JP6744376B2 - 有機化合物、これを含む発光ダイオードおよび発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、有機化合物に関し、より詳細には、電荷移動特性が向上した有機化合物と、これを利用して発光効率が向上した発光ダイオードおよび発光装置に関する。
平板表示装置のうち有機発光ダイオード（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ；ＯＬＥＤ）表示装置と、量子ドット発光ダイオード（ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ；ＱＬＥＤ）表示装置は、薄型構造が可能であり、消費電力が少ないため、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ（ＬＣＤ） ｄｅｖｉｃｅ）に代える次世代表示装置として注目を集めている。
有機発光ダイオードや量子ドット発光ダイオードは、電子注入電極（負極）と正孔注入電極（正極）との間に形成された有機発光層に電荷を注入すると、電子と正孔がペアを組んだ後に消滅しながら光を発する素子である。プラスチックのような曲がりやすい（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）透明基板の上にも素子を形成できると共に、低い電圧で（１０Ｖ以下）駆動が可能であり、また、電力消耗が比較的に少なく、色純度に優れているという長所がある。
図１は、従来の有機発光ダイオードを構成する電極と発光層を構成する材料のバンドギャップエネルギー準位を概略的に示すダイヤグラムである。図１を参照すると、有機発光ダイオードは、互いに対向する正極および負極と、正極と負極との間に位置する発光物質層（Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｌａｙｅｒ；ＥＭＬ）と、正極と発光物質層（ＥＭＬ）との間に位置する正孔注入層（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ；ＨＩＬ）および正孔輸送層（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ；ＨＴＬ）と、負極と発光物質層（ＥＭＬ）との間に位置する電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ；ＥＴＬ）とを含む。
前述したように、有機発光ダイオードは、電子注入電極（負極）と正孔注入電極（正極）との間に形成された有機素材の発光層に電荷キャリアを注入すると、電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）と正孔（ｈｏｌｅ）がペアを組んだ後に消滅しながら光を発する素子である。発光物質層（ＥＭＬ）は、有機発光材料からなるが、正極と負極でそれぞれ注入された正孔と電子が発光物質層（ＥＭＬ）で会ってエキシトン（Ｅｘｃｉｔｏｎ）を形成する。このエネルギーにより発光物質層（ＥＭＬ）に含まれた発光材料が励起状態（ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔａｔｅ）となるが、有機発光材料が励起状態から基底状態（ｇｒｏｕｎｄ ｓｔａｔｅ）にエネルギー転移が発生し、発生したエネルギーを光として放出して発光する。
なお、正孔注入層（ＨＩＬ）および正孔輸送層（ＨＴＬ）は、正極から発光物質層（ＥＭＬ）に正電荷キャリアである正孔を注入、伝達し、電子注入層（図示せず）および電子輸送層（ＥＴＬ）は、負極から発光物質層（ＥＭＬ）に負電荷キャリアである電子を注入、伝達する。正孔と電子を発光物質層（ＥＭＬ）に注入、伝達できるように、それぞれの層は、適切なバンドギャップエネルギーを有する材料で構成されなければならない。従来、ＯＬＥＤを構成する発光層は、蒸着工程を通じて形成されてきたが、最近では、有機材料の浪費を低減することができ、カラーフィルターが要求されない溶液工程（ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）を通じて発光層を形成するようにもなっている。
一例として、正孔注入層（ＨＩＬ）は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）からなり、正孔輸送層（ＨＴＬ）は、ポリ（４−ブチルフェニル−ジフェニル−アミン）（ポリ−ＴＰＤ）からなり、電子輸送層（ＥＴＬ）は、２−ビフェニル−４−イル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）からなることができる。
ところが、発光物質層（ＥＭＬ）を構成する発光素材の最高被占分子軌道（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ；ＨＯＭＯ）エネルギー準位は、非常に低く（ｄｅｅｐ）、最低空分子軌道（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ；ＬＵＭＯ）エネルギー準位は、非常に高い（ｈｉｇｈ）。したがって、正孔輸送層（ＨＴＬ）から発光物質層（ＥＭＬ）に正孔が輸送される時と、電子輸送層（ＥＴＬ）から発光物質層（ＥＭＬ）に電子が輸送される時、発光物質層（ＥＭＬ）を構成する発光材料のエネルギー準位と隣接する電荷輸送層間のエネルギー準位との差に起因するエネルギー障壁が形成される。
しかしながら、電子輸送層（ＥＴＬ）のＬＵＭＯエネルギー準位と発光物質層（ＥＭＬ）のＬＵＭＯエネルギー準位の差（ΔＧＬ）に比べて、正孔輸送層（ＨＴＬ）のＨＯＭＯエネルギー準位と発光物質層（ＥＭＬ）のＨＯＭＯエネルギー準位の差（ΔＧＨ）が非常に大きい。すなわち、正孔輸送層（ＨＴＬ）を構成する有機化合物のＨＯＭＯエネルギー準位に比べて発光物質層（ＥＭＬ）の発光材料は、非常に低いＨＯＭＯエネルギー準位を有している。したがって、発光物質層（ＥＭＬ）への電子の移動および注入に比べて、発光物質層（ＥＭＬ）への正孔の移動および注入が遅延され、これにより、発光物質層（ＥＭＬ）に正電荷である正孔と負電荷である電子がバランスよく注入されることはできない。特に、正孔輸送層（ＨＴＬ）を構成する有機材料のＨＯＭＯエネルギー準位より非常に低い（ｄｅｅｐ）ＨＯＭＯエネルギー準位（価電子帯エネルギー準位）を有する無機発光材料を発光物質層（ＥＭＬ）に使用する量子ドット発光ダイオードにおいて正孔と電子の注入不均衡の問題は、さらに深刻となる。
正孔に比べて電子が過度に発光物質層（ＥＭＬ）に注入されると、過度に注入された電子の相当部分は、正孔と再結合してエキシトンを形成せずに消滅する。また、正孔に比べて電子が迅速に発光物質層（ＥＭＬ）に注入されることにより、正孔と電子が発光物質層（ＥＭＬ）を構成する発光材料で再結合されず、発光物質層（ＥＭＬ）と正孔輸送層（ＨＴＬ）の界面で再結合される。これにより、発光ダイオードの発光効率が低下すると共に、所望の発光を具現するために高い駆動電圧が要求されて、消費電力を増加させる原因となっている。
なお、多数の積層構造を有する発光ダイオードを製造するために、溶液工程を通じて薄膜を形成する場合、上部層を形成するために使用された溶媒によって下部層が溶け、上部層と下部層間の界面で材料の混合が起こることがある。すなわち、溶液工程を通じて製造される発光ダイオードの隣接する発光層を積層する場合、隣接する発光層を構成する各々の発光材料および／または電荷輸送材料をすべて分散、溶解させることができる相溶（ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）溶媒を使用することができない。
したがって、溶液工程を適用しようとする発光ダイオードにおいてそれぞれの発光層に対して使用できる溶媒の種類が制限される。制限的に使用される溶媒に分散、溶解し得る正孔輸送層（ＨＴＬ）の材料も限定的なので、発光物質層（ＥＭＬ）と正孔輸送層（ＨＴＬ）のエネルギー準位の差を適切に制御できる材料を開発する必要がある。
本発明の目的は、発光物質層への正孔移動速度を向上させることにより、正孔と電子のような電荷が発光物質層にバランスよく注入され得る発光ダイオードおよび発光装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、発光効率が向上し、低電圧駆動を具現することができる発光ダイオードおよび発光装置を提供することにある。
本発明の一態様によれば、本発明は、多数の環外二重結合（ｅｘｏｃｙｃｌｉｃ ｄｏｕｂｌｅ ｂｏｎｄｓ）を有する縮合ヘテロ芳香環をコアとし、環外二重結合を介して電子求引（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ）特性が強い官能基が置換されている有機化合物を提供する。
Figure 0006744376
 （化学式１で、Ｒ１a、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａおよびＲ２ｂは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アミン基、非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０脂肪族エステル基、非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０アルキルアミド基、非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０アルキル基、非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０アルコキシ基、非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０アルキルアミン基、非置換もしくは置換されたＣ５〜Ｃ３０アリール基、非置換もしくは置換されたＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリール基、非置換もしくは置換されたＣ５〜Ｃ３０アラルキル基、非置換もしくは置換されたＣ４〜Ｃ３０ヘテロアラルキル基、非置換もしくは置換されたＣ５〜Ｃ３０アラルコキシ基、非置換もしくは置換されたＣ４〜Ｃ３０ヘテロアラルコキシ基、非置換もしくは置換されたＣ５〜Ｃ３０アリールアミン基または非置換もしくは置換されたＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリールアミン基である；Ｘは、酸素もしくはＣＲ５Ｒ６であり、Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して、ハロゲン、ハロアルキル基、シアノ基、ニトロ基、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル基、Ｃ５〜Ｃ３０アリル基もしくはＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリル基であって、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル基、Ｃ５〜Ｃ３０アリル基およびＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリル基は、それぞれシアノ基、ニトロ基およびハロゲンで構成される群から選択される少なくとも１つの置換基に選択的に置換される；Ｙは、酸素もしくはＣＲ７Ｒ８であり、Ｒ７およびＲ８は、それぞれ独立して、ハロゲン、ハロアルキル基、シアノ基、ニトロ基、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル基、Ｃ５〜Ｃ３０アルキル基もしくはＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリル基であって、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル基、Ｃ５〜Ｃ３０アルキル基、Ｃ５〜Ｃ３０アリル基およびＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリル基は、それぞれシアノ基、ニトロ基およびハロゲンで構成される群から選択される少なくとも１つの置換基に選択的に置換され、ＸとＹは同一ではない；Ｚ１とＺ２は、それぞれ独立して、ＮＲ３、ＳもしくはＯであり、Ｒ３は、水素または非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０アルキル基である。）
本発明の他の態様において、本発明は、前記有機化合物が発光層の正孔移動層に使用された発光ダイオードを提供する。
例示的な実施形態において、前記有機化合物は、正孔移動層のドーパントとして使用され得るが、この場合、トリフェニルアミン系有機物質が正孔移動層のホストとして使用され得る。
本発明の他の態様によれば、本発明は、基板と、基板の上部に位置する前述した発光ダイオードと、前記基板と前記発光ダイオードとの間に位置し、前記発光ダイオードに連結される駆動素子とを含む発光装置、一例として発光表示装置を提供する。
本発明において、多数の環外二重結合を有する縮合ヘテロ芳香環をコアとし、環外二重結合を介して電子求引特性が強い官能基が置換されている有機化合物と、前記有機化合物を含む発光ダイオード、および発光装置を提案する。
本発明による有機化合物は、多数の環外二重結合を有する縮合ヘテロ芳香環のコアを有しているので、正孔移動層に本発明の有機化合物を使用して正孔移動層と発光物質層間のＨＯＭＯエネルギーバンドギャップを大きく低減することができる。また、環外二重結合を介して電子求引特性に優れた多数の官能基が置換されて、正孔に対する移動度（ｍｏｂｉｌｉｔｙ）を向上させることができる。
本発明による有機化合物を正孔移動層に適用して、発光物質層に正孔と電子がバランスよく注入されて、正孔と電子が消失されずに有効にエキシトンを形成して、発光に寄与することができる。これにより、発光効率が向上し、低電圧駆動が可能であるので、消費電力を減少させることができる発光ダイオードおよび発光装置を具現、製作することができる。
従来の発光ダイオードを構成する電極および電極の間に位置する発光層を構成する材料のエネルギー準位を概略的に示すダイヤグラムである。 本発明の例示的な第１実施形態によって、正常構造（ｎｏｒｍａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する発光ダイオードを概略的に示す断面図である。 本発明の例示的な第１実施形態による発光ダイオードを構成する電極と発光層を構成する材料のエネルギー準位を概略的に示すダイヤグラムである。 本発明の例示的な第２実施形態によって、反転構造（ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する発光ダイオードを概略的に示す断面図である。 本発明の例示的な第２実施形態による発光ダイオードを構成する電極と発光層を構成する材料のエネルギー準位を概略的に示すダイヤグラムである。 本発明の例示的な実施形態による発光ダイオードが適用された発光装置の一例として、発光ダイオード表示装置を概略的に示す断面図である。
以下、必要な場合に添付の図面を参照しつつ本発明を説明する。
発光ダイオードにおいて電荷輸送材料として使用される化合物は、電荷移動度に優れている必要があり、発光物質層に電荷をバランスよく注入できなければならない。本発明の一態様による有機化合物は、このような特性を満たすことができ、下記化学式１で表示され得る。
Figure 0006744376
 （化学式１で、Ｒ１a、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａおよびＲ２ｂは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アミン基、非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０脂肪族エステル基、非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０アルキルアミド基、非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０アルキル基、非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０アルコキシ基、非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０アルキルアミン基、非置換もしくは置換されたＣ５〜Ｃ３０アリール基、非置換もしくは置換されたＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリール基、非置換もしくは置換されたＣ５〜Ｃ３０アラルキル基、非置換もしくは置換されたＣ４〜Ｃ３０ヘテロアラルキル基、非置換もしくは置換されたＣ５〜Ｃ３０アラルコキシ基、非置換もしくは置換されたＣ４〜Ｃ３０ヘテロアラルコキシ基、非置換もしくは置換されたＣ５〜Ｃ３０アリールアミン基または非置換もしくは置換されたＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリールアミン基である；Ｘは、酸素もしくはＣＲ５Ｒ６であり、Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して、ハロゲン、ハロアルキル基、シアノ基、ニトロ基、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル基、Ｃ５〜Ｃ３０アリル基もしくはＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリル基であって、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル基、Ｃ５〜Ｃ３０アリル基およびＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリル基は、それぞれシアノ基、ニトロ基およびハロゲンで構成される群から選択される少なくとも１つの置換基に選択的に置換される；Ｙは、酸素もしくはＣＲ７Ｒ８であり、Ｒ７およびＲ８は、それぞれ独立して、ハロゲン、ハロアルキル基、シアノ基、ニトロ基、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル基、Ｃ５〜Ｃ３０アルキル基もしくはＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリル基であって、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル基、Ｃ５〜Ｃ３０アルキル基、Ｃ５〜Ｃ３０アリル基およびＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリル基は、それぞれシアノ基、ニトロ基およびハロゲンで構成される群から選択される少なくとも１つの置換基に選択的に置換され、ＸとＹは同一ではない；Ｚ１とＺ２は、それぞれ独立して、ＮＲ３、ＳもしくはＯであり、Ｒ３は、水素または非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０アルキル基である。）
本明細書で「非置換」、「置換されていない」または「非置換された」とは、水素原子が結合されたことを意味し、この場合、水素原子は、軽水素、重水素および三重水素が含まれる。
本明細書で「置換された」において置換基は、例えば、非置換された、またはハロゲン原子、シアノ基および／またはニトロ基で置換されたＣ１〜Ｃ２０アルキル基、非置換された、またはハロゲン原子、シアノ基および／またはニトロ基で置換されたＣ１〜Ｃ２０アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、−ＣＦ３のようなアルキルハライド基、非置換された、またはハロゲン原子、シアノ基および／またはニトロ基でそれぞれ置換されたヒドロキシ基、カルボキシ基、カルボニル基、アミン基、Ｃ１〜Ｃ１０アルキル置換アミン基、Ｃ５〜Ｃ３０アリール置換アミン基、Ｃ４〜Ｃ３０ヘテロアリール置換アミン基、ニトロ基、ヒドラジル基（ｈｙｄｒａｚｙｌ ｇｒｏｕｐ）、スルホン酸基、Ｃ１〜Ｃ２０アルキルシリル基、Ｃ１〜Ｃ２０アルコキシシリル基、Ｃ３〜Ｃ３０シクロアルキルシリル基、Ｃ５〜Ｃ３０アリールシリル基、Ｃ４〜Ｃ３０ヘテロアリールシリル基、Ｃ５〜Ｃ３０アリール基、Ｃ４〜Ｃ３０ヘテロアリール基などが挙げられるが、本発明がこれに限定されるものではない。
本明細書で「ヘテロ芳香環」、「ヘテロシクロアルキレン基」、「ヘテロアリレン基」、「ヘテロアリールアルキレン基」、「ヘテロアリールオキシレン基」、「ヘテロシクロアルキル基」、「ヘテロアリール基」、「ヘテロアリールアルキル基」、「ヘテロアリールオキシル基」、「ヘテロアリールアミン基」等で使用された用語「ヘテロ」は、これらの芳香族または脂環族（ａｌｉｃｙｃｌｉｃ）環を構成する炭素原子のうち１個以上、例えば１〜５個の炭素原子がＮ、Ｏ、Ｓおよびこれらの組合せで構成される群から選択された一つ以上のヘテロ原子で置換されたことを意味する。
一つの例示的な実施形態によれば、化学式１でＲ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｘおよび／またはＹが芳香環で置換された場合、これらの芳香環は、それぞれ独立して、非置換もしくは置換されたフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、テトラフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、インデニル基、フェナレニル基、フェナントレニル基、アズレニル基、ピレニル基、フルオレニル基、テトラセニル基、インダセニル基またはスピロフルオレニル基のような非縮合または縮合された（ｆｕｓｅｄ）ホモ芳香環、および／またはピロリル基、ピリジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、テトラジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、インドロカルバゾリル基、インデノカルバゾリル基、ベンゾフラノカルバゾリル基、ベンゾチエノカルバゾリル基、キノリニル基、イソキノリニル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、シノリニル基、キナゾリニル基、ベンゾキノリニル基、ベンゾイソキノリニル基、ベンゾキナゾリニル基、ベンゾキノキサリニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フラニル基、ピラニル基、オキサジニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、トリアゾリル基、ジオキシニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、チオピラニル基、チアジニル基、チオフェニル基またはＮ−置換されたスピロフルオレニル基のような非縮合または縮合されたヘテロ芳香環であってもよい。しかしながら、これに限定されるものではない。
例えば、化学式１でＲ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｘおよび／またはＹが芳香族官能基で置換された場合、これらの官能基は、フッ素のようなハロゲン原子、ニトロ基および／またはシアノ基の中から選択される一つ以上の官能基で置換されたフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フルオレニル基またはスピロフルオレニル基のようなアリール基および／またはフッ素のようなハロゲン原子、ニトロ基および／またはシアノ基の中から選択される一つ以上の官能基で置換されたベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、ピロリル基、ピリジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、テトラジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、インドロカルバゾリル基、インデノカルバゾリル基、ベンゾフラノカルバゾリル基、ベンゾチエノカルバゾリル基、キノリニル基、イソキノリニル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、シノリニル基、キナゾリニル基、ベンゾキノリニル基、ベンゾイソキノリニル基、ベンゾキナゾリニル基またはベンゾキノキサリニル基のようなヘテロアリール基であってもよい。
化学式１で表される有機化合物は、多数の環外二重結合（ｅｘｏｃｙｃｌｉｃ ｄｏｕｂｌｅ ｂｏｎｄｓ）を有する縮合ヘテロ芳香環のコアを有しているので、最高被占分子軌道関数（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ；ＨＯＭＯ）エネルギー準位が低い。したがって、発光ダイオードの正孔移動層に適用する場合、正孔移動層と発光物質層間のＨＯＭＯエネルギーバンドギャップを低減することができる。また、環外二重結合を介して電子求引特性に優れた多数の官能基が置換されていて、正孔に対する移動度特性に優れている。特に、本発明による有機化合物は、それぞれの環外二重結合を介して互いに異なる電子求引特性に優れた官能基が置換されて、正孔に対する移動度特性がさらに向上する。
したがって、化学式１の有機化合物を発光ダイオードに適用して、発光物質層に正孔と電子がバランスよく注入されるように誘導することができる。化学式１の有機化合物を発光ダイオードに適用する場合、正極と負極でそれぞれ注入された正孔と電子は消失されずに、発光物質層に注入されて、有効なエキシトンを形成することができ、発光物質層と隣接する電荷移動層の界面でなく、発光材料が位置する領域で発光を具現することができる。したがって、化学式１の有機化合物を使用して、発光効率が向上し、低電圧駆動が可能な発光ダイオードを製作することができる。
一つの例示的な実施形態によれば、前記化学式１でＲ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａとＲ２ｂのうち少なくとも一つは、水素、重水素または三重水素であり、Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａまたはＲ２ｂが水素、重水素および三重水素でない場合、他のＲ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａおよびＲ２ｂは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、シアノ基およびニトロ基の中から選択される少なくとも一つで置換されたＣ５〜Ｃ３０アリール基またはハロゲン原子、シアノ基およびニトロ基の中から選択される少なくとも一つで置換されたＣ５〜Ｃ３０ヘテロアリール基であってもよい。いくつかの実施形態において、Ｒ２ａおよびＲ２ｂは全て水素である。他の実施形態において、Ｒ１ａおよびＲ１ｂは、全てハロゲン原子、シアノ基およびニトロ基の中から選択される少なくとも一つで置換されたＣ５〜Ｃ３０アリール基である。特定の実施形態において、Ｒ１ａおよびＲ１ｂは、全て水素である。さらに他の実施形態において、Ｒ１ａおよびＲ１ｂは、全て下記の構造を有する。
Figure 0006744376
 また、いくつかの実施形態において、前記Ｘは、ＣＲ５Ｒ６であって、Ｒ５は、ハロゲン原子、ハロアルキル基（例えば、−ＣＦ３）、シアノ基、ニトロ基、またはシアノ基、ニトロ基、およびハロゲン原子の中から選択される少なくとも一つで置換されたＣ５〜Ｃ３０アリール基もしくはＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリール基であり、Ｒ６は、ハロゲン原子、シアノ基およびニトロ基の中から選択される少なくとも一つで置換されたＣ５〜Ｃ３０アリール基またはハロゲン原子、シアノ基およびニトロ基の中から選択される少なくとも一つで置換されたＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリール基であってもよい。特定の実施形態において、Ｒ５は、ハロアルキル基、（例えば、−ＣＦ３）、シアノ基、またはシアノ基、ニトロ基、およびハロゲン原子の中から選択される少なくとも一つで置換されたＣ５〜Ｃ３０アリール基もしくはＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリール基であってもよい。特定の実施形態において、Ｒ５およびＲ６は、下記の構造のうち、１つを有する。
Figure 0006744376
 また、前記Ｙは、ＣＲ７Ｒ８であって、Ｒ７とＲ８は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、シアノ基またはニトロ基であってもよい。いくつかの実施形態において、Ｒ７およびＲ８は、全てシアノ基である。また、いくつかの実施形態において、Ｚ１およびＺ２は、全てＳである。
また、他の実施形態において、Ｒ１aおよびＲ１ｂは同一であり、水素、非置換もしくは置換されたＣ５〜Ｃ１４アリル基、非置換もしくは置換されたＣ４〜Ｃ１４ヘテロアリル基、非置換もしくは置換されたアラルキル基、非置換もしくは置換されたＣ４〜Ｃ１４ヘテロアラルキル基であって、置換基は、望ましくはハロゲン、さらに望ましくはフッ素である。そして、
酸素もしくはＣＲ７Ｒ８であり、Ｒ７およびＲ８は、それぞれ独立して、ハロゲン、ハロアルキル基、シアノ基、ニトロ基、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル基、Ｃ５〜Ｃ３０アルキル基もしくはＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリル基であって、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル基、Ｃ５〜Ｃ３０アルキル基、Ｃ５〜Ｃ３０アリル基およびＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリル基は、それぞれシアノ基、ニトロ基およびハロゲンで構成される群から選択される少なくとも１つの置換基に選択的に置換され、ＸとＹは同一ではない；Ｚ１とＺ２は、それぞれ独立して、ＮＲ３、ＳもしくはＯであり、Ｒ３は、水素または置換されたり、もしくは置換されていないＣ１〜Ｃ２０アルキル基である。Ｒ２aおよびＲ２ｂは水素であり、Ｚ１およびＺ２は全てＳであり、ＹはＣＲ７Ｒ８であって、Ｒ７およびＲ８は、シアノ基であり、ＸはＣＲ５Ｒ６であって、Ｒ５およびＲ６は、下記の構造のうち、いずれか１つを有する。
Figure 0006744376
より具体的に記述すると、発光ダイオードの正孔移動層に使用され得る有機化合物は、下記化学式２で表されるＳＨ０１〜ＳＨ１３のうちいずれか一つの有機化合物を含むことができる。すなわち、いくつかの実施形態において、前記有機化合物は、次の化学式２のうち、１つの構造を有する。
Figure 0006744376
化学式２で表される有機化合物は、ＨＯＭＯエネルギー準位が低い、環外二重結合を有する縮合ヘテロ芳香環をコアとして有していて、それぞれの環外二重結合を介して電子求引特性に優れ、異なる官能基が置換されていて、高い正孔移動度特性を有する。したがって、化学式２で表される有機化合物を正孔移動層に適用して、発光効率に優れ、低い電圧で駆動できる発光ダイオードを具現することができる。したがって、一実施形態は、前述のいずれか一つの実施形態に係る有機化合物を含む発光ダイオードを提供する。
次に、本発明による有機化合物を含む発光ダイオードについて説明する。図２は、本発明の例示的な第１実施形態によって、正常構造（ｎｏｒｍａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する発光ダイオードを概略的に示す断面図であり、図３は、本発明の例示的な第１実施形態による発光ダイオードを構成する電極と発光層を構成する材料のバンドギャップエネルギーを概略的に示すダイヤグラムである。
図２に示されるように、本発明の例示的な実施形態による発光ダイオード１００は、第１電極１１０と、第１電極と対向する第２電極１２０と、第１電極１１０と第２電極１２０との間に位置し、発光物質層（Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｌａｙｅｒ；ＥＭＬ）１５０を含む発光層１３０とを含む。一例として、発光層１３０は、第１電極１１０と発光物質層１５０との間に位置する第１電荷移動層１４０と、発光物質層１５０と第２電極１２０との間に位置する第２電荷移動層１６０とをさらに含むことができる。
本発明の第１実施形態において、第１電極１１０は、正孔注入電極と同じ正極（アノード）であってもよい。第１電極１１０は、ガラスまたは高分子であってもよい基板（図２に図示せず）上に形成され得る。一例として、第１電極１１０は、インジウム−スズ−酸化物（ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ−ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛−酸化物（ｉｎｄｉｕｍ−ｚｉｎｃ−ｏｘｉｄｅ；ＩＺＯ）、インジウム−スズ−亜鉛−酸化物（ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ−ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ；ＩＴＺＯ）、インジウム−銅−酸化物（ｉｎｄｉｕｍ−ｃｏｐｐｅｒ−ｏｘｉｄｅ；ＩＣＯ）、スズ酸化物（ＳｎＯ２）、インジウム酸化物（Ｉｎ２Ｏ３）、カドミウム：酸化亜鉛（Ｃｄ：ＺｎＯ）、フッ素：酸化スズ（Ｆ：ＳｎＯ２）、インジウム：酸化スズ（Ｉｎ：ＳｎＯ２）、ガリウム：酸化スズ（Ｇａ：ＳｎＯ２）およびアルミニウム：酸化亜鉛（Ａｌ：ＺｎＯ；ＡＺＯ）を含むドープまたは非ドープの金属酸化物であってもよい。選択的に、第１電極１１０は、前述した金属酸化物以外にも、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、イリジウム（Ｉｒ）または炭素ナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ、ＣＮＴ）を含む金属素材または非金属素材からなることができる。
本発明の第１実施形態において、第２電極１２０は、電子注入電極と同じ負極（カソード）であってもよい。一例として、第２電極１２０は、Ｃａ、Ｂａ、Ｃａ／Ａｌ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、ＢａＦ２／Ａｌ、ＣｓＦ／Ａｌ、ＣａＣＯ３／Ａｌ、ＢａＦ２／Ｃａ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｕ：ＭｇまたはＡｇ：Ｍｇからなることができる。例えば、第１電極１１０と第２電極１２０は、３０〜３００ｎｍの厚さで積層され得る。
一つの例示的な実施形態において、下部発光タイプの発光ダイオードである場合に、第１電極１１０は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯ、ＡＺＯのような透明導電性金属からなることができ、第２電極１２０は、Ｃａ、Ｂａ、Ｃａ／Ａｌ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、ＢａＦ２／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｇ：Ｍｇ合金などが使用できる。
発光層１３０を構成できる第１電荷移動層１４０は、第１電極１１０と発光物質層１５０との間に位置する。本発明の第１実施形態において、第１電荷移動層１４０は、発光物質層１５０に正孔を供給する正孔移動層であってもよい。一例として、第１電荷移動層１４０は、第１電極１１０と発光物質層１５０との間で第１電極１１０に隣接して位置する正孔注入層（ｈｏｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ；ＨＩＬ）１４２と、第１電極１１０と発光物質層１５０との間で発光物質層１５０に隣接して位置する正孔輸送層（ｈｏｌｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ；ＨＴＬ）１４４とを含む。
正孔注入層１４２は、第１電極１１０から発光物質層１５０に正孔の注入を容易にする。一例として、正孔注入層１４２は、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）：ポリスチレンスルホネート（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）：ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ；ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、テトラフルオロ−テトラシアノ−キノジメタン（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏ−ｔｅｔｒａｃｙａｎｏ−ｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ；Ｆ４−ＴＣＮＱ）がドープされた４，４’，４”−トリス（ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（４，４’，４”−ｔｒｉｓ（ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ；ＴＤＡＴＡ）；例えばＦ４−ＴＣＮＱがドープされた亜鉛フタロシアニン（ｚｉｎｃ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ；ＺｎＰｃ）のようなｐ−ドープされたフタロシアニン、Ｆ４−ＴＣＮＱがドープされたＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル−４，４”−ジアミン（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（１−ｎａｐｈｔｙｌ）−１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４，４”−ｄｉａｍｉｎｅ；α−ＮＰＤ）、ヘキサアザトリフェニレン−ヘキサニトリル（ｈｅｘａａｚａｔｒｉｐｈｅｎｙｌｅｎｅ−ｈｅｘａｎｉｔｒｉｌｅ；ＨＡＴ−ＣＮ）およびこれらの組合せで構成される群から選択される有機物からなることができるが、本発明はこれに限定されない。一例として、Ｆ４−ＴＣＮＱのようなドーパントは、ホストに対して１〜３０重量％の割合でドープされ得る。正孔注入層１４２は、発光ダイオード１００の構造および形態によって省略されてもよい。
正孔輸送層１４４は、第１電極１１０から発光物質層１５０に正孔を伝達する。図面では、第１電荷移動層１４０を正孔注入層１４２と正孔輸送層１４４とに区分したが、第１電荷移動層１４０は、単一層からなってもよい。例えば、正孔注入層１４２が省略され、第１電荷移動層１４０は、正孔輸送層１４４のみからなってもよい。
一つの例示的な実施形態において、正孔輸送層１４４は、前記化学式１〜化学式２で表される有機化合物を含むことができる。
化学式１〜化学式２で表される有機化合物は、縮合ヘテロ芳香環のコアに、多数の環外二重結合を介して電子求引特性が強い官能基が非対称的に置換されている。したがって、化学式１〜化学式２で表される有機化合物は、ＨＯＭＯエネルギー準位が低く、正孔との結合力に優れていて、優れた正孔移動度特性を有する。したがって、図３に概略的に示されるように、化学式１〜化学式２で表される有機化合物を正孔移動層、例えば正孔輸送層（ＨＴＬ）に適用する場合、正孔輸送層（ＨＴＬ）の全体的なＨＯＭＯエネルギー準位が低くなり（ｄｅｅｐ ＨＯＭＯ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）のＨＯＭＯエネルギー準位と発光物質層（ＥＭＬ）のＨＯＭＯエネルギー準位の差（ΔＧ’Ｈ）が大きく減少して、正孔輸送層（ＨＴＬ）と発光物質層（ＥＭＬ）の間のエネルギー障壁を除去することができる。
すなわち、化学式１〜化学式２で表される有機化合物を正孔輸送層（ＨＴＬ）に適用することにより、正孔輸送層（ＨＴＬ）のＨＯＭＯエネルギー準位と発光物質層（ＥＭＬ）のＨＯＭＯエネルギー準位の差（ΔＧ’Ｈ）は、電子輸送層（ＥＴＬ）の最低空分子軌道（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ；ＬＵＭＯ）エネルギー準位と発光物質層（ＥＭＬ）のＬＵＭＯエネルギー準位の差（ΔＧＬ）と同一になるか、または大きな差を有しない。
このように、化学式１〜化学式２の有機化合物を正孔移動層に使用することにより、正孔と電子が発光物質層（ＥＭＬ）にバランスよく注入されてエキシトンを形成するので、エキシトンを形成せずに消滅される電子が減少するか、またはなくなる。また、発光物質層（ＥＭＬ）と隣接する電荷移動層（ＨＴＬ、ＥＴＬ）の界面でなく、発光物質層（ＥＭＬ）に注入された発光材料で発光が効率的に起こることができる。したがって、発光ダイオード１００の発光効率を最大化することができ、低電圧で駆動が可能になるので、消費電力を低減することができる。
一例として、正孔注入層１４２および正孔輸送層１４４を含む第１電荷移動層１４０は、真空気相蒸着法、スパッタリング法を含む真空蒸着工程や、スピンコート（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、ドロップコート（ｄｒｏｐ ｃｏａｔｉｎｇ）、ディップコート（ｄｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ）、スプレーコート（ｓｐｒａｙ ｃｏａｔｉｎｇ）、ロールコート（ｒｏｌｌ ｃｏａｔｉｎｇ）、フローコート（ｆｌｏｗ ｃｏａｔｉｎｇ）はもちろん、キャスト工程、スクリーン印刷またはインクジェットプリント方式のような溶液工程を単独または組み合わせて使用することができる。例えば、正孔注入層１４２と正孔輸送層１４４の厚さは、１０ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍであってもよいが、本発明がこれに限定されるものではない。
一つの例示的な実施形態において、化学式１〜化学式２で表される有機化合物は、正孔輸送層１４４のドーパントとして使用され得る。この際、正孔輸送層１４４のホストは、特に制限されるものではないが、正孔移動度に優れたトリアミンモイエティを有する有機材料が使用できる。一例として、正孔輸送層１４４のホストは、下記化学式３〜化学式５で表されるいずれか一つの有機材料を含むことができる。
Figure 0006744376
Figure 0006744376
Figure 0006744376
（化学式３〜化学式５で、Ｒ１１〜Ｒ１４は、それぞれ独立して、非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０直鎖または側鎖のアルキル基、非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０アルコキシ基、非置換もしくは置換されたＣ５〜Ｃ３０アリール基または非置換もしくは置換されたＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリール基である；ａとｂは、それぞれ１〜４の整数である；ｎは、１以上の整数である。）
正孔輸送層１４４がホストとドーパントからなる場合、化学式１〜化学式２で表される有機化合物は、ホスト１００重量部に対して１〜２００重量部、好ましくは１０〜２００重量部の割合で添加され得るが、本発明がこれに限定されるものではない。
例示的な実施形態において、化学式３〜化学式５でＲ１１〜Ｒ１４は、それぞれ独立して、非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０直鎖または側鎖のアルキル基である。一例として、化学式３〜化学式５で表される有機化合物は、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（Ｐｏｌｙ［Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（４−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（ｐｈｅｎｙｌ）−ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ］；ｐｏｌｙ−ＴＰＤ、ｐ−ＴＰＤ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−コ−（４，４’−（Ｎ−（４−ｓｅｃ−ブチルフェニル）ジフェニルアミン））］（（ｐｏｌｙ［（９，９−ｄｉｏｃｔｙｌｆｌｏｒｅｎｙｌ−２，７−ｄｉｙｌ）−ｃｏ−（４，４’−（Ｎ−（４−ｓｅｃ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ））］；ＴＦＢ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−コ−（４，４’−（Ｎ−（ｐ−ブチルフェニル）ジフェニルアミン））］（（ｐｏｌｙ［（９，９−ｄｉｏｃｔｙｌｆｌｏｒｅｎｙｌ−２，７−ｄｉｙｌ）−ｃｏ−（４，４’−（Ｎ−（ｐ−ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ））］），ポリ［ビス（４−フェニル）（２，４，６−トリメチルフェニル）アミン］（ｐｏｌｙ［ｂｉｓ（４−ｐｈｅｎｙｌ）（２，４，６−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）ａｍｉｎｅ］；ＰＴＡＡ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン（Ｎ，Ｎ’−Ｂｉｓ（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（ｐｈｅｎｙｌ）ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ；ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン（Ｎ，Ｎ’−Ｂｉｓ（４−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（ｐｈｅｎｙｌ）ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ）、Ｎ１，Ｎ４−ジフェニル−Ｎ１，Ｎ４−ジ−ｍ−トリルベンゼン−１，４−ジアミン（Ｎ１，Ｎ４−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−Ｎ１，Ｎ４−ｄｉ−ｍ−ｔｏｌｙｌｂｅｎｚｅｎｅ−１，４−ｄｉａｍｉｎｅ；ＴＴＰ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（３−メチルフェニル）−３，３’−ジメチルベンジジン（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−ｔｅｔｒａ（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）３，３’−ｄｉｍｅｔｈｙｌｂｅｎｚｉｄｉｎｅ；ＨＭＴＰＤ），ジ−［４−（Ｎ，Ｎ’−ジ−ｐ−トリル−アミノ）−フェニル］シクロヘキサン（ｄｉ−［４−（Ｎ，Ｎ’−ｄｉ−ｐ−ｔｏｌｙｌ−ａｍｉｎｏ）−ｐｈｅｎｙｌ］ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ；ＴＡＰＣ）、Ｎ４，Ｎ４’−ビス（４−（６−（（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ）ヘキシル）フェニル）−Ｎ４，Ｎ４’−ジフェニルビフェニル−４，４’−ジアミン（Ｎ４，Ｎ４’−Ｂｉｓ（４−（６−（（３−ｅｔｈｙｌｏｘｅｔａｎ−３−ｙｌ）ｍｅｔｈｏｘｙ）ｈｅｘｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ４，Ｎ４’−ｄｉｐｈｅｎｙｌｂｉｐｈｅｎｙｌ−４，４’−ｄｉａｍｉｎｅ；ＯＴＰＤ）、４，４’，４”−トリス（Ｎ，Ｎ−フェニル−３−メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン（４，４’，４’’−ｔｒｉｓ（Ｎ，Ｎ−ｐｈｅｎｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅ）等を含むが、本発明がこれに限定されるものではない。
この際、正孔輸送層１４４のホストとしてポリマーを使用し、化学式１〜化学式２で表される有機化合物をドーパントとして併用することが好ましい。この場合、正孔輸送層１４４の正孔移動度特性が向上し、正孔輸送層１４４のＨＯＭＯエネルギー準位を低くして（ｄｅｅｐ ＨＯＭＯエネルギー準位）、正孔輸送層１４４と発光物質層１５０の間のＨＯＭＯエネルギー障壁を低くしたり、除去することができる。
なお、発光物質層１５０は、無機発光粒子または有機発光材料からなることができる。発光物質層１５０が無機発光粒子からなる場合、無機発光粒子は、量子ドット（ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ、ＱＤ）または量子ロッド（ｑｕａｎｔｕｍ ｒｏｄ、ＱＲ）のようなナノ無機発光粒子からなることができる。
量子ドットまたは量子ロッドは、不安定な状態の電子が伝導帯（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ）から価電子帯（ｖａｌｅｎｃｅ ｂａｎｄ）に下降しつつ発光する無機粒子である。これらのナノ無機発光粒子は、吸光係数（ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）が非常に大きく、無機粒子のうちでは量子効率（ｑｕａｎｔｕｍ ｙｉｅｌｄ）にも優れているので、強い蛍光を発生させる。また、ナノ無機発光粒子のサイズによって発光波長が変更されるので、ナノ無機発光粒子のサイズを調節すると、可視光線全領域帯の光を得ることができるので、多様なカラーを具現することができる。すなわち、量子ドットまたは量子ロッドのようなナノ無機発光粒子を発光物質層１５０の発光材料として使用すると、個別画素の色純度を高めることができると共に、高い純度の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）発光で構成された白色光を具現することができる。
一つの例示的な実施形態において、量子ドットまたは量子ロッドは、単一構造を有してもよい。他の例示的な実施形態において、量子ドットまたは量子ロッドは、コア／シェルの異種構造を有することができる。この際、シェルは、一つのシェルからなってもよく、多数のシェルからなってもよい。
コアおよび／またはシェルを構成する反応前駆体の反応性と注入速度、リガンドの種類および反応温度などによってこれらのナノ無機発光粒子の成長程度、結晶構造などを調節することができ、これにより、エネルギーバンドギャップの調節による多様な波長帯の光放出を誘導することができる。
一例として、量子ドットまたは量子ロッドは、中心に光を放出するコア成分と、コアの表面にコアを保護するためにシェルが囲んでいる異種構造（ｈｅｔｅｒｏｌｏｇｏｕｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有することができ、シェルの表面に量子ドットまたは量子ロッドを溶媒に分散させるためのリガンド成分が取り囲むことができる。例えば、量子ドットまたは量子ロッドは、コアを構成する成分のエネルギーバンドギャップ（ｅｎｅｒｇｙ ｂａｎｄｇａｐ）がシェルのエネルギーバンドギャップにより取り囲まれた構造であって、電子と正孔がコアに向かって移動して、コア内で電子と正孔の再結合が行われて、エネルギーを光として発散する発光体であるタイプ−Ｉコア／シェル構造を有することができる。
量子ドットまたは量子ロッドがタイプ−Ｉコア／シェル構造を有する場合、コアは、実質的に発光が起こる部分であり、コアのサイズによって量子ドットまたは量子ロッドの発光波長が決定される。量子閉じ込め効果（ｑｕａｎｔｕｍ−ｃｏｎｆｉｎｅ ｅｆｆｅｃｔ）を受けるために、コアは、それぞれの素材によってエキシトンボーア半径（ｅｘｃｉｔｏｎ Ｂｏｈｒ ｒａｄｉｕｓ）より小さいサイズを有しなければならないし、当該サイズで光学的バンドギャップ（ｏｐｔｉｃａｌ ｂａｎｄ ｇａｐ）を有しなければならない。
なお、量子ドットまたは量子ロッドを構成するシェルは、コアの量子閉じ込め効果を促進し、量子ドットまたは量子ロッドの安定性を決定する。単一構造のコロイド量子ドットまたは量子ロッドの表面にあらわれた原子は、内部原子とは異なって、化学結合に参加しない電子状態（ｌｏｎｅ ｐａｉｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎ）を有している。これら表面原子のエネルギー準位は、量子ドットまたは量子ロッドの伝導帯（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ ｅｄｇｅ）と価電子帯（ｖａｌｅｎｃｅ ｂａｎｄ ｅｄｇｅ）との間に位置して電荷をトラップすることができ、表面欠陥が形成される。表面欠陥に起因するエキシトンの非発光結合過程（ｎｏｎ−ｒａｄｉａｔｉｖｅ ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）に起因して量子ドットまたは量子ロッドの発光効率が減少することができ、トラップされた電荷が外部酸素および化合物と反応して、量子ドットまたは量子ロッドの化学的組成の変形を引き起こしたり、量子ドットまたは量子ロッドの電気的／光学的特性が永久的に喪失されることがある。
したがって、一つの好ましい実施形態において、量子ドットまたは量子ロッドは、コア／シェルの異種構造を有することができる。コアの表面にシェルが効率的に形成され得るためには、シェルを構成する材料の格子定数（ｌａｔｔｉｃｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ）は、コアを構成する材料の格子定数と類似していなければならない。コアの表面をシェルで取り囲むことにより、コアの酸化を防止して量子ドットまたは量子ロッドの化学的安定性を向上させ、コアの表面における表面トラップに起因するエキシトンの損失を最小化し、分子振動によるエネルギー損失を防止して、量子効率を向上させることができる。
量子ドットまたは量子ロッドは、量子閉じ込め効果を有する半導体ナノ結晶または金属酸化物粒子であってもよい。例えば、量子ドットまたは量子ロッドは、II−VI族、III−Ｖ族、IV−VI族またはＩ−III−VI族のナノ半導体化合物を含むことができる。より具体的に、量子ドットまたは量子ロッドを構成するコアおよび／またはシェルは、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＴｅおよび／またはこれらの組合せのようなII族〜VI族化合物半導体ナノ結晶；ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂおよび／またはこれらの組合せのようなIII族〜Ｖ族化合物半導体ナノ結晶；ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅおよび／またはこれらの組合せのようなIV族〜VI族化合物半導体ナノ結晶；ＡｇＧａＳ２、ＡｇＧａＳｅ２、ＡｇＧａＴｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２および／またはこれらの組合せのようなＩ−III−VI族化合物半導体ナノ結晶；ＺｎＯ、ＴｉＯ２および／またはこれらの組合せのような金属酸化物ナノ粒子；ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＣｄＳ／ＺｎＳｅ、ＣｄＳ／ＺｎＳ、ＺｎＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＺｎＯ／ＭｇＯおよび／またはこれらの任意の組合せのようなコア−シェル構造のナノ結晶であってもよい。半導体ナノ粒子は、Ｅｕ、Ｅｒ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｄｙのような希土類元素またはこれらの任意の組合せでドープされるか、ドープされないか、またはＭｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌのような遷移金属元素またはこれらの任意の組合せでドープされてもよい。
例えば、量子ドットまたは量子ロッドを構成するコアは、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＩｎＰ、ＺｎＣｄＳ、ＣｕｘＩｎ１−ｘＳ、ＣｕｘＩｎ１−ｘＳｅ、ＡｇｘＩｎ１−ｘＳおよびこれらの組合せで構成される群から選択され得る。また、量子ドットまたは量子ロッドを構成するシェルは、ＺｎＳ、ＧａＰ、ＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ／ＺｎＳ、ＺｎＳｅ／ＺｎＳ、ＺｎＳ／ＺｎＳｅ／ＣｄＳｅ、ＧａＰ／ＺｎＳ、ＣｄＳ／ＣｄＺｎＳ／ＺｎＳ、ＺｎＳ／ＣｄＳＺｎＳ、ＣｄｘＺｎ１−ｘＳおよびこれらの組合せで構成される群から選択され得る。
なお、量子ドットは、均質合金（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ａｌｌｏｙ）量子ドットまたは傾斜合金（ｇｒａｄｉｅｎｔ ａｌｌｏｙ）量子ドットのような合金量子ドット（ａｌｌｏｙ ＱＤ；一例として、ＣｄＳｘＳｅ１−ｘ、ＣｄＳｅｘＴｅ１−ｘ、ＺｎｘＣｄ１−ｘＳｅ）であってもよい。
発光物質層１５０が量子ドットまたは量子ロッドのような無機発光粒子からなる場合、溶媒に量子ドットまたは量子ロッドを含む溶液を利用した工程を通じて第１電荷移動層１４０、例えば正孔輸送層１４４上に塗布された後に、溶媒を揮発させることにより、発光物質層１５０を形成する。
一つの例示的な実施形態において、発光物質層１５０は、溶媒に発光ナノ粒子である量子ドットまたは量子ロッドが含まれた分散液をコートする溶液工程を通じて第１電荷移動層１４０上にコートし、溶媒を揮発させて形成することができる。発光物質層１５０を形成する方法として、スピンコート、ドロップコート、ディップコート、スプレーコート、ロールコート、フローコートはもちろん、キャスト工程、スクリーン印刷またはインクジェットプリント方式のような溶液工程を単独または組み合わせて積層され得る。
一つの例示的な実施形態において、発光物質層１５０は、４４０ｎｍ、５３０ｎｍ、６２０ｎｍのＰＬ発光特性を有するナノ無機発光粒子である量子ドットまたは量子ロッドを含んで白色発光ダイオードを製作することができる。選択的に、発光物質層１５０は、赤色、緑色、青色のうちいずれか一つの色を有する発光ナノ粒子である量子ドットまたは量子ロッドを含み、それらのうちいずれか一つの色で個別的に発光するように具現され得る。
他の選択的な実施形態において、発光物質層１５０は、有機発光材料からなることができる。発光物質層１５０が有機発光材料からなる場合、通常的に使用される有機発光材料なら特に限定されない。例えば、発光物質層１５０は、赤色、緑色および／または青色を発光する有機発光材料からなることができ、蛍光材料または燐光材料を含むことができる。また、発光物質層１５０を構成する有機発光材料は、ホストおよびドーパントを含むことができる。有機発光材料がホスト−ドーパントシステムからなる場合、ドーパントは、ホスト重量に対して１〜５０重量％、好ましくは１〜３０重量％の割合でドープされ得るが、本発明はこれに限定されない。
発光物質層１５０に使用される有機ホストは、通常的に使用する物質なら、特に限定されない。一例として、発光物質層１５０に使用される有機ホストは、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ；Ａｌｑ３）、ＴＣＴＡ、ＰＶＫ、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）−１，１’−ビフェニル（４，４’−ｂｉｓ（Ｎ−ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）−１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ；ＣＢＰ）、４，４’−ビス（９−カルバゾリル）−２，２’−ジメチルビフェニル（４，４’−Ｂｉｓ（９−ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）−２，２’−ｄｉｍｅｔｈｙｌｂｉｐｈｅｎｙｌ；ＣＤＢＰ）、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン（９，１０−ｄｉ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−２−ｙｌ）ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ；ＡＤＮ）、３−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（ナフト−２−イル）アントラセン（３−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌ−９，１０−ｄｉ（ｎａｐｈｔｈａ−２−ｙｌ）ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ；ＴＢＡＤＮ）、２−メチル−９，１０−ビス（ナフタレン−２−イル）アントラセン（２−ｍｅｔｈｙｌ−９，１０−ｂｉｓ（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−２−ｙｌ）ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ；ＭＡＤＮ），１，３，５−トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼン（１，３，５−ｔｒｉｓ（Ｎ−ｐｈｅｎｙｌｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ−２−ｙｌ）ｂｅｎｚｅｎｅ、ＴＰＢｉ）、ジスチリルアリレン（ｄｉｓｔｙｒｙｌａｒｙｌｅｎｅ；ＤＳＡ）、ｍＣＰ、１，３，５−トリス（カルバゾール−９−イル）ベンゼン（１，３，５−ｔｒｉｓ（ｃａｒｂａｚｏｌ−９−ｙｌ）ｂｅｎｚｅｎｅ；ＴＣＰ）等からなることができる。
発光物質層１５０が赤色を発光する時、発光物質層１５０に含まれるドーパントは，５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタレン（５，６，１１，１２−ｔｅｔｒａｐｈｅｎｙｌｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ；Ｒｕｂｒｅｎｅ）、ビス（２−ベンゾ［ｂ］チオフェン−２−イル−ピリジン）（アセチルアセトネート）イリジウム（III）（Ｂｉｓ（２−ｂｅｎｚｏ［ｂ］−ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−２−ｙｌ−ｐｙｒｉｄｉｎｅ）（ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ（III）；Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））、ビス［１−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−イソキノリン］（アセチルアセトネート）ｉｒｉｄｉｕｍ（III）（Ｂｉｓ［１−（９，９−ｄｉｅｍｔｈｙｌ−９Ｈ−ｆｌｕｏｒｎ−２−ｙｌ）−ｉｓｏｑｕｉｎｏｌｉｎｅ］（ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ（III）；Ｉｒ（ｆｌｉｑ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−キノリン］（ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ（III）（Ｂｉｓ［２−（９，９−ｄｉｅｍｔｈｙｌ−９Ｈ−ｆｌｕｏｒｎ−２−ｙｌ）−ｑｕｉｎｏｌｉｎｅ］（ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ（III）；Ｉｒ（ｆｌｑ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルキノリン）（２−（３−メチルフェニル）ピリジネート）イリジウム（III）（Ｂｉｓ−（２−ｐｈｅｎｙｌｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）（２−（３−ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）ｐｙｒｉｄｉｎａｔｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ（III）；Ｉｒ（ｐｈｑ）２ｔｙｐ）、イリジウム（III）ビス（２−（２，４−ジフルオロフェニル）キノリン）ピコリネート（Ｉｒｉｄｉｕｍ（III）ｂｉｓ（２−（２，４−ｄｉｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ｐｉｃｏｌｉｎａｔｅ；ＦＰＱＩｒｐｉｃ）等のような有機化合物または有機金属錯体を含むことができるが、本発明はこれに限定されない。
発光物質層１５０が緑色を発光する時、発光物質層１５０に含まれるドーパントは、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−キナクリドン（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−ｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅ；ＤＭＱＡ）、クマリン６，９，１０−ビス［Ｎ，Ｎ−ジ−（ｐ−トリル）−アミノ］アントラセン（９，１０−ｂｉｓ［Ｎ，Ｎ−ｄｉ−（ｐ−ｔｏｌｙｌ）ａｍｉｎｏ］ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ；ＴＴＰＡ）、９，１０−ビス［フェニル（ｍ−トリル）アミノ］アントラセン（９，１０−ｂｉｓ［ｐｈｅｎｙｌ（ｍ−ｔｏｌｙｌ）−ａｍｉｎｏ］ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ；ＴＰＡ）、ビス（２−フェニルピリジン）（アセチルアセトネート）イリジウム（III）（ｂｉｓ（２−ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ）（ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ（III）；Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ｆａｃ−トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（III）（ｆａｃ−ｔｒｉｓ（ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ（III）；ｆａｃ−Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、トリス［２−（ｐ−トールリン）ピリジン］イリジウム（III）（ｔｒｉｓ［２−（ｐ−ｔｏｌｙｌ）ｐｙｒｉｄｉｎｅ］ｉｒｉｄｉｕｍ（III）；Ｉｒ（ｍｐｐｙ）３）等のような有機化合物または有機金属錯体を含むことができるが、本発明はこれに限定されない。
発光物質層１５０が青色を発光する時、発光物質層１５０に含まれるドーパントは、４，４’−ビス［４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル］ビフェニル（４，４’−ｂｉｓ［４−（ｄｉ−ｐ−ｔｏｌｙｌａｍｉｎｏ）ｓｔｙｒｙｌ］ｂｉｐｈｅｎｙｌ；ＤＰＡＶＢｉ）、ペリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）、２，５，８，１１−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルペリレン（２，５，８，１１−ｔｅｔｒａ−ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｐｅｒｙｌｅｎｅ；ＴＢＰｅ）、ビス（３，５−ジフルオロ−２−（２−ピリジル）フェニル−（２−カルボキシピリジル）イリジウム（III）（ｂｉｓ（３，５−ｄｉｆｌｕｏｒｏ−２−（２−ｐｙｒｉｄｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ−（２−ｃａｒｂｏｘｙｐｙｒｉｄｙｌ）ｉｒｉｄｉｕｍ（III）；ＦｉｒＰｉｃ）、ｍｅｒ−トリス（１−フェニル−３−メチルイミダゾリン−２−イリデン−Ｃ，Ｃ２’）イリジウム（III）（ｍｅｒ−ｔｒｉｓ（１−ｐｈｅｎｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｎ−２−ｙｌｉｄｅｎｅ−Ｃ，Ｃ２’）ｉｒｉｄｉｕｍ（III）；ｍｅｒ−Ｉｒ（ｐｍｉ）３）、トリス（２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジン）イリジウム（III）（ｔｒｉｓ（２−（４，６−ｄｉｆｌｕｏｒｏｐｈｅｎｙｌ）ｐｙｒｉｄｉｎｅ）ｉｒｉｄｉｕｍ（III）；Ｉｒ（Ｆｐｐｙ）３）等のような有機化合物または有機金属錯体を含むことができるが、本発明はこれに限定されない。
発光物質層１５０が有機発光材料からなる場合、発光物質層１５０は、真空気相蒸着法、スパッタリング法を含む真空蒸着工程や、スピンコート、ドロップコート、ディップコート、スプレーコート、ロールコート、フローコートはもちろん、キャスト工程、スクリーン印刷またはインクジェットプリント方式のような溶液工程を単独または組み合わせて使用することができる。
なお、第２電荷移動層１６０は、発光物質層１５０と第２電極１２０との間に位置する。本実施形態において、第２電荷移動層１６０は、発光物質層１５０に電子を供給する電子移動層であってもよい。一つの例示的な実施形態において、第２電荷移動層１６０は、第２電極１２０と発光物質層１５０との間で第２電極１２０に隣接して位置する電子注入層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ；ＥＩＬ）１６２と、第２電極１２０と発光物質層１５０との間で発光物質層１５０に隣接して位置する電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ；ＥＴＬ）１６４とを含む。
電子注入層１６２は、第２電極１２０から発光物質層１５０への電子注入を容易にする。例えば電子注入層１６２は、Ａｌ、Ｃｄ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｌｉのような金属にフッ素がドープされるか、結合された素材からなるか、または、Ａｌ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｃｓ、Ｃｕなどでドープされるか、ドープされない二酸化チタニウム（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ３）のような金属酸化物からなることができる。
電子輸送層１６４は、発光物質層１５０に電子を伝達する。電子輸送層１６４は、無機物および／または有機物からなることができる。電子輸送層１６４が無機物からなる場合、電子輸送層１６４は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｃｓ、Ｃｕなどでドープされるか、ドープされない二酸化チタニウム（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛マグネシウム（ＺｎＭｇＯ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ３）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウムシリコン（ＺｒＳｉＯ４）、酸化バリウムチタン（ＢａＴｉＯ３）、酸化バリウムジルコニウム（ＢａＺｒＯ３）のような金属／非金属酸化物；Ａｌ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｃｓ、Ｃｕなどでドープされるか、ドープされないＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳのような半導体粒子；Ｓｉ３Ｎ４のような窒化物およびこれらの組合せで構成される群から選択される無機物からなることができる。
電子輸送層１６４が有機物からなる場合、電子輸送層１６４は、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、トリアゾール系化合物、イソチアゾール系化合物、オキサジアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、フェナントロリン（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）系化合物、ペリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）系化合物、ベンゾオキサゾール系化合物、ベンゾチアゾール系化合物、ベンズイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物やアルミニウム錯体のような有機物が使用できる。具体的に、電子輸送層１６４を構成できる有機物質は、３−（ビフェニル−４−イル）−５−（４−テトラブチルフェニル）−４−フェニル−４Ｈ−１，２，４−トリアゾール（３−（ｂｉｐｈｅｎｙｌ−４−ｙｌ）−５−（４−ｔｅｒｔｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）−４−ｐｈｅｎｙｌ−４Ｈ−１，２，４−ｔｒｉａｚｏｌｅ、ＴＡＺ）、バソクプロイン（ｂａｔｈｏｃｕｐｒｏｉｎｅ、２，９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ；ＢＣＰ）、２，２’，２”−（１，３，５−ベンゼントリイル）−トリス（１−フェニル−１−Ｈ−ベンズイミダゾール）（２，２’，２”−（１，３，５−Ｂｅｎｚｅｎｅｔｒｉｙｌ）−ｔｒｉｓ（１−ｐｈｅｎｙｌ−１−Ｈ−ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）；ＴＰＢｉ）、２−［４−（９，１０−ジ−２−ナフタレニル−２−アントラセニル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール（２−［４−（９，１０−Ｄｉ−２−ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｙｌ−２−ａｎｔｈｒａｃｅｎｙｌ）ｐｈｅｎｙｌ］−１−ｐｈｅｎｙｌ−１Ｈ−ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ）ａｌｕｍｉｎｕｍ；Ａｌｑ３）、ビス（２−メチル−８−キノリナト）−４−フェニルフェノレートアルミニウム（III）（ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−８−ｑｕｎｉｎｏｌｉｎａｔｏ）−４−ｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌａｔｅａｌｕｍｉｎｕｍ（III）；Ｂａｌｑ）、ビス（２−メチル−キノリナト）（トリフェニルシロキシ）、８−ヒドロキシ−キノリナトリチウム（８−ｈｙｄｒｏｘｙ−ｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ ｌｉｔｈｉｕｍ、Ｌｉｑ）、アルミニウム（III）（ｂｉｓ（２−ｍｅｔｈｙｌ−ｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）（ｔｒｉｐｎｅｈｙｌｓｉｌｏｘｙ）ａｌｕｍｉｎｕｍ（III）；Ｓａｌｑ）およびこれらの組合せで構成される素材から選択され得るが、本発明はこれに限定されない。
第１電荷移動層１４０と同様に、図２で第２電荷移動層１６０を電子注入層１６２と電子輸送層１６４の２層で示すが、第２電荷移動層１６０は、電子輸送層１６４の１層のみからなってもよい。また、前述した無機物からなる電子輸送材料にセシウムカーボネートをブレンドした電子輸送層１６４の１層で第２電荷移動層１６０を形成してもよい。
電子注入層１６２および／または電子輸送層１６４を含む第２電荷移動層１６０は、スピンコート、ドロップコート、ディップコート、スプレーコート、ロールコート、フローコートはもちろん、キャスト工程、スクリーン印刷またはインクジェットプリント方式のような溶液工程を単独または組み合わせて使用することができる。一例として、電子注入層１６２および電子輸送層１６４は、１０〜２００ｎｍ、好ましくは１０〜１００ｎｍの厚さで積層され得る。
例えば、第１電荷移動層１４０を構成する正孔輸送層１４４が有機物からなり、第２電荷移動層１６０が無機物からなる混成電荷移動層（ｃｈａｒｇｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ；ＣＴＬ）を導入する場合、発光ダイオード１００の発光特性が向上することができる。
なお、正孔が発光物質層１５０を通過して第２電極１２０に移動したり、電子が発光物質層１５０を通過して第１電極１１０に行く場合、素子の寿命と効率に減少をもたらすことができる。これを防止するために、本発明の例示的な第１実施形態による発光ダイオード１００は、発光物質層１５０に隣接して少なくとも１個のエキシトン遮断層が位置することができる。
例えば、本発明の第１実施形態による発光ダイオード１００は、正孔輸送層１４４と発光物質層１５０との間に電子の移動を制御、防止できる電子遮断層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｌａｙｅｒ、ＥＢＬ）が位置することができる。
一例として、電子遮断層（ＥＢＬ）は、ＴＣＴＡ、トリス［４−（ジエチルアミノ）フェニル］アミン（ｔｒｉｓ［４−（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｐｈｅｎｙｌ］ａｍｉｎｅ）、Ｎ−（ビフェニル−４−イル）−９，９−ジメチル−Ｎ−（４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル）−９Ｈ−フルオレン−２−アミン、トリ−ｐ−トリルアミン（ｔｒｉ−ｐ−ｔｏｌｙｌａｍｉｎｅ）、１，１−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−ジ（ｐ−トリル）アミノ）フェニル）シクロヘキサン（１，１−ｂｉｓ（４−（Ｎ，Ｎ’−ｄｉ（ｐ−ｔｏｌｙｌ）ａｍｉｎｏ）ｐｈｅｎｙｌ）ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ；ＴＡＰＣ）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、１，３−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ベンゼン（１，３−ｂｉｓ（Ｎ−ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）ｂｅｎｚｅｎｅ；ｍＣＰ）、３，３’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）−１，１’−ビフェニル（３，３’−ｂｉｓ（Ｎ−ｃａｒｂａｚｏｌｙｌ）−１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ；ｍＣＢＰ）、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ、フタロシアニン銅（ｃｏｐｐｅｒ ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ；ＣｕＰｃ）、ＤＮＴＰＤおよび／または１，３，５−トリス［４−（ジフェニルアミノ）フェニル］ベンゼン（１，３，５−ｔｒｉｓ［４−（ｄｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｐｈｅｎｙｌ］ｂｅｎｚｅｎｅ；ＴＤＡＰＢ）等からなることができる。
また、発光物質層１５０と電子輸送層１６４との間に第２エキシトン遮断層として正孔遮断層（ｈｏｌｅ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｌａｙｅｒ、ＨＢＬ）が位置して、発光物質層１５０と電子輸送層１６４との間に正孔の移動を防止することができる。一つの例示的な実施形態において、正孔遮断層の素材として電子輸送層１６４に使用され得るオキサジアゾール系、トリアゾール系、フェナントロリン系、ベンゾオキサゾール系、ベンゾチアゾール系、ベンズイミダゾール系、トリアジン系などの有機誘導体が使用され得る。
例えば正孔遮断層は、発光物質層１５０に使用された素材と比較して、ＨＯＭＯ（ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｏｒｂｉｔａｌ；最高被占分子軌道）エネルギー準位が低い２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（２，９−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４，７−ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ；ＢＣＰ）、ＢＡｌｑ、Ａｌｑ３、ＰＢＤ、スピロ−ＰＢＤおよび／またはＬｉｑなどからなることができる。
前述したように、本発明の第１実施形態によれば、第１電極１１０と発光物質層１５０との間に位置する正孔輸送層１４４に化学式１〜化学式２で表される有機化合物を含んでいる。化学式１〜化学式２の化合物は、ヘテロ芳香環のコアに連結される多数の環外二重結合それぞれに異なる種類の電子求引官能基が結合されて、ＨＯＭＯエネルギー準位が低いばかりでなく、正孔に対する移動度特性に優れている。正孔輸送層１４４のＨＯＭＯエネルギー準位を低くして、正孔輸送層１４４と発光物質層１５０の間のＨＯＭＯエネルギー障壁を減少させる。発光物質層１５０に正孔と電子がバランスよく注入されて、発光ダイオード１００の発光効率が向上し、低電圧で駆動することができることとなり、消費電力を低減することができる。
なお、図２および図３では、仕事関数値が相対的に低い第１電極と発光物質層との間に正孔移動層が位置し、仕事関数が相対的に高い第２電極と発光物質層との間に電子移動層が位置する正常構造（ｎｏｒｍａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する発光ダイオードについて説明した。発光ダイオードは、正常構造でなく、反転構造（ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有することができ、これについて説明する。図４は、本発明の例示的な第２実施形態によって、反転構造を有する発光ダイオードを概略的に示す断面図であり、図５は、本発明の例示的な第２実施形態による発光ダイオードを構成する電極と発光層を構成する材料のバンドギャップエネルギーを概略的に示すダイヤグラムである。
図４に示されるように、本発明の例示的な第２実施形態による発光ダイオード２００は、第１電極２１０と、第１電極２１０と対向する第２電極２２０と、第１電極２１０と第２電極２２０との間に位置する発光物質層２５０を含む発光層２３０とを含む。発光層２３０は、第１電極２１０と発光物質層２５０との間に位置する第１電荷移動層２４０と、第２電極２２０と発光物質層２５０との間に位置する第２電荷移動層２６０とをさらに含むことができる。
本発明の第２実施形態において、第１電極２１０は、電子注入電極と同じ負極（カソード）であってもよい。一例として、第１電極２１０は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯ、ＩＣＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｃｄ：ＺｎＯ、Ｆ：ＳｎＯ２、Ｉｎ：ＳｎＯ２、Ｇａ：ＳｎＯ２およびＡＺＯのようなドープされるか、ドープされない金属酸化物であるか、または、前述した金属酸化物以外にも、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、イリジウム（Ｉｒ）または炭素ナノチューブを含む素材からなることができる。
本発明の第２実施形態において、第２電極２２０は、正孔注入電極と同じ正極（アノード）であってもよい。一例として第２電極２２０は、Ｃａ、Ｂａ、Ｃａ／Ａｌ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、ＢａＦ２／Ａｌ、ＣｓＦ／Ａｌ、ＣａＣＯ３／Ａｌ、ＢａＦ２／Ｃａ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｕ：ＭｇまたはＡｇ：Ｍｇであってもよい。例えば、第１電極２１０と第２電極２２０は、３０〜３００ｎｍの厚さで積層され得る。
本発明の第２実施形態において、第１電荷移動層２４０は、発光物質層２５０に電子を供給する電子移動層であってもよい。一つの例示的な実施形態において、第１電荷移動層２４０は、第１電極２１０と発光物質層２５０との間で第１電極２１０に隣接して位置する電子注入層２４２と、第１電極２１０と発光物質層２５０の間で発光物質層２５０に隣接して位置する電子輸送層２４４とを含む。
電子注入層２４２は、Ａｌ、Ｃｄ、Ｃｓ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｌｉのような金属にフッ素がドープされるか、結合された素材からなるか、または、Ａｌ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｃｓ、Ｃｕなどでドープされるか、ドープされないＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＺｒＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ３のような金属酸化物からなることができる。
電子輸送層２４４は、無機物および／または有機物からなることができる。電子輸送層２４４が無機物からなる場合、電子輸送層２４４は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｃｓ、Ｃｕなどでドープされるか、ドープされないＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、ＺｒＯ、ＳｎＯ２、ＷＯ３、Ｔａ２Ｏ３、ＨｆＯ３、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＳｉＯ４、ＢａＴｉＯ３、ＢａＺｒＯ３のような金属／非金属酸化物；Ａｌ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｌｉ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｃｓ、Ｃｕなどでドープされるか、ドープされないＣｄＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳのような半導体粒子；Ｓｉ３Ｎ４のような窒化物およびこれらの組合せで構成される群から選択される無機物からなることができる。
電子輸送層２４４が有機物からなる場合、電子輸送層２４４は、オキサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、トリアゾール系化合物、イソチアゾール系化合物、オキシジアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、ペリレン系化合物やアルミニウム錯体が使用できる。具体的に、電子輸送層２４４を構成できる有機物質は、ＴＡＺ、ＢＣＰ、ＴＰＢｉ、２−［４−（９，１０−ジ−２−ナフタレニル−２−アントラセニル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール、Ａｌｑ３、Ｂａｌｑ、ＬＩＱ、Ｓａｌｑおよびこれらの組合せで構成される群から選択される有機物からなることができるが、本発明はこれに限定されない。
なお、第１電荷移動層２４０は、電子輸送層２４４の１層のみからなってもよい。また、前述した無機粒子からなる電子輸送材料にセシウムカーボネートをブレンドした電子輸送層２４４の１層で第１電荷移動層２４０を形成してもよい。一例として、電子注入層２４２および電子輸送層２４４は、１０〜２００ｎｍ、好ましくは１０〜１００ｎｍの厚さで積層され得る。
発光物質層２５０は、無機発光粒子または有機発光材料からなることができる。無機発光粒子は、量子ドットまたは量子ロッドのようなナノ無機発光粒子であってもよい。量子ドットまたは量子ロッドは、単一構造を有するか、またはコア／シェルの異種構造を有することができる。
量子ドットまたは量子ロッドは、量子閉じ込め効果を有する半導体ナノ結晶または金属酸化物粒子であってもよい。例えば、量子ドットまたは量子ロッドは、II−VI族、III−Ｖ族、IV−VI族またはＩ−III−VI族のナノ半導体化合物を含むことができる。より具体的に、量子ドットまたは量子ロッドを構成するコアおよび／またはシェルは、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＴｅおよび／またはこれらの組合せのようなII族〜VI族化合物半導体ナノ結晶；ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂおよび／またはこれらの組合せのようなIII族〜Ｖ族化合物半導体ナノ結晶；ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅおよび／またはこれらの組合せのようなIV−VI族化合物半導体ナノ結晶；ＡｇＧａＳ２、ＡｇＧａＳｅ２、ＡｇＧａＴｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２および／またはこれらの組合せのようなＩ−III−VI族化合物半導体ナノ結晶；ＺｎＯ、ＴｉＯ２および／またはこれらの組合せのような金属酸化物ナノ粒子；ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＣｄＳ／ＺｎＳｅ、ＣｄＳ／ＺｎＳ、ＺｎＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＺｎＯ／ＭｇＯおよび／またはこれらの任意の組合せのようなコア−シェル構造のナノ結晶であってもよい。半導体ナノ粒子は、Ｅｕ、Ｅｒ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｄｙのような希土類元素またはこれらの任意の組合せでドープされるか、ドープされないか、またはＭｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌのような遷移金属元素またはこれらの任意の組合せでドープされ得る。
発光物質層２５０が量子ドットまたは量子ロッドのような無機発光粒子からなる場合、溶媒に量子ドットまたは量子ロッドを含む溶液を利用した工程を通じて第１電荷移動層２４０、例えば電子輸送層２４４上に塗布された後に、溶媒を揮発させることにより、発光物質層２５０を形成する。
発光物質層２５０が有機発光材料からなる場合、発光物質２５０は、赤色、緑色および／または青色を発光する有機発光材料からなることができ、蛍光材料または燐光材料を含むことができる。また、発光物質層２５０を構成する有機発光材料は、ホストおよびドーパントを含むことができる。有機発光材料がホスト−ドーパントシステムからなる場合、ドーパントは、ホスト重量に対して１〜５０重量％、好ましくは１〜３０重量％の割合でドープされ得るが、本発明はこれに限定されない。
発光物質層２５０が有機発光材料からなる場合、発光物質層２５０は、真空気相蒸着法、スパッタリング法を含む真空蒸着工程や、スピンコート、ドロップコート、ディップコート、スプレーコート、ロールコート、フローコートはもちろん、キャスト工程、スクリーン印刷またはインクジェットプリント方式のような溶液工程を単独または組み合わせて使用することができる。
なお、本発明の第２実施形態において、第２電荷移動層２６０は、発光物質層２５０に正孔を供給する正孔移動層であってもよい。一つの例示的な実施形態において、第２電荷移動層２６０は、第２電極２２０と発光物質層２５０との間で第２電極２２０に隣接して位置する正孔注入層２６２と、第２電極２２０と発光物質層２５０との間で発光物質層２５０に隣接して位置する正孔輸送層２６４とを含む。
正孔注入層２６２は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、Ｆ４−ＴＣＮＱがドープされたＴＤＡＴＡ、例えばＦ４−ＴＣＮＱがドープされたＺｎＰｃのようなｐ−ドープされたフタロシアニン、Ｆ４−ＴＣＮＱがドープされたα−ＮＰＤ、ＨＡＴ−ＣＮおよびこれらの組合せで構成される群から選択される物質からなることができるが、本発明はこれに限定されない。一例として、Ｆ４−ＴＣＮＱのようなドーパントは、ホストに対して１〜３０重量％の割合でドープされ得る。正孔注入層２６２は、発光ダイオード２００の構造および形態によって省略され得る。
正孔輸送層２６４は、化学式１〜化学式２で表される有機化合物を含む。一例として、化学式１〜化学式２で表される有機化合物は、正孔輸送層２６４のドーパントとして使用され得、この場合、正孔輸送層２６４は、トリフェニルアミンモイエティを含む有機素材、一例として、前述した化学式３〜化学式５で表される有機材料をホストとして使用することができる。
第２電荷移動層２６０は、単一層からなってもよい。例えば、正孔注入層２６２が省略され、第２電荷移動層２６０は、正孔輸送層２６４のみからなってもよい。正孔注入層２６２と正孔輸送層２６４の厚さは、１０ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍであってもよいが、本発明がこれに限定されるものではない。
第１実施形態と同様に、本発明の例示的な第２実施形態による発光ダイオード２００は、発光物質層２５０に隣接して少なくとも１個のエキシトン遮断層が位置することができる。例えば、発光ダイオード２００は、発光物質層２５０と正孔輸送層２６４との間に位置して、電子の移動を制御、防止できる電子遮断層および／または電子輸送層２４４と発光物質層２５０との間に位置して、正孔の移動を制御、防止できる正孔遮断層をさらに含むことができる。
本発明の第２実施形態による発光ダイオード２００において第２電極２２０と発光物質層２５０との間に位置する第２電荷移動層２６０を構成する正孔輸送層２６４は、化学式１〜化学式２で表される有機化合物を含んでいる。これにより、図５に概略的に示されるように、正孔輸送層（ＨＴＬ）のＨＯＭＯエネルギー準位と発光物質層（ＥＭＬ）のＨＯＭＯエネルギー準位の差（ΔＧ’Ｈ）が大きく減少して、正孔輸送層（ＨＴＬ）と発光物質層（ＥＭＬ）との間のエネルギー障壁を除去することができる。
すなわち、化学式１〜化学式２で表される有機化合物を正孔輸送層（ＨＴＬ）に適用することにより、正孔輸送層（ＨＴＬ）のＨＯＭＯエネルギー準位と発光物質層（ＥＭＬ）のＨＯＭＯエネルギー準位の差（ΔＧ’Ｈ）は、電子輸送層（ＥＴＬ）のＬＵＭＯエネルギー準位と発光物質層（ＥＭＬ）のＬＵＭＯエネルギー準位の差（ΔＧＬ）と同一になるか、または大きな差を有しない。正孔と電子が発光物質層（ＥＭＬ）にバランスよく注入されてエキシトンを形成するので、エキシトンを形成せずに消滅される電子が減少するか、またはなくなる。また、発光物質層（ＥＭＬ）と隣接する電荷移動層（ＨＴＬ、ＥＴＬ）の界面でなく、発光物質層（ＥＭＬ）に注入された発光素材で発光が効率的に起こる。これにより、発光ダイオード２００の発光効率を最大化することができ、低電圧で駆動が可能になるので、消費電力を低減することができる。
したがって、化学式１〜化学式２で表される有機化合物が正孔移動層に適用された発光ダイオードは照明装置や表示装置のような発光装置に適用され得る。一例として、本発明による有機化合物が正孔移動層に適用された発光ダイオードを有する発光装置について説明する。図６は、本発明の例示的な実施形態による発光表示装置を概略的に示す断面図である。
図６に示されるように、発光表示装置３００は、基板３１０と、基板３１０上に位置する駆動素子としての駆動薄膜トランジスタＴｒと、駆動薄膜トランジスタＴｒに連結される発光ダイオード４００とを含む。
基板３１０上には、酸化物半導体物質または多結晶シリコンからなる半導体層３２２が形成される。半導体層３２２が酸化物半導体物質からなる場合、半導体層３２２の下部には遮光パターン（図示しない）が形成され得、遮光パターンは、半導体層３２２に光が入射することを防止して、半導体層３２２が光により劣化することを防止する。これとは異なって、半導体層３２２は、多結晶シリコンからなってもよく、この場合、半導体層３２２の両端に不純物がドープされていてもよい。
半導体層３２２の上部には、絶縁物質からなるゲート絶縁膜３２４が形成される。ゲート絶縁膜３２４は、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）またはシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）のような無機絶縁物質からなることができる。ゲート絶縁膜３２４の上部には、金属のような導電性物質からなるゲート電極３３０が半導体層３２２の中央に対応して形成される。
ゲート電極３３０の上部には、絶縁物質からなる層間絶縁膜３３２が形成される。層間絶縁膜３３２は、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）やシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）のような無機絶縁物質で形成されるか、またはベンゾシクロブテン（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）やフォトアクリル（ｐｈｏｔｏ−ａｃｒｙｌ）のような有機絶縁物質で形成され得る。
層間絶縁膜３３２は、半導体層３２２の両側を露出する第１および第２半導体層コンタクトホール３３４、３３６を有する。第１および第２半導体層コンタクトホール３３４、３３６は、ゲート電極３３０の両側でゲート電極３３０と離隔して位置する。層間絶縁膜３３２上には、金属のような導電性物質からなるソース電極３４０とドレーン電極３４２が形成される。
ソース電極３４０とドレーン電極３４２は、ゲート電極３３０を中心に離隔して位置し、それぞれ前記第１および第２半導体層コンタクトホール３３４、３３６を介して前記半導体層３２２の両側と接触する。半導体層３２２、ゲート電極３３０、ソース電極３４０、ドレーン電極３４２は、駆動素子としての駆動薄膜トランジスタＴｒを構成する。
図６で、駆動薄膜トランジスタＴｒは、半導体層３２２の上部にゲート電極３３０、ソース電極３４０およびドレーン電極３４２が位置するコプラナ（ｃｏｐｌａｎａｒ）構造を有する。これとは異なって、駆動薄膜トランジスタＴｒは、半導体層の下部にゲート電極が位置し、半導体層の上部にソース電極とドレーン電極が位置する逆スタッガード（ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）構造を有することができる。この場合、半導体層は、非晶質シリコンからなることができる。
図示してはいないが、ゲート配線とデータ配線が互いに交差して画素領域を定義し、ゲート配線とデータ配線に連結されるスイッチング素子がさらに形成される。スイッチング素子は駆動素子である駆動薄膜トランジスタＴｒに連結される。また、パワー配線がゲート配線またはデータ配線と平行に離隔して形成され、１フレームの間に駆動素子としての駆動薄膜トランジスタＴｒのゲート電極の電圧を一定に維持するようにするためのストレージキャパシタがさらに構成され得る。
なお、駆動薄膜トランジスタＴｒのドレーン電極３４２を露出するドレーンコンタクトホール３５２を有する保護層３５０が、駆動薄膜トランジスタＴｒを覆って形成される。例えば、保護層３５０は、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）やシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）のような無機絶縁物質で形成されるか、またはベンゾシクロブテンやフォトアクリルのような有機絶縁物質で形成され得る。
保護層３５０上には、ドレーンコンタクトホール３５２を介して駆動薄膜トランジスタＴｒのドレーン電極３４２に連結される第１電極４１０が各画素領域別に分離して形成される。第１電極４１０は、正極（アノード）または負極（カソード）であってもよく、仕事関数値が比較的大きい導電性物質からなることができる。例えば、第１電極４１０は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯ、ＩＣＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｃｄ：ＺｎＯ、Ｆ：ＳｎＯ２、Ｉｎ：ＳｎＯ２、Ｇａ：ＳｎＯ２およびＡＺＯのようなドープされるか、ドープされない金属酸化物であるか、または、前述した金属酸化物以外にも、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、イリジウム（Ｉｒ）または炭素ナノチューブを含む金属素材からなることができる。
なお、本発明の発光表示装置３００が上部発光方式（ｔｏｐ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｙｐｅ）の場合、第１電極４１０の下部には反射電極または反射層がさらに形成され得る。例えば、反射電極または反射層は、アルミニウム−パラジウム−銅（ａｌｕｍｉｎｕｍ−ｐａｌａｄｉｕｍ−ｃｏｐｐｅｒ：ＡＰＣ）合金からなることができる。
また、保護層３５０上には第１電極４１０の端を覆うバンク層３６８が形成される。バンク層３６８は、画素領域に対応して第１電極４１０の中央を露出する。
第１電極４１０上には、発光層４３０が形成される。発光層４３０は、発光物質層のみからなってもよいが、発光効率を高めるために多数の電荷移動層を有することができる。一例として、図６で発光層４３０は、第１電極４１０と第２電極４２０との間に順次に積層される第１電荷移動層４４０、発光物質層４５０および第２電荷移動層４６０からなることを例示する。
例えば、第１電荷移動層４４０は、正孔移動層であってもよく、有機物からなる正孔注入層１４２（図２参照）と正孔輸送層１４４（図２参照）からなることができる。第１電荷移動層４４０を構成する正孔輸送層は、化学式１〜化学式２で表される有機化合物を含む。この有機化合物は、正孔輸送層のドーパントとして使用され得、この場合、化学式３〜化学式５で表されるトリフェニルアミンモイエティを有する有機材料が正孔輸送層のホストとして使用され得る。
発光物質層４４０は、無機発光材料または有機発光材料からなることができる。なお、第２電荷移動層４５０は、電子移動層であってもよく、電子注入層１６２（図２参照）と電子輸送層１６４（図２参照）からなることができる。例えば、第２電荷移動層４５０は、無機物または有機物からなることができる。
発光層４３０が形成された基板３１０の上部に第２電極４２０が形成される。第２電極４２０は、表示領域の前面に位置し、仕事関数値が比較的小さい導電性物質からなることができ、負極または正極であってもよい。例えば、第２電極４２０は、Ｃａ、Ｂａ、Ｃａ／Ａｌ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、ＢａＦ２／Ａｌ、ＣｓＦ／Ａｌ、ＣａＣＯ３／Ａｌ、ＢａＦ２／Ｃａ／Ａｌ、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｕ：ＭｇまたはＡｇ：Ｍｇであってもよい。
図６では、例示的に、第１電極４１０と発光物質層４５０との間に正孔移動層としての第１電荷移動層４４０が位置し、第２電極４２０と発光物質層４５０との間に電子移動層としての第２電荷移動層４６０が位置する正常構造の発光ダイオード４００を示す。
他の実施形態において、第１電極４１０と発光物質層４５０との間に電子移動層としての第１電荷移動層が位置し、第２電極４２０と発光物質層４５０との間に正孔移動層としての第２電荷移動層が位置する反転構造の発光ダイオードを製作することができる。この場合、化学式１〜化学式２で表される有機化合物は、第２電極４２０と発光物質層４５０との間に位置する第２電荷移動層４６０を構成する正孔輸送層に使用され得る。
化学式１〜化学式２で表される有機化合物を正孔移動層であってもよい第１電荷移動層４４０または第２電荷移動層４５０に適用して、正孔移動層と発光物質層４５０との間のＨＯＭＯエネルギー準位の差を減少させることにより、これらの正孔移動層と発光物質層４５０の間のＨＯＭＯエネルギー障壁を除去することができる。化学式１〜化学式２で表される有機化合物を正孔移動層であってもよい第１電荷移動層４４０または第２電荷移動層４５０に適用して、正孔の移動特性を向上させることができる。これにより、正孔と電子が発光物質層４５０にバランスよく注入されて、発光ダイオード４００および発光表示装置３００の発光効率が向上し、低電圧で駆動して消費電力を低減することができる。
以下、例示的な実施形態を通じて本発明を説明するが、本発明が下記実施例に記載された技術思想に限定されない。
合成例１：化合物ＳＨ０１の合成
（１）Ｓ１の合成
Figure 0006744376
化合物Ｓ（９．０ｇ、５８ｍｍｏｌ）を無水エーテル（ａｎｈｙｄｒｏｕｓ ｅｔｈｅｒ、５００ｍＬ）に溶かし、常温でブチルリチウム（ｎ−ＢｕＬｉ、２．５Ｍ溶液、４９ｍＬ）を滴加し、常温で１２時間撹拌した。反応混合物を氷水に注ぎ、エチルアセテートで有機層を抽出し、無水硫酸マグネシウムで処理して乾燥した。得られた反応物をアセトンで再結晶化して、化合物Ｓ−１を８．５６ｇ得た（収率６２％）。
（２）Ｓ２の合成
Figure 0006744376
化合物Ｓ−１（５ｇ、２３ｍｍｏｌ）、マロノニトリル（３．１０ｇ、４６ｍｍｏｌ）、ピリジン１０ｍＬ、クロロホルム２００ｍＬを入れ、常温で撹拌した後、ＴｉＣｌ４ ５ｍＬをゆっくり添加した後、反応混合物を５時間加熱撹拌した。反応混合物を常温まで温度を上げた後、ＣＨ２Ｃｌ２とＨ２Ｏで抽出し、有機層であるＣＨ２Ｃｌ２溶媒を無水Ｎａ２ＳＯ４で処理して乾燥した。得られた反応物をＣＨ２Ｃｌ２とアセトニトリルで再結晶化して、化合物Ｓ−２を２．７４ｇ得た（収率４５％）。
（３）Ｆ１の合成
Figure 0006744376
２５０ｍＬの二つ口フラスコにＦ（１０ｇ、６４ｍｍｏｌ）と炭酸カリウム（１４．４ｇ、１２８ｍｍｏｌ）を入れ、ＤＭＦ １００ｍＬに溶かす。シアン酢酸エチル（９．７ｍＬ、７０．４ｍｍｏｌ）を入れ、８０℃で１６時間撹拌した。反応終了後、水と少量の酢酸を入れ、３０分間撹拌した後、多量のクロロホルムと水を利用して数回抽出し、塩水で洗った後、溶媒を減圧蒸留し、ジクロロメタンとヘキサンを展開溶媒として使用してカラムして、化合物Ｆ−１を１４．３ｇ得た（収率９０％）。
（４）Ｆ２の合成
Figure 0006744376
２５０ｍＬの二つ口フラスコに化合物Ｆ−１（１０．０ｇ、４０ｍｍｏｌ）を酢酸１０ｍＬと水１０ｍＬの混合溶媒で溶かす。硫酸１ｍＬを入れた後、１４時間加熱還流した。反応終了後、温度を常温に下げた後、氷水を添加し、水とエチルアセテートを利用して抽出し、エチルアセテート層をさらにＮａＨＣＯ３水溶液で洗浄し、さらに水で洗浄した後、溶媒を減圧蒸留し、得られた生成物をジクロロメタンとヘキサンでカラムして、化合物Ｆ−２を６．０５ｇ得た（収率８５％）。
（５）ＳＨ１の合成
Figure 0006744376
化合物Ｓ−２（２ｇ、７．５ｍｍｏｌ）をＦ−２（２．６６ｇ、１５ｍｍｏｌ）、ピリジン１０ｍＬ、クロロホルム２００ｍＬを入れ、常温で撹拌した後、ＴｉＣｌ４ ５ｍＬをゆっくり添加した後、反応混合物を５時間加熱撹拌した。反応混合物を常温まで温度を上げた後、ＣＨ２Ｃｌ２とＨ２Ｏで抽出し、有機層であるＣＨ２Ｃｌ２溶媒を無水Ｎａ２ＳＯ４で処理して乾燥した。得られた反応物をＣＨ２Ｃｌ２とアセトニトリルで再結晶化して、化合物ＳＨ０１を４．３４ｇ得た（収率６８％）。
合成例２：化合物ＳＨ２の合成
Figure 0006744376
化合物Ｓ−２（２ｇ、７．４５ｍｍｏｌ）、Ｆ−３（２．３９ｇ、１５ｍｍｏｌ）、ピリジン１０ｍＬ、クロロホルム２００ｍＬを入れ、常温で撹拌した後、ＴｉＣｌ４ ５ｍＬをゆっくり添加した後、反応混合物を５時間加熱撹拌した。反応混合物を常温まで温度を上げた後、ＣＨ２Ｃｌ２とＨ２Ｏで抽出し、有機層であるＣＨ２Ｃｌ２溶媒を無水Ｎａ２ＳＯ４で処理して乾燥した。得られた反応物をＣＨ２Ｃｌ２とアセトニトリルで再結晶化して、化合物ＳＨ０２を２．１７ｇ得た（収率７１％）。
合成例３：化合物ＳＨ０３の合成
Figure 0006744376
化合物Ｓ−２（２ｇ、７．４５ｍｍｏｌ）、Ｆ−４（２．６６ｇ、１５ｍｍｏｌ）、ピリジン１０ｍＬ、クロロホルム２００ｍＬを入れ、常温で撹拌した後、ＴｉＣｌ４ ５ｍＬをゆっくり添加した後、反応混合物を５時間加熱撹拌した。反応混合物を常温まで温度を上げた後、ＣＨ２Ｃｌ２とＨ２Ｏで抽出し、有機層であるＣＨ２Ｃｌ２溶媒を無水Ｎａ２ＳＯ４で処理して乾燥した。得られた反応物をＣＨ２Ｃｌ２とアセトニトリルで再結晶化して、化合物ＳＨ０３を２．５２ｇ得た（収率７１％）。
合成例４：化合物ＳＨ０４の合成
（１）Ｓ−４の合成
Figure 0006744376
Ｓ−３（３．０ｇ、８ｍｍｏｌ）、ペンタフルオロフェニルボロン酸（３．５６ｇ、１７．０ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（０．２２ｇ、０．４１ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム（５．０ｇ、３６．１８ｍｍｏｌ）を１、４−ジオキサン（９０ｍＬ）と水（３０ｍＬ）混合溶液に入れ、８０℃で４時間撹拌した。反応終了後、水とエチルアセテートを利用して、抽出した後、濃縮し、ジクロロメタンとｎ−ヘキサンを利用してカラム分離した。その後、ジクロロメタンと石油エーテルを利用して沈殿液を作った後、濾過して、化合物Ｓ−４を３．４２ｇ得た（収率７８％）。
（２）Ｓ−５の合成
Figure 0006744376
化合物Ｓ−４（３ｇ、５．４ｍｍｏｌ）、マロノニトリル０．７４ｇ（１１ｍｍｏｌ）、ピリジン７ｍＬ、クロロホルム２００ｍＬを入れ、常温で撹拌した後、ＴｉＣｌ４ ４ｍＬをゆっくり添加した後、反応混合物を５時間加熱撹拌した。反応混合物を常温まで温度を上げた後、ＣＨ２Ｃｌ２とＨ２Ｏで抽出し、有機層であるＣＨ２Ｃｌ２溶媒を無水Ｎａ２ＳＯ４で処理して乾燥した。得られた反応物をＣＨ２Ｃｌ２とアセトニトリルで再結晶化して、化合物Ｓ−５を１．３４ｇ得た（収率４１％）。
（３）ＳＨ０４の合成
Figure 0006744376
化合物Ｓ−５（１ｇ、１．６７ｍｍｏｌ）、Ｆ−２（０．５９ｇ、３．３ｍｍｏｌ）、ピリジン５ｍＬ、クロロホルム１００ｍＬを入れ、常温で撹拌した後、ＴｉＣｌ４ ２．５ｍＬをゆっくり添加した後、反応混合物を５時間加熱撹拌した。反応混合物を常温まで温度を上げた後、ＣＨ２Ｃｌ２とＨ２Ｏで抽出し、有機層であるＣＨ２Ｃｌ２溶媒を無水Ｎａ２ＳＯ４で処理して乾燥した。得られた反応物をＣＨ２Ｃｌ２とアセトニトリルで再結晶化して、化合物ＳＨ０４を０．４８ｇ得た（収率３８％）。
比較合成例１：化合物ＴＨ０１の合成
Figure 0006744376
化合物Ｓ−２（２ｇ、７．５ｍｍｏｌ）、Ｆ−２２．６６ｇ（１５ｍｍｏｌ）、ピリジン１５ｍＬ、クロロホルム２００ｍＬを入れ、常温で撹拌した後、ＴｉＣｌ４ ６ｍＬをゆっくり添加した後、反応混合物を５時間加熱撹拌した。反応混合物を常温まで温度を上げた後、ＣＨ２Ｃｌ２とＨ２Ｏで抽出し、有機層であるＣＨ２Ｃｌ２溶媒を無水Ｎａ２ＳＯ４で処理して乾燥した。得られた反応物をＣＨ２Ｃｌ２とアセトニトリルで再結晶化して、化合物ＴＨ０１を４．２２ｇ得た（収率８６％）。
比較合成例２：化合物ＴＨ０２合成
Figure 0006744376
化合物Ｓ−１（２ｇ、９．１ｍｍｏｌ）、Ｆ−３（２．９１ｇ、１８ｍｍｏｌ）、ピリジン１５ｍＬ、クロロホルム２００ｍＬを入れ、常温で撹拌した後、ＴｉＣｌ４ ６ｍＬをゆっくり添加した後、反応混合物を５時間加熱撹拌した。反応混合物を常温まで温度を上げた後、ＣＨ２Ｃｌ２とＨ２Ｏで抽出し、有機層であるＣＨ２Ｃｌ２溶媒を無水Ｎａ２ＳＯ４で処理して乾燥した。得られた反応物をＣＨ２Ｃｌ２とアセトニトリルで再結晶化して、化合物ＴＨ０２を３．７６ｇ得た（収率８５％）。
比較合成例３：化合物ＴＨＯ３合成
Figure 0006744376
化合物Ｓ−１（２ｇ、９．１ｍｍｏｌ）、Ｆ−４（３．２３ｇ、１８ｍｍｏｌ）、ピリジン１５ｍＬ、クロロホルム２００ｍＬを入れ、常温で撹拌した後、ＴｉＣｌ４ ６ｍＬをゆっくり添加した後、反応混合物を５時間加熱撹拌した。反応混合物を常温まで温度を上げた後、ＣＨ２Ｃｌ２とＨ２Ｏで抽出し、有機層であるＣＨ２Ｃｌ２溶媒を無水Ｎａ２ＳＯ４で処理して乾燥した。得られた反応物をＣＨ２Ｃｌ２とアセトニトリルで再結晶化して、化合物ＴＨ０３を４．０２ｇ得た（収率８２％）。
比較合成例４：化合物ＴＨ０４の合成
Figure 0006744376
化合物Ｓ−４（１ｇ、１．８１ｍｍｏｌ）、Ｆ−２（０．６５ｇ、３．６２ｍｍｏｌ）、ピリジン５ｍＬ、クロロホルム１００ｍＬを入れ、常温で撹拌した後、ＴｉＣｌ４ ３ｍＬをゆっくり添加した後、反応混合物を５時間加熱撹拌した。反応混合物を常温まで温度を上げた後、ＣＨ２Ｃｌ２とＨ２Ｏで抽出し、有機層であるＣＨ２Ｃｌ２溶媒を無水Ｎａ２ＳＯ４で処理して乾燥した。得られた反応物をＣＨ２Ｃｌ２とアセトニトリルで再結晶化して、化合物ＴＨ０４を１．１６ｇ得た（収率７４％）。
実施例１：発光ダイオードの製作
合成例１によって合成されたＳＨ０１化合物を正孔輸送層のドーパントとして使用して発光ダイオードを製作した。ＩＴＯガラスの発光面積が３ｍｍ×３ｍｍサイズになるようにパターニングした後、洗浄した。次に、以下のような順序によって発光層および負極を積層した。正孔注入層（ＨＩＬ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、スピンコート（７０００ｒｐｍ）後に１５０℃で３０分間加熱；３０ｎｍ）、正孔輸送層（ＨＴＬ、ＴＦＢ：ＳＨ０１（２：１〜１：２重量比）、真空チャンバーに移送した後に蒸着（１×１０−６Ｔｏｒｒ）、２０ｎｍ）、発光物質層（ＥＭＬ、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳ、スピンコート（２０００ｒｐｍ）後に８０℃で１時間加熱；２０ｎｍ）、電子輸送層（ＥＴＬ、２−［４−（９、１０−ジ−２−ナフタレニル−２−アントラセニル）フェニル］−１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール：ＬＩＱ（５０％）、基板を真空チャンバーに移送した後に蒸着（１×１０−６Ｔｏｒｒ）、４０ｎｍ）、負極（Ａｌ、蒸着（１×１０−６Ｔｏｒｒ）、８０ｎｍ）。
蒸着後に、被膜形成のために蒸着チャンバーから乾燥ボックス内に移し、後続してＵＶ硬化エポキシおよび水分ゲッターを使用してカプセル化（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）を行った。この発光ダイオードは、９ｍｍ２の放出領域を有する。
実施例２：発光ダイオードの製作
合成例２によって合成されたＳＨ０２化合物を正孔輸送層のドーパントとして使用することを除いて、実施例１の手続を繰り返して発光ダイオードを製作した。
実施例３：発光ダイオードの製作
合成例３によって合成されたＳＨ０３化合物を正孔輸送層のドーパントとして使用することを除いて、実施例１の手続を繰り返して発光ダイオードを製作した。
実施例４：発光ダイオードの製作
合成例４によって合成されたＳＨ０４化合物を正孔輸送層のドーパントとして使用することを除いて、実施例１の手続を繰り返して発光ダイオードを製作した。
比較例１：発光ダイオードの製作
正孔輸送層にドーパントを適用せず、ＴＦＢのみを適用することを除いて、実施例１の手続を繰り返して発光ダイオードを製作した。
比較例２：発光ダイオードの製作
比較合成例１によって製造されたＴＨ０１化合物を正孔輸送層のドーパントとして使用することを除いて、実施例１の手続を繰り返して発光ダイオードを製作した。
比較例３：発光ダイオードの製作
比較合成例２によって製造されたＴＨ０２化合物を正孔輸送層のドーパントとして使用することを除いて、実施例１の手続を繰り返して発光ダイオードを製作した。
比較例４：発光ダイオードの製作
比較合成例３によって製造されたＴＨ０３化合物を正孔輸送層のドーパントとして使用することを除いて、実施例１の手続を繰り返して発光ダイオードを製作した。
比較例５：発光ダイオードの製作
比較合成例４によって製造されたＴＨ０４化合物を正孔輸送層のドーパントとして使用することを除いて、実施例１の手続を繰り返して発光ダイオードを製作した。
実験例：発光ダイオードの物性評価
実施例１〜４と、比較例１〜５でそれぞれ製造された発光ダイオードを外部電力供給源に連結し、本発明において製造されたすべての素子のＥＬ特性を一定の電流供給源（ＫＥＩＴＨＬＥＹ）および光度計ＰＲ６５０を使用して室温で評価した。具体的に、実施例１〜４と、比較例１〜５でそれぞれ製作された発光ダイオードの駆動電圧（Ｖ）、電流効率（Ｃｄ／Ａ）、外部量子効率（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｑｕａｎｔｕｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ、ＥＱＥ）および発光波長に対する色座標を測定した。測定結果を表１に示す。
Figure 0006744376
表１に示されたように、本発明によって合成された有機化合物をＴＦＢにドープした正孔輸送層を適用した発光ダイオードは、ＴＦＢのみからなる正孔輸送層を適用した発光ダイオードと比較して、電圧は最大２９．２％減少し、電力効率は最大１３９．９％、外部量子効率は最大１５４．４％向上した。また、本発明によって合成された有機化合物をＴＦＢにドープした正孔輸送層を適用した発光ダイオードは、比較合成例によって合成された有機化合物をＴＦＢにドープした正孔輸送層を適用した発光ダイオードと比較して、電圧は最大１６．４％減少し、電力効率は最大１３９．９％、外部量子効率は最大９４．７％向上した。したがって、本発明によって合成された有機化合物を正孔輸送層に適用することにより、低電圧駆動が可能であり、発光効率および量子効率が大きく改善された発光ダイオードおよび発光装置を具現することができることを確認した。
以上、本発明の例示的な実施形態および実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明が前記実施形態および実施例に記載された技術思想に限定されるものではない。本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、前述した実施形態および実施例に基づいて多様な変形と変更を容易に追考することができるであろう。しかしながら、このような変形と変更は、すべて本発明の権利範囲に属するという点は、特許請求の範囲の記載から明白である。
１００、２００、４００ 発光ダイオード
１１０、２１０、４１０ 第１電極
１２０、２２０、３２０ 第２電極
１３０、２３０、４３０ 発光層
１４０ 第１電荷移動層（正孔移動層）
１５０、２５０、４５０ 発光物質層
１６０ 第２電荷移動層（電子移動層）
２４０ 第１電荷移動層（電子移動層）
２６０ 第２電荷移動層（正孔移動層）
３００ 発光表示装置
４４０ 第１電荷移動層
４６０ 第２電荷移動層
Ｔｒ 駆動薄膜トランジスタ

Claims (9)

  1. 下記化学式１で表される有機化合物。
    Figure 0006744376
     （化学式１で、
    Ｒ１ａおよびＲ１ｂは、それぞれ独立して、水素であるか、または下記の構造を有し、
    Figure 0006744376
     Ｒ２ａおよびＲ２ｂは、それぞれ独立して、水素であり、
    Ｘは、ＣＲ５Ｒ６であり、Ｒ５およびＲ６は、それぞれ独立して、下記の構造のうち、いずれか一つを有し、
    Figure 0006744376
     ；
    Ｙは、ＣＲ７Ｒ８であり、Ｒ７およびＲ８は、それぞれ独立して、シアノ基であり、ＸとＹは同一ではなく、かつ、
    Ｚ１とＺ２は、それぞれ独立して、Ｓである。）
  2. 前記Ｒ１ａおよび前記Ｒ１ｂは、全て水素である、請求項１に記載の有機化合物。
  3. 前記Ｒ１ａおよび前記Ｒ１ｂは、全て下記の構造を有する、請求項１に記載の有機化合物。
    Figure 0006744376
  4. 下記の構造のうち、１つを有する、有機化合物。
    Figure 0006744376
  5. 互いに対向する第１電極および第２電極と、
    前記第１電極と前記第２電極との間に位置し、請求項１ないし請求項４のうち、いずれか１項に記載の有機化合物を含む正孔移動層を含む発光層とを備える発光ダイオード。
  6. 前記正孔移動層は、請求項１乃至４のいずれか１項の有機化合物であるドーパントと、下記化学式３〜下記化学式５で表されるいずれか一つのホストを含む、請求項５に記載の発光ダイオード。
    Figure 0006744376
    Figure 0006744376
    Figure 0006744376
     （化学式３〜化学式５で、Ｒ１１〜Ｒ１４は、それぞれ独立して、非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０直鎖または側鎖のアルキル基、非置換もしくは置換されたＣ１〜Ｃ２０アルコキシ基、非置換もしくは置換されたＣ５〜Ｃ３０アリール基または非置換もしくは置換されたＣ４〜Ｃ３０ヘテロアリール基である；ａとｂは、それぞれ独立して１〜４の整数である；ｎは、１以上の整数である。）
  7. 前記発光層は、前記有機化合物が約１重量％ないし約５０重量％の量でドープされた、請求項６に記載の発光ダイオード。
  8. 請求項５乃至７のいずれか１項に記載の発光ダイオードを備える発光装置。
  9. 基板と、
    前記基板の上部に位置する前記発光ダイオードと、
    前記基板と前記発光ダイオードとの間に位置し、前記発光ダイオードに連結される薄膜トランジスタと、を備える、請求項８に記載の発光装置。
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