KR20230100043A - 유기발광다이오드 및 이를 포함하는 유기발광 표시장치 - Google Patents

유기발광다이오드 및 이를 포함하는 유기발광 표시장치 Download PDF

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KR20230100043A
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Abstract

본 발명은, 반사전극과; 상기 반사전극과 마주하는 투과전극과; 형광 화합물을 포함하는 제 1 청색 발광물질층을 포함하고 상기 반사전극과 상기 투과전극 사이에 위치하는 제 1 발광부와; 형광 화합물과 인광 화합물을 포함하는 제 2 청색 발광물질층을 포함하고 상기 제 1 발광부와 상기 투과전극 사이에 위치하는 제 2 발광부를 포함하며, 상기 제 2 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기와 상기 제 1 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기의 차이는 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드를 제공한다.

Description

유기발광다이오드 및 이를 포함하는 유기발광 표시장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE AND ORGANIC LIGHT EMITTING DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
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.
그러나, 종래 유기발광다이오드는 구동전압, 휘도, 색순도, 수명과 같은 발광특성에서 한계를 갖는다. 특히, 청색 유기발광다이오드는 발광특성에서 큰 한계를 갖는다.
본 발명은 종래 유기발광다이오드의 발광 특성 문제를 해결하고자 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 반사전극과; 상기 반사전극과 마주하는 투과전극과; 형광 화합물을 포함하는 제 1 청색 발광물질층을 포함하고 상기 반사전극과 상기 투과전극 사이에 위치하는 제 1 발광부와; 형광 화합물과 인광 화합물을 포함하는 제 2 청색 발광물질층을 포함하고 상기 제 1 발광부와 상기 투과전극 사이에 위치하는 제 2 발광부를 포함하며, 상기 제 2 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기와 상기 제 1 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기의 차이는 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드를 제공한다.
본 발명의 유기발광다이오드에 있어서, 상기 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물의 최대발광파장과 상기 제 2 청색 발광물질층의 형광 화합물의 최대발광파장의 차이는 15nm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광다이오드에 있어서, 상기 제 2 청색 발광물질층에서, 상기 형광 화합물의 최대흡수파장과 상기 인광 화합물의 최대발광파장의 차이는 10nm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광다이오드에 있어서, 상기 제 2 청색 발광물질층에서, 상기 형광 화합물은 화학식1로 표시되며, R1, R2 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, n1, n2 각각은 독립적으로 1 내지 3의 정수이며, n3, n4, n5, n6 각각은 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, R3, R4, R5, R6 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 인광 화합물은 화학식3으로 표시되며, R21, R22, R23 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, b1은 0 내지 2의 정수이며, b2는 0 내지 4의 정수이고, b3는 0 내지 3의 정수이며, R24는 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.
[화학식1]
Figure pat00001
[화학식3]
Figure pat00002
본 발명의 유기발광다이오드에 있어서, 상기 제 2 청색 발광물질층은 제 1 호스트와 제 2 호스트를 더 포함하고, 상기 제 1 호스트는 화학식5로 표시되며, R31, R32, R33, R34, R35, R36 각각은 독립적으로 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, c4, c5, c6 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이며, 상기 제 2 호스트는 화학식7로 표시되며, R41, R42, R43, R44 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, d1, d2, d3, d4 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수인 것을 특징으로 한다.
[화학식5]
Figure pat00003
[화학식7]
Figure pat00004
본 발명의 유기발광다이오드에 있어서, 상기 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물은 하기 화학식9로 표시되며, Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴아민기로 이루어진 군에서되는 것을 특징으로 한다.
[화학식9]
Figure pat00005
본 발명의 유기발광다이오드에 있어서, 상기 제 1 청색 발광물질층은 화학식11로 표시되는 호스트를 더 포함하며, R51, R52, R53, R54, R55, R56 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, e1, e2, e3, e4, e5, e6 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수인 것을 특징으로 한다.
[화학식11]
Figure pat00006
본 발명의 유기발광다이오드에 있어서, 적색 빛과 녹색 빛을 발광하는 제 3 발광물질층을 포함하며 상기 제 1 발광부와 상기 제 2 발광부 사이에 위치하는 제 3 발광부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 관점에서, 본 발명은, 청색 화소영역, 적색 화소영역, 녹색 화소영역을 포함하는 기판과; 반사전극과, 상기 반사전극과 마주하는 투과전극과, 상기 반사전극과 상기 투과전극 사이에 위치하는 유기 발광층을 포함하며, 상기 기판 상부에 위치하고 상기 청색 화소영역, 상기 적색 화소영역, 상기 녹색 화소영역에 각각 대응하는 제 1 내지 제 3 유기발광다이오드를 포함하며, 상기 제 1 유기발광다이오드에서, 상기 유기 발광층은, 형광 화합물을 포함하는 제 1 청색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와, 형광 화합물과 인광 화합물을 포함하는 제 2 청색 발광물질층을 포함하고 상기 제 1 발광부와 상기 투과전극 사이에 위치하는 제 2 발광부를 포함하며, 상기 제 2 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기와 상기 제 1 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기의 차이는 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치를 제공한다.
본 발명의 유기발광 표시장치에 있어서, 상기 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물의 최대발광파장과 상기 제 2 청색 발광물질층의 형광 화합물의 최대발광파장의 차이는 15nm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광 표시장치에 있어서, 상기 제 2 청색 발광물질층에서, 상기 형광 화합물의 최대흡수파장과 상기 인광 화합물의 최대발광파장의 차이는 10nm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광 표시장치에 있어서, 상기 형광 화합물은 화학식1로 표시되며, R1, R2 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, n1, n2 각각은 독립적으로 1 내지 3의 정수이며, n3, n4, n5, n6 각각은 독립적으로 0 내지 5의 정수이며, R3, R4, R5, R6 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, 상기 인광 화합물은 화학식3으로 표시되며, R21, R22, R23 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, b1은 0 내지 2의 정수이며, b2는 0 내지 4의 정수이고, b3는 0 내지 3의 정수이며, R24는 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.
[화학식1]
Figure pat00007
[화학식3]
Figure pat00008
본 발명의 유기발광 표시장치에 있어서, 상기 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물은 하기 화학식9로 표시되며, Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴아민기로 이루어진 군에서되는 것을 특징으로 한다.
[화학식9]
Figure pat00009
본 발명의 유기발광 표시장치에 있어서, 상기 제 2 유기발광다이오드에서, 상기 유기 발광층은, 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층을 포함하며 상기 제 1 발광부와 상기 투과전극 사이에 위치하는 제 2 발광부를 포함하고, 상기 제 3 유기발광다이오드에서, 상기 유기 발광층은, 인광 발광층인 제 1 녹색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와, 형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층을 포함하며 상기 제 1 발광부와 상기 투과전극 사이에 위치하는 제 2 발광부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광 표시장치에 있어서, 상기 제 2 적색 발광물질층은 상기 제 1 적색 발광물질층보다 큰 발광효율을 갖고, 상기 제 2 녹색 발광물질층은 상기 제 1 녹색 발광물질층보다 큰 발광효율을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광 표시장치에 있어서, 상기 제 1 유기발광다이오드에서, 상기 유기 발광층은, 적색 빛과 녹색 빛을 발광하는 제 3 발광물질층을 포함하며 상기 제 1 발광부와 상기 제 2 발광부 사이에 위치하는 제 3 발광부를 더 포함하고, 상기 제 2 및 제 3 유기발광다이오드는 상기 제 1 유기발광다이오드와 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광 표시장치에 있어서, 상기 기판과 상기 제 1 내지 제 3 유기발광다이오드 각각의 사이 또는 상기 제 1 내지 제 3 유기발광다이오드 각각의 상부에 위치하는 컬러필터층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기발광 표시장치에 있어서, 상기 제 2 및 제 3 유기발광다이오드는 상기 제 1 유기발광다이오드와 동일하고, 상기 기판과 상기 제 1 내지 제 3 유기발광다이오드 각각의 사이 또는 상기 제 1 내지 제 3 유기발광다이오드 각각의 상부에 위치하는 색변환층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 청색 유기발광다이오드는, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층과 PSF(Phosphor-Sensitized Fluorescence) 발광층인 제 2 청색 발광물질층을 포함하고, 높은 발광효율을 갖는 제 2 청색 발광물질층이 투과전극에 근접하여 배치된다. 또한, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML2))와 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML1))의 차이(｜I2nd(EML2)-I2nd(EML1)｜)가 0.1 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유기발광다이오드에서 강한 캐버티 효과가 구현되고, 유기발광다이오드는 충분한 수명과 함께 크게 향상된 청색 발광효율을 갖는다.
또한, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물(발광체 또는 도펀트, FD2)의 최대발광파장(λmax(FD2_PL))과 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층의 형광 화합물(FD1)의 최대발광파장(λmax(FD1_PL))의 차이(｜λmax(FD2_PL)-λmax(FD1_PL)｜)가 15nm 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유기발광다이오드의 발광 특성이 더욱 향상된다.
또한, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층에서, 형광 화합물(FD1)의 최대흡수파장(λmax(FD1_Abs))과 인광 화합물(PD)의 최대발광파장(λmax(PD_PL))의 차이(｜λmax(FD1_Abs)-λmax(PD_PL)｜)가 10nm 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유기발광다이오드의 발광 특성이 크게 향상된다.
또한, 적색 유기발광다이오드는 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층과 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층을 포함하며, 높은 발광효율을 갖는 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층이 투과전극에 근접하여 배치된다. 이에 따라, 적색 화소영역에서의 발광특성이 향상된다.
또한, 녹색 유기발광다이오드는 인광 발광층인 제 1 녹색 발광물질층과 형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층을 포함하며, 높은 발광효율을 갖는 형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층이 투과전극에 근접하여 배치된다. 이에 따라, 녹색 화소영역에서의 발광특성이 향상된다.
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 유기발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 5는 청색 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 6은 적색 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 7은 녹색 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 9는 백색 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 10a, 도 10b, 도 10c는 유기발광다이오드의 EL 스펙트럼이다.
도 11a, 도 11b는 유기발광다이오드에 이용된 형광 화합물의 PL 스펙트럼이다.
도 12는 유기발광다이오드에 이용된 형광 화합물의 흡수파장과 인광 화합물의 발광 파장을 보여주는 스펙트럼이다.
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 또는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판은 polyimide(PI) 기판, polyethersulfone(PES) 기판, polyethylenenaphthalate(PEN) 기판, polyethylene terephthalate(PET) 기판 및 polycarbonate(PC) 기판 중 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 2에서 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.
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. 예를 들어, 청색 화소영역의 유기발광다이오드(D)에서, 유기 발광층(220)은 제 1 청색 발광물질층(emitting material layer; EML)을 포함하는 제 1 발광부와 제 2 청색 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부를 포함한다. 즉, 유기 발광층(220)은 이중 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, 청색 화소영역의 유기발광다이오드(D)에서, 제 1 청색 발광물질층은 호스트와 형광 발광체(도펀트)를 포함하는 형광 발광층이고, 제 2 청색 발광물질층은 제 1 호스트, 제 2 호스트, 인광 화합물, 형광 발광체(도펀트)를 포함하는 PSF(phosphor sensitized fluorescence, 인광체감응형 형광) 발광층이다. 이때, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층이 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층보다 투과전극인 제 2 전극(230)에 근접하여 배치되고, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML2))와 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML1))의 차이(｜I2nd(EML2)-I2nd(EML1)｜)가 0.1 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유기발광다이오드(D)에서 강한 캐버티 효과가 구현되고, 유기발광다이오드는 충분한 수명과 함께 크게 향상된 청색 발광효율을 갖는다.
또한, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물(발광체 또는 도펀트, FD2)의 최대발광파장(λmax(FD2_PL))과 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층의 형광 화합물(FD1)의 최대발광파장(λmax(FD1_PL))의 차이(｜λmax(FD2_PL)-λmax(FD1_PL)｜)가 15nm 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유기발광다이오드의 발광 특성이 더욱 향상된다.
또한, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층에서, 형광 화합물(FD2)의 최대흡수파장(λmax(FD1_Abs))과 인광 화합물(PD)의 최대발광파장(λmax(PD_PL))의 차이(｜λmax(FD1_Abs)-λmax(PD_PL)｜)가 10nm 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유기발광다이오드의 발광 특성이 크게 향상된다.
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.
이와 달리, 하부발광방식 유기발광표시장치(100)에서, 제 1 전극(210)이 투과전극이고, 제 2 전극(230)이 반사전극일 수 있다. 이 경우, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층이 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층보다 투과전극인 제 1 전극(210)에 근접하여 배치된다.
도시하지 않았으나, 유기발광다이오드(D1)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(D1)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(D1)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 유기발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 유기발광표시장치(400)는 적색 화소(RP), 녹색 화소(GP) 및 청색 화소(BP)가 정의된 제 1 기판(410)과, 제 1 기판(410)과 마주하는 제 2 기판(470)과, 제 1 기판(410)과 제 2 기판(470) 사이에 위치하며 청색 빛을 발광하는 유기발광다이오드(D1)와, 유기발광다이오드(D1)와 제 2 기판(470) 사이에 위치하는 색변환층(480)을 포함한다.
제 1 기판(410) 및 제 2 기판(470) 각각은 유리 기판 또는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판은 polyimide(PI) 기판, polyethersulfone(PES) 기판, polyethylenenaphthalate(PEN) 기판, polyethylene terephthalate(PET) 기판 및 polycarbonate(PC) 기판 중 하나일 수 있다.
제 1 기판(410) 상에는 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP) 및 청색 화소영역(BP) 각각에 대응하여 박막트랜지스터(Tr)가 구비되고, 박막트랜지스터(Tr)의 일전극, 예를 들어 드레인 전극을 노출하는 드레인 콘택홀(452)을 갖는 보호층(450)이 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 형성된다.
보호층(450) 상에는 제 1 전극(210), 유기 발광층(220) 및 제 2 전극(230)을 포함하는 유기발광다이오드(D1)가 형성된다. 이때, 제 1 전극(210)은 드레인 콘택홀(452)을 통해 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극에 연결될 수 있다.
또한, 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP) 및 청색 화소영역(BP) 각각의 경계에는 제 1 전극(210)의 가장자리를 덮는 뱅크층(466)이 형성된다.
유기발광다이오드(D)는 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP) 및 청색 화소영역(BP) 각각에 구비되어 청색 빛을 제공한다. 즉, 유기발광다이오드(D)는 청색 유기발광다이오드이다.
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.
유기 발광층(220)은 제 1 청색 발광물질층(emitting material layer; EML)을 포함하는 제 1 발광부와 제 2 청색 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부를 포함한다.
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, 제 1 청색 발광물질층은 호스트와 형광 발광체(도펀트)를 포함하는 형광 발광층이고, 제 2 청색 발광물질층은 제 1 호스트, 제 2 호스트, 인광 화합물, 형광 발광체(도펀트)를 포함하는 PSF(phosphor sensitized fluorescence, 인광체감응형 형광) 발광층이다. 이때, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층이 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층보다 투과전극인 제 2 전극(230)에 근접하여 배치되고, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML2))와 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML1))의 차이(｜I2nd(EML2)-I2nd(EML1)｜)가 0.1 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유기발광다이오드(D)에서 강한 캐버티 효과가 구현되고, 유기발광다이오드(D)는 충분한 수명과 함께 크게 향상된 청색 발광효율을 갖는다.
또한, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물(발광체 또는 도펀트, FD2)의 최대발광파장(λmax(FD2_PL))과 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층의 형광 화합물(FD1)의 최대발광파장(λmax(FD1_PL))의 차이(｜λmax(FD2_PL)-λmax(FD1_PL)｜)가 15nm이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유기발광다이오드(D)의 발광 특성이 더욱 향상된다.
또한, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층에서, 형광 화합물(FD2)의 최대흡수파장(λmax(FD1_Abs))과 인광 화합물(PD)의 최대발광파장(λmax(PD_PL))의 차이(｜λmax(FD1_Abs)-λmax(PD_PL)｜)가 10nm 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유기발광다이오드(D)의 발광 특성이 크게 향상된다.
색변환층(480)은 적색 화소영역(RP)에 대응하는 제 1 색변환층(482)과 녹색 화소영역(BP)에 대응하는 제 2 색변환층(484)을 포함한다. 예를 들어, 색변환층(480)은 양자점과 같은 무기발광물질로 이루어질 수 있다.
적색 화소영역(RP)에서 유기발광다이오드(D)로부터의 청색 빛은 제 1 색변환층(482)에 의해 적색 빛으로 변환되고, 녹색 화소영역(GP)에서 유기발광다이오드(D)로부터의 청색 빛은 제 2 색변환층(484)에 의해 녹색 빛으로 변환된다.
도시하지 않았으나, 제 2 기판(470)과 색변환층(480) 각각의 사이에는 컬러필터가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 색변환층(482)과 제 2 기판(470) 사이에 적색 컬러필터가 형성되고, 제 2 색변환층(484)과 제 2 기판(470) 사이에 녹색 컬러필터가 형성될 수 있다.
따라서, 유기발광표시장치(400)는 컬러 영상을 구현할 수 있다.
한편, 유기발광다이오드(D)로부터의 빛이 제 1 기판(410)을 통과하여 표시되는 경우(즉, 하부발광 방식 유기발광표시장치), 색변환층(480)은 유기발광다이오드(D)와 제 1 기판(410) 사이에 구비될 수도 있다. 이 경우, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부가 투과전극인 제 1 전극(210)에 근접하여 배치되고, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부가 제 2 발광부와 반사전극인 제 2 전극(230) 사이에 배치된다.
본 발명의 유기발광 표시장치(400)에서는, 청색을 발광하는 유기발광다이오드(D)가 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP), 청색 화소영역(BP) 모두에 형성되고 색변환층(480)을 이용하여 컬러 영상이 구현된다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유기발광표시장치(500)는 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP), 청색 화소영역(BP)이 정의된 기판(510)과, 기판(510) 상부에 위치하는 박막트랜지스터(Tr)와, 박막트랜지스터(Tr) 상부에 위치하며 박막트랜지스터(Tr)에 연결되는 유기발광다이오드(D)를 포함한다.
기판(510)은 유리 기판 또는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.
기판(510) 상에 버퍼층(512)이 형성되고, 버퍼층(512) 상에 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 버퍼층(512)은 생략될 수 있다.
박막트랜지스터(Tr)는 버퍼층(512) 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(550)이 위치한다. 평탄화층(550)은 상면이 평탄하며, 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극을 노출하는 드레인 컨택홀(552)을 갖는다.
유기발광다이오드(D)는 평탄화층(550) 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 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP), 청색 화소영역(BP) 각각에 위치하며 서로 다른 색의 광을 발광한다. 예를 들어, 적색 화소영역(RP)의 유기발광다이오드(D)는 적색 광을 발광하고, 녹색 화소영역(GP)의 유기발광다이오드(D)는 녹색 광을 발광하며, 청색 화소영역(BP)의 유기발광다이오드(D)는 청색 광을 발광할 수 있다.
제 1 전극(210)은 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP), 청색 화소영역(BP) 별로 분리되어 형성되고, 제 2 전극(230)은 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP), 청색 화소영역(BP)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 전극을 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.
청색 화소영역(BP)에서, 유기 발광층(220, 제 1 유기 발광층)은 제 1 청색 발광물질층(emitting material layer; EML)을 포함하는 제 1 발광부(제 1 청색 발광부)와 제 2 청색 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부(제 2 청색 발광부)를 포함한다.
적색 화소영역(RP)에서, 유기 발광층(220, 제 2 유기 발광층)은 제 1 적색 발광물질층(emitting material layer; EML)을 포함하는 제 1 발광부(제 1 적색 발광부)와 제 2 적색 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부(제 2 적색 발광부)를 포함한다.
녹색 화소영역(GP)에서, 유기 발광층(220, 제 3 유기 발광층)은 제 1 녹색 발광물질층(emitting material layer; EML)을 포함하는 제 1 발광부(제 1 녹색 발광부)와 제 2 녹색 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부(제 2 녹색 발광부)를 포함한다.
적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP), 청색 화소영역(BP) 각각에서, 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, 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP), 청색 화소영역(BP) 각각에서, 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, 제 1 청색 발광물질층은 호스트와 형광 발광체(도펀트)를 포함하는 형광 발광층이고, 제 2 청색 발광물질층은 제 1 호스트, 제 2 호스트, 인광 화합물, 형광 발광체(도펀트)를 포함하는 PSF(phosphor sensitized fluorescence, 인광체감응형 형광) 발광층이다. 이때, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층이 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층보다 투과전극인 제 2 전극(230)에 근접하여 배치되고, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML2))와 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML1))의 차이(｜I2nd(EML2)-I2nd(EML1)｜)가 0.1 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 청색 화소영역(BP)의 유기발광다이오드(D)에서 강한 캐버티 효과가 구현되고, 유기발광다이오드(D)는 낮은 구동전압과 크게 향상된 청색 발광효율을 갖는다.
또한, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물(발광체 또는 도펀트, FD2)의 최대발광파장(λmax(FD2_PL))과 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층의 형광 화합물(FD1)의 최대발광파장(λmax(FD1_PL))의 차이(｜λmax(FD2_PL)-λmax(FD1_PL)｜)가 15nm이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유기발광다이오드의 발광 특성이 더욱 향상된다.
또한, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층에서, 형광 화합물(FD1)의 최대흡수파장(λmax(FD1_Abs))과 인광 화합물(PD)의 최대발광파장(λmax(PD_PL))의 차이(｜λmax(FD1_Abs)-λmax(PD_PL)｜)가 10nm 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유기발광다이오드의 발광 특성이 크게 향상된다.
제 1 적색 발광물질층은 호스트, 지연형광 화합물, 형광 발광체를 포함하는 형광 발광층이고, 제 2 적색 발광물질층은 호스트, 인광 발광체를 포함하는 인광 발광층이다. 이때, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층이 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층보다 투과전극인 제 2 전극(230)에 근접하여 배치되고, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층이 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층보다 높은 발광효율(cd/A)을 갖는다. 예를 들어, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층의 인광 발광체가 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층의 형광 발광체보다 큰 양자효율을 가질 수 있다.
이에 따라, 적색 화소영역(RP)의 유기발광다이오드(D)에서 강한 캐버티 효과가 구현되고, 유기발광다이오드(D)는 낮은 구동전압과 크게 향상된 적색 발광효율을 갖는다.
제 1 녹색 발광물질층은 호스트, 인광 발광체를 포함하는 인광 발광층이고, 제 2 녹색 발광물질층은 호스트, 지연형광 화합물, 형광 발광체를 포함하는 형광 발광층이다. 이때, 형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층이 인광 발광층인 제 1 녹색 발광물질층보다 투과전극인 제 2 전극(230)에 근접하여 배치되고, 형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층이 인광 발광층인 제 1 녹색 발광물질층보다 높은 발광효율(cd/A)을 갖는다. 예를 들어, 형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층의 형광 발광체가 인광 발광층인 제 1 녹색 발광물질층의 인광 발광체보다 큰 양자효율을 가질 수 있다.
이에 따라, 녹색 화소영역(GP)의 유기발광다이오드(D)에서 강한 캐버티 효과가 구현되고, 유기발광다이오드(D)는 낮은 구동전압과 크게 향상된 녹색 발광효율을 갖는다.
도시하지 않았으나, 유기발광다이오드(D)는 제 2 전극(230) 상에 위치하는 캡핑층(capping layer)을 더 포함할 수 있다. 캡핑층에 의해 유기발광 표시장치(500)의 광 효율이 더욱 향상된다.
제 2 전극(230) 상에는, 외부 수분이 유기발광다이오드(D)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film, 570)이 형성된다. 인캡슐레이션 필름(570)은 무기 절연층과 유기 절연층이 적층된 구조를 가질 수 있다.
도시하지 않았으나, 유기발광표시장치(500)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.
한편, 하부발광 방식 유기발광 표시장치(500)에서는, 제 1 전극(210)이 투과전극 역할을 하고, 제 2 전극(230)이 반사전극 역할을 한다. 이 경우, 청색 화소영역(BP)에서, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층이 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층보다 투과전극인 제 1 전극(210)에 근접하여 배치된다. 적색 화소영역(RP)에서, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층이 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층보다 투과전극인 제 1 전극(210)에 근접하여 배치된다. 또한, 녹색 화소영역(GP)에서, 형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층이 인광 발광층인 제 1 녹색 발광물질층보다 투과전극인 제 1 전극(210)에 근접하여 배치된다.
또한, 유기발광 표시장치(500)는, 인캡슐레이션 필름(570) 또는 컬러필터(도시하지 않음) 상에 커버 윈도우(도시하지 않음)가 부착될 수 있다. 이때, 기판(510)과 커버 윈도우가 플렉서블 소재로 이루어진 경우, 플렉서블 유기발광 표시장치를 구성할 수 있다.
도 5는 청색 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이고, 도 6은 적색 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이며, 도 7은 녹색 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 5를 참조하면, 청색 유기발광다이오드(D1-B)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 제 1 유기 발광층(220-B, 청색 유기 발광층)을 포함한다. 제 1 유기 발광층(220-B)은 제 1 청색 발광물질층(320)을 포함하는 제 1 청색 발광부(310)와, 제 2 청색 발광물질층(360)을 포함하는 제 2 청색 발광부(350)를 포함한다. 또한, 제 1 유기 발광층(220-B)은 제 1 청색 발광부(310)와 제 2 청색 발광부(350) 사이에 위치하는 전하생성층(390)을 더 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 적색 유기발광다이오드(D1-R)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 제 2 유기 발광층(220-R, 적색 유기 발광층)을 포함한다. 제 2 유기 발광층(220-R)은 제 1 적색 발광물질층(620)을 포함하는 제 1 적색 발광부(610)와, 제 2 적색 발광물질층(660)을 포함하는 제 2 적색 발광부(650)를 포함한다. 또한, 제 2 유기 발광층(220-R)은 제 1 적색 발광부(610)와 제 2 적색 발광부(650) 사이에 위치하는 전하생성층(690)을 더 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 녹색 유기발광다이오드(D1-G)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 제 3 유기 발광층(220-G, 녹색 유기 발광층)을 포함한다. 제 3 유기 발광층(220-G)은 제 1 녹색 발광물질층(720)을 포함하는 제 1 녹색 발광부(710)와, 제 2 녹색 발광물질층(760)을 포함하는 제 2 녹색 발광부(750)를 포함한다. 또한, 제 3 유기 발광층(220-G)은 제 1 녹색 발광부(710)와 제 2 녹색 발광부(750) 사이에 위치하는 전하생성층(790)을 더 포함할 수 있다.
또한, 청색 유기발광다이오드(D1-B), 적색 유기발광다이오드(D1-R), 녹색 유기발광다이오드(D1-G) 각각은 광추출 향상을 위한 캡핑층(290)을 더 포함할 수 있다. 청색 유기발광다이오드(D1-B), 적색 유기발광다이오드(D1-R), 녹색 유기발광다이오드(D1-G)의 캡핑층(290)은 서로 연결되어 일체로 형성될 수 있다.
도 3의 유기발광 표시장치(400)에서, 청색 유기발광다이오드(D1-B)는 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP), 청색 화소영역(BP)에 대응하여 위치한다.
한편, 도 4의 유기발광 표시장치(500)에서, 청색 유기발광다이오드(D1-B)는 청색 화소영역(BP)에 위치하고, 적색 유기발광다이오드(D1-R)는 적색 화소영역(RP)에 위치하며, 녹색 유기발광다이오드(D1-G)는 녹색 화소영역(GP)에 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 2 전극(230)이 MgAg인 경우, Mg는 약 10wt%로 도핑될 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 청색 발광부(310)는, 제 1 청색 발광물질층(320) 하부에 위치하는 제 1 정공수송층(313)과 제 1 청색 발광물질층(320) 상부에 위치하는 제 1 전자수송층(319) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또한, 제 1 청색 발광부(310)는 제 1 정공수송층(313) 하부에 위치하는 정공주입층(311)을 더 포함할 수 있다. 또한, 제 1 청색 발광부(310)는, 제 1 청색 발광물질층(320)과 제 1 정공수송층(313) 사이에 위치하는 제 1 전자차단층(315)과, 제 1 청색 발광물질층(320)과 제 1 전자수송층(319) 사이에 위치하는 제 1 정공차단층(317) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
제 2 청색 발광부(350)는, 제 2 청색 발광물질층(360) 하부에 위치하는 제 2 정공수송층(351)과 제 2 청색 발광물질층(360) 상부에 위치하는 제 2 전자수송층(357) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또한, 제 2 청색 발광부(350)는 제 2 전자수송층(357) 상부에 위치하는 전자주입층(359)을 더 포함할 수 있다. 또한, 제 2 청색 발광부(350)는, 제 2 청색 발광물질층(360)과 제 2 정공수송층(351) 사이에 위치하는 제 2 전자차단층(353)과, 제 2 청색 발광물질층(360)과 제 2 전자수송층(357) 사이에 위치하는 제 2 정공차단층(355) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
제 1 적색 발광부(310)는, 제 1 적색 발광물질층(620) 하부에 위치하는 제 1 정공수송층(613)과 제 1 적색 발광물질층(620) 상부에 위치하는 제 1 전자수송층(619) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또한, 제 1 적색 발광부(610)는 제 1 정공수송층(613) 하부에 위치하는 정공주입층(611)을 더 포함할 수 있다. 또한, 제 1 적색 발광부(610)는, 제 1 적색 발광물질층(620)과 제 1 정공수송층(613) 사이에 위치하는 제 1 전자차단층(615)과, 제 1 적색 발광물질층(620)과 제 1 전자수송층(619) 사이에 위치하는 제 1 정공차단층(617) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
제 2 적색 발광부(650)는, 제 2 적색 발광물질층(660) 하부에 위치하는 제 2 정공수송층(651)과 제 2 적색 발광물질층(660) 상부에 위치하는 제 2 전자수송층(657) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또한, 제 2 적색 발광부(650)는 제 2 전자수송층(657) 상부에 위치하는 전자주입층(659)을 더 포함할 수 있다. 또한, 제 2 적색 발광부(650)는, 제 2 적색 발광물질층(660)과 제 2 정공수송층(651) 사이에 위치하는 제 2 전자차단층(653)과, 제 2 적색 발광물질층(660)과 제 2 전자수송층(657) 사이에 위치하는 제 2 정공차단층(655) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
제 1 녹색 발광부(710)는, 제 1 녹색 발광물질층(720) 하부에 위치하는 제 1 정공수송층(713)과 제 1 녹색 발광물질층(720) 상부에 위치하는 제 1 전자수송층(719) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또한, 제 1 녹색 발광부(710)는 제 1 정공수송층(713) 하부에 위치하는 정공주입층(711)을 더 포함할 수 있다. 또한, 제 1 녹색 발광부(710)는, 제 1 녹색 발광물질층(720)과 제 1 정공수송층(713) 사이에 위치하는 제 1 전자차단층(715)과, 제 1 녹색 발광물질층(720)과 제 1 전자수송층(719) 사이에 위치하는 제 1 정공차단층(717) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
제 2 녹색 발광부(750)는, 제 2 녹색 발광물질층(760) 하부에 위치하는 제 2 정공수송층(751)과 제 2 녹색 발광물질층(760) 상부에 위치하는 제 2 전자수송층(757) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또한, 제 2 녹색 발광부(750)는 제 2 전자수송층(757) 상부에 위치하는 전자주입층(759)을 더 포함할 수 있다. 또한, 제 2 녹색 발광부(750)는, 제 2 적색 발광물질층(760)과 제 2 정공수송층(751) 사이에 위치하는 제 2 전자차단층(753)과, 제 2 녹색 발광물질층(760)과 제 2 전자수송층(757) 사이에 위치하는 제 2 정공차단층(755) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
청색 유기발광다이오드(D1-B)의 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 청색 발광부(310)의 제 1 청색 발광물질층(320)으로 전달하고, P형 전하생성층(394)은 정공을 제 2 청색 발광부(350)의 제 2 청색 발광물질층(360)으로 전달한다.
적색 유기발광다이오드(D1-R)의 전하 생성층(690)은 N형 전하 생성층(692)과 P형 전하 생성층(694)이 접합된 PN접합 전하 생성층일 수 있다. N형 전하 생성층(692)은 제 1 전자 수송층(619)과 제 2 정공 수송층(651) 사이에 위치하고, P형 전하 생성층(694)은 N형 전하 생성층(692)과 제 2 정공 수송층(651) 사이에 위치한다. N형 전하 생성층(692)은 전자를 제 1 적색 발광부(610)의 제 1 적색 발광물질층(620)으로 전달하고, P형 전하생성층(694)은 정공을 제 2 적색 발광부(650)의 제 2 적색 발광물질층(660)으로 전달한다.
녹색 유기발광다이오드(D1-G)의 전하 생성층(790)은 N형 전하 생성층(792)과 P형 전하 생성층(794)이 접합된 PN접합 전하 생성층일 수 있다. N형 전하 생성층(792)은 제 1 전자 수송층(719)과 제 2 정공 수송층(751) 사이에 위치하고, P형 전하 생성층(794)은 N형 전하 생성층(792)과 제 2 정공 수송층(751) 사이에 위치한다. N형 전하 생성층(792)은 전자를 제 1 녹색 발광부(710)의 제 1 녹색 발광물질층(720)으로 전달하고, P형 전하생성층(794)은 정공을 제 2 녹색 발광부(750)의 제 2 녹색 발광물질층(760)으로 전달한다.
정공주입층(311, 611, 711), 제 1 정공수송층(313, 613, 713), 제 1 전자차단층(315, 615, 715), 제 1 정공차단층(317, 617, 717), 제 1 전자수송층(319, 619, 719), 제 2 정공수송층(351, 651, 751), 제 2 전자차단층(353, 653, 753), 제 2 정공차단층(355, 655, 755), 제 2 전자수송층(357, 657, 757), 전자주입층(359, 659, 759), 전하생성층(390, 690, 790) 각각은 청색 유기발광다이오드(D1-B), 적색 유기발광다이오드(D1-R), 녹색 유기발광다이오드(D1-G)에서 공통층일 수 있다. 즉, 유기발광다이오드(D1-B), 적색 유기발광다이오드(D1-R), 녹색 유기발광다이오드(D1-G)에서, 정공주입층(311, 611, 711), 제 1 정공수송층(313, 613, 713), 제 1 전자차단층(315, 615, 715), 제 1 정공차단층(317, 617, 717), 제 1 전자수송층(319, 619, 719), 제 2 정공수송층(351, 651, 751), 제 2 전자차단층(353, 653, 753), 제 2 정공차단층(355, 655, 755), 제 2 전자수송층(357, 657, 757), 전자주입층(359, 659, 759), 전하생성층(390, 690, 790)은 서로 연결되어 일체로 형성될 수 있다.
PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)은 제 1 화합물(362), 제 2 화합물(364), 제 3 화합물(466), 제 4 화합물(368)을 포함한다. 제 1 화합물(362)은 형광 화합물(형광발광체 또는 형광도펀트)이고, 제 2 화합물(364)은 인광 화합물(보조 도펀트)이다. 제 3 화합물(366)은 p형 호스트(제 1 호스트)이며, 제 4 화합물(368)은 n형 호스트(제 2 호스트)이다.
제 1 화합물(362)은 화학식1로 표시된다.
[화학식1]
Figure pat00010
화학식1에서, R1, R2 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, R3, R4, R5, R6 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된다. 또한, n1, n2 각각은 독립적으로 1 내지 3의 정수이며, n3, n4, n5, n6 각각은 독립적으로 0 내지 5의 정수이다.
본 발명에서, 다른 기재가 없는 한, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴렌기, 헤테로아릴렌기, 아릴아민기의 치환기는, C1 내지 C10의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기에서 선택될 수 있다.
본 발명에서, 다른 기재가 없는 한, C6 내지 C30의 아릴기(또는 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 발명에서, 다른 기재가 없는 한, C5 내지 C30의 헤테로아릴기는 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, R1, R2 각각은 독립적으로 치환되지 않거나 C1 내지 C10의 알킬기(예를 들어, 메틸기)로 치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기(예를 들어, 카바조일기)일 수 있다. R3, R4, R5, R6 각각은 독립적으로 치환되지 않거나 C1 내지 C10의 알킬기(예를 들어, 터셔리부틸기)로 치환된 C6 내지 C30의 아릴기(예를 들어, 페닐기)일 수 있다.
화학식1의 제 1 화합물(362)은 화학식1a로 표시될 수 있다.
[화학식1a]
Figure pat00011
화학식1a에서, R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17, R18 각각은 독립적으로 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된다. a1, a2, a3, a4 각각은 0 내지 4의 정수이고, a5, a6, a7, a8 각각은 0 내지 5의 정수이다.
예를 들어, R11, R12, R13, R14, R15, R16 각각은 독립적으로 C1 내지 C10의 알킬기(메틸기 또는 터셔리부틸기)일 수 있고, a1, a2, a3, a4, a5, a6는 0 또는 1일 수 있으며, a7, a8은 0일 수 있다.
화학식1의 제 1 화합물(362)은 화학식2의 화합물 중 하나일 수 있다.
[화학식2]
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
제 2 화합물(364)은 화학식3으로 표시될 수 있다.
[화학식3]
Figure pat00016
화학식3에서, R21, R22, R23 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된다. b1은 0 내지 2의 정수이고, b2는 0 내지 4의 정수이며, b3는 0 내지 3의 정수이다. R24는 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, 화학식1에서, R22, R23, R24 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기(예를 들어, 메틸 또는 터셔리부틸)에서 선택되고, b2, b3는 1일 수 있으며, b1은 0일 수 있다.
제 2 화합물(364)은 화학식4의 화합물 중 하나일 수 있다.
[화학식4]
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
제 3 화합물(366)은 화학식5로 표시된다.
[화학식5]
Figure pat00022
화학식5에서, R31, R32, R33, R34, R35, R36 각각은 독립적으로 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, c4, c5, c6 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
예를 들어, R31, R32, R33, R34 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기(예를 들어, 메틸기, 터셔리부틸기), 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기(예를 들어, 치환되지 않거나 C1 내지 C10의 알킬기(예를 들어, 메틸기)로 치환된 페닐기)에서 선택될 수 있다. c1, c2, c3, c4 각각은 독립적으로 0 또는 1일 수 있고, c5와 c6는 0일 수 있다.
화학식5에서, 카바졸 모이어티의 결합 위치가 특정될 수 있다. 즉, 화학식5는 화학식5a로 표시될 수 있다.
[화학식5a]
Figure pat00023
화학식5a에서, R31, R32, R33, R34, R35, R36, c1, c2, c3, c4, c5, c6의 정의는 화학식5에서와 같다.
예를 들어, 제 3 화합물(366)은 화학식6의 화합물 중 하나일 수 있다.
[화학식6]
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
제 4 화합물(368)은 화학식7로 표시된다.
[화학식7]
Figure pat00029
화학식7에서, R41, R42, R43, R44 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, d1, d2, d3, d4 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
예를 들어, R41, R42, R43, R44 각각은 독립적으로 C1 내지 C10의 알킬기(예를 들어, 메틸기 또는 터셔리부틸기), 치환되지 않거나 C1 내지 C10의 알킬기(예를 들어, 터셔리부틸기)로 치환된 C6 내지 C30의 아릴기(예를 들어, 페닐기)로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, d1, d2, d3, d4 각각은 독립적으로 0 또는 1일 수 있다.
제 4 화합물(368)은 화학식8의 화합물 중 하나일 수 있다.
[화학식8]
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)은 제 1 화합물(362), 제 2 화합물(364), 제 3 화합물(466), 제 4 화합물(368)만으로 이루어질 수 있다. 즉, 제 2 청색 발광물질층(360)에서, 제 1 화합물(362)의 중량비, 제 2 화합물(364)의 중량비, 제 3 화합물(466)의 중량비, 제 4 화합물(368)의 중량비의 합은 100%이다.
제 2 청색 발광물질층(360)에서, 제 2 화합물(364)의 중량비는 제 1 화합물(362)의 중량비보다 크고 제 3 화합물(366)의 중량비 및 제 4 화합물(368)의 중량비 각각보다 작다. 제 3 화합물(366)의 중량비와 제 4 화합물(368)의 중량비는 같거나 다를 수 있다. 예를 들어, 제 2 청색 발광물질층(360)에서, 제 1 화합물(362)을 기준으로, 제 2 화합물(364)은 약 500 내지 2000 중량부를 가질 수 있고, 제 3 화합물(366)과 제 4 화합물(368) 각각은 약 3000 내지 6000 중량부를 가질 수 있다.
제 2 청색 발광물질층(360)에서, 제 1 화합물(362, FD1)의 최대흡수파장(λmax(FD1_Abs))과 제 2 화합물(364, PD)의 최대발광파장(λmax(PD_PL))의 차이(｜λmax(FD1_Abs)-λmax(PD_PL)｜)가 10nm 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유기발광다이오드(D1-B)의 발광 특성이 크게 향상된다.
형광 발광층인 제 1 발광물질층(320)은, 제 5 화합물(322)과 제 6 화합물(324)을 포함한다. 제 5 화합물(322)은 형광 화합물(형광발광체 또는 형광도펀트)이고, 제 6 화합물(324)은 호스트이다.
제 5 화합물(322)은 화학식9로 표시된다.
[화학식9]
Figure pat00035
화학식9에서, Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된다.
예를 들어, Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 각각은 독립적으로 C1 내지 C10의 알킬기(예를 들어, 터셔리부틸기) 또는 C6 내지 C30의 아릴기(예를 들어, 페닐기 또는 나프틸기)일 수 있다.
제 5 화합물(322)은 화학식10의 화합물일 수 있다.
[화학식10]
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
제 6 화합물(324)은 화학식5로 표시된다. 제 6 화합물(324)는 제 3 화합물(366)과 다를 수 있다.
화학식5에서, 카바졸 모이어티의 결합 위치가 특정될 수 있다. 즉, 제 6 화합물(324)은 화학식11로 표시될 수 있다.
[화학식11]
Figure pat00039
화학식11에서, R51, R52, R53, R54, R55, R56 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, e1, e2, e3, e4, e5, e6 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
예를 들어, R51, R52, R53, R54, R55, R56 각각은 독립적으로 C1 내지 C10의 알킬기(예를 들어, 메틸기 또는 터셔리부틸기)일 수 있고, e1, e2, e3, e4, e5, e6 각각은 독립적으로 0 또는 1일 수 있다.
예를 들어, 제 6 화합물(324)은 화학식12의 화합물일 수 있다.
[화학식12]
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
청색 유기발광다이오드(D1-B)에서, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)은 투과전극인 제 2 전극(230)에 근접하여 배치된다. 즉, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)은 투과전극인 제 2 전극(230)과 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(320) 사이에 위치한다.
형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(320)은 제 5 화합물(322)과 제 6 화합물(324)만으로 이루어진다. 즉, 제 1 청색 발광물질층(320)에서, 제 5 화합물(322)의 중량비와 제 6 화합물(324)의 중량비의 합은 100%이다.
제 1 청색 발광물질층(320)에서, 제 5 화합물(322)의 중량비는 제 6 화합물(324)의 중량비보다 작다. 예를 들어, 제 1 청색 발광물질층(320)에서, 제 5 화합물(322)은 0.1 내지 10 wt%를 가질 수 있다.
PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML2))와 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(320)의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML1))의 차이(｜I2nd(EML2)-I2nd(EML1)｜)가 0.1 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 청색 유기발광다이오드(D1-B)에서 강한 캐버티 효과가 구현되고, 청색 유기발광다이오드(D1-B)는 낮은 구동전압과 크게 향상된 청색 발광효율을 갖는다.
또한, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(320)의 제 5 화합물(322, FD2)의 최대발광파장(λmax(FD2_PL))과 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)의 제 1 화합물(362, FD1)의 최대발광파장(λmax(FD1_PL))의 차이(｜λmax(FD2_PL)-λmax(FD1_PL)｜)가 15nm이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 청색 유기발광다이오드(D1-B)의 발광 특성이 더욱 향상된다.
여기서, 제 2 발광피크는 두번째로 큰 세기를 갖는 발광피크 또는 최대발광파장에 30nm를 더한 발광파장에서의 피크를 의미한다.
제 1 청색 발광물질층(320)은 제 1 두께(t1)를 갖고, 제 2 청색 발광물질층(360)은 제 1 두께(t1)보다 큰 제 2 두께(t2)를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 두께(t1)은 15 내지 30nm의 범위일 수 있고, 제 2 두께(t2)는 25 내지 40nm의 범위일 수 있다.
제 1 전극(210)이 투과전극이고 제 2 전극(230)이 반사전극인 청색 유기발광다이오드(D1-B)에서는, PSF 발광층인 제 2 발광물질층(360)을 포함하는 제 2 발광부(350)가 제 1 전극(210)에 근접하여 배치된다. 즉, PSF 발광층인 제 2 발광물질층(360)을 포함하는 제 2 발광부(350)가 제 1 전극(210)과 형광 발광층인 제 1 발광물질층(320)을 포함하는 제 1 발광부(310) 사이에 배치된다.
형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(620)은 제 7 화합물(622), 제 8 화합물(624), 제 9 화합물(626)을 포함한다. 제 7 화합물(622)은 형광 화합물(형광발광체 또는 형광도펀트)이고, 제 8 화합물(624)은 지연형광 화합물(보조 도펀트 또는 보조 호스트)이며, 제 9 화합물(626)은 호스트이다.
인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(660)은 제 10 화합물(662), 제 11 화합물(664)을 포함한다. 제 10 화합물(662)은 인광 화합물(인광발광체 또는 인광도펀트)이고, 제 11 화합물(664)은 호스트이다.
적색 유기발광다이오드(D1-R)에서, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(660)은 투과전극인 제 2 전극(230)에 근접하여 배치된다. 즉, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(660)은 투과전극인 제 2 전극(230)과 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(620) 사이에 위치한다. 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(620)보다 높은 발광효율(cd/A)을 갖는 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(660)이 투과전극(230)에 근접하여 배치됨으로써, 적색 유기발광다이오드(D1-R)의 발광특성이 향상된다. 예를 들어, 제 2 적색 발광물질층(660)의 제 10 화합물(662)의 양자효율이 제 1 적색 발광물질층(620)의 제 7 화합물(622)의 양자효율보다 클 수 있다.
인광 발광층인 제 1 녹색 발광물질층(720)은 제 12 화합물(722), 제 13 화합물(724)을 포함한다. 제 12 화합물(722)은 인광 화합물(인광발광체 또는 인광도펀트)이고, 제 13 화합물(724)은 호스트이다.
형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층(760)은 제 14 화합물(762), 제 15 화합물(764), 제 16 화합물(766)을 포함한다. 제 14 화합물(762)은 형광 화합물(형광발광체 또는 형광도펀트)이고, 제 15 화합물(764)은 지연형광 화합물(보조 도펀트 또는 보조 호스트)이며, 제 16 화합물(766)은 호스트이다.
제 1 전극(210)이 투과전극이고 제 2 전극(230)이 반사전극인 적색 유기발광다이오드(D1-R)에서는, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(660)을 포함하는 제 2 발광부(650)가 제 1 전극(210)에 근접하여 배치된다. 즉, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(660)을 포함하는 제 2 발광부(650)가 제 1 전극(210)과 형광 발광층인 제 2 발광물질층(620)을 포함하는 제 1 발광부(610) 사이에 배치된다.
녹색 유기발광다이오드(D1-G)에서, 형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층(760)은 투과전극인 제 2 전극(230)에 근접하여 배치된다. 즉, 형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층(760)은 투과전극인 제 2 전극(230)과 인광 발광층인 제 1 녹색 발광물질층(720) 사이에 위치한다. 인광 발광층인 제 1 녹색 발광물질층(720)보다 높은 발광효율(cd/A)을 갖는 형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층(760)이 투과전극(230)에 근접하여 배치됨으로써, 녹색 유기발광다이오드(D1-G)의 발광특성이 향상된다. 예를 들어, 제 2 녹색 발광물질층(760)의 제 15 화합물(762)의 양자효율이 제 1 녹색 발광물질층(720)의 제 12 화합물(722)의 양자효율보다 클 수 있다.
제 1 전극(210)이 투과전극이고 제 2 전극(230)이 반사전극인 녹색 유기발광다이오드(D1-G)에서는, 형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층(760)을 포함하는 제 2 발광부(750)가 제 1 전극(210)에 근접하여 배치된다. 즉, 형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층(760)을 포함하는 제 2 발광부(750)가 제 1 전극(210)과 인광 발광층인 제 2 발광물질층(720)을 포함하는 제 1 발광부(710) 사이에 배치된다.
제 1 적색 발광물질층(620)의 제 7 화합물(622)은 화학식13으로 표시될 수 있다.
[화학식13]
Figure pat00045
화학식13에서, R61, R62 각각은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된다. R63, R64 각각은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 고리 또는 치환 또는 비치환된 축합고리를 형성한다. R65, R66 각각은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된다. R67, R68 각각은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 고리 또는 치환 또는 비치환된 축합고리를 형성한다.
예를 들어, 제 1 적색 발광물질층(620)의 제 7 화합물(622)은 화학식14의 화합물 중 하나일 수 있다.
[화학식14]
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00049
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Figure pat00052
Figure pat00053
제 1 적색 발광물질층(620)의 제 8 화합물(624)과 제 2 녹색 발광물질층(760)의 제 14 화합물(762) 각각은 화학식15로 표시된다.
[화학식15]
Figure pat00054
화학식15에서, R71, R72 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, R73은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된다. f1, f2 각각은 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, f3는 1 내지 4의 정수이다.
예를 들어, R71, R72 각각은 독립적으로 C1 내지 C10의 알킬기(예를 들어, 메틸기 또는 터셔리부틸기)일 수 있고, f1, f2 각각은 독립적으로 0 또는 1일 수 있다. R73은 치환되지 않거나 C1 내지 C10의 알킬기(예를 들어, 메틸기)로 치환된 C6 내지 C30의 아릴기(예를 들어, 페닐기)일 수 있고, f3는 1일 수 있다.
제 1 적색 발광물질층(620)의 제 8 화합물(624)과 제 2 녹색 발광물질층(760)의 제 14 화합물(762)은 서로 같거나 다를 수 있다. 예를 들어, 제 1 적색 발광물질층(620)의 제 8 화합물(624)과 제 2 녹색 발광물질층(760)의 제 14 화합물(762) 각각은 독립적으로 화학식16의 화합물에서 선택된다.
[화학식16]
Figure pat00055
Figure pat00056
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Figure pat00069
제 2 적색 발광물질층(660)의 제 10 화합물(662)은 화학식17의 화합물 중 하나이다.
[화학식17]
Figure pat00070
Figure pat00071
Figure pat00072
제 1 녹색 발광물질층(720)은 제 12 화합물(722)은 화학식18의 화합물 중 하나이다.
[화학식18]
Figure pat00073
Figure pat00074
Figure pat00075
Figure pat00076
제 2 녹색 발광물질층(620)의 제 14 화합물(762)은 화학식19로 표시된다.
[화학식19]
Figure pat00077
화학식19에서, X1는 O 또는 S이다. R81, R82 각각은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나 서로 연결되어 방향족고리를 형성한다. R83, R84 각각은 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나 서로 연결되어 방향족고리를 형성한다.
예를 들어, 제 2 녹색 발광물질층(620)의 제 14 화합물(762)은 화학식20의 화합물 중 하나일 수 있다.
[화학식20]
Figure pat00078
Figure pat00079
Figure pat00080
Figure pat00081
제 1 적색 발광물질층(620)의 제 9 화합물(626)과 제 2 적색 발광물질층(660)의 제 11 화합물(664) 각각은 화학식21로 표시된다.
[화학식21]
Figure pat00082
화학식21에서, R91, R92, R93, R94 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, g1, g2, g3, g4 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이다. Y1은 화학식21a 또는 화학식21b로 표시된다.
[화학식21a]
Figure pat00083
[화학식21b]
Figure pat00084
화학식21a에서, R95, R96 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, g5, g6 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
화학식21b에서, R97, R98 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, g7은 0 내지 3의 정수이며, g8은 0 내지 4의 정수이다. X2는 NR99, O, S에서 선택되고, R99는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된다.
제 1 적색 발광물질층(620)의 제 9 화합물(626)과 제 2 적색 발광물질층(660)의 제 11 화합물(664)은 서로 같거나 다르다.
제 1 적색 발광물질층(620)의 제 9 화합물(626)과 제 2 적색 발광물질층(660)의 제 11 화합물(664) 각각은 독립적으로 화학식22의 화합물 중에서 선택될 수 있다.
[화학식22]
Figure pat00085
Figure pat00086
Figure pat00087
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Figure pat00090
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Figure pat00094
Figure pat00095
제 1 녹색 발광물질층(720)의 제 13 화합물(724)과 제 2 녹색 발광물질층(760)의 제 16 화합물(766) 각각은 화학식23으로 표시된다.
[화학식23]
Figure pat00096
화학식23에서, R101, R102 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된다. R103, R104 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되거나 서로 연결되어 헤테로고리를 형성한다. h1, h2, h3, h4 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, Y2은 화학식23a 또는 화학식23b로 표시된다.
[화학식23a]
Figure pat00097
[화학식23b]
Figure pat00098
화학식23a에서, R105, R106 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, h5, h6 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이다.
화학식23b에서, R107, R108 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, h7은 0 내지 3의 정수이며, h8은 0 내지 4의 정수이다. X3는 NR109, O, S에서 선택되고, R109는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된다.
제 1 녹색 발광물질층(720)의 제 13 화합물(724)과 제 2 녹색 발광물질층(760)의 제 16 화합물(766)은 서로 같거나 다르다. 또한, 제 1 녹색 발광물질층(720)의 제 13 화합물(724)과 제 2 녹색 발광물질층(760)의 제 16 화합물(766)은 제 1 청색 발광물질층(320)의 제 6 화합물(324)과 같거나 다를 수 있다.
제 1 녹색 발광물질층(720)의 제 13 화합물(724)과 제 2 녹색 발광물질층(760)의 제 16 화합물(766) 각각은 독립적으로 화학식24의 화합물 중에서 선택될 수 있다.
[화학식24]
Figure pat00099
Figure pat00100
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Figure pat00112
적색 유기발광다이오드(D1-R)의 제 1 적색 발광물질층(620)은 제 7 화합물(622), 제 8 화합물(624), 제 9 화합물(626)만으로 이루어진다. 즉, 제 1 적색 발광물질층(620)에서, 제 7 화합물(622)의 중량비, 제 8 화합물(624)의 중량비, 제 9 화합물(626)의 중량비의 합은 100%이다.
적색 유기발광다이오드(D1-R)의 제 1 적색 발광물질층(620)에서, 제 8 화합물(624)의 중량비는 제 7 화합물(622)의 중량비보다 크고 제 9 화합물(626)의 중량비와 같거나 이보다 작다. 예를 들어, 제 1 적색 발광물질층(620)에서, 제 7 화합물(622)을 기준으로, 제 8 화합물(624)과 제 9 화합물(626) 각각은 약 4000 내지 6000 중량부를 가질 수 있다.
적색 유기발광다이오드(D1-R)의 제 2 적색 발광물질층(660)은 제 10 화합물(662), 제 11 화합물(664)만으로 이루어진다. 즉, 제 2 적색 발광물질층(660)에서, 제 10 화합물(662)의 중량비와 제 11 화합물(664)의 중량비의 합은 100%이다.
적색 유기발광다이오드(D1-R)의 제 2 적색 발광물질층(660)에서, 제 11 화합물(664)의 중량비는 제 10 화합물(662)의 중량비보다 크다. 제 2 적색 발광물질층(660)에서, 제 10 화합물(662)은 약 0.1 내지 10wt%를 가질 수 있다.
제 1 적색 발광물질층(620)은 제 1 청색 발광물질층(320)과 동일한 두께를 가질 수 있고, 제 2 적색 발광물질층(660)은 제 2 청색 발광물질층(360)과 동일한 두께를 가질 수 있다. 즉, 제 2 적색 발광물질층(660)은 제 1 적색 발광물질층(620)보다 큰 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 적색 발광물질층(620)은 15 내지 30nm 범위의 두께를 가질 수 있고, 제 2 적색 발광물질층(660)은 25 내지 40nm 범위의 두께를 가질 수 있다.
녹색 유기발광다이오드(D1-G)의 제 1 녹색 발광물질층(720)은 제 12 화합물(722)과 제 13 화합물(724)만으로 이루어진다. 즉, 제 1 녹색 발광물질층(720)에서, 제 12 화합물(722)의 중량비와 제 13 화합물(724)의 중량비의 합은 100%이다.
녹색 유기발광다이오드(D1-G)의 제 1 녹색 발광물질층(720)에서, 제 13 화합물(724)의 중량비는 제 12 화합물(722)의 중량비보다 크다. 제 1 녹색 발광물질층(720)에서, 제 12 화합물(722)은 약 1 내지 15wt%를 가질 수 있다.
녹색 유기발광다이오드(D1-G)의 제 2 녹색 발광물질층(760)은 제 14 화합물(762), 제 15 화합물(764), 제 16 화합물(766)만으로 이루어진다. 즉, 제 2 녹색 발광물질층(760)에서, 제 14 화합물(762)의 중량비, 제 15 화합물(764)의 중량비, 제 16 화합물(766)의 중량비의 합은 100%이다.
녹색 유기발광다이오드(D1-G)의 제 2 녹색 발광물질층(760)에서, 제 15 화합물(764)의 중량비는 제 14 화합물(762)의 중량비보다 크고 제 16 화합물(766)의 중량비와 같거나 이보다 작다. 예를 들어, 제 14 화합물(762)을 기준으로, 제 15 화합물(764)과 제 15 화합물(766) 각각은 약 4000 내지 6000 중량부를 가질 수 있다.
제 1 녹색 발광물질층(720)은 제 1 청색 발광물질층(320)과 동일한 두께를 가질 수 있고, 제 2 녹색 발광물질층(760)은 제 2 청색 발광물질층(360)과 동일한 두께를 가질 수 있다. 즉, 제 2 녹색 발광물질층(760)은 제 1 녹색 발광물질층(720)보다 큰 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 녹색 발광물질층(720)은 15 내지 30nm 범위의 두께를 가질 수 있고, 제 2 녹색 발광물질층(760)은 25 내지 40nm 범위의 두께를 가질 수 있다.
정공주입층(311, 611, 711)은 화학식25의 화합물(HAT-CN)을 포함할 수 있다.
[화학식25]
Figure pat00113
이와 달리, 정공주입층(311, 611, 711)은 4,4',4"-tris(3-methylphenylamino)triphenylamine (MTDATA), 4,4',4"-tris(N,N-diphenyl-amino)triphenylamine(NATA), 4,4',4"-tris(N-(naphthalene-1-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine(1T-NATA), 4,4',4"-tris(N-(naphthalene-2-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine(2T-NATA), copper phthalocyanine(CuPc), tris(4-carbazoyl-9-yl-phenyl)amine(TCTA), 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 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 정공주입층(311)은 1 내지 10nm의 두께를 가질 수 있다.
제 1 정공수송층(313, 613, 713)과 제 2 정공수송층(351, 651, 751) 각각은 화학식16의 화합물(NPB)을 포함할 수 있다.
[화학식26]
Figure pat00114
이와 달리, 제 1 정공수송층(313, 613, 713)과 제 2 정공수송층(351, 651, 751) 각각은 N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine (TPD), 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 하나를 포함할 수 있다.
제 1 정공수송층(313, 613, 713)과 제 2 정공수송층(351, 651, 751) 각각은 10~70nm의 두께를 가질 수 있다. 제 1 정공수송층(313, 613, 713)의 두께는 제 2 정공수송층(351, 651, 751)의 두께보다 작을 수 있다.
제 1 전자수송층(319, 619, 719)과 제 2 전자수송층(357, 657, 757) 각각은 화학식27의 화합물(TPBi)을 포함할 수 있다.
[화학식27]
Figure pat00115
이와 달리, 제 1 전자수송층(319, 619, 719)과 제 2 전자수송층(357, 657, 757) 각각은 tris-(8-hydroxyquinoline aluminum(Alq3), 2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole(PBD), spiro-PBD, lithium quinolate(Liq), 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-phenanthroline(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 하나를 포함할 수 있다.
제 1 전자수송층(319, 619, 719)과 제 2 전자수송층(357, 657, 757) 각각은 5 내지 50nm의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 전자수송층(319, 619, 719)의 두께는 제 2 전자수송층(357, 657, 757)의 두께보다 작을 수 있다.
전자주입층(359, 659, 759)은 화학식28의 화합물(Liq)을 포함할 수 있다.
[화학식28]
Figure pat00116
이와 달리, 전자주입층(359, 659, 759)은 LiF, CsF, NaF, BaF2와 같은 알칼리 할라이드계 물질 및/또는 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 전자차단층(315, 615, 715)과 제 2 전자차단층(353, 653, 753) 각각은 화학식29의 화합물(TAPC)을 포함할 수 있다.
[화학식29]
Figure pat00117
이와 달리, 제 1 전자차단층(315, 615, 715)과 제 2 전자차단층(353, 653, 753) 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, 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 하나를 포함할 수 있다.
제 1 전자차단층(315, 615, 715)과 제 2 전자차단층(353, 653, 753) 각각은 1 내지 10nm의 두께를 가질 수 있다. 제 1 전자차단층(315)의 두께는 제 2 전자차단층(353)의 두께와 같을 수 있다.
제 1 정공차단층(317, 617, 717)과 제 2 정공차단층(355, 655, 755) 각각은 화학식30의 화합물(B3PYMPM)을 포함할 수 있다.
[화학식30]
Figure pat00118
이와 달리, 제 1 정공차단층(317, 617, 717)과 제 2 정공차단층(355, 655, 755) 각각은 BCP, BAlq, Alq3, PBD, spiro-PBD, Liq, bis[2-(diphenylphosphino)phenyl]ether oxide(DPEPO), 9-(6-9H-carbazol-9-yl)pyridine-3-yl)-9H-3,9'-bicarbazole, TSPO1 중 하나를 포함할 수 있다.
제 1 정공차단층(317, 617, 717)과 제 2 정공차단층(355, 655, 755) 각각은 1 내지 10nm의 두께를 가질 수 있다. 제 1 정공차단층(317, 617, 717)의 두께와 제 2 정공차단층(355, 655, 755)의 두께는 같을 수 있다.
N형 전하생성층(392, 692, 792)은 전술한 전자수송층(319, 619, 719, 357, 657, 757)의 물질인 호스트와 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 예를 들어, n형 도펀트는 리튬(Li)일 수 있고 0.1~10wt%로 도핑될 수 있다.
P형 전하생성층(394, 694, 794)은 정공수송층(313, 613, 713, 351, 651, 751)의 물질인 호스트와 p형 도펀트를 포함할 수 있다. 예를 들어, p형 도펀트는 화학식25의 화합물일 수 있고 10~30wt%로 도핑될 수 있다.
N형 전하생성층(392, 692, 792)과 P형 전하생성층(394, 694, 794) 각각은 1 내지 20nm의 두께를 가질 수 있다. 또한, N형 전하생성층(392, 692, 792)의 두께는 P형 전하생성층(394, 694, 794)의 두께보다 클 수 있다.
캡핑층(290)은 투과전극인 제 2 전극(230) 상에 위치한다. 예를 들어, 캡핑층(290)은 정공수송층(313, 613, 713, 351, 651, 751) 물질을 포함할 수 있고 10 내지 100nm의 두께를 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 청색 유기발광다이오드(D1-B)는 형광 발광층을 포함하는 제 1 발광부(310)와 PSF 발광층을 포함하는 제 2 발광부(350)를 포함하고, 제 2 발광부(350)가 투과전극에 근접하여 배치된다. 이때, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML2))와 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(320)의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML1))의 차이(｜I2nd(EML2)-I2nd(EML1)｜)가 0.1 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 청색 유기발광다이오드(D1-B)에서 강한 캐버티 효과가 구현되고, 청색 유기발광다이오드(D1-B)는 낮은 구동전압과 크게 향상된 청색 발광효율을 갖는다.
또한, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)이 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(320)보다 큰 발광효율을 갖고, 이에 따라 청색 유기발광다이오드(D1-B)에서 캐버티 효과가 더욱 강화된다.
또한, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(320)의 제 5 화합물(322, FD2)의 최대발광파장(λmax(FD2_PL))과 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)의 제 1 화합물(362, FD1)의 최대발광파장(λmax(FD1_PL))의 차이(｜λmax(FD2_PL)-λmax(FD1_PL)｜)가 15nm이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 청색 유기발광다이오드(D1-B)의 발광 특성이 더욱 향상된다.
또한, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)에서, 제 1 화합물(362, FD1)의 최대흡수파장(λmax(FD1_Abs))과 제 2 화합물(364, PD)의 최대발광파장(λmax(PD_PL))의 차이(｜λmax(FD1_Abs)-λmax(PD_PL)｜)가 10nm 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 청색 유기발광다이오드(D1-B)의 발광 특성이 크게 향상된다.
따라서, 청색 유기발광다이오드(D1-B)를 포함하는 유기발광 표시장치의 성능이 향상된다.
적색 유기발광다이오드(D1-R)는 형광 발광층을 포함하는 제 1 발광부(610)과 형광 발광층보다 큰 발광효율을 갖는 인광 발광층을 포함하는 제 2 발광부(650)를 포함하고, 제 2 발광부(650)가 투과전극에 근접하여 배치된다. 이에 따라, 적색 유기발광다이오드(D1-R)에서 강한 캐버티 효과가 구현되고, 적색 유기발광다이오드(D1-R)는 낮은 구동전압과 크게 향상된 청색 발광효율을 갖는다.
또한, 녹색 유기발광다이오드(D1-G)는 인광 발광층을 포함하는 제 1 발광부(710)과 인광 발광층보다 큰 발광효율을 갖는 형광 발광층을 포함하는 제 2 발광부(750)를 포함하고, 제 2 발광부(750)가 투과전극에 근접하여 배치된다. 이에 따라, 녹색 유기발광다이오드(D1-G)에서 강한 캐버티 효과가 구현되고, 녹색 유기발광다이오드(D1-G)는 낮은 구동전압과 크게 향상된 청색 발광효율을 갖는다.
따라서, 청색 유기발광다이오드(D1-B), 적색 유기발광다이오드(D1-R), 녹색 유기발광다이오드(D1-G)를 포함하는 유기발광 표시장치의 성능이 향상된다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 개략적인 단면도이고, 도 9는 백색 유기발광다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 유기발광표시장치(800)는 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP) 및 청색 화소영역(BP)이 정의된 제 1 기판(810)과, 제 1 기판(810)과 마주하는 제 2 기판(870)과, 제 1 기판(810)과 제 2 기판(870) 사이에 위치하며 백색 빛을 발광하는 유기발광다이오드(D2)와, 유기발광다이오드(D2)와 제 2 기판(870) 사이에 위치하는 컬러필터층(880)을 포함한다.
제 1 기판(810) 및 제 2 기판(870) 각각은 유리 기판 또는 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판은 polyimide(PI) 기판, polyethersulfone(PES) 기판, polyethylenenaphthalate(PEN) 기판, polyethylene terephthalate(PET) 기판 및 polycarbonate(PC) 기판 중 하나일 수 있다.
제 1 기판(810) 상에는 버퍼층(820)이 형성되고, 버퍼층(820) 상에는 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP) 및 청색 화소영역(BP) 각각에 대응하여 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 버퍼층(820)은 생략될 수 있다.
버퍼층(820) 상에는 반도체층(822)이 형성된다. 반도체층(822)은 산화물 반도체 물질로 이루어지거나 다결정 실리콘으로 이루어질 수 있다.
반도체층(822) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(824)이 형성된다. 게이트 절연막(824)은 산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(824) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(830)이 반도체층(822)의 중앙에 대응하여 형성된다.
게이트 전극(830) 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(832)이 형성된다. 층간 절연막(832)은 산화 실리콘이나 질화 실리콘과 같은 무기 절연물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연물질로 형성될 수 있다.
층간 절연막(832)은 반도체층(822)의 양측을 노출하는 제 1 및 제 2 콘택홀(834, 836)을 갖는다. 제 1 및 제 2 콘택홀(834, 836)은 게이트 전극(830)의 양측에 게이트 전극(830)과 이격되어 위치한다.
층간 절연막(832) 상에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어지는 소스 전극(840)과 드레인 전극(842)이 형성된다.
소스 전극(840)과 드레인 전극(842)은 게이트 전극(830)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제 1 및 제 2 콘택홀(834, 836)을 통해 반도체층(822)의 양측과 접촉한다.
반도체층(822)과, 게이트전극(830), 소스 전극(840), 드레인전극(842)은 상기 박막트랜지스터(Tr)를 이루며, 박막트랜지스터(Tr)는 구동 소자(driving element)로 기능한다.
도시하지 않았으나, 게이트 배선과 데이터 배선이 서로 교차하여 화소영역을 정의하며, 게이트 배선과 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자가 더 형성된다. 스위칭 소자는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 연결된다.
또한, 파워 배선이 데이터 배선 또는 데이터 배선과 평행하게 이격되어 형성되며, 일 프레임(frame) 동안 구동소자인 박막트랜지스터(Tr)의 게이트전극의 전압을 일정하게 유지되도록 하기 위한 스토리지 캐패시터가 더 구성될 수 있다.
박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(842)을 노출하는 드레인 콘택홀(852)을 갖는 보호층(850)이 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 형성된다.
보호층(850) 상에는 드레인 콘택홀(852)을 통해 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(842)에 연결되는 제 1 전극(810)이 각 화소영역 영역 별로 분리되어 형성된다. 제 1 전극(810)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(810)은 반사전극이다.
이와 달리, 제 1 전극(810)이 투명 도전성 산화물층의 단일층 구조일 수 있다. 즉, 제 1 전극(810)은 투명전극일 수 있다.
제 1 전극(810)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(810)은 ITO/Ag/ITO 또는 ITO/APC/ITO의 삼중층 구조를 가질 수 있다.
보호층(850) 상에는 제 1 전극(810)의 가장자리를 덮는 뱅크층(866)이 형성된다. 뱅크층(866)은 화소영역(Rp, GP, BP)에 대응하여 제 1 전극(810)의 중앙을 노출한다. 뱅크층(866)은 생략될 수 있다.
제 1 전극(810) 상에는 유기 발광층(820)이 형성되고, 유기 발광층(820)이 형성된 제 1 기판(810) 상부로 제 2 전극(830)이 형성된다.
본 발명의 유기발광표시장치(800)에서는 유기 발광층(820)에서 발광된 빛이 제 2 전극(830)을 통해 컬러필터층(880)으로 입사되므로, 제 2 전극(830)은 빛이 투과될 수 있도록 얇은 두께를 갖는다.
즉, 제 2 전극(830)은 표시 영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어져 음극(cathode)으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(830)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(830)은 얇은 두께, 예를 들어 10nm 내지 30nm의 두께를 가져 광투과(반투과) 특성을 갖는다.
제 1 전극(810), 유기 발광층(820) 및 제 2 전극(830)은 유기발광다이오드(D2)를 이룬다. 또한, 유기발광다이오드(D2)는 광추출 향상을 위한 캡핑층(890)을 더 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 유기 발광층(820)은, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(720)을 포함하는 제 1 발광부(710)와, 인광 발광층인 제 2 청색 발광물질층(740)을 포함하는 제 2 발광부(730)와, 적색과 녹색을 발광하는 제 3 발광물질층(760)을 포함하는 제 3 발광부(750)을 포함한다. 또한, 유기 발광층(820)은, 제 1 발광부(710)와 제 3 발광부(750) 사이에 위치하는 제 1 전하생성층(770)과, 제 2 발광부(730)와 제 3 발광부(750) 사이에 위치하는 제 2 전하생성층(780)을 더 포함할 수 있다.
유기발광 표시장치(800)는 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP), 청색 화소영역(BP)을 포함하고, 유기발광다이오드(D2)는 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP), 청색 화소영역(BP)에서 백색을 발광한다.
제 1 발광부(710)는, 제 1 청색 발광물질층(720) 하부에 위치하는 제 1 정공수송층(714)과 제 1 청색 발광물질층(720) 상부에 위치하는 제 1 전자수송층(716) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또한, 제 1 발광부(710)는 제 1 정공수송층(714) 하부에 위치하는 정공주입층(712)을 더 포함할 수 있다.
도시하지 않았으나, 제 1 발광부(710)는, 제 1 청색 발광물질층(720)과 제 1 정공수송층(714) 사이에 위치하는 제 1 전자차단층과, 제 1 청색 발광물질층(720)과 제 1 전자수송층(716) 사이에 위치하는 제 1 정공차단층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
제 2 발광부(730)는, 제 2 청색 발광물질층(740) 하부에 위치하는 제 2 정공수송층(732)과 제 2 청색 발광물질층(740) 상부에 위치하는 제 2 전자수송층(734) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또한, 제 2 발광부(730)는 제 2 전자수송층(734) 상부에 위치하는 전자주입층(736)을 더 포함할 수 있다.
도시하지 않았으나, 제 2 발광부(730)는, 제 2 청색 발광물질층(740)과 제 2 정공수송층(732) 사이에 위치하는 제 2 전자차단층과, 제 2 청색 발광물질층(740)과 제 2 전자수송층(734) 사이에 위치하는 제 2 정공차단층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
제 3 발광부(750)에서, 제 3 발광물질층(760)은 적색 발광물질층(762)과 녹색 발광물질층(764)을 포함한다. 녹색 발광물질층(764)은 적색 발광물질층(762)과 제 2 발광부(730) 사이에 위치한다. 또한, 제 3 발광물질층(760)은 적색 발광물질층(762)과 녹색 발광물질층(764) 사이에 위치하는 황록색 발광물질층을 더 포함할 수 있다.
적색 발광물질층(762)은 적색 호스트와 적색 도펀트를 포함하고, 녹색 발광물질층(764)은 녹색 호스트와 녹색 도펀트를 포함하며, 황록색 발광물질층은 황록색 호스트와 황록색 도펀트를 포함한다. 적색 도펀트, 녹색 도펀트, 황록색 도펀트 각각은 형광 화합물, 인광 화합물, 지연형광 화합물 중 하나일 수 있다.
제 3 발광부(750)는, 제 3 발광물질층(760) 하부에 위치하는 제 3 정공수송층(752)과, 제 3 발광물질층(760) 상부에 위치하는 제 3 전자수송층(754)을 더 포함할 수 있다.
도시하지 않았으나, 제 3 발광부(750)는, 제 3 발광물질층(760)과 제 3 정공수송층(752) 사이에 위치하는 제 3 전자차단층과, 제 3 발광물질층(760)과 제 3 전자수송층(754) 사이에 위치하는 제 3 정공차단층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
제 1 전하 생성층(770)은 제 1 발광부(710)와 제 3 발광부(750) 사이에 위치하며, 제 2 전하 생성층(780)은 제 2 발광부(730)과 제 3 발광부(750) 사이에 위치한다. 즉, 제 1 발광부(710), 제 1 전하 생성층(770), 제 3 발광부(750), 제 2 전하 생성층(780), 제 2 발광부(730)가 제 1 전극(810) 상에 순차 적층된다. 즉, 제 1 발광부(710)는 제 1 전극(810)과 제 1 전하 생성층(770) 사이에 위치하며, 제 3 발광부(750)는 제 1 및 제 2 전하 생성층(770, 780) 사이에 위치하고, 제 2 발광부(730)는 제 2 전하 생성층(780)과 제 2 전극(830) 사이에 위치한다.
제 1 전하 생성층(770)은 N형 전하 생성층(772)과 P형 전하 생성층(774)이 접합된 PN접합 전하 생성층일 수 있고, 제 2 전하 생성층(780)은 N형 전하 생성층(782)과 P형 전하 생성층(784)이 접합된 PN접합 전하 생성층일 수 있다.
제 1 전하 생성층(770)에서, N형 전하 생성층(772)은 제 1 전자수송층(716)과 제 3 정공 수송층(752) 사이에 위치하고, P형 전하 생성층(774)은 N형 전하 생성층(772)과 제 3 정공 수송층(752) 사이에 위치한다.
제 2 전하 생성층(780)에서, N형 전하 생성층(782)은 제 3 전자 수송층(754)과 제 2 정공 수송층(732) 사이에 위치하고, P형 전하 생성층(784)은 N형 전하 생성층(782)과 제 2 정공 수송층(732) 사이에 위치한다.
제 2 청색 발광물질층(740)은 화학식1로 표시되는 제 1 화합물(742), 화학식3으로 표시되는 제 2 화합물(744), 화학식5로 표시되는 제 3 화합물(746), 화학식7로 표시되는 제 4 화합물(766)을 포함하고, 제 1 청색 발광물질층(720)은 화학식9로 표시되는 제 5 화합물(722), 화학식11로 표시되는 제 6 화합물(724)를 포함한다.
즉, 제 1 청색 발광물질층(720)은 형광 발광층이고, 제 2 청색 발광물질층(740)은 PSF 발광층이다.
PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(740)의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML2))와 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(720)의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML1))의 차이(｜I2nd(EML2)-I2nd(EML1)｜)가 0.1 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유기발광다이오드(D2)에서 강한 캐버티 효과가 구현되고, 유기발광다이오드(D2)는 낮은 구동전압과 크게 향상된 발광효율을 갖는다.
또한, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(740)이 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(720)보다 큰 발광효율을 갖고, 이에 따라 유기발광다이오드(D2)에서 캐버티 효과가 더욱 강화된다.
또한, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(720)의 제 5 화합물(722, FD2)의 최대발광파장(λmax(FD2_PL))과 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(740)의 제 1 화합물(742, FD1)의 최대발광파장(λmax(FD1_PL))의 차이(｜λmax(FD2_PL)-λmax(FD1_PL)｜)가 15nm이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유기발광다이오드(D2)의 발광 특성이 더욱 향상된다.
또한, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(740)에서, 제 1 화합물(742, FD1)의 최대흡수파장(λmax(FD1_Abs))과 제 2 화합물(744, PD)의 최대발광파장(λmax(PD_PL))의 차이(｜λmax(FD1_Abs)-λmax(PD_PL)｜)가 10nm 이하인 조건을 만족한다. 이에 따라, 유기발광다이오드(D2)의 발광 특성이 크게 향상된다.
다시 도 8을 참조하면, 컬러필터층(880)은 유기발광다이오드(D2)의 상부에 위치하며 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP) 및 청색 화소영역(BP) 각각에 대응되는 적색 컬러필터(882), 녹색 컬러필터(884), 청색 컬러필터(886)를 포함한다.
적색 컬러필터(882)는 적색 염료(dye)와 적색 안료(pigment) 중 적어도 하나를 포함하고, 녹색 컬러필터(884)는 녹색 염료와 녹색 안료 중 적어도 하나를 포함하며, 청색 컬러필터(886)는 청색 염료와 청색 안료 중 적어도 하나를 포함한다.
도시하지 않았으나, 컬러필터층(880)은 접착층에 의해 유기발광다이오드(D2)에 부착될 수 있다. 이와 달리, 컬러필터층(880)은 유기발광다이오드(D2) 바로 위에 형성될 수도 있다.
도시하지 않았으나, 외부 수분이 유기발광다이오드(D2)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름이 형성될 수 있다. 예를 들어, 인캡슐레이션 필름은 제 1 무기 절연층과, 유기 절연층과 제 2 무기 절연층의 적층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 제 2 기판(870)의 외측면에는 외부광 반사를 줄이기 위한 편광판이 부착될 수 있다. 예를 들어, 편광판은 원형 편광판일 수 있다.
도 8에서, 유기발광다이오드(D2)의 빛은 제 2 전극(830)을 통과하고, 컬러필터층(880)은 유기발광다이오드(D2)의 상부에 배치되고 있다. 이와 달리, 유기발광다이오드(D2)의 빛은 제 1 전극(810)을 통과하고, 컬러필터층(880)은 유기발광다이오드(D2)와 제 1 기판(810) 사이에 배치될 수도 있다. 이 경우, 인광 발광층인 제 2 청색 발광물질층(740)을 포함하는 제 2 발광부(730)가 제 1 전극(810)에 근접하여 배치되고, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(720)을 포함하는 제 1 발광부(710)가 제 3 발광부(750)와 제 2 전극(830) 사이에 배치된다.
또한, 유기발광다이오드(D2)와 컬러필터층(880) 사이에는 색변환층(미도시)이 구비될 수도 있다. 색변환층은 각 화소영역에 대응하여 적색 색변환층, 녹색 색변환층 및 청색 색변환층을 포함하며, 유기발광다이오드(D2)로부터의 백색 광을 적색, 녹색 및 청색으로 각각 변환할 수 있다.
전술한 바와 같이, 유기발광다이오드(D2)로부터의 백색 빛은 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP) 및 청색 화소영역(BP) 각각에 대응되는 적색 컬러필터(882), 녹색 컬러필터(884), 청색 컬러필터(886)를 통과함으로써, 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP) 및 청색 화소영역(BP)에서 적색, 녹색 및 청색 빛이 표시된다.
한편, 도 8에서, 백색을 발광하는 유기발광다이오드(D2)가 표시장치에 이용되고 있다. 이와 달리, 유기발광다이오드(D2)는 박막트랜지스터(Tr)와 같은 구동 소자 및 컬러필터층(880) 없이 기판 전면에 형성되어 조명장치에 이용될 수도 있다. 본 발명에서 유기발광장치는 표시장치와 조명장치를 포함한다.
본 발명의 유기발광 표시장치(800)에서는, 백색을 발광하는 유기발광다이오드(D2)가 적색 화소영역(RP), 녹색 화소영역(GP), 청색 화소영역(BP) 모두에 형성되고 컬러필터층(880)을 이용하여 컬러 영상이 구현된다.
[유기발광다이오드]
양극(ITO/Ag/ITO, 10nm), 정공주입층(화학식25 화합물, 3nm) 제 1 정공수송층(화학식26 화합물, 27 nm), 제 1 전자차단층(화학식29 화합물, 5 nm), 제 1 발광물질층(23nm), 제 1 정공차단층(화학식30 화합물, 5 nm), 제 1 전자수송층(화학식27 화합물, 12 nm), N형 전하생성층(화학식27 화합물+Li(0.5wt%), 12nm), P형 전하생성층(화학식26 화합물+화학식25 화합물(20wt%), 5nm), 제 2 정공수송층(화학식26 화합물, 55 nm), 제 2 전자차단층(화학식29 화합물, 5 nm), 제 2 발광물질층(30nm), 제 2 정공차단층(화학식30 화합물, 5 nm), 제 2 전자수송층(화학식27 화합물, 25 nm), 전자주입층(화학식28 화합물, 12 nm), 음극(AgMg, 12 nm), 캡핑층(화학식26 화합물, 75nm)을 순차 적층하여 유기발광다이오드를 제작하였다.
1. 적색 유기발광다이오드
(1) 비교예1 (Ref1)
화학식17의 화합물R-PD-1(2wt%), 화학식22의 화합물RH-1(98wt%)을 이용하여 제 1 발광물질층을 형성하고, 화학식14의 화합물R-FD-1(1wt%), 화학식16의 화합물TADF-1(49wt%), 화학식22의 화합물RH-1(50wt%)을 이용하여 제 2 발광물질층을 형성하였다.
(2) 실험예1 (Ex1)
화학식14의 화합물R-FD-1(1wt%), 화학식16의 화합물TADF-1(49wt%), 화학식22의 화합물RH-1(50wt%)을 이용하여 제 1 발광물질층을 형성하고, 화학식17의 화합물R-PD-1(2wt%), 화학식22의 화합물RH-1(98wt%)을 이용하여 제 2 발광물질층을 형성하였다.
(3) 양자효율
화학식17의 화합물R-PD-1(2wt%), 화학식22의 화합물RH-1(98wt%)을 이용하여 필름을 형성하고 화합물R-PD-1의 양자효율을 측정하였다. 또한, 화학식14의 화합물R-FD-1(1wt%), 화학식16의 화합물TADF-1(49wt%), 화학식22의 화합물RH-1(50wt%)을 필름을 형성하고 화합물R-FD-1의 양자효율을 측정하였다. 측정 결과, 적색 인광 발광층(화합물R-PD-1)은 93.2%의 양자효율을 갖고, 적색 형광 발광층(화합물R-FD-1)은 93.0%의 양자효율을 갖는다.
2. 녹색 유기발광다이오드
(1) 비교예2 (Ref2)
화학식20의 화합물G-FD-1(1wt%), 화학식16의 화합물TADF-12(29wt%), 화학식24의 화합물GH-11(70wt%)을 이용하여 제 1 발광물질층을 형성하고, 화학식18의 화합물G-PD-1(8wt%), 화학식24의 화합물GH-1(92wt%)을 이용하여 제 2 발광물질층을 형성하였다.
(2) 실험예2 (Ex2)
화학식18의 화합물G-PD-1(8wt%), 화학식24의 화합물GH-1(92wt%)을 이용하여 제 1 발광물질층을 형성하고, 화학식20의 화합물G-FD-1(1wt%), 화학식16의 화합물TADF-12(29wt%), 화학식24의 화합물GH-11(70wt%)을 이용하여 제 2 발광물질층을 형성하였다.
(3) 양자효율
화학식18의 화합물G-PD-1(8wt%), 화학식24의 화합물GH-1(92wt%)을 이용하여 필름을 형성하고 양자효율을 측정하였다. 또한, 화학식20의 화합물G-FD-1(1wt%), 화학식16의 화합물TADF-12(29wt%), 화학식24의 화합물GH-11(70wt%)을 이용하여 필름을 형성하고 양자효율을 측정하였다. 측정 결과, 녹색 인광 발광층(화합물G-PD-1)은 91.6%의 양자효율을 갖고, 녹색 형광 발광층(화합물G-FD-1)은 95.2%의 양자효율을 갖는다.
3. 청색 유기발광다이오드
(1) 비교예3 (Ref3)
화학식10의 화합물FD2-1(1wt%), 화학식12의 화합물BH-1(99%)을 이용하여 제 1 및 제 2 발광물질층을 형성하였다.
(2) 비교예4 (Ref4)
화학식2의 화합물FD1-1(1wt%), 화학식4의 화합물PD1-5(12wt%), 화학식6의 화합물PH-1(43.5wt%), 화학식8의 화합물NH-1(43.5wt%)을 이용하여 제 1 발광물질층을 형성하고, 화학식10의 화합물FD2-1(1wt%), 화학식12의 화합물BH-1(99%)을 이용하여 제 2 발광물질층을 형성하였다.
(3) 실험예3 (Ex3)
화학식10의 화합물FD2-1(1wt%), 화학식12의 화합물BH-1(99%)을 이용하여 제 2 발광물질층을 제 1 발광물질층을 형성하고, 화학식2의 화합물FD1-1(1wt%), 화학식4의 화합물PD1-5(12wt%), 화학식6의 화합물PH-1(43.5wt%), 화학식8의 화합물NH-1(43.5wt%)을 이용하여 제 2 발광물질층을 형성하였다.
(4) 양자효율
화학식10의 화합물FD2-1(1wt%), 화학식12의 화합물BH-1(99%)을 이용하여 필름을 형성하고 양자효율을 측정하였다. 또한, 화학식2의 화합물FD1-1(1wt%), 화학식4의 화합물PD1-5(12wt%), 화학식6의 화합물PH-1(43.5wt%), 화학식8의 화합물NH-1(43.5wt%)을 이용하여 필름을 형성하고 양자효율을 측정하였다. 측정 결과, 청색 형광 발광층(화합물FD2-1)은 94.0%의 양자효율을 갖고, 청색 PSF 발광층(화합물PD1-5, 화합물PH-1)은 98.5%의 양자효율을 갖는다.
비교예1 내지 비교예4, 실험예1 내지 실험예3에서 제작된 적색 유기발광다이오드, 녹색 유기발광다이오드, 청색 유기발광다이오드 각각의 발광특성(구동전압, 색좌표, 휘도)을 측정하여 표1에 기재하였다.
또한, 실험예1의 적색 유기발광다이오드(적색 화소영역), 실험예2의 녹색 유기발광다이오드(녹색 화소영역), 비교예3, 비교예4, 실험예3의 청색 유기발광다이오드(청색 화소영역)가 조합된 표시장치에서의 백색 발광 특성을 측정하여 표2에 기재하였다.
R G B
Ex1 Ref1 Ref2 Ex2 Ref3 Ref4 Ex3
V 7.11 7.31 8.2 8.10 6.1 6.0 5.9
CIE(x, y) (0.683, 0.316) (0.682, 0.317) (0.287, 0.691) (0.227, 0.734) (0.149, 0.049) (0.133, 0.064) (0.133, 0.057)
cd/A 82.2 79.6 191.1 208.0 16.9 23.7 28.2
R G B W
CIE(x, y) cd/A
Tandem
Structure 		Ex1 Ex2 Ref3 (0.323,
0.329) 		98.1
Ex1 Ex2 Ref4 100.5
Ex1 Ex2 Ex3 109.8
표1에서 보여지는 바와 같이, 형광 발광층이 투과전극인 제 2 전극(음극)에 근접하여 배치되는 비교예1의 적색 유기발광다이오드와 비교할 때, 인광 발광층이 투과전극인 제 2 전극에 근접하여 배치되는 실험예1의 적색 유기발광다이오드에서 구동전압이 감소하고 발광효율이 향상된다. 즉, 상대적으로 큰 발광효율(양자효율)을 갖는 인광 발광층이 투과전극인 제 2 전극에 근접하여 배치되는 경우, 적색 유기발광다이오드의 발광 특성이 향상된다.
또한, 인광 발광층이 투과전극인 제 2 전극에 근접하여 배치되는 비교예2의 녹색 유기발광다이오드와 비교할 때, 형광 발광층이 투과전극인 제 2 전극에 근접하여 배치되는 실험예2의 녹색 유기발광다이오드에서 구동전압이 감소하고 발광효율이 향상된다. 즉, 상대적으로 큰 발광효율(양자효율)을 갖는 형광 발광층이 투과전극인 제 2 전극에 근접하여 배치되는 경우, 녹색 유기발광다이오드의 발광 특성이 향상된다.
또한, 형광 발광층만을 포함하는 비교예3의 청색 유기발광다이오드 및 형광 발광층이 투과전극인 제 2 전극에 근접하여 배치되는 비교예4의 청색 유기발광다이오드와 비교할 때, PSF 발광층이 투과전극인 제 2 전극에 근접하여 배치되는 실험예3의 청색 유기발광다이오드에서 구동전압이 감소하고 발광효율이 향상된다. 즉, 상대적으로 큰 발광효율(양자효율)을 갖는 PSF 발광층이 투과전극인 제 2 전극에 근접하여 배치되는 경우, 청색 유기발광다이오드의 발광 특성이 향상된다.
표2에서 보여지는 바와 같이, 실험예1의 적색 유기발광다이오드, 실험예2의 녹색 유기발광다이오드, 실험예3의 청색 유기발광다이오드가 적색 화소영역, 녹색 화소영역, 청색 화소영역에 각각 배치되는 표시장치에서, 발광효율이 크게 향상된다.
4. 비교예
(1) 비교예5 (Ref5)
실험예3의 청색 유기발광다이오드에서, 제 2 청색 발광물질층의 화합물FD1-1 대신에 화학식31의 화합물을 이용하였다.
(2) 비교예6 (Ref6)
실험예3의 청색 유기발광다이오드에서, 제 2 청색 발광물질층의 화합물FD1-1 대신에 화학식32의 화합물을 이용하였다.
[화학식31]
Figure pat00119
[화학식32]
Figure pat00120
실험예3, 비교예5, 비교예6에서 제작된 유기발광다이오드의 발광특성(구동전압, 색좌표, 휘도)을 측정하여 표3에 기재하였다.
또한, 실험예1의 적색 유기발광다이오드(적색 화소영역), 실험예2의 녹색 유기발광다이오드(녹색 화소영역), 비교예5, 비교예6, 실험예3의 청색 유기발광다이오드(청색 화소영역)가 조합된 표시장치에서의 백색 발광 특성을 측정하여 표4에 기재하였다.
또한, 실험예3, 비교예5, 비교예6의 유기발광다이오드의 EL 스펙트럼을 도 10a, 도 10b, 도 10c에 도시하였다.
R G B
Ex1 Ex2 Ex3 Ref5 Ref6
V 7.11 8.10 5.9 5.9 6.3
CIE(x, y) (0.683, 0.316) (0.227, 0.734) (0.133, 0.057) (0.130, 0.072) (0.118, 0.116)
cd/A 82.2 208.0 28.2 29.4 30.7
R G B W
CIE(x, y) cd/A
Tandem
Structure 		Ex1 Ex2 Ex3 (0.323,
0.329) 		109.8
Ex1 Ex2 Ref5 103.9
Ex1 Ex2 Ref6 88.0
표3 및 표4에서 보여지는 바와 같이, 비교예5 및 비교예6의 유기발광다이오드 및 이를 이용하는 표시장치와 비교할 때, 실험예3의 유기발광다이오드와 이를 이용하는 표시장치의 발광 특성이 향상된다.
즉, 비교예5, 비교예6, 실험예3의 유기발광다이오드는 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층과 PSF 발광층인 제 2 발광물질층을 포함하지만, 비교예5, 비교예6의 유기발광다이오드는 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML2))와 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML1))의 차이(｜I2nd(EML2)-I2nd(EML1)｜)가 0.1 이하인 조건을 만족하지 못한다.
즉, 도 10b를 참조하면 비교예5의 유기발광다이오드에서 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML2))와 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML1))의 차이는 0.1이고, 도 10c를 참조하면 비교예6의 유기발광다이오드에서 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML2))와 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기(I2nd(EML1))의 차이는 0.1을 초과한다.
5. 비교예
(1) 비교예7 (Ref7)
실험예3의 청색 유기발광다이오드에서, 제 2 청색 발광물질층의 화합물FD1-1 대신에 화학식33의 화합물을 이용하였다.
(2) 비교예8 (Ref8)
실험예3의 청색 유기발광다이오드에서, 제 2 청색 발광물질층의 화합물FD1-1 대신에 화학식34의 화합물을 이용하였다.
[화학식33]
Figure pat00121
[화학식34]
Figure pat00122
실험예3, 비교예7, 비교예8에서 제작된 유기발광다이오드의 발광특성(구동전압, 색좌표, 휘도)을 측정하여 표5에 기재하였다.
또한, 실험예1의 적색 유기발광다이오드(적색 화소영역), 실험예2의 녹색 유기발광다이오드(녹색 화소영역), 비교예7, 비교예8, 실험예3의 청색 유기발광다이오드(청색 화소영역)가 조합된 표시장치에서의 백색 발광 특성을 측정하여 표6에 기재하였다.
또한, 실험예3의 유기발광다이오드에 이용된 형광 화합물의 PL 스펙트럼을 도 11a에 도시하였고, 비교예7, 비교예8의 유기발광다이오드에 이용된 형광 화합물의 PL 스펙트럼을 도 11b에 도시하였다.
R G B
Ex1 Ex2 Ex3 Ref7 Ref8
V 7.11 8.10 5.9 6.0 6.2
CIE(x, y) (0.683, 0.316) (0.227, 0.734) (0.133,
0.057) 		(0.144, 0.038) (0.119, 0.106)
cd/A 82.2 208.0 28.2 9.6 30.9
R G B W
CIE(x, y) cd/A
Tandem
Structure 		Ex1 Ex2 Ex3 (0.323,
0.329) 		109.8
Ex1 Ex2 Ref7 86.7
Ex1 Ex2 Ref8 91.8
표5 및 표6에서 보여지는 바와 같이, 비교예7 및 비교예8의 유기발광다이오드 및 이를 이용하는 표시장치와 비교할 때, 실험예3의 유기발광다이오드와 이를 이용하는 표시장치의 발광 특성이 향상된다. 비교예8의 유기발광다이오드에서 휘도가 약간 증가하나 구동전압이 상승하고 발광되는 빛이 장파장으로 쉬프트된다.
즉, 비교예7, 비교예8, 실험예3의 유기발광다이오드는 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층과 PSF 발광층인 제 2 발광물질층을 포함하지만, 비교예7, 비교예8의 유기발광다이오드는 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물의 최대발광파장과 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층의 형광 화합물의 최대발광파장의 차이가 15nm 이하인 조건을 만족하지 못한다.
즉, 도 11a를 참조하면, 본 발명의 유기발광다이오드(실험예3)에서는, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물의 최대발광파장과 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층의 형광 화합물의 최대발광파장의 차이가 15nm 이하인 조건을 만족하여 유기발광다이오드에서 캐버티 효과가 향상된다.
그러나, 도 11b를 참조하면 비교예7, 비교예8의 유기발광다이오드에서는 위와 같은 조건을 만족하지 못하고 이에 따라 유기발광다이오드의 캐버티 효과가 감소하거나 발광파장이 장파장으로 쉬프트된다.
6. 비교예9 (Ref9)
실험예3의 청색 유기발광다이오드에서, 제 2 청색 발광물질층의 화합물PD1-5 대신에 화학식35의 화합물을 이용하였다.
[화학식35]
Figure pat00123
실험예3, 비교예9에서 제작된 유기발광다이오드의 발광특성(구동전압, 색좌표, 휘도)을 측정하여 표7에 기재하였다.
또한, 실험예1의 적색 유기발광다이오드(적색 화소영역), 실험예2의 녹색 유기발광다이오드(녹색 화소영역), 비교예9, 실험예3의 청색 유기발광다이오드(청색 화소영역)가 조합된 표시장치에서의 백색 발광 특성을 측정하여 표8에 기재하였다.
또한, 실험예3, 비교예9의 유기발광다이오드에서, 형광 화합물의 흡수파장과 인광 화합물의 발광 파장을 도 12에 도시하였다.
R G B
Ex1 Ex2 Ex3 Ref9
V 7.11 8.10 5.9 5.9
CIE(x, y) (0.683, 0.316) (0.227, 0.734) (0.133,
0.057) 		(0.130, 0.072)
cd/A 82.2 208.0 28.2 24.4
R G B W
CIE(x, y) cd/A
Tandem
Structure 		Ex1 Ex2 Ex3 (0.323,
0.329) 		109.8
Ex1 Ex2 Ref9 97.3
표7 및 표8에서 보여지는 바와 같이, 비교예9의 유기발광다이오드 및 이를 이용하는 표시장치와 비교할 때, 실험예3의 유기발광다이오드와 이를 이용하는 표시장치의 발광 특성이 향상된다.
즉, 비교예9, 실험예3의 유기발광다이오드는 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층과 PSF 발광층인 제 2 발광물질층을 포함하지만, 비교예9의 유기발광다이오드의 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층에서, 형광 화합물의 최대흡수파장과 인광 화합물의 최대발광파장의 차이가 10nm 이하인 조건을 만족하지 못한다.
즉, 도 12를 참조하면, 본 발명의 유기발광다이오드(실험예3)에서는, 제 2 청색 발광물질층에서, 형광 화합물의 최대흡수파장과 인광 화합물의 최대발광파장의 차이가 10nm 이하인 조건을 만족하여 유기발광다이오드의 발광효율이 향상된다.
그러나, 비교예9의 유기발광다이오드에서는 위와 같은 조건을 만족하지 못하고 이에 따라 유기발광다이오드의 발광효율이 저하된다.
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, 500, 800: 유기발광표시장치
210, 810: 제 1 전극 230, 830: 제 2 전극
220, 220R, 220G, 220B: 유기 발광층
320, 360, 720, 740: 청색 발광물질층
620, 660: 적색 발광물질층 720, 760: 녹색 발광물질층
D1, D1-R, D1-G, D1-B, D2: 유기발광다이오드

Claims (27)

  1. 반사전극과;
    상기 반사전극과 마주하는 투과전극과;
    형광 화합물을 포함하는 제 1 청색 발광물질층을 포함하고 상기 반사전극과 상기 투과전극 사이에 위치하는 제 1 발광부와;
    형광 화합물과 인광 화합물을 포함하는 제 2 청색 발광물질층을 포함하고 상기 제 1 발광부와 상기 투과전극 사이에 위치하는 제 2 발광부를 포함하며,
    상기 제 2 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기와 상기 제 1 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기의 차이는 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물의 최대발광파장과 상기 제 2 청색 발광물질층의 형광 화합물의 최대발광파장의 차이는 15nm 이하인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 청색 발광물질층에서, 상기 형광 화합물의 최대흡수파장과 상기 인광 화합물의 최대발광파장의 차이는 10nm 이하인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 청색 발광물질층에서,
    상기 형광 화합물은 화학식1로 표시되며,
    R1, R2 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, R3, R4, R5, R6 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, n1, n2 각각은 독립적으로 1 내지 3의 정수이며, n3, n4, n5, n6 각각은 독립적으로 0 내지 5의 정수이고,
    상기 인광 화합물은 화학식3으로 표시되며,
    R21, R22, R23 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, b1은 0 내지 2의 정수이며, b2는 0 내지 4의 정수이고, b3는 0 내지 3의 정수이며, R24는 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.
    [화학식1]
    Figure pat00124

    [화학식3]
    Figure pat00125

  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 청색 발광물질층의 형광 화합물은 화학식2의 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
    [화학식2]
    Figure pat00126
    Figure pat00127
    Figure pat00128
    Figure pat00129

  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 청색 발광물질층의 인광 화합물은 화학식4의 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
    [화학식4]
    Figure pat00130
    Figure pat00131
    Figure pat00132
    Figure pat00133
    Figure pat00134

  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 청색 발광물질층은 제 1 호스트와 제 2 호스트를 더 포함하고,
    상기 제 1 호스트는 화학식5로 표시되며,
    R31, R32, R33, R34, R35, R36 각각은 독립적으로 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, c4, c5, c6 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,
    상기 제 2 호스트는 화학식7로 표시되며,
    R41, R42, R43, R44 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, d1, d2, d3, d4 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
    [화학식5]
    Figure pat00135

    [화학식7]
    Figure pat00136

  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 호스트는 화학식6의 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
    [화학식6]
    Figure pat00137
    Figure pat00138
    Figure pat00139
    Figure pat00140
    Figure pat00141

  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 호스트는 화학식8의 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
    [화학식8]
    Figure pat00142
    Figure pat00143
    Figure pat00144
    Figure pat00145
    Figure pat00146

  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물은 하기 화학식9로 표시되며,
    Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴아민기로 이루어진 군에서되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
    [화학식9]
    Figure pat00147

  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물은 화학식10의 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
    [화학식10]
    Figure pat00148
    Figure pat00149
    Figure pat00150

  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 청색 발광물질층은 화학식11로 표시되는 호스트를 더 포함하며,
    [화학식11]
    Figure pat00151

    R51, R52, R53, R54, R55, R56 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, e1, e2, e3, e4, e5, e6 각각은 독립적으로 0 내지 4의 정수인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 청색 발광물질층의 호스트는 화학식12의 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
    [화학식12]
    Figure pat00152
    Figure pat00153
    Figure pat00154
    Figure pat00155
    Figure pat00156

  14. 제 1 항에 있어서,
    적색 빛과 녹색 빛을 발광하는 제 3 발광물질층을 포함하며 상기 제 1 발광부와 상기 제 2 발광부 사이에 위치하는 제 3 발광부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
  15. 청색 화소영역, 적색 화소영역, 녹색 화소영역을 포함하는 기판과;
    반사전극과, 상기 반사전극과 마주하는 투과전극과, 상기 반사전극과 상기 투과전극 사이에 위치하는 유기 발광층을 포함하며, 상기 기판 상부에 위치하고 상기 청색 화소영역, 상기 적색 화소영역, 상기 녹색 화소영역에 각각 대응하는 제 1 내지 제 3 유기발광다이오드를 포함하며,
    상기 제 1 유기발광다이오드에서, 상기 유기 발광층은, 형광 화합물을 포함하는 제 1 청색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와, 형광 화합물과 인광 화합물을 포함하는 제 2 청색 발광물질층을 포함하고 상기 제 1 발광부와 상기 투과전극 사이에 위치하는 제 2 발광부를 포함하며,
    상기 제 2 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기와 상기 제 1 청색 발광물질층의 제 2 발광피크 세기의 차이는 0.1 이하인 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물의 최대발광파장과 상기 제 2 청색 발광물질층의 형광 화합물의 최대발광파장의 차이는 15nm 이하인 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 청색 발광물질층에서, 상기 형광 화합물의 최대흡수파장과 상기 인광 화합물의 최대발광파장의 차이는 10nm 이하인 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 청색 발광물질층에서,
    상기 형광 화합물은 화학식1로 표시되며,
    R1, R2 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되고, R3, R4, R5, R6 각각은 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, n1, n2 각각은 독립적으로 1 내지 3의 정수이며, n3, n4, n5, n6 각각은 독립적으로 0 내지 5의 정수이고,
    상기 인광 화합물은 화학식3으로 표시되며,
    R21, R22, R23 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되고, b1은 0 내지 2의 정수이며, b2는 0 내지 4의 정수이고, b3는 0 내지 3의 정수이며, R24는 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 유기발광 표시장치.
    [화학식1]
    Figure pat00157

    [화학식3]
    Figure pat00158
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 청색 발광물질층의 형광 화합물은 화학식2의 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
    [화학식2]
    Figure pat00159
    Figure pat00160
    Figure pat00161
    Figure pat00162

  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 청색 발광물질층의 인광 화합물은 화학식2의 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
    [화학식4]
    Figure pat00163
    Figure pat00164
    Figure pat00165
    Figure pat00166
    Figure pat00167

  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물은 하기 화학식9로 표시되며,
    Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 각각은 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴아민기로 이루어진 군에서되는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
    [화학식9]
    Figure pat00168

  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 청색 발광물질층의 형광 화합물은 화학식10의 화합물 중 하나인 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
    [화학식10]
    Figure pat00169
    Figure pat00170
    Figure pat00171

  23. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 유기발광다이오드에서, 상기 유기 발광층은, 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층을 포함하며 상기 제 1 발광부와 상기 투과전극 사이에 위치하는 제 2 발광부를 포함하고,
    상기 제 3 유기발광다이오드에서, 상기 유기 발광층은, 인광 발광층인 제 1 녹색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와, 형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층을 포함하며 상기 제 1 발광부와 상기 투과전극 사이에 위치하는 제 2 발광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 적색 발광물질층은 상기 제 1 적색 발광물질층보다 큰 발광효율을 갖고, 상기 제 2 녹색 발광물질층은 상기 제 1 녹색 발광물질층보다 큰 발광효율을 갖는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
  25. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 유기발광다이오드에서, 상기 유기 발광층은, 적색 빛과 녹색 빛을 발광하는 제 3 발광물질층을 포함하며 상기 제 1 발광부와 상기 제 2 발광부 사이에 위치하는 제 3 발광부를 더 포함하고,
    상기 제 2 및 제 3 유기발광다이오드는 상기 제 1 유기발광다이오드와 동일한 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 제 1 내지 제 3 유기발광다이오드 각각의 사이 또는 상기 제 1 내지 제 3 유기발광다이오드 각각의 상부에 위치하는 컬러필터층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
  27. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 유기발광다이오드는 상기 제 1 유기발광다이오드와 동일하고,
    상기 기판과 상기 제 1 내지 제 3 유기발광다이오드 각각의 사이 또는 상기 제 1 내지 제 3 유기발광다이오드 각각의 상부에 위치하는 색변환층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광 표시장치.
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