KR101476499B1 - 유기 전계 발광 소자, 표시 장치 및 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

실시양태에 따른 유기 전계 발광 소자는, 서로 이격해서 위치된 양극 및 음극, 적색 및 녹색 발광층 및 청색 발광층, 및 두께가 3 nm에서 20 nm까지인 스페이서층을 갖는다. 발광층은 전극들 사이에 위치되고 서로 이격해서 위치된다. 스페이서층은 발광층들 사이에 위치되고, 면내 수직 방향으로 배향될 수 있는 분자를 함유하고 배향 질서도 파라미터가 -0.5에서 -0.2까지인 캐리어 수송성 재료를 포함한다.

Description

유기 전계 발광 소자, 표시 장치 및 조명 장치 {ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE, DISPLAY AND LIGHTING INSTRUMENT}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2011년 9월 16일자로 출원된 종래의 일본 특허 출원 제2011-202828호에 기초하여 우선권의 이익을 청구하며, 그의 전체 내용은 본원에 참조에 의해 포함된다.
본 발명의 실시양태는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이고, 또한 그것을 표시 장치 및 조명 장치에 사용하는 것에 관한 것이다.
최근, 유기 전계 발광 소자(이하, 흔히 "유기 EL 소자"라고 칭함)는 평면(flat panel) 광원으로서 사람들의 주목을 끌었다. 일반적으로, 유기 전계 발광 소자는 유기 재료로 이루어지고 한 쌍의 음극과 양극 사이에 설치된 발광층을 포함한다. 양극과 음극 사이에 전압을 인가하면, 전자 및 정공은 각각 음극 및 양극으로부터 발광층에 주입된다. 발광층에 있어서, 주입된 전자와 정공은 재결합해서 여기자를 형성하고, 이 여기자는 방사하여 비활성화될 때 발광한다.
유기 EL 소자에 이용되는 발광 재료는 크게 2개의 유형, 즉 형광 재료 및 인광 재료로 분류된다. 형광 발광 재료에 관해서는, 임의의 청색광, 녹색광 및 적색광을 방출하는, 수명이 길고 신뢰성 있는 재료가 이미 알려져 있다. 그러나, 형광 재료는 단일 여기자만을 발광으로 변환하기 때문에, 그의 내부 양자 효율은 이론적으로 약 25％ 이하로 제한된다. 반대로, 인광 발광 재료는 단일 여기자 및 삼중 여기자의 양쪽을 발광으로 변환할 수 있기 때문에, 그의 내부 양자 효율은 이론적으로 거의 100％인 것으로 기대된다. 그러나, 충분한 수명을 갖는 녹색 및 적색의 인광 재료는 이미 알려져 있지만, 충분한 수명을 갖고 비용 및 성능상의 요건을 충족시키는 임의의 청색 인광 재료는 거의 없다.
한편, 백색 유기 EL 소자를 조명 기구 또는 표시 장치용 백라이트로서 이용하는 것이 연구되고 있다. 일반적으로, 백색 유기 EL 소자는 적색, 녹색 및 청색의 발광 재료의 조합을 이용해서 백색광을 방출한다. 따라서, 적색, 녹색 및 청색의 발광 재료 모두에 인광 재료를 채택한 경우, 유기 EL 소자는 높은 발광 효율을 가질 것이 기대된다. 그러나, 청색 인광 재료는, 상기한 바와 같이 충분한 재료 수명을 갖지 않기 때문에, 이를 사용하는 백색 유기 EL 소자의 소자 수명이 짧아지고, 따라서 종종 그의 신뢰성이 낮아지기 쉽다.
상기 문제를 해결하기 위해서, 청색 발광층, 및 그 위에 적층된 적색 및 녹색 발광층을 포함하고, 청색 발광층이 수명이 긴 형광 재료를 함유하고 적색 및 녹색 발광층이 인광 재료를 함유하는, 수명이 길고 신뢰성 있는 백색 유기 EL 소자를 제조하려는 시도가 있었다. 이 소자에 있어서, 청색 발광층은 단일 여기자에 의해서만 유도된 광을 방출한다. 청색 발광층에 형성된 삼중 여기자가 열적 비활성화되지 않고 적색 및 녹색 발광층으로 온전히 확산될 수 있으면, 삼중 여기자의 에너지를 적색 및 녹색의 인광 재료로부터의 발광에 이용할 수 있다. 이러한 기술은 형광 발광 재료가 부분적으로 사용되는 경우일지라도 내부 양자 효율을 이론적으로 100％까지 증가시킬 수 있게 하며, "트리플렛 하베스팅(triplet harvesting)"으로 지칭된다. 따라서, 트리플렛 하베스팅을 이용함으로써, 수명이 길고 신뢰성이 높은 백색 유기 EL 소자의 실현이 기대된다.
트리플렛 하베스팅을 이용한 유기 EL 소자에 있어서, 단일 여기자 및 삼중 여기자 양쪽을 효율적으로 이용하기 위해서는, 적색 및 녹색 인광층과 청색 형광층 사이에 스페이서층을 설치할 필요가 있다. 스페이서층은 단일 여기자를 청색 형광층 내에 유지하여 그것들을 청색 발광으로 효율적으로 변환하고, 동시에 삼중 여기자만을 적색 및 녹색 인광층에 확산시키는 기능을 한다. 이것은 스페이서층이 각각 적절한 단일 에너지 상태(S1) 및 삼중 에너지 상태(T1)를 가짐을 의미한다. 트리플렛 하베스팅에 대한 연구 분야에서, 효율적인 백색 발광을 얻기 위해 소자의 구조 및/또는 재료를 개선시키려는 다양한 노력이 이루어졌다. 그러나, 효율적인 삼중 확산의 관점에서 스페이서층에 관한 연구는 충분히 수행되지 않았다.
Y. Sun, et al., Nature, 440, 13 (2006)
효율적인 삼중 확산의 관점에서 스페이서층에 관한 연구는 충분히 수행되지 않았다.
실시양태에 따른 유기 EL 소자는 서로 이격해서 위치된 양극 및 음극, 상기 전극들 사이에 위치되고 서로 이격해서 위치된 적색 및 녹색 발광층 및 청색 발광층, 및 두께가 3 nm에서 20 nm까지이고 발광층들 사이에 위치된 스페이서층을 포함한다. 스페이서층은 면내 수직 방향으로 배향될 수 있는 분자를 함유하고 배향 질서도 파라미터가 -0.5에서 -0.2까지인 캐리어 수송성 재료를 포함한다.
실시양태의 유기 EL 소자는 비교예의 소자보다 높은 외부 양자 효율을 갖는 2색 발광을 실현할 수 있음을 확인했다.
도 1은 실시양태에 따른 유기 EL 소자의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 실시양태에 따른 유기 EL 소자의 HOMO-LUMO 에너지 선도를 도시한 것이다.
도 3은 실시양태에 따른 유기 EL 소자의 단일 여기 상태 에너지 준위, 삼중 여기 상태 에너지 준위 및 여기자 에너지 이동을 개략적으로 설명하는 에너지 선도이다.
도 4는 실시양태에 따른 표시 장치의 회로도이다.
도 5는 실시양태에 따른 조명 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 실시예 및 비교예에서 제조된 유기 EL 소자의 전압 의존적 외부 양자 효율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예 및 비교예에서 제조된 유기 EL 소자의 발광 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 8은 실시예 및 비교예에서 제조된 유기 EL 소자의 소자 특성을 나타내는 그래프이다.
도 9는 실시예 및 비교예에서 제조된 유기 EL 소자의 발광 스펙트럼을 도시한 것이다.
이제 실시양태에 대해서 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
실시양태에 따른 유기 EL 소자는 서로 이격해서 위치된 양극 및 음극, 상기 전극들 사이에 위치되고 서로 이격해서 위치된 적색 및 녹색 발광층 및 청색 발광층, 및 두께가 3 nm에서 20 nm까지이고 발광층들 사이에 위치된 스페이서층을 포함한다. 스페이서층은 면내 수직 방향으로 배향될 수 있는 분자를 함유하고 배향 질서도 파라미터가 -0.5에서 -0.2까지인 캐리어 수송성 재료를 포함한다.
이하 실시양태에 대해서 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
도 1은 실시양태에 따른 유기 EL 소자의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에서, 유기 EL 소자(10)는 기판(11)을 포함한다. 기판(11)의 한 주면 상에는, 양극(12), 정공 수송층(13), 발광층(14), 전자 수송층(15), 전자 주입층(16) 및 음극(17)이 이 순서대로 적층된다. 발광층(14)은 청색 발광층(14c), 적색 및 녹색 발광층(14a), 및 층들(14a, 14c) 사이에 개재된 스페이서층(14b)을 포함한다. 층(14a, 14c)의 위치는 필요에 따라 서로 바뀔 수 있다. 정공 수송층(13), 전자 수송층(15) 및 전자 주입층(16)은 필요에 따라 선택적으로 설치된다. 스페이서층(14b)은 적절한 단일 및 삼중 에너지 상태(이하, 각각 S1 및 T1로 칭함)를 갖는다. 정공 수송층(13), 발광층(14), 전자 수송층(15) 및 전자 주입층(16)은 기판의 주면과 평행하게 놓여지고, 또한 청색 발광층(14a), 적색 및 녹색 발광층(14c), 및 스페이서층(14b)도 기판의 주면과 평행하게 놓여진다.
도 2는 실시양태에 따른 유기 EL 소자의 청색 발광층(14c), 스페이서층(14b), 및 적색 및 녹색 발광층(14a)의 HOMO-LUMO 에너지 선도를 도시한 것이다. 도 3은 실시양태에 따른 유기 EL 소자의 청색 발광층(14c), 스페이서층(14b), 및 적색 인광 발광층의 단일 여기 상태 에너지 준위, 삼중 여기 상태 에너지 준위 및 여기자 에너지 이동을 개략적으로 나타내는 에너지 선도이다.
본 실시양태에 있어서, 청색 발광층(14c)은 청색 형광 재료가 도핑된 정공 수송성 재료로 형성된다. 적색 및 녹색 발광층(14a)은 적색 및 녹색 인광 재료가 도핑된 호스트 재료로 형성된다. 삼중 여기자의 확산을 단순하게 설명하기 위해서, 도 2의 에너지 선도는 사용된 적색 인광 재료의 에너지 준위만을 도시함으로써 적색 및 녹색 발광층(14a)의 에너지 상태를 나타내고 있다. 그러나, 실제로 실시양태는 또한 에너지 관련 특성이 거의 동일하고 적색 인광 재료로서 기능하는 녹색 인광 재료를 사용한다. 스페이서층(14b)은 캐리어 수송성 재료, 예를 들어 적색 및 녹색 발광층(14a)에 이용되는 호스트 재료를 포함한다. 도 2의 에너지 선도는 동일한 호스트 재료를 스페이서층(14b), 및 적색 및 녹색 발광층(14a)에 사용하는 경우에 대한 것이고, 따라서 도 2의 스페이서층(14b)의 에너지 준위는 적색 및 녹색 발광층(14a)의 호스트 재료의 에너지 준위와 동일하다.
유기 EL 소자(10)에 전압을 인가하면, 전자 및 포지티브 정공은 주입된 후 청색 발광층(14c)과 스페이서층(14b) 사이의 계면에서 재결합된다. 이 재결합은 여기자를 형성하고, 이 여기자의 25％ 및 75％는 각각 단일 여기자 및 삼중 여기자가 된다.
일반적으로, 단일 여기자는 쌍극자-쌍극자 상호작용에 기초하는 푀스터(Foerster) 메커니즘에 따라 에너지 이동을 수행하는 것으로 생각된다. 푀스터 메커니즘에 따른 에너지 이동은 쌍극자-쌍극자 상호작용에 기초하는 것이기 때문에, 분자가 반드시 서로 근접하지 않을지라도, 여기자는 확산(이동)될 수 있다. 그러나, 에너지 이동의 거리는 일반적인 재료에서 약 10 nm 이하인 것으로 추정한다.
여기자의 이동은 청색 발광층(14c)과 적색 및 녹색 발광층(14a) 사이에 위치하는 스페이서층(14b)에 의해 제어된다. 스페이서층(14b)은 단일 여기자가 청색 발광층(14c)으로부터 적색 및 녹색 발광층(14a)으로 이동하는 것을 방지하고, 동시에 삼중 여기자를 확산시키는 기능을 한다. 이하 그의 메커니즘을 도 3에 도시된 에너지 준위를 이용하여 설명한다. 도 3에서, 실선 화살표는 여기자의 에너지 이동을 나타낸다. 청색 발광층(14c)과 적색 및 녹색 발광층(14a)의 에너지 준위는 각각 여기자 및 적색 인광 재료의 에너지 준위이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 스페이서층(14b)의 S1 에너지 준위는 청색 형광 재료의 에너지 준위보다 높은 반면, 스페이서층(14b)의 T1 에너지 준위는 청색 형광 재료의 에너지 준위보다 낮다. 실시양태에서의 스페이서층(14b)은 푀스터 메커니즘에 기초한 에너지 이동을 방지하기에 충분한 두께를 가지도록 이루어진다. 따라서, 스페이서층(14b)은 여기자의 에너지 이동이 발생하기에는 너무 두껍다. 예를 들어, 스페이서층(14b)은 3 nm 이상의 두께를 갖는다. 또한, 스페이서층(14b)의 T1 에너지 준위는 적색 및 녹색 인광 재료의 T1 에너지 준위보다 높다.
스페이서층(14b)은 청색 형광 재료보다 높은 S1 에너지 준위를 가지기 때문에, 청색 발광층(14c)과 스페이서층(14b) 사이의 계면에서 형성된 단일 여기자는 스페이서층(14b)으로 확산될 수 없다. 또한, 스페이서층(14b)은 푀스터 메커니즘에 기초한 에너지 이동을 방지하기에 충분한 두께이기 때문에, 여기자의 에너지 이동이 발생하기 어렵다. 결론적으로, 단일 여기자의 에너지는 청색 발광층(14c)에서의 청색 형광의 생성에 소모된다. 따라서, 청색 발광층(14c)은 단일 여기자에 의해 유도된 청색 형광을 방출한다.
한편, 스페이서층(14b)은 청색 발광층(14c)의 삼중 여기자보다 낮은 T1 에너지 준위를 가지기 때문에, 삼중 여기자는 스페이서층(14b)으로 확산되어 적색 및 녹색 발광층(14a)에 도달한다. 결과적으로, 삼중 여기자의 에너지는 적색 및 녹색 발광층(14a)에서의 인광의 생성에 소모된다. 따라서, 적색 및 녹색 발광층(14a)은 적색 및 녹색 인광을 방출한다. 이러한 방식으로, 유기 EL 소자는 청색 형광과 적색 및 녹색 인광의 조합을 사용함으로써 백색광을 방출할 수 있다. 상기한 바와 같이, 청색 형광 재료를 채택한 경우라도, 실시양태에 따른 유기 EL 소자는 청색 발광층(14c)에 형성된 삼중 여기자의 에너지를 소모하지 않고 청색 발광층(14c)에 생성된 S1 및 T1 에너지 양쪽을 효율적으로 이용하고, 이에 의해 높은 발광 효율을 실현한다. 높은 발광 효율을 달성하기 위해서, 스페이서층(14b)에서의 효율적인 삼중 확산은 매우 중요하다. 삼중-여기자 확산은 텍스터(Dexter) 에너지 이동에 기초한 분자들 사이의 전자 교환 상호작용에 의해 일어난다. 따라서, 분자들 사이의 분자 궤도의 겹침은 효율적인 삼중-여기자 확산에 매우 중요하다.
스페이서층(14b)이 상기한 역할을 잘 수행할 수 있으려면, 스페이서층(14b)은 이하에 설명되는 특정 물질로 형성되어야 한다. 여기에서, 스페이서층(14b)에 2개의 방향이 정의된다. 하나는 기판의 주면에 평행한 수평면이고, 다른 하나는 수평면에 수직한 수직 방향이다. 수직 방향으로, 양극(12), 정공 수송층(13), 발광층(14), 전자 수송층(15), 전자 주입층(16) 및 음극(17)이 이 순서대로 적층된다. 스페이서층(14b)은 평면형 분자를 함유하는 캐리어 수송성 재료를 포함한다. 여기에서, "평면형 분자"라는 용어는 평면 형상을 갖는 분자를 의미한다. 스페이서층(14b)에 포함되는 평면형 분자는 수평면으로는 비정질 구조를 형성하고 무작위 방향으로 배향되지만, 수직 방향으로는 배향된다. 즉, 평면형 분자는 그의 평면이 수평면과 평행할 수 있도록 적층되어 스페이서층(14b)을 구성한다.
평면형 분자는 수직 방향으로 배향된다. 평면형 분자의 예로서, 이하의 화학식으로 표시되는 1,3-비스-2-2,2-피리딜-1,3,4-옥사디아졸릴벤젠(이하, 흔히 "Bpy-OXD"라고 칭함))을 들 수 있다.
Figure 112012023544746-pat00001
스페이서층(14b)이 Bpy-OXD 분자로 형성되면, 분자는 수평면으로는 무작위로 배향되지만 수직 방향으로는 서로 적층되어 적층 구조를 형성하는 것으로 생각된다. 이러한 배열의 평면형 분자는 분자 궤도가 서로 상에 대략 겹치는 것으로 생각되고, 따라서 수직 방향의 캐리어 이동도가 향상된다. 따라서, 이 스페이서층(14b)을 채택하면, 청색 발광층(14c)과 스페이서층(14b) 사이의 계면에서 전하가 효율적으로 재결합하고 인광 재료에 효율적으로 확산되어, 유기 EL 소자가 효율적으로 발광할 수 있다.
평면형 분자의 정렬은 일반적으로 배향 질서도 파라미터(S)로 표현될 수 있다. 실시양태에 있어서, 스페이서층(14b)의 평면형 분자는 -0.5에서 -0.2까지의 배향 질서도 파라미터(S)를 갖는다.
여기에서, 배향 질서도 파라미터(S)는 이하의 수학식으로 정의된다.
Figure 112012023544746-pat00002
상기 수학식에서, θ는 분자의 장축과 기판면에 수직인 방향 사이의 각도이며, kO 및 ke는 각각 면내 평행 방향의 정상 소쇠 계수(ordinary extinction coefficient) 및 면내 수직 방향의 비정상 소쇠 계수(extraordinary extinction coefficient)이다.
수학식 1에 나타낸 바와 같이, 배향 질서도 파라미터는 kO 및 ke의 값으로부터 연산될 수 있다. kO 및 ke의 값을 얻기 위해서, 가변각 분광 타원편광 반사법(variable angle spectroscopic ellipsometry)의 측정을 수행하고, 그의 결과를 굴절률의 이방성을 고려한 모델에 기초하여 분석한다. 분자가 기판에 완전히 평행하게 위치된 경우, 즉 분자가 수직 방향으로 배향된 경우, S값은 -0.5이다. 분자가 무작위로 위치되면, S값은 0이다. 분자가 기판에 완전히 수직으로 위치된 경우, 즉 분자가 수평 방향으로 배향된 경우, S값은 1이다.
분자는 바람직하게는 수직 방향으로 배향되기 때문에, S값은 이상적으로는 가능한 한 -0.5에 가깝다. 수직 방향의 전자 이동도 및 삼중 확산 길이를 고려하면, S값은 -0.2 이하, 바람직하게는 -0.3 이하, 보다 바람직하게는 -0.4 이하이다.
상기 배향 질서도 파라미터를 갖는 캐리어 수송성 재료의 예로서는,
1,3-비스[2-(2,2'-비피리딘-6-일)-1,3,4-옥사디아조-5-일]벤젠(이하, "Bpy-OXD"라 칭함), S=-0.44;
비스-4,6-(3,5-디-피리딜페닐)-2-메틸피리미딘(이하, "B4PyMPM"이라 칭함), S=-0.36;
비스-4,6-(3,5-디-피리딜페닐)-2-페닐피리미딘(이하, "B4PyPPM"이라 칭함), S=-0.34;
비스-3,6-(3,5-디-피리딜페닐)-2-메틸피리미딘(이하, "B3PyMPM"이라 칭함), S=-0.33;
비스-3,6-(3,5-디-피리딜페닐)-2-페닐피리미딘(이하, "B3PyPPM"이라 칭함), S=-0.35;
4,4-(비페닐-4,4-디일)비스(4,4,4-트리페닐비페닐-4,4-디아민)(이하, "TPT1"이라 칭함), S=-0.20;
4,4-(트리페닐-4,4-디일)비스(4,4,4-트리페닐비페닐-4,4-디아민)(이하, "TPT2"이라 칭함), S=-0.28; 및
4,4'-(트리페닐-4,4'-디일)비스(4,4'-디페닐-4'-모노비페닐-비페닐-4,4'-디아민)(이하, "TPT9"라 칭함), S=-0.27을 들 수 있다.
Figure 112012023544746-pat00003
Figure 112012023544746-pat00004
한편, 이하에 나타낸 캐리어 수송성 재료는 통상적으로 공지된 유기 EL 소자의 스페이서로서 이용되지만, 그의 배향 질서도 파라미터(S값)는 본 실시양태의 효과를 얻기에는 너무 크다. 이러한 통상적인 캐리어 수송성 재료는, 예를 들어
N,N'-디-(나프탈레닐)-N,N'-디페닐-[1,1',4',1",4",1"'-쿼터페닐]-4,4"'-디아민(이하, "4P-NPD"라 칭함), S=0.1;
비스-(2-메틸-8-퀴놀리놀레이트)-4-(페닐페놀레이토)알루미늄(이하, "BAlq"라 칭함), S=-0.03; 및
1,3-비스[2-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아조-5-일]벤젠(이하, "OXD-7"이라 칭함), S=0.01이다.
Figure 112012023544746-pat00005
실시양태의 유기 EL 소자가 스페이서층(14b)에 특정 캐리어 수송성 재료를 포함하는 것은 필수이지만, 다른 요소에 대해서는 실시양태는 통상적인 유기 EL 소자에 사용되는 재료를 채용할 수 있다.
상기한 바와 같이, TPT1, TPT2 및 TPT9는 예를 들어 실시양태의 스페이서층(14b)의 캐리어 수송성 재료로서 이용될 수 있다.
상기 재료를 포함하는 스페이서층(14b)은 높은 효율을 실현하기 위해서 특정 두께를 가져야 한다. 본 실시양태에 있어서, S1 및 T1 에너지의 이동은 스페이서층(14b)의 두께에 의존한다. 따라서, 두께는 필수적으로 3 nm에서 20 nm까지, 바람직하게는 5 nm에서 15 nm까지이다. 두께가 3 nm 이상인 스페이서층(14b)은 푀스터 메커니즘에 기초한 장거리 S1 에너지 이동을 방지하여, S1 에너지가 효율적으로 청색 발광층 내에 머물게 할 수 있다. 그러나, 한편, 두께가 20 nm 초과이면, 삼중 여기자는 확산 동안 비활성화될 수 있고, 결과적으로 발광 효율이 저하할 수 있다. 이러한 이유로, 특정 두께를 갖는 스페이서층(14b)은 청색 발광층(14c)과 적색 및 녹색 발광층(14a)으로부터의 동시 발광을 야기할 수 있다.
상기한 스페이서층(14b) 이외에는, 본 실시양태에 따른 유기 EL 소자는 통상적인 소자와 마찬가지의 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 통상적인 녹색, 적색 및 청색 발광 재료를 실시양태에 이용할 수 있다.
적색 및 녹색 발광층(14a)은 호스트 재료, 적색 인광 발광 재료 및 녹색 인광 발광 재료를 포함한다.
적색 발광 재료의 예로서는, 비스(2-메틸벤조-[f,h]퀴녹살린)(아세틸아세토네이토)이리듐(III)(이하, "Ir(MDQ)2(acac)"라 칭함) 및 트리스(1-페닐-이소퀴놀린)이리듐(III)(이하, "Ir(piq)3"이라 칭함)을 들 수 있다. 적색 및 녹색 발광층(14a)에 이용될 수 있는 정공 수송성 호스트 재료의 예로서는, TPT1, TPT2, TPT9, 비스(N-(1-나프틸-N-페닐벤지딘)(이하, "α-NPD"라 칭함), 1,3-비스(N-카르바졸릴)벤젠(이하, "mCP"라 칭함), 디-[4-(N,N-디톨릴아미노)페닐]시클로헥산(이하, "TAPC"라 칭함), 4,4',4"-트리스(9-카르바졸릴)-트리페닐아민(이하, "TCTA"라 칭함) 및 4,4'-비스(9-카르바졸릴)-2,2'-디메틸-비페닐(이하, "CDBP"라 칭함)을 들 수 있다. 적색 및 녹색 발광층(14a)에 이용될 수 있는 전자 수송성 호스트 재료의 예로서는, Bpy-OXD, B3PyPPM, B3PyMPM, B4PyPPM, B4PyMPM, OXD-7, BAlq, 트리스[3-(3-피리딜)메시틸]보란(이하, "3TPYMB"라 칭함), 트리스(8-히드록시퀴놀리놀레이토)알루미늄 착체(Alq3) 및 바토페난트롤린(BPhen)을 들 수 있다. 적색 및 녹색 발광층(14a)에 이용될 수 있는 쌍극성 호스트 재료의 예로서는, 4,4'-비스(9-디카르바졸릴)-2,2'-비페닐(이하, "CBP"라 칭함)을 들 수 있다. 이들 재료는 단지 예이며, 따라서 마찬가지의 기능을 가지면 다른 재료가 이용될 수 있다.
녹색 발광 재료의 예로서는, 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(III)(이하, "Ir(ppy)3"이라 칭함), 트리스(2-(p-톨릴)피리딘)이리듐(III)(이하, "Ir(mppy)3"이라 칭함) 및 비스(2-(9,9-디헥실플루오레닐)-1-피리딘)(아세틸아세토네이토)이리듐(III)(이하, "Ir(hflpy)(acac)"라 칭함)을 들 수 있다.
적색 및 녹색 발광층(14a)은 황색 발광 재료를 더 함유할 수 있다. 발광 재료의 이러한 조합은 우수한 색조의 발광을 얻을 수 있게 한다.
상기한 실시양태에 있어서, 적색 및 녹색 발광층(14a)은 적색 인광 재료 및 녹색 인광 재료가 도핑된 호스트 재료로 형성된다. 그러나, 이것은 2개의 적층된 부층(sub-layer)으로 구성될 수 있으며, 부층 중 하나는 적색 인광 재료가 도핑된 호스트 재료로 형성되고 다른 하나는 녹색 인광 재료가 도핑된 호스트 재료로 형성된다.
청색 발광층(14c)은 청색 형광 재료만으로 이루어질 수 있거나 또는 호스트 재료 및 청색 형광 재료를 포함할 수 있다.
청색 형광 발광 재료의 예로서는, 1-4-디-[4-(N,N-디-페닐)아미노]스티릴-벤젠(이하, "DSA-Ph"라 칭함) 및 4,4'-비스(9-에틸-3-카르바조비닐렌)-1,1'-비페닐(이하, "BCzVBi"라 칭함)을 들 수 있다. 청색 발광층(14c)에 이용될 수 있는 전자 수송성 호스트 재료의 예로서는, 4,4-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)비페닐(이하, "DPVBi"라 칭함) 및 9,10-비스(2-나프틸)-2-tert-부틸안트라센(이하, "TBADN"이라 칭함)을 들 수 있다.
발광층 내의 전자와 정공 사이의 캐리어 균형을 유지하기 위해서, 적색 및 녹색 발광층(14a), 및 청색 발광층(14c) 내에 전자 수송성 및/또는 정공 수송성 호스트 재료를 더 함유시킬 수 있다. 이렇게 발광층 내의 캐리어 균형을 유지함으로써 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
이하 도 1을 참조하여 실시양태에 따른 유기 EL 소자의 다른 요소를 설명한다.
도 1에서, 기판(11)은 다른 요소를 지지한다. 기판(11)은 바람직하게는 열 또는 유기 용제에 의해 변질되지 않는다. 기판(11)의 예로서는, 무알칼리 유리 및 석영 유리와 같은 무기계 재료의 판; 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아미드-이미드, 액정 중합체 및 시클로-올레핀 중합체와 같은 플라스틱의 판 및 막; 및 스테인리스강(SUS) 및 실리콘과 같은 금속의 판을 들 수 있다. 광을 쉽게 취출할 수 있도록 유리 또는 플라스틱의 투명 기판을 채택하는 것이 바람직하다. 기판의 형상, 구조 및 크기에 대한 특별한 제한은 없고, 용도 및 목적에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 기판(11)의 두께는 또한 기판이 다른 요소를 지지하기에 충분한 강도를 가지는 한 제한되지 않는다.
기판(11) 상에 양극(12)이 설치된다. 양극(12)은 정공 수송층(13) 또는 발광층(14)에 전자를 주입한다. 양극(12)의 재료로서는 도전성을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 양극(12)은 보통 진공 증착, 스퍼터링, 이온 도금, 도금 또는 코팅을 이용함으로써 형성된 투명 또는 반투명 도전성 재료 막이다. 예를 들어, 도전성 금속 산화물 막 또는 반투명 금속 막을 양극(12)으로서 사용할 수 있다. 구체적으로는, 양극(12)의 예로서는, 산화인듐, 산화아연, 산화주석 및 이들의 복합체, 예를 들어 산화인듐주석(ITO), 불소 도핑된 산화주석(FTO) 및 산화인듐아연으로 이루어지는 도전성 유리 막(예를 들어 NESA); 및 금, 백금, 은 및 구리의 막을 들 수 있다. 특히, ITO로 이루어지는 투명 전극이 바람직하다. 또한, 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 이들의 유도체와 같은 유기계 도전성 중합체를 또한 전극 재료로서 이용할 수 있다. 양극(12)은 바람직하게는 ITO로 이루어지는 경우 30 nm에서 300 nm까지의 두께를 가진다. 두께가 30 nm 미만이면, 도전성이 저하하고 저항이 높아져, 발광 효율이 저하된다. 한편, 두께가 300nm 초과이면, ITO 양극은 가요성을 잃고, 응력이 가해지면 갈라진다. 양극(12)은 단층 또는 일함수가 상이한 재료로 이루어진 2개 이상의 적층된 부층으로 이루어질 수 있다.
정공 수송층(13)은 양극(12)과 발광층(14) 사이에 선택적으로 설치된다. 정공 수송층(13)은 양극(12)으로부터 정공을 수취하고, 그것을 발광층측으로 수송하는 기능을 한다. 정공 수송층(13)은, 예를 들어 도전성 잉크로 알려진 폴리(에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌-술폰산)(이하, "PEDOT:PSS"라 칭함)과 같은 폴리티오펜 중합체로 이루어질 수 있다. 그러나, 정공 수송층(13)의 재료를 이것들로 제한한다는 의미는 아니다. 사실상, TCTA 및 α-NPD도 또한 이용할 수 있다. 정공 수송층(13)의 형성 방법은 박막을 형성할 수 있는 한 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 진공 침착 및 스핀-코팅이 채택될 수 있다. 스핀 코팅 방법을 이용하면, 정공 수송층(13)은 정공 수송층(13)의 재료 용액을 캐스팅하여 원하는 두께의 막을 형성하는 단계, 및 이어서 막을 고온 플레이트 등에서 가열하는 단계에 의해 형성될 수 있다. 재료 용액은 필터를 통해 미리 여과시킬 수 있다.
발광층(14) 상에 전자 수송층(15)이 선택적으로 설치된다. 전자 수송층(15)은 전자 주입층(16)로부터 전자를 수취하고 그것을 발광층(14)으로 수송하는 기능을 한다. 전자 수송층(15)은, 예를 들어 3TPYMB, Alq3, BPhen 등으로 이루어질 수 있지만, 전자 수송층(15)의 재료가 이것들로 제한된다는 의미는 아니다. 전자 수송층(15)은 진공 증착, 코팅 등을 이용하여 형성될 수 있다.
전자 수송층(15) 상에 전자 주입층(16)이 선택적으로 설치된다. 전자 주입층(16)은 음극(17)으로부터 전자를 수취하고 그것을 전자 수송층(15) 또는 발광층(14)에 주입하는 기능을 한다. 전자 주입층(16)은, 예를 들어 CsF, LiF 등으로 이루어질 수 있지만, 전자 주입층(16)의 재료가 이것들로 제한된다는 의미는 아니다. 전자 주입층(16)은 진공 증착, 코팅 등을 이용해서 형성될 수 있다.
음극(17)은 발광층(14)(또는 전자 수송층(15) 또는 전자 주입층(16)) 상에 설치된다. 음극(17)은 발광층(14)(또는 전자 수송층(15) 또는 전자 주입층(16))에 전자를 주입하는 기능을 한다. 음극(17)은 보통 진공 증착, 스퍼터링, 이온 도금, 도금 또는 코팅을 이용함으로써 형성된 투명 또는 반투명 도전성 재료 막이다. 예를 들어, 도전성 금속 산화물 막 또는 반투명 금속 막을 음극(17)으로서 이용할 수 있다. 양극(12)이 일함수가 높은 재료로 이루어지면, 음극(17)은 바람직하게는 일함수가 낮은 재료로 이루어진다. 일함수가 낮은 재료의 예로서는, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속을 들 수 있다. 구체적으로는, 그것들은 예를 들어 Li, In, Al, Ca, Mg, Na, K, Yb, Cs 등이다.
음극(17)은 단층 또는 일함수가 상이한 재료로 이루어지는 2개 이상의 적층된 부층으로 이루어질 수 있다. 또한, 2종 이상의 금속의 합금도 사용할 수 있다. 합금의 예로서는, 리튬-알루미늄 합금, 리튬-마그네슘 합금, 리튬-인듐 합금, 마그네슘-은 합금, 마그네슘-인듐 합금, 마그네슘-알루미늄 합금, 인듐-은 합금 및 칼슘-알루미늄 합금을 들 수 있다.
음극(17)은 바람직하게는 10 nm에서 150 nm까지의 두께를 가진다. 두께가 상기 범위 미만이면, 저항이 지나치게 커진다. 한편, 두께가 상기 범위 초과이면, 음극(17)을 형성하는 데 장시간이 걸려, 인접하는 층이 손상되어 성능이 열화한다.
상기 설명에 있어서, 양극 및 음극이 각각 기판 및 기판에서 먼 쪽에 위치되는 유기 EL 소자에 대해서 설명하였다. 그러나, 기판은 음극측에 위치될 수 있다. 또한, 청색 발광층(14c)과 적색 및 녹색 발광층(14a)의 위치가 서로 바뀌더라도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
본 실시양태에 따른 유기 EL 소자는 통상적인 소자에 비해서 높은 발광 효율을 실현한다. 구체적으로는, 배향되지 않은 분자의 스페이서층을 포함하는 통상적인 유기 EL 소자는 약 3.5％ 이하의 외부 양자 효율을 나타내는 반면, 실시양태의 소자는 7.6％ 이상의 외부 양자 효율을 달성한다.
상기한 유기 EL 소자의 용도예로서 표시 장치 및 조명 장치를 들 수 있다. 도 4는 실시양태에 따른 표시 장치의 회로도이다.
도 4에서, 표시 장치(20)는 횡방향 제어선(CL) 및 종방향 신호선(DL)으로 형성된 매트릭스 회로 내에 위치된 화소(21)를 포함한다. 각 화소(21)는 발광 소자(25) 및 소자(25)에 접속된 박막 트랜지스터(TFT)(26)를 포함한다. TFT(26)의 한 단자는 제어선에 접속되고, 다른 단자는 신호선에 접속된다. 신호선은 신호선 구동 회로(22)에 접속되고, 제어선은 제어선 구동 회로(23)에 접속된다. 신호선 구동 회로(22) 및 제어선 구동 회로(23)는 제어기(24)에 의해 제어된다.
도 5는 실시양태에 따른 조명 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5에서, 조명 장치(100)는 유리 기판(101), 양극(107), 유기 EL층(106) 및 음극(105)을 이 순서대로 적층하여 포함한다. 음극(105)은 밀봉 유리(102)로 덮이고, 밀봉 유리(102)는 UV 접착제(104)로 고정된다. 음극(105)과 마주하는 밀봉 유리(102)의 내부면 상에 건조제(103)가 설치된다.
실시양태는 이하의 실시예에 상세히 더 설명되지만 이것들로 실시양태를 제한한다는 의미는 아니다.
실시예 1
스페이서 재료로서 Bpy-OXD를 포함하는 유기 EL 소자를 이하의 방식으로 제조했다. 양극을 설치하기 위해 유리 기판 상에 두께가 100 nm인 ITO(산화인듐주석)의 투명 전극을 스퍼터링에 의해 형성했다. 이어서, α-NPD 및 TCTA를 연속적으로 진공 증착하여 각각 두께 40 nm 및 20 nm의 얇은 코팅을 형성하고, 이에 의해 총 두께 60 nm의 정공 수송층을 형성했다. 또한, 이어서 Bpy-OXD를 진공 증착하여 두께 10 nm의 스페이서층을 형성했다. 이 실시예에서는, 실험을 위해 청색 발광층을 설치하지 않았다. 그 대신, TCTA 정공 수송층과 Bpy-OXD 스페이서층의 여기 복합체(exciplex)에 의해 제공되는 발광을 청색 발광으로서 이용하였다.
또한, 스페이서층의 삼중 여기자의 확산성을 간단히 비교하기 위하여, 적색 인광 재료만을 이용하여 상기 적색 및 녹색 발광층 대신 적색 발광층을 형성했다. 따라서, 실시예 1의 유기 EL 소자는 청색 및 적색의 2색의 광을 방출하도록 설계되었다. 호스트 재료는 스페이서층과 마찬가지의 재료인 Bpy-OXD였고, 적색 인광 재료는 Ir(MDQ)2(acac)였다. 이것들은 중량비가 95:5일 수 있도록 침착 속도가 제어되는 진공 증착 시스템에 의해 스페이서층 상에 공증착되어 두께 5 nm의 적색 발광층을 형성했다.
TCTA:Bpy-OXD의 여기 복합체의 S1 에너지가 약 2.5 eV이기 때문에, 스페이서층은 에너지 확산을 효율적으로 방지할 수 있었다. TCTA:Bpy-OXD의 여기 복합체의 T1 에너지 또는 Bpy-OXD의 T1 에너지 양쪽을 현재에는 측정할 수 없지만, 적색 인광 재료로부터의 발광은 제조된 유기 EL 소자로부터 방출된 EL 스펙트럼에서 관찰하였다. 이 관찰은 청색 발광층으로부터의 삼중 확산이 발생하여 발광을 유도함을 나타낸다. 따라서, TCTA:Bpy-OXD의 여기 복합체의 T1 에너지는 Bpy-OXD의 T1 에너지보다 높고, 또한 Bpy-OXD의 T1 에너지는 Ir(MDQ)2(acac)의 T1 에너지인 2.0 eV보다 높다고 말할 수 있다.
계속해서, 적색 인광 발광층 상에 Bpy-OXD를 진공 증착하여 두께 40 nm의 전자 수송층을 형성했다. 또한, 이어서 LiF를 그 위에 증착하여 두께 0.5 nm의 전자 주입층을 형성했다. 그 후, 알루미늄을 전자 수송층 상에 진공 증착하여 두께 150 nm의 음극을 형성했다. 이렇게 유기 EL 소자를 제조하였고, 최종적으로 그 위에 대향 유리 기판을 UV 경화성 수지로 질소 분위기 하에서 적층하여 제조된 유기 EL 소자를 밀봉하였다.
비교예 1
스페이서층 및 전자 수송층의 재료로서 Bpy-OXD를 대신하여 OXD-7을 채택한 것 이외에는 실시예 1의 절차를 반복하여 유기 EL 소자를 제조했다.
비교예 2
스페이서층 및 전자 수송층의 재료로서 Bpy-OXD를 대신하여 BAlq를 채택한 것 이외에는 실시예 1의 절차를 반복하여 유기 EL 소자를 제조했다.
비교예 3
스페이서층 및 전자 수송층의 재료로서 Bpy-OXD를 대신하여 4P-NPD를 채택하여 유기 EL 소자를 제조했다. 여기에서, Bpy-OXD는 전자 수송성 재료이지만, 4P-NPD는 정공 수송성 재료임을 주의하여야 한다. 따라서, 단순히 Bpy-OXD를 4P-NPD로 대체함으로써만 양호한 성능을 얻을 수 없고, 따라서 유기 EL 소자의 구조를 변경할 필요가 있었다. 따라서, 비교예 3의 소자는 양극, 정공 수송층, 적색 인광 발광층, 스페이서층, 청색 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극을 이 순서대로 적층하여 포함했다. 구체적으로는, 양극을 설치하기 위하여 스퍼터링에 의해 유리 기판 상에 두께가 100 nm인 ITO(산화인듐주석)의 투명 전극을 형성했다. 이어서, 그 위에 α-NPD를 진공 증착하여 두께 40 nm의 정공 수송층을 형성했다. 또한, 이 실시예에 있어서, 스페이서층의 삼중 여기자의 확산을 간단히 확인하기 위해서, 적색 인광 재료만을 이용하여 상기 적색 및 녹색 발광층 대신 적색 발광층을 형성했다. 호스트 재료는 4P-NPD였고, 적색 인광 재료는 Ir(MDQ)2(acac)였다. 이것들은 중량비가 95:5일 수 있도록 침착 속도가 제어되는 진공 증착 시스템에 의해 정공 수송층 상에 공증착되어, 두께 5 nm의 적색 발광층을 형성했다. 또한, 이어서 4P-NPD를 진공 증착하여 두께 10 nm의 스페이서층을 형성했다. 청색 형광을 발광할 수 있기 때문에, 4P-NPD 스페이서층은 또한 청색 형광 발광층으로서 기능했다. 그 후, 그 위에 Bphene를 진공 증착하여 두께 40 nm의 전자 수송층을 형성했다. 또한, 이어서 그 위에 LiF를 진공 증착하여 두께 0.5 nm의 전자 주입층을 형성했다. 그 후, 전자 주입층 상에 알루미늄을 진공 증착하여 두께 150 nm의 음극을 형성했다. 이렇게 유기 EL 소자를 제조하였고, 최종적으로 그 위에 대향 유리 기판을 UV 경화성 수지로 질소 분위기 하에서 적층하여 제조된 유기 EL 소자를 밀봉하였다.
소자의 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 유기 EL 소자에 대해서 그의 특성을 평가했다. 적분구가 장착된 절대 양자 효율을 측정하기 위한 장치(하마마쯔 포토닉스 가부시끼가이샤제), 소스 미터(source meter)(2400 멀티퍼포즈 소스 미터[상표명], 케이틀리 인스트루먼츠 인코포레이티드제) 및 광자 다채널 분석기(C10027[상표명], 하마마쯔 포토닉스 가부시끼가이샤제)에 의해 평가를 수행했다. 측정의 결과로서, 도 6은 외부 양자 효율(이하 "EQEs"로 칭함)의 전압 의존성을 나타내고 있다. 실시예 1, 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3에서 제조된 소자의 최대 EQEs는 각각 7.6％, 0.6％, 3.3％ 및 2.8％였다.
또한, 도 7은 전류 밀도 5 mA/cm2에서의 발광 스펙트럼을 도시한 것이다. 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 소자 각각은 400 내지 500 nm의 파장 범위의 청색 발광뿐 아니라 약 610 nm에서 피크를 갖는 적색 발광을 포함한 2색 발광을 방출한다. 실시예 1의 소자로부터의 적색 발광은 비교예 1 내지 3에서 제조된 임의의 소자로부터의 강도보다 큰 강도를 갖고, 따라서 청색 형광 재료로부터의 삼중 확산은 적색 발광을 유도하기에 충분히 효율적으로 발생하는 것으로 추정할 수 있다. 이렇게 실시양태의 유기 EL 소자는 비교예의 소자보다 높은 외부 양자 효율을 갖는 2색 발광을 실현할 수 있음을 확인했다.
독립적으로, Bpy-OXD 스페이서층의 두께를 0 nm, 3 nm, 5 nm, 7 nm, 10 nm, 20 nm 또는 30 nm로 변화시킨 것 이외에는 실시예 1의 절차를 반복하여 유기 EL 소자를 제조하였다. 이어서, 절대 양자 효율을 측정하기 위한 장치에 의해 상기한 방식으로 소자를 평가했다. 측정 결과로서, 도 8은 외부 양자 효율의 전압 의존성을 도시한 것이다. 도 9는 제조된 소자의 EL 스펙트럼을 도시한 것이다. 도 9의 각 스펙트럼에 있어서, 적색 발광 피크의 강도를 1로 정규화하였다. 결과적으로, 외부 양자 효율은 스페이서층이 20 nm 이상의 두께를 가질 때 약 3.5％ 이하로 되었다. 한편, 스페이서층이 3 nm 이하의 두께를 가지면, 청색 발광의 강도는 2색 발광을 실현하기에는 너무 약했다. 따라서, 스페이서층이 3에서 20 nm의 두께를 가지면, 고효율 및 2색 발광 양쪽을 실현할 수 있음을 확인하였다.
특정 실시양태를 설명했지만, 이들 실시양태는 예시적인 것으로서 제시한 것이며 발명의 범위를 제한하려는 의도는 아니다. 사실상, 본원에 설명된 신규한 방법 및 시스템은 다양한 다른 형태로 실시될 수 있고, 또한 본원에 설명된 방법 및 시스템의 형태에 있어서 다양한 생략, 치환 및 변경이 발명의 사상을 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 첨부된 청구범위 및 그의 균등물은 발명의 사상 및 범주 내에 있는 한 그러한 형태 또는 변경을 망라하는 것으로 의도된다.

Claims (6)

  1. 서로 이격해서 위치된 양극 및 음극,
    상기 양극과 상기 음극 사이에 위치되고 서로 이격해서 위치된 적색 및 녹색 발광층 및 청색 발광층, 및
    두께가 3 nm에서 20 nm까지이고 상기 적색 및 녹색 발광층과 상기 청색 발광층 사이에 위치된 스페이서층
    을 포함하고,
    상기 적색 및 녹색 발광층은 적색 및 녹색 인광 재료를 포함하고,
    상기 청색 발광층은 청색 형광 재료를 포함하고,
    상기 스페이서층은 면내 수직 방향으로 배향될 수 있는 분자를 함유하고 배향 질서도 파라미터(S)가 -0.5에서 -0.2까지인 캐리어 수송성 재료를 포함하고,
    상기 배향 질서도 파라미터(S)는 이하의 수학식으로 정의되고, 및
    <수학식 1>
    Figure 112014090744890-pat00015

    (상기 수학식에서, θ는 분자의 장축과 기판면에 수직인 방향 사이의 각도이고, kO 및 ke는 각각 면내 평행 방향의 정상 소쇠 계수(ordinary extinction coefficient) 및 면내 수직 방향의 비정상 소쇠 계수(extraordinary extinction coefficient)이다)
    상기 스페이서층의 단일항 에너지 준위가 상기 청색 발광층의 단일항 에너지 준위보다 높고, 상기 스페이서층의 삼중항 에너지 준위가 상기 청색 발광층의 삼중항 에너지 준위보다는 낮고, 상기 적색 및 녹색 발광층의 삼중항 에너지 준위보다는 높은 유기 전계 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 캐리어 수송성 재료가
    4,4-(비페닐-4,4-디일)비스(4,4,4-트리페닐비페닐-4,4-디아민),
    4,4-(트리페닐-4,4-디일)비스(4,4,4-트리페닐비페닐-4,4-디아민),
    4,4'-(트리페닐-4,4'-디일)비스(4,4'-디페닐-4'-모노비페닐-비페닐-4,4'-디아민),
    1,3-비스[2-(2,2'-비피리딘-6-일)-1,3,4-옥사디아조-5-일]벤젠,
    비스-3,6-(3,5-디-피리딜페닐)-2-페닐피리미딘,
    비스-3,6-(3,5-디-피리딜페닐)-2-메틸피리미딘,
    비스-4,6-(3,5-디-피리딜페닐)-2-페닐피리미딘, 및
    비스-4,6-(3,5-디-피리딜페닐)-2-메틸피리미딘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 전계 발광 소자.
  3. 서로 이격해서 위치된 양극 및 음극,
    상기 양극과 상기 음극 사이에 위치되고 서로 이격해서 위치된 적색 및 녹색 발광층 및 청색 발광층, 및
    두께가 3 nm에서 20 nm까지이고 상기 적색 및 녹색 발광층과 상기 청색 발광층 사이에 위치된 스페이서층
    을 포함하고,
    상기 적색 및 녹색 발광층은 적색 및 녹색 인광 재료를 포함하고,
    상기 청색 발광층은 청색 형광 재료를 포함하고,
    상기 스페이서층이
    4,4-(비페닐-4,4-디일)비스(4,4,4-트리페닐비페닐-4,4-디아민),
    4,4-(트리페닐-4,4-디일)비스(4,4,4-트리페닐비페닐-4,4-디아민),
    4,4'-(트리페닐-4,4'-디일)비스(4,4'-디페닐-4'-모노비페닐-비페닐-4,4'-디아민),
    1,3-비스[2-(2,2'-비피리딘-6-일)-1,3,4-옥사디아조-5-일]벤젠,
    비스-3,6-(3,5-디-피리딜페닐)-2-페닐피리미딘,
    비스-3,6-(3,5-디-피리딜페닐)-2-메틸피리미딘,
    비스-4,6-(3,5-디-피리딜페닐)-2-페닐피리미딘, 및
    비스-4,6-(3,5-디-피리딜페닐)-2-메틸피리미딘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료를 포함하고, 및
    상기 스페이서층의 단일항 에너지 준위가 상기 청색 발광층의 단일항 에너지 준위보다 높고, 상기 스페이서층의 삼중항 에너지 준위가 상기 청색 발광층의 삼중항 에너지 준위보다는 낮고, 상기 적색 및 녹색 발광층의 삼중항 에너지 준위보다는 높은 유기 전계 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서, 정공 수송층, 전자 수송층 또는 전자 주입층을 더 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  5. 제1항의 유기 전계 발광 소자를 포함하는 표시 장치.
  6. 제1항의 유기 전계 발광 소자를 포함하는 조명 장치.
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