KR20110063818A - 백색 인광성 유기 발광 디바이스 - Google Patents

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KR20110063818A
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Abstract

본 발명에는 디바이스가 제공된다. 이 디바이스는 애노드, 캐소드 및 이 애노드와 캐소드 사이에 배치된 이중 방출 층을 포함한다. 상기 이중 방출 층은 제1 유기 방출 층 및 제2 유기 방출 층을 포함한다. 상기 제1 유기 방출 층은 제1 유기 방출 층 내에 15-35 중량%의 농도를 갖고 400 nm 내지 500 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 갖는 제1 인광성 물질; 및 제1 인광성 물질의 삼중항 에너지보다 0.2 eV 이상 및 1.0 eV 이하 더 큰 삼중항 에너지를 갖는 제1 호스트 물질을 포함한다. 상기 제2 유기 방출 층은 제2 유기 방출 층 내에 15-35 중량%의 농도를 갖고 500 nm 내지 600 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 갖는 제2 인광성 물질, 제2 유기 방출 층 내에 0.1- 3 중량%의 농도를 갖고 600 nm 내지 700 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 갖는 제3 인광성 물질을 포함한다. 제2 호스트 물질은 제3 인광성 물질의 삼중항 에너지보다 더 큰 삼중항 에너지를 갖는다. 제2 유기 방출 층은 애노드와 캐소드 사이에서 제1 유기 방출 층에 인접하게 배치된다. 상기 디바이스는 또한 제2 유기 방출 층과 애노드 사이에서 제2 유기 방출 층과 인접하게 배치되는 차단 층을 포함한다. 이 차단 층은 제2 호스트 물질의 최저 비점유 분자 오비탈보다 0.1 eV 이상 더 큰 최저 비점유 분자 오비탈을 갖는다. 상기 디바이스는 또한 차단 층과 애노드 사이에 배치된 정공 수송 층을 포함한다. 애노드와 캐소드 중 하나 이상은 투과성이다.

Description

백색 인광성 유기 발광 디바이스{WHITE PHOSPHORESCENT ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICES}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 35 U.S.C.§119(e) 하에 2008년 9월 4일자로 출원된 미국 가출원 연속 번호 61/094,145에 대한 우선권 주장 및 이익을 청구한 것이고, 그 가출원의 개시내용은 그 전체가 명백하게 본원에 참고 인용되어 있다.
연방 정부 지원 연구 또는 개발 하에 이루어진 발명의 권리에 대한 진술
본 발명은 FCG(Federal Contract Grant) Nos. DE-FG02-06ER84582 및 DE-FG02-05ER84263 하에 지원이 이루어진 것이다. 정부는 본 발명에 있어서 특정 권리를 갖는다.
특허 청구된 발명은 산학 협동 연구 계약으로 다음의 당사자들: 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 미시간, 프린스톤 유니버시티, 더 유니버시티 오브 써던 캘리포니아, 및 더 유니버시티 디스플레이 코포레이션 중 하나 이상에 의해, 그 하나 이상을 위해 그리고/또는 그 하나 이상과 함께 하여 이루어진 것이다. 그 계약은 특허 청구된 본 발명이 이루어진 당일에 및 전에 유효하고, 특허 청구된 발명은 계약의 영역 내에 수행된 활동의 결과로서 이루어진 것이다.
기술 분야
본 발명은 유기 발광 디바이스(organic light emitting device)에 관한 것이다.
유기 물질을 이용하는 광전자 디바이스는 다수의 이유로 점점 바람직하게 되고 있다. 그러한 디바이스를 제조하는데 사용된 물질 중 다수는 비교적 저렴하므로, 유기 광전자 디바이스는 무기 디바이스에 비하여 비용상 이점에 대한 가능성을 갖게 된다. 또한, 유기 물질의 고유 특성, 예컨대 가요성은 유기 물질이 가요성 기판 상에서의 제조와 같은 특정 용도에 매우 양호하게 적합하도록 만든다. 유기 광전자 디바이스의 예로는 유기 발광 디바이스(OLED), 유기 광트랜지스터, 유기 광기전력 전지, 및 유기 광검출기가 포함된다. OLED의 경우, 그 유기 물질은 통상적인 물질에 비하여 성능상 이점을 가질 수 있다. 예를 들면, 유기 방출 층이 광을 방출하는 파장은 일반적으로 적당한 도펀트에 의해 용이하게 동조될 수 있다.
OLED는 전압이 디바이스에 걸쳐서 인가될 때 광을 방출하는 유기 박막을 이용한다. OLED는 플랫 패널 디스플레이, 조명, 및 백라이팅과 같은 용도에서 사용하기 위한 점차적으로 흥미로운 기술이 되어가고 있다. 몇몇 OLED 물질 및 구성이 미국 특허 번호 5,844,363, 6,303,238 및 5,707,745에 설명되어 있으며, 이들 특허는 그 전체 내용이 본원에 참고 인용되어 있다.
인광성 발광 분자에 대한 하나의 용도는 풀 칼라 디스플레이(full color display)이다. 그러한 디스플레이에 대한 공업 규격은 "포화" 칼라라고 칭하는 특정 칼라를 방출하도록 적합하게 된 화소(pixel)를 필요로 한다. 특히, 그러한 규격은 포화 적색, 녹색 및 청색 화소를 필요로 한다. 칼라는 CIE 좌표를 사용하여 측정할 수 있으며, 이는 해당 기술 분야에 잘 알려져 있다.
녹색 방출 분자의 한 예는 IR(ppy)3으로 표시된 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐이고, 이것은 하기 화학식 I의 구조를 갖는다.
Figure pct00001
본원에서 이 도면 및 이후 도면에서는, 질소에서 금속(여기서는 Ir임)로의 배위 결합(daptive bond)이 직선으로서 설명되어 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "유기"는 유기 광전자 디바이스를 제조하는데 사용될 수 있는 중합체 물질 뿐만 아니라 소분자 유기 물질을 포함한다. "소분자"는 중합체가 아닌 임의의 유기 물질을 칭하고, "소분자"는 실제적으로 매우 클 수 있다. 소분자는 일부 환경에서 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들면, 치환기로서 장쇄 알킬기를 사용하더라도, "소분자" 부류로부터 분자가 벗어나는 것이 아니다. 소분자는 또한 중합체 내로, 예를 들면 중합체 골격 상의 펜던트 기로서 또는 그 골격의 부분으로서 혼입될 수도 있다. 소분자는 또한 덴드리머의 코어 부분으로서 작용할 수도 있으며, 그 덴드리머는 코어 부분 상에 형성된 일련의 화학 껍질로 구성되어 있다. 덴드리머의 코어 부분은 형광성 또는 인광성 소분자 에미터일 수 있다. 덴드리머는 "소분자"일 수 있고, OLED의 분야에 현재 사용되는 모든 덴드리머는 소분자인 것으로 알려져 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "톱"은 기판으로부터 가장 멀리 있다는 것을 의미하고, 반면에 "바텀"은 기판에 가장 가까이 있다는 것을 의미한다. 제1 층이 제2 층 "위에 배치된" 것으로 설명되어 있는 경우, 제1 층은 기판으로부터 더욱 더 멀리 배치된다. 제1 층이 제2 층"과 접촉한 상태로" 있다는 것을 특정하지 않는 한, 제1 층과 제2 층 사이에는 다른 층이 존재할 수 있다. 예를 들면, 캐소드는 애노드 "위에 배치된" 것으로서 설명될 수 있지만, 이들 사이에는 다양한 유기 층이 존재한다.
본원에 사용된 바와 같이, "용액 처리가능한"은, 용액 또는 현탁액 형태로, 액체 매질 중에 용해, 분산 또는 수송될 수 있거나, 또는 그 액체 매질로부터 침착될 수 있다는 것을 의미한다.
리간드는, 그 리간드가 방출성 물질의 광활성 특성에 직접 기여하는 것으로 간주될 때, "광활성"이라고 칭할 수 있다. 리간드는, 그 리간드가 방출성 물질의 광활성 특성에 기여하지 않는 것으로 간주될 때, "보조성"이라고 칭할 수 있으며, 하지만 보조성 리간드는 광활성 리간드의 특성을 변경할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 그리고 해당 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되고 있는 바와 같이, 제1 "최고 점유 분자 오비탈(Highest Occupied Molecular Orbital: HOMO)" 또는 "최저 비점유 분자 오비탈(Lowest Unoccupied Molecular Orbital: LUMO)" 에너지 준위는, 제1 에너지 준위가 진공 에너지 준위에 보다 가까이 있다면, 제2 HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 이온화 전위(IP)가 진공 준위에 비하여 음성 에너지로서 측정되기 때문에, 보다 높은 HOMO 에너지 준위는 보다 작은 절대 값을 갖는 IP(보다 덜 음성인 IP)에 해당한다. 유사하게, 보다 높은 LUMO 에너지 준위는 보다 작은 절대 값을 갖는 전자 친화도(EA)(보다 덜 음성인 EA)에 해당한다. 톱에는 진공 준위가 있는 통상적인 에너지 준위 디아그램 상에서, 물질의 LUMO 에너지 준위는 동일 물질의 HOMO 에너지 준위보다 더 높다. "보다 높은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위는 "보다 낮은" HOMO 또는 LUMO 에너지 준위보다 그러한 디아그램의 톱에 더 가까이 있는 것으로 나타난다.
본원에 사용된 바와 같이, 그리고 해당 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되고 있는 바와 같이, 제1 일 함수는, 이 제1 일 함수가 보다 높은 절대 값을 갖는다면, 제2 일 함수보다 "더 크거나" 또는 "더 높다". 일 함수가 일반적으로 진공 준위에 대하여 음수로서 측정되기 때문에, 이는 "보다 높은" 일 함수가 보다 더 음성이라는 것을 의미한다. 톱에는 진공 준위가 있는 통상적인 에너지 준위 디아그램 상에서, "보다 높은" 일 함수는 진공 준위로부터 아래 방향으로 보다 더 멀리 있는 것으로 예시된다. 따라서, HOMO 및 LUMO 에너지 준위의 정의는 일 함수와는 다른 관례를 따른다.
OLED 및 상기 설명된 정의에 대한 보다 많은 상세 내용은 미국 특허 번호 7,279,704에서 발견될 수 있으며, 이 특허는 그 전체 내용이 본원에 참고 인용되어 있다.
발명의 개요
본 발명에는 디바이스가 제공된다. 이 디바이스는 애노드, 캐소드 및 이 애노드와 캐소드 사이에 배치된 이중 방출 층을 포함한다. 이중 방출 층은 제1 유기 방출 층 및 제2 유기 방출 층을 포함한다. 제1 유기 방출 층은 제1 유기 방출 층 내에 15-35 중량%의 농도 및 400 nm 내지 500 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 갖는 제1 인광성 물질, 및 제1 인광성 물질의 삼중항 에너지보다 0.2 eV 이상 및 1.0 eV 이하 더 큰 삼중항 에너지를 갖는 제1 호스트 물질을 포함한다. 제2 유기 방출 층은 제2 방출 층 내에 15-35 중량%의 농도 및 500 nm 내지 600 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 갖는 제2 인광성 물질, 및 제2 유기 방출 층내 0.1-3 중량%의 농도 및 600 nm 내지 700 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 갖는 제3 인광성 물질을 포함한다. 제2 호스트 물질은 제3 인광성 방출 물질의 삼중항 에너지보다 더 큰 삼중항 에너지를 갖는다. 제2 유기 방출 층은 애노드와 캐소드 사이에 배치되고, 제1 유기 방출 층과 인접하게 된다. 디바이스는 또한 제2 유기 방출 층에 인접하게 그리고 제2 유기 방출 층과 애노드 사이에 배치된 차단 층을 포함한다. 차단 층은 제2 호스트 물질의 최저 비점유 분자 오비탈보다 0.1 eV 이상 더 큰 최저 비점유 분자 오비탈을 갖는다. 디바이스는 또한 차단 층과 애노드 사이에 배치된 정공 수송 층을 포함한다. 애노드와 캐소드 중 하나는 투과성이다.
디바이스는 투과성 애노드 및 반사성 캐소드를 가질 수 있다. 그러한 디바이스에서, 제2 유기 방출 층은 제1 유기 방출 층보다 애노드에 더 가깝게 배치될 수 있다.
디바이스는 반사성 애노드 및 투과성 캐소드를 가질 수 있다. 그러한 디바이스에서, 제2 유기 방출 층은 제1 유기 방출 층보다 캐소드에 더 가깝게 배치될 수 있다.
인듐 아연 산화물이 바람직한 애노드 물질이다. 다른 물질, 예컨대 인듐 주석 산화물이 사용될 수 있다. 정공 수송 층은 5 × 10-4 cm2 V-1 s-1 이상의 정공 이동도를 갖는 것이 바람직하다. NPD는 정공 수송 층에 바람직한 물질이다. 화합물 B는 제2 인광성 물질에 적합한 물질이다.
제1 호스트 물질은 제1 인광성 물질의 삼중항 에너지보다 0.2 eV 이상 및 0.5 eV 이하 더 큰 삼중항 에너지를 가질 수 있다.
디바이스는 저 전압 강하를 가질 수 있다. 예를 들면, 디바이스를 가로 지르는 전압 강하는 3.5 eV - 4.1 eV일 수 있다. 디바이스를 가로 지르는 전압 강하는 3.7 eV 미만일 수 있다. 이러한 전압 강하는 1000 cd/m의 루미넌스에서 존재할 수 있다.
제1 유기 방출 층은 4 nm 내지 6 nm의 두께를 갖고, 차단 층은 12-18 nm의 두께를 가지며, 그리고 정공 수송 층은 12-18 nm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 다른 바람직한 범위는 제1 유기 방출 층이 4-10 nm의 두께를 갖고, 차단 층이 12-37 nm의 두께를 가지며, 그리고 정공 수송 층이 12-37 nm의 두께를 갖는 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1은 유기 발광 디바이스를 도시한 것이다.
도 2는 별도의 전자 수송 층을 갖지 않는 역위(inverted) 유기 발광 디바이스를 도시한 것이다.
도 3은 애노드를 통해 방출하는 이중 방출 층을 지닌 디바이스를 도시한 것이다.
도 4는 캐소드를 통해 방출하는 이중 방출 층을 지닌 디바이스를 도시한 것이다.
발명의 상세한 설명
일반적으로, OLED는 애노드와 캐소드 사이에 배치되어 그 애노드와 캐소드에 전기 접속되는 하나 이상의 유기 층을 포함한다. 전류가 인가될 때, 애노드는 정공을 그리고 캐소드는 전자를 유기 층(들) 내로 주입한다. 그 주입된 정공 및 전자 각각은 반대 하전된 전극을 향해 이동한다. 전자와 정공이 동일 분자 상에 편재화될 때, 여기된 에너지 상태를 갖는 편재화된 전자-정공 쌍인 "엑시톤"이 형성된다. 엑시톤이 광방출 메카니즘을 통해 이완될 때 광이 방출된다. 일부 경우, 엑시톤은 엑시머 또는 엑시플렉스 상에 편재화될 수 있다. 비-방사선 메카니즘, 예컨대 열적 이완이 또한 발생할 수 있지만, 일반적으로 상당히 바람직하지 못한 것으로 간주된다.
초기 OLED에서는 전체 내용이 참고 인용되어 있는 미국 특허 번호 4,769,292에 개시되어 있는 바와 같이 단일 상태("형광성")로부터 광을 방출하는 방출성 분자가 사용된다. 형광성 방출은 일반적으로 10 나노초 미만의 시간 프레임에서 발생한다.
보다 최근에는 삼중항 상태("인광성")로부터 광을 방출하는 방출 물질을 갖는 OLED가 입증되어 있다. 문헌[Baldo et al., "Highly Efficient Phosphorescent Emission from Organic Electroluminescent Devices," Nature, vol. 395, 151-154, 1998; ("Baldo-I")] 및 문헌[Baldo et al., "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on electrophosphorescence," Appl. Phys. Lett., vol. 75, No. 3, 4-6 (1999) ("Baldo-II")]을 참조할 수 있으며, 이들 문헌은 그 전체 내용이 참고 인용되어 있다. 인광성은 참고 인용되어 있는 미국 특허 번호 7,279,704, cols. 5-6]에 보다 상세히 설명되어 있다.
도 1은 유기 발광 다바이스(100)를 도시한 것이다. 도면은 반드시 실제 척도로 도시되어 있는 것이 아니다. 디바이스(100)는 기판(110), 애노드(115), 정공 주입 층(120), 정공 수송 층(125), 전자 차단 층(130), 방출 층(135), 정공 차단 층(140), 전자 수송 층(145), 전자 주입 층(150), 보호 층(155), 및 캐소드(160)를 포함할 수 있다. 캐소드(160)는 제1 전도성 층(162) 및 제2 전도성 층(164)을 갖는 복합 캐소드이다. 디바이스(100)는 설명된 층들을 순서대로 침착시킴으로써 제조할 수 있다. 이러한 다양한 층들의 특성 및 기능 뿐만 아니라 예시 물질들은 참고 인용되어 있는 미국 특허 7,279,704, cols. 6-10에 보다 더 상세히 설명되어 있다.
이러한 층들 각각에 대한 많은 수 많은 예가 이용가능하다. 예를 들면, 가요성 투명 기판-애노드 조합이 전체 내용이 참고 인용되어 있는 미국 특허 번호 5,884,363에 개시되어 있다. p-도핑된 호스트 수송 층의 예는, 전체 내용이 참고 인용되어 있는 미국 특허 출원 공개 번호 2003/0230980에 개시된 바와 같이, 몰비 50:1로 F4-TCNQ에 의해 도핑된 m-MTDATA이다. 방출성 및 호스트 물질의 예는 전체 내용이 참고 인용되어 있는 미국 특허 번호 6,303,238(Thompson et al.에게 허여됨)에 개시되어 있다. n-도핑된 전자 수송 층의 예는, 전체 내용이 참고 인용되어 있는 미국 특허 출원 공개 번호 2003/0230980에 개시되어 있는 바와 같이, 몰비 1:1로 Li에 의해 도핑된 BPhen이다. 전체 내용이 참고 인용되어 있는 미국 특허 번호 5,703,436 및 5,707,745에는, Mg:Ag와 같은 금속의 박층과 오버라잉(overlying) 투명한 전기 전도성 스퍼터 침착된 ITO 층을 갖는 복합 캐소드를 비롯한 캐소드의 예가 개시되어 있다. 차단 층의 이론 및 용도는 전체 내용이 참고 인용되어 있는 미국 특허 번호 6,097,147 및 미국 특허 출원 공개 번호 2003/0230980에 보다 상세히 설명되어 있다. 주입 층의 예는 전체 내용이 참고 인용되어 있는 미국 특허 출원 공개 번호 2004/0174116에 제공되어 있다. 보호 층의 설명은 전체 내용이 참고 인용되어 있는 미국 특허 출원 공개 번호 2004/0174116에서 찾아 볼 수 있다.
도 2는 역위 OLED(200)를 나타낸다. 이 디바이스(200)는 기판(210), 캐소드(215), 방출 층(220), 정공 수송 층(225) 및 애노드(230)를 포함한다. 디바이스(200)는 설명된 층들을 순서 대로 침착시킴으로써 제조할 수 있다. 가장 일반적인 OLED 구성이 애노드 위에 배치된 캐소드를 갖기 때문에, 디바이스(200)는 애노드(230) 하에 배치된 캐소드(215)를 가지며, 디바이스(200)는 "역위(inverted)" OLED라고 칭할 수 있다. 디바이스(100)에 관련하여 설명된 것과 유사한 물질은 디바이스(200)의 상응하는 층에 사용될 수 있다. 도 2는 일부 층을 디바이스(100)의 구조로부터 생략할 수 있는 방법의 한 예를 제공한다.
도 1 및 도 2에 예시된 단순 층상 구조가 비제한적인 예의 방식으로 제공되며, 본 발명의 실시양태는 다양한 다른 구조와 연관되어 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 설명된 특정 물질 및 구조가 사실상 예시적이며, 다른 물질 및 구조가 사용될 수 있다. 기능성 OLED가 상이한 방식으로 설명된 다양한 층들을 조합함으로써 달성될 수 있거나, 또는 층들이 디자인, 성능 및 비용 인자에 기초하여 전체적으로 생략될 수 있다. 구체적으로 설명되지 않은 다른 층이 사용될 수 있다. 구체적으로 설명된 것을 제외한 물질이 사용될 수 있다. 본원에 제공된 수 많은 예가 단일 물질을 포함하는 것으로서 다양한 층을 설명하고 있긴 하지만, 물질들의 조합, 예컨대 호스트와 도펀트의 혼합물, 또는 보다 일반적으로 임의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한, 층들은 다양한 서브층을 가질 수 있다. 본원에서 다양한 층에 부여된 명칭은 엄격하게 제한하고자 하는 것이 아니다. 예를 들면, 디바이스(200)에서, 정공 수송 층(225)은 방출 층(220) 내로 정공을 수송하고 정공을 주입하고, 정공 수송 층 또는 정공 주입 층으로서 설명될 수 있다. 하나의 실시양태에서, OLED는 캐소드와 애노드 사이에 배치된 "유기 층"을 갖는 것으로서 설명될 수 있다. 이러한 유기 층은 단일 층을 포함할 수 있거나, 또는 예를 들어 도 1 및 2와 관련하여 설명된 바와 같은 상이한 유기 물질의 복수 층을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 설명되지 않은 구조 및 물질, 예컨대 전체 내용이 본원에 참고 인용되어 있는 미국 특허 번호 5,247,190(Friend et al.에게 허여됨)에 개시된 바와 같은 중합체 물질(PLED)로 구성된 OLED가 또한 사용될 수 있다. 추가 예를 들면, 단일 유기 층을 갖는 OLED가 사용될 수 있다. OLED는, 예를 들면 전체 내용이 참고 인용되어 있는 미국 특허 번호 5,707,745(Forrest et al.에게 허여됨)에 설명된 바와 같이 적층될 수 있다. OLED 구조는 도 1 및 도 2에 예시된 단순한 층상 구조로부터 유도될 수 있다. 예를 들면, 기판은 전체 내용이 본원에 참고 인용되어 있는 미국 특허 번호 6,091,195(Forrest et al.에게 허여됨)에 설명된 바와 같이 메사 구조 및/또는 전체 내용이 참고 인용되어 있는 미국 특허 번호 5,834,893호에 설명된 바와 같이 피트 구조와 같은, 아웃커플링(outcoupling)을 개선시키는 각 형성된 반사성 표면을 포함할 수 있다.
달리 특정되어 있지 않다면, 다양한 실시양태의 층들 중 어느 것이든 임의의 적합한 방법에 의해 침착될 수 있다. 유기 층의 경우, 바람직한 방법에는 열적 증발, 잉크 젯, 예컨대 전체 내용이 참고 인용되어 있는 미국 특허 번호 6,013,982 및 6,087,196에 설명된 것, 유기 기상 침착(OVPD), 예컨대 전체 내용이 본원에 참고 인용되어 있는 미국 특허 번호 6,337,102(Forrest et al.에게 허여됨)에 설명된 것, 및 유기 증기 젯 프린팅(organic vapor jet printing: OVJP)에 의한 침착, 예컨대 전체 내용이 본원에 참고 인용되어 있는 미국 특허 출원 연속 번호 10/233,470에 설명된 것이 포함될 수 있다. 다른 적합한 침착 방법으로는 스핀 코팅 및 다른 용액계 공정이 포함된다. 용액계 공정은 질소 또는 불활성 대기 중에서 수행하는 것이 바람직하다. 다른 층의 경우, 바람직한 방법으로는 열적 증발이 포함된다. 바람직한 패턴화 방법으로는 마스크를 통한 침착, 상온 용접, 예컨대 전체 내용이 본원에 참고 인용되어 있는 미국 특허 번호 6,294,398 및 6,468,819에 설명된 것, 및 침착 방법 중 일부, 예컨대 잉크젯 및 OVJD와 관련된 패턴화가 포함된다. 다른 방법이 또한 사용될 수 있다. 침착하고자 하는 물질은 이것이 구체적인 침착 방법과 상용성을 갖도록 만들기 위해서 개질화될 수 있다. 예를 들면, 알킬 및 아릴 기, 분지형 또는 비분지형, 및 바람직하게는 3개 이상의 탄소를 함유하는 것과 같은 치환기는 용액 처리를 수행할 수 있는 성능을 강화시키기 위해서 소분자로 사용될 수 있다. 20개 이상의 탄소를 갖는 치환기가 사용될 수 있으며, 3-20개의 탄소가 바람직한 범위이다. 비대칭성 구조를 지닌 물질은 대칭성 구조를 갖는 것보다 더 우수한 용액 처리성을 가질 수 있는데, 왜냐하면, 비대칭성 물질은 재결정화하는 경향을 더 낮게 가질 수 있기 때문이다. 덴드리머 치환기는 용액 처리를 수행하는 소분자의 성능을 강화시키기 위해서 사용될 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따라 제조된 디바이스는 플랫 패널 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 텔레비젼, 빌보드, 내부 또는 외부 조명 및/또는 시그날링을 위한 라이트, 헤즈업 디스플레이(heads up display), 완전 투명 디스플레이, 플렉스블 디스플레이, 레이저 프린터, 전화기, 휴대폰, PDA(personal digital assistant), 랩톱 컴퓨터, 디지탈 카메라, 캠코더, 뷰파인더, 마이크로-디스플레이, 차량, 대면적 웰, 극장 또는 운동장 스크린, 또는 표지판(sign)을 비롯한 광범위한 소비재(consumer product) 내로 혼입될 수 있다. 본 발명에 따라 제조된 디바이스를 제어하기 위해서, 능동 매트릭스 및 활성 매트릭스를 비롯한 다양한 제어 메카니즘이 사용될 수 있다. 디바이스 중 다수가 인간에게 편안한 온도 범위, 예컨대 18 내지 30℃, 보다 바람직하게는 실온(20-25℃)에서 사용되도록 의도되고 있다.
본원에 설명된 물질 및 구조는 OLED를 제외한 디바이스에서 용도를 가질 수 있다. 예를 들면, 유기 태양 전지 및 유기 광검출기와 같은 다른 광전자 디바이스는 상기 물질 및 구조를 이용할 수 있다. 보다 일반적으로, 유기 트랜지스터와 같은 유기 디바이스는 상기 물질 및 구조를 이용할 수 있다.
용어 할로, 할로겐, 알킬, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴킬, 헤테로사이클릭 기, 아릴, 방향족 기, 및 헤테로아릴은 해당 기술 분야에 공지되어 있고, 전체 내용이 참고 인용되어 있는 미국 특허 번호 7,279,704, cols. 31-32에 정의되어 있다.
백색 유기 발광 디바이스(WOLED) 기법이 직면해 있는 한가지 문제점은 저 전압 작동을 얻는 것과 동시에 거의 100% 내부 양자 효율을 얻는 것이다. 고 농도의 인광성 물질을 사용하여 3가지 향상된 WOLED 성능상 특성: 저 전압 및 고 외부 효율을 지닌 고 전력 효율, 칼라 안정성 및 디바이스 작동 안정성을 달성하는 디바이스 구조가 제공된다. 에미터 분자는 전하를 운반하는 것으로 고려되므로, 디바이스 작동 전압은 황색 및 청색 에미터의 농도를 증가시킴으로써 감소된다. 예기치 못할 정도로, 고 에미터 농도는 여전히 고 외부 양자 효율을 가능하게 한다. 전형적으로, 디바이스 효율은 에미터 농도가 높아짐에 따라 농도 켄칭 효과 때문에 감소한다. 그러나, 본원에 개시된 WOLED는 저 전압 및 고 외부 양자 효율을 동시에 가지므로, 디바이스 전력 효율은 아웃커플링 강화 고정물이 WOLED 구조 및 부착되고 인듐 아연 산화물이 애노드로서 사용될 때 100 lm/W를 초과할 수 있다. 초기 디바이스와 노화 디바이스 간의 칼라 차이는 소비자에 중요하며, 작은 편이(shift)가 에너지 스타 고체 상태 제품에 대하여 요구되고 있다. 이러한 WOLED는 초기 루미넌스의 50%로 노화될 때 < 0.02의 u'v' 편이를 갖는 것으로 입증되고, 그 작은 CIE 편이는 에미터 농도와 함께 증가하는 에미터 트랩핑 효율에 기인된다. 마지막으로, 1,000 cd/m2의 초기 루미넌스로부터 LT50＞8,000 hr는 고 효율을 지닌 동일 디바이스의 경우 얻어지며, 이는 안정한 디바이스가 전형적으로 최고 효율 디바이스가 아니기 때문에 새로운 발견이다.
백색 발광 디바이스에서 전력 효율과 수명의 바람직한 조합을 달성하는 디바이스 구조가 제공된다. 그러한 디바이스는 일반적인 조명 목적에 적합할 수 있다. 예를 들면 표 1의 디바이스 1은 아웃커플링 고정물이 OLED 기판에 부착될 때 1,000 nit의 유효 램버시안(Lambertian) 루미넌스에서 >100 lm/W인 측정된 디바이스 효율을 갖는다. 추가적으로, 아웃커플링 고정물을 사용하지 않으면, 1,000 nit로부터 LT50 > 8,000 hr가 측정된다. 이들 특성의 조합은 조명 제품에 고도로 바람직하고, 예기치 못할 정도로 종래 보고된 임의 성능보다 더 크다.
본원에 설명된 디바이스 구성의 고 효율에 기여하는 인자는 청색 에미터 및 보다 높은 파장 에미터, 특정 인광성 물질의 경우 고농도(＞15%)의 것에 대한 개별 방출 층을 갖는 이중 방출 층의 사용, 정공 수송 및 정공 차단 층의 사용, 및 광학 공동 효과(optical cavity effect)의 고려사항을 포함한다.
이중 방출 층이 바람직한데, 왜냐하면 동일 두께 호스트 물질의 경우, 청색 호스트, 예컨대 표 1의 화합물 F를 가로지르는 전압 강하가 고 파장 에미터에 대한 호스트, 예컨대 표 1의 화합물 K를 가로지르는 전압 강하보다 크기 때문이다. 이는 청색 방출의 보다 높은 에너지가 보다 낮은 에너지(고 파장) 방출의 경우에 존재하지 않는 호스트 물질의 선택시 제한을 가할 수 있기 때문이다. 이는, 예를 들면, 표 1 및 2의 디바이스 1과 디바이스 2 사이의 작동 전압 차이에 의해, 제시된다. 그러므로, 5 nm 얇은 청색 EML과 10 nm 두꺼운 황색 + 적색 EML은 전체로서 방출 층을 가로지르는 전체 전압이 가능한 낮게 유지되고, 동시에 고 CRI 및 백색 CIE 좌표에 적합한 방출 스펙트럼의 조합을 여전히 달성하는 것을 보장할 수 있는 효율적인 방법이다.
일반적으로, 본원에 사용된 바와 같이, "청색", "황색" 및 "적색" 방출은, 비록 특정 칼라가 이러한 특정 칼라에 대한 중간 칼라, 즉 녹색, 오렌지색 등일 수 있지만, 각각 "고", "중간" 및 "저" 에너지 방출에 대한 대용어로서 사용된다. "청색"은 본원에서 400 nm - 500 nm의 가시 스펙트럼 내의 피이크 파장을 갖는 방출을 의미하는데 사용되고, "황색"은 500 nm - 600 nm의 가시 스펙트럼 내의 피크 파장을 의미하는데 사용되며, "적색"은 600 nm - 700 nm 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 파장을 의미하는데 사용된다.
추가적으로, 청색 에미터에서 황색 및 적색 에미터로의 에너지 전이는 이중 방출 구조에서 발생할 수 있다. 이러한 전이는 도펀트 농도에 따라 좌우되고, 도펀트 농도를 조정함으로써 제어될 수 있다. 일반적으로, 도펀트 농도를 저농도, 예컨대 3 중량% 이하로 제어하는 것보다 비교적 고 농도, 예컨대 15 중량% 이상으로 제어하는 것이 더 용이하다. 예를 들면, 표 1에서, 디바이스 1-5에서, 단 하나의 에미터만이 '백색' 방출을 얻는데 사용된 다양한 방출 스펙트럼을 제공하도록 <=1.0%로 도핑된다. 이것은 2개의 에미터가 <1.0%로 도핑되는 경우인 디바이스 6과는 대조적이다.
이중 방출 층은 또한 방출 층들의 계면에서 방출을 강제하는 데 사용될 수 있으며, 이는 루미넌스 및 노화에 의한 색상 편이를 감소시킬 수 있다. 재조합은 에너지 준위, 층들의 전도도 및 형태적 불일치에서의 차이에 기인하여 계면에서 발행하는 경향이 있다.
설명된 디바이스 구성에서, 디바이스 작동 전압은 청색 및 황색 에미터 농도와 반비례 관계가 있다. 고 농도는 저 작동 전압을 가능하게 하고, 저 에미터 농도는 고 작동 전압을 촉진시킨다. 청색 및 황색 에미터는 그러한 디바이스 구조에서 전하를 수송한다. 일반적으로, 인광성 에미터가 정공을 수송하는데 사용된다.
적색 에미터 농도는 이것의 광발광 양자 효율(photoluminescence quantum yield: PLQY)이 거의 100%임을 보장할 정도로 낮다. 호스트에서 에미터의 고 농도는 에미터의 PLQY를 감소시킬 수 있다. 그러므로, 유의적 (550 nm 이상에서 ＞ 60% 방출) 적색 방출을 함유하는 따뜻한 백색 칼라에 대한 고 EQE는, 적색 에미터가 가장 높은 PLQY를 가질 때, 보다 용이하게 얻어진다.
정공 수송 층(표 1에서 NPD) 및 차단 층(표 1에서 화합물 A) 두께는 디바이스 작동 전압을 최소로 유지하면서 방출 층으로부터 전하 및 엑시톤 누출을 감소시키도록 선택된다. 예를 들면, 화합물 A는 NPD보다 더 효율적인 차단 물질이다. 화합물 A는 NPD의 경우 -2.8V와 대비되는 바와 같이 -2.89 V의 환원 에너지를 가지며, 이는 화합물 A가 NPD의 것과 유시한 LUMO 에너지를 가질 수 있다는 점을 보여주고 있다. NPD는 화합물 A에 대한 O.43 V와 비교되는 바와 같이 0.38 V의 산화 에너지를 가지며, 이는 NPD가 화합물 A보다 더 높은 HOMO 에너지를 갖는다는 점을 보여주고 있다. 이들 물질에 대한 환원 및 산화 전위 간의 차이는 화합물 A가 NPD보다 더 넓은 밴드 갭을 갖는다는 것을 나타낸다. 따라서, 표 1에서 제시된 NPD와 화합물 A의 조합은 NPD 단독보다 더 우수한 전자 블록커로서 작용을 할 것이며, 그리고 또한 HOMO 에너지 차이로 인한 NPD/화합물 A 계면에서 정공을 약간 느리게 할 수 있으며, 이는 디바이스에서 전하 밸런스를 조정할 수 있는 성능을 제공한다.
백색 디바이스 광학 동공은 모든 광자의 출력을 증가 또는 최대화하도록 선택될 수 있다. 그 광학 동공은 특정 층 두께, 에미터 농도, 전하 밸런스 및 재조합 위치를 갖는다. 하나의 반사성 전극을 지닌 비교적 얇은 디바이스는 파장 당 단지 하나의 안티노드(antinode)를 가질 수 있으며, 그리고 그 안티노드는 보다 낮은 파장의 경우 반사성 전극에 더 가까이 있을 수 있다. 이러한 상황에서, 최고 아웃커플링 효율은, 에미터 방출 파장이 증가함에 따라 에미터와 반사성 전극 간의 거리가 증가할 때, 얻어진다. 따라서, 반사성 전극 및 투과성 전극을 갖는 디바이스에서, 청색 에미터가 최저 파장 에미터인 경우, 청색 에미터를 반사성 전극에 가장 가깝게 위치시키는 것이 유리하다. 그러나, 보다 두꺼운 디바이스의 경우, 파장 당 복수의 안티노드가 존재할 수 있으며, 그리고 방출된 광의 파장에 대한 안티노드에 에미터를 위치시킴으로써 우수한 아웃커플링 효율이 얻어질 수 있도록 그리고 상이한 에미터가 임의의 순서로 존재할 수 있도록 상이한 위치에서 다양한 파장에 대한 안티노드가 존재할 수 있다.
도 3은 유기 발광 디바이스(300)를 도시한 것이다. 디바이스(300)는 기판(310) 상에 배치되고, 투과성 애노드(320) 및 캐소드(390)를 포함한다. 이중 유기 방출 층(360)이 애노드(320)와 캐소드(390) 사이에 배치된다. 이중 유기 방출 층(360)은 제1 유기 방출 층(362) 및 제2 유기 방출 층(361)을 더 포함한다. 제2 유기 방출 층(361)은 제1 유기 방출 층(362)에 인접하게 배치되고, 제1 유기 방출 층(362)보다 애노드(320)에 더 가까이 배치된다. 디바이스(300)는 또한 정공 주입 층(330), 정공 수송 층(340) 및 차단 층(350)을 그 순서 대로 애노드(320)와 이중 유기 방출 층(360) 사이에 배치된 상태로 포함한다. 디바이스(300)는 또한 전자 수송 층(370)과 전자 주입 층(380)을 그 순서 대로 이중 방출 층(360)과 캐소드(390) 사이에 배치된 상태로 포함한다.
하나의 실시양태에서, 백색 광을 방출하는 유기 발광 디바이스는 도 3에 예시된 바아 같이 적어도 투과성 애노드, 캐소드, 이중 유기 방출 층, 차단 층, 및 정공 주입 층을 포함한다. 그 디바이스가 다른 층을 포함하는 것은 바람직하지만, 임의적이다.
투과성 전극, 예컨대 투과성 애노드에 바람직한 물질은 투명한 전도성 산화물을 포함한다. 인듐 주석 산화물이 바람직하게 일반적으로 사용된 물질이다. 인듐 아연 산화물이 특히 바람직한 물질이다.
바람직하게는, 제1 유기 방출 층(362)은 제1 유기 방출 층 내에 15-35 중량%의 농도를 갖고, 400 nm 내지 500 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 지닌 제1 인광성 물질, 및 제1 인광성 물질의 삼중항 에너지보다 0.2 eV 이상 및 1.0 eV 이하 더 큰 삼중항 에너지를 갖는 제1 호스트 물질을 포함한다. 제1 호스트에 대한 보다 낮은 삼중항 에너지는 제1 인광성 물질에서 제1 호스트 물질로의 삼중항의 원하지 않는 전이를 결과로 야기할 수 있다. 호스트에 대한 보다 높은 삼중항 에너지는 바람직하지 못한 저 전도도를 갖는 층을 결과로 야기할 수 있다. 제1 인광성 방출 물질의 농도는 수 많은 디바이스와 비교하여 비교적 높다. 그러나, 이러한 특정 디바이스 구조에서, 제1 인광성 방출 물질의 고 농도는 그 디바이스에서 전하 수송 메카니즘에 영향을 미침으로써 디바이스 성능에 바람직하게 기여한다. 고 농도 도펀트는 층 내에서 정공 수송을 허용하는데, 이는 재조합 영역을 넓게 할 수 있다. 고 농도의 인광성 도펀트는 또한 도펀트 분자의 이용성이 방출 효율에 대한 장애물이 되지 않도록 보장한다. 35% 초과의 농도에서, 농도 켄칭은 문제가 될 수 있다. 15% 미만의 농도에서, 이러한 특정 구성에서, 정공은 층(362)에서 수송이 바람직하지 못하게 억제될 수 있다.
주목할만 하게도, 디바이스의 청색 방출(400 nm 내지 500 nm의 피크 파장) 인광성 물질은 디바이스의 다른 인광성 물질과 분리된, 그 자체 층 내에 존재한다. 청색 방출 물질의 보다 낮은 피크 파장은 보다 높은 삼중항 에너지에 해당한다. 보다 낮은 삼중항 에너지 물질을 사용하면 동일한 정도로 야기되지 않던 다양한 문제가 보다 높은 삼중항 에너지 방출 물질을 사용할 때 야기된다. 예를 들면, 설명된 바와 같이, 호스트의 선택은 방출 물질의 삼중항 에너지보다 더 높은 삼중항 에너지를 갖는 물질에 국한된다. 그러한 물질은 디바이스를 가로지르는 전압 강하에 기여한다. 또한, 청색 방출 인광성 물질과 적합한 호스트의 조합은 물질 선택시 보다 적은 제약이 존재할 때 달성될 수 있는 것에 비하여 높은 고유저항을 가질 수 있다. 예를 들면, 단지 적색 및 녹색 방출 물질만을 포함하는 층은, 보다 낮은 고유저항이 용이하게 얻어질 수 있도록, 보다 낮은 삼중항 에너지를 지닌 물질을 사용할 수 있다. 고유저항 문제로 인하여, 저 두께 4 nm 내지 6 nm를 갖는 제1 유기 방출 층을 사용하는 것이 바람직하다. 4 nm 내지 10 nm의 두께가 또한 동일한 이유로 바람직하다. 보다 낮은 두께는 원하는 청색 광을 방출시키기에 충분히 두껍지 않을 수 있다. 보다 높은 두께는 불필요하게 디바이스의 전체 전기 저항을 기여할 수 있다.
바람직하게는, 제2 유기 방출 층(361)은 제2 유기 방출 층 내에 15-35 중량%의 농도를 갖고, 500 nm 내지 600 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 지닌 제2 인광성 물질, 및 그 제2 유기 방출 층 내에 0.1-3 중량%의 농도를 갖고 600 nm 내지 700 nm에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 지닌 제3 인광성 물질을 포함한다. 제2 유기 방출 층은 또한 제3 인광성 방출 물질의 삼중항 에너지보다 더 큰 삼중항 에너지를 갖는 제2 호스트 물질을 포함한다.
제2 호스트 물질이 제3 인광성 물질의 삼중항 에너지보다 더 큰 삼중항 에너지를 갖지만, 제2 호스트 물질은 제2 인광성 물질의 삼중항 에너지보다 더 큰 삼중항 에너지를 갖는 것은 임의적이다. 인광성 물질이 디바이스의 방출 스펙트럼에 유의적으로 기여하기 위해서, 그 인광성 물질은 그것이 존재하는 층의 호스트 물질의 삼중항 에너지보다 더 낮은 삼중항 에너지를 가져야 한다. 따라서, 설명된 구성에서, 제3 인광성 물질은 광을 방출하지만, 제2 인광성 물질은 반드시 광을 방출하는 것은 아니다. 제2 인광성 물질은 다른 방식으로 디바이스 성능에 기여한다. 설명된 농도에서, 제2 인광성 물질은 제2 유기 방출 층에서 매우 우수한 정공 수송 물질로서 작용할 수 있으며, 그리고 또한 제3 인광성 물질의 방출을 감작화할 수 있다. 제2 인광성 물질로부터 유의적인 방출이 필요하다면, 제2 호스트 물질은 제2 인광성 물질의 삼중항 에너지보다 더 큰 삼중항 에너지를 가져야 한다.
제2 인광성 물질은 제2 유기 방출 층 내에 15-35 중량%의 농도를 갖는 것이 바람직하다. 이 농도는 제2 인광성 물질이 정공을 제2 유기 방출 층을 가로질러서 제1 유기 방출 층에 고 정공 전도도로 수송하는 것을 허용한다. 보다 낮은 농도에서, 그러한 수송은 발생하지 않을 수 있거나 또는 단지 보다 낮은 정공 전도도로 발생할 수 있다. 보다 높은 농도에서, 전하 밸런스가 영향을 받을 수 있으며 디바이스 효율을 증가시킬 수 있으며, 즉 보다 높은 농도는 정공이 방출 층으로부터 누출되는 지점에 이르는 층의 정공 수송 성능을 증가시킬 수 있다. 화합물 B는 제2 인광성 물질로서 사용될 수 있는 물질의 바람직한 예이다. 사용될 수 있는 다른 물질은 소정의 피크 방출 파장을 갖는 하기 표 3에 열거된 물질을 포함할 수 있다.
본 발명이 작용하는 이유에 관하여 임의의 이론에 의해 한정하고자는 것은 아니지만, 100 lm/watt 이상을 지닌 디바이스를 비롯한 예외적인 전력 효율에 대한 한가지 이유가 양자의 층 내에 고 정공 전도도를 지닌 이중 유기 방출 층(360)의 사용에 있는 것으로 고려된다. 제1 유기 방출 층(362)에서 고 정공 전도도는 제1 인광성 물질에 대하여 15-35 중량%의 농도를 사용함으로써 달성된다. 이 고 정공 전도도는 정공이 제1 유기 방출 층(362)과 제2 유기 방출 층(361)의 사이 계면으로부터 용이하게 멀리 이동하는 것을 허용하며, 이는 재조합 영역을 확대하고 조밀한 재조합 영역, 특히 계면 부근과 관련된 문제점을 감소시킨다. 제2 유기 방출 층(361)에서 고 정공 전도도는 제2 인광성 물질에 대하여 15-35 중량%의 농도를 사용함으로써 달성된다. 이중 방출 층(360)의 애노드 면 상에 있는 제2 유기 방출 층(361)에서 정공 전도는 정공이 제1 유기 방출 층(362)과 제2 유기 방출 층(361) 사이 계면 부근 재조합 영역에 도달하는 것을 허용한다. 인광성 유기 발광 디바이스의 방출 층에 사용된 호스트 도펀트 조합에서 정공 전도는 일반적으로 도펀트 분자 상에서 발생한다. 설명된 농도에서, 매우 우수한 정공 전도는 인광성 도펀트 및 그러한 도펀트에 대한 호스트의 광범위성에 대한 결과일 것으로 예상된다. 하기 표 3은 그러한 호스트 및 도펀트의 수 많은 예를 제공한다. 또한, 15 중량% 이하의 도펀트 농도에서 고 정공 전도도를 갖는 호스트와 도펀트의 특정 조합을 선택함으로써, 그러한 고 도펀트 농도를 사용하는 일 없이 고 정공 전도도 및 상응하게 매우 우수한 결과를 달성하는 것이 가능할 수도 있다.
제2 유기 방출 층 내에는 0.1-3 중량%의 농도를 갖는 제3 인광성 물질이 존재한다. 제3 인광성 물질은 주로 적색 광을 방출하기 위해서 그리고 디바이스에 바람직한 CIE 및 CRI에 기여하기 위해서 존재한다. 보다 낮은 농도에서, 적색 광의 충분한 방출이 존재할 수 있다. 제3 인광성 물질의 방출이 제2 인광성 물질의 존재에 의해 감작화되기 때문에, 적색 광의 지나친 과도한 방출 및/또는 3 중량% 초과의 농도에서 농도 켄칭이 존재할 수 있다. 화합물 C는 제3 인광성 물질로서 사용될 수 있는 물질의 바람직한 예이다. 사용될 수 있는 다른 물질은 소정의 피크 방출 파장을 갖는 하기 표 3에 열거된 물질을 포함한다.
캐소드는 반사성인 것이 바람직하고, 제2 방출 층은 캐소드보다는 투과성 애노드에 더 가까이 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 정렬은 몇가지 바람직한 효과를 허용한다. 첫째, 방출 물질에 대한 소정의 방출 파장에 해당하는 광학 "노드"에 방출 물질을 위치시키는 것이 바람직하다. 일차 근사법으로서, 하나의 반사성 층이 존재할 때, 반사성 층으로부터 방출 파장의 1/4 광학 경로 거리에 노드가 존재한다. 따라서, 보다 높은 파장 방출 물질보다 반사성 층에 더 가까이 청색 방출 물질을 배치하는 것이 바람직하다, 투과성 애노드는 또한 파장에 따라 달라질 수 있는 일부 반사율을 가질 수 있다. 대개, 일차 근사법은, 이것이 보다 높은 파장 방출 층보다 캐소드에 더 가까이 청색 방출 층을 배치하는 데 일반적으로 여전히 바람직할 수 있긴 하지만, 층을 배치하는 지점을 정확하게 결정할 때 전적으로 정확하지 않을 수 있다. 광학 동공 최적화를 달성하기 위해서 디바이스 내에 층을 배치하는 지점을 정확하게 측정하는데 이용될 수 있는 모델링은 공지되어 있다. 그러한 모델링은 문헌[Dodabalapur et al, Physics and applications of organic microcavity light emitting diodes, J. Appl. Phys. 80 (12), 15 December 1996]에 설명되어 있다. 그러한 모델링에 사용될 수 있는 프로그램은 Flumim AG(쉬스 8835 푸에즈베르그 도르프슈트라쎄 7)으로부터 구입가능하다. IZO는 투과성 애노드로서 사용하기에 적합한데, 그 이유는 부분적으로 그것이 투과성 전극 물질로서 일반적으로 사용된 ITO보다 큰 굴절율을 갖고 있기 때문이다. 방출 물질의 위치를 조정하는 것은, 디바이스를 가로지르는 전압 강하에서의 임의 증가를 최소화하기 위해서, 그리고 재조합이 발생하는 경우 영향을 미칠 수 있는 전하 밸런스 고려사항에 미치는 추가 두께의 영향을 최소화하기 위해서, 고 전도성 층, 예컨대 정공 수송 층 및 전자 수송 층의 두께를 조정함으로써 달성되어야 한다.
차단 층은 제2 유기 방출 층에 인접하게 그리고 제2 유기 방출 층과 애노드 사이에 배치된다. 그 차단 층은 제2 호스트 물질의 최저 비점유 분자 오비탈보다 0.1 eV 이상 더 큰 최저 비점유 분자 오비탈을 갖는다. 이러한 차이의 결과로서, 전자는 제2 유기 방출 층에서 차단 층으로 이동하기 쉽지 않다.
정공 수송 층은 차단 층과 애노드 사이에 배치된다. 정공 수송 층으로는 고 정공 전도도를 지닌 물질이 바람직하다. NPD가 바람직한 물질이지만, 다른 물질이 사용될 수 있다. NPD는 5 × 10-4 cm2 V-1 s-1의 정공 이동도를 가지며, 문헌[So et al., 'Bipolar Carrier Transport in Organic Small Molecules for OLED,' Proceedings of the Society for Information Display. 38, 1497 (2007)]을 참조할 수 있다. NPD에 필적하거나 또는 그 보다 더 큰 정공 이동도를 갖는 물질이 사용될 수 있다. 적합한 물질은 하기 표 3에 열거되어 있다.
도 3에 설명된 구성에서, 차단 층(350)은 12-18 nm의 두께를 갖고, 정공 수송 층(340)은 12-18 nm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 차단 층(350)이 12-37 nm의 두께를 갖고 정공 수송 층(340)이 12-37 nm의 두께를 갖는 다른 바람직한 두께이 있다. 이들 두께는 각 층이 의도한 기능을 수행하는 것을 허용하기에 크게 충분하지만, 불필요하게 디바이스를 가로지는 전압 강하에 기여하도록 두꺼워지지 않아야 한다. 또한, 단지 도 3에 예시된 층만을 포함하는 구성의 경우, 주입 층이 일반적으로 매우 얇기 때문에, 정공 수송 층(340) 및 차단 층(350)의 전체 두께는 애노드(320)와 이중 방출 층(360) 간의 대부분 거리에 해당한다. 설명된 두께 범위는 광학 동공 효과를 이용하는데 유용하다.
층이 "투과성"으로서 설명될 때, 그것은 디바이스가 사용시 광이 층을 통과하여 관찰자에게 도달한다는 것을 의미한다. 이러한 작용을 달성하기에 충분한 어떠한 투과도라도 충분하다. 층의 투과도는 일반적으로 파장 의존적이고, 가시 광의 스펙트럼을 가로지는 50% 평균 투과도가 투과성 전극에 사용가능한 투과도의 하한이다. 일반적으로, 훨씬 더 높은 투과도의 층이 이용가능하며, 본원에 설명된 바와 같은 "투과성" 층에 바람직하다.
상기 설명된 바와 같이 구성을 사용하고 물질을 선택함으로써, 예상외로 디바이스를 가로지르는 저 전압 강하를 갖는 백색 방출 디바이스가 달성될 수 있다. 디바이스를 가로지르는 전압 강하는 3.5 eV - 4.1 eV인 것이 바람직하다. 디바이스를 가로지는 전압 강하는 3.7 eV 미만인 것이 보다 더 바람직하다. 이들 전압 강하는 1000 cd/m2의 루미넌스에서 존재할 수 있다. 디바이스를 가로지르는 전압 강하를 최소화하는 것이 바람직하다. 전압 강하는 몇가지 인자에 기인한다. 첫째, 디바이스의 청색 방출 물질은, 디바이스에서 최고 삼중항 에너지 방출 물질로서, 디바이스를 가로지르는 전압 강하에 대하여 최소치를 설정하는 약 2.7 eV의 삼중항 에너지를 갖는다. 따라서, 디바이스에서 각 층 및 각 계면은, 층의 저항에 기인하거나, 또는 계면의 HOMO/LUMO 차이에 기인하여, 추가의 전압 강하에 기여할 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 구성을 이용하고 물질을 사용함으로써, 전압 강하가 최소화될 수 있다.
도 3의 구성에서, 재조합은 이중 방출 층(360) 내에서 발생하는 것이 바람직하다. 재조합이 종종 계면에서 또는 그 부근에서 발생하기 때문에, 재조합은 제1 유기 방출 층(362) 및 제2 유기 방출 층(361)의 계면에서 또는 그 부근에서 발생하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 전자는 주로 캐소드와, 제1 유기 방출 층(362)과 제2 유기 방출 층(361)의 계면과의 사이의 전도에 해당하며, 그리고 정공은 주로 애노드와 상기 계면과의 사이의 전도에 해당한다. 이는 제2 유기 방출 층(362)이 디바이스 내에서 도저히 방출할 수 없는 제2 인광성 물질에 의해 과도하게 도핑되는 한가지 이유이다 - 인광성 물질은 일반적으로 우수한 정공 수송체이고 제2 인광성 물질은 제2 유기 방출 층(361)이 우수한 정공 전도를 갖도록 하게 할 수 있다.
상이한 물질의 선택을 이용하면, 도 3의 구성 이면에 있는 주요소는 투과성 캐소드를 갖는 디바이스에 적합하게 되도록 할 수 있다. 도 4는 그러한 디바이스를 도시한 것이다.
도 3의 디바이스(300)과 유사하게, 도 4의 디바이스(400)는 기판(410) 상에 배치되고, 애노드(420) 및 캐소드(490)를 포함한다. 디바이스(300)과 디바이스(400) 간의 한가지 차이점은 디바이스(400)가 투과성 캐소드(490)를 갖는 것이 필요로 한다는 점이다. 이중 유기 방출 층(460)이 애노드(420)와 캐소드(490) 사이에 배치된다. 이중 유기 방출 층(460)은 제1 유기 방출 층(461), 및 제2 유기 방출 층(462)을 더 포함한다. 제1 유기 방출 층(461)은 제2 유기 방출 층(462)에 인접하게 배치된다. 디바이스(300)와 디바이스(400) 간의 한가지 차이점은 디바이스(400)에서 제1 유기 방출 층(461)이 제2 유기 방출 층(462)보다 애노드(420)에 더 가까이 배치된다는 점이다. 디바이스(400)는 또한 정공 주입 층(430), 정공 수송 층(440), 및 차단 층(450)을 그 순서 대로 애노드(420)와 이중 유기 방출 층(460) 사이에 배치된 상태로 포함한다. 디바이스(400)는 또한 전자 수송 층(470) 및 전자 주입 층(480)을 그 순서로 이중 방출 층(360)과 캐소드(490) 사이에 배치된 상태로 포함한다.
디바이스(300)의 제1 및 제2 유기 방출 층(362 및 361)과 디바이스(400)의 제1 및 제2 유기 방출 층(461 및 462)과의 사이의 차이점은, 이들 층에서 물질의 특성 및 특징이 정의되는 방식 때문에, 단지 의미적인 것이 아니다. 단순 용어에서, 디바이스(300)는 다른 방출 층보다 캐소드에 더 가까이 배치된 청색 에미터 층(제1 유기 방출 층(362))을 갖고, 반면에 디바이스(400)는 애노드에 더 가까이 배치된 청색 방출 층(제1 유기 방출 층(461))을 갖는다.
바람직하게는, 제1 유기 방출 층(461)은 이 제1 유기 발광 층 내에 15-35 중량%의 농도를 갖고 400 nm 내지 500 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 지닌 제1 인광성 물질, 및 제1 인광성 물질의 삼중항 에너지보다 0.2 eV 이상 및 1.0 eV 이하 더 큰 삼중항 에너지를 갖는 제1 호스트 물질을 포함한다. 제1 호스트에 대한 보다 낮은 삼중항 에너지는 제1 인광성 물질에서 제1 호스트 물질로의 삼중항의 원하지 않는 전사를 결과로 야기할 수 있다. 호스트에 대한 보다 높은 삼중항 에너지는 바람직하지 못한 저 전도도를 갖는 층을 결과로 야기할 수 있다. 제1 인광성 방출 물질의 농도는 수 많은 디바이스와 비교하여 비교적 높다. 층(361)에 대하여 논의된 것과 유사한 전하 수송 메카니즘이 또한 층(461)에도 적용가능하다.
주목할만 하게도, 디바이스(400)의 청색 방출 (400 nm 내지 500 nm 간의 피크 파장) 인광성 물질은 디바이스 내에 다른 인광성 물질과는 분리된, 그 자신의 층, 제1 유기 방출 층(461)에 존재한다. 고려사항은 디바이스(300)과 관련하여 설명된 것들과 유사하다: 청색 방출 층에서 물질 선택시 제약으로 기인하여, 트레이드 오프가 필요하고, 저 두께, 4 nm 내지 6 nm를 갖는 제1 유기 방출 층(361 또는 461)을 사용하는 것이 바람직하다. 4 nm 내지 10 nm의 두께가 또한 동일한 이유로 바람직하다.
바람직하게도, 제2 유기 방출 층(462)은 이 제2 유기 방출 층 내에 15-35 중량%의 농도를 갖고 500 nm 내지 600 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 지닌 제2 인광성 물질, 및 제2 유기 방출 층 내에 0.1-3 중량%의 농도를 갖고 600 nm 내지 700 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 지닌 제3 인광성 물질을 포함한다. 제2 유기 방출 층(462)은 또한 제3 인광성 방출 물질의 삼중항 에너지보다 더 큰 삼중항 에너지를 갖는 제2 호스트 물질을 포함한다.
제2 유기 방출 층(361)에서 (물질이 방출하는) 물질의 상대적 삼중항 에너지 및 감작화 방출에 대한 논의는 또한 제2 유기 방출 층(462)에 적용된다.
제2 인광성 물질은 제2 유기 방출 층 내에 15-35 중량%의 농도를 갖는 것이 바람직하다. 호스트는 전자에 대한 에미터의 전위 불안정성에 기인하여 전자를 운반하는 것이 바람직하다. 따라서, 호스트의 전자 전도도는 재조합이 발생하는 지점을 결정할 때 유리하다. 보다 우수한 전자 전도 특성을 갖는 호스트는 캐소드에 더 가까이 위치하는 것이 바람직하다. 그러한 디바이스의 예로는 청색 방출 물질, 예컨대 화합물 H가 mCBP에 도핑되며, 그리고 적색 방출 물질, 예컨대 화합물 C가 BAlq에 도핑되는 경우가 있다. BAlq는 mCBP보다 더 우수한 전자 수송체이며, 이는 디바이스(9)에 도시되어 있는 바와 같이 캐소드에 더 가까운 적색 방출 층을 배치하는 것이 바람직하다.
제3 인광성 물질은 제2 유기 발광 층 내에 0.1-3 중량%의 농도를 갖는다. 이 제3 인광성 물질은 적색 광을 방출하기 위해서 그리고 디바이스에 바람직한 CIE 및 CRI에 기여하기 위해서 주로 존재한다. 보다 낮은 농도에서, 적생 광의 충분한 방출이 존재하지 않을 수 있다. 제3 인광성 물질의 방출이 제2 인광성 물질의 존재에 의해 감작화되기 때문에, 적색 광의 휠씬 많은 방출 및/또는 3 중량% 초과의 농도에서의 농도 켄칭이 존재할 수 있다. 화합물 C는 제3 인광성 물질로서 사용될 수 있는 물질의 바람직한 예이다. 사용될 수 있는 다른 물질은 소정의 피크 방출 파장을 갖는 하기 표 3에 열거된 물질을 포함한다.
바람직하게도, 애노드(420)는 반사성이다. 광학 동공에 관한 유사한 고려사항이 디바이스(300) 및 디바이스(400)에 적용되며, 예를 들면, 보다 낮은 파장 에미터를 반사성 전극에 더 가까이 위치시키는 것과 그 방출 물질로부터 원하는 방출 파장에 대한 노드에 방출 물질을 위치시키는 것이 바람직하다.
양자의 디바이스(300) 및 디바이스(400)에서, 디바이스는 기판 상에 먼저 성장된 애노드로서 예시되지만, 기판 상에 먼저 성장된 캐소드일 수 있다.
본원에서 사용하도록 표지화된 화합물은 다음과 같다.
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006
화합물 M is TCTA, 또는 4,4',4"-트리스-(N-카르바졸릴)-트리페닐아민이다. TPBI는 1,3,5-트리스-(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)-벤젠이다.
화합물 K는 일본 동경의 닛폰 스틸 컴파니(NSCC)로부터 NS60으로서 이용가능한 화합물이다. 화합물 L은 한국의 LG 케미칼스로부터, LG201로서 구입가능하다.
실험
디바이스는 표준 제조 기법을 이용하여 제조하였다. 디바이스는 하기 표 1에 나타낸 구조식을 보유하였다. 백분율은 중량%이었다. 디바이스의 성능을 측정하고, 측정된 성능을 하기 표 2에 나타냈다. 표 2에서 디바이스 특성은 전류 및 전압(V) 및 기판에 법선인 루미넌스를 동시에 측정하여 결정함으로써, 외부 양자 효율(EQE) 및 전력 효율(PE)은 이들 측정치 및 람베르시안 방출의 가정으로부터 계산하였다. 디바이스의 전체 전력 효율은, 아웃커플링 강화 고정물이 인덱스 매칭 유체를 사용하여 WOLED 기판에 부착될 때, 20" 적분 구에 배치함으로써 측정하였다. 유효 람베리시안 루미넌스는 20" 적분 구에서 측정된 전체 광학 플럭스를 3.14 및 활성 디바이스 영역으로 나눔으로써 결정하였다. CIE는 1931년에 CIE(Commission Internationale de l'Eclairage)에 의해 개발된 표준 칼라 공간 상의 좌표를 의미한 것이다. CRI는 표준 CRI(color rendering index) Ra를 의미한다. LT50는 수명의 측정치이고, 디바이스가 일정한 전류에서 구동될 때 광 출력이 50% 감소하는 데 걸리는 시간을 의미한다.
[표 1]
디바이스 구조
Figure pct00007
[표 2]
표 1의 디바이스에 대한 디바이스 성능
Figure pct00008
디바이스 1은 이웃커플링 고정물이 OLED 기판에 부착될 때 1,000 nit의 유효 람베르시안 루미넌스에서 > 100 lm/W인 측정된 디바이스 효율을 가졌다. 추가로, 수명은 1,000 nit에서 LT50 > 8,000 hr이었다. 이들 2가지 특성의 조합은 조명 제품에 매우 바람직하고, 예기치 못할 정도로 종래 보고된 임의의 성능보다 더 컸다.
디바이스 1 및 디바이스 2는 애노드 물질을 제외하고는 동일하였다. 디바이스 1은 가시 범위에 걸쳐 ＞ 1.9의 굴절율을 갖는 IZO를 사용하고, 반면에 디바이스 는 480 nm보다 더 짧은 파장에서 1.9 초과이지만, 가시 영역 내의 다른 파장에서 더 작은 굴절율을 갖는 ITO을 사용하였다. IZO의 고 굴절율은 디바이스 1이 디바이스 2보다 더 높은 전력 효율을 갖는 하나의 이유일 수 있었다. 디바이스 1 효율은 또한 차단 층으로서 화합물 A를 사용함으로써 그리고 청색 및 황색 에미터 B의 고 농도(＞15%)를 사용함으로써 향상되었다. 디바이스 1의 전력 효율은 또한 황색 에미터(화합물 B)을 사용함으로써 최적화될 수 있고, 그 에미터는 광순응 반응 곡선을 더욱 효율적으로 중합하는 방출 스펙트럼을 가졌다. 디바이스 1 및 2의 저 전압은 얇은 (5 nm) 청색 방출 층을 상응하는 저 전압 강하를 이용함으로써 향상되었다. 디바이스 1은, 이것이 20" 적분 구에서 아웃커플링 강화 고정물을 사용하여 측정될 때, 1,000 nit의 유효 루미넌스에서 102 ml/W를 달성하였다.
디바이스 3은 디바이스 2와 거의 동일하였다. 디바이스 3은 디바이스 2에서 적색 에미터(화합물 C)보다 더 진한 적색 에미터(화합물 D)를 사용하였다. 화합물 D는 디바이스 2에 비하여 디바이스 CRI를 증가시키기 위해서 디바이스 3 내로 혼입하였다.
디바이스 4는 디바이스 3보다 더 높은 농도의 화합물 D를 가지며, 그리고 이러한 고 농도의 화합물 D는 66에서 88로의 CRI의 유의적인 증가를 가능하게 하였다.
디바이스 5는 에너지 스타 등급 고체 상태 에너지 광원에 대하여 특정되어 있는 CIE에서 고 CRI를 얻기 위해서 디바이스 4보다 더 많은 화합물 D 및 E의 농도를 가졌다.
디바이스 6은 총 3개의 에미터를 지닌 단일 EML을 가로지르는 전압 강하가 동일 전체 EML 두께를 갖는 디바이스 2를 초과하였다. 디바이스 6는 디바이스 2보다 0.5 V 더 높은 전압에서 작동하였고, 표 1 및 표 2에서 모든 다른 예보다 O.4 V 이상에서 작동하였다.
디바이스 7은 고 효율을 지닌 특히 낮은 전압 디바이스를 얻는데 사용된 디바이스의 구성의 입증한 것이였다.
디바이스 8 및 디바이스 9는 본원에서 설명된 바람직한 디바이스 구조를 갖지 않았고, 결과로서 보다 높은 전압 및 보다 낮은 전력 효율을 가졌다. 디바이스 8 및 디바이스 9는 개별 층 각각 내에 동일한 방출 물질을 지닌 이중 방출 층을 가졌지만, 층의 순서를 바꾸었다. 디바이스 8에서, 청색 방출 물질(화합물 H)은 mCBP에 도핑되었고, 적색 방출 물질보다 반사성 캐소드에 더 가까이 위치하였다. 디바이스 9에서, 적색 방출 물질(화합물 C)이 BAIq 내에 도핑되었고, 청색 방출 물질보다 캐소드에 더 밀집하게 위치하였다. 디바이스 8 및 9는, BAIq가 mCBP보다 더 우수한 전자 수송체이기 때문에, 적색 방출 층이 청색 방출 층보다 더 우수한 전자 전도도를 갖는 경우인 물질의 예를 제공하였으며, 이는 도 4의 디바이스 당 캐소드에 더 가까이 적색 방출 층을 배치하는 것이 바람직하였다.
다른 물질과의 조합
유기 발광 디바이스에서 특정한 층에 유용한 본원에서 설명된 물질은, 달리 특정되어 있지 않는 한, 디바이스 내에 존재하는 광범위한 다른 물질과 조합하여 사용될 수 있었다. 예를 들면, 본원에 개시된 방출 도펀트는 광범위한 호스트, 수송 층, 차단 층, 주입 층, 전극 및 존재할 수 있는 다른 층과 함께 사용될 수 있다. 이하에 설명되거나 칭하는 물질은 본원에 개시된 화합물과 조합으로 유용할 수 있는 물질의 비제한적인 예이고, 해당 기술 분야의 당업자들은 문헌을 참고하여 조합으로 유용할 수 있는 다른 물질을 확인할 수 있다.
본원에 개시된 물질에 이외에 및/또는 그 개시된 물질과 조합으로, 수 많은 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 호스트 물질, 도펀트 물질, 엑시톤/정공 층 물질, 전자 수송 및 전자 주입 물질이 OLED에 사용될 수 있다. 본원에 개시된 물질과 조합으로 OLED에 사용될 수 있는 물질의 비제한적 예들은 하기 표 3에 열거되어 있다. 표 3은 비제한적인 부류의 물질, 각 부류에 대한 화합물의 비제한적인 예 및 그 물질을 개시하고 있는 참고문헌을 열거하고 있다.
표 3
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Figure pct00018
Figure pct00019
본원에 설명된 다양한 실시양태는 단지 예를 든 것이고, 본 발명의 영역을 한정하고자 의도된 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, 본원에서 설명된 물질 및 구조식 중 많은 것들이 본 발명의 사상으로부터 벗어나는 일 없이 다른 물질 및 구조식에 의해 대체될 수 있다. 그러므로, ,특허청구된 바와 같은 본 발명은, 해당 기술 분야의 당업자에 의해 명백히 이해되는 바와 같이, 특정 실시예 및 본원에 설명된 바람직한 실시양태로부터의 변형을 포함한다. 본 발명이 작동하는 이유에 관한 다양한 이론은 제한되지 않는 것으로 이해된다.

Claims (15)

  1. 애노드;
    캐소드;
    제1 유기 방출 층으로서,
    제1 유기 방출 층 내에 15-35 중량%의 농도를 갖고 400 nm 내지 500 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 갖는 제1 인광성 물질, 및
    제1 인광성 물질의 삼중항 에너지보다 0.2 eV 이상 및 1.0 eV 이하 더 큰 삼중항 에너지를 갖는 제1 호스트 물질
    을 더 포함하고, 애노드와 캐소드 사이에 배치되는 제1 유기 방출 층;
    제2 유기 방출 층으로서,
    제2 유기 방출 층 내에 15-35 중량%의 농도를 갖고 500 nm 내지 600 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 갖는 제2 인광성 물질,
    제2 유기 방출 층 내에 0.1-3 중량%의 농도를 갖고 600 nm 내지 700 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 갖는 제3 인광성 물질, 및
    제3 인광성 물질의 삼중항 에너지보다 더 큰 삼중항 에너지를 갖는 제2 호스트 물질
    을 더 포함하고, 애노드와 캐소드 사이에 배치되며, 제1 유기 방출 층에 인접하는 제2 유기 방출 층;
    제2 유기 발광 층과 애노드 사이에서 제2 유기 방출 층에 인접하게 배치되고, 제2 호스트 물질의 최저 비점유 분자 오비탈보다 0.1 eV 이상 더 큰 최저 비점유 분자 오비탈을 갖는 차단 층;
    차단 층과 애노드 사이에 배치된 정공 수송 층
    을 포함하고, 애노드와 캐소드 중 하나 이상은 투과성인 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 애노드가 투과성이고 상기 캐소드가 반사성인 다비이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 유기 방출 층은 제1 유기 방출 층보다 애노드에 더 가까이 배치되는 것인 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 애노드가 반사성이고 상기 캐소드가 투과성인 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 유기 방출 층은 제1 유기 방출 층보다 캐소드에 더 가까이 배치되는 것인 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 호스트 물질은 제1 인광성 물질의 삼중항 에너지보다 0.2 eV 이상 및 0.5 eV 이하 더 큰 삼중항 에너지를 갖는 것인 디바이스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 정공 수송 층은 NPD로 주구성되는 것인 다바이스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 정공 수송 층은 5 × 10-4 cm2 V-1s-1 이상의 이동도를 갖는 것인 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 애노드는 인듐 아연 산화물로 주구성되는 것인 디바이스.
  10. 제1항에 있어서, 1000 cd/m2의 루미넌스에서 디바이스를 가로지르는 전압 강하가 3.5 eV - 4.1 eV인 디바이스.
  11. 제1항에 있어서, 1000 cd/m2의 루미넌스에서 디바이스를 가로지르는 전압 강하가 3.7 eV 미만인 디바이스.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제2 인광성 물질이 화합물 B인 디바이스.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 유기 방출 층은 4 nm 내지 10 nm의 두께를 갖는 것인 디바이스.
  14. 제1항에 있어서, 상기 차단 층은 12-37 nm의 두께를 갖고, 상기 정공 수송 층은 12-37 nm의 두께를 갖는 것인 디바이스.
  15. 디바이스를 포함하는 소비재(consumer product)로서, 상기 디바이스는
    애노드;
    캐소드;
    제1 유기 방출 층으로서,
    제1 유기 방출 층 내에 15-35 중량%의 농도를 갖고 400 nm 내지 500 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 갖는 제1 인광성 물질, 및
    제1 인광성 물질의 삼중항 에너지보다 0.2 eV 이상 및 1.0 eV 이하 더 큰 삼중항 에너지를 갖는 제1 호스트 물질
    을 더 포함하고, 애노드와 캐소드 사이에 배치되는 제1 유기 방출 층;
    제2 유기 방출 층으로서,
    제2 유기 방출 층 내에 15-35 중량%의 농도를 갖고 500 nm 내지 600 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 갖는 제2 인광성 물질,
    제2 유기 방출 층 내에 0.1-3 중량%의 농도를 갖고 600 nm 내지 700 nm의 파장에서 가시 스펙트럼 내의 피크 방출 파장을 갖는 제3 인광성 물질, 및
    제3 인광성 물질의 삼중항 에너지보다 더 큰 삼중항 에너지를 갖는 제2 호스트 물질
    을 더 포함하고, 애노드와 캐소드 사이에 배치되며, 제1 유기 방출 층에 인접하는 제2 유기 방출 층;
    제2 유기 발광 층과 애노드 사이에서 제2 유기 방출 층에 인접하게 배치되고, 제2 호스트 물질의 최저 비점유 분자 오비탈보다 0.1 eV 이상 더 큰 최저 비점유 분자 오비탈을 갖는 차단 층;
    차단 층과 애노드 사이에 배치된 정공 수송 층
    을 더 포함하고, 애노드와 캐소드 중 하나 이상은 투과성인 것인 소비재.
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