 수송 층, 전자 주입 층, 및 캐소드의 증착에 의해 제조된다.
본 명세서에 기재된 신규 조성물로 제조된 소자의 효율은 소자 내의 다른 층을 최적화함으로써 추가로 개선될 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, Ca, Ba 또는 LiF와 같은 더 효율적인 캐소드가 사용될 수 있다. 작동 전압의 감소로 이어지거나 또는 양자 효율을 증가시키는 형상화된 기재 및 신규 정공 수송 재료가 또한 적용가능하다.
본 명세서에서 기술되는 것과 유사하거나 균등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료는 하기에 기술된다. 또한 재료, 방법, 및 실시예는 단지 예시적인 것이며 한정하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에 언급되는 모든 간행물, 특허 출원, 특허 및 기타 참고 문헌은 원용에 의해 그 전체 내용이 포함된다.
실시예
본 명세서에 기재된 개념을 하기 실시예에 추가로 설명할 것인데, 하기 실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범주를 한정하지 않는다.
재료
HIJ-1은 정공 주입 재료이며, 전기 전도성 중합체 및 중합체성 플루오르화 설폰산의 수성 분산액으로부터 제조된다. 이러한 재료는, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제2004/0102577호, 제 2004/0127637호, 및 제2005/0205860호, 및 PCT 출원 공개 제WO 2009/018009호에 기재되어 있다.
HTM-1은 트라이아릴아민 중합체이다. 이러한 재료는, 예를 들어, 국제 특허 공개 WO 2009/067419호에 기재되어 있다.
호스트 1은 중수소화된 N-아릴-인돌로카르바졸이다. 이러한 재료는, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제 2011/0101312호에 기재되어 있다.
호스트 2는 하기에 나타낸다. 이러한 재료는, 예를 들어, 공히 계류 중인 특허 출원 [UC1006]에 기재되어 있다.
Figure pct00008
상기 나타낸 바와 같이, 도판트 R11, G11, 및 B11은 각각 적색, 녹색, 및 청색 방출을 갖는다. 이들은, 예를 들어, 미국 특허 제6,670,645호 및 미국 특허 출원 공개 제2010-0148663호에 나타낸 것들과 유사한 절차를 사용하여 제조한다.
ETM-1은 "AlQ"로 알려진 트리스(8-하이드록시퀴놀리네이토)알루미늄이다.
ETM-1은 2,4,7,9-테트라페닐-1,10-페난트롤린이며
ETM-3은 하기에 나타낸 화합물이다.
Figure pct00009
비교예 A 및 B
이 예들은 도 4에 나타낸 구성을 갖는 백색광 소자의 성능을 예시한다.
비교예 A는 하기의 소자 층을 열거된 순서대로 가졌으며, 여기서 모든 백분율은 층의 총 중량을 기준으로 하는 중량비이다.
기재 = 유리
애노드 = 인듐 주석 산화물("ITO")(120 ㎚)
정공 주입 층 = HIJ-1(50 ㎚)
정공 수송 층 = HTL-1(20 ㎚)
제1 방출 층 = (32 ㎚):
0.6% R11
15% G11
67% 호스트 1
17% 호스트 2
제2 방출 층 = (32.4 ㎚)
8.0% B11
92% ETM-3
전자 수송 층 = ETM-1(10 ㎚)
전자 주입 층 = CsF(1 ㎚, 침착하였을 때)
캐소드 = Al(100 ㎚)
비교예 B는, 전자 수송 층에 ETM-2를 사용한 점을 제외하고는, 동일한 구조를 가졌다.
유리 기재 상에 층을 침착시킴으로써 소자를 제조하였다. 수성 분산액으로부터의 스핀 코팅에 의해 정공 주입 층을 침착시켰다. 유기 용매 용액으로부터의 스핀 코팅에 의해 정공 수송 층 및 녹색 및 적색 혼합 방출 층을 침착시켰다. 모든 다른 층들은 증발 침착에 의해 적용하였다.
소자를 그의 (1) 전류-전압(I-V) 곡선, (2) 전계발광 방사휘도(electroluminescence radiance) 대 전압, 및 (3) 전계발광 스펙트럼 대 전압을 측정함으로써 특성화하였다. 3 가지 측정 모두를 동시에 수행하고 컴퓨터로 제어하였다. 장치를 작동시키기 위해 필요한 전류 밀도로 LED의 전계발광 방사도를 나누어 특정 전압에서 장치의 전류 효율(cd/A)을 결정한다. 전력 효율(Lm/W)은 전류 효율을 작동 전압으로 나눈 것이다. 전계발광 스펙트럼으로부터 상관색 온도("CCT": correlated color temperature)를 계산하였다. 결과를 표 1에 제공한다.
비교예 C
본 비교예는 전자 수송 층 전체에 걸쳐 균일하게 분포된 청색 도판트를 갖는 백색광 소자의 성능을 예시한다.
비교예 C는 하기의 소자 층을 열거된 순서대로 가지며, 여기서 모든 백분율은 층의 총 중량을 기준으로 하는 중량비이다.
기재 = 유리
애노드 = 인듐 주석 산화물("ITO")(120 ㎚)
정공 주입 층 = HIJ-1(50 ㎚)
정공 수송 층 = HTL-1(20 ㎚)
방출 층 = (32 ㎚):
0.6% R11
15% G11
67% 호스트 1
17% 호스트 2
전자 수송 층 = (32.4 ㎚)
8.0% B11
92% ETM-3
전자 주입 층 = CsF(1 ㎚, 침착하였을 때)
캐소드 = Al(100 ㎚)
유리 기재 상에 층을 침착시킴으로써 소자를 제조하였다. 수성 분산액으로부터의 스핀 코팅에 의해 정공 주입 층을 침착시켰다. 유기 용매 용액으로부터의 스핀 코팅에 의해 정공 수송 층, 및 적색 및 녹색 혼합 방출 층을 침착시켰다. 증발 침착에 의해 전자 수송 층, 전자 주입 층, 및 캐소드를 적용하였다.
비교예에 대해 상기한 바와 같이 소자를 특성화하였다. 결과를 표 1에 제공한다.
실시예 1
본 실시예는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 백색광 소자의 성능을 예시한다.
실시예 1은 하기의 소자 층을 열거된 순서대로 가지며, 여기서 모든 백분율은 층의 총 중량을 기준으로 하는 중량비이다.
기재 = 유리
애노드 = 인듐 주석 산화물("ITO")(120 ㎚)
정공 주입 층 = HIJ-1(50 ㎚)
정공 수송 층 = HTL-1(20 ㎚)
방출 층 = (32 ㎚):
0.6% R11
15% G11
67% 호스트 1
17% 호스트 2
전자 수송 층 = 총 42 ㎚(전자 주입 층 주변에 10 ㎚의 도핑되지 않은 ETM-3을 가짐)
8.0% B11
92% ETM-3
전자 주입 층 = CsF(1 ㎚, 침착하였을 때)
캐소드 = Al(100 ㎚)
유리 기재 상에 층을 침착시킴으로써 소자를 제조하였다. 수성 분산액으로부터의 스핀 코팅에 의해 정공 주입 층을 침착시켰다. 유기 용매 용액으로부터의 스핀 코팅에 의해 정공 수송 층, 및 적색 및 녹색 혼합 방출 층을 침착시켰다. ETM-3 및 B11의 증발 침착에 의해 전자 수송 층을 적용하였으며, 32 ㎚의 침착 후에 B11의 투입을 멈추어 도핑되지 않은 ETM-3의 10 ㎚ 지역을 형성시켰다. 증발 침착에 의해 전자 주입 층 및 캐소드를 적용하였다.
비교예에 대해 상기한 바와 같이 소자를 특성화하였다. 결과를 표 1에 제공한다.
[표 1]
Figure pct00010
비교예 A 및 B는 각각, 가장 통상적인 전자 수송 재료 중 2개인 AlQ 및 페난트롤린을 2개의 방출 층과 조합하여 별도의 전자 수송 층으로서 사용하는 비교예이다. 비교예 C에서는, 청색 방출 층 및 전자 수송 층을 하나의 발광성 전자 수송 층으로 조합함으로써 하나의 층을 제거하였다. 청색 도판트는 전자 수송 층 내에 균일하게 분포되었다.
실시예 1에서는, 청색 방출 층 및 전자 수송 층이 조합되나, 전자 수송 층 내에서 청색 도판트가 농도 경사를 가짐으로써, 전자 주입 층에 인접한 곳에 도핑되지 않은 지역이 존재하도록 한다. 이는 비교예 A 및 B에 비해 더 높은 효율 및 더 긴 수명을 유발한다. 전력 효율은 비교예 C에 비해 추가로 개선된다. 실시예 1은 또한, 비교예 C에 비해 더 낮은 백색 온도(white temperature)를 갖는다. 더 낮은 백색 온도는 3개의 에미터 중에서 가장 짧은 수명을 갖는 청색 성분으로부터의 더 많은 기여를 의미한다. 따라서, 비록 양자 모두가 1800 시간의 동일한 T70을 나타내지만, 동일한 색 온도에서 실시예 1의 소자의 수명이 비교예 C의 소자보다 더 길 것이다.
전반적인 설명 또는 실시예에서 전술된 모든 작용이 요구되지는 않으며, 특정 작용의 일부가 요구되지 않을 수 있고, 설명된 것에 더하여 하나 이상의 추가의 작용이 수행될 수 있음을 알아야 한다. 또한, 작용들이 나열된 순서는 반드시 그들이 수행되는 순서는 아니다.
상기 명세서에서, 개념들이 특정 실시 형태를 참조하여 설명되었다. 그러나, 당업자는 이하의 특허청구범위에서 설명되는 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해한다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적이라기보다 예시적인 의미로 간주되어야 하며, 그러한 모든 변형은 본 발명의 범주 내에 포함시키고자 한다.
이득, 다른 이점, 및 문제에 대한 해결책이 특정 실시 형태에 관해 전술되었다. 그러나, 이득, 이점, 문제에 대한 해결책, 그리고 임의의 이득, 이점, 또는 해결책을 발생시키거나 더 명확해지게 할 수 있는 임의의 특징부(들)는 임의의 또는 모든 특허청구범위의 매우 중요하거나, 요구되거나, 필수적인 특징부로서 해석되어서는 안된다.
소정 특징부가 명확함을 위해 별개의 실시 형태들과 관련하여 본 명세서에서 설명되고, 단일 실시 형태와 조합하여 또한 제공될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 역으로, 간략함을 위해 단일 실시 형태와 관련하여 설명된 여러 특징부들은 별개로 또는 임의의 하위 조합으로 또한 제공될 수 있다. 아울러, 범위로 기재된 값의 참조는 그 범위 내의 각각의 모든 값을 포함한다.

Claims (16)

  1. 애노드(anode), 정공 수송 층(hole transport layer), 방출 층(emissive layer), 전자 수송 층(electron transport layer), 및 캐소드(cathode)를 순서대로 포함하며, 여기서 방출 층은 하나 이상의 제1 전계발광(electroluminescent) 재료를 포함하고, 전자 수송 층은 방출 층에 인접한 곳에서 제2 전계발광 재료가 더 큰 농도를 갖도록 하나 이상의 전자 수송 재료 및 하나 이상의 제2 전계발광 재료를 포함하는 증착된 층이며, 여기서 소자는 백색광 방출을 갖는 유기 전자 소자.
  2. 제1항에 있어서, 방출 층이 호스트 재료를 추가로 포함하는 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 방출 층이 제3 전계발광 재료를 추가로 포함하는 소자.
  4. 제3항에 있어서, 제1 전계발광 재료가 적색 전계발광 재료이고, 제2 전계발광 재료가 청색 전계발광 재료이며, 제3 전계발광 재료가 녹색 전계발광 재료인 소자.
  5. 제1항에 있어서, 순서대로, 애노드, 정공 주입 층, 정공 수송 층, 방출 층, 전자 수송 층, 전자 주입 층, 및 캐소드로 본질적으로 구성되는 소자.
  6. 제1항에 있어서, 전자 수송 층의 두께가 10 내지 200 nm의 범위인 소자.
  7. 제1항에 있어서, 전자 수송 층이 전자 주입 층에 인접한 곳에 도핑되지 않은(undoped) 전자 수송 재료의 지역을 갖는 소자.
  8. 제7항에 있어서, 도핑되지 않은 전자 수송 재료의 지역의 두께가 5 내지 15 nm의 범위인 소자.
  9. 제3항에 있어서, 제1 및 제3 전계발광 재료가 유기 리간드를 갖는 이리듐 착물인 소자.
  10. 제1항에 있어서, 제2 전계발광 재료가 유기 리간드를 갖는 이리듐 착물인 소자.
  11. 제1항에 있어서, 제2 전계발광 재료가 전자 수송 층의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 49 중량%의 양으로 존재하는 소자.
  12. 제1항에 있어서, 전자 수송 재료가 카르바졸-함유 재료인 소자.
  13. 제1항에 있어서, 전자 수송 층의 광발광 양자 수율(photoluminescence quantum yield)이 20% 초과인 소자.
  14. 제13항에 있어서, 전자 수송 층의 광발광 양자 수율이 50% 초과인 소자.
  15. 제1항에 있어서, 하나 이상의 제2 전계발광 재료의 용액 광발광 양자 수율이 20% 초과인 소자.
  16. 제15항에 있어서, 용액 광발광 양자 수율이 50% 초과인 소자.
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