다수의 도펀트 발광층을 구비한 유기 발광 소자 document_id A220623108751

유기 재료(또는 물질)를 이용하는 광-전자 소자는 많은 이유로 인해 그 요구가 증가하고 있다. 이러한 소자를 제조하는 데 이용되는 재료의 다수가 비교적 저렴하므로, 유기 광-전자 소자는 무기 소자에 비해서 비용 이점에 대한 잠재성을 가진다. 또한, 가요성 등과 같이 유기 재료의 고유 특성은 그 재료가 가요성 기판 상에서의 제작과 같은 특정 용도에 잘 적합화도록 할 수 있다. 유기 광-전자 소자의 예로는 유기 발광 소자(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광기전력 전지 및 유기 광검출기가 포함된다. OLED의 경우, 유기 재료는 종래의 재료에 비해서 성능상 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 유기 발광층이 발광하는 파장은 일반적으로 적절한 도펀트에 의해 용이하게 동조될 수 있다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, "유기"란 용어는 유기 광-전자 소자를 제작하는 데 이용될 수 있는 소분자(small molecule) 유기 재료 뿐만 아니라 중합체(polymer) 재료를 포함한다. "소분자"란 중합체가 아닌 임의의 유기 재료를 의미하며, "소분자"는 실제로 상당히 클 수 있다. 소분자는 일부 환경에서 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 치환기로서 장쇄 알킬기를 이용하는 것은 "소분자" 부류로부터 분자를 제거하지 못한다. 소분자는 또한 중합체 내에, 예를 들어 중합체 골격의 펜던트 기로서 또는 골격의 일부로서 혼입될 수도 있다. 또한, 소분자는 덴드리머(dendrimer)의 코어 부분으로서 기능할 수도 있고, 상기 덴드리머는 상기 코어 부분 상에 형성된 일련의 화학적 쉘로 구성되어 있다. 그 덴드리머의 코어 부분은 형광성 또는 인광성 소분자 에미터(emitter)일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있으며, OLED 분야에서 현재 사용되고 있는 덴드리머는 모두 소분자인 것으로 여겨진다. 일반적으로, 소분자는 단일 분자량을 가진 잘 정의된 화학식을 갖는 반면, 중합체는 분자마다 변할 수 있는 분자량 및 화학식을 가진다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, "유기"란 용어는 하이드로카빌 리간드 및 헤테로원자 치환된 하이드카빌 리간드의 금속 착체를 포함한다. OLED는 전압이 이 소자에 걸쳐 인가된 경우 발광하는 유기 박막을 이용한다. OLED는 평면 패널 디스플레이, 조명 및 역광조명 등의 용도에 이용하기 위한 관심이 증가하고 있는 기술로 되고 있다. 몇몇 OLED 재료 및 배치형태(configuration)가 미국 특허 제5,844,363호, 제6,303,238호 및 제5,707,745호에 기재되어 있고, 이들 문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. OLED 소자는 일반적으로(항상은 아니지만) 전극 중 적어도 하나의 전극을 통해 발광하도록 의도된 것으로, 1개 이상의 투명 전극이 유기 광-전자 소자에 사용될 수 있다. 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO) 등의 투명 전극 재료는 하부 전극(bottom electrode)으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제5,703,436호 및 제5,707,745호에 개시된 것과 같은 투명한 상부 전극(top electrode)도 이용될 수 있고, 상기 특허 문헌은 그의 전문이 본 명세서에 참고 인용되어 있다. 단지 하부 전극을 통해서만 발광하도록 의도된 소자의 경우, 상부 전극은 투명할 필요는 없고, 높은 전기 전도성을 가진 두꺼운 반사성 금속층을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 단지 상부 전극을 통해서만 발광하도록 의도된 소자의 경우, 하부 전극은 불투명성 및/또는 반사성일 수 있다. 전극이 투명할 필요가 없는 경우, 보다 두꺼운 층을 사용하는 것이 보다 양호한 전도성을 제공할 수 있고, 반사성 전극을 이용하는 것은 투명 전극을 향하여 역으로 광을 반사함으로써 다른 전극을 통해 발광된 광량을 증가시킬 수 있다. 완전 투명한 소자도 제작될 수 있는데, 여기에서는 양쪽 전극은 모두 투명하다. 사이드 발광 OLED도 제작될 수 있는데, 여기에서는 한쪽 또는 양쪽 전극이 불투명하거나 반사성일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "상부"란 기판으로부터 가장 멀리 떨어져 있다는 것을 의미하는 반면, "하부"란 기판에 가장 가까이 떨어져 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 2개의 전극을 가진 소자의 경우, 하부 전극은 기판에 가장 가까운 전극으로, 일반적으로 제작된 제1 전극이다. 하부 전극은 2개의 표면, 기판에 가장 가깝게 떨어져 있는 바닥 표면 및 기판으로부터 보다 멀리 떨어져 있는 정상 표면을 갖는다. 제1 층이 제2 층 "위에 배치된" 것으로 기재된 경우, 이 제1 층은 기판으로부터 보다 멀리 떨어져 배치된다. 제1 층이 제2 층"과 물리적으로 접촉"한 상태로 있다는 것을 특정하지 않는 한, 제1 층과 제2 층 사이에는 다른 층이 있을 수 있다. 예를 들어, 캐소드는, 애노드와의 사이에 다양한 유기층이 있더라도, 애노드 "위에 배치된" 바와 같이 기술될 수 있다. 본 명세서에서 시용되는 바와 같이, "용액 처리가능한"이란 용액 또는 현탁 형태인 액체 매질 중에 용해, 분산 또는 수송되고/되거나, 그 액체 매질로부터 침착되는 것이 가능한 것을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 그리고 당업자에 의해 일반적으로 이해되고 있는 바와 같이, 제1 "HOMO"(Highest Occupied Molecular Orbital: 최고 준위 점유 분자 궤도) 또는 "LUMO"(Lowest Unoccupied Molecular Orbital: 최저 준위 점유 분자 궤도) 에너지 준위는 이 제1 에너지 준위가 진공 에너지 준위에 보다 가까운 경우 제2 HOMO 또는 LUMO 에너지 준위 "보다 크거나" 또는 "보다 높다". IP(ionization potential: 이온화 전위)가 진공 준위에 대해서 음의 에너지로서 측정되므로, 보다 높은 HOMO 에너지 준위는 보다 작은 절대 값을 가진 IP(보다 적은 음의 값인 IP)에 해당한다. 마찬가지로, 보다 높은 LUMO 에너지 준위는 보다 작은 절대 값을 가진 전자 친화도(EA: electron affinity)(보다 작은 음의 값인 EA)에 해당한다. 상부에 진공 준위를 가진 종래의 에너지 준위 다이어그램 상에서, 소정 재료의 LUMO 에너지 준위는 동일한 재료의 HOMO 에너지 준위보다 높다. "보다 높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위는 "보다 낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 이러한 다이어그램의 상부에 가깝게 나타난다. 미국 특허 제6,893,743호는 기판 및 해당 기판 위에 애노드와 캐소드 사이에 샌드위치된 발광층을 포함하는 OLED를 개시하고 있다. 상기 발광층은 적어도 전자-수송 또는 정공-수송 특성을 가진 호스트 재료, 실온에서 인광성 발광을 할 수 있는 능력을 가진 화합물 A 및 화합물 A의 최대 발광보다 긴 최대 발광 파장을 가지며, 실온에서 형광성 발광 또는 인광성 발광을 할 수 있는 능력을 가진 화합물 B을 포함한다. OLED의 최대 발광은 화합물 B에 기인하고, 화합물 B에 기인하는 발광은 화합물 A에 의해 강화되어 발광 효율을 상승시킨다. 화합물 B가 형광성 화합물인 경우, OLED의 노화 열화는 보고에 의하면 방지될 수 있다. 그러나, 상기 특허는 OLED의 발광의 전부 또는 실질적으로 전부가 화합물 B에 의해 생성되는 OLED를 개시하고 있지 못하다. 미국 특허 제 6,515,298호는 계간 교차제(intersystem crossing agent: ISC제)를 포함하는 OLED를 개시하고 있다. 개시된 일 실시형태에 있어서, 형광성 에미터의 형광 효율은 형광성 에미터를 인광성 감광제와 조합함으로써 증강되고, 여기서 인광성 감광제는 계간 교차제로서 작용한다. 개시된 제2 실시형태에 있어서, 인광성 에미터의 인광 효율은 인광성 에미터를 호스트 및 계간 교차제와 조합함으로써 증강되고, 여기서 호스트와 계간 교차제는 양쪽 모두 단일항 스핀 다중도(spin multiplicity)를 가진다. 개시된 제3 실시형태에 있어서, ISC제의 박층은 OLED의 HTL과 ETL 사이에 위치하며, 여기서 ISC제는 재조합 부위에서 발견되는 재료의 방출선과 강하게 중첩하는 광흡수 스펙트럼을 가진다. 그러나, 인광성 재료의 효율의 증강은 개시되어 있지 않다. 문헌[D'Andrade et al., High Efficiency Yellow Double-Doped Organic Light-Emitting Devices Based on Phosphor-Sensitized Fluorescence, Applied Physics Letters 79 (2001) pp 1045-1047]은 인광성 감광제를 이용하는 고효율의 형광성 OLED를 개시하고 있다. 형광성 적색(DCM) 및 인광성 녹색(Irppy)의 이중 도핑은 인광성 녹색 에미터에 의해 형광성 적색 발광을 감지하여, 형광성 적색 OLED 효율을 증강시킨다. 문헌[Feng, et al., Proceedings of SPIE-The International Society of Optical Engineering, 4105 (2001) pp 30-36]은 백색(색의 혼합) 발광의 발생용의 이중 도핑 형광성 적색 및 청색 에미터를 개시하고 있다. 문헌[Kawamura et al., Journal of Applied Physics, 92, 1 , (2002) pp 87-93]은 중합체 PKK 호스트 중에서의 청색, 황색 및 적색의 3개의 인광성 에미터를 이용하는 백색 소자를 개시하고 있다. 문헌[D'Andrade et al., Electrophosphorescent White-Light Emitting Device with a Triple Doped Emissive Layer, Advanced Materials, 16, 7, (2004) pp624-628] 및 문헌[Controlling Exciton Diffusion in Multilayer White Phosphorescent Organic Light Emitting Devices, Advanced Materials, 14, 2, (2002) ppl47-151]은 증착된 에미터의 모두가 소자의 백색 발광에 기여하는 증착된 OLED 내에서의 2개 또는 3개의 인광성 에미터의 혼합물을 개시하고 있다.