KR20240074937A - 유기발광다이오드 및 이를 포함하는 유기발광장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제 1 내지 제 3 화소영역을 갖는 기판 상부에 위치하며, 제 1 내지 제 3 화소영역에 대응하는 유기발광다이오드를 포함하고, 제 1 화소영역의 유기발광다이오드는 형광 발광물질층인 제 1 청색 발광물질층과, PSF 발광물질층인 제 2 청색 발광물질층을 포함하고, 제 2 화소영역의 유기발광다이오드는 각각 지연형광 화합물을 포함하는 다수의 녹색 발광물질층을 포함하는 유기발광장치와, 상기 제 1 청색 발광물질층 및 제 2 청색 발광물질층과, 상기 다수의 녹색 발광물질층이 2개의 전극 사이에 위치하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치를 제공한다. 높은 발광 효율, 우수한 색 순도 및 향상된 발광 수명을 갖는 유기발광다이오드 및 유기발광장치를 구현한다.
Description
본 발명은 유기발광다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우수한 발광 특성을 가지는 유기발광다이오드 및 이를 포함하는 유기발광장치에 관한 것이다.
평면표시소자 중의 하나인 유기발광다이오드는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)를 빠르게 대체하는 발광 소자로서 주목을 받고 있다. 유기발광다이오드(organic light emitting diodes; OLED)는 2000 Å 이내의 얇은 유기 박막으로 형성되고, 사용되는 전극의 구성에 따라 단일 방향 또는 양방향으로의 화상을 구현할 수 있다. 또한 유기발광다이오드는 플라스틱과 같은 플렉서블(flexible) 투명 기판 위에도 소자를 형성할 수 있어서 플렉서블 또는 폴더블(foldable) 표시장치를 구현하기 용이하다. 뿐만 아니라, 유기발광다이오드 표시장치는 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 색 순도가 우수하여, 액정표시장치에 비하여 큰 장점을 가지고 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. 종래의 일반적인 형광 물질은 단일항 엑시톤만이 발광에 참여하기 때문에 발광 효율이 낮다. 삼중항 엑시톤도 발광에 참여하는 인광 물질은 형광 물질에 비하여 발광 효율이 높다. 하지만, 대표적인 인광 물질인 금속 착화합물은 발광 수명이 짧아서 상용화에 한계가 있다.
본 발명의 목적은 발광 효율 및 색순도를 향상시킬 수 있는 유기발광다이오드 및 유기발광다이오드를 포함하는 유기발광장치를 제공하고자 하는 것이다.
일 측면에 따르면, 본 발명은 제 1 내지 제 3 화소영역을 포함하는 기판; 상기 기판 상부에 위치하며, 투과 전극, 반사 전극, 상기 투과 전극과 상기 반사 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함하고, 상기 제 1 내지 제 3 화소영역에 각각 대응되는 유기발광다이오드를 포함하고, 상기 제 1 화소영역의 유기발광다이오드에서, 상기 발광층은 제 1 청색 형광 화합물을 포함하는 제 1 청색 발광물질층과, 상기 제 1 청색 발광물질층과 상기 투과 전극 사이에 위치하며, 제 2 청색 형광 화합물과 청색 인광 화합물을 포함하는 제 2 청색 발광물질층을 포함하고, 상기 제 2 화소영역의 유기발광다이오드에서, 상기 발광층은 제 1 지연형광 화합물을 포함하는 제 1 녹색 발광물질층과, 상기 제 1 녹색 발광물질층과 상기 투과 전극 사이에 위치하며, 제 2 지연형광 화합물을 포함하는 제 2 녹색 발광물질층을 포함하는 유기발광장치를 제공한다.
상기 제 1 청색 형광 화합물은 하기 화학식 1의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1에서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴 아미노기임.
상기 제 1 청색 발광물질층은 하기 화학식 3의 구조를 가지는 제 1 청색 호스트를 더욱 포함할 수 있다.
[화학식 3]
화학식 3에서, R11, R12, R13, R14, R15 및 R16은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기임; a1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R11은 서로 동일하거나 상이하며, a2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R12는 서로 동일하거나 상이하며, a3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R13은 서로 동일하거나 상이하며 a4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R14는 서로 동일하거나 상이하며, a5가 2 또는 3인 경우, 각각의 R15는 서로 동일하거나 상이하며, a6가 2 또는 3인 경우, 각각의 R16은 서로 동일하거나 상이함; a1, a2, a3, a4, a5 및 a6는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
일례로, 상기 제 1 청색 호스트는 하기 화학식 3A 또는 하기 화학식 3B의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 3A]
[화학식 3B]
화학식 3A 및 3B에서 R11, R12, R13, R14, R15 및 R16과, a1, a2, a3, a4, a5 및 a6는 각각 화학식 3에서 정의된 것과 동일함.
상기 제 2 청색 형광 화합물은 하기 화학식 5의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 5]
화학식 5에서, R21 및 R22는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기 또는 치환 또는 비치환 C6-C30 아릴 아미노기이고, b1이 2 또는 3인 경우, 각각의 R21은 서로 동일하거나 상이하며, b2가 2 또는 3인 경우, 각각의 R22는 서로 동일하거나 상이함; R23, R24, R25 및 R26은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, b3가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R23은 서로 동일하거나 상이하며, b4가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R24는 서로 동일하거나 상이하며, b5가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R25는 서로 동일하거나 상이하며, b6가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R26은 서로 동일하거나 상이함; R21 및 R22가 각각 수소 원자인 경우, b1 및 b2는 각각 3이고, R21 및 R22가 각각 수소 원자가 아닌 경우, b1 및 b2는 각각 0, 1, 2 또는 3이고, R23 내지 R26이 각각 수소 원자인 경우, b3, b4, b5 및 b6는 각각 5이고, R23 내지 R26이 각각 수소 원자가 아닌 경우, b3, b4, b5 및 b6는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5임.
예를 들어, 상기 제 2 청색 형광 화합물은 하기 화학식 5A의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 5A]
화학식 5A에서, R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37 및 R38은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, c1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R31은 서로 동일하거나 상이하며, c2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R32는 서로 동일하거나 상이하며, c3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R33은 서로 동일하거나 상이하며, c4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R34는 서로 동일하거나 상이하며, c5가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R35는 서로 동일하거나 상이하며, c6이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R36은 서로 동일하거나 상이하며, c7이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R37은 서로 동일하거나 상이하며, c8이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R38은 서로 동일하거나 상이함; c1, c2, c3 및 c4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, c5, c6, c7 및 c8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5임.
상기 청색 인광 화합물은 하기 화학식 7의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 7]
화학식 7에서, R41, R42 및 R43은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이며, d1이 2 또는 3인 경우, 각각의 R41은 서로 동일하거나 상이하며, d2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R42는 서로 동일하거나 상이하며, d3이 2인 경우, 각각의 R43은 서로 동일하거나 상이함; R44는 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기임; d1은 0, 1, 2 또는 3이고, d2는 0, 1, 2, 3 또는 4이며, d3는 0, 1 또는 2임.
상기 제 2 청색 발광물질층은 상기 화학식 3의 구조를 가지는 제 2 청색 호스트와, 하기 화학식 9의 구조를 가지는 제 3 청색 호스트를 더욱 포함할 수 있다.
[화학식 9]
화학식 9에서 R51, R52, R53 및 R54는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이고, e1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R51은 서로 동일하거나 상이하며, e2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R52는 서로 동일하거나 상이하며, e3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R53은 서로 동일하거나 상이하며, e4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R54는 서로 동일하거나 상이함; e1, e2, e3 및 e4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
상기 제 1 지연형광 화합물 및 상기 제 2 지연형광 화합물은 각각 독립적으로 하기 화학식 11의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 11]
화학식 11에서 R61 및 R62는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이며, f1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R61은 서로 동일하거나 상이하고, f2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R62는 서로 동일하거나 상이함; f1 및 f2는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임; n은 1, 2, 3 또는 4임.
상기 제 1 녹색 발광물질층은 제 1 녹색 형광 화합물을 더욱 포함하고, 상기 제 2 녹색 발광물질층은 제 2 녹색 형광 화합물을 더욱 포함할 수 있다.
상기 제 1 녹색 형광 화합물과 상기 제 2 녹색 형광 화합물은 각각 독립적으로 하기 화학식 13A 또는 하기 화학식 13B의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 13A]
[화학식 13B]
화학식 13A에서 R71, R72, R73 및 R74는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이고, g1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R71은 서로 동일하거나 상이하며, g2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R72는 서로 동일하거나 상이하며, g3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R73은 서로 동일하거나 상이하며, g4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R74는 서로 동일하거나 상이함; R75는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6-C30 헤테로 아릴기이거나, 또는 g5가 2 또는 3인 경우 2개의 인접한 R75는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C3-C20 축합 헤테로 아릴 고리를 형성할 수 있으며, g5가 2 또는, 3인 경우, 각각의 R75는 서로 동일하거나 상이함; g1 및 g2는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, g3, g4 및 g5는 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3임;
화학식 13B에서, R81, R82, R83, R84, R85, R86, R87, 및 R88은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이고, 하나의 R84는 R83을 포함하는 고리 또는 R85를 포함하는 고리에 축합되어 질소 원자를 포함하는 5원자 고리를 형성하며, h1이 2 또는 3인 경우, 각각의 R81은 서로 동일하거나 상이하며, h2가 2 또는 3인 경우, 각각의 R82는 서로 동일하거나 상이하며, h3이 2 또는 3인 경우, 각각의 R83은 서로 동일하거나 상이하며, h4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R84는 서로 동일하거나 상이하며, h5가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R85는 서로 동일하거나 상이하며, h6가 2, 3, 또는 4인 경우, 각각의 R86은 서로 동일하거나 상이하며, h7이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R87은 서로 동일하거나 상이하며, h8이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R88은 서로 동일하거나 상이함; h1, h2 및 h3은 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고, h4, h5 및 h6은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이며, h7 및 h8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5임.
상기 제 1 녹색 발광물질층은 제 1 녹색 호스트를 더욱 포함하고, 상기 제 2 녹색 발광물질층은 제 2 녹색 호스트를 더욱 포함할 수 있다.
상기 제 1 녹색 호스트와 상기 제 2 녹색 호스트는 각각 독립적으로 하기 화학식 15의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 15]
화학식 15에서 R91 및 R92는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, k1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R91은 서로 동일하거나 상이하며, k2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R92는 서로 동일하거나 상이함; R93 및 R94는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이거나, R93 및 R94는 서로 연결되어 헤테로 고리를 형성하고, k3가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R93은 서로 동일하거나 상이하며, k4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R94는 서로 동일하거나 상이함; Y1은 하기 화학식 15A 또는 하기 화학식 15B의 구조를 가짐; k1, k2, k3 및 k4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
[화학식 15A]
[화학식 15B]
화학식 15A 및 15B에서, R95, R96, R97 및 R98은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이고, k5가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R95는 서로 동일하거나 상이하며, k6이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R96은 서로 동일하거나 상이하며, k7가 2, 또는 3인 경우, 각각의 R97은 서로 동일하거나 상이하며, k8이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R98은 서로 동일하거나 상이함; k5, k6 및 k8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, k7은 0, 1, 2 또는 3임; 화학식 15B에서 Z1은 NR99, O 또는 S이고, R99는 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기임.
상기 제 3 화소영역의 유기발광다이오드에서, 상기 발광층은 제 3 지연형광 화합물과 적색 형광 화합물을 포함하는 제 1 적색 발광물질층과, 상기 제 1 적색 발광물질층과 상기 투과 전극 사이에 위치하며, 적색 인광 화합물을 포함하는 제 2 적색 발광물질층을 포함할 수 있다.
상기 제 3 지연형광 화합물은 상기 화학식 11의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
상기 적색 형광 화합물은 하기 화학식 17의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 17]
화학식 17에서, R101, R102, R103, R104, R105 및 R106은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기임; R107은 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기임.
상기 제 1 적색 발광 물질층은 제 1 적색 호스트를 더욱 포함하고, 상기 제 2 적색 발광물질층은 제 2 적색 호스트를 더욱 포함할 수 있다.
상기 제 1 적색 호스트와 상기 제 2 적색 호스트는 각각 독립적으로 하기 화학식 19의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 19]
화학식 19에서 R111 및 R112는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, m1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R111은 서로 동일하거나 상이하며, m2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R112는 서로 동일하거나 상이함; R113 및 R114는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이거나, R113 및 R114는 서로 연결되어 헤테로 고리를 형성하고, m3가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R113은 서로 동일하거나 상이하며, m4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R114는 서로 동일하거나 상이함; Y2는 하기 화학식 19A 또는 하기 화학식 19B의 구조를 가짐; m1, m2, m3 및 m4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
[화학식 19A]
[화학식 19B]
화학식 19A 및 19B에서, R115, R116, R117 및 R118은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이고, m5가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R115는 서로 동일하거나 상이하며, m6이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R116은 서로 동일하거나 상이하며, m7가 2, 또는 3인 경우, 각각의 R117은 서로 동일하거나 상이하며, m8이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R118은 서로 동일하거나 상이함; m5, m6 및 m8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, m7은 0, 1, 2 또는 3임; 화학식 19B에서 Z2는 NR119, O 또는 S이고, R119는 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기임.
상기 제 1 청색 발광물질층과 상기 제 2 청색 발광물질층 및 상기 제 1 녹색 발광물질층과 상기 제 2 녹색 발광물질층, 또한 선택적으로 상기 제 1 적색 발광물질층과 상기 제 2 적색 발광물질층은 각각 단일 발광부 내에 위치하는 유기발광장치.
상기 제 1 화소영역의 유기발광다이오드의 상기 발광층은 상기 제 1 청색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와, 상기 제 2 청색 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부와, 상기 제 1 발광부와 상기 제 2 발광부 사이에 위치하는 전하생성층을 포함하고, 상기 제 2 화소영역의 유기발광다이오드의 상기 발광층은 상기 제 1 녹색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와, 상기 제 2 녹색 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부와, 상기 제 1 발광부와 상기 제 2 발광부 사이에 위치하는 전하생성층을 포함하며, 선택적으로, 상기 제 3 화소영역의 유기발광다이오드의 상기 발광층은 상기 제 1 적색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와, 상기 제 2 적색 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부와, 상기 제 1 발광부와 상기 제 2 발광부 사이에 위치하는 전하생성층을 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 반사 전극; 상기 반사 전극과 마주하는 투과 전극; 및 상기 반사 전극과 상기 투과 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함하고, 상기 발광층은, 제 1 청색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와, 상기 제 1 발광부와 상기 투과 전극 사이에 위치하며, 녹색 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부와, 상기 제 2 발광부와 상기 투과 전극 사이에 위치하며, 제 2 청색 발광물질층을 포함하는 제 3 발광부와, 상기 제 1 발광부와 상기 제 2 발광부 사이에 위치하는 제 1 전하생성층과, 상기 제 2 발광부와 상기 제 3 발광부 사이에 위치하는 제 2 전하생성층을 포함하고, 상기 제 1 청색 발광물질층은 제 1 청색 형광 화합물을 포함하고, 상기 제 2 청색 발광물질층은 제 2 청색 형광 화합물과 인광 화합물을 포함하며, 상기 녹색 발광물질층은 제 1 지연형광 화합물을 포함하는 제 1 녹색 발광물질층과, 상기 제 1 녹색 발광물질층과 상기 제 2 전하생성층 사이에 위치하며, 제 2 지연형광 화합물을 포함하는 유기발광다이오드를 제공한다.
상기 제 1 청색 발광물질층은 상기 화학식 3의 구조를 가지는 제 1 청색 호스트를 더욱 포함할 수 있다.
상기 제 2 청색 발광물질층은 상기 화학식 3의 구조를 가지는 제 2 청색 호스트와, 상기 화학식 9의 구조를 가지는 제 3 청색 호스트를 더욱 포함할 수 있다.
상기 제 1 녹색 발광물질층은 제 1 녹색 형광 화합물을 더욱 포함하고, 상기 제 2 녹색 발광물질층은 제 2 녹색 형광 화합물을 더욱 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 녹색 발광물질층은 제 1 녹색 호스트를 더욱 포함하고, 상기 제 2 녹색 발광물질층은 제 2 녹색 호스트를 더욱 포함할 수 있다.
선택적으로, 상기 제 2 발광부는, 상기 녹색 발광물질층과 상기 제 1 전하생성층 사이 또는 상기 녹색 발광물질층과 상기 제 2 전하생성층 사이에 위치하는 적색 발광물질층을 더욱 포함하고, 상기 적색 발광물질층은 제 3 지연형광 화합물과 적색 형광 화합물을 포함하는 제 1 적색 발광물질층과, 상기 제 1 적색 발광물질층과 상기 제 2 전하생성층 사이에 위치하며, 적색 인광 화합물을 포함하는 제 2 적색 발광물질층을 포함할 수 있다.
상기 제 1 적색 발광 물질층은 제 1 적색 호스트를 더욱 포함하고, 상기 제 2 적색 발광물질층은 제 2 적색 호스트를 더욱 포함할 수 있다.
상기 제 2 발광부는, 상기 녹색 발광물질층과 상기 적색 발광물질층 사이에 위치하는 황록색 발광물질층을 더욱 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 기판; 및 전술한 유기발발광다이오드를 포함하는 유기발광장치, 예를 들어 유기발광 조명장치 또는 유기발광표시장치가 개시된다.
본 발명의 유기발광표시장치에서, 제 1 화소영역의 유기발광다이오드는 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층과, 인광체감음형 형광(Phosphor-Sensitized Fluoresecence, PSF) 발광층인 제 2 청색 발광물질층을 포함하고, 발광 효율이 우수한 제 2 청색 발광물질층이 투과 전극에 가깝게 위치한다. 또한, 제 2 화소영역의 유기발광다이오드는 각각 지연형광 특성을 가지는 화합물을 포함하는 다수의 녹색 발광물질층을 포함한다. 이에 따라, 발광 효율과 발광 수명이 개선된 유기발광장치를 구현할 수 있다.
필요에 따라, 제 3 화소영역의 유기발광다이오드는 지연형광 특성을 가지는 화합물을 포함하는 제 1 적색 발광물질층과, 인광 특성을 갖는 화합물을 포함하는 제 2 적색 발광물질층을 포함하며, 제 2 적색 발광물질층이 투과 전극에 가깝게 위치한다. 이에 따라, 유기발광장치의 발광 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 유기발광다이오드는 전술한 제 1 청색 발광물질층, 제 2 청색 발광물질층, 및 다수의 녹색 발광물질층과, 선택적으로 전술한 제 1 적색 발광물질층 및 제 2 적색 발광물질층을 각각 포함하는 다수의 발광부를 포함하여 발광 특성과 함께 색 순도가 향상된 백색 발광을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유기발광표시장치에서 하나의 화소영역에 대한 개략적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 유기발광장치의 일례로서 유기발광표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 각각 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 유기발광다이오드를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 각각 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 유기발광다이오드를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 유기발광장치의 일례로서 유기발광표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 제 3 실시형태에 따른 유기발광다이오드를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 유기발광장치의 일례로서 유기발광표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 각각 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 유기발광다이오드를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 각각 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 유기발광다이오드를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 유기발광장치의 일례로서 유기발광표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 제 3 실시형태에 따른 유기발광다이오드를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 필요한 경우에 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 설명한다.
[유기발광장치 및 유기발광다이오드]
본 발명은 발광 특성을 개선할 수 있도록, 각각의 화소영역에 다수의 발광물질층을 포함하는 유기발광다이오드를 포함하거나, 다수의 발광부로 이루어진 발광층을 포함하는 유기발광다이오드 및 상기 유기발광다이오드를 포함하는 유기발광장치에 대한 것이다. 본 발명에 따른 유기발광다이오드는 유기발광표시장치 또는 유기발광조명 장치 등의 유기발광장치에 적용될 수 있다. 일례로, 본 발명의 유기발광다이오드를 적용한 표시장치에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 유기발광표시장치에서 하나의 화소영역에 대한 개략적인 회로를 나타낸 모식도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 유기발광표시장치에는, 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(GL)과, 데이터 배선(DL) 및 파워 배선(PL)이 형성된다. 화소영역(P)에는, 스위칭 박막트랜지스터(Ts), 구동 박막트랜지스터(Td), 스토리지 커패시터(Cst) 및 유기발광다이오드(D)가 형성된다. 화소영역(P)은 제 1 화소영역(SP1, 도 2 참조), 제 2 화소영역(SP2, 도 2 참조), 제 3 화소영역(SP3, 도 2 참조)을 포함할 수 있다.
스위칭 박막트랜지스터(Ts)는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)에 연결되고, 구동 박막트랜지스터(Td) 및 스토리지 커패시터(Cst)는 스위칭 박막트랜지스터(Ts)와 파워 배선(PL) 사이에 연결된다. 유기발광다이오드(D)는 구동 박막트랜지스터(Td)에 연결된다. 이러한 유기발광표시장치에서는, 게이트 배선(GL)에 인가된 게이트 신호에 따라 스위칭 박막트랜지스터(Ts)가 턴-온(turn-on) 되면, 데이터 배선(DL)에 인가된 데이터 신호가 스위칭 박막트랜지스터(Ts)를 통해 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극과 스토리지 커패시터(Cst)의 일 전극에 인가된다.
구동 박막트랜지스터(Td)는 게이트 전극(140, 도 2)에 인가된 데이터 신호에 따라 턴-온 된다. 그 결과 데이터 신호에 비례하는 전류가 파워 배선(PL)으로부터 구동 박막트랜지스터(Td)를 통하여 유기발광다이오드(D)로 흐르고, 유기발광다이오드(D)는 구동 박막트랜지스터(Td)를 통하여 흐르는 전류에 비례하는 휘도로 발광한다. 이때, 스토리지 커패시터(Cst)에는 데이터신호에 비례하는 전압으로 충전되어, 일 프레임(frame) 동안 구동 박막트랜지스터(Td)의 게이트 전극의 전압이 일정하게 유지되도록 한다. 따라서, 유기발광 표시장치는 원하는 영상을 표시할 수 있다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 유기발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 유기발광표시장치(100)는 제 1 화소영역(SP1), 제 2 화소영역(SP2), 제 3 화소영역(SP3)을 가지는 기판(110), 기판(119)과 마주하는 인캡슐레이션 필름(180)을 포함한다. 기판(110)은 제 1 화소영역 내지 제 3 화소영역(SP1, SP2, SP3)이 정의되고, 각각의 화소영역(SP1, SP2, SP3)은 발광다이오드(D)가 배치되는 발광영역과, 박막트랜지스터(Tr)가 배치되는 구동영역으로 구분될 수 있다. 각각의 화소영역(SP1, SP2, SP3)에서 기판(110) 상부에는 박막트랜지스터(Tr)와 발광다이오드(D)가 배치되어 어레이 패널을 형성한다.
일례로, 제 1 화소영역(SP1)은 청색 화소영역이고, 제 2 화소영역(SP2)은 녹색 화소영역이며, 제 3 화소영역(SP3)은 적색 화소영역일 수 있다. 제 1 내지 제 3 화소영역(SP1, SP2, SP3)은 단위화소(pixel unit)를 구성한다. 선택적으로, 단위화소는 백색 화소영역인 제 4 화소영역을 포함할 수 있다.
기판(110)은 투명 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 유리 기판, 얇은 플렉서블(flexible) 기판 또는 고분자 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판은 polyimide(PI), polyethersulfone(PES), polyethylenenaphthalate(PEN), polyethylene Terephthalate(PET) 및 polycarbonate(PC) 중에서 어느 하나로 형성될 수 있다.
제 1 내지 제 3 화소영역(SP1, SP2, SP3)에서 기판(110) 상에 버퍼층(122)이 형성되고, 버퍼층(122) 상에 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 버퍼층(122)은 생략될 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. 선택적으로, 반도체층(120)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(120)의 양 가장자리에 불순물이 도핑될 수 있다.
반도체층(120)의 상부에는 절연 물질로 이루어진 게이트 절연막(130)이 기판(110) 전면에 형성된다. 게이트 절연막(130)은 실리콘산화물(SiOx) 또는 실리콘질화물(SiNx) (0 < x ≤ 2)과 같은 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(130) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(140)이 반도체층(120)의 중앙에 대응하여 형성된다. 도 2에서 게이트 절연막(130)은 기판(110) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(130)은 게이트 전극(140)과 동일한 모양으로 패터닝 될 수도 있다.
게이트 전극(140) 상부에는 절연 물질로 이루어진 층간 절연막(150)이 기판(110) 전면에 형성된다. 층간 절연막(150)은 실리콘산화물(SiOx) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기 절연 물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기 절연 물질로 형성될 수 있다.
층간 절연막(150)은 반도체층(120)의 양측 상면을 노출하는 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(152, 154)을 갖는다. 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(152, 154)은 게이트 전극(140)의 양측에서 게이트 전극(140)과 이격되어 위치한다. 여기서, 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(152, 154)은 게이트 절연막(130) 내에도 형성될 수 있다. 선택적으로, 게이트 절연막(130)이 게이트 전극(140)과 동일한 모양으로 패터닝 될 경우, 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(152, 154)은 층간 절연막(150) 내에만 형성된다.
층간 절연막(150) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 소스 전극(162)과 드레인 전극(164)이 형성된다. 소스 전극(162)과 드레인 전극(164)은 게이트 전극(140)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(152, 154)을 통해 반도체층(120)의 양측과 접촉한다.
반도체층(120), 게이트 전극(140), 소스 전극(162) 및 드레인 전극(164)은 박막트랜지스터(Tr)를 이루며, 박막트랜지스터(Tr)는 구동 소자(driving element)로 기능한다. 도 2에 예시된 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층(120)의 상부에 게이트 전극(140), 소스 전극(162) 및 드레인 전극(164)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가진다. 이와 달리, 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고, 반도체층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.
각각의 화소영역(SP1, SP2, SP3)에서, 발광다이오드(D)는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 전기적으로 연결된다. 또한, 각각의 화소영역(SP1, SP2, SP3)에는 박막트랜지스터(Tr), 게이트 배선 (GL, 도 1 참조), 데이터 배선(DL, 도 1 참조)에 전기적으로 연결되는 스위칭 박막트랜지스터(Ts, 도 1 참조)와, 스위칭 박막트랜지스터(Ts)와 파워 배선(PL, 도 1 참조)에 연결되는 스토리지 캐패시터(Cst, 도 1 참조)가 기판(110) 상에 형성될 수 있다. 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 소자인 박막트랜지스터(Tr)의 게이트 전극(130)과 스토리지 캐패시터(Cst)의 일 전극에 인가된다. 박막트랜지스터(Tr)는 게이트 전극(130)에 인가된 데이터 신호에 따라 턴-온 되며, 그 결과 데이터 신호에 비례하는 전류가 파워 배선(PL)으로부터 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 통하여 발광다이오드(D)로 흐르게 되고, 발광다이오드(D)는 박막트랜지스터(Tr)를 통하여 흐르는 전류에 비례하는 휘도로 발광한다.
소스 전극(162)과 드레인 전극(164) 상부에는 보호층(170)이 기판(110) 전면에 형성된다. 보호층(170)은 상면이 평탄하며, 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(164)을 노출하는 드레인 컨택홀(172)을 갖는다.
유기발광다이오드(D)는 보호층(170) 상에 위치하며 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(164)에 연결되는 제 1 전극(210)과, 제 1 전극(210) 상에 순차 적층되는 발광층(220) 및 제 2 전극(230)을 포함한다. 유기발광다이오드(D)는 제 1 내지 제 3 화소영역(SP1, SP2, SP3) 각각에 위치하며, 서로 다른 색의 광을 방출한다. 예를 들어, 제 1 화소영역(SP1)의 유기발광다이오드(D)는 청색 광을 방출하고, 제 2 화소영역(SP2)의 유기발광다이오드(D)는 녹색 광을 방출하고, 제 3 화소영역(SP3)의 유기발광다이오드(D)는 적색 광을 방출한다.
1 전극(210)은 제 1 내지 제 3 화소영역(SP1, SP2, SP3) 별로 분리되어 형성되고, 제 2 전극(230)은 제 1 내지 제 3 화소영역(SP1, SP2, SP3)에 대응하여 일체로 형성된다.
제 1 전극(210)은 양극(anode) 또는 음극(cathode) 중 하나일 수 있고, 제 2 전극(230)은 양극과 음극 중 다른 하나일 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 제 1 전극(210)은 투과(반투과) 전극)이고, 제 2 전극(230)은 반사 전극이다. 즉, 유기발광다이오드(D)에서 방출된 광은 제 1 전극(210)을 투과하여 기판(110) 측에서 영상이 표시되며, 유기발광표시장치(100)는 하부 발광 방식 유기발광표시장치일 수 있다.
다른 예시적인 실시형태에서, 제 1 전극(210)은 반사 전극이고, 제 2 전극(230)은 투과(반투과) 전극)이다. 즉, 유기발광다이오드(D)에서 방출된 광은 제 2 전극(230)을 투과하여 기판(110)의 반대 측에서 영상이 표시되며, 유기발광표시장치(100)는 상부 발광 방식 유기발광표시장치일 수 있다.
예를 들어, 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)을 포함할 수 있다.
예시적인 측면에서, 유기발광표시장치(100)가 하부 발광 방식(bottom-emission type)인 경우, 제 1 전극(210)은 투명 도전성 산화물로 이루어진 단층 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 캡핑층(240, 도 3 내지 도 5)은 생략될 수 있다. 이때, 제 1 전극(210)은 얇은 두께를 가져 광투과(반투과) 특성을 가질 수 있다.
선택적인 측면에서, 유기발광표시장치(100)가 상부 발광 방식(top-emission type)인 경우, 제 1 전극(210) 상부 및/또는 하부에는 반사층이 더욱 형성될 수 있다.
일례로, 제 1 전극(210)은 투명 도전성 산화물로 이루어지는 투명 도전성 산화물층과 반사층을 포함하는 반사 전극일 수 있다. 예를 들어, 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) 및/또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
또한, 반사층은 은(Ag), 은과 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 인듐(In), 네오디뮴(Nd), 이들의 조합, 이들의 합금, 및/또는 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, 보호층(170) 상에는 제 1 전극(210)의 가장자리를 덮는 뱅크층(174)이 형성된다. 뱅크층(174)은 각각의 화소영역(SP1, SP2, SP3)에 대응하여 제 1 전극(210)의 중앙을 노출한다. 뱅크층(174)은 생략될 수 있다.
제 1 전극(210) 상에는 발광층(220)이 형성된다. 예를 들어, 제 1 화소영역(SP1)에서 발광층(220, 제 1 발광층)은 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(350, 도 3 및 도 6)과, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360, 460, 도 3 및 도 6)을 포함한다. 제 2 화소영역(SP2)에서 발광층(220, 제 2 발광층)은 각각 적어도 지연형광 화합물을 포함하는 제 1 녹색 발광물질층(550, 도 4 및 도 7) 및 제 2 녹색 발광물질층(560, 660, 도 4 및 도 7)을 포함한다. 제 3 화소영역(SP3)에서 발광층(220, 제 3 발광층)은 적어도 지연형광 화합물을 포함하는 제 1 적색 발광물질층(750, 도 5 및 도 8)과, 인광 화합물을 포함하는 제 2 적색 발광물질층(760, 860), 도 5 및 도 8)을 포함한다.
예시적인 실시형태에서, 발광층(220)은 단일 발광부(220-B1, 220-G1, 220-R1)로 이루어질 수 있다(도 3 내지 도 5). 선택적인 실시형태에서, 발광층(220)은 다수의 발광부(300, 400, 500, 600, 700, 800) 다수의 발광부 사이에 위치하는 전하생성층(390A, 590A, 690A)를 포함하여, 탠덤 구조를 가질 수 있다(도 6 내지 도 8).
제 1 화소영역(SP1), 제 2 화소영역(SP2), 제 3 화소영역(SP3) 각각에서, 발광층(220) 또는 발광부(300, 400, 500, 600, 700, 800)는 각각 발광물질층(EML)만으로 이루어질 수 있다. 선택적으로, 발광층(220) 또는 발광부(300, 400, 500, 600, 700, 800)는 각각 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) 및/또는 전자주입층(electron injection layer; EIL)을 포함할 수 있다(도 3 내지 도 8 참조). 또한, 각각의 제 1 화소영역(SP1), 제 2 화소영역(SP2), 제 3 화소영역(SP3)에서, 발광층(230)은 발광부 사이에 위치하는 전하생성층(charge generation layer, CGL)을 더욱 포함할 수 있다.
후술하는 바와 같이, 제 1 화소영역(SP1)에서, 청색 발광층(220-B1, 220-B2, 제 1 발광층)은 제 1 청색 발광물질층(350)과, 제 2 청색 발광물질층(360, 460)을 포함한다(도 3 및 도 6). 제 2 화소영역(SP2)에서, 녹색 발광층(220-G1, 220-G2, 제 2 발광층)은 제 1 녹색 발광물질층(550)과, 제 2 녹색 발광물질층(560, 660)을 포함한다(도 4 및 도 7). 제 3 화소영역에서, 적색 발광층(220-R1, 220-R2, 제 3 발광층)은 제 1 적색 발광물질층(750)과, 제 2 적색 발광물질층(760, 860)을 포함한다(도 5 및 도 8).
후술하는 바와 같이, 제 1 청색 발광물질층(350)은 제 1 청색 호스트와 형광 발광체(도펀트)를 포함하는 형광 발광층이고, 제 2 청색 발광물질층(360, 460)은 제 2 청색 호스트, 제 3 청색 호스트, 인광 화합물, 형광 발광체(도펀트)를 포함하는 인광체감응형 형광(Phosphor sensitized fluorescence, PSF) 발광층이다. PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360, 460)이 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(350)보다 투과 전극인 제 2 전극(230)에 가깝게 위치한다. 이에 따라, 제 1 화소영역(SP1)의 유기발광다이오드(D)에서 강한 캐버티 효과(cavity effect)가 구현되어, 유기발광다이오드(D)는 낮은 구동 전압과 크게 향상된 발광 효율을 갖는다.
제 1 녹색 발광물질층(550)과 제 2 녹색 발광물질층(560, 660)은 각각 녹색 호스트, 지연형광 화합물 및 형광 발광체를 포함하는 형광 발광층이다. 발광 특성이 우수한 지연형광 화합물(552, 562)을 포함하여, 제 2 화소영역(SP2)의 유기발광다이오드(D)에서 발광 효율이 향상될 수 있다. 또한, 색 순도가 우수한 형광 화합물(554, 564)을 포함하여, 제 2 화소영역(SP2)의 유기발광다이오드(D)에서 색 순도가 개선될 수 있다. 이에 따라, 제 2 화소영역(SP2)의 유기발광다이오드(D)에서 강한 캐버티 효과가 구현되어, 유기발광다이오드(D)는 낮은 구동 전압과 크게 향상된 발광 효율 및 색 순도를 갖는다.
제 1 적색 발광물질층(750)은 적색 호스트, 지연형광 화합물 및 형광 발광체를 포함하는 형광 발광층이고, 제 2 적색 발광물질층(760, 860)은 적색 호스트 및 인광 발광체를 포함하는 인광 발광층이다. 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(760, 860)이 형광 발광층인 제 1 적색 발광층(750)보다 투과 전극인 제 2 전극(230)에 가깝게 위치하며, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(760, 860)은 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(750)보다 높은 발광 효율을 갖는다. 예를 들어, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(760, 860)의 인광 발광체는 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(750)의 형광 발광체보다 큰 양자 효율을 가질 수 있다. 이에 따라, 제 3 화소영역(SP3)의 유기발광다이오드(D)에서 강한 캐버티 효과가 구현되어, 유기발광다이오드(D)는 낮은 구동 전압과 크게 향상된 발광 효율을 갖는다.
발광층(230)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 합금이나 조합과 같은 반사 특성이 좋은 소재로 이루어질 수 있다. 유기발광표시장치(100)가 상부 발광 방식인 경우, 제 2 전극(230)은 얇은 두께, 예를 들어 10 nm 내지 30 nm의 두께를 가져 광투과(반투과) 특성을 갖는다. 이와 달리, 하부 발광 방식인 유기발광표시장치(100)에서, 제 1 전극(210)이 투과 전극이고, 제 2 전극(230)이 반사 전극일 수 있다.
유기발광다이오드(D)는 제 2 전극(230) 상에 위치하는 캡핑층(capping layer, 240, 도 3 내지 도 8 참조)을 더욱 포함할 수 있다. 캡핑층(240)을 포함하여, 유기발광표시장치(100)의 발광 효율이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 유기발광다이오드(D) 상부에 접착층(도시하지 않음)이 배치될 수 있다. 접착층(도시하지 않음)을 적용하여, 유기발광다이오드(D)의 내부로 수분 등이 침투하는 것을 1차적으로 방지할 수 있다. 접착층(도시하지 않음)은 광학투명수지(Optically Clear Resin, OCR)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
접착층(도시하지 않음) 상부에 외부 수분이 유기발광다이오드(D)로 침투하는 것을 더욱 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film, 180)이 형성될 수 있다. 인캡슐레이션 필름(180)은 투명 또는 반투명한 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 인캡슐레이션 필름(180)은 유리, 폴리이미드와 같은 플라스틱, 금속 포일 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 선택적인 실시형태에서, 인캡슐레이션 필름(180)은 제 1 무기 절연층과, 유기 절연층과 제 2 무기 절연층의 적층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
유기발광표시장치(100)는 제 1 내지 제 3 화소영역(SP1, SP2, SP3)에 대응하는 컬러필터(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컬러필터(도시하지 않음)는 유기발광다이오드(D)와 기판(110) 사이, 또는 유기발광다이오드(D)의 상부 또는 인캡슐레이션 필름(180)의 상부에 위치할 수 있다.
유기발광표시장치(100)는 외부광의 반사를 줄이기 위한 편광판(도시하지 않음)을 더욱 포함할 수 있다. 예를 들어, 편광판(도시하지 않음)은 원형 편광판일 수 있다. 유기발광표시장치(100)가 하부 발광 방식인 경우, 편광판(도시하지 않음)은 기판(110) 하부에 위치할 수 있다. 한편, 유기발광표시장치(100)가 상부 발광 방식인 경우, 편광판(도시하지 않음)은 인캡슐레이션 필름(180) 상부에 위치할 수 있다. 또한, 상부 발광 방식의 유기발광표시장치(100)에서는, 인캡슐레이션 필름(180) 또는 편광판(도시하지 않음) 상에 커버 윈도우(도시하지 않음)가 부착될 수 있다. 이때, 기판(110)과 커버 윈도우(도시하지 않음)가 플렉서블 소재로 이루어진 경우, 플렉서블 표시장치를 구성할 수 있다.
한편, 하부 발광 방식의 유기발광표시장치(100)에서는 제 1 전극(210)이 투과 전극으로 기능하고, 제 2 전극(230)이 반사 전극으로 기능한다. 이 경우, 제 1 화소영역(SP1)에서 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층이 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층보다 투과 전극인 제 1 전극(210)에 가깝게 배치된다. 제 3 화소영역(SP3)에서 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층이 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층보다 투과 전극인 제 1 전극(210)에 가깝게 위치한다.
본 발명의 유기발광장치에 적용될 수 있는 유기발광다이오드에 대해서 구체적으로 설명한다. 도 3은 제 1 화소영역(SP1)에 위치하는 청색 유기발광다이오드(D1-B)를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 제 2 화소영역(SP2)에 위치하는 녹색 유기발광다이오드(D1-G)를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 5는 제 3 화소영역(SP3)에 위치하는 적색 유기발광다이오드(D1-R)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 청색 유기발광다이오드(D1-B)는 반사 전극인 제 1 전극(210)과, 제 1 전극(210)과 마주하는 투과(반투과) 전극인 제 2 전극(230)과, 제 1 및 제 2 전극(210, 230) 사이에 위치하는 제 1 발광층(220-B1, 청색 발광층)을 포함한다. 제 1 발광층(220-B1)은 제 1 청색 발광물질층(350)과 제 2 청색 발광물질층(360)을 포함하는 청색 발광물질층(340)을 포함한다.
도 4를 참조하면, 녹색 유기발광다이오드(D1-G)는 반사 전극인 제 1 전극(210)과, 제 1 전극(210)과 마주하는 투과(반투과) 전극인 제 2 전극(230)과, 제 1 및 제 2 전극(210, 230) 사이에 위치하는 제 2 발광층(220-G1, 녹색 발광층)을 포함한다. 제 2 발광층(220-G1)은 제 1 녹색 발광물질층(550)과 제 2 녹색 발광물질층(560)을 포함하는 녹색 발광물질층(540)을 포함한다.
도 5를 참조하면, 적색 유기발광다이오드(D1-R)는 반사 전극인 제 1 전극(210)과, 제 1 전극(210)과 마주하는 투과(반투과) 전극인 제 2 전극(230)과, 제 1 및 제 2 전극(210, 230) 사이에 위치하는 제 3 발광층(220-R1, 적색 발광층)을 포함한다. 제 3 발광층(220-R1)은 제 1 적색 발광물질층(750)과 제 2 적색 발광물질층(760)을 포함하는 적색 발광물질층(740)을 포함한다.
또한, 청색 유기발광다이오드(D1-B), 녹색 유기발광다이오드(D1-G), 적색 유기발광다이오드(D1-R)은 각각 광추출을 향상시킬 수 있도록, 캡핑층(240)을 더욱 포함할 수 있다. 청색 유기발광다이오드(D1-B), 녹색 유기발광다이오드(D1-G), 적색 유기발광다이오드(D1-R)의 캡핑층(240)은 서로 연결되어 일체로 형성될 수 있다.
도 2의 유기발광표시장치(100)에서, 청색 유기발광다이오드(D1-B)는 제 1 화소영역(SP1)에 위치하며, 녹색 유기발광다이오드(D1-G)는 제 2 화소영역(SP2)에 위치하며, 적색 유기발광다이오드(D1-R)는 제 3 화소영역(SP3)에 위치한다.
청색 유기발광다이오드(D1-B), 녹색 유기발광다이오드(D1-G), 적색 유기발광다이오드(D1-R)에서 제 1 전극(210)은 양극일 수 있고, 제 2 전극(230)은 음극일 수 있다. 제 1 전극(210)은 반사 전극이고, 제 2 전극(230)은 투과(반투과) 전극이다. 일례로, 제 1 전극(210)은 ITO 또는 ITO/Ag/ITO 구조를 가지며, 제 2 전극(230)은 MgAg를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제 2 전극(230)이 MgAg로 이루어진 경우, Mg는 약 10 wt%로 도핑될 수 있다. 즉, 제 1 전극(210)은 제 1 광-투과율을 가지고, 제 2 전극(230)은 제 1 투과율보다 큰 제 2 투과율을 갖는다.
제 1 발광층(220-B1)은 제 1 전극(210)과 청색 발광물질층(340) 사이에 위치하는 정공수송층(320)과, 청색 발광물질층(340)과 제 2 전극(230) 사이에 위치하는 전자수송층(380) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 1 발광층(220-B1)은 제 1 전극(210)과 정공수송층(320) 사이에 위치하는 정공주입층(310)과, 전자수송층(380)과 제 2 전극(230) 사이에 위치하는 전자주입층(390) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 선택적으로, 제 1 발광층(220-B1)은 청색 발광물질층(340)과 정공수송층(320) 사이에 위치하는 전자차단층(330)과, 청색 발광물질층(340)과 전자수송층(380) 사이에 위치하는 정공차단층(370) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다.
제 2 발광층(220-G1)은 제 1 전극(210)과 녹색 발광물질층(540) 사이에 위치하는 정공수송층(520)과, 녹색 발광물질층(540)과 제 2 전극(230) 사이에 위치하는 전자수송층(580) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 2 발광층(220-G1)은 제 1 전극(210)과 정공수송층(520) 사이에 위치하는 정공주입층(510)과, 전자수송층(380)과 제 2 전극(230) 사이에 위치하는 전자주입층(390) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 선택적으로, 제 2 발광층(220-G1)은 녹색 발광물질층(540)과 정공수송층(520) 사이에 위치하는 전자차단층(530)과, 녹색 발광물질층(540)과 전자수송층(580) 사이에 위치하는 정공차단층(570) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다.
제 3 발광층(220-R1)은 제 1 전극(210)과 적색 발광물질층(740) 사이에 위치하는 정공수송층(720)과, 녹색 발광물질층(740)과 제 2 전극(230) 사이에 위치하는 전자수송층(780) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 3 발광층(220-R1)은 제 1 전극(210)과 정공수송층(720) 사이에 위치하는 정공주입층(710)과, 전자수송층(780)과 제 2 전극(230) 사이에 위치하는 전자주입층(790) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 선택적으로, 제 3 발광층(220-R1)은 적색 발광물질층(740)과 정공수송층(720) 사이에 위치하는 전자차단층(730)과, 적색 발광물질층(740)과 전자수송층(780) 사이에 위치하는 정공차단층(770) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다.
정공주입층(310, 510, 710), 정공수송층(320, 520, 720), 전자차단층(330, 530, 730), 정공차단층(370, 570, 770), 전자수송층(380, 580,780) 및 전자주입층(390, 590, 790)은 각각 청색 유기발광다이오드(D1-B), 녹색 유기발광다이오드(D1-G), 적색 유기발광다이오드(D1-R)에서 공통층일 수 있다. 즉, 청색 유기발광다이오드(D1-B), 녹색 유기발광다이오드(D1-G), 적색 유기발광다이오드(D1-R)에서, 정공주입층(310, 510, 710), 정공수송층(320, 520, 720), 전자차단층(330, 530, 730), 정공차단층(370, 570, 770), 전자수송층(380, 580,780) 및 전자주입층(390, 590, 790)은 서로 연결되어 일체로 형성될 수 있다.
형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(350)은 제 1 화합물(352) 및 제 2 화합물(354)을 포함한다. 제 1 화합물(352)은 제 1 청색 형광 화합물(형광 발광체 또는 형광 도펀트)이고, 제 2 화합물(354)은 제 1 청색 호스트이다.
제 1 청색 형광 화합물인 제 1 화합물(352)은 파이렌계 화합물일 수 있으며, 하기 화학식 1의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1에서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴 아미노기임.
본 명세서에서 '비치환'이란 수소 원자가 치환된 것을 의미하며, 이 경우 수소 원자는 경수소 원자, 중수소 원자 및 삼중수소 원자를 포함한다.
본 명세서에서 '치환'이라는 용어가 사용되는 경우, 치환기는 예를 들어, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 알킬기, 치환되지 않거나 할로겐으로 치환된 알콕시기, 할로겐, 시아노기, 카르복시기, 카르보닐기, 아민기, 알킬아민기, 니트로기, 하이드라질기(hydrazyl group), 술폰산기, 알킬 실릴기, 알콕시 실릴기, 사이클로 알킬 실릴기, 아릴 실릴기, 치환되지 않거나 치환된 아릴기, 헤테로아릴기 등을 들 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
선택적인 실시형태에서, 본 발명에서 다른 기재가 없는한, 알킬기, 아릴기, 헤테로 아릴기, 아릴렌기, 헤테로 아릴렌기, 아릴 아미노기, 헤테로 아릴 아미노기에서 치환기는 C1-C10 알킬기, C6-C30 아릴기 및 C3-C30 헤테로 아릴기 중에서 적어도 하나일 수 있다.
본 명세서에서 '헤테로 아릴기', '헤테로 아릴렌기' 등에서 사용된 용어 '헤테로'는 이들 방향족(aromatic) 고리를 구성하는 탄소 원자 중 1개 이상, 예를 들어 1 내지 5개의 탄소 원자가 N, O, S, Si, Se, P, B 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택된 하나 이상의 헤테로 원자로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서, 다른 기재가 없다면, C6-C30 아릴기는 각각 독립적으로 페닐, 바이페닐, 터페닐, 나프틸, 안트라세닐, 펜탄레닐, 인데닐, 인데노인데닐, 헵탈레닐, 바이페닐레닐, 인다세닐, 페날레닐, 페난트레닐, 벤조페난트레닐, 디벤조페난트레닐, 아줄레닐, 파이레닐, 플루오란테닐, 트리페닐레닐, 크라이세닐, 테트라페닐, 테트라세닐, 플레이다에닐, 파이세닐, 펜타페닐, 펜타세닐, 플루오레닐, 인데노플루오레닐 또는 스파이로 플루오레닐과 같은 축합되지 않거나 축합된(fused) 아릴기일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 다른 기재가 없다면 C6-C30 아릴렌기는 전술한 아릴기에 대응되는 2가의 치환기일 수 있다.
본 명세서에서, 다른 기재가 없다면, C3-C30 헤테로 아릴기는 각각 독립적으로 피롤릴, 피리디닐, 피리미디닐, 피라지닐, 피리다지닐, 트리아지닐, 테트라지닐, 이미다졸일, 피라졸일, 인돌일, 이소인돌일, 인다졸일, 인돌리지닐, 피롤리지닐, 카바졸일, 벤조카바졸일, 디벤조카바졸일, 인돌로카바졸일, 인데노카바졸일, 벤조퓨로카바졸일, 벤조티에노카바졸일, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 프탈라지닐, 퀴녹살리닐, 시놀리닐, 퀴나졸리닐, 퀴노졸리닐, 퀴놀리지닐, 퓨리닐, 벤조퀴놀리닐, 벤조이소퀴놀리닐, 벤조퀴나졸리닐, 벤조퀴녹살리닐, 아크리디닐, 페난트롤리닐, 페리미디닐, 페난트리디닐, 프테리디닐, 나프타리디닐, 퓨라닐, 파이라닐, 옥사지닐, 옥사졸일, 옥사디아졸일, 트리아졸일, 디옥시닐, 벤조퓨라닐, 디벤조퓨라닐, 티오파이라닐, 잔테닐, 크로메닐, 이소크로메닐, 티오아지닐, 티오페닐, 벤조티오페닐, 디벤조티오페닐, 디퓨로피라지닐, 벤조퓨로디벤조퓨라닐, 벤조티에노벤조티오페닐, 벤조티에노디벤조티오페닐, 벤조티에노벤조퓨라닐, 벤조티에노디벤조퓨라닐 또는 N-치환된 스파이로 플루오레닐과 같은 축합되지 않거나 축합된 헤테로 아릴기일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 다른 기재가 없다면 C3-C30 헤테로 아릴렌기는 전술한 헤테로 아릴기에 대응되는 2가의 치환기일 수 있다.
예를 들어, 화학식 1에서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 C1-C10 알킬기(예를 들어, tert-부틸기) 또는 C6-C30 아릴기(예를 들어, 페닐기 또는 나프틸기)일 수 있다. 일례로, 제 1 화합물(352)는 하기 화학식 2의 화합물 중에서 적어도 하나의 화합물일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 2]
제 1 청색 호스트인 제 2 화합물(354)은 비스카바졸계 화합물일 수 있으며, 하기 화학식 3의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 3]
화학식 3에서, R11, R12, R13, R14, R15 및 R16은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기임; a1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R11은 서로 동일하거나 상이하며, a2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R12는 서로 동일하거나 상이하며, a3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R13은 서로 동일하거나 상이하며 a4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R14는 서로 동일하거나 상이하며, a5가 2 또는 3인 경우, 각각의 R15는 서로 동일하거나 상이하며, a6가 2 또는 3인 경우, 각각의 R16은 서로 동일하거나 상이함; a1, a2, a3, a4, a5 및 a6는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
예를 들어, 화학식 3에서 R11, R12, R13, R14, R15 및 R16은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기(예를 들어, 메틸기, tert-부틸기), 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기(예를 들어, 치환되지 않거나 C1-C10 알킬기(예를 들어, 메틸기, tert-부틸기)로 치환된 페닐기)일 수 있다. 또한, 화학식 3에서 a1, a2, a3, a4는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있고, a5 및 a6는 0일 수 있다.
예시적인 실시형태에서, 화학식 3에서 카바졸 모이어티의 결합 위치가 특정될 수 있다. 예를 들어, 제 2 화합물(354)은 하기 화학식 3A 또는 하기 화학식 3B의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 3A]
[화학식 3B]
화학식 3A 및 3B에서 R11, R12, R13, R14, R15 및 R16과, a1, a2, a3, a4, a5 및 a6는 각각 화학식 3에서 정의된 것과 동일함.
예를 들어, 제 2 화합물(354)은 하기 화학식 4의 화합물 중에서 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 4]
제 1 청색 발광물질층(350)에서 제 1 화합물(352)의 함량은 제 2 화합물(354)의 함량보다 작다. 일례로 제 1 청색 발광물질층(350)에서, 제 1 화합물(352)의 함량은 0.1 내지 10 wt%일 수 있다.
PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)은 제 3 화합물(362), 제 4 화합물(364), 제 5 화합물(366) 및 제 6 화합물(368)을 포함한다. 제 3 화합물(362)은 제 2 청색 형광 화합물(형광 발광체 또는 형광 도펀트)이고, 제 4 화합물(364)은 청색 인광 화합물(인광 발광체, 보조 도펀트)이고, 제 5 화합물(366)은 p-타입일 수 있는 제 2 청색 호스트이고, 제 6 화합물은 n-타입일 수 있는 제 3 청색 호스트이다.
제 2 청색 형광 화합물인 제 3 화합물(362)은 보론계 화합물일 수 있으며, 하기 화학식 5의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 5]
화학식 5에서, R21 및 R22는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기 또는 치환 또는 비치환 C6-C30 아릴 아미노기이고, b1이 2 또는 3인 경우, 각각의 R21은 서로 동일하거나 상이하며, b2가 2 또는 3인 경우, 각각의 R22는 서로 동일하거나 상이함; R23, R24, R25 및 R26은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, b3가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R23은 서로 동일하거나 상이하며, b4가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R24는 서로 동일하거나 상이하며, b5가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R25는 서로 동일하거나 상이하며, b6가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R26은 서로 동일하거나 상이함; R21 및 R22가 각각 수소 원자인 경우, b1 및 b2는 각각 3이고, R21 및 R22가 각각 수소 원자가 아닌 경우, b1 및 b2는 각각 0, 1, 2 또는 3이고, R23 내지 R26이 각각 수소 원자인 경우, b3, b4, b5 및 b6는 각각 5이고, R23 내지 R26이 각각 수소 원자가 아닌 경우, b3, b4, b5 및 b6는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5임.
예를 들어, 화학식 5에서, R21 및 R22는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴 아미노기이고, R23, R24, R25 및 R26은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기일 수 있다. 또한, 화학식 5에서 b1 및 b2는 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고, b3, b4, b5 및 b6는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5일 수 있다.
선택적으로, 화학식 5에서, R21 및 R22는 각각 독립적으로 치환되지 않거나 C1-C10 알킬기(예를 들어 메틸기)로 치환된 C3-C30 헤테로 아릴기(예를 들어, 카바졸일기)일 수 있다. R23, R24, R25 및 R26은 각각 독립적으로 치환되지 않거나 C1-C10 알킬기(예를 들어 tert-부틸기)로 치환된 C6-C30 아릴기(예를 들어, 페닐기기)일 수 있다. 예를 들어, 제 3 화합물(362)은 하기 화학식 5A의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 5A]
화학식 5A에서, R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37 및 R38은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, c1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R31은 서로 동일하거나 상이하며, c2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R32는 서로 동일하거나 상이하며, c3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R33은 서로 동일하거나 상이하며, c4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R34는 서로 동일하거나 상이하며, c5가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R35는 서로 동일하거나 상이하며, c6이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R36은 서로 동일하거나 상이하며, c7이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R37은 서로 동일하거나 상이하며, c8이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R38은 서로 동일하거나 상이함; c1, c2, c3 및 c4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, c5, c6, c7 및 c8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5임.
예를 들어, 화학식 5A에서, R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37 및 R38은 각각 독립적으로 C1-C10 알킬기(예를 들어, 메틸기 또는 tert-부틸기)일 수 있고, c1, c2, c3, c4, c5 및 c6는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있고, c7 및 c8은 각각 독립적으로 0일 수 있다.
예를 들어, 제 3 화합물(362)은 하기 화학식 6의 화합물 중에서 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 6]
청색 인광 화합물인 제 4 화합물(364)은 중앙 배위금속이 백금인 유기금속 화합물일 수 있으며, 하기 화학식 7의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 7]
화학식 7에서, R41, R42 및 R43은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이며, d1이 2 또는 3인 경우, 각각의 R41은 서로 동일하거나 상이하며, d2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R42는 서로 동일하거나 상이하며, d3이 2인 경우, 각각의 R43은 서로 동일하거나 상이함; R44는 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기임; d1은 0, 1, 2 또는 3이고, d2는 0, 1, 2, 3 또는 4이며, d3는 0, 1 또는 2임.
예를 들어, 화학식 7에서 R42, R43 및 R44는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기(예를 들어, 메틸기 또는 tert-부틸기)이고, d1은 0이고, d2 및 d3는 각각 독립적으로 1일 수 있다. 일례로, 제 4 화합물(364)은 하기 화학식 8의 화합물 중에서 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 8]
제 2 청색 호스트인 제 5 화합물(366)은 비스카바졸계 화합물일 수 있으며, 전술한 화학식 3, 화학식 3A, 화학식 3B 및 화학식 4의 구조를 가질 수 있다. 일례로, 제 5 화합물(366)은 화학식 3A 또는 화학식 3B의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
예시적인 실시형태에서, 제 2 화합물(354) 및 제 5 화합물(366)은 각각 독립적으로 화학식 3A 또는 화학식 3B의 구조를 가질 수 있다. 제 1 청색 발광물질층(350)의 제 2 화합물(354) 및 제 2 청색 발광물질층(360)은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 제 1 청색 발광물질층(350)의 제 2 화합물(354) 및 제 2 청색 발광물질층(360)의 제 5 화합물(366)은 각각 독립적으로 화학식 3A의 구조를 가질 수 있다.
제 3 청색 호스트일 수 있는 제 6 화합물(368)은 카바졸 모이어티 및 트라아진 모이어티를 가질 수 있으며, 하기 화학식 9의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 9]
화학식 9에서 R51, R52, R53 및 R54는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이고, e1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R51은 서로 동일하거나 상이하며, e2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R52는 서로 동일하거나 상이하며, e3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R53은 서로 동일하거나 상이하며, e4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R54는 서로 동일하거나 상이함; e1, e2, e3 및 e4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
예를 들어, 화학식 9에서, R51, R52, R53 및 R54는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기(예를 들어, 메틸기 또는 tert-부틸기), 치환되지 않거나 C1-C20 알킬기(예를 들어, tert-부틸기)로 치환된 C6-C30 아릴기(예를 들어, 페닐기)일 수 있고, e1, e2, e3 및 e4는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있다. 일례로, 제 6 화합물(368)은 하기 화학식 10의 화합물 중에서 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 10]
제 2 청색 발광물질층(360)에서, 제 4 화합물(364)의 함량은 제 3 화합물(362)의 함량보다 크지만, 제 5 화합물(366)의 함량 및 제 6 화합물(368)의 함량보다 작다. 제 5 화합물(366)의 함량과 제 6 화합물(368)의 함량은 동일하거나 다를 수 있다. 예를 들어, 제 2 청색 발광물질층(360)에서, 제 3 화합물(362)의 중량을 기준으로, 제 4 화합물(364)은 약 500 내지 2000 중량부이고, 제 5 화합물(366)과 제 6 화합물(368)은 각각 3000 내지 6000 중량부일 수 있다.
제 2 청색 발광물질층(360)에서, 제 3 화합물(362)의 최대흡수파장과, 제 4 화합물(364)의 최대발광파장의 차이는 15 nm 이하일 수 있다. 이에 따라, 청색 유기발광다이오드(D1-B)의 발광 특성이 크게 향상된다.
청색 유기발광다이오드(D1-B)에서, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)은 제 1 청색 발광물질층(350)과 비교해서 투과 전극인 제 2 전극(230)에 가깝게 위치한다. 즉, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)은 투과 전극인 제 2 전극(230)과, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(350) 사이에 위치한다.
형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(350)의 제 1 발광피크 강도와, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)의 제 2 발광피크 강도의 차이는 0.1 이하일 수 있다. 이에 따라, 청색 유기발광다이오드(D1-B)에서 강한 캐버티 효과가 구현되면서, 청색 유기발광다이오드(D1-B)은 낮은 구동 전압과 크게 향상된 청색 발광 효율을 가질 수 있다. 여기서, 제 2 발광피크는 두번째로 큰 발광 강도를 갖는 발광피크 또는 최대발광파장에 30 nm를 더한 파장에서의 발광 피크를 의미한다.
또한, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(350)의 제 1 화합물(352)의 최대발광파장과, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)의 제 3 화합물(362)의 최대발광파장 사이의 차이는 15 nm일 수 있다. 이에 따라, 청색 유기발강다이오드(D1-B)의 발광 특성이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 제 1 전극(210)이 투과(반투과) 전극이고, 제 2 전극(230)이 반사 전극일 수 있다. 이때, 청색 유기발광다이오드(D1-B)에서 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층은 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층보다 투과 전극인 제 1 전극(210)에 가깝게 위치한다. 즉, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(360)은 제 1 전극(210)과 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(350) 사이에 위치한다.
도 4를 참조하면, 녹색 발광물질층(540)은 각각 형광 발광층인 제 1 녹색 발광물층(550)과, 제 1 녹색 발광물질층(550)과 정공차단층(570) 사이에 위치하는 제 2 녹색 발광물질층(560)을 포함한다. 제 1 녹색 발광물질층(550)은 제 7 화합물(552), 제 8 화합물(554) 및 제 9 화합물(556)을 포함한다. 제 2 녹색 발광물질층(560)은 제 10 화합물(562), 제 11 화합물(564) 및 제 12 화합물(566)을 포함한다.
제 7 화합물(552) 및 제 10 화합물(562)은 각각 제 1 지연형광 화합물(보조 도펀트) 및 제 2 지연형광 화합물(보조 도펀트)이다. 제 8 화합물(554) 및 제 11 화합물(564)은 각각 제 1 녹색 형광 화합물(형광 발광체, 형광 도펀트) 및 제 2 녹색 형광 화합물(형광 발광체, 형광 도펀트)이다. 제 9 화합물(556) 및 제 12 화합물(566)은 각각 제 1 녹색 호스트 및 제 2 녹색 호스트이다.
제 7 화합물(552)과 제 10 화합물(562)은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 제 8 화합물(554)과 제 11 화합물(564)은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 제 9 화합물(556)과 제 12 화합물(566)은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
제 1 녹색 발광물질층(550)의 제 1 지연형광 화합물일 수 있는 제 7 화합물(552) 및 제 2 녹색 발광물질층(560)의 제 2 지연형광 화합물일 수 있는 제 10 화합물(562)은 각각 독립적으로 하기 화학식 11의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 11]
화학식 11에서 R61 및 R62는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이며, f1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R61은 서로 동일하거나 상이하고, f2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R62는 서로 동일하거나 상이함; f1 및 f2는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임; n은 1, 2, 3 또는 4임.
예를 들어, 화학식 11에서, R61 및 R62는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬기(예를 들어, 메틸기) 또는 C3-C30 헤테로 아릴기(예를 들어, 카바졸일기)일 수 있고, f1 및 f3는 각각 독립적으로 0 또는 1일 수 있으며, n은 3 또는 4일 수 있다.
예를 들어, 제 7 화합물(552) 및 제 10 화합물(556)은 각각 독립적으로 하기 화학식 12의 화합물 중에서 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 12]
선택적인 실시형태에서, 제 7 화합물(552) 및 제 10 화합물(562)은 각각 독립적으로 화학식 11에서 벤젠 고리에 치환되는 2개의 시아노기가 서로 오르쏘-위치 또는 메타-위치에 연결되는 화합물일 수 있다. 일례로, 제 7 화합물(552) 및 제 10 화합물(562)은 각각 독립적으로 화학식 12에서 TD-3 및 TD-5 중에서 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제 1 녹색 발광물질층(550)의 제 1 녹색 형광 화합물일 수 있는 제 8 화합물(554) 및 제 2 녹색 발광물질층(560)의 제 2 녹색 형광 화합물일 수 있는 제 11 화합물(564)은 보론계 화합물일 수 있으며, 각각 독립적으로 하기 화학식 13A 또는 하기 화학식 13B의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 13A]
[화학식 13B]
화학식 13A에서 R71, R72, R73 및 R74는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이고, g1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R71은 서로 동일하거나 상이하며, g2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R72는 서로 동일하거나 상이하며, g3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R73은 서로 동일하거나 상이하며, g4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R74는 서로 동일하거나 상이함; R75는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6-C30 헤테로 아릴기이거나, 또는 g5가 2 또는 3인 경우 2개의 인접한 R75는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C3-C20 축합 헤테로 아릴 고리를 형성할 수 있으며, g5가 2 또는, 3인 경우, 각각의 R75는 서로 동일하거나 상이함; g1 및 g2는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, g3, g4 및 g5는 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3임;
화학식 13B에서, R81, R82, R83, R84, R85, R86, R87, 및 R88은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이고, 하나의 R84는 R83을 포함하는 고리 또는 R85를 포함하는 고리에 축합되어 질소 원자를 포함하는 5원자 고리를 형성하며, h1이 2 또는 3인 경우, 각각의 R81은 서로 동일하거나 상이하며, h2가 2 또는 3인 경우, 각각의 R82는 서로 동일하거나 상이하며, h3이 2 또는 3인 경우, 각각의 R83은 서로 동일하거나 상이하며, h4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R84는 서로 동일하거나 상이하며, h5가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R85는 서로 동일하거나 상이하며, h6가 2, 3, 또는 4인 경우, 각각의 R86은 서로 동일하거나 상이하며, h7이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R87은 서로 동일하거나 상이하며, h8이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R88은 서로 동일하거나 상이함; h1, h2 및 h3은 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고, h4, h5 및 h6은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이며, h7 및 h8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5임.
예를 들어, 화학식 13A에서, R71, R72, R73 및 R74는 각각 독립적으로 C1-C20 알킬기(예를 들어, tert-부틸기)이고, R75는 치환되지 않거나 적어도 1개, 예를 들어 2-4개의 C1-C20 알킬기로 치환된 C6-C30 헤테로 아릴기(예를 들어, 카바졸일기)이거나, 2개의 인접한 R75는 서로 결합하여 치환되지 않거나 C1-C10 알킬기(예를 들어, tert-부틸기)로 치환된 C3-C20 축합 헤테로 아릴 고리(예를 들어, 퀴놀린 고리 또는 이소퀴놀린 고리)를 형성할 수 있으며, g1, g2, g3 및 g4는 각각 1이고, g5는 1 또는 2일 수 있다.
한편, 화학식 13B에서, R81, R82, R83, R84, R85, R86, R87, 및 R88은 각각 독립적으로 C1-C20 알킬기(예를 들어, 메틸기, tert-프로필기 또는 tert-부틸기)이거나, R84는 R83을 포함하는 고리 또는 R85를 포함하는 고리에 축합되어 질소 원자를 포함하는 5원자 고리를 형성할 수 있다. 또한, 화학식 13B에서, h1, h2, h3, h4, h5 및 h6는 각각 독립적으로 0 또는 1이고, h7 및 h8은 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3일 수 있다. 일례로, 제 8 화합물(554) 및 제 11 화합물(564)은 각각 독립적으로 하기 화학식 14의 화합물 중에서 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 14]
제 1 녹색 발광물질층(550)의 제 1 녹색 호스트일 수 있는 제 9 화합물(556) 및 제 2 녹색 발광물질층(560)의 제 2 녹색 호스트일 수 있는 제 10 화합물(5660)은 각각 카바졸계 화합물일 수 있으며, 각각 독립적으로 하기 화학식 15의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 15]
화학식 15에서 R91 및 R92는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, k1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R91은 서로 동일하거나 상이하며, k2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R92는 서로 동일하거나 상이함; R93 및 R94는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이거나, R93 및 R94는 서로 연결되어 헤테로 고리를 형성하고, k3가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R93은 서로 동일하거나 상이하며, k4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R94는 서로 동일하거나 상이함; Y1은 하기 화학식 15A 또는 하기 화학식 15B의 구조를 가짐; k1, k2, k3 및 k4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
[화학식 15A]
[화학식 15B]
화학식 15A 및 15B에서, R95, R96, R97 및 R98은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이고, k5가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R95는 서로 동일하거나 상이하며, k6이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R96은 서로 동일하거나 상이하며, k7가 2, 또는 3인 경우, 각각의 R97은 서로 동일하거나 상이하며, k8이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R98은 서로 동일하거나 상이함; k5, k6 및 k8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, k7은 0, 1, 2 또는 3임; 화학식 15B에서 Z1은 NR99, O 또는 S이고, R99는 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기임.
제 1 녹색 발광물질층(550)의 제 9 화합물(556) 및 제 2 녹색 발광물질층(560)의 제 12 화합물(566)은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 제 1 녹색 발광물질층(550)의 제 9 화합물(556) 및 제 2 녹색 발광물질층(560)의 제 12 화합물(566)은 각각 독립적으로 제 1 청색 발광물질층(350)의 제 2 화합물(354)과 동일하거나 상이할 수 있다. 일례로, 제 9 화합물(556) 및 제 12 화합물(566)은 각각 독립적으로 하기 화학식 16의 화합물 중에서 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 16]
예시적인 실시형태에서, 제 1 녹색 발광물질층(550)의 제 1 지연형광 화합물인 제 7 화합물(552)의 최저비점유분자궤도(lowest unouccupied molecular orbital, LUMO) 에너지 준위는 각각 -3.0 eV와 같거나 깊을 수 있다. 제 1 녹색 발광물질층(550)의 제 7 화합물(552)의 최고점유분자궤도(highest occupied molecular orbital, HOMO) 에너지 준위와, 제 1 녹색 호스트인 제 9 화합물(556)의 HOMO 에너지 준위의 차이는 0.4 eV 이하일 수 있다. 또한, 제 1 녹색 발광물질층(550)의 제 7 화합물(552)의 LUMO 에너지 준위와, 제 1 녹색 형광 화합물인 제 8 화합물(554)의 LUMO 에너지 준위의 차이는 0.3 eV 이하일 수 있다.
제 2 녹색 발광물질층(560)의 제 2 지연형광 화합물인 제 10 화합물(562)의 LUMO 에너지 준위는 각각 -3.0 eV와 같거나 깊을 수 있다. 제 2 녹색 발광물질층(560)의 제 10 화합물(562)의 HOMO 에너지 준위와, 제 2 녹색 호스트인 제 12 화합물(566)의 HOMO 에너지 준위의 차이는 0.4 eV 이하일 수 있다. 또한, 제 2 녹색 발광물질층(550)의 제 10 화합물(552)의 LUMO 에너지 준위와, 제 2 녹색 형광 화합물인 제 11 화합물(554)의 LUMO 에너지 준위의 차이는 0.3 eV 이하일 수 있다.
형광 발광층인 제 1 녹색 발광물질층(550) 및 제 2 녹색 발광물질층(560)은 각각 지연형광 화합물(552, 562)를 포함한다. 녹색 유기발광다이오드(D1-G)는 우수한 발광 효율을 구현할 수 있다. 또한, 제 1 녹색 발광물질층(550) 및 제 2 녹색 발광물질층(550)은 각각 형광 화합물(554, 564)를 포함한다. 녹색 유기발광다이오드(D1-G)는 향상된 색 순도를 갖는다. 이에 따라, 녹색 유기발광다이오드(D1-G)에서 강한 캐버티 효과가 구현되면서, 녹색 유기발광다이오드(D1-G)는 낮은 구동 전압과 크게 향상된 녹색 발광 효율을 가질 수 있다.
녹색 유기발광다이오드(D1-G)의 제 1 녹색 발광물질층(550)에서, 제 7 화합물(552)의 함량은 제 8 화합물(554)의 함량보다 크고, 제 9 화합물(556)의 함량과 같거나 이보다 작다. 예를 들어, 1 녹색 발광물질층(550)에서 제 8 화합물(554)의 함량을 기준으로, 제 7 화합물(552)과 제 9 화합물(556)의 함량은 각각 약 4000 내지 6000 중량부를 가질 수 있다.
녹색 유기발광다이오드(D1-G)의 제 2 녹색 발광물질층(560)에서, 제 10 화합물(562)의 함량은 제 11 화합물(564)의 함량보다 크고, 제 12 화합물(566)의 함량과 같거나 이보다 작다. 예를 들어, 2 녹색 발광물질층(560)에서 제 11 화합물(564)의 함량을 기준으로, 제 10 화합물(562)과 제 12 화합물(566)의 함량은 각각 약 4000 내지 6000 중량부를 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 적색 발광물질층(740)은 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(750)과, 제 1 적색 발광물질층(750)과 정공차단층(770) 사이에 위치하며, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(760)을 포함한다. 제 1 적색 발광물질층(750)은 제 13 화합물(752), 제 14 화합물(754) 및 제 15 화합물(756)을 포함한다. 제 2 적색 발광물질층(760)은 제 16 화합물(762) 및 제 17 화합물(764)을 포함한다.
제 1 적색 발광물질층(750)의 제 3 지연형광 화합물일 수 있는 제 13 화합물(752)은 전술한 화학식 11 내지 화학식 12의 구조를 가질 수 있으며, 전술한 화학식 12의 화합물 중에서 적어도 하나일 수 있다. 일례로, 제 13 화합물(752)는 화학식 11에서 벤젠 고리에 치환되는 2개의 시아노기가 서로 파라-위치에 화합물일 수 있다. 일례로, 제 12 화합물(752)은 화학식 12에서 TD-3, TD-2, TD-4, TD-6 및 TD-7 중에서 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
적색 형광 화합물일 수 있는 제 14 화합물(754)은 BPDIPY(boron dipyromethene) 코어를 가지며, 하기 화학식 17의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 17]
화학식 17에서, R101, R102, R103, R104, R105 및 R106은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기임; R107은 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기임.
예를 들어, 화학식 17에서 R101, R103, R104 및 R106은 각각 독립적으로 1-C10 알킬기 또는 치환되지 않거나 C1-C10 알킬기(예를 들어, 메틸기 또는 tert-부틸기)로 치환된 페닐기일 수 있다. 또한, 화학식 17에서 R102 및 R105는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환되지 않거나 C1-C10 알킬기로 치환된 페닐기일 수 있다. 화학식 17에서, R107은 C1-C10 알콕시기(예를 들어, 메톡시기), 치환되지 않거나 C1-C10 알킬기(예를 들어, tert-부틸기)로 치환된 적어도 하나의 C6-C30 아릴기(예를 들어, 2개의 페닐기)로 치환된 C6-C30 아릴기(예를 들어 페닐기) 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기(예를 들어, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기 또는 카바졸일기)일 수 있다.
일례로, 제 14 화합물(754)은 하기 화학식 18의 화합물 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 18]
제 1 적색 호스트일 수 있는 제 15 화합물(756)은 적어도 하나의 카바졸일 모이이터를 가질 수 있으며, 하기 화학식 19의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 19]
화학식 19에서 R111 및 R112는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, m1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R111은 서로 동일하거나 상이하며, m2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R112는 서로 동일하거나 상이함; R113 및 R114는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이거나, R113 및 R114는 서로 연결되어 헤테로 고리를 형성하고, m3가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R113은 서로 동일하거나 상이하며, m4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R114는 서로 동일하거나 상이함; Y2는 하기 화학식 19A 또는 하기 화학식 19B의 구조를 가짐; m1, m2, m3 및 m4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
[화학식 19A]
[화학식 19B]
화학식 19A 및 19B에서, R115, R116, R117 및 R118은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이고, m5가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R115는 서로 동일하거나 상이하며, m6이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R116은 서로 동일하거나 상이하며, m7가 2, 또는 3인 경우, 각각의 R117은 서로 동일하거나 상이하며, m8이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R118은 서로 동일하거나 상이함; m5, m6 및 m8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, m7은 0, 1, 2 또는 3임; 화학식 19B에서 Z2는 NR119, O 또는 S이고, R119는 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기임.
일례로, 제 15 화합물(756)은 하기 화학식 20의 화합물 중에서 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 20]
적색 유기발광다이오드(D1-R)의 제 1 적색 발광물질층(750)에서, 제 13 화합물(752)의 함량은 제 14 화합물(754)의 함량보다 크고, 제 15 화합물(756)의 함량과 같거나 이보다 작다. 예를 들어, 1 적색 발광물질층(750)에서 제 14 화합물(754)의 함량을 기준으로, 제 13 화합물(552)과 제 15 화합물(556)의 함량은 각각 약 4000 내지 6000 중량부를 가질 수 있다.
인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(760)의 인광 화합물(인광 발광체, 인광 도펀트)인 제 16 화합물(762)은 하기 화학식 21의 화합물 중에서 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 21]
인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(760)의 제 2 적색 호스트인 제 17 화합물(764)는 화학식 19의 구조를 가질 수 있으며, 화학식 20의 화합물 중에서 적어도 하나일 수 있다. 제 1 적색 발광물질층(750)의 제 15 화합물(756) 및 제 2 적색 발광물질층(760)의 제 17 화합물(764)은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 제 1 적색 발광물질층(750)의 제 15 화합물(756) 및 제 2 적색 발광물질층(760)의 제 17 화합물(766)은 각각 독립적으로 제 1 청색 발광물질층(350)의 제 2 화합물(354)과 동일하거나 상이할 수 있다.
적색 유기발광다이오드(D1-R)의 제 2 적색 발광물질층(760)에서, 제 17 화합물(764)의 함량은 제 16 화합물(762)의 함량보다 크다. 예를 들어, 제 2 적색 발광물질층(760)에서 제 16 화합물(762)의 함량은 약 0.1 내지 10 wt%일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
적색 유기발광다이오드(D1-R)에서, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(760)은 투과 전극인 제 2 전극(230)에 가깝게 위치한다. 즉, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(760)은 투과 전극인 제 2 전극(230)과 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(750) 상에 위치한다. 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(750)보다 높은 발광 효율을 가지는 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(760)이 투과 전극(230)에 가깝게 배치되어, 적색 유기발광다이오드(D1-R)의 발광 특성이 향상된다. 일례로, 제 2 적색 발광물질층(760)의 제 16 화합물(762)의 양자 효율은 제 1 적색 발광물질층(750)의 제 14 화합물(754)의 발광 효율보다 높을 수 있다.
반면, 제 1 전극(210)이 투과 전극이고, 제 2 전극(230)이 반사 전극일 수 있다. 이때, 적색 유기발광다이오드(D1-R)에서 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층은 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층보다 투과 전극인 제 1 전극(210)에 가깝게 위치한다. 즉, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(760)은 제 1 전극(210)과 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(750) 사이에 위치한다.
정공주입층(310, 510, 710)은 각각 제 1 전극(210)과 정공수송층(320, 520, 720) 사이에 위치하는데, 무기물인 제 1 전극(210)과 유기물인 정공수송층(320, 520, 720) 사이의 계면 특성을 향상시킨다. 하나의 예시적인 측면에서, 정공주입층(310, 510, 710)은 각각 독립적으로 4,4',4"-Tris(3-methylphenylamino)triphenylamine (MTDATA), 4,4',4"-Tris(N,N-diphenyl-amino)triphenylamine(NATA), 4,4',4"-Tris(N-(naphthalene-1-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine(1T-NATA), 4,4',4"-Tris(N-(naphthalene-2-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine(2T-NATA), Copper phthalocyanine(CuPc), Tris(4-carbazoyl-9-yl-phenyl)amine(TCTA), N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine(NPB; NPD), 1,4,5,8,9,11-Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile(Dipyrazino[2,3-f:2'3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile; HAT-CN), 2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyano-quinodimethane (F4-TCNQ), 1,3,4,5,7,8-hexafluorotetracyanonaphthoquinodimethane (F6-TCNQ), 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 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
선택적인 실시형태에서, 정공주입층(310, 510, 710)은 후술하는 정공 수송 물질에 전술한 정공 주입 물질(예를 들어, HAT-CN, F4-TCNQ 및/또는 F6-TCNQ)이 도핑된 물질을 포함할 수 있다. 정공주입층(310, 510, 710) 중에 정공 주입 물질의 함량은 약 2 내지 약 15 wt%일 수 있다. 유기발광다이오드(D1-B, D-G, D1-R)의 특성에 따라 정공주입층(310, 510, 710)은 생략될 수 있다.
정공수송층(320, 520, 720)은 각각 정공주입층(310, 510, 710)과 발광물질층(340, 540, 740) 사이에 위치한다. 하나의 예시적인 측면에서, 정공수송층(320, 520, 720)은 각각 독립적으로 N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine; TPD), NPB(NPD), CBP, Poly[N,N'-bis(4-butylpnehyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine](Poly-TPD), (Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine))] (TFB), Di-[4-(N,N-di-p-tolyl-amino)-phenyl]cyclohexane(TAPC), 3,5-Di(9H-carbazol-9-yl)-N,N-diphenylaniline(DCDPA), N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine, N-(biphenyl-4-yl)-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)biphenyl-4-amine, 하기 화학식 22의 화합물 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[화학식 22]
발광물질층(340, 540, 740)과 제 2 전극(230) 사이에는 각각 전자수송층(380, 580, 780)과 전자주입층(390, 590, 790)이 순차적으로 적층될 수 있다. 전자수송층(380, 580, 780)을 이루는 소재는 높은 전자 이동도가 요구되는데, 원활한 전자 수송을 통하여 발광물질층(340, 540, 740)에 전자를 안정적으로 공급한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 전자수송층(380, 580, 780)은 각각 독립적으로 옥사디아졸계(oxadiazole-base) 화합물, 트리아졸계(triazole-base) 화합물, 페난트롤린계(phenanthroline-base) 화합물, 벤족사졸계(benzoxazole-based) 화합물, 벤조티아졸계(benzothiazole-base) 화합물, 벤즈이미다졸계(benzimidazole-base) 화합물, 트리아진계(triazine-base) 화합물 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 전자수송층(380, 580, 780)은 각각 독립적으로 tris-(8-hydroxyquinoline aluminum(Alq3), 2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole(PBD), 스파이로-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), TSPO1 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전자주입층(390, 590, 790)은 제 2 전극(230)과 각각의 전자수송층(380, 580, 780) 사이에 위치하는데, 제 2 전극(270)의 특성을 개선하여 소자의 수명을 개선할 수 있다. 하나의 예시적인 측면태에서, 전자주입층(390, 590, 790)은 각각 독립적으로 LiF, CsF, NaF, BaF2 등의 알칼리금속 할라이드계 물질 및/또는 알칼리토금속 할라이드계 물질, 및/또는 Liq, lithium benzoate), sodium stearate 등의 유기금속계 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
정공이 각각의 발광물질층(340, 540, 740)을 지나 제 2 전극(230) 쪽으로 이동하거나, 전자가 각각의 발광물질층(340, 540, 740)을 지나 제 1 전극(210) 쪽으로 이동하는 경우, 유기발광다이오드(D1-B, D1-G, D1-R)의 발광 수명과 발광 효율이 감소할 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 유기발광다이오드(D1-B, D1-G, D1-R)는 각각의 발광물질층(340, 540, 740)에 인접하여 엑시톤 차단층이 위치할 수 있다.
예를 들어, 유기발광다이오드(D1-B, D1-G, D1-R)는 각각의 정공수송층(320, 520, 720)과 각각의 발광물질층(340, 540, 740) 사이에 전자의 이동을 제어, 방지할 수 있는 전자차단층(330, 530, 730)이 위치할 수 있다. 하나의 예시적인 측면에서, 전자차단층(330, 530, 730)은 각각 독립적으로 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, mCP, mCBP, CuPc, N,N'-bis[4-[bis(3-methylphenyl)amino]phenyl]-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine(DNTPD), TDAPB, 3,6-bis(N-carbazolyl)-N-phenyl-carbazole 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
각각의 발광물질층(340, 540, 740)과 각각의 전자수송층(380, 580, 780) 사이에 정공차단층(370, 570, 770)이 위치하여 발광물질층(340, 540, 740)과 전자수송층(380, 580, 780) 사이에 정공의 이동을 방지한다. 하나의 예시적인 측면에서, 정공차단층(370, 570, 770)은 전자수송층(380, 580, 780)에 사용될 수 있는 옥사디아졸계 화합물, 트리아졸계 화합물, 페난트롤린계 화합물, 벤족사졸계 화합물, 벤조티아졸계 화합물, 벤즈이미다졸계 화합물, 트리아진계 화합물 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일례로, 정공차단층(380, 580, 780)은 각각 독립적으로 발광물질층(340, 540, 740)에 사용된 소재와 비교해서 HOMO 에너지 준위가 낮은 BCP, BAlq, Alq3, PBD, 스파이로-PBD, Liq, Bis-4,6-(3,5-di-3-pyridylphenyl)-2-methylpyrimidine (B3PYMPM), DPEPO, 9-(6-(9H-carbazol-9-yl)pyridine-3-yl)-9H-3,9'-bicarbazole 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전술한 제 1 실시형태에서, 청색 유기발광다이오드(D1-B), 녹색 유기발광다이오드(D1-G), 적색 유기발광다이오드(D1-R)은 각각 단일 발광부에 각각 2개의 발광물질층을 포함한다. 이와 달리, 도 2에 도시한 유기발광다이오드(D)는 각각 다수의 발광부를 가질 수 있다.
도 6은 제 1 화소영역(SP1)에 위치하는 청색 유기발광다이오드(D2-B)를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 7은 제 2 화소영역(SP2)에 위치하는 녹색 유기발광다이오드(D2-G)를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 8은 제 3 화소영역(SP3)에 위치하는 적색 유기발광다이오드(D2-R)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 청색 발광다이오드(D2-B)는 반사 전극인 제 1 전극(210)과, 제 1 전극과 마주하는 투과(반투과) 전극인 제 2 전극(230)과, 제 1 및 제 2 전극(210, 230) 사이에 위치하는 제 1 발광층(220-B2, 청색 발광층)을 포함한다. 제 1 발광층(220-B2)은 제 1 전극(210)에 가깝게 위치하며, 제 1 청색 발광물질층(350)을 포함하는 제 1 청색 발광부(300)와, 제 2 전극(230)에 가깝게 위치하며, 제 2 청색 발광물질층(460)을 포함하는 제 2 청색 발광부(400)를 포함한다. 또한, 제 1 발광층(220-B2)은 제 1 청색 발광부(300)와 제 2 청색 발광부(400) 사이에 위치하는 전하생성층(390A)을 포함한다.
도 7을 참조하면, 녹색 발광다이오드(D2-G)는 반사 전극인 제 1 전극(210)과, 제 1 전극과 마주하는 투과(반투과) 전극인 제 2 전극(230)과, 제 1 및 제 2 전극(210, 230) 사이에 위치하는 제 2 발광층(220-B2, 녹색 발광층)을 포함한다. 제 2 발광층(220-G2)은 제 1 전극(210)에 가깝게 위치하며, 제 1 녹색 발광물질층(550)을 포함하는 제 1 녹색 발광부(500)와, 제 2 전극(230)에 가깝게 위치하며, 제 2 녹색 발광물질층(660)을 포함하는 제 2 녹색 발광부(600)를 포함한다. 또한, 제 2 발광층(220-G2)은 제 1 녹색 발광부(500)와 제 2 녹색 발광부(600) 사이에 위치하는 전하생성층(390A)을 포함한다.
도 8을 참조하면, 적색 발광다이오드(D2-R)는 반사 전극인 제 1 전극(210)과, 제 1 전극과 마주하는 투과(반투과) 전극인 제 2 전극(230)과, 제 1 및 제 2 전극(210, 230) 사이에 위치하는 제 3 발광층(220-R2, 적색 발광층)을 포함한다. 제 3 발광층(220-G2)은 제 1 전극(210)에 가깝게 위치하며, 제 1 적색 발광물질층(750)을 포함하는 제 1 적색 발광부(700)와, 제 2 전극(230)에 가깝게 위치하며, 제 2 적색 발광물질층(860)을 포함하는 제 2 적색 발광부(800)를 포함한다. 또한, 제 3 발광층(220-R2)은 제 1 적색 발광부(700)와 제 2 적색 발광부(800) 사이에 위치하는 전하생성층(790A)을 포함한다.
또한, 청색 유기발광다이오드(D2-B), 녹색 유기발광다이오드(D2-G), 적색 유기발광다이오드(D2-R)은 각각 광추출 향상을 위한 캡핑층(240)을 더욱 포함할 수 있다. 청색 유기발광다이오드(D2-B), 녹색 유기발광다이오드(D2-G), 적색 유기발광다이오드(D2-R)의 캡핑층(240)은 서로 연결되어 일체로 형성될 수 있다.
도 2의 유기발광표시장치(100)에서, 청색 유기발광다이오드(D2-B), 녹색 유기발광다이오드(D2-G), 적색 유기발광다이오드(D2-R)은 각각 제 1 화소영역(SP1), 제 2 화소영역(SP2), 제 3 화소영역(SP3)에 대응하여 위치한다.
청색 유기발광다이오드(D2-B), 녹색 유기발광다이오드(D2-G), 적색 유기발광다이오드(D2-R)에서 제 1 전극(210)은 양극일 수 있고, 제 2 전극(230)은 음극일 수 있다. 제 1 전극(210)은 반사 전극이고, 제 2 전극(230)은 투과(반투과) 전극이다. 일례로, 제 1 전극(210)은 ITO 또는 ITO/Ag/ITO 구조를 가지며, 제 2 전극(230)은 MgAg를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제 2 전극(230)이 MgAg로 이루어진 경우, Mg는 약 10 wt%로 도핑될 수 있다. 즉, 제 1 전극(210)은 제 1 광-투과율을 가지고, 제 2 전극(230)은 제 1 투과율보다 큰 제 2 투과율을 갖는다.
제 1 청색 발광부(300)는 제 1 전극(210)과 제 1 청색 발광물질층(350) 사이에 위치하는 제 1 정공수송층(320)과, 제 1 청색 발광물질층(350)과 전하생성층(390A) 사이에 위치하는 제 1 전자수송층(380) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 1 청색 발광부(300)는 제 1 전극(210)과 제 1 정공수송층(320) 사이에 위치하는 정공주입층(310)을 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 1 청색 발광부(300)는 제 1 정공수송층(320)과 제 1 청색 발광물질층(350) 사이에 위치하는 제 1 전자차단층(330)과, 제 1 청색 발광물질층(350)과 제 1 전자수송층(380) 사이에 위치하는 제 1 정공차단층(370) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다.
제 2 청색 발광부(400)는 전하생성층(390A)과 제 2 청색 발광물질층(460) 사이에 위치하는 제 2 정공수송층(420)과, 제 2 청색 발광물질층(460)과 제 2 전극(230) 사이에 위치하는 제 2 전자수송층(480) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 2 청색 발광부(400)는 제 2 전극(230)과 제 2 전자수송층(480) 사이에 위치하는 전자주입층(490)을 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 2 청색 발광부(400)는 제 2 정공수송층(420)과 제 2 청색 발광물질층(460) 사이에 위치하는 제 2 전자차단층(430)과, 제 2 청색 발광물질층(460)과 제 2 전자수송층(480) 사이에 위치하는 제 2 정공차단층(470) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다.
제 1 녹색 발광부(500)는 제 1 전극(210)과 제 1 녹색 발광물질층(550) 사이에 위치하는 제 1 정공수송층(520)과, 제 1 녹색 발광물질층(550)과 전하생성층(590A) 사이에 위치하는 제 1 전자수송층(580) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 1 녹색 발광부(500)는 제 1 전극(210)과 제 1 정공수송층(520) 사이에 위치하는 정공주입층(510)을 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 1 녹색 발광부(500)는 제 1 정공수송층(520)과 제 1 녹색 발광물질층(550) 사이에 위치하는 제 1 전자차단층(530)과, 제 1 녹색 발광물질층(550)과 제 1 전자수송층(580) 사이에 위치하는 제 1 정공차단층(570) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다.
제 2 청색 발광부(600)는 전하생성층(590A)과 제 2 녹색 발광물질층(660) 사이에 위치하는 제 2 정공수송층(620)과, 제 2 녹색 발광물질층(660)과 제 2 전극(230) 사이에 위치하는 제 2 전자수송층(680) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 2 녹색 발광부(600)는 제 2 전극(230)과 제 2 전자수송층(680) 사이에 위치하는 전자주입층(690)을 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 2 녹색 발광부(600)는 제 2 정공수송층(620)과 제 2 녹색 발광물질층(660) 사이에 위치하는 제 2 전자차단층(630)과, 제 2 녹색 발광물질층(660)과 제 2 전자수송층(680) 사이에 위치하는 제 2 정공차단층(670) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다.
제 1 적색 발광부(700)는 제 1 전극(210)과 제 1 적색 발광물질층(750) 사이에 위치하는 제 1 정공수송층(720)과, 제 1 적색 발광물질층(750)과 전하생성층(790A) 사이에 위치하는 제 1 전자수송층(780) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 1 적색 발광부(700)는 제 1 전극(210)과 제 1 정공수송층(720) 사이에 위치하는 정공주입층(710)을 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 1 적색 발광부(700)는 제 1 정공수송층(720)과 제 1 적색 발광물질층(750) 사이에 위치하는 제 1 전자차단층(730)과, 제 1 적색 발광물질층(750)과 제 1 전자수송층(780) 사이에 위치하는 제 1 정공차단층(770) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다.
제 2 적색 발광부(800)는 전하생성층(790A)과 제 2 적색 발광물질층(860) 사이에 위치하는 제 2 정공수송층(820)과, 제 2 적색 발광물질층(860)과 제 2 전극(230) 사이에 위치하는 제 2 전자수송층(880) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 2 적색 발광부(800)는 제 2 전극(230)과 제 2 전자수송층(880) 사이에 위치하는 전자주입층(890)을 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 2 적색 발광부(800)는 제 2 정공수송층(820)과 제 2 적색 발광물질층(860) 사이에 위치하는 제 2 전자차단층(830)과, 제 2 적색 발광물질층(860)과 제 2 전자수송층(880) 사이에 위치하는 제 2 정공차단층(870) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다.
청색 유기발광다이오드(D2-B)의 전하생성층(390A)은 N형 전하생성층(392)과 P형 전하생성층(394)이 접합된 PN접합 전하생성층일 수 있다. N형 전하생성층(392)은 제 1 전자수송층(380)과 제 2 정공수송층(420) 사이에 위치하고, P형 전하생성층(394)은 N형 전하생성층(392)과 제 2 정공수송층(420) 사이에 위치한다. N형 전하생성층(392)은 전자를 제 1 청색 발광부(300)의 제 1 청색 발광물질층(350)으로 전달하고, P형 전하생성층(394)은 정공을 제 2 청색 발광부(400)의 제 2 청색 발광물질층(460)으로 전달한다.
녹색 유기발광다이오드(D2-G)의 전하생성층(590A)은 N형 전하생성층(592)과 P형 전하생성층(594)이 접합된 PN접합 전하생성층일 수 있다. N형 전하생성층(592)은 제 1 전자수송층(580)과 제 2 정공수송층(620) 사이에 위치하고, P형 전하생성층(594)은 N형 전하생성층(592)과 제 2 정공수송층(620) 사이에 위치한다. N형 전하생성층(592)은 전자를 제 1 녹색 발광부(500)의 제 1 녹색 발광물질층(550)으로 전달하고, P형 전하생성층(594)은 정공을 제 2 녹색 발광부(600)의 제 2 녹색 발광물질층(660)으로 전달한다.
적색 유기발광다이오드(D2-R)의 전하생성층(790A)은 N형 전하생성층(792)과 P형 전하생성층(794)이 접합된 PN접합 전하생성층일 수 있다. N형 전하생성층(792)은 제 1 전자수송층(780)과 제 2 정공수송층(820) 사이에 위치하고, P형 전하생성층(794)은 N형 전하생성층(792)과 제 2 정공수송층(820) 사이에 위치한다. N형 전하생성층(792)은 전자를 제 1 적색 발광부(700)의 제 1 적색 발광물질층(750)으로 전달하고, P형 전하생성층(794)은 정공을 제 2 적색 발광부(800)의 제 2 적색 발광물질층(860)으로 전달한다.
일례로, N형 전하생성층(392, 592, 792)은 각각 독립적으로 전자 수송 물질에 알칼리금속(예를 들어, Li, Na, Ka, Rb, Cs) 및/또는 알칼리토금속(Mg, Ca, Sr, Ba, Ra)이 도핑된 물질을 포함할 수 있다. N형 전하생성층(392, 592, 792) 중에 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속의 함량은 약 1 내지 약 10 wt%일 수 있다.
P형 전하생성층(394, 594, 794)은 각각 독립적으로 정공 수송 물질에 정공 주입 물질(예를 들어, HAT-CN, F4-TCNQ 및/또는 F6-TCNQ)이 도핑된 물질을 포함할 수 있다. P형 전하생성층(394, 594, 794) 중에 정공 주입 물질의 함량은 약 2 내지 약 15 wt%일 수 있다.
정공주입층(310, 510, 710), 제 1 정공수송층(320, 520, 720), 제 1 전자차단층(330, 530, 730), 제 1 정공차단층(370, 570, 770), 제 1 전자수송층(380, 580, 780), 제 2 정공수송층(420, 620, 820), 제 2 전자차단층(430, 630, 830), 제 2 정공차단층(470, 670, 870), 제 2 전자수송층(480, 680, 880), 전자주입층(490, 690, 890), 전하생성층(390A, 590A, 790A)은 각각 청색 유기발광다이오드(D2-B), 녹색 유기발광다이오드(D2-G), 적색 유기발광다이오드(D1-R)에서 공통층일 수 있다. 즉, 청색 유기발광다이오드(D2-B), 녹색 유기발광다이오드(D2-G), 녹색 유기발광다이오드(D2-R)에서, 정공주입층(310, 510, 710), 제 1 정공수송층(320, 520, 720), 제 1 전자차단층(330, 530, 730), 제 1 정공차단층(370, 570, 770), 제 1 전자수송층(380, 580, 780), 제 2 정공수송층(420, 620, 820), 제 2 전자차단층(430, 630, 830), 제 2 정공차단층(470, 670, 870), 제 2 전자수송층(480, 680, 880), 전자주입층(490, 690, 890), 전하생성층(390A, 590A, 790A)은 서로 연결되어 일체로 형성될 수 있다. 정공주입층(310, 510, 710), 제 1 정공수송층(320, 520, 720), 제 1 전자차단층(330, 530, 730), 제 1 정공차단층(370, 570, 770), 제 1 전자수송층(380, 580, 780), 제 2 정공수송층(420, 620, 820), 제 2 전자차단층(430, 630, 830), 제 2 정공차단층(470, 670, 870), 제 2 전자수송층(480, 680, 880), 전자주입층(490, 690, 890)에 사용되는 물질 및 함량은 도 3 내지 도 5를 참조하면서 설명한 것과 동일할 수 있다.
형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(350)은 제 1 화합물(352) 및 제 2 화합물(354)을 포함한다. 제 1 화합물(352)은 제 1 청색 형광 화합물(형광 발광체 또는 형광 도펀트)이고, 전술한 화학식 1 내지 화학식 2의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 제 2 화합물(354)은 제 1 청색 호스트이고, 전술한 화학식 3 내지 화학식 4의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(460)은 제 3 화합물(462), 제 4 화합물(464), 제 5 화합물(466) 및 제 6 화합물(468)을 포함한다. 제 3 화합물(462)은 제 2 청색 형광 화합물(형광 발광체 또는 형광 도펀트)이고, 전술한 화학식 5 내지 화학식 6의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 제 4 화합물(464)은 인광 화합물(보조 도펀트)이고, 전술한 화학식 7 내지 화학식 8의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 제 5 화합물(466)은 제 2 청색 호스트이고, 전술한 화학식 3 내지 화학식 4의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 제 6 화합물(468)은 제 3 청색 호스트이고, 전술한 화학식 9 내지 화학식 10의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
제 1 청색 발광물질층(350)의 제 2 화합물(354) 및 제 2 청색 발광물질층(460)의 제 5 화합물(466)은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 제 2 청색 발광물질층(460)에서, 제 3 화합물(462)의 최대흡수파장과, 제 4 화합물(464)의 최대발광파장의 차이는 15 nm 이하일 수 있다. 이에 따라, 청색 유기발광다이오드(D2-B)의 발광 특성이 크게 향상된다.
청색 유기발광다이오드(D2-B)에서, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(460)은 제 1 청색 발광물질층(350)과 비교해서 투과 전극인 제 2 전극(230)에 가깝게 위치한다. 즉, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(460)은 투과 전극인 제 2 전극(230)과, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(350) 사이에 위치한다.
형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(350)의 제 1 발광피크 강도와, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(460)의 제 2 발광피크 강도의 차이는 0.1 이하일 수 있다. 이에 따라, 청색 유기발광다이오드(D2-B)에서 강한 캐버티 효과가 구현되면서, 청색 유기발광다이오드(D2-B)은 낮은 구동 전압과 크게 향상된 청색 발광 효율을 가질 수 있다. 또한, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(350)의 제 1 화합물(352)의 최대발광파장과, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(460)의 제 3 화합물(462)의 최대발광파장 사이의 차이는 15 nm일 수 있다. 이에 따라, 청색 유기발강다이오드(D1-B)의 발광 특성이 더욱 향상될 수 있다.
제 1 청색 발광물질층(350)에서 제 1 화합물(352) 및 제 2 화합물(354)의 함량, 제 2 청색 발광물질층(460)에서 제 3 화합물(462), 제 4 화합물(464), 제 5 화합물(466) 및 제 6 화합물(468)의 함량은 도 3에서 설명한 것과 동일할 수 있다.
한편, 제 1 전극(210)이 투과(반투과) 전극이고, 제 2 전극(230)이 반사 전극일 수 있다. 이때, 청색 유기발광다이오드(D2-B)에서 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층은 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층보다 투과 전극인 제 1 전극(210)에 가깝게 위치한다. 즉, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(460)은 제 1 전극(210)과 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(350) 사이에 위치한다.
형광 발광층인 제 1 녹색 발광물질층(550)은 제 7 화합물(552), 제 8 화합물(554) 및 제 9 화합물(556)을 포함한다. 형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층(660)은 제 10 화합물(662), 제 11 화합물(664) 및 제 12 화합물(666)을 포함한다.
제 1 녹색 발광물질층(550)의 제 7 화합물(552) 및 제 2 녹색 발광물질층(660)의 제 10 화합물(662)은 각각 제 1 지연형광 화합물(보조 도펀트) 및 제 2 지연형광 화합물(보조 도펀트)이다. 제 7 화합물(552) 및 제 10 화합물(662)은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 전술한 화학식 11 내지 화학식 12의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 일례로, 제 7 화합물(552) 및 제 10 화합물(662)은 각각 독립적으로 화학식 11에서 벤젠 고리에 치환되는 2개의 시아노기가 서로 오르쏘-위치 또는 메타-위치에 연결되는 화합물일 수 있다.
제 1 녹색 발광물질층(550)의 제 8 화합물(554) 및 제 2 녹색 발광물질층(660)의 제 11 화합물(664)은 각각 제 1 녹색 형광 화합물(형광 발광체 또는 형광 도펀트) 및 제 2 녹색 형광 화합물(형광 발광체 또는 형광 도펀트)이다. 제 8 화합물(554) 및 제 11 화합물(664)은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 전술한 화학식 13A 내지 화학식 14의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
제 1 녹색 발광물질층(550)의 제 9 화합물(556) 및 제 2 녹색 발광물질층(660)의 제 12 화합물(666)은 각각 제 1 녹색 호스트 및 제 2 녹색 호스트이다. 제 9 화합물(556) 및 제 12 화합물(666)은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 전술한 화학식 15 내지 화학식 16의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 녹색 발광물질층(550)의 제 9 화합물(556) 및 제 2 녹색 발광물질층(660)의 제 12 화합물(666)은 각각 독립적으로 제 1 청색 발광물질층(350)의 제 2 화합물(354)과 동일하거나 상이할 수 있다.
제 1 녹색 발광물질층(550)에서 제 7 화합물(552), 제 8 화합물(554) 및 제 9 화합물(556)의 함량 및 에너지 준위와, 제 2 녹색 발광물질층(660)에서 제 10 화합물(662), 제 11 화합물(664) 및 제 12 화합물(666)의 함량 및 에너지 준위는 각각 도 4에서 설명한 것과 동일할 수 있다. 발광 효율이 우수한 지연형광 화합물(752, 762)을 포함하는 2개의 녹색 발광물질층(550, 660)을 적용하여, 녹색 유기발광다이오드(D2-G)의 발광 효율 및 발광 수명이 개선된다. 또한, 색 순도가 우수한 녹색 형광 화합물(754, 764)을 포함하는 2개의 녹색 발광물질층(550, 660)을 적용하여, 녹색 유기발광다이오드(D2-G)의 색 순도를 향상시킬 수 있다.
형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(750)은 제 13 화합물(752), 제 14 화합물(754) 및 제 15 화합물(756)을 포함할 수 있다. 제 13 화합물(752)은 제 3 지연형광 화합물이고, 전술한 화학식 11 내지 화학식 12의 구조를 가질 수 있다. 제 13 화합물(752)는 화학식 11에서 벤젠 고리에 치환되는 2개의 시아노기가 서로 파라-위치에 화합물일 수 있다. 제 14 화합물(754)은 적색 형광 화합물이고, 전술한 화학식 17 내지 화학식 18의 구조를 가질 수 있다. 제 15 화합물(756)은 제 1 적색 호스트이고, 전술한 화학식 19 내지 화학식 20의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(860)은 제 16 화합물(862) 및 제 17 화합물(864)을 포함할 수 있다. 인광 화합물(인광 발광체 또는 인광 도펀트)인 제 16 화합물(862)은 전술한 화학식 21의 화합물 중에서 적어도 하나일 수 있다. 제 2 적색 호스트인 제 17 화합물(864)은 전술한 화학식 19 내지 화학식 20의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 제 1 적색 발광물질층(750)의 제 15 화합물(756) 및 제 2 적색 발광물질층(860)의 제 17 화합물(864)은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 제 1 적색 발광물질층(750)의 제 15 화합물(756) 및 제 2 적색 발광물질층(860)의 제 17 화합물(864)은 각각 독립적으로 제 1 청색 발광물질층(350)의 제 2 화합물(354)과 동일하거나 상이할 수 있다.
제 1 적색 발광물질층(750)에서 제 13 화합물(752), 제 14 화합물(754) 및 제 15 화합물(756)의 함량 및 제 2 적색 발광물질층(860)에서 제 16 화합물(862) 및 제 17 화합물(864)의 함량은 각각 도 5에서 설명한 것과 동일할 수 있다.
적색 유기발광다이오드(D2-R)에서, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(860)은 투과 전극인 제 2 전극(230)에 가깝게 위치한다. 즉, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(860)은 투과 전극인 제 2 전극(230)과 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(750) 상에 위치한다. 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(750)보다 높은 발광 효율을 가지는 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(860)이 투과 전극(230)에 가깝게 배치되어, 적색 유기발광다이오드(D2-R)의 발광 특성이 향상된다. 일례로, 제 2 적색 발광물질층(860)의 제 16 화합물(862)의 양자 효율은 제 1 적색 발광물질층(750)의 제 14 화합물(754)의 발광 효율보다 높을 수 있다.
반면, 제 1 전극(210)이 투과 전극이고, 제 2 전극(230)이 반사 전극일 수 있다. 이때, 적색 유기발광다이오드(D2-R)에서 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층은 형광 발광층인 제 2 청색 발광물질층보다 투과 전극인 제 1 전극(210)에 가깝게 위치한다. 즉, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(860)은 제 1 전극(210)과 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(750) 사이에 위치한다.
전술한 제 1 실시형태에서는 각각의 화소영역에서 청색, 녹색 및 적색으로 발광하는 유기발광표시장치 및 유기발광다이오드에 대하여 설명하였다. 이와 달리, 백색(W) 발광을 포함하는 풀-컬러 표시장치를 또한 구현할 수 있는데, 이에 대해서 설명한다.
도 9는 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 유기발광표시장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기발광표시장치(1000)는 제 1 화소영역(SP1), 제 2 화소영역(SP2) 및 제 3 화소영역(SP3)을 가지는 제 1 기판(1010)과, 제 1 기판(1010)과 마주하는 제 2 기판(1012)과, 제 1 기판(1010)과 제 2 기판(1012) 사이에 위치하며 백색 빛을 발광하는 유기발광다이오드(D)와, 유기발광다이오드(D)와 제 2 기판(1012) 사이에 위치하는 컬러필터층(1090)을 포함한다. 제 1 화소영역(SP1)은 청색 화소영역이고, 제 2 화소영역(SP2)은 녹색 화소영역이며, 제 3 화소영역(SP3)은 적색 화소영역일 수 있다. 필요에 따라, 제 1 기판(1010)은 백색 화소영역인 제 4 화소영역을 더욱 포함할 수 있다.
제 1 기판(1010) 및 제 2 기판(1012)은 각각 유리 기판, 플렉서블 기판 또는 고분자 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 기판(1010, 1012)은 각각 PI, PES, PEN, PET 및 PC 중에서 어느 하나로 형성될 수 있다. 제 2 기판(1012)은 생략될 수 있다.
박막트랜지스터(Tr)는 기판(1010) 상에 위치한다. 이와 달리, 기판(1010) 상에 버퍼층(도시하지 않음)이 형성되고, 박막트랜지스터(Tr)는 버퍼층 상에 형성될 수도 있다. 도 2에서 설명한 바와 같이, 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층, 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고, 구동 소자로 기능한다.
박막트랜지스터(Tr) 상에는 평탄화층(1070)이 위치한다. 평탄화층(1070)은 상면이 평탄하며, 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(도시하지 않음)을 노출하는 드레인 컨택홀(1072)을 갖는다.
유기발광다이오드(D)는 평탄화층(1070) 상에 위치하며, 컬러필터층(1090)에 대응된다. 유기발광다이오드(D)는 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(도시하지 않음)에 연결되는 제 1 전극(1110)과, 제 1 전극(1110) 상에 순차 위치하는 발광층(1120) 및 제 2 전극(1130)을 포함한다. 유기발광다이오드(D)는 제 1 내지 제 3 화소영역(SP1, SP2, SP3)에서 각각 백색 광을 발광한다.
제 1 전극(1110)은 제 1 내지 제 3 화소영역(SP1, SP2, SP3) 별로 분리, 형성되고, 제 2 전극(1130)은 제 1 내지 제 3 화소영역(SP1, SP2, SP3)에 대응하여 일체로 형성된다. 제 1 전극(1110)은 양극과 음극 중에서 하나일 수 있고, 제 2 전극(1130)은 양극과 음극 중에서 다른 하나일 수 있다. 또한, 제 1 전극(1110)은 반사 전극이고, 제 2 전극(1130)은 투과(반투과) 전극일 수 있다. 선택적으로, 제 1 전극(1110)은 투과(반투과) 전극이고, 제 2 전극(1130)은 반사 전극일 수 있다.
예를 들어, 제 1 전극(1110)은 양극일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질, 예를 들어 투명 도전성 산화물(TCO)로 이루어지는 투명 도전성 산화물층을 포함할 수 있다. 제 2 전극(1130)은 음극일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질, 예를 들어 저-저항 금속으로 이루어지는 금속물질층을 포함할 수 있다. 일례로, 제 1 전극(1110)의 투명 도전성 산화물층은 ITO, IZO, ITZO, SnO, ZnO, ICO, AZO 및/또는 이들의 조합을 포함하고, 제 2 전극(1130)은 Al, Mg, Ca, Ag, 이들의 합금(예를 들어, Mg-Ag 합금) 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따른 유기발광표시장치(1000)는 발광층(1120)에서 발광된 빛이 제 2 전극(1130)을 통해 컬러필터층(1090)으로 입사되므로, 제 2 전극(1130)은 빛이 투과될 수 있도록 얇은 두께를 갖는다.
제 1 전극(1110) 상에 발광층(1120)이 형성된다. 발광층(1120)은 서로 다른 색을 발광하는 적어도 2개의 발광부를 포함한다. 각각의 발광부는 각각 발광물질층(EML)의 단층 구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 각각의 발광부는 각각 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 전자차단층(EBL), 정공차단층(HBL), 전자수송층(ETL) 및 전자주입층(EIL) 중 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 또한, 발광층(1120)은 발광부 사이에 위치하는 전하생성층(CGL)을 더욱 포함할 수 있다.
평탄화층(1070) 상에는 제 1 전극(1110)의 가장자리를 덮는 뱅크층(1074)이 형성된다. 뱅크층(1074)은 제 1 내지 제 3 화소영역(SP1, SP2, SP3) 각각에 대응하여, 제 1 전극(1110)의 중앙을 노출한다.
전술한 바와 같이, 유기발광다이오드(D)는 제 1 내지 제 3 화소영역(SP1, SP2, SP3)에서 백색 광을 발광하므로, 발광층(1120)은 제 1 내지 제 3 화소영역(SP1, SP2, SP3)에서 분리될 필요 없이 공통층으로 형성될 수 있다. 뱅크층(1074)은 제 1 전극(1110) 가장자리에서의 전류 누석을 막기 위해 형성되며, 뱅크층(1074)은 생략될 수 있다.
유기발광표시장치(1000)는 외부 수분이 유기발광다이오드(D)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 제 2 전극(1130) 상에 위치하는 인캡슐레이션 필름(1080)을 더욱 포함할 수 있다. 또한, 유기발광표시장치(1000)는 외부광의 반사를 줄이기 위해, 제 1 기판(1010) 하부 또는 제 2 기판(1012)의 상부에 위치하는 편광판(도시하지 않음)을 더욱 포함할 수 있다.
컬러필터층(1090)이 유기발광다이오드(D) 또는 인캡슐레이션 필름(1080) 상에 위치한다. 일례로, 컬러필터층(1090)은 제 1 화소영역(SP1)에 대응되는 제 1 컬러필터층(1092), 제 2 화소영역(SP2)에 대응되는 제 2 컬러필터층(1094) 및 제 3 화소영역(SP3)에 대응되는 제 3 컬러필터층(1096)을 포함할 수 있다. 제 1 컬러필터층(1092)은 청색 컬러필터층이고, 제 2 컬러필터층(1094)은 녹색 컬러필터층이며, 제 3 컬러필터층(1096)은 적색 컬러필터층일 수 있다.
예를 들어, 제 1 컬러필터층(1092)은 청색 염료(dye)와 청색 안료(pigment) 중 적어도 하나를 포함하고, 제 2 컬러필터층(1094)은 녹색 염료와 녹색 안료 중 적어도 하나를 포함하며, 제 3 컬러필터층(1096)은 적색 염료와 적색 안료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 컬러필터층(1090)은 접착층(도시하지 않음)에 의하여 유기발광다이오드(D)에 부착될 수 있다. 이와 달리, 컬러필터층(1090)은 유기발광다이오드(D)의 바로 위에 형성될 수 있다.
도 9에서, 유기발광다이오드(D)에서 방출된 빛은 제 2 전극(1030)을 통과하고, 컬러필터층(1090)은 유기발광다이오드(D)의 상부에 배치되고 있다. 즉, 유기발광표시장치(1000)는 상부 발광 방식일 수 있다. 이와 달리, 유기발광표시장치(1000)가 하부 발광 방식인 경우, 유기발광다이오드(D)의 빛은 제 1 전극(1110)을 통과하고, 컬러필터층(1080)은 유기발광다이오드(D)와 제 1 기판(1010) 사이에 배치될 수도 있다.
도시하지 않았으나, 유기발광다이오드(D)와 컬러필터층(1090) 사이에는 색변환층이 구비될 수도 있다. 색변환층은 제 1 화소영역(SP1), 제 2 화소영역(SP2) 및 제 3 화소영역(SP3)에 각각 대응하며, 청색 색변환층, 녹색 색변환층 및 적색 색변환층을 포함하며, 유기발광다이오드(D)로부터 방출된 백색 광을 각각 청색, 녹색 및 적색으로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 색변환층은 양자점을 포함할 수 있다. 따라서, 유기발광표시장치(1000)의 색 순도가 더욱 향상될 수 있다. 선택적인 실시형태에서, 컬러필터층(1090) 대신에 색변환층이 포함될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 유기발광다이오드(D)로부터 방출된 백색 빛은 제 1 내지 제 3 화소영역(SP1, SP2, SP3) 각각에 대응되는 청색 컬러필터(1092), 녹색 컬러필터(1094), 적색 컬러필터(1096)를 통과한다. 이에 따라, 제 1 화소영역(SP1), 제 2 화소영역(SP2), 제 3 화소영역(SP3)에서 각각 청색, 녹색 및 적색 빛이 표시된다.
본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기발광표시장치에 적용될 수 있는 유기발광다이오드에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 10은 본 발명의 예시적인 제 3 실시형태에 따라 3개의 발광부가 탠덤 구조를 이루는 유기발광다이오드를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 유기발광다이오드(D3)는 서로 마주하는 제 1 전극(1110) 및 제 2 전극(1130)과, 제 1 및 제 2 전극(1110, 1130) 사이에 위치하는 발광층(1120)을 포함한다. 제 1 전극(1110) 및 제 2 전극(1130) 중에서 하나는 양극이고, 제 1 전극(1110) 및 제 2 전극(1130) 중에서 다른 하나는 음극이다. 한편, 제 1 전극(1110) 및 제 2 전극(1130) 중에서 하나는 반사 전극이고, 제 1 전극(1110) 및 제 2 전극(1130) 중에서 다른 하나는 투과(반투과) 전극이다. 이하에서는 제 1 전극(1110)이 반사 전극이고, 제 2 전극(1130)이 투과(반투과) 전극인 경우를 중심으로 유기발광다이오드(D3)를 설명한다. 또한, 유기발광다이오드(D3)는 광추출 향상을 위한 캡핑층(1140)을 더욱 포함할 수 있다.
발광층(1120)은 제 1 전극과 제 2 전극(1130) 사이에 위치하는 제 1 발광부(1200)와, 제 1 발광부(1200)와 제 2 전극(1130) 사이에 위치하는 제 2 발광부(1300)와, 제 2 발광부(1300)와 제 2 전극(1130) 사이에 위치하는 제 3 발광부(1400)를 포함한다. 또한, 발광층(1120)은 제 1 발광부(1200)와 제 2 발광부 사이에 위치하는 제 1 전하생성층(1290)와, 제 2 발광부(1300)와 제 3 발광부(1400) 사이에 위치하는 제 2 전하생성층(1390)을 더욱 포함할 수 있다.
제 1 발광부(1200), 제 2 발광부(1300) 및 제 3 발광부(1400) 중에서 하나는 청색 형광 발광층일 수 있고, 제 1 발광부(1200), 제 2 발광부(1300) 및 제 3 발광부(1400) 중에서 다른 하나는 PSF 청색 발광층일 수 있으며, 제 1 발광부(1200), 제 2 발광부(1300) 및 제 3 발광부(1400) 중에서 나머지는 적색-녹색 발광층일 수 있다. 이하에서는 제 1 발광부(1200)가 청색 형광 발광층이고, 제 3 발광부(1400)가 PSF 청색 발광층이며, 제 2 발광부(1300)가 적색-녹색 발광층인 경우를 중심으로 유기발광다이오드(D3)를 설명한다.
제 1 발광부(1200, 청색 형광 발광부)는 청색 발광층인 제 1 청색 발광물질층(1250)을 포함한다. 제 1 발광부(1200)는 제 1 전극(1110)과 제 1 청색 발광물질층(1250) 사이에 위치하는 제 1 정공수송층(1220)과, 제 1 청색 발광물질층(1250)과 제 1 전하생성층(1290) 사이에 위치하는 제 1 전자수송층(1280) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 1 발광부(1200)는 제 1 전극(1110)과 제 1 정공수송층(1220) 사이에 위치하는 정공주입층(1210)을 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 1 발광부(1200)는 제 1 정공수송층(1220)과 제 1 청색 발광물질층(1250) 사이에 위치하는 제 1 전자차단층(1230)과, 제 1 청색 발광물질층(1250)과 제 1 전자수송층(1280) 사이에 위치하는 제 1 정공차단층(1270) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다.
제 2 발광부(1300, 적록색 발광부)는 제 1 층(1340A) 및 제 2 층(1340B)을 포함하는 적록색 발광물질층(1340)을 포함한다. 제 2 발광부(1300)는 제 1 전하생성층(1190)과 적록색 발광물질층(1340) 사이에 위치하는 제 2 정공수송층(1320)과, 적록색 발광물질층(1340)과 제 2 전하생성층(1390) 사이에 위치하는 제 2 전자수송층(1380) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 2 발광부(1300)는 제 2 정공수송층(1320)과 적록색 발광물질층(1250) 사이에 위치하는 제 2 전자차단층(1330)과, 적록색 발광물질층(1340)과 제 2 전자수송층(1380) 사이에 위치하는 제 2 정공차단층(1370) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다.
제 3 발광부(1400, 청색 PSF 형광 발광부)는 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(1460)을 포함한다. 제 3 발광부(1400)는 제 2 전하생성층(1290)과 제 2 청색 발광물질층(1460) 사이에 위치하는 제 3 정공수송층(1420)과, 제 2 청색 발광물질층(1460)과 제 2 전극(1130) 사이에 위치하는 제 3 전자수송층(1480) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 3 발광부(1200)는 제 3 전자수송층(1380)과 제 2 전극(1130) 사이에 위치하는 전자주입층(1490)을 더욱 포함할 수 있다. 또한, 제 3 발광부(1400)는 제 3 정공수송층(1420)과 제 2 청색 발광물질층(1460) 사이에 위치하는 제 3 전자차단층(1430)과, 제 2 청색 발광물질층(1460)과 제 3 전자수송층(1480) 사이에 위치하는 제 3 정공차단층(1470) 중에서 적어도 하나를 더욱 포함할 수 있다.
제 1 전하생성층(1290)은 제 1 발광부(1200)와 제 2 발광부(1300) 사이에 위치한다. 즉, 제 1 발광부(1200)와 제 2 발광부(1300)는 제 1 전하생성층(1290)에 의해 연결된다. 제 1 전하생성층(1290)은 제 1 N형 전하생성층(1292)과 제 1 P형 전하생성층(1294)이 접합된 PN접합 전하생성층일 수 있다.
제 1 N형 전하생성층(1292)은 제 1 전자수송층(1280)과 제 2 정공수송층(1320) 사이에 위치하고, 제 1 P형 전하생성층(1294)은 제 1 N형 전하생성층(1292)과 제 2 정공수송층(1320) 사이에 위치한다. 제 1 N형 전하생성층(1292)은 전자를 제 1 발광부(1200)의 제 1 청색 발광물질층(1250)으로 전달하고, 제 1 P형 전하생성층(1292)은 정공을 제 2 발광부(1300)의 적록색 발광물질층(1340)으로 전달한다.
제 2 전하생성층(1390)은 제 2 발광부(1300)와 제 3 발광부(1400) 사이에 위치한다. 즉, 제 2 발광부(1300)와 제 3 발광부(1400)는 제 2 전하생성층(1390)에 의해 연결된다. 제 2 전하생성층(1390)은 제 2 N형 전하생성층(1392)과 제 2 P형 전하생성층(1394)이 접합된 PN접합 전하생성층일 수 있다.
제 2 N형 전하생성층(1392)은 제 2 전자수송층(1380)과 제 3 정공수송층(1420) 사이에 위치하고, 제 2 P형 전하생성층(1394)은 제 2 N형 전하생성층(1392)과 제 3 정공수송층(1420) 사이에 위치한다. 제 1 N형 전하생성층(1392)은 전자를 제 2 발광부(1300)의 적록색 발광물질층(1340)으로 전달하고, 제 2 P형 전하생성층(1394)은 정공을 제 3 발광부(1400)의 제 2 청색 발광물질층(1460)으로 전달한다.
유기발광다이오드(D3)에서, 정공주입층(1210), 제 1 정공수송층(1220), 제 1 전자차단층(1230, 530, 730), 제 1 정공차단층(1270), 제 1 전자수송층(1280), 제 1 전하생성층(1290), 제 2 정공수송층(1320), 제 2 전자차단층(1330), 제 2 정공차단층(1370), 제 2 전자수송층(1380), 제 2 전하생성층(1390), 제 3 정공수송층(1420), 제 3 전자차단층(1430), 제 3 정공차단층(1470), 제 3 전자수송층(1480) 및 전자주입층(1490(에 사용되는 물질 및 함량은 도 3 내지 도 8을 참조하면서 설명한 것과 동일할 수 있다.
형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(1250)은 제 1 화합물(1252) 및 제 2 화합물(1254)을 포함한다. 제 1 화합물(1252)은 제 1 청색 형광 화합물(형광 발광체 또는 형광 도펀트)이고, 전술한 화학식 1 내지 화학식 2의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 제 2 화합물(1254)은 제 1 청색 호스트이고, 전술한 화학식 3 내지 화학식 4의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(1460)은 제 3 화합물(1462), 제 4 화합물(1464), 제 5 화합물(1466) 및 제 6 화합물(1468)을 포함한다. 제 3 화합물(1462)은 제 2 청색 형광 화합물(형광 발광체 또는 형광 도펀트)이고, 전술한 화학식 5 내지 화학식 6의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 제 4 화합물(1464)은 인광 화합물(보조 도펀트)이고, 전술한 화학식 7 내지 화학식 8의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 제 5 화합물(1466)은 제 2 청색 호스트이고, 전술한 화학식 3 내지 화학식 4의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 제 6 화합물(1468)은 제 3 청색 호스트이고, 전술한 화학식 9 내지 화학식 10의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
제 1 청색 발광물질층(1250)의 제 2 화합물(1254) 및 제 2 청색 발광물질층(1460)의 제 5 화합물(1466)은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 제 1 청색 발광물질층(1250)에서 제 1 화합물(1252) 및 제 2 화합물(1254)의 함량, 제 2 청색 발광물질층(1460)에서 제 3 화합물(1462), 제 4 화합물(1464), 제 5 화합물(1466) 및 제 6 화합물(1468)의 함량은 도 3에서 설명한 것과 동일할 수 있다.
PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(1460)은 제 1 청색 발광물질층(1250)과 비교해서 투과 전극인 제 2 전극(1130)에 가깝게 위치한다. 즉, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(1460)은 투과 전극인 제 2 전극(1130)과, 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(1250) 사이에 위치한다.
한편, 제 1 전극(1110)이 투과(반투과) 전극이고, 제 2 전극(1130)이 반사 전극일 수 있다. 이때, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층은 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층보다 투과 전극인 제 1 전극(1110)에 가깝게 위치한다. 즉, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(1460)은 제 1 전극(1210)과 형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(1250) 사이에 위치한다.
적록색 발광물질층(1340)을 구성하는 제 1 층(1340A)과 제 2 층(1340B) 중에서 어느 하나는 적색 발광물질층이고, 제 1 층(1340A)과 제 2 층(1340B) 중에서 다른 하나는 녹색 발광물질층이다. 이하에서는 제 1 층(1340A)이 적색 발광물질층이고, 제 2 층(1340B)이 녹색 발광물질층인 경우를 중심으로 유기발광다이오드(D3)의 구성을 설명한다.
적색 발광물질층일 수 있는 제 1 층(1340A)은 제 1 적색 발광물질층(1350A)과, 제 1 적색 발광물질층(1350A)과 제 2 층(1340B) 사이에 위치하는 제 2 적색 발광물질층(1360A)를 포함한다.
형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(1350A)은 제 13 화합물(1352a), 제 14 화합물(1354a) 및 제 15 화합물(1356a)을 포함할 수 있다. 제 13 화합물(1352a)은 제 3 지연형광 화합물이고, 전술한 화학식 11 내지 화학식 12의 구조를 가질 수 있다. 제 13 화합물(1352a)는 화학식 11에서 벤젠 고리에 치환되는 2개의 시아노기가 서로 파라-위치에 화합물일 수 있다. 제 14 화합물(1354a)은 적색 형광 화합물이고, 전술한 화학식 17 내지 화학식 18의 구조를 가질 수 있다. 제 15 화합물(1356a)은 제 1 적색 호스트이고, 전술한 화학식 19 내지 화학식 20의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(1360A)은 제 16 화합물(1362a) 및 제 17 화합물(1364a)을 포함할 수 있다. 인광 화합물(인광 발광체 또는 인광 도펀트)인 제 16 화합물(1362a)은 전술한 화학식 21의 화합물 중에서 적어도 하나일 수 있다. 제 2 적색 호스트인 제 17 화합물(1364a)은 전술한 화학식 19 내지 화학식 20의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 제 1 적색 발광물질층(1350A)의 제 15 화합물(1356a) 및 제 2 적색 발광물질층(1360A)의 제 17 화합물(1364a)은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 제 1 적색 발광물질층(1340A)의 제 15 화합물(1356a) 및 제 2 적색 발광물질층(1360A)의 제 17 화합물(1364a)은 각각 독립적으로 제 1 청색 발광물질층(1250)의 제 2 화합물(1254)과 동일하거나 상이할 수 있다.
제 1 적색 발광물질층(1350A)에서 제 13 화합물(1352a), 제 14 화합물(1354a) 및 제 15 화합물(1356a)의 함량 및 제 2 적색 발광물질층(1360A)에서 제 16 화합물(1362a) 및 제 17 화합물(1364a)의 함량은 각각 도 5에서 설명한 것과 동일할 수 있다.
적색 발광물질층(1340A)에서 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(1360A)은 투과 전극인 제 2 전극(1130)에 가깝게 위치한다. 즉, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(1360A)은 투과 전극인 제 2 전극(1130)과 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(1350A) 상에 위치한다.
반면, 제 1 전극(1110)이 투과 전극이고, 제 2 전극(1130)이 반사 전극일 수 있다. 이때, 적색 발광물질층(1340A)에서 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층은 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층보다 투과 전극인 제 1 전극(210)에 가깝게 위치한다. 즉, 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(1360B)은 제 1 전극(1110)과 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(1350A) 사이에 위치한다.
녹색 발광물질층일 수 있는 제 1 층(1340B)은 제 1 녹색 발광물질층(1350B)과, 제 1 녹색 발광물질층(1350B)과 제 2 정공차단층(1370) 사이에 위치하는 제 2 녹색 발광물질층(1360B)를 포함한다.
형광 발광층인 제 1 녹색 발광물질층(1350A)은 제 7 화합물(1352b), 제 8 화합물(1354b) 및 제 9 화합물(1356b)을 포함한다. 형광 발광층인 제 2 녹색 발광물질층(1360B)은 제 10 화합물(1362b), 제 11 화합물(1364b) 및 제 12 화합물(1366b)을 포함한다.
제 1 녹색 발광물질층(1350B)의 제 7 화합물(1352b) 및 제 2 녹색 발광물질층(1360B)의 제 10 화합물(1362a)은 각각 제 1 지연형광 화합물(보조 도펀트) 및 제 2 지연형광 화합물(보조 도펀트)이다. 제 7 화합물(1362b) 및 제 10 화합물(1362b)은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 전술한 화학식 11 내지 화학식 12의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 일례로, 제 7 화합물(1352b) 및 제 10 화합물(1362b)은 각각 독립적으로 화학식 11에서 벤젠 고리에 치환되는 2개의 시아노기가 서로 오르쏘-위치 또는 메타-위치에 연결되는 화합물일 수 있다.
제 1 녹색 발광물질층(1350B)의 제 8 화합물(1354b) 및 제 2 녹색 발광물질층(1360B)의 제 11 화합물(1364b)은 각각 제 1 녹색 형광 화합물(형광 발광체 또는 형광 도펀트) 및 제 2 녹색 형광 화합물(형광 발광체 또는 형광 도펀트)이다. 제 8 화합물(1364b) 및 제 11 화합물(1364b)은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 전술한 화학식 13A 내지 화학식 14의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다.
제 1 녹색 발광물질층(1350B)의 제 9 화합물(1356b) 및 제 2 녹색 발광물질층(1360B)의 제 12 화합물(1366b)은 각각 제 1 녹색 호스트 및 제 2 녹색 호스트이다. 제 9 화합물(1356b) 및 제 12 화합물(1366b)은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 전술한 화학식 15 내지 화학식 16의 구조를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 제 1 녹색 발광물질층(1350B)의 제 9 화합물(1356b) 및 제 2 녹색 발광물질층(1360B)의 제 12 화합물(1366b)은 각각 독립적으로 제 1 청색 발광물질층(1250)의 제 2 화합물(1254)과 동일하거나 상이할 수 있다.
제 1 녹색 발광물질층(1350B)에서 제 7 화합물(1352b), 제 8 화합물(1354b) 및 제 9 화합물(1356b)의 함량 및 에너지 준위와, 제 2 녹색 발광물질층(1360B)에서 제 10 화합물(1362b), 제 11 화합물(1364b) 및 제 12 화합물(1366b)의 함량 및 에너지 준위는 각각 도 4에서 설명한 것과 동일할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 적록색 발광물질층(1340)은 제 1 층(1340A)과 제 2층(1340B) 사이에 황록색 발광물질층일 수 있는 제 3 층을 더욱 포함할 수 있다. 제 3 층(도시하지 않음)은 황록색 호스트 및 황록색 도펀트(황록색 발광체)를 포함할 수 있다. 황록색 호스트는 제 2 화합물(1254), 제 5 화합물(1466), 제 6 화합물(1468), 제 9 화합물(1356b), 제 12 화합물(1366b), 제 15 화합물(1356a) 및 제 17 화합물(1364a) 중에서 적어도 하나, 예를 들어, 제 9 화합물(1356b), 제 12 화합물(1366b), 제 15 화합물(1356a) 및 제 17 화합물(1364a) 중에서 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
황록색 도펀트는 황록색 인광 화합물, 황록색 형광 화합물 및 황록색 지연형광 화합물 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 황록색 도펀트는 5,6,11,12-테트라페닐나프탈렌(5,6,11,12-Tetraphenylnaphthalene; Rubrene), 2,8-디-터르-부틸-5,11-비스(4-터르-부틸페닐)-6,12-디페닐테트라센(2,8-Di-tert-butyl-5,11-bis(4-tert-butylphenyl)-6,12-diphenyltetracene; TBRb), 비스(2-페닐벤조티아졸라토)(아세틸아세토네이트)이리듐(Ⅲ)(Bis(2-phenylbenzothiazolato)(acetylacetonate)irdium(Ⅲ); Ir(BT)2(acac)), 비스(2-(9,9-디에틸-플루오렌-2-일)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸라토)(아세틸아세토네이트)이리듐(Ⅲ)(Bis(2-(9,9-diethytl-fluoren-2-yl)-1-phenyl-1H-benzo[d]imdiazolato)(acetylacetonate)iridium(Ⅲ); Ir(fbi)2(acac)), 비스(2-페닐피리딘)(3-(피리딘-2-일)-2H-크로멘-2-오네이트)이리듐(Ⅲ)(Bis(2-phenylpyridine)(3-(pyridine-2-yl)-2H-chromen-2-onate)iridium(Ⅲ); fac-Ir(ppy)2Pc), 비스(2-(2,4-디플루오로페닐)퀴놀린)(피콜리네이트)이리듐(Ⅲ)(Bis(2-(2,4-difluorophenyl)quinoline)(picolinate)iridium(Ⅲ); FPQIrpic), 비스(4-페닐티에노[3,2-c]피리디나토-N,C2'(아세틸아세토네이트)이리듐(Ⅲ) (Bis(4-phenylthieno[3,2-c]pyridinato-N,C2') (acetylacetonate) iridium(Ⅲ); PO-01) 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
형광 발광층인 제 1 청색 발광물질층(1250)의 제 1 발광피크 강도와, PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(1460)의 제 2 발광피크 강도의 차이는 0.1 이하일 수 있다. 또한, 청색 발광물질층(1250, 1460) 중에서 PSF 발광층인 제 2 청색 발광물질층(1460)은 제 1 청색 발광물질층(1250)과 비교해서 투과 전극인 제 2 전극(1130)에 가깝게 위치한다. 이에 따라, 유기발광다이오드(D3)에서 강한 캐버티 효과가 구현되면서, 유기발광다이오드(D3)는 낮은 구동 전압과 크게 향상된 청색 발광 효율을 가질 수 있다. 제 2 청색 발광물질층(1460)에서, 제 3 화합물(1462)의 최대흡수파장과, 제 4 화합물(1464)의 최대발광파장의 차이는 15 nm 이하일 수 있다. 이에 따라, 유기발광다이오드(D3)의 발광 특성이 크게 향상된다.
또한, 적색 발광물질층(1340A) 중에서 형광 발광층인 제 1 적색 발광물질층(1350A)보다 높은 발광 효율을 가지는 인광 발광층인 제 2 적색 발광물질층(1360A)이 투과 전극(1130)에 가깝게 배치되어, 유기발광다이오드(D3)의 발광 특성이 향상된다.
또한, 녹색 발광물질층(1340B)는 각각 발광 효율이 우수한 지연형광 화합물(1352b, 1362b)을 포함하는 2개의 녹색 발광물질층(1350B, 1360B)을 적용하여, 유기발광다이오드(D3)의 발광 효율 및 발광 수명이 개선된다. 또한, 색 순도가 우수한 녹색 형광 화합물(1354b, 1364b)을 포함하는 2개의 녹색 발광물질층(1350B, 1360B)을 적용하여, 유기발광다이오드(D3)의 색 순도를 향상시킬 수 있다. 탠덤 구조를 채택하여, 구동 전압이 낮으면서, 발광 효율 및 색 순도가 우수한 백색 발광하는 유기발광다이오드(D3)를 구현할 수 있다.
이하, 예시적인 실시형태를 통하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되지 않는다.
[녹색 유기발광다이오드]
실시예 1 (Ex1): 유기발광다이오드 제조
탠덤 구조를 갖는 2개의 발광부 각각에 지연형광 화합물을 적용한 유기 발광다이오드를 제조하였다.
양극 (ITO, 10 nm); 정공주입층 (NPB (98 wt%), HAT-CN (2 wt%), 3 nm); 제 1 정공수송층 (NPB, 30 nm); 제 1 전자차단층 (TAPC, 10 nm), 제 1 발광물질층 (화학식 16의 GH-11 (50 wt%), 화학식 12의 TD-1 (49.2 wt%), 화학식 14의 G-FD-4 (0.8 wt%), 35 nm); 제 1 정공차단층 (B3PYMPM, 10 nm); 제 1 전자수송층 (TPBi, 15 nm); n-CGL (TPBi (98 wt%), Li (2 wt%), 12 nm); p-CGL (NPB (98 wt%), HAT-CN (2 wt%), 8 nm); 제 2 정공수송층(NPB, 40~120 nm); 제 2 전자차단층 (TAPC, 10 nm); 제 2 발광물질층 (화학식 16의 GH-7 (50 wt%), 화학식 12의 TD-1 (49.5 wt%), 화학식 14의 G-FD-1 (0.5 wt%), 35 nm), 제 2 정공차단층 (B3PYMPM, 10 nm), 제 2 전자수송층 (TPBi, 30 nm), 전자주입층 (LiF, 8 nm); 음극(Ag:Mg, 15 nm), CPL (60 nm).
아래에 발광층 및 CPL에 사용된 유기 화합물의 구조를 나타낸다.
실시예 2 (Ex2): 유기발광다이오드 제조
제 1 발광물질층을 화학식 16의 GH-7 (50 wt%), 화학식 12의 TD-1 (49.5 wt%), 화학식 14의 G-FD-1 (0.5 wt%)로, 제 2 발광물질층을 화학식 16의 GH-11 (50 wt%), 화학식 12의 TD-1 (49.2 wt%), 화학식 14의 G-FD-4 (0.8 wt%)로 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 3 (Ex3): 유기발광다이오드 제조
제 1 발광물질층과 제 2 발광물질층을 화학식 16의 GH-11 (50 wt%), 화학식 12의 TD-1 (49.2 wt%), 화학식 14의 G-FD-4 (0.8 wt%)로 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 4 (Ex4): 유기발광다이오드 제조
제 1 발광물질층을 화학식 16의 GH-7 (50 wt%), 화학식 12의 TD-1 (49.2 wt%), 화학식 14의 G-FD-4 (0.2 wt%)로, 제 2 발광물질층을 화학식 16의 GH-11 (50 wt%), 화학식 12의 TD-1 (49.2 wt%), 화학식 14의 G-FD-4 (0.8 wt%)로 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 5 (Ex5): 유기발광다이오드 제조
제 1 발광물질층과 제 2 발광물질층을 화학식 16의 GH-11 (60 wt%), 화학식 12의 TD-1 (39.2 wt%), 화학식 14의 G-FD-4 (0.8 wt%)로 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 1 (Ref1): 유기발광다이오드 제조
제 1 발광물질층과 제 2 발광물질층을 각각 화학식 16의 GH-1 (94 wt%), 아래에 표시한 녹색 인광 화합물인 G-PD (4 wt%)로 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 2 (Ref2): 유기발광다이오드 제조
제 2 발광물질층을 화학식 16의 GH-1 (94 wt%), G-PD (4 wt%)로 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 3 (Ref3): 유기발광다이오드 제조
제 1 발광물질층을 화학식 16의 GH-1 (94 wt%), G-PD (4 wt%)로 변경한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 4 (Ref4): 유기발광다이오드 제조
제 2 발광물질층을 화학식 16의 GH-1 (94 wt%), G-PD (4 wt%)로 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 1: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 1 내지 실시예 4와, 비교예 1 내지 비교예 4에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 발광 특성을 측정하였다. 구체적으로 각각의 발광다이오드에 대한 구동 전압 (ㅍ), 색 좌표 (CIEx, CIEy), 전류 효율 (cd/A), 전력 효율 (lm/W), 발광 휘도 (cd/m2), 최대전계파장 (ELmax, nm), 반치폭(FWHM), 발광 수명 (T95, 시간)을 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
| 샘플 | V | CIEx | CIEy | cd/A | lm/W | cd/m2 | ELmax (nm) |
FWHM (nm) |
T95 (hr) |
| Ref1 | 5.80 | 0.240 | 0.717 | 304.3 | 164.7 | 6373 | 528 | 28 | 1500 |
| Ref2 | 5.63 | 0.218 | 0.735 | 257.6 | 143.8 | 6221 | 530 | 24 | 900 |
| Ref3 | 5.59 | 0.240 | 0.718 | 310.8 | 174.6 | 6355 | 530 | 27 | 850 |
| Ref4 | 6.23 | 0.256 | 0.709 | 282.9 | 142.8 | 6452 | 532 | 28 | 1000 |
| Ex1 | 5.63 | 0.250 | 0.717 | 331.6 | 185.0 | 6418 | 532 | 25 | 900 |
| Ex2 | 5.65 | 0.237 | 0.723 | 312.9 | 174.0 | 6338 | 530 | 24 | 900 |
| Ex3 | 5.64 | 0.243 | 0.721 | 335.7 | 187.0 | 6376 | 532 | 25 | 1400 |
| Ex4 | 5.58 | 0.252 | 0.715 | 318.6 | 179.5 | 6429 | 532 | 25 | 1250 |
| Ex5 | 5.61 | 0.258 | 0.707 | 343.5 | 192.3 | 6469 | 532 | 29 | 700 |
표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 1-4에서 제조된 유기발광다이오드와 비교해서, 실시예 1-5에서 제조된 유기발광다이오드의 구동 전압은 최대 10.0% 낮아졌고, 전류 효율, 전력 효율, 발광 휘도 및 발광 수명은 각각 최대 28.7%, 34.7%, 4.0%, 64.7% 향상되었다. 또한, 비교예 1-4에서 제조된 유기발광다이오드와 비교해서, 실시예 1-5에서 제조된 유기발광다이오드의 색 좌표 및 색 순도는 동등 수준을 유지하였다.
[적색 유기발광다이오드]
실시예 6 (Ex6): 유기발광다이오드 제조
탠덤 구조를 갖는 2개의 발광부 중에서 제 1 발광부는 지연형광 물질을 포함하고, 제 2 발광부는 인광 물질을 포함하는 유기발광다이오드를 제조하였다.
양극 (ITO, 10 nm); 정공주입층 (NPB (98 wt%), HAT-CN (2 wt%), 3 nm); 제 1 정공수송층 (NPB, 30 nm); 제 1 전자차단층 (TAPC, 10 nm), 제 1 발광물질층 (화학식 20의 RH-13 (50 wt%), 화학식 12의 TD-2 (39.5 wt%), 화학식 18의 R-FD-1 (0.5 wt%), 40 nm); 제 1 정공차단층 (B3PYMPM, 10 nm); 제 1 전자수송층 (TPBi, 15 nm); n-CGL (TPBi (98 wt%), Li (2 wt%), 12 nm); p-CGL (NPB (98 wt%), HAT-CN (2 wt%), 8 nm); 제 2 정공수송층(NPB, 40~120 nm); 제 2 전자차단층 (TAPC, 10 nm); 제 2 발광물질층 (화학식 20의 RH-1 (98 wt%), 화학식 21의 R-PD-1 (2 wt%), 35 nm); 제 2 정공차단층 (B3PYMPM, 10 nm), 제 2 전자수송층 (TPBi, 30 nm), 전자주입층 (LiF, 8 nm); 음극(Ag:Mg, 15 nm), CPL (60 nm).
실시예 7 (Ex7): 유기발광다이오드 제조
제 1 발광물질층의 R-FD-1을 대신하여, 화학식 18의 R-FD-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 6과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 8 (Ex8): 유기발광다이오드 제조
제 1 발광물질층의 RH-13을 대신하여 화학식 20의 RH-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 6과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 5 (Ref5): 유기발광다이오드 제조
제 1 발광물질층과 제 2 발광물질층을 화학식 20의 RH-1 (98 wt%), 화학식 21의 R-PD-1 (2 wt%)로 변경한 것을 제외하고, 실시예 6과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 6 (Ref6): 유기발광다이오드 제조
제 1 발광물질층을 화학식 20의 RH-1 (98 wt%), 화학식 21의 R-PD-1 (2 wt%)로, 제 2 발광물질층을 화학식 20의 RH-13 (50 wt%), 화학식 12의 TD-2 (39.5 wt%), 화학식 18의 R-FD-1 (0.5 wt%)로 각각 변경한 것을 제외하고, 실시예 6과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 7 (Ref7): 유기발광다이오드 제조
제 1 발광물질층과 제 2 발광물질층을 화학식 20의 RH-13 (50 wt%), 화학식 12의 TD-2 (39.5 wt%), 화학식 18의 R-FD-1 (0.5 wt%)로 변경한 것을 제외하고, 실시예 6과 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 2: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 6 내지 실시예 8과, 비교예 5 내지 비교예 7에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 발광 특성을 실험예 1과 동일한 방법으로 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
| 샘플 | V | CIEx | CIEy | cd/A | lm/W | cd/m2 | ELmax (nm) |
FWHM (nm) |
T95 (hr) |
| Ref5 | 6.16 | 0.680 | 0.318 | 127.2 | 64.8 | 7687 | 620 | 28 | 1654 |
| Ex6 | 7.38 | 0.680 | 0.318 | 128.7 | 54.8 | 7652 | 622 | 29 | 2593 |
| Ex7 | 6.04 | 0.680 | 0.318 | 138.7 | 72.1 | 7623 | 620 | 28 | 2200 |
| Ex8 | 7.35 | 0.677 | 0.322 | 117.3 | 50.1 | 7802 | 620 | 29 | 2000 |
| Ref6 | 8.20 | 0.680 | 0.319 | 101.5 | 38.9 | 7663 | 622 | 30 | 1653 |
| Ref7 | 9.80 | 0.677 | 0.321 | 76.0 | 24.3 | 7738 | 622 | 28 | 1300 |
표 2에 나타낸 바와 같이, 비교예 5-7에서 제조된 유기발광다이오드와 비교해서, 실시예 6-8에서 제조된 유기발광다이오드의 구동 전압은 최대 38.4% 낮아졌고, 전류 효율, 전력 효율, 발광 휘도 및 발광 수명은 각각 최대 82.5%, 196.7%, 1.8%, 99.5% 향상되었다. 또한, 비교예 5-7에서 제조된 유기발광다이오드와 비교해서, 실시예 6-8에서 제조된 유기발광다이오드의 색 좌표 및 색 순도는 동등 수준을 유지하였다.
[청색 유기발광다이오드]
실시예 9 (Ex9): 유기발광다이오드 제조
탠덤 구조를 갖는 2개의 발광부 중에서 제 1 발광부는 형광 물질을 포함하고, 제 2 발광부는 형광 물질 및 인광 물질을 포함하는 유기발광다이오드를 제조하였다.
양극 (ITO, 10 nm); 정공주입층 (NPB (98 wt%), HAT-CN (2 wt%), 3 nm); 제 1 정공수송층 (NPB, 30 nm); 제 1 전자차단층 (TAPC, 10 nm), 제 1 발광물질층 (화학식 4의 B-PH-1 (99 wt%), 화학식 2의 B-FD1-1 (2 wt%), 19 nm); 제 1 정공차단층 (B3PYMPM, 10 nm); 제 1 전자수송층 (TPBi, 15 nm); n-CGL (TPBi (98 wt%), Li (2 wt%), 12 nm); p-CGL (NPB (98 wt%), HAT-CN (2 wt%), 8 nm); 제 2 정공수송층(NPB, 40~120 nm); 제 2 전자차단층 (TAPC, 10 nm); 제 2 발광물질층 (화학식 4의 B-PH-1 (44 wt%), 화학식 10의 B-NH-1 (44 wt%), 화학식 8의 B-PD-4 (12 wt%), 화학식 6의 B-FD-5 (0.5 wt%), 19 nm); 제 2 정공차단층 (B3PYMPM, 10 nm), 제 2 전자수송층 (TPBi, 30 nm), 전자주입층 (LiF, 8 nm); 음극(Ag:Mg, 15 nm), CPL (60 nm).
비교예 8 (Ref8): 유기발광다이오드 제조
제 1 발광물질층을 화학식 4의 B-PH-1 (44 wt%), 화학식 10의 B-NH-1 (44 wt%), 화학식 8의 B-PD-4 (12 wt%), 화학식 6의 B-FD-5 (0.5 wt%)로, 제 2 발광물질층을 화학식 4의 B-PH-1 (99 wt%), 화학식 2의 B-FD1-1 (2 wt%)로 각각 변경한 것을 제외하고, 실시예 9와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 9 (Ref9): 유기발광다이오드 제조
제 1 발광물질층과 제 2 발광물질층을 각각 화학식 4의 B-PH-1 (99 wt%), 화학식 2의 B-FD1-1 (2 wt%)로 변경한 것을 제외하고, 실시예 9와 동일한 물질을 사용하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 3: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 9와, 비교예 8-9에서 각각 제조한 유기발광다이오드의 발광 특성 (구동 전압, 색 좌표, 전류 효율, 발광 수명)을 실험예 1과 동일한 방법으로 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
| 샘플 | V | CIEx | CIEy | cd/A | T95 (hr) |
| Ex9 | 5.90 | 0.133 | 0.057 | 28.2 | 120 |
| Ref8 | 6.00 | 0.133 | 0.064 | 23.7 | 90 |
| Ref9 | 6.10 | 0.149 | 0.049 | 16.9 | 600 |
표 3에 나타낸 바와 같이, 비교예 8-9에서 제조된 유기발광다이오드와 비교해서, 실시예 9에서 제조된 유기발광다이오드의 구동 전압은 최대 3.3% 낮아졌고, 전류 효율 및 발광 수명은 각각 최대 66.9%, 33.3% 향상되었다. 또한, 비교예 8-9에서 제조된 유기발광다이오드와 비교해서, 실시예 9에서 제조된 유기발광다이오드의 색 좌표는 동등 수준을 유지하였다.
실시예 10 내지 17 (Ex10-17): 백색 유기발광다이오드 제조
하기 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예에서 각각 제조된 적색 유기발광다이오드, 녹색 유기발광다이오드 및 청색 유기발광다이오드를 조합하여, 백색 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 10 내지 32 (Ref10-32): 백색 유기발광다이오드 제조
하기 표 4 및 표 5에 나타낸 바와 같이, 실시예 및 비교예에서 각각 제조된 적색 유기발광다이오드, 녹색 유기발광다이오드 및 청색 유기발광다이오드를 조합하여, 백색 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 4: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 10 내지 실시예 17과, 비교예 10 내지 비교예 32에서 각각 제조된 백색 유기발광다이오드의 전류 효율을 실험예 1과 동일한 방법으로 측정하고, 백색 유기발광다이오드의 색 좌표를 모의실험을 통해 측정하였다. 모든 백색 유기발광다이오드의 색 좌표는 (0.313, 0.329)이었다. 백색 유기발광다이오드에 대한 발광 특성을 측정한 결과를 하기 표 4 및 표 5에 나타낸다.
| 샘플 | 적색 소자 | 녹색 소자 | 청색 소자 | cd/A |
| Ref10 | Ref5 | Ref1 | Ex9 | 173.9 |
| Ref11 | Ref5 | Ref2 | Ex9 | 164.1 |
| Ref12 | Ex6 | Ref2 | Ex9 | 164.6 |
| Ref13 | Ex6 | Ref3 | Ex9 | 175.7 |
| Ref14 | Ex6 | Ref4 | Ex9 | 170.2 |
| Ex10 | Ex6 | Ex1 | Ex9 | 179.4 |
| Ex11 | Ex6 | Ex3 | Ex9 | 180.1 |
| Ex12 | Ex6 | Ex4 | Ex9 | 177.2 |
| Ex13 | Ex6 | Ex5 | Ex9 | 181.4 |
| Ref15 | Ex7 | Ref2 | Ex9 | 167.6 |
| Ref16 | Ex7 | Ref4 | Ex9 | 173.5 |
| Ex14 | Ex7 | Ex3 | Ex9 | 183.8 |
| Ex15 | Ex7 | Ex4 | Ex9 | 180.7 |
| Ex16 | Ex7 | Ex5 | Ex9 | 185.1 |
| Ref17 | Ref6 | Ref1 | Ex9 | 162.8 |
| Ref18 | Ref6 | Ref2 | Ex9 | 154.1 |
| Ref19 | Ref6 | Ref4 | Ex9 | 159.0 |
| Ref20 | Ref6 | Ex3 | Ex9 | 167.7 |
| 샘플 | 적색 소자 | 녹색 소자 | 청색 소자 | cd/A |
| Ref21 | Ref7 | Ref1 | Ex9 | 147.1 |
| Ref22 | Ref7 | Ref2 | Ex9 | 140.0 |
| Ref23 | Ref7 | Ref4 | Ex9 | 144.0 |
| Ref24 | Ref7 | Ex3 | Ex9 | 151.1 |
| Ref25 | Ex8 | Ref2 | Ex9 | 160.6 |
| Ref26 | Ex8 | Ref3 | Ex9 | 171.2 |
| Ex17 | Ex8 | Ex5 | Ex9 | 176.6 |
| Ref27 | Ex7 | Ex3 | Ref8 | 170.3 |
| Ref28 | Ex7 | Ex3 | Ref9 | 143.6 |
| Ref29 | Ex6 | Ex3 | Ref8 | 167.1 |
| Ref30 | Ex6 | Ex3 | Ref9 | 141.3 |
| Ref31 | Ex6 | Ex5 | Ref8 | 168.2 |
| Ref32 | Ex6 | Ex5 | Ref9 | 142.1 |
표 4 및 표 5에 나타낸 바와 같이, 비교예 10 내지 비교예 32에서 제조된 유기발광다이오드와 비교해서, 실시예 10 내지 실시예 17에서 제조된 유기발광다이오드의 전류 효율은 최대 32.2% 향상되었다.
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, 500, 1000: 유기발광표시장치
210, 610, 1110: 제 1 전극
220, 220-B1, 220-G1, 220-R1, 220-B2, 220-G2, 220-R2, 1120: 발광층
230, 630, 1130: 제 2 전극
340: 청색 발광물질층
350, 1250: 제 1 청색 발광물질층
360, 460: 제 2 청색 발광물질층
540, 1340B: 녹색 발광물질층
550, 1350B: 제 1 녹색 발광물질층
560, 660, 1360B: 제 2 녹색 발광물질층
740, 1340A: 적색 발광물질층
750, 1350A: 제 1 적색 발광물질층
760, 860, 1360A: 제 2 적색 발광물질층
D, D1-B, D1-G, D1-R, D2-B, D2-G, D2-R, D3: 유기발광다이오드
Tr: 박막트랜지스터
210, 610, 1110: 제 1 전극
220, 220-B1, 220-G1, 220-R1, 220-B2, 220-G2, 220-R2, 1120: 발광층
230, 630, 1130: 제 2 전극
340: 청색 발광물질층
350, 1250: 제 1 청색 발광물질층
360, 460: 제 2 청색 발광물질층
540, 1340B: 녹색 발광물질층
550, 1350B: 제 1 녹색 발광물질층
560, 660, 1360B: 제 2 녹색 발광물질층
740, 1340A: 적색 발광물질층
750, 1350A: 제 1 적색 발광물질층
760, 860, 1360A: 제 2 적색 발광물질층
D, D1-B, D1-G, D1-R, D2-B, D2-G, D2-R, D3: 유기발광다이오드
Tr: 박막트랜지스터
Claims (51)
- 제 1 내지 제 3 화소영역을 포함하는 기판;
상기 기판 상부에 위치하며, 투과 전극, 반사 전극, 상기 투과 전극과 상기 반사 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함하고, 상기 제 1 내지 제 3 화소영역에 각각 대응되는 유기발광다이오드를 포함하고,
상기 제 1 화소영역의 유기발광다이오드에서, 상기 발광층은 제 1 청색 형광 화합물을 포함하는 제 1 청색 발광물질층과, 상기 제 1 청색 발광물질층과 상기 투과 전극 사이에 위치하며, 제 2 청색 형광 화합물과 청색 인광 화합물을 포함하는 제 2 청색 발광물질층을 포함하고,
상기 제 2 화소영역의 유기발광다이오드에서, 상기 발광층은 제 1 지연형광 화합물을 포함하는 제 1 녹색 발광물질층과, 상기 제 1 녹색 발광물질층과 상기 투과 전극 사이에 위치하며, 제 2 지연형광 화합물을 포함하는 제 2 녹색 발광물질층을 포함하는 유기발광장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 청색 형광 화합물은 하기 화학식 1의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광장치.
[화학식 1]
화학식 1에서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴 아미노기임.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 청색 형광 화합물은 하기 화학식 2의 화합물 중에서 적어도 하나인 유기발광장치.
[화학식 2]
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 청색 발광물질층은 하기 화학식 3의 구조를 가지는 제 1 청색 호스트를 더욱 포함하는 유기발광장치.
[화학식 3]
화학식 3에서, R11, R12, R13, R14, R15 및 R16은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기임; a1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R11은 서로 동일하거나 상이하며, a2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R12는 서로 동일하거나 상이하며, a3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R13은 서로 동일하거나 상이하며 a4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R14는 서로 동일하거나 상이하며, a5가 2 또는 3인 경우, 각각의 R15는 서로 동일하거나 상이하며, a6가 2 또는 3인 경우, 각각의 R16은 서로 동일하거나 상이함; a1, a2, a3, a4, a5 및 a6는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
- 제 4항에 있어서,
상기 제 1 청색 호스트는 하기 화학식 3A 또는 하기 화학식 3B의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광장치.
[화학식 3A]
[화학식 3B]
화학식 3A 및 3B에서 R11, R12, R13, R14, R15 및 R16과, a1, a2, a3, a4, a5 및 a6는 각각 화학식 3에서 정의된 것과 동일함.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 청색 호스트는 하기 화학식 4의 화합물 중에서 적어도 하나인 유기발광장치.
[화학식 4]
- 제 1항에 있어서,
상기 제 2 청색 형광 화합물은 하기 화학식 5의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광장치.
[화학식 5]
화학식 5에서, R21 및 R22는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기 또는 치환 또는 비치환 C6-C30 아릴 아미노기이고, b1이 2 또는 3인 경우, 각각의 R21은 서로 동일하거나 상이하며, b2가 2 또는 3인 경우, 각각의 R22는 서로 동일하거나 상이함; R23, R24, R25 및 R26은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, b3가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R23은 서로 동일하거나 상이하며, b4가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R24는 서로 동일하거나 상이하며, b5가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R25는 서로 동일하거나 상이하며, b6가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R26은 서로 동일하거나 상이함; R21 및 R22가 각각 수소 원자인 경우, b1 및 b2는 각각 3이고, R21 및 R22가 각각 수소 원자가 아닌 경우, b1 및 b2는 각각 0, 1, 2 또는 3이고, R23 내지 R26이 각각 수소 원자인 경우, b3, b4, b5 및 b6는 각각 5이고, R23 내지 R26이 각각 수소 원자가 아닌 경우, b3, b4, b5 및 b6는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5임.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 2 청색 형광 화합물은 하기 화학식 5A의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광장치.
[화학식 5A]
화학식 5A에서, R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37 및 R38은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, c1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R31은 서로 동일하거나 상이하며, c2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R32는 서로 동일하거나 상이하며, c3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R33은 서로 동일하거나 상이하며, c4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R34는 서로 동일하거나 상이하며, c5가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R35는 서로 동일하거나 상이하며, c6이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R36은 서로 동일하거나 상이하며, c7이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R37은 서로 동일하거나 상이하며, c8이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R38은 서로 동일하거나 상이함; c1, c2, c3 및 c4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, c5, c6, c7 및 c8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5임.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 2 청색 형광 화합물은 하기 화학식 6의 화합물 중에서 적어도 하나인 유기발광장치.
[화학식 6]
- 제 1항에 있어서,
상기 청색 인광 화합물은 하기 화학식 7의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광장치.
[화학식 7]
화학식 7에서, R41, R42 및 R43은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이며, d1이 2 또는 3인 경우, 각각의 R41은 서로 동일하거나 상이하며, d2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R42는 서로 동일하거나 상이하며, d3이 2인 경우, 각각의 R43은 서로 동일하거나 상이함; R44는 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기임; d1은 0, 1, 2 또는 3이고, d2는 0, 1, 2, 3 또는 4이며, d3는 0, 1 또는 2임.
- 제 1항에 있어서,
상기 청색 인광 화합물은 하기 화학식 8의 화합물 중에서 적어도 하나인 유기발광다이오드.
[화학식 8]
- 제 1항에 있어서,
상기 제 2 청색 발광물질층은 하기 화학식 3의 구조를 가지는 제 2 청색 호스트와, 하기 화학식 9의 구조를 가지는 제 3 청색 호스트를 더욱 포함하는 유기발광장치.
[화학식 3]
화학식 3에서, R11, R12, R13, R14, R15 및 R16은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기임; a1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R11은 서로 동일하거나 상이하며, a2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R12는 서로 동일하거나 상이하며, a3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R13은 서로 동일하거나 상이하며 a4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R14는 서로 동일하거나 상이하며, a5가 2 또는 3인 경우, 각각의 R15는 서로 동일하거나 상이하며, a6가 2 또는 3인 경우, 각각의 R16은 서로 동일하거나 상이함; a1, a2, a3, a4, a5 및 a6는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
[화학식 9]
화학식 9에서 R51, R52, R53 및 R54는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이고, e1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R51은 서로 동일하거나 상이하며, e2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R52는 서로 동일하거나 상이하며, e3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R53은 서로 동일하거나 상이하며, e4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R54는 서로 동일하거나 상이함; e1, e2, e3 및 e4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
- 제 12항에 있어서,
상기 제 3 청색 호스트는 하기 화학식 10의 화합물 중에서 적어도 하나인 유기발광장치.
[화학식 10]
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 지연형광 화합물 및 상기 제 2 지연형광 화합물은 각각 독립적으로 하기 화학식 11의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광장치.
[화학식 11]
화학식 11에서 R61 및 R62는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이며, f1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R61은 서로 동일하거나 상이하고, f2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R62는 서로 동일하거나 상이함; f1 및 f2는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임; n은 1, 2, 3 또는 4임.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 지연형광 화합물과 상기 제 2 지연형광 화합물은 각각 독립적으로 하기 화학식 12의 화합물 중에서 적어도 하나인 유기발광장치.
[화학식 12]
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 녹색 발광물질층은 제 1 녹색 형광 화합물을 더욱 포함하고, 상기 제 2 녹색 발광물질층은 제 2 녹색 형광 화합물을 더욱 포함하는 유기발광장치.
- 제 16항에 있어서,
상기 제 1 녹색 형광 화합물과 상기 제 2 녹색 형광 화합물은 각각 독립적으로 하기 화학식 13A 또는 하기 화학식 13B의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광장치.
[화학식 13A]
[화학식 13B]
화학식 13A에서 R71, R72, R73 및 R74는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이고, g1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R71은 서로 동일하거나 상이하며, g2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R72는 서로 동일하거나 상이하며, g3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R73은 서로 동일하거나 상이하며, g4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R74는 서로 동일하거나 상이함; R75는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6-C30 헤테로 아릴기이거나, 또는 g5가 2 또는 3인 경우 2개의 인접한 R75는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C3-C20 축합 헤테로 아릴 고리를 형성할 수 있으며, g5가 2 또는, 3인 경우, 각각의 R75는 서로 동일하거나 상이함; g1 및 g2는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, g3, g4 및 g5는 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3임;
화학식 13B에서, R81, R82, R83, R84, R85, R86, R87, 및 R88은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이고, 하나의 R84는 R83을 포함하는 고리 또는 R85를 포함하는 고리에 축합되어 질소 원자를 포함하는 5원자 고리를 형성하며, h1이 2 또는 3인 경우, 각각의 R81은 서로 동일하거나 상이하며, h2가 2 또는 3인 경우, 각각의 R82는 서로 동일하거나 상이하며, h3이 2 또는 3인 경우, 각각의 R83은 서로 동일하거나 상이하며, h4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R84는 서로 동일하거나 상이하며, h5가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R85는 서로 동일하거나 상이하며, h6가 2, 3, 또는 4인 경우, 각각의 R86은 서로 동일하거나 상이하며, h7이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R87은 서로 동일하거나 상이하며, h8이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R88은 서로 동일하거나 상이함; h1, h2 및 h3은 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고, h4, h5 및 h6은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이며, h7 및 h8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5임.
- 제 16항에 있어서,
상기 제 1 녹색 형광 화합물과 상기 제 2 녹색 형광 화합물은 각각 독립적으로 하기 화학식 14의 화합물 중에서 적어도 하나인 유기발광장치.
[화학식 14]
- 제 16항에 있어서,
상기 제 1 녹색 발광물질층은 제 1 녹색 호스트를 더욱 포함하고, 상기 제 2 녹색 발광물질층은 제 2 녹색 호스트를 더욱 포함하는 유기발광장치.
- 제 19항에 있어서,
상기 제 1 녹색 호스트와 상기 제 2 녹색 호스트는 각각 독립적으로 하기 화학식 15의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광장치.
[화학식 15]
화학식 15에서 R91 및 R92는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, k1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R91은 서로 동일하거나 상이하며, k2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R92는 서로 동일하거나 상이함; R93 및 R94는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이거나, R93 및 R94는 서로 연결되어 헤테로 고리를 형성하고, k3가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R93은 서로 동일하거나 상이하며, k4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R94는 서로 동일하거나 상이함; Y1은 하기 화학식 15A 또는 하기 화학식 15B의 구조를 가짐; k1, k2, k3 및 k4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
[화학식 15A]
[화학식 15B]
화학식 15A 및 15B에서, R95, R96, R97 및 R98은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이고, k5가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R95는 서로 동일하거나 상이하며, k6이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R96은 서로 동일하거나 상이하며, k7가 2, 또는 3인 경우, 각각의 R97은 서로 동일하거나 상이하며, k8이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R98은 서로 동일하거나 상이함; k5, k6 및 k8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, k7은 0, 1, 2 또는 3임; 화학식 15B에서 Z1은 NR99, O 또는 S이고, R99는 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기임.
- 제 19항에 있어서,
상기 제 1 녹색 호스트와 상기 제 2 녹색 호스트는 각각 독립적으로 하기 화학식 16의 화합물 중에서 적어도 하나인 유기발광장치.
[화학식 16]
- 제 1항에 있어서,
상기 제 3 화소영역의 유기발광다이오드에서, 상기 발광층은 제 3 지연형광 화합물과 적색 형광 화합물을 포함하는 제 1 적색 발광물질층과, 상기 제 1 적색 발광물질층과 상기 투과 전극 사이에 위치하며, 적색 인광 화합물을 포함하는 제 2 적색 발광물질층을 포함하는 유기발광장치.
- 제 22항에 있어서,
상기 제 3 지연형광 화합물은 하기 화학식 11의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광장치.
[화학식 11]
화학식 11에서 R61 및 R62는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이며, f1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R61은 서로 동일하거나 상이하고, f2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R62는 서로 동일하거나 상이함; f1 및 f2는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임; n은 1, 2, 3 또는 4임.
- 제 22항에 있어서,
상기 적색 형광 화합물은 하기 화학식 17의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광장치.
[화학식 17]
화학식 17에서, R101, R102, R103, R104, R105 및 R106은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기임; R107은 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기임.
- 제 22항에 있어서,
상기 적색 형광 화합물은 하기 화학식 18의 화합물 중에서 적어도 하나인 유기발광장치.
[화학식 18]
- 제 22항에 있어서,
상기 제 1 적색 발광 물질층은 제 1 적색 호스트를 더욱 포함하고, 상기 제 2 적색 발광물질층은 제 2 적색 호스트를 더욱 포함하는 유기발광장치.
- 제 26항에 있어서,
상기 제 1 적색 호스트와 상기 제 2 적색 호스트는 각각 독립적으로 하기 화학식 19의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광장치.
[화학식 19]
화학식 19에서 R111 및 R112는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, m1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R111은 서로 동일하거나 상이하며, m2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R112는 서로 동일하거나 상이함; R113 및 R114는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이거나, R113 및 R114는 서로 연결되어 헤테로 고리를 형성하고, m3가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R113은 서로 동일하거나 상이하며, m4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R114는 서로 동일하거나 상이함; Y2는 하기 화학식 19A 또는 하기 화학식 19B의 구조를 가짐; m1, m2, m3 및 m4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
[화학식 19A]
[화학식 19B]
화학식 19A 및 19B에서, R115, R116, R117 및 R118은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이고, m5가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R115는 서로 동일하거나 상이하며, m6이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R116은 서로 동일하거나 상이하며, m7가 2, 또는 3인 경우, 각각의 R117은 서로 동일하거나 상이하며, m8이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R118은 서로 동일하거나 상이함; m5, m6 및 m8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, m7은 0, 1, 2 또는 3임; 화학식 19B에서 Z2는 NR119, O 또는 S이고, R119는 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기임.
- 제 26항에 있어서,
상기 제 1 적색 호스트와 상기 제 2 적색 호스트는 각각 독립적으로 하기 화학식 20의 화합물 중에서 적어도 하나인 유기발광장치.
[화학식 20]
- 제 22항에 있어서,
상기 적색 인광 화합물은 하기 화학식 21의 화합물 중에서 적어도 하나인 유기발광장치.
[화학식 21]
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 청색 발광물질층과 상기 제 2 청색 발광물질층 및 상기 제 1 녹색 발광물질층과 상기 제 2 녹색 발광물질층은 각각 단일 발광부 내에 위치하는 유기발광장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 화소영역의 유기발광다이오드의 상기 발광층은 상기 제 1 청색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와, 상기 제 2 청색 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부와, 상기 제 1 발광부와 상기 제 2 발광부 사이에 위치하는 전하생성층을 포함하고,
상기 제 2 화소영역의 유기발광다이오드의 상기 발광층은 상기 제 1 녹색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와, 상기 제 2 녹색 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부와, 상기 제 1 발광부와 상기 제 2 발광부 사이에 위치하는 전하생성층을 포함하는 유기발광장치.
- 반사 전극;
상기 반사 전극과 마주하는 투과 전극; 및
상기 반사 전극과 상기 투과 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함하고,
상기 발광층은,
제 1 청색 발광물질층을 포함하는 제 1 발광부와,
상기 제 1 발광부와 상기 투과 전극 사이에 위치하며, 녹색 발광물질층을 포함하는 제 2 발광부와,
상기 제 2 발광부와 상기 투과 전극 사이에 위치하며, 제 2 청색 발광물질층을 포함하는 제 3 발광부와,
상기 제 1 발광부와 상기 제 2 발광부 사이에 위치하는 제 1 전하생성층과,
상기 제 2 발광부와 상기 제 3 발광부 사이에 위치하는 제 2 전하생성층을 포함하고,
상기 제 1 청색 발광물질층은 제 1 청색 형광 화합물을 포함하고,
상기 제 2 청색 발광물질층은 제 2 청색 형광 화합물과 인광 화합물을 포함하며,
상기 녹색 발광물질층은 제 1 지연형광 화합물을 포함하는 제 1 녹색 발광물질층과, 상기 제 1 녹색 발광물질층과 상기 제 2 전하생성층 사이에 위치하며, 제 2 지연형광 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
- 제 32항에 있어서,
상기 제 1 청색 형광 화합물은 하기 화학식 1의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 1]
화학식 1에서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴 아미노기임.
- 제 32항에 있어서,
상기 제 1 청색 발광물질층은 하기 화학식 3의 구조를 가지는 제 1 청색 호스트를 더욱 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 3]
화학식 3에서, R11, R12, R13, R14, R15 및 R16은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기임; a1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R11은 서로 동일하거나 상이하며, a2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R12는 서로 동일하거나 상이하며, a3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R13은 서로 동일하거나 상이하며 a4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R14는 서로 동일하거나 상이하며, a5가 2 또는 3인 경우, 각각의 R15는 서로 동일하거나 상이하며, a6가 2 또는 3인 경우, 각각의 R16은 서로 동일하거나 상이함; a1, a2, a3, a4, a5 및 a6는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
- 제 34항에 있어서,
상기 제 1 청색 호스트는 하기 화학식 3A 또는 하기 화학식 3B의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 3A]
[화학식 3B]
화학식 3A 및 3B에서 R11, R12, R13, R14, R15 및 R16과, a1, a2, a3, a4, a5 및 a6는 각각 화학식 3에서 정의된 것과 동일함.
- 제 32항에 있어서,
상기 제 2 청색 형광 화합물은 하기 화학식 5의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 5]
화학식 5에서, R21 및 R22는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기 또는 치환 또는 비치환 C6-C30 아릴 아미노기이고, b1이 2 또는 3인 경우, 각각의 R21은 서로 동일하거나 상이하며, b2가 2 또는 3인 경우, 각각의 R22는 서로 동일하거나 상이함; R23, R24, R25 및 R26은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, b3가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R23은 서로 동일하거나 상이하며, b4가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R24는 서로 동일하거나 상이하며, b5가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R25는 서로 동일하거나 상이하며, b6가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R26은 서로 동일하거나 상이함; R21 및 R22가 각각 수소 원자인 경우, b1 및 b2는 각각 3이고, R21 및 R22가 각각 수소 원자가 아닌 경우, b1 및 b2는 각각 0, 1, 2 또는 3이고, R23 내지 R26이 각각 수소 원자인 경우, b3, b4, b5 및 b6는 각각 5이고, R23 내지 R26이 각각 수소 원자가 아닌 경우, b3, b4, b5 및 b6는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5임.
- 제 32항에 있어서,
상기 제 2 청색 형광 화합물은 하기 화학식 5A의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 5A]
화학식 5A에서, R31, R32, R33, R34, R35, R36, R37 및 R38은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, c1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R31은 서로 동일하거나 상이하며, c2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R32는 서로 동일하거나 상이하며, c3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R33은 서로 동일하거나 상이하며, c4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R34는 서로 동일하거나 상이하며, c5가 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R35는 서로 동일하거나 상이하며, c6이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R36은 서로 동일하거나 상이하며, c7이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R37은 서로 동일하거나 상이하며, c8이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R38은 서로 동일하거나 상이함; c1, c2, c3 및 c4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, c5, c6, c7 및 c8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5임.
- 제 32항에 있어서,
상기 청색 인광 화합물은 하기 화학식 7의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 7]
화학식 7에서, R41, R42 및 R43은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이며, d1이 2 또는 3인 경우, 각각의 R41은 서로 동일하거나 상이하며, d2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R42는 서로 동일하거나 상이하며, d3이 2인 경우, 각각의 R43은 서로 동일하거나 상이함; R44는 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기임; d1은 0, 1, 2 또는 3이고, d2는 0, 1, 2, 3 또는 4이며, d3는 0, 1 또는 2임.
- 제 32항에 있어서,
상기 제 2 청색 발광물질층은 하기 화학식 3의 구조를 가지는 제 2 청색 호스트와, 하기 화학식 9의 구조를 가지는 제 3 청색 호스트를 더욱 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 3]
화학식 3에서, R11, R12, R13, R14, R15 및 R16은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기임; a1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R11은 서로 동일하거나 상이하며, a2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R12는 서로 동일하거나 상이하며, a3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R13은 서로 동일하거나 상이하며 a4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R14는 서로 동일하거나 상이하며, a5가 2 또는 3인 경우, 각각의 R15는 서로 동일하거나 상이하며, a6가 2 또는 3인 경우, 각각의 R16은 서로 동일하거나 상이함; a1, a2, a3 및 a4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임; a5 및 a6는 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3임.
[화학식 9]
화학식 9에서 R51, R52, R53 및 R54는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이고, e1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R51은 서로 동일하거나 상이하며, e2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R52는 서로 동일하거나 상이하며, e3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R53은 서로 동일하거나 상이하며, e4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R54는 서로 동일하거나 상이함; e1, e2, e3 및 e4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
- 제 32항에 있어서,
상기 제 1 지연형광 화합물 및 상기 제 2 지연형광 화합물은 각각 독립적으로 하기 화학식 11의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 11]
화학식 11에서 R61 및 R62는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이며, f1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R61은 서로 동일하거나 상이하고, f2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R62는 서로 동일하거나 상이함; f1 및 f2는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임; n은 1, 2, 3 또는 4임.
- 제 32항에 있어서,
상기 제 1 녹색 발광물질층은 제 1 녹색 형광 화합물을 더욱 포함하고, 상기 제 2 녹색 발광물질층은 제 2 녹색 형광 화합물을 더욱 포함하는 유기발광다이오드.
- 제 41항에 있어서,
상기 제 1 녹색 형광 화합물과 상기 제 2 녹색 형광 화합물은 각각 독립적으로 하기 화학식 13A 또는 하기 화학식 13B의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 13A]
[화학식 13B]
화학식 13A에서 R71, R72, R73 및 R74는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이고, g1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R71은 서로 동일하거나 상이하며, g2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R72는 서로 동일하거나 상이하며, g3이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R73은 서로 동일하거나 상이하며, g4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R74는 서로 동일하거나 상이함; R75는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6-C30 헤테로 아릴기이거나, 또는 g5가 2 또는 3인 경우 2개의 인접한 R75는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 C3-C20 축합 헤테로 아릴 고리를 형성할 수 있으며, g5가 2 또는, 3인 경우, 각각의 R75는 서로 동일하거나 상이함; g1 및 g2는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, g3, g4 및 g5는 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3임;
화학식 13B에서, R81, R82, R83, R84, R85, R86, R87, 및 R88은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이고, 하나의 R84는 R83을 포함하는 고리 또는 R85를 포함하는 고리에 축합되어 질소 원자를 포함하는 5원자 고리를 형성하며, h1이 2 또는 3인 경우, 각각의 R81은 서로 동일하거나 상이하며, h2가 2 또는 3인 경우, 각각의 R82는 서로 동일하거나 상이하며, h3이 2 또는 3인 경우, 각각의 R83은 서로 동일하거나 상이하며, h4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R84는 서로 동일하거나 상이하며, h5가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R85는 서로 동일하거나 상이하며, h6가 2, 3, 또는 4인 경우, 각각의 R86은 서로 동일하거나 상이하며, h7이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R87은 서로 동일하거나 상이하며, h8이 2, 3, 4 또는 5인 경우, 각각의 R88은 서로 동일하거나 상이함; h1, h2 및 h3은 각각 독립적으로 0, 1, 2 또는 3이고, h4, h5 및 h6은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이며, h7 및 h8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5임.
- 제 41항에 있어서,
상기 제 1 녹색 발광물질층은 제 1 녹색 호스트를 더욱 포함하고, 상기 제 2 녹색 발광물질층은 제 2 녹색 호스트를 더욱 포함하는 유기발광다이오드.
- 제 43항에 있어서,
상기 제 1 녹색 호스트와 상기 제 2 녹색 호스트는 각각 독립적으로 하기 화학식 15의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 15]
화학식 15에서 R91 및 R92는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, k1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R91은 서로 동일하거나 상이하며, k2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R92는 서로 동일하거나 상이함; R93 및 R94는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이거나, R93 및 R94는 서로 연결되어 헤테로 고리를 형성하고, k3가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R93은 서로 동일하거나 상이하며, k4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R94는 서로 동일하거나 상이함; Y1은 하기 화학식 15A 또는 하기 화학식 15B의 구조를 가짐; k1, k2, k3 및 k4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
[화학식 15A]
[화학식 15B]
화학식 15A 및 15B에서, R95, R96, R97 및 R98은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이고, k5가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R95는 서로 동일하거나 상이하며, k6이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R96은 서로 동일하거나 상이하며, k7가 2, 또는 3인 경우, 각각의 R97은 서로 동일하거나 상이하며, k8이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R98은 서로 동일하거나 상이함; k5, k6 및 k8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, k7은 0, 1, 2 또는 3임; 화학식 15B에서 Z1은 NR99, O 또는 S이고, R99는 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기임.
- 제 32항에 있어서,
상기 제 2 발광부는, 상기 녹색 발광물질층과 상기 제 1 전하생성층 사이 또는 상기 녹색 발광물질층과 상기 제 2 전하생성층 사이에 위치하는 적색 발광물질층을 더욱 포함하고,
상기 적색 발광물질층은 제 3 지연형광 화합물과 적색 형광 화합물을 포함하는 제 1 적색 발광물질층과, 상기 제 1 적색 발광물질층과 상기 제 2 전하생성층 사이에 위치하며, 적색 인광 화합물을 포함하는 제 2 적색 발광물질층을 포함하는 유기발광다이오드.
- 제 45항에 있어서,
상기 제 3 지연형광 화합물은 하기 화학식 11의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 11]
화학식 11에서 R61 및 R62는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기이며, f1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R61은 서로 동일하거나 상이하고, f2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R62는 서로 동일하거나 상이함; f1 및 f2는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임; n은 1, 2, 3 또는 4임.
- 제 45항에 있어서,
상기 적색 형광 화합물은 하기 화학식 17의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 17]
화학식 17에서, R101, R102, R103, R104, R105 및 R106은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기임; R107은 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C3-C30 헤테로 아릴기임.
- 제 45항에 있어서,
상기 제 1 적색 발광 물질층은 제 1 적색 호스트를 더욱 포함하고, 상기 제 2 적색 발광물질층은 제 2 적색 호스트를 더욱 포함하는 유기발광다이오드.
- 제 48항에 있어서,
상기 제 1 적색 호스트와 상기 제 2 적색 호스트는 각각 독립적으로 하기 화학식 19의 구조를 가지는 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 19]
화학식 19에서 R111 및 R112는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이며, m1이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R111은 서로 동일하거나 상이하며, m2가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R112는 서로 동일하거나 상이함; R113 및 R114는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이거나, R113 및 R114는 서로 연결되어 헤테로 고리를 형성하고, m3가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R113은 서로 동일하거나 상이하며, m4가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R114는 서로 동일하거나 상이함; Y2는 하기 화학식 19A 또는 하기 화학식 19B의 구조를 가짐; m1, m2, m3 및 m4는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4임.
[화학식 19A]
[화학식 19B]
화학식 19A 및 19B에서, R115, R116, R117 및 R118은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기이고, m5가 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R115는 서로 동일하거나 상이하며, m6이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R116은 서로 동일하거나 상이하며, m7가 2, 또는 3인 경우, 각각의 R117은 서로 동일하거나 상이하며, m8이 2, 3 또는 4인 경우, 각각의 R118은 서로 동일하거나 상이함; m5, m6 및 m8은 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4이고, m7은 0, 1, 2 또는 3임; 화학식 19B에서 Z2는 NR119, O 또는 S이고, R119는 수소 원자, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기임.
- 제 45항에 있어서,
상기 제 2 발광부는, 상기 녹색 발광물질층과 상기 적색 발광물질층 사이에 위치하는 황록색 발광물질층을 더욱 포함하는 유기발광다이오드.
- 기판; 및
상기 기판 상에 위치하며, 제 32항 내지 제 50항 중 어느 하나의 청구항에 기재된 유기발광다이오드
를 포함하는 유기발광장치.
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2023
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