KR20160062111A - 주파수 의존성 발광 디바이스 - Google Patents

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데이빗 캐롤
로버트 서머스
융화 천
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웨이크 포리스트 유니버시티
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Abstract

본원에 기재된 전계발광 디바이스는, 하나의 측면에서, 제1 전극 및 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치한 발광층을 포함한다. 전류 주입 게이트는 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 또는 상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 위치한다. 몇몇 양태에서, 상기 전류 주입 게이트는 전자 구조의 반도체 층을 포함하며, 이는, 상기 제1 전극 또는 제2 전극으로부터 상기 반도체 층에 걸친 주입된 전류 흐름을 상기 제1 전극 및 제2 전극에 인가되는 교류 전압 주파수의 함수로서 제한시킨다.

Description

주파수 의존성 발광 디바이스 {FREQUENCY DEPENDENT LIGHT EMITTING DEVICES}
관련 출원 데이터
본 출원은 2013년 9월 27일자로 출원된 미국 가특허출원 제61/883,710호에 대한 35 U.S.C.§119(e)에 의한 우선권을 주장하며, 이는 전문이 인용에 의해 본원 명세서에 포함된다.
기술분야
본 발명은 발광 디바이스, 특히, 교류 전압 주파수에 대한 특성들을 나타내는 발광 디바이스에 관한 것이다.
유기 발광 디바이스(OLED)를 포함하는 유기 박막 전계발광(EL) 디바이스는 정전압 또는 직류(DC) 전원을 사용하여 통상적으로 작동한다. 전하 캐리어, 정공 및 전자는 각각 높은 일함수 및 낮은 일함수 금속 전극으로부터 직접 주입된다. 여러 단점들이 직류 주입 아키텍쳐(architecture)에 존재한다. 직류 주입은, 예를 들면, 재결합 영역에서의 전하 축적 및 다량의 누설 전류를 촉발시켜, 상당한 여기자 급랭(exciton quenching)을 초래할 수 있다. 여기자 급랭은 낮은 밝기 및 연속 효율 롤오프(roll-off)를 생성시킨다. 추가로, DC 구동된 아키텍쳐는 전력 컨버터를 요구하며, 치수 변화에 대한 디바이스 민감도를 증가시키고 이는 전류 결함의 제거를 초래한다. 더욱 중요하게는, 효과적인 전하 주입을 달성하기 위해, 높은 일함수 금속이 애노드에 대해 요구되고, 낮은 일함수 금속이 캐소드에 대해 요구된다. 이러한 요구사항들은 DC 디바이스를 위한 적합한 전극 재료를 엄격히 제한시킨다. 추가로, 낮은 일함수 금속은 공기와 물에서 불안정하며, 이에 따라 DC 디바이스에 있어서의 제조 복잡성을 증가시킨다.
전계발광 디바이스가 본원에 기재되어 있으며, 몇몇 양태에서, 이는 기존의 디바이스보다 우수한 이점을 제공한다. 예를 들면, 본원에 기재된 전계발광 디바이스는 교류(AC)에 의해 구동되어, 인가된 바이어스의 빈번한 전도(reversal)에 의한 전하 축적을 완화시킬 수 있다. 추가로, 본원에 기재된 전계발광 디바이스는 직류 주입의 부재하에 방사 재결합을 제공하여, 높은 그리고 낮은 일함수 금속에서의 전극 의존성을 파괴할 수 있다.
간단히, 본원에 기재된 전계발광 디바이스는, 하나의 측면에서, 제1 전극 및 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치한 발광층을 포함한다. 전류 주입 게이트는 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이 또는 상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 위치한다. 몇몇 양태에서, 상기 전류 주입 게이트는 전자 구조의 반도체 층을 포함하며, 이는, 상기 제1 전극 또는 제2 전극으로부터 상기 반도체 층에 걸친 주입된 전류 흐름을 상기 제1 전극 및 제2 전극에 인가되는 교류 전압 주파수의 함수로서 제한시킨다.
또 다른 측면에서, 본원에 기재된 전계발광 디바이스는 제1 전극 및 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치하는 유기 발광층을 포함한다. 전자 도펀트 층은 상기 유기 발광층의 제1 면 위에 위치하고 정공 도펀트 층은 상기 유기 발광층의 반대 면 위에 위치하며, 여기서 나노입자 상(nanoparticle phase)은 상기 전자 도펀트 층과 유기 발광층에 의해 형성된 계면을 브릿징(bridging)한다. 또는, 상기 나노입자 상은 상기 정공 도펀트 층과 유기 발광층에 의해 형성된 계면을 브릿징할 수 있다. 추가로, 나노입자 상은 상기 전자 도펀트 층과 유기 발광층에 의해 형성된 계면 및 상기 정공 도펀트 층과 유기 발광층에 의해 형성된 계면을 브릿징할 수 있다.
광 생성 방법 또한 본원에 기재된다. 광 생성 방법은, 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치한 발광층 및 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 또는 상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 위치한 전류 주입 게이트를 포함하는 전계발광 디바이스를 제공하는 것을 포함한다. 교류 전압이 상기 제1 전극 및 제2 전극에 인가되며 상기 제1 전극 또는 제2 전극으로부터 주입된 전류는 교류 전압 주파수의 함수로서 상기 게이트에 의해 상기 발광층으로의 흐름으로부터 제한되며, 여기서 정공과 전자는 상기 발광층에서 방사 결합한다.
이들 및 기타 양태들은 다음의 상세한 설명에서 추가로 기술된다.
도 1은 본원의 하나의 양태에 따르는 전계발광 디바이스의 횡단면도를 예시한다.
도 2는 본원의 하나의 양태에 따르는 전계발광 디바이스의 횡단면도를 예시한다.
도 3은 본원의 몇몇 양태에 따르는 전계발광 디바이스의 휘도 대 AC 전압 주파수를 예시한다.
도 4는 본원의 몇몇 양태에 따르는 전계발광 디바이스에 대한 셋 전압(set voltage) 주파수에서의 AC 전류 및 휘도 대 AC 전압을 예시한다.
본원에 기술된 양태들은 아래의 상세한 설명, 예 및 도면을 참조로 하여 보다 용이하게 이해될 수 있다. 그러나, 본원에 기술된 소자들, 장치들, 및 방법들은 상기 상세한 설명, 예 및 도면에 존재하는 특정 양태들에 한정되지 않는다. 이들 양태는 본 발명의 원칙들의 예시일 뿐이라는 것이 인지되어야 한다. 다수의 변형 및 적용이 본 발명의 요지 및 범주로부터 벗어나지 않고도 당업자들에게 용이하게 명백할 것이다
단독으로 또는 조합하여 본원에서 사용되는 용어 "알킬"은 1 내지 20개의 탄소 원자들을 갖는 직쇄 또는 측쇄 포화 탄화수소 라디칼을 지칭한다. 몇몇 양태에서, 예를 들면, 알킬은 C8 -12 알킬이다.
단독으로 또는 조합하여 본원에서 사용되는 용어 "알케닐"은 2 내지 20개의 탄소 원자들 및 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 함유하는 직쇄 또는 측쇄 탄화수소 라디칼을 지칭한다. 몇몇 양태에서, 예를 들면, 알케닐은 C8 -12 알케닐을 포함한다.
단독으로 또는 조합하여 본원에서 사용되는 용어 "아릴"은 방향족 환 시스템 라디칼을 지칭한다. 또한 아릴은 카보사이클릭 시스템의 부분적으로 수소화된 유도체를 포함하는 것으로 의도된다.
단독으로 또는 조합하여 본원에서 사용되는 용어 "헤테로아릴"은 예를 들면 5 내지 7원 원자를 갖는 방향족 환 라디칼을 지칭하거나, 또는 질소, 산소, 또는 황 헤테로원자로부터 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 함유하는, 예를 들면 7 내지 18원 원자를 갖는 방향족 환 시스템 라디칼을 지칭하며, 여기서 N-옥사이드 및 일산화황 및 이산화황은 예를 들면 푸라닐, 티에닐, 티오페닐, 피롤릴, 이미다졸릴, 피라졸릴, 트리아졸릴, 테트라졸릴, 티아졸릴, 옥사졸릴, 이속사졸릴, 옥사디아졸릴, 티아디아졸릴, 이소티아졸릴, 피리디닐, 피리다지닐, 피라지닐, 피리미디닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 벤조푸라닐, 벤조티오페닐, 인돌릴, 및 인다졸릴, 등과 같은 허용되는 헤테로방향족 치환체이다. 또한 헤테로아릴은 헤테로사이클릭 시스템의 부분적으로 수소화된 유도체를 포함하는 것으로 의도된다.
I. 전계발광 디바이스
본원에 기재된 전계발광 디바이스는, 하나의 측면에서, 제1 전극 및 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치한 발광층을 포함한다. 전류 주입 게이트는 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 또는 상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 위치한다. 몇몇 양태에서, 상기 전류 주입 게이트는 전자 구조의 반도체 층을 포함하며, 이는, 상기 제1 전극 또는 제2 전극으로부터 상기 반도체 층에 걸친 주입된 전류 흐름을 상기 제1 전극 및 제2 전극에 인가되는 교류 전압 주파수의 함수로서 제한시킨다.
몇몇 양태에서, 복수의 발광층들이 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치한다. 예를 들면, 몇몇 양태에서, 본원의 섹션(들) IB(1)(i) 내지 (iv) 및 IB(2)로부터 선택되는 구성을 각각 갖는 복수의 발광층들이 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치한다. 상기 발광층들은, 결합하는 경우, 상기 전계발광 디바이스로부터 목적하는 발광 프로파일 특징들을 제공하는 각종 발광 프로파일을 가질 수 있다. 추가로, 전자 도펀트 층은 상기 발광층의 제1 면 위에 위치할 수 있고 정공 도펀트 층은 상기 발광층의 반대 면 위에 위치할 수 있다.
도 1은 본원의 하나의 양태에 따르는 전계발광 디바이스의 횡단면도를 예시한다. 도 1에 예시된 전계발광 디바이스(10)는 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 및 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 위치한 발광층(13)을 포함한다. 전자 도펀트 층(14)은 상기 발광층(13)의 제1 면 위에 위치하고 정공 도펀트 층(15)은 발광층(13)의 반대 면 위에 위치한다. 본원에 추가로 논의된 바와 같이, 전자 및/또는 정공 도펀트 층은, 몇몇 양태에서, 상기 발광층으로 직접 블렌드되어, 이에 따라 전자 공여체 및/또는 정공 공여체 재료들의 별개의 층들에 대한 임의의 요구사항을 없앨 수 있다. 전류 주입 게이트(16)는 제1 전극(11)과 발광층(13) 사이에 위치한다. 전류 주입 게이트(16)는 전자 구조의 반도체 재료의 층(17)을 포함할 수 있으며, 이는, 제1 전극(11)으로부터 반도체 층(17)에 걸친 주입된 전류 흐름을 제1 전극(11)과 제2 전극(12)에 인가되는 교류 전압 주파수(18)의 함수로서 제한시킨다. 또 다른 양태에서, 전류 주입 게이트(16)는 제2 전극(12)과 발광층(13) 사이에 위치할 수 있다.
전계발광 디바이스의 구체적인 구성요소들이 기술된다.
A. 제1 전극 및 제2 전극
제1 전극 및 제2 전극은 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 재료로부터 제작될 수 있다. 위에 기술된 바와 같이, 상기 제1 전극 및 제2 전극용 재료는, 이전의 DC 작동 디바이스에 대해 요구되는 높은 그리고 낮은 일함수 금속들로 한정되지 않는다. 제1 전극 및 제2 전극은, 예를 들면, 알루미늄, 니켈, 구리, 금, 은, 백금, 팔라듐 또는 기타 전이 금속들 또는 이들의 합금과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 금속 또는 합금으로 구성되는 경우, 상기 제1 및/또는 제2 전극은 반사성일 수 있거나 그렇지 않으면 비-방사 투과성(non-radiation transmissive)일 수 있다. 그러나, 몇몇 양태에서, 금속 전극은 방사의 투과를 허용하는 두께일 수 있다.
또는, 상기 제1 및/또는 제2 전극은 방사 투과성(radiation transmissive)인 하나 이상의 재료로 구성될 수 있다. 방사 투과성 재료는 본원에 기술된 발광층에 의해 제공된 전자기 방사를 실질적인 간섭 또는 감쇠 없이 통과할 수 있다. 적합한 방사 투과성 재료는 하나 이상의 방사 투과성 전도성 산화물을 포함할 수 있다. 방사 투과성 전도성 산화물은 인듐 주석 산화물(ITO), 갈륨 인듐 주석 산화물(GITO), 알루미늄 주석 산화물(ATO) 및 아연 인듐 주석 산화물(ZITO) 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 방사 투과성 제1 및/또는 제2 전극은 폴리아날린(PANI) 및 이의 화학적 상대물질 또는 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDOT)과 같은 방사 투과성 중합체성 재료로 형성된다. 추가로, 방사 투과성 제1 및/또는 제2 전극은, 가시 전자기 방사를 적어도 부분적으로 통과하도록 작동가능할 수 있는 두께를 갖는 탄소 나노튜브 층으로 형성될 수 있다. 추가의 방사 투과성 재료는 중합체성 상(polymeric phase)에 분산된 나노입자 상을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극 및 제2 전극은 동일하거나 상이한 구성들을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전극은 비-방사 투과성이고 상기 제2 전극은 방사 투과성일 수 있다. 게다가, 몇몇 양태에서, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 둘 다 방사 투과성 또는 비-방사 투과성일 수 있다. 이러한 양태에서, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 동일한 재료 또는 상이한 재료들로부터 제작될 수 있다. 또한, 제1 전극 및 제2 전극은 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 두께를 가질 수 있다. 몇몇 양태에서, 제1 전극 및 제2 전극은 10nm 내지 100㎛의 두께를 갖는다. 추가로, 불화리튬(LiF) 또는 산화리튬(Li2O)의 층이 상기 발광층과 제1 및/또는 제2 전극 사이에 위치할 수 있다. 예를 들면, LiF 또는 Li2O의 층은 전자 도펀트 층과 전극 사이에 위치할 수 있다.
B. 발광층
본원에 기재된 전계발광 디바이스의 발광층은 각종 구성들을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 발광층은 유기 발광층 또는 무기 발광층일 수 있다.
(1) 유기 발광층
전계발광 디바이스의 발광층은 아래와 같은 각종 발광 유기 재료들로 이루어질 수 있다.
(i) 유기 발광층은, 몇몇 양태에서, 공액 중합체성 또는 올리고머성 상(oligomeric phase)을 포함한다. 유기 층의 상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상은 하나 또는 복수의 공액 중합체 또는 올리고머를 포함한다. 상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상은, 예를 들면, 공액 중합체 또는 올리고머의 블렌드를 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 공액 중합체 또는 올리고머의 블렌드는 상기 중합체 또는 올리고머의 공중합체를 포함한다.
상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상에 사용하기에 적합한 공액 중합체 또는 올리고머는 반복 단위 A, B 및 C로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 2개의 반복 단위들을 포함할 수 있다:
Figure pct00001
Figure pct00002
및
Figure pct00003
여기서
Figure pct00004
은 상기 중합체 쇄 또는 올리고머 쇄에서의 부착 지점을 나타내고, X는 S, O, Se 및 NR5로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, R1, R2 , R5, R6, R7, R8 및 R9는 수소, C1 -20 알킬, C2 -20 알케닐, C8 -12 알킬 및 C8 -12 알케닐로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되고, R3 및 R4는 아릴 및 헤테로아릴로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 R1, R2, R5, R6, R7, R8 및 R9의 상기 알킬 및 알케닐 및 R3 및 R4의 상기 아릴 및 헤테로아릴은 -알킬, -알케닐, -아릴, -헤테로아릴, -알킬-아릴, -알킬-헤테로아릴, -알케닐-아릴 및 -알케닐-헤테로아릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환체로 임의로 독립적으로 1회 이상 치환된다.
몇몇 양태에서, R3 및 R4는 피리딜, 피라닐, 피리디닐, 비피리디닐, 페닐피리디닐, 티에닐, 푸라닐, 셀레노페닐, 플루오레닐, 카바졸릴, 피롤릴, 퀴놀리닐, 이소퀴오놀리닐, 푸리닐, 옥사졸릴 및 이속사졸릴 및 이들의 올리고머로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택된다.
몇몇 양태에서, 본원에 기술된 공액 중합체 또는 올리고머의 반복 단위 A는 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다:
Figure pct00005
Figure pct00006
Figure pct00007
Figure pct00008
여기서 R5는 위에서 정의된 바와 같다.
몇몇 양태에서, 본원에 기술된 공액 중합체 또는 올리고머의 반복 단위 B는 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다:
Figure pct00009
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
Figure pct00014
본원에 기술된 공액 중합체 또는 올리고머의 반복 단위 C는, 몇몇 양태에서, 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다:
Figure pct00015
게다가, 반복 단위 A, B, 및 C의 선택 및 몰 비는, 전문이 인용에 의해 본원 명세서에 포함된 문헌[Aimsen et al., "Synthesis and Electroluminescence Properties of Poly fluorene Deriatives for Light-Emitting Diodes," Proceedings of the 2010 5 th IEEE International Conference on Nano /Micro Engineered and Molecular Systems, 21-25]에 교시된 바와 같이, 상기 공액 중합체 또는 올리고머의 발광 프로파일을 선택하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 양태에서, 상기 반복 단위들은 백색 발광을 제공하기 위해 선택된다. 또는, 상기 반복 단위들은 녹색 또는 청록색 발광을 제공하기 위해 선택될 수 있다.
반복 단위 A 및 B를 포함하는 상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상의 공액 중합체 또는 올리고머는 화학식 I의 공액 중합체 또는 올리고머일 수 있다:
화학식 I
Figure pct00016
상기 화학식 I에서, X, R1, R2, R3, R4, R6 및 R7은 위에서 정의된 바와 같고 x 및 y는 독립적으로 1 내지 10,000 범위의 정수이다. 본원에 기재된 바와 같이, 화학식 I의 공액 중합체 또는 올리고머의 반복 단위 A 및 B는 교호 공중합체, 블럭 공중합체, 통계 공중합체 또는 랜덤 공중합체를 제공하기 위해 배열될 수 있다. 몇몇 양태에서, 화학식 I의 공액 중합체 또는 올리고머는 약 1,000 내지 약 1,000,000 범위의 중량 평균 분자량(Mw)을 갖는다. 화학식 I의 공액 중합체 또는 올리고머는 약 500 내지 약 500,000범위의 수 평균 분자량(Mn)을 가질 수 있다.
몇몇 양태에서, 본원에 기술된 화학식 I의 공액 중합체 또는 올리고머는 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다:
Figure pct00017
Figure pct00018
여기서 X, R1, R2, R6 및 R7는 위에서 정의된 바와 같고 x 및 y는 독립적으로 1 내지 10,000 범위의 정수이다.
몇몇 양태에서, 본원에 기술된 화학식 I의 공액 중합체 또는 올리고머는 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다:
Figure pct00019
Figure pct00020
Figure pct00021
Figure pct00022
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
Figure pct00026
Figure pct00027
Figure pct00028
Figure pct00029
Figure pct00030
Figure pct00031
Figure pct00032
Figure pct00033
Figure pct00034
Figure pct00035
여기서 R5는 위에 정의된 바와 같고 x 및 y는 독립적으로 1 내지 10,000 범위의 정수이다.
반복 단위 A 및 C를 포함하는 상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상의 공액 중합체 또는 올리고머는 화학식 II의 공액 중합체 또는 올리고머일 수 있다:
화학식 II
Figure pct00036
상기 화학식 II에서, X, R1, R2, R8 및 R9는 위에서 정의된 바와 같고 x 및 y는 독립적으로 1 내지 10,000 범위의 정수이다. 본원에 기재된 바와 같이, 화학식 II의 공액 중합체 또는 올리고머의 반복 단위 A 및 C는 교호 공중합체, 블럭 공중합체, 통계 공중합체 또는 랜덤 공중합체를 제공하기 위해 배열될 수 있다.
몇몇 양태에서, 화학식 II의 공액 중합체 또는 올리고머는 약 1,000 내지 약 1,000,000범위의 중량 평균 분자량(Mw)을 갖는다. 화학식 II의 공액 중합체 또는 올리고머는 약 500 내지 약 500,000 범위의 수 평균 분자량(Mn)을 가질 수 있다.
몇몇 양태에서, 본원에 기재된 화학식 II의 공액 중합체 또는 올리고머는 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다:
Figure pct00037
Figure pct00038
Figure pct00039
Figure pct00040
여기서 R5는 위에 정의된 바와 같고 x 및 y는 독립적으로 1 내지 10,000 범위의 정수이다.
반복 단위 B 및 C를 포함하는 상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상의 공액 중합체 또는 올리고머는 화학식 III의 공액 중합체 또는 올리고머일 수 있다:
화학식 III
Figure pct00041
상기 화학식 III에서, R3, R4, R6, R7, R8 및 R9는 위에서 정의된 바와 같고 x 및 y는 독립적으로 1 내지 10,000 범위의 정수이다. 본원에 기재된 바와 같이, 화학식 III의 공액 중합체 또는 올리고머의 반복 단위 B 및 C는 교호 공중합체, 블럭 공중합체, 통계 공중합체 또는 랜덤 공중합체를 제공하기 위해 배열될 수 있다.
화학식 III의 공액 중합체 또는 올리고머는 약 1,000 내지 약 1,000,000 범위의 중량 평균 분자량(Mw)을 가질 수 있다. 몇몇 양태에서, 화학식 III의 공액 중합체 또는 올리고머는 약 500 내지 약 500,000 범위의 수 평균 분자량(Mn)을 갖는다.
본원에 기재된 화학식 III의 공액 중합체 또는 올리고머는 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다:
Figure pct00042
및
Figure pct00043
여기서 R6, R7, R8 및 R9는 위에서 정의된 바와 같고 x 및 y는 독립적으로 1 내지 10,000 범위의 정수이다.
몇몇 양태에서, 본원에 기재된 화학식 III의 공액 중합체 또는 올리고머는 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다:
Figure pct00044
Figure pct00045
Figure pct00046
Figure pct00047
Figure pct00048
및
Figure pct00049
여기서 x 및 y는 독립적으로 1 내지 10,000 범위의 정수이다.
반복 단위 A, B 및 C를 포함하는 상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상의 공액 중합체 또는 올리고머는 화학식 IV의 공액 중합체 또는 올리고머일 수 있다:
화학식 IV
Figure pct00050
상기 화학식 IV에서, X, R1, R2, R3, R4, R6, R7, R8 및 R9는 위에서 정의된 바와 같고 x, y 및 z는 독립적으로 1 내지 10,000 범위의 정수이다. 본원에 기재된 바와 같이, 화학식 IV의 공액 중합체 또는 올리고머의 반복 단위 A, B 및 C는 교호 공중합체, 블럭 공중합체, 통계 공중합체 또는 랜덤 공중합체를 제공하기 위해 배열될 수 있다.
몇몇 양태에서, 화학식 IV의 공액 중합체 또는 올리고머는 약 1,000 내지 약 1,000,000 범위의 중량 평균 분자량(Mw)을 갖는다. 화학식 IV의 공액 중합체 또는 올리고머는 약 500 내지 약 500,000 범위의 수 평균 분자량(Mn)을 가질 수 있다.
몇몇 양태에서, 본원에 기재된 화학식 IV의 공액 중합체 또는 올리고머는 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다:
Figure pct00051
및
Figure pct00052
여기서 X, R1, R2, R6, R7, R8 및 R9는 위에서 정의된 바와 같고 x, y 및 z는 독립적으로 1 내지 10,000 범위의 정수이다.
예를 들면, 본원에 기재된 화학식 IV의 공액 중합체 또는 올리고머는 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다:
Figure pct00053
Figure pct00054
Figure pct00055
Figure pct00056
Figure pct00057
Figure pct00058
Figure pct00059
Figure pct00060
Figure pct00061
Figure pct00062
Figure pct00063
Figure pct00064
Figure pct00065
Figure pct00066
Figure pct00067
Figure pct00068
Figure pct00069
여기서 R5는 위에 정의된 바와 같고 x, y 및 z는 독립적으로 1 내지 10,000 범위의 정수이다.
본원에 기재된 반복 단위 A, B, 및 C로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 2개의 반복 단위들을 포함하는 상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상의 공액 중합체 또는 올리고머는 당해 기술분야에 공지된 방법들을 사용하여 합성될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 양태에서, 이러한 공액 중합체 또는 올리고머는 스즈키 커플링을 사용하여 제공될 수 있다. 본원에 기재된 반복 단위 A, B, 및 C로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 2개의 반복 단위들을 포함하는 공액 중합체 및/또는 올리고머에 관한 추가의 정보는 전문이 인용에 의해 본원 명세서에 포함된 문헌[특허 협력 조약 출원 공개 제WO 2012/009344호(2011년 7월 12일자로 출원된 PCT 출원 제PCT/US2011/043690호)]에 제공된다.
게다가, 상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상의 공액 중합체 또는 올리고머는 폴리플루오렌, 폴리플루오렌 공중합체 및/또는 이들의 유도체 중의 하나 이상의 화학종을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 상기 중합체성 또는 올리고머성 상의 공액 중합체 또는 올리고머는 폴리(9,9-디-n-옥틸플루오레닐-2,7-디일), 폴리[(9,9-디-n-옥틸플루오레닐-2,7-디일)-alt-(벤조[2,1,3]티아디아졸-4,8-디일)], 폴리(9,9-디-n-도데실플루오레닐-2,7-디일), 폴리(9,9-디-n-헥실플루오레닐-2,7-디일), 폴리(9,9-디-n-옥틸플루오레닐-2,7-디일), 폴리(9,9-n-디헥실-2,7-플루오렌-alt-9-페닐-3,6-카바졸), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-alt-(2,5-디메틸-1,4-페닐렌)], 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-co-(9-에틸카바졸-2,7-디일)], 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-co-(안트라센-9,10-디일)], 폴리[(9,9-디옥틸플루오레닐-2,7-디일)-co-비티오펜], 폴리[9,9-비스-(2-에틸헥실)-9H-플루오렌-2,7-디일], 폴리((9,9-디헥실-9H-플루오렌-2,7-비닐렌)-co-(1-메톡시-4-(2-에틸헥실옥시)-2,5-페닐렌비닐렌))(예를 들면, 90:10 또는 95:5 몰 비), 폴리(9,9-디-(2-에틸헥실)-9H-플루오렌-2,7-비닐렌), 폴리(9,9-디-n-헥실플루오레닐-2,7-비닐렌), 폴리[(9,9-디-(2-에틸헥실)-9H-플루오렌-2,7-비닐렌)-co-(1-메톡시-4-(2-에틸헥실옥시)-2,5-페닐렌비닐렌)](예를 들면, 90:10 또는 95:5 몰 비) 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
추가로, 본원에 기술된 유기 발광층의 공액 중합체성 또는 올리고머성 상은 화학식 V의 구조 단위를 포함하는 중합체 또는 올리고머를 포함할 수 있다:
화학식 V
Figure pct00070
상기 화학식 V에서,
Figure pct00071
은 상기 중합체 또는 올리고머 쇄의 부착 지점을 나타내고, R16 및 R17은 수소, C1 -20 알킬, C2 -20 알케닐, C8 -12 알킬 및 C8 -12 알케닐로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 R16 및 R17 의 상기 알킬 및 알케닐은 -알킬, -알케닐, -아릴, -헤테로아릴, -알킬-아릴, -알킬-헤테로아릴, -알케닐-아릴 및 -알케닐-헤테로아릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환체로 임의로 독립적으로 1회 이상 치환된다
추가로, 본원에 기재된 전계발광 디바이스의 공액 중합체성 또는 올리고머성 상은 폴리(페닐 비닐렌), 폴리(페닐 비닐렌) 공중합체 및/또는 이들의 유도체의 하나 이상의 화학종을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 공액 중합체성 또는 올리고머성 상은 폴리[2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌], 폴리(1-메톡시-4-(3-프로필옥시-헵타이소부틸-PSS)-2,5-페닐렌비닐렌)-co-(1-메톡시-4-(2-에틸헥실옥시)-2,5-페닐렌비닐렌) (60:40), 폴리(1-메톡시-4-(O-디스퍼스 레드 1))-2,5-페닐렌비닐렌, 폴리(2,5-비스(1,4,7,10-테트라옥사운데실)-1,4-페닐렌비닐렌), 폴리(2,5-디옥틸-1,4-페닐렌비닐렌), 폴리[(m-페닐렌비닐렌)-alt-(2,5-디헥실옥시-p-페닐렌비닐렌)], 폴리[(m-페닐렌비닐렌)-alt-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-p-페닐렌비닐렌)], 폴리[(m-페닐렌비닐렌)-co-(2,5-디옥트옥시-p-페닐렌비닐렌)], 폴리[(o-페닐렌비닐렌)-alt-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-p-페닐렌비닐렌)], 폴리[(p-페닐렌비닐렌)-alt-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-p-페닐렌비닐렌)], 폴리[1-메톡시-4-(3-프로필옥시-헵타이소부틸-PSS)-2,5-페닐렌비닐렌], 폴리[1-메톡시-4-(3-프로필옥시-헵타이소부틸-PSS)-2,5-페닐렌비닐렌]-co-[1-메톡시-4-(2-에틸헥실옥시)-2,5-페닐렌비닐렌] (30:70), 폴리[2,5-비스옥틸옥시)-1,4-페닐렌비닐렌], 폴리[2,5-비스(3',7'-디메틸옥틸옥시)-1,4-페닐렌비닐렌], 폴리[2-(2',5'-비스(2"-에틸헥실옥시)페닐)-1,4-페닐렌비닐렌], 폴리[2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌], 폴리[2-메톡시-5-(3',7'-디메틸옥틸옥시)-1,4-페닐렌비닐렌], 폴리[5-메톡시-2-(3-설포프로폭시)-1,4-페닐렌비닐렌], 폴리[트리스(2,5-비스(헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌)-alt-(1,3-페닐렌비닐렌)], 폴리{[2-[2',5'-비스(2"-에틸헥실옥시)페닐]-1,4-페닐렌비닐렌]-co-[2-메톡시-5-(2'-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌]}, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화학종을 포함한다.
상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상의 공액 중합체 또는 올리고머는 폴리(나프탈렌 비닐렌), 폴리(나프탈렌 비닐렌) 공중합체 및/또는 이들의 유도체의 하나 이상의 화학종을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상의 공액 중합체 또는 올리고머는 시아노-폴리(페닐렌 비닐렌), 시아노-폴리(페닐렌 비닐렌) 공중합체 및/또는 이들의 유도체의 하나 이상의 화학종을 포함한다. 몇몇 양태에서, 상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상의 공액 중합체 또는 올리고머는 폴리(플루오레닐렌 에티닐렌), 폴리(플루오레닐렌 에티닐렌) 공중합체 및/또는 이들의 유도체의 하나 이상의 화학종을 포함한다. 몇몇 양태에서, 상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상의 공액 중합체 또는 올리고머는 폴리(페닐렌 에티닐렌), 폴리(페닐렌 에티닐렌) 공중합체 및/또는 이들의 유도체의 하나 이상의 화학종을 포함한다. 몇몇 양태에서, 상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상의 공액 중합체 또는 올리고머는 폴리티오펜, 폴리티오펜 공중합체 및/또는 이들의 유도체의 하나 이상의 화학종을 포함한다.
상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상의 공액 중합체 또는 올리고머는 폴리(2,5-디(3,7-디메틸옥틸옥시)시아노테레프탈릴리덴), 폴리(2,5-디(헥실옥시)시아노테레프탈릴리덴), 폴리(5-(2-에틸헥실옥시)-2-메톡시-시아노테레프탈릴리덴), 폴리(5-(3,7-디메틸옥틸옥시)-2-메톡시-시아노테레프탈릴리덴), 폴리(9,9-디옥틸플루오레닐-2,7-일렌에티닐렌), 폴리(9,9-디도데실플루오레닐-2,7-일렌에틸닐렌), 폴리[9,9-디(2'-에틸헥실)플루오렌-2,7-일렌에티닐렌], 폴리[9,9-디(3',7'-디메틸옥틸)플루오렌-2,7-일렌에티닐렌], 폴리(2,5-디사이클로헥실페닐렌-1,4-에티닐렌), 폴리(2,5-디도데실페닐렌-1,4-에티닐렌), 폴리(2,5-디옥틸페닐렌-1,4-에티닐렌), 폴리(2,5-디(2'-에틸헥실)-1,4-에티닐렌), 폴리(2,5-디(3',7'-디메틸옥틸)페닐렌-1,4-에티닐렌), 폴리(3-부틸티오펜-2,5-디일) (위치무작위적(regiorandom) 또는 위치규칙적(regioregular)), 폴리(3-사이클로헥실-4-메틸티오펜-2,5-디일), 폴리(3-사이클로헥실티오펜-2,5-디일), 폴리(3-데실옥시티오펜-2,5-디일), 폴리(3-데실티오펜-2,5-디일) (위치무작위적 또는 위치규칙적), 폴리(3-도데실티오펜-2,5-디일) (위치무작위적 또는 위치규칙적), 폴리(3-헥실티오펜-2,5-디일) (위치무작위적 또는 위치규칙적), 폴리(3-옥틸티오펜-2,5-디일) (위치무작위적 또는 위치규칙적), 폴리(3-옥틸티오펜-2,5-디일-co-3-데실옥시티오펜-2,5-디일), 폴리(티오펜-2,5-디일), 폴리[(2,5-디데실옥시-1,4-페닐렌)-alt-(2,5-티에닐렌)], 폴리(2,6-나프탈렌비닐렌), 폴리(p-자일렌 테트라하이드로티오페늄 클로라이드), 폴리(2,5 피리딘), 폴리(3,5 피리딘), 폴리(2,5-비스(3-설포네이토프로폭시)-1,4-페닐렌, 이나트륨 염-alt-1,4-페닐렌), 폴리[(2,5-비스(2-(N,N-디에틸암모늄 브로마이드)에톡시)-1,4-페닐렌)-alt-1,4-페닐렌], 폴리[5-메톡시-2-(3-설포프로폭시)-1,4-페닐렌비닐렌] 칼륨 염, 폴리{[2,5-비스(2-(N,N-디에틸아미노)에톡시)-1,4-페닐렌]-alt-1,4-페닐렌} 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화학종을 포함할 수 있다.
(ii) 본원에 기재된 전계발광 디바이스의 유기 발광층은 비공액 발광 중합체 또는 올리고머, 형광 소분자, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 발광 유기 층은 폴리비닐 카바졸(PVK)을 포함한다. 적합한 형광 소분자들은 금속 킬레이트 화학종, 형광 염료, 공액 덴드리머 또는 혼합물 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 형광 소분자는 페릴렌, 루브렌, 퀴나크리돈 및 이들의 혼합물, 배합물 및/또는 유도체 중의 하나 이상이다. 형광 소분자는, 몇몇 양태에서, 안트라센 또는 관련된 화합물들 또는 쿠마린을 포함한다. 몇몇 양태에서, 형광 소분자는 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)을 포함한다.
(iii) 본원에 기재된 전계발광 디바이스의 유기 발광층은 상기 섹션 I(B)1(i) 내지 (ii)에 기술된 발광 상(light emitting phase) 이외에도 나노입자 상을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 상기 나노입자 상은 상기 유기 발광층에 걸쳐 분산된다. 예를 들면, 몇몇 양태에서, 나노입자들은 상기 유기 발광층에 걸쳐 실질적으로 균일하게 분산된다. 기타 양태에서, 상기 나노입자 상은 상기 유기 발광층에 불균질하게 분포된다. 상기 나노입자 상의 나노 입자들은 중합체, 올리고머, 소분자 또는 이들의 배합물을 포함하는 상기 유기 발광층의 발광 화학종과 직접 접촉될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 양태에서, 상기 나노입자 상의 나노 입자들은 코팅되며/되거나 임의의 2차 중합체 또는 올리고머 또는 분산제에 의해 상기 유기 발광층에 분산되지 않는다.
몇몇 양태에서, 나노입자들은 상기 유기 발광층 중에 표 I로부터 선택된 양으로 존재한다.
Figure pct00072
몇몇 양태에서, 나노입자들은 퍼콜레이션 임계치(percolation threshold) 미만의 양으로 유기 발광층에 존재한다.
나노입자 상은 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 나노입자를 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 상기 나노입자 상의 나노입자는 풀러렌, 탄소 나노튜브, 탄소 양자점(quantum dot), 그래핀 입자 또는 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지 않는 탄소 나노입자를 포함한다. 상기 나노입자 상에 사용하기 적합한 풀러렌은, 하나의 양태에서, 1-(3-메톡시카보닐)프로필-1-페닐(6,6)C61(PCBM), 고차 풀러렌(C70 및 그 이상) 및 엔도메탈로풀러렌(endometallofullerene)(분산된 적어도 하나의 금속 원자를 갖는 풀러렌)을 포함할 수 있다. 상기 나노입자 상에서 사용하기 위한 탄소 나노튜브는 단일벽 나노튜브(SWNT: single-walled nanotube), 다중벽 나노튜브(MWNT: multi-walled nanotube), 컷 나노튜브(cut nanotube), 질소 및/또는 붕소 도핑된 탄소 나노튜브 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한 무기 나노입자는 상기 나노입자 상에서 사용하기에 적합하다. 예를 들면, 상기 나노입자 상은 금 나노입자, 은 나노입자, 구리 나노입자, 니켈 나노입자 및/또는 기타 전이 금속 나노입자들과 같은 금속 나노입자를 포함할 수 있다. 무기 나노입자는 IIB/VIA 나노입자, IIIA/VA 나노입자, IVA/VIA 나노입자 또는 이들의 혼합물과 같은 무기 반도체 나노입자를 포함할 수 있다. 본원에 기술된 주기율표의 족은 CAS 명명법에 따라 식별된다. 반도체 나노입자는, 몇몇 양태에서, PbS, PbSe, CdTe, CdS, InP, GaAs 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 무기 나노입자는 와이어(wire), 구(sphere) 및 점(dot)을 포함하는 각종 형상을 나타낼 수 있다. 추가로, 몇몇 양태에서, 나노입자 상의 나노 입자는 발광성이다. 발광성 나노입자의 존재는 상기 발광 유기 층의 발광 프로파일의 조율을 보조할 수 있다. 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 발광성 나노입자들이 사용될 수 있다. 몇몇 양태에서, 발광성 나노입자는 본원에 기술된 양자점을 포함한다.
유기 발광층은, 섹션 I(B)1(i) 내지 (ii)의 상기 일중항(singlet) 발광 화학종 이외에도 삼중항 발광체 상(triplet emitter phase)을 추가로 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 유기 발광층은 섹션 I(B)1(i) 내지 (ii)의 하나 이상의 일중항 발광 화학종, 나노입자 상 및 삼중항 발광체 상을 포함한다. 삼중항 발광체 상은 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 인광성 화합물을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 인광성 화합물은 유기금속 착물을 포함하는 전이 금속-리간드 착물을 포함한다. 전이 금속 착물은 이리듐 또는 백금 금속 중심을 포함할 수 있다. 인광성 전이 금속 착물은, 몇몇 양태에서, 트리스(2-페닐피리딘)이리듐 [Ir(ppy)3] 또는 백금 옥타에틸포르핀(PtOEP)이다. 몇몇 양태에서, 삼중항 발광체 상은 표 II로부터 선택된 하나 이상의 인광성 전이 금속 착물을 포함한다:
Figure pct00073
몇몇 양태에서, 삼중항 발광체 상의 전이 금속 착물은, 상기 유기 발광층의 하나 이상의 화학종에 의해 에너지/전하 전달에 참여하도록 작동가능하다. 예를 들면, 상기 삼중항 발광체 상의 인광성 전이 금속 착물은, 상기 유기 발광층의 발광 중합체성 또는 올리고머성 화학종으로부터의 에너지를 예를 들면 공명 에너지 전달을 통해 제공받도록 작동가능할 수 있다. 공명 에너지 전달은 퓨리에 에너지 전달(Fourster energy transfer) 및/또는 덱스터(Dexter) 에너지 전달을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 상기 삼중항 발광체 상의 인광성 전이 금속 착물은, 상기 제공받은 삼중항 여기 상태가 상기 기저 상태로 후속적으로 방사 이완(radiative relaxation)하기 위해, 상기 일중항 발광체 중합체성 또는 올리고머성 화학종으로부터 삼중항 여기 상태를 제공받도록 작동가능하다. 게다가, 몇몇 양태에서, 상기 삼중항 발광체 상의 인광성 전이 금속 착물은 또한, 상기 제공받은 일중항 여기 상태가 상기 기저 상태로 후속적으로 방사 이완하기 위해, 상기 일중항 발광체 중합체성 또는 올리고머성 상으로부터 일중항 여기 상태를 제공받도록 작동가능하다. 몇몇 양태에서, 상기 제공받은 일중항 여기 상태의 이완은 인광 경로를 통해 발생한다.
삼중항 발광체 상은 에르븀, 이테르븀, 디스프로슘, 또는 홀뮴과 같은 란타나이드 및/또는 악티나이드 계열 원소(희토류 발광체); 전이 금속과 같은 금속; 금속 산화물; 금속 황화물; 또는 이들의 배합물 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 상기 삼중항 발광체 상은 Y2O3:Eu, Y2O3:Zn 및 Y2O3:Ti와 같은 도핑된 산화이트륨(Y2O3)을 포함한다. 몇몇 양태에서, 상기 삼중항 발광체 상은 ZnS:Cu, ZnS:Mn, ZnS:Ga 또는 ZnS:Gd 또는 이들의 혼합물과 같은 도핑된 황화아연을 포함한다. 또 다른 양태에서, 상기 삼중항 발광체 상은 CaS:Er, CaS:Tb, CaS:Eu 또는 이들의 혼합물과 같은 도핑된 황화칼슘을 포함한다. 추가의 양태에서, 상기 삼중항 발광체 상은 ZnO:Eu와 같은 도핑된 산화아연을 포함한다. 하나의 양태에서, 상기 삼중항 발광체 상은 SrS:Ca, SrS:Mn, SrS:Cu 또는 이들의 혼합물과 같은 도핑된 황화스트론튬을 포함한다. 삼중항 발광체 상은 인광성 전이 금속 착물 및 본원에 기술된 기타 삼중항 발광 화학종의 임의의 혼합물을 포함할 수 있다.
삼중항 발광체 상은 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 방식으로 상기 유기 발광층에 혼입될 수 있다. 몇몇 양태에서, 예를 들면, 상기 삼중항 발광체 상은 발광 중합체성 또는 올리고머성 상에 걸쳐 분산된다. 상기 삼중항 발광체 상의 하나 이상의 인광성 전이 금속 착물은 하나 이상의 발광 공액 중합체 또는 올리고머와 블렌드되어 상기 전이 금속 착물을 상기 공액 중합체 또는 올리고머에 걸쳐 분산시킬 수 있다.
삼중항 발광체 상은 발광 유기 층에 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 양으로 존재할 수 있다. 몇몇 양태에서, 삼중항 발광체 상은 상기 발광 복합체 유기 층에 표 III으로부터 선택된 양으로 존재한다.
Figure pct00074
몇몇 양태에서, 발광 중합체 또는 올리고머와 같은, 유기 층의 발광 화학종은, 유전체 호스트(dielectric host) 재료에 분산된다. 나노입자 상 및/또는 삼중항 발광체 상이 또한 상기 유전체 호스트에 분산될 수 있다. 상기 유전체 호스트는 방사 투과성일 수 있거나 또는 상기 유기 층의 상기 발광 화학종에 의해 비중첩(non-overlapping) 흡수 프로파일을 나타낼 수 있다.
상기 발광 중합체성 또는 올리고머성 상, 상기 나노입자 상 및 임의로 상기 삼중항 발광체 상을 위한 유전체 호스트 재료는, 몇몇 양태에서, 유전체 중합체성 재료를 포함한다. 중합체성 유전체 호스트의 사용은, 유기 발광층이 증가된 두께를 달성하여, 효율 또는 기타 성능 특징들의 희생 없이 디바이스 가공 이점을 얻는 것을 허용할 수 있다. 놀랍게도, 몇몇 양태에서, 중합체성 유전체 호스트의 사용은, 추가의 발광 중합체성 또는 올리고머성 상 및/또는 나노입자 상의 동시 사용 없이도 적합한 발광 특성을 갖는 더 두꺼운 유기 발광층을 형성하는 것을 허용한다.
적합한 유전체 호스트는 폴리스티렌(PS), 폴리아크릴레이트(PAA), 폴리메타크릴레이트(PMA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 유전체 호스트는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 혼합물과 같은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리올레핀을 포함한다. 추가로, 유전체 호스트는 퍼플루오로사이클로부틸(PFCB) 중합체, 폴리비닐 플루오라이드(PVF) 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 또는 이들의 혼합물을 포함하는 플루오로중합체를 포함할 수 있다.
중합체성 유전체 호스트는 상기 유기 발광층 중에 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 목적하는 양으로 존재할 수 있다. 몇몇 양태에서, 중합체성 유전체 호스트는 적어도 약 50중량% 또는 적어도 약 70중량%의 양으로 존재한다. 중합체성 유전체 호스트는, 몇몇 양태에서, 약 30중량% 내지 약 80중량% 또는 약 40중량% 내지 약 75중량% 범위의 양으로 존재한다.
몇몇 양태에서, 유기 발광층 중에서의 발광 중합체성 또는 올리고머성 상에 대한 중합체성 유전체 호스트의 비는 약 1:5 내지 약 5:1 범위이다. 몇몇 양태에서, 유기 발광층 중에서의 발광 중합체성 또는 올리고머성 상에 대한 중합체성 유전체 호스트의 비는 약 1:4 내지 약 4:1, 약 1:3 내지 약 3:1, 또는 약 1:2 내지 약 2:1 범위이다. 추가로, 유기 발광층 중에서의 발광 중합체성 또는 올리고머성 상에 대한 중합체성 유전체 호스트의 비는 약 1:1 내지 약 4:1 범위일 수 있다.
유기 발광 유기 층은 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 목적하는 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 발광 복합 유기 층은 약 10nm 내지 약 100㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 몇몇 양태에서, 유기 발광층은 표 IV로부터 선택된 두께를 갖는다.
Figure pct00075
(iv) 본원에 기재된 전계발광 디바이스의 유기 발광층은, 몇몇 양태에서, 일중항 발광체 상 및 삼중항 발광체 상을 포함한다. 일중항 발광체 상은 본원에서 섹션 I(B)1(i)에 기재된 바와 같은 공액 중합체 또는 올리고머를 포함할 수 있다. 예를 들면, 일중항 발광체 상은 폴리(9,9-디-n-옥틸플루오레닐-2,7-디일), 폴리[(9,9-디-n-옥틸플루오레닐-2,7-디일)-alt-(벤조[2,1,3]티아디아졸-4,8-디일)], 폴리(9,9-디-n-도데실플루오레닐-2,7-디일), 폴리(9,9-디-n-헥실플루오레닐-2,7-디일), 폴리(9,9-n-디헥실-2,7-플루오렌-alt-9-페닐-3,6-카바졸), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-alt-(2,5-디메틸-1,4-페닐렌)], 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-co-(9-에틸카바졸-2,7-디일)], 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-co-(안트라센-9,10-디일)], 폴리[(9,9-디옥틸플루오레닐-2,7-디일)-co-비티오펜], 폴리[9,9-비스-(2-에틸헥실)-9H-플루오렌-2,7-디일], 폴리((9,9-디헥실-9H-플루오렌-2,7-비닐렌)-co-(1-메톡시-4-(2-에틸헥실옥시)-2,5-페닐렌비닐렌)) (예를 들면, 90:10 또는 95:5 몰 비), 폴리(9,9-디-(2-에틸헥실)-9H-플루오렌-2,7-비닐렌), 폴리(9,9-디-n-헥실플루오레닐-2,7-비닐렌), 폴리[(9,9-디-(2-에틸헥실)-9H-플루오렌-2,7-비닐렌)-co-(1-메톡시-4-(2-에틸헥실옥시)-2,5-페닐렌비닐렌)] (예를 들면, 90:10 또는 95:5 몰 비) 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 공액 중합체를 포함할 수 있다.
몇몇 양태에서, 본원에 기재된 전계발광 디바이스의 일중항 발광체 상은 화학식 V의 구조 단위를 포함하는 중합체 또는 올리고머를 포함한다:
화학식 V
Figure pct00076
상기 화학식 V에서,
Figure pct00077
은 상기 중합체 또는 올리고머 쇄의 부착 지점을 나타내고, R16 및 R17은 수소, C1 -20 알킬, C2 -20 알케닐, C8 -12 알킬 및 C8 -12 알케닐로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되고, 여기서 R16 및 R17의 상기 알킬 및 알케닐은 -알킬, -알케닐, -아릴, -헤테로아릴, -알킬-아릴, -알킬-헤테로아릴, -알케닐-아릴 및 -알케닐-헤테로아릴로 이루어진 그룹으로부터 선택된 치환체로 임의로 독립적으로 1회 이상 치환된다.
일중항 발광체 상은 하나 이상의 폴리(페닐 비닐렌), 폴리(페닐 비닐렌) 공중합체 및/또는 이들의 유도체를 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 일중항 발광체 상은 폴리[2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌], 폴리(1-메톡시-4-(3-프로필옥시-헵타이소부틸-PSS)-2,5-페닐렌비닐렌)-co-(1-메톡시-4-(2-에틸헥실옥시)-2,5-페닐렌비닐렌) (60:40), 폴리(1-메톡시-4-(O-디스퍼스 레드 1))-2,5-페닐렌비닐렌, 폴리(2,5-비스(1,4,7,10-테트라옥사운데실)-1,4-페닐렌비닐렌), 폴리(2,5-디옥틸-1,4-페닐렌비닐렌), 폴리[(m-페닐렌비닐렌)-alt-(2,5-디헥실옥시-p-페닐렌비닐렌)], 폴리[(m-페닐렌비닐렌)-alt-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-p-페닐렌비닐렌)], 폴리[(m-페닐렌비닐렌)-co-(2,5-디옥트옥시-p-페닐렌비닐렌)], 폴리[(o-페닐렌비닐렌)-alt-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-p-페닐렌비닐렌)], 폴리[(p-페닐렌비닐렌)-alt-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-p-페닐렌비닐렌)], 폴리[1-메톡시-4-(3-프로필옥시-헵타이소부틸-PSS)-2,5-페닐렌비닐렌], 폴리[1-메톡시-4-(3-프로필옥시-헵타이소부틸-PSS)-2,5-페닐렌비닐렌]-co-[1-메톡시-4-(2-에틸헥실옥시)-2,5-페닐렌비닐렌] (30:70), 폴리[2,5-비스옥틸옥시)-1,4-페닐렌비닐렌], 폴리[2,5-비스(3',7'-디메틸옥틸옥시)-1,4-페닐렌비닐렌], 폴리[2-(2',5'-비스(2"-에틸헥실옥시)페닐)-1,4-페닐렌비닐렌], 폴리[2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌], 폴리[2-메톡시-5-(3',7'-디메틸옥틸옥시)-1,4-페닐렌비닐렌], 폴리[5-메톡시-2-(3-설포프로폭시)-1,4-페닐렌비닐렌], 폴리[트리스(2,5-비스(헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌)-alt-(1,3-페닐렌비닐렌)], 폴리{[2-[2',5'-비스(2"-에틸헥실옥시)페닐]-1,4-페닐렌비닐렌]-co-[2-메톡시-5-(2'-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌]} 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 공액 중합체를 포함한다.
게다가, 몇몇 양태에서, 일중항 발광체 상은 하나 이상의 폴리(나프탈렌 비닐렌), 폴리(나프탈렌 비닐렌) 공중합체 및/또는 이들의 유도체를 포함한다. 일중항 발광체 상은 하나 이상의 시아노-폴리(페닐렌 비닐렌), 시아노-폴리(페닐렌 비닐렌) 공중합체 및/또는 이들의 유도체를 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 일중항 발광체 상은 폴리(플루오레닐렌 에티닐렌), 폴리(플루오레닐렌 에티닐렌) 공중합체 및/또는 이들의 유도체의 하나 이상의 화학종을 포함한다. 일중항 발광체 상은 하나 이상의 폴리(페닐렌 에티닐렌), 폴리(페닐렌 에티닐렌) 공중합체 및/또는 이들의 유도체를 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 일중항 발광체 상은 하나 이상의 폴리티오펜, 폴리티오펜 공중합체 및/또는 이들의 유도체를 포함한다.
발광 복합 유기 층의 일중항 발광체 상은, 몇몇 양태에서, 폴리(2,5-디(3,7-디메틸옥틸옥시)시아노테레프탈릴리덴), 폴리(2,5-디(헥실옥시)시아노테레프탈릴리덴), 폴리(5-(2-에틸헥실옥시)-2-메톡시-시아노테레프탈릴리덴), 폴리(5-(3,7-디메틸옥틸옥시)-2-메톡시-시아노테레프탈릴리덴), 폴리(9,9-디옥틸플루오레닐-2,7-일렌에티닐렌), 폴리(9,9-디도데실플루오레닐-2,7-일렌에틸닐렌), 폴리[9,9-디(2'-에틸헥실)플루오렌-2,7-일렌에티닐렌], 폴리[9,9-디(3',7'-디메틸옥틸)플루오렌-2,7-일렌에티닐렌], 폴리(2,5-디사이클로헥실페닐렌-1,4-에티닐렌), 폴리(2,5-디도데실페닐렌-1,4-에티닐렌), 폴리(2,5-디옥틸페닐렌-1,4-에티닐렌), 폴리(2,5-디(2'-에틸헥실)-1,4-에티닐렌), 폴리(2,5-디(3',7'-디메틸옥틸)페닐렌-1,4-에티닐렌), 폴리(3-부틸티오펜-2,5-디일) (위치무작위적 또는 위치규칙적), 폴리(3-사이클로헥실-4-메틸티오펜-2,5-디일), 폴리(3-사이클로헥실티오펜-2,5-디일), 폴리(3-데실옥시티오펜-2,5-디일), 폴리(3-데실티오펜-2,5-디일) (위치무작위적 또는 위치규칙적), 폴리(3-도데실티오펜-2,5-디일) (위치무작위적 또는 위치규칙적), 폴리(3-헥실티오펜-2,5-디일) (위치무작위적 또는 위치규칙적), 폴리(3-옥틸티오펜-2,5-디일) (위치무작위적 또는 위치규칙적), 폴리(3-옥틸티오펜-2,5-디일-co-3-데실옥시티오펜-2,5-디일), 폴리(티오펜-2,5-디일), 폴리[(2,5-디데실옥시-1,4-페닐렌)-alt-(2,5-티에닐렌)], 폴리(2,6-나프탈렌비닐렌), 폴리(p-자일렌 테트라하이드로티오페늄 클로라이드), 폴리(2,5 피리딘), 폴리(3,5 피리딘), 폴리(2,5-비스(3-설포네이토프로폭시)-1,4-페닐렌, 이나트륨 염-alt-1,4-페닐렌), 폴리[(2,5-비스(2-(N,N-디에틸암모늄 브로마이드)에톡시)-1,4-페닐렌)-alt-1,4-페닐렌], 폴리[5-메톡시-2-(3-설포프로폭시)-1,4-페닐렌비닐렌] 칼륨 염, 폴리{[2,5-비스(2-(N,N-디에틸아미노)에톡시)-1,4-페닐렌]-alt-1,4-페닐렌} 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 공액 중합체를 포함한다.
추가로, 몇몇 양태에서, 일중항 발광체 상은, 전문이 인용에 의해 본원 명세서에 포함된 2011년 7월 12일자로 출원된 특허 협력 조약 출원 제PCT/US2011/043690호에 기술된 공액 중합체 또는 올리고머를 포함한다.
몇몇 양태에서, 본원에 기술된 FIPEL의 발광 복합 유기 층의 일중항 발광체 상은 비공액 발광 중합체 또는 올리고머, 형광 소분자, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 일중항 발광체 상에 대한 적합한 비공액 중합체는 본원에서 섹션 I(C)(ii)에 인용된 비공액 중합체들 중의 임의의 것을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 일중항 발광체 상은 폴리비닐 카바졸(PVK)을 포함한다.
본원에 기술된 유기 발광층의 일중항 발광체 상은 하나 이상의 형광 소분자를 포함할 수 있다. 적합한 형광 소분자는 금속 킬레이트 화학종, 형광 염료, 공액 덴드리머 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 형광 소분자는, 몇몇 양태에서, 안트라센 또는 관련된 화합물들 또는 쿠마린을 포함한다. 몇몇 양태에서, 형광 소분자는 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)을 포함한다.
게다가, 몇몇 양태에서, 일중항 발광체 상은 하나 이상의 공액 중합체 또는 올리고머 및 하나 이상의 형광 소분자를 포함할 수 있다. 공액 중합체 또는 올리고머는 발광 복합 유기 층 중에서 형광 소분자와 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 방식으로 배합될 수 있다. 몇몇 양태에서, 예를 들면, 하나 이상의 형광 소분자들은 하나 이상의 공액 중합체 또는 올리고머와 블렌드되어 일중항 발광체 상을 제공할 수 있다. 복수의 중합체성, 올리고머성, 및/또는 소분자 일중항 발광체들의 배합은, 몇몇 양태에서, 본원에 기술된 복합 유기 층의 발광성 유기 상(luminescent organic phase)의 발광 특성들의 조율을 허용할 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, 상기 유기 발광층은 삼중항 발광체 상을 또한 포함한다. 삼중항 발광체 상은 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 인광성 화합물을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 상기 삼중항 발광체 상은 상기 섹션 I(B)1(iii)에 기재된 상기 삼중항 화학종 중의 임의의 것을 포함할 수 있다.
삼중항 발광체 상은 본원에 기술된 유기 발광층의 일중항 발광체 상과 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 방식으로 배합될 수 있다. 몇몇 양태에서, 삼중항 발광체 상은 상기 일중항 발광체 상에 걸쳐 분산된다. 예를 들면, 상기 삼중항 발광체 상의 하나 이상의 인광성 전이 금속 착물은 상기 일중항 발광체 상의 하나 이상의 공액 중합체 또는 올리고머와 블렌드되어 상기 전이 금속 착물이 상기 공액 중합체 또는 올리고머에 걸쳐 분산될 수 있다.
삼중항 발광체 상은 상기 유기 발광층 중에 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 목적하는 양으로 존재할 수 있다. 몇몇 양태에서, 삼중항 발광체 상은 상기 유기 발광층 중에 상기 표 III에 따르는 양으로 존재한다.
몇몇 양태에서, 상기 유기 발광층은 분산된 나노입자 상을 추가로 포함한다. 몇몇 양태에서, 나노입자 상은 상기 일중항 발광체 상에 분산된다. 기타 양태에서, 나노입자 상은 상기 삼중항 발광체 상에 분산된다. 추가로, 하나 이상의 나노입자 상은 상기 일중항 발광체 상과 상기 삼중항 발광체 상 둘 다에 분산될 수 있다. 게다가, 나노입자 상은 본원의 섹션 I에 기술된 임의의 나노입자 상을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 상기 나노입자 상은 상기 유기 발광층 중에 본원의 표 I과 일치하는 양으로 존재한다.
또한, 몇몇 양태에서, 상기 나노입자 상의 나노입자는 상기 삼중항 발광체 상의 인광성 전이 금속 착물과 회합된다(associated). 몇몇 양태에서, 상기 나노입자 상의 나노입자는 상기 삼중항 발광체 상의 전이 금속 착물과 결합된다. 몇몇 양태에서, 나노입자는 상기 삼중항 발광체 상의 인광성 전이 금속 착물에 반데르 발스 상호작용, 정전기 상호작용, 수소 결합, 이온 결합 및 공유 결합 중의 하나 이상에 의해 결합된다. 하나의 양태에서, 예를 들면, 상기 인광성 전이 금속 착물은 이리듐 또는 백금 착물을 포함하고 상기 나노입자는 탄소 나노튜브를 포함한다. 몇몇 양태에서, 하나 이상의 공유 결합은 인광성 전이 금속 착물과 나노입자 사이에서 측벽 할로겐화(sidewall halogenation), 수소화(hydrogenation), 사이클로부가(예를 들면 프라토 반응(Prato reaction)), 및/또는 라디칼 부가 반응에 의해 형성될 수 있다. 인광성 금속 착물과 나노입자 사이의 회합은, 몇몇 양태에서, 전자이동(electromigration)을 감소 또는 방지할 수 있고/있거나 복합 유기 층의 2개 구성성분들 사이의, 예를 들면 상기 일중항 발광체 상과 상기 삼중항 발광체 상 사이의 에너지 전달 효율을 극대화시킬 수 있다.
몇몇 양태에서, 상기 유기 발광층의 일중항 발광체 상, 삼중항 발광체 상, 및/또는 나노입자 상은 본원의 섹션 I(B)1(iii)에 기술된 유전체 호스트 재료에 분산된다. 추가로, 일중항 발광체 상, 삼중항 발광체 상 및 임의로 나노입자 상으로 이루어진 상기 유기 발광층은 상기 표 IV에 기술된 두께를 가질 수 있다.
2. 무기 발광층
본원에 기재된 전계발광 디바이스의 발광층은 각종 발광 무기 재료들로 이루어질 수 있다. 본원에 기술된 무기 발광층은 하나 이상의 서브층(sublayer) 그룹들로 이루어지며, 서브층 그룹은, n-형 서브층과의 헤테로접합을 형성하는 p-형 서브층을 포함한다. 몇몇 양태에서, 무기 발광층은 단일 서브층 그룹으로 이루어진다. 또는, 무기 발광층은 복수의 서브층 그룹들로 이루어진다. 몇몇 양태에서, 서브층 그룹들은 수직 적층된 배열로 배열되어 상기 무기 발광층을 제공할 수 있다.
p-형 서브층은 p-도핑된 II/VI 반도체 재료, p-도핑된 III/V 반도체 재료, p-도핑된 IV족 반도체 재료 또는 p-도핑된 II/IV 반도체 재료 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, p-형 서브층은 반도체 합금을 포함한다. 몇몇 양태에서, p-형 서브층은 p-형 3성분 또는 4성분 반도체 재료를 포함한다. 예를 들면, p-형 서브층은 AlGaAs 또는 InGaN과 같은 p-도핑된 III/V 3성분 시스템을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, p-형 서브층은 AlGaInP, AlGaAsP 또는 AlInGaAs와 같은 p-도핑된 III/V 4성분 시스템을 포함한다. 또한 p-형 서브층은 CuInGaSe와 같은 p-형 I/III/VI 시스템을 포함할 수 있다.
p-도핑된 IV족 반도체 재료는 붕소, 알루미늄 또는 갈륨을 포함하지만 이에 한정되지 않는 주기율표의 IIIA족의 하나 이상의 원소들로부터 선택되는 수용체 원자들(p-도펀트)를 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, p-도핑된 III/V 반도체 재료는 주기율표의 IIA족, IIB족 및 IVA족의 하나 이상의 원소들로부터 선택되는 수용체 원자들을 포함한다. 예를 들면, III/V 반도체 재료를 위한 p-도펀트는 베릴륨, 마그네슘, 아연, 카드뮴, 규소 또는 게르마늄을 포함할 수 있다. 게다가, p-도핑된 II/VI족 반도체 재료는 하나 이상의 전이 금속 원소 또는 희토류 금속 원소로부터 선택된 수용체 원자들을 포함할 수 있다.
p-형 서브층은 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 목적하는 수준의 p-도펀트를 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, p-형 서브층은 적어도 약 1016개 원자/㎤의 도핑 수준을 갖는다. p-형 서브층은, 몇몇 양태에서, 약 1016개 원자/㎤ 내지 약 1018개 원자/㎤ 범위의 도핑 수준을 갖는다. 몇몇 양태에서, p-형 서브층은 약 1018개 원자/㎤ 이상의 도핑 수준을 갖는다. 추가로, p-형 서브층은 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 두께를 가질 수 있다. 몇몇 양태에서, p-형 서브층은 50nm 내지 2㎛의 두께를 갖는다. 몇몇 양태에서, p-형 서브층은 100nm 내지 1㎛ 또는 100nm 내지 750nm의 두께를 갖는다.
n-형 서브층은 n-도핑된 IIB/VIA(II/VI) 반도체 재료, n-도핑된 IIIA/VA(III/V) 반도체 재료, n-도핑된 IVA족(IV족) 반도체 재료 또는 n-도핑된 II/IV 반도체 재료 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, n-형 서브층(들)은 반도체 합금을 포함한다. 예를 들면, n-형 서브층은 n-형 3성분 또는 4성분 반도체 재료를 포함할 수 있다. N-형 서브층은 AlGaAs 또는 InGaN과 같은 n-도핑된 III/V 3성분 시스템을 포함할 수 있다. 추가로, n-형 서브층은 AlGaInP, AlGaAsP 또는 AlInGaAs와 같은 n-도핑된 III/V 4성분 시스템을 포함할 수 있다. N-형 서브층은, 몇몇 양태에서, CuInGaSe와 같은 n-형 I/III/VI 시스템을 포함한다.
n-도핑된 IV족 반도체 재료는 안티몬, 비소, 또는 인을 포함하지만 이에 한정되지 않는 주기율표의 VA족의 하나 이상의 원소로부터 선택된 공여체 원자(n-도펀트)를 포함할 수 있다. n-도핑된 III/V 반도체 재료는 주기율표의 IVA족 및 VIA족의 하나 이상의 원소로부터 선택된 공여체 원자를 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 예를 들면, III/V 반도체 재료를 위한 n-도펀트는 황, 셀레늄, 텔루륨, 규소 또는 게르마늄을 포함한다.
n-형 조립체의 층은 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 목적하는 수준의 n-도펀트를 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, n-형 층은 적어도 약 1016개 원자/㎤의 도핑 수준을 갖는다. n-형 층은, 몇몇 양태에서, 약 1016개 원자/㎤ 내지 약 1018개 원자/㎤ 범위의 도핑 수준을 갖는다. 몇몇 양태에서, n-형 층은 약 1018개 원자/㎤ 이상의 도핑 수준을 갖는다. n-형 조립체가 다중 n-형 층을 갖는 양태에서, 상기 n-형 층은 동일하거나 실질적으로 동일한 도펀트 수준을 가질 수 있다.
n-형 서브층은 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 두께를 가질 수 있다. 몇몇 양태에서, n-형 서브층은 50nm 내지 2㎛의 두께를 갖는다. 몇몇 양태에서, n-형 서브층은 100nm 내지 500nm 또는 100nm 내지 250nm의 두께를 갖는다.
방사 재결합 사건은, 서브층 그룹의 인접한 n-형 서브층 및 p-형 서브층에 의해 형성된 근접한 p-n 접합을 실행할 수 있다. 몇몇 양태에서, 서브층 그룹은 p-형 서브층과 n-형 서브층 사이에 위치하는 하나 이상의 활성 층을 추가로 포함하고, 이에 따라, 상기 p-형 서브층과 n-형 서브층을 갖는 접합을 형성한다. 발광 활성 층은, 몇몇 양태에서, p-형 서브층 및 n-형 서브층의 결합과 함께 단일 양자샘(quantum well) 구조를 포함한다. 몇몇 양태에서, 발광층은 다중 양자샘 구조를 포함한다. 정공과 전자의 방사 재결합은 발광 활성 층의 길이를 따라 실질적으로 균일하게 발생할 수 있다. 몇몇 양태에서, 정공과 전자의 방사 재결합은 발광 활성 층의 길이를 따라 불균일하게 발생한다.
발광 활성층은 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 반도체 재료를 포함할 수 있다. 발광 활성층은, 몇몇 양태에서, IV족 반도체 재료, III/V족 반도체 재료 또는 II/VI족 반도체 재료를 포함한다. 발광 활성층의 조성 동일성(compositional identity)은, 인접하는 p-형 서브층 및 n-형 서브층의 조성 동일성에 관련하여 선택될 수 있다. 몇몇 양태에서, 발광 활성층은 도핑되지 않거나, 또는 진성 반도체여서, 상기 p-형 서브층과 n-형 서브층 사이에 분포되는 경우 p-i-n 아키텍쳐를 초래한다. 발광 활성층은, 몇몇 양태에서, 약하게 n-도핑 또는 p-도핑된다. 몇몇 양태에서, 예를 들면, 발광 활성층은 경계(bordering) p-형 서브층보다 낮은 p-도펀트 수준을 보여준다. 추가로, 발광 활성층은 경계 n-형 서브층보다 낮은 n-도펀트 수준을 보여줄 수 있다.
C. 전류 주입 게이트
본원에 기재된 바와 같이, 상기 전계발광 디바이스는 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 또는 상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 위치한 전류 주입 게이트를 포함한다. 몇몇 양태에서, 상기 전류 주입 게이트는 전자 구조의 반도체 층을 포함하며, 이는, 상기 제1 전극 또는 제2 전극으로부터 상기 반도체 층에 걸친 주입된 전류 흐름을 상기 제1 전극 및 제2 전극에 인가되는 교류 전압 주파수의 함수로서 제한시킨다. 예를 들면, 상기 제1 전극 또는 제2 전극으로부터 상기 반도체 층에 걸친 주입된 전류 흐름은 상기 인가된 교류 전압의 주파수의 증가에 따라 감소할 수 있다. 또는, 상기 제1 전극 또는 제2 전극으로부터의 전류는, 몇몇 양태에서, 상기 인가된 교류 전압의 주파수의 증가에 따라 증가한다.
상기 제1 전극 또는 제2 전극으로부터의 주입된 전류의 이러한 주파수 의존적 제한을 보여주는 반도체 재료는, 상기 전계발광 디바이스 아키텍쳐에서 전류 주입 게이트로서 제공될 수 있다. 적합한 게이트 반도체 재료는 무기 반도체 및 유기 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 몇몇 양태에서, 무기 게이트 반도체는 산화티탄을 포함하는 전이 금속 산화물을 포함한다. 몇몇 양태에서, 무기 게이트 반도체는 표 V 및 표 VI로부터 선택된다.
Figure pct00078
Figure pct00079
Figure pct00080
Figure pct00081
게다가, 유기 게이트 반도체는 안트라센, 테트라센, 펜타센, 헥사센, 헵타센 또는 루브렌과 같은 아센 및/또는 아센 유도체를 포함하는 소분자 반도체를 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 소분자 게이트 반도체는 표 VII로부터 선택된다.
Figure pct00082
추가로, 유기 게이트 반도체는 폴리아세틸렌, 폴리아세틸렌 유도체, 폴리(9,9-디-옥틸플루오렌-alt-벤조티아디아졸) (F8BT), 폴리[2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌] [MEH-PPV], P3HT, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (PEDOT), PEDOT:PSS 또는 이들의 혼합물을 포함하는 하나 이상의 공액 중합체성 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 게이트 반도체는 탄소 나노입자, 예를 들면 표 VIII에 열거된 탄소 나노입자로 이루어진다.
Figure pct00083
게이트 반도체는 진성이거나 또는 도핑될 수 있다. 추가로, 적합한 무기 및/또는 유기 게이트 반도체는 적어도 2eV 또는 적어도 3eV의 밴드갭을 나타낼 수 있다. 몇몇 양태에서, 게이트 반도체 재료는 2 내지 4eV 또는 2.5 내지 3.5eV의 밴드갭을 갖는다.
전류 주입 게이트의 반도체 층은 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 두께를 가질 수 있다. 몇몇 양태에서, 게이트 반도체 층은 표 IX로부터 선택된 두께를 갖는다.
Figure pct00084
추가의 양태에서, 주파수 의존성 거동을 갖는 전류 주입 게이트는 유기 및 무기 구성성분들로 이루어진 복합체일 수 있다. 예를 들면, 전류 주입 게이트 복합체는 중합체 매트릭스에 분산된 무기 입자를 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서, 하나 이상의 세라믹 입자들(예를 들면 금속 탄화물, 금속 산화물, 금속 카보질화물, 금속 질화물, 금속 옥시질화물 및/또는 금속 옥시카보질화물)은 공액 또는 반도체성 중합체 매트릭스에 분산되어, 상기 제1 전극 또는 제2 전극로부터 주입된 전류의 주파수 의존성 제한을 나타내는 전류 주입 게이트를 제공할 수 있다. 전류 주입 게이트 복합체는 잔여량의 중합체 매트릭스와 함께 약 90중량% 이하의 무기 입자를 사용할 수 있다. 몇몇 양태에서, 전류 주입 게이트는 잔여량의 중합체 매트릭스와 함께 15 내지 75중량% 무기 입자를 포함한다. 상기 전류 주입 게이트 복합체에 대한 적합한 무기 입자 및 공액 중합체는 당해 섹션 C에 기술되어 있다. 상기 복합 전류 주입 게이트를 위한 무기 입자는 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 입자 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 몇몇 양태에서, 상기 무기 입자는 1㎛ 미만의 평균 크기를 갖는 나노입자이다. 몇몇 양태에서, 상기 무기 입자는 10㎛ 내지 500㎛의 평균 크기를 갖는다. 또는, 상기 무기 입자는 1㎛ 이상의 평균 크기를 가질 수 있다. 전류 주입 게이트 복합체는, 몇몇 양태에서, 표 IX로부터 선택된 두께를 갖는다.
D. 전자 및 정공 도펀트 층
본원에 기재된 바와 같이, 전계발광 디바이스는 상기 발광 유기 층의 제1 면 위에 전자 도펀트 층을 그리고 상기 발광 유기 층의 반대 면 위에 정공 도펀트 층을 추가로 포함할 수 있다. 또는, 전자 도펀트 층 및/또는 정공 도펀트 층을 형성하는 재료(들)는 상기 발광층과 블렌드될 수 있다. 몇몇 양태에서, 예를 들면, 전자 도펀트 층 및/또는 정공 도펀트 층의 반도체 중합체 또는 소분자들은 유기 발광층으로 블렌드된다.
전자 및 정공 도펀트 층은 임의의 반도체 중합체 및/또는 공액 소분자로 이루어질 수 있다. 몇몇 양태에서, 예를 들면, 전자 및 정공 도펀트 층은 표 X으로부터 선택된다.
Figure pct00085
상기 발광층에서 블렌드되지 않는 경우, 전자 및/또는 정공 도펀트 층은 본 발명의 목적과 상반되지 않는 임의의 두께를 가질 수 있다. 몇몇 양태에서, 전자 도펀트 층 또는 정공 도펀트는 10nm 내지 100nm의 두께를 갖는다. 게다가, 전자 및/또는 정공 도펀트 층은 10nm 미만 또는 100nm 이상의 두께를 가질 수 있다.
추가로, 유기 발광층의 나노입자는, 몇몇 양태에서, 전자 도펀트 층과 상기 유기 발광층 사이에 형성된 계면을 브릿징한다. 유사하게, 유기 발광층의 나노입자는 정공 도펀트 층과 상기 유기 발광층 사이에 형성된 계면을 브릿징할 수 있다.
전자 및/또는 정공 도펀트 층은, 몇몇 양태에서, 상기 발광층에서의 방사 재결합을 위한 전하 캐리어를 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 전류 주입 게이트가 기능하여 상기 제1 전극 또는 제2 전극으로부터의 상기 발광층으로의 전류 주입을 제한 또는 배제하는 경우, 정공 및/또는 전자 도펀트 층은 상기 발광층에서의 방사 재결합을 위해 필수적인 캐리어를 제공할 수 있다. 임의의 이론에 한정되지 않고, 분극 전류(polarization current)는, 상기 반도체 게이트 층에 걸친 주입된 전류 흐름의 제한 또는 배제를 포함하는 주파수를 갖는 인가된 교류 전압하에 정공 및/또는 전자 도펀트 층에서의 캐리어 생성을 제공할 수 있는 것으로 사료된다. 따라서, 인가된 교류 전압의 주파수에 의존하여, 상기 발광 디바이스는 전극으로부터의 직류 주입에 의해 또는 상기 정공 및/또는 전자 도펀트 층에서의 캐리어 형성에 의해 작동할 수 있다. 이와 같은 이중 작용성(dual function) 작동은, 본원에 기재된 전계발광 디바이스가, 광범위한 교류 전압 주파수에 걸쳐 효율적인 밝은 발광을 제공하여, AC 전압 작동 주파수 상에서의 임의의 제한을 없애게 할 수 있다.
본원에 기술된 아키텍쳐를 갖는 전계발광 디바이스는, 몇몇 양태에서, 표 XI의 전력 효율, 전류 효율 및 휘도 값을 보여준다. 추가로, 표 XI에 열거된 전력 및 전류 효율 및 휘도 값은, 몇몇 양태에서, 광추출(light extraction)을 증대시키기 위해 발광 디바이스에 전통적으로 인가된 라이트 아웃-커플링(light out-coupling) 구조를 사용하지 않고도 달성될 수 있다.
Figure pct00086
추가로, 본원에 기술된 아키텍쳐를 갖는 전계발광 디바이스는 2000 내지 5000K와 같은 임의의 목적하는 색 온도(2000 내지 8000K)를 갖는 전계발광을 나타내도록 조율될 수 있다. 게다가, 본원에 기재된 전계발광 디바이스는 적어도 80 또는 85의 연색 지수(CRI)를 나타낼 수 있다.
또 다른 측면에서, 본원에 기재된 전계발광 디바이스는 제1 전극 및 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치하는 유기 발광층을 포함한다. 전자 도펀트 층은 상기 유기 발광층의 제1 면 위에 위치하고 정공 도펀트 층은 상기 유기 발광층의 반대 면 위에 위치하며, 여기서 나노입자 상은 상기 전자 도펀트 층과 유기 발광층에 의해 형성된 계면을 브릿징한다. 또는, 상기 나노입자 상은 상기 정공 도펀트 층과 유기 발광층에 의해 형성된 계면을 브릿징할 수 있다. 추가로, 나노입자 상은 상기 전자 도펀트 층과 유기 발광층에 의해 형성된 계면 및 상기 정공 도펀트 층과 유기 발광층에 의해 형성된 계면을 브릿징할 수 있다.
도 2는 전계발광 디바이스의 횡단면도를 예시하며, 여기서 나노입자들은 상기 유기 발광층을 갖는 상기 전자 및 정공 도펀트 층에 의해 형성된 계면을 브릿징한다. 도 2에 예시된 바와 같이, 전계발광 디바이스(20)는 제1 전극(21) 및 제2 전극(22) 및 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에 위치하는 유기 발광층(23)을 포함한다. 전자 도펀트 층(24)은 유기 발광층(23)의 제1 면 위에 위치하고, 정공 도펀트 층(25)은 유기 발광층(23)의 반대 면 위에 위치한다. 제1 나노입자 상(26)은 전자 도펀트 층(24)과 유기 발광층(23) 사이에 형성된 계면(27)을 브릿징한다. 제2 나노입자 상(28)은 정공 도펀트 층(25)과 유기 발광층(23) 사이에 형성된 계면(29)을 브릿징한다. 제1 나노입자 상(26) 및 제2 나노입자 상(28)은 동일한 나노입자들을 포함할 수 있다. 또는, 제1 나노입자 상(26) 및 제2 나노입자 상(28)은 상이한 나노입자들로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1 나노입자 상(26)의 나노입자는 상기 전자 도펀트 층(24)의 화학적 동일성(chemical identity)과 관련하여 선택될 수 있으며 제2 나노입자 상(28)의 나노입자는 정공 도펀트 층(25)의 화학적 동일성과 관련하여 선택될 수 있다.
게다가, 몇몇 양태에서, 상기 전자 도펀트 층 및/또는 정공 도펀트 층은 상기 유기 발광층으로 블렌드된다.
상기 제1 전극 및 제2 전극, 유기 발광층, 나노입자 상(들), 전자 도펀트 층 및 정공 도펀트 층을 포함하는, 상기 전계발광 디바이스의 구성성분은, 당해 섹션 I에 기술된 임의의 조성 파라메터 및/또는 특성들을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 전계발광 디바이스의 구성성분은 표 XII에 따라 선택될 수 있다.
Figure pct00087
추가로, 나노입자 상(들)이 유기 발광층과 전자 및/또는 정공 도펀트 층 사이에 형성된 계면(들)을 브릿징하는 구성을 갖는 전계발광 디바이스는, 교류 전압 공급원에 연결되는 경우 표 XI에 열거된 전력 및 전류 효율 및 휘도 값을 가질 수 있다.
II. 광 생성 방법
또 다른 측면에서, 광 생성 방법이 본원에 기술된다. 광 생성 방법은, 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치한 발광층 및 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 또는 상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 위치한 전류 주입 게이트를 포함하는 전계발광 디바이스를 제공하는 것을 포함한다. 교류 전압이 상기 제1 전극 및 제2 전극에 인가되며, 상기 제1 전극 또는 제2 전극으로부터 주입된 전류는 교류 전압 주파수의 함수로서 상기 게이트에 의해 상기 발광층으로의 흐름으로부터 제한되며, 여기서 정공 및 전자가 상기 발광층에서 방사 결합한다. 몇몇 양태에서, 본원에 기재된 방법 및 전계발광 디바이스를 위해 사용되는 교류 전압 주파수는 표 XIII으로부터 선택된다.
Figure pct00088
광 생성 방법에서 사용하기 적합한 전계발광 디바이스는 도 1에 예시된 전계발광 디바이스를 포함하는 본원의 섹션 I에 기술된 임의의 구성 및/또는 특성을 가질 수 있다. 추가로, 본원에 기술된 광 생성 방법은, 몇몇 양태에서, 섹션 I의 표 XI에 열거된 전력 및 전류 효율 및 휘도 값을 생성시킨다.
본원의 섹션 I에 기술된 바와 같이, 상기 발광층에서 방사 재결합하는 전하 캐리어는 상기 제1 및/또는 제2 전극으로부터 유래할 수 있거나, 또는 상기 게이트 반도체 층에 걸친 전류 흐름의 제한을 관리하는 상기 인가된 교류 전압의 주파수에 의존하여, 상기 정공 및/또는 전자 도펀트 층에서 유래할 수 있다. 몇몇 양태에서, 예를 들면, 게이트 반도체 층에 걸친 주입된 전류 흐름은 상기 인가된 교류 전압의 주파수가 증가함에 따라 감소한다.
이들 및 기타 양태는 아래의 비제한적인 예에서 추가로 예시된다.
실시예 1 - 전계발광 디바이스
제1 전계발광 디바이스(EL1)를 다음과 같이 제작하였다. ITO-유리 기판을 각각의 디바이스에 대해 제조하였다. 상기 ITO-유리 기판은, ITO(인듐 주석 산화물)의 150nm 두께 층으로 부분적으로 코팅된 0.7mm 두께의 소다 석회 유리의 정사각형 기판(25.4mm×25.4mm)으로 이루어졌다. 상기 ITO 층은 상기 유리 기판의 25.4mm×15.9mm 부분을 덮었다. 상기 기판의 코팅되지 않은 "유리" 부분은 < 5nm Ra의 표면 조도로 연마하였다. 상기 기판의 코팅된 "ITO" 부분은 < 3nm Ra의 표면 조도로 연마하였다. 상기 ITO 부분은 10ohm/sq 미만의 저항을 가졌다. 상기 ITO-유리 기판은 555nm에서 95%를 초과하는 투명도를 가졌다.
두 번째로, 상기 ITO-유리 기판을 다음과 같이 세정하였다. 고순도(>99.99%) N2 기체의 스트림을 CGA 580 레귤레이터가 장착된 탱크로부터 기판 위로 취입하였다. 이어서 상기 기판을 폴리프로필렌 기판 캐리어에 놓았다. 상기 기판 및 기판 캐리어를 유리 디쉬에 놓았다. 상기 유리 디쉬를 초음파기(Branson 3510)에 놓았다. 이어서 아세톤을 상기 유리 디쉬로 첨가하여, 상기 기판을 덮었다. 이어서 초음파 세정을 15분 이상 동안 수행하였다. 이어서 상기 디쉬 내의 아세톤 용매를 메탄올로 교체하고, 초음파 세정을 추가의 15분 이상의 기간 동안 수행하였다. 이어서 상기 디쉬 내의 메탄올 용매를 IPA(이소프로필알코올, 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC) 등급)로 교체하고, 초음파 세정을 추가의 15분 이상의 기간 동안 수행하였다. 이어서 상기 기판을 상기 디쉬로부터 제거하고, 30psi 이상의 압력에서 고순도(>99.99%) N2 기체의 스트림을 사용하여 상기 기판을 건조시켰다. 이어서, 상기 건조된 기판을 UV-오존 세정기(UVOCS Inc., 모델 T16X16/OES)에, 상기 기판의 기능 면(functional side)이 위로 향하게 하여 평평하게 놓고, 60분 이상 세정하였다.
TiO2의 게이트 반도체 층을 이소프로필 알코올을 갖는 혼합물로부터 상기 ITO 표면 위에 1000rpm에서 스핀 코팅하였다. 상기 TiO2 게이트는 약 20nm의 두께를 가졌다. 폴리-TPD:F4TCNQ 혼합물의 정공 도펀트 층을 상기 건조된 TiO2 게이트 층 위에 약 40nm의 두께로 스핀 코팅하였다. 이어서, 유기 발광층을, 클로로벤젠 중의 PVK의 용액(10mg/ml)으로부터 PEDOT:PSS 정공 도펀트 층 위에 스핀 코팅하였다. 또한 상기 PVK 용액은, Ir(ppy)3을, 상기 침착된 유기 발광층에 8중량% Ir(ppy)3을 제공할 정도의 양으로 함유하였다. PVK:Ir(ppy)3의 유기 발광층은 약 150nm의 두께를 가졌다. TPBi의 전자 도펀트 층을 상기 유기 발광 층 위에 약 40nm의 두께로 스핀 코팅하였다. 금속 제2 전극을 상기 TPBi 층 위에 침착시켰다. LiF(두께 0.5nm 이하) 및 Al(두께 110 내지 130nm)의 순차적인 침착을 위해 상기 전계발광 디바이스를 진공 증발기에 놓았다. LiF(>99.999%)를 0.02nm/s에서 5E-5 내지 5E-6torr의 압력에서 침착시켰다. 알루미늄(>99.999%)을 0.4 내지 0.7nm/s에서 5E-5 내지 5E-6torr의 압력에서 침착시켰다.
제2 전계발광 디바이스(EL2)를, TiO2 게이트 층을 4000rpm에서 스핀 코팅한다는 것만을 상이하게 하여 EL1의 프로토콜에 따라 제작하였다. 추가로, 제3 전계발광 디바이스(EL3)를, TiO2 게이트 층을 스핀 코팅하지 않는다는 것만을 상이하게 하여 EL1의 프로토콜에 따라 제작하였다. 대신, 상기 TiO2 게이트 층은 드롭 캐스팅(drop casting)에 의해 침착하였다.
교류 전압(VAC)을 상기 전계발광 디바이스(EL1 내지 EL3) 각각에 인가하였으며 여기서 VAC의 주파수는 가변적이었다. 도 3은 EL1 내지 EL3에 대한 휘도 대 VAC 주파수를 예시한다. 도 3에 예시된 바와 같이, EL1 내지 EL3 각각은 저주파수(<50Hz) 및 고주파수(30 내지 50kHz)에서 높은 휘도를 나타내었다. 추가로, 상기 TiO2 반도체 층의 게이트 기능성(functionality)를 나타내기 위해, EL1 내지 EL3을 50Hz 및 40kHz의 인가된 VAC에서 구동하여 AC 전류 흐름을 측정하였다. 도 4에 예시된 바와 같이, AC 전류는 저주파수(50Hz)에서 높으며, EL1 내지 EL3은 상기 전극들로부터 주입된 전류로부터 발광한다. 그러나, 고주파수(40kHz)에서, AC 전류는 10배수 낮으며 여기서 상기 TiO2 게이트에 걸쳐 주입된 전류 흐름이 제한된다. 이러한 모드에서, 캐리어는 상기 유기 발광층에서의 방사 재결합을 위해 상기 정공(p-TPD:F4TCNQ) 및/또는 전자(TPBi) 도펀트 층에서 생성될 수 있다.
본 발명의 다양한 양태들은 본 발명의 다양한 목적들을 달성하기 위해 기술되었다. 이들 양태는 본 발명의 원칙들의 예시일 뿐이라는 것이 인지되어야 한다. 이의 다수의 변형 및 적용이 본 발명의 요지 및 범주로부터 벗어나지 않고도 당업자들에게 용이하게 명백할 것이다.

Claims (26)

  1. 제1 전극 및 제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치한 발광층; 및
    상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 또는 상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 위치한 전류 주입 게이트로서, 여기서 상기 전류 주입 게이트는 전자 구조의 반도체 층을 포함하며, 이는, 상기 제1 전극 또는 제2 전극으로부터 상기 반도체 층에 걸친 주입된 전류 흐름을 상기 제1 전극 및 제2 전극에 인가되는 교류 전압 주파수의 함수로서 제한시키는, 상기 전류 주입 게이트
    를 포함하는, 전계발광 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극, 제2 전극 또는 둘 다가 방사 투과성인, 전계발광 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발광층이 일중항 발광체 상(singlet emitter phase)을 포함하는 유기 발광층인, 전계발광 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 일중항 발광체 상이 하나 이상의 공액 중합체 또는 올리고머, 소분자들 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 전계발광 디바이스.
  5. 제3항에 있어서, 상기 유기 발광층이 삼중항 발광체 상(triplet emitter phase)을 추가로 포함하는, 전계발광 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 삼중항 발광체 상이 인광성 전이 금속 착물을 포함하는, 전계발광 디바이스.
  7. 제5항에 있어서, 상기 삼중항 발광체 상이 상기 일중항 발광체 상에 분산된, 전계발광 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 유기 발광층이 상기 일중항 발광체 상과 상기 삼중항 발광체 상에 대한 유전체 호스트(dielectric host)를 포함하는, 전계발광 디바이스.
  9. 제5항에 있어서, 상기 유기 발광층이 나노입자 상(nanoparticle phase)을 추가로 포함하는, 전계발광 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 나노입자 상이 탄소 나노입자, 무기 나노입자 또는 이들의 혼합물인, 전계발광 디바이스.
  11. 제1항에 있어서, 상기 발광층이 무기 발광층인, 전계발광 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 무기 발광층이 III/V 반도체 재료로 형성되는, 전계발광 디바이스.
  13. 제1항에 있어서, 상기 게이트의 상기 반도체 층에 걸친 주입된 전류 흐름이, 상기 인가된 교류 전압의 주파수 증가에 따라 감소하는, 전계발광 디바이스.
  14. 제1항에 있어서, 상기 반도체 층이, 공액 중합체 매트릭스에 분산된 무기 입자들을 포함하는 복합층인, 전계발광 디바이스.
  15. 제1항에 있어서, 상기 반도체 층이 진성 반도체로 형성되는, 전계발광 디바이스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 진성 반도체가 무기 반도체인, 전계발광 디바이스.
  17. 제15항에 있어서, 상기 진성 반도체가 유기 반도체인, 전계발광 디바이스.
  18. 제1항에 있어서, 상기 반도체 층이 적어도 2eV의 밴드갭을 갖는 재료로 형성되는, 전계발광 디바이스.
  19. 제1항에 있어서, 상기 발광 유기 층의 제1 면 상의 전자 도펀트 층 및 상기 발광 유기 층의 반대편 제2 면 상의 정공 도펀트 층을 추가로 포함하는, 전계발광 디바이스.
  20. 제1항에 있어서, 적어도 100 lm W-1의 효율을 갖는, 전계발광 디바이스.
  21. 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치한 발광층, 및 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 또는 상기 제2 전극과 상기 발광층 사이에 위치한 전류 주입 게이트를 포함하며, 상기 전류 주입 게이트가 반도체 층을 포함하는, 전계발광 디바이스를 제공하는 단계;
    교류 전압을 상기 제1 전극 및 제2 전극에 인가하는 단계;
    상기 제1 전극 또는 제2 전극으로부터 상기 게이트의 상기 반도체 층에 걸친 주입된 전류 흐름을 교류 전압 주파수의 함수로서 제한시키는 단계;
    상기 발광층 내에서 정공 및 전자를 방사 재결합하는 단계
    를 포함하는, 광 생성 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 반도체 층에 걸친 주입된 전류 흐름이, 상기 인가된 교류 전압의 주파수 증가에 따라 감소하는, 광 생성 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 전계발광 디바이스가 상기 발광층의 제1 면 상의 전자 도펀트 층 및 상기 발광층의 반대편 제2 면 상의 정공 도펀트 층을 추가로 포함하는, 광 생성 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 발광층에서 방사 재결합된 정공 및 전자가 상기 정공 및 전자 도펀트 층에 의해 생성되는, 광 생성 방법.
  25. 제1 전극 및 제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 유기 발광층;
    상기 유기 발광층의 제1 면 상의 전자 도펀트 층 및 상기 유기 발광층의 반대편 제2 면 상의 정공 도펀트 층; 및
    상기 전자 도펀트 층과 유기 발광층에 의해 형성된 계면을 브릿징(bridging)하는 나노입자 상
    을 포함하는 전계발광 디바이스.
  26. 제24항에 있어서, 상기 나노입자 상이 상기 정공 도펀트 층과 상기 유기 발광층에 의해 형성된 계면을 브릿징하는, 전계발광 디바이스.
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