KR20230089735A - 유기발광다이오드 및 이를 포함하는 유기발광 표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 반사전극과; 상기 반사전극과 마주하는 투과전극과; 각각이 형광 발광층과 인광 발광층을 포함하는 제 1 및 제 2 발광부를 포함하고 상기 반사전극과 상기 투과전극 사이에 위치하는 유기 발광층을 포함하고, 제 1 및 제 2 발광부 중 적어도 하나에서, 상기 형광 발광층은 상기 인광 발광층보다 상기 투과전극에 근접하여 위치하는 유기발광다이오드를 제공한다.
Description
본 발명은 유기발광다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 표시 성능을 갖는 유기발광 표시장치에 관한 것이다.
표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 이러한 평면표시소자 중 하나로서 유기발광다이오드를 포함하며 유기전계발광소자(organic electroluminescent device: OELD)라고도 불리는 유기발광 표시장치(organic light emitting display (OLED) device)의 기술이 빠른 속도로 발전하고 있다.
유기발광다이오드는 양극에서 주입된 정공(hole)과 음극에서 주입된 전자(electron)가 발광물질층에서 결합하여 엑시톤을 형성하여 불안정한 에너지 상태(excited state)로 되었다가, 안정한 바닥 상태(ground state)로 돌아오며 빛을 방출한다.
형광 물질이 유기발광다이오드에서 발광체(emitter)로 이용될 수 있다. 그런데, 형광 물질은 단일항 엑시톤만이 발광에 참여하기 때문에 발광 효율에 한계가 있다.
본 발명은 형광 물질의 낮은 발광 효율 문제를 해결하고자 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 반사전극과; 상기 반사전극과 마주하는 투과전극과; 제 1 인광 발광층과 제 1 형광 발광층을 포함하는 제 1 발광부와, 제 2 인광 발광층과 제 2 형광 발광층을 포함하는 제 2 발광부를 포함하며, 상기 반사전극과 상기 투과전극 사이에 위치하는 유기 발광층을 포함하고, 상기 제 1 인광 발광층은 제 1 화합물, 제 2 화합물을 포함하며, 상기 제 1 형광 발광층은 제 3 화합물, 제 4 화합물, 제 5 화합물을 포함하고, 상기 제 2 형광 발광층은 제 6 화합물, 제 7 화합물, 제 8 화합물을 포함하며, 상기 제 2 인광 발광층은 제 9 화합물, 제 10 화합물을 포함하고, 상기 제 2 화합물과 상기 제 10 화합물 각각은 화학식3으로 표시되며, 상기 화학식3에서, R11, R12 각각은 독립적으로 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, b1, b2 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이며, R13, R14 각각은 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 제 5 화합물과 상기 제 8 화합물 각각은 화학식7로 표시되며, 상기 화학식7에서, d1, d2, d3 각각은 독립적으로 0 내지 3의 정수이고, d4, d5 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이며, R31, R32, R33, R34, R35 각각은 독립적으로 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 두 R31, 인접한 두 R32, 인접한 두 R33, 인접한 두 R34, R35 중 적어도 하나는 서로 연결되어 방향족 고리 또는 헤테로방향족 고리를 형성하고, X2, X3 각각은 독립적으로 NR36, O, S에서 선택되며, R36은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드를 제공한다.
[화학식3]
[화학식7]
본 발명의 유기발광다이오드에 있어서, 상기 제 1 화합물, 상기 제 3 화합물, 상기 제 6 화합물, 상기 제 9 화합물 각각은 화학식1-1로 표시되고, 상기 화학식1-1에서, Ar은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며, R1, R2, R3, R4 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, a1, a2, a3, a4 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수인 것을 특징으로 한다.
[화학식1-1]
본 발명의 유기발광다이오드에 있어서, 상기 화학식1-1은 화학식1-2로 표시되고, 상기 화학식1-2에서, R5와 R6 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, a5, a6 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이다. R1, R2, R3, R4, a1, a2, a3, a4 각각의 정의는 상기 화학식1-1에서 정의한 바와 같은 것을 특징으로 한다.
[화학식1-2]
본 발명의 유기발광다이오드에 있어서, 상기 제 4 화합물과 상기 상기 제 7 화합물 각각은 화학식5로 표시되며, 상기 화학식5에서, R21, R22, R23 각각은 독립적으로, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, c1, c2, c3 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이며, X1은 NR26, O, S에서 선택되고, R24, R25, R26 각각은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
[화학식5]
본 발명의 유기발광다이오드에 있어서, 상기 제 1 형광 발광층의 제 2 발광피크 세기는 상기 제 1 인광 발광층의 제 2 발광피크 세기보다 작고, 상기 제 2 형광 발광층의 제 2 발광피크 세기는 상기 제 2 인광 발광층의 제 2 발광피크 세기보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광다이오드에 있어서, 상기 제 2 화합물에서, 제 1 발광피크 세기에 대한 제 2 발광피크 세기의 비율은 0.55 이상 1 미만인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광다이오드에 있어서, 상기 제 2 발광부는 상기 제 1 발광부와 상기 투과전극 사이에 위치하고, 상기 제 2 형광 발광층은 상기 제 2 인광 발광층보다 상기 투과전극에 근접하여 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광다이오드에 있어서, 상기 제 1 형광 발광층은 상기 제 1 인광 발광층보다 상기 투과전극에 근접하여 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광다이오드에 있어서, 상기 제 1 인광 발광층은 상기 제 1 형광 발광층보다 상기 투과전극에 근접하여 위치하는 것을 특징으로 한다.
다른 관점에서, 본 발명은, 적색 화소영역, 녹색 화소영역, 청색 화소영역을 포함하는 기판과; 상기 기판 상에 상기 녹색 화소영역에 대응하여 위치하는 전술한 유기발광다이오드를 포함하는 유기발광 표시장치를 제공한다.
본 발명의 유기발광다이오드는 각각이 형광 발광층과 인광 발광층을 포함하는 제 1 및 제 2 발광부를 포함하고, 제 1 및 제 2 발광부 중 적어도 하나에서 형광 발광층이 투과전극인 제 2 전극에 근접하여 배치됨으로써, 캐버티 효과가 강화되고 유기발광다이오드의 특성이 향상된다. 즉, 비교적 작은 제 2 발광피크 세기를 갖는 형광 발광층이 투과 전극 측에 배치되어, 유기발광다이오드의 특성이 향상된다.
또한, 인광 발광층의 인광 도펀트에서 제 1 발광피크 세기에 대한 제 2 발광피크 세기의 비율이 0.55 이상 1 미만의 값을 가져, 유기발광다이오드의 발광효율(휘도)가 크게 증가한다.
도 1은 본 발명에 따른 유기발광 표시장치의 개략적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 유기발광다이오드에 이용되는 발광체(도펀트)의 PL 스펙트럼이다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 유기발광다이오드에 이용되는 발광체(도펀트)의 PL 스펙트럼이다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 유기발광 표시장치의 개략적인 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유기발광 표시장치에는, 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 화소영역, 녹색 화소영역 및 청색 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 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 유기발광 표시장치(100)는 기판(110)과, 기판(110) 상부에 위치하는 박막트랜지스터(Tr)와, 박막트랜지스터(Tr)를 덮는 평탄화층(150)과, 평탄화층(150) 상에 위치하며 박막트랜지스터(Tr)에 연결되는 유기발광다이오드(D)를 포함한다. 기판(110)에는 적색 화소영역, 녹색 화소영역, 청색 화소영역이 정의된다.
기판(110)은 유리 기판, 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판은 polyimide(PI) 기판, polyethersulfone(PES) 기판, polyethylenenaphthalate(PEN) 기판, polyethylene terephthalate(PET) 기판 및 polycarbonate(PC) 기판 중 어느 하나일 수 있다.
기판(110) 상에 버퍼층(122)이 형성되고, 버퍼층(122) 상에 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 버퍼층(122)은 생략될 수 있다. 버퍼층(122)은 산화실리콘 또느 질화실리콘과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
버퍼층(122) 상부에 반도체층(120)이 형성된다. 예를 들어, 반도체층(120)은 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 반도체층(120)이 산화물 반도체 물질로 이루어지는 경우, 반도체층(120) 하부에 차광패턴(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 차광패턴은 반도체층(120)으로 빛이 입사되는 것을 방지하여 반도체층(120)이 빛에 의하여 열화되는 것을 방지한다. 이와 달리, 반도체층(120)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(120)의 양 가장자리에 불순물이 도핑될 수 있다.
반도체층(120)의 상부에는 게이트 절연막(124)이 기판(110) 전면에 형성된다. 게이트 절연막(124)은 실리콘산화물(SiOx) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(124) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(130)이 반도체층(120)의 중앙에 대응하여 형성된다. 도 4에서 게이트 절연막(122)은 기판(110) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(120)은 게이트 전극(130)과 동일한 모양으로 패터닝 될 수도 있다.
게이트 전극(130) 상부에는 층간 절연막(132)이 기판(110) 전면에 형성된다. 층간 절연막(132)은 실리콘산화물 또는 실리콘질화물과 같은 무기 절연 물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연 물질로 형성될 수 있다.
층간 절연막(132)은 반도체층(120)의 양측 상면을 노출하는 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(134, 136)을 갖는다. 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(134, 136)은 게이트 전극(130)의 양측에서 게이트 전극(130)과 이격되어 위치한다. 도 2에서, 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(134, 136)은 층간 절연막(132)과 게이트 절연막(122)에 형성되고 있다. 이와 달리, 게이트 절연막(122)이 게이트 전극(130)과 동일한 모양으로 패터닝 될 경우, 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(134, 136)은 층간 절연막(132) 내에만 형성될 수 있다.
층간 절연막(132) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 소스 전극(144)과 드레인 전극(146)이 형성된다. 소스 전극(144)과 드레인 전극(146)은 게이트 전극(130)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(134, 136)을 통해 반도체층(120)의 양측과 접촉한다.
반도체층(120), 게이트 전극(130), 소스 전극(144) 및 드레인 전극(146)은 박막트랜지스터(Tr)를 이루며, 박막트랜지스터(Tr)는 구동 소자(driving element)로 기능한다. 즉, 박막트랜지스터(Tr)는 도 1의 구동 박막트랜지스터(Td)이다.
도 2에서, 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층(120)의 상부에 게이트 전극(130), 소스 전극(144) 및 드레인 전극(146)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 갖는다. 이와 달리, 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고, 반도체층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.
도시하지 않았으나, 게이트 배선과 데이터 배선이 서로 교차하여 화소 영역을 정의하며, 게이트 배선과 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자인 스위칭 박막트랜지스터가 더 형성된다. 스위칭 소자는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 연결된다. 또한, 파워 배선이 데이터 배선 또는 데이터 배선과 평행하게 이격되어 형성되며, 일 프레임(frame) 동안 박막트랜지스터(Tr)의 게이트 전극의 전압을 일정하게 유지되도록 하기 위한 스토리지 캐패시터가 더 구성될 수 있다.
소스 전극(144)과 드레인 전극(146) 상부에는 평탄화층(150)이 기판(110) 전면에 형성된다. 평탄화층(150)은 상면이 평탄하며, 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(146)을 노출하는 드레인 컨택홀(152)을 갖는다.
유기발광다이오드(D)는 평탄화층(150) 상에 위치하며 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(146)에 연결되는 제 1 전극(210)과, 제 1 전극(210) 상에 순차 적층되는 유기 발광층(220) 및 제 2 전극(230)을 포함한다. 유기발광다이오드(D)는 적색 화소영역, 녹색 화소영역 및 청색 화소영역 각각에 위치하며 적색, 녹색 및 청색 광을 각각 발광할 수 있다.
제 1 전극(210)은 각각의 화소영역 별로 분리되어 형성된다. 제 1 전극(210)은 양극(anode)일 수 있으며, 일함수(work function) 값이 비교적 큰 도전성 물질, 예를 들어 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide; TCO)로 이루어지는 투명 도전성 산화물층과 반사층을 포함할 수 있다. 즉, 제 1 전극(210)은 반사전극이다.
이와 달리, 제 1 전극(210)이 투명 도전성 산화물층의 단일층 구조일 수 있다. 즉, 제 1 전극(210)은 투명전극일 수 있다.
제 1 전극(210)의 투명 도전성 산화물층은 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) 중 어느 하나로 이루어지고, 반사층은 은(Ag) 또는 은과 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 인듐(In), 네오디뮴(Nd) 중 적어도 하나와의 합금, 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-palladium-copper: APC) 합금으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(210)은 ITO/Ag/ITO 또는 ITO/APC/ITO의 삼중층 구조를 가질 수 있다.
또한, 평탄화층(150) 상에는 제 1 전극(210)의 가장자리를 덮는 뱅크층(160)이 형성된다. 뱅크층(160)은 화소 영역에 대응하여 제 1 전극(210)의 중앙을 노출한다.
제 1 전극(210) 상에는 발광 유닛인 유기 발광층(220)이 형성된다. 유기 발광층(220)은 제 1 녹색 발광물질층(emitting material layer; EML)을 포함하는 제 1 발광부와 제 2 녹색 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부를 포함한다. 즉, 유기 발광층(220)은 다중 스택 구조를 가져 유기발광다이오드(D)는 탠덤 구조를 갖는다.
제 1 및 제 2 발광부 각각은 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) 중 적어도 하나를 더 포함하여 다층 구조를 가질 수 있다. 또한, 유기 발광층(220)은 제 1 및 제 2 발광부 사이에 위치하는 전하생성층(charge generation layer, CGL)을 더 포함할 수 있다.
후술하는 바와 같이, 녹색 화소영역의 유기발광다이오드(D)에서, 제 1 및 제 2 녹색 발광물질층 각각은, 지연형광 화합물, 형광 화합물을 포함하는 형광 발광층과, 인광 화합물을 포함하는 인광 발광층을 포함한다. 이에 따라, 유기발광다이오드(D)는 발광효율, 반치폭, 수명에서 장점을 갖는다.
유기 발광층(220)이 형성된 기판(110) 상부로 제 2 전극(230)이 형성된다. 제 2 전극(230)은 표시 영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어져 음극(cathode)으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(230)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 은(Ag), 또는 이들의 합금, 예를 들어 마그네슘-은 합금(MgAg)로 이루어질 수 있다. 제 2 전극(230)은 얇은 두께, 예를 들어 10nm 내지 30nm의 두께를 가져 광투과(반투과) 특성을 갖는다.
도시하지 않았으나, 유기발광다이오드(D)는 제 2 전극(230) 상에 위치하는 캡핑층(capping layer)을 더 포함할 수 있다. 캡핑층에 의해 유기발광 표시장치(100)의 광 효율이 더욱 향상된다.
제 2 전극(230) 상에는, 외부 수분이 유기발광다이오드(D)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(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.
도시하지 않았으나, 유기발광표시장치(100)는 적색, 녹색 및 청색 화소영역에 대응하는 컬러 필터(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터는 유기발광다이오드(D)의 상부 또는 인캡슐레이션 필름의 상부에 위치할 수 있다.
또한, 유기발광 표시장치(100)는, 인캡슐레이션 필름(170) 또는 컬러필터(도시하지 않음) 상에 커버 윈도우(도시하지 않음)가 부착될 수 있다. 이때, 기판(110)과 커버 윈도우가 플렉서블 소재로 이루어진 경우, 플렉서블 유기발광 표시장치를 구성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 유기발광다이오드(D1)는 반사전극인 제 1 전극(210)과, 제 1 전극(210)과 마주하는 투과전극(반투과전극)인 제 2 전극(230)과, 제 1 및 제 2 전극(210, 230) 사이에 위치하는 유기 발광층(220)을 포함한다. 유기 발광층(220)은 제 1 발광층(320)과 제 2 발광층(330)을 포함하는 제 1 발광물질층(340)을 포함하는 제 1 발광부(310)와, 제 3 발광층(360)과 제 4 발광층(370)을 포함하는 제 2 발광부(350)를 포함한다. 또한, 유기 발광층(220)은 제 1 발광부(310)와 제 2 발광부(350) 사이에 위치하는 전하생성층(390)을 더 포함할 수 있다. 또한, 유기발광다이오드(D1)는 광추출 향상을 위한 캡핑층(290)을 더 포함할 수 있다.
유기발광 표시장치는 적색 화소영역, 녹색 화소영역, 청색 화소영역을 포함하고, 유기발광다이오드(D1)는 녹색 화소영역에 위치한다.
제 1 전극(210)은 양극일 수 있고, 제 2 전극(230)은 음극일 수 있다. 제 1 전극(210)은 반사전극이고, 제 2 전극(230)은 투과(반투과)전극이다. 예를 들어, 제 1 전극(210)은 ITO/Ag/ITO 구조를 갖고, 제 2 전극(230)은 MgAg로 이루어질 수 있다. 즉, 제 1 전극(210)은 제 1 투과율을 갖고, 제 2 전극(230)은 제 1 투과율보다 큰 제 2 투과율을 갖는다.
제 1 발광부(310)에서, 제 1 발광층(320)은 제 1 전극(210)과 제 2 발광층(330) 사이에 위치한다. 제 1 발광층(320)은 인광 발광층이고, 제 2 발광층(330)은 형광 발광층이다. 제 2 발광부(350)에서, 제 4 발광층(370)은 제 2 전극(230)과 제 3 발광층(360) 사이에 위치한다. 제 3 발광층(360)은 형광 발광층이고, 제 4 발광층(370)은 인광 발광층이다. 즉, 제 1 발광부(310)에서, 형광 발광층인 제 2 발광층(330)이 투과전극(반투과전극)인 제 2 전극(230) 측에 위치하고, 제 2 발광부(350)에서, 인광 발광층인 제 4 발광층(370)이 투과전극인 제 2 전극(230) 측에 위치한다.
제 1 발광층(320)은 제 1 호스트인 제 1 화합물(322)와 제 1 인광 도펀트(발광체)인 제 2 화합물(324)을 포함한다. 제 2 발광층(330)은 제 2 호스트인 제 3 화합물(332), 보조 호스트(또는 보조 도펀트)인 제 4 화합물(334), 제 1 형광 도펀트(발광체)인 제 5 화합물(336)을 포함한다. 제 4 화합물(334)은 지연형광 화합물이다.
제 3 발광층(360)은 제 3 호스트인 제 6 화합물(362), 보조 호스트(또는 보조 도펀트)인 제 7화합물(364), 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(366)을 포함한다. 제 7 화합물(364)은 지연형광 화합물이다. 제 4 발광층(370)은 제 4 호스트인 제 9 화합물(372)와 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(374)을 포함한다.
제 1 발광층(320)의 호스트인 제 1 화합물(322), 제 2 발광층(330)의 호스트인 제 3 화합물(332), 제 3 발광층(360)의 호스트인 제 6 화합물(362), 제 4 발광층(370)의 호스트인 제 9 화합물(372) 각각은 화학식1-1로 표시된다.
[화학식1-1]
화학식1-1에서, Ar은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택된다. R1, R2, R3, R4 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, a1, a2, a3, a4 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
본 발명의 명세서에서, 다른 기재가 없는 한, 치환기는 중수소, 할로겐, 시아노기, C1 내지 C10의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 명세서에서, C6 내지 C30의 아릴기(아릴렌기)는, 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 펜탄레닐기, 인데닐기, 인데노인데닐기, 헵탈레닐기, 바이페닐레닐기, 인다세닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 벤조페난트레닐기, 디벤조페난트레닐기, 아줄레닐기, 파이레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 크라이세닐기, 테트라페닐기, 테트라세닐기, 플레이다에닐기, 파이세닐기, 펜타페닐기, 펜타세닐기, 플루오레닐기, 인데노플루오레닐기, 스파이로 플루오레닐기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
또한, 본 발명의 명세서에서, C3 내지 C40의 헤테로아릴기(헤테로아릴렌기)는 피롤릴기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 인다졸일기, 인돌리지닐기, 피롤리지닐기, 카바졸일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 인데노카바졸일기, 벤조퓨로카바졸일기, 벤조티에노카바졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴노졸리닐기, 퀴놀리지닐기, 퓨리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 벤조이소퀴놀리닐기, 벤조퀴나졸리닐기, 벤조퀴녹살리닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페리미디닐기, 페난트리디닐기, 프테리디닐기, 신놀리닐기, 나프타리디닐기, 퓨라닐기, 파이라닐기, 옥사지닐기, 옥사졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아졸일기, 디옥시닐기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 티오파이라닐기, 잔테닐기, 크로메닐기, 이소크로메닐기, 티오아지닐기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 디퓨로피라지닐기, 벤조퓨로디벤조퓨라닐기, 벤조티에노벤조티오페닐기, 벤조티에노디벤조티오페닐기, 벤조티에노벤조퓨라닐기, 벤조티에노디벤조퓨라닐기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
예를 들어, Ar은 바이페닐렌, 페닐렌 중 하나일 수 있다.
즉, 제 1 발광층(320)의 호스트인 제 1 화합물(322), 제 2 발광층(330)의 호스트인 제 3 화합물(332), 제 3 발광층(360)의 호스트인 제 6 화합물(362), 제 4 발광층(370)의 호스트인 제 9 화합물(372)은 동일한 화학 구조식을 가지며 서로 같은 화합물이거나 다른 화합물일 수 있다.
화학식1-1은 화학식1-2로 표시될 수 있다.
[화학식1-2]
화학식1-2에서, R5와 R6 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, a5, a6 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이다. R1, R2, R3, R4, a1, a2, a3, a4 각각의 정의는 화학식1-1에서 정의한 바와 같다.
이와 달리, 화학식1-1은 화학식1-3으로 표시될 수 있다.
[화학식1-3]
화학식1-3에서, R5와 R6 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, a5, a6 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이다. R1, R2, R3, R4, a1, a2, a3, a4 각각의 정의는 화학식1-1에서 정의한 바와 같다.
이와 달리, 화학식1-1은 화학식1-4로 표시될 수 있다.
[화학식1-4]
화학식1-4에서, R7은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, a7은 독립적으로 0 내지 4의 정수이다. R1, R2, R3, R4, a1, a2, a3, a4 각각의 정의는 화학식1-1에서 정의한 바와 같다.
즉, 녹색 화소영역의 유기발광다이오드(D1)에서, 제 1 발광층(320)의 호스트인 제 1 화합물(322), 제 2 발광층(330)의 호스트인 제 3 화합물(332), 제 3 발광층(360)의 호스트인 제 6 화합물(362), 제 4 발광층(370)의 호스트인 제 9 화합물(372)은 링커(바이페닐렌 또는 페닐렌)의 양측에 카바졸기가 결합된 구조를 갖는다. 이때, 화학식1-2에서와 같이, 링커와 양측의 카바졸기가 para-위치로 결합되는 경우, 유기발광다이오드(D1)의 특성이 더욱 향상된다.
예를 들어, 제 1 발광층(320)의 호스트인 제 1 화합물(322), 제 2 발광층(330)의 호스트인 제 3 화합물(332), 제 3 발광층(360)의 호스트인 제 6 화합물(362), 제 4 발광층(370)의 호스트인 제 9 화합물(372) 각각은 독립적으로 화학식2의 화합물 중 하나일 수 있다.
[화학식2]
제 1 발광층(320)의 제 1 인광 도펀트인 제 2 화합물(324)과 제 4 발광층(370)의 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(374) 각각은 화학식3으로 표시되는 이리듐 화합물이다.
[화학식3]
화학식3에서, R11, R12 각각은 독립적으로 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, b1, b2 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이다. R13, R14 각각은 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된다.
예를 들어, R11, R12, R13, R14 각각은 독립적으로 C1 내지 C10의 알킬기(예를 들어, 메틸 또는 터셔리부틸)일 수 있다.
즉, 제 1 발광층(320)의 제 1 인광 도펀트인 제 2 화합물(324)과 제 4 발광층(370)의 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(374)은 동일한 화학 구조식을 가지며 서로 같은 화합물이거나 다른 화합물일 수 있다.
예를 들어, 제 1 발광층(320)의 제 1 인광 도펀트인 제 2 화합물(324)과 제 4 발광층(370)의 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(374) 각각은 화학식4의 화합물 중 하나일 수 있다.
[화학식4]
제 2 발광층(330)의 보조 호스트인 제 4 화합물(334)과, 제 3 발광층(360)의 보조 호스트인 제 7 화합물(364) 각각은 화학식5로 표시된다.
[화학식5]
화학식5에서, R21, R22, R23 각각은 독립적으로 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, c1, c2, c3 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이다. X1은 NR26, O, S에서 선택되고, R24, R25, R26 각각은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된다.
예를 들어, c1, c2, c3 각각은 0일 수 있고, R24, R25, R26 각각은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기(예를 들어, 페닐)일 수 있다.
예를 들어, 제 2 발광층(330)의 보조 호스트인 제 4 화합물(334)과, 제 3 발광층(360)의 보조 호스트인 제 7 화합물(364) 각각은 독립적으로 화학식6의 화합물 중 하나일 수 있다.
[화학식6]
제 2 발광층(330)의 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(336)과 제 3 발광층(360)의 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(366) 각각은 화학식7로 표시된다.
[화학식7]
화학식7에서, d1, d2, d3 각각은 독립적으로 0 내지 3의 정수이고, d4, d5 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이다. R31, R32, R33, R34, R35 각각은 독립적으로 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 두 R31, 인접한 두 R32, 인접한 두 R33, 인접한 두 R34, R35 중 적어도 하나는 서로 연결되어 방향족 고리 또는 헤테로방향족 고리를 형성한다. X2, X3 각각은 독립적으로 NR36, O, S에서 선택되고, R36은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된다.
예를 들어, d1, d2는 0일 수 있고, d3, d4, d5 각각은 0 또는 1일 수 있다. R33은 시아노기, 치환되기 않거나 할로겐(예르 들어 F), 시아노기, C1 내지 C10의 알킬기(예를 들어 터셔리부틸) 중 하나로 치환된 C6 내지 C30의 아릴기(예를 들어 페닐), C5 내지 C30의 헤테로아릴기(예를 들어 카바조일)로부터 선택될 수 있다. R34, R35 각각은 독립적으로 C1 내지 C10의 알킬기(예를 들어 터셔리부틸)일 수 있다. X2, X3 각각은 NR36일 수 있고, N36은 C6 내지 C30의 아릴기(예를 들어 페닐)일 수 있다.
즉, 제 2 발광층(330)의 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(336)과 제 3 발광층(360)의 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(366)은 동일한 화학 구조식을 가지며 서로 같은 화합물이거나 다른 화합물일 수 있다.
제 2 발광층(330)의 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(336)과 제 3 발광층(360)의 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(366) 각각은 독립적으로 화학식8의 화합물 중 하나일 수 있다.
[화학식8]
제 1 발광층(320)에서, 제 1 화합물(322)의 중량비는 제 2 화합물(324)보다 크다. 예를 들어, 제 1 발광층(320)에서, 제 2 화합물(324)은 제 1 화합물(322)에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.
제 2 발광층(330)에서, 제 3 화합물(332)과 제 4 화합물(334) 각각의 중량비는 제 5 화합물(336)의 중량비보다 크고, 제 3 화합물(332)의 중량비는 제 4 화합물(334)의 중량비와 같거나 이보다 클 수 있다. 예를 들어, 제 2 발광층(330)에서, 제 4 화합물(334)은 제 3 화합물(332)에 대하여 60 내지 80 중량부로 포함될 수 있고, 제 5 화합물(336)은 제 3 화합물(332)에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
제 3 발광층(360)에서, 제 6 화합물(362)과 제 7 화합물(364) 각각의 중량비는 제 8 화합물(366)의 중량비보다 크고, 제 3 화합물(362)의 중량비는 제 4 화합물(364)의 중량비와 같거나 이보다 클 수 있다. 예를 들어, 제 3 발광층(360)에서, 제 7 화합물(364)은 제 6 화합물(362)에 대하여 60 내지 80 중량부로 포함될 수 있고, 제 8 화합물(366)은 제 6 화합물(332)에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
제 4 발광층(370)에서, 제 9 화합물(372)의 중량비는 제 10 화합물(374)보다 크다. 예를 들어, 제 4 발광층(370)에서, 제 10 화합물(374)은 제 9 화합물(372)에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.
제 1 내지 제 4 발광층(320, 330, 360, 370) 각각은 10 내지 25nm의 두께를 가질 수 있다. 제 1 내지 제 4 발광층(320, 330, 360, 370) 각각의 두께는 서로 같거나 다를 수 있다.
제 2 발광층(330)에서, 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(336, FD)의 최저비점유분자궤도(lowest unoccupied molecular orbital, LUMO) 에너지 준위와 보조 호스트인 제 4 화합물(334, TD)의 LUMO 에너지 준위 차는 0.1eV이하일 수 있다. 또한, 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(336, FD)의 LUMO 에너지 준위와 보조 호스트인 제 4 화합물(334, TD)의 LUMO 에너지 준위 차는 -0.6eV 이상일 수 있다. 예를 들어, 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(336, FD)의 LUMO 에너지 준위와 보조 호스트인 제 4 화합물(334, TD)의 LUMO 에너지 준위 차는 -0.6eV 이상이면서 0.1eV 이하일 수 있다. (0.1eV≥LUMO (FD) - LUMO(TD)≥-0.6 eV)
또한, 제 3 발광층(360)에서, 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(366, FD)의 LUMO 에너지 준위와 보조 호스트인 제 7 화합물(364, TD)의 LUMO 에너지 준위 차는 0.1eV이하일 수 있다. 또한, 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(366, FD)의 LUMO 에너지 준위와 보조 호스트인 제 7 화합물(364, TD)의 LUMO 에너지 준위 차는 -0.6eV 이상일 수 있다. 예를 들어, 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(366, FD)의 LUMO 에너지 준위와 보조 호스트인 제 7 화합물(364, TD)의 LUMO 에너지 준위 차는 -0.6eV 이상이면서 0.1eV이하일 수 있다. (0.1 eV≥LUMO (FD) - LUMO(TD)≥-0.6 eV) 이에 따라, 제 2 발광층(330)과 제 3 발광층(360) 각각에서 엑시플렉서(exciplex) 생성이 방지되며, 제 2 발광층(330)과 제 3 발광층(360) 각각의 발광 효율이 향상된다.
제 1 발광층(320)의 최대발광파장과 제 2 발광층(330)의 최대발광파장의 차이는 20nm 이하이고, 제 3 발광층(360)의 최대발광파장과 제 4 발광층(370)의 최대발광파장의 차이는 20nm 이하이다. 즉, 제 1 발광층(320)의 제 2 화합물(324)의 최대발광파장과 제 2 발광층(330)의 제 5 화합물(336)의 최대발광파장의 차이는 20nm 이하이고, 제 3 발광층(360)의 제 8 화합물(366)의 최대발광파장과 제 4 발광층(370)의 제 10 화합물(374)의 최대발광파장의 차이는 20nm 이하이다. 예를 들어, 제 1 내지 제 4 발광층(320, 330, 360, 370) 각각은 510 내지 540 nm의 발광파장범위를 가질 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 발광층(320, 330)을 포함하는 제 1 발광부(310)의 평균파장과 제 3 및 제 4 발광층(360, 370)을 포함하는 제 2 발광부(350)의 평균파장의 차이는 20nm 이하이다.
제 1 발광부(310)는 제 1 발광물질층(340) 하부에 위치하는 제 1 정공수송층(HTL, 313)과 제 1 발광물질층(340) 상부에 위치하는 제 1 전자수송층(ETL, 319) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 제 1 발광부(310)는 제 1 정공수송층(313) 하부에 위치하는 정공주입층(HIL, 311)을 더 포함할 수 있다.
또한, 제 1 발광부(310)는 제 1 발광물질층(340)과 제 1 정공수송층(313) 사이에 위치하는 제 1 전자차단층(EBL, 315)과 제 1 발광물질층(340)과 제 1 전자수송층(319) 사이에 위치하는 제 1 정공차단층(HBL, 317) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
제 2 발광부(350)는 제 2 발광물질층(380) 하부에 위치하는 제 2 정공수송층(351)과 제 2 발광물질층(380) 상부에 위치하는 제 2 전자수송층(357) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 제 2 발광부(350)는 제 2 전자수송층(357) 하부에 위치하는 전자주입층(359)을 더 포함할 수 있다.
또한, 제 2 발광부(350)는 제 2 발광물질층(380)과 제 2 정공수송층(351) 사이에 위치하는 제 2 전자차단층(353)과 제 2 발광물질층(380)과 제 2 전자수송층(357) 사이에 위치하는 제 2 정공차단층(355) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
전하 생성층(390)은 제 1 및 제 2 발광부(310, 350) 사이에 위치하며, 제 1 발광부(310)와 제 2 발광부(350)는 전하 생성층(390)에 의해 연결된다. 제 1 발광부(310), 전하 생성층(390), 제 2 발광부(350)가 제 1 전극(210) 상에 순차 적층된다. 즉, 제 1 발광부(310)는 제 1 전극(210)과 전하 생성층(390) 사이에 위치하며, 제 2 발광부(350)는 제 2 전극(230)과 전하 생성층(390) 사이에 위치한다.
전하 생성층(390)은 N형 전하 생성층(392)과 P형 전하 생성층(394)이 접합된 PN접합 전하 생성층일 수 있다. N형 전하 생성층(392)은 제 1 전자 수송층(319)과 제 2 정공 수송층(351) 사이에 위치하고, P형 전하 생성층(394)은 N형 전하 생성층(392)과 제 2 정공 수송층(351) 사이에 위치한다. N형 전하 생성층(392)은 전자를 제 1 발광부(310)의 제 1 발광물질층(340)으로 전달하고, P형 전하생성층(394)은 정공을 제 2 발광부(350)의 제 2 발광물질층(380)으로 전달한다.
정공주입층(311)은4,4',4"-tris(3-methylphenylamino)triphenylamine (MTDATA), 4,4',4"-tris(N,N-diphenyl-amino)triphenylamine(NATA), 4,4',4"-tris(N-(naphthalene-1-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine(1T-NATA), 4,4',4"-tris(N-(naphthalene-2-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine(2T-NATA), copper phthalocyanine(CuPc), tris(4-carbazoyl-9-yl-phenyl)amine(TCTA), N,N'-diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine(NPB; NPD), 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylenehexacarbonitrile(dipyrazino[2,3-f:2'3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile; HAT-CN), 1,3,5-tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzene(TDAPB), poly(3,4-ethylenedioxythiphene)polystyrene sulfonate(PEDOT/PSS), N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine 중 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 정공주입층(311)은 1 내지 10nm의 두께를 가질 수 있다.
제 1 및 제 2 정공수송층(313, 351) 각각은 N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine; TPD), NPB(NPD), 4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl(CBP), poly[N,N'-bis(4-butylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine](Poly-TPD), (poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine))] (TFB), di-[4-(N,N-di-p-tolyl-amino)-phenyl]cyclohexane(TAPC), 3,5-di(9H-carbazol-9-yl)-N,N-diphenylaniline(DCDPA), N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine, N-(biphenyl-4-yl)-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)biphenyl-4-amine 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 정공수송층(313, 351) 각각은 20~30nm의 두께를 가질 수 있다. 제 1 정공수송층(313)의 두께와 제 2 정공수송층(351)의 두께는 서로 같거나 다를 수 있다.
제 1 및 제 2 전자수송층(319, 357) 각각은 tris-(8-hydroxyquinoline aluminum(Alq3), 2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole(PBD), spiro-PBD, lithium quinolate(Liq), 1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene(TPBi), bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-biphenyl-4-olato)aluminum(BAlq), 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(Bphen), 2,9-bis(naphthalene-2-yl)4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline(NBphen), 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenathroline(BCP), 3-(4-biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole(TAZ), 4-(naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole(NTAZ), 1,3,5-tri(p-pyrid-3-yl-phenyl)benzene(TpPyPB), 2,4,6-tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)1,3,5-triazine(TmPPPyTz), poly[9,9-bis(3'-((N,N-dimethyl)-N-ethylammonium)-propyl)-2,7-fluorene]-alt-2,7-(9,9-dioctylfluorene)](PFNBr), tris(phenylquinoxaline(TPQ), diphenyl-4-triphenylsilyl-phenylphosphine oxide(TSPO1) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전자수송층(319, 357) 각각은 10 내지 40nm의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 전자수송층(319)의 두께는 제 2 전자수송층(357)의 두께보다 작을 수 있다.
전자주입층(359)은 LiF, CsF, NaF, BaF2와 같은 알칼리 할라이드계 물질 및/또는 Liq, lithium benzoate, sodium stearate와 같은 유기금속계 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전자주입층(359)은 1 내지 10nm의 두께를 가질 수 있다.
제 1 및 제 2 전자차단층(315, 353) 각각은 TCTA, tris[4-(diethylamino)phenyl]amine, N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine, TAPC, MTDATA, 1,3-bis(carbazol-9-yl)benzene(mCP), 3,3'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl(mCBP), CuPc, N,N'-bis[4-[bis(3-methylphenyl)amino]phenyl]-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine(DNTPD), TDAPB, DCDPA, 2,8-bis(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)dibenzo[b,d]thiophene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 전자차단층(315, 353) 각각은 5 내지 15nm의 두께를 가질 수 있다.
제 1 및 제 2 정공차단층(317, 355) 각각은 BCP, BAlq, Alq3, PBD, spiro-PBD, Liq, bis-4,6-(3,5-di-3-pyridylphenyl)-2-methylpyrimidine(B3PYMPM), bis[2-(diphenylphosphino)phenyl]ether oxide(DPEPO), 9-(6-9H-carbazol-9-yl)pyridine-3-yl)-9H-3,9'-bicarbazole, TSPO1 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 정공차단층(317, 355) 각각은 5 내지 15nm의 두께를 가질 수 있다.
N형 전하생성층(392)은 안트라센 유도체 또는 전술한 전자수송층(319, 357)의 물질인 호스트와 Li인 도펀트를 포함할 수 있다. 예를 들어, Li인 도펀트는 N형 전하생성층(392)에서 0.5wt%를 가질 수 있다. P형 전하생성층(394)은 전술한 정공주입층(311)의 물질을 포함할 수 있다.
N형 전하생성층(392)과 P형 전하생성층(394) 각각은 5 내지 20nm의 두께를 가질 수 있다. 또한, N형 전하생성층(392)의 두께는 P형 전하생성층(394)의 두께보다 클 수 있다.
캡핑층(290)은 투과전극인 제 2 전극(230) 상에 위치한다. 예를 들어, 캡핑층(290)은 정공수송층(313, 351) 물질을 포함할 수 있고 50 내지 200nm의 두께를 가질 수 있다.
전술한 유기발광다이오드(D1)는 제 1 발광부(310)와 제 2 발광부(350)를 포함하고, 제 1 및 제 2 발광부(310, 350) 각각이 인광 발광층과 형광 발광층을 포함한다. 이에 따라, 유기발광다이오드(D1)는 발광효율, 반치폭(색순도), 수명에서 장점을 갖는다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유기발광다이오드(D2)는 반사전극인 제 1 전극(210)과, 제 1 전극(210)과 마주하는 투과전극(반투과전극)인 제 2 전극(230)과, 제 1 및 제 2 전극(210, 230) 사이에 위치하는 유기 발광층(220)을 포함한다. 유기 발광층(220)은 제 1 발광층(420)과 제 2 발광층(430)을 포함하는 제 1 발광물질층(440)을 포함하는 제 1 발광부(410)와, 제 3 발광층(460)과 제 4 발광층(470)을 포함하는 제 2 발광부(450)를 포함한다. 또한, 유기 발광층(220)은 제 1 발광부(410)와 제 2 발광부(450) 사이에 위치하는 전하생성층(490)을 더 포함할 수 있다. 또한, 유기발광다이오드(D2)는 광추출 향상을 위한 캡핑층(290)을 더 포함할 수 있다.
유기발광 표시장치는 적색 화소영역, 녹색 화소영역, 청색 화소영역을 포함하고, 유기발광다이오드(D2)는 녹색 화소영역에 위치한다.
제 1 전극(210)은 양극일 수 있고, 제 2 전극(230)은 음극일 수 있다. 제 1 전극(210)은 반사전극이고, 제 2 전극(230)은 투과(반투과)전극이다. 예를 들어, 제 1 전극(210)은 ITO/Ag/ITO 구조를 갖고, 제 2 전극(230)은 MgAg로 이루어질 수 있다.
제 1 발광부(410)에서, 제 1 발광층(420)은 제 1 전극(210)과 제 2 발광층(430) 사이에 위치한다. 제 1 발광층(420)은 형광 발광층이고, 제 2 발광층(430)은 인광 발광층이다. 제 2 발광부(450)에서, 제 4 발광층(470)은 제 2 전극(230)과 제 3 발광층(460) 사이에 위치한다. 제 3 발광층(460)은 인광 발광층이고, 제 4 발광층(470)은 형광 발광층이다. 즉, 제 1 발광부(410)에서, 인광 발광층인 제 2 발광층(430)이 투과전극(반투과전극)인 제 2 전극(230) 측에 위치하고, 제 2 발광부(450)에서, 형광 발광층인 제 4 발광층(470)이 투과전극인 제 2 전극(230) 측에 위치한다.
제 1 발광층(420)은 제 2 호스트인 제 3 화합물(422), 보조 호스트(또는 보조 도펀트)인 제 4 화합물(424), 제 1 형광 도펀트(발광체)인 제 5 화합물(426)을 포함한다. 제 2 발광층(430)은 제 1 호스트인 제 1 화합물(432)와 제 1 인광 도펀트(발광체)인 제 2 화합물(434)을 포함한다. 제 4 화합물(424)은 지연형광 화합물이다.
제 3 발광층(460)은 제 4 호스트인 제 9 화합물(462)와 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(464)을 포함한다. 제 4 발광층(470)은 제 3 호스트인 제 6 화합물(472), 보조 호스트(또는 보조 도펀트)인 제 7화합물(474), 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(476)을 포함한다. 제 7 화합물(474)은 지연형광 화합물이다.
제 2 발광층(430)의 호스트인 제 1 화합물(432), 제 1 발광층(420)의 호스트인 제 3 화합물(422), 제 4 발광층(470)의 호스트인 제 6 화합물(472), 제 3 발광층(460)의 호스트인 제 9 화합물(462) 각각은 화학식1-1로 표시된다.
즉, 제 2 발광층(430)의 호스트인 제 1 화합물(432), 제 1 발광층(420)의 호스트인 제 3 화합물(422), 제 4 발광층(470)의 호스트인 제 6 화합물(472), 제 3 발광층(460)의 호스트인 제 9 화합물(462)은 동일한 화학 구조식을 가지며 서로 같은 화합물이거나 다른 화합물일 수 있다.
예를 들어, 제 2 발광층(430)의 호스트인 제 1 화합물(432), 제 1 발광층(420)의 호스트인 제 3 화합물(422), 제 4 발광층(470)의 호스트인 제 6 화합물(472), 제 3 발광층(460)의 호스트인 제 9 화합물(462) 각각은 화학식1-2, 화학식1-3, 화학식1-4 중 하나로 표시될 수 있다. 제 2 발광층(430)의 호스트인 제 1 화합물(432), 제 1 발광층(420)의 호스트인 제 3 화합물(422), 제 4 발광층(470)의 호스트인 제 6 화합물(472), 제 3 발광층(460)의 호스트인 제 9 화합물(462) 각각은 독립적으로 화학식2의 화합물에서 선택될 수 있다.
제 2 발광층(430)의 제 1 인광 도펀트인 제 2 화합물(434)과 제 3 발광층(460)의 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(464) 각각은 화학식3으로 표시되는 이리듐 화합물이다.
즉, 제 2 발광층(430)의 제 1 인광 도펀트인 제 2 화합물(434)과 제 3 발광층(460)의 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(464)은 동일한 화학 구조식을 가지며 서로 같은 화합물이거나 다른 화합물일 수 있다.
예를 들어, 제 2 발광층(430)의 제 1 인광 도펀트인 제 2 화합물(434)과 제 3 발광층(460)의 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(464) 각각은 독립적으로 화학식4의 화합물에서 선택될 수 있다.
제 1 발광층(420)의 보조 호스트인 제 4 화합물(424)과, 제 4 발광층(470)의 보조 호스트인 제 7 화합물(474) 각각은 화학식5로 표시된다.
즉, 제 1 발광층(420)의 보조 호스트인 제 4 화합물(424)과, 제 4 발광층(470)의 보조 호스트인 제 7 화합물(474)은 동일한 화학 구조식을 가지며 서로 같은 화합물이거나 다른 화합물일 수 있다.
예를 들어, 제 1 발광층(420)의 보조 호스트인 제 4 화합물(424)과, 제 4 발광층(470)의 보조 호스트인 제 7 화합물(474) 각각은 독립적으로 화학식6의 화합물에서 선택될 수 있다.
제 1 발광층(420)의 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(426)과 제 4 발광층(470)의 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(476) 각각은 화학식7로 표시된다.
즉, 제 1 발광층(420)의 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(426)과 제 4 발광층(470)의 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(476)은 동일한 화학 구조식을 가지며 서로 같은 화합물이거나 다른 화합물일 수 있다.
예를 들어, 제 1 발광층(420)의 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(426)과 제 4 발광층(470)의 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(476) 각각은 독립적으로 화학식8의 화합물에서 선택될 수 있다.
제 1 발광층(420)에서, 제 3 화합물(422)과 제 4 화합물(424) 각각의 중량비는 제 5 화합물(426)의 중량비보다 크고, 제 3 화합물(422)의 중량비는 제 4 화합물(424)의 중량비와 같거나 이보다 클 수 있다. 예를 들어, 제 1 발광층(420)에서, 제 4 화합물(424)은 제 3 화합물(422)에 대하여 60 내지 80 중량부로 포함될 수 있고, 제 5 화합물(426)은 제 3 화합물(422)에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
제 2 발광층(430)에서, 제 1 화합물(432)의 중량비는 제 2 화합물(434)보다 크다. 예를 들어, 제 2 발광층(430)에서, 제 2 화합물(434)은 제 1 화합물(432)에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.
제 3 발광층(460)에서, 제 9 화합물(462)의 중량비는 제 10 화합물(464)보다 크다. 예를 들어, 제 3 발광층(460)에서, 제 10 화합물(464)은 제 9 화합물(462)에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.
제 4 발광층(470)에서, 제 6 화합물(472)과 제 7 화합물(474) 각각의 중량비는 제 8 화합물(476)의 중량비보다 크고, 제 3 화합물(472)의 중량비는 제 4 화합물(474)의 중량비와 같거나 이보다 클 수 있다. 예를 들어, 제 4 발광층(470)에서, 제 7 화합물(474)은 제 6 화합물(472)에 대하여 60 내지 80 중량부로 포함될 수 있고, 제 8 화합물(476)은 제 6 화합물(472)에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
제 1 내지 제 4 발광층(420, 430, 460, 470) 각각은 10 내지 25nm의 두께를 가질 수 있다. 제 1 내지 제 4 발광층(420, 430, 460, 470) 각각의 두께는 서로 같거나 다를 수 있다.
제 1 발광층(420)에서, 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(426, FD)의 LUMO 에너지 준위와 보조 호스트인 제 4 화합물(424, TD)의 LUMO 에너지 준위 차는 -0.6eV 이상이면서 0.1eV 이하일 수 있다. (0.1 eV≥LUMO (FD) - LUMO(TD)≥-0.6 eV) 또한, 제 4 발광층(470)에서, 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(476, FD)의 LUMO 에너지 준위와 보조 호스트인 제 7 화합물(474, TD)의 LUMO 에너지 준위 차는 -0.6eV 이상이면서 0.1eV 이하일 수 있다. (0.1 eV≥LUMO (FD) - LUMO(TD)≥-0.6 eV) 이에 따라, 제 1 발광층(420)과 제 4 발광층(470) 각각에서 엑시플렉서(exciplex) 생성이 방지되며, 제 2 발광층(420)과 제 4 발광층(470) 각각의 발광 효율이 향상된다.
제 1 발광층(420)의 최대발광파장과 제 2 발광층(430)의 최대발광파장의 차이는 20nm 이하이고, 제 3 발광층(460)의 최대발광파장과 제 4 발광층(470)의 최대발광파장의 차이는 20nm 이하이다. 즉, 제 2 발광층(430)의 제 2 화합물(434)의 최대발광파장과 제 1 발광층(420)의 제 5 화합물(426)의 최대발광파장의 차이는 20nm 이하이고, 제 4 발광층(470)의 제 8 화합물(476)의 최대발광파장과 제 3 발광층(460)의 제 10 화합물(464)의 최대발광파장의 차이는 20nm 이하이다. 예를 들어, 제 1 내지 제 4 발광층(420, 430, 460, 470) 각각은 510 내지 540 nm의 발광파장범위를 가질 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 발광층(420, 430)을 포함하는 제 1 발광부(410)의 평균파장과 제 3 및 제 4 발광층(460, 470)을 포함하는 제 2 발광부(450)의 평균파장의 차이는 20nm 이하이다.
제 1 발광부(410)는 제 1 발광물질층(440) 하부에 위치하는 제 1 정공수송층(HTL, 413)과 제 1 발광물질층(440) 상부에 위치하는 제 1 전자수송층(ETL, 419) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 제 1 발광부(410)는 제 1 정공수송층(413) 하부에 위치하는 정공주입층(HIL, 411)을 더 포함할 수 있다.
또한, 제 1 발광부(410)는 제 1 발광물질층(440)과 제 1 정공수송층(413) 사이에 위치하는 제 1 전자차단층(EBL, 415)과 제 1 발광물질층(440)과 제 1 전자수송층(419) 사이에 위치하는 제 1 정공차단층(HBL, 417) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
제 2 발광부(450)는 제 2 발광물질층(480) 하부에 위치하는 제 2 정공수송층(451)과 제 2 발광물질층(480) 상부에 위치하는 제 2 전자수송층(457) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 제 2 발광부(450)는 제 2 전자수송층(457) 하부에 위치하는 전자주입층(459)을 더 포함할 수 있다.
또한, 제 2 발광부(450)는 제 2 발광물질층(480)과 제 2 정공수송층(451) 사이에 위치하는 제 2 전자차단층(453)과 제 2 발광물질층(480)과 제 2 전자수송층(457) 사이에 위치하는 제 2 정공차단층(455) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
전하 생성층(490)은 제 1 및 제 2 발광부(410, 450) 사이에 위치하며, 제 1 발광부(410)와 제 2 발광부(450)는 전하 생성층(490)에 의해 연결된다. 제 1 발광부(410), 전하 생성층(490), 제 2 발광부(450)가 제 1 전극(210) 상에 순차 적층된다. 즉, 제 1 발광부(410)는 제 1 전극(210)과 전하 생성층(490) 사이에 위치하며, 제 2 발광부(450)는 제 2 전극(230)과 전하 생성층(490) 사이에 위치한다.
전하 생성층(490)은 N형 전하 생성층(492)과 P형 전하 생성층(494)이 접합된 PN접합 전하 생성층일 수 있다. N형 전하 생성층(492)은 제 1 전자 수송층(419)과 제 2 정공 수송층(451) 사이에 위치하고, P형 전하 생성층(494)은 N형 전하 생성층(492)과 제 2 정공 수송층(451) 사이에 위치한다. N형 전하 생성층(492)은 전자를 제 1 발광부(410)의 제 1 발광물질층(440)으로 전달하고, P형 전하생성층(494)은 정공을 제 2 발광부(450)의 제 2 발광물질층(480)으로 전달한다.
캡핑층(290)은 투과전극인 제 2 전극(230) 상에 위치한다. 예를 들어, 캡핑층(290)은 정공수송층(413, 451) 물질을 포함할 수 있고 50 내지 200nm의 두께를 가질 수 있다.
전술한 유기발광다이오드(D2)는 제 1 발광부(410)와 제 2 발광부(450)를 포함하고, 제 1 및 제 2 발광부(410, 450) 각각이 인광 발광층과 형광 발광층을 포함한다. 이에 따라, 유기발광다이오드(D2)는 발광효율, 반치폭(색순도), 수명에서 장점을 갖는다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 유기발광다이오드(D3)는 반사전극인 제 1 전극(210)과, 제 1 전극(210)과 마주하는 투과전극(반투과전극)인 제 2 전극(230)과, 제 1 및 제 2 전극(210, 230) 사이에 위치하는 유기 발광층(220)을 포함한다. 유기 발광층(220)은 제 1 발광층(520)과 제 2 발광층(530)을 포함하는 제 1 발광물질층(540)을 포함하는 제 1 발광부(510)와, 제 3 발광층(560)과 제 4 발광층(570)을 포함하는 제 2 발광부(550)를 포함한다. 또한, 유기 발광층(220)은 제 1 발광부(510)와 제 2 발광부(550) 사이에 위치하는 전하생성층(590)을 더 포함할 수 있다. 또한, 유기발광다이오드(D3)는 광추출 향상을 위한 캡핑층(290)을 더 포함할 수 있다.
유기발광 표시장치는 적색 화소영역, 녹색 화소영역, 청색 화소영역을 포함하고, 유기발광다이오드(D1)는 녹색 화소영역에 위치한다.
제 1 전극(210)은 양극일 수 있고, 제 2 전극(230)은 음극일 수 있다. 제 1 전극(210)은 반사전극이고, 제 2 전극(230)은 투과(반투과)전극이다. 예를 들어, 제 1 전극(210)은 ITO/Ag/ITO 구조를 갖고, 제 2 전극(230)은 MgAg로 이루어질 수 있다.
제 1 발광부(510)에서, 제 1 발광층(520)은 제 1 전극(210)과 제 2 발광층(530) 사이에 위치한다. 제 1 발광층(520)은 인광 발광층이고, 제 2 발광층(530)은 형광 발광층이다. 제 2 발광부(510)에서, 제 4 발광층(570)은 제 2 전극(230)과 제 3 발광층(560) 사이에 위치한다. 제 3 발광층(560)은 인광 발광층이고, 제 4 발광층(370)은 형광 발광층이다. 즉, 제 1 발광부(510)에서, 형광 발광층인 제 2 발광층(530)이 투과전극(반투과전극)인 제 2 전극(230) 측에 위치하고, 제 2 발광부(550)에서, 형광 발광층인 제 4 발광층(570)이 투과전극인 제 2 전극(230) 측에 위치한다.
제 1 발광층(520)은 제 1 호스트인 제 1 화합물(522)와 제 1 인광 도펀트(발광체)인 제 2 화합물(524)을 포함한다. 제 2 발광층(530)은 제 2 호스트인 제 3 화합물(532), 보조 호스트(또는 보조 도펀트)인 제 4 화합물(534), 제 1 형광 도펀트(발광체)인 제 5 화합물(536)을 포함한다. 제 4 화합물(534)은 지연형광 화합물이다.
제 3 발광층(560)은 제 4 호스트인 제 9 화합물(562)와 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(564)을 포함한다. 제 4 발광층(570)은 제 3 호스트인 제 6 화합물(572), 보조 호스트(또는 보조 도펀트)인 제 7화합물(574), 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(576)을 포함한다. 제 7 화합물(574)은 지연형광 화합물이다.
제 1 발광층(520)의 호스트인 제 1 화합물(522), 제 2 발광층(530)의 호스트인 제 3 화합물(532), 제 4 발광층(570)의 호스트인 제 6 화합물(572), 제 3 발광층(560)의 호스트인 제 9 화합물(562) 각각은 화학식1-1로 표시된다.
즉, 제 1 발광층(520)의 호스트인 제 1 화합물(522), 제 2 발광층(530)의 호스트인 제 3 화합물(532), 제 4 발광층(570)의 호스트인 제 6 화합물(572), 제 3 발광층(560)의 호스트인 제 9 화합물(562)은 동일한 화학 구조식을 가지며 서로 같은 화합물이거나 다른 화합물일 수 있다.
예를 들어, 제 1 발광층(520)의 호스트인 제 1 화합물(522), 제 2 발광층(530)의 호스트인 제 3 화합물(532), 제 4 발광층(570)의 호스트인 제 6 화합물(572), 제 3 발광층(560)의 호스트인 제 9 화합물(562) 각각은 화학식1-2, 화학식1-3, 화학식1-4 중 하나로 표시될 수 있다. 제 1 발광층(520)의 호스트인 제 1 화합물(522), 제 2 발광층(530)의 호스트인 제 3 화합물(532), 제 4 발광층(570)의 호스트인 제 6 화합물(572), 제 3 발광층(560)의 호스트인 제 9 화합물(562) 각각은 독립적으로 화학식2의 화합물에서 선택될 수 있다.
제 1 발광층(520)의 제 1 인광 도펀트인 제 2 화합물(524)과 제 3 발광층(560)의 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(564) 각각은 화학식3으로 표시되는 이리듐 화합물이다.
즉, 제 1 발광층(520)의 제 1 인광 도펀트인 제 2 화합물(524)과 제 3 발광층(560)의 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(564)은 동일한 화학 구조식을 가지며 서로 같은 화합물이거나 다른 화합물일 수 있다.
예를 들어, 제 1 발광층(520)의 제 1 인광 도펀트인 제 2 화합물(524)과 제 3 발광층(560)의 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(564) 각각은 독립적으로 화학식4의 화합물에서 선택될 수 있다.
제 2 발광층(530)의 보조 호스트인 제 4 화합물(534)과, 제 4 발광층(570)의 보조 호스트인 제 7 화합물(574) 각각은 화학식5로 표시된다.
즉, 제 2 발광층(530)의 보조 호스트인 제 4 화합물(534)과, 제 4 발광층(570)의 보조 호스트인 제 7 화합물(574)은 동일한 화학 구조식을 가지며 서로 같은 화합물이거나 다른 화합물일 수 있다.
예를 들어, 제 2 발광층(530)의 보조 호스트인 제 4 화합물(534)과, 제 4 발광층(570)의 보조 호스트인 제 7 화합물(574) 각각은 독립적으로 화학식6의 화합물에서 선택될 수 있다.
제 2 발광층(530)의 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(536)과 제 4 발광층(570)의 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(576) 각각은 화학식7로 표시된다.
즉, 제 2 발광층(530)의 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(536)과 제 4 발광층(570)의 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(576)은 동일한 화학 구조식을 가지며 서로 같은 화합물이거나 다른 화합물일 수 있다.
예를 들어, 제 2 발광층(530)의 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(536)과 제 4 발광층(570)의 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(576) 각각은 독립적으로 화학식8의 화합물에서 선택될 수 있다.
제 1 발광층(520)에서, 제 1 화합물(522)의 중량비는 제 2 화합물(524)보다 크다. 예를 들어, 제 1 발광층(520)에서, 제 2 화합물(524)은 제 1 화합물(522)에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.
제 2 발광층(530)에서, 제 3 화합물(532)과 제 4 화합물(534) 각각의 중량비는 제 5 화합물(536)의 중량비보다 크고, 제 3 화합물(532)의 중량비는 제 4 화합물(534)의 중량비와 같거나 이보다 클 수 있다. 예를 들어, 제 2 발광층(530)에서, 제 4 화합물(534)은 제 3 화합물(532)에 대하여 60 내지 80 중량부로 포함될 수 있고, 제 5 화합물(536)은 제 3 화합물(532)에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
제 3 발광층(560)에서, 제 9 화합물(562)의 중량비는 제 10 화합물(564)보다 크다. 예를 들어, 제 3 발광층(560)에서, 제 10 화합물(564)은 제 9 화합물(562)에 대하여 1 내지 20 중량부로 포함될 수 있다.
제 4 발광층(570)에서, 제 6 화합물(572)과 제 7 화합물(574) 각각의 중량비는 제 8 화합물(576)의 중량비보다 크고, 제 3 화합물(572)의 중량비는 제 4 화합물(574)의 중량비와 같거나 이보다 클 수 있다. 예를 들어, 제 4 발광층(570)에서, 제 7 화합물(574)은 제 6 화합물(572)에 대하여 60 내지 80 중량부로 포함될 수 있고, 제 8 화합물(576)은 제 6 화합물(572)에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
제 1 내지 제 4 발광층(520, 530, 560, 570) 각각은 10 내지 25nm의 두께를 가질 수 있다. 제 1 내지 제 4 발광층(520, 530, 560, 570) 각각의 두께는 서로 같거나 다를 수 있다.
제 2 발광층(530)에서, 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(436, FD)의 LUMO 에너지 준위와 보조 호스트인 제 4 화합물(534, TD)의 LUMO 에너지 준위 차는 -0.6eV 이상이면서 0.1eV 이하일 수 있다. (0.1 eV≥LUMO (FD) - LUMO(TD)≥-0.6 eV) 또한, 제 4 발광층(470)에서, 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(476, FD)의 LUMO 에너지 준위와 보조 호스트인 제 7 화합물(474, TD)의 LUMO 에너지 준위 차는 -0.6eV 이상이면서 0.1eV 이하일 수 있다. (0.1 eV≥LUMO (FD) - LUMO(TD)≥-0.6 eV) 이에 따라, 제 2 발광층(530)과 제 4 발광층(570) 각각에서 엑시플렉서(exciplex) 생성이 방지되며, 제 2 발광층(530)과 제 4 발광층(570) 각각의 발광 효율이 향상된다.
제 1 발광층(520)의 최대발광파장과 제 2 발광층(530)의 최대발광파장의 차이는 20nm 이하이고, 제 3 발광층(560)의 최대발광파장과 제 4 발광층(570)의 최대발광파장의 차이는 20nm 이하이다. 즉, 제 2 발광층(530)의 제 5 화합물(536)의 최대발광파장과 제 1 발광층(520)의 제 2 화합물(524)의 최대발광파장의 차이는 20nm 이하이고, 제 4 발광층(570)의 제 8 화합물(576)의 최대발광파장과 제 3 발광층(560)의 제 10 화합물(564)의 최대발광파장의 차이는 20nm 이하이다. 예를 들어, 제 1 내지 제 4 발광층(520, 530, 560, 570) 각각은 510 내지 540 nm의 발광파장범위를 가질 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 발광층(520, 530)을 포함하는 제 1 발광부(510)의 평균파장과 제 3 및 제 4 발광층(560, 570)을 포함하는 제 2 발광부(550)의 평균파장의 차이는 20nm 이하이다.
제 1 발광물질층(540)에서, 투과전극인 제 2 전극(230)에 근접한 제 2 발광층(530)의 제 2 발광피크의 세기는 제 1 발광층(520)의 제 2 발광피크의 세기와 같거나 이보다 작다. 즉, 제 1 발광물질층(540)에서, 제 2 발광층(530)의 발광체인 제 5 화합물(536)의 제 2 발광피크의 세기는 제 1 발광층(520)의 발광체인 제 2 화합물(524)의 제 2 발광피크의 세기와 같거나 이보다 작다. 바람직하게는, 제 1 발광물질층(540)에서, 제 2 발광층(530)의 제 2 발광피크의 세기가 제 1 발광층(520)의 제 2 발광피크의 세기보다 작다.
또한, 제 2 발광물질층(580)에서, 투과전극인 제 2 전극(230)에 근접한 제 4 발광층(570)의 제 2 발광피크의 세기는 제 3 발광층(560)의 제 2 발광피크의 세기와 같거나 이보다 작다. 즉, 제 2 발광물질층(580)에서, 제 4 발광층(570)의 발광체인 제 8 화합물(576)의 제 2 발광피크의 세기는 제 3 발광층(560)의 발광체인 제 10 화합물(564)의 제 2 발광피크의 세기와 같거나 이보다 작다. 바람직하게는, 제 2 발광물질층(580)에서, 제 4 발광층(570)의 제 2 발광피크의 세기가 제 3 발광층(560)의 제 2 발광피크의 세기보다 작다.
인광 도펀트(화학식4의 화합물PD1, 화합물PD2)와 형광 도펀트(화학식8의 화합물FD1, 화합물FD2, 화합물FD3)의 PL 스펙트럼을 도시한 도 6a 내지 도6e를 참조하면, 제 1 발광층(520)의 제 2 화합물(524)과 제 3 발광층(560)의 제 10 화합물(564)일 수 있는 화합물PD1, 화합물PD2 각각의 제 2 발광피크는 제 2 발광층(530)의 제 5 화합물(536)과 제 4 발광층(570)의 제 8 화합물(576)일 수 있는 화합물FD1, 화합물FD2, 화합물FD3 각각의 발광피크보다 크다.
이에 따라, 유기발광다이오드(D3)에서 캐버티(cavity) 효과가 강화되어, 발광효율 및 색순도가 크게 향상된다.
제 1 발광층(520)의 제 2 화합물(524)에서, 제 1 발광피크 세기(I1st)에 대한 제 2 발광피크 세기(I2nd)의 비율은 0.55 이상 1 미만이다. (0.55≤(I2nd/I1st)<1.0) 또한, 제 3 발광층(560)의 제 10 화합물(564)에서, 제 1 발광피크 세기(I1st)에 대한 제 2 발광피크 세기(I2nd)의 비율은 0.55 이상 1 미만이다. (0.55≤(I2nd/I1st)<1.0) 이에 따라, 유기발광다이오드(D3)의 발광효율(휘도)가 크게 증가한다.
도 6a 및 도6b를 참조하면, 제 1 발광층(520)의 제 2 화합물(524)과 제 3 발광층(560)의 제 10 화합물(564)일 수 있는 화합물PD1, 화합물PD2에서, 제 1 발광피크 세기(I1st)에 대한 제 2 발광피크 세기(I2nd)의 비율 각각은 약 0.57, 약 0.6이다.
제 1 발광부(510)는 제 1 발광물질층(540) 하부에 위치하는 제 1 정공수송층(HTL, 513)과 제 1 발광물질층(540) 상부에 위치하는 제 1 전자수송층(ETL, 519) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 제 1 발광부(510)는 제 1 정공수송층(513) 하부에 위치하는 정공주입층(HIL, 511)을 더 포함할 수 있다.
또한, 제 1 발광부(510)는 제 1 발광물질층(540)과 제 1 정공수송층(513) 사이에 위치하는 제 1 전자차단층(EBL, 515)과 제 1 발광물질층(540)과 제 1 전자수송층(519) 사이에 위치하는 제 1 정공차단층(HBL, 517) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
제 2 발광부(550)는 제 2 발광물질층(580) 하부에 위치하는 제 2 정공수송층(551)과 제 2 발광물질층(580) 상부에 위치하는 제 2 전자수송층(557) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 제 2 발광부(550)는 제 2 전자수송층(557) 하부에 위치하는 전자주입층(559)을 더 포함할 수 있다.
또한, 제 2 발광부(550)는 제 2 발광물질층(580)과 제 2 정공수송층(551) 사이에 위치하는 제 2 전자차단층(553)과 제 2 발광물질층(580)과 제 2 전자수송층(557) 사이에 위치하는 제 2 정공차단층(555) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
전하 생성층(590)은 제 1 및 제 2 발광부(510, 550) 사이에 위치하며, 제 1 발광부(510)와 제 2 발광부(550)는 전하 생성층(590)에 의해 연결된다. 제 1 발광부(510), 전하 생성층(590), 제 2 발광부(550)가 제 1 전극(210) 상에 순차 적층된다. 즉, 제 1 발광부(510)는 제 1 전극(210)과 전하 생성층(590) 사이에 위치하며, 제 2 발광부(550)는 제 2 전극(230)과 전하 생성층(590) 사이에 위치한다.
전하 생성층(590)은 N형 전하 생성층(592)과 P형 전하 생성층(594)이 접합된 PN접합 전하 생성층일 수 있다. N형 전하 생성층(592)은 제 1 전자 수송층(519)과 제 2 정공 수송층(551) 사이에 위치하고, P형 전하 생성층(594)은 N형 전하 생성층(592)과 제 2 정공 수송층(551) 사이에 위치한다. N형 전하 생성층(592)은 전자를 제 1 발광부(510)의 제 1 발광물질층(540)으로 전달하고, P형 전하생성층(594)은 정공을 제 2 발광부(550)의 제 2 발광물질층(580)으로 전달한다.
캡핑층(290)은 투과전극인 제 2 전극(230) 상에 위치한다. 예를 들어, 캡핑층(290)은 정공수송층(513, 551) 물질을 포함할 수 있고 50 내지 200nm의 두께를 가질 수 있다.
전술한 유기발광다이오드(D3)는 제 1 발광부(510)와 제 2 발광부(550)를 포함하고, 제 1 및 제 2 발광부(510, 550) 각각이 인광 발광층과 형광 발광층을 포함한다. 이에 따라, 유기발광다이오드(D3)는 발광효율, 반치폭(색순도), 수명에서 장점을 갖는다.
도 7은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 유기발광표시장치(600)는 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3)이 정의된 기판(610)과, 기판(610) 상부에 위치하는 박막트랜지스터(Tr)와, 박막트랜지스터(Tr) 상부에 위치하며 박막트랜지스터(Tr)에 연결되는 유기발광다이오드(D)를 포함한다.
예를 들어, 제 1 화소영역(P1)은 녹색 화소영역이고, 제 2 화소영역(P2)은 적색 화소영역이며, 제 3 화소영역(P3)은 청색 화소영역일 수 있다. 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3)은 단위화소(pixel unit)를 구성한다. 이와 달리, 단위화소는 백색 화소영역인 제 4 화소영역을 더 포함할 수 있다.
기판(610)은 유리 기판 또는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.
기판(610) 상에 버퍼층(612)이 형성되고, 버퍼층(612) 상에 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 버퍼층(612)은 생략될 수 있다.
박막트랜지스터(Tr)는 버퍼층(612) 위에 위치한다. 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극을 포함하고 구동 소자로 기능한다. 즉, 박막트랜지스터(Tr)는 구동 박막트랜지스터(도 1의 Td)일 수 있다.
박막트랜지스터(Tr) 상에는 평탄화층(650)이 위치한다. 평탄화층(650)은 상면이 평탄하며, 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극을 노출하는 드레인 컨택홀(652)을 갖는다.
유기발광다이오드(D)는 평탄화층(650) 상에 위치하며 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극에 연결되는 제 1 전극(210)과, 제 1 전극(210) 상에 순차 적층되는 유기발광층(220) 및 제 2 전극(230)을 포함한다. 유기발광다이오드(D)는 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3) 각각에 위치하며 서로 다른 색의 광을 발광한다. 예를 들어, 제 1 화소영역(P1)의 유기발광다이오드(D)는 녹색 광을 발광하고, 제 2 화소영역(P2)의 유기발광다이오드(D)는 적색 광을 발광하며, 제 3 화소영역(P3)의 유기발광다이오드(D)는 청색 광을 발광할 수 있다.
제 1 전극(210)은 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성되고, 제 2 전극(230)은 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3)에 대응하여 일체로 형성된다.
제 1 전극(210)은 양극과 음극 중 하나일 수 있고, 제 2 전극(230)은 양극과 음극 중 다른 하나일 수 있다. 또한, 제 1 전극(210)은 반사전극이고, 제 2 전극(230)은 투과전극(또는 반투과전극)이다. 즉, 유기발광다이오드(D)로부터의 빛은 제 2 전극(230)을 통과하여 영상이 표시된다. (상부 발광 방식 유기발광 표시장치)
예를 들어, 제 1 전극(210)은 양극일 수 있으며, 일함수(work function) 값이 비교적 큰 도전성 물질, 예를 들어 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide; TCO)로 이루어지는 투명 도전성 산화물층과 반사층을 포함할 수 있다.
제 2 전극(230)은 음극일 수 있고, 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 제 2 전극(230)은 얇은 두께를 가져 광투과(반투과) 특성을 갖는다.
유기 발광층(220)은 도 3 내지 도 5를 통해 설명한 구조를 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, 유기 발광층(220)은, 제 1 및 제 2 발광층(320, 330)으로 구성되는 제 1 발광물질층(340)을 포함하는 제 1 발광부(310)와, 제 3 및 제 4 발광층(360, 370)으로 구성되는 제 2 발광물질층(380)을 포함하는 제 2 발광부(350)를 포함한다.
제 1 발광부(310)에서, 제 1 발광층(320)은 제 1 전극(210)과 제 2 발광층(330) 사이에 위치한다. 제 1 발광층(320)은 인광 발광층이고, 제 2 발광층(330)은 형광 발광층이다. 제 2 발광부(350)에서, 제 4 발광층(370)은 제 2 전극(230)과 제 3 발광층(360) 사이에 위치한다. 제 3 발광층(360)은 형광 발광층이고, 제 4 발광층(370)은 인광 발광층이다. 즉, 제 1 발광부(310)에서, 형광 발광층인 제 2 발광층(330)이 투과전극(반투과전극)인 제 2 전극(230) 측에 위치하고, 제 2 발광부(350)에서, 인광 발광층인 제 4 발광층(370)이 투과전극인 제 2 전극(230) 측에 위치한다.
제 1 발광층(320)은 제 1 호스트인 제 1 화합물(322)와 제 1 인광 도펀트(발광체)인 제 2 화합물(324)을 포함한다. 제 2 발광층(330)은 제 2 호스트인 제 3 화합물(332), 보조 호스트(또는 보조 도펀트)인 제 4 화합물(334), 제 1 형광 도펀트(발광체)인 제 5 화합물(336)을 포함한다. 제 4 화합물(334)은 지연형광 화합물이다.
제 3 발광층(360)은 제 3 호스트인 제 6 화합물(362), 보조 호스트(또는 보조 도펀트)인 제 7화합물(364), 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(366)을 포함한다. 제 7 화합물(364)은 지연형광 화합물이다. 제 4 발광층(370)은 제 4 호스트인 제 9 화합물(372)와 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(374)을 포함한다.
제 1 발광층(320)의 호스트인 제 1 화합물(322), 제 2 발광층(330)의 호스트인 제 3 화합물(332), 제 3 발광층(360)의 호스트인 제 6 화합물(362), 제 4 발광층(370)의 호스트인 제 9 화합물(372) 각각은 화학식1-1로 표시된다. 제 1 발광층(320)의 제 1 인광 도펀트인 제 2 화합물(324)과 제 4 발광층(370)의 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(374) 각각은 화학식3으로 표시되는 이리듐 화합물이다. 제 2 발광층(330)의 보조 호스트인 제 4 화합물(334)과, 제 3 발광층(360)의 보조 호스트인 제 7 화합물(364) 각각은 화학식5로 표시된다. 제 2 발광층(330)의 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(336)과 제 3 발광층(360)의 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(366) 각각은 화학식7로 표시된다.
도 4를 참조하면, 유기 발광층(220)은, 제 1 및 제 2 발광층(420, 430)으로 구성되는 제 1 발광물질층(440)을 포함하는 제 1 발광부(410)와, 제 3 및 제 4 발광층(460, 470)으로 구성되는 제 2 발광물질층(480)을 포함하는 제 2 발광부(450)를 포함한다.
제 1 발광부(410)에서, 제 1 발광층(420)은 제 1 전극(210)과 제 2 발광층(430) 사이에 위치한다. 제 1 발광층(420)은 형광 발광층이고, 제 2 발광층(430)은 인광 발광층이다. 제 2 발광부(450)에서, 제 4 발광층(470)은 제 2 전극(230)과 제 3 발광층(460) 사이에 위치한다. 제 3 발광층(460)은 인광 발광층이고, 제 4 발광층(470)은 형광 발광층이다. 즉, 제 1 발광부(410)에서, 인광 발광층인 제 2 발광층(430)이 투과전극(반투과전극)인 제 2 전극(230) 측에 위치하고, 제 2 발광부(450)에서, 형광 발광층인 제 4 발광층(470)이 투과전극인 제 2 전극(230) 측에 위치한다.
제 1 발광층(420)은 제 2 호스트인 제 3 화합물(422), 보조 호스트(또는 보조 도펀트)인 제 4 화합물(424), 제 1 형광 도펀트(발광체)인 제 5 화합물(426)을 포함한다. 제 2 발광층(430)은 제 1 호스트인 제 1 화합물(432)와 제 1 인광 도펀트(발광체)인 제 2 화합물(434)을 포함한다. 제 4 화합물(424)은 지연형광 화합물이다.
제 3 발광층(460)은 제 4 호스트인 제 9 화합물(462)와 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(464)을 포함한다. 제 4 발광층(470)은 제 3 호스트인 제 6 화합물(472), 보조 호스트(또는 보조 도펀트)인 제 7화합물(474), 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(476)을 포함한다. 제 7 화합물(474)은 지연형광 화합물이다.
제 2 발광층(430)의 호스트인 제 1 화합물(432), 제 1 발광층(420)의 호스트인 제 3 화합물(422), 제 4 발광층(470)의 호스트인 제 6 화합물(472), 제 3 발광층(460)의 호스트인 제 9 화합물(462) 각각은 화학식1-1로 표시된다. 제 2 발광층(430)의 제 1 인광 도펀트인 제 2 화합물(434)과 제 3 발광층(460)의 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(464) 각각은 화학식3으로 표시되는 이리듐 화합물이다. 제 1 발광층(420)의 보조 호스트인 제 4 화합물(424)과, 제 4 발광층(470)의 보조 호스트인 제 7 화합물(474) 각각은 화학식5로 표시된다. 제 1 발광층(420)의 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(426)과 제 4 발광층(470)의 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(476) 각각은 화학식7로 표시된다.
도 5를 참조하면, 유기 발광층(220)은, 제 1 및 제 2 발광층(520, 530)으로 구성되는 제 1 발광물질층(540)을 포함하는 제 1 발광부(510)와, 제 3 및 제 4 발광층(560, 570)으로 구성되는 제 2 발광물질층(580)을 포함하는 제 2 발광부(550)를 포함한다.
제 1 발광부(510)에서, 제 1 발광층(520)은 제 1 전극(210)과 제 2 발광층(530) 사이에 위치한다. 제 1 발광층(520)은 인광 발광층이고, 제 2 발광층(530)은 형광 발광층이다. 제 2 발광부(510)에서, 제 4 발광층(570)은 제 2 전극(230)과 제 3 발광층(560) 사이에 위치한다. 제 3 발광층(560)은 인광 발광층이고, 제 4 발광층(370)은 형광 발광층이다. 즉, 제 1 발광부(510)에서, 형광 발광층인 제 2 발광층(530)이 투과전극(반투과전극)인 제 2 전극(230) 측에 위치하고, 제 2 발광부(550)에서, 형광 발광층인 제 4 발광층(570)이 투과전극인 제 2 전극(230) 측에 위치한다.
제 1 발광층(520)은 제 1 호스트인 제 1 화합물(522)와 제 1 인광 도펀트(발광체)인 제 2 화합물(524)을 포함한다. 제 2 발광층(530)은 제 2 호스트인 제 3 화합물(532), 보조 호스트(또는 보조 도펀트)인 제 4 화합물(534), 제 1 형광 도펀트(발광체)인 제 5 화합물(536)을 포함한다. 제 4 화합물(534)은 지연형광 화합물이다.
제 3 발광층(560)은 제 4 호스트인 제 9 화합물(562)와 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(564)을 포함한다. 제 4 발광층(570)은 제 3 호스트인 제 6 화합물(572), 보조 호스트(또는 보조 도펀트)인 제 7화합물(574), 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(576)을 포함한다. 제 7 화합물(574)은 지연형광 화합물이다.
제 1 발광층(520)의 호스트인 제 1 화합물(522), 제 2 발광층(530)의 호스트인 제 3 화합물(532), 제 4 발광층(570)의 호스트인 제 6 화합물(572), 제 3 발광층(560)의 호스트인 제 9 화합물(562) 각각은 화학식1-1로 표시된다. 제 1 발광층(520)의 제 1 인광 도펀트인 제 2 화합물(524)과 제 3 발광층(560)의 제 2 인광 도펀트인 제 10 화합물(564) 각각은 화학식3으로 표시되는 이리듐 화합물이다. 제 2 발광층(530)의 보조 호스트인 제 4 화합물(534)과, 제 4 발광층(570)의 보조 호스트인 제 7 화합물(574) 각각은 화학식5로 표시된다. 제 2 발광층(530)의 제 1 형광 도펀트인 제 5 화합물(536)과 제 4 발광층(570)의 제 2 형광 도펀트인 제 8 화합물(576) 각각은 화학식7로 표시된다.
도시하지 않았으나, 유기발광다이오드(D)는 제 2 전극(230) 상에 위치하는 캡핑층(capping layer)을 더 포함할 수 있다. 캡핑층에 의해 유기발광 표시장치(600)의 광 효율이 더욱 향상된다.
제 2 전극(230) 상에는, 외부 수분이 유기발광다이오드(D)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film, 670)이 형성된다. 인캡슐레이션 필름(670)은 무기 절연층과 유기 절연층이 적층된 구조를 가질 수 있다.
도시하지 않았으나, 유기발광표시장치(600)는 적색, 녹색 및 청색 화소영역에 대응하는 컬러 필터(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터는 유기발광다이오드(D)의 상부 또는 인캡슐레이션 필름의 상부에 위치할 수 있다.
또한, 유기발광 표시장치(600)는, 인캡슐레이션 필름(670) 또는 컬러필터(도시하지 않음) 상에 커버 윈도우(도시하지 않음)가 부착될 수 있다. 이때, 기판(610)과 커버 윈도우가 플렉서블 소재로 이루어진 경우, 플렉서블 유기발광 표시장치를 구성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 유기발광표시장치(700)는 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3)이 정의된 기판(710)과, 기판(710) 상부에 위치하는 박막트랜지스터(Tr)와, 박막트랜지스터(Tr) 상부에 위치하며 박막트랜지스터(Tr)에 연결되는 유기발광다이오드(D)를 포함한다.
예를 들어, 제 1 화소영역(P1)은 녹색 화소영역이고, 제 2 화소영역(P2)은 적색 화소영역이며, 제 3 화소영역(P3)은 청색 화소영역일 수 있다. 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3)은 단위화소(pixel unit)를 구성한다. 이와 달리, 단위화소는 백색 화소영역인 제 4 화소영역을 더 포함할 수 있다.
기판(710)은 유리 기판 또는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.
기판(710) 상에 버퍼층(712)이 형성되고, 버퍼층(712) 상에 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 버퍼층(712)은 생략될 수 있다.
박막트랜지스터(Tr)는 버퍼층(712) 위에 위치한다. 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극을 포함하고 구동 소자로 기능한다. 즉, 박막트랜지스터(Tr)는 구동 박막트랜지스터(도 1의 Td)일 수 있다.
박막트랜지스터(Tr) 상에는 평탄화층(750)이 위치한다. 평탄화층(750)은 상면이 평탄하며, 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극을 노출하는 드레인 컨택홀(752)을 갖는다.
유기발광다이오드(D)는 평탄화층(750) 상에 위치하며 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극에 연결되는 제 1 전극(210)과, 제 1 전극(210) 상에 순차 적층되는 유기 발광층(220) 및 제 2 전극(230)을 포함한다. 유기발광다이오드(D)는 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3) 각각에 위치하며 서로 다른 색의 광을 발광한다. 예를 들어, 제 1 화소영역(P1)의 유기발광다이오드(D)는 녹색 광을 발광하고, 제 2 화소영역(P2)의 유기발광다이오드(D)는 적색 광을 발광하며, 제 3 화소영역(P3)의 유기발광다이오드(D)는 청색 광을 발광할 수 있다.
제 1 전극(210)은 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3) 별로 분리되어 형성되고, 제 2 전극(230)은 제 1 내지 제 3 화소영역(P1, P2, P3)에 대응하여 일체로 형성된다.
제 1 전극(210)은 양극과 음극 중 하나일 수 있고, 제 2 전극(230)은 양극과 음극 중 다른 하나일 수 있다. 또한, 제 1 전극(210)은 투과전극(또는 반투과전극)이고, 제 2 전극(230)은 반사전극이다. 즉, 유기발광다이오드(D)로부터의 빛은 제 1 전극을 통과하여 기판(710) 측에서 영상이 표시된다. (하부 발광 방식 유기발광 표시장치)
예를 들어, 제 1 전극(210)은 양극일 수 있으며, 일함수(work function) 값이 비교적 큰 도전성 물질, 예를 들어 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide; TCO)을 포함할 수 있다.
제 2 전극(230)은 음극일 수 있고, 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
유기 발광층(220)은 도 3 내지 도 5를 통해 설명한 구조에서, 제 1 발광층(320, 420, 520)과 제 2 발광층(330, 430, 530)의 적층 순서로 변경되고, 제 3 발광층(360, 460, 560)과 제 4 발광층(370, 470, 570)의 적층 순서로 변경된다.
예를 들어, 도 5의 유기발광다이오드(D3)에서, 제 1 발광물질층(540)에서 형광 발광층인 제 2 발광층(530)이 투과전극인 제 1 전극(210)에 근접하여 위치하고, 제 2 발광물질층(580)에서 형광 발광층인 제 4 발광층(570)이 투과전극인 제 1 전극(210)에 근접하여 위치한다.
제 2 전극(230) 상에는, 외부 수분이 유기발광다이오드(D)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film, 670)이 형성된다. 인캡슐레이션 필름(670)은 무기 절연층과 유기 절연층이 적층된 구조를 가질 수 있다.
도시하지 않았으나, 유기발광표시장치(100)는 적색, 녹색 및 청색 화소영역에 대응하는 컬러 필터(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터는 유기발광다이오드(D)와 기판(610) 사이에 위치할 수 있다.
[유기발광다이오드1]
양극(ITO/APC/ITO), 정공주입층(화학식9-1 화합물, 5 nm), 정공수송층(화학식9-2 화합물, 25 nm), 전자차단층(화학식9-3 화합물, 10 nm), 발광물질층(30 nm), 정공차단층(화학식9-4 화합물, 10 nm), 전자수송층(화학식9-5 화합물, 30 nm), 전자주입층(LiF, 3 nm), 음극(Al, 20 nm), 캡핑층(화학식9-6, 100nm)을 순차 적층하여 녹색 화소영역의 유기발광다이오드를 제작하였다.
[화학식9-1]
[화학식9-2]
[화학식9-3]
[화학식9-4]
[화학식9-5]
[화학식9-6]
1. 비교예
(1) 비교예1 (Ref1)
화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%)을 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
(2) 비교예2 (Ref2)
화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD2(8wt%)을 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
(3) 비교예3 (Ref3)
화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
(4) 비교예4 (Ref4)
화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD2(0.2wt%)을 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
(5) 비교예5 (Ref5)
화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD3(0.2wt%)을 이용하여 발광물질층을 형성하였다.
[유기발광다이오드2]
양극(ITO/APC/ITO), 정공주입층(화학식9-1 화합물, 5 nm), 정공수송층(화학식9-2 화합물, 25 nm), 전자차단층(화학식9-3 화합물, 10 nm), 제 1 발광물질층(30 nm), 정공차단층(화학식9-4 화합물, 10 nm), 전자수송층(화학식9-5 화합물, 15 nm), N형 전하생성층(화학식9-7 화합물(99.5wt%)+Li(0.5wt%), 10nm), P형 전하생성층(화학식9-1 화합물, 8nm), 정공수송층(화학식9-2 화합물, 25 nm), 전자차단층(화학식9-3 화합물, 10 nm), 제 1 발광물질층(30 nm), 정공차단층(화학식9-4 화합물, 10 nm), 전자수송층(화학식9-5 화합물, 30 nm), 전자주입층(LiF, 3 nm), 음극(Al, 20 nm), 캡핑층(화학식9-6, 100nm)을 순차 적층하여 녹색 화소영역의 유기발광다이오드를 제작하였다.
[화학식9-7]
2. 비교예
(1) 비교예6 (Ref6)
화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 1 발광물질층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%)을 이용하여 제 2 발광물질층을 형성하였다.
(2) 비교예7 (Ref7)
화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%)을 이용하여 제 1 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 2 발광층을 형성하였다.
[유기발광다이오드3]
양극(ITO/APC/ITO), 정공주입층(화학식9-1 화합물, 5 nm), 정공수송층(화학식9-2 화합물, 25 nm), 전자차단층(화학식9-3 화합물, 10 nm), 제 1 발광층(15 nm), 제 2 발광층(15 nm), 정공차단층(화학식9-4 화합물, 10 nm), 전자수송층(화학식9-5 화합물, 15 nm), N형 전하생성층(화학식9-7 화합물(99.5wt%)+Li(0.5wt%), 10nm), P형 전하생성층(화학식9-1 화합물, 8nm), 정공수송층(화학식9-2 화합물, 25 nm), 전자차단층(화학식9-3 화합물, 10 nm), 제 3 발광층(15 nm), 제 4 발광층(15 nm), 정공차단층(화학식9-4 화합물, 10 nm), 전자수송층(화학식9-5 화합물, 30 nm), 전자주입층(LiF, 3 nm), 음극(Al, 20 nm), 캡핑층(화학식9-6, 100nm)을 순차 적층하여 녹색 화소영역의 유기발광다이오드를 제작하였다.
3. 실험예
(1) 실험예1 (Ex1)
화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%, I2nd/I1st=0.4)을 이용하여 제 1 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 2 발광층을 형성하였다. 화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%, I2nd/I1st=0.4)을 이용하여 제 3 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 4 발광층을 형성하였다.
(2) 실험예2 (Ex2)
화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%, I2nd/I1st=0.5)을 이용하여 제 1 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 2 발광층을 형성하였다. 화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt% I2nd/I1st=0.5)을 이용하여 제 3 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 4 발광층을 형성하였다.
(3) 실험예3 (Ex3)
화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%, I2nd/I1st=0.7)을 이용하여 제 1 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 2 발광층을 형성하였다. 화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%, I2nd/I1st=0.7)을 이용하여 제 3 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 4 발광층을 형성하였다.
(4) 실험예4 (Ex4)
화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%, I2nd/I1st=0.57)을 이용하여 제 1 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 2 발광층을 형성하였다. 화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%, I2nd/I1st=0.57)을 이용하여 제 3 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 4 발광층을 형성하였다.
(5) 실험예5 (Ex5)
화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 1 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%, I2nd/I1st=0.57)을 이용하여 제 2 발광층을 형성하였다. 화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%, I2nd/I1st=0.57)을 이용하여 제 3 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 4 발광층을 형성하였다.
(6) 실험예6 (Ex6)
화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%, I2nd/I1st=0.57)을 이용하여 제 1 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 2 발광층을 형성하였다. 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 3 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%, I2nd/I1st=0.57)을 이용하여 제 4 발광층을 형성하였다.
(7) 실험예7 (Ex7)
화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 1 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%, I2nd/I1st=0.57)을 이용하여 제 2 발광층을 형성하였다. 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD1(0.2wt%)을 이용하여 제 3 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%, I2nd/I1st=0.57)을 이용하여 제 4 발광층을 형성하였다.
(8) 실험예8 (Ex8)
화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%, I2nd/I1st=0.57)을 이용하여 제 1 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD2(0.2wt%)을 이용하여 제 2 발광층을 형성하였다. 화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD1(8wt%, I2nd/I1st=0.57)을 이용하여 제 3 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD2(0.2wt%)을 이용하여 제 4 발광층을 형성하였다.
(9) 실험예9 (Ex9)
화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD2(8wt%, I2nd/I1st=0.6)을 이용하여 제 1 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD3(0.2wt%)을 이용하여 제 2 발광층을 형성하였다. 화학식2의 화합물H1(92wt%), 화학식4의 화합물PD2(8wt%, I2nd/I1st=0.6)을 이용하여 제 3 발광층을 형성하고, 화학식2의 화합물H1(60wt%), 화학식6의 화합물TD1(39.8wt%), 화학식8의 화합물FD3(0.2wt%)을 이용하여 제 4 발광층을 형성하였다.
비교예1 내지 비교예7, 실험예1 내지 실험예9에서 제작된 유기발광다이오드의 특성(구동전압(V), 휘도(cd/A), 색좌표(CIE), 최대 발광파장(ELmax), 반치폭(FWHM))을 측정하여 표1 및 표2에 기재하였다. 표2에서, "*" 표시된 비교예2, 실험예1 내지 실험예3, 실험예8, 실험예9는 시뮬레이션 데이터이다.
[표1]
[표2]
표1 및 표2에서 보여지는 바와 같이, 유기발광다이오드가 형광 발광층과 인광 발광층을 포함하는 제 1 발광부(제 1, 2 발광층)와 형광 발광층과 인광 발광층을 포함하는 제 2 발광부(제 3, 4 발광층)를 포함하는 실험예1 내지 실험예9에서, 발광효율(휘도)이 증가하고 반치폭이 감소한다.
또한, 인광 도펀트에서 제 1 발광피크 세기(I1st)에 대한 제 2 발광피크 세기(I2nd)의 비율(I2nd/I1st)이 0.5 이하인 실험예1 및 실험예2의 유기발광다이오드와 비교할 때, 인광 도펀트에서 제 1 발광피크 세기(I1st)에 대한 제 2 발광피크 세기(I2nd)의 비율(I2nd/I1st)이 0.55 이상인 실험예3 내지 실험예9의 유기발광다이오드의 발광효율이 크게 증가한다.
또한, 인광 발광층이 투과전극인 제 2 전극에 근접하여 배치되는 실험예7의 유기발광다이오드와 비교할 때, 제 1 및 제 2 발광부 중 적어도 하나에서 형광 발광층이 투과전극인 제 2 전극에 근접하여 배치되는 실험예3 내지 실험예6, 실험예8, 9의 발광효율과 수명이 크게 증가한다.
또한, 반사전극인 제 1 전극에 인접한 제 1 발광부에서 형광 발광층이 투과전극인 제 2 전극 측에 배치되는 실험예6과 비교할 때, 투과전극인 제 2 전극에 인접한 제 2 발광부에서 형광 발광층이 투과전극인 제 2 전극 측에 배치되는 실험예5의 유기발광다이오드가 발광효율과 반치폭에서 장점을 갖는다.
더욱이, 제 1 및 제 2 발광부 모두에서 형광 발광층이 투과전극인 제 2 전극에 근접하여 배치되는 실험예4의 발광효율과 수명이 더욱 증가한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 유기발광다이오드는 각각이 형광 발광층과 인광 발광층을 포함하는 제 1 및 제 2 발광부를 포함하고, 제 1 및 제 2 발광부 중 적어도 하나에서 형광 발광층이 투과전극에 근접하여 배치됨으로써, 캐버티 효과가 강화되고 유기발광다이오드의 특성이 향상된다. 즉, 비교적 작은 제 2 발광피크 세기를 갖는 형광 발광층이 투과 전극 측에 배치되어, 유기발광다이오드의 특성이 향상된다.
반사전극에 인접한 제 1 발광부에서 인광 발광층이 투과전극 측에 배치되고, 투과전극에 인접한 제 2 발광부에서 형광 발광층이 투과전극 측에 배치될 수 있다.
또한, 반사전극에 인접한 제 1 발광부와 투과전극에 인접한 제 2 발광부 모두에서, 형광 발광층이 투과전극 측에 배치될 수 있다.
또한, 인광 발광층의 인광 도펀트에서 제 1 발광피크 세기(I1st)에 대한 제 2 발광피크 세기(I2nd)의 비율이 0.55 이상 1 미만의 값을 가져, 유기발광다이오드의 발광효율(휘도)가 크게 증가한다.
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, 600, 700: 유기발광표시장치
210: 제 1 전극
220: 유기 발광층 230: 제 2 전극
340, 380, 440, 480, 540, 580: 발광물질층
320, 330, 360, 370, 420, 430, 460, 470, 520, 530, 560, 570: 발광층
D, D1, D2, D3: 유기발광다이오드
220: 유기 발광층 230: 제 2 전극
340, 380, 440, 480, 540, 580: 발광물질층
320, 330, 360, 370, 420, 430, 460, 470, 520, 530, 560, 570: 발광층
D, D1, D2, D3: 유기발광다이오드
Claims (14)
- 반사전극과;
상기 반사전극과 마주하는 투과전극과;
제 1 인광 발광층과 제 1 형광 발광층을 포함하는 제 1 발광부와, 제 2 인광 발광층과 제 2 형광 발광층을 포함하는 제 2 발광부를 포함하며, 상기 반사전극과 상기 투과전극 사이에 위치하는 유기 발광층을 포함하고,
상기 제 1 인광 발광층은 제 1 화합물, 제 2 화합물을 포함하며, 상기 제 1 형광 발광층은 제 3 화합물, 제 4 화합물, 제 5 화합물을 포함하고,
상기 제 2 형광 발광층은 제 6 화합물, 제 7 화합물, 제 8 화합물을 포함하며, 상기 제 2 인광 발광층은 제 9 화합물, 제 10 화합물을 포함하고,
상기 제 2 화합물과 상기 제 10 화합물 각각은 화학식3으로 표시되며,
[화학식3]
,
상기 화학식3에서, R11, R12 각각은 독립적으로 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, b1, b2 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이며, R13, R14 각각은 독립적으로 수소, 할로겐, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 제 5 화합물과 상기 제 8 화합물 각각은 화학식7로 표시되며,
[화학식7]
,
상기 화학식7에서, d1, d2, d3 각각은 독립적으로 0 내지 3의 정수이고, d4, d5 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이며, R31, R32, R33, R34, R35 각각은 독립적으로 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나, 인접한 두 R31, 인접한 두 R32, 인접한 두 R33, 인접한 두 R34, R35 중 적어도 하나는 서로 연결되어 방향족 고리 또는 헤테로방향족 고리를 형성하고, X2, X3 각각은 독립적으로 NR36, O, S에서 선택되며, R36은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 화합물과 상기 제 10 화합물 각각은 독립적으로 화학식4의 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
[화학식4]
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 5 화합물과 상기 제 8 화합물 각각은 독립적으로 화학식8의 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
[화학식8]
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 화합물, 상기 제 3 화합물, 상기 제 6 화합물, 상기 제 9 화합물 각각은 화학식1-1로 표시되고,
[화학식1-1]
,
상기 화학식1-1에서, Ar은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되며, R1, R2, R3, R4 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, a1, a2, a3, a4 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
- 제 4 항에 있어서,
상기 화학식1-1은 화학식1-2로 표시되고,
[화학식1-2]
,
상기 화학식1-2에서, R5와 R6 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, a5, a6 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이다. R1, R2, R3, R4, a1, a2, a3, a4 각각의 정의는 상기 화학식1-1에서 정의한 바와 같은 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 화합물, 상기 제 3 화합물, 상기 제 6 화합물, 상기 제 9 화합물 각각은 독립적으로 화학식2의 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
[화학식2]
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 4 화합물과 상기 상기 제 7 화합물 각각은 화학식5로 표시되며,
[화학식5]
,
상기 화학식5에서, R21, R22, R23 각각은 독립적으로, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, c1, c2, c3 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이며, X1은 NR26, O, S에서 선택되고, R24, R25, R26 각각은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제 4 화합물과 상기 상기 제 7 화합물 각각은 독립적으로 화학식6의 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
[화학식6]
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 형광 발광층의 제 2 발광피크 세기는 상기 제 1 인광 발광층의 제 2 발광피크 세기보다 작고,
상기 제 2 형광 발광층의 제 2 발광피크 세기는 상기 제 2 인광 발광층의 제 2 발광피크 세기보다 작은 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 화합물에서, 제 1 발광피크 세기에 대한 제 2 발광피크 세기의 비율은 0.55 이상 1 미만인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 발광부는 상기 제 1 발광부와 상기 투과전극 사이에 위치하고,
상기 제 2 형광 발광층은 상기 제 2 인광 발광층보다 상기 투과전극에 근접하여 위치하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 형광 발광층은 상기 제 1 인광 발광층보다 상기 투과전극에 근접하여 위치하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 인광 발광층은 상기 제 1 형광 발광층보다 상기 투과전극에 근접하여 위치하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
- 적색 화소영역, 녹색 화소영역, 청색 화소영역을 포함하는 기판과;
상기 기판 상에 상기 녹색 화소영역에 대응하여 위치하는 제 1 항 내지 제 10 항 중 하나의 유기발광다이오드를 포함하는 유기발광 표시장치.
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