KR20220093846A - 유기발광장치 - Google Patents

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KR20220093846A
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unsubstituted
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최수나
송인범
서정대
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은, 기판과; 제 1 전극과; 상기 제 1 전극과 마주하는 제 2 전극과; 보론 유도체인 제 1 도펀트와 안트라센 유도체인 제 1 호스트를 포함하고 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 제 1 발광 물질층을 포함하며, 상기 제 1 호스트는 중수소로 치환된 유기발광다이오드를 포함하는 유기발광장치를 제공한다.

Description

유기발광장치{ORGNIC LIGHT EMITTING DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 유기발광다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 발광효율과 수명을 갖는 유기발광다이오드 및 유기발광장치에 관한 것이다.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자 중 하나로서 유기발광다이오드(organic light emitting diode: OLED)의 기술이 빠른 속도로 발전하고 있다.
유기발광다이오드는 전자 주입 전극(음극)과 정공 주입 전극(양극) 사이에 형성된 발광물질층에 음극과 양극으로부터 전자와 정공이 주입되면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다. 플라스틱 같은 휠 수 있는(flexible) 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수 있을 뿐 아니라, 낮은 전압에서 (10V이하) 구동이 가능하고, 또한 전력 소모가 비교적 적으며, 색감이 뛰어나다는 장점이 있다.
유기발광다이오드는, 기판 상부에 형성되며 양극인 제 1 전극, 제 1 전극과 이격하며 마주하는 제 2 전극, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 위치하는 유기 발광층을 포함한다.
예를 들어, 유기발광표시장치는 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소를 포함하고, 각 화소에 유기발광다이오드가 형성된다.
그런데, 청색 유기발광다이오드는 충분한 발광효율과 수명을 구현하지 못하고, 이에 따라 유기발광표시장치 역시 발광효율과 수명에서 한계를 갖게 된다.
본 발명은 종래 유기발광다이오드 및 유기발광장치에서의 낮은 발광효율과 짧은 수명 문제를 해결하고자 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 기판과; 제 1 전극과; 상기 제 1 전극과 마주하는 제 2 전극과; 보론 유도체인 제 1 도펀트와 안트라센 유도체인 제 1 호스트를 포함하고 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 제 1 발광 물질층을 포함하며 상기 기판 상에 위치하는 유기발광다이오드를 포함하며, 상기 제 1 도펀트는 하기 화학식1-1 또는 화학식1-2로 표시되고, 화학식1-1에서, R11 내지 R14 각각, R21 내지 R24 각각은 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택되거나 인접한 둘이 서로 연결되어 축합환을 이루고, R31, R41 각각은 독립적으로 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택되며, R51은 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C15의 사이클로 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C5-C30의 헤테로고리기로 구성되는 군에서 선택되며, R31, R41, R51이 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기인 경우 알킬기는 서로 연결되지 않거나 서로 연결되어 축합환을 이루고, 화학식1-2에서, X는 NR1, CR2R3, O, S, Se, SiR4R5 중 하나이고, R1, R2, R3, R4, R5 각각은 독립적으로 수소, C1-C10의 알킬기, C6-C30의 아릴기, C5-C30의 헤테로 아릴기, C3-C30의 사이클로알킬기, C3-C30의 알리사이클릭기에서 선택되며, R61 내지 R64 각각은 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택되거나 인접한 둘이 결합하여 축합환을 이루고, R71 내지 R74 각각은 수소, C1-C10의 알킬기, C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택되며, R81은 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기 및 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택되거나 R61과 결합하여 축합환을 이루고, R82는 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택되고, R91은 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C15 사이클로 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 구성되는 군에서 선택되며, R81, R82, R91이 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기인 경우 알킬기는 서로 연결되지 않거나 서로 연결되어 축합환을 이루고, 상기 제 1 호스트는 하기 화학식2로 표시되며, 화학식2에서, Ar1과 Ar2 각각은 독립적으로 C6-C30의 아릴기 또는 C5-C30의 헤테로아릴기이고, L은 단일결합 또는 C6-C20의 아릴렌기이며, a는 0 내지 8의 정수이고, b, c, d 각각은 독립적으로 0 내지 30의 정수이며, a, b, c, d 중 적어도 하나는 양의 정수인 것을 특징으로 하는 유기발광장치를 제공한다.
[화학식1-1]
Figure pat00001
[화학식1-2]
Figure pat00002
[화학식2]
Figure pat00003
본 발명의 유기발광장치에 있어서, 상기 화학식1-1에서, R11 내지 R14 각각, R21 내지 R24 각각, R31, R41 각각은 독립적으로 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기로 이루어지는 군에서 선택되며, R51은 C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로고리기로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광장치에 있어서, 화학식1-2에서, X는 O 또는 S이며, R61 내지 R64 각각은 수소, C1-C10 알킬기, C6-C30의 아릴아민기로 이루어지는 군에서 선택되거나 인접한 둘이 결합하여 축합환을 이루고, R71 내지 R74 각각은 수소, C1-C10 알킬기로 이루어지는 군에서 선택되며, R81은 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로아릴기로 이루어지는 군에서 선택되거나 R61과 결합하여 축합환을 이루고, R82는 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로아릴기로 이루어지는 군에서 선택되며, R91은 C1-C10 알킬기에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광장치에 있어서, 상기 유기발광다이오드는, 보론 유도체인 제 2 도펀트와 안트라센 유도체인 제 2 호스트를 포함하고 상기 제 1 발광 물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 제 2 발광 물질층과; 상기 제 1 발광 물질층과 상기 제 2 발광 물질층 사이에 위치하는 제 1 전하 생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광장치에 있어서, 상기 제 2 도펀트는 화학식1-1 또는 화학식1-2로 표시되고, 상기 제 2 호스트는 상기 화학식2로 표시되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광장치에 있어서, 상기 기판에는 적색화소, 녹색화소 및 청색화소가 정의되고, 상기 유기발광다이오드는 상기 적색화소, 상기 녹색화소 및 상기 청색 화소에 대응되며, 상기 적색화소와 상기 녹색화소에 대응하여 상기 기판과 상기 유기발광다이오드 사이 또는 상기 유기발광다이오드 상부에 구비되는 색변환층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광장치에 있어서, 상기 유기발광다이오드는, 황록색을 발광하고 상기 제 1 전하 생성층과 상기 제 2 발광 물질층 사이에 위치하는 제 3 발광 물질층과, 상기 제 2 발광 물질층과 상기 제 3 발광 물질층 사이에 위치하는 제 2 전하 생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광장치에 있어서, 상기 유기발광다이오드는, 적색과 녹색을 발광하고 상기 제 1 전하 생성층과 상기 제 2 발광 물질층 사이에 위치하는 제 3 발광 물질층과, 상기 제 2 발광 물질층과 상기 제 3 발광 물질층 사이에 위치하는 제 2 전하 생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광장치에 있어서, 상기 유기발광다이오드는, 적색을 발광하는 제 1 층과 황록색을 발광하는 제 2 층을 포함하고 상기 제 1 전하 생성층과 상기 제 2 발광 물질층 사이에 위치하는 제 3 발광 물질층과, 상기 제 2 발광 물질층과 상기 제 3 발광 물질층 사이에 위치하는 제 2 전하 생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광장치에 있어서, 상기 제 3 발광물질층은 녹색을 발광하는 제 3 층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광장치에 있어서, 상기 유기발광다이오드는, 황록색을 발광하고 상기 제 1 발광 물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 제 2 발광 물질층과, 상기 제 1 발광 물질층과 상기 제 2 발광 물질층 사이에 위치하는 제 1 전하 생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광장치에 있어서, 상기 기판에는 적색화소, 녹색화소 및 청색화소가 정의되고, 상기 유기발광다이오드는 상기 적색화소, 상기 녹색화소 및 상기 청색 화소에 대응되며, 상기 적색화소, 상기 녹색화소 및 상기 청색화소에 대응하여 상기 기판과 상기 유기발광다이오드 사이 또는 상기 유기발광다이오드 상부에 구비되는 컬러필터층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광다이오드에서는, 발광물질층이 중수소가 치환된 안트라센 유도체인 호스트와 보론 유도체인 도펀트를 포함하며, 이에 따라 유기발광다이오드 및 유기발광표시장치의 발광효율과 수명이 향상된다.
또한, 비대칭 구조를 갖는 보론 도펀트가 이용됨으로써, 유기발광다이오드 및 유기발광표시장치의 발광효율과 수명이 더욱 향상된다.
더욱이, 보론 도펀트에서 보론 원자 및 두 질소 원자에 연결된 방향족 고리를 제외한 나머지 방향족 고리 및 헤테로 방향족 고리에 연결된 수소 중 일부 또는 전부가 중수소로 치환됨으로써, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광표시장치의 발광효율과 수명이 더욱 향상된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 개략적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치에 이용되는 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치에 이용되는 이중 스택 구조 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광표시장치에 이용되는 이중 스택 구조 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광표시장치에 이용되는 삼중 스택 구조 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기발광표시장치의 개략적인 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광표시장치의 개략적인 회로도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 유기발광표시장치에는, 서로 교차하여 화소(P)을 정의하는 게이트 배선(GL), 데이터 배선(DL) 및 파워 배선(PL)이 형성되고, 화소(P)에는, 스위칭 박막트랜지스터(Ts), 구동 박막트랜지스터(Td), 스토리지 커패시터(Cst), 유기발광다이오드(D)가 형성된다. 화소(P)은 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소를 포함할 수 있다.
스위칭 박막트랜지스터(Ts)는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)에 연결되고, 구동 박막트랜지스터(Td) 및 스토리지 커패시터(Cst)는 스위칭 박막트랜지스터(Ts)와 파워 배선(PL) 사이에 연결된다. 유기발광다이오드(D)는 구동 박막트랜지스터(Td)에 연결된다.
이러한 유기발광표시장치에서는, 게이트 배선(GL)에 인가된 게이트 신호에 따라 스위칭 박막트랜지스터(Ts)가 턴-온(turn-on) 되면, 데이터 배선(DL)에 인가된 데이터 신호가 스위칭 박막트랜지스터(Ts)를 통해 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극과 스토리지 커패시터(Cst)의 일 전극에 인가된다.
구동 박막트랜지스터(Td)는 게이트 전극에 인가된 데이터 신호에 따라 턴-온 되며, 그 결과 데이터 신호에 비례하는 전류가 파워 배선(PL)으로부터 구동 박막트랜지스터(Td)를 통하여 유기발광다이오드(D)로 흐르게 되고, 유기발광다이오드(D)는 구동 박막트랜지스터(Td)를 통하여 흐르는 전류에 비례하는 휘도로 발광한다.
이때, 스토리지 커패시터(Cst)에는 데이터신호에 비례하는 전압으로 충전되어, 일 프레임(frame) 동안 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극의 전압이 일정하게 유지되도록 한다.
따라서, 유기발광 표시장치는 원하는 영상을 표시할 수 있다.
도 2는 본 발명의 유기발광표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 유기발광표시장치(100)는 기판(110) 상에 위치하는 박막트랜지스터(Tr)와 박막트랜지스터(Tr)에 연결되는 유기발광다이오드(D)를 포함한다. 예를 들어, 기판(110)에는 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소가 정의되고, 유기발광다이오드(D)는 각 화소마다 위치한다. 즉, 적색, 녹색 및 청색 빛을 발광하는 유기발광다이오드(D)가 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 구비된다.
기판(110)은 유리 기판 또는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판은 polyimide(PI)기판, polyethersulfone(PES)기판, polyethylenenaphthalate(PEN)기판, polyethylene Terephthalate(PET)기판 및 polycarbonate(PC) 기판중에서 어느 하나일 수 있다.
기판(110) 상에는 버퍼층(120)이 형성되고, 버퍼층(120) 상에 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 버퍼층(120)은 생략될 수 있다.
버퍼층(120) 상에는 반도체층(122)이 형성된다. 반도체층(122)은 산화물 반도체 물질로 이루어지거나 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다.
반도체층(122)이 산화물 반도체 물질로 이루어질 경우, 반도체층(122) 하부에는 차광패턴(도시하지 않음)이 형성될 수 있으며, 차광패턴은 반도체층(122)으로 빛이 입사되는 것을 방지하여 반도체층(122)이 빛에 의해 열화되는 것을 방지한다. 이와 달리, 반도체층(122)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(122)의 양 가장자리에 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.
반도체층(122) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(124)이 형성된다. 게이트 절연막(124)은 산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(124) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(130)이 반도체층(122)의 중앙에 대응하여 형성된다.
도 2에서는, 게이트 절연막(124)이 기판(110) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(124)은 게이트 전극(130)과 동일한 모양으로 패터닝될 수도 있다.
게이트 전극(130) 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(132)이 형성된다. 층간 절연막(132)은 산화 실리콘이나 질화 실리콘과 같은 무기 절연물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연물질로 형성될 수 있다.
층간 절연막(132)은 반도체층(122)의 양측을 노출하는 제 1 및 제 2 콘택홀(134, 136)을 갖는다. 제 1 및 제 2 콘택홀(134, 136)은 게이트 전극(130)의 양측에 게이트 전극(130)과 이격되어 위치한다.
여기서, 제 1 및 제 2 콘택홀(134, 136)은 게이트 절연막(124) 내에도 형성된다. 이와 달리, 게이트 절연막(124)이 게이트 전극(130)과 동일한 모양으로 패터닝될 경우, 제 1 및 제 2 콘택홀(134, 136)은 층간 절연막(132) 내에만 형성될 수도 있다.
층간 절연막(132) 상에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어지는 소스 전극(140)과 드레인 전극(142)이 형성된다.
소스 전극(140)과 드레인 전극(142)은 게이트 전극(130)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제 1 및 제 2 콘택홀(134, 136)을 통해 반도체층(122)의 양측과 접촉한다.
반도체층(122)과, 게이트전극(130), 소스 전극(140), 드레인전극(142)은 박막트랜지스터(Tr)를 이루며, 박막트랜지스터(Tr)는 구동 소자(driving element)로 기능한다.
박막트랜지스터(Tr)는 반도체층(122)의 상부에 게이트 전극(130), 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가진다.
이와 달리, 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고 반도체층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.
도시하지 않았으나, 게이트 배선과 데이터 배선이 서로 교차하여 화소를 정의하며, 게이트 배선과 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자가 더 형성된다. 스위칭 소자는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 연결된다.
또한, 파워 배선이 데이터 배선 또는 데이터 배선과 평행하게 이격되어 형성되며, 일 프레임(frame) 동안 구동소자인 박막트랜지스터(Tr)의 게이트전극의 전압을 일정하게 유지되도록 하기 위한 스토리지 캐패시터가 더 구성될 수 있다.
박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(142)을 노출하는 드레인 콘택홀(152)을 갖는 보호층(150)이 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 형성된다.
보호층(150) 상에는 드레인 콘택홀(152)을 통해 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(142)에 연결되는 제 1 전극(160)이 각 화소 영역 별로 분리되어 형성된다. 제 1 전극(160)은 양극(anode)일 수 있으며, 일함수(work function) 값이 비교적 큰 도전성 물질, 예를 들어 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide; TCO)로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 제 1 전극(160)은 인듐-주석-산화물 (indium-tin-oxide; ITO), 인듐-아연-산화물(indium-zinc-oxide; IZO), 인듐-주석-아연-산화물(indium-tin-zinc oxide; ITZO), 주석산화물(SnO), 아연산화물(ZnO), 인듐-구리-산화물(indium-copper-oxide; ICO) 및 알루미늄:산화아연(Al:ZnO; AZO)으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 유기발광표시장치(100)가 하부발광 방식(bottom-emission type)인 경우, 제 1 전극(160)은 투명 도전성 산화물로 이루어지는 단일층 구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 본 발명의 유기발광표시장치(100)가 상부 발광 방식(top-emission type)인 경우, 제 1 전극(160) 하부에는 반사전극 또는 반사층이 더욱 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사전극 또는 반사층은 은(Ag) 또는 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-palladium-copper: APC) 합금으로 이루어질 수 있다. 상부 발광 방식 유기발광표시장치(100)에서, 제 1 전극(160)은 ITO/Ag/ITO 또는 ITO/APC/ITO의 삼중층 구조를 가질 수 있다.
또한, 보호층(150) 상에는 제 1 전극(160)의 가장자리를 덮는 뱅크층(166)이 형성된다. 뱅크층(166)은 화소에 대응하여 제 1 전극(160)의 중앙을 노출한다.
제 1 전극(160) 상에는 유기 발광층(162)이 형성된다. 유기 발광층(162)은 발광물질로 이루어지는 발광물질층(emitting material layer)의 단일층 구조일 수 있다. 또한, 발광 효율을 높이기 위해, 유기 발광층(162)은 다중층 구조를 가질 수 있다.
유기 발광층(162)은 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소에 분리하여 위치한다. 후술하는 바와 같이, 청색 화소에서 유기 발광층(162)은 적어도 일부의 수소가 중수소로 치환된 안트라센 유도체(안트라센계 화합물)인 호스트와 보론 유도체(보론계 화합물)인 도펀트를 포함하며, 이에 따라 청색 화소의 유기발광다이오드(D)의 발광효율과 수명이 향상된다.
유기 발광층(162)이 형성된 기판(110) 상부로 제 2 전극(164)이 형성된다. 제 2 전극(164)은 표시영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어져 캐소드(cathode)로 이용될 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(164)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 은(Ag) 또는 이들의 합금, 예를 들어 알루미늄-마그네슘 합금(AlMg) 또는 은-마그네슘 합금(MgAg) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 유기발광표시장치(100)가 상부 발광 방식인 경우, 제 2 전극(164)은 얇은 두께를 가져 광투과(반투과) 특성을 갖는다.
제 1 전극(160), 유기발광층(162) 및 제 2 전극(164)은 유기발광다이오드(D)를 이룬다.
제 2 전극(164) 상에는, 외부 수분이 유기발광다이오드(D)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film, 170)이 형성된다. 인캡슐레이션 필름(170)은 제 1 무기 절연층(172)과, 유기 절연층(174)과 제 2 무기 절연층(174)의 적층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 인캡슐레이션 필름(170)은 생략될 수 있다.
유기발광표시장치(100)는 외부광의 반사를 줄이기 위한 편광판(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 편광판(도시하지 않음)은 원형 편광판일 수 있다. 유기발광표시장치(100)가 하부발광 방식인 경우, 편광판은 기판(110) 하부에 위치할 수 있다. 한편, 본 발명의 유기발광표시장치(100)가 상부 발광 방식인 경우, 편광판은 인캡슐레이션 필름(170) 상부에 위치할 수 있다.
또한, 상부발광 방식의 유기발광표시장치(100)에서는, 인캡슐레이션 필름(170) 또는 편광판 상에 커버 윈도우(미도시)가 부착될 수 있다. 이때, 기판(110)과 커버 윈도우가 플렉서블 특성을 가져, 플렉서블 표시장치를 이룰 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드(D)는 서로 마주하는 제 1 및 제 2 전극(160, 164)과 이들 사이에 위치하는 유기 발광층(162)을 포함하며, 유기 발광층(162)은 제 1 및 제 2 전극(160, 164) 사이에 위치하는 발광 물질층(240)을 포함할 수 있다. 유기발광표시장치(도 2의 100)는 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소를 포함하고, 유기발광다이오드(D)는 청색 화소에 위치할 수 있다.
제 1 전극(160)과 제 2 전극(164) 중 하나는 양극이고, 제 1 전극(160)과 제 2 전극(164) 중 다른 하나는 음극일 수 있다. 또한, 제 1 전극(160)과 제 2 전극(164) 중 하나는 투과 전극(반투과 전극)이고, 제 1 전극(160)과 제 2 전극(164) 중 다른 하나는 반사전극일 수 있다.
또한, 유기 발광층(162)은 제 1 전극(160)과 발광 물질층(240) 사이에 위치하는 전자 차단층(electron blocking layer, 230)과 발광 물질층(240)과 제 2 전극(164) 사이에 위치하는 정공 차단층(hole blocking layer, 250)을 더 포함할 수 있다.
또한, 유기 발광층(162)은 제 1 전극(160)과 전자 차단층(230) 사이에 위치하는 정공 수송층(hole transporting layer, 220)을 포함할 수 있다.
또한, 유기 발광층(162)은 제 1 전극(160)과 정공 수송층(220) 사이에 위치하는 정공 주입층(hole injection layer, 210)과, 제 2 전극(164)과 정공 차단층(250) 사이에 위치하는 전자 주입층(electron injection layer, 260)을 더 포함할 수도 있다.
예를 들어, 정공주입층(210)은 4,4',4"-tris(3-methylphenylamino)triphenylamine (MTDATA), 4,4',4"-tris(N,N-diphenyl-amino)triphenylamine(NATA), 4,4',4"-tris(N-(naphthalene-1-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine(1T-NATA), 4,4',4"-tris(N-(naphthalene-2-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine(2T-NATA), copper phthalocyanine(CuPc), tris(4-carbazoyl-9-yl-phenyl)amine(TCTA), N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine(NPB; NPD), 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylenehexacarbonitrile(dipyrazino[2,3-f:2'3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile; HAT-CN), 1,3,5-tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzene(TDAPB), poly(3,4-ethylenedioxythiphene)polystyrene sulfonate(PEDOT/PSS), N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine 중 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 이와 달리, 정공주입층(210)은 하기 화학식5 화합물(호스트)와 하기 화학식6 화합물(도펀트)를 포함할 수 있다.
정공수송층(220)은 N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine; TPD), NPB(NPD), 4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl(CBP), poly[N,N'-bis(4-butylpnehyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine](Poly-TPD), (poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine))] (TFB), di-[4-(N,N-di-p-tolyl-amino)-phenyl]cyclohexane(TAPC), 3,5-di(9H-carbazol-9-yl)-N,N-diphenylaniline(DCDPA), N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine, N-(biphenyl-4-yl)-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)biphenyl-4-amine 중 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 이와 달리, 정공수송층(220)은 하기 화학식5 화합물로 이루어질 수 있다.
정공수송층(220)과 발광물질층(240) 사이에 위치하여 발광물질층(240)에서 정공수송층(220)으로의 전자 이동을 막기 위한 전자차단층(230)은 TCTA, tris[4-(diethylamino)phenyl]amine, N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine, TAPC, MTDATA, 1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene(mCP), 3,3'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl(mCBP), CuPc, N,N'-bis[4-[bis(3-methylphenyl)amino]phenyl]-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine(DNTPD), TDAPB, DCDPA, 2,8-bis(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)dibenzo[b,d]thiophene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이와 달리, 전자차단층(230)은 하기 화학식7 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 발광물질층(240)과 전자주입층(260) 사이에 위치하여 발광물질층(240)으로부터 전자주입층(260)으로의 정공 이동을 막기 위한 정공차단층(250)은 tris-(8-hydroxyquinoline aluminum(Alq3), 2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole(PBD), spiro-PBD, lithium quinolate(Liq), 1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene(TPBi), bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-biphenyl-4-olato)aluminum(BAlq), 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(Bphen), 2,9-bis(naphthalene-2-yl)4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(NBphen), 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenathroline(BCP), 3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole(TAZ), 4-(naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole(NTAZ), 1,3,5-tri(p-pyrid-3-yl-phenyl)benzene(TpPyPB), 2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)1,3,5-triazine(TmPPPyTz), Poly[9,9-bis(3'-((N,N-dimethyl)-N-ethylammonium)-propyl)-2,7-fluorene]-alt-2,7-(9,9-dioctylfluorene)](PFNBr), tris(phenylquinoxaline(TPQ), diphenyl-4-triphenylsilyl-phenylphosphine oxide(TSPO1) 중 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 한편, 정공 차단층(250)은 피리미딘 유도체인 정공 차단물질, 예를 들어 하기 화학식8의 화합물을 포함할 수 있다. 이와 같은 정공차단물질은 전자수송 특성을 가져 전자 수송층이 생략될 수 있고, 이에 따라 정공 차단층(250)은 전자 주입층(260) 또는 제 2 전극(164)과 직접 접촉할 수 있다.
전자주입층(260)은 Li와 같은 알칼리 금속, LiF, CsF, NaF, BaF2와 같은 알칼리 할라이드계 물질 및/또는 Liq, lithium benzoate, sodium stearate와 같은 유기금속계 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이와 달리, 전자주입층(260)은 하기 화학식9 화합물(호스트)과 알칼리 금속(도펀트)을 포함할 수 있다.
발광 물질층(240)은 보론 유도체인 도펀트(242)와 중수소화된 안트라센 유도체인 호스트(244)를 포함하고 청색을 발광한다. 즉, 안트라센 유도체의 수소 중 적어도 하나는 중수소로 치환되고, 보론 유도체는 중수소로 치환되지 않거나 수소의 일부가 중수소로 치환될 수 있다.
즉, 발광 물질층(240)에서, 호스트(244)는 수소의 일부 또는 전부가 중수소로 치환되고, 도펀트(242)는 중수소로 치환되지 않거나 수소의 일부가 중수소로 치환될 수 있다.
보론 유도체인 도펀트(242)는 하기 화학식1-1 또는 화학식1-2로 표시될 수 있다.
[화학식1-1]
Figure pat00004
[화학식1-2]
Figure pat00005
화학식1-1에서, R11 내지 R14 각각, R21 내지 R24 각각은 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C3-C30의 알리사이클릭(alicyclic, 지환족)기로 이루어지는 군에서 선택되거나 인접한 둘이 서로 연결되어 축합환을 이룬다. 또한, R31, R41 각각은 독립적으로 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택된다. 또한, R51은 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C3-C15의 사이클로 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로고리기(또는 헤테로알리사이클릭기)로 구성되는 군에서 선택된다.
R31, R41, R51 각각이 C1-C10 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기인 경우 알킬기는 서로 연결되어 축합환을 이룰 수 있다.
예를 들어, 화학식1-1에서, R11 내지 R14 각각, R21 내지 R24 각각, R31, R41 각각은 독립적으로 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기로 이루어지는 군에서 선택되며, R51은 C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로고리기로 구성되는 군에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 화학식1-1에서, R11 내지 R14 중 하나, R21 내지 R24 중 하나는 C1-C10 알킬기이고 나머지는 수소이며, R31 및 R41 각각은 C1-C10 알킬기로 치환된 페닐 또는 C1-C10의 알킬기로 치환된 디벤조퓨라닐일 수 있다. 또한, R51은 알킬기, 디페닐아민기 또는 질소를 포함하는 헤테로아릴기, 질소를 포함하는 헤테로고리기일 수 있다. 이때, C1-C10 알킬기는 터셔리-부틸일 수 있다.
본 발명에서 다른 기재가 없는 한, 축합환은 C3 내지 C10의 지환족 링일 수 있다.
또한, 화학식1-2에서, X는 NR1, CR2R3, O, S, Se, SiR4R5 중 하나이고, R1, R2, R3, R4, R5 각각은 독립적으로 수소, C1-C10 알킬기, C6-C30 아릴기, C5-C30 헤테로 아릴기, C3-C30의 사이클로알킬기, C3-C30의 알리사이클릭기에서 선택된다. R61 내지 R64 각각은 수소, 중수소, 치환되지 않거나 중수소로 치환된 C1-C10 알킬기, 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30 아릴기, 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10의 알킬기로 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택되거나 인접한 둘이 결합하여 축합환을 이룰 수 있고, R71 내지 R74 각각은 수소, 중수소, C1-C10 알킬기, C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택된다. R81은 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로아릴기, 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10의 알킬기로 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택되거나 R61과 결합하여 축합환을 이룰 수 있다. R82는 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로아릴기, 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10의 알킬기로 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택되고, R91은 수소, C1-C10 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C3-C15 사이클로 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 구성되는 군에서 선택된다.
이때, R81, R82, R91이 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기인 경우 알킬기는 서로 연결되어 축합환을 이룰 수 있다.
예를 들어, 화학식1-2에서, X는 O 또는 S이며, R61 내지 R64 각각은 수소, 중수소, C1-C10 알킬기, 치환되지 않거나 중수소로치환된 C6-C30의 아릴아민기로 이루어지는 군에서 선택되거나 인접한 둘이 결합하여 축합환을 이루고, R71 내지 R74 각각은 수소, 중수소, C1-C10 알킬기로 이루어지는 군에서 선택되며, R81은 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로아릴기로 이루어지는 군에서 선택되거나 R61과 결합하여 축합환을 이루고, R82는 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로아릴기로 이루어지는 군에서 선택되며, R91은 C1-C10 알킬기에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 화학식1-2에서, X는 O일 수 있다. R61 내지 R64 각각은 수소, 중수소, C1-C10 알킬기, 디페닐아민기로부터 선택되거나 이들 중 둘이 결합되어 축합환을 이룰 수 있고, 디페닐아민기 또는 축합환은 중수소로 치환될 수 있다. R71 내지 R74 각각은 수소, 중수소, C1-C10 알킬기로부터 선택될 수 있다. 또한, R81 및 R82 각각은 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10 알킬기로 치환된 페닐, 치환되지 않거나 중수소 또는 C1-C10 알킬기로 치환된 디벤조퓨라닐로부터 선택될 수 있다. R91은 C1-C10 알킬기일 수 있다. 이때, C1-C10 알킬기는 터셔리-부틸일 수 있다.
더욱이, 화학식1-2에서, R73은 C1-C10 알킬기일 수 있고, R71, R72, R74는 수소 또는 중수소일 수 있다.
화학식1-2의 보론 유도체에서, 보론원소 및 두 질소원소와 연결된 방향족 고리와 이들 헤테로 방향족 고리에 의해 축합된 방향족 고리를 제외한 나머지 방향족 고리 및 헤테로 방향족 고리에 연결된 수소가 중수소로 치환될 수 있다. 즉, 화학식1-2에서 R91은 중수소가 아니다.
안트라센 유도체인 호스트(244)는 하기 화학식2로 표시될 수 있다.
[화학식2]
Figure pat00006
화학식2에서, Ar1과 Ar2 각각은 독립적으로 C6-C30 아릴기 또는 C5-C30의 헤테로아릴기이고, L은 단일결합 또는 C6-C20 아릴렌기이다. a는 0 내지 8의 정수이고, b, c, d 각각은 독립적으로 0 내지 30의 정수이다. 이때, a, b, c, d 중 적어도 하나는 양의 정수이다. (D는 중수소이고, a, b, c, d는 중수소 원자의 개수이다.)
화학식2에서, Ar1, Ar2 각각은 페닐, 나프틸, 디벤조퓨라닐, 페닐디벤조퓨라닐, 축합된 디벤조퓨라닐로부터 선택될 수 있고, L은 단일결합 또는 페닐렌일 수 있다.
예를 들어, Ar1은 나프틸, 디벤조퓨라닐, 페닐디벤조퓨라닐, 축합된 디벤조퓨라닐로부터 선택될 수 있고, Ar2는 페닐, 나프틸로부터 선택될 수 있다. 또한, Ar1, Ar2 모두가 나프틸이고 L은 단일 결합 또는 페닐렌일 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 안트라센 유도체에서, 1-나프탈렌 모이어티가 안트라센 모이어티에 직접 결합되고 2-나프탈렌 모이어티가 안트라센 모이어티에 직접 또는 페닐렌 링커를 통해 결합되며, 수소 중 적어도 하나, 바람직하게는 수소 전부가 중수소로 치환될 수 있다.
예를 들어, 화학식1-1 또는 화학식1-2로 표시되는 보론 유도체인 도펀트(242)는 하기 화학식3의 화합물 중 하나일 수 있다.
[화학식3]
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
또한, 화학식2에 표시된 안트라센 유도체인 호스트(244)는 하기 화학식4의 화합물 중 하나일 수 있다.
[화학식4]
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
발광물질층(240)에서, 도펀트(244)는 0.1 내지 10 중량비(wt%), 예를 들어, 1 내지 5 중량비를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 발광물질층(240)은 약 100Å 내지 500Å, 예를 들어, 100Å 내지 300Å의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 유기발광다이오드(D)에 있어, 발광물질층(240)은 보론 유도체인 도펀트(242)와 중수소가 치환된 안트라센 유도체인 호스트(244)를 포함하고, 이에 따라 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(100)의 발광효율과 수명이 향상된다.
또한, 보론 유도체인 도펀트(242)가 화학식1-2와 같이 비대칭 구조를 갖고, 이에 따라 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(100)의 발광효율과 수명이 더욱 향상된다.
더욱이, 보론 유도체인 도펀트(242)에서 보론 원자 및 두 질소 원자에 연결된 방향족 고리를 제외한 나머지 방향족 고리 및 헤테로 방향족 고리에 연결된 수소 중 일부 또는 전부가 중수소로 치환됨으로써, 이를 포함하는 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(100)의 발광효율과 수명이 더욱 향상된다.
또한, 안트라센 유도체인 호스트(244)는 두 나프탈렌 모이어티가 안트라센 모이어티에 결합된 구조를 갖고 수소 중 적어도 하나, 바람직하게는 수소 전부가 중수소로 치환됨으로써, 이를 포함하는 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(100)의 발광효율과 수명이 더욱 향상된다.
[도펀트의 합성]
1. 화합물1-1의 합성
(1) 화합물I1-1c
[반응식1-1]
Figure pat00025
500 mL 반응기에 화합물I1-1a (69.2 g, 98 mmol), 화합물I1-1b (27.6 g, 98 mmol), 팔라듐 아세테이트 (0.45 g, 2 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 (18.9 g, 196 mmol), 트리터셔리부틸포스핀 (0.8 g, 4 mmol), 톨루엔 (300 mL)를 넣고 5시간 동안 환류 교반하였다. 반응종료 후, 혼합물을 여과하고 여액을 농축하였다. 이후, 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물I1-1c (58.1 g)을 얻었다. (수율 84%)
(2) 화합물1-1
[반응식1-2]
Figure pat00026
500 mL 반응기에 화합물I1-1c (11.9 g, 12.5 mmol), 터트-부틸벤젠 (60 mL)을 넣었다. -78℃에서 n-부틸리튬(45 mL, 37.5 mmol) 적가하였다. 적가 후 60℃에서 3시간 교반하였다. 이후, 60℃에서 질소를 불어 헵탄을 제거하였다. -78℃에서 보론 트리브로마이드 (6.3 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후 상온에서 1시간 교반하고, 0℃에서 N,N-디아이소프로필에틸아민 (3.2 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후, 120℃에서 2시간 교반하였다. 반응 종료 후, 상온에서 소디움 아세테이트 수용액을 넣고 교반하였다. 에틸아세테이트로 추출하고 유기층을 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물1-1 (2.3 g)을 얻었다. (수율 20%)
2. 화합물1-4의 합성
(1) 화합물I1-4c
[반응식2-1]
Figure pat00027
500 mL 반응기에 화합물I1-4a (43.1 g, 98 mmol), 화합물I1-4b (27.6 g, 98 mmol), 팔라듐 아세테이트 (0.45 g, 2 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 (18.9 g, 196 mmol), 트리터셔리부틸포스핀 (0.8 g, 4 mmol), 톨루엔 (300 mL)를 넣고 5시간 동안 환류 교반하였다. 반응종료 후, 혼합물을 여과하고 여액을 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물I1-4c (57.1 g)을 얻었다. (수율 85%)
(2) 화합물1-4
[반응식2-2]
Figure pat00028
500 mL 반응기에 화합물I1-4c (8.6 g, 12.5 mmol), 터트-부틸벤젠(60 mL)을 넣었다. -78℃에서 n-부틸리튬 (45 mL, 37.5 mmol) 적가하였다. 적가 후 60℃에서 3시간 교반하였다. 이후 60℃에서 질소를 불어 헵탄을 제거하였다. -78℃에서 보론 트리브로마이드 (6.3 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후 상온에서 1시간 교반하고, 0℃에서 N,N-디아이소프로필에틸아민 (3.2 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후 120℃에서 2시간 교반하였다. 반응 종료 후 상온에서 소디움 아세테이트 수용액을 넣고 교반하였다. 에틸아세테이트로 추출하고 유기층을 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물1-4 (1.9 g)을 얻었다. (수율 23%)
3. 화합물 1-6 의 합성
(1) 화합물I1-6c
[반응식3-1]
Figure pat00029
500 mL 반응기에 화합물I1-6a (58.9 g, 98 mmol), 화합물I1-6b (33.2 g, 98 mmol), 팔라듐 아세테이트 (0.45 g, 2 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 (18.9 g, 196 mmol), 트리터셔리부틸포스핀 (0.8 g, 4 mmol), 톨루엔 (300 mL)를 넣고 5시간 동안 환류 교반하였다. 반응종료 후 혼합물을 여과하고 여액을 농축하였다. 이후, 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물I1-6c (59.7 g)을 얻었다. (수율 75%)
(2) 화합물1-6
[반응식3-2]
Figure pat00030
500 mL 반응기에 화합물I1-6c (10.1 g, 12.5 mmol), 터트-부틸벤젠 (60 mL)을 넣었다. -78℃에서 n-부틸리튬 (45 mL, 37.5 mmol) 적가하였다. 적가 후 60℃에서 3시간 교반하였다. 이후, 60℃에서 질소를 불어 헵탄을 제거하였다. -78℃에서 보론 트리브로마이드 (6.3 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후 상온에서 1시간 교반하고, 0℃에서 N,N-디아이소프로필에틸아민 (3.2 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후, 120℃에서 2시간 교반하였다. 반응 종료 후, 상온에서 소디움 아세테이트 수용액을 넣고 교반하였다. 에틸아세테이트로 추출하고 유기층을 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물1-6 (1.9 g)을 얻었다. (수율 21%)
4. 화합물1-8의 합성
(1) 화합물I1-8c
[반응식4-1]
Figure pat00031
500 mL 반응기에 화합물I1-8a (33.0 g, 98 mmol), 화합물I1-8b (45.7 g, 98 mmol), 팔라듐 아세테이트 (0.45 g, 2 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 (18.9 g, 196 mmol), 트리터셔리부틸포스핀 (0.8 g, 4 mmol), 톨루엔 (300 mL)를 넣고 5시간 동안 환류 교반하였다. 반응종료 후, 혼합물을 여과하고 여액을 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물I1-8c (54.1 g)을 얻었다. (수율 72%)
(2) 화합물1-8
[반응식4-2]
Figure pat00032
500 mL 반응기에 화합물I1-8c (9.6 g, 12.5 mmol), 터트-부틸벤젠(60 mL)을 넣었다. -78℃에서 n-부틸리튬 (45 mL, 37.5 mmol) 적가하였다. 적가 후 60℃에서 3시간 교반하였다. 이후 60℃에서 질소를 불어 헵탄을 제거하였다. -78℃에서 보론 트리브로마이드 (6.3 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후 상온에서 1시간 교반하고, 0℃에서 N,N-디아이소프로필에틸아민 (3.2 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후 120℃에서 2시간 교반하였다. 반응 종료 후 상온에서 소디움 아세테이트 수용액을 넣고 교반하였다. 에틸아세테이트로 추출하고 유기층을 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물1-8 (2.0 g)을 얻었다. (수율 21%)
5. 화합물1-11의 합성
(1) 화합물I1-11c
[반응식5-1]
Figure pat00033
500 mL 반응기에 화합물I1-11a (28.4 g, 98 mmol), 화합물I1-11b (52.0 g, 98 mmol), 팔라듐 아세테이트 (0.45 g, 2 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 (18.9 g, 196 mmol), 트리터셔리부틸포스핀 (0.8 g, 4 mmol), 톨루엔 (300 mL)를 넣고 5시간 동안 환류 교반하였다. 반응종료 후, 혼합물을 여과하고 여액을 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물I1-11c (39.9 g)을 얻었다. (수율 52%)
(2) 화합물1-11
[반응식5-2]
Figure pat00034
500 mL 반응기에 화합물I1-11c (9.8 g, 12.5 mmol), 터트-부틸벤젠(60 mL)을 넣었다. -78℃에서 n-부틸리튬 (45 mL, 37.5 mmol) 적가하였다. 적가 후 60℃에서 3시간 교반하였다. 이후 60℃에서 질소를 불어 헵탄을 제거하였다. -78℃에서 보론 트리브로마이드 (6.3 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후 상온에서 1시간 교반하고, 0℃에서 N,N-디아이소프로필에틸아민 (3.2 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후 120℃에서 2시간 교반하였다. 반응 종료 후 상온에서 소디움 아세테이트 수용액을 넣고 교반하였다. 에틸아세테이트로 추출하고 유기층을 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물1-11 (1.4 g)을 얻었다. (수율 15%)
6. 화합물1-12의 합성
(1) 화합물I1-12c
[반응식6-1]
Figure pat00035
500 mL 반응기에 화합물I1-12a (28.0 g, 98 mmol), 화합물I1-12b (51.6 g, 98 mmol), 팔라듐 아세테이트 (0.45 g, 2 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 (18.9 g, 196 mmol), 트리터셔리부틸포스핀 (0.8 g, 4 mmol), 톨루엔 (300 mL)를 넣고 5시간 동안 환류 교반하였다. 반응종료 후, 혼합물을 여과하고 여액을 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물I1-12c (44.1 g)을 얻었다. (수율 58%)
(2) 화합물1-12
[반응식6-2]
Figure pat00036
500 mL 반응기에 화합물I1-12c (9.7 g, 12.5 mmol), 터트-부틸벤젠(60 mL)을 넣었다. -78℃에서 n-부틸리튬 (45 mL, 37.5 mmol) 적가하였다. 적가 후 60℃에서 3시간 교반하였다. 이후 60℃에서 질소를 불어 헵탄을 제거하였다. -78℃에서 보론 트리브로마이드 (6.3 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후 상온에서 1시간 교반하고, 0℃에서 N,N-디아이소프로필에틸아민 (3.2 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후 120℃에서 2시간 교반하였다. 반응 종료 후 상온에서 소디움 아세테이트 수용액을 넣고 교반하였다. 에틸아세테이트로 추출하고 유기층을 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물1-12 (1.7 g)을 얻었다. (수율 18%)
7. 화합물1-13의 합성
(1) 화합물I1-13c
[반응식7-1]
Figure pat00037
500 mL 반응기에 화합물I1-13a (34.8 g, 98 mmol), 화합물I1-13b (46.6 g, 98 mmol), 팔라듐 아세테이트 (0.45 g, 2 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 (18.9 g, 196 mmol), 트리터셔리부틸포스핀 (0.8 g, 4 mmol), 톨루엔 (300 mL)를 넣고 5시간 동안 환류 교반하였다. 반응종료 후, 혼합물을 여과하고 여액을 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물I1-13c (41.3 g)을 얻었다. (수율 53%)
(2) 화합물1-13
[반응식7-2]
Figure pat00038
500 mL 반응기에 화합물I1-13c (9.9 g, 12.5 mmol), 터트-부틸벤젠(60 mL)을 넣었다. -78℃에서 n-부틸리튬 (45 mL, 37.5 mmol) 적가하였다. 적가 후 60℃에서 3시간 교반하였다. 이후 60℃에서 질소를 불어 헵탄을 제거하였다. -78℃에서 보론 트리브로마이드 (6.3 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후 상온에서 1시간 교반하고, 0℃에서 N,N-디아이소프로필에틸아민 (3.2 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후 120℃에서 2시간 교반하였다. 반응 종료 후 상온에서 소디움 아세테이트 수용액을 넣고 교반하였다. 에틸아세테이트로 추출하고 유기층을 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물1-13 (1.4 g)을 얻었다. (수율 15%)
8. 화합물1-17의 합성
(1) 화합물I1-17c
[반응식8-1]
Figure pat00039
500 mL 반응기에 화합물I1-17a (33.4 g, 98 mmol), 화합물I1-17b (46.1 g, 98 mmol), 팔라듐 아세테이트 (0.45 g, 2 mmol), 소듐터셔리부톡사이드 (18.9 g, 196 mmol), 트리터셔리부틸포스핀 (0.8 g, 4 mmol), 톨루엔 (300 mL)를 넣고 5시간 동안 환류 교반하였다. 반응종료 후, 혼합물을 여과하고 여액을 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물I1-17c (47.1 g)을 얻었다. (수율 62%)
(2) 화합물1-17
[반응식8-2]
Figure pat00040
500 mL 반응기에 화합물I1-17c (9.7 g, 12.5 mmol), 터트-부틸벤젠(60 mL)을 넣었다. -78℃에서 n-부틸리튬 (45 mL, 37.5 mmol) 적가하였다. 적가 후 60℃에서 3시간 교반하였다. 이후 60℃에서 질소를 불어 헵탄을 제거하였다. -78℃에서 보론 트리브로마이드 (6.3 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후 상온에서 1시간 교반하고, 0℃에서 N,N-디아이소프로필에틸아민 (3.2 g, 25 mmol)을 적가하였다. 적가 후 120℃에서 2시간 교반하였다. 반응 종료 후 상온에서 소디움 아세테이트 수용액을 넣고 교반하였다. 에틸아세테이트로 추출하고 유기층을 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 분리하여 화합물1-17 (1.6 g)을 얻었다. (수율 17%)
[호스트의 합성]
1. 화합물2-1의 합성
[반응식9]
Figure pat00041
건조 상자 내 250 mL 반응기에 화합물I2-1a (2.0 g, 5.2 mmol), 화합물I2-1b (1.5 g, 5.7 mmol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0) (0.24 g, 0.26 mmol), 톨루엔 (50 mL)을 첨가하였다. 반응기를 건조 상자로부터 제거하고, 탄산나트륨 무수물(sodium carbonate anhydrous, 2M, 20 mL)을 첨가하였다. 반응물을 교반하고, 90℃에서 밤새 가열하였다. 반응을 HPLC (high-performance liquid chromatography)에 의해 모니터링하였다. 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 혼합물로부터 유기층을 분리하였다. 수성층을 디클로로메탄으로 세정하고, 유기층을 회전 증발에 의해 농축시켜 회색 분말을 얻었다. 회색 분말에 대하여 알루미나를 이용한 정제, 헥산을 이용한 침전, 및 실리카 겔을 이용한 컬럼크로마토그래피를 진행함으로써 백색 분말 상태의 화합물2-1 (2.3 g)을 얻었다. (수율 86%)
2. 화합물2-2의 합성
[반응식10]
Figure pat00042
건조 상자 내 250 mL 반응기에 화합물I2-2a (2.0 g, 5.2 mmol), 화합물I2-2b (1.5 g, 5.7 mmol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0) (0.24 g, 0.26 mmol), 톨루엔 (50 mL)을 첨가하였다. 반응기를 건조 상자로부터 제거하고, 탄산나트륨 무수물(sodium carbonate anhydrous, 2M, 20 mL)을 첨가하였다. 반응물을 교반하고, 90℃에서 밤새 가열하였다. 반응을 HPLC에 의해 모니터링하였다. 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 혼합물로부터 유기층을 분리하였다. 수성층을 디클로로메탄으로 세정하고, 유기층을 회전 증발에 의해 농축시켜 회색 분말을 얻었다. 회색 분말에 대하여 알루미나를 이용한 정제, 헥산을 이용한 침전, 및 실리카 겔을 이용한 컬럼크로마토그래피를 진행함으로써 백색 분말 상태의 화합물2-2 (2.0 g)을 얻었다. (수율 89%)
3. 화합물2-3의 합성
[반응식11]
Figure pat00043
건조 상자 내 250 mL 반응기에 화합물I2-3a (2.0 g, 6.0 mmol), 화합물I2-3b (1.9 g, 6.6 mmol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0) (0.3 g, 0.3 mmol), 톨루엔 (50 mL)을 첨가하였다. 반응기를 건조 상자로부터 제거하고, 탄산나트륨 무수물(sodium carbonate anhydrous, 2M, 20 mL)을 첨가하였다. 반응물을 교반하고, 90℃에서 밤새 가열하였다. 반응을 HPLC에 의해 모니터링하였다. 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 혼합물로부터 유기층을 분리하였다. 수성층을 디클로로메탄으로 세정하고, 유기층을 회전 증발에 의해 농축시켜 회색 분말을 얻었다. 회색 분말에 대하여 알루미나를 이용한 정제, 헥산을 이용한 침전, 및 실리카 겔을 이용한 컬럼크로마토그래피를 진행함으로써 백색 분말 상태의 화합물2-3 (2.0 g)을 얻었다. (수율 79%)
4. 화합물2-4의 합성
[반응식12]
Figure pat00044
건조 상자 내 250 mL 반응기에 화합물I2-4a (2.0 g, 6.0 mmol), 화합물I2-4b (2.4 g, 6.6 mmol), 트리스(다이벤질리덴아세톤) 다이팔라듐(0) (0.3 g, 0.3 mmol), 톨루엔 (50 mL)을 첨가하였다. 반응기를 건조 상자로부터 제거하고, 탄산나트륨 무수물(sodium carbonate anhydrous, 2M, 20 mL)을 첨가하였다. 반응물을 교반하고, 90℃에서 밤새 가열하였다. 반응을 HPLC에 의해 모니터링하였다. 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 혼합물로부터 유기층을 분리하였다. 수성층을 디클로로메탄으로 세정하고, 유기층을 회전 증발에 의해 농축시켜 회색 분말을 얻었다. 회색 분말에 대하여 알루미나를 이용한 정제, 헥산을 이용한 침전, 및 실리카 겔을 이용한 컬럼크로마토그래피를 진행함으로써 백색 분말 상태의 화합물2-4 (2.0 g)을 얻었다. (수율 67%)
5. 화합물2-5의 합성
[반응식13]
Figure pat00045
건조 상자 내 250 mL 반응기에 화합물I2-5a (2.0 g, 5.2 mmol), 화합물I2-5b (2.0 g, 5.7 mmol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0) (0.24 g, 0.26 mmol) 및 톨루엔 (50 mL)을 첨가하였다. 반응기를 건조 상자로부터 제거하고, 탄산나트륨 무수물(sodium carbonate anhydrous, 2M, 20 mL)을 첨가하였다. 반응물을 교반하고, 90℃에서 밤새 가열하였다. 반응을 HPLC에 의해 모니터링하였다. 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 혼합물로부터 유기층을 분리하였다. 수성층을 디클로로메탄으로 세정하고, 유기층을 회전 증발에 의해 농축시켜 회색 분말을 얻었다. 회색 분말에 대하여 알루미나를 이용한 정제, 헥산을 이용한 침전, 및 실리카 겔을 이용한 컬럼크로마토그래피를 진행함으로써 백색 분말 상태의 화합물2-5 (2.0 g)을 얻었다. (수율 81%)
6. 화합물2-6의 합성
[반응식14]
Figure pat00046
건조 상자 내 250 mL 반응기에 화합물I2-6a (2.0 g, 5.2 mmol), 화합물I2-6b (2.0 g, 5.7 mmol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0) (0.24 g, 0.26 mmol) 및 톨루엔 (50 mL)을 첨가하였다. 반응기를 건조 상자로부터 제거하고, 탄산나트륨 무수물(sodium carbonate anhydrous, 2M, 20 mL)을 첨가하였다. 반응물을 교반하고, 90℃에서 밤새 가열하였다. 반응을 HPLC에 의해 모니터링하였다. 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 혼합물로부터 유기층을 분리하였다. 수성층을 디클로로메탄으로 세정하고, 유기층을 회전 증발에 의해 농축시켜 회색 분말을 얻었다. 회색 분말에 대하여 알루미나를 이용한 정제, 헥산을 이용한 침전, 및 실리카 겔을 이용한 컬럼크로마토그래피를 진행함으로써 백색 분말 상태의 화합물2-6 (2.0 g)을 얻었다. (수율 81%)
7. 화합물2-7의 합성
[반응식15]
Figure pat00047
질소 분위기 하에서, 화합물2-1 (5.0 g, 9.9 mmol)가 녹아있는 퍼듀테로벤젠(perdeuterobenzene) 용액 (100 mL)에 알루미늄클로라이드 (0.5 g, 3.6 mmol)를 첨가하였다. 생성 혼합물을 실온에서 6시간 동안 교반한 후, D2O (50 mL)를 첨가하였다. 유기층을 분리한 후, 수성층을 디클로로메탄(30 mL)로 세정하였다. 얻어진 유기층을 황산마그네슘을 이용하여 건조시켰고, 휘발물은 회전 증발에 의해 제거하였다. 이후, 조생성물을 컬럼크로마토그래피를 통해 정제함으로써, 백색 분말인 화합물2-7 (4.5 g)를 얻었다. (수율 85%)
8. 화합물2-8의 합성
[반응식16]
Figure pat00048
질소 분위기 하에서, 화합물2-2 (5.0 g, 11.6 mmol)가 녹아있는 퍼듀테로벤젠(perdeuterobenzene) 용액 (120 mL)에 알루미늄클로라이드 (0.9 g, 4.3 mmol)를 첨가하였다. 생성 혼합물을 실온에서 6시간 동안 교반한 후, D2O (70 mL)를 첨가하였다. 유기층을 분리한 후, 수성층을 디클로로메탄(50 mL)로 세정하였다. 얻어진 유기층을 황산마그네슘을 이용하여 건조시켰고, 휘발물은 회전 증발에 의해 제거하였다. 이후, 조생성물을 컬럼크로마토그래피를 통해 정제함으로써, 백색 분말인 화합물2-8 (4.0 g)를 얻었다. (수율 76%)
9. 화합물2-9의 합성
[반응식17]
Figure pat00049
질소 분위기 하에서, 화합물2-3 (5.0 g, 11.9 mmol)가 녹아있는 퍼듀테로벤젠(perdeuterobenzene) 용액 (120 mL)에 알루미늄클로라이드 (0.9 g, 4.3 mmol)를 첨가하였다. 생성 혼합물을 실온에서 6시간 동안 교반한 후, D2O (70 mL)를 첨가하였다. 유기층을 분리한 후, 수성층을 디클로로메탄(50 mL)로 세정하였다. 얻어진 유기층을 황산마그네슘을 이용하여 건조시켰고, 휘발물은 회전 증발에 의해 제거하였다. 이후, 조생성물을 컬럼크로마토그래피를 통해 정제함으로써, 백색 분말인 화합물2-9 (3.0 g)를 얻었다. (수율 57%)
10. 화합물2-10의 합성
[반응식18]
Figure pat00050
질소 분위기 하에서, 화합물2-4 (5.0 g, 10.1 mmol)가 녹아있는 퍼듀테로벤젠(perdeuterobenzene) 용액 (120 mL)에 알루미늄클로라이드 (0.9 g, 4.3 mmol)를 첨가하였다. 생성 혼합물을 실온에서 6시간 동안 교반한 후, D2O (70 mL)를 첨가하였다. 유기층을 분리한 후, 수성층을 디클로로메탄(50 mL)로 세정하였다. 얻어진 유기층을 황산마그네슘을 이용하여 건조시켰고, 휘발물은 회전 증발에 의해 제거하였다. 이후, 조생성물을 컬럼크로마토그래피를 통해 정제함으로써, 백색 분말인 화합물2-10 (3.5 g)를 얻었다. (수율 67%)
11. 화합물2-11의 합성
[반응식19]
Figure pat00051
질소 분위기 하에서, 화합물2-5 (5.0 g, 10.6 mmol)가 녹아있는 퍼듀테로벤젠(perdeuterobenzene) 용액 (120 mL)에 알루미늄클로라이드 (0.9 g, 4.3 mmol)를 첨가하였다. 생성 혼합물을 실온에서 6시간 동안 교반한 후, D2O (70 mL)를 첨가하였다. 유기층을 분리한 후, 수성층을 디클로로메탄(50 mL)로 세정하였다. 얻어진 유기층을 황산마그네슘을 이용하여 건조시켰고, 휘발물은 회전 증발에 의해 제거하였다. 이후, 조생성물을 컬럼크로마토그래피를 통해 정제함으로써, 백색 분말인 화합물2-11 (4.0 g)를 얻었다. (수율 77%)
12. 화합물2-12의 합성
[반응식20]
Figure pat00052
질소 분위기 하에서, 화합물2-6 (5.0 g, 10.6 mmol)가 녹아있는 퍼듀테로벤젠(perdeuterobenzene) 용액 (120 mL)에 알루미늄클로라이드 (0.9 g, 4.3 mmol)를 첨가하였다. 생성 혼합물을 실온에서 6시간 동안 교반한 후, D2O (70 mL)를 첨가하였다. 유기층을 분리한 후, 수성층을 디클로로메탄(50 mL)로 세정하였다. 얻어진 유기층을 황산마그네슘을 이용하여 건조시켰고, 휘발물은 회전 증발에 의해 제거하였다. 이후, 조생성물을 컬럼크로마토그래피를 통해 정제함으로써, 백색 분말인 화합물2-12 (4.3 g)를 얻었다. (수율 82%)
[유기발광다이오드]
양극(ITO, 0.5mm), 정공주입층(화학식5(97wt%)+화학식6(3wt%), 100Å), 정공수송층(화학식5, 1000Å), 전자차단층(화학식7, 100Å), 발광물질층(호스트(98wt%)+도펀트(2wt%), 200Å), 정공차단층(화학식8, 100Å), 전자주입층(화학식9(98wt%)+Li(2wt%), 200Å), 음극(Al, 500Å)을 순차 적층하고 UV 경화 에폭시 및 수분 게터를 이용하여 인캡슐레이션막을 형성함으로써 유기발광다이오드를 제작하였다.
[화학식5]
Figure pat00053
[화학식6]
Figure pat00054
[화학식7]
Figure pat00055
[화학식8]
Figure pat00056
[화학식9]
Figure pat00057
1. 비교예
(1) 비교예1 내지 비교예8 (Ref1 내지 Ref8)
호스트로 화합물2-1을 이용하고, 도펀트로 화학식3의 화합물1-1, 화합물1-4, 화합물1-6, 화합물1-8, 화합물1-11, 화합물1-12, 화합물1-13, 화합물1-17을 각각 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
(2) 비교예9 내지 비교예16 (Ref9 내지 Ref16)
호스트로 화합물2-2를 이용하고, 도펀트로 화학식3의 화합물1-1, 화합물1-4, 화합물1-6, 화합물1-8, 화합물1-11, 화합물1-12, 화합물1-13, 화합물1-17을 각각 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
(3) 비교예17 내지 비교예24 (Ref17 내지 Ref24)
호스트로 화합물2-3을 이용하고, 도펀트로 화학식3의 화합물1-1, 화합물1-4, 화합물1-6, 화합물1-8, 화합물1-11, 화합물1-12, 화합물1-13, 화합물1-17을 각각 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
(4) 비교예25 내지 비교예32 (Ref25 내지 Ref32)
호스트로 화합물2-4를 이용하고, 도펀트로 화학식3의 화합물1-1, 화합물1-4, 화합물1-6, 화합물1-8, 화합물1-11, 화합물1-12, 화합물1-13, 화합물1-17을 각각 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
(5) 비교예33 내지 비교예40 (Ref33 내지 Ref40)
호스트로 화합물2-5를 이용하고, 도펀트로 화학식3의 화합물1-1, 화합물1-4, 화합물1-6, 화합물1-8, 화합물1-11, 화합물1-12, 화합물1-13, 화합물1-17을 각각 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
(6) 비교예41 내지 비교예48 (Ref41 내지 Ref48)
호스트로 화합물2-6을 이용하고, 도펀트로 화학식3의 화합물1-1, 화합물1-4, 화합물1-6, 화합물1-8, 화합물1-11, 화합물1-12, 화합물1-13, 화합물1-17을 각각 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
2. 실험예
(1) 실험예1 내지 실험예8(Ex1 내지 Ex8)
호스트로 화학식4의 화합물2-7을 이용하고, 도펀트로 화학식3의 화합물1-1, 화합물1-4, 화합물1-6, 화합물1-8, 화합물1-11, 화합물1-12, 화합물1-13, 화합물1-17을 각각 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
(2) 실험예9 내지 실험예16 (Ex9 내지 Ex16)
호스트로 화학식4의 화합물2-8을 이용하고, 도펀트로 화학식3의 화합물1-1, 화합물1-4, 화합물1-6, 화합물1-8, 화합물1-11, 화합물1-12, 화합물1-13, 화합물1-17을 각각 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
(3) 실험예17 내지 실험예24 (Ex17 내지 Ex24)
호스트로 화학식4의 화합물2-9를을 이용하고, 도펀트로 화학식3의 화합물1-1, 화합물1-4, 화합물1-6, 화합물1-8, 화합물1-11, 화합물1-12, 화합물1-13, 화합물1-17을 각각 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
(4) 실험예25 내지 실험예32 (Ex25 내지 Ex32)
호스트로 화학식4의 화합물2-10을 이용하고, 도펀트로 화학식3의 화합물1-1, 화합물1-4, 화합물1-6, 화합물1-8, 화합물1-11, 화합물1-12, 화합물1-13, 화합물1-17을 각각 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
(5) 실험예33 내지 실험예40 (Ex33 내지 Ex40)
호스트로 화학식4의 화합물2-11을 이용하고, 도펀트로 화학식3의 화합물1-1, 화합물1-4, 화합물1-6, 화합물1-8, 화합물1-11, 화합물1-12, 화합물1-13, 화합물1-17을 각각 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
(6) 실험예41 내지 실험예48 (Ex41 내지 Ex48)
호스트로 화학식4의 화합물2-12를 이용하고, 도펀트로 화학식3의 화합물1-1, 화합물1-4, 화합물1-6, 화합물1-8, 화합물1-11, 화합물1-12, 화합물1-13, 화합물1-17을 각각 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
비교예1 내지 비교예48, 실험예1 내지 실험예48에서 제작된 유기발광다이오드의 특성(구동전압(V), 외부양자효율(EQE), 색좌표, 수명(T95))을 측정하여 표1 내지 표6에 기재하였다.
[표1]
Figure pat00058
[표2]
Figure pat00059
[표3]
Figure pat00060
[표4]
Figure pat00061
[표5]
Figure pat00062
[표6]
Figure pat00063
표1 내지 표6에서 보여지는 바와 같이, 중수소화되지 않은 안트라센 유도체(화합물2-1 내지 화합물2-6)를 호스트로 이용하는 유기발광다이오드(비교예1 내지 비교예48)에 비해, 중수소화된 안트라센 유도체(화합물2-7 내지 화합물2-12)를 호스트로 이용하는 유기발광다이오드(실험예1 내지 실험예48)의 발광효율과 수명이 크게 향상된다.
또한, 다른 유기발광다이오드(실험예17 내지 실험예48)와 비교할 때, 화합물2-7을 호스트로 이용하는 유기발광다이오드(실험예1 내지 실험예8)와 화합물2-8을 호스트로 이용하는 유기발광다이오드(실험예9 내지 실험예16)의 발광효율과 수명이 증가한다. 즉, 나프탈렌 모이어티(1-나프틸)이 안트라센 모이어티의 일측에 직접 결합되고, 다른 나프탈렌 모이어티(2-나프틸)이 안트라센 모이어티의 타측에 직접 또는 링커를 통해 결합되는 구조를 갖고 중수소로 치환된 안트라센 유도체를 호스트로 이용하는 경우 발광효율과 수명이 증가한다.
화합물2-7을 호스트로 이용하는 유기발광다이오드(실험예1 내지 실험예8)와 비교할 때, 화합물2-8을 호스트로 이용하는 유기발광다이오드(실험예9 내지 실험예17)는 충분한 수명을 가질 수 있다. 반면, 화합물 2-7을 호스트로 이용하는 유기발광다이오드(실험예 1 내지 실험예 8)는 충분한 수명을 가지면서 구동전압이 크게 감소하고 발광효율이 크게 증가한다. 즉, 나프탈렌 모이어티(1-나프틸)이 안트라센 모이어티의 일측에 직접 결합되고, 다른 나프탈렌 모이어티(2-나프틸)이 안트라센 모이어티의 타측에 직접 또는 링커를 통해 결합되는 구조를 갖고 중수소로 치환된 안트라센 유도체를 호스트로 이용하는 경우 유기발광다이오드는 구동전압, 발광효율, 수명 모두에서 장점을 갖는다.
또한, 대칭 구조를 갖는 보론 유도체(화합물1-1, 화합물1-4)를 도펀트로 이용한 유기발광다이오드에 비해, 비대칭 구조를 갖는 보론 유도체(화합물1-6, 화합물1-8)를 도펀트로 이용한 유기발광다이오드의 발광효율과 수명이 향상된다.
또한, 중수소로 치환된 비대칭 구조의 보론 유도체(화합물1-11, 화합물1-12, 화합물1-13, 화합물1-17)를 도펀트로 이용한 유기발광다이오드의 발광효율과 수명이 더욱 향상된다.
또한, 정공주입층과 정공수송층이 화학식5의 화합물을 포함하고, 전자차단층이 화학식7의 화합물을 포함함으로써, 유기발광다이오드의 특성이 향상된다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광표시장치에 이용되는 이중 스택 구조 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유기발광다이오드(D)는, 서로 마주하는 제 1 및 제 2 전극(160, 164)과, 제 1 및 제 2 전극(160, 164) 사이에 위치하며 유기 발광층(162)을 포함하며, 유기 발광층(162)은 제 1 발광물질층(320)을 포함하는 제 1 발광부(310)와, 제 2 발광물질층(340)을 포함하는 제 2 발광부(330)와, 제 1 발광부(310)와 제 2 발광부(330) 사이에 위치하는 전하 생성층(350)을 포함한다. 유기발광표시장치(도 2의 100)는 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소를 포함하고, 유기발광다이오드(D)는 청색 화소에 위치할 수 있다.
제 1 전극(160)과 제 2 전극(164) 중 하나는 양극이고, 제 1 전극(160)과 제 2 전극(164) 중 다른 하나는 음극일 수 있다. 또한, 제 1 전극(160)과 제 2 전극(164) 중 하나는 투과 전극(반투과 전극)이고, 제 1 전극(160)과 제 2 전극(164) 중 다른 하나는 반사전극일 수 있다.
전하 생성층(350)은 제 1 및 제 2 발광부(310, 330) 사이에 위치하며, 제 1 발광부(310), 전하 생성층(350), 제 2 발광부(330)가 제 1 전극(160) 상에 순차 적층된다. 즉, 제 1 발광부(310)는 제 1 전극(160)과 전하 생성층(350) 사이에 위치하며, 제 2 발광부(330)는 제 2 전극(164)과 전하 생성층(350) 사이에 위치한다.
제 1 발광부(310)는 제 1 발광물질층(320)을 포함한다. 또한, 제 1 발광부(310)는 제 1 전극(160)과 제 1 발광물질층(320) 사이에 위치하는 제 1 전자 차단층(316)과 제 1 발광물질층(320)과 전하 생성층(350) 사이에 위치하는 제 1 정공 차단층(318)을 더 포함할 수 있다.
또한, 제 1 발광부(310)는 제 1 전극(160)과 제 1 전자 차단층(316) 사이에 위치하는 제 1 정공 수송층(314)과 제 1 전극(160)과 제 1 정공 수송층(314) 사이에 위치하는 정공 주입층(312)을 더 포함할 수도 있다.
이때, 제 1 발광 물질층(320)은 보론 유도체인 도펀트(322)와 중수소화된 안트라센 유도체인 호스트(324)를 포함하고 청색을 발광한다. 즉, 안트라센 유도체의 수소 중 적어도 하나는 중수소로 치환되고, 보론 유도체는 중수소로 치환되지 않거나 수소의 일부가 중수소로 치환될 수 있다. 도펀트(322)는 화학식1-1 또는 화학식1-2로 표시되고 화학식3의 화합물 중 하나이며, 호스트(324)는 화학식2로 표시되고 화학식4의 화합물 중 하나이다.
제 1 발광물질층(320)에서, 호스트(324)는 약 70 내지 99.9 중량%를 갖고, 도펀트(322)는 약 0.1 내지 30 중량%를 갖는다. 충분한 효율과 수명을 구현하기 위해, 도펀트(322)는 약 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 약 1 내지 5 중량%를 가질 수 있다.
제 2 발광부(330)는 제 2 발광물질층(340)을 포함한다. 또한, 제 2 발광부(330)는 전하생성층(350)과 제 2 발광물질층(340) 사이에 위치하는 제 2 전자 차단층(334)과 제 2 발광물질층(340)과 제 2 전극(164) 사이에 위치하는 제 2 정공 차단층(336)을 더 포함할 수 있다.
또한, 제 2 발광부(330)는 전하 생성층(350)과 제 2 전자 차단층(334) 사이에 위치하는 제 2 정공 수송층(332)와 제 2 정공 차단층(336)과 제 2 전극(164) 사이에 위치하는 전자 주입층(338)을 더 포함할 수도 있다.
이때, 제 2 발광 물질층(340)은 보론 유도체인 도펀트(342)와 중수소화된 안트라센 유도체인 호스트344)를 포함하고 청색을 발광한다. 즉, 안트라센 유도체의 수소 중 적어도 하나는 중수소로 치환되고, 보론 유도체는 중수소로 치환되지 않거나 수소의 일부가 중수소로 치환될 수 있다.
제 2 발광물질층(340)에서, 호스트(344)는 약 70 내지 99.9 중량%를 갖고, 도펀트(342)는 약 0.1 내지 30 중량%를 갖는다. 충분한 효율과 수명을 구현하기 위해, 도펀트(342)는 약 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 약 1 내지 5 중량%를 가질 수 있다.
제 2 발광물질(340)의 호스트(344)는 제 1 발광물질층(320)의 호스트(324)와 같거나 다를 수 있고, 제 2 발광물질(340)의 도펀트(342)는 제 1 발광물질층(320)의 도펀트(322)와 같거나 다를 수 있다.
전하 생성층(350)은 제 1 발광부(310)와 제 2 발광부(330) 사이에 위치한다. 즉, 제 1 발광부(310)와 제 2 발광부(330)는 전하 생성층(350)에 의해 연결된다. 전하 생성층(350)은 N형 전하 생성층(352)과 P형 전하 생성층(354)이 접합된 PN접합 전하 생성층일 수 있다.
N형 전하 생성층(352)은 제 1 전자 차단층(318)과 제 2 정공 수송층(332) 사이에 위치하고, P형 전하 생성층(354)은 N형 전하 생성층(352)과 제 2 정공 수송층(332) 사이에 위치한다.
이와 같은 유기발광다이오드(D)에서는, 제 1 및 제 2 발광물질층(320, 340)각각이 보론 유도체인 도펀트(322, 342)와 안트라센 유도체인 호스트(324, 344)를 포함하며 안트라센 유도체가 중수소로 치환됨으로써, 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(100)는 발광효율과 수명에서 장점을 갖는다.
또한, 보론 유도체인 도펀트(322, 342)가 화학식1-2와 같이 비대칭 구조를 갖고, 이에 따라 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(100)의 발광효율과 수명이 더욱 향상된다.
더욱이, 보론 유도체인 도펀트(322, 342)에서 보론 원자 및 두 질소 원자에 연결된 방향족 고리를 제외한 나머지 방향족 고리 또는 헤테로 방향족 고리의 수소 중 일부 또는 전부가 중수소로 치환됨으로써, 이를 포함하는 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(100)의 발광효율과 수명이 더욱 향상된다.
또한, 안트라센 유도체인 호스트(324, 344)는 두 나프탈렌 모이어티가 안트라센 모이어티에 결합된 구조를 갖고 수소 중 적어도 하나, 바람직하게는 수소 전부가 중수소로 치환됨으로써, 이를 포함하는 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(100)의 발광효율과 수명이 더욱 향상된다.
더욱이, 청색 발광부가 이중 스택 구조로 적층됨으로써, 유기발광표시장치(100)에서 높은 색온도의 영상을 구현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광표시장치의 개략적인 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광표시장치에 이용되는 이중 스택 구조 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다. 또한, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광표시장치에 이용되는 삼중 스택 구조 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 유기발광표시장치(400)는 적색 화소(RP), 녹색 화소(GP) 및 청색 화소(BP)가 정의된 제 1 기판(410)과, 제 1 기판(410)과 마주하는 제 2 기판(470)과, 제 1 기판(410)과 제 2 기판(470) 사이에 위치하며 백색 빛을 발광하는 유기발광다이오드(D)와, 유기발광다이오드(D)와 제 2 기판(470) 사이에 위치하는 컬러필터층(480)을 포함한다.
제 1 기판(410) 및 제 2 기판(470) 각각은 유리 기판 또는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판은 polyimide(PI)기판, polyethersulfone(PES)기판, polyethylenenaphthalate(PEN)기판, polyethylene Terephthalate(PET)기판 및 polycarbonate(PC) 기판중에서 어느 하나일 수 있다.
제 1 기판(410) 상에는 버퍼층(420)이 형성되고, 버퍼층(420) 상에는 적색 화소(RP), 녹색 화소(GP) 및 청색 화소(BP) 각각에 대응하여 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 버퍼층(420)은 생략될 수 있다.
버퍼층(420) 상에는 반도체층(422)이 형성된다. 반도체층(422)은 산화물 반도체 물질로 이루어지거나 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다.
반도체층(422) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(424)이 형성된다. 게이트 절연막(424)은 산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(424) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(430)이 반도체층(422)의 중앙에 대응하여 형성된다.
게이트 전극(430) 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(432)이 형성된다. 층간 절연막(432)은 산화 실리콘이나 질화 실리콘과 같은 무기 절연물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연물질로 형성될 수 있다.
층간 절연막(432)은 반도체층(422)의 양측을 노출하는 제 1 및 제 2 콘택홀(434, 436)을 갖는다. 제 1 및 제 2 콘택홀(434, 436)은 게이트 전극(430)의 양측에 게이트 전극(430)과 이격되어 위치한다.
층간 절연막(432) 상에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어지는 소스 전극(440)과 드레인 전극(442)이 형성된다.
소스 전극(440)과 드레인 전극(442)은 게이트 전극(430)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제 1 및 제 2 콘택홀(434, 436)을 통해 반도체층(422)의 양측과 접촉한다.
반도체층(422)과, 게이트전극(430), 소스 전극(440), 드레인전극(442)은 상기 박막트랜지스터(Tr)를 이루며, 박막트랜지스터(Tr)는 구동 소자(driving element)로 기능한다.
도시하지 않았으나, 게이트 배선과 데이터 배선이 서로 교차하여 화소를 정의하며, 게이트 배선과 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자가 더 형성된다. 스위칭 소자는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 연결된다.
또한, 파워 배선이 데이터 배선 또는 데이터 배선과 평행하게 이격되어 형성되며, 일 프레임(frame) 동안 구동소자인 박막트랜지스터(Tr)의 게이트전극의 전압을 일정하게 유지되도록 하기 위한 스토리지 캐패시터가 더 구성될 수 있다.
박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(442)을 노출하는 드레인 콘택홀(452)을 갖는 보호층(450)이 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 형성된다.
보호층(450) 상에는 드레인 콘택홀(452)을 통해 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(442)에 연결되는 제 1 전극(460)이 각 화소 영역 별로 분리되어 형성된다. 제 1 전극(460)은 양극(anode)일 수 있으며, 일함수(work function) 값이 비교적 큰 도전성 물질, 예를 들어 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide; TCO)로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 제 1 전극(460)은 인듐-주석-산화물 (indium-tin-oxide; ITO), 인듐-아연-산화물(indium-zinc-oxide; IZO), 인듐-주석-아연-산화물(indium-tin-zinc oxide; ITZO), 주석산화물(SnO), 아연산화물(ZnO), 인듐-구리-산화물(indium-copper-oxide; ICO) 및 알루미늄:산화아연(Al:ZnO; AZO)으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 유기발광표시장치(400)가 하부발광 방식(bottom-emission type)인 경우, 제 1 전극(460)은 투명 도전성 산화물로 이루어지는 단일층 구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 본 발명의 유기발광표시장치(400)가 상부 발광 방식(top-emission type)인 경우, 제 1 전극(460) 하부에는 반사전극 또는 반사층이 더욱 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사전극 또는 반사층은 은(Ag) 또는 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-palladium-copper: APC) 합금으로 이루어질 수 있다. 상부 발광 방식 유기발광표시장치(400)에서, 제 1 전극(460)은 ITO/Ag/ITO 또는 ITO/APC/ITO의 삼중층 구조를 가질 수 있다.
보호층(450) 상에는 제 1 전극(460)의 가장자리를 덮는 뱅크층(466)이 형성된다. 뱅크층(466)은 적색, 녹색 및 청색 화소(Rp, GP, BP)에 대응하여 제 1 전극(460)의 중앙을 노출한다. 유기발광다이오드(D)는 적색, 녹색 및 청색 화소(Rp, GP, BP)에서 백색 광을 발광하므로, 발광층(462)은 적색, 녹색 및 청색 화소(Rp, GP, BP)에서 분리될 필요 없이 공통층으로 형성될 수 있다. 뱅크층(466)은 제 1 전극(460) 가장자리에서의 전류 누설을 막기 위해 형성되며, 뱅크층(466)은 생략될 수 있다.
제 1 전극(460) 상에는 유기 발광층(462)이 형성된다.
도 6을 참조하면, 유기 발광층(462)은 제 1 발광물질층(720)을 포함하는 제 1 발광부(710)와, 제 2 발광물질층(740)을 포함하는 제 2 발광부(730)와, 제 1 발광부(710)와 제 2 발광부(730) 사이에 위치하는 전하 생성층(750)을 포함한다.
전하 생성층(750)은 제 1 및 제 2 발광부(710, 730) 사이에 위치하며, 제 1 발광부(710), 전하 생성층(750), 제 2 발광부(730)가 제 1 전극(460) 상에 순차 적층된다. 즉, 제 1 발광부(710)는 제 1 전극(460)과 전하 생성층(750) 사이에 위치하며, 제 2 발광부(730)는 제 2 전극(464)과 전하 생성층(750) 사이에 위치한다.
제 1 발광부(710)는 제 1 발광물질층(720)을 포함한다. 또한, 제 1 발광부(710)는 제 1 전극(460)과 제 1 발광물질층(720) 사이에 위치하는 제 1 전자 차단층(716)과 제 1 발광물질층(720)과 전하 생성층(750) 사이에 위치하는 제 1 정공 차단층(718)을 더 포함할 수 있다.
또한, 제 1 발광부(710)는 제 1 전극(460)과 제 1 전자 차단층(716) 사이에 위치하는 제 1 정공 수송층(714)과 제 1 전극(460)과 제 1 정공 수송층(714) 사이에 위치하는 정공 주입층(712)을 더 포함할 수도 있다.
이때, 제 1 발광 물질층(720)은 보론 유도체인 도펀트(722)와 중수소화된 안트라센 유도체인 호스트(724)를 포함하고 청색을 발광한다. 즉, 안트라센 유도체의 수소 중 적어도 하나는 중수소로 치환되고, 보론 유도체는 중수소로 치환되지 않거나 수소의 일부가 중수소로 치환될 수 있다. 도펀트(722)는 화학식1-1 또는 화학식1-2로 표시되고 화학식3의 화합물 중 하나이며, 호스트(724)는 화학식2로 표시되고 화학식4의 화합물 중 하나이다.
제 1 발광물질층(720)에서, 호스트(724)는 약 70 내지 99.9 중량%를 갖고, 도펀트(722)는 약 0.1 내지 30 중량%를 갖는다. 충분한 효율과 수명을 구현하기 위해, 도펀트(722)는 약 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 약 1 내지 5 중량%를 가질 수 있다.
제 2 발광부(730)는 제 2 발광물질층(740)을 포함한다. 또한, 제 2 발광부(730)는 전하생성층(750)과 제 2 발광물질층(740) 사이에 위치하는 제 2 전자 차단층(734)과 제 2 발광물질층(740)과 제 2 전극(464) 사이에 위치하는 제 2 정공 차단층(736)을 더 포함할 수 있다.
또한, 제 2 발광부(730)는 전하 생성층(750)과 제 2 전자 차단층(734) 사이에 위치하는 제 2 정공 수송층(732)와 제 2 정공 차단층(736)과 제 2 전극(464) 사이에 위치하는 전자 주입층(738)을 더 포함할 수도 있다.
제 2 발광물질층(740)은 황록색 발광물질층일 수 있다. 예를 들어, 제 2 발광 물질층(740)은 황록색 도펀트(743)와 호스트(745)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 황록색 도펀트(743)는 황록색 형광 화합물, 황록색 인광 화합물 또는 황록색 지연형광 화합물 중 하나일 수 있다.
제 2 발광물질층(740)에서, 호스트(745)는 약 70 내지 99.9 중량%를 갖고, 황록색 도펀트(743)는 약 0.1 내지 30 중량%를 갖는다. 충분한 효율과 수명을 구현하기 위해, 황록색 도펀트(743)는 약 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 약 1 내지 5 중량%를 가질 수 있다.
전하 생성층(750)은 제 1 발광부(710)와 제 2 발광부(730) 사이에 위치한다. 즉, 제 1 발광부(710)와 제 2 발광부(730)는 전하 생성층(750)에 의해 연결된다. 전하 생성층(750)은 N형 전하 생성층(752)과 P형 전하 생성층(754)이 접합된 PN접합 전하 생성층일 수 있다.
N형 전하 생성층(752)은 제 1 전자 차단층(718)과 제 2 정공 수송층(732) 사이에 위치하고, P형 전하 생성층(754)은 N형 전하 생성층(752)과 제 2 정공 수송층(732) 사이에 위치한다.
도 6에서, 제 1 전극(460)과 전하생성층(750) 사이에 위치하는 제 1 발광물질층(720)이 보론 유도체인 도펀트(722)와 안트라센 유도체인 호스트(724)를 포함하고, 제 2 전극(764)과 전하생성층(750) 사이에 위치하는 제 2 발광물질층(740)이 황록색 발광물질층인 것이 도시되고 있다. 이와 달리, 제 1 전극(460)과 전하생성층(750) 사이에 위치하는 제 1 발광물질층(720)이 황록색 발광물질층이고, 제 2 전극(764)과 전하생성층(750) 사이에 위치하는 제 2 발광물질층(740)이 보론 유도체인 도펀트(722)와 안트라센 유도체인 호스트(724)를 포함하는 청색 발광물질층일 수 있다.
이와 같은 유기발광다이오드(D)에서는, 제 1 발광물질층(720)이 보론 유도체인 도펀트(722)와 안트라센 유도체인 호스트(724)를 포함하며 안트라센 유도체가 중수소로 치환됨으로써, 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(400)는 발광효율과 제조원가에서 장점을 갖는다.
또한, 보론 유도체인 도펀트(722)가 화학식1-2와 같이 비대칭 구조를 갖고, 이에 따라 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(100)의 발광효율과 수명이 더욱 향상된다.
더욱이, 보론 유도체인 도펀트(722)에서 보론 원자 및 두 질소 원자에 연결된 방향족 고리를 제외한 나머지 방향족 고리 및 헤테로 방향족 고리에 결합하는 수소 중 일부 또는 전부가 중수소로 치환됨으로써, 이를 포함하는 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(100)의 발광효율과 수명이 더욱 향상된다.
또한, 안트라센 유도체인 호스트(724)는 두 나프탈렌 모이어티가 안트라센 모이어티에 결합된 구조를 갖고 수소 중 적어도 하나, 바람직하게는 수소 전부가 중수소로 치환됨으로써, 이를 포함하는 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(100)의 발광효율과 수명이 더욱 향상된다.
제 1 발광부(710)와 황록색을 발광하는 제 2 발광부(730)가 구비된 유기발광다이오드(D)는 백색 빛을 발광할 수 있다.
도 7을 참조하면, 유기 발광층(462)은 제 1 발광물질층(520)을 포함하는 제 1 발광부(530)와, 제 2 발광물질층(540)을 포함하는 제 2 발광부(550)와, 제 3 발광물질층(560)을 포함하는 제 3 발광부(570)와, 제 1 발광부(530)와 제 2 발광부(550) 사이에 위치하는 제 1 전하 생성층(580)과, 제 2 발광부(550)와 제 3 발광부(570) 사이에 위치하는 제 2 전하 생성층(590)을 포함한다.
제 1 전하 생성층(580)은 제 1 및 제 2 발광부(530, 550) 사이에 위치하며, 제 2 전하 생성층(590)은 제 2 및 제 3 발광부(550, 570) 사이에 위치한다. 즉, 제 1 발광부(530), 제 1 전하 생성층(580), 제 2 발광부(550), 제 2 전하 생성층(590), 제 3 발광부(570)가 제 1 전극(460) 상에 순차 적층된다. 즉, 제 1 발광부(530)는 제 1 전극(460)과 제 1 전하 생성층(580) 사이에 위치하며, 제 2 발광부(550)는 제 1 및 제 2 전하 생성층(580, 590) 사이에 위치하고, 제 3 발광부(570)는 제 2 전하 생성층(590)과 제 2 전극(464) 사이에 위치한다.
제 1 발광부(530)는 제 1 전극(460) 상에 순차 적층되는 정공 주입층(532), 제 1 정공 수송층(534), 제 1 전자 차단층(536), 제 1 발광 물질층(520), 제 1 정공 차단층(538)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정공 주입층(532), 제 1 정공 수송층(534), 제 1 전자 차단층(536)은 제 1 전극(460)과 제 1 발광 물질층(520) 사이에 순차 위치하고, 제 1 정공 차단층(538)은 제 1 발광 물질층(520)과 제 1 전하 생성층(580) 사이에 위치할 수 있다.
제 1 발광물질층(520)은 보론 유도체인 도펀트(522)와 중수소화된 안트라센 유도체인 호스트(524)를 포함하고 청색을 발광한다. 즉, 안트라센 유도체의 수소 중 적어도 하나는 중수소로 치환되고, 보론 유도체는 중수소로 치환되지 않거나 수소의 일부가 중수소로 치환될 수 있다. 도펀트(522)는 화학식1-1 또는 화학식1-2로 표시되고 화학식3의 화합물 중 하나이며, 호스트(524)는 화학식2로 표시되고 화학식4의 화합물 중 하나이다.
제 1 발광물질층(520)에서, 호스트(524)는 약 70 내지 99.9 중량%를 갖고, 도펀트(522)는 약 0.1 내지 30 중량%를 갖는다. 충분한 효율과 수명을 구현하기 위해, 도펀트(522)는 약 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 약 1 내지 5 중량%를 가질 수 있다.
제 2 발광부(550)는 제 2 정공 수송층(552), 제 2 발광 물질층(540), 전자 수송층(554)을 포함할 수 있다. 제 2 정공 수송층(552)은 제 1 전하 생성층(580)과 제 2 발광 물질층(540) 사이에 위치하고, 전자 수송층(554)은 제 2 발광 물질층(540)과 제 2 전하 생성층(590) 사이에 위치한다.
제 2 발광물질층(540)은 황록색 발광물질층일 수 있다. 예를 들어, 제 2 발광 물질층(540)은 호스트와 황록색 도펀트를 포함할 수 있다.
제 2 발광 물질층(540)은 호스트와, 적색 도펀트 및 녹색 도펀트를 포함할 수도 있다. 이 경우, 제 2 발광 물질층(540)은 단일층 구조를 갖거나, 호스트와 적색 도펀트(또는 녹색 도펀트)를 포함하는 하부층과 호스트와 녹색 도펀트(또는 적색 도펀트)를 포함하는 상부층으로 구성되는 이중층 구조를 가질 수 있다.
또한, 제 2 발광물질층(540)은 호스트와 적색 도펀트를 포함하는 제 1 층, 호스트와 황록색 도펀트를 포함하는 제 2 층, 호스트와 녹색 도펀트를 포함하는 제 3 층의 삼중층 구조를 가질 수 있다.
제 3 발광부(570)는 제 3 정공 수송층(572), 제 2 전자 차단층(574), 제 3 발광 물질층(560), 제 2 정공 차단층(576), 전자 주입층(578)을 포함할 수 있다.
제 3 발광물질층(560)은 보론 유도체인 도펀트(562)와 중수소화된 안트라센 유도체인 호스트(564)를 포함하고 청색을 발광한다. 즉, 안트라센 유도체의 수소 중 적어도 하나는 중수소로 치환되고, 보론 유도체는 중수소로 치환되지 않거나 수소의 일부가 중수소로 치환될 수 있다. 도펀트(562)는 화학식1-1 또는 화학식1-2로 표시되고 화학식3의 화합물 중 하나이며, 호스트(564)는 화학식2로 표시되고 화학식4의 화합물 중 하나이다.
제 3 발광물질층(560)에서, 호스트(564)는 약 70 내지 99.9 중량%를 갖고, 도펀트(562)는 약 0.1 내지 30 중량%를 갖는다. 충분한 효율과 수명을 구현하기 위해, 도펀트(562)는 약 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 약 1 내지 5 중량%를 가질 수 있다.
제 3 발광물질(560)의 호스트(564)는 제 1 발광물질층(520)의 호스트(524)와 같거나 다를 수 있고, 제 3 발광물질(560)의 도펀트(562)는 제 1 발광물질층(520)의 도펀트(522)와 같거나 다를 수 있다.
제 1 전하 생성층(580)은 제 1 발광부(530)와 제 2 발광부(550) 사이에 위치하고, 제 2 전하 생성층(590)은 제 2 발광부(550)와 제 3 발광부(570) 사이에 위치한다. 즉, 제 1 발광부(530)와 제 2 발광부(550)는 제 1 전하 생성층(580)에 의해 연결되고, 제 2 발광부(550)와 제 3 발광부(570)는 제 2 전하 생성층(590)에 의해 연결된다. 제 1 전하 생성층(580)은 N형 전하 생성층(582)과 P형 전하 생성층(584)이 접합된 PN접합 전하 생성층일 수 있고, 제 2 전하 생성층(590)은 N형 전하 생성층(592)과 P형 전하 생성층(594)이 접합된 PN접합 전하 생성층일 수 있다.
제 1 전하 생성층(580)에서, N형 전하 생성층(582)은 제 1 정공 차단층(538)과 제 2 정공 수송층(552) 사이에 위치하고, P형 전하 생성층(584)은 N형 전하 생성층(582)과 제 2 정공 수송층(552) 사이에 위치한다.
제 2 전하 생성층(590)에서, N형 전하 생성층(592)은 전자 수송층(454)과 제 3 정공 수송층(572) 사이에 위치하고, P형 전하 생성층(594)은 N형 전하 생성층(592)과 제 3 정공 수송층(572) 사이에 위치한다.
유기발광다이오드(D)에서, 제 1 및 제 3 발광물질층(520, 560) 각각은 보론 유도체인 청색 도펀트(522, 562)와 안트라센 유도체인 호스트(524, 564)를 포함하며 안트라센 유도체가 중수소로 치환됨으로써, 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(400)는 발광효율과 제조원가에서 장점을 갖는다.
또한, 보론 유도체인 도펀트(522, 562)가 화학식1-2와 같이 비대칭 구조를 갖고, 이에 따라 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(100)의 발광효율과 수명이 더욱 향상된다.
더욱이, 보론 유도체인 도펀트(522, 562)에서 보론 원자 및 두 질소 원자에 연결된 방향족 고리를 제외한 나머지 방향족 고리 및 헤테로 방향족 고리에 연결된 수소 중 일부 또는 전부가 중수소로 치환됨으로써, 이를 포함하는 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(100)의 발광효율과 수명이 더욱 향상된다.
또한, 안트라센 유도체인 호스트(524, 564)는 두 나프탈렌 모이어티가 안트라센 모이어티에 결합된 구조를 갖고 수소 중 적어도 하나, 바람직하게는 수소 전부가 중수소로 치환됨으로써, 이를 포함하는 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(100)의 발광효율과 수명이 더욱 향상된다.
따라서, 제 1 및 제 3 발광부(530, 570)와 황록색 또는 적색/녹색을 발광하는 제 2 발광부(550)가 구비된 유기발광다이오드(D)는 백색 빛을 발광할 수 있다.
한편, 도 7에서 유기발광다이오드(D)는 제 1 발광부(530), 제 2 발광부(550) 및 제 3 발광부(570)를 포함하여 삼중 스택 구조를 갖는다. 이와 달리, 유기발광다이오드(D)는 추가적인 발광부와 전하생성층을 포함할 수도 있다.
다시 도 5를 참조하면, 유기 발광층(462)이 형성된 제 1 기판(410) 상부로 제 2 전극(464)이 형성된다.
본 발명의 유기발광표시장치(400)에서는 유기 발광층(462)에서 발광된 빛이 제 2 전극(464)을 통해 컬러필터층(480)으로 입사되므로, 제 2 전극(464)은 빛이 투과될 수 있도록 얇은 두께를 갖는다.
제 1 전극(460), 유기 발광층(462) 및 제 2 전극(464)는 유기발광다이오드(D)를 이룬다.
컬러필터층(480)은 유기발광다이오드(D)의 상부에 위치하며 적색 화소(RP), 녹색 화소(GP) 및 청색 화소(BP) 각각에 대응되는 적색 컬러필터(482), 녹색 컬러필터(484), 청색 컬러필터(486)를 포함한다. 적색 컬러필터(482)는 적색 염료(dye)와 적색 안료(pigment) 중 적어도 하나를 포함하고, 녹색 컬러필터(484)는 녹색 염료와 녹색 안료 중 적어도 하나를 포함하며, 청색 컬러필터(485)는 청색 염료와 청색 안료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도시하지 않았으나, 컬러필터층(480)은 접착층에 의해 유기발광다이오드(D)에 부착될 수 있다. 이와 달리, 컬러필터층(480)은 유기발광다이오드(D) 바로 위에 형성될 수도 있다.
도시하지 않았으나, 외부 수분이 유기발광다이오드(D)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름이 형성될 수 있다. 예를 들어, 인캡슐레이션 필름은 제 1 무기 절연층과, 유기 절연층과 제 2 무기 절연층의 적층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 제 2 기판(470)의 외측면에는 외부광 반사를 줄이기 위한 편광판이 부착될 수 있다. 예를 들어, 상기 편광판은 원형 편광판일 수 있다.
도 5의 유기발광다이오드(D)에서, 제 1 전극(460)은 반사전극이고 제 2 전극(464)는 투과(반투과) 전극이며, 컬러필터층(480)은 유기발광다이오드(D)의 상부에 배치되고 있다. 이와 달리, 제 1 전극(460)은 투과(반투과) 전극이고 제 2 전극(464)는 반사전극일 수 있으며, 이 경우 컬러필터층(480)은 유기발광다이오드(D)와 제 1 기판(410) 사이에 배치될 수 있다.
또한, 유기발광다이오드(D)와 컬러필터층(480) 사이에는 색변환층(미도시)이 구비될 수도 있다. 색변환층은 각 화소에 대응하여 적색 색변환층, 녹색 색변환층 및 청색 색변환층을 포함하며, 유기발광다이오드(D)로부터의 백색 광을 적색, 녹색 및 청색으로 각각 변환할 수 있다. 예를 들어, 색변환층은 양자점을 포함할 수 있다. 따라서, 유기발광표시장치(400)의 색순도가 더욱 향상될 수 있다.
또한, 컬러필터층(480) 대신에 색변환층이 포함될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 유기발광표시장치(400)에서, 적색 화소(RP), 녹색 화소(GP), 청색 화소(BP)의 유기발광다이오드(D)는 백색 광을 발광하고, 유기발광다이오드(D)로부터의 빛은 적색 컬러필터(482), 녹색 컬러필터(484), 청색 컬러필터(486)를 통과함으로써, 적색 화소(RP), 녹색 화소(GP), 청색 화소(BP)에서 녹색, 적색 및 청색이 각각 표시된다.
한편, 도 5 내지 도 7에서, 백색을 발광하는 유기발광다이오드(D)가 표시장치에 이용되고 있다. 이와 달리, 유기발광다이오드(D)는 박막트랜지스터(Tr)와 같은 구동 소자 및 컬러필터층(480) 없이 기판 전면에 형성되어 조명장치에 이용될 수도 있다. 본 발명에서 유기발광장치는 표시장치와 조명장치를 포함한다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기발광표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 유기발광표시장치(600)는 적색 화소(RP), 녹색 화소(GP) 및 청색 화소(BP)가 정의된 제 1 기판(610)과, 제 1 기판(610)과 마주하는 제 2 기판(670)과, 제 1 기판(610)과 제 2 기판(670) 사이에 위치하며 청색 빛을 발광하는 유기발광다이오드(D)와, 유기발광다이오드(D)와 제 2 기판(670) 사이에 위치하는 색변환층(680)을 포함한다.
도시하지 않았으나, 제 2 기판(670)과 색변환층(680) 각각의 사이에는 컬러필터가 형성될 수 있다.
제 1 기판(610) 및 제 2 기판(670) 각각은 유리 기판 또는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판은 polyimide(PI)기판, polyethersulfone(PES)기판, polyethylenenaphthalate(PEN)기판, polyethylene Terephthalate(PET)기판 및 polycarbonate(PC) 기판중에서 어느 하나일 수 있다.
제 1 기판(610) 상에는 적색 화소(RP), 녹색 화소(GP) 및 청색 화소(BP) 각각에 대응하여 박막트랜지스터(Tr)가 구비되고, 박막트랜지스터(Tr)의 일전극, 예를 들어 드레인 전극을 노출하는 드레인 콘택홀(652)을 갖는 보호층(650)이 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 형성된다.
보호층(650) 상에는 제 1 전극(660), 유기 발광층(662) 및 제 2 전극(664)을 포함하는 유기발광다이오드(D)가 형성된다. 이때, 제 1 전극(660)은 드레인 콘택홀(652)을 통해 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극에 연결될 수 있다.
또한, 적색 화소(RP), 녹색 화소(GP) 및 청색 화소(BP) 각각의 경계에는 제 1 전극(660)의 가장자리를 덮는 뱅크층(666)이 형성된다. 유기발광다이오드(D)는 적색 화소(RP), 녹색 화소(GP) 및 청색 화소(BP)에서 청색 광을 발광하므로, 발광층(662)은 적색 화소(RP), 녹색 화소(GP) 및 청색 화소(BP)에서 분리될 필요 없이 공통층으로 형성될 수 있다. 뱅크층(666)은 제 1 전극(660) 가장자리에서의 전류 누설을 막기 위해 형성되며, 뱅크층(666)은 생략될 수 있다.
이때, 유기발광다이오드(D)는 도 3 또는 도 4의 구조를 갖고 청색을 발광할 수 있다. 즉, 유기발광다이오드(D)는 적색 화소(RP), 녹색 화소(GP) 및 청색 화소(BP) 각각에 구비되어 청색 빛을 제공한다.
유기발광다이오드(D)는 적색 화소(RP), 녹색 화소(GP) 및 청색 화소(BP)에서 청색 광을 발광하므로, 발광층(662)은 적색 화소(RP), 녹색 화소(GP) 및 청색 화소(BP)에서 분리될 필요 없이 공통층으로 형성될 수 있다. 뱅크층(666)은 제 1 전극(660) 가장자리에서의 전류 누설을 막기 위해 형성되며, 뱅크층(666)은 생략될 수 있다.
색변환층(680)은 적색 화소(RP)에 대응하는 제 1 색변환층(682)과 녹색 화소(BP)에 대응하는 제 2 색변환층(684)을 포함한다. 예를 들어, 색변환층(680)은 양자점과 같은 무기발광물질로 이루어질 수 있다. 청색 화소(BP)에는 색변환층이 형성되지 않고, 청색 화소(BP)의 유기발광다이오드(D)는 제 2 기판(670)과 직접 마주할 수 있다.
적색 화소(RP)에서 유기발광다이오드(D)로부터의 청색 빛은 제 1 색변환층(682)에 의해 적색 빛으로 변환되고, 녹색 화소(GP)에서 유기발광다이오드(D)로부터의 청색 빛은 제 2 색변환층(684)에 의해 녹색 빛으로 변환된다.
따라서, 유기발광표시장치(600)는 컬러 영상을 구현할 수 있다.
한편, 유기발광다이오드(D)로부터의 빛이 제 1 기판(610)을 통과하여 표시되는 경우, 색변환층(680)은 유기발광다이오드(D)와 제 1 기판(610) 사이에 구비될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100, 400, 600: 유기발광표시장치 160, 460, 660: 제 1 전극
162, 462, 662: 유기발광층 164, 464, 664: 제 2 전극
240, 320, 340, 520, 540, 560, 720, 740: 발광물질층
242, 322, 342, 522, 562, 722: 제 1 호스트
244, 324, 344, 524, 564, 724: 도펀트
D: 유기발광다이오드

Claims (14)

  1. 기판과;
    제 1 전극과; 상기 제 1 전극과 마주하는 제 2 전극과; 보론 유도체인 제 1 도펀트와 안트라센 유도체인 제 1 호스트를 포함하고 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 제 1 발광 물질층을 포함하며 상기 기판 상에 위치하는 유기발광다이오드를 포함하며,
    상기 제 1 도펀트는 하기 화학식1-1 또는 화학식1-2로 표시되고,
    화학식1-1에서, R11 내지 R14 각각, R21 내지 R24 각각은 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택되거나 인접한 둘이 서로 연결되어 축합환을 이루고, R31, R41 각각은 독립적으로 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택되며, R51은 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C15의 사이클로 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C5-C30의 헤테로고리기로 구성되는 군에서 선택되며,
    R31, R41, R51이 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기인 경우 알킬기는 서로 연결되지 않거나 서로 연결되어 축합환을 이루고,
    화학식1-2에서, X는 NR1, CR2R3, O, S, Se, SiR4R5 중 하나이고, R1, R2, R3, R4, R5 각각은 독립적으로 수소, C1-C10의 알킬기, C6-C30의 아릴기, C5-C30의 헤테로 아릴기, C3-C30의 사이클로알킬기, C3-C30의 알리사이클릭기에서 선택되며, R61 내지 R64 각각은 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택되거나 인접한 둘이 결합하여 축합환을 이루고, R71 내지 R74 각각은 수소, C1-C10의 알킬기, C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택되며, R81은 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택되거나 R61과 결합하여 축합환을 이루고, R82는 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 이루어지는 군에서 선택되고, R91은 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C15 사이클로 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기 치환된 C3-C30의 알리사이클릭기로 구성되는 군에서 선택되며,
    R81, R82, R91이 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기인 경우 알킬기는 서로 연결되지 않거나 서로 연결되어 축합환을 이루고,
    [화학식1-1]
    Figure pat00064

    [화학식1-2]
    Figure pat00065

    상기 제 1 호스트는 하기 화학식2로 표시되며,
    화학식2에서, Ar1과 Ar2 각각은 독립적으로 C6-C30의 아릴기 또는 C5-C30의 헤테로아릴기이고, L은 단일결합 또는 C6-C20의 아릴렌기이며, a는 0 내지 8의 정수이고, b, c, d 각각은 독립적으로 0 내지 30의 정수이며, a, b, c, d 중 적어도 하나는 양의 정수인 것을 특징으로 하는 유기발광장치.
    [화학식2]
    Figure pat00066

  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식1-1에서, R11 내지 R14 각각, R21 내지 R24 각각, R31, R41 각각은 독립적으로 수소, C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기로 이루어지는 군에서 선택되며,
    R51은 C1-C10의 알킬기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴아민기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로고리기로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    화학식1-2에서, X는 O 또는 S이며,
    R61 내지 R64 각각은 수소, C1-C10 알킬기, C6-C30의 아릴아민기로 이루어지는 군에서 선택되거나 인접한 둘이 결합하여 축합환을 이루고,
    R71 내지 R74 각각은 수소, C1-C10 알킬기로 이루어지는 군에서 선택되며,
    R81은 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로아릴기로 이루어지는 군에서 선택되거나 R61과 결합하여 축합환을 이루고,
    R82는 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C6-C30의 아릴기, 치환되지 않거나 C1-C10의 알킬기로 치환된 C5-C30의 헤테로아릴기로 이루어지는 군에서 선택되며,
    R91은 C1-C10 알킬기에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도펀트는 하기 화학식3의 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광장치.
    [화학식3]
    Figure pat00067
    Figure pat00068
    Figure pat00069

    Figure pat00070
    Figure pat00071
    Figure pat00072

    Figure pat00073
    Figure pat00074
    Figure pat00075

  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 호스트는 하기 화학식4의 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광장치.
    [화학식4]
    Figure pat00076
    Figure pat00077
    Figure pat00078

    Figure pat00079
    Figure pat00080
    Figure pat00081

  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기발광다이오드는,
    보론 유도체인 제 2 도펀트와 안트라센 유도체인 제 2 호스트를 포함하고 상기 제 1 발광 물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 제 2 발광 물질층과;
    상기 제 1 발광 물질층과 상기 제 2 발광 물질층 사이에 위치하는 제 1 전하 생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 도펀트는 화학식1-1 또는 화학식 1-2로 표시되고, 상기 제 2 호스트는 상기 화학식2로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.
  8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 기판에는 적색화소, 녹색화소 및 청색화소가 정의되고, 상기 유기발광다이오드는 상기 적색화소, 상기 녹색화소 및 상기 청색 화소에 대응되며,
    상기 적색화소와 상기 녹색화소에 대응하여 상기 기판과 상기 유기발광다이오드 사이 또는 상기 유기발광다이오드 상부에 구비되는 색변환층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 유기발광다이오드는, 황록색을 발광하고 상기 제 1 전하 생성층과 상기 제 2 발광 물질층 사이에 위치하는 제 3 발광 물질층과, 상기 제 2 발광 물질층과 상기 제 3 발광 물질층 사이에 위치하는 제 2 전하 생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 유기발광다이오드는, 적색과 녹색을 발광하고 상기 제 1 전하 생성층과 상기 제 2 발광 물질층 사이에 위치하는 제 3 발광 물질층과, 상기 제 2 발광 물질층과 상기 제 3 발광 물질층 사이에 위치하는 제 2 전하 생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 유기발광다이오드는, 적색을 발광하는 제 1 층과 황록색을 발광하는 제 2 층을 포함하고 상기 제 1 전하 생성층과 상기 제 2 발광 물질층 사이에 위치하는 제 3 발광 물질층과, 상기 제 2 발광 물질층과 상기 제 3 발광 물질층 사이에 위치하는 제 2 전하 생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 발광물질층은 녹색을 발광하는 제 3 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기발광다이오드는, 황록색을 발광하고 상기 제 1 발광 물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 제 2 발광 물질층과, 상기 제 1 발광 물질층과 상기 제 2 발광 물질층 사이에 위치하는 제 1 전하 생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 하나에 있어서,
    상기 기판에는 적색화소, 녹색화소 및 청색화소가 정의되고, 상기 유기발광다이오드는 상기 적색화소, 상기 녹색화소 및 상기 청색 화소에 대응되며,
    상기 적색화소, 상기 녹색화소 및 상기 청색화소에 대응하여 상기 기판과 상기 유기발광다이오드 사이 또는 상기 유기발광다이오드 상부에 구비되는 컬러필터층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광장치.
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