유기 전기발광 디바이스에서의 결정화-억제제의 용도 document_id A220623030883

유기 전기발광(EL) 디바이스 또는 유기 발광 디바이스(OLED)는 인가된 전위에 응답하여 발광하는 전자 디바이스이다. OLED의 구조는 순서대로 애노드, 유기 EL 매질 및 캐소드를 포함한다. 애노드와 캐소드 사이에 배치된 유기 EL 매질은 보통 유기 정공 수송층(HTL) 및 유기 전자 수송층(ETL)으로 이루어진다. 정공 및 전자는 재조합되고, HTL/ETL의 계면 부근의 ETL에서 발광한다. 탕(Tang) 등의 문헌["Organic Electroluminescent Diodes", Applied Physics Letters, 51, 913 (1987)] 및 일반 양도된 미국 특허 제 4,769,292 호에서 이와 같은 증 구조를 이용하여 고도로 효율적인 OLED를 보여주었다. 이후, 다른 층 구조를 갖는 많은 OLED가 개시되었다. 예컨대, HTL과 ETL 사이에 유기 발광층(LEL)을 함유하는 3층 OLED, 예컨대 아다치(Adachi) 등의 문헌["Electroluminescence in Organic Films with Three-Layer Structure", Japanese Journal of Applied Physics, 27, (1988)] 및 탕 등의 문헌["Electroluminescence of Doped Organic Thin Films", Journal of Applied Physics, Vol. 65, (1989)]에 개시된 것들이 있다. 보통 LEL은 게스트 물질로 도핑된 호스트 물질을 포함한다. 또한, 디바이스에서 부가 기능층, 예컨대 정공 주입층(HIL), 및/또는 전자 주입층(EIL), 및/또는 전자 차단층(EBL), 및/또는 정공 차단층(HBL)을 함유하는 다른 다층 OLED가 있다. 동시에, 많은 상이한 유형의 EL 물질이 또한 합성되고, OLED에서 사용된다. 이들 신규한 구조 및 신규한 물질은 디바이스 성능을 더욱 개선시켜 왔다. OLED에 있어서, 특히 ETL이 결정화 과정을 겪는 것인 경우 유기층의 결정화는 디바이스 성능에 치명적이다. 디바이스 작동 동안, 디바이스의 내부 온도(디바이스 온도로 정의됨)가 OLED의 유기층의 유리 전이 온도(Tg)보다 높은 경우, 유기층은 비정질 상태로부터 다결정 구성으로 필름 구성을 변화시킬 것이다. 이런 변화는 필름 형태 변화를 일으킬 뿐만 아니라, 또한 그의 이온화 전위(Ip) 및/또는 그의 전자 에너지 밴드 갭(Eg)에서 발생가능한 변화를 일으킬 것이다. 그 결과, 전기적 단락이 일어날 수 있고, 캐리어 주입이 열화될 수 있고, 또는 휘도 효율이 감소될 수 있다. 그러므로, 높은 Tg 물질, 특히 높은 Tg의 전자 수송 물질을 선택하는 것이 OLED의 제품에 매우 필요하다. 유기 물질의 Tg는 시차 주사 열량법과 같은 기법을 이용하여 수득될 수 있다. 탕 등이 금속 킬레이트화된 옥시노이드 화합물의 하나인 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄(Alq)의 사용을 문헌["Organic Electroluminescent Diodes", Applied Physics Letters, 51, 913 (1987)]에서 개시한 이후로 Alq가 OLED에서 전자 수송 물질로서 보통 사용되어 왔다. Alq는 적절하게 높은 Tg(약 172℃)를 갖는다. 이런 성질은 Tg 이하의 디바이스 온도에서 OLED의 작동 안정성을 개선시킨다. 그러나, Alq의 전자 이동도는 예상된 것만큼 매우 양호하지는 않다. OLED에서의 전자 수송 성질을 개선시키기 위해, 일부 다른 전자 수송 물질, 예컨대 다른 금속 킬레이트화된 옥시노이드 화합물, 부타디엔 유도체, 헤테로사이클 광학 광택제, 벤자졸, 옥사다이아졸, 트라이아졸, 피리딘티아다이아졸, 트라이아진, 및 일부 실롤 유도체를 사용하기 위해 많은 노력을 하고 있다. 이들 물질 중에서, 4,7-다이페닐-1,10-펜안트롤린(Bphen)이 매우 높은 전자 이동도를 가짐이 밝혀졌다. Bphen의 높은 전자 이동도와 적당한 에너지 밴드 구조 때문에, OLED의 ETL에서의 전자 수송 물질로서의 Bphen은 캐소드로부터 LEL로 전자를 효율적으로 수송하여, 높은 휘도 효율과 낮은 구동 전압을 가져온다. 불행히도, Bphen은 낮은 Tg(약 60℃)를 갖고, OLED에서 진공 침착된 비정질 Bphen 층은 작동 동안 다결정 층으로 용이하게 변화되어, 휘도의 급격한 하락 및 구동 전압의 급격한 증가를 가져온다. 디바이스가 70℃에서 작동되는 경우 이것의 작동 수명은 20 시간보다 길지 않아서, OLED에서의 이런 물질의 효능을 실질적으로 최소화시킨다. 발명의 요약 그러므로, 본 발명의 목적은 OLED 디바이스에서 낮은 Tg ETL의 결정화를 억제하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 OLED 디바이스에서 넓은 범위의 전자 수송 물질을 실용적으로 사용 가능하도록 만드는 것이다. 본 목적은 (a) 내지 (f)를 포함하는 유기 전기발광 디바이스에 의해 달성된다: (a) 애노드; (b) 상기 애노드 위에 배치되는 정공 수송층; (c) 상기 정공 수송층 위에 배치되며 정공-전자 재조합에 응답하여 광을 생성하는 발광층; (d) 상기 발광층 위에 배치되는 전자 수송층; (e) 상기 전자 수송층 내에 혼입되며, 작동 동안 전자 수송층의 결정화를 방지하는 결정화 억제제; 및 (f) 상기 전자 수송층 위에 배치되는 캐소드. 본 발명은 전자 수송층에서 결정화 억제제를 사용한다. 결정화 억제제를 전자 수송 물질에 혼입시킴에 의해 이것의 성능이 상당히 개선될 수 있음이 밝혀졌다. 이러한 배열에 의해, ETL은 전자 수송 물질의 Tg 보다 높은 온도에서 비정질 필름 구성을 유지할 수 있고, OLED의 EL 성능을 개선할 수 있다.