KR20200054426A - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
일 실시예의 유기 전계 발광 소자는 제1 전극, 제1 전극 상에 제공된 정공수송영역, 정공수송영역 상에 제공되며, 제1 발광 호스트 및 제1 발광 도펀트를 포함하는 제1 발광층, 제1 발광층 상에 제공되며, 제1 전자수송물질 및 제2 발광 도펀트를 포함하는 제2 발광층, 제2 발광층 상에 제공되며, 제2 전자수송물질을 포함하는 전자수송영역 및 전자수송영역 상에 제공된 제2 전극을 포함하고, 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지(T1a), 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지(T1b) 및 제2 전자수송물질의 삼중항 에너지(T1c)는 T1a < T1b < T1c 이며, 높은 발광 효율을 나타낼 수 있다.
Description
본 발명은 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
영상 표시 장치로서, 유기 전계 발광 소자(Organic Electroluminescence Display)의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 유기 전계 발광 소자는 액정 표시 장치 등과는 다르고, 제1 전극 및 제2 전극으로부터 주입된 정공 및 전자를 발광층에서 재결합시킴으로써, 발광층에 포함되는 유기 화합물인 발광 재료를 발광시켜서 표시를 실현하는 소위 자발광형의 표시 장치이다.
유기 전계 발광 소자를 표시 장치에 응용함에 있어서는, 유기 전계 발광 소자의 저 구동 전압화, 고 발광 효율화 및 장수명화가 요구되고 있으며, 이를 안정적으로 구현할 수 있는 유기 전계 발광 소자용 재료 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
본 발명은 효율이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 유기 전계 발광 소자는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 제공된 정공수송영역; 상기 정공수송영역 상에 제공되며, 제1 발광 호스트 및 제1 발광 도펀트를 포함하는 제1 발광층; 상기 제1 발광층 상에 제공되며, 제1 전자수송물질 및 제2 발광 도펀트를 포함하는 제2 발광층; 상기 제2 발광층 상에 제공되며, 제2 전자수송물질을 포함하는 전자수송영역; 및 상기 전자수송영역 상에 제공된 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지(T1a), 상기 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지(T1b) 및 상기 제2 전자수송물질의 삼중항 에너지(T1c)는 T1a < T1b < T1c 이다.
상기 제2 발광 도펀트와 상기 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지 차이(T1b - T1a)는 0.3 eV 이상일 수 있다.
상기 제2 전자수송물질과 상기 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지 차이(T1c - T1b)는 0.4 eV 이상일 수 있다.
상기 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지(T1a)는 1.3eV 이상 2.0eV 이하일 수 있다.
상기 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지(T1b)는 1.7eV 이상 2.8eV 이하일 수 있다.
상기 제2 전자수송물질의 삼중항 에너지(T1c)는 2.2eV 이상 3.3eV 이하일 수 있다.
상기 전자수송영역은 복수의 유기층들을 포함하고, 상기 유기층들 중 상기 제2 발광층에 인접한 유기층이 상기 제2 전자수송물질을 포함할 수 있다.
상기 전자수송영역은 상기 제2 발광층 상에 제공된 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 제공된 전자 수송층; 및 상기 전자 수송층 상에 제공된 전자 주입층을 포함하고, 상기 버퍼층이 상기 제2 전자수송물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 발광층은 평면상에서 이웃하여 배치된 제1 서브 발광층, 제2 서브 발광층 및 제3 서브 발광층을 포함하고,
상기 제1 서브 발광층이 상기 제1 발광 호스트 및 상기 제1 발광 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 제1 발광 도펀트와 상기 제2 발광 도펀트는 동일색의 광을 방출할 수 있다.
상기 제1 서브 발광층은 청색 발광층이며, 상기 제2 서브 발광층은 녹색 발광층이며, 상기 제3 서브 발광층은 적색 발광층일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자는 효율이 우수하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자는 장수명 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 4는 도 1의 II-II'선에 대응하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 4는 도 1의 II-II'선에 대응하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면 및 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 “상에 있다”, “연결 된다”, 또는 “결합된다”고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
“및/또는”은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, “아래에”, “하측에”, “위에”, “상측에” 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 유기 전계 발광 소자는 제1 화소 영역(PXA1), 제2 화소 영역(PXA2), 및 제3 화소 영역(PXA3)을 포함한다. 제1 화소 영역(PXA1), 제2 화소 영역(PXA2), 및 제3 화소 영역(PXA3)은 평면 상에서 이웃하여 배치될 수 있으며, 서로 다른 색의 광을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 화소 영역(PXA1)은 청색의 광을 제공할 수 있고, 제2 화소 영역(PXA2)은 녹색의 광을 제공할 수 있고, 제3 화소 영역(PXA3)은 적색의 광을 제공할 수 있다.
제1 내지 제3 화소 영역(PXA1, PXA2, PXA3) 각각의 면적은 서로 상이할 수 있다. 상기 면적은 평면 상에서 보았을 때의 면적을 의미할 수 있다. 예를 들어, 청색의 광을 제공하는 제1 화소 영역(PXA1)의 면적이 가장 크고, 그 다음으로 적색의 광을 제공하는 제3 화소 영역(PXA3)의 면적이 2 번째로 클 수 있다. 녹색 광을 제공하는 제2 화소 영역(PXA2)의 면적이 가장 작을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 화소 영역의 배열 구조는 펜타일 구조라 명칭될 수 있다. 다만, 본 발명이 도 1에 도시된 화소 영역의 배열 구조에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 다른 일 실시예에서 화소 영역은 제1 방향(DR1)을 따라, 제1 화소 영역(PXA1), 제2 화소 영역(PXA2) 및 제3 화소 영역(PXA3)이 순차적으로 번갈아 가며 배열되는 스트라이프 구조를 가질 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다. 도 2는 하나의 화소 영역에 대한 단면도일 수 있다.
도 2를 참조하면, 유기 전계 발광 소자(10)는 제1 전극(EL1) 및 제1 전극(EL1)과 서로 마주 보고 배치되는 제2 전극(EL2)을 포함하고, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2) 사이에 배치되는 복수의 유기층들을 포함할 수 있다. 복수의 유기층들은 정공수송영역(HTR), 제1 발광층(EML1), 제2 발광층(EML2), 및 전자수송영역(ETR)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 발광층(EML1)은 제1 발광 호스트 및 제1 발광 도펀트를 포함하고, 전자수송영역(ETR)은 제2 전자수송물질을 포함한다. 제2 발광층(EML2)은 제1 발광층(EML1)과 전자수송영역(ETR) 사이에 제공되며, 제1 전자수송물질 및 제2 발광 도펀트를 포함한다.
일 실시예에서, 유기 전계 발광 소자(10)는 제1 발광층(EML1), 제2 발광층(EML2) 및 전자수송영역(ETR)간의 삼중항 에너지 레벨(T1)이 제어된다. 보다 구체적으로, 제2 전자수송물질의 삼중항 에너지(T1c)는 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지(T1a), 및 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지(T1b) 보다 크고, 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지(T1b)는 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지(T1a)보다 크다. 즉, 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지(T1a), 상기 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지(T1b) 및 제2 전자수송물질의 삼중항 에너지(T1c)는 T1a < T1b < T1c 의 관계식을 만족한다. 상기와 같이 삼중항 에너지 레벨이 제어되는 경우, 제1 발광층(EML1)의 호스트 상에서 발생한 삼중항 여기자가 제1 발광층(EML1)외의 층으로 확산되는 것을 방지할 수 있으므로 발광효율이 향상될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 발광 도펀트와 상기 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지 차이(T1b - T1a)는 0.4 eV 이상일 수 있다. 제2 발광 도펀트와 상기 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지 차이가 0.4 eV 이상인 경우, 제1 발광 호스트 상에서 발생한 삼중항 여기자가 제2 발광 도펀트로 이동하지 않으며, 삼중항 여기자를 보다 효율적으로 제1 발광층(EML1)에 속박할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 전자수송물질과 상기 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지 차이(T1c - T1b)는 0.5 eV 이상일 수 있다. 제2 전자수송물질과 상기 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지 차이가 0.5 eV 이상인 경우, 보다 효율적으로 삼중항 여기자가 제1 발광층(EML1)외의 층으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지(T1a)는 1.3eV 이상 2.0eV 이하일 수 있으나, 상기 삼중항 에너지의 관계식을 만족하는 경우라면 특별히 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지(T1b)는 1.7eV 이상 2.5eV 이하일 수 있으나, 상기 삼중항 에너지의 관계식을 만족하는 경우라면 특별히 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 제2 전자수송물질의 삼중항 에너지(T1c)는 2.2eV 이상 3.2eV 이하일 수 있으나, 상기 삼중항 에너지의 관계식을 만족하는 경우라면 특별히 제한되지 않는다.
제1 발광층(EML1)에서 제1 발광 도펀트는 제1 발광 호스트에 도핑될 수 있다. 제2 발광층(EML2)에서 제2 발광 도펀트는 제1 전자수송물질에 도핑될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 발광 도펀트의 도핑율과 제2 발광 도펀트의 도핑율은 같거나 상이할 수 있으며, 제1 발광 도펀트의 도핑율은 제2 발광 도펀트의 도핑율이하일 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 도펀트는 제1 발광 호스트에 대하여 0.1% 이상 3% 이하의 중량비로 도핑될 수 있고, 제2 발광 도펀트는 제1 전자수송물질에 대하여 3% 이상 10% 이하의 중량비로 도핑될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 제1 발광 도펀트는 제2 발광 도펀트와 동일색의 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 도펀트가 청색광을 방출하는 도펀트인 경우, 제2 발광 도펀트도 청색광을 방출하는 도펀트일 수 있다. 제1 발광 도펀트와 제2 발광 도펀트는 동일한 화합물을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 제1 발광 도펀트와 제2 발광 도펀트는 서로 상이한 화합물을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다. 도 3은 화소 영역들에 대응하는 단면도일 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 발광층(EML1)은 제1 서브 발광층(Sub-E1), 제2 서브 발광층(Sub-E2) 및 제3 서브 발광층(Sub-E3)을 포함할 수 있다. 제1 서브 발광층(Sub-E1), 제2 서브 발광층(Sub-E2) 및 제3 서브 발광층(Sub-E3)은 서로 다른 색을 방출하는 발광층일 수 있다. 제1 서브 발광층(Sub-E1), 제2 서브 발광층(Sub-E2) 및 제3 서브 발광층(Sub-E3) 중 적어도 어느 하나의 층은 제1 발광 호스트 및 상기 제1 발광 도펀트를 포함한다. 예를 들어, 제1 서브 발광층(Sub-E1)은 제1 발광 호스트 및 상기 제1 발광 도펀트를 포함할 수 있다.
도 4는 도 1의 II-II'선에 대응하는 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예의 유기 전계 발광 소자는 베이스 기판(BS) 상에 제공된 제1 전극(EL1), 제1 전극(EL1) 상에 제공된 정공수송영역(HTR), 정공수송영역(HTR) 상에 제공된 제1 발광층(EML1), 제1 발광층(EML1) 상에 제공된 제2 발광층(EML2), 제2 발광층(EML2) 상에 제공된 전자수송영역(ETR) 및 전자수송영역(ETR) 상에 제공된 제2 전극(EL2)을 포함한다.
베이스 기판(BS)은 유리 기판, 금속 기판, 또는 플라스틱 기판일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 전극(EL1)은 베이스 기판(BS) 상에 제공된다. 제1 전극(EL1)은 도전성을 갖는다. 제1 전극(EL1)은 화소 전극 또는 양극일 수 있다. 제1 전극(EL1)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제1 전극(EL1)가 투과형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등을 포함할 수 있다. 제1 전극(EL1)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제1 전극(EL1)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(EL1)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 전극(EL1)의 두께는 약 1000Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 1000Å 내지 약 3000Å일 수 있다.
정공수송영역(HTR)은 제1 전극(EL1) 상에 제공된다. 정공수송영역(HTR)은 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 정공버퍼층 및 전자저지층(EBL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
정공수송영역(HTR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 정공수송영역(HTR)은 정공주입층(HIL) 또는 정공수송층(HTL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 정공 주입 물질과 정공 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다.
도 5를 참조하면, 정공수송영역(HTR)은 제1 전극(EL1)으로부터 차례로 적층된 정공주입층(HIL)/정공수송층(HTL)의 구조를 가질 수 있다. 도 6을 참조하면, 정공수송영역(HTR)은 제1 전극(EL1)으로부터 차례로 적층된 정공주입층(HIL)/정공수송층(HTL)/전자저지층(EBL)의 구조를 가질 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
정공수송영역(HTR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 정공주입층(HIL)은 공지의 정공주입재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공주입층(HIL)은 트리페닐아민 함유 폴리에테르케톤(TPAPEK), 4-이소프로필-4’-메틸디페닐요오드늄테트라키스(펜타플루오로페닐)붕산염(PPBI), N, N’-디페닐-N, N’-비스-[4-(페닐-m-톨릴-아미노)-페닐]-페닐-4, 4’-디아민(DNTPD), 구리 프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, 4, 4’, 4”-트리스(3-메틸 페닐 페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), N, N’-디(1-나프틸)-N,N’-디페닐벤지딘(NPB), N,N’-비스(1-나프틸)-N,N’-디페닐-4,4’-디아민(α-NPD), 4,4’,4”-트리스{N,N 디페닐 아미노} 트리페닐아민(TDATA), 4,4’,4”-트리스(N,N-2-나프틸 페닐아미노)트리페닐아민(2-TNATA), 폴리아닐린/도데실 벤젠 설폰산(PANI/DBSA), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌설포네이트)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/캄퍼설폰산(PANI/CSA), 폴리아닐린/폴리(4-스티렌설포네이트)(PANI/PSS), 또는 HAT-CN(dipyrazino[2,3-f: 2',3'-h] quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예의 유기 전계 발광 소자(10)의 정공수송층(HTL)은 공지의 정공수송재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공수송층(HTL)은 1,1-비스[(디-4-트릴아미노)페닐]시클로헥산(TAPC), N-페닐카르바졸(N-Phenyl carbazole), 폴리비닐카르바졸(Polyvinyl carbazole) 등의 카르바졸 유도체, N,N’-비스(3-메틸페닐)-N,N’-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4’-디아민(TPD), 4,4’,4”-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민(TCTA), 또는 N,N’-디(1-나프틸)-N,N’-디페닐벤지딘(NPB), N,N’-비스(1-나프틸)-N,N’-디페닐-4,4’-디아민(α-NPD) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전자저지층(EBL)은 전자수송영역(ETR)으로부터 정공수송영역(HTR)으로의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다. 전자저지층(EBL)은 당 기술분야에 알려진 일반적인 재료를 포함할 수 있다. 전자저지층(EBL)은 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorine)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPD(N,N'-di(naphthalene-l-yl)-N,N'-diplienyl-benzidine), TAPC(4,4′-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), HMTPD(4,4'-Bis[N,N'-(3-tolyl)amino]-3,3'-dimethylbiphenyl) 또는 mCP 등을 포함할 수 있다.
정공수송영역(HTR)의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들어, 약 100Å 내지 약 5000Å일 수 있다. 정공주입층(HIL)의 두께는, 예를 들어, 약 30Å 내지 약 1000Å이고, 정공수송층(HTL)의 두께는 약 30Å 내지 약 1000Å 일 수 있다. 예를 들어, 전자저지층(EBL)의 두께는 약 10Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 정공수송영역(HTR), 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL) 및 전자저지층(EBL)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
정공수송영역(HTR)은 앞서 언급한 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하생성물질을 더 포함할 수 있다. 전하생성물질은 정공수송영역(HTR) 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다. 전하생성물질은 예를 들어, p-도펀트(dopant)일 수 있다. p-도펀트는 퀴논(quinone) 유도체, 금속 산화물 및 시아노(cyano)기 함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, p-도펀트의 비제한적인 예로는, TCNQ(Tetracyanoquinodimethane) 및 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane) 등과 같은 퀴논 유도체, 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 발광층(EML1)은 정공수송영역(HTR) 상에 제공된다. 제1 발광층(EML!)은 후술하는 제2 발광층(EML2)에 비해 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 제1 발광층(EML1)과 제2 발광층(EML2)의 두께 비는 2:1 내지 5:1 일 수 있다. 제1 발광층(EML1)의 두께는 상기 비율을 만족하는 경우 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 약 100Å 내지 약 1000Å 또는, 약 100Å 내지 약 500Å의 두께를 갖는 것일 수 있다. 제1 발광층(EML1)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
제1 발광층(EML)은 예를 들어, 형광 발광 물질, 인광 발광 물질, 또는 열 활성 지연 형광용 발광 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 제1 발광층(EML)은 제1 발광 호스트 및 제1 발광 도펀트를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 발광 호스트의 재료는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼중항 에너지 관계식을 만족하는 경우 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 제1 발광 호스트는 안트라센계 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "치환 또는 비치환된"은 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 실릴기, 붕소기, 포스핀 옥사이드기, 포스핀 설파이드기, 알킬기, 알케닐기, 아릴기 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미할 수 있다. 또한, 상기 예시된 치환기 각각은 치환 또는 비치환된 것일 수 있다. 예를 들어, 바이페닐기는 아릴기로 해석될 수도 있고, 페닐기로 치환된 페닐기로 해석될 수도 있다.
본 명세서에서, "인접하는 기와 결합하여 고리를 형성"한다는 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 형성하는 것을 의미할 수 있다. 탄화수소 고리는 지방족 탄화수소 고리 및 방향족 탄화수소 고리를 포함한다. 헤테로 고리는 지방족 헤테로 고리 및 방향족 헤테로 고리를 포함한다. 탄화수소 고리 및 헤테로 고리는 단환 또는 다환일 수 있다. 또한, 인접하는 기와 서로 결합하여 형성된 고리는 다른 고리와 연결되어 스피로 구조를 형성하는 것일 수도 있다.
본 명세서에서, "인접하는 기"는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기 또는 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 인접한 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 1,2-디메틸벤젠(1,2-dimethylbenzene)에서 2개의 메틸기는 서로 "인접하는 기"로 해석될 수 있고, 1,1-디에틸시클로펜테인(1,1-diethylcyclopentene)에서 2개의 에틸기는 서로 "인접하는 기"로 해석될 수 있다.
본 명세서에서, 할로겐 원자의 예로는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 또는 요오드 원자가 있다.
본 명세서에서, 알킬기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 알킬기의 탄소수는 1 이상 30 이하, 1 이상 20 이하, 1 이상 10 이하 또는 1 이상 6 이하이다. 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, t-부틸기, i-부틸기, 2- 에틸부틸기, 3, 3-디메틸부틸기, n-펜틸기, i-펜틸기, 네오펜틸기, t-펜틸기, 시클로펜틸기, 1-메틸펜틸기, 3-메틸펜틸기, 2-에틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, n-헥실기, 1-메틸헥실기, 2-에틸헥실기, 2-부틸헥실기, 시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 4-t-부틸시클로헥실기, n-헵틸기, 1-메틸헵틸기, 2,2-디메틸헵틸기, 2-에틸헵틸기, 2-부틸헵틸기, n-옥틸기, t-옥틸기, 2-에틸옥틸기, 2-부틸옥틸기, 2-헥실옥틸기, 3,7-디메틸옥틸기, 시클로옥틸기, n-노닐기, n-데실기, 아다만틸기, 2-에틸데실기, 2-부틸데실기, 2-헥실데실기, 2-옥틸데실기, n-운데실기, n-도데실기, 2-에틸도데실기, 2-부틸도데실기, 2-헥실도데실기, 2-옥틸도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, 2-에틸헥사데실기, 2-부틸헥사데실기, 2-헥실헥사데실기, 2-옥틸헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, n-노나데실기, n-이코실기, 2-에틸이코실기, 2-부틸이코실기, 2-헥실이코실기, 2-옥틸이코실기, n-헨이코실기, n-도코실기, n-트리코실기, n-테트라코실기, n-펜타코실기, n-헥사코실기, n-헵타코실기, n-옥타코실기, n-노나코실기, 및 n-트리아콘틸기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 알콕시기는 상기 정의된 알킬기에 산소 원자가 결합된 알킬기를 의미할 수 있다. 알콕시기의 예로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소부틸옥시기, sec-부틸옥시기, 펜틸옥시기, iso-아밀옥시기, 헥실옥시기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 아릴기는 방향족 탄화수소 고리로부터 유도된 임의의 작용기 또는 치환기를 의미한다. 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 아릴기의 고리 형성 탄소수는 6 이상 60 이하, 6 이상 30 이하, 6 이상 20 이하, 또는 6 이상 15 이하일 수 있다. 아릴기의 예로는 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 바이페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기, 퀸크페닐기, 섹시페닐기, 바이페닐렌기, 트리페닐렌기, 피레닐기, 벤조 플루오란테닐기, 크리세닐기 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수도 있다. 플루오레닐기가 치환되는 경우의 예시는 하기와 같다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서, 아릴옥시기는 상기 정의된 아릴기에 산소 원자가 결합된 아릴기를 의미할 수 있다. 아릴옥시기의 예로는 페녹시기, p-토릴옥시기, m-토릴옥시기, 3,5-디메틸-페녹시기, 2,4,6-트리메틸페녹시기, p-tert-부틸페녹시기, 3-바이페닐옥시기, 4-바이페닐옥시기, 1-나프틸옥시기, 2-나프틸옥시기, 4-메틸-1-나프틸옥시기, 5-메틸-2-나프틸옥시기, 1-안트릴옥시기, 2-안트릴옥시기, 9-안트릴옥시기, 1-페난트릴옥시기, 3-페난트릴옥시기, 9-페난트릴옥시기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 헤테로고리기는 헤테로 원자로 B, O, N, P, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 것일 수 있다. 헤테로고리기가 헤테로 원자를 2개 이상 포함할 경우, 2개 이상의 헤테로 원자는 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 헤테로고리기는 단환식 헤테로고리기 또는 다환식 헤테로고리기일 수 있으며, 헤테로아릴기를 포함하는 개념이다. 헤테로고리기의 고리 형성 탄소수는 2 이상 30 이하, 2 이상 20 이하, 또는 2 이상 10 이하일 수 있다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딘기, 비피리딘기, 피리미딘기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀린기, 퀴나졸린기, 퀴녹살린기, 페녹사진기, 프탈라진기, 피리도 피리미딘기, 피리도 피라진기, 피라지노 피라진기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, N-아릴카바졸기, N-헤테로아릴카바졸기, N-알킬카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 티에노티오펜기, 벤조퓨란기, 페난트롤린기, 티아졸기, 이소옥사졸기, 옥사디아졸기, 티아디아졸기, 페노티아진기, 디벤조실롤기 및 디벤조퓨란기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 실릴기는 알킬 실릴기 및 아릴 실릴기를 포함한다. 실릴기의 예로는 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
제1 발광 호스트는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기일 수 있다.
일 실시예에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 파이레닐기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기일 수 있다.
화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
화학식 1에서, a 및 b는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이다. 한편, a가 2 이상일 경우, 복수의 R1은 서로 동일하거나 상이하고, b가 2 이상일 경우, 복수의 R2는 서로 동일하거나 상이하다.
제1 발광 호스트는 하기 화합물군 1 에 표시된 화합물들 중 선택되는 것일 수 있다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[화합물군 1]
제1 발광층(EML1)은 제1 발광 호스트 물질로 공지의 재료를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, DPEPO(Bis[2-(diphenylphosphino)phenyl] ether oxide), CBP(4,4'-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl), mCP(1,3-Bis(carbazol-9-yl)benzene), PPF (2,8-Bis(diphenylphosphoryl)dibenzo[b,d]furan), TcTa(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine) 및 TPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene) 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum), CBP(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), PVK(poly(n-vinylcabazole), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene), TCTA(4,4',4''-Tris(carbazol-9-yl)-triphenylamine), TPBi(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene), TBADN(3-tert-butyl-9,10-di(naphth-2-yl)anthracene), DSA(distyrylarylene), CDBP(4,4′-bis(9-carbazolyl)-2,2′-dimethyl-biphenyl), MADN(2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene), DPEPO(bis[2-(diphenylphosphino)phenyl]ether oxide), CP1(Hexaphenyl cyclotriphosphazene), UGH2 (1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene), DPSiO3 (Hexaphenylcyclotrisiloxane), DPSiO4 (Octaphenylcyclotetra siloxane), PPF(2,8-Bis(diphenylphosphoryl)dibenzofuran) 등을 호스트 재료로 사용할 수 있다.
제1 발광 도펀트는 인광 도펀트, 형광 도펀트 또는 열 활성 지연 형광용 도펀트일 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 도펀트는 TPD(N,N,N',N'-tetraphenyl-pyrene-1,6-diamine), BCzVBi(4,4'-Bis(2-(9-ethyl-9H-carbazol-3-yl)vinyl)-1,1'-biphenyl; 4,4'-Bis(9-ethyl-3-carbazovinylene)-1,1'-biphenyl), ACRSA(10-phenyl-10H, 10′H-spiro[acridine-9,9′-anthracene]-10′-one), ACRFLCN(10-phenyl-10H-spiro[acridine-9,9'-fluorene]-2',7'-dicarbonitrile), 4CzPN(3,4,5,6-Tetra-9H-carbazol-9-yl-1,2-benzenedicarbonitrile), 4CzIPN(2,4,5,6-Tetra-9H-carbazol-9-yl-isophthalonitrile), DMAC-DPS(Bis[4-9,9-dimethyl-9,10-dihydroacridine)phenyl]solfone), , PIC-TRZ(2-(biphenyl-4-yl)-4,6-bis(12- phenylindolo[2,3-a]cabazole-11-yl)-1,3,5-triazine), PIC-. TRZ2(12-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-5-phenyl-5,12-dihydroindolo[3,2-a]carbazole), PXZ-TRZ(10-(4-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)-10H-phenoxazine) 및 PSZ-TRZ(2-phenoxazine-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또는, 제1 발광 도펀트는 붕소함유 도펀트, 예를 들어 하기의 화합물 D-1 내지 D-13 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 제1 발광층(EML1)은 공지의 도펀트 재료로, 스티릴 유도체(예를 들어, 1, 4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene(BCzVB), 4-(di-p-tolylamino)-4’-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene(DPAVB), N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine(N-BDAVBi), 페릴렌 및 그 유도체(예를 들어, 2, 5, 8, 11-Tetra-t-butylperylene(TBP)), 피렌 및 그 유도체(예를 들어, 1, 1-dipyrene, 1, 4-dipyrenylbenzene, 1, 4-Bis(N, N-Diphenylamino)pyrene) 등의 2,5,8,11-Tetra-t-butylperylene(TBP)) 등을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에서, 제1 발광층(EML1)은 제1 서브 발광층(Sub-E1), 제2 서브 발광층(Sub-E2) 및 제3 서브 발광층(Sub-E3)을 포함할 수 있다.
제1 서브 발광층(Sub-E1)은 제1 화소 영역(PXA1)에 중첩하고, 제2 서브 발광층(Sub-E2)은 제2 화소 영역(PXA2)에 중첩하며, 제3 서브 발광층(Sub-E3)은 제3 화소 영역(PXA3)에 중첩할 수 있다.
제1 서브 발광층(Sub-E1)은 410nm 내지 480nm 파장의 광을 발광하는 청색 발광층일 수 있다. 제1 서브 발광층(Sub-E1)은 제1 발광 호스트 및 제1 발광 도펀트를 포함할 수 있다.
제2 서브 발광층(Sub-E1)은 500nm 내지 570nm 파장의 광을 발광하는 녹색 발광층일 수 있다. 제2 서브 발광층(Sub-E2)은 예를 들어, Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)을 포함하는 형광 호스트 재료를 포함할 수 있고, 예를 들어, Ir(ppy)3(fac-tris(2-phenylpyridine)iridium)와 같은 금속 착화합물(metal complex) ,유기 금속 착체(organometallic complex) 또는 쿠머린(coumarin) 유도체를 포함하는 형광 도펀트를 포함할 수 있다.
제3 서브 발광층(Sub-E3)은 625nm 내지 675nm 파장의 광을 발광하는 적색 발광층일 수 있다. 제3 서브 발광층(Sub-E3)은 예를 들어, PBD:Eu(DBM)3(Phen)(tris(dibenzoylmethanato)phenanthoroline europium) 또는 퍼릴렌(Perylene)을 포함하는 형광 호스트 재료를 포함할 수 있고, 예를 들어, PIQIr(acac)(bis(1-phenylisoquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(acac)(bis(1-phenylquinoline)acetylacetonate iridium), PQIr(tris(1-phenylquinoline)iridium) 및 PtOEP(octaethylporphyrin platinum)과 같은 금속 착화합물(metal complex) 또는 유기 금속 착체(organometallic complex), 루브렌(rubrene) 유도체 또는 4-디시아노메틸렌-2-(p-디메틸아미노스티릴)-6-메틸-4H-피란(DCM) 유도체를 포함하는 형광 도펀트를 포함할 수 있다.
제2 발광층(EML2)은 제1 발광층(EML1) 상에 제공된다. 도 4를 참조하면, 제2 발광층(EML2)은 제1 화소 영역 내지 상기 제3 화소 영역(PXA1, PXA2, PXA3)에 중첩하는 공통층일 수 있다.
제2 발광층(EML2)은 제1 발광층(EML1) 보다 작은 두께를 갖는 것일 수 있다. 제2 발광층(EML2)의 두께는 상술한 제1 발광층(EML1)과의 두께 비율을 만족하는 경우 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 제2 발광층(EML2)은 약 10Å 내지 약 400Å 또는, 약 30Å 내지 약 300Å의 두께를 갖는 것일 수 있다. 제2 발광층(EML2)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
제2 발광층(EML2)은 청색광을 방출하는 발광층일 수 있다. 제2 발광층(EML2)은 형광 발광층일 수 있다. 제2 발광층(EML2)은 형광 발광 물질 또는 인광 발광 물질을 포함할 수 있다. 제2 발광층(EML2)은 제2 발광 도펀트를 포함할 수 있다. 제2 발광 도펀트는 형광 도펀트일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 발광 도펀트는 청색광을 방출하는 형광 도펀트일 수 있다.
제2 발광 도펀트의 재료는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼중항 에너지 레벨의 관계식을 만족하는 경우 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 제2 발광 도펀트는 TPD(N,N,N',N'-tetraphenyl-pyrene-1,6-diamine), BCzVBi(4,4'-Bis(2-(9-ethyl-9H-carbazol-3-yl)vinyl)-1,1'-biphenyl; 4,4'-Bis(9-ethyl-3-carbazovinylene)-1,1'-biphenyl), ACRSA(10-phenyl-10H, 10′H-spiro[acridine-9,9′-anthracene]-10′-one), 4CzPN(3,4,5,6-Tetra-9H-carbazol-9-yl-1,2-benzenedicarbonitrile), 4CzIPN(2,4,5,6-Tetra-9H-carbazol-9-yl-isophthalonitrile), DMAC-DPS(Bis[4-9,9-dimethyl-9,10-dihydroacridine)phenyl]solfone), 및 PSZ-TRZ(2-phenoxazine-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제1 발광층(EML1)은 공지의 도펀트 재료로, 스티릴 유도체(예를 들어, 1, 4-bis[2-(3-N-ethylcarbazoryl)vinyl]benzene(BCzVB), 4-(di-p-tolylamino)-4’-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene(DPAVB), N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine(N-BDAVBi), 페릴렌 및 그 유도체(예를 들어, 2, 5, 8, 11-Tetra-t-butylperylene(TBP)), 피렌 및 그 유도체(예를 들어, 1, 1-dipyrene, 1, 4-dipyrenylbenzene, 1, 4-Bis(N, N-Diphenylamino)pyrene) 등의 2,5,8,11-Tetra-t-butylperylene(TBP)) 등을 포함할 수 있다.
일 예시에서, 제2 발광 도펀트는 제1 발광 도펀트와 동일한 재료를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 제2 발광층(EML2)은 제1 전자수송물질을 더 포함할 수 있다. 제1 전자수송물질은 전자수송역할을 수행할 수 있는 재료라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene, 2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine, 2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-ylphenyl)-9,10-dinaphthylanthracene, TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene) 및 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
전자수송영역(ETR)은 제2 발광층(EML2) 상에 제공된다. 전자수송영역(ETR)은, 정공저지층, 전자수송층(ETL) 및 전자주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자수송영역(ETR)은 하기 화합물군 2 에 표시된 화합물들 중 선택되는 것일 수 있다. 다만, 이에 의하여 한정되는 것은 아니다.
<화학식 1A>
[화학식 2A]
[화학식 2B]
[화학식 2C]
[화학식 2D]
[화학식 2E]
[화학식 3A] [화학식 3B]
상기 화학식 1A 내지 1E, 2A 및 2B 중, 고리 A1 및 A2는, 서로 독립적으로, C5-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C30헤테로시클릭 그룹이고,
고리 A21, A22 및 A23은, 서로 독립적으로, 적어도 하나의 *-[(L22)a22-(R22)b22]로 치환된, C5-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C30헤테로시클릭 그룹이고,
T11 및 T12는 서로 독립적으로, 탄소 또는 질소이고, 상기 화학식 2A의 3개의 T11 중 임의의 2 이상은 서로 동일하거나 상이하고, T13은 N 또는 C(R27)이고, T14는 N 또는 C(R28)이고, 상기 화학식 2A의 3개의 T12 중 임의의 2 이상은 서로 동일하거나 상이하고, 상기 화학식 2B의 2개의 T11 중 임의의 2 이상은 서로 동일하거나 상이하고, 상기 화학식 2B의 2개의 T12 중 임의의 2 이상은 서로 동일하거나 상이하고, 상기 T11과 T12 사이의 결합은 각각 단일 결합 또는 이중 결합이고, 화학식 2A 중 3개의 T11 및 3개의 T12가 모두 질소인 경우는 제외되고, 화학식 2B 중 2개의 T11, 2개의 T12 및 T13 및 T14가 모두 질소인 경우는 제외되고,
고리 A21, A22 및 A23 각각은 T11 및 T12를 각각 공유하면서, 화학식 2A 및 2B 중 7원환과 축합되어 있고,
X1은 N 또는 C-(L1)a1-(R1)b1이고, X2는 N 또는 C-(L2)a2-(R2)b2이고, X3은 N 또는 C-(L3)a3-(R3)c3이고, X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고,
X11은 N 또는 C-(L11)a11-(R11)b11이고, X12는 N 또는 C-(L12)a12-(R12)b12이고,
X21은 O, S, Se, C(R23)(R24), Si(R23)(R24) 및 N-[(L21)a21-(R21)b21] 중에서 선택되고,
L1 내지 L14, L21 및 L22는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
a1 내지 a14, a21 및 a22는 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
R1 내지 R14, R21 내지 R24, R27 및 R28은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q1)(Q2)(Q3), -N(Q1)(Q2), -B(Q1)(Q2), -C(=O)(Q1), -S(=O)2(Q1) 및 -P(=O)(Q1)(Q2) 중에서 선택되고,
b1 내지 b14, b21 및 b22는 서로 독립적으로, 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
c13 및 c14는 서로 독립적으로, 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
상기 치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환된 C6-C60아릴렌기, 치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기; 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q11)(Q12), -B(Q11)(Q12), -C(=O)(Q11), -S(=O)2(Q11) 및 -P(=O)(Q11)(Q12) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기; C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, 비페닐기 및 터페닐기; 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q21)(Q22), -B(Q21)(Q22), -C(=O)(Q21), -S(=O)2(Q21) 및 -P(=O)(Q21)(Q22) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31) 및 -P(=O)(Q31)(Q32); 중에서 선택되고,
상기 Q1 내지 Q3, Q11 내지 Q13, Q21 내지 Q23 및 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60알킬기로 치환된 C6-C60아릴기, C6-C60아릴기로 치환된 C6-C60아릴기, 터페닐기, C1-C60헤테로아릴기, C1-C60알킬기로 치환된 C1-C60헤테로아릴기, C6-C60아릴기로 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택된다.
전자수송영역(ETR)은, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 전자수송영역(ETR)의 두께는 예를 들어, 약 1000Å 내지 약 1500Å인 것일 수 있다.
일 실시예에서, 전자수송영역(ETR)은 제2 전자수송물질을 포함할 수 있다. 제2 전자수송물질은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼중항 에너지 관계식을 만족하는 경우 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, Alq3(Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum), 1,3,5-tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene, 2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)-1,3,5-triazine, 2-(4-(N-phenylbenzoimidazolyl-1-ylphenyl)-9,10-dinaphthylanthracene, TPBi(1,3,5-Tri(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)phenyl), BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), TAZ(3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole), NTAZ(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole), tBu-PBD(2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), BAlq(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum), Bebq2(berylliumbis(benzoquinolin-10-olate), ADN(9,10-di(naphthalene-2-yl)anthracene) 및 이들의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에서 제2 전자수송물질은 제1 전자수송물질과 동일할 수 있고, 또는 상이할 수 있다.
전자수송영역(ETR)은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 전자수송영역(ETR)은 전자 주입층(EIL) 또는 전자 수송층(ETL)의 단일층의 구조를 가질 수도 있고, 전자 주입 물질과 전자 수송 물질로 이루어진 단일층 구조를 가질 수도 있다.
도 5 및 6을 참조하면, 전자수송영역(ETR)은 복수의 유기층들을 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 전자수송영역(ETR)은 제2 발광층(EML2)으로부터 차례로 적층된 전자수송층(ETL)/전자주입층(EIL)을 포함할 수 있다. 도 6을 참조하면, 전자수송영역(ETR)은 제2 발광층(EML2)으로부터 차례로 적층된 버퍼층(BFL)/전자수송층(ETL)/전자주입층(EIL) 구조를 가질 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전자수송영역(ETR)이 복수의 유기층들을 포함하는 경우, 제2 발광층에 인접한 유기층이 상기 제2 전자수송물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6의 경우, 제2 발광층(EML2)과 접하는 버퍼층(BFL)이 전술한 제2 전자수송물질을 포함할 수 있다.
전자수송영역(ETR)의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들어 약 100Å 내지 약 500Å일 수 있다. 전자수송영역(ETR)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
전자수송영역(ETR)이 전자주입층(EIL)을 포함할 경우, 전자수송영역(ETR)은 LiF, LiQ(Lithium quinolate), Li2O, BaO, NaCl, CsF, Yb와 같은 란타넘족 금속, 또는 RbCl, RbI와 같은 할로겐화 금속 등을 더 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 전자주입층(EIL)은 또한 제2 전자수송물질과 절연성의 유기 금속염(organo metal salt)이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다. 유기 금속염은 에너지 밴드 갭(energy band gap)이 대략 4eV 이상의 물질이 될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 유기 금속염은 금속 아세테이트(metal acetate), 금속 벤조에이트(metal benzoate), 금속 아세토아세테이트(metal acetoacetate), 금속 아세틸아세토네이트(metal acetylacetonate) 또는 금속 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다. 전자주입층(EIL)들의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 전자주입층(EIL)들의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
전자수송영역(ETR)은 정공저지층을 더 포함할 수 있다. 정공저지층은 예를 들어, BCP(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 Bphen(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(EL2)은 전자수송영역(ETR) 상에 제공된다. 제2 전극(EL2)은 공통 전극 또는 음극일 수 있다. 제2 전극(EL2)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다. 제2 전극(EL2)가 투과형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 이루어질 수 있다.
제2 전극(EL2)이 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 경우, 제2 전극(EL2)은 Ag, Mg, Cu, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Mo, Ti 또는 이들을 포함하는 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함할 수 있다. 또는 상기 물질로 형성된 반사막이나 반투과막 및 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등으로 형성된 투명 도전막을 포함하는 복수의 층 구조일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 제2 전극(EL2)은 보조 전극과 연결될 수 있다. 제2 전극(EL2)가 보조 전극과 연결되면, 제2 전극(EL2)의 저항을 감소 시킬 수 있다.
유기 전계 발광 소자(10)에서, 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)에 각각 전압이 인가됨에 따라 제1 전극(EL1)으로부터 주입된 정공(hole)은 정공수송영역(HTR)을 거쳐 제1 발광층(EML1)으로 이동되고, 제2 전극(EL2)로부터 주입된 전자가 전자수송영역(ETR)을 거쳐 제1 발광층(EML)으로 이동된다. 전자와 정공은 제1 발광층(EML)에서 재결합하여 여기자(exciton)를 생성하며, 여기자가 여기 상태에서 바닥 상태로 떨어지면서 발광하게 된다.
유기 전계 발광 소자(10)가 전면 발광형일 경우, 제1 전극(EL1)은 반사형 전극이고, 제2 전극(EL2)은 투과형 전극 또는 반투과형 전극일 수 있다. 유기 전계 발광 소자(10)가 배면 발광형일 경우, 제1 전극(EL1)은 투과형 전극 또는 반투과형 전극이고, 제2 전극(EL2)은 반사형 전극일 수 있다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
(소자 작성예 1) 표 1과 같이 재료를 사용하여 실시예 1의 유기 전계 발광 소자는 하기와 같이 제작하였다.
1200Å 두께의 ITO층이 형성된 ITO 유리 기판(코닝(corning)사 제품)을 50mm x 50mm x 0.5mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 15분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정하고 진공 증착 장치에 상기 ITO 유리 기판을 설치하였다.
상기 기판 상부에 우선 정공주입층으로서 공지의 화합물 m-MTDTA를 진공 증착하여 600Å 두께로 형성한 후, 이어서 NPB를 100Å의 두께로 진공 증착하여 정공수송층을 형성하였다.
상기 정공수송층 상부에 제1 발광 호스트와 제1 발광 도펀트를 중량비 97 : 3로 동시 증착하여 300Å의 두께로 제1 발광층을 형성하였다.
상기 제1 발광층 상부에 제1 전자수송물질과 제2 발광 도펀트를 중량비 97:3으로 동시 증착하여 100Å의 두께로 제2 발광층을 형성하였다.
이어서 상기 제2 발광층 상부에 전자수송층으로 제2 전자수송물질을 200Å의 두께로 증착한 후, 이 전자수송층 상부에 할로겐화 알칼리금속인 LiF를 전자주입층으로 10Å의 두께로 증착 하고, Al를 2000Å(제2 전극)의 두께로 진공 증착 하여 LiF/Al 전극을 형성함으로써 유기 전계 발광 소자를 제조 하였다.
(소자 작성예 2) 표 1과 같이 재료를 사용하여 비교예 1의 유기 전계 발광 소자는 하기와 같이 제작하였다.
1200Å 두께의 ITO층이 형성된 ITO 유리 기판(코닝(corning)사 제품)을 50mm x 50mm x 0.5mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 15분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정하고 진공 증착 장치에 상기 ITO 유리 기판을 설치하였다.
상기 기판 상부에 우선 정공주입층으로서 공지의 화합물 m-MTDTA를 진공 증착하여 600Å 두께로 형성한 후, 이어서 NPB를 100Å의 두께로 진공 증착하여 정공수송층을 형성하였다.
상기 정공수송층 상부에 제1 발광 호스트와 제1 발광 도펀트를 중량비 97 : 3로 동시 증착하여 300Å의 두께로 제1 발광층을 형성하였다.
이어서 상기 제1 발광층 상부에 전자수송층으로 제2 전자수송물질을 200Å의 두께로 증착한 후, 이 전자수송층 상부에 할로겐화 알칼리금속인 LiF를 전자주입층으로 10Å의 두께로 증착 하고, Al를 2000Å(제2 전극)의 두께로 진공 증착 하여 LiF/Al 전극을 형성함으로써 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
| 소자 작성예 |
제1 발광 호스트 |
제1 발광 도펀트 |
제2 발광 도펀트 |
제1 전자 수송물질 |
제2 전자 수송물질 |
| 실시예1 | 1-92 | N1,N1,N6,N6-tetraphenylpyrene-1,6-diamine | N1,N1,N6,N6-tetraphenylpyrene-1,6-diamine | Balq | Alq3 |
| 비교예1 | Balq | N1,N1,N6,N6-tetraphenylpyrene-1,6-diamine | - | - | Alq3 |
[소자 제작 재료]
실시예 1 및 비교예 1 에 따른 유기 전계 발광 소자의 구동전압, 효율, 및 반감수명을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
| 소자 작성예 | 제1 발광 호스트 |
제2 발광 도펀트 | 제2 전자수송물질 | 전압 | 효율 |
| T1 (eV) | T1 (eV) | T1 (eV) | (V) | (cd/A) | |
| 실시예1 | 1.7 | 2.2 | 2.82 | 4.6 | 5.5 |
| 비교예1 | 1.7 | - | 2.82 | 4.7 | 4.3 |
상기 표 1의 결과를 참조하면, 실시예 1는 비교예 1와 비교하여 저구동전압화, 고효율화 되었음을 확인할 수 있다. 실시예 1의 유기 전계 발광 소자는 제1 발광층, 제2 발광층 및 전자수송영역을 순차로 포함하며, 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지(T1a), 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지(T1b) 및 제2 전자수송물질의 삼중항 에너지(T1c)가 T1a < T1b < T1c 관계를 만족한다. 따라서, 삼중항 여기자가 제1 발광층(EML1)외의 층으로 확산되는 것을 방지할 수 있으며, 제1 발광층(EML1)에 속박된 삼중항 여기자는 충돌 융합으로 일중항 여기자로 변화되어 소자의 발광 효율이 향상된다.
비교예 1의 유기 전계 발광 소자는 제2 발광층을 포함하지 않으며, 제1 발광층(EML1)의 삼중항 여기자가 전자수송영역으로 쉽게 확산될 수 있다. 따라서, 실시예와 비교하여 소자의 발광 효율이 낮아짐을 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자는 제1 발광 호스트 및 제1 발광 도펀트를 포함하는 제1 발광층, 제2 전자수송물질을 포함하는 전자수송영역 및 제1 발광층과 전자수송영역 사이에 제공되며, 제1 전자수송물질 및 제2 발광 도펀트를 포함하는 제2 발광층을 포함하고, 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지(T1a), 상기 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지(T1b) 및 상기 제2 전자수송물질의 삼중항 에너지(T1c)를 T1a < T1b < T1c 으로 제어함으로써, 소자의 우수한 효율을 달성하였다.
이상, 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 유기 전계 발광 소자
EL1: 제1 전극
HTR: 정공수송영역 HIL: 정공 주입층
HTL: 정공 수송층 EML1: 제1 발광층
EML2: 제2 발광층 ETR: 전자수송영역
ETL: 전자 수송층 EIL: 전자 주입층
EL2: 제2 전극
HTR: 정공수송영역 HIL: 정공 주입층
HTL: 정공 수송층 EML1: 제1 발광층
EML2: 제2 발광층 ETR: 전자수송영역
ETL: 전자 수송층 EIL: 전자 주입층
EL2: 제2 전극
Claims (20)
- 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 제공된 정공수송영역;
상기 정공수송영역 상에 제공되며, 제1 발광 호스트 및 제1 발광 도펀트를 포함하는 제1 발광층;
상기 제1 발광층 상에 제공되며, 제1 전자수송물질 및 제2 발광 도펀트를 포함하는 제2 발광층;
상기 제2 발광층 상에 제공되며, 제2 전자수송물질을 포함하는 전자수송영역; 및
상기 전자수송영역 상에 제공된 제2 전극을 포함하고,
상기 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지(T1a), 상기 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지(T1b) 및 상기 제2 전자수송물질의 삼중항 에너지(T1c)는 T1a < T1b < T1c 인 유기 전계 발광 소자. - 제1항에 있어서,
상기 제2 발광 도펀트와 상기 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지 차이(T1b - T1a)는 0.3 eV 이상인 유기 전계 발광 소자. - 제1항에 있어서,
상기 제2 전자수송물질과 상기 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지 차이(T1c - T1b)는 0.4 eV 이상인 유기 전계 발광 소자. - 제1항에 있어서,
상기 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지(T1a)는 1.3eV 이상 2.0eV 이하인 유기 전계 발광 소자. - 제1항에 있어서,
상기 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지(T1b)는 1.7eV 이상 2.8eV 이하인 유기 전계 발광 소자. - 제1항에 있어서,
상기 제2 전자수송물질의 삼중항 에너지(T1c)는 2.2eV 이상 3.3eV 이하인 유기 전계 발광 소자. - 제1항에 있어서,
상기 제1 발광 도펀트는 상기 제1 발광 호스트에 도핑되고, 상기 제2 발광 도펀트는 상기 제1 전자수송물질에 도핑되며, 제1 발광 도펀트의 도핑율은 제2 발광 도펀트의 도핑율 이하인 유기 전계 발광 소자 - 제1항에 있어서,
상기 전자수송영역은 복수의 유기층들을 포함하고,
상기 유기층들 중 상기 제2 발광층에 인접한 유기층이 상기 제2 전자수송물질을 포함하는 유기 전계 발광 소자 - 제1항에 있어서,
상기 전자수송영역은
상기 제2 발광층 상에 제공된 버퍼층;
상기 버퍼층 상에 제공된 전자 수송층; 및
상기 전자 수송층 상에 제공된 전자 주입층을 포함하고,
상기 버퍼층이 상기 제2 전자수송물질을 포함하는 유기 전계 발광 소자 - 제1항에 있어서,
상기 제1 발광층은 평면상에서 이웃하여 배치된 제1 서브 발광층, 제2 서브 발광층 및 제3 서브 발광층을 포함하고,
상기 제1 서브 발광층이 상기 제1 발광 호스트 및 상기 제1 발광 도펀트를 포함하는 유기 전계 발광 소자. - 제10항에 있어서,
상기 제1 발광 도펀트와 상기 제2 발광 도펀트는 동일색의 광을 방출하는 유기 전계 발광 소자. - 제10항에 있어서,
상기 제1 서브 발광층은 청색 발광층이며, 상기 제2 서브 발광층은 녹색 발광층이며, 상기 제3 서브 발광층은 적색 발광층인 유기 전계 발광 소자. - 제1항에 있어서,
상기 제1 발광 호스트는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 20 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 이상 10 이하의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 6 이상 30 이하의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 고리 형성 탄소수 2 이상 30 이하의 헤테로아릴기이거나, 또는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
a 및 b는 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이다. - 평면상에서 이웃하여 배치된 제1 화소 영역 내지 제3 화소 영역을 포함하고,
제1 전극;
상기 제1 전극 상에 제공된 정공수송영역;
상기 정공수송영역 상에 제공되며, 상기 제1 화소 영역에 중첩하는 제1 서브 발광층, 상기 제2 화소 영역에 중첩하는 제2 서브 발광층 및 상기 제3 화소 영역에 중첩하는 제3 서브 발광층을 포함하는 제1 발광층;
상기 제1 발광층 상에 제공되며, 상기 제1 화소 영역 내지 상기 제3 화소 영역에 중첩하는 제2 발광층;
상기 제2 발광층 상에 제공된 전자수송영역; 및
상기 전자수송영역 상에 제공된 제2 전극을 포함하며,
상기 제1 서브 발광층은 제1 발광 호스트 및 제1 발광 도펀트를 포함하고,
상기 제2 발광층은 제1 전자수송물질 및 제2 발광 도펀트를 포함하고,
상기 전자수송영역은 제2 전자수송물질을 포함하며,
상기 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지(T1a), 상기 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지(T1b) 및 상기 제2 전자수송물질의 삼중항 에너지(T1c)는 T1a < T1b < T1c 인 유기 전계 발광 소자. - 제15항에 있어서,
상기 제2 발광 도펀트와 상기 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지 차이(T1b - T1a)는 0.4 eV 이상인 유기 전계 발광 소자. - 제15항에 있어서,
상기 제2 전자수송물질과 상기 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지 차이(T1c - T1b)는 0.5 eV 이상인 유기 전계 발광 소자. - 제15항에 있어서,
상기 전자수송영역은
버퍼층;
상기 버퍼층 상에 제공된 전자 수송층; 및
상기 전자 수송층 상에 제공된 전자 주입층을 포함하고,
상기 버퍼층이 상기 제2 전자수송물질을 포함하고, 상기 제2 발광층에 접하는 유기 전계 발광 소자. - 제15항에 있어서,
상기 제1 발광 도펀트 및 상기 제2 발광 도펀트는 청색광을 방출하는 유기 전계 발광 소자. - 제15항에 있어서,
상기 제2 발광 도펀트는 상기 제1 전자수송물질에 대하여 3% 이상 10% 이하의 중량비로 도핑된 유기 전계 발광 소자. - 평면상에서 이웃하여 배치된 제1 화소 영역 내지 제3 화소 영역을 포함하고,
제1 전극;
상기 제1 전극 상에 제공된 정공수송영역;
상기 정공수송영역 상에 제공되며, 제1 화소 영역에 중첩하는 제1 서브 발광층, 제2 화소 영역에 중첩하는 제2 서브 발광층 및 제3 화소 영역에 중첩하는 제3 서브 발광층을 포함하는 제1 발광층;
상기 제1 발광층 상에 제공되며, 제1 화소 영역 내지 제3 화소 영역에 중첩하는 제2 발광층;
상기 제2 발광층 상에 제공된 버퍼층;
상기 버퍼층 상에 제공된 전자수송층;
상기 전자수송층 상에 제공된 전자주입층및
상기 전자주입층 상에 제공된 제2 전극을 포함하며,
상기 제1 서브 발광층은 제1 발광 호스트 및 제1 발광 도펀트를 포함하고,
상기 제2 발광층은 제1 전자수송물질 및 제2 발광 도펀트를 포함하고,
상기 버퍼층은 제2 전자수송물질을 포함하며,
상기 제1 발광 호스트의 삼중항 에너지(T1a), 상기 제2 발광 도펀트의 삼중항 에너지(T1b) 및 상기 제2 전자수송물질의 삼중항 에너지(T1c)는 T1a < T1b < T1c 의 관계식을 만족하는 유기 전계 발광 소자.
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