JP7478266B2 - 有機発光ダイオードおよびそれを含む有機発光装置 - Google Patents
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Description
本出願は、本明細書にその全体の内容が組み込まれた、２０２１年１０月２１日付にて韓国で出願された特許出願番号第１０‐２０２１‐０１３４７３４号に基づく優先権の利益を主張するものである。
本発明は、有機発光ダイオードに関するものであって、さらに詳細には優れた発光特性を有する有機発光ダイオード、およびそれを含む有機発光装置に関するものである。
平面表示素子の１つである有機発光ダイオードは、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）に代わる発光素子として注目を集めている。有機発光ダイオード（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ、ＯＬＥＤ）は、２０００Å以内の有機薄膜で形成され、用いられる電極の構成によって単方向、または両方向で画像を実現することができる。また、有機発光ダイオードは、プラスチックといったフレキシブルな透明基板上に素子を形成することもできるため、フレキシブル、またはフォルダブルな表示装置の実現が容易である。さらに、有機発光ダイオード表示装置は、低電圧駆動が可能であり、色純度が優れているなど、液晶表示装置に比べて長所が多い。
有機発光ダイオードは、陽極からの正孔（ｈｏｌｅ）と陰極からの電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）が発光物質層で結合して励起子を形成し、不安定なエネルギー状態（ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔａｔｅ）から安定した基底状態（ｇｒｏｕｎｄ ｓｔａｔｅ）へ戻る際に光を放出する。従来の一般的な蛍光物質は、一重項励起子だけが発光に寄与するため、発光効率が低い。三重項励起子も発光に寄与する燐光物質は蛍光物質に比べ、発光効率が高い。しかしながら、燐光物質の代表例である金属錯化合物は、発光寿命が短いため、使用するには限界がある。
本発明の目的は、駆動電圧を低下させながらも発光効率、色純度および発光寿命を向上させることができる有機発光ダイオード、および有機発光ダイオードを含む有機発光装置を提供することである。
本発明の一側面によると、第１電極と、前記第１電極と対向する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に位置し、発光物質層を含む発光層とを含み、前記発光物質層は、第１化合物および第２化合物を含み、前記第１化合物は、下記化学式１の構造を有する有機化合物を含み、前記第２化合物は、下記化学式６の構造を有する有機化合物を含む有機発光ダイオードが提供される。
化学式１中、Ｒ１～Ｒ１１は、それぞれ独立して、軽水素、重水素、三重水素、ハロゲン原子、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルアミノ基、置換もしくは非置換Ｃ６～Ｃ３０の芳香族基、または置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ３０のヘテロ芳香族基であり、前記Ｒ１～Ｒ１１のうち、１つ～４つは、下記化学式２の構造を有する。Ｘ１およびＸ２は、それぞれ独立して、Ｏ、Ｓ、またはＳｅである。
化学式２中、星印は、化学式１の縮合環に結合する部位を示す。Ｒ１２とＲ１３は、それぞれ独立して、重水素、三重水素、ハロゲン原子、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルシリル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルアミノ基、置換もしくは非置換Ｃ６～Ｃ３０の芳香族基、または置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ３０のヘテロ芳香族基である。ｍが複数である場合、それぞれのＲ１２は、同じであってもよく、相違してもよく、ｎが複数である場合、それぞれのＲ１３は、同じであってもよく、相違してもよく、任意選択で、ｍとｎがそれぞれ複数である場合、隣接する少なくとも２つのＲ１２、および／または隣接する少なくとも２つのＲ１３は、それぞれ結合し、置換もしくは非置換Ｃ６～Ｃ２０の芳香族環、または置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ２０のヘテロ芳香族環を形成することができる。ｍとｎは、それぞれ独立して、０～４の整数である。
化学式６中、Ｒ２１～Ｒ２８は、それぞれ独立して、軽水素、重水素、三重水素、ハロゲン原子、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルシリル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルアミノ基、置換もしくは非置換Ｃ６～Ｃ３０の芳香族基、または置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ３０のヘテロ芳香族基であり、任意選択で、Ｒ２１～Ｒ２４のうち、隣接する２つが互いに結合し、ホウ素および窒素を有する置換もしくは非置換の縮合環を形成する。ｑが複数である場合、それぞれのＲ２５は、同じであってもよく、相違してもよく、ｒが複数である場合、それぞれのＲ２６は、同じであってもよく、相違してもよく、ｓが複数である場合、Ｒ２７は、同じであってもよく、相違してもよく、ｔが複数である場合、Ｒ２８は、同じであってもよく、相違してもよい。ｑとｓは、それぞれ独立して、０～５の整数であり、ｒは０～３の整数であり、ｔは０～４の整数である。
例えば、前記第１化合物の最高被占軌道（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ、ＨＯＭＯ）エネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）と、前記第２化合物のＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＦＤ）は、下記式（Ｉ）を満たすことができる。
│ＨＯＭＯＦＤ－ＨＯＭＯＤＦ│＜０．３ｅＶ…（Ｉ）
前記第２化合物の励起一重項エネルギー準位と励起三重項エネルギー準位との間のエネルギーバンドギャップは、前記第１化合物の励起一重項エネルギー準位と励起三重項エネルギー準位との間のエネルギーバンドギャップより小さくてもよい。
例えば、前記第１化合物の最高被占軌道（ＨＯＭＯ）エネルギー準位と、最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギー準位との間のエネルギーバンドギャップは、約－２．６ｅＶ以上、約－３．１ｅＶ以下であり得る。
前記第１化合物のオンセット波長は、約４３０ｎｍ～約４４０ｎｍであり得る。
前記第１化合物は、下記化学式３の構造を有する有機化合物を含むことができる。
化学式３中、Ｘ１およびＸ２は、それぞれ化学式１において定義されたものと同一である。Ｒ１４～Ｒ１６は、それぞれ独立して、軽水素、重水素、三重水素、ハロゲン原子、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルアミノ基、置換もしくは非置換Ｃ６～Ｃ３０のアリール基、または置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基であり、ｐが複数である場合、それぞれのＲ１５は、同じであってもよく、相違してもよい。Ｒ１４～Ｒ１６のうち、少なくとも１つは、下記化学式４の構造を有する縮合ヘテロアリール基である。ｐは、０～２の整数である。
化学式４中、星印は、化学式３の縮合環に結合する部位を示す。Ｒ１７とＲ１８は、それぞれ独立して、重水素、三重水素、ハロゲン原子、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルシリル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルアミノ基、置換もしくは非置換Ｃ６～Ｃ３０の芳香族基、または置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ３０のヘテロ芳香族基である。ｍが複数である場合、それぞれのＲ１７は、同じであってもよく、相違してもよく、ｎが複数である場合、それぞれのＲ１８は、同じであってもよく、相違してもよく、任意選択で、ｎが複数である場合、隣接する少なくとも２つのＲ１８は、互いに結合し、置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ２０のヘテロ芳香族環を形成することができる。ｍとｎは、それぞれ独立して、０～４の整数である。
前記第２化合物は、下記化学式７Ａ～化学式７Ｃの構造を有する有機化合物を含むことができる。
化学式７Ａ～化学式７Ｃ中、Ｒ２１、Ｒ２５～Ｒ２８、およびＲ３１～Ｒ３４は、それぞれ独立して、軽水素、重水素、三重水素、ハロゲン原子、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルシリル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルアミノ基、置換もしくは非置換Ｃ６～Ｃ３０のアリール基、または置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基である。
例えば、前記少なくとも１つの発光物質層は、単層構造の発光物質層を含むことができる。
前記単層構造の発光物質層は、第３化合物をさらに含むことができる。
前記単層構造の発光物質層中、前記第１化合物の含有量は、約１０重量％～約４０重量％であり、前記第２化合物の含有量は、約０．１重量％～約５重量％であり、前記第３化合物の含有量は、約５５重量％～約８５重量％であり得る。
任意選択で、前記少なくとも１つの発光物質層は、前記第１電極と前記第２電極の間に位置する第１発光物質層、そして前記第１電極と前記第１発光物質層の間、または前記第２電極と前記第１発光物質層の間に位置する第２発光物質層を含み、前記第１発光物質層は第１化合物を含み、前記第２発光物質層は第２化合物を含むことができる。
第１化合物と第２化合物が、それぞれ第１発光物質層と第２発光物質層に含まれた場合、前記第１発光物質層は第３化合物をさらに含み、前記第２発光物質層は第４化合物をさらに含むことができる。
前記第３化合物の励起三重項エネルギー準位は、前記第１化合物の励起三重項エネルギー準位より高く、前記第１化合物の励起三重項エネルギー準位は、前記第２化合物の励起三重項エネルギー準位より高くてもよい。
前記第３化合物の励起一重項エネルギー準位は、前記第１化合物の励起一重項エネルギー準位より高く、前記第１化合物の励起一重項エネルギー準位は、前記第２化合物の励起一重項エネルギー準位より高くてもよい。
前記第４化合物の励起一重項エネルギー準位は、前記第２化合物の励起一重項エネルギー準位より高くてもよい。
第１化合物と第２化合物が、それぞれ別の発光物質層に含まれた場合、前記少なくとも１つの発光物質層は、前記第１発光物質層を介在し、前記第２発光物質層の反対側に位置する第３発光物質層をさらに含むことができる。
前記第３発光物質層は、第５化合物および第６化合物を含み、前記第５化合物は、前記化学式６の構造を有する有機化合物を含むことができる。
前記発光層は、前記第１電極と前記第２電極の間に位置する第１発光部と、前記第１発光部と前記第２電極の間に位置する第２発光部と、前記第１発光部と前記第２発光部の間に位置する電荷発生層とを含み、前記第１発光部と前記第２発光部のうち、少なくとも１つは、前記少なくとも１つの発光物質層を含むことができる。
例えば、第１発光部は、前記少なくとも１つの発光物質層を含み、前記第２発光部は、赤色と緑色のうち、少なくとも１色の光を出射することができる。
本発明のさらに他の側面によると、基板と、前述した有機発光ダイオードとを含む有機発光装置、例えば、有機発光照明装置、または有機発光表示装置が提供される。
本発明は、エネルギー準位を調節した第１化合物および第２化合物が、同一の発光物質層、または隣接する発光物質層に含まれた有機発光ダイオードおよび前記有機発光ダイオードを含む有機発光装置を提案する。
第１化合物および第２化合物のエネルギー準位を調節することで、正孔が第２化合物に捕獲されず、発光効率および熱安定性に優れた第１化合物へ電荷が迅速に注入され、移動することができる。その結果、第１化合物と第２化合物の間に励起複合体が形成されることなく、発光効率に優れた第１化合物で１００％の内部量子効率が実現され、第１化合物で生成された励起子は、第２化合物に移動する。
その結果、電荷注入効率および励起子生成効率が改善され、有機発光ダイオードの駆動電圧を低下させ、発光効率を大きく向上させることができる。また、発光は最終的に半値幅が狭く、発光寿命に優れた第２化合物で起こるため、有機発光ダイオードの色純度および発光寿命を向上させることができる。
本発明は、エネルギー準位が調節された第１化合物および第２化合物が、同一の発光物質層、または隣接する発光物質層に採用された有機発光ダイオードおよび該有機発光ダイオードを含む有機発光装置に関するものである。本発明に係る有機発光ダイオードは、有機発光表示装置または有機発光照明装置といった有機発光装置に採用することができる。一例として、本発明の有機発光ダイオードを採用した表示装置について説明する。
図１は、本発明の例示的側面に係る有機発光表示装置の概略的な回路図である。図１に示すように、有機発光表示装置１００には、互いに交差して画素領域Ｐを定義するゲート配線ＧＬとデータ配線ＤＬおよびパワー配線ＰＬが形成される。画素領域Ｐには、スイッチング薄膜トランジスタＴｓ、駆動薄膜トランジスタＴｄ、ストレージキャパシタＣｓｔおよび有機発光ダイオードＤが形成される。画素領域Ｐは、第１画素領域Ｐ１（図１８を参照）、第２画素領域Ｐ２（図１８を参照）および第３画素領域Ｐ３（図１８を参照）を含むことができる。
スイッチング薄膜トランジスタＴｓは、ゲート配線ＧＬおよびデータ配線ＤＬに接続され、駆動薄膜トランジスタＴｄおよびストレージキャパシタＣｓｔは、スイッチング薄膜トランジスタＴｓとパワー配線ＰＬの間に接続される。有機発光ダイオードＤは、駆動薄膜トランジスタＴｄに接続される。かかる有機発光表示装置では、ゲート配線ＧＬに印加されたゲート信号により、スイッチング薄膜トランジスタＴｓがオンになると、データ配線ＤＬに印加されたデータ信号がスイッチング薄膜トランジスタＴｓを通じ、駆動薄膜トランジスタＴｄのゲート電極１３０（図２）およびストレージキャパシタＣｓｔの一電極に印加される。
駆動薄膜トランジスタＴｄは、ゲート電極１３０に印加されたデータ信号によりオンする。その結果、データ信号に比例する電流が、パワー配線ＰＬから駆動薄膜トランジスタＴｄを通じて有機発光ダイオードＤへ流れるようになり、有機発光ダイオードＤは、駆動薄膜トランジスタＴｄを通じて流れる電流に比例する輝度に発光する。このとき、ストレージキャパシタＣｓｔは、データ信号に比例する電圧に充電され、１フレームの間、駆動薄膜トランジスタＴｄのゲート電極の電圧が一定に保持されるようにする。したがって、有機発光表示装置１００は、希望する映像を表示することができる。
図２は、本発明の例示的側面に係る有機発光表示装置を概略的に示す断面図である。図２に示すように、有機発光表示装置１００は、基板１１０と、基板１１０の上部に位置する薄膜トランジスタＴｒと、平坦化層１５０上に位置し、薄膜トランジスタＴｒに接続される有機発光ダイオードＤとを含む。
基板１１０は、ガラス基板であってもよく、薄いフレキシブルな基板であってもよく、高分子プラスチック基板であってもよい。例えば、フレキシブルな基板は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、およびポリカーボネート（ＰＣ）のうち、いずれか１つで形成することができる。その上部に薄膜トランジスタＴｒと有機発光ダイオードＤの位置する基板１１０は、アレイ基板を成す。
基板１１０上にバッファ層１２２が形成され、バッファ層１２２上に薄膜トランジスタＴｒが形成される。バッファ層１２２は省略してもよい。
バッファ層１２２の上部に半導体層１２０が形成される。例えば、半導体層１２０は、酸化物半導体物質から形成することができる。半導体層１２０が酸化物半導体物質からなる場合、半導体層１２０の下部に遮光パターン（不図示）を形成することができる。遮光パターンは、半導体層１２０へ光が入射することを防止し、半導体層１２０が光によって劣化することを防止する。場合により、半導体層１２０は多結晶シリコンから形成することもできるが、この場合、半導体層１２０の両端部に不純物をドープすることもある。
半導体層１２０の上部には、絶縁物質からなるゲート絶縁膜１２４が基板１１０の全面に形成される。ゲート絶縁膜１２４は、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）、またはシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）（０＜Ｘ≦２）のような無機絶縁物質から形成することができる。
ゲート絶縁膜１２４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１３０が半導体層１２０の中央に対応して形成される。図２において、ゲート絶縁膜１２４は、基板１１０の全面に形成されているが、ゲート絶縁膜１２４は、ゲート電極１３０と同じ形にパターニングしてもよい。
ゲート電極１３０の上部には、絶縁物質からなる層間絶縁膜１３２が基板１１０の全面に形成される。層間絶縁膜１３２は、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）やシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）のような無機絶縁物質で形成してもよく、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してもよい。
層間絶縁膜１３２は、半導体層１２０の両側上面を露出する第１および第２半導体層コンタクトホール１３４、１３６を有する。第１および第２半導体層コンタクトホール１３４、１３６は、ゲート電極１３０の両側に、ゲート電極１３０と離間して位置する。ここで、第１および第２半導体層コンタクトホール１３４、１３６は、ゲート絶縁膜１２４内にも形成することができる。ゲート絶縁膜１２４がゲート電極１３０と同じ形にパターニングされる場合、第１および第２半導体層コンタクトホール１３４、１３６は、層間絶縁膜１３２内にのみ形成されてもよい。
層間絶縁膜１３２の上部には、金属のような導電性物質からなるソース電極１４４とドレイン電極１４６が形成される。ソース電極１４４とドレイン電極１４６は、ゲート電極１３０を介在して離間して位置し、それぞれ第１および第２半導体層コンタクトホール１３４、１３６を介して、半導体層１２０の両側に接触する。
半導体層１２０、ゲート電極１３０、ソース電極１４４、およびドレイン電極１４６は、薄膜トランジスタＴｒを構成し、薄膜トランジスタＴｒは、駆動素子として働く。図２に示した薄膜トランジスタＴｒは、半導体層１２０の上部にゲート電極１３０、ソース電極１４４およびドレイン電極１４６が位置するコプラナ構造を有する。あるいは、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イ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り得る。
図２に示していないが、ゲート配線ＧＬ（図１を参照）とデータ配線ＤＬ（図１を参照）が互いに交差して画素領域Ｐ（図１を参照）を定義し、ゲート配線ＧＬとデータ配線ＤＬに接続されるスイッチング素子Ｔｓ（図１を参照）がさらに形成される。スイッチング素子Ｔｓは、駆動素子である薄膜トランジスタＴｒに接続される。また、パワー配線ＰＬ（図１を参照）がデータ配線ＤＬと平行に離間して形成され、１フレームの間に、駆動素子である薄膜トランジスタＴｒのゲート電極の電圧を一定に維持するためのストレージキャパシタＣｓｔ（図１を参照）をさらに構成することができる。
一方、有機発光表示装置１００は、有機発光ダイオードＤから出射した光の一部を透過させるカラーフィルタ層を含むことができる。例えば、カラーフィルタ層（不図示）は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を透過させることができる。この場合、光を透過させる赤色、緑色および青色のカラーフィルタパターンをそれぞれの画素領域Ｐ（図１を参照）に形成することができる。カラーフィルタ層を採用することで、有機発光表示装置１００は、フルカラーを実現することができる。
例示的側面において、有機発光表示装置１００がボトムエミッションタイプである場合、有機発光ダイオードＤに対応する層間絶縁膜１３２の上部に、光を透過させるカラーフィルタ層が位置することができる。他の例示的側面において、有機発光表示装置１００がトップエミッションタイプである場合、カラーフィルタ層は、有機発光ダイオードＤの上部、すなわち、第２電極２３０の上部に位置することもできる。
ソース電極１４４とドレイン電極１４６の上部には、平坦化層１５０が基板１１０の全面に形成される。平坦化層１５０は、その上面が平坦であり、薄膜トランジスタＴｒのドレイン電極１４６を露出するドレインコンタクトホール１５２を有する。ここで、ドレインコンタクトホール１５２は、第２半導体層コンタクトホール１３６の直上に形成されたものとして示しているが、第２半導体層コンタクトホール１３６と離間して形成されてもよい。
有機発光ダイオードＤは、平坦化層１５０上に位置し、薄膜トランジスタＴｒのドレイン電極１４６に接続される第１電極２１０と、第１電極２１０上に順次積層される発光層２２０および第２電極２３０とを含む。
第１電極２１０は、画素領域毎に分離して形成される。第１電極２１０は、陽極（アノード）であり得る。また、第１電極２１０は、仕事関数が比較的に大きい導電性物質、例えば、透明導電性酸化物（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｏｘｉｄｅ、ＴＣＯ）からなり得る。具体的に、第１電極２１０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）、スズ酸化物（ＳｎＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、インジウム・銅酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｃｏｐｐｅｒ Ｏｘｉｄｅ、ＩＣＯ）、およびアルミニウム：酸化亜鉛（Ａｌ：ＺｎＯ、ＡＺＯ）からなり得る。
例示的側面において、本発明の有機発光表示装置１００がボトムエミッションタイプである場合、第１電極２１０は、透明導電性酸化物からなる単層構造を有することができる。任意選択で、本発明の有機発光表示装置１００がトップエミッションタイプである場合は、第１電極２１０の下部に反射電極、または反射層をさらに形成することができる。
例えば、前記反射電極、または前記反射層は、銀（Ａｇ）、またはアルミニウム・パラジウム・銅（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｐａｌｌａｄｉｕｍ Ｃｏｐｐｅｒ、ＡＰＣ）合金からなり得る。トップエミッションタイプである有機発光ダイオードＤにおいて、第１電極２１０は、ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯ、またはＩＴＯ／ＡＰＣ／ＩＴＯの三層構造を有することができる。また、平坦化層１５０上には、第１電極２１０の端部を覆うバンク層１６０が形成される。バンク層１６０は、画素領域に対応し、第１電極２１０の中央を露出する。
第１電極２１０上には、発光層２２０が形成される。１つの例示的側面において、発光層２２０は、発光物質層（Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｌａｙｅｒ、ＥＭＬ）の単層構造を有することができる。任意選択で、発光層２２０は、発光物質層と第１電極２１０の間に順次積層される正孔注入層（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、ＨＩＬ）、正孔輸送層（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ、ＨＩＬ）、および／または電子遮断層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ、ＥＢＬ）と、発光物質層と第２電極２３０の間に順次積層される正孔遮断層（Ｈｏｌｅ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒ、ＨＢＬ）、電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ、ＥＴＬ）、および／または電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、ＥＩＬ）とを含むことができる（図３、図１１、図１４および図１７を参照）。また、発光層２２０を構成する発光部は１つであってもよく、２つ以上の発光部がタンデム構造を形成してもよい。
発光層２２０が形成された基板１１０の上部に、第２電極２３０が形成される。第２電極２３０は、表示領域の全面に位置し、仕事関数が比較的に小さい導電性物質からなり、陰極（カソード）として用いることができる。例えば、第２電極２３０は、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、銀（Ａｇ）、またはこれらの合金や組み合わせのように反射特性のよい素材からなり得る。有機発光表示装置１００がトップエミッションタイプである場合、第２電極２３０はその厚さが薄く、光透過（半透過）特性を有する。
第２電極２３０上には、外部の水分が有機発光ダイオードＤへ浸透することを防ぐため、封止フィルム１７０（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ Ｆｉｌｍ）が形成される。封止フィルム１７０は、第１無機絶縁層１７２と、有機絶縁層１７４と、第２無機絶縁層１７６の積層構造を有することができるが、これに限定されるものではない。
有機発光表示装置１００は、外部光の反射を減らすための偏光板（不図示）をさらに含むことができる。例えば、偏光板（不図示）は円形状であり得る。有機発光表示装置１００がボトムエミッションタイプである場合、偏光板は基板１１０の下部に位置することができる。一方、有機発光表示装置１００がトップエミッションタイプである場合、偏光板は封止フィルム１７０の上部に位置することができる。また、トップエミッションタイプの有機発光表示装置１００では、封止フィルム１７０、または偏光板（不図示）上にカバーウィンドウ（不図示）を取り付けることができる。このとき、基板１１０とカバーウィンドウ（不図示）がフレキシブルな素材からなる場合は、フレキシブル表示装置を構成することができる。
本発明の第１実施形態に係る有機発光装置に適用できる有機発光ダイオードについて具体的に説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る有機発光ダイオードを概略的に示す断面図である。図３に示すように、本発明の第１実施形態に係る有機発光ダイオードＤ１は、互いに対向する第１電極２１０および第２電極２３０と、第１電極２１０と第２電極２３０の間に位置する発光層２２０とを含む。有機発光表示装置１００（図２を参照）は赤色の画素領域、緑色の画素領域、青色の画素領域を含み、有機発光ダイオードＤ１は青色の画素領域に位置することができる。
例示的側面において、発光層２２０は、第１電極２１０と第２電極２３０の間に位置する発光物質層２４０（ＥＭＬ）を含む。また、発光層２２０は、第１電極２１０と発光物質層２４０の間に位置する正孔輸送層２６０（ＨＴＬ）と、発光物質層２４０と第２電極２３０の間に位置する電子輸送層２７０（ＥＴＬ）のうち、少なくともいずれか１つを含むことができる。さらに、発光層２２０は、第１電極２１０と正孔輸送層２６０の間に位置する正孔注入層２５０（ＨＩＬ）と、電子輸送層２７０と第２電極２３０の間に位置する電子注入層２８０（ＥＩＬ）のうち、少なくともいずれか１つをさらに含むことができる。任意選択で、有機発光ダイオードＤ１は、発光物質層２４０と正孔輸送層２６０の間に位置する電子遮断層２６５（ＥＢＬ）、および／または発光物質層２４０と電子輸送層２７０の間に位置する正孔遮断層２７５（ＨＢＬ）を含むことができる。
第１電極２１０は、発光物質層２４０に正孔を供給する陽極であり得る。第１電極２１０は、仕事関数が比較的に大きい導電性物質、例えば透明導電性酸化物（ＴＣＯ）から形成することが好ましい。例えば、第１電極２１０は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯ、ＳｎＯ、ＺｎＯ、ＩＣＯ、およびＡＺＯからなり得る。
第２電極２３０は、発光物質層２４０に電子を供給する陰極であり得る。第２電極２３０は、仕事関数が比較的に小さい導電性物質、例えばＡｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｇ、またはこれらの合金や組み合わせのように、反射特性のよい素材からなり得る。
発光物質層２４０は、第１化合物ＤＦ（図４を参照）と第２化合物ＦＤ（図４を参照）を含み、任意選択で第３化合物Ｈ（図４を参照）を含むことができる。例えば、第１化合物ＤＦは遅延蛍光物質であり、第２化合物ＦＤは蛍光物質であり、第３化合物Ｈはホストであり得る。
発光物質層２４０で正孔と電子が結合し、励起子を形成する際、スピンの配列により、対スピンの一重項励起子（Ｓｉｎｇｌｅｔ ｅｘｃｉｔｏｎ）と不対スピンの三重項励起子（Ｔｒｉｐｌｅｔ ｅｘｃｉｔｏｎ）が１：３の割合で生成される。従来の蛍光物質は一重項励起子だけが発光に寄与するため、発光効率が低い。一方、燐光物質は一重項励起子の他に、三重項励起子も発光に寄与するが、発光寿命が短いため、使用できるレベルには達していない。
従来の蛍光物質および燐光物質が持つ短所を解決するため、第１化合物ＤＦは、熱活性遅延蛍光（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｄｅｌａｙｅｄ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ、ＴＡＤＦ）特性を有する遅延蛍光物質であり得る。遅延蛍光物質は、励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＤＦ）と励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）との間のエネルギーバンドギャップ（ΔＥＳＴ）が非常に狭い（図１０を参照）。そのため、遅延蛍光物質であり得る第１化合物ＤＦにおいて、励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＤＦ）を持つ励起子と励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）を持つ励起子は、分子内電荷移動（Ｉｎｔｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ、ＩＣＴ）が可能な状態へ移動し（Ｓ１→ＩＣＴ←Ｔ１）、そこから基底状態（Ｓ０）へ遷移する（ＩＣＴ→Ｓ０）。
三重項状態と一重項状態で共にエネルギー遷移が起こるためには、遅延蛍光物質における励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＤＦ）と励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）との間のエネルギーバンドギャップ（ΔＥＳＴ、図１０を参照）が０．３ｅＶ以下、例えば０．０５ｅＶ～０．３ｅＶでなければならない。一重項状態と三重項状態とのエネルギー差の小さい材料は、本来の一重項状態の励起子エネルギーが基底状態へ遷移する際に蛍光を示すだけでなく、常温レベルの熱エネルギーにより、三重項状態から、エネルギーのさらに高い一重項状態に移動する逆項間交差（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｉｎｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｒｏｓｓｉｎｇ、ＲＩＳＣ）が起こり、一重項状態が基底状態へ遷移しながら遅延蛍光を示す。
本発明により、発光物質層２４０に含まれる第１化合物ＤＦは、ホウ素と酸素、硫黄、および／またはセレンのうち、少なくとも１つの原子が縮合環を形成する遅延蛍光物質であり得る。遅延蛍光特性を有する第１化合物ＤＦは、下記化学式１の構造を有することができる。
化学式１中、Ｒ１～Ｒ１１は、それぞれ独立して、軽水素、重水素、三重水素、ハロゲン原子、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルアミノ基、置換もしくは非置換Ｃ６～Ｃ３０の芳香族基、または置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ３０のヘテロ芳香族基であり、前記Ｒ１～Ｒ１１のうち、１つ～４つは、下記化学式２の構造を有する。Ｘ１およびＸ２は、それぞれ独立して、Ｏ、Ｓ、またはＳｅである。
化学式２中、星印は、化学式１の縮合環に結合する部位を示す。Ｒ１２とＲ１３は、それぞれ独立して、重水素、三重水素、ハロゲン原子、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルシリル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルアミノ基、置換もしくは非置換Ｃ６～Ｃ３０の芳香族基、または置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ３０のヘテロ芳香族基である。ｍが複数である場合、それぞれのＲ１２は、同じであってもよく、相違してもよく、ｎが複数である場合、それぞれのＲ１３は、同じであってもよく、相違してもよく、任意選択で、ｍとｎがそれぞれ複数である場合、隣接する少なくとも２つのＲ１２、および／または隣接する少なくとも２つのＲ１３は、それぞれ結合し、置換もしくは非置換Ｃ６～Ｃ２０の芳香族環、または置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ２０のヘテロ芳香族環を形成することができる。ｍとｎは、それぞれ独立して、０～４の整数である。
例えば、化学式１中、Ｒ１～Ｒ１１、および化学式２中、Ｒ１２～Ｒ１３であり得るＣ６～Ｃ３０の芳香族基、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロ芳香族基と、化学式２中、隣接する２つのＲ１２および／または隣接する２つのＲ１３がそれぞれ互いに結合し、形成することができるＣ６～Ｃ２０の芳香族環、および／またはＣ３～Ｃ２０のヘテロ芳香族環は、それぞれ独立して、非置換であってもよく、重水素、三重水素、Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、Ｃ６～Ｃ３０のアリール基、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基、Ｃ６～Ｃ３０のアリールアミノ基、およびＣ３～Ｃ３０のヘテロアリールアミノ基のうち、少なくとも１つの官能基で置換されてもよいが、これに限定されるものではない。
例示的側面において、化学式１中のＲ１～Ｒ１１と、化学式２中のＲ１２およびＲ１３をそれぞれ構成することができるＣ６～Ｃ３０の芳香族基は、Ｃ６～Ｃ３０のアリール基、Ｃ７～Ｃ３０のアラルキル基、Ｃ６～Ｃ３０のアリールオキシ基、およびＣ６～Ｃ３０のアリールアミノ基を含むことができるが、これに限定されるものではない。化学式１中のＲ１～Ｒ１１と、化学式２中のＲ１２およびＲ１３をそれぞれ構成することができるＣ３～Ｃ３０のヘテロ芳香族基は、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基、Ｃ４～Ｃ３０のヘテロアラルキル基、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、およびＣ３～Ｃ３０のヘテロアリールアミノ基を含むことができるが、これに限定されるものではない。
例えば、Ｒ１～Ｒ１３をそれぞれ構成することができるＣ６～Ｃ３０のアリール基は、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、ナフチル、アントラセニル、ペンタレニル、インデニル、インデノインデニル、ヘプタレニル、ビフェニルレニル、インダセニル、フェナレニル、フェナントレニル、ベンゾフェナントレニル、ジベンゾフェナントレニル、アズレニル、ピレニル、フルオランテニル、トリフェニルレニル、クリセニル、テトラフェニル、テトラセニル、プレイアデニル、ピセニル、ペンタフェニル、ペンタセニル、フルオレニル、インデノフルオレニル、またはスピロフルオレニルのような、縮合または非縮合のアリール基であり得るが、これに限定されるものではない。
任意選択で、Ｒ１～Ｒ１３をそれぞれ構成することができるＣ３～Ｃ３０のヘテロアリール基は、ピロリル、ピリジニル、ピリミジニル、ピラジニル、ピリダジニル、トリアジニル、テトラジニル、イミダゾリル、ピラゾリル、インドリル、イソインドリル、インダゾリル、インドリジニル、ピロリジニル、カルバゾリル、ベンゾカルバゾリル、ジベンゾカルバゾリル、インドロカルバゾリル、インデノカルバゾリル、ベンゾフロカルバゾリル、ベンゾチエノカルバゾリル、キノリニル、イソキノリニル、フタラジニル、キノキサリニル、シノリニル、キナゾリニル、キノゾリニル、キノリジニル、プリニル、ベンゾキノリニル、ベンゾイソキノリニル、ベンゾキナゾリニル、ベンゾキノキサリニル、アクリジニル、フェナントロリニル、ペリミジニル、フェナントレジニル、プテリジニル、ナフタリジニル、フラニル、ピラニル、オキサジニル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、トリアゾリル、ジオキシニル、ベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、チオピラニル、ザンテニル、クロメニル、イソクロメニル、チオアジニル、チオフェニル、ベンゾチオフェニル、ジベンゾチオフェニル、ジフロピラジニル、ベンゾフロジベンゾフラニル、ベンゾチエノベンゾチオフェニル、ベンゾチエノジベンゾチオフェニル、ベンゾチエノベンゾフラニル、ベンゾチエノジベンゾフラニル、またはＮ－置換されたスピロフルオレニル、スピロフルオレノアクリジニル、スピロフルオレノザンテニルのような、縮合または非縮合のヘテロアリール基であり得るが、これに限定されるものではない。
一方、化学式２中、隣接する２つのＲ１２および／または隣接する２つのＲ１３がそれぞれ互いに結合し、形成することができるＣ６～Ｃ２０の芳香族環、および前記Ｃ３～Ｃ２０のヘテロ芳香族環は、特に限定されるものではない。例えば、隣接する２つのＲ１２および／または隣接する２つのＲ１３がそれぞれ互いに結合し、形成することができるＣ６～Ｃ２０の芳香族環、および前記Ｃ３～Ｃ２０のヘテロ芳香族環は、それぞれ非置換、もしくは重水素、三重水素、Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、Ｃ６～Ｃ３０のアリール基、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基、Ｃ６～Ｃ３０のアリールアミノ基、およびＣ３～Ｃ３０のヘテロアリールアミノ基のうち、少なくとも１つの官能基で置換することができるベンゼン環、ナフチル環、アントラセン環、フェナントレン環、インデン環、フルオレン環、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、および／またはこれらの組み合わせを含むことができる。
例示的側面において、隣接する２つのＲ１２および／または隣接する２つのＲ１３がそれぞれ互いに結合し、形成することができるＣ６～Ｃ２０の芳香族環、および前記Ｃ３～Ｃ２０のヘテロ芳香族環は、非置換、もしくは重水素、三重水素、Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、Ｃ６～Ｃ３０のアリール基、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基、Ｃ６～Ｃ３０のアリールアミノ基、およびＣ３～Ｃ３０のヘテロアリールアミノ基のうち、少なくとも１つの官能基で置換することができるヘテロ芳香族環、例えば、２つ以上の環が縮合したヘテロ芳香族環であり得る。例えは、隣接する２つのＲ１２および／または隣接する２つのＲ１３がそれぞれ結合し、形成することができるＣ３～Ｃ２０のヘテロ芳香族環は、それぞれ非置換、もしくは重水素、三重水素、Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、Ｃ６～Ｃ３０のアリール基、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基、Ｃ６～Ｃ３０のアリールアミノ基、およびＣ３～Ｃ３０のヘテロアリールアミノ基のうち、少なくとも１つの官能基で置換することができるインドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、およびこれらの組み合わせを含むことができるが、これに限定されるものではない。
一例に、電子供与体として働く、化学式２の構造を有するヘテロ芳香族部分（ｍｏｉｅｔｙ）は、インデノカルバゾリル部分、インドロカルバゾリル部分、ベンゾフロカルバゾリル部分、および／またはベンゾチエノカルバゾリル部分を含むことができるが、これに限定されるものではない。
例えば、化学式１および化学式２中、Ｒ１～Ｒ１３をそれぞれ構成するＣ６～Ｃ３０の芳香族基、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロ芳香族基、Ｃ６～Ｃ３０の芳香族環、およびＣ３～Ｃ３０の縮合ヘテロ芳香族環は、それぞれ独立して、非置換であってもよく、Ｃ１～Ｃ１０のアルキル基（例えば、ｔ‐ブチルのようなＣ１～Ｃ５のアルキル基）、Ｃ６～Ｃ３０のアリール基（例えば、フェニルのようなＣ６～Ｃ１５のアリール基）、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基（例えば、ピリジルのようなＣ３～Ｃ１５のヘテロアリール基）、およびＣ６～Ｃ２０のアリールアミノ基（例えば、ジフェニルアミノ基）で構成される群から選択される少なくとも１つの官能基で置換されてもよい。
化学式１中、ホウ素、酸素、硫黄、およびセレンのうち、少なくとも１つを含む縮合環は、電子受容体部分（ｍｏｉｅｔｙ）として働き、化学式２の構造を有する少なくとも１つの窒素原子を持つ縮合ヘテロ芳香族環は、電子供与体部分（ｍｏｉｅｔｙ）として働く。したがって、化学式１の構造を有する有機化合物は、遅延蛍光特性を有する。
特に、化学式２の構造を有する電子供与体部分（ｍｏｉｅｔｙ）は、ベンゼン環同士の間に、窒素原子を含む５員環を含んでいるため、電子供与体部分と電子受容体部分との間の結合強度が極大化し、熱安定性に優れる。かかる構造を有する第１化合物において、電子供与体部分と電子受容体部分との間の二面角が減少し（約７５°未満）、分子の共役構造（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）が改善される。遅延蛍光特性を有する第１化合物ＤＦは発光効率に優れるため、第１化合物ＤＦから第２化合物ＦＤへ励起子エネルギーが十分に移動しながら、超蛍光を実現することができる。
一方、第１化合物ＤＦの電子供与体部分が、アクリジン系のような６員環を有する場合、第１化合物の電子供与体部分と電子受容体部分との間の二面角が増加し（約９０°）、分子の共役構造が切れ、分子の安定性が減少する。かかる構造を有する有機化合物を、発光物質層２４０の第１化合物に用いると、有機発光ダイオードの発光寿命が減少することがある。
例示的側面において、化学式１の構造を有する第１化合物ＤＦの分子構造において、末端に位置する３つのベンゼン環のそれぞれに、化学式２の構造を有する縮合ヘテロアリールである電子供与体部分が０～２つ結合することができる。さらに、化学式２中、Ｒ１３は、非置換、または重水素、三重水素、Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、Ｃ６～Ｃ３０のアリール基、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基、Ｃ６～Ｃ３０のアリールアミノ基、およびＣ３～Ｃ３０のヘテロアリールアミノ基のうち、少なくとも１つの官能基で置換、または、少なくとも隣接する２つのＲ１３が結合し、それぞれ独立して、非置換、もしくは重水素、三重水素、Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、Ｃ６～Ｃ３０のアリール基、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基、Ｃ６～Ｃ３０のアリールアミノ基、およびＣ３～Ｃ３０のヘテロアリールアミノ基のうち、少なくとも１つの官能基で置換することができるインドール環、ベンゾフラン環、およびベンゾチオフェン環を形成することができる。かかる構造を有する第１化合物ＤＦは、下記化学式３の構造を有することができるが、これに限定されるものではない。
化学式３中、Ｘ１およびＸ２は、それぞれ化学式１において定義されたものと同一である。Ｒ１４～Ｒ１６は、それぞれ独立して、軽水素、重水素、三重水素、ハロゲン原子、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルアミノ基、置換もしくは非置換Ｃ６～Ｃ３０のアリール基、または置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基であり、ｐが複数である場合、それぞれのＲ１５は、同じであってもよく、相違してもよい。Ｒ１４～Ｒ１６のうち、少なくとも１つは、下記化学式４の構造を有する縮合ヘテロアリール基である。ｐは、０～２の整数である。
化学式４中、星印は、化学式３の縮合環に結合する部位を示す。Ｒ１７とＲ１８は、それぞれ独立して、重水素、三重水素、ハロゲン原子、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルシリル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルアミノ基、置換もしくは非置換Ｃ６～Ｃ３０の芳香族基、または置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ３０のヘテロ芳香族基である。ｍが複数である場合、それぞれのＲ１７は、同じであってもよく、相違してもよく、ｎが複数である場合、それぞれのＲ１８は、同じであってもよく、相違してもよく、任意選択で、ｎが複数である場合、隣接する少なくとも２つのＲ１８は、互いに結合し、置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ２０のヘテロ芳香族環を形成することができる。ｍとｎは、それぞれ独立して、０～４の整数である。
例えば、化学式３中、Ｒ１４～Ｒ１６であり得るＣ６～Ｃ３０の芳香族基、およびＣ３～Ｃ３０のヘテロ芳香族基、化学式４中、Ｒ１７～Ｒ１８であり得るＣ６～Ｃ３０の芳香族基、およびＣ３～Ｃ３０のヘテロ芳香族基、並びに２つの隣接するＲ１８が結合し、形成することができるＣ３～Ｃ２０のヘテロ芳香族環は、それぞれ独立して、非置換であってもよく、重水素、三重水素、Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、Ｃ６～Ｃ３０のアリール基、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基、Ｃ６～Ｃ３０のアリールアミノ基、およびＣ３～Ｃ３０のヘテロアリールアミノ基のうち、少なくとも１つの官能基で置換されてもよいが、これに限定されるものではない。
化学式３の構造を有する有機化合物は、遅延蛍光特性を有するだけでなく、後述するように、第２化合物ＦＤへ励起子エネルギーを効率的に移動させるに足りる一重項エネルギー準位、三重項エネルギー準位、ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギー準位を有する。例えば、化学式１、または化学式３の構造を有する第１化合物ＤＦは、下記化学式５の構造を有する有機化合物から選択されるいずれか１つを含むことができるが、これに限定されるものではない。
遅延蛍光物質であり得る第１化合物ＤＦは、励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＤＦ）と励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）の差（ΔＥＳＴ）が非常に小さく（０．３ｅＶ以下、図１０を参照）、逆項間交差（ＲＩＳＣ）により、第１化合物ＤＦの三重項励起子エネルギーが第１化合物ＤＦの一重項励起子エネルギーに変換するため、量子効率に優れる。
ところが、化学式１～化学式５の構造を有する第１化合物ＤＦは、電子供与体と電子受容体の結合により、ねじれた構造を有する。また、第１化合物ＤＦは、三重項励起子を利用するため、さらなる電荷移動遷移（Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ、ＣＴ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）が引き起こされる。ＣＴ発光メカニズムに起因する発光特性により、化学式１～化学式５の構造を有する第１化合物ＤＦは、その半値幅（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ、ＦＷＨＭ）が広く、色純度の面において限界がある。
また、第１化合物ＤＦの励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＤＦ）にある励起子の一部は、項間交差（Ｉｎｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｒｏｓｓｉｎｇ、ＩＳＣ）により、励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ１）に遷移する。そして、第１化合物ＤＦにおいて、ＲＩＳＣによって励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）から励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＤＦ）へ遷移できず、励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）に残留する三重項励起子が生成される。かかる三重項励起子は、周辺の三重項励起子、またはポーラロンと相互作用し、三重項－三重項消滅（Ｔｒｉｐｌｅｔ－Ｔｒｉｐｌｅｔ ａｎｎｈｉｌａｔｉｏｎ、ＴＴＡ）または三重項－ポーラロン消滅（Ｔｒｉｐｌｅｔ－Ｐｏｌａｒｏｎ ａｎｎｈｉｌａｔｉｏｎ 、ＴＰＡ）によって消光（クエンチ）する。すなわち、発光物質層２４０が第１化合物ＤＦのみを含む場合、第１化合物ＤＦの三重項励起子エネルギーは発光に寄与することができない。さらに、ＴＴＡとＴＰＡのような消光過程により、有機発光ダイオードの発光寿命が低下することがある。
遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦの発光特性を最大化できるよう、発光物質層２４０は、蛍光物質であり得る第２化合物ＦＤを含み、超蛍光（Ｈｙｐｅｒｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）を実現する。前述したとおり、遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦは、一重項励起子エネルギーと三重項励起子エネルギーを利用することができる。したがって、発光物質層２４０が、遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦに比べ、適切なエネルギー準位を有する蛍光物質を第２化合物ＦＤに含むと、第１化合物ＤＦから放出された励起子エネルギーを第２化合物ＦＤが吸収し、第２化合物ＦＤが吸収したエネルギーは、１００％の確率で一重項励起子のみを生成し、発光効率を最大化することができる。
発光物質層２４０に含まれた遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦの三重項励起子エネルギーから逆移動した一重項励起子エネルギーと、本来の一重項励起子エネルギーを含む第１化合物ＤＦの一重項励起子エネルギーは、フェルスター共鳴エネルギー移動（Ｆｏｒｓｔｅｒ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ、ＦＲＥＴ）のメカニズムにより、同一の発光物質層内の蛍光物質である第２化合物ＦＤへ移動し、第２化合物ＦＤで最終的な発光が起こる。第１化合物ＤＦで生成された励起子エネルギーが第２化合物ＦＤへ効率的に移動するよう、第１化合物ＤＦの発光波長帯に対する吸収波長帯の重なる部分が大きい化合物を第２化合物ＦＤとして用いることができる。最終的に発光する第２化合物ＦＤは、半値幅が狭いため、色純度を向上させることができ、発光寿命に優れているため、発光素子の寿命を向上させることができる。
発光物質層２４０に含まれる第２化合物ＦＤは、青色を発する蛍光物質であり得る。例えば、発光物質層２４０に含まれる第２化合物ＦＤは、半値幅（ＦＷＨＭ）が３５ｎｍ以下のホウ素系蛍光物質であり得る。一例に、ホウ素系蛍光物質である第２化合物ＦＤは、下記化学式６の構造を有することができる。
化学式６中、Ｒ２１～Ｒ２８は、それぞれ独立して、軽水素、重水素、三重水素、ハロゲン原子、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルシリル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルアミノ基、置換もしくは非置換Ｃ６～Ｃ３０の芳香族基、または置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ３０のヘテロ芳香族基であり、任意選択で、Ｒ２１～Ｒ２４の隣接する２つが互いに結合してホウ素および窒素を有する置換もしくは非置換の縮合環を形成する。ｑが複数である場合、それぞれのＲ２５は同じであってもよく、相違してもよく、ｒが複数である場合、それぞれのＲ２６は同じであってもよく、相違してもよく、ｓが複数である場合、Ｒ２７は同じであってもよく、相違してもよく、ｔが複数である場合、Ｒ２８は同じであってもよく、相違してもよい。ｑとｓは、それぞれ独立して、０～５の整数であり、ｒは０～３の整数であり、ｔは０～４の整数である。
例えば、化学式６中、Ｒ２１～Ｒ２９であり得るＣ６～Ｃ３０の芳香族基、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロ芳香族基、およびＲ２１～Ｒ２４のうち、隣接する２つが互いに結合し、形成される縮合環は、それぞれ独立して、非置換であってもよく、または重水素、三重水素、Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、Ｃ６～Ｃ３０のアリール基、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基、Ｃ６～Ｃ３０のアリールアミノ基、およびＣ３～Ｃ３０のヘテロアリールアミノ基のうち、少なくとも１つの官能基で置換されてもよいが、これに限定されるものではない。
化学式１と同様に、化学式６中、Ｒ２１～Ｒ２８をそれぞれ構成することができるＣ６～Ｃ３０の芳香族基は、Ｃ６～Ｃ３０のアリール基、Ｃ７～Ｃ３０のアリールアルキル基、Ｃ６～Ｃ３０のアリールオキシ基、およびＣ６～Ｃ３０のアリールアミノ基を含むことができる。また、化学式６中、Ｒ２１～Ｒ２８をそれぞれ構成することができるＣ３～Ｃ３０のヘテロ芳香族基は、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基、Ｃ４～Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリールオキシ基、およびＣ３～Ｃ３０のヘテロアリールアミノ基を含むことができるが、これに限定されるものではない。
化学式６の構造を有するホウ素系化合物は、発光特性に優れている。また、化学式６の構造を有するホウ素系化合物は、広い板状構造をしているため、第１化合物ＤＦからの励起子エネルギー移動を効率的に受けることができ、発光効率を最大化することができる。
例示的側面において、化学式６のＲ２１～Ｒ２４は、互いに結合しなくてもよい。任意選択で、化学式６のＲ２２とＲ２３が互いに結合し、ホウ素および窒素を有する縮合環を形成することができる。例えば、第２化合物ＦＤは、下記化学式７Ａ～化学式７Ｃの構造を有するホウ素系有機化合物を含むことができる。
化学式７Ａ～化学式７Ｃ中、Ｒ２１、Ｒ２５～Ｒ２８およびＲ３１～Ｒ３４は、それぞれ独立して、軽水素、重水素、三重水素、ハロゲン原子、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルシリル基、置換もしくは非置換Ｃ１～Ｃ２０のアルキルアミノ基、置換もしくは非置換Ｃ６～Ｃ３０のアリール基、または置換もしくは非置換Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基である。
例えば、化学式７Ａ～化学式７Ｃ中、Ｒ２１、Ｒ２５～Ｒ２８およびＲ３１～Ｒ３４であり得るＣ６～Ｃ３０のアリール基およびＣ３～Ｃ３０のヘテロアリール基は、それぞれ独立して、非置換であってもよく、重水素、三重水素、Ｃ１～Ｃ２０のアルキル基、Ｃ６～Ｃ３０のアリール基、Ｃ３～Ｃ３０のヘテロアリール基、Ｃ６～Ｃ３０のアリールアミノ基、およびＣ３～Ｃ３０のヘテロアリールアミノ基のうち、少なくとも１つの官能基で置換されてもよいが、これに限定されるものではない。
他の例示的側面において、ホウ素系有機化合物である第２化合物ＦＤは、下記化学式８の構造を有する有機化合物から選択されるいずれか１つを含むことができるが、これに限定されるものではない。
一方、発光物質層２４０に含まれ得る第３化合物Ｈは、第１化合物ＤＦ、および／または第２化合物ＦＤと比べ、ＨＯＭＯエネルギー準位とＬＵＭＯエネルギー準位との間のエネルギーバンドギャップ（Ｅｇ）の広い任意の有機化合物を含むことができる。発光物質層２４０が、ホストであり得る第３化合物Ｈを含む場合、第１化合物ＤＦは第１ドーパントであり、第２化合物ＦＤは第２ドーパントであり得る。
例示的側面において、発光物質層２４０に含まれ得る第３化合物Ｈは、４，４’－ビス（Ｎ－カルバゾリル）－１，１’－ビフェニル；ＣＢＰ、３，３’－ビス（Ｎ－カルバゾリル）－１，１’－ビフェニル；ｍＣＢＰ、１，３－ビス（カルバゾール－９－イル）ベンゼン；ｍＣＰ、９－（３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル）－９Ｈ－カルバゾール－３－カルボニトリル；ｍＣＰ－ＣＮ、オキシビス（２，１－フェニレン）ビス（ジフェニルホスフィンオキシド）；ＤＰＥＰＯ、２，８－ビス（ジフェニルホスホリル）ジベンゾチオフェン；ＰＰＴ、１，３，５－トリ［（３－ピリジル）－フェン－３－イル］ベンゼン；ＴｍＰｙＰＢ、２，６－ジ（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ピリジン；ＰＹＤ－２Ｃｚ、２，８－ジ（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ジベンゾチオフェン；ＤＣｚＤＢＴ、３’，５’－ジ（カルバゾール－９－イル）－［１，１’－ビフェニル］－３，５－ジカルボニトリル；ＤＣｚＴＰＡ、４’－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ビフェニル－３，５－ジカルボニトリル；ｐＣｚＢ－２ＣＮ、３’－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ビフェニル－３，５－ジカルボニトリル；ｍＣｚＢ－２ＣＮ、ジフェニル－４－トリフェニルシリルフェニル－ホスフィンオキシド；ＴＰＳ０１、９－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－６－イル）－９Ｈ－カルバゾール；ＣＣＰ、４－（３－（トリフェニレン－２－イル）フェニル）ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン、９－（４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル）－９Ｈ－３，９’－ビカルバゾール、９－（３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル）－９Ｈ－３，９’－ビカルバゾール、９－（６－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ピリジン－３－イル）－９Ｈ－３，９’－ビカルバゾール、およびこれらの組み合わせを含むことができるが、これに限定されるものではない。
例示的側面において、発光物質層２４０（ＥＭＬ）が第１化合物ＤＦ、第２化合物ＦＤ、および第３化合物Ｈを含む場合、発光物質層２４０内の第３化合物Ｈの含有量は、第１化合物ＤＦの含有量より大きく、第１化合物ＤＦの含有量は、第２化合物ＦＤの含有量より大きくてもよい。第１化合物ＤＦの含有量が第２化合物ＦＤの含有量より大きい場合、第１化合物ＤＦから第２化合物ＦＤへとＦＲＥＴメカニズムによる励起子エネルギー移動が十分に起こり得る。一例に、発光物質層２４０（ＥＭＬ）中、第３化合物Ｈは約５５重量％～約８５重量％、第１化合物ＤＦは約１０重量％～約４０重量％、例えば約１０重量％～約３０重量％、第２化合物ＦＤは約０．１重量％～約５重量％、例えば約０．１重量％～約２重量％で含むことができるが、これに限定されるものではない。
例示的側面において、ホストである第３化合物Ｈと、遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦと、蛍光物質である第２化合物ＦＤのＨＯＭＯエネルギー準位、および／またはＬＵＭＯエネルギー準位を適切に調節しなければならない。例えば、超蛍光を実現するため、ホストは、遅延蛍光物質における三重項状態の励起子が消光（非発光消滅、クエンチ）せずに発光に寄与できるよう誘導しなければならない。そのため、ホストである第３化合物Ｈ、遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦ、蛍光物質である第２化合物ＦＤのエネルギー準位を調節する必要がある。
図４は、本発明の第１実施形態に係る有機発光ダイオードＤ１において、発光物質層を構成する第１化合物および第２化合物を中心に、発光物質のエネルギー準位を調節し、電荷が効率的に移動する状態を概略的に示す模式図である。
図４に示すように、ホストであり得る第３化合物ＨのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＨ）は、遅延蛍光物質であり得る第１化合物ＤＦのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）より深く、第３化合物ＨのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＨ）は、第１化合物ＤＦのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＤＦ）より浅くあり得る。言い換えると、第３化合物ＨのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＨ）とＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＨ）との間のエネルギーバンドギャップは、第１化合物ＤＦのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）とＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＤＦ）との間のエネルギーバンドギャップより広くてもよい。
一例に、発光物質層（ＥＭＬ）において、ホストであり得る第３化合物ＨのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＨ）と、遅延蛍光物質であり得る第１化合物ＤＦのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）の差（│ＨＯＭＯＨ－ＨＯＭＯＤＦ│）、または第３化合物ＨのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＨ）と、第１化合物ＤＦのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＤＦ）の差（│ＬＵＭＯＨ－ＬＵＭＯＤＦ│）は、０．５ｅＶ以下、例えば、約０．１ｅＶ～約０．５ｅＶであり得る。この場合、第３化合物Ｈから第１化合物ＤＦへの電荷移動、および／または電荷注入効率が向上し、有機発光ダイオードＤ１の発光効率が向上することができる。
例示的側面において、第１化合物ＤＦのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）と、第２化合物ＦＤのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＦＤ）との間のエネルギーバンドギャップ（ΔＨＯＭＯ－１）は、下記式（Ｉ）を満たす。
│ＨＯＭＯＦＤ－ＨＯＭＯＤＦ│＜０．３ｅＶ…（Ｉ）
第１化合物ＤＦのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）と、第２化合物ＦＤのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＦＤ）との間のエネルギーバンドギャップ（ΔＨＯＭＯ－１）が式（Ｉ）を満たす場合、発光物質層２４０へ注入された正孔は、第１化合物ＤＦへ素早く移動することができる。それにより、第１化合物ＤＦは、本来の一重項励起子エネルギーと、ＲＩＳＣメカニズムにより三重項励起子エネルギーから遷移した一重項励起子エネルギーを全て利用し、１００％の内部量子効率を実現することができ、第２化合物ＦＤへ励起子エネルギーが効率的に移動することができる。例えば、第１化合物ＤＦのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）と、第２化合物ＦＤのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＦＤ）は、下記式（ＩＩ）を満たすことができるが、これに限定されるものではない。
│ＨＯＭＯＦＤ－ＨＯＭＯＤＦ│≦０．２ｅＶ…（ＩＩ）
他の例示的側面において、第１化合物ＤＦのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＤＦ）は、第２化合物ＦＤのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＦＤ）に比べ、浅くてもよく、同一であってもよい。例えば、第１化合物ＤＦのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＤＦ）と、第２化合物ＦＤのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＦＤ）は、下記式（ＩＩＩ）を満たすことができる。
０≦│ＬＵＭＯＤＦ－ＬＵＭＯＦＤ│≦０．５ｅＶ…（ＩＩＩ）
第１化合物ＤＦのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＤＦ）と、第２化合物ＦＤのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＦＤ）が式（ＩＩＩ）を満たす場合、発光物質層２４０へ注入された電子は、第１化合物ＤＦへ素早く移動することができる。例えば、第１化合物ＤＦのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＤＦ）と、第２化合物ＦＤのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＦＤ）は、下記式（ＩＶ）を満たすことができる。
０≦│ＬＵＭＯＤＦ－ＬＵＭＯＦＤ│≦０．２ｅＶ…（ＩＶ）
遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦで励起子の再結合が起こり得る。したがって、ＲＩＳＣメカニズムを介し、１００％の内部量子効率を実現することができる。第１化合物ＤＦでＲＩＳＣを介して生成された一重項励起子エネルギーは、ＦＲＥＴを介して蛍光物質である第２化合物ＦＤへ移動し、第２化合物ＦＤで効率的な発光が起こり得る。
例えば、第１化合物ＤＦのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）は、約－５．４ｅＶ～約－５．７ｅＶであり、第１化合物ＤＦのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＤＦ）は、約－２．５ｅＶ～－２．８ｅＶであり得るが、これに限定されるものではない。第２化合物ＦＤのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＦＤ）は、約－５．３ｅＶ～約－５．７ｅＶであり、第２化合物ＦＤのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＦＤ）は、約－２．７ｅＶ～約－３．０ｅＶであり得るが、これに限定されるものではない。
第１化合物ＤＦのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）とＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＤＦ）との間のエネルギーバンドギャップは、第２化合物ＦＤのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＦＤ）とＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＦＤ）との間のエネルギーバンドギャップより広くてもよい。例示的側面において、第１化合物ＤＦのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）とＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＤＦ）との間のエネルギーバンドギャップは、約２．６ｅＶ以上、約３．１ｅＶ以下、例えば、約２．７ｅＶ以上、約３．０ｅＶ以下であり得る。第２化合物ＦＤのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＦＤ）とＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＦＤ）のバンドギャップは、約２．４ｅＶ以上、約２．９ｅＶ以下、例えば、約２．５ｅＶ以上、約２．８ｅＶ以下であり得る。この場合、第１化合物ＤＦで生成された励起子エネルギーが第２化合物ＦＤへ効率的に遷移し、最終的に第２化合物ＦＤで十分な発光が起こり得る。
図５は、発光物質層を構成する第１化合物および第２化合物のＨＯＭＯエネルギー準位を調節していないとき、正孔が第２化合物にトラップされる問題を概略的に示す模式図である。図５に示すように、第１化合物ＤＦのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）と第２化合物ＦＤのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＦＤ）との間のエネルギーバンドギャップ（ΔＨＯＭＯ－２）が、０．３ｅＶ以上である場合、発光物質層２４０へ注入された正孔は、蛍光物質である第２化合物ＦＤにトラップされる。すなわち、発光物質層２４０へ注入された正孔は、ホストである第３化合物Ｈから遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦへ移動しない。発光効率に優れている第１化合物ＤＦで励起子が形成されず、第２化合物ＦＤにトラップされた正孔が直接再結合して励起子を形成し、発光する。第１化合物ＤＦの三重項励起子エネルギーは発光に寄与することができず、非発光消滅するため、発光効率が減少する。
図６は、発光物質層を構成する第１化合物並びに第２化合物のＨＯＭＯエネルギー準位およびＬＵＭＯエネルギー準位を調節していないとき、正孔が第２化合物にトラップされ、第１化合物と第２化合物の間に励起複合体が形成される問題を概略的に示す模式図である。図６に示すように、第１化合物ＤＦのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）と第２化合物ＦＤのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＦＤ）との間のエネルギーバンドギャップ（ΔＨＯＭＯ－３）が、０．５ｅＶ以上である場合、発光物質層２４０へ注入された正孔は、蛍光物質である第２化合物ＦＤにトラップされる。
また、第１化合物ＤＦのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＤＦ）が第２化合物ＦＤのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＦＤ）より深い場合（すなわち、ＬＵＭＯＦＤ－ＬＵＭＯＤＦ＞０である場合）、第２化合物ＦＤにトラップされた正孔と、第１化合物ＤＦへ移動した電子が励起複合体を形成する。第１化合物ＤＦの三重項励起子エネルギーが非発光消滅し、発光効率が減少する上に、励起複合体を形成するＬＵＭＯエネルギー準位とＨＯＭＯエネルギー準位のバンドギャップが非常に狭くなり、長波長帯域の光が発光する。第１化合物ＤＦと第２化合物ＦＤが同時に発光するため、半値幅が広くなり、色純度が低下する。
一方、有機発光ダイオードの発光効率および色純度を向上させるため、第１化合物ＤＦと第２化合物ＦＤの発光波長および吸収波長を調節する必要がある。図７は、本発明の例示的な実施形態により発光物質層に含まれる第１化合物の発光波長を制御し、発光効率および色純度を向上させることを概略的に示す図である。図７に示すように、第１化合物ＤＦの発光（ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、ＰＬ）スペクトル（ＰＬＤＦ）と第２化合物ＦＤの吸収（Ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ、Ａｂｓ）スペクトル（ＡｂｓＦＤ）の重なり度が大きいと、第１化合物ＤＦから第２化合物ＦＤへの励起子エネルギーの移動効率が向上することができる。例えば、第１化合物ＤＦの最大ＰＬ波長（λＰＬ．ｍａｘ
ＤＦ）と、第２化合物ＦＤの最大吸収波長（λAｂｓ．ｍａｘ
ＦＤ）との距離が約５０ｎｍ以下、例えば、約３０ｎｍ以下であり得る。特に、本発明の例示的側面において、第１化合物ＤＦのオンセット波長（ｏｎｓｅｔ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ、λｏｎｓｅｔ
ＤＦ）は、約４３０ｎｍ以上、約４４０ｎｍ以下であり得る。ここで、オンセット波長とは、有機化合物のＰＬスペクトルにおいて、短波長域のリニア区間における外挿線とＸ軸（波長）の交差点の波長値である。さらに具体的にオンセット波長は、ＰＬスペクトルにおいて、発光強度がその最大値の１／１０に該当する２つの波長のうち、短波長の波長と定義することができる。第１化合物ＤＦのオンセット波長（λｏｎｓｅｔ
ＤＦ）が約４３０ｎｍ～約４４０ｎｍの範囲にある場合、第１化合物ＤＦから第２化合物ＦＤへ励起子エネルギーが効率的に移動し、有機発光ダイオードＤ１の発光効率が最大化できる。
一方、図８に示すように、第１化合物ＤＦのオンセット波長（λｏｎｓｅｔ
ＤＦ）が４３０ｎｍ未満である場合、第１化合物ＤＦの遅延蛍光特性が低くなり、および／または第１化合物ＤＦへ励起子エネルギーを移動させるホストとしての第３化合物Ｈは、高い励起三重項エネルギー（Ｔ１
Ｈ）を持たなければならない。そのため、有機発光ダイオードＤ１の発光効率が低下する。
また、図９に示すように、第１化合物ＤＦのオンセット波長（λｏｎｓｅｔ
ＤＦ）が４４０ｎｍを超える場合、第１化合物ＤＦから第２化合物ＦＤへの励起子エネルギーの移動効率が減少する。第２化合物ＦＤへ移動していない励起子が第１化合物ＤＦに残留し、該励起子は非発光消滅するため、有機発光ダイオードＤ１の発光効率が減少する。また、第１化合物ＤＦと第２化合物ＦＤが同時に発光し、色純度が低下することがある。
続いて、本発明の第１実施形態に係る発光物質層２４０における発光メカニズムについて説明する。図１０は、本発明の第１実施形態に係る有機発光ダイオードを構成する発光物質層における発光物質間の一重項エネルギー準位および三重項エネルギー準位による発光メカニズムを概略的に示す模式図である。図１０に概略的に示すように、発光物質層２４０（ＥＭＬ）に含まれるホストであり得る第３化合物Ｈの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
Ｈ）と励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
Ｈ）は、それぞれ遅延蛍光特性を有する第１化合物ＤＦの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）と励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＤＦ）より高い。例えば、第３化合物Ｈの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
Ｈ）は、第１化合物ＤＦの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）より約０．２ｅＶ以上、好ましくは約０．３ｅＶ以上、さらに好ましくは約０．５ｅＶ以上高くてもよい。
第３化合物Ｈの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
Ｈ）および励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
Ｈ）が、第１化合物ＤＦの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）および励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＤＦ）より十分に高くない場合、第１化合物ＤＦの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）の励起子が第３化合物Ｈの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
Ｈ）へと逆電荷移動が起こる。それにより、三重項励起子が発光できない第３化合物Ｈで三重項励起子は非発光消滅するため、遅延蛍光特性を有する第１化合物ＤＦの三重項励起子は発光に寄与できなくなる。遅延蛍光特性を有する第１化合物ＤＦの励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＤＦ）と励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）の差（ΔＥＳＴ）は、約０．３ｅＶ以下、例えば約０．０１ｅＶ～０．３ｅＶであり得る。
また、発光物質層２４０（ＥＭＬ）において、ＲＩＳＣにより、ＩＣＴ錯体状態に変わった遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦから蛍光物質である第２化合物ＦＤへ励起子エネルギーが効率的に遷移し、高効率、かつ高色純度を有する有機発光ダイオードＤ１を実現する必要がある。かかる有機発光ダイオードＤ１を実現するため、遅延蛍光物質であり得る第１化合物ＤＦの励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＤＦ）は、遅延蛍光物質であり得る第２化合物ＦＤの励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＦＤ）より高い。場合により、第１化合物ＤＦの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）は、第２化合物ＦＤの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＦＤ）より高くてもよい。
第２化合物ＦＤは、第１化合物ＤＦの一重項励起子エネルギーと三重項励起子エネルギーを全て発光に利用することができるので、有機発光ダイオードＤ１の発光効率が最大化できる。さらに、ＴＴＡまたはＴＰＡといった消光が最小限になり、有機発光ダイオードＤ１の発光寿命が大きく向上することができる。
再び図３に戻ると、正孔注入層２５０は、第１電極２１０と正孔輸送層２６０の間に位置し、無機物である第１電極２１０と有機物である正孔輸送層２６０の間の界面特性を向上させる。１つの例示的側面において、正孔注入層２５０は、４，４’，４”－トリス（３－メチルフェニルアミノ）トリフェニルアミン；ＭＴＤＡＴＡ、４，４’，４”－トリス（Ｎ，Ｎ－ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン；ＮＡＴＡ、４，４’，４”－トリス（Ｎ－（ナフタレン－１－イル）－Ｎ－フェニルアミノ）トリフェニルアミン；１Ｔ－ＮＡＴＡ、４，４’，４”－トリス（Ｎ－（ナフタレン－２－イル）－Ｎ－フェニルアミノ）トリフェニルアミン；２Ｔ－ＮＡＴＡ、フタロシアニン銅；ＣｕＰＣ、トリス（４－カルバゾイル－９－イル－フェニル）アミン；ＴＣＴＡ、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；ＮＰＢ；ＮＰＤ、１，４，５，８，９，１１－ヘキサアザトリフェニレンヘキサカルボニトリル（ジピラジノ［２，３－ｆ：２’，３’－ｈ］キノキサリン－２，３，６，７，１０，１１－ヘキサカルボニトリル；ＨＡＴ－ＣＮ、１，３，５－トリス［４－（ジフェニルアミノ）フェニル］ベンゼン；ＴＤＡＰＢ、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ン酸；ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、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、およびこれらの組み合わせで構成される群から選択される化合物を含むことができるが、これに限定されるものではない。有機発光ダイオードＤ１の特性により、正孔注入層２５０は省略してもよい。
正孔輸送層２６０は、正孔注入層２５０と発光物質層２４０の間に位置する。１つの例示的側面において、正孔輸送層２６０は、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－１，１’－ビフェニル－４，４’－ジアミン；ＴＰＤ、ＮＰＢ（ＮＰＤ）、ＣＢＰ、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－ＴＰＤ、ポリ［（９，９－ジオクチルフルオレニル－２，７－ジイル）－ｃｏ－（４，４’－（Ｎ－（４－ｓｅｃ－ブチルフェニル）ジフェニルアミン））］；ＴＦＢ、ジ－［４－（Ｎ，Ｎ－ジ－ｐ－トリルアミノ）フェニル］シクロヘキサン；ＴＡＰＣ、３，５－ジ（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－Ｎ，Ｎ－ジフェニルアニリン；ＤＣＤＰＡ、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、Ｎ－（ビフェニル－４－イル）－Ｎ－（４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル）ビフェニル）－４－アミン、およびこれらの組み合わせで構成される群から選択される化合物を含むことができるが、これに限定されるものではない。
発光物質層２４０と第２電極２３０の間には、電子輸送層２７０と電子注入層２８０を順次積層することができる。電子輸送層２７０を成す素材には、高い電子移動度が求められるが、スムーズな電子輸送により、発光物質層２４０に電子を安定して供給する。１つの例示的な実施形態において、電子輸送層２７０は、オキサジアゾール系化合物、トリアゾール系化合物、フェナントロリン系化合物、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、ベンゾイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物のうち、いずれか１つを含むことができる。
より具体的に、電子輸送層２７０は、トリス（８－ヒドロキシキノリン）アルミニウム；Ａｌｑ３、２－ビフェニル－４－イル－５－（４－ｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール；ＰＢＤ、スピロ-ＰＢＤ、リチウムキノラート；Ｌｉｑ、１，３，５－トリス（Ｎ－フェニルベンゾイミダゾール－２－イル）ベンゼン；ＴＰＢｉ、ビス（２－メチル－８－キノリノラト－Ｎ１，０８）－（１，１’－ビフェニル－４－オラト）アルミニウム；ＢＡｌｑ、４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン；Ｂｐｈｅｎ、２，９－ビス（ナフタレン－２－イル）－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン；ＮＢｐｈｅｎ、２，９－ジメチル－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン；ＢＣＰ、３－（４－ビフェニル）－４－フェニル－５－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル－１，２，４－トリアゾール；ＴＡＺ、４－（ナフタレン－１－イル）－３，５－ジフェニル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール；ＮＴＡＺ、１，３，５－トリス（ｐ－ピリド－３－イル－フェニル）ベンゼン；ＴｐＰｙＰＢ、２，４，６－トリス（３’－（ピリジン－３－イル）ビフェニル－３－イル）－１，３，５－トリアジン；ＴｍＰＰＰｙＴｚ、ポリ［（９，９－ビス（３’－（（Ｎ，Ｎ－ジメチル）－Ｎ－エチルアンモニウム）－プロピル）－２，７－フルオレン）－アルト－２，７－（９，９－ジオクチルフルオレン）］；ＰＦＮＢｒ、トリス（フェニルキノキサリン）；ＴＰＱ、ＴＳＰＯ１、およびこれらの組み合わせで構成される群から選択される化合物を含むことができるが、これに限定されるものではない。
電子注入層２８０は、第２電極２３０と電子輸送層２７０の間に位置するが、第２電極２７０の特性を改善し、素子の寿命を向上させることができる。１つの例示的側面において、電子注入層２８０の素材には、ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＮａＦ、ＢａＦ２などのアルカリ金属ハライド系物質、および／またはアルカリ土金属ハライド系物質、および／またはＬｉｑ、安息香酸リチウム、ステアリン酸ナトリウムなどの有機金属系の物質を用いることができるが、これに限定されるものではない。
正孔が発光物質層２４０を介して第２電極２３０側に移動し、または電子が発光物質層２４０を介して第１電極２１０側に移動した場合、有機発光ダイオードＤ１の発光寿命および発光効率が減少することがある。これを防止するため、本発明の例示的な第１実施形態に係る有機発光ダイオードＤ１は、発光物質層２４０に隣接する励起子遮断層を有することができる。
本発明の例示的な第１側面に係る有機発光ダイオードＤ１は、正孔輸送層２６０と発光物質層２４０の間に、電子移動を制御・防止することができる電子遮断層２６５を有することができる。１つの例示的側面において、電子遮断層２６５は、ＴＣＴＡ、トリス［４－（ジエチルアミノ）フェニル］アミン、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、ＴＡＰＣ、ＭＴＤＡＴＡ、ｍＣＰ、ｍＣＢＰ、ＣｕＰＣ、Ｎ，Ｎ’－ビス［４－［ビス（３－メチルフェニル）アミノ］フェニル］－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－［１，１’－ビフェニル］－４，４’－ジアミン；ＤＮＴＰＤ、ＴＤＡＰＢ、３，６－ビス（Ｎ－カルバゾリル）－Ｎ－フェニル－カルバゾール、およびこれらの組み合わせで構成される群から選択される化合物を含むことができるが、これに限定されるものではない。
発光物質層２４０と電子輸送層２７０の間には、第２励起子遮断層として正孔遮断層２７５が位置し、発光物質層２４０と電子輸送層２７０の間の正孔移動を防止する。１つの例示的側面において、正孔遮断層２７５の素材として、電子輸送層２７０に使用できるオキサジアゾール系化合物、トリアゾール系化合物、フェナントロリン系化合物、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、ベンゾイミダゾール系化合物、トリアジン系化合物のうち、いずれか１つを用いることができる。
例えば、正孔遮断層２７５は、発光物質層２４０に用いられた素材に比べ、ＨＯＭＯエネルギー準位の低いＢＣＰ、ＢＡｌｑ、Ａｌｑ３、ＰＢＤ、スピロ－ＰＢＤ、Ｌｉｑ、ビス－４，６－（３，５－ジ－３－ピリジルフェニル）－２－メチルピリミジン；Ｂ３ＰＹＭＰＭ、ＤＰＥＰＯ、９－（６－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ピリジン－３－イル）－９Ｈ－３，９’－ビカルバゾール、およびこれらの組み合わせで構成される群から選択される化合物を含むことができるが、これに限定されるものではない。
前述した第１側面から、遅延蛍光特性を有する第１化合物および第２化合物が同一の発光物質層に含まれる場合を例に挙げたが、第１化合物と第２化合物は、隣接する発光物質層にそれぞれ含まれてもよい。これについて説明する。図１１は、本発明の他の例示的な側面に係る有機発光ダイオードを概略的に示す断面図であり、図１２は、本発明の他の例示的な側面に係る発光物質層を構成する第１化合物および第２化合物のＨＯＭＯエネルギー準位を調節し、正孔が第２化合物へ効率的に移動する状態を概略的に示す模式図であり、図１３は、本発明の他の例示的な側面に係る有機発光ダイオードを構成する発光物質層における発光物質間の一重項エネルギー準位および三重項エネルギー準位による発光メカニズムを概略的に示す模式図である。
図１１に示すように、本発明の他の例示的な側面に係る有機発光ダイオードＤ２は、互いに対向する第１電極２１０および第２電極２３０と、第１電極２１０と第２電極２３０の間に位置する発光層２２０Ａとを含む。有機発光表示装置１００（図２を参照）は赤色の画素領域、緑色の画素領域、青色の画素領域を含み、有機発光ダイオードＤ２は青色の画素領域に位置することができる。
例示的側面において、発光層２２０Ａは発光物質層２４０Ａを含む。発光層２２０Ａは、第１電極２１０と発光物質層２４０Ａの間に位置する正孔輸送層２６０と、発光物質層２４０Ａと第２電極２３０の間に位置する電子輸送層２７０のうち、少なくともいずれか１つを含むことができる。
また、発光層２２０Ａは、第１電極２１０と正孔輸送層２６０の間に位置する正孔注入層と、電子輸送層２７０と第２電極２３０の間に位置する電子注入層のうち、少なくともいずれか１つをさらに含むことができる。任意選択で、発光層２２０Ａは、発光物質層２４０Ａと正孔輸送層２６０の間に位置する電子遮断層２６５、および／または発光物質層２４０Ａと電子輸送層２７０の間に位置する正孔遮断層２７５をさらに含むことができる。第１電極２１０、第２電極２３０、および発光物質層２４０Ａを除いた発光層２２０Ａの構成は、前述した第１実施形態と同様であってもよい。
発光物質層２４０Ａは、電子遮断層２６５と正孔遮断層２７５の間に位置する第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１、下部発光物質層、第１層）と、第１発光物質層２４２と正孔遮断層２７５の間に位置する第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２、上部発光物質層、第２層）を含む。場合により、第２発光物質層２４４は、電子遮断層２６５と第１発光物質層２４２の間に位置してもよい。
第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）と第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）のうち、どちらか一方は、遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦ（第１ドーパント）を含み、他方は、蛍光物質である第２化合物ＦＤ（第２ドーパント）を含む。また、第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）と第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）は、それぞれ第１ホストであり得る第３化合物Ｈ１と、第２ホストであり得る第４化合物Ｈ２を含むことができる。一例に、第１発光物質層２４２は第１化合物ＤＦおよび第３化合物Ｈ１を含み、第２発光物質層２４４は第２化合物ＦＤおよび第４化合物Ｈ２を含むことができる。
第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）を構成する第１化合物ＤＦは、化学式１～化学式５の構造を有する遅延蛍光物質であり得る。遅延蛍光特性を有する第１化合物ＤＦは、逆項間交差（ＲＩＳＣ）により、第１化合物ＤＦの三重項励起子エネルギーが一重項励起子エネルギーに変換される。第１化合物ＤＦは高い量子効率を持つが、半値幅が広いため、色純度がよくない。
一方、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）は、蛍光物質である第２化合物ＦＤを含む。第２化合物ＦＤは、化学式６～化学式８の構造を有する任意の有機化合物を含む。化学式６～化学式８の構造を有する蛍光物質である第２化合物ＦＤは、第１化合物ＤＦに比べ、半値幅が狭い（例えば、半値幅は３５ｎｍ以下）。そのため、第２化合物ＦＤは、色純度の面で長所がある。
本発明の他の例示的な側面によると、第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）に含まれる遅延蛍光特性を有する第１化合物ＤＦの一重項励起子エネルギーおよび三重項励起子エネルギーは、ＦＲＥＴメカニズムを介し、隣接する第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）に含まれる第２化合物ＦＤへ移動し、最終的に第２化合物ＦＤで発光が起こる。
逆項間交差（ＲＩＳＣ）により、第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）に含まれる第１化合物ＤＦの三重項励起子エネルギーが、一重項励起子エネルギーに変換される。第１化合物ＤＦの一重項励起子エネルギーは、第２化合物ＦＤの一重項エネルギー準位に移動する。第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）に含まれる第２化合物ＦＤは、一重項励起子エネルギーと三重項励起子エネルギーを全て発光に利用する。
第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）に含まれる遅延蛍光物質であり得る第１化合物ＤＦで生成された励起子エネルギーは、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）に含まれる蛍光物質であり得る第２化合物ＦＤへ効率的に移動し、超蛍光を実現することができる。このとき、実質的な発光は、蛍光物質である第２化合物ＦＤを含む第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）で起こる。その結果、有機発光ダイオードＤ２の量子効率が向上し、半値幅が狭くなり、色純度が向上する。
第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）と第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）は、それぞれ第３化合物Ｈ１と第４化合物Ｈ２を含む。第３化合物Ｈ１と第４化合物Ｈ２は、互いに同じであってもよく、相違してもよい。例えば、第３化合物Ｈ１と第４化合物Ｈ２は、それぞれ独立して、第１実施形態で説明した第３化合物Ｈを含むことができるが、これに限定されるものではない。
図４を参照した説明と同様、図１２に示すように、第１化合物ＤＦのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）と第２化合物ＦＤのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＦＤ）の間のエネルギーバンドギャップ（ΔＨＯＭＯ－１）は、前述した式（Ｉ）または式（ＩＩ）を満たすことができる。そのため、発光物質層２４０に注入された正孔は第１化合物ＤＦへ移動し、第１化合物ＤＦは、一重項励起子エネルギーと三重項励起子エネルギーを全て利用し、第２化合物ＦＤへ励起子エネルギーを移動させることができる。また、第１化合物ＤＦのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＤＦ）は、第２化合物ＦＤのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＦＤ）より浅く、または同一であって、式（ＩＩＩ）または式（ＩＶ）を満たすことができる。また、第１化合物ＤＦのオンセット波長（λｏｎｓｅｔ
ＤＦ）は、約４３０ｎｍ以上、約４４０ｎｍ以下であり得る（図７を参照）。
さらに、第３化合物Ｈ１および第４化合物Ｈ２のＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＨ１、ＨＯＭＯＨ２）と、第１化合物ＤＦのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）の差（｜ＨＯＭＯＨ－ＨＯＭＯＤＦ｜）、または第３化合物Ｈ１および第４化合物Ｈ２のＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＨ１、ＬＵＭＯＨ２）と、第１化合物ＤＦのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＤＦ）の差（｜ＬＵＭＯＨ－ＬＵＭＯＦＤ｜）は、０．５ｅＶ以下であり得る。かかる条件を満たさない場合、第１化合物ＤＦで非発光消滅が起こったり、または第３化合物Ｈ１および第４化合物Ｈ２から第１化合物ＤＦおよび／または第２化合物ＤＦへと励起子エネルギーが移動せず、有機発光ダイオードＤ２の量子効率が低下することがある。
一方、第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）と第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）にそれぞれ含まれ得る第３化合物Ｈ１および第４化合物Ｈ２でそれぞれ生成された励起子エネルギーは、まず、遅延蛍光物質であり得る第１化合物ＤＦへ移動し、発光しなければならない。図１３に示すように、第３化合物Ｈ１の励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
Ｈ１）と第４化合物Ｈ２の励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
Ｈ２）は、それぞれ遅延蛍光物質であり得る第１化合物ＤＦの励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＤＦ）より高い。また、第３化合物Ｈ１の励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
Ｈ１）と第４化合物Ｈ２の励起一重項エネルギー準位（Ｔ１
Ｈ２）は、それぞれ第１化合物ＤＦの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）より高い。例えば、第３化合物Ｈ１および第４化合物Ｈ２の励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
Ｈ１、Ｔ１
Ｈ２）は、第１化合物ＤＦの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）より少なくとも約０．２ｅＶ以上、例えば約０．３ｅＶ以上、好ましくは約０．５ｅＶ以上高くてもよい。
一方、第２ホストである第４化合物Ｈ２の励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
Ｈ２）は、蛍光物質である第２化合物ＦＤの励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＦＤ）より高い。場合により、第４化合物Ｈ２の励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
Ｈ２）は、第２化合物ＦＤの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＦＤ）より高くてもよい。その結果、第４化合物Ｈ２で生成された一重項励起子エネルギーが第２化合物ＦＤの一重項エネルギー準位へ移動することができる。
さらに、第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）で逆項間交差（ＲＩＳＣ）により、ＩＣＴ錯体状態へ変わった第１化合物ＤＦから第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）の第２化合物ＦＤへ励起子エネルギーが効率的に移動しなければならない。かかる有機発光ダイオードＤ２を実現するため、第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）に含まれる遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦの励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＤＦ）は、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）に含まれる蛍光物質である第２化合物ＦＤの励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＦＤ）より高い。場合により、第１化合物ＤＦの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）は、第２化合物ＦＤの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＦＤ）より高くてもよい。
第１発光物質層２４２および第２発光物質層２４４のそれぞれにおいて、第３化合物Ｈ１と第４化合物Ｈ２は、それぞれ同一の発光物質層を構成する第１化合物ＤＦと第２化合物ＦＤより大きい、または同一の含有量で含むことができる。また、第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）に含まれる第１化合物ＤＦの含有量は、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）に含まれる第２化合物ＦＤの含有量より大きくてもよい。その結果、第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）に含まれる第１化合物ＤＦから第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）に含まれる第２化合物ＦＤへと、ＦＲＥＴによる十分なエネルギー移動が起こり得る。
例えば、第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）中、第１化合物ＤＦは、約１重量％～約５０重量％、例えば約１０重量％～約４０重量％、または約２０重量％～約４０重量％の割合で含むことができる。第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）中、第２化合物ＦＤは、約１重量％～約１０重量％、例えば約１重量％～約５重量％であり得る。
第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）が正孔遮断層２７５に隣接して位置する場合、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）を構成する第４化合物Ｈ２は、正孔遮断層２７５と同一の物質であってもよい。このとき、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）は、発光機能と共に正孔遮断機能を備えることができる。言い換えると、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）は、正孔を遮断するためのバッファ層として機能する。一方、正孔遮断層２７５は省略してもよく、この場合、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）は、発光物質層および正孔遮断層として用いられる。
他の例示的側面において、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）が電子遮断層２６５に隣接して位置する場合、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）を構成する第４化合物Ｈ２は、電子遮断層２６５と同一の物質であり得る。このとき、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）は、発光機能と共に電子遮断機能を備えることができる。言い換えると、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）は、電子を遮断するためのバッファ層として機能する。一方、電子遮断層２６５は省略してもよく、この場合、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）は、発光物質層および電子遮断層として用いられる。
続いて、発光物質層が３層構造である有機発光ダイオードについて説明する。図１４は、本発明の他の例示的な側面に係る有機発光ダイオードを概略的に示す断面図である。図１５は、本発明の他の例示的な側面に係る発光物質層を構成する第１化合物および第２化合物のＨＯＭＯエネルギー準位を調節し、正孔が第２化合物へ効率的に移動する状態を概略的に示す模式図である。図１６は、本発明の他の例示的な側面に係る有機発光ダイオードを構成する発光物質層における発光物質間の一重項エネルギー準位および三重項エネルギー準位による発光メカニズムを概略的に示す模式図である。
図１４に示すように、本発明の他の例示的な側面に係る有機発光ダイオードＤ３は、互いに対向する第１電極２１０および第２電極２３０と、第１電極２１０と第２電極２３０の間に位置する発光層２２０Ｂとを含む。有機発光表示装置１００（図２を参照）は赤色の画素領域、緑色の画素領域、青色の画素領域を含み、有機発光ダイオードＤ３は青色の画素領域に位置することができる。
例示的な側面において、発光層２２０Ｂは３層構造の発光物質層２４０Ｂを含む。発光層２２０Ｂは、第１電極２１０と発光物質層２４０Ｂの間に位置する正孔輸送層２６０と、発光物質層２４０Ｂと第２電極２３０の間に位置する電子輸送層２７０のうち、少なくともいずれか１つを含むことができる。また、発光層２２０Ｂは、第１電極２１０と正孔輸送層２６０の間に位置する正孔注入層２５０と、電子輸送層２７０と第２電極２３０の間に位置する電子注入層２８０のうち、少なくともいずれか１つをさらに含むことができる。任意選択で、発光層２２０Ｂは、発光物質層２４０Ｂと正孔輸送層２６０の間に位置する電子遮断層２６５、および／または発光物質層２４０Ｂと電子輸送層２７０の間に位置する正孔遮断層２７５をさらに含むことができる。第１電極２１０、第２電極２３０、および発光物質層２４０Ｂを除いた発光層２２０Ｂの残り構成は、前述した第１実施形態および第２実施形態と実質的に同様であってもよい。
発光物質層２４０Ｂ（ＥＭＬ）は、電子遮断層２６５と正孔遮断層２７５の間に位置する第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１、中間発光物質層、第１層）と、電子遮断層２６５と第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）の間に位置する第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２、下部発光物質層、第２層）と、第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）と正孔遮断層２７５の間に位置する第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３、上部発光物質層、第３層）を含む。
第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）は、遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦ（第１ドーパント）を含み、第２発光物質層２４４と第３発光物質層２４６は、それぞれ蛍光物質であり得る第２化合物ＦＤ１（第２ドーパント）、および第５化合物ＦＤ２（第３ドーパント）を含む。第１～第３発光物質層２４２、２４４、２４６は、それぞれ第１～第３ホストであり得る第３化合物Ｈ１、第４化合物Ｈ２および第６化合物Ｈ３をさらに含むことができる。
本発明のさらに他の例示的な側面によると、第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）に含まれる遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦの一重項励起子エネルギーおよび三重項励起子エネルギーは、フェルスター共鳴エネルギー移動であるＦＲＥＴのメカニズムにより、隣接する第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）および第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）にそれぞれ含まれる蛍光物質である第２化合物ＦＤ１、そして第５化合物ＦＤ２へ移動し、第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２で最終的な発光が起こる。
逆項間交差により、第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）に含まれる第１化合物ＤＦの三重項励起子エネルギーが一重項励起子エネルギーに変換される。遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦの励起一重項エネルギー準位は、隣接する第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）および第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）にそれぞれ含まれる蛍光物質である第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２の励起一重項エネルギー準位より高い。第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）に含まれる第１化合物ＤＦの一重項励起子エネルギーは、ＦＲＥＴを介し、隣接する第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）および第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）に含まれる第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２の励起一重項エネルギー準位に移動する。
したがって、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）および第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）にそれぞれ含まれる第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２は、一重項励起子エネルギーと三重項励起子エネルギーを全て発光に利用する。第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２は、第１化合物ＤＦに比べて半値幅が狭い（例えば、半値幅は３５ｎｍ以下）。そのため、有機発光ダイオードＤ４の量子効率が向上し、半値幅が狭くなり、色純度が向上する。このとき、実質的な発光は、第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２をそれぞれ含む第２発光物質層２４２（ＥＭＬ２）および第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）で起こる。
遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦは、化学式１～化学式５の構造を有する有機化合物を含み、蛍光物質である第２化合物ＦＤ１と第５化合物ＦＤ２は、それぞれ独立して、化学式６～化学式８の構造を有するホウ素系有機化合物を含む。第３化合物Ｈ１、第４化合物Ｈ２、および第６化合物Ｈ３は、互いに同一であってもよく、相違していてもよい。例えば、第３化合物Ｈ１、第４化合物Ｈ２、および第６化合物Ｈ３は、それぞれ独立して、前述した第３化合物Ｈを含むことができるが、これに限定されるものではない。
前述した例示的な側面と同様に、第１化合物ＤＦのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）と、第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２のＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＦＤ、ＨＯＭＯＤＦ３）との間のエネルギーバンドギャップ（ΔＨＯＭＯ－１）は、前述した式（Ｉ）または式（ＩＩ）を満たすことができる。そのため、発光物質層２４０に注入された正孔は第１化合物ＤＦへ移動し、第１化合物ＤＦは、一重項励起子エネルギーと三重項励起子エネルギーを全て利用し、第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２へ励起子エネルギーを移動させることができる。また、第１化合物ＤＦのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＤＦ）は、第２化合物ＦＤおよび第５化合物ＤＦ３のＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＦＤ、ＬＵＭＯＤＦ３）より浅く、または同一であって、式（ＩＩＩ）または式（ＩＶ）を満たすことができる。また、第１化合物ＤＦのオンセット波長（λｏｎｓｅｔ
ＤＦ）は、約４３０ｎｍ以上、約４４０ｎｍ以下であり得る（図７を参照）。
さらに、第３化合物Ｈ１、第４化合物Ｈ２、および第６化合物Ｈ３のＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＨ１、ＨＯＭＯＨ２、ＨＯＭＯＨ３）と、第１化合物ＤＦのＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）の差（｜ＨＯＭＯＨ－ＨＯＭＯＤＦ｜）、または第３化合物Ｈ１、第４化合物Ｈ２、および第６化合物Ｈ３のＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＨ１、ＬＵＭＯＨ２、ＬＵＭＯＨ３）と、第１化合物ＤＦのＬＵＭＯエネルギー準位（ＬＵＭＯＤＦ）の差（｜ＬＵＭＯＨ－ＬＵＭＯＤＦ｜）は、０．５ｅＶ以下であり得る。
効率的は発光を実現するため、第１～第３発光物質層２４２、２４４、２４６（ＥＭＬ１、ＥＭＬ２、ＥＭＬ３）に含まれる発光物質のエネルギー準位を適切に調節する必要がある。図１６を参照すると、第１ホストであり得る第３化合物Ｈ１の励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
Ｈ１）、第２ホストであり得る第４化合物Ｈ２の励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
Ｈ２）、および第３ホストであり得る第６化合物Ｈ３の励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
Ｈ３）は、遅延蛍光物質であり得る第１化合物ＤＦの励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＤＦ）より高い。また、第３化合物Ｈ１の励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
Ｈ１）、第４化合物Ｈ２の励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
Ｈ２）、および第６化合物Ｈ３の励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
Ｈ３）は、それぞれ第１化合物ＤＦの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）より高い。
第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）で逆項間交差（ＲＩＳＣ）により、ＩＣＴ錯体状態へ変わった第１化合物ＤＦから、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）および第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）にそれぞれ含まれる蛍光物質である第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２へ励起子エネルギーが効率的に移動しなければならない。かかる有機発光ダイオードＤ３を実現するため、第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）に含まれる遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦの励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＤＦ）は、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）と第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）にそれぞれ含まれる蛍光物質であり得る第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２の励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＦＤ１、Ｓ１
ＦＤ２）より高い。場合により、第１化合物ＤＦの励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＤＦ）は、それぞれ第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２の励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＦＤ１、Ｔ１
ＦＤ２）より高くてもよい。
また、遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦから蛍光物質である第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２へ遷移したエネルギーが、第４化合物Ｈ２および第６化合物Ｈ３へ遷移することを防止し、効率的な発光を実現する必要がある。そのため、第２ホストであり得る第４化合物Ｈ２および第３ホストであり得る第６化合物Ｈ３の励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
Ｈ２、Ｓ１
Ｈ３）は、それぞれ蛍光物質であり得る第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２の励起一重項エネルギー準位（Ｓ１
ＦＤ１、Ｓ１
ＦＤ２）より高い。場合により、第４化合物Ｈ２および第６化合物Ｈ３の励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
Ｈ２、Ｔ１
Ｈ３）は、それぞれ第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２の励起三重項エネルギー準位（Ｔ１
ＦＤ１、Ｔ１
ＦＤ２）より高くてもよい。
第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）に含まれる第１化合物ＤＦは、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）および第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）にそれぞれ含まれる第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２より大きい含有量で含むことができる。この場合、第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）に含まれる第１化合物ＤＦから、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）および第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）にそれぞれ含まれる第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２へと、ＦＲＥＴによる十分なエネルギー移動が起こり得る。
例えば、第１発光物質層２４２（ＥＭＬ１）中、第１化合物ＤＦは、約１重量％～約５０重量％、例えば、約１０重量％～約４０重量％、または約２０重量％～約４０重量％の割合で含むことができる。第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）および第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）のそれぞれにおいて、第２化合物ＦＤ１および第５化合物ＦＤ２は、それぞれ約１重量％～約１０重量％、例えば約１重量％～約５重量％であり得る。
第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）が電子遮断層２６５に隣接して位置する場合、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）を構成する第４化合物Ｈ２は、電子遮断層２６５と同一の物質であってもよい。このとき、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）は、発光機能と共に電子遮断機能を備えることができる。言い換えると、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）は、電子を遮断するためのバッファ層として機能する。一方、電子遮断層２６５は省略してもよく、この場合、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）は、発光物質層および電子遮断層として用いられる。
また、第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）が正孔遮断層２７５に隣接して位置する場合、第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）を構成する第６化合物Ｈ３は、正孔遮断層２７５と同一の物質であり得る。このとき、第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）は、発光機能と共に正孔遮断機能を備えることができる。言い換えると、第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）は、正孔を遮断するためのバッファ層として機能する。一方、正孔遮断層２７５は省略してもよく、この場合、第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）は、発光物質層および正孔遮断層として用いられる。
他の例示的側面において、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）を構成する第４化合物Ｈ２は、電子遮断層２６５と同一の物質であり、第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）を構成する第６化合物Ｈ３は、正孔遮断層２７５と同一の物質であり得る。このとき、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）は発光機能と共に電子遮断機能を備え、第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）は発光機能と共に正孔遮断機能を備えることができる。すなわち、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）および第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）は、それぞれ電子と正孔を遮断するバッファ層として機能することができる。一方、電子遮断層２６５および正孔遮断層２７５は省略してもよく、この場合、第２発光物質層２４４（ＥＭＬ２）は発光物質層および電子遮断層として用いられ、第３発光物質層２４６（ＥＭＬ３）は発光物質層および正孔遮断層として用いられる。
選択的な実施形態において、有機発光ダイオードは、２つ以上の発光部を含むことができる。図１７は、本発明のさらに他の例示的な側面に係る有機発光ダイオードを概略的に示す断面図である。
図１７に示すように、有機発光ダイオードＤ４は、互いに対向する第１電極２１０および第２電極２３０と、第１電極２１０と第２電極２３０の間に位置する発光層２２０Ｃとを含む。有機発光表示装置１００（図２を参照）は赤色の画素領域、緑色の画素領域、青色の画素領域を含み、有機発光ダイオードＤ４は青色の画素領域に位置することができる。また、第１電極２１０は陽極であり、第２電極２３０は陰極であり得る。
発光層２２０Ｃは、第１発光物質層３４０を含む第１発光部３２０と、第２発光物質層４４０を含む第２発光部４２０を含む。また、発光層２２０Ｃは、第１発光部３２０と第２発光部４２０の間に位置する電荷発生層３８０（Ｃｈａｒｇｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、ＣＧＬ）をさらに含むことができる。
電荷発生層３８０は、第１発光部３２０と第２発光部４２０の間に位置し、第１電極２１０上に第１発光部３２０、電荷発生層３８０、第２発光部４２０が順次積層される。すなわち、第１発光部３２０は第１電極３１０と電荷発生層３８０の間に位置し、第２発光部４２０は第２電極２３０と電荷発生層３８０の間に位置する。
第１発光部３２０は第１発光物質層３４０（ＥＭＬ１）を含む。また、第１発光部３２０は、第１電極２１０と第１発光物質層３４０の間に位置する正孔注入層３５０（ＨＩＬ）、第１発光物質層３４０と正孔注入層３５０の間に位置する第１正孔輸送層３６０（ＨＴＬ１）、第１発光物質層３４０と電荷発生層３８０の間に位置する第１電子輸送層３７０（ＥＴＬ１）のうち、少なくとも１つをさらに含むことができる。任意選択で、第１発光部３２０は、第１正孔輸送層３６０と第１発光物質層３４０の間に位置する第１電子遮断層３６５（ＥＢＬ１）と、第１発光物質層３４０と第１電子輸送層３７０の間に位置する第１正孔遮断層３７５（ＨＢＬ１）のうち、少なくとも１つをさらに含むことができる。
第２発光部４２０は第２発光物質層４４０（ＥＭＬ２）を含む。また、第２発光部４２０は、電荷発生層３８０と第２発光物質層４４０の間に位置する第２正孔輸送層４６０（ＨＴＬ２）、第２発光物質層４４０と第２電極２３０の間に位置する第２電子輸送層４７０（ＥＴＬ２）と、第２電子輸送層４７０と第２電極２３０の間に位置する電子注入層４８０（ＨＩＬ）のうち、少なくとも１つをさらに含むことができる。任意選択で、第２発光部４２０は、第２正孔輸送層４６０と第２発光物質層４４０の間に位置する第２電子遮断層４６５（ＥＢＬ２）と、第２発光物質層４４０と第２電子輸送層４７０の間に位置する第２正孔遮断層４７５（ＨＢＬ２）のうち、少なくとも１つをさらに含むことができる。
電荷発生層３８０は、第１発光部３２０と第２発光部４２０の間に位置する。言い換えると、第１発光部３２０と第２発光部４２０は、電荷発生層３８０を介して接続される。電荷発生層３８０は、Ｎ型電荷発生層３８２とＰ型電荷発生層３８４が接合されたＰＮ型であり得る。
Ｎ型電荷発生層３８２は、第１電子輸送層３７０と第２正孔輸送層４６０の間に位置し、Ｐ型電荷発生層３８４は、Ｎ型電荷発生層３８２と第２正孔輸送層４６０の間に位置する。Ｎ型電荷発生層３８２は、電子を第１発光部３２０の第１発光物質層３４０へ伝達し、Ｐ型電荷発生層３８４は、正孔を第２発光部４２０の第２発光物質層４４０へ伝達する。
本発明のさらに他の例示的な側面において、第１発光物質層３４０と第２発光物質層４４０は、それぞれ青色発光物質層であり得る。例えば、第１発光物質層３４０と第２発光物質層４４０のうち、少なくとも一方は、遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦと、蛍光物質である第２化合物ＦＤを含み、任意選択で、ホストである第３化合物Ｈを含むことができる。
第１発光物質層３４０および／または第２発光物質層４４０が、第１化合物ＤＦ、第２化合物ＦＤ、および第３化合物Ｈを含む場合、第１発光物質層３４０および／または第２発光物質層４４０における第３化合物Ｈの含有量は、第１化合物ＤＦの含有量より大きく、第１化合物ＤＦの含有量は、第２化合物ＦＤの含有量より大きくあり得る。第１化合物ＤＦの含有量が第２化合物ＦＤの含有量より大きい場合、第１化合物ＤＦから第２化合物ＦＤへとエネルギー移動が十分に起こり得る。
１つの例示的な側面において、第２発光物質層４４０は、第１発光物質層３４０と同様に第１化合物ＤＦおよび第２化合物ＦＤを含み、任意選択で第３化合物Ｈを含むことができる。あるいは、第２発光物質層４４０は、第１発光物質層３４０に含まれる第１化合物ＤＦと第２化合物ＦＤのうち、少なくとも一方とは異なる別の化合物を含み、第１発光物質層３４０とは異なる波長の光を発する、または異なる発光効率を有することができる。
図１７において、第１発光物質層３４０および第２発光物質層４４０は、それぞれ単層構造であるが、少なくとも第１化合物ＤＦと、第２化合物ＦＤ、任意選択で第３化合物Ｈをそれぞれ含むことができる第１発光物質層３４０および第２発光物質層４４０は、それぞれ二層（図１１を参照）であってもよく、三層（図１４を参照）であってもよい。
本発明の例示的な側面に係る有機発光ダイオードＤ４では、遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦの一重項励起子エネルギーが、蛍光物質である第２化合物ＦＤへ移動し、第２化合物ＦＤで最終的な発光が起こる。その結果、有機発光ダイオードＤ４の発光効率および色純度が向上する。また、化学式１～化学式５の構造を有する第１化合物ＤＦと、化学式６～化学式８の構造を有する第２化合物ＦＤが、少なくとも第１発光物質層３４０に用いられることで、有機発光ダイオードＤ４の発光効率および色純度がさらに向上する。さらに、有機発光ダイオードＤ４が青色発光物質層の二重積層構造を有することから、有機発光ダイオードＤ４の色純度が向上し、または発光効率が最適化できる。
図１８は、本発明の他の側面に係る有機発光表示装置を概略的に示す断面図である。図１８に示すように、有機発光表示装置５００は、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が定義された基板５１０と、基板５１０の上部に位置する薄膜トランジスタＴｒと、薄膜トランジスタＴｒ上に位置し、薄膜トランジスタＴｒに接続される有機発光ダイオードＤとを含む。例えば、第１画素領域Ｐ１は青色の画素領域であり、第２画素領域Ｐ２は緑色の画素領域であり、第３画素領域Ｐ３は赤色の画素領域であり得る。
基板５１０は、ガラス基板であってもよく、フレキシブルな基板であってもよい。例えば、フレキシブルな基板は、ＰＩ基板、ＰＥＳ基板、ＰＥＮ基板、ＰＥＴ基板、およびＰＣ基板のうち、いずれか１つであり得る。基板５１０上にバッファ層５１２が形成され、バッファ層５１２上に薄膜トランジスタＴｒが形成される。バッファ層５１２は省略してもよい。図２を用いて説明した通り、薄膜トランジスタＴｒは、半導体層、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を含み、駆動素子として働く。
薄膜トランジスタＴｒ上には平坦化層５５０が位置する。平坦化層５５０はその上面が平坦であり、薄膜トランジスタＴｒのドレイン電極を露出するドレインコンタクトホール５５２を有する。
有機発光ダイオードＤは平坦化層５５０上に位置し、薄膜トランジスタＴｒのドレイン電極に接続される第１電極６１０、第１電極６１０上に順次積層される発光層６２０および第２電極６３０を含む。有機発光ダイオードＤは、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３にそれぞれ位置し、互いに異なる色の光を発する。例えば、第１画素領域Ｐ１の有機発光ダイオードＤは青色光を発し、第２画素領域Ｐ２の有機発光ダイオードＤは緑色光を発し、第３画素領域Ｐ３の有機発光ダイオードＤは赤色光を発することができる。
第１電極６１０は、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３毎に分離して形成され、第２電極６３０は、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に対応して一体に形成される。第１電極６１０は陽極と陰極のうち、一方であり、第２電極６３０は他方であり得る。また、第１電極６１０と第２電極６３０のうち、一方は透過電極（または半透過電極）であり、他方は反射電極であり得る。
例えば、第１電極６１０は陽極であり、仕事関数が比較的に大きい導電性物質、例えば透明導電性酸化物（ＴＣＯ）からなる透明導電性酸化物層を含むことができる。第２電極６３０は陰極であり、仕事関数が比較的に小さい導電性物質、例えば低抵抗金属からなる金属物質層を含むことができる。一例に、第１電極６１０は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯ、ＳｎＯ、ＺｎＯ、ＩＣＯおよびＡＺＯのうち、いずれか１つを含み、第２電極６３０は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｇ、またはこれらの合金（例えば、Ｍｇ－Ａｇ合金）やこれらの組み合わせからなり得る。
有機発光表示装置５００がボトムエミッションタイプである場合、第１電極６１０は、透明導電性酸化物層の単層構造を有することができる。一方、有機発光表示装置５００がトップエミッションタイプである場合、第１電極６１０の下部には反射電極、または反射層をさらに形成することができる。例えば、反射電極または反射層は、銀、またはアルミニウム・パラジウム・銅（ＡＰＣ）合金からなり得る。トップエミッションタイプである有機発光ダイオードＤにおいて、第１電極６１０は、ＩＴＯ／Ａｇ／ＩＴＯ、またはＩＴＯ／ＡＰＣ／ＩＴＯの三層構造を有することができる。また、第２電極６３０はその厚さが薄く、光透過（半透過）特性を有することができる。
平坦化層５５０上には、第１電極６１０の端部を覆うバンク層５６０が形成される。バンク層５６０は、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれに対応し、第１電極６１０の中央を露出する。
第１電極６１０上には、発光層６２０が形成される。発光層６２０は、発光物質層（ＥＭＬ）の単層構造を有することができる。あるいは、発光層６２０は、第１電極６１０と発光物質層との間に順次積層される正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、および／または電子遮断層（ＥＢＬ）と、発光物質層と第２電極６３０との間に順次積層される正孔遮断層（ＨＢＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）、および／または電荷発生層（ＣＧＬ）のうち、少なくとも１つを含むことができる。
青色の画素領域である第１画素領域Ｐ１において、発光層６２０を構成する発光物質層は、化学式１～化学式５の構造を有する遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦと、化学式６～化学式８の構造を有する蛍光物質である第２化合物ＦＤを含み、任意選択で、ホストである第３化合物Ｈを含むことができる。
第２電極６３０上には、外部の水分が有機発光ダイオードＤへ浸透することを防止するため、防止フィルム５７０が形成される。防止フィルム５７０は、第１無機絶縁層、有機絶縁層、第２無機絶縁層の三層構造を有することができるが、これに限定されるものではない。
有機発光表示装置５００は、外部光の反射を低減するための偏光板（不図示）をさらに含むことができる。例えば、偏光板（不図示）は円形状であり得る。有機発光表示装置５００がボトムエミッションタイプである場合、偏光板は基板５１０の下部に位置することができる。一方、有機発光表示装置５００がトップエミッションタイプである場合、偏光板は封止フィルム５７０の上部に位置することができる。
図１９は、本発明のさらに他の例示的な側面に係る有機発光ダイオードを概略的に示す断面図である。有機発光ダイオードＤ５は、第１電極６１０および第２電極６３０、第１電極６１０と第２電極６３０の間に位置する発光層６２０を含む。
第１電極６１０は陽極であり、第２電極６３０は陰極であり得る。例えば、第１電極６１０は反射電極であり、第２電極６３０は透過電極（半透過電極）であり得る。
発光層６２０は発光物質層６４０を含む。また、発光層６２０は、第１電極６１０と発光物質層６４０の間に位置する正孔輸送層６６０（ＨＴＬ）と、発光物質層６４０と第２電極６３０の間に位置する電子輸送層６７０（ＥＴＬ）のうち、少なくともいずれか１つを含むことができる。また、発光層６２０は、第１電極６１０と正孔輸送層６６０の間に位置する正孔注入層６５０（ＨＩＬ）と、電子輸送層６７０と第２電極６３０の間に位置する電子注入層６８０（ＥＩＬ）のうち、少なくともいずれか１つをさらに含むことができる。任意選択で、発光層６２０は、正孔輸送層６６０と発光物質層６４０の間に位置する電子遮断層６６５（ＥＢＬ）と、発光物質層６４０と電子輸送層６７０の間に位置する正孔遮断層６７５（ＨＢＬ）のうち、少なくともいずれか１つをさらに含むことができる。
また、発光層６２０は、正孔輸送層６６０と電子遮断層６６５の間に位置する補助正孔輸送層６６２をさらに含むことができる。補助正孔輸送層６６２は、第１画素領域Ｐ１に位置する第１補助正孔輸送層６６２ａ、第２画素領域Ｐ２に位置する第２補助正孔輸送層６６２ｂ、および第３画素領域Ｐ３に位置する第３補助正孔輸送層６６２ｃを含むことができる。
第１補助正孔輸送層６６２ａは第１厚さを有し、第２補助正孔輸送層６６２ｂは第２厚さを有し、第３補助正孔輸送層６６２ｃは第３厚さを有する。このとき、第１厚さは第２厚さより小さく、第２厚さは第３厚さより小さい。したがって、有機発光ダイオードＤ５はマイクロキャビティ構造を持つ。
すなわち、第１～第３補助正孔輸送層６６２ａ、６６２ｂ、６６２ｃの厚さが互いに異なることにより、第１波長範囲の光（青色）を発する第１画素領域Ｐ１における第１電極６１０と第２電極６３０の間の距離は、第１波長範囲より長い第２波長範囲の光（緑色）を発する第２画素領域Ｐ２における第１電極６１０と第２電極６３０の間の距離より小さい。また、第２画素領域Ｐ２における第１電極６１０と第２電極６３０の間の距離は、第２波長範囲より長い第３波長範囲の光（赤色）を発する第３画素領域Ｐ３における第１電極６１０と第２電極６３０の間の距離より小さい。そのため、有機発光ダイオードＤ５の発光効率が向上する。
図１９において、第１画素領域Ｐ１に第１補助正孔輸送層６６２ａが形成されているが、第１補助正孔輸送層６６２ａがなくてもマイクロキャビティ構造を実現することができる。また、第２電極６３０上には、光取り出し向上のためのキャッピング層をさらに形成することができる。
発光物質層６４０は、第１画素領域Ｐ１に位置する第１発光物質層６４２と、第２画素領域Ｐ２に位置する第２発光物質層６４４と、第３画素領域Ｐ３に位置する第３発光物質層６４６を含む。第１発光物質層６４２、第２発光物質層６４４、および第３発光物質層６４６は、それぞれ青色発光物質層、緑色発光物質層、赤色発光物質層であり得る。
第１画素領域Ｐ１の第１発光物質層６４２は、化学式１～化学式５の構造を有する遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦと、化学式６～化学式８の構造を有する蛍光物質である第２化合物ＦＤと、任意選択で、ホストであり得る第３化合物Ｈを含むことができる。第１発光物質層６４２は、単層であってもよく、二層（図１１を参照）であってもよく、三層（図１４を参照）であってもよい。
このとき、第１発光物質層６４２において、第３化合物Ｈの含有量は第１化合物ＤＦの含有量より大きく、第１化合物ＤＦの含有量は第２化合物ＦＤの含有量より大きくてもよい。第１化合物ＤＦの含有量が第２化合物ＦＤの含有量より大きい場合、第１化合物ＤＦから第２化合物ＦＤへと十分なエネルギー移動が起こり得る。
第２画素領域Ｐ２の第２発光物質層６４４は、ホストと緑色のドーパントを含み、第３画素領域Ｐ３の第３発光物質層６４６は、ホストと赤色のドーパントを含むことができる。例えば、第２発光物質層６４４および第３発光物質層６４６のホストは第３化合物Ｈを含み、緑色のドーパントおよび赤色のドーパントは、それぞれ緑色または赤色の燐光物質、緑色または赤色の蛍光物質、緑色または赤色の遅延蛍光物質のうち、少なくとも１つを含むことができる。
図１９の有機発光ダイオードＤ５は、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれにおいて青色光、緑色光、赤色光を発する。それにより、有機発光表示装置５００（図１８を参照）は、カラー映像を実現することができる。
一方、有機発光表示装置５００は、色純度を向上させるため、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に対応してカラーフィルタ層をさらに含むことができる。例えば、カラーフィルタ層は、第１画素領域Ｐ１に対応する第１カラーフィルタ層（青色のカラーフィルタ層）、第２画素領域Ｐ２に対応する第２カラーフィルタ層（緑色のカラーフィルタ層）、第３画素領域Ｐ３に対応する第３カラーフィルタ層（赤色のカラーフィルタ層）を含むことができる。
有機発光表示装置５００がボトムエミッションタイプである場合、カラーフィルタ層は、有機発光ダイオードＤと基板５１０の間に位置することができる。また、有機発光表示装置５００がトップエミッションタイプである場合、カラーフィルタ層は、有機発光ダイオードＤの上部に位置することができる。
図２０は、本発明のさらに他の例示的な側面に係る有機発光表示装置を概略的に示す断面図である。図２０に示すように、有機発光表示装置１０００は、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が正義された基板１０１０と、基板１０１０の上部に位置する薄膜トランジスタＴｒと、薄膜トランジスタＴｒの上部に位置し、薄膜トランジスタＴｒに接続される有機発光ダイオードＤと、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に対応するカラーフィルタ層１０２０を含む。例えば、第１画素領域Ｐ１は青色の画素領域であり、第２画素領域Ｐ２は緑色の画素領域であり、第３画素領域Ｐ３は赤色の画素領域であり得る。
基板１０１０は、ガラス基板であってもよく、フレキシブル基板であってもよい。例えば、フレキシブル基板は、ＰＩ基板、ＰＥＳ基板、ＰＥＮ基板、ＰＥＴ基板、およびＰＣ基板のうち、いずれか１つであり得る。薄膜トランジスタＴｒは基板１０１０上に位置するが、基板１０１０上にバッファ層（不図示）を形成し、その上に薄膜トランジスタＴｒを形成してもよい。図２を用いて説明したように、薄膜トランジスタＴｒは、半導体層、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を含み、駆動素子として働く。
基板１０１０上にはカラーフィルタ層１０２０が位置する。一例に、カラーフィルタ層１０２０は、第１画素領域Ｐ１に対応する第１カラーフィルタ層１０２２、第２画素領域Ｐ２に対応する第２カラーフィルタ層１０２４、および第３画素領域Ｐ３に対応する第３カラーフィルタ層１０２６を含むことができる。第１カラーフィルタ層１０２２は青色のカラーフィルタ層であり、第２カラーフィルタ層１０２４は緑色のカラーフィルタ層であり、第３カラーフィルタ層１０２６は、赤色のカラーフィルタ層であり得る。例えば、第１カラーフィルタ層１０２２は青色染料と青色顔料のうち、少なくとも１つを含み、第２カラーフィルタ層１０２４は緑色染料と緑色顔料のうち、少なくとも１つを含み、第３カラーフィルタ層１０２６は赤色染料と赤色顔料のうち、少なくとも１つを含むことができる。
薄膜トランジスタＴｒおよびカラーフィルタ層１０２０上には平坦化層１０５０が位置する。平坦化層１０５０はその上面が平坦であり、薄膜トランジスタＴｒのドレイン電極（不図示）を露出するドレインコンタクトホール１０５２を有する。
有機発光ダイオードＤは平坦化層１０５０上に位置し、カラーフィルタ層１０２０に対応する。また、有機発光ダイオードＤは、薄膜トランジスタＴｒのドレイン電極に接続される第１電極１１１０、第１電極１１１０上に順次積層される発光層１１２０および第２電極１１３０を含む。有機発光ダイオードＤは、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で白色光を発する。
第１電極１１１０は、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３毎に分離して形成され、第２電極１１３０は、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に対応して一体に形成される。第１電極１１１０は、陽極と陰極のうち、一方であり、第２電極１１３０は他方であり得る。また、第１電極１１１０は透過電極であり、第２電極１１３０は反射電極であり得る。
例えば、第１電極１１１０は陽極であり、仕事関数が比較的に大きい導電性物質、例えば、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）からなる透明導電性酸化物層を含むことができる。第２電極１１３０は陰極であり、仕事関数が比較的に小さい導電性物質、例えば低抵抗金属からなる金属物質層を含むことができる。一例に、第１電極１１１０の透明導電性酸化物層は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯ、ＳｎＯ、ＺｎＯ、ＩＣＯおよびＡＺＯのうち、いずれか１つを含み、第２電極１１３０は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｇ、またはこれらの合金（例えば、Ｍｇ－Ａｇ合金）やこれらの組み合わせからなり得る。
発光層１１２０は第１電極１１１０上に形成され、互いに異なる色を発する少なくとも２つの発光部を含む。発光部は、それぞれ発光物質層（ＥＭＬ）の単層構造を有することができる。あるいは、発光部は、それぞれ正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、電子遮断層（ＥＢＬ）、正孔遮断層（ＨＢＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、および電子注入層（ＥＩＬ）のうち、少なくとも１つをさらに含むことができる。また、発光層１１２０は、発光部間に位置する電荷発生層（ＣＧＬ）をさらに含むことができる。
このとき、少なくとも２つの発光部のうち、少なくとも１つの発光物質層（ＥＭＬ）は、化学式１～化学式５の構造を有する遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦと、化学式６～化学式８の構造を有する蛍光物質である第２化合物ＦＤを含み、場合により、ホストであり得る第３化合物Ｈを含むことができる。
平坦化層１０５０上には、第１電極１１１０の端部を覆うバンク層１０６０が形成される。バンク層１０６０は、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３にそれぞれ対応し、第１電極１１１０の中央を露出する。前述したように、有機発光ダイオードＤは、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で白色光を発するため、発光層１１２０は、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３毎に分離して形成する必要がなく、共通層として形成することができる。バンク層１０６０は、第１電極１１１０の端部における電流漏れを防ぐために形成されるが、省略してもよい。
図に示していないが、有機発光表示装置１０００は、外部の水分が有機発光ダイオードＤへ浸透することを防止するため、第２電極１１３０上に防止フィルムをさらに含むことができる。また、有機発光表示装置１０００は、外部光の反射を低減するため、基板１０１０の下部に偏光板をさらに含むことができる。
図２０の有機発光表示装置１０００において、第１電極１１１０は透過電極であり、第２電極１１３０は反射電極であり、カラーフィルタ層１０２０は基板１０１０と有機発光ダイオードＤの間に位置する。すなわち、有機発光表示装置１０００は、ボトムエミッションタイプである。あるいは、有機発光表示装置１０００において、第１電極１１１０は反射電極であり、第２電極１１３０は透過電極（半透過電極）であり、カラーフィルタ層１０２０は有機発光ダイオードＤの上部に位置してもよい。
有機発光表示装置１０００において、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の有機発光ダイオードＤは白色光を発し、該白色光は第１～第３カラーフィルタ層１０２２、１０２４、１０２６を透過するため、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ではそれぞれ青色、緑色、赤色が表示される。
図に示していないが、有機発光ダイオードＤとカラーフィルタ層１０２０の間には色変換層を備えることができる。色変換層は、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれに対応して青色の色変換層、緑色の色変換層、赤色の色変換層を含み、有機発光ダイオードＤからの白色光をそれぞれ青色、緑色、赤色に変換することができる。例えば、色変換層は量子ドットを含むことができる。それにより、有機発光表示装置１０００の色純度はさらに向上することができる。あるいは、カラーフィルタ層１０２０の代わりに色変換層を含むこともできる。
図２１は、本発明のさらに他の例示的な側面に係る有機発光ダイオードを概略的に示す断面図である。図２１に示すように、有機発光ダイオードＤ６は、互いに対向する第１電極１１１０および第２電極１１３０と、第１電極１１１０と第２電極１１３０の間に位置する発光層１１２０とを含む。第１電極１１１０は陽極であり、第２電極１１３０は陰極であり得る。例えば、第１電極１１１０は透過電極であり、第２電極１１３０は反射電極であり得る。
発光層１１２０は、第１発光物質層１２４０（下部発光物質層）を含む第１発光部１２２０と、第２発光物質層１３４０（中間発光物質層）を含む第２発光部１３２０と、第３発光物質層１４４０（上部発光物質層）を含む第３発光部１４２０を含む。また、発光層１１２０は、第１発光部１２２０と第２発光部１３２０の間に位置する第１電荷発生層１２８０と、第２発光部１３２０と第３発光部１４２０の間に位置する第２電荷発生層１３８０をさらに含むことができる。したがって、第１発光部１２２０、第１電荷発生層１２８０、第２発光部１３２０、第２電荷発生層１３８０および第３発光部１４２０が、第１電極１１１０上に順次積層される。
第１発光部１２２０は、第１電極１１１０と第１発光物質層１２４０の間に位置する正孔注入層１２５０（ＨＩＬ）と、第１発光物質層１２４０と正孔注入層１２５０の間に位置する第１正孔輸送層１２６０（ＨＴＬ１）と、第１発光物質層１２４０と第１電荷発生層１２８０の間に位置する第１電子輸送層１２７０（ＥＴＬ１）のうち、少なくともいずれか１つを含むことができる。場合により、第１発光部１２２０は、第１正孔輸送層１２６０と第１発光物質層１２４０の間に位置する第１電子遮断層１２６５（ＥＢＬ１）と、第１発光物質層１２４０と第１電子輸送層１２７０の間に位置する第１正孔遮断層１２７５（ＨＢＬ１）のうち、少なくともいずれか１つをさらに含むことができる。
第２発光部１３２０は、第１電荷発生層１２８０と第２発光物質層１３４０の間に位置する第２正孔輸送層１３６０（ＨＴＬ２）と、第２発光物質層１３４０と第２電荷発生層１３８０の間に位置する第２電子輸送層１３７０（ＥＴＬ２）のうち、少なくともいずれか１つを含むことができる。場合により、第２発光部１３２０は、第２正孔輸送層１３６０と第２発光物質層１３４０の間に位置する第２電子遮断層１３６５（ＥＢＬ２）と、第２発光物質層１３４０と第２電子輸送層１３７０の間に位置する第２正孔遮断層１３７５（ＨＢＬ２）のうち、少なくともいずれか１つをさらに含むことができる。
第３発光部１４２０は、第２電荷発生層１３８０と第３発光物質層１４４０の間に位置する第３正孔輸送層１４６０（ＨＴＬ３）と、第３発光物質層１４４０と第２電極１１３０の間に位置する第３電子輸送層１４７０（ＥＴＬ３）と、第３電子輸送層１４７０と第２電極１１３０の間に位置する電子注入層１４８０（ＥＩＬ）のうち、少なくともいずれか１つを含むことができる。場合により、第３発光部１４２０は、第３正孔輸送層１４６０と第３発光物質層１４４０の間に位置する第３電子遮断層１４６５（ＥＢＬ３）と、第３発光物質層１４４０と第３電子輸送層１４７０の間に位置する第３正孔遮断層１４７５（ＨＢＬ３）のうち、少なくともいずれか１つをさらに含むことができる。
第１電荷発生層１２８０は、第１発光部１２２０と第２発光部１３２０の間に位置する。言い換えると、第１発光部１２２０と第２発光部１３２０は、第１電荷発生層１２８０を介して接続される。第１電荷発生層１２８０は、第１Ｎ型電荷発生層１２８２と第１Ｐ型電荷発生層１２８４が接合されたＰＮ型であり得る。
第１Ｎ型電荷発生層１２８２は、第１電子輸送層１２７０と第２正孔輸送層１３６０の間に位置し、第１Ｐ型電荷発生層１２８４は、第１Ｎ型電荷発生層１２８２と第２正孔輸送層１３６０の間に位置する。第１Ｎ型電荷発生層１２８２は、電子を第１発光部１２２０の第１発光物質層１２４０へ移動させ、第１Ｐ型電荷発生層１２８４は、正孔を第２発光部１３２０の第２発光物質層１３４０へ移動させる。
第２電荷発生層１３８０は、第２発光部１３２０と第３発光部１４２０の間に位置する。言い換えると、第２発光部１３２０と第３発光部１４２０は、第２電荷発生層１３８０を介して接続される。第２電荷発生層１３８０は、第２Ｎ型電荷発生層１３８２と第２Ｐ型電荷発生層１３８４が接合されたＰＮ型であり得る。
第２Ｎ型電荷発生層１３８２は、第２電子輸送層１３７０と第３正孔輸送層１４６０の間に位置し、第２Ｐ型電荷発生層１３８４は、第２Ｎ型電荷発生層１３８２と第３正孔輸送層１４６０の間に位置する。第２Ｎ型電荷発生層１３８２は、電子を第２発光部１３２０の第２発光物質層１３４０へ移動させ、第２Ｐ型電荷発生層１３８４は、正孔を第３発光部１４２０の第３発光物質層１４４０へ移動させる。
本発明のさらに他の例示的な側面において、第１～第３発光物質層１２４０、１３４０、１４４０のうち、１つは青色発光物質層であり、第１～第３発光物質層１２４０、１３４０、１４４０のうち、もう１つは緑色発光物質層であり、第１～第３発光物質層１２４０、１３４０、１４４０のうち、残る１つは赤色発光物質層であり得る。
例えば、第１発光物質層１２４０は青色発光物質層であり、第２発光物質層１３４０は緑色発光物質層であり、第３発光物質層１４４０は赤色発光物質層であり得る。あるいは、第１発光物質層１２４０は赤色発光物質層であり、第２発光物質層１３４０は緑色発光物質層であり、第３発光物質層１４４０は青色発光物質層であり得る。以下では、第１発光物質層１２４０が青色発光物質層であり、第２発光物質層１３４０が緑色発光物質層であり、第３発光物質層１３４０が赤色発光物質層である場合について説明する。
第１発光物質層１２４０は、化学式１～化学式５の構造を有する遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦと、化学式６～化学式８の構造を有する蛍光物質である第２化合物ＦＤを含み、任意選択で、ホストであり得る第３化合物Ｈを含むことができる。第１化合物～第３化合物を含む第１発光物質層１２４０は、単層であってもよく、二層であってもよく（図１１を参照）、三層であってもよい（図１４を参照）。
第１発光物質層１２４０における第３化合物Ｈの含有量は、第１化合物ＤＦの含有量より大きく、第１化合物ＤＦの含有量は、第２化合物ＦＤの含有量より大きくてもよい。第１化合物ＤＦの含有量が第２化合物ＦＤの含有量より大きい場合、第１化合物ＤＦから第２化合物ＦＤへと、十分なエネルギー移動が起こり得る。
第２発光物質層１３４０はホストおよび緑色のドーパントを含み、第３発光物質層１４４０はホストおよび赤色のドーパントを含むことができる。例えば、第２発光物質層１３４０および第３発光物質層１４４０のそれぞれにおいて、ホストは第３化合物Ｈを含み、緑色および赤色のドーパントは、それぞれ緑色および赤色の燐光物質、緑色および赤色の蛍光物質、緑色および赤色の遅延蛍光物質のうち、少なくとも１つを含むことができる。
有機発光ダイオードＤ６は、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図１６を参照）で白色光を発し、該白色光は、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に対応して形成されるカラーフィルタ層１０２０（図２０を参照）を透過する。それにより、有機発光表示装置１０００（図２０を参照）は、フルカラーの映像を実現することができる。
図２２は、本発明のさらに他の例示的な側面に係る有機発光ダイオードを概略的に示す断面図である。図２２に示すように、有機発光ダイオードＤ７は、互いに対向する第１電極１１１０および第２電極１１３０と、第１電極１１１０と第２電極１１３０の間に位置する発光層１１２０Ａとを含む。
第１電極１１１０は陽極であり、第２電極１１３０は陰極であり得る。例えば、第１電極１１１０は透過電極であり、第２電極１１３０は反射電極であり得る。
発光層１１２０Ａは、第１発光物質層１５４０（下部発光物質層）を含む第１発光部１５２０と、第２発光物質層１６４０（中間発光物質層）を含む第２発光部１６２０と、第３発光物質層１７４０（上部発光物質層）を含む第３発光部１７２０を含む。また、発光層１１２０Ａは、第１発光部１５２０と第２発光部１６２０の間に位置する第１電荷発生層１５８０と、第２発光部１６２０と第３発光部１７２０の間に位置する第２電荷発生層１６８０をさらに含むことができる。したがって、第１発光部１５２０、第１電荷発生層１５８０、第２発光部１６２０、第２電荷発生層１６８０および第３発光部１７２０が、第１電極１１１０上に順次積層される。
第１発光部１５２０は、第１電極１１１０と第１発光物質層１５４０の間に位置する正孔注入層１５５０（ＨＩＬ）と、第１発光物質層１５４０と正孔注入層１５５０の間に位置する第１正孔輸送層１５６０（ＨＴＬ１）と、第１発光物質層１５４０と第１電荷発生層１５８０の間に位置する第１電子輸送層１５７０（ＥＴＬ１）のうち、少なくともいずれか１つを含むことができる。任意選択で、第１発光部１５２０は、第１正孔輸送層１５６０と第１発光物質層１５４０の間に位置する第１電子遮断層１５６５（ＥＢＬ１）と、第１発光物質層１５４０と第１電子輸送層１５７０の間に位置する第１正孔遮断層１５７５（ＨＢＬ１）のうち、少なくともいずれか１つをさらに含むことができる。
第２発光部１６２０を構成する第２発光物質層１６４０は、中間の下部発光物質層１６４２（第１層）および中間の上部発光物質層１６４４（第２層）を含む。すなわち、中間の下部発光物質層１６４２は第１電極１１１０に近接して位置し、中間の上部発光物質層１６４４は第２電極１１３０に近接して位置する。また、第２発光部１６２０は、第１電荷発生層１５８０と第２発光物質層１６４０の間に位置する第２正孔輸送層１６６０（ＨＴＬ２）と、第２発光物質層１６４０と第２電荷発生層１６８０の間に位置する第２電子輸送層１６７０（ＥＴＬ２）のうち、少なくともいずれか１つを含むことができる。任意選択で、第２発光部１６２０は、第２正孔輸送層１６６０と第２発光物質層１６４０の間に位置する第２電子遮断層１６６５（ＥＢＬ２）と、第２発光物質層１６４０と第２電子輸送層１６７０の間に位置する第２正孔遮断層１６７５（ＨＢＬ２）のうち、少なくともいずれか１つをさらに含むことができる。
第３発光部１７２０は、第２電荷発生層１６８０と第３発光物質層１７４０の間に位置する第３正孔輸送層１７６０（ＨＴＬ３）と、第３発光物質層１７４０と第２電極１１３０の間に位置する第３電子輸送層１７７０（ＥＴＬ３）と、第３電子輸送層１７７０と第２電極１１３０の間に位置する電子注入層１７８０（ＥＩＬ）のうち、少なくともいずれか１つを含むことができる。任意選択で、第３発光部１７２０は、第３正孔輸送層１７６０と第３発光物質層１７４０の間に位置する第３電子遮断層１７６５（ＥＢＬ３）と、第３発光物質層１７４０と第３電子輸送層１７７０の間に位置する第３正孔遮断層１７７５（ＨＢＬ３）のうち、少なくともいずれか１つをさらに含むことができる。
第１電荷発生層１５８０は、第１発光部１５２０と第２発光部１６２０の間に位置する。言い換えると、第１発光部１５２０と第２発光部１６２０は、第１電荷発生層１５８０を介して接続される。第１電荷発生層１５８０は、第１Ｎ型電荷発生層１５８２と第１Ｐ型電荷発生層１５８４が接合されたＰＮ型であり得る。第１Ｎ型電荷発生層１５８２は、第１電子輸送層１５７０と第２正孔輸送層１６６０の間に位置し、第１Ｐ型電荷発生層１５８４は、第１Ｎ型電荷発生層１５８２と第２正孔輸送層１６６０の間に位置する。
第２電荷発生層１６８０は、第２発光部１６２０と第３発光部１７２０の間に位置する。言い換えると、第２発光部１６２０と第３発光部１７２０は、第２電荷発生層１６８０を介して接続される。第２電荷発生層１６８０は、第２Ｎ型電荷発生層１６８２と第２Ｐ型電荷発生層１６８４が接合されたＰＮ型であり得る。第２Ｎ型電荷発生層１６８２は、第２電子輸送層１６７０と第３正孔輸送層１７６０の間に位置し、第２Ｐ型電荷発生層１６８４は、第２Ｎ型電荷発生層１６８２と第３正孔輸送層１７６０の間に位置する。
本発明の例示的な側面において、第１発光物質層１５４０と第３発光物質層１７４０はそれぞれ、青色発光物質層であり得る。例えば、第１発光物質層１５４０と第３発光物質層１７４０は、それぞれ独立して、化学式１～化学式５の構造を有する遅延蛍光物質である第１化合物ＤＦと、化学式６～化学式８の構造を有する蛍光物質である第２化合物ＦＤを含み、任意選択で、ホストであり得る第３化合物Ｈを含むことができる。第１発光物質層１５４０および第３発光物質層１７４０を構成する第１化合物ＤＦ、第２化合物ＦＤ、および第３化合物Ｈは、それぞれ同一であってもよく、相違していてもよい。場合により、第３発光物質層１７４０は、第１発光物質層１５４０に含まれる第１化合物ＤＦと第２化合物ＦＤのうち、少なくとも一方とは異なる別の化合物を含み、第１発光物質層１５４０とは異なる波長の光を発したり、または異なる発光効率を有することができる。
例えば、第１発光物質層１５４０および第３発光物質層１７４０が第１化合物ＤＦ、第２化合物ＦＤ、および第３化合物Ｈを含む場合、第１発光物質層１５４０と第３発光物質層１７４０のそれぞれにおける第３化合物Ｈの含有量は、第１化合物ＤＦの含有量より大きく、第１化合物ＤＦの含有量は第２化合物ＦＤの含有量より大きくてもよい。第１化合物ＤＦの含有量が第２化合物ＦＤの含有量より大きい場合、第１化合物ＤＦから第２化合物ＦＤへと十分なエネルギー移動が起こり得る。
第２発光物質層１６４０を構成する中間の下部発光物質層１６４２（第１層）と中間の上部発光物質層１６４４（第２層）のうち、いずれか一方は緑色発光物質層であり、他方は赤色発光物質層であり得る。すなわち、緑色発光物質層と赤色発光物質層が連続して積層され、第２発光物質層１６４０を成す。
例えば、緑色発光物質層であり得る中間の下部発光物質層１６４２は、ホストおよび緑色のドーパントを含むことができ、赤色発光物質層である中間の上部発光物質層１６４４は、ホストおよび赤色のドーパントを含むことができる。一例に、ホストは第３化合物Ｈを含み、緑色および赤色のドーパントは、それぞれ緑色および赤色の燐光物質、緑色および赤色の蛍光物質、緑色および赤色の遅延蛍光物質のうち、少なくとも１つを含むことができる。
有機発光ダイオードＤ７は、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３（図１５を参照）で白色光を発し、該白色光は、第１～第３画素領域Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれにおけるカラーフィルタ層１０２０（図２０を参照）を透過する。それにより、有機発光表示装置１０００（図２０を参照）は、フルカラーの映像を実現することができる。
図２２において、有機発光ダイオードＤ７は、青色発光物質層である第１発光物質層１５４０および第３発光物質層１７４０を個々に含み、第１～第３発光部１５２０、１６２０、１７２０を含む三重積層構造を有するが、第１発光物質層１５４０を含む第１発光部１５２０と、第３発光物質層１７４０を含む第３発光部１７２０のうち、いずれか一方が省略され、二重積層構造を有することもできる。
以下、例示的な実施形態を用いて本発明を説明するが、本発明が下記の実施例に記載の技術思想に限定されるものではない。
実施例１（Ｅｘ．１）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第１化合物ＤＦとして化学式５の化合物１－４７（ＨＯＭＯ：－５．６ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ、オンセット波長：４３０ｎｍ、電子供与体と電子受容体との間の二面角（以下、二面角と称する）：７３．８°）、第２化合物ＦＤとして化学式８の化合物２－１（ＨＯＭＯ：－５．６ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．９ｅＶ）、第３化合物ＨとしてｍＣＢＰ（ＨＯＭＯ：－６．０ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．５ｅＶ）を含む有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第１化合物ＤＦとして化学式５の化合物１－４７（ＨＯＭＯ：－５．６ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ、オンセット波長：４３０ｎｍ、電子供与体と電子受容体との間の二面角（以下、二面角と称する）：７３．８°）、第２化合物ＦＤとして化学式８の化合物２－１（ＨＯＭＯ：－５．６ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．９ｅＶ）、第３化合物ＨとしてｍＣＢＰ（ＨＯＭＯ：－６．０ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．５ｅＶ）を含む有機発光ダイオードを製造した。
ＩＴＯ基板を使用する前にＵＶオゾンで洗浄し、蒸発システムに載置した。続いて、蒸着のため、蒸着チャンバー内に移送し、約１０－７Ｔｏｒｒの真空下、加熱ボートから蒸発させ、次のような順で基板の上部に有機物層を蒸着した。有機物の蒸着速度は、１Å／ｓに設定した。
陽極（ＩＴＯ、５０ｎｍ）、正孔注入層（ＨＡＴ－ＣＮ、７ｎｍ）、正孔輸送層（ＮＰＢ、４５ｎｍ）、電子遮断層（ＴＡＰＣ、１０ｎｍ）、発光物質層（ｍＣＢＰ：化合物１‐４７：化合物２－１＝６９：３０：１の重量比、３０ｎｍ）、正孔遮断層（Ｂ３ＰＹＭＰＭ、１０ｎｍ）、電子遮断層（ＴＰＢｉ、３０ｎｍ）、電子注入層（ＬｉＦ）、陰極（Ａｌ）。
ＣＰＬ（キャッピング層）を成膜した後、ガラスで封止した。発光層および陰極を蒸着した後、皮膜を形成するため、蒸着チャンバーから乾燥ボックスに移し、続いてＵＶ硬化エポキシおよび水分ゲッターを使用して封止した。以下、発光層に用いられた有機化合物の構造を示す。
実施例２（Ｅｘ．２）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３（ＨＯＭＯ：－５．４ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ）を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３（ＨＯＭＯ：－５．４ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ）を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
実施例３（Ｅｘ．３）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２４（ＨＯＭＯ：－５．５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ）を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２４（ＨＯＭＯ：－５．５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ）を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
実施例４（Ｅｘ．４）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、化学式５の化合物１－８３（ＨＯＭＯ：－５．５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ、オンセット波長：４３４ｎｍ、二面角：６５．８°）を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、化学式５の化合物１－８３（ＨＯＭＯ：－５．５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ、オンセット波長：４３４ｎｍ、二面角：６５．８°）を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
実施例５（Ｅｘ．５）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３（ＨＯＭＯ：－５．４ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ）を用いたことを除き、実施例４と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３（ＨＯＭＯ：－５．４ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ）を用いたことを除き、実施例４と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
実施例６（Ｅｘ．６）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２４（ＨＯＭＯ：－５．５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ）を用いたことを除き、実施例４と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２４（ＨＯＭＯ：－５．５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ）を用いたことを除き、実施例４と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
実施例７（Ｅｘ．７）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、化学式５の化合物１－４８（ＨＯＭＯ：－５．６ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．６ｅＶ、オンセット波長：４３０ｎｍ、二面角：７２．０°）を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、化学式５の化合物１－４８（ＨＯＭＯ：－５．６ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．６ｅＶ、オンセット波長：４３０ｎｍ、二面角：７２．０°）を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
実施例８（Ｅｘ．８）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３（ＨＯＭＯ：－５．４ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ）を用いたことを除き、実施例７と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３（ＨＯＭＯ：－５．４ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ）を用いたことを除き、実施例７と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
実施例９（Ｅｘ．９）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、化学式５の化合物１－１１２（ＨＯＭＯ：－５．６ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ、オンセット波長：４３２ｎｍ、二面角：７０．４°）を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、化学式５の化合物１－１１２（ＨＯＭＯ：－５．６ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ、オンセット波長：４３２ｎｍ、二面角：７０．４°）を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
実施例１０（Ｅｘ．１０）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３（ＨＯＭＯ：－５．４ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ）を用いたことを除き、実施例９と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３（ＨＯＭＯ：－５．４ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ）を用いたことを除き、実施例９と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
下記の表１に、実施例１～実施例１０で用いた第１化合物および第２化合物のＨＯＭＯエネルギー準位、第１化合物と第２化合物のＨＯＭＯエネルギーバンドギャップ（ΔＨＯＭＯ）、第１化合物のオンセット波長（λｏｎｓｅｔ
ＤＦ、ｎｍ）、第１化合物の二面角をそれぞれ示す。
比較例１（Ｒｅｆ．１）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層に、ｍＣＢＰと化学式８の化合物１－４７を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層に、ｍＣＢＰと化学式８の化合物１－４７を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例２（Ｒｅｆ．２）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－１（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ）を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－１（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ）を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例３（Ｒｅｆ．３）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－２（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．６ｅＶ）を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－２（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．６ｅＶ）を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例４（Ｒｅｆ．４）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層に、ｍＣＢＰと化学式８の化合物１－８３を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例４と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層に、ｍＣＢＰと化学式８の化合物１－８３を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例４と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例５（Ｒｅｆ．５）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－１（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ）を用いたことを除き、実施例４と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－１（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ）を用いたことを除き、実施例４と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例６（Ｒｅｆ．６）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－２（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．６ｅＶ）を用いたことを除き、実施例４と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－２（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．６ｅＶ）を用いたことを除き、実施例４と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例７（Ｒｅｆ．７）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層に、ｍＣＢＰと化学式８の化合物１－４８を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例７と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層に、ｍＣＢＰと化学式８の化合物１－４８を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例７と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例８（Ｒｅｆ．８）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－１（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ）を用いたことを除き、実施例７と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－１（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ）を用いたことを除き、実施例７と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例９（Ｒｅｆ．９）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層に、ｍＣＢＰと化学式８の化合物１－１１２を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例９と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層に、ｍＣＢＰと化学式８の化合物１－１１２を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例９と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例１０（Ｒｅｆ．１０）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－１（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ）を用いたことを除き、実施例９と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－１（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ）を用いたことを除き、実施例９と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例１１（Ｒｅｆ．１１）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層に、ｍＣＢＰと下記の化合物１－１（ＨＯＭＯ：－５．９ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ、オンセット波長：４３４ｎｍ、二面角：６８．７°）を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層に、ｍＣＢＰと下記の化合物１－１（ＨＯＭＯ：－５．９ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ、オンセット波長：４３４ｎｍ、二面角：６８．７°）を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例１２（Ｒｅｆ．１２）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．１－１を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．１－１を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例１３（Ｒｅｆ．１３）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３を用いたことを除き、比較例１２と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３を用いたことを除き、比較例１２と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例１４（Ｒｅｆ．１４）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２４を用いたことを除き、比較例１２と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２４を用いたことを除き、比較例１２と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例１５（Ｒｅｆ．１５）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－１（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ）を用いたことを除き、比較例１２と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－１（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ）を用いたことを除き、比較例１２と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例１６（Ｒｅｆ．１６）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－２（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．６ｅＶ）を用いたことを除き、比較例１２と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－２（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．６ｅＶ）を用いたことを除き、比較例１２と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例１７（Ｒｅｆ．１７）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層に、ｍＣＢＰと下記の化合物Ｒｅｆ．１－２（ＨＯＭＯ：－６．０ｅＶ、ＬＵＭＯ：－３．０ｅＶ、オンセット波長：４２６ｎｍ、二面角：５４．５°）を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層に、ｍＣＢＰと下記の化合物Ｒｅｆ．１－２（ＨＯＭＯ：－６．０ｅＶ、ＬＵＭＯ：－３．０ｅＶ、オンセット波長：４２６ｎｍ、二面角：５４．５°）を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例１８（Ｒｅｆ．１８）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．１－２を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．１－２を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例１９（Ｒｅｆ．１９）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２４を用いたことを除き、比較例１８と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２４を用いたことを除き、比較例１８と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例２０（Ｒｅｆ．２０）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－１（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ）を用いたことを除き、比較例１８と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．２－１（ＨＯＭＯ：－５．２ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ）を用いたことを除き、比較例１８と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例２１（Ｒｅｆ．２１）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層に、ｍＣＢＰと下記の化合物Ｒｅｆ．１－３（ＨＯＭＯ：－５．６ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．６ｅＶ、オンセット波長：４２４ｎｍ、二面角：７０．０°）を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層に、ｍＣＢＰと下記の化合物Ｒｅｆ．１－３（ＨＯＭＯ：－５．６ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．６ｅＶ、オンセット波長：４２４ｎｍ、二面角：７０．０°）を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例２２（Ｒｅｆ．２２）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．１－３を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．１－３を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例２３（Ｒｅｆ．２３）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３を用いたことを除き、比較例２２と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３を用いたことを除き、比較例２２と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例２４（Ｒｅｆ．２４）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層に、ｍＣＢＰと下記の化合物Ｒｅｆ．１－４（ＨＯＭＯ：－５．５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ、オンセット波長：４５０ｎｍ、二面角：６８．５°）を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層に、ｍＣＢＰと下記の化合物Ｒｅｆ．１－４（ＨＯＭＯ：－５．５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ、オンセット波長：４５０ｎｍ、二面角：６８．５°）を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例２５（Ｒｅｆ．２５）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．１－４を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．１－４を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例２６（Ｒｅｆ．２６）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３を用いたことを除き、比較例２５と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３を用いたことを除き、比較例２５と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例２７（Ｒｅｆ．２７）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層に、ｍＣＢＰと下記の化合物Ｒｅｆ．１－４（ＨＯＭＯ：－５．５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ、オンセット波長：４５０ｎｍ、二面角：６８．５°）を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層に、ｍＣＢＰと下記の化合物Ｒｅｆ．１－４（ＨＯＭＯ：－５．５ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．７ｅＶ、オンセット波長：４５０ｎｍ、二面角：６８．５°）を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例２８（Ｒｅｆ．２８）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．１－５を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．１－５を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例２９（Ｒｅｆ．２９）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３を用いたことを除き、比較例２８と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３を用いたことを除き、比較例２８と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例３０（Ｒｅｆ．３０）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層に、ｍＣＢＰと下記の化合物Ｒｅｆ．１－６（ＨＯＭＯ：－５．６ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ、オンセット波長：４４８ｎｍ、二面角：７８．６°）を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層に、ｍＣＢＰと下記の化合物Ｒｅｆ．１－６（ＨＯＭＯ：－５．６ｅＶ、ＬＵＭＯ：－２．８ｅＶ、オンセット波長：４４８ｎｍ、二面角：７８．６°）を７０：３０の重量比で配合したことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例３１（Ｒｅｆ．３１）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．１－６を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
発光物質層の第１化合物として、化合物１－４７に代わり、下記の化合物Ｒｅｆ．１－６を用いたことを除き、実施例１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。
比較例３２（Ｒｅｆ．３２）：有機発光ダイオードの製造
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３を用いたことを除き、比較例３１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。比較例で用いた比較化合物の構造を下記に示す。
発光物質層の第２化合物として、化合物２－１に代わり、化学式８の化合物２－２３を用いたことを除き、比較例３１と同じ物質を用いて、有機発光ダイオードを製造した。比較例で用いた比較化合物の構造を下記に示す。
比較化合物
下記の表２に、比較例１～比較例３２で用いた第１化合物および第２化合物のＨＯＭＯエネルギー準位、第１化合物と第２化合物のＨＯＭＯエネルギーバンドギャップ（ΔＨＯＭＯ）、第１化合物のオンセット波長（λｏｎｓｅｔ
ＤＦ、ｎｍ）、第１化合物の二面角をそれぞれ示す。
実験例１：有機発光ダイオードの発光特性測定
実施例１～実施例１０、および比較例１～比較例３２でそれぞれ製造された有機発光ダイオードの光学特性を測定した。９ｍｍ２の放出領域を有するそれぞれの有機発光ダイオードを外部の電力供給源に接続し、電流供給源（ＫＥＩＴＨＬＥＹ）および光度計（ＰＲ６５０）を用いて、室温で素子の特性を評価した。８．６ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で、それぞれの有機発光ダイオードの駆動電圧（Ｖ）、色座標（ＣＩＥｙ）、外部量子効率（ＥＱＥ、％）、ＬＴ９５（初期輝度から９５％までの減少に要する時間、相対値）、正孔トラップと励起複合体の形成有無（正孔トラップおよび／または励起複合体が形成されたらＹ、正孔トラップおよび／または励起複合体が形成されなかったらＮ）をそれぞれ測定した。実施例１～実施例１０でそれぞれ製造された有機発光ダイオードの発光特性を表３に、比較例１～比較例３２でそれぞれ製造された有機発光ダイオードの発光特性を表４に示す。
実施例１～実施例１０、および比較例１～比較例３２でそれぞれ製造された有機発光ダイオードの光学特性を測定した。９ｍｍ２の放出領域を有するそれぞれの有機発光ダイオードを外部の電力供給源に接続し、電流供給源（ＫＥＩＴＨＬＥＹ）および光度計（ＰＲ６５０）を用いて、室温で素子の特性を評価した。８．６ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で、それぞれの有機発光ダイオードの駆動電圧（Ｖ）、色座標（ＣＩＥｙ）、外部量子効率（ＥＱＥ、％）、ＬＴ９５（初期輝度から９５％までの減少に要する時間、相対値）、正孔トラップと励起複合体の形成有無（正孔トラップおよび／または励起複合体が形成されたらＹ、正孔トラップおよび／または励起複合体が形成されなかったらＮ）をそれぞれ測定した。実施例１～実施例１０でそれぞれ製造された有機発光ダイオードの発光特性を表３に、比較例１～比較例３２でそれぞれ製造された有機発光ダイオードの発光特性を表４に示す。
表３および表４に示したように、第１化合物と第２化合物のＨＯＭＯエネルギーバンドギャップを０．３ｅＶ未満、第１化合物のオンセット波長を４３０ｎｍ～４４０ｎｍに設定した有機発光ダイオードの発光特性が大きく向上した。具体的に説明すると、比較例１、比較例４、比較例７、比較例９、比較例１１、比較例１７、比較例２１、比較例２４、比較例２７、および比較例３０にしたがって、発光物質層のドーパントとして第１化合物のみを採用した有機発光ダイオードに比べ、実施例で製造された有機発光ダイオードの駆動電圧は、最大２１．５％減少し、ＥＱＥは最大２５６．７％向上し、発光寿命は大幅に向上した。また、該比較例で製造された有機発光ダイオードに比較し、実施例で製造された有機発光ダイオードは、青色の波長帯域の発光波長を実現した。
比較例２～３、比較例４～６、比較例８、比較例１２～１６、および比較例１７～２０から分かるように、第１化合物と第２化合物間のＨＯＭＯエネルギーバンドギャップが０．３ｅＶを超えた場合、正孔トラップが発生した。また、比較例１５～１６、および比較例２０から分かるように、第１化合物と第２化合物間のＨＯＭＯエネルギーバンドギャップが０．５ｅＶを超えた場合、励起複合体が形成された。
正孔トラップが発生した比較例２～３、比較例４～６、比較例８、比較例１０、比較例１２～１４、および比較例１８～１９で製造された有機発光ダイオードに比べ、実施例で製造された有機発光ダイオードの駆動電圧は、最大３５．６％減少し、ＥＱＥは最大３８７．７％向上し、発光寿命は大幅に向上した。一方、正孔トラップと励起複合体、両方共に発生した比較例１５～１６および比較例２０で製造された有機発光ダイオードに比較し、実施例で製造された有機発光ダイオードのＥＱＥは、最大１８８．０％向上し、発光寿命は大幅に向上した。特に、比較例１５～１６および比較例２０で製造された有機発光ダイオードにおいて、第１化合物と第２化合物が両方発光したため、色純度が低下し、色座標が緑色領域に移動した。
一方、比較例２２および比較例２３にしたがって、オンセット波長が４３０ｎｍ未満である第１化合物を採用した有機発光ダイオードに比較し、実施例で製造された有機発光ダイオードのＥＱＥは、最大１００．８％向上し、発光寿命は大幅に向上した。比較例２５および比較例２６にしたがって、オンセット波長が４５０ｎｍを超える第１化合物を採用した有機発光ダイオードに比較し、実施例で製造された有機発光ダイオードのＥＱＥは最大９４．３％向上し、発光寿命は大幅に向上した。特に、比較例２５および比較例２６にしたがって製造された有機発光ダイオードにおいて、色純度が低下し、色座標が緑色領域に移動した。
また、比較例２７～２８および比較例３１～３２のように、オンセット波長が４３０ｎｍを下回る、または４４０ｎｍを超え、電子供与体部分（ｍｏｉｅｔｙ）としてアクリジン部分を含んでいることから二面角が増加した第１化合物を採用した有機発光ダイオードに比較し、実施例で製造された有機発光ダイオードの駆動電圧は、最大２３．３％低下し、ＥＱＥは、最大２４６．４％向上し、発光寿命は大幅に向上した。
以上、本発明の例示的な実施形態および実施例に基づき、本発明を説明したが、本発明は、前述した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。むしろ、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き、様々な変形や変更を容易に推考することができる。また、かかる変形や変更が全て本発明の権利範囲に属するということは、請求の範囲から明らかである。
１００、５００、１０００…有機発光表示装置、２１０、６１０、１１１０…第１電極、２２０、２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ、６２０、１１２０、１１２０Ａ…発光層、２３０、６３０、１１３０…第２電極、２４０、２４０Ａ、２４０Ｂ、６４０、１２４０、１３４０、１４４０、１５４０、１６４０、１７４０…発光物質層、Ｄ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７…有機発光ダイオード、Ｔｒ…薄膜トランジスタ
Claims (24)
- 第１電極と、
前記第１電極と対向する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極の間に位置し、少なくとも１つの発光物質層を含む発光層とを含み、
前記少なくとも１つの発光物質層は、第１化合物および第２化合物を含み、
前記第１化合物は、下記化学式１の構造を有する有機化合物を含み、前記第２化合物は、下記化学式６の構造を有する有機化合物を含む有機発光ダイオード。
- 前記第１化合物の最高被占軌道（ＨＯＭＯ）エネルギー準位（ＨＯＭＯＤＦ）と、前記第２化合物のＨＯＭＯエネルギー準位（ＨＯＭＯＦＤ）は、下記式（Ｉ）を満たす、請求項１に記載の有機発光ダイオード。
│ＨＯＭＯＦＤ－ＨＯＭＯＤＦ│＜０．３ｅＶ…（Ｉ） - 前記第２化合物の励起一重項エネルギー準位と励起三重項エネルギー準位との間のエネルギーバンドギャップは、前記第１化合物の励起一重項エネルギー準位と励起三重項エネルギー準位との間のエネルギーバンドギャップより小さい、請求項１に記載の有機発光ダイオード。
- 前記第１化合物の最高被占軌道（ＨＯＭＯ）エネルギー準位と、最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギー準位との間のエネルギーバンドギャップは、－２．６ｅＶ以上、－３．１ｅＶ以下である、請求項１に記載の有機発光ダイオード。
- 前記第１化合物のオンセット波長は、４３０ｎｍ～４４０ｎｍである、請求項１に記載の有機発光ダイオード。
- 前記第１化合物は、下記化学式３の構造を有する、請求項１に記載の有機発光ダイオード。
- 前記第１化合物は、下記の有機化合物から選択される、請求項１に記載の有機発光ダイオード。
有機化合物
- 前記第２化合物は、下記化学式７Ａ～化学式７Ｃの構造を有する有機化合物を含む、請求項１に記載の有機発光ダイオード。
- 前記第２化合物は、下記の有機化合物から選択される、請求項１に記載の有機発光ダイオード。
有機化合物
- 前記少なくとも１つの発光物質層は、単層構造の発光物質層を含む、請求項１に記載の有機発光ダイオード。
- 前記単層構造の発光物質層は、第３化合物をさらに含む、請求項１０に記載の有機発光ダイオード。
- 前記単層構造の発光物質層中、前記第１化合物の含有量は、１０重量％～４０重量％であり、前記第２化合物の含有量は、０．１重量％～５重量％であり、前記第３化合物の含有量は、５５重量％～８５重量％である、請求項１１に記載の有機発光ダイオード。
- 前記第３化合物の励起三重項エネルギー準位は、前記第１化合物の励起三重項エネルギー準位より高く、前記第１化合物の励起三重項エネルギー準位は、前記第２化合物の励起三重項エネルギー準位より高い、請求項１１に記載の有機発光ダイオード。
- 前記第３化合物の励起一重項エネルギー準位は、前記第１化合物の励起一重項エネルギー準位より高く、前記第１化合物の励起一重項エネルギー準位は、前記第２化合物の励起一重項エネルギー準位より高い、請求項１１に記載の有機発光ダイオード。
- 前記少なくとも１つの発光物質層は、前記第１電極と前記第２電極の間に位置する第１発光物質層、そして前記第１電極と前記第１発光物質層の間、または前記第２電極と前記第１発光物質層の間に位置する第２発光物質層を含み、
前記第１発光物質層は前記第１化合物を含み、
前記第２発光物質層は前記第２化合物を含む、請求項１に記載の有機発光ダイオード。 - 前記第１発光物質層は第３化合物をさらに含み、前記第２発光物質層は第４化合物をさらに含む、請求項１５に記載の有機発光ダイオード。
- 前記第３化合物の励起三重項エネルギー準位は、前記第１化合物の励起三重項エネルギー準位より高く、前記第１化合物の励起三重項エネルギー準位は、前記第２化合物の励起三重項エネルギー準位より高い、請求項１６に記載の有機発光ダイオード。
- 前記第３化合物の励起一重項エネルギー準位は、前記第１化合物の励起一重項エネルギー準位より高く、前記第１化合物の励起一重項エネルギー準位は、前記第２化合物の励起一重項エネルギー準位より高い、請求項１６に記載の有機発光ダイオード。
- 前記第４化合物の励起一重項エネルギー準位は、前記第２化合物の励起一重項エネルギー準位より高い、請求項１６に記載の有機発光ダイオード。
- 前記少なくとも１つの発光物質層は、前記第１発光物質層を介在し、前記第２発光物質層の反対側に位置する第３発光物質層をさらに含む、請求項１５に記載の有機発光ダイオード。
- 前記第３発光物質層は、第５化合物および第６化合物を含み、
前記第５化合物は、前記化学式６の構造を有する有機化合物を含む、請求項２０に記載の有機発光ダイオード。 - 前記発光層は、前記第１電極と前記第２電極の間に位置する第１発光部と、前記第１発光部と前記第２電極の間に位置する第２発光部と、前記第１発光部と前記第２発光部の間に位置する電荷発生層とを含み、
前記第１発光部と前記第２発光部のうち、少なくとも１つは、前記少なくとも１つの発光物質層を含む、請求項１に記載の有機発光ダイオード。 - 前記第１発光部は、前記少なくとも１つの発光物質層を含み、
前記第２発光部は、赤色と緑色のうち、少なくとも１色の光を出射する、請求項２２に記載の有機発光ダイオード。 - 基板と、
前記基板上に位置する、請求項１に記載の有機発光ダイオードとを含む有機発光装置。
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