KR20150134371A - 백색 유기 발광 디바이스 - Google Patents

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우테 하이네마이어
크리스티안 렌나르츠
게르하르트 바겐블라스트
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Abstract

본 발명은 별도의 적층된 청색/녹색 인광 및 적색 인광 층을 갖는 백색 유기 발광 디바이스에 관한 것이다. 백색 유기 발광 디바이스는 원하는 자연 백색을 발광하며, 감소된 전력 소비, 우수한 전류 효율, 효능, 외부 양자 효율 (EQE) 및/또는 수명을 나타낸다. 특히, 백색 유기 발광 디바이스의 효율이 개선되며, 동시에 백색 유기 발광 디바이스의 수명이 증가된다.

Description

백색 유기 발광 디바이스 {WHITE ORGANIC LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은 별도의 적층된 청색/녹색 인광 및 적색 인광 층을 갖는 백색 유기 발광 디바이스에 관한 것이다. 백색 유기 발광 디바이스는 원하는 자연 백색 색상을 발광하며, 감소된 전력 소비, 우수한 전류 효율 (암페어당 칸델라), 효능 (와트당 루멘), EQE (외부 양자 효율=전자당 광자) 및/또는 수명을 나타낸다. 특히, 백색 유기 발광 디바이스의 효율이 개선되며, 동시에 백색 유기 발광 디바이스의 수명이 증가된다.
적색, 녹색 및 청색 형광 방출체를 사용한 모든 형광 백색 OLED가 이미 수만 시간의 상당히 긴 수명을 나타내지만, 그의 효능은 여전히 제한적이다. 더 높은 효능 값에 도달하고, 일반적인 조명 시장으로 확대시키기 위하여, 더 효율적인 OLED 적층체가 집중적으로 연구되고 있다. 이러한 적층체는 인광 적색, 녹색 및 청색 방출체를 사용하거나 또는 형광 청색 방출체와 적색 및 녹색 인광 방출체를 조합한다 (하이브리드 OLED).
고 효율 백색 유기 발광 디바이스 (OLED)는 에너지 절감 솔리드-스테이트 라이팅 및 친환경 평면 디스플레이 패널에 대한 커다란 가능성을 갖는다. 게다가, 백색 OLED는 종이와 같은 박막을 형성할 수 있으므로 투명 라이팅 패널 또는 발광 월페이퍼 등의 조명 기술에서의 새로운 설계의 장을 열 것으로 기대된다. 인광체, 예컨대 fac-트리스(2-페닐피리딘)이리듐(III) (Ir(ppy)3) 및 이리듐(III)비스(4,6-(디플루오로페닐)피리디나토-N,C2')피콜리네이트 (FIrpic)는 단일항 및 삼중항 엑시톤을 광자로 100% 전환시키는 정도로 높은 내부 효율이 가능하므로, 인광 OLED 기술은 고 효율 백색 OLED를 실현하는 필수적인 방법이다.
EP1390962B1은 백색광을 발광하며, 발광부를 포함하는 유기 발광 디바이스에 관한 것이며, 발광부는 호스트 물질 및 복수의 발광 도펀트를 포함하며, 발광부는 복수의 밴드로 이루어지며, 각각의 발광 도펀트는 발광부내의 별도의 밴드로 도핑되며, 발광 도펀트 중의 하나 이상은 인광에 의하여 발광되며, 각각의 밴드에서 두께 및 도펀트 농도를 조절하여 디바이스 색상을 조정할 수 있다.
문헌 (S. R. Forrest et al., Adv . Mater. 14 (2002) 147)에는 두 백색 발광 OLED가 개시되어 있다:
디바이스 1 (3종의 인광 도핑제를 갖는 구성):
캐소드: LiF/Al
전자 수송 층: 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (BCP)
황색 발광 밴드:
Figure pct00001
(Bt2Ir(acac))/4,4'-N,N'-디카르바졸-비페닐 (CBP)
적색-발광 밴드:
Figure pct00002
(Btp2Ir(acac))/CBP
청색-발광 밴드:
Figure pct00003
FIrpic/CBP
정공 수송 층: 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐 (α-NPD)
정공 주입 층: 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌 술폰산) (PEDOT:PSS)
애노드: 산화인듐/주석 (ITO)
기판: 유리
디바이스 2 (2종의 인광 도핑제 및 차단 층을 갖는 구성):
캐소드: LiF/Al
전자 수송 층: BCP
적색-발광 밴드: Btp2Ir(acac)/CBP
정공/엑시톤-차단 층: BCP
청색-발광 밴드: FIrpic/CBP
정공 수송 층: α-NPD
정공 주입 층: PEDOT:PSS
애노드: 산화인듐/주석 (ITO)
기판: 유리
문헌 (S. T. Lee et al., Applied Physics Letters 82 (2003) 4224-4226)에는 백색 유기 발광 디바이스의 효율이 증감제로서 인광 물질인 Ir(ppy)3을 도입하여 백색 유기 발광 디바이스의 효율을 상당히 개선시킬 수 있는 것으로 보고되어 있다. Ir(ppy)3 및 4-디시아노메틸렌)-2-t-부틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸줄롤리딜-9-에닐)은 4,4'-N,N'-디카르바졸-비페닐 (CBP) 호스트로 동시도핑된다. 동시도핑된 CBP층의 두께 또는 Ir(ppy)3의 농도를 조절하여 백색 발광의 색도를 조정할 수 있다.
문헌 (G. Schwartz et al., Adv . Mater. 2007, 19, 3672)에는 청색 형광단으로서 N,N'-디-1-나프탈레닐-N,N'-디페닐-[쿼터페닐]-4,4"'-디아민 (4P-NPD) 및 녹색 및 적색 인광체로서 Ir(ppy)3 및 이리듐(III)비스(2-메틸디벤조-[f,h]퀴녹살린)(아세틸아세토네이트) [Ir(MDQ)2(acac)]를 각각 사용하여 22 ㏐ W-1인 1,000 ㏅/㎡에서의 전력 효율 (ηp,1000) (10.4%의 외부 양자 효율 (EQE))을 갖는 하이브리드 백색 OLED가 보고되어 있다.
문헌 (M. E. Kondakova et al., J. Appl . Phys. 2010, 107, 014515)에는 청색 형광단으로서 디플루오로[6-메시틸-N-(2-(1H)-퀴놀리닐리덴-κN)-(6-메시틸-2-퀴놀린아미나토-κN1)]붕소 (MQAB) 및 황색 인광체로서 fac-비스(2-페닐피리딘)(2-피리딜쿠마린)이리듐(III) [Ir(ppy)2pc]를 사용하여 30 ㏐ W-1인 ηp,1000 (EQE 13.6%)의 하이브리드 백색 OLED가 보고되어 있다.
문헌 (S. Reineke et al., Nature 2009, 459, 234)에는 고 굴절율 기판 및 반구 등의 적색-, 녹색-, 청색(RGB)-인광체 및 광 추출(light-outcoupling) 향상 기법을 조합하여 81 ㏐ W-1인 1,000 ㏅/m-2에서의 형광 튜브 효율을 갖는 백색 OLED가 보고되어 있다. 특히, 이러한 3색 백색 OLED는 조명 광원에 대하여 허용 가능한 80의 높은 연색 평가 지수 (CRI)를 나타냈다. 그러나, 효율은 광 추출 향상 없이 33 ㏐ W-1의 ηp,1000 (EQE 14.4%)로 감소되었다. 반대로, 문헌 (J. Kido et al., Adv. Mater. 2008, 20, 4189)에는 44 ㏐ W-1의 ηp,1000 (EQE 25%)의 2색 백색 OLED가 보고되었다. 그 효능이 하이브리드 및 3색 백색 OLED보다 훨씬 더 높기는 하나, CRI는 68이며, 이는 조명에는 허용 가능하지 않다.
문헌 (Peter A. Levermore et al., J. Photon. Energy. 2 (2012) 021205)에는 한쌍의 단일 적층 올(all)-인광 15×15 c㎡ OLED 광 패널에 대한 데이타를 보고한다. 패널 1은 62 ㏐/W 효능, CRI=81 및 LT70=18,000 h까지의 1,000 ㏅/㎡에서의 수명을 갖는 반면, 패널 2는 58 ㏐/W 효능, CRI=82 및 LT70=30,000 h까지의 1,000 ㏅/㎡에서의 수명을 갖는다. 발광 유닛은 2개의 층으로 이루어진다. 청색 발광 층은 청색 인광 방출체를 포함하며, 적색/녹색 발광 층은 적색 및 녹색 인광 방출체를 포함한다.
문헌 (Adamovich et al., Journal of Photonics for Energy 2 (2012) 021202)에는 올-인광 백색 적층된 유기 발광 디바이스에 대하여 예외적인 효능, 수명 및 색상 안정성이 보고되어 있다. 유기 발광 디바이스는 전하 생성층 (CGL)에 의하여 직렬 연결된 2개의 발광 유닛을 함유한다. 디바이스 2에서 RGB/RGB 아키텍쳐를 사용하였다. 즉, 발광 유닛은 2개의 층으로 이루어진다. 청색 발광 층은 청색 인광 방출체를 포함하며, 적색/녹색 발광 층은 적색 및 녹색 인광 방출체를 포함한다. 3,000 ㏅/㎡에서 48 ㏐/W 효능, CRI=86 및 에너지 스타(Energy Star) 기준을 충족하는 색도로 작용하는 15 ㎝×15 ㎝ 백색 OLED 패널에 대한 데이타가 보고되어 있다. 패널은 상온보다 단 6.4℃ 더 높은 매우 낮은 작동 온도, 3,000 ㏅/㎡에서 작동시 LT70
Figure pct00004
13,000 h의 예상 밖의 수명을 갖는다.
문헌 (J. Kido et al., Adv . Mater. 2010, 22, 5003-5007)에는 청색 이리듐 카르벤 착체를 혼입한 고 효율 청색 및 백색 OLED의 개발이 보고되어 있다. [ITO (130 ㎚)/1,1-비스[4-[N,N-디(p-톨릴)아미노]페닐]-시클로헥산 (TAPC; 40 ㎚)/
Figure pct00005
BT2Ir(acac) 3 중량% 도핑된
Figure pct00006
(DCzPPy; 10 ㎚)/
Figure pct00007
Ir(dbfmi) 10 중량% 도핑된 3,6-비스(디페닐포스포릴)-9-페닐-카르바졸 (PO9; 10 ㎚)/
Figure pct00008
(B3PyPB, 40 ㎚)/LiF (0.5 ㎚)/Al (100 ㎚)]의 구조를 갖는 백색 OLED1을 제조하였다.
[ITO (130 ㎚)/ TAPC (40 ㎚)/ 4,4',4"-트리스(N-카르바졸릴)-트리페닐아민 (TCTA; 5 ㎚)/BT2Ir(acac) 3 중량% 도핑된 DCzPPy (0.5 ㎚)/Ir(dbfmi) 10 중량% 도핑된 3,6-비스(디페닐포스포릴)-9-페닐카르바졸 (PO9; 10 ㎚)/B3PyPB (50 ㎚)/LiF (0.5 ㎚)/Al (100 ㎚)]의 구조를 갖는 백색 OLED2를 제조하였다.
[ITO (130 ㎚)/TAPC (40 ㎚)/TCTA (5 ㎚)/
Figure pct00009
(PQ2Ir(dpm)) 2 중량% 도핑된 CBP (1 ㎚)/Ir(ppy)3 6 중량% 도핑된 4,4'-N,N'-디카르바졸릴비페닐 (CBP; 1 ㎚)/Ir(dbfmi) 10 중량% 도핑된 PO9 (10 ㎚)/B3PyPB (50 ㎚)/LiF (0.5 ㎚)/Al (100 ㎚)]의 구조를 갖는 백색 OLED3을 제조하였다.
WO2011/073149 (US2013/032766)에는 이리듐 및 백금으로부터 선택된 중앙 원자 및 디아자벤즈이미다졸로카르벤 리간드를 포함하는 금속-카르벤 착체 및 상기 착체를 포함하는 OLED가 개시되어 있다.
WO2011/073149의 실시예 11i에는 백색 다이오드가 기재되어 있다.
실시예 11ia에는 애노드/정공 주입 층/MoOx/
Figure pct00010
(정공 수송 층)/Ir(DPBIC)3 (엑시톤 차단 층)/
Figure pct00011
(Red1) &
Figure pct00012
(제1 발광 층)/
Figure pct00013
(fac-EM1) & Ma7 & Ir(DPBIC)3 (제2 발광 층)/Ma7 (정공 및 엑시톤 차단 층)/Cs2CO3-도핑된 BCP 층 (전자 수송 층)/캐소드의 구조를 갖는 다이오드가 기재되어 있다.
실시예 11ib의 백색 다이오드는 제1 발광 층이 Red1 & Ma7 & Ir(DPBIC)3으로 이루어진 것을 제외하고, 실시예 11ib의 백색 다이오드와 동일한 아키텍쳐를 갖는다.
실시예 11ic에는 애노드/정공 주입 층/MoOx/
Figure pct00014
(정공 수송 층)/Ir(DPBIC)3 (엑시톤 차단 층)/(fac-EM1) &
Figure pct00015
Ma1 & Ir(DPBIC)3 (제1 발광 층)/Ma-1 (엑시톤 및 정공 차폐층)/Cs2CO3 & (DPBIC)3로 도핑된 BCP (전하 발생층)/Ir(DPBIC)3 (정공 전도 및 엑시톤 차단 층)/(Red1) &
Figure pct00016
Ma17 & 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (α-NPD) (제2 발광 층)/비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)-4-(페닐페놀라토)알루미늄 (BAlq) (정공 및 엑시톤 차단 층)/Cs2CO3-도핑된 BCP 층 (전자 수송 층)/캐소드의 구조를 갖는 백색 다이오드가 기재되어 있다.
실시예 11id의 백색 다이오드는 전하 발생층이 10% MoOx로 도핑된 Ir(DPBIC)3)로 이루어진 것을 제외하고, 실시예 11ic의 백색 다이오드와 동일한 아키텍쳐를 갖는다.
US2013/0153881 (WO2012/039213)은 제1 전극; 제2 전극; 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성된 유기 다층을 포함하며; 유기 다층은 정공 차단 층, 발광 층 및 전자 차단 층을 가지며; 발광 층은 정공 차단 층과 전자 차단 층 사이에 개재되며; 제1 발광 도펀트가 정공 차단 층에 첨가되고, 제2 발광 도펀트가 발광 층에 첨가되고, 제3 발광 도펀트가 전자 차단 층에 첨가되며, 제1 발광 도펀트 및 제3 발광 도펀트가 발광 층에 주입되는 캐리어를 포획하는 유기 발광 디바이스에 관한 것이다. US2013/0153881의 단락 [0039] 내지 [0042]에 의하면, 백색 컬러 스펙트럼은 3가지 방식으로 얻을 수 있다:
(1) 제1 전극/적색 녹색 발광 층/전하 생성층/청색 발광 층/제2 전극;
(2) 제1 전극/적색 청색 발광 층/전하 생성층/녹색 발광 층/제2 전극; 및
(3) 제1 전극/청색 녹색 발광 층/전하 생성층/적색 발광 층/제2 전극.
US2013/0153881에 개시된 디바이스는 제1 발광 층이 제2 발광 층과 직접 접촉되지 않는다는 점에서 본 발명과 구별된다. 게다가, US2013/0153881에는 인광 청색 방출체 및 인광 녹색 방출체를 포함하는 발광 층을 포함하는 디바이스가 개시되어 있지 않다.
이미 공지된 백색 유기 발광 디바이스가 존재하더라도, 산업계에서 사용 가능한 보다 안정하며 및/또는 보다 효율적인 백색 유기 발광 디바이스를 제공하는 것이 바람직하다.
놀랍게도, 청색 발광 층을 녹색-방출체로 도핑하는 것은 매우 효율적인 에너지 전달로 인하여 외부 양자 효율 (EQE)을 희생하지 않으면서 청색-방출체에 기초한 발광 층내에서 분해 경로를 억제하며, OLED 안정성을 크게 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 특히, 청색 인광에서 열로의 전환에 의한 임계 에너지 손실은 상당히 감소된다.
따라서, 본 발명은
(a) 애노드,
(i) 캐소드,
(e) (e1) 제1 발광 층, 및
(e2) 제2 발광 층
을 포함하는, 애노드와 캐소드 사이의 발광 층
을 포함하고, 여기서
제1 발광 층은 인광 적색 방출체 및 제1 호스트 화합물을 포함하며,
제2 발광 층은 인광 청색 방출체, 인광 녹색 방출체 및 제2 호스트 화합물을 포함하는 것인
백색 유기 발광 디바이스에 관한 것이다.
바람직하게는, 제1 발광 층은 제2 발광 층과 직접 접촉한다. 이는 제1 발광 층 (e1)이 제2 발광 층 (e2)에 직접 연결된다는 것을 의미한다.
바람직하게는, 제1 발광 층 (e1)은 애노드 (a)와 제2 발광 층 (e2) 사이에 배치된다. 이는 애노드 (a), 제1 발광 층 (e1)과 제2 발광 층 (e2)을 포함하는 발광 층 (e) 및 캐소드 (i)를 기재된 순서로 포함하는 디바이스가 애노드 (a), 제2 발광 층 (e2)과 제1 발광 층 (e1)을 포함하는 발광 층 (e) 및 캐소드 (i)를 기재된 순서로 포함하는 디바이스보다 더 바람직하다는 것을 의미한다.
도 1은 로그 눈금으로 적용 실시예 1 및 2 및 비교용 적용 실시예 1 내지 3에서 얻은 디바이스의 휘도 대 전압의 플롯이다.
도 2는 적용 실시예 1 및 2 및 비교용 적용 실시예 1 내지 3에서 얻은 디바이스의 외부 양자 효율 대 휘도의 플롯이다.
도 3은 휘도 붕괴 곡선을 나타내는 그래프이다 (1,000 nit에서의 초기 휘도는 100%이며, LT50는 초기 휘도의 50%임).
백색 유기 발광 디바이스는 원하는 자연 백색 색상을 발광하며, 감소된 전력 소비, 우수한 전류 효율, 효능, EQE 및/또는 수명을 나타낸다. 특히, 백색 유기 발광 디바이스의 효율이 개선되며, 동시에 백색 유기 발광 디바이스의 수명이 증가된다. 또한, 본 발명의 백색 유기 발광 디바이스는 450 ㎚ 미만, 특히 445 ㎚ 미만, 매우 특히 440 ㎚ 미만의 청색 온셋(onset)을 나타낸다.
본원에서 사용된 바와 같은 용어 "백색광"은 백색 발광을 지칭하며, 발광 스펙트럼은 400 ㎚ 내지 800 ㎚ (온셋 내지 오프셋(offset), 여기서 온셋은 100%로서 λmax의 1% 강도를 의미하며, 오프셋은 100%로서 λmax로부터의 1% 강도를 의미함), 보다 바람직하게는 410 ㎚ 내지 795 ㎚, 가장 바람직하게는 420 ㎚ 내지 790 ㎚의 전체 가시광 범위를 포함하며, 이는 보정된 색상 온도 2,700 내지 9,500 켈빈, 바람직하게는 3,000 내지 9,500 켈빈, 가장 바람직하게는 3,500 내지 9,500 켈빈을 갖는, CIE (국제조명위원회: Commission Internationale de l'Eclairage) 1931 다이아그램에서 흑채 곡선 위에 또는 부근에 위치한다.
본원에서 사용된 바와 같은 용어 "인광 적색 방출체"는 1 ㎚ 내지 140 ㎚, 보다 바람직하게는 30 ㎚ 내지 120 ㎚, 가장 바람직하게는 60 ㎚ 내지 100 ㎚의 FWHM (반치전폭)으로 590 ㎚ 내지 700 ㎚, 바람직하게는 600 ㎚ 내지 660 ㎚, 가장 바람직하게는 600 ㎚ 내지 640 ㎚에 위치하는 발광 최대치 (λ)를 갖는 인광 방출체를 지칭한다. 적색 방출체의 삼중항 붕괴 시간 (그의 초기 값의 1/e=0.367879441배로 감소된 강도)은 0.5 내지 100 마이크로초, 보다 바람직하게는 0.5 내지 10 마이크로초, 가장 바람직하게는 0.5 내지 3 마이크로초이다.
본원에서 사용된 바와 같은 용어 "인광 녹색 방출체"는 1 ㎚ 내지 140 ㎚, 보다 바람직하게는 30 ㎚ 내지 120 ㎚, 가장 바람직하게는 60 ㎚ 내지 100 ㎚의 FWHM으로 500 ㎚ 내지 550 ㎚, 바람직하게는 505 ㎚ 내지 540 ㎚, 가장 바람직하게는 505 ㎚ 내지 530 ㎚에 위치하는 발광 최대치 (λ)를 갖는 인광 방출체를 지칭한다. 녹색 방출체의 삼중항 붕괴 시간은 0.5 내지 100 마이크로초, 보다 바람직하게는 0.5 내지 10 마이크로초, 가장 바람직하게는 0.5 내지 3 마이크로초이다.
본원에서 사용된 바와 같은 용어 "인광 청색 방출체"는 1 ㎚ 내지 140 ㎚, 보다 바람직하게는 30 ㎚ 내지 120 ㎚, 가장 바람직하게는 60 ㎚ 내지 100 ㎚의 FWHM으로 400 ㎚ 내지 495 ㎚, 바람직하게는 425 ㎚ 내지 490 ㎚, 가장 바람직하게는 450 ㎚ 내지 485 ㎚에 위치하는 발광 최대값 (λ)을 갖는 인광 방출체를 지칭한다. 청색 방출체의 삼중항 붕괴 시간은 0.5 내지 100 마이크로초, 보다 바람직하게는 0.5 내지 10 마이크로초, 가장 바람직하게는 0.5 내지 3 마이크로초이다.
인광 방출체는 바람직하게는 삼중항 여기된 상태로부터 방출된다. 인광에 이어서 삼중항 여기 상태로부터 중간 비-삼중항 상태로의 전이가 발생할 수 있으며, 이로부터 방출 붕괴가 일어난다. 예를 들면, 란탄족 원소에 배위결합된 유기 분자는 종종 란탄족 금속에 편재된 여기 상태로부터 종종 인광을 발생한다. 그러나, 상기 물질은 삼중항 여기 상태로부터 직접 인광을 발생하지는 않지만, 그 대신 란탄족 금속 이온에 집중된 원자 여기 상태로부터 방출된다. 유로퓸 디케토네이트 착체는 이러한 유형의 종의 하나의 군을 예시한다.
임의의 색상은 CIE 색도 다이아그램에서 색도 좌표 x 및 y에 의하여 나타날 수 있다. 이러한 편자-형상의 다이아그램의 경계는 스펙트럼 궤적으로 지칭되는 단색광의 플롯이며, 가시 스펙트럼에서의 모든 색상은 이러한 다이아그램의 경계 내에 속하거나 또는 경계 위에 속한다. 다이아그램의 중심 부근의 아크는 흑체 궤적으로 지칭되며, 이는 CCT로서 기재된, 1,000 K 내지 20,000 K의 온도에서 흑체 방사의 좌표 플롯이다. 대부분의 통상의 광원의 색상은 흑체의 2,850 내지 6,500 K의 영역에 속한다. 일반적인 조명의 경우 광원은 고 에너지 효율 및 동일한 에너지 백색 (EEW) (0.33, 0.33)에 근접한 CIE-1931 색도 좌표 (x, y)를 가져야만 한다.
보정된 색상 온도 (CCT)는 비흑체 발광체로부터의 발광에 가장 밀접하게 부합되는 색상을 갖는 흑체 발광체의 온도이다. 고 품질 백색광 조명의 경우 CCT는 2,500 K 내지 6,500 K에 존재하여야만 한다.
조명에 대하여 이들 백색 광원의 사용을 고려시, 광원의 CIE 좌표에 더하여 CIE 연색 평가 지수 (CRI)가 유용할 수 있다. CRI는 광원이 물체의 색상을 얼마나 잘 조명하는지의 표시를 제공한다. 제시된 광원이 표준 발광체에 완벽하게 부합되는 것은 100의 CRI를 제공한다. 70 이상의 CRI 값이 특정한 적용예에 대하여 허용 가능할 수도 있으나, 바람직한 백색 광원은 약 80 이상의 CRI를 가질 것이다.
기판은 원하는 구조적 성질을 제공하는 임의의 적절한 기판일 수 있다. 기판은 가요성 또는 경질일 수 있다. 기판은 투명, 반투명 또는 불투명일 수 있다. 플라스틱 및 유리는 바람직한 경질 기판 소재의 예가 된다. 플라스틱 및 금속 호일이 바람직한 가요성 기판 소재의 예가 된다. 회로 제조를 촉진하기 위하여 기판은 반도체 물질이 될 수 있다. 예를 들면, 기판은 그 위에 회로가 제조되는 실리콘 웨이퍼일 수 있으며, 이는 기판 위에서 차후에 증착되는 유기 발광 디바이스 (OLED)를 제어할 수 있다. 기타 기판을 사용할 수 있다. 기판의 소재 및 두께는 원하는 구조 및 광학 성질을 얻도록 선택될 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명에 의한 백색 유기 발광 디바이스는
(a) 애노드,
(b) 임의로 정공 주입 층,
(c) 임의로 정공 수송 층,
(d) 임의로 엑시톤 차단 층
(e) (e1) 제1 발광 층, 및
(e2) 제2 발광 층
을 포함하는 발광 층,
(f) 임의로 정공/엑시톤 차단 층,
(g) 임의로 전자 수송 층,
(h) 임의로 전자 주입 층, 및
(i) 캐소드
를 기재된 순서로 포함한다.
특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 의한 백색 유기 발광 디바이스는
(a) 애노드,
(b) 임의로 정공 주입 층,
(c) 정공 수송 층,
(d) 엑시톤 차단 층,
(e) (e1) 제1 발광 층, 및
(e2) 제2 발광 층
을 포함하는 발광 층,
(f) 정공/엑시톤 차단 층,
(g) 전자 수송 층,
(h) 임의로 전자 주입 층, 및
(i) 캐소드
를 기재된 순서로 포함한다.
예시의 소재뿐 아니라, 이들 다양한 층의 성질 및 기능은 관련 기술분야에 공지되어 있으며, 바람직한 실시양태에 기초하여 하기에서 보다 상세하게 기재된다.
애노드 (a):
애노드는 양전하 캐리어를 제공하는 전극이다. 이는 예를 들면 금속, 상이한 금속의 혼합물, 금속 합금, 금속 산화물 또는 상이한 금속 산화물의 혼합물을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 대안으로, 애노드는 도전성 중합체일 수 있다. 적절한 금속은 원소 주기율표의 11족, 4족, 5족 및 6족의 금속 및, 8족 내지 10족의 전이 금속을 포함한다. 애노드가 투명하여야 하는 경우, 일반적으로 원소주기율표의 12족, 13족 및 14족의 혼합 금속 산화물, 예를 들면 산화인듐주석 (ITO)을 사용한다. 마찬가지로, 예를 들면 (Nature, Vol. 357, pages 477 to 479 (June 11, 1992))에 기재된 바와 같이 애노드 (a)는 유기 물질, 예를 들면 폴리아닐린을 포함할 수 있다. 바람직한 애노드 소재로는 도전성 금속 산화물, 예컨대 산화인듐주석 (ITO) 및 산화인듐아연 (IZO), 산화알루미늄아연 (AlZnO) 및 금속을 들 수 있다. 애노드 (및 기판)는 기부-발광 디바이스를 생성하기에 충분히 투명할 수 있다. 바람직한 투명 기판 및 애노드 조합은 유리 또는 플라스틱 (기판) 위에 증착된 시판 ITO (애노드)이다. 반사 애노드는 디바이스의 상부로부터 방출되는 광의 양을 증가시키기 위하여 일부 상부-발광 디바이스에 바람직할 수 있다. 애노드 또는 캐소드 중 어느 하나는 형성된 광을 방출할 수 있기 위하여 적어도 부분적으로 투명하여야만 한다. 기타 애노드 소재 및 구조를 사용할 수 있다.
정공 주입 층 (b):
일반적으로, 주입 층은 전극 또는 전하 발생층 등의 하나의 층으로부터 이웃하는 유기 층으로 전하 캐리어의 주입을 개선시킬 수 있는 소재로 이루어진다. 주입 층은 또한 전하 수송 기능을 수행할 수 있다. 정공 주입 층은 애노드로부터 이웃하는 유기 층으로 정공 주입을 개선시키는 임의의 층이 될 수 있다. 정공 주입 층은 스핀-코팅된 중합체 등의 용액 증착된 물질을 포함할 수 있거나 또는 예를 들면 CuPc 또는 MTDATA 등의 증기 증착된 소 분자 물질일 수 있다. 중합체 정공-주입 물질, 예컨대 폴리(N-비닐카르바졸) (PVK), 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 자가-도핑 중합체, 예컨대 술폰화된 폴리(티오펜-3-[2[(2-메톡시에톡시)에톡시]-2,5-디일) (플렉스코어(Plexcore)® OC 도전성 잉크, 플렉스트로닉스(Plextronics) 시판) 및 공중합체, 예컨대 또한 PEDOT/PSS로 지칭되는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)를 사용할 수 있다.
정공 수송 층 (c):
정공-수송 분자 또는 중합체 중 어느 하나는 정공 수송 물질로서 사용될 수 있다. 본 발명의 OLED의 층 (c)에 적절한 정공 수송 물질은 예를 들면 (Kirk- Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Edition, Vol. 18, pages 837 to 860, 1996), US20070278938, US2008/0106190, US2011/0163302 ((디)벤조티오펜/(디)벤조푸란을 갖는 트리아릴아민; Nan-Xing Hu et al., Synth . Met. 111 (2000) 421 (인돌로카르바졸), WO2010002850 (치환된 페닐아민 화합물) 및 WO2012/16601 (특히 WO2012/16601의 제16면 및 제17면에 언급된 정공 수송 물질)에 개시되어 있다. 상이한 정공 수송 물질의 조합을 사용할 수 있다. 예를 들면 WO2013/022419를 참조하며, 여기서
Figure pct00017
및
Figure pct00018
는 정공 수송 층을 구성한다.
관례적으로 사용되는 정공-수송 분자는
Figure pct00019
(4-페닐-N-(4-페닐페닐)-N-[4-[4-(N-[4-(4-페닐페닐)페닐]아닐리노)페닐]페닐]아닐린),
Figure pct00020
(4-페닐-N-(4-페닐페닐)-N-[4-[4-(4-페닐-N-(4-페닐페닐)아닐리노)페닐]페닐]아닐린),
Figure pct00021
(4-페닐-N-[4-(9-페닐카르바졸-3-일)페닐]-N-(4-페닐페닐)아닐린),
Figure pct00022
(1,1',3,3'-테트라페닐스피로[1,3,2-벤조디아자실롤-2,2'-3a,7a-디히드로-1,3,2-벤조디아자실롤]),
Figure pct00023
(N2,N2,N2',N2',N7,N7,N7',N7'-옥타키스(p-톨릴)-9,9'-스피로비[플루오렌]-2,2',7,7'-테트라아민), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (α-NPD), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민 (TPD), 1,1-비스[(디-4-톨릴아미노)페닐]시클로헥산 (TAPC), N,N'-비스(4-메틸페닐)-N,N'-비스(4-에틸페닐)-[1,1'-(3,3'-디메틸)비페닐]-4,4'-디아민 (ETPD), 테트라키스(3-메틸페닐)-N,N,N',N'-2,5-페닐렌디아민 (PDA), α-페닐-4-N,N-디페닐아미노스티렌 (TPS), p-(디에틸아미노)벤즈알데히드 디페닐히드라존 (DEH), 트리페닐아민 (TPA), 비스[4-(N,N-디에틸아미노)-2-메틸페닐](4-메틸페닐)메탄 (MPMP), 1-페닐-3-[p-(디에틸아미노)스티릴]-5-[p-(디에틸아미노)페닐]피라졸린 (PPR 또는 DEASP), 1,2-트랜스-비스(9H-카르바졸-9-일)-시클로부탄 (DCZB), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)-(1,1'-비페닐)-4,4'-디아민 (TTB), 불소 화합물, 예컨대 2,2',7,7'-테트라(N,N-디-톨릴)아미노-9,9-스피로비플루오렌 (스피로-TTB), N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-9,9-스피로비플루오렌 (스피로-NPB) 및 9,9-비스(4-(N,N-비스-비페닐-4-일-아미노)페닐-9H-플루오렌, 벤지딘 화합물, 예컨대 N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)벤지딘 및 포르피린 화합물, 예컨대 구리 프탈로시아닌으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 게다가, 중합체 정공-주입 (정공 수송) 물질, 예컨대 폴리(N-비닐카르바졸) (PVK), 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 자가-도핑된 중합체, 예컨대 술폰화된 폴리(티오펜-3-[2[(2-메톡시에톡시)에톡시]-2,5-디일) (플렉스코어® OC 도전성 잉크, 플렉스트로닉스 시판) 및 공중합체, 예컨대 PEDOT/PSS로 또한 지칭되는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)를 사용할 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 정공 수송 물질로서 금속 카르벤 착체를 사용할 수 있다. 적절한 카르벤 착체에는 예를 들면 WO2005/019373A2, WO2006/056418 A2, WO2005/113704, WO2007/115970, WO2007/115981, WO2008/000727 및 EP13162776.2에 기재된 바와 같은 카르벤 착체가 있다. 적절한 카르벤 착체의 일례는 화학식
Figure pct00024
을 갖는 Ir(DPBIC)3이다. 적절한 카르벤 착체의 또 다른 예로는 화학식
Figure pct00025
을 갖는 Ir(ABIC)3이다.
정공-수송 층은 또한 사용된 물질의 수송 성질을 개선시키기 위하여, 첫 번째로 층 두께를 더욱 넉넉하게 하기 위하여 (핀홀/단락 방지), 두번째로 디바이스의 작동 전압을 최소로 하기 위하여 전자 도핑될 수 있다. 전자 도핑은 당업자에게 공지되어 있으며, 예를 들면 (W. Gao, A. Kahn, J. Appl . Phys., Vol. 94, 2003, 359 (p-doped organic layers); A. G. Werner, F. Li, K. Harada, M. Pfeiffer, T. Fritz, K. Leo, Appl . Phys. Lett., Vol. 82, No. 25, 2003, 4495) 및 (Pfeiffer et al., Organic Electronics 2003, 4, 89 - 103) 및 (K. Walzer, B. Maennig, M. Pfeiffer, K. Leo, Chem . Soc . Rev. 2007, 107, 1233)에 개시되어 있다. 예를 들면, 정공-수송 층 중의 혼합물, 특히 정공-수송 층의 전기 p-도핑을 초래하는 혼합물을 사용할 수 있다. p-도핑은 산화 물질의 첨가에 의하여 달성된다. 이들 혼합물은 예를 들면 전술한 정공 수송 물질과 하나 이상의 금속 산화물, 예를 들면 MoO2, MoO3, WOx, ReO3 및/또는 V2O5, 바람직하게는 MoO3 및/또는 ReO3, 보다 바람직하게는 MoO3의 혼합물 또는, 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄 (TCNQ), 2,3,5,6-테트라플루오로-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄 (F4-TCNQ), 2,5-비스(2-히드록시에톡시)-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄, 비스(테트라-n-부틸암모늄)테트라시아노디페노퀴노디메탄, 2,5-디메틸-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄, 테트라시아노에틸렌, 11,11,12,12-테트라시아노나프토-2,6-퀴노디메탄, 2-플루오로-7,7,8,8-테트라시아노퀴노-디메탄, 2,5-디플루오로-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄, 디시아노메틸렌-1,3,4,5,7,8-헥사플루오로-6H-나프탈렌-2-일리덴)말로노니트릴 (F6-TNAP), Mo(tfd)3 (Kahn et al., J. Am. Chem . Soc. 2009, 131 (35), 12530-12531), EP1988587, US2008265216, EP2180029, US20100102709, WO2010132236, EP2180029에 기재된 바와 같은 화합물 및 EP2401254에 언급된 바와 같은 퀴논 화합물로부터 선택된 화합물 하나 이상과 전술한 정공 수송 물질을 포함하는 혼합물일 수 있다. 바람직한 혼합물은 전술한 카르벤 착체, 예컨대 카르벤 착체 HTM-1 및 HTM-2 및, MoO3 및/또는 ReO3, 특히 MoO3을 포함한다. 특히 바람직한 실시양태에서, 정공 수송 층은 0.1 내지 10 중량%의 MoO3 및 90 내지 99.9 중량% 카르벤 착체, 특히 카르벤 착체 HTM-1 및 HTM-2를 포함하며, 여기서 MoO3 및 카르벤 착체의 총량은 100 중량%이다.
엑시톤 차단 층 (d):
차단 층은 발광 층에서 방출되는 전하 캐리어 (전자 또는 정공) 및/또는 엑시톤의 수를 감소시키는데 사용될 수 있다. 전자/엑시톤 차단 층 (d)은 제1 발광 층 (e1)과 정공 수송 층 (c) 사이에 배치되어 발광 층 (e1)으로부터 정공 수송 층 (c)의 방향으로 전자를 차단할 수 있다. 차단 층은 또한 엑시톤이 발광 층으로부터 확산되는 것을 막는데 사용될 수 있다. 전자/엑시톤 차단체 물질로서 사용하기에 적절한 금속 착체는 예를 들면 WO2005/019373A2, WO2006/056418A2, WO2005/113704, WO2007/115970, WO2007/115981, WO2008/000727 및 EP13162776.2에 기재된 바와 같은 카르벤 착체이다. 인용된 WO 출원의 개시내용을 참조하며, 이들 개시내용은 본원의 내용에 포함되는 것으로 간주하여야 한다. 적절한 카르벤 착체의 일례로는 화합물 HTM-1이 있다. 적절한 카르벤 착체의 또 다른 예로는 화합물 HTM-2가 있다.
발광 층 (e):
발광 층은 인광 발광 물질을 함유한다. 상기 물질과 관련된 더 높은 발광 효율로 인하여 인광 물질이 바람직하다. 엑시톤이 광방출 메카니즘에 의하여 발광 물질로부터 이완되도록 발광 층은 또한 전자, 정공 및/또는 엑시톤을 포획할 수 있는 발광 물질로 도핑된 전자 및/또는 정공을 수송할 수 있는 호스트 물질을 포함한다. 본 발명의 디바이스는 올-인광 백색 유기 발광 디바이스이다.
디바이스는 애노드와 캐소드 사이에 제1 발광 층 (e1) 및 제2 발광 층 (e2)을 포함한다. 제1 발광 층 (e1)은 제2 발광 층 (e2)과 직접 접촉한다.
제1 발광 층 (e1):
제1 발광 층은 인광 적색 방출체 및 제1 호스트 화합물을 포함한다. 제1 발광 층 (e1)은 바람직하게는 애노드 (a)와 제2 발광 층 (e2) 사이에 배치된다.
인광 적색 방출체:
적절한 인광 적색 방출체는 하기 공보에 명시되어 있다: WO2009/100991, WO2013/104649; WO2003033617, WO2006095943, WO2008109824, WO20100047707, WO2010033550, WO2012108878, WO2010047707, WO2012148511; EP1939208, WO2009157498, WO2009069535, WO2007066556, US20070244320, WO2008065975, WO2009145062, US20100105902, US20100123127, US20100181905, US20110082296, US20110284834, JP2012004526, US20120104373; 및 WO 2012053627.
특히 바람직한 실시양태에서, 인광 적색 방출체는 화학식
Figure pct00026
의 화합물이며, 여기서 R101은 1 내지 3개의 C1-C4알킬 기에 의하여 임의로 치환될 수 있는 C1-C10알킬, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, 이소부틸, tert-부틸, 2-에틸부틸, n-펜틸, 이소펜틸, 1-메틸펜틸, 1,3-디메틸부틸, n-헥실, 1-메틸헥실, n-헵틸, 이소헵틸, 1,1,3,3-테트라메틸부틸, 1-메틸헵틸, 3-메틸헵틸, n-옥틸, 2-에틸헥실, 시클로헥실이며, R102는 H 또는 CH3이고, R103 및 R104는 H 또는 C1-C4알킬, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, 이소부틸, tert-부틸이며, L1은
Figure pct00027
또는
Figure pct00028
이다.
바람직한 인광 적색 방출체는 청구범위 제4항에 제시된 화합물 RE-1 내지 RE-43이다. 화합물 RE-1, RE-2, RE-3, RE-5, RE-6, RE-12, RE-14, RE-15, RE-18, RE-19, RE-28, RE-29, RE-35, RE-36 및 RE-40이 더욱 바람직하다. 화합물 RE-1, RE-2, RE-3, RE-5 및 RE-6이 가장 바람직하다.
제1 호스트 화합물:
효율적인 발광을 위하여 제1 호스트 물질의 삼중항 에너지는 사용된 인광 적색 방출체의 삼중항 에너지보다 약 0.2 eV 더 커야만 한다. 그래서, 이러한 요건을 충족하는 모든 호스트 물질은 원칙적으로 제1 호스트 화합물로서 적절하다.
인광 적색 방출체에 적절한 호스트 물질은 예를 들면 EP2363398A1, WO2008031743, WO2008065975, WO2010145991, WO2010047707, US20090283757, US20090322217, US20100001638, WO2010002850, US20100060154, US20100060155, US20100076201, US20100096981, US20100156957, US2011186825, US2011198574, US20110210316, US2011215714, US2011284835 및 WO2012045710 (PCT/EP2011/067255)에 기재되어 있다. 제1 호스트 물질은 정공-수송 성질을 갖는 화합물 및/또는 전자-수송 성질을 갖는 유기 화합물일 수 있다. 바람직하게는, 호스트 물질은 정공-수송 성질을 갖는 유기 화합물 또는 유기금속 화합물이다. 대안으로, 제1 호스트 화합물은 정공-수송 성질을 갖는 유기 화합물 또는 유기금속 화합물 및, 전자-수송 성질을 갖는 유기 화합물 또는 유기금속 화합물의 혼합물일 수 있다. 원칙적으로, 정공-수송 성질 및 충분한 삼중항 에너지를 갖는 임의의 유기 화합물 또는 유기금속 화합물은 제1 발광 층에서 제1 호스트로서 사용될 수 있다. 호스트 물질에 사용될 수 있는 정공 수송 성질을 갖는 유기 화합물의 예로는 방향족 아민 화합물, 예컨대 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (α-NPD), 4,4'-비스[N-(나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (=NPB), 4,4'-비스[N-(9-페난트릴)-N-페닐아미노]비페닐 (=PPB), 4,4'-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]비페닐 (=TPD), 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐 (=DFLDPBi), 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민 (=TDATA), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민 (=m-MTDATA), 4,4',4"-트리스-(N-카르바졸릴)트리페닐아민 (=TCTA), 1,1-비스[4-(디페닐아미노)페닐]-시클로헥산 (=TPAC), 9,9-비스[4-(디페닐아미노)페닐]플루오렌 (=TPAF), N-[4-(9-카르바졸릴)페닐]-N-페닐-9,9-디메틸플루오렌-2-아민 (약어: YGAF) 및 카르바졸, 유도체, 예컨대 4,4'-디(카르바졸릴)비페닐 (약어: CBP), 1,3-비스(카르바졸릴)벤젠 (약어: mCP) 또는 1,3,5-트리스(N-카르바졸릴)벤젠 (약어: TCzB),=DNTPD,
Figure pct00029
(약어: DNTPD),
Figure pct00030
및
Figure pct00031
을 들 수 있다.
호스트 물질에 사용될 수 있는 정공 수송 성질을 갖는 유기금속 화합물의 예로는 이리듐-카르벤 착체, 예컨대 화합물 HTM-1 및 HTM-2를 들 수 있다.
원칙적으로, 전자-수송 성질 및 충분한 삼중항 에너지를 갖는 임의의 유기 화합물 또는 유기금속 화합물은 발광 층에서 호스트로서 사용될 수 있다. 호스트 물질에 사용될 수 있는 전자 수송 성질을 갖는 유기 화합물의 예로는 헤테로방향족 화합물, 예컨대
Figure pct00032
, 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)페닐]카르바졸, 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠 (=OXD-7), 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸 (=PBD), 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸) (=TPBI), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페닐릴)-1,2,4-트리아졸 (=TAZ), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페닐릴)-1,2,4-트리아졸 (=p-EtTAZ), 9,9',9"-[1,3,5-트리아진-2,4,6-트리일]트리카르바졸 (=TCz TRZ), 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(6,7-디메틸-3-페닐퀴녹살린) (=TriMeQn), 2,3-비스(4-디페닐아미노페닐)퀴녹살린 (=TPAQn), 9,9'-(퀴녹살린-2,3-디일디-4,1-페닐렌)디(9H-카르바졸) (=CzQn), 3,3',6,6'-테트라페닐-9,9'-(퀴녹살린-2,3-디일디-4,1-페닐렌)디(9H-카르바졸) (=DCzPQ), 바토페난트롤린 (=BPhen) 또는 바토쿠프로인 (=BCP) 및 금속 착체, 예컨대 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄 (=Alq3), 비스(2-메틸-8-퀴노리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄 (III) (=BAlq), 트리스[2(2-히드록시페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸라토]알루미늄 (III) (=Al(OXD)3), 트리스(2-히드록시페닐-1-페닐-1-H-벤즈이미다졸라토)알루미늄 (III) (=Al(BIZ)3), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조티아졸라토]아연 (II) (=Zn(BTZ)2), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤족사졸라토]아연 (II) (=Zn(PBO)2), 비스[2-(2-히드록시페닐)피리디나토]아연 (=Znpp2),
Figure pct00033
을 들 수 있다.
본원의 더욱 바람직한 제1 호스트 화합물로는 WO2012/121936A2, US2012/0305894A1, WO2005/019373A2 및 WO2012/172482A1에 명시된 바와 같은 이리듐-카르벤 착체이다.
본원의 바람직한 제1 호스트 화합물은 HTM-1 및 HTM-2이다. 게다가, 청색 및 녹색 방출체를 위한 제2 호스트 화합물로서 적절한 모든 물질은 원칙적으로 또한 그의 삼중항 에너지가 충분히 높기 때문에 제1 호스트 화합물로서 적절하다.
바람직한 실시양태에서, 제1 발광 층 (e1)은 인광 적색 방출체를 0.01 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 10.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 2.0 중량%의 양으로 그리고 제1 호스트 화합물을 99.99 내지 80 중량%, 바람직하게는 99.9 내지 90.0 중량%, 보다 바람직하게는 99.9 내지 98.0 중량%의 양으로 포함하며, 인광 적색 방출체 및 제1 호스트 화합물(들)의 양은 총 100 중량% 이하로 첨가된다.
제1 호스트 화합물은 하나의 화합물일 수 있거나 또는 둘 이상의 화합물의 혼합물일 수 있다.
제2 발광 층 (e2):
제2 발광 층은 인광 청색 방출체, 인광 녹색 방출체 및 제2 호스트 화합물을 포함한다.
인광 청색 방출체
적절한 인광 청색 방출체는 하기 공보에 명시되어 있다: WO2006/056418A2, WO2005/113704, WO2007/115970, WO2007/115981, WO2008/000727, WO2009050281, WO2009050290, WO2011051404, US2011/057559 WO2011/073149, WO2012/121936A2, US2012/0305894A1, WO2012/170571, WO2012/170461, WO2012/170463, WO2006/121811, WO2007/095118, WO2008/156879, WO2008/156879, WO2010/068876, US2011/0057559, WO2011/106344, US2011/0233528, WO2012/048266 및 WO2012/172482.
제2 발광 층은 바람직하게는 WO2005/019373A2에 기재된 하기 화학식 IX의 화합물을 포함하며, 부호는 하기의 의미를 갖는다:
Figure pct00034
(상기 화학식에서, 기호는 하기 의미를 가져서,
M은 각각의 금속 원자에 대하여 가능한 임의의 산화 상태로 Co, Rh, Ir, Nb, Pd, Pt, Fe, Ru, Os, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Cu, Ag 및 Au로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 원자이며;
카르벤은 비하전 또는 일음이온성 및 한자리, 두자리 또는 세자리일 수 있는 카르벤 리간드이며, 카르벤 리간드는 또한 비스카르벤 또는 트리스카르벤 리간드일 수 있으며;
L은 일음이온성 또는 이음이온성 리간드이며, 이는 한자리 또는 두자리일 수 있으며;
K는 포스핀; 포스포네이트 및 그의 유도체, 아르세네이트 및 그의 유도체; 포스파이트; CO; 피리딘; 니트릴 및 M1과의 π 착체를 형성하는 공액 디엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 비하전 한자리 또는 두자리 리간드이며;
n1은 카르벤 리간드의 수이며, 여기서 n1은 1 이상이며, n1>1인 경우 화학식 I의 착체에서 카르벤 리간드는 동일하거나 또는 상이할 수 있으며;
m1은 리간드 L의 수이며, 여기서 m1은 0 또는 ≥1일 수 있으며, m1>1인 경우 리간드 L은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며;
o는 리간드 K의 수이며, 여기서 o는 0 또는 ≥1일 수 있으며, o>1인 경우 리간드 K는 동일하거나 또는 상이할 수 있으며;
여기서 합 n1+m1+o는 금속 원자의 산화 상태 및 배위수, 그리고 리간드 카르벤의 자리수(denticity)에 의존하며, L 및 K는 또한 리간드, 카르벤 및 L에서의 하전에 의존하되, 단 n1은 1 이상이어야 한다.
인광 청색 방출체는 보다 바람직하게는 WO2011/073149에 기재된 하기 화학식 IX의 화합물이다:
Figure pct00035
(상기 화학식에서,
M은 Ir이며,
n은 1, 2 또는 3이며,
A2, A3, A4 및 A5는 각각 독립적으로 N 또는 C이며, 여기서 2 A = 질소 원자이며, 고리에서 2개의 질소 원자 사이에 적어도 하나의 탄소 원자가 존재하며,
R1은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환 헤테로아릴 라디칼이며,
R2, R3, R4 및 R5는 A2, A3, A4 및/또는 A5가 N인 경우 각각 자유 전자쌍이거나 또는 A2, A3, A4 및/또는 A5가 C인 경우 각각 독립적으로 수소, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 라디칼, 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환 헤테로아릴 라디칼이거나, 또는
R3 및 R4는 A3 및 A4와 함께 하나 이상의 추가의 헤테로원자가 임의로 개재되며 총 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 임의로 치환된 불포화 고리를 형성하며,
R6, R7, R8 및 R9는 각각 독립적으로 수소, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 아릴 라디칼, 하나 이상의 헤테로원자가 임의로 개재되며 하나 이상의 관능기를 임의로 가지며 5 내지 18개의 탄소 원자 및/또는 헤테로원자를 갖는 치환 또는 비치환 헤테로아릴 라디칼이며,
L은 일음이온성 두자리 리간드이며,
o는 0, 1 또는 2임).
인광 청색 방출체는 바람직하게는 청구범위 제8항에서 제시된 바와 같은 화합물 BE-1 내지 BE-120이다. 추가의 바람직한 인광 청색 방출체는 하기에 기재되어 있다:
- WO2011/157339: 청구범위 제8항에 제시된 바와 같은 BE-121;
- WO2010/086089: 청구범위 제8항에 제시된 바와 같은 BE-122, BE-123, BE-124, BE-125 및 BE-126.
화합물 BE-1, BE-2, BE-7, BE-12, BE-16, BE-64, BE-70, BE-104, BE-110, BE-113, BE-114, BE-115 및 BE-116이 더욱 바람직하다. 화합물 BE-1이 가장 바람직하다.
동종리간드 금속-카르벤 착체는 면 또는 자오선 이성질체의 형태로 존재할 수 있으며, 면 이성질체가 바람직하다.
이종리간드성 금속-카르벤 착체의 경우, 4종의 상이한 이성질체가 존재할 수 있으며, 슈도-면 이성질체가 바람직하다.
인광 녹색 방출체
적절한 인광 녹색 방출체는 예를 들면 하기 공보에서 명시되어 있다: WO2006014599, WO20080220265, WO2009073245, WO2010027583, WO2010028151, US20110227049, WO2011090535, WO2012/08881, WO20100056669, WO20100118029, WO20100244004, WO2011109042, WO2012166608, US20120292600, EP2551933A1; US6687266, US20070190359, US20070190359, US20060008670; WO2006098460, US20110210316, WO 2012053627; US6921915, US20090039776; 및 JP2007123392.
청구범위 제10항에 제시된 화합물 GE-1 내지 GE-39가 바람직하다. 화합물 GE-1, GE-3, GE-8, GE-12, GE-5, GE-14, GE-38, GE-15, GE-16, GE-21, GE-23, GE-24, GE-25, GE-26, GE-33, GE-34 및 GE-35가 더욱 바람직하다. 화합물 GE-1, GE-3, GE-5, GE-18, GE-38, GE-15, GE-23, GE-24, GE-25, GE-26, GE-34 및 GE-35가 가장 바람직하다.
제2 호스트 화합물
효율적인 발광의 경우, 제2 호스트 물질의 삼중항 에너지는 사용된 인광 청색 방출체의 삼중항 에너지보다 약 0.2 eV 더 커야만 한다. 그러므로, 사용된 인광 청색 방출체에 대한 요건을 충족하는 모든 호스트 물질은 원칙적으로 제2 호스트 화합물로서 적절하다.
제2 호스트 화합물로서 카르바졸 유도체, 예를 들면 4,4'-비스(카르바졸-9-일)-2,2'-디메틸비페닐 (CDBP), 4,4'-비스(카르바졸-9-일)비페닐 (CBP), 1,3-비스(N-카르바졸릴)벤젠 (mCP) 및, 하기 출원에 명시된 호스트 물질이 적절하다: WO2008/034758, WO2009/003919.
소 분자 또는 언급된 소 분자의 (공)중합체일 수 있는 추가의 적절한 제2 호스트 물질은 하기 공보에 명시되어 있다: WO2007108459 (H-1 내지 H-37), 바람직하게는 H-20 내지 H-22 및 H-32 내지 H-37, 가장 바람직하게는 H-20, H-32, H-36, H-37, WO2008035571A1 (호스트 1 내지 호스트 6), JP2010135467 (화합물 1 내지 46 및 호스트-1 내지 호스트-39 및 호스트-43), WO2009008100 화합물 No. 1 내지 No. 67, 바람직하게는 No. 3, No. 4, No. 7 내지 No. 12, No. 55, No. 59, No. 63 내지 No. 67, 보다 바람직하게는 No. 4, No. 8 내지 No. 12, No. 55, No. 59, No. 64, No. 65, 및 No. 67, WO2009008099 화합물 No. 1 내지 No. 110, WO2008140114 화합물 1-1 내지 1-50, WO2008090912 화합물 OC-7 내지 OC-36 및, Mo-42 내지 Mo-51의 중합체, JP2008084913 H-1 내지 H-70, WO2007077810 화합물 1 내지 44, 바람직하게는 1, 2, 4-6, 8, 19-22, 26, 28-30, 32, 36, 39-44, WO201001830 단량체 1-1 내지 1-9, 바람직하게는 1-3, 1-7 및 1-9의 중합체, WO2008029729 화합물 1-1 내지 1-36 (의 중합체), WO20100443342 HS-1 내지 HS-101 및 BH-1 내지 BH-17, 바람직하게는 BH-1 내지 BH-17, JP2009182298 단량체 1 내지 75에 기초한 (공)중합체, JP2009170764, JP2009135183 단량체 1-14에 기초한 (공)중합체, WO2009063757 바람직하게는 단량체 1-1 내지 1-26에 기초한 (공)중합체, WO2008146838 화합물 a-1 내지 a-43 및 1-1 내지 1-46, JP2008207520 단량체 1-1 내지 1-26에 기초한 (공)중합체, JP2008066569 단량체 1-1 내지 1-16에 기초한 (공)중합체, WO2008029652 단량체 1-1 내지 1-52에 기초한 (공)중합체, WO2007114244 단량체 1-1 내지 1-18에 기초한 (공)중합체, JP2010040830 화합물 HA-1 내지 HA-20, HB-1 내지 HB-16, HC-1 내지 HC-23 및, 단량체 HD-1 내지 HD-12에 기초한 (공)중합체, JP2009021336, WO2010090077 화합물 1 내지 55, WO2010079678 화합물 H1 내지 H42, WO2010067746, WO2010044342 화합물 HS-1 내지 HS-101 및 폴리-1 내지 폴리-4, JP2010114180 화합물 PH-1 내지 PH-36, US2009284138 화합물 1 내지 111 및 H1 내지 H71, WO2008072596 화합물 1 내지 45, JP2010021336 화합물 H-1 내지 H-38, 바람직하게는 H-1, WO2010004877 화합물 H-1 내지 H-60, JP2009267255 화합물 1-1 내지 1-105, WO2009104488 화합물 1-1 내지 1-38, WO2009086028, US2009153034, US2009134784, WO2009084413 화합물 2-1 내지 2-56, JP2009114369 화합물 2-1 내지 2-40, JP2009114370 화합물 1 내지 67, WO2009060742 화합물 2-1 내지 2-56, WO2009060757 화합물 1-1 내지 1-76, WO2009060780 화합물 1-1 내지 1-70, WO2009060779 화합물 1-1 내지 1-42, WO2008156105 화합물 1 내지 54, JP2009059767 화합물 1 내지 20, JP2008074939 화합물 1 내지 256, JP2008021687 화합물 1 내지 50, WO2007119816 화합물 1 내지 37, WO2010087222 화합물 H-1 내지 H-31, WO2010095564 화합물 HOST-1 내지 HOST-61, WO2007108362, WO2009003898, WO2009003919, WO2010040777, US2007224446, WO06128800, WO2012014621, WO2012105310, WO2012/130709, WO2014/009317 (EP12175635.7), PCT/EP2013/069403 (EP12185230.5) 및 PCT/EP2013/073120 (EP12191408.9; 특히 EP12191408.9의 제25면 내지 제29면).
전술한 소분자는 소분자의 전술한 (공)중합체보다 더 바람직하다.
추가의 적절한 제2 호스트 물질은 WO2011137072 (예를 들면
Figure pct00036
및
Figure pct00037
; 상기 화합물을
Figure pct00038
과 조합할 경우 최선의 결과를 달성함); WO2012048266 (예를 들면
Figure pct00039
및
Figure pct00040
); WO2012162325 (예를 들면
Figure pct00041
및
Figure pct00042
); 및 EP2551932 (예를 들면
Figure pct00043
및
Figure pct00044
)에 기재되어 있다.
특히 바람직한 실시양태에서, 하기에 명시된 화학식 X의 하나 이상의 화합물은 제2 호스트 물질로서 사용된다:
Figure pct00045
(상기 화학식에서,
X는 NR, S, O 또는 PR이며;
R은 아릴, 헤테로아릴, 알킬, 시클로알킬 또는 헤테로시클로알킬이고;
A200은 -NR206R207, -P(O)R208R209, -PR210R211, -S(O)2R212, -S(O)R213, -SR214 또는 -OR215이고;
R221, R222 및 R223은 서로 독립적으로 아릴, 헤테로아릴, 알킬, 시클로알킬 또는 헤테로시클로알킬이며, 여기서 기 R221, R222 또는 R223 중 하나 이상은 아릴 또는 헤테로아릴이며;
R224 및 R225는 서로 독립적으로 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 기 A200, 또는 공여체 또는 수용체 특징을 갖는 기이며;
n2 및 m2는 서로 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이며;
R206 및 R207은 질소 원자와 함께, 3 내지 10개의 고리 원자를 갖는 시클릭 잔기를 형성하며, 상기 시클릭 잔기는 비치환될 수 있거나, 또는 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 및 공여체 또는 수용체 특징을 갖는 기로부터 선택된 치환기 하나 이상으로 치환될 수 있고/거나; 3 내지 10개의 고리 원자를 갖는 추가의 시클릭 잔기 하나 이상과 환화될 수 있고, 여기서 환화된 잔기는 비치환될 수 있거나 또는, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 및 공여체 또는 수용체 특징을 갖는 기로부터 선택된 치환기 하나 이상으로 치환될 수 있으며;
R208, R209, R210, R211, R212, R213, R214 및 R215는 서로 독립적으로 아릴, 헤테로아릴, 알킬, 시클로알킬 또는 헤테로시클로알킬임). 화학식 X의 화합물, 예컨대
Figure pct00046
,
Figure pct00047
또는
Figure pct00048
은 WO2010079051에 기재되어 있다 (특히 제19면 내지 제26면에서 및 제27면 내지 제34면, 제35면 내지 제37면 및 제42면 내지 제43면의 표에서). 디벤조푸란의 추가의 호스트 물질은 예를 들면 US2009066226, EP1885818B1, EP1970976, EP1998388 및 EP2034538에 기재되어 있다. 특히 바람직한 호스트 물질의 예는 하기에 제시한다:
Figure pct00049
Figure pct00050
Figure pct00051
Figure pct00052
전술한 화합물에서 T는 O 또는 S, 바람직하게는 O이다. T가 분자에서 1개보다 많이 존재할 경우, 모든 기 T는 동일한 의미를 갖는다. 청구범위 제13항에 제시된 화합물 SH-1, SH-2, SH-3, SH-4, SH-5, SH-6, SH-7, SH-8, SH-9 및 SH-10이 가장 바람직하다.
바람직한 실시양태에서, 제2 발광 층 (e2)은 인광 청색 방출체를 5.0 내지 40.0 중량%, 바람직하게는 10.0 내지 30.0 중량%, 보다 바람직하게는 15.0 내지 25.0 중량%의 양으로, 인광 녹색 방출체를 0.05 내지 5.0 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 3.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1.0 중량%의 양으로, 제2 호스트 화합물을 94.95 내지 55.0 중량%, 바람직하게는 89.95 내지 67.0 중량%, 보다 바람직하게는 84.9 내지 74.0 중량%의 양으로 포함하며, 인광 청색 방출체, 인광 녹색 방출체 및 제2 호스트 화합물(들)의 양은 총 100 중량% 이하로 첨가한다.
제2 호스트 화합물은 하나의 화합물일 수 있거나 또는 둘 이상의 화합물의 혼합물일 수 있다. 이롭게는, 화합물 HTM-1 및 HTM-2를 동시-호스트로서 첨가할 수 있다.
제1 및 제2 발광 층에 사용된 호스트 화합물 및 방출체 화합물의 바람직한 조합은 하기 표에 제시한다:
Figure pct00053
정공/ 엑시톤 차단 층 (f):
차단 층은 발광 층에서 방출되는 엑시톤 및/또는 전하 캐리어 (전자 또는 정공)의 수를 감소시키는데 사용될 수 있다. 정공이 전자 수송 층 (g)의 방향으로 층 (e2)으로부터 방출되는 것을 방지하기 위하여 정공 차단 층은 제2 발광 층 (e2)과 전자 수송 층 (g) 사이에 배치될 수 있다. 엑시톤이 발광 층으로부터 확산되는 것을 방지하기 위하여 차단 층을 또한 사용할 수 있다. 적절한 정공/엑시톤 물질은 원칙적으로 상기 언급된 제2 호스트 화합물이다. 제2 호스트 물질에도 마찬가지로 적용하는 것이 바람직하다.
현재 가장 바람직한 정공/엑시톤 차단 물질은 화합물 SH-1, SH-2, SH-3, SH-4, SH-5, SH-6, SH-7, SH-8, SH-9 및 SH-10이다.
전자 수송 층 (g):
전자 수송 층은 전자를 수송할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 전자 수송 층은 고유 (미도핑)이거나 또는 도핑될 수 있다. 전도도를 향상시키기 위하여 도핑을 사용할 수 있다. 본 발명의 OLED의 층 (g)에 적절한 전자-수송 물질은 EP1786050, EP1970371 또는 EP1097981에 개시된 옥시노이드 화합물과 킬레이트 형성한 금속, 예컨대 트리스(8-히드록시퀴놀라토)알루미늄 (Alq3), 페난트롤린에 기초한 화합물, 예컨대 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (DDPA=BCP), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (Bphen), 2,4,7,9-테트라페닐-1,10-페난트롤린, 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (DPA) 또는 페난트롤린 유도체 및, 아졸 화합물, 예컨대 2-(4-비페닐릴)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸 (PBD) 및 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-t-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸 (TAZ)을 포함한다.
마찬가지로, 하나 이상의 물질이 전자-전도성인 경우 전자-수송 층에서 둘 이상의 물질의 혼합물을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 혼합된 전자-수송 층에서, 하나 이상의 페난트롤린 화합물, 바람직하게는 BCP 또는 하기 화학식 VIII에 의한 피리딘 화합물 하나 이상, 바람직하게는 하기 화학식 VIIIaa에 의한 화합물을 사용한다. 더욱 바람직하게는, 혼합된 전자-수송 층에서, 하나 이상의 페난트롤린 화합물 이외에, 알칼리 토금속 또는 알칼리 금속 히드록시퀴놀레이트 착체, 예를 들면 Liq를 사용한다. 적절한 알칼리 토금속 또는 알칼리 금속 히드록시퀴놀레이트 착체는 하기 명시되어 있다 (화학식 VII). WO2011/157779를 참조한다.
정공-수송 층은 또한 사용된 물질의 수송 성질을 개선시키기 위하여, 첫번째로 층 두께를 더욱 넉넉하게 하기 위하여 (핀홀/단락 방지), 두번째로 디바이스의 작동 전압을 최소로 하기 위하여 전자 도핑될 수 있다. 전자 도핑은 당업자에게 공지되어 있으며, 예를 들면 (W. Gao, A. Kahn, J. Appl . Phys., Vol. 94, No. 1, 1 July 2003 (p-도핑된 유기 층); A. G. Werner, F. Li, K. Harada, M. Pfeiffer, T. Fritz, K. Leo, Appl . Phys. Lett., Vol. 82, No. 25, 23 June 2003 및 Pfeiffer et al., Organic Electronics 2003, 4, 89 - 103 및 K. Walzer, B. Maennig, M. Pfeiffer, K. Leo, Chem . Soc . Rev. 2007, 107, 1233)에 개시되어 있다. 예를 들면, 전자 수송 층의 전기 n-도핑을 초래하는 혼합물을 사용할 수 있다. n-도핑은 환원 물질의 첨가에 의하여 달성된다. 이들 혼합물은 예를 들면 전술한 전자 수송 물질을 알칼리/알칼리 토금속 또는 알칼리/알칼리 토금속 염, 예를 들면 Li, Cs, Ca, Sr, Cs2CO3과, 알칼리 금속 착체와 그리고 Y, Ce, Sm, Gd, Tb, Er, Tm, Yb, Li3N, Rb2CO3, 프탈산이칼륨, EP1786050으로부터의 W(hpp)4와 또는 EP1837926B1, EP1837927, EP2246862 및 WO2010132236에 기재된 화합물과의 혼합물일 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 하기 화학식 VII의 화합물 하나 이상을 포함한다:
<화학식 VII>
Figure pct00054
(상기 화학식에서,
R32 및 R33은 각각 독립적으로 F, C1-C8-알킬, C1-C8-알킬 기 하나 이상에 의해 임의로 치환된 C6-C14-아릴이거나, 또는
2개의 R32 및/또는 R33 치환기는 함께 C1-C8-알킬 기 하나 이상에 의해 임의로 치환된 융합된 벤젠 고리를 형성하며;
a 및 b는 각각 독립적으로 0, 또는 1, 2 또는 3이며,
M1은 알칼리 금속 원자 또는 알칼리 토금속 원자이며,
M1이 알칼리 금속 원자인 경우 p는 1이며, M1이 알칼리 토금속 원자인 경우 p는 2이다.
화학식 VII의 매우 특히 바람직한 화합물은
Figure pct00055
이며, 이는 단일 종으로서 또는 기타 형태, 예컨대 LigQg (여기서 g는 정수임), 예를 들면 Li6Q6의 형태로 존재할 수 있다. Q는 8-히드록시퀴놀레이트 리간드 또는 8-히드록시퀴놀레이트 유도체이다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 하기 화학식 VIII의 화합물 하나 이상을 포함한다:
Figure pct00056
(상기 화학식에서,
R34, R35, R36, R37, R34', R35', R36' 및 R37'는 각각 독립적으로 H, C1-C18-알킬, E에 의해 치환되고/거나 D가 개재된 C1-C18-알킬, C6-C24-아릴, G에 의해 치환된 C6-C24-아릴, C2-C20-헤테로아릴, 또는 G에 의해 치환된 C2-C20-헤테로아릴이며,
Q는 각각 G에 의하여 임의로 치환된 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기이며,
D는 -CO-; -COO-; -S-; -SO-; -SO2-; -O-; -NR40-; -SiR45R46-; -POR47-; -CR38=CR39-; 또는 -C≡C-이며;
E는 -OR44; -SR44; -NR40R41; -COR43; -COOR42; -CONR40R41; -CN; 또는 F이며;
G는 E, C1-C18-알킬, D가 개재된 C1-C18-알킬, C1-C18-퍼플루오로알킬, C1-C18-알콕시, 또는 E에 의해 치환되고/거나 D가 개재된 C1-C18-알콕시이며,
R38 및 R39는 각각 독립적으로 H, C6-C18-아릴; C1-C18-알킬 또는 C1-C18-알콕시에 의해 치환된 C6-C18-아릴; C1-C18-알킬; 또는 -O-가 개재된 C1-C18-알킬이며;
R40 및 R41은 각각 독립적으로 C6-C18-아릴; C1-C18-알킬 또는 C1-C18-알콕시에 의해 치환된 C6-C18-아릴; C1-C18-알킬; 또는 -O-가 개재된 C1-C18-알킬이거나; 또는
R40 및 R41은 함께 6-원 고리를 형성하며;
R42 및 R43은 각각 독립적으로 C6-C18-아릴; C1-C18-알킬 또는 C1-C18-알콕시에 의해 치환된 C6-C18-아릴; C1-C18-알킬; 또는 -O-가 개재된 C1-C18-알킬이며,
R44는 C6-C18-아릴; C1-C18-알킬 또는 C1-C18-알콕시에 의해 치환된 C6-C18-아릴; C1-C18-알킬; 또는 -O-가 개재된 C1-C18-알킬이며,
R45 및 R46은 독립적으로 C1-C18-알킬, C6-C18-아릴, 또는 C1-C18-알킬에 의해 치환된 C6-C18-아릴이며,
R47은 C1-C18-알킬, C6-C18-아릴, 또는 C1-C18-알킬에 의해 치환된 C6-C18-아릴임).
화학식 VIII의 바람직한 화합물은 하기 화학식 VIIIa의 화합물이다:
Figure pct00057
(상기 화학식에서,
Q는
Figure pct00058
또는
Figure pct00059
이고,
R48은 H 또는 C1-C18-알킬이고,
R48'는 H, C1-C18-알킬 또는
Figure pct00060
또는
Figure pct00061
임).
하기 화학식의 화합물이 특히 바람직하다:
Figure pct00062
추가의, 매우 특히 바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 화합물 Liq 및 화합물 ETM-2를 포함한다.
바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 화학식 VII의 화합물을 99 내지 1 중량%, 바람직하게는 75 내지 25 중량%, 보다 바람직하게는 약 50 중량%의 양으로 포함하며, 여기서 화학식 VII의 화합물의 양 및 화학식 VIII의 화합물의 양은 총 100 중량% 이하로 첨가된다.
화학식 VIII의 화합물의 제조는 (J. Kido et al., Chem . Commun . (2008) 5821-5823, J. Kido et al., Chem . Mater. 20 (2008) 5951-5953 및 JP2008/127326)에 기재되어 있거나 또는, 화합물은 전술한 문헌에 개시된 방법과 유사하게 생성될 수 있다.
마찬가지로, 전자-수송 층에서 알칼리 금속 히드록시퀴놀레이트 착체, 바람직하게는 Liq 및 디벤조푸란 화합물의 혼합물을 사용할 수 있다. WO2011/157790을 참조한다. WO2011/157790에 기재된 디벤조푸란 화합물 A-1 내지 A-36 및 B-1 내지 B-22가 바람직하며, 여기서 디벤조푸란 화합물
Figure pct00063
이 가장 바람직하다.
바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 Liq를 99 내지 1 중량%, 바람직하게는 75 내지 25 중량%, 보다 바람직하게는 약 50 중량%의 양으로 포함하며, 여기서 Liq의 양 및 디벤조푸란 화합물(들), 특히 ETM-1의 양은 총 100 중량% 이하로 첨가된다.
바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 하나 이상의 페난트롤린 유도체 및/또는 피리딘 유도체를 포함한다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 하나 이상의 페난트롤린 유도체 및/또는 피리딘 유도체 및 하나 이상의 알칼리 금속 히드록시퀴놀레이트 착체를 포함한다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 WO2011/157790에 기재된 디벤조푸란 화합물 A-1 내지 A-36 및 B-1 내지 B-22 중 하나 이상, 특히 ETM-1을 포함한다.
추가로 바람직한 실시양태에서, 전자-수송 층은 WO2012/111462, WO2012/147397, WO2012014621에 기재된 화합물, 예컨대 화학식
Figure pct00064
의 화합물, US2012/0261654, 예컨대 화학식
Figure pct00065
의 화합물 및 WO2012/115034, 예컨대 화학식
Figure pct00066
의 화합물을 포함한다.
전자 주입 층 (h):
전자 주입 층은 이웃하는 유기층으로의 전자를 주입을 개선시키는 임의의 층일 수 있다. 작동 전압을 감소시키기 위하여 리튬-포함 유기금속 화합물, 예컨대 8-히드록시퀴놀라토리튬 (Liq), CsF, NaF, KF, Cs2CO3 또는 LiF를 전자 주입 층 (h)으로서 전자 수송 층 (g)과 캐소드 (i) 사이에 적용할 수 있다.
캐소드 (i):
캐소드 (i)는 전자 또는 음전하 캐리어를 투입하도록 하는 전극이다. 캐소드는 애노드보다 더 낮은 일 함수를 갖는 임의의 금속 또는 비금속일 수 있다. 캐소드에 적절한 물질은 희토류 금속 및 란탄족 및 악티늄족을 포함한 원소주기율표의 1족 알칼리 금속, 예를 들면 Li, Cs, 2족 알칼리 토금속, 12족 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 게다가, 금속, 예컨대 알루미늄, 인듐, 칼슘, 바륨, 사마륨 및 마그네슘 및 그의 조합을 사용할 수 있다.
일반적으로, 상이한 층이 존재할 경우 하기 두께를 갖는다:
애노드 (a): 500 내지 5,000 Å (옹스트롬), 바람직하게는 1,000 내지 2,000 Å;
정공 주입 층 (b): 50 내지 1,000 Å, 바람직하게는 200 내지 800 Å,
정공-수송 층 (c): 50 내지 1,000 Å, 바람직하게는 100 내지 800 Å,
엑시톤 차단 층 (d): 10 내지 500 Å, 바람직하게는 50 내지 100 Å,
제1 발광 층 (e1): 10 내지 1,000 Å, 바람직하게는 50 내지 600 Å,
제2 발광 층 (e2): 10 내지 1,000 Å, 바람직하게는 50 내지 600 Å,
정공/엑시톤 차단 층 (f): 10 내지 500 Å, 바람직하게는 50 내지 100 Å,
전자-수송 층 (g): 50 내지 1,000 Å, 바람직하게는 200 내지 800 Å,
전자 주입 층 (h): 10 내지 500 Å, 바람직하게는 20 내지 100 Å,
캐소드 (i): 200 내지 10,000 Å, 바람직하게는 300 내지 5,000 Å.
특히 바람직한 유기 발광 디바이스의 디바이스 아키텍쳐 및 층 조성은 하기 제시한다:
Figure pct00067
1) (술폰화된 폴리(티오펜-3-[2[(2-메톡시에톡시)에톡시]-2,5-디일)
백색 OLED의 추가의 실시양태에서, 수개의 상이한 착색된 OLED는 포개져 적층되어 있다 (적층된 디바이스). 2개의 OLED의 적층의 경우, 전하 생성층 (CG 층)으로 지칭되는 것을 사용한다. 이러한 CG 층은 예를 들면 하나의 전기 n-도핑된 수송 층 및 하나의 전기 p-도핑된 수송 층으로부터 형성될 수 있다. 표현 "적층된 OLED" 및 적절한 실시양태는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다.
2개의 OLED만이 적층될 수 있거나 또는 3개 초과의 OLED가 적층될 수 있다 ("적층된 디바이스 개념"). 이들 디바이스는 투명 전하 생성 층간, 예컨대 산화인듐주석 (ITO), V2O5 또는 유기 p-n 접합을 사용할 수 있다.
적층된 OLED (SOLED)는 둘 이상의 개개의 서브-엘리먼트를 포함한다. 각각의 서브-엘리먼트는 백색광을 방출한다.
각각의 서브-엘리먼트는 3개 이상의 층: 전자 수송 층, 제1 발광 층 (e1)과 제2 발광 층 (e2)을 포함하는 발광 층 (e) 및 정공 수송 층을 포함한다. 추가의 층은 서브-엘리먼트에 첨가될 수 있다. 각각의 SOLED 서브-엘리먼트는 정공 주입 층, 정공 수송 층, 전자/엑시톤 차단 층, 발광 층 (e), 정공/엑시톤 차단 층, 전자 수송 층, 전자 주입 층을 포함할 수 있다. 각각의 SOLED 서브-엘리먼트는 동일한 층 구조를 가질 수 있거나 또는 기타 서브-엘리먼트와는 상이한 층 구조를 가질 수 있다.
전하 생성층은 SOLED의 서브-엘리먼트를 분리한다. 전하 생성층은 전하 캐리어를 이웃하는 층(들)에 주입하지만, 직접 외부 연결을 갖지 않는 층이다. 각각의 전하 생성층은 동일한 물질(들)로 이루어질 수 있거나 또는 다수는 상이한 조성을 갖는다. 전하 생성층을 갖는 SOLED에 걸쳐 전압을 인가시, 전하 생성층은 전하 생성층의 캐소드측 위에서 정공을 유기 인광 서브-엘리먼트에 주입하고, 애노드측 위에서 전자를 유기 인광 서브-엘리먼트에 주입할 수 있다. 관련 기술분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, 층 또는 디바이스의 "애노드측"은 정공이 층 또는 디바이스에 유입될 것으로 예상되는 층 또는 디바이스의 측을 지칭한다. 유사하게, "캐소드측"은 전자가 층 또는 디바이스에 유입될 것으로 예상되는 층 또는 디바이스의 측을 지칭한다.
각각의 전하 생성층은 도핑된 n-타입 (Li, Cs, Mg 등, 도핑됨) 층과 p-타입 (금속 산화물, F4-TCNQ 등) 층의 접촉에 의하여 형성될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 도핑된 n-타입 층은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 도핑된 유기층, 예컨대 Li 도핑된 BCP 또는 Mg 도핑된 Alq3로부터 선택될 수 있으며, Li 도핑된 BCP가 바람직하다. 기타 바람직한 실시양태에서, 전하 생성층은 MoO3, V2O5, ITO, TiO2, WO3 및 SnO2를 비롯한 안정한 금속 산화물로부터 선택된 무기 물질을 포함한다. 본 발명의 기타 바람직한 실시양태에서, 전하 생성층은 MoO3 또는 V2O5의 층을 사용하며, MoO3가 가장 바람직하다. 통상의 바람직한 해결책은 유기 p-도핑된 정공 수송 층 (HTL) (NDP-9 (노발레드(Novaled)):α-NPD 또는 NPD-9:스피로-TAD (2,2',7,7'-테트라키스(N,N-디페닐아미노)-9,9'-스피로비플루오렌)와 연결된 유기 n-도핑된 전자 수송 층 (ETL) (NDN-26 (노발레드): NET-18 (노발레드)) 또는, 수용체 층과 연결된 금속 (예, Li) n-도핑된 ETL (예, HAT-CN (헥사아자트리페닐렌-카르보니트릴, 엘지 화학(LG Chem))이다.
두 개별 서브-엘리먼트를 포함하는 SOLED의 디바이스 아키텍쳐는 하기에 예시되어 있다:
(a) 애노드,
(b) 임의로 정공 주입 층,
(c) 임의로 정공 수송 층,
(d) 임의로 엑시톤 차단 층,
(e1) 제1 발광 층,
(e2) 제2 발광 층,
(f) 임의로 정공/엑시톤 차단 층,
(g) 임의로 전자 수송 층,
(h) 임의로 전자 주입 층, 및
전하 생성층
(b') 임의로 정공 주입 층,
(c') 임의로 정공 수송 층,
(d') 임의로 엑시톤 차단 층,
(e1') 제1 발광 층,
(e2') 제2 발광 층,
(f') 임의로 정공/엑시톤 차단 층,
(g') 임의로 전자 수송 층,
(h') 임의로 전자 주입 층,
(I) 캐소드.
SOLED에 사용된 개개의 층 및 물질의 경우, 백색 유기 발광 디바이스에 관하여 상기 기재된 바와 같이 동일하게 적용되는 것이 바람직하다.
게다가, 본 발명은
(e1) 제1 발광 층, 및
(e2) 제2 발광 층
을 포함하며, 여기서
제1 발광 층은 제2 발광 층과 직접 접촉하며,
제1 발광 층은 인광 적색 방출체 및 제1 호스트 화합물을 포함하며,
제2 발광 층은 인광 청색 방출체, 인광 녹색 방출체 및 제2 호스트 화합물을 포함하는 것인 발광 층 (e), 및 백색광 생성을 위한 그의 용도에 관한 것이다.
제1 발광 층 (e1), 제2 발광 층 (e2), 인광 적색 방출체, 제1 호스트 화합물, 인광 청색 방출체, 인광 녹색 방출체 및 제2 호스트 화합물의 경우, 백색 유기 발광 디바이스에 관하여 상기 기재된 바와 같이 동일하게 적용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 OLED는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 방법에 의하여 생성될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 OLED는 적절한 기판 위에 개개의 층의 연속적인 증착에 의하여 생성된다. 적절한 기판은 예를 들면 유리, 무기 반도체 또는 중합체 막이 있다. 증착의 경우, 통상의 기법, 예컨대 열적 증발, 화학적 증착 (CVD), 물리적 증착 (PVD) 등을 사용할 수 있다. 대안의 방법에서, OLED의 유기 층은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 코팅 기법을 사용하여 적절한 용매 중에서 용액 또는 분산액으로부터 적용될 수 있다.
OLED는 백색 전기발광이 유용한 모든 장치에 사용될 수 있다. 적절한 디바이스는 바람직하게는 정지 및 이동 시각 디스플레이 유닛 및 조명 유닛으로부터 선택된다. 고정식 시각 디스플레이 유닛은 예를 들면 컴퓨터, 텔레비전의 시각 디스플레이 유닛, 프린터, 주방용품 및 광고판, 조명 및 안내판에서의 시각 디스플레이 유닛이다. 이동 시각 디스플레이 유닛은 예를 들면 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북, 디지탈 카메라, MP3 플레이어, 차량 및, 버스와 기차의 도착 디스플레이에서의 시각 디스플레이 유닛이다. 본 발명의 OLED를 사용할 수 있는 추가의 장치는 예를 들면 키보드; 의류 품목; 가구; 월페이퍼가 있다.
따라서, 본 발명은 하나 이상의 본 발명의 유기 발광 디바이스 또는 발광 층을 포함하는 고정식 시각 디스플레이 유닛, 예컨대 컴퓨터, 텔레비전의 시각 디스플레이 유닛, 프린터, 주방용품 및 광고판, 조명, 안내판에서의 시각 디스플레이 유닛 및 이동 시각 디스플레이 유닛, 예컨대 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북, 디지탈 카메라, MP3 플레이어, 차량 및, 버스와 기차의 도착 디스플레이에서의 시각 디스플레이 유닛; 조명 유닛; 키보드; 의류 품목; 가구; 월페이퍼로 이루어진 군으로부터 선택된 장치에 관한 것이다.
하기 실시예는 단지 예시를 위하여 포함되며, 청구범위의 범주를 한정하지 않는다. 다른 의미로 명시하지 않는다면, 모든 부 및 %는 중량을 기준으로 한다.
실시예
하기의 실시예, 특히 실시예에서 설명된 방법, 물질, 조건, 프로세스 파라미터, 장치 등은 본 발명을 뒷받침하고자 하는 것이며, 본 발명의 범주를 한정하지 않는다. 모든 실험은 보호 기체 대기 중에서 실시된다. 하기 실시예에서 언급된 % 및 비는 다른 의미로 명시하지 않는다면 중량% 및 중량비이다.
비교용 적용 실시예 1
애노드로서 사용된 ITO 기판 (ITO 두께 120 ㎚, 제품명 OD-B01, 지오마테크 컴파니(Geomatec company) 판매)을 우선 LCD 제조용 시판 세제 (데코넥스(Deconex)® 20NS 및 25오르간-애시드(25ORGAN-ACID)® 중화제)로 세정한 후, 초음파 배쓰내에서 아세톤/이소프로판올 혼합물로 세정하였다. 가능한 유기 잔류물을 제거하기 위하여, 기판을 추가의 25 분 동안 오존 오븐내의 연속 오존 대기에 노출시켰다. 이러한 처리는 또한 ITO의 정공 주입 성질을 개선시켰다. 그 다음, 플렉스코어로부터의 정공 주입 층 AJ20-1000을 용액으로부터 스핀 처리하였다.
정공 주입 층 이후에, 하기에 명시된 유기 물질을 세정된 기판에 약 0.5-5 ㎚/min의 속도에서 약 10-7-10-9 mbar에서 증착에 의하여 적용하였다. 기판에 적용된 정공 수송 및 엑시톤 차단체 물질은 20 ㎚의 두께를 갖는 HTM-1 (Ir(DPBIC)3)이며, 처음 10 ㎚는 10% MoO3로 도핑시켜 전도도를 개선시켰다.
후속적으로, 청색 및 적색 발광 층을 증착에 의하여 적용하였다.
청색 발광 층은 물질 BE-1 (20%), SH-2 (75%) 및 HTM-1 (5%)의 혼합물을 포함하였다. 청색 발광 층의 두께는 40 ㎚이었다.
적색 발광 층은 물질 RE-2 (1%) 및 SH-2 (99%)의 혼합물을 포함하였다. 적색 발광 층의 두께는 40 ㎚이었다.
후속적으로, 물질 SH-2를 정공 및 엑시톤 차단체로서 5 ㎚의 층 두께로 적용하였다. 사용된 그 다음의 전자 수송 층은 물질 ETM-1 (50%) 및 Liq (50%)의 혼합물이며, 층 두께는 35 ㎚이었다. KF는 전자 주입 층으로서 4 ㎚의 층 두께로 적용하였다. 두께 100 ㎚의 알루미늄 캐소드는 다이오드를 생성하였다.
비교용 적용 실시예 2
제1 적색 발광 층에 이어서 청색 발광 층을 적용하고, SH-2 대신에 HTM-1을 호스트로서 적용한 것을 제외하고, 비교용 적용 실시예 1을 반복하였다.
비교용 적용 실시예 3
애노드로서 사용된 ITO 기판 (ITO 두께 120 ㎚, 제품명 OD-B01, 지오마테크 컴파니 판매)을 우선 LCD 생성을 위한 시판 세제 (데코넥스® 20NS 및 25오르간-애시드® 중화제)로 세정한 후, 초음파 배쓰내의 아세톤/이소프로판올 혼합물로 세정하였다. 가능한 유기 잔류물을 제거하기 위하여, 추가의 25 분 동안 오존 오븐내의 연속 오존 대기에 기판을 노출시켰다. 이러한 처리는 또한 ITO의 정공 주입 성질을 개선시켰다. 그 다음, 플렉스코어로부터의 정공 주입 층 AJ20-1000을 용액으로부터 스핀 처리하였다.
정공 주입 층 이후에, 하기 명시된 유기 물질을 세정된 기판에 약 10-7-10-9 mbar에서 약 0.5-5nm/min의 속도에서 증착에 의하여 적용하였다. 기판에 적용된 정송 수송 및 엑시톤 차단체 물질은 두께가 20 ㎚인 HTM-1이며, 이의 처음 10 ㎚를 10% MoOx로 도핑하여 전도도를 개선시켰다.
후속적으로, 적색, 녹색 및 청색 발광 층을 기재된 순서로 증착에 의하여 적용하였다.
적색 발광 층은 물질 RE-2 (1%) 및 HTM-1 (99%)의 혼합물을 포함하였다. 적색 발광 층의 두께는 10 ㎚이었다.
녹색 발광 층은 물질 GE-1 (10%) 및 HTM-1 (90%)의 혼합물을 포함하였다. 녹색 발광 층의 두께는 10 ㎚이었다.
청색 발광 층은 물질 BE-1 (20%), SH-2 (75%) 및 HTM-1 (5%)의 혼합물을 포함하였다. 청색 발광 층의 두께는 40 ㎚이었다.
후속적으로, 물질 SH-2는 정공 및 엑시톤 차단체로서 5 ㎚의 층 두께로 적용된다. 사용된 그 다음의 전자 수송 층은 35 ㎚의 층 두께의 물질 ETM-1 (50%) 및 Liq (50%)의 혼합물이었다. KF를 전자 주입 층으로서 4 ㎚의 층 두께로 적용하였다. 두께 100 ㎚의 알루미늄 캐소드는 다이오드를 생성하였다.
적용 실시예 1
애노드로서 사용된 ITO 기판 (ITO 두께 120 ㎚, 제품명 OD-B01, 지오마테크 컴파니 판매)을 우선 LCD 제조용 시판 세제 (데코넥스® 20NS 및 25오르간-애시드® 중화제)로 세정한 후, 초음파 배쓰내에서 아세톤/이소프로판올 혼합물로 세정하였다. 가능한 유기 잔류물을 제거하기 위하여, 기판을 추가의 25 분 동안 오존 오븐내의 연속 오존 대기에 노출시켰다. 이러한 처리는 또한 ITO의 정공 주입 성질을 개선시켰다. 그 다음, 플렉스코어로부터의 정공 주입 층 AJ20-1000을 용액으로부터 스핀 처리하였다.
정공 주입 층 이후에, 하기에 명시된 유기 물질을 약 0.5-5 ㎚/min의 속도에서 약 10-7-10-9 mbar에서 증착에 의하여 세정된 기판에 적용하였다. 기판에 적용된 정공 수송 및 엑시톤 차단체 물질은 20 ㎚의 두께를 갖는 HTM-1이며, 처음 10 ㎚는 10% MoOx로 도핑시켜 전도도를 개선시켰다.
후속적으로, 제1 (적색) 및 제2 (청색/녹색) 발광 층을 기재된 순서로 증착에 의하여 적용하였다.
제1 (적색) 발광 층은 물질 RE-2 (0.5%) 및 HTM-1 (99.5%)의 혼합물을 포함하였다. 적색 발광 층의 두께는 10 ㎚이었다.
제2 (청색/녹색) 발광 층은 물질 BE-1 (20%), GE-1 (0.5%) 및 SH-2 (79.5%)의 혼합물을 포함하였다. 청색 발광 층의 두께는 40 ㎚이었다.
후속적으로, 물질 SH-2를 정공 및 엑시톤 차단체로서 5 ㎚의 층 두께로 적용하였다. 사용된 그 다음의 전자 수송 층은 35 ㎚의 층 두께로 물질 ETM-1 (50%) 및 Liq (50%)의 혼합물이었다. KF는 전자 주입 층으로서 4 ㎚의 층 두께로 적용하였다. 두께 100 ㎚의 알루미늄 캐소드는 다이오드를 생성하였다.
적용 실시예 2
애노드로서 사용된 ITO 기판 (ITO 두께 120 ㎚, 제품명 OD-B01, 지오마테크 컴파니 판매)을 우선 LCD 제조용 시판 세제 (데코넥스® 20NS 및 25오르간-애시드® 중화제)로 세정한 후, 초음파 배쓰내에서 아세톤/이소프로판올 혼합물로 세정하였다. 가능한 유기 잔류물을 제거하기 위하여, 기판을 추가의 25 분 동안 오존 오븐내의 연속 오존 대기에 노출시켰다. 이러한 처리는 또한 ITO의 정공 주입 성질을 개선시켰다. 그 다음, 플렉스코어로부터의 정공 주입 층 AJ20-1000을 용액으로부터 스핀 처리하였다. 정공 주입 층 이후에, 하기에 명시된 유기 물질을 약 0.5-5 ㎚/min의 속도에서 약 10-7-10-9 mbar에서 증착에 의하여 세정된 기판에 적용하였다. 기판에 적용된 정공 수송 및 엑시톤 차단체 물질은 20 ㎚의 두께를 갖는 HTM-2이며, 처음 10 ㎚는 10% MoOx로 도핑시켜 전도도를 개선시켰다. 후속적으로, 제1 (적색) 및 제2 (청색/녹색) 발광 층을 기재된 순서로 증착에 의하여 적용하였다. 제1 (적색) 발광 층은 물질 RE-2 (1.0%) 및 HTM-2 (99.0%)의 혼합물을 포함하였다. 적색 발광 층의 두께는 10 ㎚이었다. 제2 (청색/녹색) 발광 층은 물질 BE-1 (20%), GE-1 (0.5%) 및 SH-2 (79.5%)의 혼합물을 포함하였다. 청색 발광 층의 두께는 40 ㎚이었다. 후속적으로, 물질 SH-2를 정공 및 엑시톤 차단체로서 5 ㎚의 층 두께로 적용하였다. 사용된 그 다음의 전자 수송 층은 35 ㎚의 층 두께로 물질 ETM-1 (50%) 및 Liq (50%)의 혼합물이었다. KF를 전자 주입 층으로서 4 ㎚의 층 두께로 적용하였다. 두께 100 ㎚의 알루미늄 캐소드는 다이오드를 생성하였다.
OLED를 특징짓기 위하여, 전기발광 스펙트럼을 다양한 전류 및 전압에서 기록한다. 게다가, 전류-전압 특징은 방출된 광 출력과 조합하여 측정한다. 광 출력은 광도계를 사용한 교정에 의하여 광도 파라미터로 변환시킬 수 있다. 수명을 측정하기 위하여, OLED를 일정한 전류 밀도에서 작동시키고, 광 출력에서의 감소를 기록한다. 수명은 휘도가 초기 휘도의 절반으로 감소될 때까지 경과된 시간으로 정의한다. 1,000 nit에서 적용 실시예 및 비교용 적용 실시예의 디바이스에 대하여 측정된 전압 (V), 전류 효율 (㏅/A), 효능 (㏐/W), 외부 양자 효율 (EQE) (%), 보정된 색 온도 (CCT; K) 및 수명 (h)을 하기 표 1에 제시하며, 비교용 적용 실시예 1의 디바이스의 전압, 전류 효율, 효능, EQE 및 수명의 측정값을 100으로 설정하고, 비교용 적용 실시예 2 및 3 및 적용 실시예 1 및 2의 디바이스의 측정값은 비교용 적용 실시예 1의 디바이스에 대하여 명시한다.
<표 1>
Figure pct00068
1) 외부 양자 효율 (EQE)은 물질 또는 디바이스로부터 이탈된 생성된 광자의 #/이를 통하여 흐르는 전자의 #임.
2) 초기 휘도의 50%로 감소함.
원하는 자연 백색 색상을 나타내는 비교용 적용 실시예 2의 디바이스와 비교시, 적용 실시예 1 및 2는 감소된 전압 (감소된 전력 소비), 우수한 전류 효율, 효능, EQE 및 수명을 나타낸다. 도 1 내지 3을 참조한다.

Claims (19)

  1. (a) 애노드,
    (i) 캐소드,
    (e) (e1) 제1 발광 층, 및
    (e2) 제2 발광 층
    을 포함하는, 애노드와 캐소드 사이의 발광 층
    을 포함하고, 여기서
    제1 발광 층은 제2 발광 층과 직접 접촉하고,
    제1 발광 층은 인광 적색 방출체 및 제1 호스트 화합물을 포함하고,
    제2 발광 층은 인광 청색 방출체, 인광 녹색 방출체 및 제2 호스트 화합물을 포함하는 것인
    백색 유기 발광 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 제1 발광 층 (e1)이 애노드 (a)와 제2 발광 층 (e2) 사이에 배치된 것인 유기 발광 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    (a) 애노드,
    (b) 임의로 정공 주입 층,
    (c) 정공 수송 층,
    (d) 엑시톤 차단 층,
    (e) (e1) 제1 발광 층, 및
    (e2) 제2 발광 층
    을 포함하는 발광 층,
    (f) 정공/엑시톤 차단 층,
    (g) 전자 수송 층,
    (h) 임의로 전자 주입 층, 및
    (i) 캐소드
    를 상기 순서로 포함하는 유기 발광 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 인광 적색 방출체가 하기 화학식의 화합물인 유기 발광 디바이스.
    Figure pct00069

    Figure pct00070

    Figure pct00071

    Figure pct00072

    Figure pct00073

    Figure pct00074
  5. 제4항에 있어서, 인광 적색 방출체가 하기 화학식의 화합물인 유기 발광 디바이스.
    Figure pct00075
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 호스트 화합물이 화학식
    Figure pct00076
    ,
    Figure pct00077
    의 화합물, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (FH-1) 또는 4,4',4"-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민 (FH-2)인 유기 발광 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 제1 호스트 화합물이 화학식
    Figure pct00078
    또는
    Figure pct00079
    의 화합물인 유기 발광 디바이스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 인광 청색 방출체가 하기 화학식의 화합물인 유기 발광 디바이스.
    Figure pct00080

    Figure pct00081

    Figure pct00082

    Figure pct00083

    Figure pct00084

    Figure pct00085

    Figure pct00086

    Figure pct00087

    Figure pct00088

    Figure pct00089

    Figure pct00090

    Figure pct00091
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 인광 청색 방출체가 하기 화학식의 화합물인 유기 발광 디바이스.
    Figure pct00092

    Figure pct00093
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 인광 녹색 방출체가 하기 화학식의 화합물인 유기 발광 디바이스.
    Figure pct00094


    Figure pct00096

    Figure pct00097

    Figure pct00098
  11. 제10항에 있어서, 인광 녹색 방출체가 하기 화학식의 화합물인 유기 발광 디바이스.
    Figure pct00099

    Figure pct00100
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 호스트 화합물이 하기 화학식의 화합물인 유기 발광 디바이스.
    Figure pct00101

    Figure pct00102

    Figure pct00103

    Figure pct00104

    상기 화학식에서, T는 O 또는 S이다.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 호스트 화합물이 하기 화학식의 화합물인 유기 발광 디바이스.
    Figure pct00105

    Figure pct00106
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 정공 수송 층이 화학식
    Figure pct00107
    또는
    Figure pct00108
    의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 디바이스.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 전자 수송 층이 하기 화학식의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 디바이스.
    Figure pct00109
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 애노드,
    (b) (술폰화된 폴리(티오펜-3-[2[(2-메톡시에톡시)에톡시]-2,5-디일) (정공 주입 층),
    (c) MoO3/HTM-1 (정공 수송 층),
    (d) HTM-1 (엑시톤 차단 층)
    (e) (e1) RE-2/HTM-1 (제1 발광 층), 및
    (e2) BE-1/GE-1/SH-2 (제2 발광 층)
    을 포함하는 발광 층,
    (f) SH-2 (엑시톤 차단 층),
    (g) ETM-1/Liq (전자 수송 층),
    (h) KF (전자 주입 층), 및
    (i) 캐소드
    를 상기 순서로 포함하거나; 또는
    (a) 애노드,
    (b) (술폰화된 폴리(티오펜-3-[2[(2-메톡시에톡시)에톡시]-2,5-디일) (정공 주입 층),
    (c) MoO3/HTM-2 (정공 수송 층),
    (d) HTM-2 (엑시톤 차단 층),
    (e) (e1) RE-2/HTM-2 (제1 발광 층), 및
    (e2) BE-1/GE-1/SH-2 (제2 발광 층)
    을 포함하는 발광 층,
    (f) SH-2 (엑시톤 차단 층),
    (g) ETM-1/Liq (전자 수송 층),
    (h) KF (전자 주입 층), 및
    (i) Al (캐소드)
    을 상기 순서로 포함하거나; 또는
    (a) 애노드,
    (b) (술폰화된 폴리(티오펜-3-[2[(2-메톡시에톡시)에톡시]-2,5-디일) (정공 주입 층),
    (c) MoO3/HTM-1 (Ir(DPBIC)3) (정공 수송 층),
    (d) HTM-1 (엑시톤 차단 층),
    (e) (e1) RE-1/HTM-1 (제1 발광 층), 및
    (e2) BE-1/GE-1/SH-1 (제2 발광 층)
    을 포함하는 발광 층,
    (f) SH-1 (엑시톤 차단 층),
    (g) ETM-1/Liq (전자 수송 층), 및
    (h) 캐소드
    를 상기 순서로 포함하거나; 또는
    (a) 애노드,
    (b) (술폰화된 폴리(티오펜-3-[2[(2-메톡시에톡시)에톡시]-2,5-디일) (정공 주입 층),
    (c) MoO3/HTM-2 (정공 수송 층),
    (d) HTM-2 (엑시톤 차단 층),
    (e) (e1) RE-1/HTM-2 (제1 발광 층), 및
    (e2) BE-1/GE-1/SH-1 (제2 발광 층)
    을 포함하는 발광 층,
    (f) SH-1 (엑시톤 차단 층)
    (g) ETM-1/Liq (전자 수송 층), 및
    (h) 캐소드
    를 상기 순서로 포함하는 유기 발광 디바이스.
  17. (e1) 제1 발광 층, 및
    (e2) 제2 발광 층
    을 포함하고, 여기서
    제1 발광 층은 제2 발광 층과 직접 접촉하고,
    제1 발광 층은 인광 적색 방출체 및 제1 호스트 화합물을 포함하고,
    제2 발광 층은 인광 청색 방출체, 인광 녹색 방출체 및 제2 호스트 화합물을 포함하는 것인
    발광 층 (e).
  18. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 유기 전자 디바이스 또는 제17항에 따른 발광 층을 포함하는, 고정식 시각 디스플레이 유닛; 조명 유닛; 키보드; 의류 품목; 가구; 월페이퍼로 이루어진 군으로부터 선택된 장치.
  19. 백색광을 생성하기 위한, 제18항에 따른 발광 층 (e)의 용도.
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