KR20230078157A - 유기발광다이오드 및 유기발광장치 - Google Patents

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박한솔
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 발광물질층이 하기 화학식 1의 구조를 가지는 유기 금속 화합물, 비스카바졸계 물질 및/또는 트리아진계 물질을 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치에 관한 것이다. 적어도 하나의 발광물질층이 도펀트와 호스트를 포함하여, 유기발광다이오드 및 유기발광장치의 발광 효율 및 발광 수명을 향상시킬 수 있다.
화학식 1
Figure pat00265

Description

유기발광다이오드 및 유기발광장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE HAVING THEREOF}
본 발명은 유기발광다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광 효율 및 발광 수명이 향상된 유기발광다이오드와, 이를 포함하는 유기발광장치에 관한 것이다.
현재 널리 사용되고 있는 평면표시소자 중에서 유기발광다이오드는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)를 빠르게 대체하는 표시 소자로서 주목을 받고 있다. 유기발광다이오드(organic light emitting diodes; OLED)는 2000 Å 이내의 얇은 유기 박막으로 형성되고, 사용되는 전극의 구성에 따라 단일 방향 또는 양방향으로 화상을 구현할 수 있다. 또한 유기발광다이오드는 플라스틱과 같은 플렉서블(flexible) 투명 기판 위에도 형성될 수 있어서 플렉서블 또는 폴더블(foldable) 표시장치를 용이하게 구현한다. 뿐만 아니라, 유기발광다이오드는 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 색 순도가 우수하여, 액정표시장치에 비하여 큰 장점을 가지고 있다.
종래의 일반적인 형광 물질은 단일항 엑시톤만이 발광에 참여하기 때문에 발광 효율이 낮다. 삼중항 엑시톤도 발광에 참여하는 인광 물질은 형광 물질에 비하여 발광 효율이 높다. 하지만, 대표적인 인광 물질인 유기 금속 화합물은 발광 수명이 짧아서 상용화에 한계가 있다. 따라서 발광 효율 및 발광 수명이 향상된 발광 화합물을 개발할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 발광 효율 및 발광 수명이 향상된 유기발광다이오드 및 이를 포함하는 유기발광장치를 제공하고자 하는 것이다.
일 측면에 따르면, 제 1 전극; 상기 제 1 전극과 마주하는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 적어도 하나의 발광물질층을 포함하는 발광층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 발광물질층은 호스트와 도펀트를 포함하고, 상기 도펀트는 하기 화학식 1의 구조를 가지는 유기 금속 화합물을 포함하고, 상기 호스트는 하기 화학식 7의 구조를 가지는 제 1 호스트와, 하기 화학식 9의 구조를 가지는 제 2 호스트를 포함하는 유기발광다이오드가 개시된다.
[화학식 1]
Figure pat00001
화학식 1에서 LA는 하기 화학식 2의 구조를 가지며, LB는 하기 화학식 3의 구조를 가지는 보조 리간드임; m은 1 내지 3의 정수이고, n은 0 내지 2의 정수이며, m + n = 3임.
[화학식 2]
Figure pat00002
화학식 2에서 X1 및 X2는 각각 독립적으로 CR7 또는 질소임; X3 내지 X5는 각각 독립적으로 CR8또는 N이고 그 중에서 적어도 하나는 CR8임; X6 내지 X9은 각각 독립적으로 CR9 또는 N이고 그 중에서 적어도 하나는 CR9임; R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, R1 내지 R5 중에서 인접한 2개의 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있음; a는 0 내지 2의 정수임; R6는 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, b가 복수인 경우 인접한 R6는 결합하여 C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, 복수의 R6는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; b는 치환기의 개수로서 0 내지 4의 정수임; R7 내지 R9은 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되거나, R8 및 R9이 복수인 경우, R8 및 R9는 각각 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, 복수의 R8과 R9는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; 상기 R1 내지 R9를 각각 구성하는 상기 C1-C20 알킬, 상기 C1-C20 헤테로 알킬, 상기 C2-C20 알케닐, 상기 C2-C20 헤테로 알케닐, 상기 C1-C20 알콕시, 상기 C1-C20 알킬 아미노, 상기 C1-C20 알킬 실릴, 상기 C4-C30 지환족, 상기 C3-C30 헤테로 지환족, 상기 C6-C30 방향족 및 상기 C3-C30 헤테로 방향족은 각각 독립적으로 치환되지 않거나, 할로겐, C1-C10 알킬, C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족, C3-C20 헤테로 방향족 및 이들의 조합으로 이루어진 작용기로 치환될 수 있고, R1 내지 R6, R8 및 R9의 인접한 작용기가 결합하여 형성되는 상기 C4-C20 지환족 고리, 상기 C3-C20 헤테로 지환족 고리, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 1개의 C1-C10 알킬기로 치환될 수 있음.
[화학식 3]
Figure pat00003
[화학식 7]
Figure pat00004
화학식 7에서, R41 내지 R44는 각각 독립적으로 C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 아릴기 및 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, 시아노기, C1-C10 알킬 실릴기, C6-C20 아릴 실릴기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음; m과 n은 각각 독립적으로 0 내지 7의 정수임; m이 2 이상인 경우, R43은 서로 동일하거나 상이하며, n이 2 이상인 경우, R44는 서로 동일하거나 상이함.
[화학식 9]
Figure pat00005
화학식 9에서, R51 내지 R53은 각각 독립적으로 C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환될 수 있고, R51 내지 R53 중에서 적어도 하나는 하기 화학식 10A 또는 하기 화학식 10B의 구조를 가짐; Y1, Y2 및 Y3 는 각각 독립적으로 CR54 또는 N이며, 그 중에서 적어도 하나는 N임; R54는 독립적으로 수소, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 아릴 고리 또는 C3-C20 헤테로 아릴 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음; L은 단일 결합, C6-C30 아릴렌기 또는 C3-C30 헤테로 아릴렌기이며, 상기 C6-C30 아릴렌기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴렌기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음.
[화학식 10A]
Figure pat00006
화학식 10A에서, 물결 표시된 부분은 화학식 9의 아진 고리 또는 L에 연결됨; R61 내지 R68은 각각 독립적으로 수소, C1-C10 알킬기, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있거나, 또는 R61 내지 R68 중에서 인접한 2개의 작용기가 결합하여 C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성하며, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있으며, R61 내지 R68 중에서 인접한 적어도 2개는 서로 합쳐져서 상기 C6-C20 방향족 고리 또는 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성함.
[화학식 10B]
Figure pat00007
화학식 10B에서, 물결 표시된 부분은 화학식 9의 아진 고리 또는 L에 연결됨; R71은 수소, C1-C10 알킬기, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음; R72 내지 R78은 각각 독립적으로 수소, C1-C10 알킬기, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있거나, 또는 R72 내지 R78 중에서 인접한 2개의 작용기는 결합하여 C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성하며, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있으며, R72 내지 R78 중에서 인접한 적어도 2개는 서로 합쳐져서 상기 C6-C20 방향족 고리 또는 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성함.
상기 발광층은 단일 발광부로 이루어지거나, 복수의 발광부가 탠덤 구조를 가질 수 있다.
다른 측면에 따르면, 제 1 전극; 상기 제 1 전극과 마주하는 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함하고, 상기 발광층은, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 청색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와, 상기 제 1 발광부와 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 적어도 하나의 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부와, 상기 제 1 발광부와 상기 제 2 발광부 사이에 위치하는 제 1 전하생성층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 발광물질층은 호스트와 도펀트를 포함하고, 상기 도펀트는 상기 화학식 1의 구조를 가지는 유기 금속 화합물을 포함하고, 상기 호스트는 상기 화학식 7의 구조를 가지는 제 1 호스트 및 상기 화학식 9의 구조를 가지는 제 2 호스트를 포함하는 유기발광다이오드가 개시된다.
다른 측면에 따르면, 본 발명은 전술한 유기발광다이오드가 기판 상에 배치되는 유기발광장치, 예를 들어 유기발광 조명장치 또는 유기발광다이오드 표시장치가 개시된다.
도펀트로 사용되는 유기 금속 화합물은 공유결합 또는 배위결합을 통하여 적어도 5개의 고리로 이루어지는 축합 헤테로 방향족 고리 리간드와 피리딘 고리 리간드에 연결되는 금속 원자를 포함한다. 유기 금속 화합물은 중앙 금속에 결합되는 리간드가 상이한 이종리간드성(heteroleptic) 화합물일 수 있어서, 발광 컬러를 용이하게 조절할 수 있다.
아울러, 정공 수송 특성이 우수한 비스카바졸계 물질 및/또는 전자 수송 특성이 우수한 트리아진계 물질을 전술한 유기 금속 화합물과 함께 사용하는 경우, 비스카바졸계 물질 및 트리아진계 물질로부터 유기 금속 화합물로 전하 및 엑시톤 에너지가 신속하게 전달된다. 따라서, 본 발명에 따른 유기 금속 화합물을 발광물질층의 도펀트로 사용하고, 비스카바졸계 물질 및/또는 트리아진계 물질을 발광물질층의 호스트로 사용하여, 유기발광다이오드 및 유기발광장치의 구동 전압을 낮추고, 발광 효율 및 발광 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기발광표시장치의 개략적인 회로를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 유기발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따라 단일 발광부를 가지는 유기발광다이오드를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 유기발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따라 2개의 발광부가 탠덤 형태로 형성된 유기발광다이오드를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 제 3 실시형태에 따라 3개의 발광부가 탠덤 형태로 형성된 유기발광다이오드를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 필요한 경우에 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 설명한다.
본 발명은 광학적 특성이 우수한 유기 금속 화합물 및 전하 수송 특성이 우수한 유기 화합물을 발광물질층에 도입하여, 유기발광다이오드의 구동 전압을 낮추면서, 발광 효율 및 발광 수명을 극대화할 수 있는 유기발광다이오드 및 유기발광장치를 제안한다. 본 발명의 유기발광다이오드는 유기발광표시장치 또는 유기발광 조명장치와 같은 유기발광장치에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기발광표시장치의 개략적인 회로를 나타낸 모식도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 유기발광표시장치에는, 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(GL)과, 데이터 배선(DL) 및 파워 배선(PL)이 형성된다. 화소영역(P)에는, 스위칭 박막트랜지스터(Ts), 구동 박막트랜지스터(Td), 스토리지 커패시터(Cst) 및 유기발광다이오드(D)가 형성된다. 화소영역(P)은 적색(R) 화소영역, 녹색(G) 화소영역 및 청색(B) 화소영역을 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 유기발광 표시장치에서는, 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 예시적인 제 1 실시형태에 따른 유기발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 유기발광 표시장치(100)는 기판(102), 기판(120) 상부에 배치되는 박막트랜지스터(Tr)와, 박막 트랜지스터(Tr)에 연결되는 유기발광다이오드(D)를 포함한다.
예를 들어, 기판(102)에는 적색 화소영역, 녹색 화소영역 및 청색 화소영역이 정의되고, 유기발광다이오드(D)는 각 화소영역마다 위치한다. 즉, 적색, 녹색 및 청색 빛을 발광하는 유기발광다이오드(D)가 적색 화소영역, 녹색 화소영역 및 청색 화소영역에 구비된다.
기판(102)은 유리 기판, 얇은 플렉서블(flexible) 기판 또는 고분자 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(102)은 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리에테르술폰(Polyethersulfone; PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate; PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene Terephthalate; PET) 및 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 박막트랜지스터(Tr)와, 유기발광다이오드(D)가 상부에 위치하는 기판(102)은 어레이 기판을 이룬다.
기판(102) 상에 버퍼층(106)이 형성되고, 버퍼층(106) 상에 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 버퍼층(106)은 생략될 수 있다.
버퍼층(106) 상부에 반도체층(110)이 형성된다. 예를 들어, 반도체층(110)은 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 반도체층(110)이 산화물 반도체 물질로 이루어지는 경우, 반도체층(110) 하부에 차광패턴(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 차광패턴(도시하지 않음)은 반도체층(110)으로 빛이 입사되는 것을 방지하여 반도체층(110)이 빛에 의하여 열화되는 것을 방지한다. 이와 달리, 반도체층(110)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(110)의 양 가장자리에 불순물이 도핑될 수 있다.
반도체층(110) 상부에는 절연 물질로 이루어진 게이트 절연막(120)이 기판(102) 전면에 형성된다. 게이트 절연막(120)은 실리콘산화물(SiOx) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(120) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(130)이 반도체층(110)의 중앙에 대응하여 형성된다. 도 2에서 게이트 절연막(120)은 기판(102) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(120)은 게이트 전극(130)과 동일한 모양으로 패터닝 될 수도 있다.
게이트 전극(130) 상부에는 절연 물질로 이루어진 층간 절연막(140)이 기판(102) 전면에 형성된다. 층간 절연막(140)은 실리콘산화물(SiOx) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기 절연 물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연 물질로 형성될 수 있다.
층간 절연막(140)은 반도체층(110)의 양측 상면을 노출하는 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(142, 144)을 갖는다. 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(142, 144)은 게이트 전극(130)의 양측에서 게이트 전극(130)과 이격되어 위치한다. 도 2에서 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(142, 144)은 게이트 절연막(120) 내에도 형성된 것으로 도시하였다. 이와 달리, 게이트 절연막(120)이 게이트 전극(130)과 동일한 모양으로 패터닝 될 경우, 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(142, 144)은 층간 절연막(140) 내에만 형성된다.
층간 절연막(140) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 소스 전극(152)과 드레인 전극(154)이 형성된다. 소스 전극(152)과 드레인 전극(154)은 게이트 전극(130)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(142, 144)을 통해 반도체층(110)의 양측과 접촉한다.
반도체층(110), 게이트 전극(130), 소스 전극(152) 및 드레인 전극(154)은 박막트랜지스터(Tr)를 이루며, 박막트랜지스터(Tr)는 구동 소자(driving element)로 기능한다. 도 2에 예시된 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층(110)의 상부에 게이트 전극(130), 소스 전극(152) 및 드레인 전극(154)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.
도 2에 도시하지 않았으나, 게이트 배선(GL, 도 1 참조)과 데이터 배선(DL, 도 1 참조)이 서로 교차하여 화소영역을 정의하며, 게이트 배선과 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자(Ts, 도 1 참조)가 더 형성된다. 상기 스위칭 소자(Ts)는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 연결된다. 또한, 파워 배선(PL, 도 1 참조)이 데이터 배선(DL)과 평행하게 이격되어 형성되며, 일 프레임(frame) 동안 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)의 게이트 전극(130)의 전압을 일정하게 유지되도록 하기 위한 스토리지 커패시터(Cst)가 더 구성될 수 있다.
소스 전극(152)과 드레인 전극(154) 상부에는 보호층(160)이 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 기판(102) 전면에 형성된다. 보호층(160)은 상면이 평탄하며, 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(154)을 노출하는 드레인 컨택홀(162)을 갖는다. 여기서, 드레인 컨택홀(162)은 제 2 반도체층 컨택홀(144) 바로 위에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 제 2 반도체층 컨택홀(144)과 이격되어 형성될 수도 있다.
유기발광다이오드(D)는 보호층(160) 상에 위치하며 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(154)에 연결되는 제 1 전극(210)과, 제 1 전극(210) 상에 순차 적층되는 발광층(230) 및 제 2 전극(220)을 포함한다.
제 1 전극(210)은 각 화소영역 별로 분리되어 형성된다. 제 1 전극(210)은 양극(anode)일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(210)은 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide; TCO)로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 제 1 전극(210)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.
유기발광표시장치(100)가 하부 발광 방식인 경우, 제 1 전극(210)은 투명 도전성 산화물(TCO)로 이루어진 단층 구조를 가질 수 있다. 선택적으로, 본 발명의 유기발광표시장치(100)가 상부 발광 방식(top-emission type)인 경우, 제 1 전극(210)의 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 방식인 유기발광다이오드(D)에서 제 1 전극(210)은 ITO/Ag/ITO 또는 ITO/APC/ITO의 삼중층 구조를 가질 수 있다.
또한, 보호층(160) 상에는 제 1 전극(210)의 가장자리를 덮는 뱅크층(164)이 형성된다. 뱅크층(164)은 화소영역에 대응하여 제 1 전극(210)의 중앙을 노출한다.
제 1 전극(210) 상에는 발광층(230)이 형성된다. 하나의 예시적인 측면에서, 발광층(230)은 발광물질층(emitting material layer, EML)으로만 이루어질 수 있다. 선택적인 측면에서, 발광층(230)은 발광물질층 이외에도 정공주입층(hole injection layer; HIL), 정공수송층(hole transport layer; HTL), 전자차단층(electron blocking layer; EBL), 정공차단층(hole blocking layer; HBL), 전자수송층(electron transport layer; ETL), 전자주입층(electron injection layer; EIL) 및/또는 전하생성층(charge generation layer; CGL)을 포함할 수 있다(도 3, 도 5 및 도 6 참조). 발광층(230)은 1개의 발광부로 이루어질 수도 있고, 2개의 발광부가 탠덤 구조를 형성할 수도 있다.
발광층(230)은 적어도 1종의 호스트와 도펀트를 포함하여, 유기발광다이오드(D) 및 유기발광표시장치(100)의 구동 전압을 낮추면서, 발광 효율 및 발광 수명을 크게 향상시킬 수 있는데, 이에 대해서는 후술한다.
발광층(230)이 형성된 기판(102)의 상부로 제 2 전극(220)이 형성된다. 제 2 전극(220)은 표시영역의 전면에 위치하며, 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어져 전자를 주입하는 음극(cathode)일 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(220)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(ca), 은(Ag) 또는 이들의 합금이나 조합(예를 들어, 알루미늄-마그네슘 합금(AlMg))과 같은 반사 특성이 좋은 소재로 이루어질 수 있다. 유기발광표시장치(100)가 상부 발광 방식인 경우, 제 2 전극(220)은 얇은 두께를 가져 광투과(반투과) 특성을 갖는다.
제 2 전극(220) 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(176)의 적층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 인캡슐레이션 필름(170)은 생략될 수 있다.
유기발광표시장치(100)는 외부광의 반사를 줄이기 위한 편광판(도시하지 않음)이 부착될 수 있다. 예를 들어, 편광판(도시하지 않음)은 원형 편광판일 수 있다. 유기발광표시장치(100)가 하부 발광 방식인 경우, 편광판은 기판(102) 하부에 위치할 수 있다. 선택적으로, 유기발광표시장치(100)가 상부 발광 방식인 경우, 편광판은 인캡슐레이션 필름(170) 상부에 위치할 수 있다.
또한, 상부 발광 방식의 유기발광표시장치(100)에서는, 인캡슐레이션 필름(170) 또는 편광판(도시하지 않음) 상에 커버 윈도우(도시하지 않음)가 부착될 수 있다. 이때, 기판(110)과 커버 윈도우(도시하지 않음)가 플렉서블 소재로 이루어진 경우, 플렉서블 표시장치를 구성할 수 있다.
이어서, 유기발광다이오드에 대해서 보다 구체적으로 설명한다. 도 3은 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따라 단일 발광부를 가지는 유기발광다이오드를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유기발광다이오드(D1)는 서로 마주하는 제 1 전극(210) 및 제 2 전극(220)과, 제 1 및 제 2 전극(210, 220) 사이에 위치하는 발광층(230)을 포함한다. 유기발광표시장치(100, 도 2 참조)는 적색 화소영역, 녹색 화소영역 및 청색 화소영역을 포함하고, 유기발광다이오드(D1)는 녹색 화소영역에 위치할 수 있다.
예시적인 측면에서, 발광층(230)은 제 1 전극(210)과 제 2 전극(220) 사이에 위치하는 발광물질층(EML, 340)을 포함한다. 발광층(230)은 제 1 전극(210)과 발광물질층(340) 사이에 위치하는 정공수송층(HTL, 320)과, 발광물질층(340)과 제 2 전극(220) 사이에 위치하는 전자수송층(ETL, 360) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 발광층(230)은 제 1 전극(210)과 정공수송층(320) 사이에 위치하는 정공주입층(310)과, 제 2 전극(220)과 전자수송층(360) 사이에 위치하는 전자주입층(EIL, 370) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 선택적으로, 발광층(230)은 정공수송층(320)과 발광물질층(340) 사이에 위치하는 제 1 엑시톤 차단층인 전자차단층(EBL, 330) 및/또는 발광물질층(340)과 전자수송층(360) 사이에 위치하는 제 2 엑시톤 차단층인 정공차단층(HBL, 350)을 더욱 포함할 수 있다.
제 1 전극(210)은 발광물질층(340)에 정공을 공급하는 양극일 수 있다. 제 1 전극(210)은 일함수(work function) 값이 비교적 큰 도전성 물질, 예를 들어 투명 도전성 산화물(TCO)로 형성되는 것이 바람직하다. 예시적인 실시형태에서, 제 1 전극(210)은 ITO, IZO, ITZO), SnO, ZnO, ICO 및 AZO로 이루어질 수 있다.
제 2 전극(220)은 발광물질층(340)에 전자를 공급하는 음극일 수 있다. 제 2 전극(220)은 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질, 예를 들어 Al, Mg, Ca, Ag, 또는 이들의 합금이나 조합과 같은 반사 특성이 좋은 소재로 이루어질 수 있다.
발광물질층(340)은 도펀트(342)와, 제 1 호스트(344)를 포함하고, 필요에 따라 제 2 호스트(346)를 더욱 포함할 수 있으며, 실질적인 발광은 도펀트(342)에서 수행될 수 있다. 도펀트(342)는 녹색으로 발광하는 유기 금속 화합물일 수 있으며, 하기 화학식 1의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00008
화학식 1에서 LA는 하기 화학식 2의 구조를 가지며, LB는 하기 화학식 3의 구조를 가지는 보조 리간드임; m은 1 내지 3의 정수이고, n은 0 내지 2의 정수이며, m + n = 3임.
[화학식 2]
Figure pat00009
화학식 2에서 X1 및 X2는 각각 독립적으로 CR7 또는 질소임; X3 내지 X5는 각각 독립적으로 CR8또는 N이고 그 중에서 적어도 하나는 CR8임; X6 내지 X9은 각각 독립적으로 CR9 또는 N이고 그 중에서 적어도 하나는 CR9임; R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, R1 내지 R5 중에서 인접한 2개의 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있음; a는 0 내지 2의 정수임; R6는 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, b가 복수인 경우 인접한 R6는 결합하여 C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, 복수의 R6는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; b는 치환기의 개수로서 0 내지 4의 정수임; R7 내지 R9은 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되거나, R8 및 R9이 복수인 경우, R8 및 R9는 각각 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, 복수의 R8과 R9는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; 상기 R1 내지 R9를 각각 구성하는 상기 C1-C20 알킬, 상기 C1-C20 헤테로 알킬, 상기 C2-C20 알케닐, 상기 C2-C20 헤테로 알케닐, 상기 C1-C20 알콕시, 상기 C1-C20 알킬 아미노, 상기 C1-C20 알킬 실릴, 상기 C4-C30 지환족, 상기 C3-C30 헤테로 지환족, 상기 C6-C30 방향족 및 상기 C3-C30 헤테로 방향족은 각각 독립적으로 치환되지 않거나, 할로겐, C1-C10 알킬, C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족, C3-C20 헤테로 방향족 및 이들의 조합으로 이루어진 작용기로 치환될 수 있고, R1 내지 R6, R8 및 R9의 인접한 작용기가 결합하여 형성되는 상기 C4-C20 지환족 고리, 상기 C3-C20 헤테로 지환족 고리, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 1개의 C1-C10 알킬기로 치환될 수 있음.
[화학식 3]
Figure pat00010
본 명세서에서 '치환되지 않은' 또는 '치환되지 않거나'란, 수소 원자가 치환된 것을 의미하며, 이 경우 수소 원자는 경수소, 중수소 및 삼중수소가 포함된다.
본 명세서에서 '치환된'이라는 용어가 사용되는 경우, 치환기는 예를 들어, 중수소, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 알킬기, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 알콕시기, 할로겐, 시아노기, 카르복시기, 카르보닐기, 아민기, 알킬아민기, 니트로기, 하이드라질기(hydrazyl group), 술폰산기, 알킬 실릴기, 알콕시 실릴기, 사이클로 알킬 실릴기, 아릴 실릴기, 치환되지 않거나 치환된 아릴기, 헤테로아릴기 등을 들 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 '헤테로 알킬', '헤테로 알케닐', '헤테로 지환족', '헤테로 방향족', 헤테로 사이클로 알킬렌기', '헤테로 아릴렌기', '헤테로 아릴 알킬렌기', '헤테로 아릴 옥실렌기', '헤테로 사이클로 알킬기', '헤테로 아릴기', '헤테로 아릴 알킬기', '헤테로 아릴옥실기', '헤테로 아릴 아미노기' 등에서 사용된 용어 '헤테로'는 이들 지방족(aliphatic) 사슬, 방향족(aromatic) 또는 지환족(alicyclic) 고리를 구성하는 탄소 원자 중 1개 이상, 예를 들어 1 내지 5개의 탄소 원자가 N, O, S, Si, Se, P, B 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 헤테로 원자로 치환된 것을 의미한다.
예시적인 측면에서, 화학식 2에서 R1 내지 R9이 C6~C30 방향족 작용기인 경우, 이들 방향족 작용기는 C6~C30 아릴기, 아랄킬기, 아릴옥시기, 아릴 아미노기 등일 수 있다. 예를 들어, 화학식 2에서 R1 내지 R9이 C6-C30 아릴기인 경우, 아릴기는 각각 독립적으로 페닐, 바이페닐, 터페닐, 나프틸, 안트라세닐, 펜탄레닐, 인데닐, 인데노인데닐, 헵탈레닐, 바이페닐레닐, 인다세닐, 페날레닐, 페난트레닐, 벤조페난트레닐, 디벤조페난트레닐, 아줄레닐, 파이레닐, 플루오란테닐, 트리페닐레닐, 크라이세닐, 테트라페닐, 테트라세닐, 플레이다에닐, 파이세닐, 펜타페닐, 펜타세닐, 플루오레닐, 인데노플루오레닐 또는 스파이로 플루오레닐과 같은 축합되지 않거나 축합된(fused) 아릴기일 수 있다.
또한, 화학식 2에서 R1 내지 R9이 C3-C30 헤테로 방향족 작용기인 경우, 이들 헤테로 방향족 작용기는 C3-C30 헤테로 아릴기, 헤테로 아랄킬기, 헤테로 아릴옥시기, 헤테로 아릴 아미노기 등일 수 있다. 예를 들어, 화학식 2에서 R1 내지 R9이 C5-C30 헤테로 아릴기인 경우, 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 피롤릴, 피리디닐, 피리미디닐, 피라지닐, 피리다지닐, 트리아지닐, 테트라지닐, 이미다졸일, 피라졸일, 인돌일, 이소인돌일, 인다졸일, 인돌리지닐, 피롤리지닐, 카바졸일, 벤조카바졸일, 디벤조카바졸일, 인돌로카바졸일, 인데노카바졸일, 벤조퓨로카바졸일, 벤조티에노카바졸일, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 프탈라지닐, 퀴녹살리닐, 시놀리닐, 퀴나졸리닐, 퀴노졸리닐, 퀴놀리지닐, 퓨리닐, 벤조퀴놀리닐, 벤조이소퀴놀리닐, 벤조퀴나졸리닐, 벤조퀴녹살리닐, 아크리디닐, 페난트롤리닐, 페리미디닐, 페난트리디닐, 프테리디닐, 나프타리디닐, 퓨라닐, 파이라닐, 옥사지닐, 옥사졸일, 옥사디아졸일, 트리아졸일, 디옥시닐, 벤조퓨라닐, 디벤조퓨라닐, 티오파이라닐, 잔테닐, 크로메닐, 이소크로메닐, 티오아지닐, 티오페닐, 벤조티오페닐, 디벤조티오페닐, 디퓨로피라지닐, 벤조퓨로디벤조퓨라닐, 벤조티에노벤조티오페닐, 벤조티에노디벤조티오페닐, 벤조티에노벤조퓨라닐, 벤조티에노디벤조퓨라닐 또는 N-치환된 스파이로 플루오레닐과 같은 축합되지 않거나 축합된 헤테로 아릴기일 수 있다.
일례로, 화학식 2에서 R1 내지 R9을 각각 구성할 수 있는 방향족 작용기 또는 헤테로 방향족 작용기는 1개 내지 3개의 방향족 고리로 이루어질 수 있다. 화학식 2에서 R1 내지 R9을 각각 구성하는 방향족 또는 헤테로 방향족 작용기의 방향족 또는 헤테로 방향족 고리의 개수가 많아지면, 전체 유기 화합물에서 공액화(conjugated) 구조가 지나치게 길어져서, 유기 금속 화합물의 밴드갭이 지나치게 줄어들 수 있다. 일례로, 화학식 2에서 R1 내지 R9을 각각 구성하는 아릴기 또는 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 피롤릴, 트리아지닐, 이미다졸일, 피라졸일, 피리디닐기, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 퓨라닐, 벤조퓨라닐, 디벤조퓨라닐, 티오페닐, 벤조티오페닐, 디벤조티오페닐, 카바졸일, 아크리디닐, 카볼리닐, 페나지닐, 페녹사지닐 및/또는 페노티아지닐을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 화학식 2에서 인접한 R1 내지 R6, R8 및 R9이 각각 서로 합쳐져서 치환되지 않거나 치환된 C4-C20 지환족 고리(예를 들어, C5-C10 지환족 고리), 치환되지 않거나 치환된 C3-C20 헤테로 지환족 고리(예를 들어, C3-C10 헤테로 지환족 고리), 치환되지 않거나 치환된 C6~C20 방향족 고리(예를 들어, C6-C15 방향족 고리) 또는 치환되지 않거나 치환된 C3-C20 헤테로 방향족 고리(예를 들어, C3-C15 헤테로 방향족 고리)를 형성할 수 있다. 서로 인접한 각각의 R1 내지 R6, R8 및 R9이 합쳐져서 형성되는 지환족 고리, 헤테로 지환족 고리, 방향족 고리 및 헤테로 방향족 고리는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 이들 작용기가 합쳐져서 형성할 수 있는 방향족 고리 또는 헤테로 방향족 고리는 벤젠 고리, 피리딘 고리, 인돌 고리, 파이란 고리, C1~C10 알킬 치환될 수 있는 플루오렌 고리 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
화학식 1의 구조를 가지는 유기 금속 화합물은 적어도 5개의 고리로 이루어진 헤테로 방향족 리간드를 갖는다. 견고한 화학 구조를 가지고 있기 때문에 발광 과정에서 화학 구조가 회전되지 않으면서 양호한 발광 수명을 안정적으로 유지할 수 있다. 엑시톤의 발광에 의하여 본 발명에 따른 금속 화합물의 발광 스펙트럼을 특정 범위로 제한할 수 있기 때문에 색 순도를 향상시킬 수 있다.
예시적인 측면에서, 화학식 1에서 m과 n은 각각 1 또는 2일 수 있다. 중앙 금속에 결합되는 두자리 리간드가 상이한 이종리간드성(heteropleptic) 금속 유기 화합물인 경우, 상이한 두자리 리간드의 결합에 의하여 발광 색 순도와 발광 컬러를 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 각각의 리간드에 다양한 치환기를 도입하여 색 순도나 발광 피크를 조절할 수 있다. 선택적인 측면에 따르면, 화학식 1에서 m은 3이고, n은 0일 수 있다. 화학식 1의 구조를 가지는 유기 금속 화합물은 녹색으로 발광할 수 있으며, 유기발광다이오드의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
일례로, 화학식 2에서 X1은 CR7, X2는 CR7 또는 질소이고, X3 내지 X5는 각각 독립적으로 CR8이며, X6 내지 X9은 각각 독립적으로 CR9일 수 있다. 즉, X1 및 X3-X9는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 탄소 원자일 수 있다.
예시적인 측면에서, 화학식 2의 구조를 가지는 리간드일 수 있는 화학식 1의 LA는 금속 원자에 연결되는 피리딘 고리의 메타 위치에 페닐기가 치환될 수 있는 리간드를 포함할 수 있다. 또한, 화학식 2의 X1 및 X3-X9는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 탄소 원자일 수 있다. 이러한 리간드는 하기 화학식 4A 또는 화학식 4B의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 4A]
Figure pat00011
[화학식 4B]
Figure pat00012
화학식 4A 및 4B에서, R1 내지 R6, b는 각각 화학식 2에서 정의된 것과 동일함; c는 0 또는 1임; R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택될 수 있음; R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, d와 e가 각각 복수인 경우, R13 및 R14는 각각 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족 고리, C3-C20 헤테로 지환족 고리, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, d와 e가 복수인 경우 복수의 R13 및 R14는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; d와 e는 각각 치환기의 개수로서 d는 0 내지 3의 정수이고, e는 0 내지 4의 정수임; 상기 R1 내지 R6 및 R11 내지 R14를 각각 구성하는 상기 C1-C20 알킬, 상기 C1-C20 헤테로 알킬, 상기 C2-C20 알케닐, 상기 C2-C20 헤테로 알케닐, 상기 C1-C20 알콕시, 상기 C1-C20 알킬 아미노, 상기 C1-C20 알킬 실릴, 상기 C4-C30 지환족, 상기 C3-C30 헤테로 지환족, 상기 C6-C30 방향족 및 상기 C3-C30 헤테로 방향족은 각각 독립적으로 치환되지 않거나 할로겐, C1-C10 알킬, C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 및 C3-C20 헤테로 방향족 및 이들의 조합으로 구성되는 작용기로 치환될 수 있고, R1 내지 R6, R13 및 R14의 인접한 작용기가 결합하여 형성되는 상기 C4-C20 지환족 고리, 상기 C3-C20 헤테로 지환족 고리, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 1개의 C1-C10 알킬기로 치환될 수 있음.
다른 예시적인 측면에서, 화학식 2의 리간드일 수 있는 화학식 1의 LA는 금속 원자에 연결되는 피리딘 고리의 파라 위치에 페닐기가 치환될 수 있는 리간드를 포함할 수 있다. 또한, 화학식 2에서 X1 및 X3-X9는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 치환된 탄소 원자일 수 있다. 이러한 리간드는 하기 화학식 4C 또는 화학식 4D의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 4C]
Figure pat00013
[화학식 4D]
Figure pat00014
화학식 4C 및 4D에서, R1 내지 R6, b는 각각 화학식 2에서 정의된 것과 동일함; c는 0 또는 1임; R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택될 수 있음; R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, d와 e가 각각 복수인 경우, R13 및 R14는 각각 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족 고리, C3-C20 헤테로 지환족 고리, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, d와 e가 복수인 경우 복수의 R13 및 R14는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; d와 e는 각각 치환기의 개수로서 d는 0 내지 3의 정수이고, e는 0 내지 4의 정수임; 상기 R1 내지 R6 및 R11 내지 R14를 각각 구성하는 상기 C1-C20 알킬, 상기 C1-C20 헤테로 알킬, 상기 C2-C20 알케닐, 상기 C2-C20 헤테로 알케닐, 상기 C1-C20 알콕시, 상기 C1-C20 알킬 아미노, 상기 C1-C20 알킬 실릴, 상기 C4-C30 지환족, 상기 C3-C30 헤테로 지환족, 상기 C6-C30 방향족 및 상기 C3-C30 헤테로 방향족은 각각 독립적으로 치환되지 않거나, 할로겐, C1-C10 알킬, C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 및 C3-C20 헤테로 방향족 및 이의 조합으로 이루어진 작용기로 치환될 수 있고, R1 내지 R6, R13 및 R14의 인접한 작용기가 결합하여 형성되는 상기 C4-C20 지환족 고리, 상기 C3-C20 헤테로 지환족 고리, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 1개의 C1-C10 알킬기로 치환될 수 있음.
한편, 보조 리간드인 화학식 1의 LB는 페닐-피리디노계 리간드 또는 아세틸아세토네이트계 리간드를 포함할 수 있다. 일례로, 화학식 1의 LB는 하기 화학식 5A 또는 화학식 5B의 구조를 가지는 리간드일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 5A]
Figure pat00015
[화학식 5B]
Figure pat00016
화학식 5A에서 R21 및 R22는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, f와 g가 각각 복수인 경우, R21 및 R22는 각각 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족 고리, C3-C20 헤테로 지환족 고리, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, f와 g가 복수인 경우 복수의 R21 및 R22는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; f와 g는 치환기의 개수로서 각각 0 내지 4의 정수임; 화학식 5B에서 R31 내지 R33은 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족 고리, C3-C20 헤테로 지환족 고리, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있음.
화학식 5A 또는 화학식 5B에서 작용기의 종류 및 결합하여 형성될 수 있는 고리의 종류는 화학식 2에서 설명한 것과 동일할 수 있다.
예시적인 측면에서, 화학식 1 내지 화학식 5B의 구조를 가지는 유기 금속 화합물은 하기 화학식 6의 유기 금속 화합물로부터 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 6]
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화학식 4A 내지 화학식 6의 구조를 가지는 유기 금속 화합물 역시 적어도 5개의 고리를 포함하는 헤테로 방향족 리간드를 포함하여 견고한 화학 구조를 가진다. 발광 과정에서 안정적인 화학 구조가 유지되면서 색 순도가 향상될 수 있으며 발광 수명을 개선할 수 있다. 예시적으로, 이종리간드성 금속 유기 화합물이기 때문에, 발광 색 순도와 발광 컬러를 용이하게 조절할 수 있다. 화학식 4A 내지 화학식 6의 구조를 가지는 발광물질층에 도입하여 우수한 발광 효율을 가지는 유기발광다이오드를 구현할 수 있다.
한편, 제 1 호스트(344)는 정공 결합 특성이 상대적으로 우수한 p-타입 호스트일 수 있다. 제 1 호스트(344)는 하기 화학식 7의 구조를 가지는 비스카바졸계 유기 화합물일 수 있다.
[화학식 7]
Figure pat00082
화학식 7에서, R41 내지 R44는 각각 독립적으로 C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 아릴기 및 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, 시아노기, C1-C10 알킬 실릴기, C6-C20 아릴 실릴기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음; m과 n은 각각 독립적으로 0 내지 7의 정수임; m이 2 이상인 경우, R43은 서로 동일하거나 상이하며, n이 2 이상인 경우, R44는 서로 동일하거나 상이함.
예를 들어, 비스카바졸계 화합물인 제 1 호스트(344)를 구성하는 2개의 카바졸 모이어티는 각각 카바졸 모이어티의 3번 위치에서 서로 연결될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. R41 내지 R44인 아릴기 및 헤테로 아릴기는 화학식 2에서 설명한 아릴기 및 헤테로 아릴기를 포함할 수 있다. 예를 들어, R41 내지 R44는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, 시아노기, C6-C20 아릴 실릴기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환될 수 있는 페닐, 바이페닐, 터페닐, 나프틸(예를 들어, 1-나프틸 또는 2-나프틸), 플루오레닐(예를 들어, 9,10-디메틸-9H-플루오레닐 또는 스파이로-플루오레닐), 안트라세닐, 파이레닐 및 트리페닐레닐과 같은 아릴기를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, R41 내지 R44는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 치환되지 않거나 치환된 페닐기, 치환되지 않거나 치환된 나프틸기, 치환되지 않거나 치환된 트리페닐레닐기일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 화학식 7에서 m과 n은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수, 일례로 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다. 하나의 예시적인 측면에서, 제 1 호스트(344)는 하기 화학식 8의 유기 화합물에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 8]
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한편, 발광물질층(340)은 제 1 호스트 이외에 제 2 호스트(346)를 더욱 포함할 수 있다. 제 2 호스트(346)는 전자 결합 특성이 상대적으로 우수한 n-타입 호스트일 수 있다. 제 2 호스트(346)은 하기 화학식 9의 구조를 가지는 트리아진계 유기 화합물일 수 있다.
[화학식 9]
Figure pat00093
화학식 9에서, R51 내지 R53은 각각 독립적으로 C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환될 수 있고, R51 내지 R53 중에서 적어도 하나는 하기 화학식 10A 또는 하기 화학식 10B의 구조를 가짐; Y1, Y2 및 Y3 는 각각 독립적으로 CR54 또는 N이며, 그 중에서 적어도 하나는 N임; R54는 독립적으로 수소, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 아릴 고리 또는 C3-C20 헤테로 아릴 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음; L은 단일 결합, C6-C30 아릴렌기 또는 C3-C30 헤테로 아릴렌기이며, 상기 C6-C30 아릴렌기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴렌기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음.
[화학식 10A]
Figure pat00094
화학식 10A에서, 물결 표시된 부분은 화학식 9의 아진 고리 또는 L에 연결됨; R61 내지 R68은 각각 독립적으로 수소, C1-C10 알킬기, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있거나, 또는 R61 내지 R68 중에서 인접한 2개의 작용기가 결합하여 C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성하며, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있으며, R61 내지 R68 중에서 인접한 적어도 2개는 서로 합쳐져서 상기 C6-C20 방향족 고리 또는 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성함.
[화학식 10B]
Figure pat00095
화학식 10B에서, 물결 표시된 부분은 화학식 9의 아진 고리 또는 L에 연결됨; R71은 수소, C1-C10 알킬기, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음; R72 내지 R78은 각각 독립적으로 수소, C1-C10 알킬기, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있거나, 또는 R72 내지 R78 중에서 인접한 2개의 작용기는 결합하여 C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성하며, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있으며, R72 내지 R78 중에서 인접한 적어도 2개는 서로 합쳐져서 상기 C6-C20 방향족 고리 또는 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성함.
예를 들어, 제 2 호스트(346)를 구성하는 트리아진 모이어티 또는 연결기 L은 화학식 10B로 표시되는 카바졸 모이어티의 3번 위치에 연결될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 화학식 10A 및 10B에서 예를 들어 카바졸 모이어티의 2번과 3번 및/또는 6번과 7번의 작용기가 결합하여 상기 방향족 고리 및 상기 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
화학식 10A 및 10B에서 R61 내지 R68 및 R72 내지 R78 중에서 인접한 2개의 작용기가 결합하여 형성될 수 있는 방향족 또는 헤테로 방향족 고리는 벤젠 고리, 나프탈렌 고리, 안트라센 고리, 피리딘 고리, 퓨란 고리, 티오펜 고리, 인덴 고리, 인돌 고리, 벤조 퓨란 고리, 벤조 티오펜 고리를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일례로, 이들 방향족 고리 또는 헤테로 방향족 고리는 인덴 고리, 인돌 고리, 벤조 퓨란 고리 및 벤조 티오펜 고리를 포함할 수 있다.
한편, 화학식 10B에서 R71은 치환되지 않거나 적어도 1개의 페닐로 치환된 페닐기일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예시적인 측면에서 화학식 9에서 R53은 화학식 10A 또는 화학식 10B의 구조를 가질 수 있으며, 선택적으로 R51 및/또는 R52가 화학식 10A 또는 화학식 10B의 구조를 가질 수 있다.
한편, 화학식 9의 R51 내지 R53 중에서 화학식 10A 또는 화학식 10B의 구조를 갖지 않는 아릴기 및 헤테로 아릴기는 화학식 2에서 설명한 아릴기 및 헤테로 아릴기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 화학식 10A 또는 화학식 10B의 구조를 갖지 않는 R51 내지 R53은 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 각각 치환될 수 있는 페닐, 나프틸, 피리딜, 카바졸일 수 있다.
또한, 화학식 9에서 상기 아릴렌기 또는 상기 헤테로 아릴렌기는 화학식 2에서 설명한 아릴기 또는 헤테로 아릴기에 대응되는 2가 연결기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 아릴렌기 및 상기 헤테로 아릴렌기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페난트레닐과 같은 적어도 하나의 아릴기로 치환될 수 있는 페닐렌, 나프틸렌, 피리딜렌을 포함할 수 있다.
하나의 예시적인 측면에서, 제 2 호스트(346)는 하기 화학식 11의 유기 화합물에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 11]
Figure pat00096
Figure pat00097
Figure pat00098
Figure pat00099
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Figure pat00101
Figure pat00102
Figure pat00103
Figure pat00104
Figure pat00105
제 1 및 제 2 호스트(344, 346)를 포함하는 호스트는 발광물질층(340)에 50 내지 99 중량%, 예를 들어 80 내지 95 중량%의 함량으로 포함될 수 있고, 도펀트(342)는 발광물질층(340)에 1 내지 50 중량%, 예를 들어 5 내지 20 중량%의 함량으로 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 발광물질층(340)이 제 1 및 제 2 호스트(344, 346)를 모두 포함하는 경우, 제 1 호스트(344)와 제 2 호스트(346)는 4:1 내지 1:4, 예를 들어 3:1 내지 1:3의 중량비로 배합될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일례로, 발광물질층(340)은 100 내지 500 nm의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
정공주입층(310)은 제 1 전극(210)과 정공수송층(320) 사이에 위치하는데, 무기물인 제 1 전극(210)과 유기물인 정공수송층(320) 사이의 계면 특성을 향상시킨다. 예시적인 측면에서, 정공주입층(310)은 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-Tris(3-methylphenylamino)triphenylamine; MTDATA), 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐-아미노)트리페닐아민(4,4',4"-Tris(N,N-diphenyl-amino)triphenylamine; NATA), 4,4',4"-트리스(N-(나프탈렌-1-일)-N-페닐-아미노)트리페닐아민(4,4',4"-Tris(N-(naphthalene-1-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine; 1T-NATA), 4,4',4"-트리스(N-(나프탈렌-2-일)-N-페닐-아미노)트리페닐아민(4,4',4"-Tris(N-(naphthalene-2-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine; 2T-NATA), 프탈로시아닌구리(Copper phthalocyanine; CuPc), 트리스(4-카바조일-9일-페닐)아민(Tris(4-carbazoyl-9-yl-phenyl)amine; TCTA), N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-1,1'-바이페닐-4,4"-디아민(N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine; NPB; NPD), 1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌헥사카보니트릴(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-트리스[4-(디페닐아미노)페닐]벤젠(1,3,5-tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzene; TDAPB), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)폴리스티렌 술포네이트(poly(3,4-ethylenedioxythiphene)polystyrene sulfonate; PEDOT/PSS), N-(바이페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민(N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine), N,N'-디페닐-N,N'-디-[4-(N,N-디페닐-아미노)페닐]벤지딘(N,N'-diphenyl-N,N'-di[4-(N,N-diphenyl-amino)phenyl]benzidine; NPNPB) 및 이들의 조합으로 구성되는 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 정공주입층(320)은 50 내지 150 nm의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 유기발광다이오드(D1)의 특성에 따라 정공주입층(310)은 생략될 수 있다.
정공수송층(320)은 제 1 전극(210)과 발광물질층(340) 사이에 위치한다. 하나의 예시적인 측면에서, 정공수송층(320)은 N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-디아민(N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine; TPD), NPB(NPD), 4,4'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; CBP), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘](Poly[N,N'-bis(4-butylpnehyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine]; Poly-TPD), 폴리[(9,9-디옥닐플루오레닐-2,7-디일)-co-(4,4'-(N-(4-sec-부틸페닐)디페닐아민))](Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine))], TFB), 디-[4-(N,N-디-p-톨릴-아미노)페닐]사이클로헥산(Di-[4-(N,N-di-p-tolyl-amino)-phenyl]cyclohexane; TAPC), 3,5-디(9H-카바졸-9-일)-N,N-디페닐아닐린(3,5-Di(9H-carbazol-9-yl)-N,N-diphenylaniline; DCDPA), N-(바이페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민(N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine), N-(바이페닐]-4-일)-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)바이페닐)-4-아민(N-(biphenyl-4-yl)-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)biphenyl-4-amine), N-([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민(N-([1,1'-Biphenyl]-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine), 하기 화학식 12로 표시되는 스파이로플루오렌 화합물 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 12]
Figure pat00106
발광물질층(340)과 제 2 전극(220) 사이에는 전자수송층(360)과 전자주입층(370)이 순차적으로 적층될 수 있다. 전자수송층(360)을 이루는 소재는 높은 전자 이동도가 요구되는데, 원활한 전자 수송을 통하여 발광물질층(340)에 전자를 안정적으로 공급한다.
예시적인 측면에서, 전자수송층(360)은 옥사디아졸계(oxadiazole-base) 화합물, 트리아졸계(triazole-base) 화합물, 페난트롤린계(phenanthroline-base) 화합물, 벤족사졸계(benzoxazole-based) 화합물, 벤조티아졸계(benzothiazole-base) 화합물, 벤즈이미다졸계(benzimidazole-base) 화합물, 트리아진(triazine-base) 화합물 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일례로, 전자수송층(360)은 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄(tris-(8-hydroxyquinoline aluminum; Alq3), 2-바이페닐-4-일-5-(4-터셔리-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole; PBD), 스파이로-PBD, 리튬 퀴놀레이트(lithium quinolate; Liq), 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(1,3,5-Tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene; TPBi), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토-N1,O8)-(1,1'-바이페닐-4-올라토)알루미늄(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-biphenyl-4-olato)aluminum; BAlq), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; Bphen), 2,9-비스(나프탈렌-2-일)4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(2,9-Bis(naphthalene-2-yl)4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; NBphen), 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenathroline; BCP), 3-(4-바이페닐)-4-페닐-5-터르-부틸페닐-1,2,4-트리아졸(3-(4-Biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole; TAZ), 4-(나프탈렌-1-일)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole; NTAZ), 1,3,5-트리(p-피리드-3-일-페닐)벤젠(1,3,5-Tri(p-pyrid-3-yl-phenyl)benzene; TpPyPB), 2,4,6-트리스(3'-(피리딘-3-일)바이페닐-3-일)1,3,5-트리아진(2,4,6-Tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)1,3,5-triazine; TmPPPyTz), 폴리[(9,9-비스(3'-((N,N-디메틸)-N-에틸암모늄)-프로필)-2,7-플루오렌)-알트-2,7-(9,9-디옥틸플루오렌)](Poly[9,9-bis(3'-((N,N-dimethyl)-N-ethylammonium)-propyl)-2,7-fluorene]-alt-2,7-(9,9-dioctylfluorene)]; PFNBr), 트리스(페닐퀴녹살린)(tris(phenylquinoxaline; TPQ), 디페닐-4-트리페닐실릴-페닐포스핀옥사이드(Diphenyl-4-triphenylsilyl-phenylphosphine oxide; TSPO1), 2-[4-(9,10-디-나프탈렌-2-일-안트라센-2-일)페닐)]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(2-[4-(9,10-Di-2-naphthalen2-yl-2-anthracen-2-yl)phenyl]-1-phenyl-1H-benzimidazole; ZADN) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전자주입층(370)은 제 2 전극(220)과 전자수송층(360) 사이에 위치하는데, 제 2 전극(220)의 특성을 개선하여 소자의 수명을 개선할 수 있다. 예시적인 측면에서, 전자주입층(370)의 소재로는 LiF, CsF, NaF, BaF2 등의 알칼리금속 할라이드계 물질 및/또는 알칼리토금속 할라이드계 물질 및/또는 Liq(lithium quinolate), 리튬 벤조에이트(lithium benzoate), 소듐 스테아레이트(sodium stearate) 등의 유기금속계 물질이 사용될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 전자수송층(360)과 전자주입층(370)은 각각 100 내지 400 nm의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 선택적으로, 전자주입층(370)은 생략될 수 있다.
선택적인 측면에서, 전술한 전자 수송 재료와 전자 주입 재료는 서로 배합되어, 단일한 전자수송-전자주입층을 형성할 수 있다. 전자 수송 재료와 전자 주입 재료는 4:1 내지 1:4, 예를 들어 2:1 내지 1:2의 중량 비율로 배합될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
정공이 발광물질층(340)을 지나제 2 전극(220)으로 이동하거나, 전자가 발광물질층(340)을 지나 제 1 전극(210)으로 가는 경우, 소자의 수명과 효율에 감소를 가져올 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 유기발광다이오드(D1)는 발광물질층(340)에 인접하여 적어도 1개의 엑시톤 차단층이 위치할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유기발광다이오드(D1)는 정공수송층(320)과 발광물질층(340) 사이에 전자의 이동을 제어, 방지할 수 있는 전자차단층(330)이 위치한다. 일례로, 전자차단층(330)은 TCTA, 트리스[4-(디에틸아미노)페닐]아민(tris[4-(diethylamino)phenyl]amine), N-(바이페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, TAPC, MTDATA, 1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠(1,3-Bis(carbazol-9-yl)benzene; mCP), 3,3-디(9H-카바졸-9-일)바이페닐(3,3-Di(9H-carbazol-9-yl)biphenyl; mCBP), CuPC, N,N'-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N,N'-디페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-디아민(N,N'-bis[4-[bis(3-methylphenyl)amino]phenyl]-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine; DNTPD), TDAPB, DCDPA, 2,8-비스(9-페닐-9H-카바졸-3-일)디벤조[b,d]티오펜(2,8-bis(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)dibenzo[b,d]thiophene) 및 이들의 조합으로 구성되는 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 발광물질층(340)과 전자수송층(360) 사이에 제 2 엑시톤 차단층으로서 정공차단층(350)이 위치하여 발광물질층(340)과 전자수송층(360) 사이에 정공의 이동을 방지한다. 예시적인 측면에서, 정공차단층(350)의 소재로서 전자수송층(370)에 사용될 수 있는 옥사디아졸계 화합물, 트리아졸계 화합물, 페난트롤린계 화합물, 벤족사졸계 화합물, 벤조티아졸계 화합물, 벤즈이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물 중에서 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.
예를 들어, 정공차단층(350)은 발광물질층(340)에 사용된 소재와 비교해서 HOMO 에너지 준위가 낮은 BCP, BAlq, Alq3, PBD, 스파이로-PBD, Liq, 비스-4,6-(3,5-디-3-피리딜페닐)-2-메틸피리미딘(bis-4,6-(3,5-di-3-pyridylphenyl)-2-methylpyrimidine; B3PYMPM), 비스[2-(디페닐포스피노)페닐]에테르옥사이드(Bis[2-(diphenylphosphino)phenyl]teeth oxide; DPEPO), 9-(6-(9H-카바졸-9-일)피리딘-3-일)-9H-3,9'-바이카바졸, TSPO1 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
화학식 1 내지 화학식 6의 구조를 가지는 유기 금속 화합물인 도펀트(342)는 견고한 화학 구조를 가지고 있기 때문에, 발광 과정에서 안정적인 화학 구조가 유지되면서 색 순도 및 발광 수명이 향상된다. 이종 리간드의 구조 및 리간드에 치환되는 작용기를 변경하여 발광 컬러를 조절할 수 있다.
아울러, 발광물질층(340)은 정공 수송 특성이 우수한 제 1 호스트(344)와, 전자 수송 특성이 우수한 제 2 호스트(346)를 더욱 포함한다. 이에 따라, 비스카바졸계 화합물인 제 1 호스트(344) 및 트리아진계 화합물인 제 2 호스트(346)로부터 도펀트(342)로 전하 및 엑시톤 에너지가 신속하게 전달되어, 유기발광다이오드(D1)의 구동 전압을 낮추고, 발광 효율과 발광 수명을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 3에서는 단일 발광부로 이루어진 유기발광다이오드를 설명하였다. 이와 달리, 후술하는 도 5 및 도 6에서와 같이, 유기발광다이오드는 2개 이상의 발광부를 포함하고, 각각의 발광부를 구성하는 발광물질층이 도펀트(342)와, 제 1 호스트(344)와, 선택적으로 제 2 호스트(346)를 포함할 수 있다.
전술한 제 1 실시형태에서는 녹색으로 발광하는 단일 발광부로 이루어진 유기발광표시장치 및 유기발광다이오드에 대하여 설명하였다. 이와 달리, 백색(W) 발광을 포함하는 풀-컬러 표시장치를 또한 구현할 수 있는데, 이에 대해서 설명한다.
도 4는 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 유기발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기발광표시장치(400)는 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP) 및 청색 화소영역(BP)이 각각 정의된 제 1 기판(402)과, 제 1 기판(402)과 마주하는 제 2 기판(404)과, 제 1 기판(402)과 제 2 기판(404) 사이에 위치하며 백색 빛을 발광하는 유기발광다이오드(D)와, 유기발광다이오드(D)와 제 2 기판(404) 사이에 위치하는 컬러필터층(480)을 포함한다.
제 1 기판(402) 및 제 2 기판(404)은 각각 유리 기판, 플렉서블 기판 또는 고분자 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 기판(402, 404)은 각각 PI, PES, PEN, PET 및 PC 중에서 어느 하나로 형성될 수 있다.
제 1 기판(402) 상에 버퍼층(406)이 형성되고, 버퍼층(406) 상에는 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP) 및 청색 화소영역(BP) 각각에 대응하여 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 버퍼층(406)은 생략될 수 있다.
버퍼층(406) 상에 반도체층(410)이 형성된다. 일례로, 반도체층(410)은 산화물 반도체 물질로 이루어지거나, 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다.
반도체층(410) 상부에는 절연 물질, 예를 들어, 실리콘산화물(SiOx) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기 절연 물질로 이루어지는 게이트 절연막(420)이 형성된다.
게이트 절연막(420) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(430)이 반도체층(410)의 중앙에 대응하여 형성된다. 게이트 전극(430) 상부에는 절연 물질, 실리콘산화물(SiOx) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기 절연 물질이나, 벤조사이클로부텐이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연 물질로 이루어지는 층간 절연막(440)이 형성된다.
층간 절연막(440)은 반도체층(410)의 양 양측 상면을 노출하는 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(442, 444)을 갖는다. 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(442, 444)은 게이트 전극(430)의 양측에서 게이트 전극(430)과 이격되어 위치한다.
층간 절연막(440) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 소스 전극(452)과 드레인 전극(454)이 형성된다. 소스 전극(452)과 드레인 전극(454)은 게이트 전극(430)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(442, 444)을 통해 반도체층(410)의 양측과 접촉한다.
반도체층(410), 게이트 전극(430), 소스 전극(452) 및 드레인 전극(454)은 박막트랜지스터(Tr)를 이루며, 박막트랜지스터(Tr)는 구동 소자(driving element)로 기능한다.
도 4에 도시하지 않았으나, 게이트 배선(GL, 도 1 참조)과 데이터 배선(DL, 도 1 참조)이 서로 교차하여 화소영역을 정의하며, 게이트 배선과 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자(Ts, 도 1 참조)가 더 형성된다. 상기 스위칭 소자(Ts)는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 연결된다. 또한, 파워 배선(PL, 도 1 참조)이 데이터 배선(DL)과 평행하게 이격되어 형성되며, 일 프레임(frame) 동안 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)의 게이트 전극(130)의 전압을 일정하게 유지되도록 하기 위한 스토리지 커패시터(Cst)가 더 구성될 수 있다.
소스 전극(452)과 드레인 전극(454) 상부에는 보호층(460)이 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 제 1 기판(402) 전면에 형성된다. 보호층(460)은 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(454)을 노출하는 드레인 컨택홀(462)을 갖는다.
보호층(460) 상에 유기발광다이오드(D)가 위치한다. 유기발광다이오드(D)는 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(452)에 연결되는 제 1 전극(510)과, 제 1 전극(510)과 마주하는 제 2 전극(520)과, 제 1 및 제 2 전극(510, 520) 사이에 위치하는 발광층(530)을 포함한다.
각각의 화소영역(RP, GP, BP) 별로 형성되는 제 1 전극(510)은 양극(anode)일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 일례로, 제 1 전극(510)은 ITO, IZO, ITZO, SnO, ZnO, ICO 및 AZO 등으로 이루어질 수 있다. 제 1 전극(510) 하부에는 반사전극 또는 반사층이 더욱 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사전극 또는 반사층은 은 또는 APC 합금으로 이루어질 수 있다.
보호층(460) 상에는 제 1 전극(510)의 가장자리를 덮는 뱅크층(464)이 형성된다. 뱅크층(464)은 화소영역(RP, GP, BP)에 대응하여 제 1 전극(510)의 중앙을 노출한다. 뱅크층(464)은 생략될 수 있다.
제 1 전극(510) 상에 다수의 발광부를 포함할 수 있는 발광층(530)이 형성된다. 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 발광층(530)은 다수의 발광부(600, 700, 700', 800)와 하나 이상의 전하생성층(680, 780)을 포함할 수 있다. 각각의 발광부(600, 700, 700', 800)는 적어도 하나의 발광물질층을 포함하고, 정공주입층, 정공수송층, 전자차단층, 정공차단층, 전자수송층 및/또는 전자주입층을 더욱 포함할 수 있다.
발광층(530)이 형성된 제 1 기판(402) 상부에 제 2 전극(520)이 형성된다. 제 2 전극(520)은 표시영역의 전면에 위치하며, 일함수 값이 비교적 적은 물질로 이루어져, 전자를 주입하는 음극(cathode)일 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(520)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(ca), 은(Ag) 또는 이들의 합금이나 조합(예를 들어, 알루미늄-마그네슘 합금(AlMg)과 같은 반사 특성이 좋은 소재로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 유기발광표시장치(400)는 발광층(530)에서 발광된 빛이 제 2 전극(520)을 통해 컬러필터층(480)으로 입사되므로, 제 2 전극(520)은 빛이 투과될 수 있도록 얇은 두께를 갖는다.
컬러필터층(480)은 유기발광다이오드(D)의 상부에 위치하며, 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP) 및 청색 화소영역(BP) 각각에 대응되는 적색 컬러필터 패턴(482), 녹색 컬러필터 패턴(484) 및 청색 컬러필터 패턴(486)을 포함한다. 도시하지는 않았으나, 컬러필터층(480)은 접착층에 의하여 유기발광다이오드(D)에 부착될 수 있다. 이와 달리, 컬러필터층(480)은 유기발광다이오드(D)의 바로 위에 형성될 수 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(도 2의 170 참조). 또한, 제 2 기판(404)의 외측면에는 외부광 반사를 줄이기 위한 편광판이 부착될 수 있다. 예를 들어, 편광판은 원형 편광판일 수 있다.
도 4에서, 유기발광다이오드(D)에서 방출된 빛은 제 2 전극(520)을 통과하고, 컬러필터층(480)은 유기발광다이오드(D)의 상부에 배치되고 있다. 즉, 유기발광표시장치(400)는 상부 발광 방식일 수 있다. 이와 달리, 유기발광표시장치(400)가 하부 발광 방식인 경우, 유기발광다이오드(D)의 빛은 제 1 전극(510)을 통과하고, 컬러필터층(480)은 유기발광다이오드(D)와 제 1 기판(402) 사이에 배치될 수도 있다.
도시하지 않았으나, 유기발광다이오드(D)와 컬러필터층(480) 사이에는 색변환층이 구비될 수도 있다. 색변환층은 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP) 및 청색 화소영역(BP)에 각각 대응하며, 적색 색변환층, 녹색 색변환층 및 청색 색변환층을 포함하며, 유기발광다이오드(D)로부터 방출된 백색 광을 각각 적색, 녹색 및 청색으로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 색변환층은 양자점을 포함할 수 있다. 따라서, 유기발광표시장치(400)의 색 순도가 더욱 향상될 수 있다. 선택적인 실시형태에서, 컬러필터층(480) 대신에 색변환층이 포함될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 유기발광다이오드(D)로부터 방출된 백색 빛은 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP) 및 청색 화소영역(BP) 각각에 대응되는 적색 컬러필터(482), 녹색 컬러필터(484), 청색 컬러필터(486)를 통과함으로써, 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP) 및 청색 화소영역(BP)에서 각각 적색, 녹색 및 청색 빛이 표시된다.
본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기발광표시장치에 적용될 수 있는 유기발광다이오드에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 5는 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따라 2개의 발광부가 탠덤 구조를 이루는 유기발광다이오드를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기발광다이오드(D2)는 서로 마주하는 제 1 전극(510) 및 제 2 전극(520)과, 제 1 전극(510)과 제 2 전극(520) 사이에 위치하는 발광층(530)을 포함한다. 발광층(530)은 제 1 전극(510)과 제 2 전극(520) 사이에 위치하는 제 1 발광부(600)와, 제 1 발광부(600)과 제 2 전극(520) 사이에 위치하는 제 2 발광부(700)와, 제 1 및 제 2 발광부(600, 700) 사이에 위치하는 전하생성층(680)을 포함한다.
제 1 전극(510)은 양극일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질, 예를 들어 투명 도전성 산화물(TCO)로 형성될 수 있다. 예시적인 측면에서, 제 1 전극(510)은 ITO, IZO, ITZO, SnO, ZnO, ICO) 및/또는 AZO로 이루어질 수 있다. 제 2 전극(520)은 음극일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질, 예를 들어 Al, Mg, Ca, Ag, 또는 이들의 합금이나 조합과 같은 반사 특성이 좋은 소재로 이루어질 수 있다.
제 1 발광부(600)는 제 1 발광물질층(640)을 포함한다. 제 1 발광부(600)는 제 1 전극(510)과 제 1 발광물질층(640) 사이에 위치하는 정공주입층(610)과, 정공주입층(610)과 제 1 발광물질층(640) 사이에 위치하는 제 1 정공수송층(HTL1, 620)과, 제 1 발광물질층(640)과 전하생성층(680) 사이에 위치하는 제 1 전자수송층(ETL1, 660) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 선택적으로, 제 1 발광부(600)는 제 1 정공수송층(620)과 제 1 발광물질층(640) 사이에 위치하는 제 1 전자차단층(EBL1, 630) 및/또는 제 1 발광물질층(640)과 제 1 전자수송층(660) 사이에 위치하는 제 1 정공차단층(HBL1, 650)을 더욱 포함할 수 있다.
제 2 발광부(700)는 제 2 발광물질층(740)을 포함한다. 제 2 발광부(700)는 전하생성층(680)과 제 2 발광물질층(740) 사이에 위치하는 제 2 정공수송층(HTL2, 720)과, 제 2 전극(520)과 제 2 발광물질층(740) 사이에 위치하는 제 2 전자수송층(ETL2, 760)과, 제 2 전극(520)과 제 2 전자수송층(760) 사이에 위치하는 전자주입층(770) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 선택적으로, 제 2 발광부(700)는 제 2 정공수송층(720)과 제 2 발광물질층(740) 사이에 위치하는 제 2 전자차단층(EBL2, 730) 및/또는 제 2 발광물질층(740)과 제 2 전자수송층(760) 사이에 위치하는 제 2 정공차단층(HBL2, 750)을 더욱 포함할 수 있다.
이때, 제 1 발광물질층(640) 및 제 2 발광물질층(740) 중에서 적어도 어느 하나는 도펀트(742)와, 제 1 호스트(744) 및/또는 제 2 호스트(746)를 포함하여 녹색으로 발광할 수 있다. 제 1 발광물질층(640) 및 제 2 발광물질층(740)에서 다른 하나는 청색으로 발광하여, 유기발광다이오드(D2)는 백색(W) 발광을 구현할 수 있다. 이하에서는, 제 2 발광물질층(740)이 녹색으로 발광하는 경우를 중심으로 설명한다.
정공주입층(610)은 제 1 전극(510)과 제 1 정공수송층(620) 사이에 위치하여, 무기물인 제 1 전극(510)과 유기물인 제 1 정공수송층(620) 사이의 계면 특성을 향상시킨다. 일례로, 정공주입층(440)은 MTDATA, NATA, 1T-NATA, 2T-NATA, CuPc, TCTA, NPB(NPD), HAT-CN, TDAPB, PEDOT/PSS, N-(바이페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, NPNPB 및 이들의 조합으로 구성되는 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 유기발광다이오드(D2)의 특성에 따라 정공주입층(610)은 생략될 수 있다.
제 1 및 제 2 정공수송층(620, 720)은 각각 TPD, NPB, CBP, Poly-TPD, TFB, TAPC, DCDPA, N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, N-(바이페닐-4-일)-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)바이페닐)-4-아민, N-([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, 화학식 11의 스파이로플루오렌 화합물 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제 1 전자수송층(660)과 제 2 전자수송층(760)은 각각 제 1 발광부(600)와 제 2 발광부(700)에서의 전자 수송을 원활하게 한다. 일례로, 제 1 및 제 2 전자수송층(660, 760)은 각각 옥사디아졸계(oxadiazole-base) 화합물, 트리아졸계(triazole-base) 화합물, 페난트롤린계(phenanthroline-base) 화합물, 벤족사졸계(benzoxazole-based) 화합물, 벤조티아졸계(benzothiazole-base) 화합물, 벤즈이미다졸계(benzimidazole-base) 화합물, 트리아진계(triazine-base) 화합물 중에서 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 전자수송층(660, 760)은 각각 Alq3, PBD, 스파이로-PBD, Liq, TPBi, BAlq, Bphen, NBphen, BCP, TAZ, NTAZ, TpPyPB, TmPPPyTz, PFNBr, TPQ, TSPO1, ZADN 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전자주입층(770)은 제 2 전극(520)과 제 2 전자수송층(760) 사이에 위치하는데, 제 2 전극(520)의 특성을 개선하여 소자의 수명을 개선할 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 전자주입층(770)의 소재로는 LiF, CsF, NaF, BaF2 등의 알칼리금속 할라이드계 물질 및/또는 알칼리토금속 할라이드계 물질 및/또는 Liq, 리튬 벤조에이트, 소듐 스테아레이트 등의 유기금속계 물질이 사용될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
또한, 제 1 및 제 2 전자차단층(630, 730)은 각각 TCTA, 트리스[4-(디에틸아미노)페닐]아민, N-(바이페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, TAPC, MTDATA, mCP, mCBP, CuPC, DNTPD, TDAPB, DCDPA, 2,8-비스(9-페닐-9H-카바졸-3-일)디벤조[b,d]티오펜 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제 1 및 제 2 정공차단층(650, 750)은 각각 제 1 및 제 2 전자수송층(660, 760)에 사용될 수 있는 옥사디아졸계 화합물, 트리아졸계 화합물, 페난트롤린계 화합물, 벤족사졸계 화합물, 벤조티아졸계 화합물, 벤즈이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물 중에서 어느 하나가 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 정공차단층(650, 750)은 각각 BCP, BAlq, Alq3, PBD, 스파이로-PBD, Liq, B3PYMPM, DPEPO, 9-(6-(9H-카바졸-9-일)피리딘-3-일)-9H-3,9'-바이카바졸, TSPO1 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전하생성층(charge generation layer, CGL; 680)은 제 1 발광부(600)와 제 2 발광부(700) 사이에 위치한다. 전하생성층(680)은 제 1 발광부(600)에 접하게 위치하는 N타입 전하생성층(N-CGL, 685)과 제 2 발광부(700)에 인접하게 위치하는 P타입 전하생성층(P-CGL, 690)을 포함한다. N타입 전하생성층(685)은 제 1 발광 부(600)의 제 1 발광물질층(640)으로 전자(electron)를 주입해주고, P타입 전하생성층(690)은 제 2 발광부(700)의 제 2 발광물질층(740)으로 정공(hole)을 주입해준다.
N타입 전하생성층(685)은 Li, Na, K, Cs와 같은 알칼리 금속 및/또는 Mg, Sr, Ba, Ra와 같은 알칼리토 금속으로 도핑된 유기층일 수 있다. 예를 들어, N타입 전하생성층(685)에 사용되는 호스트 유기물은 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(4,7-dipheny-1,10-phenanthroline; Bphen), MTDATA와 같은 물질일 수 있으며, 알칼리 금속 또는 알칼리토 금속은 약 0.01 내지 30 중량%로 도핑될 수 있다.
한편, P타입 전하생성층(690)은 텅스텐산화물(WOx), 몰리브덴산화물(MoOx), 베릴륨산화물(Be2O3), 바나듐산화물(V2O5) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기물 및/또는 NPD, HAT-CN, F4TCNQ, TPD, N,N,N',N'-테트라나프탈레닐-벤지딘(TNB), TCTA, N,N'-디옥틸-3,4,9,10-페릴렌디카복시미드(N,N'-dioctyl-3,4,9,10-perylenedicarboximide; PTCDI-C8) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 유기물로 이루어질 수 있다.
본 실시형태에서, 제 1 발광물질층(640)은 청색 발광물질층일 수 있다. 제 1 발광물질층(640)이 청색 발광물질층인 경우, 청색 발광물질층 외에 스카이 블루(Sky Blue) 발광물질층 또는 진청색(Deep Blue) 발광물질층일 수 있다. 제 1 발광물질층(640)은 청색 호스트와 청색 도펀트를 포함할 수 있다.
예를 들어, 청색 호스트는 mCP, 9-(3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)-9H-carbazole-3-carbonitrile (mCP-CN), mCBP, CBP-CN, 9-(3-(9H-Carbazol-9-yl)phenyl)-3-(diphenylphosphoryl)-9H-carbazole (mCPPO1) 3,5-Di(9H-carbazol-9-yl)biphenyl (Ph-mCP), TSPO1, 9-(3'-(9H-carbazol-9-yl)-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-9H-pyrido[2,3-b]indole (CzBPCb), Bis(2-methylphenyl)diphenylsilane (UGH-1), 1,4-Bis(triphenylsilyl)benzene (UGH-2), 1,3-Bis(triphenylsilyl)benzene (UGH-3), 9,9-Spiorobifluoren-2-yl-diphenyl-phosphine oxide (SPPO1), 9,9'-(5-(Triphenylsilyl)-1,3-phenylene)bis(9H-carbazole) (SimCP) 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
청색 도펀트는 청색 인광 물질, 청색 형광 물질 및 청색 지연형광물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 청색 도펀트는 perylene, 4,4'-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl (DPAVBi), 4-(Di-p-tolylamino)-4-4'-[(di-p-tolylamino)styryl]stilbene (DPAVB), 4,4'-Bis[4-(diphenylamino)styryl]biphenyl (BDAVBi), 2,7-Bis(4-diphenylamino)styryl)-9,9-spiorfluorene (spiro-DPVBi), [1,4-bis[2-[4-[N,N-di(p-tolyl)amino]phenyl]vinyl] benzene (DSB), 1-4-di-[4-(N,N-diphenyl)amino]styryl-benzene (DSA), 2,5,8,11-Tetra-tetr-butylperylene (TBPe), Bis(2-hydroxylphenyl)-pyridine)beryllium (Bepp2), 9-(9-Phenylcarbazole-3-yl)-10-(naphthalene-1-yl)anthracene (PCAN), mer-Tris(1-phenyl-3-methylimidazolin-2-ylidene-C,C(2)'iridium(Ⅲ) (mer-Ir(pmi)3), fac-Tris(1,3-diphenyl-benzimidazolin-2-ylidene-C,C(2)'iridium(Ⅲ) (fac-Ir(dpbic)3), Bis(3,4,5-trifluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)iridium(Ⅲ) (Ir(tfpd)2pic), tris(2-(4,6-difluorophenyl)pyridine))iridium(Ⅲ) (Ir(Fppy)3), Bis[2-(4,6-difluorophenyl)pyridinato-C2,N](picolinato)iridium(Ⅲ) (FIrpic) 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제 2 발광물질층(740)은 제 2 전자차단층(730)과 제 2 정공차단층(750) 사이에 위치하는 하부 발광물질층(740A)과, 하부 발광물질층(740A)과 제 2 정공차단층(750) 사이에 위치하는 상부 발광물질층(740B)을 포함할 수 있다. 이때, 하부 발광물질층(740A)과 상부 발광물질층(740B) 중에서 어느 하나는 적색을 발광하고, 다른 하나는 녹색으로 발광할 수 있다. 이하에서는 하부 발광물질층(740A)이 적색으로 발광하고, 상부 발광물질층(740B)이 녹색으로 발광하는 경우를 중심으로 설명한다.
하부 발광물질층(740A)은 적색 호스트와 적색 도펀트를 포함할 수 있다. 적색 호스트는 mCP-CN, CBP, mCBP, mCP, DPEPO, 2,8-비스(디페닐포스포릴)디벤조티오펜(2,8-bis(diphenylphosphoryl)dibenzothiophene; PPT), 1,3,5-트리[(3-피리딜)-펜-3-일]벤젠(1,3,5-Tri[(3-pyridyl)-phen-3-yl]benzene; TmPyPB), 2,6-디(9H-카바졸-9-일)피리딘(2,6-Di(9H-carbazol-9-yl)pyridine; PYD-2Cz), 2,8-디(9H-카바졸-9-일)디벤조티오펜(2,8-di(9H-carbazol-9-yl)dibenzothiophene; DCzDBT), 3', 5'-디(카바졸-9-일)-[1,1'-바이페닐]-3,5-디카보니트릴(3',5'-Di(carbazol-9-yl)-[1,1'-bipheyl]-3,5-dicarbonitrile; DCzTPA), 4'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3,5-디카보니트릴(4'-(9H-carbazol-9-yl)biphenyl-3,5-dicarbonitrile(4'-(9H-carbazol-9-yl)biphenyl-3,5-dicarbonitrile; pCzB-2CN), 3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3,5-디카보니트릴(3'-(9H-carbazol-9-yl)biphenyl-3,5-dicarbonitrile; mCzB-2CN), TSPO1, 9-(9-페닐-9H-카바졸-6-일)-9H-카바졸(9-(9-phenyl-9H-carbazol-6-yl)-9H-carbazole; CCP), 4-(3-(트리페닐렌-2-일)페닐)디벤조[b,d]티오펜(4-(3-(triphenylen-2-yl)phenyl)dibenzo[b,d]thiophene), 9-(4-(9H-카바졸-9-일)페닐)-9H-3,9'-바이카바졸(9-(4-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)-9H-3,9'-bicarbazole), 9-(3-(9H-카바졸-9-일)페닐)-9H-3,9'-바이카바졸(9-(3-(9H-carbazol-9-yl)phenyl)-9H-3,9'-bicarbazole), 9-(6-(9H-카바졸-9-일)피리딘-3-일)-9H-3,9'-바이카바졸(9-(6-(9H-carbazol-9-yl)pyridin-3-yl)-9H-3,9'-bicabazole), 9,9'-디페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(9,9'-Diphenyl-9H,9'H-3,3'-bicarbazole; BCzPh), 1,3,5-트리스(카바졸-9-일)벤젠(1,3,5-Tris(carbazole-9-yl)benzene; TCP), TCTA, 4,4'-비스(카바졸-9-일)-2,2'-디메틸바이페닐(4,4'-Bis(carbazole-9-yl)-2,2'-dimethylbipheyl; CDBP), 2,7-비스(카바졸-9-일)-9,9-디메틸플루오렌(2,7-Bis(carbazole-9-yl)-9,9-dimethylfluorene(DMFL-CBP), 2,2',7,7'-테트라키스(카바졸-9-일)-9,9-스파이로플루오렌(2,2',7,7'-Tetrakis(carbazole-9-yl)-9,9-spiorofluorene; Spiro-CBP), 3,6-비스(카바졸-9-일)-9-(2-에틸-헥실)-9H-카바졸(3,6-Bis(carbazole-9-yl)-9-(2-ethyl-hexyl)-9H-carbazole; TCz1) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
적색 도펀트는 적색 인광 물질, 적색 형광 물질 및 적색 지연형광물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 적색 도펀트는 [Bis(2-(4,6-dimethyl)phenylquinoline)](2,2,6,6-tetramethylheptane-3,5-dionate)iridium(Ⅲ), Bis[2-(4-n-hexylphenyl)quinoline](acetylacetonate)iridium(Ⅲ) (Hex-Ir(phq)2(acac)), Tris[2-(4-n-hexylphenyl)quinoline]iridium(Ⅲ) (Hex-Ir(phq)3), Tris[2-phenyl-4-methylquinoline]iridium(Ⅲ) (Ir(Mphq)3), Bis(2-phenylquinoline)(2,2,6,6-tetramethylheptene-3,5-dionate)iridium(Ⅲ) (Ir(dpm)PQ2), Bis(phenylisoquinoline)(2,2,6,6-tetramethylheptene-3,5-dionate)iridium(Ⅲ) (Ir(dpm)(piq)2), Bis[(4-n-hexylphenyl)isoquinoline](acetylacetonate)iridium(Ⅲ) (Hex-Ir(piq)2(acac)), Tris[2-(4-n-hexylphenyl)quinoline]iridium(Ⅲ) (Hex-Ir(piq)3), Tris(2-(3-methylphenyl)-7-methyl-quinolato)iridium (Ir(dmpq)3), Bis[2-(2-methylphenyl)-7-methyl-quinoline](acetylacetonate)iridium(Ⅲ) (Ir(dmpq)2(acac)), Bis[2-(3,5-dimethylphenyl)-4-methyl-quinoline](acetylacetonate)iridium(Ⅲ) (Ir(mphmq)2(acac)), Tris(dibenzoylmethane)mono(1,10-phenanthroline)europium(Ⅲ) (Eu(dbm)3(phen)) 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상부 발광물질층(740B)은 도펀트(742)와, 제 1 호스트(744) 및/또는 제 2 호스트(746)를 포함할 수 있다. 도펀트(742)는 녹색으로 발광하는 인광 물질인 유기 금속 화합물로서, 화학식 1 내지 화학식 6의 구조를 가질 수 있다. 제 1 호스트(744)는 p-타입 호스트인 비스카바졸계 유기 화합물로서 화학식 7 내지 화학식 8의 구조를 가질 수 있다. 제 2 호스트(746)는 n-타입 호스트인 트리아진계 유기 화합물로서 화학식 9 내지 화학식 11의 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 제 1 및 제 2 호스트(744, 746)를 포함하는 호스트는 상부 발광물질층(740B)에 50 내지 99 중량%, 예를 들어 80 내지 95 중량%의 함량으로 포함될 수 있고, 도펀트(742)는 상부 발광물질층(740B)에 1 내지 50 중량%, 예를 들어 5 내지 20 중량%의 함량으로 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 발광물질층(740B)이 제 1 및 제 2 호스트(744, 746)를 모두 포함하는 경우, 제 1 호스트(744)와 제 2 호스트(746)는 4:1 내지 1:4, 예를 들어 3:1 내지 1:3의 중량비로 배합될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 제 2 발광물질층(740)은 적색 발광물질층일 수 있는 하부 발광물질층(740A)과 녹색 발광물질층일 수 있는 상부 발광물질층(740B) 사이에 황록색 발광물질층(740C, 도 6 참조)을 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기발광다이오드(D2)는 탠덤 구조를 가지며, 적어도 하나의 발광물질층은 발광 특성이 우수한 도펀트(742)와, 전하 전달 및 에너지 전달 특성이 양호한 제 1 호스트(744) 및/또는 제 2 호스트(746)를 포함한다. 견고한 화학 구조를 가지고 있으며, 발광 컬러를 용이하게 조절할 수 있는 도펀트(742)와 발광 특성이 우수한 제 1 호스트(744) 및/또는 제 2 호스트(746)를 적용하여, 유기발광다이오드(D2)의 구동 전압을 낮추고, 발광 효율 및 발광 수명을 향상시킬 수 있다.
유기발광다이오드는 3개 이상의 발광부가 탠덤 구조를 가질 수 있다. 도 6은 본 발명의 예시적인 제 3 실시형태에 따라 3개의 발광부가 탠덤 구조를 이루는 유기발광다이오드를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 유기발광다이오드(D3)는 서로 마주하는 제 1 전극(510) 및 제 2 전극(520)과, 제 1 전극(510)과 제 2 전극(520) 사이에 위치하는 발광층(530')을 포함한다. 발광층(530')은 제 1 전극(510)과 제 2 전극(520) 사이에 위치하는 제 1 발광부(600)와, 제 1 발광부(600)와 제 2 전극(520) 사이에 위치하는 제 2 발광부(700')와, 제 2 발광부(700')와 제 2 전극(520) 사이에 위치하는 제 3 발광부(800)와, 제 1 발광부(600)와 제 2 발광부(700') 사이에 위치하는 제 1 전하생성층(680)과, 제 2 발광부(700')와 제 3 발광부(800) 사이에 위치하는 제 2 전하생성층(780)을 포함한다.
제 1 발광부(600)는 제 1 발광물질층(640)을 포함한다. 제 1 발광부(600)는 제 1 전극(510)과 제 1 발광물질층(640) 사이에 위치하는 정공주입층(610)과, 정공주입층(610)과 제 1 발광물질층(640) 사이에 위치하는 제 1 정공수송층(620)과, 제 1 발광물질층(640)과 제 1 전하생성층(680) 사이에 위치하는 제 1 전자수송층(660) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 선택적으로, 제 1 발광부(600)는 제 1 정공수송층(620)과 제 1 발광물질층(640) 사이에 위치하는 제 1 전자차단층(630)과 제 1 발광물질층(640)과 제 1 전자수송층(660) 사이에 위치하는 제 1 정공차단층(650) 중에서 어느 하나를 더욱 포함할 수 있다.
제 2 발광부(700')는 제 2 발광물질층(740')을 포함한다. 제 2 발광부(700')는 제 1 전하생성층(680)과 제 2 발광물질층(740') 사이에 위치하는 제 2 정공수송층(720)과, 제 2 발광물질층(740')과 제 2 전하생성층(780) 사이에 위치하는 제 2 전자수송층(760) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 선택적으로, 제 2 발광부(700')는 제 2 정공수송층(720)과 제 2 발광물질층(740') 사이에 위치하는 제 2 전자차단층(730)과 제 2 발광물질층(740')과 제 2 전자수송층(760) 사이에 위치하는 제 2 정공차단층(750) 중에서 어느 하나를 더욱 포함할 수 있다.
제 3 발광부(800)는 제 3 발광물질층(840)을 포함한다. 제 3 발광부(800)는 제 2 전하생성층(780)과 제 3 발광물질층(840) 사이에 위치하는 제 3 정공수송층(HTL3, 820)과, 제 3 발광물질층(740)과 제 2 전극(520) 사이에 위치하는 제 3 전자수송층(860)과, 제 3 전자수송층(860)과 제 2 전극(520) 사이에 위치하는 전자주입층(870) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 선택적으로, 제 3 발광부(800)는 제 3 정공수송층(820)과 제 3 발광물질층(840) 사이에 위치하는 제 3 전자차단층(830)과 제 3 발광물질층(840)과 제 3 전자수송층(860) 사이에 위치하는 제 3 정공차단층(850) 중에서 어느 하나를 더욱 포함할 수 있다.
이때, 제 1 내지 제 3 발광물질층(640, 740', 840) 중에서 적어도 어느 하나는 도펀트(742)와, 제 1 호스트(744) 및/또는 제 2 호스트(746)를 포함하여 녹색으로 발광할 수 있다. 한편, 제 1 내지 제 3 발광물질층(640, 740', 840) 중에서 다른 하나는 청색으로 발광하여, 유기발광다이오드(D3)는 백색(W) 발광을 구현할 수 있다. 이하에서는, 제 2 발광물질층(740')이 녹색으로 발광하는 경우를 중심으로 설명한다.
제 1 전하생성층(680)은 제 1 발광부(600)와 제 2 발광부(700') 사이에 위치하고, 제 2 전하생성층(780)은 제 2 발광부(700')와 제 3 발광부(800) 사이에 위치한다. 제 1 전하생성층(680)은 제 1 발광부(600)에 인접하게 위치하는 제 1 N타입 전하생성층(685)과, 제 2 발광부(700')에 인접하게 위치하는 제 1 P타입 전하생성층(690)을 포함한다. 제 2 전하생성층(780)은 제 2 발광부(700')에 가깝게 인접하게 위치하는 제 2 N타입 전하생성층(785)과, 제 3 발광부(800)에 인접하게 위치하는 제 2 P타입 전하생성층(790)을 포함한다.
이때, 제 1 및 제 2 N타입 전하생성층(685, 785)은 각각 제 1 및 제 2 발광부(600, 700')의 제 1 및 제 2 발광물질층(640, 740')으로 전자(electron)를 주입해주고, 제 1 및 제 2 P타입 전하생성층(690, 790)은 각각 제 2 및 제 3 발광부(700', 800)의 제 2 및 제 3 발광물질층(740', 840)으로 정공(hole)을 주입해준다.
한편, 본 실시형태에서, 제 1 발광물질층(640) 및 제 3 발광물질층(840)은 각각 청색 발광물질층일 수 있다. 제 1 및 제 3 발광물질층(640, 840)이 청색 발광물질층인 경우, 청색 발광물질층 외에 스카이 블루(Sky Blue) 발광물질층 또는 진청색(Deep Blue) 발광물질층일 수 있다. 제 1 및 제 3 발광물질층(640, 840)은 각각 호스트와 청색 도펀트를 포함할 수 있다. 청색 호스트와 청색 도펀트는 각각 도 5를 참조하면서 설명한 것과 동일할 수 있다. 예를 들어, 청색 도펀트는 청색 인광 물질, 청색 형광 물질 및 청색 지연형광물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 선택적으로, 제 1 발광물질층(640)과 제 3 발광물질층(840)의 청색 도펀트는 컬러 및 발광 효율이 동일하거나 상이할 수 있다.
제 2 발광물질층(740')은 제 2 전자차단층(730)과 제 2 정공차단층(750) 사이에 순차적으로 위치하는 하부 발광물질층(740A), 중간 발광물질층(740C) 및 상부 발광물질층(740B)을 포함할 수 있다. 하부 발광물질층(740A)과 상부 발광물질층(740B) 중에서 어느 하나는 적색을 발광하고, 다른 하나는 녹색으로 발광할 수 있다. 이하에서는 하부 발광물질층(740A)이 적색으로 발광하고, 상부 발광물질층(740B)이 녹색으로 발광하는 경우를 중심으로 설명한다.
하부 발광물질층(740A)은 적색 호스트와 적색 도펀트를 포함할 수 있다. 적색 호스트와 적색 도펀트는 도 5를 참조하면서 설명한 것과 동일할 수 있다. 예를 들어, 적색 도펀트는 적색 인광 물질, 적색 형광 물질 및 적색 지연형광물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상부 발광물질층(740B)은 도펀트(742)와, 제 1 호스트(744) 및/또는 제 2 호스트(746)를 포함할 수 있다. 도펀트(742)는 녹색으로 발광하는 인광 물질인 유기 금속 화합물로서, 화학식 1 내지 화학식 6의 구조를 가질 수 있다. 제 1 호스트(744)는 p-타입 호스트인 비스카바졸계 유기 화합물로서 화학식 7 내지 화학식 8의 구조를 가질 수 있다. 제 2 호스트(746)는 n-타입 호스트인 트리아진계 유기 화합물로서 화학식 9 내지 화학식 11의 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 제 1 및 제 2 호스트(744, 746)를 포함하는 호스트는 상부 발광물질층(740B)에 50 내지 99 중량%, 예를 들어 80 내지 95 중량%의 함량으로 포함될 수 있고, 도펀트(742)는 상부 발광물질층(740B)에 1 내지 50 중량%, 예를 들어 5 내지 20 중량%의 함량으로 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상부 발광물질층(740B)이 제 1 및 제 2 호스트(744, 746)를 모두 포함하는 경우, 제 1 호스트(744)와 제 2 호스트(746)는 4:1 내지 1:4, 예를 들어 3:1 내지 1:3의 중량비로 배합될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
중간 발광물질층(740C)은 황록색(yellow green) 발광물질층일 수 있다. 중간 발광물질층(740C)은 황록색 호스트와 황록색 도펀트를 포함할 수 있다. 일례로, 황록색 호스트는 적색 호스트와 동일할 수 있다. 황록색 도펀트는 황록색 인광 물질, 황록색 형광 물질 및 황록색 지연형광물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 중간 발광물질층(740C)은 생략될 수 있다.
본 발명의 제 3 실시형태에 따른 유기발광다이오드에서 적어도 하나의 발광물질층은 발광 특성이 우수한 도펀트(742), 제 1 호스트(744) 및/또는 제 2 호스트(746)를 포함한다. 도펀트(742)는 발광 과정에서 안정적인 화학 구조가 유지되며, 발광 특성이 우수한 제 1 호스트(744) 및/또는 제 2 호스트(746)를 적용하여, 유기발광다이오드(D3)의 구동 전압을 낮추면서, 발광 효율, 발광 수명이 향상된 백색 발광을 구현할 수 있다.
이하, 예시적인 실시형태를 통하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되지 않는다.
합성예 1: 화합물 1의 합성
(1) 중간체 A-1의 합성
[반응식 1-1]
Figure pat00107
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 SM-1 (7.34 g, 20 mmol), SM-2 (2.27 g, 20 mmol), Tetrkkis(triphanylphosphine)palladium(0) (Pd(PPh3)4 , 1.2 g, 1 mmol), K2CO3 (8.3 g, 60 mmol)을 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 녹인 후 12시간 동안 가열 환류 교반하였다. 유기층을 클로로포름으로 추출하고 물로 세척하였다. 무수황산마크네슘으로 수분을 제거하고 필터로 거른 후, 유기용매를 감압 하에서 증류하여 제거한 뒤, 컬럼 정제하여 화합물 A-1 (6.05 g, 수율: 95 %)을 얻었다.
(2) 중간체 I-1 합성
[반응식 1-2]
Figure pat00108
250 mL 둥근바닥 플라스크에 화합물 SM-3 (3.10 g, 20 mmol), IrCl3 (2.39 g, 8.0 mmol), 혼합 용매 (ethoxyethanol : water = 90 mL : 30 mL)를 넣고, 130℃에서 16시간 동안 교반하였다. 반응이 종료된 후, 실온으로 온도를 낮추고 methanol을 넣어 생성된 고체를 감압 여과하여, 고체 중간체 I-1 9.56 g (수율: 89%)을 얻었다.
(3) 중간체 I-2 합성
[반응식 1-3]
Figure pat00109
1000 mL 둥근바닥 플라스크에 중간체 I-1 (5.16 g, 4.8 mmol), silver trifluoromethanesulfonate (AgOTf, 3.6 g, 14.3 mmol), dichloromethane을 넣고 상온에서 16시간 동안 교반하였다. 반응이 종료된 후 celite로 필터하여 고체를 제거하였다. 용매를 감압 증류하여 제거한 후, 고체 중간체 I-2 6.03 g (수율: 88%)을 얻었다.
(4) 화합물 1 합성
[반응식 1-4]
Figure pat00110
질소 분위기에서 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 A-1 (1.11 g, 3.5 mmol), 중간체 I-2 (2.15 g, 3.0 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 130℃에서 48시간 교반하였다. 반응이 종료된 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고, 용매는 감압증류를 통하여 제거하였다. Crude product를 toluene : Hexane을 전개용매로 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 1 (2.01 g, 수율: 82%)을 얻었다.
합성예 2: 화합물 2의 합성
(1) 중간체 B-1 합성
[반응식 2-1]
Figure pat00111
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 SM-1 (7.34 g, 20 mmol), SM-4 (2.54 g, 20 mmol), Pd(PPh3)4 (1.2 g, 1 mmol), K2CO3 (8.3 g, 60 mmol) 을 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 녹인 후 12시간 동안 가열 환류 교반하였다. 유기층을 클로로포름으로 추출하고 물로 세척하였다. 무수황산마크네슘으로 수분을 제거하고 필터로 거른 후, 유기용매를 감압 하에서 증류하여 제거한 뒤, 컬럼 정제하여 중간체 B-1 (6.17 g, 수율: 93 %)을 얻었다.
(2) 화합물 2 합성
[반응식 2-2]
Figure pat00112
질소 분위기에서 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 B-1 (1.16 g, 3.5 mmol), 중간체 I-2 (2.15 g, 3.0 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 130℃에서 48시간 교반하였다. 반응이 종료된 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고 용매는 감압증류를 통하여 제거하였다. Crude product를 toluene : Hexane을 전개용매로 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 2 (2.02 g, 수율: 81%)을 얻었다.
합성예 3: 화합물 16의 합성
(1) 중간체 C-1 합성
[반응식 3-1]
Figure pat00113
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 SM-5 (7.34 g, 20 mmol), SM-2 (2.27 g, 20 mmol), Pd(PPh3)4 (1.2 g, 1 mmol), K2CO3 (8.3 g, 60 mmol) 을 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 녹인 후 12시간 동안 가열 환류 교반하였다. 유기층을 클로로포름으로 추출하고 물로 세척하였다. 무수황산마크네슘으로 수분을 제거하고 필터로 거른 후, 유기용매를 감압 하에서 증류하여 제거한 뒤, 컬럼 정제하여 중간체 C-1 (5.66 g, 수율: 89 %)을 얻었다.
(2) 화합물 16 합성
[반응식 3-2]
Figure pat00114
질소 분위기에서 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 C-1 (1.12 g, 3.5 mmol), 중간체 I-2 (2.15 g, 1.5 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 130℃에서 48시간 교반하였다. 반응이 종료된 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고 용매는 감압증류를 통하여 제거하였다. Crude product를 toluene : Hexane을 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 16 (2.16 g, 수율: 88%)을 얻었다.
합성예 4: 화합물 17의 합성
(1) 중간체 D-1 합성
[반응식 4-1]
Figure pat00115
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 SM-5 (7.34 g, 20 mmol), SM-4 (2.54 g, 20 mmol), Pd(PPh3)4 (1.2 g, 1 mmol), K2CO3 (8.3 g, 60 mmol) 을 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 녹인 후 12시간 동안 가열 환류 교반하였다. 유기층을 클로로포름으로 추출하고 물로 세척하였다. 무수황산마크네슘으로 수분을 제거하고 필터로 거른 후, 유기용매를 감압 하에서 증류하여 제거한 뒤, 컬럼 정제하여 중간체 D-1 (5.86 g, 수율: 88 %)을 얻었다.
(2) 화합물 17 합성
[반응식 4-2]
Figure pat00116
질소 분위기에서 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 D-1 (1.17 g, 3.5 mmol), 중간체 I-2 (1.17 g, 3.0 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 130℃에서 48시간 교반하였다. 반응이 종료된 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고 용매는 감압증류를 통하여 제거하였다. Crude product를 toluene : Hexane을 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 17 (2.25 g, 수율: 90%)을 얻었다.
합성예 5: 화합물 27의 합성
(1) 중간체 E-1 합성
[반응식 5-1]
Figure pat00117
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 SM-1 (7.34 g, 20 mmol), SM-6 (4.08 g, 20 mmol), Pd(PPh3)4 (1.2 g, 1 mmol), K2CO3 (8.3 g, 60 mmol) 을 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 녹인 후 12시간 동안 가열 환류 교반하였다. 유기층을 클로로포름으로 추출하고 물로 세척하였다. 무수황산마크네슘으로 수분을 제거하고 필터로 거른 후, 유기용매를 감압 하에서 증류하여 제거한 뒤, 컬럼 정제하여 중간체 E-1 (7.34 g, 수율: 90 %)을 얻었다.
(2) 화합물 27 합성
[반응식 5-2]
Figure pat00118
질소 분위기에서 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 E-1 (1.43 g, 3.5 mmol), 중간체 I-2 (2.15 g, 3.0 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 130℃에서 48시간 교반하였다. 반응이 종료된 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고 용매는 감압증류를 통하여 제거하였다. Crude product를 toluene : Hexane을 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 27 (2.45 g, 수율: 90%)을 얻었다.
합성예 6: 화합물 32의 합성
(1) 중간체 F-1 합성
[반응식 6-1]
Figure pat00119
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 SM-1 (7.34 g, 20 mmol), SM-7 (4.24 g, 20 mmol), Pd(PPh3)4 (1.2 g, 1 mmol), K2CO3 (8.3 g, 60 mmol) 을 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 녹인 후 12시간 동안 가열 환류 교반하였다. 유기층을 클로로포름으로 추출하고 물로 세척하였다. 무수황산마크네슘으로 수분을 제거하고 필터로 거른 후, 유기용매를 감압 하에서 증류하여 제거한 뒤, 컬럼 정제하여 중간체 F-1 (7.67 g, 수율: 92 %)을 얻었다.
(2) 중간체 J-1 합성
[반응식 6-2]
Figure pat00120
250 mL 둥근바닥 플라스크에 화합물 SM-8 (3.38 g, 20 mmol), IrCl3 (2.39 g, 8.0 mmol), 혼합 용매 (ethoxyethanol : water = 90 mL : 30 mL)를 넣고, 130℃에서 16시간 동안 교반하였다. 반응이 종료된 후, 실온으로 온도를 낮추고 methanol을 넣어 생성된 고체를 감압 여과하여, 고체 중간체 J-1 4.07 g (수율: 90%)을 얻었다.
(3) 중간체 J-2 합성
[반응식 6-3]
Figure pat00121
1000 mL 둥근바닥 플라스크에 중간체 J-1 (5.16 g, 4.8 mmol), silver trifluoromethanesulfonate (AgOTf, 3.6 g, 14.3 mmol), dichloromethane을 넣고 상온에서 16시간 동안 교반하였다. 반응이 종료된 후 celite로 필터하여 고체를 제거하였다. 용매를 감압 증류하여 제거한 후, 고체 중간체 J-2 6.03 g (수율: 88%)을 얻었다.
(4) 화합물 32 합성
[반응식 6-4]
Figure pat00122
질소 분위기에서 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 F-1 (1.46 g, 3.5 mmol), 중간체 J-2 (2.23 g, 3.0 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 130℃에서 48시간 교반하였다. 반응이 종료된 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고, 용매는 감압증류를 통하여 제거하였다. Crude product를 toluene : Hexane을 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 32 (2.47 g, 수율: 87%)을 얻었다.
합성예 7: 화합물 34의 합성
(1) 중간체 G-1 합성
[반응식 7-1]
Figure pat00123
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 SM-1 (7.34 g, 20 mmol), SM-9 (4.24 g, 20 mmol), Pd(PPh3)4 (1.2 g, 1 mmol), K2CO3 (8.3 g, 60 mmol) 을 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 녹인 후 12시간 동안 가열 환류 교반하였다. 유기층을 클로로포름으로 추출하고 물로 세척하였다. 무수황산마크네슘으로 수분을 제거하고 필터로 거른 후, 유기용매를 감압 하에서 증류하여 제거한 뒤, 컬럼 정제하여 중간체 G-1 (7.53 g, 수율: 91 %)을 얻었다.
(2) 화합물 34 합성
[반응식 7-2]
Figure pat00124
질소 분위기에서 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 G-1 (1.45 g, 3.5 mmol), 중간체 J-2 (2.23 g, 3.0 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 130℃에서 48시간 교반하였다. 반응이 종료된 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고, 용매는 감압증류를 통하여 제거하였다. Crude product를 toluene : Hexane을 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 34 (2.26 g, 수율: 80%)을 얻었다.
합성예 8: 화합물 35의 합성
(1) 중간체 H-1 합성
[반응식 8-1]
Figure pat00125
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 SM-1 (7.34 g, 20 mmol), SM-10 (4.14 g, 20 mmol), Pd(PPh3)4 (1.2 g, 1 mmol), K2CO3 (8.3 g, 60 mmol) 을 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 녹인 후 12시간 동안 가열 환류 교반하였다. 유기층을 클로로포름으로 추출하고 물로 세척하였다. 무수황산마크네슘으로 수분을 제거하고 필터로 거른 후, 유기용매를 감압 하에서 증류하여 제거한 뒤, 컬럼 정제하여 중간체 H-1 (7.83 g, 수율: 95 %)을 얻었다.
(2) 화합물 35 합성
[반응식 8-2]
Figure pat00126
질소 분위기에서 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 H-1 (1.44 g, 3.5 mmol), 중간체 J-2 (2.23 g, 3.0 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 130℃에서 48시간 교반하였다. 반응이 종료된 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고, 용매는 감압증류를 통하여 제거하였다. Crude product를 toluene : Hexane을 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 35 (2.28 g, 수율: 81%)을 얻었다.
합성예 9: 화합물 136의 합성
(1) 중간체 A-2 합성
[반응식 9-1]
Figure pat00127
250 mL 둥근바닥 플라스크에 중간체 A-1 (6.36 g, 20 mmol), IrCl3 (2.39 g, 8.0 mmol), 혼합 용매 (ethoxyethanol : water = 90 mL : 30 mL)를 넣고, 130℃에서 16시간 동안 교반하였다. 반응이 종료된 후, 실온으로 온도를 낮추고 methanol을 넣어 생성된 고체를 감압 여과하여, 고체 중간체 A-2 5.53 g (수율: 80%)을 얻었다.
(2) 중간체 A-3 합성
[반응식 9-2]
Figure pat00128
1000 mL 둥근바닥 플라스크에 중간체 A-2 (8.29 g, 4.8 mmol), silver trifluoromethanesulfonate (AgOTf, 3.6 g, 14.3 mmol), dichloromethane을 넣고 상온에서 16시간 동안 교반하였다. 반응이 종료된 후 celite로 필터하여 고체를 제거하였다. 용매를 감압 증류하여 제거한 후, 고체 중간체 A-3 7.99 g (수율: 80%)을 얻었다.
(3) 화합물 136 합성
[반응식 9-3]
Figure pat00129
질소 분위기에서 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 L-1 (0.54 g, 3.5 mmol), 중간체 A-3 (3.12 g, 3.0 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 130℃에서 48시간 교반하였다. 반응이 종료된 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고, 용매는 감압증류를 통하여 제거하였다. Crude product를 toluene : Hexane을 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 136 (2.36 g, 수율: 80%)을 얻었다.
합성예 10: 화합물 137의 합성
[반응식 10]
Figure pat00130
질소 분위기에서 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 L-2 (0.35 g, 3.5 mmol), 중간체 A-3 (3.12 g, 3.0 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 130℃에서 48시간 교반하였다. 반응이 종료된 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고, 용매는 감압증류를 통하여 제거하였다. Crude product를 toluene : Hexane을 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 137 (2.22 g, 수율: 80%)을 얻었다.
합성예 11: 화합물 141의 합성
(1) 중간체 C-2 합성
[반응식 11-1]
Figure pat00131
250 mL 둥근바닥 플라스크에 중간체 C-1 (6.36 g, 20 mmol), IrCl3 (2.39 g, 8.0 mmol), 혼합 용매 (ethoxyethanol : water = 90 mL : 30 mL)를 넣고, 130℃에서 16시간 동안 교반하였다. 반응이 종료된 후, 실온으로 온도를 낮추고 methanol을 넣어 생성된 고체를 감압 여과하여, 고체 중간체 C-2 5.32 g (수율: 77%)을 얻었다.
(2) 중간체 C-3 합성
[반응식 11-2]
Figure pat00132
1000 mL 둥근바닥 플라스크에 중간체 C-2 (8.29 g, 4.8 mmol), silver trifluoromethanesulfonate (AgOTf, 3.6 g, 14.3 mmol), dichloromethane을 넣고 상온에서 16시간 동안 교반하였다. 반응이 종료된 후 celite로 필터하여 고체를 제거하였다. 용매를 감압 증류하여 제거한 후, 고체 중간체 C-3 7.29 g (수율: 72%)을 얻었다.
(3) 화합물 141 합성
[반응식 11-3]
Figure pat00133
질소 분위기에서 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 L-1 (0.54 g, 3.5 mmol), 중간체 C-3 (3.13 g, 3.0 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 130℃에서 48시간 교반하였다. 반응이 종료된 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고, 용매는 감압증류를 통하여 제거하였다. Crude product를 toluene : Hexane을 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 141 (2.45 g, 수율: 83%)을 얻었다.
합성예 12: 화합물 142의 합성
(1) 중간체 D2 합성
[반응식 12-1]
Figure pat00134
250 mL 둥근바닥 플라스크에 중간체 D-1 (6.64 g, 20 mmol), IrCl3 (2.39 g, 8.0 mmol), 혼합 용매 (ethoxyethanol : water = 90 mL : 30 mL)를 넣고, 130℃에서 16시간 동안 교반하였다. 반응이 종료된 후, 실온으로 온도를 낮추고 methanol을 넣어 생성된 고체를 감압 여과하여, 고체 중간체 D-2 5.71 g (수율: 80%)을 얻었다.
(2) 중간체 D-3 합성
[반응식 12-2]
Figure pat00135
1000 mL 둥근바닥 플라스크에 중간체 D-2 (8.58 g, 4.8 mmol), silver trifluoromethanesulfonate (AgOTf, 3.6 g, 14.3 mmol), dichloromethane을 넣고 상온에서 16시간 동안 교반하였다. 반응이 종료된 후 celite로 필터하여 고체를 제거하였다. 용매를 감압 증류하여 제거한 후, 고체 중간체 D-3 7.09 g (수율: 69%)을 얻었다.
(3) 화합물 142 합성
[반응식 12-3]
Figure pat00136
질소 분위기에서 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 L-2 (0.35 g, 3.5 mmol), 중간체 D-3 (3.21 g, 3.0 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 130℃에서 48시간 교반하였다. 반응이 종료된 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고, 용매는 감압증류를 통하여 제거하였다. Crude product를 toluene : Hexane을 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 142 (2.12 g, 수율: 74%)을 얻었다.
합성예 13: 화합물 147의 합성
(1) 중간체 E2 합성
[반응식 13-1]
Figure pat00137
250 mL 둥근바닥 플라스크에 중간체 E-1 (8.16 g, 20 mmol), IrCl3 (2.39 g, 8.0 mmol), 혼합 용매 (ethoxyethanol : water = 90 mL : 30 mL)를 넣고, 130℃에서 16시간 동안 교반하였다. 반응이 종료된 후, 실온으로 온도를 낮추고 methanol을 넣어 생성된 고체를 감압 여과하여, 고체 중간체 E-2 7.26 g (수율: 87%)을 얻었다.
(2) 중간체 E-3 합성
[반응식 13-2]
Figure pat00138
1000 mL 둥근바닥 플라스크에 중간체 E-2 (10.0 g, 4.8 mmol), silver trifluoromethanesulfonate (AgOTf, 3.6 g, 14.3 mmol), dichloromethane을 넣고 상온에서 16시간 동안 교반하였다. 반응이 종료된 후 celite로 필터하여 고체를 제거하였다. 용매를 감압 증류하여 제거한 후, 고체 중간체 E-3 8.91 g (수율: 76%)을 얻었다.
(3) 화합물 147 합성
[반응식 13-3]
Figure pat00139
질소 분위기에서 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 L-2 (0.35 g, 3.5 mmol), 중간체 E-3 (3.36 g, 3.0 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 130℃에서 48시간 교반하였다. 반응이 종료된 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고, 용매는 감압증류를 통하여 제거하였다. Crude product를 toluene : Hexane을 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 147 (2.59 g, 수율: 78%)을 얻었다.
합성예 14: 화합물 148의 합성
[반응식 14]
Figure pat00140
질소 분위기에서 100 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 L-1 (0.54 g, 3.5 mmol), 중간체 E-3 (3.66 g, 3.0 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 130℃에서 48시간 교반하였다. 반응이 종료된 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고, 용매는 감압증류를 통하여 제거하였다. Crude product를 toluene : Hexane을 이용한 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 148 (2.96 g, 수율: 85%)을 얻었다.
합성예 15: 화합물 251의 합성
[반응식 15]
Figure pat00141
질소 분위기에서 150 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 J-2 (2.23 g, 3.0 mmol)와 중간체 A-1 (1.11 g, 3.5 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 135℃에서 18시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 온도를 낮춘 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 여과액을 감압하여 수득한 crude product를 Ethylacetate:Hexane (25:75 부피%) 전개액을 사용하여 컬럼 크로마토그래피법으로 정제하여 화합물 251 (2.31 g, 수율: 91%)을 얻었다.
합성예 16: 화합물 252의 합성
[반응식 16]
Figure pat00142
질소 분위기에서 150 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 J-2 (2.23 g, 3.0 mmol)와 중간체 E-1 (1.43 g, 3.5 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 135℃에서 18시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 온도를 낮춘 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 여과액을 감압하여 수득한 crude product를 Ethylacetate:Hexane (25:75 부피%) 전개액을 사용하여 컬럼 크로마토그래피법으로 정제하여 화합물 252 (2.61 g, 수율: 93%)을 얻었다.
합성예 17: 화합물 253의 합성
(1) 중간체 K-1 합성
[반응식 17-1]
Figure pat00143
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 SM-1 (7.34 g, 20 mmol), 화합물 SM-11 (3.79 g, 20 mmol), Pd(PPh3)4 (1.2 g, 1 mmol), K2CO3 (8.3 g, 60 mmol)을 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 녹인 후 12시간 동안 가열 환류 교반하였다. 반응 완료 후 상온으로 온도를 낮춘 다음 유기층을 디클로로메탄으로 추출하고 물로 충분히 세정하였다. 무수 황산마그네슘으로 수분을 제거하고 필터로 걸러진 용액을 감압 농축 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 중간체 K-1 (7.26 g, 수율: 92%)을 얻었다.
(2) 화합물 253 합성
[반응식 17-2]
Figure pat00144
질소 분위기에서 150 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 J-2 (2.23 g, 3.0 mmol)와 중간체 K-1 (1.38 g, 3.5 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 135℃에서 18시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 온도를 낮춘 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 여과액을 감압하여 수득한 crude product를 Ethylacetate:Hexane (25:75 부피%) 전개액을 사용하여 컬럼 크로마토그래피법으로 정제하여 화합물 253 (2.55 g, 수율: 92%)을 얻었다.
합성예 18: 화합물 254의 합성
(1) 중간체 M-1 합성
[반응식 18-1]
Figure pat00145
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 SM-1 (7.34 g, 20 mmol), 화합물 SM-12 (4.26 g, 20 mmol), Pd(PPh3)4 (1.2 g, 1 mmol), K2CO3 (8.3 g, 60 mmol)을 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 녹인 후 12시간 동안 가열 환류 교반하였다. 반응 완료 후 상온으로 온도를 낮춘 다음 유기층을 디클로로메탄으로 추출하고 물로 충분히 세정하였다. 무수 황산마그네슘으로 수분을 제거하고 필터로 걸러진 용액을 감압 농축 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 중간체 M-1 (7.04 g, 수율: 94%)을 얻었다.
(2) 화합물 254 합성
[반응식 18-2]
Figure pat00146
질소 분위기에서 150 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 J-2 (2.23 g, 3.0 mmol)와 중간체 M-1 (1.43 g, 3.5 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 135℃에서 18시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 온도를 낮춘 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 여과액을 감압하여 수득한 crude product를 Ethylacetate:Hexane (25:75 부피%) 전개액을 사용하여 컬럼 크로마토그래피법으로 정제하여 화합물 254 (2.41 g, 수율: 89%)을 얻었다.
합성예 19: 화합물 255의 합성
(2) 중간체 N-1 합성
[반응식 19-1]
Figure pat00147
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 SM-13 (8.47 g, 20 mmol), 화합물 SM-11 (3.79 g, 20 mmol), Pd(PPh3)4 (1.2 g, 1 mmol), K2CO3 (8.3 g, 60 mmol)을 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 녹인 후 12시간 동안 가열 환류 교반하였다. 반응 완료 후 상온으로 온도를 낮춘 다음 유기층을 디클로로메탄으로 추출하고 물로 충분히 세정하였다. 무수 황산마그네슘으로 수분을 제거하고 필터로 걸러진 용액을 감압 농축 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 중간체 N-1 (8.11 g, 수율: 90%)을 얻었다.
(2) 화합물 255 합성
[반응식 19-2]
Figure pat00148
질소 분위기에서 150 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 J-2 (2.23 g, 3.0 mmol)와 중간체 N-1 (1.58 g, 3.5 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 135℃에서 18시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 온도를 낮춘 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 여과액을 감압하여 수득한 crude product를 Ethylacetate:Hexane (25:75 부피%) 전개액을 사용하여 컬럼 크로마토그래피법으로 정제하여 화합물 255 (2.55 g, 수율: 87%)을 얻었다.
합성예 20: 화합물 256의 합성
(1) 중간체 O-1 합성
[반응식 20-1]
Figure pat00149
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 SM-13 (8.47 g, 20 mmol), 화합물 SM-14 (3.79 g, 20 mmol), Pd(PPh3)4 (1.2 g, 1 mmol), K2CO3 (8.3 g, 60 mmol)을 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 녹인 후 12시간 동안 가열 환류 교반하였다. 반응 완료 후 상온으로 온도를 낮춘 다음 유기층을 디클로로메탄으로 추출하고 물로 충분히 세정하였다. 무수 황산마그네슘으로 수분을 제거하고 필터로 걸러진 용액을 감압 농축 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 중간체 O-1 (8.20 g, 수율: 91%)을 얻었다.
(2) 화합물 256 합성
[반응식 20-2]
Figure pat00150
질소 분위기에서 150 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 J-2 (2.23 g, 3.0 mmol)와 중간체 O-1 (1.58 g, 3.5 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 135℃에서 18시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 온도를 낮춘 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 여과액을 감압하여 수득한 crude product를 Ethylacetate:Hexane (25:75 부피%) 전개액을 사용하여 컬럼 크로마토그래피법으로 정제하여 화합물 256 (2.49 g, 수율: 85%)을 얻었다.
합성예 21: 화합물 257의 합성
(1) 중간체 P-1 합성
Figure pat00151
질소 분위기에서 500 mL 둥근 바닥 플라스크에 화합물 SM-15 (9.47 g, 20 mmol), 화합물 SM-14 (3.79 g, 20 mmol), Pd(PPh3)4 (1.2 g, 1 mmol), K2CO3 (8.3 g, 60 mmol)을 혼합 용매 (톨루엔 : water = 200 mL : 50 mL)에 녹인 후 12시간 동안 가열 환류 교반하였다. 반응 완료 후 상온으로 온도를 낮춘 다음 유기층을 디클로로메탄으로 추출하고 물로 충분히 세정하였다. 무수 황산마그네슘으로 수분을 제거하고 필터로 걸러진 용액을 감압 농축 후 컬럼 크로마토그래피로 분리하여 중간체 P-1 (7.84 g, 수율: 87%)을 얻었다.
(2) 화합물 257 합성
[반응식 21-2]
Figure pat00152
질소 분위기에서 150 mL 둥근 바닥 플라스크에 중간체 J-2 (2.23 g, 3.0 mmol)와 중간체 P-1 (1.58 g, 3.5 mmol)를 혼합 용매 (2-ethoxyethanol : DMF = 40 mL : 40 mL)에 넣고 135℃에서 18시간 동안 교반하였다. 반응이 종료되면 상온으로 온도를 낮춘 후, 디클로로메탄과 증류수로 유기층을 추출하고 수분은 무수황산마그네슘을 첨가하여 제거하였다. 여과를 통해 얻어진 여과액을 감압하여 수득한 crude product를 Ethylacetate:Hexane (25:75 부피%) 전개액을 사용하여 컬럼 크로마토그래피법으로 정제하여 화합물 257 (2.67 g, 수율: 91%)을 얻었다.
실시예 1: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로 화학식 8의 GHH1, 제 2 호스트로 화학식 11의 GEH1, 도펀트로 합성예 15에서 합성한 화합물 251을 사용한 유기발광다이오드를 제조하였다. ITO가 100 nm 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세척하고, 이소프로필알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세정을 진행한 후 100℃ Oven에 건조하였다. 준비된 ITO 투명 전극 상에 다른 층들을 증착하기 위하여 증착 챔버로 이송하였다. 약 5~7 X 10-7 Torr 진공 하에 가열 보트로부터 증발에 의해 다음과 같은 순서로 유기물층을 증착하였다.
정공주입층(하기에 표시한 HI-1(NPNPB), 두께 100 nm); 정공수송층(하기 표시한 HT-1, 두께 350 nm), 발광물질층(제 1 호스트와 제 2 호스트를 7:3 중량비로 혼합한 호스트 (90 wt%), 도펀트 (화합물 251, 10 wt%), 두께 400 nm), 전자수송층 (하기 표시한 ET-1(ZADN), 두께 350 nm), 전자주입층(Liq, 200 nm), 음극(Al, 두께 100 nm).
발광다이오드를 제조하기 위하여 사용된 화합물 중에서 정공주입층, 정공수송층, 발광물질층의 호스트, 전자수송층 및 전자주입층에 사용된 화합물의 구조를 아래에 나타낸다.
Figure pat00153
실시예 2 내지 실시예 12: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 10의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 2), GEH3 (실시예 3), GEH4 (실시예 4), GHE5 (실시예 5), GHE6 (실시예 6), GHE7 (실시예 7), GHE8 (실시예 8), GHE9 (실시예 9), GHE10 (실시예 10), GEH11 (실시예 11) 또는 GEH12 (실시예 12)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 1: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 호스트로서, GHH1과 GEH1을 대신하여 CBP (90 wt%)를 단독으로 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 1: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 1 내지 실시예 12와 비교예 1에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 측정하였다. 9 ㎟의 방출 영역을 갖는 각각의 유기발광다이오드를 외부전력 공급원에 연결하였으며, 전류 공급원(KEITHLEY) 및 광도계(PR 650)를 사용하여 실온에서 소자 특성을 평가하였다. 10 ㎃/㎠의 전류밀도에서 각각의 유기발광다이오드에 대한 구동 전압(V), 외부양자효율(EQE, 상대 값), 최초 휘도에서 95% 휘도로 감소하기까지의 시간(LT95, %, 상대 값)을 각각 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예1 251 CBP 4.28 100 100
실시예1 251 GHH1 GEH1 4.17 119 117
실시예2 251 GHH1 GEH2 4.16 121 120
실시예3 251 GHH1 GEH3 4.12 117 115
실시예4 251 GHH1 GEH4 4.11 115 114
실시예5 251 GHH1 GEH5 4.10 116 114
실시예6 251 GHH1 GEH6 4.12 115 113
실시예7 251 GHH1 GEH7 4.20 111 111
실시예8 251 GHH1 GEH8 4.19 113 110
실시예9 251 GHH1 GEH9 4.15 109 109
실시예10 251 GHH1 GEH10 4.14 107 108
실시예11 251 GHH1 GEH11 4.13 108 105
실시예12 251 GHH1 GEH12 4.15 107 104
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 13: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 14 내지 실시예 24: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 14), GEH3 (실시예 15), GEH4 (실시예 16), GHE5 (실시예 17), GHE6 (실시예 18), GHE7 (실시예 19), GHE8 (실시예 20), GHE9 (실시예 21), GHE10 (실시예 22), GEH11 (실시예 23) 또는 GEH12 (실시예 24)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 13과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 2: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 13 내지 실시예 24에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예1 251 CBP 4.28 100 100
실시예13 251 GHH2 GEH1 4.15 118 116
실시예14 251 GHH2 GEH2 4.14 124 120
실시예15 251 GHH2 GEH3 4.11 121 120
실시예16 251 GHH2 GEH4 4.10 129 127
실시예17 251 GHH2 GEH5 4.09 123 121
실시예18 251 GHH2 GEH6 4.09 119 118
실시예19 251 GHH2 GEH7 4.18 111 109
실시예20 251 GHH2 GEH8 4.17 117 114
실시예21 251 GHH2 GEH9 4.14 114 113
실시예22 251 GHH2 GEH10 4.13 121 120
실시예23 251 GHH2 GEH11 4.12 116 115
실시예24 251 GHH2 GEH12 4.12 112 110
표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 25: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH3을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 26 내지 실시예 36: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 26), GEH3 (실시예 27), GEH4 (실시예 28), GHE5 (실시예 29), GHE6 (실시예 30), GHE7 (실시예 31), GHE8 (실시예 32), GHE9 (실시예 33), GHE10 (실시예 34), GEH11 (실시예 35) 또는 GEH12 (실시예 36)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 25와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 3: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 25 내지 실시예 36에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예1 251 CBP 4.28 100 100
실시예25 251 GHH3 GEH1 4.10 124 122
실시예26 251 GHH3 GEH2 4.11 119 118
실시예27 251 GHH3 GEH3 4.10 121 120
실시예28 251 GHH3 GEH4 4.11 120 117
실시예29 251 GHH3 GEH5 4.09 124 122
실시예30 251 GHH3 GEH6 4.10 121 119
실시예31 251 GHH3 GEH7 4.13 118 115
실시예32 251 GHH3 GEH8 4.14 113 110
실시예33 251 GHH3 GEH9 4.13 115 112
실시예34 251 GHH3 GEH10 4.14 114 111
실시예35 251 GHH3 GEH11 4.12 118 116
실시예36 251 GHH3 GEH12 4.13 115 113
표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 37: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH4를사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 38 내지 실시예 48: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 38), GEH3 (실시예 39), GEH4 (실시예 40), GHE5 (실시예 41), GHE6 (실시예 42), GHE7 (실시예 43), GHE8 (실시예 44), GHE9 (실시예 45), GHE10 (실시예 46), GEH11 (실시예 47) 또는 GEH12 (실시예 48)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 37과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 4: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 37 내지 실시예 48에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 4에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예1 251 CBP 4.28 100 100
실시예37 251 GHH4 GEH1 4.12 118 116
실시예38 251 GHH4 GEH2 4.11 119 117
실시예39 251 GHH4 GEH3 4.14 113 112
실시예40 251 GHH4 GEH4 4.17 111 109
실시예41 251 GHH4 GEH5 4.13 113 112
실시예42 251 GHH4 GEH6 4.12 114 113
실시예43 251 GHH4 GEH7 4.16 112 110
실시예44 251 GHH4 GEH8 4.15 113 111
실시예45 251 GHH4 GEH9 4.18 107 105
실시예46 251 GHH4 GEH10 4.21 105 104
실시예47 251 GHH4 GEH11 4.17 107 105
실시예 48 251 GHH4 GEH12 4.16 108 106
표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 49: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH5를사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 50 내지 실시예 60: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 50), GEH3 (실시예 51), GEH4 (실시예 52), GHE5 (실시예 53), GHE6 (실시예 54), GHE7 (실시예 55), GHE8 (실시예 56), GHE9 (실시예 57), GHE10 (실시예 58), GEH11 (실시예 59) 또는 GEH12 (실시예 60)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 49와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 5: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 49 내지 실시예 60에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 5에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예1 251 CBP 4.28 100 100
실시예49 251 GHH5 GEH1 4.10 117 116
실시예50 251 GHH5 GEH2 4.07 119 117
실시예51 251 GHH5 GEH3 4.09 115 114
실시예52 251 GHH5 GEH4 4.07 112 110
실시예53 251 GHH5 GEH5 4.07 113 110
실시예54 251 GHH5 GEH6 4.05 115 113
실시예55 251 GHH5 GEH7 4.14 111 108
실시예56 251 GHH5 GEH8 4.11 113 112
실시예57 251 GHH5 GEH9 4.13 109 107
실시예58 251 GHH5 GEH10 4.11 106 104
실시예59 251 GHH5 GEH11 4.11 107 105
실시예60 251 GHH5 GEH12 4.09 109 109
표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 61: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH6을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 62 내지 실시예 72: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 62), GEH3 (실시예 63), GEH4 (실시예 64), GHE5 (실시예 65), GHE6 (실시예 66), GHE7 (실시예 67), GHE8 (실시예 68), GHE9 (실시예 69), GHE10 (실시예 70), GEH11 (실시예 71) 또는 GEH12 (실시예 72)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 61과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 6: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 61 내지 실시예 72에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 6에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예1 251 CBP 4.28 100 100
실시예61 251 GHH6 GEH1 4.10 119 118
실시예62 251 GHH6 GEH2 4.09 120 118
실시예63 251 GHH6 GEH3 4.11 117 116
실시예64 251 GHH6 GEH4 4.12 116 114
실시예65 251 GHH6 GEH5 4.13 114 115
실시예66 251 GHH6 GEH6 4.12 115 113
실시예67 251 GHH6 GEH7 4.13 113 111
실시예68 251 GHH6 GEH8 4.12 114 110
실시예69 251 GHH6 GEH9 4.14 111 108
실시예70 251 GHH6 GEH10 4.15 110 106
실시예71 251 GHH6 GEH11 4.16 108 107
실시예72 251 GHH6 GEH12 4.15 109 109
표 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 73: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH7을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 74 내지 실시예 84: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 74), GEH3 (실시예 75), GEH4 (실시예 76), GHE5 (실시예 77), GHE6 (실시예 78), GHE7 (실시예 79), GHE8 (실시예 80), GHE9 (실시예 81), GHE10 (실시예 82), GEH11 (실시예 83) 또는 GEH12 (실시예 84)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 73과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 7: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 73 내지 실시예 84에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 7에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예1 251 CBP 4.28 100 100
실시예73 251 GHH7 GEH1 4.16 117 115
실시예74 251 GHH7 GEH2 4.16 115 113
실시예75 251 GHH7 GEH3 4.14 114 113
실시예76 251 GHH7 GEH4 4.14 113 111
실시예77 251 GHH7 GEH5 4.12 115 111
실시예78 251 GHH7 GEH6 4.14 113 112
실시예79 251 GHH7 GEH7 4.20 110 110
실시예80 251 GHH7 GEH8 4.20 108 107
실시예81 251 GHH7 GEH9 4.17 107 105
실시예82 251 GHH7 GEH10 4.17 106 106
실시예83 251 GHH7 GEH11 4.16 108 106
실시예84 251 GHH7 GEH12 4.17 106 105
표 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 85: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH8을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 86 내지 실시예 96: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 86), GEH3 (실시예 87), GEH4 (실시예 88), GHE5 (실시예 89), GHE6 (실시예 90), GHE7 (실시예 91), GHE8 (실시예 92), GHE9 (실시예 93), GHE10 (실시예 94), GEH11 (실시예 95) 또는 GEH12 (실시예 96)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 85와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 8: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 85 내지 실시예 96에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 8에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예1 251 CBP 4.28 100 100
실시예85 251 GHH8 GEH1 4.18 114 112
실시예86 251 GHH8 GEH2 4.18 113 110
실시예87 251 GHH8 GEH3 4.16 112 110
실시예88 251 GHH8 GEH4 4.16 111 108
실시예89 251 GHH8 GEH5 4.14 113 110
실시예90 251 GHH8 GEH6 4.16 111 109
실시예91 251 GHH8 GEH7 4.21 107 106
실시예92 251 GHH8 GEH8 4.21 106 104
실시예93 251 GHH8 GEH9 4.19 105 104
실시예94 251 GHH8 GEH10 4.19 104 102
실시예95 251 GHH8 GEH11 4.17 106 103
실시예96 251 GHH8 GEH12 4.19 104 102
표 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 97: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH9를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 98 내지 실시예 108: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 98), GEH3 (실시예 99), GEH4 (실시예 100), GHE5 (실시예 101), GHE6 (실시예 102), GHE7 (실시예 103), GHE8 (실시예 104), GHE9 (실시예 105), GHE10 (실시예 106), GEH11 (실시예 107) 또는 GEH12 (실시예 108)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 97과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 9: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 97 내지 실시예 108에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 8에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예1 251 CBP 4.28 100 100
실시예97 251 GHH9 GEH1 4.17 115 112
실시예98 251 GHH9 GEH2 4.17 114 111
실시예99 251 GHH9 GEH3 4.15 113 111
실시예100 251 GHH9 GEH4 4.15 112 109
실시예101 251 GHH9 GEH5 4.13 114 111
실시예102 251 GHH9 GEH6 4.15 112 109
실시예103 251 GHH9 GEH7 4.21 109 108
실시예104 251 GHH9 GEH8 4.21 107 106
실시예105 251 GHH9 GEH9 4.18 106 106
실시예106 251 GHH9 GEH10 4.18 105 106
실시예107 251 GHH9 GEH11 4.16 107 104
실시예108 251 GHH9 GEH12 4.18 105 103
표 9에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 109: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH10을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 110 내지 실시예 120: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 110), GEH3 (실시예 111), GEH4 (실시예 112), GHE5 (실시예 113), GHE6 (실시예 114), GHE7 (실시예 115), GHE8 (실시예 116), GHE9 (실시예 117), GHE10 (실시예 118), GEH11 (실시예 119) 또는 GEH12 (실시예 120)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 109와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 10: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 109 내지 실시예 120에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 10에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예1 251 CBP 4.28 100 100
실시예109 251 GHH10 GEH1 4.18 115 113
실시예110 251 GHH10 GEH2 4.18 113 111
실시예111 251 GHH10 GEH3 4.15 113 111
실시예112 251 GHH10 GEH4 4.15 111 109
실시예113 251 GHH10 GEH5 4.14 113 110
실시예114 251 GHH10 GEH6 4.15 112 110
실시예115 251 GHH10 GEH7 4.21 108 107
실시예116 251 GHH10 GEH8 4.21 107 105
실시예117 251 GHH10 GEH9 4.18 106 105
실시예118 251 GHH10 GEH10 4.18 104 103
실시예119 251 GHH10 GEH11 4.17 107 103
실시예120 251 GHH10 GEH12 4.18 105 102
표 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 121: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH11을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 122 내지 실시예 132: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 122), GEH3 (실시예 123), GEH4 (실시예 124), GHE5 (실시예 125), GHE6 (실시예 126), GHE7 (실시예 127), GHE8 (실시예 128), GHE9 (실시예 129), GHE10 (실시예 130), GEH11 (실시예 131) 또는 GEH12 (실시예 132)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 121과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 11: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 121 내지 실시예 132에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 11에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예1 251 CBP 4.28 100 100
실시예121 251 GHH11 GEH1 4.17 116 114
실시예122 251 GHH11 GEH2 4.17 115 112
실시예123 251 GHH11 GEH3 4.14 114 112
실시예124 251 GHH11 GEH4 4.14 112 110
실시예125 251 GHH11 GEH5 4.13 115 112
실시예126 251 GHH11 GEH6 4.14 113 110
실시예127 251 GHH11 GEH7 4.20 109 109
실시예128 251 GHH11 GEH8 4.20 108 107
실시예129 251 GHH11 GEH9 4.18 107 106
실시예130 251 GHH11 GEH10 4.18 106 105
실시예131 251 GHH11 GEH11 4.16 108 105
실시예132 251 GHH11 GEH12 4.18 106 104
표 11에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 133: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH12를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 134 내지 실시예 144: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 134), GEH3 (실시예 135), GEH4 (실시예 136), GHE5 (실시예 137), GHE6 (실시예 138), GHE7 (실시예 139), GHE8 (실시예 140), GHE9 (실시예 141), GHE10 (실시예 142), GEH11 (실시예 143) 또는 GEH12 (실시예 144)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 133과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 12: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 133 내지 실시예 144에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 12에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예1 251 CBP 4.28 100 100
실시예133 251 GHH12 GEH1 4.17 115 113
실시예134 251 GHH12 GEH2 4.17 114 111
실시예135 251 GHH12 GEH3 4.15 113 111
실시예136 251 GHH12 GEH4 4.15 112 110
실시예137 251 GHH12 GEH5 4.13 114 112
실시예138 251 GHH12 GEH6 4.15 112 110
실시예139 251 GHH12 GEH7 4.21 109 107
실시예140 251 GHH12 GEH8 4.21 107 105
실시예141 251 GHH12 GEH9 4.18 106 106
실시예142 251 GHH12 GEH10 4.18 105 104
실시예143 251 GHH12 GEH11 4.16 107 104
실시예144 251 GHH12 GEH12 4.18 105 103
표 12에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 145: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 도펀트로서 화합물 251을 대신하여, 합성예 16에서 합성한 화합물 252를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 146 내지 실시예 150: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 146), GEH3 (실시예 147), GEH4 (실시예 148), GHE5 (실시예 149) 또는 GHE6 (실시예 150)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 145와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 151: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 145와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 152 내지 실시예 156: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 152), GEH3 (실시예 153), GEH4 (실시예 154), GHE5 (실시예 155) 또는 GHE6 (실시예 156)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 151과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 2: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 호스트로서, GHH1과 GEH1을 대신하여 CBP (90 wt%)를 단독으로 사용한 것을 제외하고 실시예 145와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 13: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 145 내지 실시예 156과 비교예 2에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 13에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예2 252 CBP 4.29 100 100
실시예145 252 GHH1 GEH1 4.13 129 129
실시예146 252 GHH1 GEH2 4.12 131 128
실시예147 252 GHH1 GEH3 4.08 127 126
실시예148 252 GHH1 GEH4 4.07 126 125
실시예149 252 GHH1 GEH5 4.06 125 122
실시예150 252 GHH1 GEH6 4.08 124 121
실시예151 252 GHH2 GEH1 4.11 127 125
실시예152 252 GHH2 GEH2 4.10 134 128
실시예153 252 GHH2 GEH3 4.07 131 133
실시예154 252 GHH2 GEH4 4.06 139 141
실시예155 252 GHH2 GEH5 4.05 136 135
실시예156 252 GHH2 GEH6 4.05 129 128
표 13에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 157: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH3을 사용한 것을 제외하고, 실시예 145와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 158 내지 실시예 162: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 158), GEH3 (실시예 159), GEH4 (실시예 160), GHE5 (실시예 161) 또는 GHE6 (실시예 162)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 157과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 163: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH4를 사용한 것을 제외하고, 실시예 145와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 164 내지 실시예 168: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 164), GEH3 (실시예 165), GEH4 (실시예 166), GHE5 (실시예 167) 또는 GHE6 (실시예 168)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 163과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 14: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 157 내지 실시예 168에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 14에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예2 252 CBP 4.29 100 100
실시예157 252 GHH3 GEH1 4.06 130 127
실시예158 252 GHH3 GEH2 4.07 128 126
실시예159 252 GHH3 GEH3 4.06 130 126
실시예160 252 GHH3 GEH4 4.07 128 125
실시예161 252 GHH3 GEH5 4.05 133 128
실시예162 252 GHH3 GEH6 4.06 131 127
실시예163 252 GHH4 GEH1 4.08 127 124
실시예164 252 GHH4 GEH2 4.07 128 125
실시예165 252 GHH4 GEH3 4.10 124 123
실시예166 252 GHH4 GEH4 4.13 120 117
실시예167 252 GHH4 GEH5 4.09 122 120
실시예168 252 GHH4 GEH6 4.08 123 121
표 14에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 169: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH5를 사용한 것을 제외하고, 실시예 145와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 170 내지 실시예 174: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 170), GEH3 (실시예 171), GEH4 (실시예 172), GHE5 (실시예 173) 또는 GHE6 (실시예 174)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 169와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 175: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH6을 사용한 것을 제외하고, 실시예 145와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 176 내지 실시예 180: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 176), GEH3 (실시예 177), GEH4 (실시예 178), GHE5 (실시예 179) 또는 GHE6 (실시예 180)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 175와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 15: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 169 내지 실시예 180에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 15에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예2 252 CBP 4.29 100 100
실시예169 252 GHH5 GEH1 4.06 126 121
실시예170 252 GHH5 GEH2 4.03 129 125
실시예171 252 GHH5 GEH3 4.05 124 123
실시예172 252 GHH5 GEH4 4.03 123 122
실시예173 252 GHH5 GEH5 4.03 124 123
실시예174 252 GHH5 GEH6 4.01 124 122
실시예175 252 GHH6 GEH1 4.06 129 127
실시예176 252 GHH6 GEH2 4.05 129 126
실시예177 252 GHH6 GEH3 4.07 126 124
실시예178 252 GHH6 GEH4 4.08 125 122
실시예179 252 GHH6 GEH5 4.09 123 123
실시예180 252 GHH6 GEH6 4.08 124 125
표 15에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 181: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 도펀트로서 화합물 251을 대신하여, 합성예 17에서 합성한 화합물 253을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 182 내지 실시예 186: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 182), GEH3 (실시예 183), GEH4 (실시예 184), GHE5 (실시예 185) 또는 GHE6 (실시예 186)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 181과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 187: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 181과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 188 내지 실시예 192: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 188), GEH3 (실시예 189), GEH4 (실시예 190), GHE5 (실시예 191) 또는 GHE6 (실시예 192)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 187과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 3: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 호스트로서, GHH1과 GEH1을 대신하여 CBP (90 wt%)를 단독으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 181와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 16: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 181 내지 실시예 192와 비교예 3에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 16에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예3 253 CBP 4.27 100 100
실시예181 253 GHH1 GEH1 4.15 124 125
실시예182 253 GHH1 GEH2 4.14 126 123
실시예183 253 GHH1 GEH3 4.10 122 122
실시예184 253 GHH1 GEH4 4.09 120 121
실시예185 253 GHH1 GEH5 4.08 121 118
실시예186 253 GHH1 GEH6 4.10 120 117
실시예187 253 GHH2 GEH1 4.13 123 121
실시예188 253 GHH2 GEH2 4.12 129 124
실시예189 253 GHH2 GEH3 4.09 126 128
실시예190 253 GHH2 GEH4 4.08 134 133
실시예191 253 GHH2 GEH5 4.07 128 127
실시예192 253 GHH2 GEH6 4.07 124 126
표 16에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 193: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH3을 사용한 것을 제외하고, 실시예 181과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 194 내지 실시예 198: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 194), GEH3 (실시예 195), GEH4 (실시예 196), GHE5 (실시예 197) 또는 GHE6 (실시예 198)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 193과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 199: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH4를 사용한 것을 제외하고, 실시예 181과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 200 내지 실시예 204: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 200), GEH3 (실시예 201), GEH4 (실시예 202), GHE5 (실시예 203) 또는 GHE6 (실시예 204)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 199와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 17: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 193 내지 실시예 204에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 17에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예3 253 CBP 4.27 100 100
실시예193 253 GHH3 GEH1 4.08 129 126
실시예194 253 GHH3 GEH2 4.09 124 122
실시예195 253 GHH3 GEH3 4.08 126 124
실시예196 253 GHH3 GEH4 4.09 125 122
실시예197 253 GHH3 GEH5 4.07 129 124
실시예198 253 GHH3 GEH6 4.08 126 123
실시예199 253 GHH4 GEH1 4.10 123 120
실시예200 253 GHH4 GEH2 4.09 124 121
실시예201 253 GHH4 GEH3 4.12 118 119
실시예202 253 GHH4 GEH4 4.15 115 113
실시예203 253 GHH4 GEH5 4.11 118 116
실시예204 253 GHH4 GEH6 4.10 119 117
표 17에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 205: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH5를 사용한 것을 제외하고, 실시예 181과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 206 내지 실시예 210: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 206), GEH3 (실시예 207), GEH4 (실시예 208), GHE5 (실시예 209) 또는 GHE6 (실시예 210)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 205와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 211: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH6을 사용한 것을 제외하고, 실시예 181과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 212 내지 실시예 216: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 212), GEH3 (실시예 213), GEH4 (실시예 214), GHE5 (실시예 215) 또는 GHE6 (실시예 216)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 211과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 18: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 205 내지 실시예 216에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 18에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예3 253 CBP 4.27 100 100
실시예205 253 GHH5 GEH1 4.08 122 119
실시예206 253 GHH5 GEH2 4.05 124 121
실시예207 253 GHH5 GEH3 4.07 120 119
실시예208 253 GHH5 GEH4 4.05 116 117
실시예209 253 GHH5 GEH5 4.05 118 119
실시예210 253 GHH5 GEH6 4.03 120 118
실시예211 253 GHH6 GEH1 4.08 124 123
실시예212 253 GHH6 GEH2 4.07 125 122
실시예213 253 GHH6 GEH3 4.09 122 120
실시예214 253 GHH6 GEH4 4.10 121 118
실시예215 253 GHH6 GEH5 4.11 119 119
실시예216 253 GHH6 GEH6 4.10 120 121
표 18에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 217: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 도펀트로서 화합물 251을 대신하여, 합성예 18에서 합성한 화합물 254를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 218 내지 실시예 222: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 218), GEH3 (실시예 219), GEH4 (실시예 220), GHE5 (실시예 221) 또는 GHE6 (실시예 222)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 217과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 223: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 217과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 224 내지 실시예 228: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 224), GEH3 (실시예 225), GEH4 (실시예 226), GHE5 (실시예 227) 또는 GHE6 (실시예 228)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 223과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 4: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 호스트로서, GHH1과 GEH1을 대신하여 CBP (90 wt%)를 단독으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 217과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 19: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 217 내지 실시예 228과 비교예 4에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 19에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예4 254 CBP 4.30 100 100
실시예217 254 GHH1 GEH1 4.16 124 123
실시예218 254 GHH1 GEH2 4.15 123 122
실시예219 254 GHH1 GEH3 4.11 121 120
실시예220 254 GHH1 GEH4 4.10 120 119
실시예221 254 GHH1 GEH5 4.09 118 116
실시예222 254 GHH1 GEH6 4.11 117 115
실시예223 254 GHH2 GEH1 4.14 121 119
실시예224 254 GHH2 GEH2 4.13 127 124
실시예225 254 GHH2 GEH3 4.10 123 126
실시예226 254 GHH2 GEH4 4.09 132 130
실시예227 254 GHH2 GEH5 4.08 125 126
실시예228 254 GHH2 GEH6 4.08 123 124
표 19에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 229: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH3을 사용한 것을 제외하고, 실시예 217과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 230 내지 실시예 234: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 230), GEH3 (실시예 231), GEH4 (실시예 232), GHE5 (실시예 233) 또는 GHE6 (실시예 234)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 229와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 235: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH4를 사용한 것을 제외하고, 실시예 217과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 236 내지 실시예 240: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 236), GEH3 (실시예 237), GEH4 (실시예 238), GHE5 (실시예 239) 또는 GHE6 (실시예 240)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 235와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 20: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 229 내지 실시예 240에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 20에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예4 254 CBP 4.30 100 100
실시예229 254 GHH3 GEH1 4.09 126 124
실시예230 254 GHH3 GEH2 4.10 121 120
실시예231 254 GHH3 GEH3 4.09 123 122
실시예232 254 GHH3 GEH4 4.10 122 119
실시예233 254 GHH3 GEH5 4.08 124 122
실시예234 254 GHH3 GEH6 4.09 123 121
실시예235 254 GHH4 GEH1 4.11 120 118
실시예236 254 GHH4 GEH2 4.10 121 119
실시예237 254 GHH4 GEH3 4.13 116 115
실시예238 254 GHH4 GEH4 4.16 113 111
실시예239 254 GHH4 GEH5 4.12 115 114
실시예240 254 GHH4 GEH6 4.11 116 115
표 20에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 241: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH5를 사용한 것을 제외하고, 실시예 217과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 242 내지 실시예 246: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 242), GEH3 (실시예 243), GEH4 (실시예 244), GHE5 (실시예 245) 또는 GHE6 (실시예 246)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 241과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 247: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH6을 사용한 것을 제외하고, 실시예 217과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 248 내지 실시예 252: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 248), GEH3 (실시예 249), GEH4 (실시예 250), GHE5 (실시예 251) 또는 GHE6 (실시예 252)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 247과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 21: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 241 내지 실시예 252에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 21에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예4 254 CBP 4.30 100 100
실시예241 254 GHH5 GEH1 4.09 119 118
실시예242 254 GHH5 GEH2 4.06 121 119
실시예243 254 GHH5 GEH3 4.08 117 117
실시예244 254 GHH5 GEH4 4.06 114 115
실시예245 254 GHH5 GEH5 4.06 115 117
실시예246 254 GHH5 GEH6 4.04 117 116
실시예247 254 GHH6 GEH1 4.09 121 121
실시예248 254 GHH6 GEH2 4.08 122 120
실시예249 254 GHH6 GEH3 4.10 119 118
실시예250 254 GHH6 GEH4 4.11 118 116
실시예251 254 GHH6 GEH5 4.12 116 115
실시예252 254 GHH6 GEH6 4.11 117 118
표 21에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 253: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 도펀트로서 화합물 251을 대신하여, 합성예 19에서 합성한 화합물 255를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 254 내지 실시예 258: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 254), GEH3 (실시예 255), GEH4 (실시예 256), GHE5 (실시예 257) 또는 GHE6 (실시예 258)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 253과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 259: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 253과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 260 내지 실시예 264: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 260), GEH3 (실시예 261), GEH4 (실시예 262), GHE5 (실시예 263) 또는 GHE6 (실시예 264)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 259와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 5: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 호스트로서, GHH1과 GEH1을 대신하여 CBP (90 wt%)를 단독으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 253과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 22: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 253 내지 실시예 264와 비교예 5에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 229에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예4 255 CBP 4.31 100 100
실시예253 255 GHH1 GEH1 4.14 125 122
실시예254 255 GHH1 GEH2 4.13 127 123
실시예255 255 GHH1 GEH3 4.09 123 120
실시예256 255 GHH1 GEH4 4.08 121 118
실시예257 255 GHH1 GEH5 4.07 122 119
실시예258 255 GHH1 GEH6 4.09 121 118
실시예259 255 GHH2 GEH1 4.12 124 121
실시예260 255 GHH2 GEH2 4.11 130 126
실시예261 255 GHH2 GEH3 4.8 128 126
실시예262 255 GHH2 GEH4 4.07 135 134
실시예263 255 GHH2 GEH5 4.06 129 132
실시예264 255 GHH2 GEH6 4.06 125 129
표 22에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 265: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH3을 사용한 것을 제외하고, 실시예 253과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 266 내지 실시예 270: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 266, GEH3 (실시예 267), GEH4 (실시예 268), GHE5 (실시예 269) 또는 GHE6 (실시예 270)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 265와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 271: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH4를 사용한 것을 제외하고, 실시예 253과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 272 내지 실시예 276: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 272), GEH3 (실시예 273), GEH4 (실시예 274), GHE5 (실시예 275) 또는 GHE6 (실시예 276)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 271과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 23: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 265 내지 실시예 276에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 23에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예5 255 CBP 4.31 100 100
실시예265 255 GHH3 GEH1 4.07 130 127
실시예266 255 GHH3 GEH2 4.08 125 123
실시예267 255 GHH3 GEH3 4.07 127 125
실시예268 255 GHH3 GEH4 4.08 125 122
실시예269 255 GHH3 GEH5 4.06 128 125
실시예270 255 GHH3 GEH6 4.07 126 124
실시예271 255 GHH4 GEH1 4.09 124 121
실시예272 255 GHH4 GEH2 4.08 125 122
실시예273 255 GHH4 GEH3 4.11 121 118
실시예274 255 GHH4 GEH4 4.14 117 114
실시예275 255 GHH4 GEH5 4.10 119 117
실시예276 255 GHH4 GEH6 4.09 120 118
표 23에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 277: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH5를 사용한 것을 제외하고, 실시예 253과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 278 내지 실시예 282: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 278), GEH3 (실시예 279), GEH4 (실시예 280), GHE5 (실시예 281) 또는 GHE6 (실시예 282)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 277과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 283: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 1 호스트로서, GHH1을 대신하여 화학식 8의 GHH6을 사용한 것을 제외하고, 실시예 253과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 284 내지 실시예 288: 유기발광다이오드 제조
발광물질층의 제 2 호스트로서, GEH1을 대신하여 화학식 11의 화합물 중에서 각각 GEH2 (실시예 284), GEH3 (실시예 285), GEH4 (실시예 286), GHE5 (실시예 287) 또는 GHE6 (실시예 288)을 사용한 것을 제외하고, 실시예 283과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 24: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 277 내지 실시예 288에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 24에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예5 255 CBP 4.31 100 100
실시예277 255 GHH5 GEH1 4.07 123 120
실시예278 255 GHH5 GEH2 4.04 125 122
실시예279 255 GHH5 GEH3 4.06 121 120
실시예280 255 GHH5 GEH4 4.04 118 117
실시예281 255 GHH5 GEH5 4.04 119 120
실시예282 255 GHH5 GEH6 4.02 121 119
실시예283 255 GHH6 GEH1 4.07 125 124
실시예284 255 GHH6 GEH2 4.06 126 123
실시예285 255 GHH6 GEH3 4.08 123 122
실시예286 255 GHH6 GEH4 4.09 122 119
실시예287 255 GHH6 GEH5 4.10 123 120
실시예288 255 GHH6 GEH6 4.09 121 118
표 24에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 289 내지 실시예 298: 유기발광다이오드 제조
하기 표 25에 표시한 화합물 256, 257, 1, 2, 27을 각각 도펀트로 사용하고, 화학식 8의 GHH2를 제 1 호스트로, 화학식 11의 GEH3 또는 GEH4를 각각 제 2 호스트로 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 6 내지 비교예 10: 유기발광다이오드 제조
하기 표 25에 나타낸 바와 같이, 호스트로서 CBP를 단독으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 289 내지 실시예 298과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 25: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 289 내지 실시예 298과, 비교예 6 내지 비교예 10에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 25에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
　샘플 발광물질층 구동전압 (V) EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예6 256 CBP 4.29 100 100
실시예289 256 GHH2 GEH3 4.05 131 126
실시예290 256 GHH2 GEH4 3.97 131 132
비교예7 257 CBP 4.30 100 100
실시예291 257 GHH2 GEH3 4.03 137 133
실시예292 257 GHH2 GEH4 4.04 133 131
비교예8 1 CBP 4.28 100 100
실시예293 1 GHH2 GEH3 4.10 128 130
실시예294 1 GHH2 GEH4 4.11 122 121
비교예9 2 CBP 4.30 100 100
실시예295 2 GHH2 GEH3 4.09 130 131
실시예296 2 GHH2 GEH4 4.10 124 123
비교예10 27 CBP 4.28 100 100
실시예297 27 GHH2 GEH3 4.05 136 133
실시예298 27 GHH2 GEH4 4.07 130 128
표 25에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 299 내지 실시예 308: 유기발광다이오드 제조
하기 표 26에 표시한 화합물 16, 17, 32, 34, 35를 각각 도펀트로 사용하고, 화학식 8의 GHH2를 제 1 호스트로, 화학식 11의 GEH3 또는 GEH4를 각각 제 2 호스트로 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 11 내지 비교예 15: 유기발광다이오드 제조
하기 표 26에 나타낸 바와 같이, 호스트로서 CBP를 단독으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 299 내지 실시예 308과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 26: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 299 내지 실시예 308과, 비교예 11 내지 비교예 15에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 26에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
　샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예11 16 CBP 4.29 100 100
실시예299 16 GHH2 GEH3 4.09 130 128
실시예300 16 GHH2 GEH4 4.10 124 122
비교예12 17 CBP 4.31 100 100
실시예301 17 GHH2 GEH3 4.09 132 129
실시예302 17 GHH2 GEH4 4.10 126 124
비교예13 32 CBP 4.28 100 100
실시예303 32 GHH2 GEH3 4.03 134 137
실시예304 32 GHH2 GEH4 4.02 138 142
비교예14 34 CBP 4.29 100 100
실시예305 34 GHH2 GEH3 4.04 132 134
실시예306 34 GHH2 GEH4 4.05 135 140
비교예15 35 CBP 4.32 100 100
실시예307 35 GHH2 GEH3 4.06 131 128
실시예308 35 GHH2 GEH4 4.05 134 132
표 26에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 399 내지 실시예 318: 유기발광다이오드 제조
하기 표 27에 표시한 화합물 136, 137, 142, 148, 147을 각각 도펀트로 사용하고, 화학식 8의 GHH2를 제 1 호스트로, 화학식 11의 GEH3 또는 GEH4를 각각 제 2 호스트로 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 16 내지 비교예 20: 유기발광다이오드 제조
하기 표 27에 나타낸 바와 같이, 호스트로서 CBP를 단독으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 309 내지 실시예 318과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 27: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 309 내지 실시예 318과, 비교예 16 내지 비교예 20에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 27에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플　 발광물질층 구동전압 (V) EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예16 136 CBP 4.29 100 100
실시예309 136 GHH2 GEH3 4.11 129 129
실시예310 136 GHH2 GEH4 4.12 125 120
비교예17 137 CBP 4.30 100 100
실시예311 137 GHH2 GEH3 4.13 128 126
실시예312 137 GHH2 GEH4 4.10 126 122
비교예18 142 CBP 4.31 100 100
실시예313 142 GHH2 GEH3 4.08 132 128
실시예314 142 GHH2 GEH4 4.07 127 122
비교예19 148 CBP 4.28 100 100
실시예315 148 GHH2 GEH3 4.05 138 136
실시예316 148 GHH2 GEH4 4.06 135 132
비교예20 147 CBP 4.30 100 100
실시예317 147 GHH2 GEH3 4.07 137 134
실시예318 147 GHH2 GEH4 4.08 133 130
표 27에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 319 내지 실시예 328: 유기발광다이오드 제조
하기 표 28에 표시한 화합물 251 내지 255 (각각 10 wt%)를 도펀트로 사용하고, 화학식 8의 GHH2 또는 GHH3 (각각 90 wt%)를 단독 호스트로 사용한 것으로 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 21 내지 비교예 25: 유기발광다이오드 제조
하기 표 28에 나타낸 바와 같이, 호스트로서 CBP를 단독으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 319 내지 실시예 328과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 28: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 319 내지 실시예 328과, 비교예 21 내지 비교예 25에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 28에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압
(V)		 EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예21 251 CBP 4.28 100 100
실시예319 251 GHH2 4.18 110 106
실시예320 251 GHH3 4.15 108 106
비교예22 252 CBP 4.29 100 100
실시예321 252 GHH2 4.14 119 115
실시예322 252 GHH3 4.11 117 117
비교예23 253 CBP 4.27 100 100
실시예323 253 GHH2 4.16 116 112
실시예324 253 GHH3 4.13 114 111
비교예24 254 CBP 4.30 100 100
실시예325 254 GHH2 4.17 114 110
실시예326 254 GHH3 4.14 112 107
비교예25 255 CBP 4.31 100 100
실시예327 255 GHH2 4.15 115 113
실시예328 255 GHH3 4.12 114 110
표 28에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 319 내지 실시예 328: 유기발광다이오드 제조
하기 표 29에 표시한 화합물 256, 257, 1, 2, 27 (각각 10 wt%)를 도펀트로 사용하고, 화학식 8의 GHH2 또는 GHH3 (각각 90 wt%)를 단독 호스트로 사용한 것으로 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 26 내지 비교예 30: 유기발광다이오드 제조
하기 표 29에 나타낸 바와 같이, 호스트로서 CBP를 단독으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 329 내지 실시예 338과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 29: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 329 내지 실시예 338과, 비교예 26 내지 비교예 30에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 29에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
　샘플 발광물질층 구동전압 (V) EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예26 256 CBP 4.29 100 100
실시예329 256 GHH2 4.07 122 114
실시예330 256 GHH3 4.01 122 119
비교예27 257 CBP 4.30 100 100
실시예331 257 GHH2 4.05 125 120
실시예332 257 GHH3 4.06 122 118
비교예28 1 CBP 4.28 100 100
실시예333 1 GHH2 4.12 119 117
실시예334 1 GHH3 4.13 113 109
비교예29 2 CBP 4.30 100 100
실시예335 2 GHH2 4.11 121 118
실시예336 2 GHH3 4.12 115 111
비교예30 27 CBP 4.28 100 100
실시예337 27 GHH2 4.07 124 120
실시예338 27 GHH3 4.09 121 115
표 29에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 339 내지 실시예 348: 유기발광다이오드 제조
하기 표 30에 표시한 화합물 16, 17, 32, 34, 35 (각각 10 wt%)를 도펀트로 사용하고, 화학식 8의 GHH2 또는 GHH3 (각각 90 wt%)를 단독 호스트로 사용한 것으로 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 31 내지 비교예 35: 유기발광다이오드 제조
하기 표 30에 나타낸 바와 같이, 호스트로서 CBP를 단독으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 329 내지 실시예 338과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 30: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 319 내지 실시예 328과, 비교예 21 내지 비교예 25에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 30에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
샘플 발광물질층 구동전압 (V) EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예31 16 CBP 4.29 100 100
실시예339 16 GHH2 4.11 118 115
실시예340 16 GHH3 4.12 115 110
비교예32 17 CBP 4.31 100 100
실시예341 17 GHH2 4.11 120 116
실시예342 17 GHH3 4.12 117 112
비교예33 32 CBP 4.28 100 100
실시예343 32 GHH2 4.05 125 123
실시예344 32 GHH3 4.04 126 123
비교예34 34 CBP 4.29 100 100
실시예345 34 GHH2 4.06 123 121
실시예346 34 GHH3 4.07 126 126
비교예35 35 CBP 4.32 100 100
실시예347 35 GHH2 4.08 120 115
실시예348 35 GHH3 4.07 123 119
표 30에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
실시예 349 내지 실시예 358: 유기발광다이오드 제조
하기 표 31에 표시한 화합물 136, 137, 142, 148, 147 (각각 10 wt%)를 도펀트로 사용하고, 화학식 8의 GHH2 또는 GHH3 (각각 90 wt%)를 단독 호스트로 사용한 것으로 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 36 내지 비교예 40: 유기발광다이오드 제조
하기 표 31에 나타낸 바와 같이, 호스트로서 CBP를 단독으로 사용한 것을 제외하고, 실시예 349 내지 실시예 358과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 31: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 349 내지 실시예 358과, 비교예 36 내지 비교예 40에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 광학적 특성을 실험예 1과 동일한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 31에 나타낸다.
유기발광다이오드의 발광 특성
　샘플 발광물질층 구동전압 (V) EQE
(%, 상대값)		 LT95
(%, 상대값)
도펀트 호스트
비교예36 136 CBP 4.29 100 100
실시예349 136 GHH2 4.13 118 116
실시예350 136 GHH3 4.14 110 108
비교예37 137 CBP 4.30 100 100
실시예351 137 GHH2 4.15 119 113
실시예352 137 GHH3 4.12 117 110
비교예38 142 CBP 4.31 100 100
실시예353 142 GHH2 4.10 121 115
실시예354 142 GHH3 4.09 118 110
비교예39 148 CBP 4.28 100 100
실시예355 148 GHH2 4.07 125 122
실시예356 148 GHH3 4.08 124 119
비교예40 147 CBP 4.30 100 100
실시예357 147 GHH2 4.09 126 121
실시예358 147 GHH3 4.10 124 117
표 31에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 적용한 유기발광다이오드의 구동 전압은 낮아지고, EQE와 발광 수명은 크게 향상되었다.
표 1 내지 표 31의 결과를 종합할 때, 본 발명에 따른 호스트와 도펀트를 발광물질층에 도입하여, 구동 전압을 낮추면서, 발광 효율과 발광 수명은 개선할 수 있는 유기발광다이오드를 구현할 수 있다는 것을 확인하였다.
상기에서는 본 발명의 예시적인 실시형태 및 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 상기 실시형태 및 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되는 것은 아니다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 전술한 실시형태 및 실시예를 토대로 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있다. 하지만, 이러한 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 점은, 첨부하는 청구범위에서 분명하다.
100, 400: 유기발광표시장치
210, 510: 제 1 전극
220, 520: 제 2 전극
230, 530, 530': 발광층
340, 640, 740, 740', 740A, 740B, 740C, 840: 발광물질층
342, 742: 도펀트
344, 744: 제 1 호스트
346, 746: 제 2 호스트
680, 780: 전하생성층
D, D1, D2, D3: 유기발광다이오드
Tr: 박막트랜지스터

Claims (23)

  1. 제 1 전극;
    상기 제 1 전극과 마주하는 제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 적어도 하나의 발광물질층을 포함하는 발광층을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 발광물질층은 호스트와 도펀트를 포함하고,
    상기 도펀트는 하기 화학식 1의 구조를 가지는 유기 금속 화합물을 포함하고, 상기 호스트는 하기 화학식 7의 구조를 가지는 제 1 호스트와, 하기 화학식 9의 구조를 가지는 제 2 호스트를 포함하는 유기발광다이오드.
    [화학식 1]
    Figure pat00154

    화학식 1에서 LA는 하기 화학식 2의 구조를 가지며, LB는 하기 화학식 3의 구조를 가지는 보조 리간드임; m은 1 내지 3의 정수이고, n은 0 내지 2의 정수이며, m + n = 3임.
    [화학식 2]
    Figure pat00155

    화학식 2에서 X1 및 X2는 각각 독립적으로 CR7 또는 질소임; X3 내지 X5는 각각 독립적으로 CR8또는 N이고 그 중에서 적어도 하나는 CR8임; X6 내지 X9은 각각 독립적으로 CR9 또는 N이고 그 중에서 적어도 하나는 CR9임; R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, R1 내지 R5 중에서 인접한 2개의 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있음; a는 0 내지 2의 정수임; R6는 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, b가 복수인 경우 인접한 R6는 결합하여 C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, 복수의 R6는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; b는 치환기의 개수로서 0 내지 4의 정수임; R7 내지 R9은 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되거나, R8 및 R9이 복수인 경우, R8 및 R9는 각각 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, 복수의 R8과 R9는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; 상기 R1 내지 R9를 각각 구성하는 상기 C1-C20 알킬, 상기 C1-C20 헤테로 알킬, 상기 C2-C20 알케닐, 상기 C2-C20 헤테로 알케닐, 상기 C1-C20 알콕시, 상기 C1-C20 알킬 아미노, 상기 C1-C20 알킬 실릴, 상기 C4-C30 지환족, 상기 C3-C30 헤테로 지환족, 상기 C6-C30 방향족 및 상기 C3-C30 헤테로 방향족은 각각 독립적으로 치환되지 않거나, 할로겐, C1-C10 알킬, C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족, C3-C20 헤테로 방향족 및 이들의 조합으로 이루어진 작용기로 치환될 수 있고, R1 내지 R6, R8 및 R9의 인접한 작용기가 결합하여 형성되는 상기 C4-C20 지환족 고리, 상기 C3-C20 헤테로 지환족 고리, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 1개의 C1-C10 알킬기로 치환될 수 있음.
    [화학식 3]
    Figure pat00156

    [화학식 7]
    Figure pat00157

    화학식 7에서, R41 내지 R44는 각각 독립적으로 C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 아릴기 및 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, 시아노기, C1-C10 알킬 실릴기, C6-C20 아릴 실릴기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음; m과 n은 각각 독립적으로 0 내지 7의 정수임; m이 2 이상인 경우, R43은 서로 동일하거나 상이하며, n이 2 이상인 경우, R44는 서로 동일하거나 상이함.
    [화학식 9]
    Figure pat00158

    화학식 9에서, R51 내지 R53은 각각 독립적으로 C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환될 수 있고, R51 내지 R53 중에서 적어도 하나는 하기 화학식 10A 또는 하기 화학식 10B의 구조를 가짐; Y1, Y2 및 Y3 는 각각 독립적으로 CR54 또는 N이며, 그 중에서 적어도 하나는 N임; R54는 독립적으로 수소, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 아릴 고리 또는 C3-C20 헤테로 아릴 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음; L은 단일 결합, C6-C30 아릴렌기 또는 C3-C30 헤테로 아릴렌기이며, 상기 C6-C30 아릴렌기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴렌기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음.
    [화학식 10A]
    Figure pat00159

    화학식 10A에서, 물결 표시된 부분은 화학식 9의 아진 고리 또는 L에 연결됨; R61 내지 R68은 각각 독립적으로 수소, C1-C10 알킬기, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있거나, 또는 R61 내지 R68 중에서 인접한 2개의 작용기가 결합하여 C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성하며, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있으며, R61 내지 R68 중에서 인접한 적어도 2개는 서로 합쳐져서 상기 C6-C20 방향족 고리 또는 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성함.
    [화학식 10B]
    Figure pat00160

    화학식 10B에서, 물결 표시된 부분은 화학식 9의 아진 고리 또는 L에 연결됨; R71은 수소, C1-C10 알킬기, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음; R72 내지 R78은 각각 독립적으로 수소, C1-C10 알킬기, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있거나, 또는 R72 내지 R78 중에서 인접한 2개의 작용기는 결합하여 C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성하며, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있으며, R72 내지 R78 중에서 인접한 적어도 2개는 서로 합쳐져서 상기 C6-C20 방향족 고리 또는 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성함.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 LA는 하기 화학식 4A 또는 화학식 4B 중에서 어느 하나의 구조를 가지는 유기발광다이오드.
    [화학식 4A]
    Figure pat00161

    [화학식 4B]
    Figure pat00162

    화학식 4A 및 4B에서, R1 내지 R6, b는 각각 화학식 2에서 정의된 것과 동일함; c는 0 또는 1임; R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택될 수 있음; R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, d와 e가 각각 복수인 경우, R13 및 R14는 각각 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족 고리, C3-C20 헤테로 지환족 고리, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, d와 e가 복수인 경우 복수의 R13 및 R14는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; d와 e는 각각 치환기의 개수로서 d는 0 내지 3의 정수이고, e는 0 내지 4의 정수임; 상기 R1 내지 R6 및 R11 내지 R14를 각각 구성하는 상기 C1-C20 알킬, 상기 C1-C20 헤테로 알킬, 상기 C2-C20 알케닐, 상기 C2-C20 헤테로 알케닐, 상기 C1-C20 알콕시, 상기 C1-C20 알킬 아미노, 상기 C1-C20 알킬 실릴, 상기 C4-C30 지환족, 상기 C3-C30 헤테로 지환족, 상기 C6-C30 방향족 및 상기 C3-C30 헤테로 방향족은 각각 독립적으로 치환되지 않거나 할로겐, C1-C10 알킬, C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 및 C3-C20 헤테로 방향족 및 이들의 조합으로 구성되는 작용기로 치환될 수 있고, R1 내지 R6, R13 및 R14의 인접한 작용기가 결합하여 형성되는 상기 C4-C20 지환족 고리, 상기 C3-C20 헤테로 지환족 고리, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 1개의 C1-C10 알킬기로 치환될 수 있음.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 LA는 하기 화학식 4C 또는 화학식 4D 중에서 어느 하나의 구조를 가지는 유기발광다이오드.
    [화학식 4C]
    Figure pat00163

    [화학식 4D]
    Figure pat00164

    화학식 4C 및 4D에서, R1 내지 R6, b는 각각 화학식 2에서 정의된 것과 동일함; c는 0 또는 1임; R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택될 수 있음; R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, d와 e가 각각 복수인 경우, R13 및 R14는 각각 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족 고리, C3-C20 헤테로 지환족 고리, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, d와 e가 복수인 경우 복수의 R13 및 R14는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; d와 e는 각각 치환기의 개수로서 d는 0 내지 3의 정수이고, e는 0 내지 4의 정수임; 상기 R1 내지 R6 및 R11 내지 R14를 각각 구성하는 상기 C1-C20 알킬, 상기 C1-C20 헤테로 알킬, 상기 C2-C20 알케닐, 상기 C2-C20 헤테로 알케닐, 상기 C1-C20 알콕시, 상기 C1-C20 알킬 아미노, 상기 C1-C20 알킬 실릴, 상기 C4-C30 지환족, 상기 C3-C30 헤테로 지환족, 상기 C6-C30 방향족 및 상기 C3-C30 헤테로 방향족은 각각 독립적으로 치환되지 않거나, 할로겐, C1-C10 알킬, C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 및 C3-C20 헤테로 방향족 및 이의 조합으로 이루어진 작용기로 치환될 수 있고, R1 내지 R6, R13 및 R14의 인접한 작용기가 결합하여 형성되는 상기 C4-C20 지환족 고리, 상기 C3-C20 헤테로 지환족 고리, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 1개의 C1-C10 알킬기로 치환될 수 있음.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 LB는 하기 화학식 5A 또는 화학식 5B의 구조를 가지는 유기발광다이오드.
    [화학식 5A]
    Figure pat00165

    [화학식 5B]
    Figure pat00166

    화학식 5A에서 R21 및 R22는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, f와 g가 각각 복수인 경우, R21 및 R22는 각각 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족 고리, C3-C20 헤테로 지환족 고리, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, f와 g가 복수인 경우 복수의 R21 및 R22는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; f와 g는 치환기의 개수로서 각각 0 내지 4의 정수임; 화학식 5B에서 R31 내지 R33은 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족 고리, C3-C20 헤테로 지환족 고리, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있음.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 X1은 CR7, X2는 CR7 또는 질소이고, X3 내지 X5는 각각 독립적으로 CR8이며, X6 내지 X9은 각각 독립적으로 CR9인 유기발광다이오드.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 도펀트는 하기 화학식 6의 유기 금속 화합물에서 선택되는 유기발광다이오드.
    [화학식 6]
    Figure pat00167

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  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 호스트는 하기 화학식 8의 유기 화합물에서 선택되는 유기발광다이오드.
    [화학식 8]
    Figure pat00232

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  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 호스트는 하기 화학식 11의 유기 화합물에서 선택되는 유기발광다이오드.
    [화학식 11]
    Figure pat00242

    Figure pat00243

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    Figure pat00250

    Figure pat00251

  9. 제 1항에 있어서,
    상기 발광층은,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 제 1 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와, 상기 제 1 발광부와 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 제 2 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부와, 상기 제 1 발광부 및 상기 제 2 발광부 사이에 위치하는 제 1 전하생성층을 포함하고,
    상기 제 1 발광물질층과 상기 제 2 발광물질층 중에서 적어도 어느 하나는 상기 호스트와 상기 도펀트를 포함하는 유기발광다이오드.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2 발광물질층은 상기 제 1 전하생성층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 하부 발광물질층과, 상기 하부 발광물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 상부 발광물질층을 포함하고,
    상기 하부 발광물질층과 상기 상부 발광물질층 중에서 어느 하나는 상기 호스트와 상기 도펀트를 포함하는 유기발광다이오드.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2 발광물질층은 상부 발광물질층과 상기 하부 발광물질층 사이에 위치하는 중간 발광물질층을 더욱 포함하는 유기발광다이오드.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 발광층은, 상기 제 2 발광부와 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 제 3 발광물질층을 포함하는 제 3 발광부와, 상기 제 2 발광부와 상기 제 3 발광부 사이에 위치하는 제 2 전하생성층을 더욱 포함하는 유기발광다이오드.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 2 발광물질층은 상기 제 1 전하생성층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 하부 발광물질층과, 상기 하부 발광물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 상부 발광물질층을 포함하고,
    상기 하부 발광물질층과 상기 상부 발광물질층 중에서 어느 하나는 상기 호스트와 상기 도펀트를 포함하는 유기발광다이오드.
  14. 제 1 전극;
    상기 제 1 전극과 마주하는 제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은,
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 청색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와,
    상기 제 1 발광부와 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 적어도 하나의 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부와,
    상기 제 1 발광부와 상기 제 2 발광부 사이에 위치하는 제 1 전하생성층을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 발광물질층은 호스트와 도펀트를 포함하고,
    상기 도펀트는 하기 화학식 1의 구조를 가지는 유기 금속 화합물을 포함하고, 상기 호스트는 하기 화학식 7의 구조를 가지는 제 1 호스트와, 하기 화학식 9의 구조를 가지는 제 2 호스트를 포함하는 유기발광다이오드.
    [화학식 1]
    Figure pat00252

    화학식 1에서 LA는 하기 화학식 2의 구조를 가지며, LB는 하기 화학식 3의 구조를 가지는 보조 리간드임; m은 1 내지 3의 정수이고, n은 0 내지 2의 정수이며, m + n = 3임.
    [화학식 2]
    Figure pat00253

    화학식 2에서 X1 및 X2는 각각 독립적으로 CR7 또는 질소임; X3 내지 X5는 각각 독립적으로 CR8또는 N이고 그 중에서 적어도 하나는 CR8임; X6 내지 X9은 각각 독립적으로 CR9 또는 N이고 그 중에서 적어도 하나는 CR9임; R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, R1 내지 R5 중에서 인접한 2개의 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있음; a는 0 내지 2의 정수임; R6는 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, b가 복수인 경우 인접한 R6는 결합하여 C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, 복수의 R6는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; b는 치환기의 개수로서 0 내지 4의 정수임; R7 내지 R9은 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되거나, R8 및 R9이 복수인 경우, R8 및 R9는 각각 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, 복수의 R8과 R9는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; 상기 R1 내지 R9를 각각 구성하는 상기 C1-C20 알킬, 상기 C1-C20 헤테로 알킬, 상기 C2-C20 알케닐, 상기 C2-C20 헤테로 알케닐, 상기 C1-C20 알콕시, 상기 C1-C20 알킬 아미노, 상기 C1-C20 알킬 실릴, 상기 C4-C30 지환족, 상기 C3-C30 헤테로 지환족, 상기 C6-C30 방향족 및 상기 C3-C30 헤테로 방향족은 각각 독립적으로 치환되지 않거나, 할로겐, C1-C10 알킬, C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족, C3-C20 헤테로 방향족 및 이들의 조합으로 이루어진 작용기로 치환될 수 있고, R1 내지 R6, R8 및 R9의 인접한 작용기가 결합하여 형성되는 상기 C4-C20 지환족 고리, 상기 C3-C20 헤테로 지환족 고리, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 1개의 C1-C10 알킬기로 치환될 수 있음.
    [화학식 3]
    Figure pat00254

    [화학식 7]
    Figure pat00255

    화학식 7에서, R41 내지 R44는 각각 독립적으로 C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 아릴기 및 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, 시아노기, C1-C10 알킬 실릴기, C6-C20 아릴 실릴기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음; m과 n은 각각 독립적으로 0 내지 7의 정수임; m이 2 이상인 경우, R43은 서로 동일하거나 상이하며, n이 2 이상인 경우, R44는 서로 동일하거나 상이함.
    [화학식 9]

    Figure pat00256

    화학식 9에서, R51 내지 R53은 각각 독립적으로 C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환될 수 있고, R51 내지 R53 중에서 적어도 하나는 하기 화학식 10A 또는 하기 화학식 10B의 구조를 가짐; Y1, Y2 및 Y3 는 각각 독립적으로 CR54 또는 N이며, 그 중에서 적어도 하나는 N임; R54는 독립적으로 수소, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 아릴 고리 또는 C3-C20 헤테로 아릴 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음; L은 단일 결합, C6-C30 아릴렌기 또는 C3-C30 헤테로 아릴렌기이며, 상기 C6-C30 아릴렌기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴렌기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음.
    [화학식 10A]
    Figure pat00257

    화학식 10A에서, 물결 표시된 부분은 화학식 9의 아진 고리 또는 L에 연결됨; R61 내지 R68은 각각 독립적으로 수소, C1-C10 알킬기, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있거나, 또는 R61 내지 R68 중에서 인접한 2개의 작용기가 결합하여 C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성하며, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있으며, R61 내지 R68 중에서 인접한 적어도 2개는 서로 합쳐져서 상기 C6-C20 방향족 고리 또는 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성함.
    [화학식 10B]
    Figure pat00258

    화학식 10B에서, 물결 표시된 부분은 화학식 9의 아진 고리 또는 L에 연결됨; R71은 수소, C1-C10 알킬기, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있음; R72 내지 R78은 각각 독립적으로 수소, C1-C10 알킬기, C6-C30 아릴기 또는 C3-C30 헤테로 아릴기이며, 상기 C6-C30 아릴기 및 상기 C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있거나, 또는 R72 내지 R78 중에서 인접한 2개의 작용기는 결합하여 C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성하며, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C6-C20 아릴기 및 C3-C20 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나로 치환되거나, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리와 스파이로 구조를 형성할 수 있으며, R72 내지 R78 중에서 인접한 적어도 2개는 서로 합쳐져서 상기 C6-C20 방향족 고리 또는 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성함.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 화학식 1의 LA는 하기 화학식 4A 또는 화학식 4B 중에서 어느 하나의 구조를 가지는 유기발광다이오드.
    [화학식 4A]
    Figure pat00259

    [화학식 4B]
    Figure pat00260

    화학식 4A 및 4B에서, R1 내지 R6, b는 각각 화학식 2에서 정의된 것과 동일함; c는 0 또는 1임; R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택될 수 있음; R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, d와 e가 각각 복수인 경우, R13 및 R14는 각각 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족 고리, C3-C20 헤테로 지환족 고리, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, d와 e가 복수인 경우 복수의 R13 및 R14는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; d와 e는 각각 치환기의 개수로서 d는 0 내지 3의 정수이고, e는 0 내지 4의 정수임; 상기 R1 내지 R6 및 R11 내지 R14를 각각 구성하는 상기 C1-C20 알킬, 상기 C1-C20 헤테로 알킬, 상기 C2-C20 알케닐, 상기 C2-C20 헤테로 알케닐, 상기 C1-C20 알콕시, 상기 C1-C20 알킬 아미노, 상기 C1-C20 알킬 실릴, 상기 C4-C30 지환족, 상기 C3-C30 헤테로 지환족, 상기 C6-C30 방향족 및 상기 C3-C30 헤테로 방향족은 각각 독립적으로 치환되지 않거나 할로겐, C1-C10 알킬, C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 및 C3-C20 헤테로 방향족 및 이들의 조합으로 구성되는 작용기로 치환될 수 있고, R1 내지 R6, R13 및 R14의 인접한 작용기가 결합하여 형성되는 상기 C4-C20 지환족 고리, 상기 C3-C20 헤테로 지환족 고리, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 1개의 C1-C10 알킬기로 치환될 수 있음.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 화학식 1의 LA는 하기 화학식 4C 또는 화학식 4D 중에서 어느 하나의 구조를 가지는 유기발광다이오드.
    [화학식 4C]
    Figure pat00261

    [화학식 4D]
    Figure pat00262

    화학식 4C 및 4D에서, R1 내지 R6, b는 각각 화학식 2에서 정의된 것과 동일함; c는 0 또는 1임; R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택될 수 있음; R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, d와 e가 각각 복수인 경우, R13 및 R14는 각각 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족 고리, C3-C20 헤테로 지환족 고리, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, d와 e가 복수인 경우 복수의 R13 및 R14는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; d와 e는 각각 치환기의 개수로서 d는 0 내지 3의 정수이고, e는 0 내지 4의 정수임; 상기 R1 내지 R6 및 R11 내지 R14를 각각 구성하는 상기 C1-C20 알킬, 상기 C1-C20 헤테로 알킬, 상기 C2-C20 알케닐, 상기 C2-C20 헤테로 알케닐, 상기 C1-C20 알콕시, 상기 C1-C20 알킬 아미노, 상기 C1-C20 알킬 실릴, 상기 C4-C30 지환족, 상기 C3-C30 헤테로 지환족, 상기 C6-C30 방향족 및 상기 C3-C30 헤테로 방향족은 각각 독립적으로 치환되지 않거나, 할로겐, C1-C10 알킬, C4-C20 지환족, C3-C20 헤테로 지환족, C6-C20 방향족 및 C3-C20 헤테로 방향족 및 이의 조합으로 이루어진 작용기로 치환될 수 있고, R1 내지 R6, R13 및 R14의 인접한 작용기가 결합하여 형성되는 상기 C4-C20 지환족 고리, 상기 C3-C20 헤테로 지환족 고리, 상기 C6-C20 방향족 고리 및 상기 C3-C20 헤테로 방향족 고리는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 적어도 1개의 C1-C10 알킬기로 치환될 수 있음.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 화학식 1의 LB는 하기 화학식 5A 또는 화학식 5B의 구조를 가지는 유기발광다이오드.
    [화학식 5A]
    Figure pat00263

    [화학식 5B]
    Figure pat00264

    화학식 5A에서 R21 및 R22는 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, f와 g가 각각 복수인 경우, R21 및 R22는 각각 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족 고리, C3-C20 헤테로 지환족 고리, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있으며, f와 g가 복수인 경우 복수의 R21 및 R22는 각각 독립적으로 동일하거나 상이할 수 있음; f와 g는 치환기의 개수로서 각각 0 내지 4의 정수임; 화학식 5B에서 R31 내지 R33은 각각 독립적으로 수소, 중수소, C1-C20 알킬, C1-C20 헤테로 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 헤테로 알케닐, C1-C20 알콕시, 카르복실기, 니트릴, 이소니트릴, 설파닐, 포스핀, C1-C20 알킬 아미노, C1-C20 알킬 실릴, C4-C30 지환족, C3-C30 헤테로 지환족, C6-C30 방향족 및 C3-C30 헤테로 방향족으로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 작용기가 결합하여 C4-C20 지환족 고리, C3-C20 헤테로 지환족 고리, C6-C20 방향족 고리 또는 C3-C20 헤테로 방향족 고리를 형성할 수 있음.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 X1은 CR7, X2는 CR7 또는 질소이고, X3 내지 X5는 각각 독립적으로 CR8이며, X6 내지 X9은 각각 독립적으로 CR9인 유기발광다이오드.
  19. 제 14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광물질층은 상기 제 1 전하생성층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 하부 발광물질층과, 상기 하부 발광물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 하부 발광물질층을 포함하고,
    상기 하부 발광물질층은 적색 발광물질층이고,
    상기 상부 발광물질층은 상기 호스트와 상기 도펀트를 포함하는 유기발광다이오드.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광물질층은 상기 하부 발광물질층과 상기 상부 발광물질층 사이에 위치하며, 황록색(yellow green) 발광물질층인 중간 발광물질층을 더욱 포함하는 유기발광다이오드.
  21. 제 14항에 있어서,
    상기 발광층은, 상기 제 2 발광부와 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 청색 발광물질층을 포함하는 제 3 발광부와, 상기 제 2 발광부와 상기 3 발광부 사이에 위치하는 제 2 전하생성층을 더욱 포함하는 유기발광다이오드.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광물질층은 상기 제 1 전하생성층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 하부 발광물질층과, 상기 하부 발광물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 상부 발광물질층을 포함하고,
    상기 하부 발광물질층은 적색 발광물질층이고,
    상기 상부 발광물질층은 상기 호스트와 상기 도펀트를 포함하는 유기발광다이오드.
  23. 기판; 및
    상기 기판 상에 위치하며, 제 1항 내지 제 22항 중에서 어느 하나의 청구항에 기재된 유기발광다이오드를 포함하는 유기발광장치.
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