KR102693673B1 - 유기발광다이오드 및 유기발광장치 - Google Patents
유기발광다이오드 및 유기발광장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102693673B1 KR102693673B1 KR1020180128298A KR20180128298A KR102693673B1 KR 102693673 B1 KR102693673 B1 KR 102693673B1 KR 1020180128298 A KR1020180128298 A KR 1020180128298A KR 20180128298 A KR20180128298 A KR 20180128298A KR 102693673 B1 KR102693673 B1 KR 102693673B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- compound
- group
- light
- energy level
- chemical formula
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 510
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 398
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 claims abstract description 161
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 111
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 claims description 99
- 230000005281 excited state Effects 0.000 claims description 97
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 claims description 23
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims description 23
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 23
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 23
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 23
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 20
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 15
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 claims description 15
- 125000003808 silyl group Chemical group [H][Si]([H])([H])[*] 0.000 claims description 14
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 11
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 11
- 125000003282 alkyl amino group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000005241 heteroarylamino group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 7
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 422
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 127
- 102100027126 Echinoderm microtubule-associated protein-like 2 Human genes 0.000 description 59
- 101001057942 Homo sapiens Echinoderm microtubule-associated protein-like 2 Proteins 0.000 description 59
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 53
- 102100027094 Echinoderm microtubule-associated protein-like 1 Human genes 0.000 description 43
- 101001057941 Homo sapiens Echinoderm microtubule-associated protein-like 1 Proteins 0.000 description 43
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 35
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 35
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 34
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 30
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 21
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 21
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 19
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 19
- 239000010408 film Substances 0.000 description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 15
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 13
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- 102100027095 Echinoderm microtubule-associated protein-like 3 Human genes 0.000 description 10
- 101001057939 Homo sapiens Echinoderm microtubule-associated protein-like 3 Proteins 0.000 description 10
- IOJUPLGTWVMSFF-UHFFFAOYSA-N benzothiazole Chemical compound C1=CC=C2SC=NC2=C1 IOJUPLGTWVMSFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 238000001327 Förster resonance energy transfer Methods 0.000 description 8
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triazine Chemical group C1=CN=NN=C1 JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZOKIJILZFXPFTO-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-n-[4-[1-[4-(4-methyl-n-(4-methylphenyl)anilino)phenyl]cyclohexyl]phenyl]-n-(4-methylphenyl)aniline Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1N(C=1C=CC(=CC=1)C1(CCCCC1)C=1C=CC(=CC=1)N(C=1C=CC(C)=CC=1)C=1C=CC(C)=CC=1)C1=CC=C(C)C=C1 ZOKIJILZFXPFTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GJWBRYKOJMOBHH-UHFFFAOYSA-N 9,9-dimethyl-n-[4-(9-phenylcarbazol-3-yl)phenyl]-n-(4-phenylphenyl)fluoren-2-amine Chemical compound C1=C2C(C)(C)C3=CC=CC=C3C2=CC=C1N(C=1C=CC(=CC=1)C=1C=C2C3=CC=CC=C3N(C=3C=CC=CC=3)C2=CC=1)C(C=C1)=CC=C1C1=CC=CC=C1 GJWBRYKOJMOBHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N Acetic anhydride Chemical compound CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UFVXQDWNSAGPHN-UHFFFAOYSA-K bis[(2-methylquinolin-8-yl)oxy]-(4-phenylphenoxy)alumane Chemical compound [Al+3].C1=CC=C([O-])C2=NC(C)=CC=C21.C1=CC=C([O-])C2=NC(C)=CC=C21.C1=CC([O-])=CC=C1C1=CC=CC=C1 UFVXQDWNSAGPHN-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 6
- BCMCBBGGLRIHSE-UHFFFAOYSA-N 1,3-benzoxazole Chemical compound C1=CC=C2OC=NC2=C1 BCMCBBGGLRIHSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 1H-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC=NC2=C1 HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 5
- DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N [1,10]phenanthroline Chemical compound C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- WCPAKWJPBJAGKN-UHFFFAOYSA-N oxadiazole Chemical compound C1=CON=N1 WCPAKWJPBJAGKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 150000003852 triazoles Chemical class 0.000 description 5
- PRWATGACIORDEL-UHFFFAOYSA-N 2,4,5,6-tetra(carbazol-9-yl)benzene-1,3-dicarbonitrile Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2N1C1=C(C#N)C(N2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C32)=C(N2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C32)C(N2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C32)=C1C#N PRWATGACIORDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GMEQIEASMOFEOC-UHFFFAOYSA-N 4-[3,5-bis[4-(4-methoxy-n-(4-methoxyphenyl)anilino)phenyl]phenyl]-n,n-bis(4-methoxyphenyl)aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N(C=1C=CC(=CC=1)C=1C=C(C=C(C=1)C=1C=CC(=CC=1)N(C=1C=CC(OC)=CC=1)C=1C=CC(OC)=CC=1)C=1C=CC(=CC=1)N(C=1C=CC(OC)=CC=1)C=1C=CC(OC)=CC=1)C1=CC=C(OC)C=C1 GMEQIEASMOFEOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- TXCDCPKCNAJMEE-UHFFFAOYSA-N dibenzofuran Chemical group C1=CC=C2C3=CC=CC=C3OC2=C1 TXCDCPKCNAJMEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 4
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 4
- ATTVYRDSOVWELU-UHFFFAOYSA-N 1-diphenylphosphoryl-2-(2-diphenylphosphorylphenoxy)benzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1P(C=1C(=CC=CC=1)OC=1C(=CC=CC=1)P(=O)(C=1C=CC=CC=1)C=1C=CC=CC=1)(=O)C1=CC=CC=C1 ATTVYRDSOVWELU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SPDPTFAJSFKAMT-UHFFFAOYSA-N 1-n-[4-[4-(n-[4-(3-methyl-n-(3-methylphenyl)anilino)phenyl]anilino)phenyl]phenyl]-4-n,4-n-bis(3-methylphenyl)-1-n-phenylbenzene-1,4-diamine Chemical compound CC1=CC=CC(N(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=C(C)C=CC=2)C=2C=C(C)C=CC=2)C=2C=C(C)C=CC=2)=C1 SPDPTFAJSFKAMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XESMNQMWRSEIET-UHFFFAOYSA-N 2,9-dinaphthalen-2-yl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC(C=2C=C3C=CC=CC3=CC=2)=NC2=C1C=CC1=C(C=3C=CC=CC=3)C=C(C=3C=C4C=CC=CC4=CC=3)N=C21 XESMNQMWRSEIET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WMAXWOOEPJQXEB-UHFFFAOYSA-N 2-phenyl-5-(4-phenylphenyl)-1,3,4-oxadiazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NN=C(C=2C=CC(=CC=2)C=2C=CC=CC=2)O1 WMAXWOOEPJQXEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- AOQKGYRILLEVJV-UHFFFAOYSA-N 4-naphthalen-1-yl-3,5-diphenyl-1,2,4-triazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C(N1C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)=NN=C1C1=CC=CC=C1 AOQKGYRILLEVJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VFUDMQLBKNMONU-UHFFFAOYSA-N 9-[4-(4-carbazol-9-ylphenyl)phenyl]carbazole Chemical group C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2N1C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)N2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C32)C=C1 VFUDMQLBKNMONU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102100040678 Programmed cell death protein 1 Human genes 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 125000000609 carbazolyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3NC12)* 0.000 description 3
- DKHNGUNXLDCATP-UHFFFAOYSA-N dipyrazino[2,3-f:2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile Chemical compound C12=NC(C#N)=C(C#N)N=C2C2=NC(C#N)=C(C#N)N=C2C2=C1N=C(C#N)C(C#N)=N2 DKHNGUNXLDCATP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- TVIVIEFSHFOWTE-UHFFFAOYSA-K tri(quinolin-8-yloxy)alumane Chemical compound [Al+3].C1=CN=C2C([O-])=CC=CC2=C1.C1=CN=C2C([O-])=CC=CC2=C1.C1=CN=C2C([O-])=CC=CC2=C1 TVIVIEFSHFOWTE-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N triphenylamine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HNGIZKAMDMBRKJ-UHFFFAOYSA-N 2-acetamido-3-(1h-indol-3-yl)propanamide Chemical compound C1=CC=C2C(CC(NC(=O)C)C(N)=O)=CNC2=C1 HNGIZKAMDMBRKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DYTYBRPMNQQFFL-UHFFFAOYSA-N 4-bromodibenzofuran Chemical compound O1C2=CC=CC=C2C2=C1C(Br)=CC=C2 DYTYBRPMNQQFFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HWNGZPYALGWORF-UHFFFAOYSA-N 4-n,4-n-bis[4-(diethylamino)phenyl]-1-n,1-n-diethylbenzene-1,4-diamine Chemical compound C1=CC(N(CC)CC)=CC=C1N(C=1C=CC(=CC=1)N(CC)CC)C1=CC=C(N(CC)CC)C=C1 HWNGZPYALGWORF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CRHRWHRNQKPUPO-UHFFFAOYSA-N 4-n-naphthalen-1-yl-1-n,1-n-bis[4-(n-naphthalen-1-ylanilino)phenyl]-4-n-phenylbenzene-1,4-diamine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C2=CC=CC=C2C=CC=1)C1=CC=C(N(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)C=C1 CRHRWHRNQKPUPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 9H-carbazole Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3NC2=C1 UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910016036 BaF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001602876 Nata Species 0.000 description 2
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEFCWBLINXJUIV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;iodobenzene Chemical compound CC(O)=O.CC(O)=O.IC1=CC=CC=C1 XEFCWBLINXJUIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 2
- XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N copper(II) phthalocyanine Chemical compound [Cu+2].C12=CC=CC=C2C(N=C2[N-]C(C3=CC=CC=C32)=N2)=NC1=NC([C]1C=CC=CC1=1)=NC=1N=C1[C]3C=CC=CC3=C2[N-]1 XCJYREBRNVKWGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- JOFBTOVNZIUWPX-UHFFFAOYSA-N dibenzofuran-1-ylboronic acid Chemical compound O1C2=CC=CC=C2C2=C1C=CC=C2B(O)O JOFBTOVNZIUWPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GOXNHPQCCUVWRO-UHFFFAOYSA-N dibenzothiophen-4-ylboronic acid Chemical compound C12=CC=CC=C2SC2=C1C=CC=C2B(O)O GOXNHPQCCUVWRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 2
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 2
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFKAJVHLWXSISD-UHFFFAOYSA-N isobutyramide Chemical compound CC(C)C(N)=O WFKAJVHLWXSISD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940031993 lithium benzoate Drugs 0.000 description 2
- LDJNSLOKTFFLSL-UHFFFAOYSA-M lithium;benzoate Chemical compound [Li+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 LDJNSLOKTFFLSL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- IMKMFBIYHXBKRX-UHFFFAOYSA-M lithium;quinoline-2-carboxylate Chemical compound [Li+].C1=CC=CC2=NC(C(=O)[O-])=CC=C21 IMKMFBIYHXBKRX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 2
- NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N palladium;triphenylphosphane Chemical compound [Pd].C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 2
- 125000004592 phthalazinyl group Chemical group C1(=NN=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000001567 quinoxalinyl group Chemical group N1=C(C=NC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- RYYKJJJTJZKILX-UHFFFAOYSA-M sodium octadecanoate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O RYYKJJJTJZKILX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 230000005428 wave function Effects 0.000 description 2
- YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 1,3-Diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IYZMXHQDXZKNCY-UHFFFAOYSA-N 1-n,1-n-diphenyl-4-n,4-n-bis[4-(n-phenylanilino)phenyl]benzene-1,4-diamine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C=CC(=CC=1)N(C=1C=CC(=CC=1)N(C=1C=CC=CC=1)C=1C=CC=CC=1)C=1C=CC(=CC=1)N(C=1C=CC=CC=1)C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 IYZMXHQDXZKNCY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GEQBRULPNIVQPP-UHFFFAOYSA-N 2-[3,5-bis(1-phenylbenzimidazol-2-yl)phenyl]-1-phenylbenzimidazole Chemical compound C1=CC=CC=C1N1C2=CC=CC=C2N=C1C1=CC(C=2N(C3=CC=CC=C3N=2)C=2C=CC=CC=2)=CC(C=2N(C3=CC=CC=C3N=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 GEQBRULPNIVQPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QWNCDHYYJATYOG-UHFFFAOYSA-N 2-phenylquinoxaline Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CN=C(C=CC=C2)C2=N1 QWNCDHYYJATYOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ACSHDTNTFKFOOH-UHFFFAOYSA-N 3-[4-[3,5-bis(4-pyridin-3-ylphenyl)phenyl]phenyl]pyridine Chemical compound C1=CN=CC(C=2C=CC(=CC=2)C=2C=C(C=C(C=2)C=2C=CC(=CC=2)C=2C=NC=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)C=2C=NC=CC=2)=C1 ACSHDTNTFKFOOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGGKVJMNFFSDEV-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-n-[4-[4-(n-(3-methylphenyl)anilino)phenyl]phenyl]-n-phenylaniline Chemical compound CC1=CC=CC(N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=C(C)C=CC=2)=C1 OGGKVJMNFFSDEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DHDHJYNTEFLIHY-UHFFFAOYSA-N 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=NC2=C1C=CC1=C(C=3C=CC=CC=3)C=CN=C21 DHDHJYNTEFLIHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XVMUGTFNHXHZIP-UHFFFAOYSA-N 4-[3,5-bis[4-(n-phenylanilino)phenyl]phenyl]-n,n-diphenylaniline Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C=CC(=CC=1)C=1C=C(C=C(C=1)C=1C=CC(=CC=1)N(C=1C=CC=CC=1)C=1C=CC=CC=1)C=1C=CC(=CC=1)N(C=1C=CC=CC=1)C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 XVMUGTFNHXHZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AZLONVAUUPEURC-UHFFFAOYSA-N 4-phenyl-n-[4-(9-phenylcarbazol-3-yl)phenyl]-n-(4-phenylphenyl)aniline Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=C(N(C=2C=CC(=CC=2)C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)C=2C=C3C4=CC=CC=C4N(C=4C=CC=CC=4)C3=CC=2)C=C1 AZLONVAUUPEURC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AYCRBESYKFOFRH-UHFFFAOYSA-N C1(=CC=CC=C1)C1=NC(=NC(=N1)C1=CC=CC=C1)C=1C=C(C(=C(C=1)N1C2=CC=CC=C2C=2C=CC=CC1=2)N1C2=CC=CC=C2C=2C=CC=CC1=2)N1C2=CC=CC=C2C=2C=CC=CC1=2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)C1=NC(=NC(=N1)C1=CC=CC=C1)C=1C=C(C(=C(C=1)N1C2=CC=CC=C2C=2C=CC=CC1=2)N1C2=CC=CC=C2C=2C=CC=CC1=2)N1C2=CC=CC=C2C=2C=CC=CC1=2 AYCRBESYKFOFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YFPJFKYCVYXDJK-UHFFFAOYSA-N Diphenylphosphine oxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1[P+](=O)C1=CC=CC=C1 YFPJFKYCVYXDJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N Nitrous acid Chemical compound ON=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 101710089372 Programmed cell death protein 1 Proteins 0.000 description 1
- PRSXMVQXAKTVLS-UHFFFAOYSA-N [Cu]=O.[In] Chemical compound [Cu]=O.[In] PRSXMVQXAKTVLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000641 acridinyl group Chemical group C1(=CC=CC2=NC3=CC=CC=C3C=C12)* 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002178 anthracenyl group Chemical group C1(=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C12)* 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000003828 azulenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000499 benzofuranyl group Chemical group O1C(=CC2=C1C=CC=C2)* 0.000 description 1
- 125000004196 benzothienyl group Chemical group S1C(=CC2=C1C=CC=C2)* 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 125000006267 biphenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002529 biphenylenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3C12)* 0.000 description 1
- XZCJVWCMJYNSQO-UHFFFAOYSA-N butyl pbd Chemical compound C1=CC(C(C)(C)C)=CC=C1C1=NN=C(C=2C=CC(=CC=2)C=2C=CC=CC=2)O1 XZCJVWCMJYNSQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YVVVSJAMVJMZRF-UHFFFAOYSA-N c1cncc(c1)-c1cccc(c1)-c1cccc(c1)-c1nc(nc(n1)-c1cccc(c1)-c1cccc(c1)-c1cccnc1)-c1cccc(c1)-c1cccc(c1)-c1cccnc1 Chemical compound c1cncc(c1)-c1cccc(c1)-c1cccc(c1)-c1nc(nc(n1)-c1cccc(c1)-c1cccc(c1)-c1cccnc1)-c1cccc(c1)-c1cccc(c1)-c1cccnc1 YVVVSJAMVJMZRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 125000004230 chromenyl group Chemical group O1C(C=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 125000002676 chrysenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=C4C=CC=CC4=C3C=CC12)* 0.000 description 1
- 125000000259 cinnolinyl group Chemical group N1=NC(=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- ZXHUJRZYLRVVNP-UHFFFAOYSA-N dibenzofuran-4-ylboronic acid Chemical compound C12=CC=CC=C2OC2=C1C=CC=C2B(O)O ZXHUJRZYLRVVNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005509 dibenzothiophenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 125000003914 fluoranthenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC=C4C1=C23)* 0.000 description 1
- 125000003983 fluorenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3CC12)* 0.000 description 1
- 125000002541 furyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N heliogen blue Chemical compound [Cu].[N-]1C2=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=NC([N-]1)=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=N2 RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002192 heptalenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006951 hyperphosphorylation Effects 0.000 description 1
- 125000002883 imidazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 125000003427 indacenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003453 indazolyl group Chemical group N1N=C(C2=C1C=CC=C2)* 0.000 description 1
- 125000003454 indenyl group Chemical group C1(C=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003406 indolizinyl group Chemical group C=1(C=CN2C=CC=CC12)* 0.000 description 1
- 125000001041 indolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000904 isoindolyl group Chemical group C=1(NC=C2C=CC=CC12)* 0.000 description 1
- 125000002183 isoquinolinyl group Chemical group C1(=NC=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 125000005647 linker group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001715 oxadiazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002971 oxazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 125000003933 pentacenyl group Chemical group C1(=CC=CC2=CC3=CC4=CC5=CC=CC=C5C=C4C=C3C=C12)* 0.000 description 1
- JQQSUOJIMKJQHS-UHFFFAOYSA-N pentaphenyl group Chemical group C1=CC=CC2=CC3=CC=C4C=C5C=CC=CC5=CC4=C3C=C12 JQQSUOJIMKJQHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001828 phenalenyl group Chemical group C1(C=CC2=CC=CC3=CC=CC1=C23)* 0.000 description 1
- 125000001792 phenanthrenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3C=CC12)* 0.000 description 1
- 125000004934 phenanthridinyl group Chemical group C1(=CC=CC2=NC=C3C=CC=CC3=C12)* 0.000 description 1
- 125000004625 phenanthrolinyl group Chemical group N1=C(C=CC2=CC=C3C=CC=NC3=C12)* 0.000 description 1
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N phenylbenzene Natural products C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000843 phenylene group Chemical group C1(=C(C=CC=C1)*)* 0.000 description 1
- 238000007539 photo-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 125000001388 picenyl group Chemical group C1(=CC=CC2=CC=C3C4=CC=C5C=CC=CC5=C4C=CC3=C21)* 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- FERZDALKDCSVRX-UHFFFAOYSA-M potassium;carbamate Chemical compound [K+].NC([O-])=O FERZDALKDCSVRX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000001042 pteridinyl group Chemical group N1=C(N=CC2=NC=CN=C12)* 0.000 description 1
- 125000000561 purinyl group Chemical group N1=C(N=C2N=CNC2=C1)* 0.000 description 1
- 125000004309 pyranyl group Chemical group O1C(C=CC=C1)* 0.000 description 1
- 125000003373 pyrazinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003226 pyrazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001725 pyrenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002098 pyridazinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004076 pyridyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000714 pyrimidinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000168 pyrrolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002294 quinazolinyl group Chemical group N1=C(N=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- UNCAYXRSJSUBAI-UHFFFAOYSA-N quinolino[3,2-a]acridine Chemical group C1=CC=C2C=C(C=3C(=NC4=CC=CC=C4C=3)C=C3)C3=NC2=C1 UNCAYXRSJSUBAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002943 quinolinyl group Chemical group N1=C(C=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 125000001935 tetracenyl group Chemical group C1(=CC=CC2=CC3=CC4=CC=CC=C4C=C3C=C12)* 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005247 tetrazinyl group Chemical group N1=NN=NC(=C1)* 0.000 description 1
- 125000001544 thienyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005033 thiopyranyl group Chemical group 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004306 triazinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001425 triazolyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003960 triphenylenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C3C12)* 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 125000001834 xanthenyl group Chemical group C1=CC=CC=2OC3=CC=CC=C3C(C12)* 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TYHJXGDMRRJCRY-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) tin(4+) Chemical compound [O-2].[Zn+2].[Sn+4].[In+3] TYHJXGDMRRJCRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960001296 zinc oxide Drugs 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/30—Coordination compounds
- H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
- H10K85/342—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D405/00—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom
- C07D405/14—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom containing three or more hetero rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D409/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
- C07D409/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing three or more hetero rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
- H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
- H10K85/6574—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
- H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
- C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
- C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
- H10K2101/10—Triplet emission
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
- H10K2101/27—Combination of fluorescent and phosphorescent emission
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
- H10K2101/30—Highest occupied molecular orbital [HOMO], lowest unoccupied molecular orbital [LUMO] or Fermi energy values
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
- H10K2101/40—Interrelation of parameters between multiple constituent active layers or sublayers, e.g. HOMO values in adjacent layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
- H10K2102/301—Details of OLEDs
- H10K2102/351—Thickness
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
- H10K50/125—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
- H10K50/13—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/19—Tandem OLEDs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/30—Coordination compounds
- H10K85/321—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3]
- H10K85/322—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3] comprising boron
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
본 발명은 제 1 화합물의 HOMO 에너지 준위는 동일한 발광물질층에 포함되는 제 2 화합물의 HOMO 에너지 준위보다 높은 제 1 발광물질층과, 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위는 동일한 발광물질층에 포함되는 제 4 화합물의 HOMO 에너지 준위보다 낮은(deep) 제 2 발광물질층을 포함하는 유기발광다이오드 및 이를 포함하는 유기발광장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 발광물질층을 적용하여 발광 효율 및 색 순도를 개선하고, 구동 전압이 낮고 소자 수명이 향상된 유기발광다이오드 및 유기발광장치를 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 발광다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광 효율 및 수명이 증가하고, 색 순도가 향상된 유기발광다이오드 및 이를 포함하는 유기발광장치에 관한 것이다.
표시장치가 대형화됨에 따라, 공간 점유가 적은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있다. 이러한 평면표시소자 중 하나로서 유기발광다이오드를 이용한 표시장치가 주목을 받고 있다. 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED)는 전자 주입 전극(음극)과 정공 주입 전극(양극) 사이에 형성된 발광물질층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다.
플라스틱 같은 휠 수 있는(flexible) 투명 기판 위에도 유기발광다이오드를 형성할 수 있을 뿐 아니라, 유기발광다이오드를 채택한 디스플레이는 낮은 전압(10V 이하)에서 구동이 가능하여 전력 소모가 비교적 적으며, 색 순도가 뛰어나다는 장점이 있다. 또한 유기발광다이오드는 녹색, 청색, 적색의 3가지 색을 나타낼 수가 있어 액정표시장치(liquid crystal display device) 이후의 차세대 디스플레이 소자로 많은 사람들의 많은 관심의 대상이 되고 있다.
본 발명의 목적은 발광 효율 및 발광 색 순도가 크게 개선된 유기발광다이오드 및 유기발광장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 구동 전압을 낮춰서 소비 전력을 감소시키며, 소자 수명이 향상된 유기발광다이오드 및 유기발광장치를 제공하고자 하는 것이다.
일 측면에 따르면, 본 발명은 서로 마주하는 제 1 전극 및 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 발광물질층을 포함하고, 상기 발광물질층은 제 1 화합물과 제 2 화합물을 포함하는 제 1 발광물질층과, 상기 제 1 발광물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 제 3 화합물과 제 4 화합물을 포함하는 제 2 발광물질층을 포함하고, 상기 제 1 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H1)는 상기 제 2 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 FD)보다 크고, 상기 제 3 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H2) 및 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H2)는 각각 상기 제 4 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 TD) 및 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 TD)보다 크며, 상기 제 1 화합물의 최고준위점유분자궤도(Highest Occupied Molecular Orbital; HOMO) 에너지 준위(HOMOH1)는 상기 제 2 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOFD)보다 높고(shallow), 상기 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH2)는 상기 제 4 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOTD)보다 낮은(deep) 유기발광다이오드를 제공한다.
다른 측면에 따르면, 본 발명은 서로 마주하는 제 1 전극 및 제 2 전극; 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 발광물질층을 포함하고, 상기 발광물질층은 제 1 화합물과 제 2 화합물을 포함하는 제 1 발광물질층과, 상기 제 1 발광물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 제 3 화합물과 제 4 화합물을 포함하는 제 2 발광물질층을 포함하고, 상기 제 1 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H1)는 상기 제 2 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 FD)보다 크고, 상기 제 3 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H2) 및 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H2)는 각각 상기 제 4 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 TD) 및 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 TD)보다 크며, 상기 제 1 화합물의 최고준위점유분자궤도(Highest Occupied Molecular Orbital; HOMO) 에너지 준위(HOMOH1)는 상기 제 2 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOFD)보다 높고(shallow), 상기 제 3 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물을 포함하는 유기발광다이오드를 제공한다.
[화학식 3]
화학식 3에서, R31 내지 R45는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 실릴기, C1~C20 알킬기, C1~C20 알콕시기, C1~C20 알킬아민기, C5~C30 호모 아릴기, C4~C30 헤테로 아릴기, C5~C30 호모 알킬아릴기, C4~C30 헤테로 알킬아릴기, C5~C30 호모 아릴옥실기, C4~C30 헤테로 아릴옥실기, C5~C30 호모 아릴아민기 또는 C4~C30 헤테로 아릴아민기임; Y1과 Y2는 각각 독립적으로 NR46, 산소(O) 또는 황(S)이고, R46은 수소,중수소, 삼중수소, C1~C20 알킬기 또는 C1~C20 알콕시기임.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 기판; 및 상기 기판 상에 위치하며, 상기 유기발광다이오드를 포함하는 유기발광장치를 제공한다.
본 발명은 제 1 화합물의 HOMO 에너지 준위는 제 2 화합물의 HOMO 에너지 준위보다 높은 제 1 발광물질층과, 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위는 제 4 화합물의 HOMO 에너지 준위보다 낮은 제 2 발광물질층을 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치를 제안한다.
제 1 화합물의 HOMO 에너지 준위가 동일한 발광물질층에 포함되는 제 2 화합물의 HOMO 에너지 준위보다 높아서 정공이 제 2 발광물질층으로 전달될 때, 제 2 화합물에 의한 정공의 트랩(trap)을 방지한다. 또한, 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위는 동일한 발광물질층의 제 4 화합물의 HOMO 에너지 준위보다 낮기 때문에(deep), 제 3 화합물과 제 4 화합물 사이의 들뜬 복합체(exciplex) 형성을 억제한다.
따라서 본 발명에 따른 다층 구조의 발광물질층을 적용하여, 유기발광다이오드의 발광 효율 및 소자 수명을 향상시킬 수 있다. 또한 발광물질층 내로 전하가 신속하게 이동하여 발광 소자의 구동 전압을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 반치폭이 협소한 제 2 화합물을 사용하여 색 순도가 양호한 초형광을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기발광다이오드가 적용된 유기발광장치의 일례로서, 유기발광다이오드 표시장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따라 2개의 발광물질층을 포함하는 유기발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 발광물질층에 포함될 수 있는 지연 형광 물질의 발광 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 2개의 발광물질층을 구성하는 화합물 사이의 에너지 준위에 따른 발광 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따라 2개의 발광물질층을 구성하는 화합물 사이의 HOMO 에너지 준위와 LUMO 에너지 준위의 관계를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따라 3개의 발광물질층을 포함하는 유기발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따라 3개의 발광물질층을 구성하는 화합물 사이의 에너지 준위에 따른 발광 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따라 3개의 발광물질층을 구성하는 화합물 사이의 HOMO 에너지 준위와 LUMO 에너지 준위의 관계를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따라 2개의 발광물질층을 포함하는 유기발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 발광물질층에 포함될 수 있는 지연 형광 물질의 발광 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 2개의 발광물질층을 구성하는 화합물 사이의 에너지 준위에 따른 발광 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따라 2개의 발광물질층을 구성하는 화합물 사이의 HOMO 에너지 준위와 LUMO 에너지 준위의 관계를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따라 3개의 발광물질층을 포함하는 유기발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따라 3개의 발광물질층을 구성하는 화합물 사이의 에너지 준위에 따른 발광 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따라 3개의 발광물질층을 구성하는 화합물 사이의 HOMO 에너지 준위와 LUMO 에너지 준위의 관계를 개략적으로 도시한 모식도이다.
이하, 필요한 경우에 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 상세하게 설명한다.
[유기발광장치]
본 발명은 2개 이상의 발광물질층 각각으로 에너지 준위가 상이한 호스트를 사용하여, 전하의 주입을 향상시키고, 발광에 관여하는 물질 사이의 엑시톤 소광을 억제할 수 있도록 구성된 유기발광다이오드와 이를 포함하는 유기발광장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유기발광다이오드는 조명장치 및 유기발광다이오드 표시장치와 같은 유기발광장치에 적용될 수 있다. 도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기발광다이오드가 적용된 유기발광장치의 일례로서, 유기발광다이오드 표시장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 유기발광다이오드 표시장치(100)는 박막트랜지스터(Tr)와, 박막트랜지스터(Tr)를 덮는 평탄화층(160)과, 평탄화층(160) 상에 위치하며 박막트랜지스터(Tr)에 연결되는 유기발광다이오드(200)를 포함한다. 박막트랜지스터(Tr)는, 반도체층(110)과, 게이트 전극(130)과, 소스 전극(152)과, 드레인 전극(154)을 포함한다.
기판(102)은 유리 기판, 얇은 플렉서블(flexible) 기판 또는 고분자 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판은 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리에테르술폰(Polyethersulfone; PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate; PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene Terephthalate; PET) 및 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 박막트랜지스터(Tr)와, 유기발광다이오드(200)가 위치하는 기판(102)은 어레이 기판을 이룬다.
기판(102) 상에 버퍼층(104)이 형성되고, 버퍼층(104) 상에 박막트랜지스터(Tr)가 형성된다. 버퍼층(504)은 생략될 수 있다.
버퍼층(104) 상부에 반도체층(110)이 형성된다. 예를 들어, 반도체층(110)은 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 반도체층(110)이 산화물 반도체 물질로 이루어지는 경우, 반도체층(110) 하부에 차광패턴(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 차광패턴은 반도체층(110)으로 빛이 입사되는 것을 방지하여 반도체층(110)이 빛에 의하여 열화되는 것을 방지한다. 이와 달리, 반도체층(110)은 다결정 실리콘으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 반도체층(110)의 양 가장자리에 불순물이 도핑되어 있을 수 있다.
반도체층(110) 상부에는 절연물질로 이루어진 게이트 절연막(120)이 기판(102) 전면에 형성된다. 게이트 절연막(20)은 실리콘산화물(SiO2) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(120) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 게이트 전극(30) 반도체층(10)의 중앙에 대응하여 형성된다. 도 1에서 게이트 절연막(120)은 기판(102) 전면에 형성되어 있으나, 게이트 절연막(120)은 게이트 전극(130)과 동일한 모양으로 패터닝 될 수도 있다.
게이트 전극(130) 상부에는 절연물질로 이루어진 층간 절연막(140)이 기판(102) 전면에 형성된다. 층간 절연막(140)은 실리콘산화물(SiO2) 또는 실리콘질화물(SiNx)과 같은 무기절연물질로 형성되거나, 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 포토 아크릴(photo-acryl)과 같은 유기절연물질로 형성될 수 있다.
층간 절연막(140)은 반도체층(110)의 양측 상면을 노출하는 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(142, 144)을 갖는다. 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(142, 144)은 게이트 전극(130)의 양측에서 게이트 전극(130)과 이격되어 위치한다. 여기서, 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(142, 144)은 게이트 절연막(120) 내에도 형성된다. 이와 달리, 게이트 절연막(120)이 게이트 전극(130)과 동일한 모양으로 패터닝 될 경우, 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(142, 144)은 층간 절연막(140) 내에만 형성된다.
층간 절연막(140) 상부에는 금속과 같은 도전성 물질로 이루어진 소스 전극(52)과 드레인 전극(154)이 형성된다. 소스 전극(552)과 드레인 전극(154)은 게이트 전극(130)을 중심으로 이격되어 위치하며, 각각 제 1 및 제 2 반도체층 컨택홀(142, 144)을 통해 반도체층(110)의 양측과 접촉한다.
반도체층(110), 게이트 전극(130), 소스 전극(152) 및 드레인 전극(154)은 박막트랜지스터(Tr)를 이루며, 박막트랜지스터(Tr)는 구동 소자(driving element)로 기능한다. 도 1에 예시된 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층(110)의 상부에 게이트 전극(130), 소스 전극(152) 및 드레인 전극(154)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가진다. 이와 달리, 박막트랜지스터(Tr)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고, 반도체층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.
도 1에 도시하지 않았으나, 게이트 배선과 데이터 배선이 서로 교차하여 화소영역을 정의하며, 게이트 배선과 데이터 배선에 연결되는 스위칭 소자가 더 형성된다. 상기 스위칭 소자는 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)에 연결된다.
또한, 파워 배선이 데이터 배선 또는 데이터 배선과 평행하게 이격되어 형성되며, 일 프레임(frame) 동안 구동 소자인 박막트랜지스터(Tr)의 게이트 전극의 전압을 일정하게 유지되도록 하기 위한 스토리지 캐패시터가 더 구성될 수 있다.
한편, 유기발광다이오드 표시장치(100)는 유기발광다이오드(200)에서 생성된 빛을 흡수하는 컬러 필터(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터(미도시)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W) 광을 흡수할 수 있다. 이 경우, 광을 흡수하는 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터 패턴이 각각의 화소영역 별로 분리되어 형성될 수 있으며, 이들 각각의 컬러 필터 패턴은 흡수하고자 하는 파장 대역의 빛을 방출하는 유기발광다이오드(200) 중의 발광 유닛(230)과 각각 중첩되게 배치될 수 있다. 컬러 필터(미도시)를 채택함으로써, 유기발광다이오드 표시장치(100)는 풀-컬러를 구현할 수 있다.
예를 들어, 유기발광다이오드 표시장치(100)가 하부 발광 타입인 경우, 유기발광다이오드(200)에 대응하는 층간 절연막(140) 상부에 광을 흡수하는 컬러 필터(미도시)가 위치할 수 있다. 선택적인 실시형태에서, 유기발광다이오드 표시장치(100)가 상부 발광 타입인 경우, 컬러 필터는 유기발광다이오드(200)의 상부, 즉 제 2 전극(220) 상부에 위치할 수도 있다.
소스 전극(152)과 드레인 전극(154) 상부에는 평탄화층(160)이 기판(102) 전면에 형성된다. 평탄화층(160)은 상면이 평탄하며, 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(154)을 노출하는 드레인 컨택홀(162)을 갖는다. 여기서, 드레인 컨택홀(162)은 제 2 반도체층 컨택홀(144) 바로 위에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 제 2 반도체층 컨택홀(144)과 이격되어 형성될 수도 있다.
유기발광다이오드(200)는 평탄화층(160) 상에 위치하며 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(154)에 연결되는 제 1 전극(210)과, 제 1 전극(210) 상에 순차 적층되는 유기발광유닛(230) 및 제 2 전극(230)을 포함한다.
1 전극(210)은 각 화소영역 별로 분리되어 형성된다. 제 1 전극(210)은 양극(anode)일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(210)은 ITO, IZO, ITZO, SnO, ZnO, ICO 및 AZO 등과 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 유기발광다이오드 표시장치(100)가 상부 발광 방식(top-emission type)인 경우, 제 1 전극(210) 하부에는 반사전극 또는 반사층이 더욱 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사전극 또는 상기 반사층은 알루미늄-팔라듐-구리(aluminum-palladium-copper: APC) 합금으로 이루어질 수 있다.
또한, 평탄화층(160) 상에는 제 1 전극(210)의 가장자리를 덮는 뱅크층(170)이 형성된다. 뱅크층(170)은 상기 화소영역에 대응하여 제 1 전극(210)의 중앙을 노출한다.
제 1 전극(210) 상에는 발광 유닛(230)이 형성된다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 상기 발광 유닛(230)은, 발광물질층(emitting material layer; EML)의 단층 구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 발광 유닛(630)은 도 2 또는 도 6에 도시한 바와 같이, 발광물질층(EML) 이외에도, 정공주입층(hole injection layer, HIL), 정공수송층(hole transport layer; HTL), 전자차단층(electron blocking layer; EBL), 정공차단층(hole blocking layer; HBL), 전자수송층(electron transport layer; EBL) 및/또는 전자주입층(electron injection layer; EIL)과 같은 전하의 이동을 조절할 수 있는 하나 이상의 전하 제어층을 포함할 수도 있다. 본 발명에 따르면, 유기발광다이오드(200)는 소정의 에너지 준위를 가지는 2개 이상의 발광물질층을 가질 수 있는데, 본 발명에 따른 유기발광다이오드의 자세한 구성 및 발광 유닛에 사용될 수 있는 물질의 종류에 대해서는 후술한다.
발광 유닛(230)이 형성된 기판(102) 상부로 제 2 전극(220)이 형성된다. 제 2 전극(220)은 표시영역의 전면에 위치하며 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질로 이루어져 음극(cathode)으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(220)은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(ca), 은(Ag) 또는 알루미늄-마그네슘 합금(AlMg)과 같은 이들의 합금이나 조합 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
제 2 전극(220) 상에는, 외부 수분이 유기발광다이오드(200)로 침투하는 것을 방지하기 위해, 인캡슐레이션 필름(encapsulation film, 180)이 형성된다. 인캡슐레이션 필름(180)은 제 1 무기 절연층(182)과, 유기 절연층(184)과 제 2 무기 절연층(186)의 적층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
발광 유닛(230)은 제 1 화합물 및 제 2 화합물을 포함하는 제 1 발광물질층과, 제 3 화합물 및 제 4 화합물을 포함하는 제 2 발광물질층과, 필요에 따라 제 5 화합물 및 제 6 화합물을 포함하는 제 3 발광물질층을 포함한다. 이들 화합물의 에너지 준위 및/또는 에너지 밴드갭을 적절하게 조절하여, 유기발광다이오드(200) 및 유기발광다이오드 표시장치(100)의 발광 효율 및 색 순도를 개선하고, 구동 전압을 낮추어 유기발광다이오드(200)의 소자 수명을 향상시킬 수 있다.
[유기발광다이오드]
이어서, 본 발명에 따라 적어도 2개의 발광물질층을 가지는 유기발광다이오드에 대해서 보다 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따라 유기 화합물이 유기발광소자에 적용된 유기발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 유기발광다이오드(300)는 서로 마주하는 제 1 전극(310) 및 제 2 전극(320)과, 제 1 및 제 2 전극(310, 320) 사이에 위치하는 발광 유닛(330)을 포함한다. 예시적인 실시형태에서, 발광 유닛(330)은 제 1 전극(310)으로부터 순차적으로 적층되는 정공주입층(hole injection layer, HIL, 340), 정공수송층(hole transfer layer, HTL, 350), 발광물질층(emissitve material layer, EML, 360), 전자수송층(electron transfer layer, ETL, 370) 및 전자주입층(electron injection layer, EIL, 380)을 포함한다. 필요한 경우, 발광 유닛(330)는 정공수송층(350)과 발광물질층(360) 사이에 위치하는 제 1 엑시톤 차단층인 전자차단층(electron blocking layer, EBL, 355) 및/또는 발광물질층(360)과 전자수송층(370) 사이에 위치하는 제 2 엑시톤 차단층인 정공차단층(hole blocking layer, HBL, 375)을 더욱 포함할 수 있다.
제 1 전극(310)은 발광물질층(360)에 정공을 공급하는 양극(anode)일 수 있다. 제 1 전극(310)은 일함수(work function) 값이 비교적 큰 도전성 물질, 예를 들어 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide; TCO)로 형성되는 것이 바람직하다. 예시적인 실시형태에서, 제 1 전극(310)은 인듐-주석-산화물 (indium-tin-oxide; ITO), 인듐-아연-산화물(indium-zinc-oxide; IZO), 인듐-주석-아연-산화물(indium-tin-zinc oxide; ITZO), 주석산화물(SnO), 아연산화물(ZnO), 인듐-구리-산화물(indium-copper-oxide; ICO) 및 알루미늄:산화아연(Al:ZnO; AZO)으로 이루어질 수 있다.
제 2 전극(320)은 발광물질층(160)에 전자를 공급하는 음극(cathode)일 수 있다. 제 2 전극(320)은 일함수 값이 비교적 작은 도전성 물질, 예를 들어 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 은(Ag), 또는 이들의 합금이나 조합과 같은 반사 특성이 좋은 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(310)과 제 2 전극(320)은 각각 30 내지 300 nm의 두께로 적층될 수 있다.
정공주입층(340)은 제 1 전극(310)과 정공수송층(350) 사이에 위치하는데, 무기물인 제 1 전극(310)과 유기물일 수 있는 정공수송층(350) 사이의 계면 특성을 향상시킨다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공주입층(340)은 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐아미노)트리페닐아민(4,4',4"-Tris(3-methylphenylamino)triphenylamine; MTDATA), 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐-아미노)트리페닐아민(4,4',4"-Tris(N,N-diphenyl-amino)triphenylamine; NATA), 4,4',4"-트리스(N-(나프탈렌-1-일)-N-페닐-아미노)트리페닐아민(4,4',4"-Tris(N-(naphthalene-1-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine; 1T-NATA), 4,4',4"-트리스(N-(나프탈렌-2-일)-N-페닐-아미노)트리페닐아민(4,4',4"-Tris(N-(naphthalene-2-yl)-N-phenyl-amino)triphenylamine; 2T-NATA), 프탈로시아닌구리(Copper phthalocyanine; CuPc), 트리스(4-카바조일-9일-페닐)아민(Tris(4-carbazoyl-9-yl-phenyl)amine; TCTA), N,N'-디페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-1,1'-바이페닐-4,4"-디아민(N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(1-naphthyl)-1,1'-biphenyl-4,4"-diamine; NPB; NPD), 1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌헥사카보니트릴(1,4,5,8,9,11-Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile, Dipyrazino[2,3-f:2'3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile; HAT-CN), 1,3,5-트리스[4-(디페닐아미노)페닐]벤젠(1,3,5-tris[4-(diphenylamino)phenyl]benzene; TDAPB), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)폴리스티렌 술포네이트(poly(3,4-ethylenedioxythiphene)polystyrene sulfonate; PEDOT/PSS) 및/또는 N-(바이페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민(N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine) 등으로 이루어지는 어느 하나의 화합물로 이루어질 수 있다. 유기발광다이오드(300)의 특성에 따라 정공주입층(340)은 생략될 수 있다.
정공수송층(350)은 제 1 전극(310)과 발광물질층(360) 사이에 발광물질층(360)에 인접하여 위치한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공수송층(350)은 N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-디아민(N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine; TPD), NPB, 4,4'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐(4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl; CBP), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘](Poly[N,N'-bis(4-butylpnehyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidine]; Poly-TPD), 폴리[(9,9-디옥닐플루오레닐-2,7-디일)-co-(4,4'-(N-(4-sec-부틸페닐)디페닐아민))](Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co-(4,4'-(N-(4-sec-butylphenyl)diphenylamine))], TFB), 디-[4-(N,N-디-p-톨릴-아미노)페닐]사이클로헥산(Di-[4-(N,N-di-p-tolyl-amino)-phenyl]cyclohexane; TAPC), N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민(N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine) 및/또는 N-(바이페닐-4-일)-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)바이페닐)-4-아민(N-(biphenyl-4-yl)-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)biphenyl-4-amine) 등으로 구성되는 군에서 선택되는 화합물로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 정공주입층(340) 및 정공수송층(350)은 각각 5 nm 내지 200 nm, 바람직하게는 5 nm 내지 100 nm의 두께로 적층될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
발광물질층(360)은 호스트와 도펀트로 이루어지며, 실질적인 발광은 도펀트에서 수행된다. 단일항 엑시톤만을 발광에 활용하는 형광 물질과 달리 삼중항 엑시톤도 발광에 활용할 수 있는 인광 물질이 발광 효율이 높다. 따라서, 인광 도펀트와 함께 사용될 수 있는 인광 호스트에 대한 관심이 높다.
그런데, 인광 도펀트의 삼중항 에너지가 인광 호스트로 전이되는 것을 방지하기 위해서는 인광 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위는 인광 도펀트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위보다 높아야 한다. 유기 방향족 화합물은 공액화(conjugation)가 늘어나거나 고리가 접합(fused ring)되면서 삼중항 에너지가 급격히 낮아지기 때문에, 인광 호스트로 사용될 수 있는 유기 재료는 극히 제한되어 있다.
뿐만 아니라, 인광 호스트들은 높은 삼중항 에너지를 가지기 위하여 밴드갭이 3.5 내지 4.5 eV 이상으로 높게 설계된다. 밴드갭이 지나치게 넓은 호스트를 사용할 경우, 전하의 주입 및 수송이 원활하지 않기 때문에, 높은 구동 전압이 요구되며, 소자의 수명 특성에 악영향을 미칠 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시형태에 따르면, 발광물질층(360)은 제 1 화합물과 제 2 화합물로 이루어지는 제 1 발광물질층(362)과, 제 1 발광물질층(364) 상부에 위치하며, 제 3 화합물과 제 4 화합물로 이루어지는 제 2 발광물질층(364)을 포함한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 제 1 발광물질층(362)에 포함되는 제 1 화합물은 제 1 호스트이고, 제 2 화합물은 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있다. 또한, 제 2 발광물질층(364)에 포함되는 제 3 화합물은 제 2 호스트이고, 제 4 화합물은 지연 형광 물질일 수 있다. 일례로, 제 1 화합물은 형광 호스트이고, 제 3 화합물은 인광 호스트일 수 있다.
단일항 에너지 준위(S1), 삼중항 에너지 준위(T1), 최고준위점유분자궤도(Highest Occupied Molecular Orbital; HOMO) 에너지 준위 및/또는 최저준위비점유분자궤도(Lowest Unoccupied Molecular Orbital; LUMO) 에너지 준위가 조절된 제 1 화합물 내지 제 4 화합물을 적절한 발광물질층에 포함시킴으로써, 구동 전압이 낮고, 발광 효율 및 색 순도가 양호하며, 소자 수명이 개선된 유기발광다이오드(300)를 제조할 수 있다. 이하에서는 제 1 화합물이 제 1 호스트(host; H1)이고, 제 2 화합물이 형광 도펀트(fluorescent dopant; FD)이고, 제 3 화합물이 제 2 호스트(H2)이며, 제 4 화합물이 열활성 지연 형광 도펀트(thermally activated delayed dopant; TD)인 경우를 중심으로 본 발명을 설명한다.
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. 발광물질층에 적용된 발광 물질의 외부양자효율(external quantum efficiency, EQE; ηext)은 엑시톤 생성효율(Singlet/Triplet ration), 전하균형인자(charge balance factor), 방사양자효율(radiative quantum efficiency), 광-추출 효율(out-coupling efficiency)을 곱하여 연산된다.
형광 물질의 경우, 생성된 엑시톤이 빛의 형태로 전환되는 엑시톤 생성효율의 최대 값은 0.25이다. 이론적으로 정공과 전자가 만나 엑시톤을 형성할 때, 스핀의 배열에 따라 짝스핀(paired spin) 형태인 단일항 엑시톤(singlet exciton)과 홀스핀(unpaired spin) 형태인 삼중항 엑시톤(triplet exciton)이 1:3의 비율로 생성된다. 형광 물질에서는 단일항 엑시톤만이 발광에 참여하고 나머지 75%의 삼중항 엑시톤은 발광에 참여하지 못하기 때문이다.
전하균형인자 엑시톤을 형성하는 정공과 전자의 균형을 의미하는데, 일반적으로 100%의 1:1 매칭(matching)을 가정하여 '1'의 값을 갖는다. 방사양자효율(Φ)은 실질적인 발광 물질의 발광 효율에 관여하는 값으로, 호스트(host)-도펀트(dopant) 시스템에서는 도펀트의 광-발광(photoluminescence, PL)에 의존한다. 광-추출 효율은 발광 물질에서 발광된 빛 중에서 외부로 추출되는 빛의 비율이다. 일반적으로 등방성(isotropic) 형태의 발광 물질을 열-증착하여 박막을 형성할 경우, 개개의 발광 분자는 일정한 방향성을 가지지 않고 무질서한 상태로 존재한다. 이와 같은 무질서한 배열(random orientation) 상태에서의 광-추출 효율은 일반적으로 0.2의 값으로 가정한다. 형광 물질을 이용한 유기발광다이오드의 최대 발광 효율은 약 5%에 불과하다.
반면, 인광 물질은 단일항 엑시톤과 삼중항 엑시톤을 모두 빛으로 전환시키는 발광 메커니즘을 가지고 있다. 인광 물질은 단일항 엑시톤을 계간전이(intersystem crossing; ISC)를 통해 삼중항으로 변환시킨다. 따라서 단일항 엑시톤과 삼중항 엑시톤을 모두 사용하는 인광 물질을 사용하는 경우, 형광 물질이 가지는 낮은 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
대표적인 인광 물질인 이리듐(Ir), 백금(Pt) 등의 중금속을 포함하는 금속 착화합물을 사용하면, 중금속 원소에 의하여 강한 스핀-궤도 결합에 의하여 삼중항 상태에서 단일항 상태로의 전이가 가능하다. 하지만, 이들 인광 물질은 색-순도가 표시장치에 적용하기 어려운 수준이며, 수명 또한 매우 짧아 상용화 수준에 크게 미치지 못하고 있다.
최근에는 종래의 형광 물질과 인광 물질이 가지는 문제점을 해결할 수 있는 이른바 지연형광 물질이 개발되었다. 대표적인 지연형광 물질은 열-활성 지연형광(thermally activated delayed fluorescence; TADF)을 이용한다. 지연형광 물질은 분자내전하이동(intramolecular charge transfer)이 가능하며, 발광 과정에서 단일항 에너지와 삼중항 에너지를 모두 이용할 수 있다. 이처럼, 지연형광 물질은 인광 물질과 마찬가지로 발광 과정에서 삼중항 에너지와 단일항 에너지를 모두 활용하기 때문에 발광 효율이 우수하다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 제 2 발광물질층(364)에 포함될 수 있는 지연 형광 물질의 발광 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이고, 도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 2개의 발광물질층으로 이루어진 발광물질층에서 이들 물질 사이의 에너지 준위에 따른 발광 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다.
지연 형광은 열-활성지연형광(thermally activated delayed fluorescence; TADF)와 전계-활성지연형광(field activated delayed fluorescence; FADF)로 구분될 수 있는데, 열 또는 전계에 의하여 삼중항 엑시톤이 활성화되어, 종래 형광 물질에서의 최대 발광 효율을 뛰어넘는 우수한 발광을 구현할 수 있다.
즉, 지연 형광 화합물은 소자를 구동할 때 발생하는 열이나 전계에 의하여 삼중항 엑시톤이 활성화되어 삼중항 엑시톤도 발광에 관여한다. 일반적으로 지연 형광 화합물은 전자주개 모이어티와 전자받개 모이어티를 모두 가지고 있어서 분자내전하이동(intramolecular charge transfer, ICT) 상태로의 변환이 가능하다. ICT가 가능한 지연 형광 화합물을 도펀트로 이용하면, 지연 형광 화합물에서 단일항 에너지 준위(S1)를 가지는 엑시톤과 삼중항 에너지 준위(T1)를 가지는 엑시톤이 중간 상태인 ICT 상태로 이동하고, 바닥 상태(ground state, S0)로 전이된다(S1 →ICT←T1). 단일항 에너지 준위(S1)를 가지는 엑시톤과 삼중항 에너지 준위(T1)를 가지는 엑시톤이 모두 발광에 참여하기 때문에 내부양자효율이 향상되고, 이에 따라 발광 효율이 향상된다.
종래의 형광 물질은 최고준위점유분자궤도(Highest Occupied Molecular Orbital; HOMO)와 최저준위비점유분자궤도(Lowest Unoccupied Molecular Orbital; LUMO)가 분자 전체에 퍼져있기 때문에, 단일항 상태와 삼중항 상태 사이의 상호 전환이 불가능하다(선택 규칙, selection rule). 하지만, ICT 상태를 가지는 화합물은 HOMO와 LUMO의 궤도 겹침이 적기 때문에, HOMO 상태의 궤도와 LUMO 상태의 궤도 사이의 상호작용이 작다. 따라서 전자의 스핀 상태 변화가 다른 전자에 영향을 미치지 않게 되고, 선택 규칙을 따르지 않는 새로운 전하 이동 밴드(charge transfer band, CT band)가 형성된다.
지연 형광 물질에서 전자받개 모이어티와 전자주개 모이어티가 분자 내에서 이격되어 있기 때문에, 분자 내 쌍극자 모멘트(dipole moment)가 큰 분극 상태로 존재하게 된다. 쌍극자 모멘트가 분극된 상태에서 HOMO와 LUMO 상태의 궤도 간의 상호작용이 작아지고, 삼중항 상태와 단일항 상태에서 중간 상태(ICT)로 전이가 가능해진다. 이에 따라, 단일항 에너지 준위(S1)를 가지는 엑시톤은 물론이고 삼중항 에너지 준위(T1)를 가지는 엑시톤이 발광에 참여한다.
따라서 지연 형광 물질을 포함하는 발광 소자가 구동되면, 열이나 전계에 의하여 25%의 단일항 에너지 준위(S1)를 가지는 엑시톤과 75%의 삼중항 에너지 준위(T1)를 가지는 엑시톤이 중간 상태(ICT)로 전이되고, 다시 바닥 상태(S0)로 떨어지면서 발광이 일어나기 때문에, 내부양자효율은 이론적으로 100%가 된다.
삼중항 상태와 단일항 상태에서 모두 에너지 전이가 일어나기 위해서는, 지연 형광 물질은 단일항 에너지 준위(S1)와 삼중항 에너지 준위(T1)의 차이(ΔEST TD)가 0.3 eV 이하, 예를 들어 0.05 내지 0.3 eV이어야 한다. 단일항 상태와 삼중항 상태의 에너지 차이가 작은 재료는 단일항 상태에서 삼중항 상태로 에너지가 전이되는 계간전이(Inter System Crossing; ISC)가 일어나면서 형광을 나타낼 뿐만 아니라, 상온 수준의 열 에너지 또는 전계에 의하여 삼중항 상태에서 에너지가 보다 높은 단일항 상태로 역 계간전이(Reverse Inter System Crossing; RISC)가 일어나고, 단일항 상태가 바닥 상태로 전이되면서 지연 형광을 나타낸다.
지연 형광의 경우 이론적으로 최대 100%의 효율을 얻을 수 있기 때문에, 종래의 중금속을 포함하는 인광 재료와 동등한 내부 양자 효율을 구현할 수 있다. 하지만, 지연형광 특성을 가지는 물질의 전자주개-전자받개의 결합 구조 및 구조적 뒤틀림으로 인하여, 추가적인 전하 이동 전이(charge transfer transition, CT transition)가 유발되기 때문에, 발광할 때 넓은 스펙트럼을 가지게 되어, 즉 반치폭(full width at half maximum; FWHM)이 넓어서 색 순도를 저하시키는 단점이 있다. 또한, 지연형광 물질은 삼중항 에너지도 발광 과정에서 사용되므로, 발광 수명이 짧다.
한편, 동일한 발광물질층 내에 지연 형광 물질과, 형광 또는 인광 물질을 포함하는 경우, 지연 형광 물질의 단일항 에너지는 주로 분자간 전자의 교환에 의한 엑시톤의 확산에 의하여 인접한 분자 사이의 파동 함수 중첩에 의존하는 에너지 전이인 Dexter 에너지 전이에 의하여 형광/인광 물질로 전달된다. 이 경우, 지연 형광 물질에서 형광/인광 물질로 에너지가 충분히 전달되지 않으면서 발광 효율이나 색 순도가 원하는 수준까지 구현되지 못할 수 있다.
반면, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 제 1 발광물질층(362)은 제 1 화합물인 제 1 호스트와 제 2 화합물인 형광 물질을 포함하고, 제 2 발광물질층(364)은 제 3 화합물인 제 2 호스트와 제 4 화합물인 지연 형광 물질을 포함한다. 따라서, 역 계간전이에 의하여 제 2 발광물질층(364)에 포함된 지연 형광 물질의 삼중항 에너지가 단일항 에너지로 전환되면, 지연 형광 물질의 단일항 에너지는, 쌍극자-쌍극자 상호작용(dipole-dipole interaction)에 의한 전기장을 통하여 비방사 형태로 전달되는 Forster 공명에너지전이(Forster resonance energy transfer, FRET)를 통하여 인접한 제 1 발광물질층(362)에 포함된 형광/인광 물질로 전달될 수 있다.
형광/인광 물질에서 최종적인 발광이 일어나면서, 효율적인 에너지 전이가 가능해지고, 고색 순도를 구현할 수 있다. 제 2 발광물질층(364)의 지연 형광 물질로부터, 인접한 제 1 발광물질층(362)의 형광/인광 물질로의 에너지 전이 효율이 향상되면서, 발광 소자의 발광 효율이 향상되면서 초형광(hyper fluorescence) 소자를 구현할 수 있다. 또한, 제 1 발광물질층(362)에서 최종적인 발광은 지연 형광 물질에 비하여 반치폭이 협소한 형광/인광 물질이 여기 상태에서 바닥 상태로 전이되면서 일어나기 때문에, 색 순도를 향상시킬 수 있다.
이를 구현하기 위해서는 제 1 화합물 내지 제 4 화합물의 단일항 에너지 준위 및/또는 삼중항 에너지 준위를 조절할 필요가 있다. 도 4를 참조하면, 호스트일 수 있는 제 1 화합물 및 제 3 화합물에서 생성된 엑시톤 에너지가 1차적으로 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물로 전이되어 발광할 필요가 있다. 이러한 목적과 관련하여, 제 1 호스트의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H1)와 제 2 호스트의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H2) 및/또는 제 1 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H1)와 제 2 호스트의 여기 상태 단일항 에너지 준위(T1 H2)는 각각 지연 형광 물질의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 TD) 및/또는 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 TD)보다 높아야 한다.
예를 들어, 제 1 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H1) 및 제 2 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H2)가 지연 형광 물질의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 TD)보다 충분히 높지 않은 경우에는, 지연 형광 물질의 삼중항 상태 엑시톤이 제 1, 2 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H1, T1 H2)로 넘어가는 역-전하 이동이 발생한다. 이에 따라 지연 형광 물질의 삼중항 엑시톤 에너지가 비-발광 소멸되어, 지연 형광 물질일 수 있는 제 2 화합물의 삼중항 상태 엑시톤이 발광이 기여하지 못하게 된다. 예시적으로, 제 1, 2 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H1, T1 H2)는 지연 형광 물질의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 TD)보다 최소 0.2 eV 이상 높을 수 있다.
예시적인 실시형태에서, 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물 및 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H1, S1 H2)는 3.0 내지 3.5 eV이고, 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H1, T1 H2)는 2.5 내지 3.0 eV일 수 있다. 또한, 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 TD)는 2.3 내지 3.0 eV이고, 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1TD)는 2.1 내지 2.8 eV일 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
한편, 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H1)는 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H2)보다 높을 수 있다. 이 경우, 제 2 호스트에서 생성된 엑시톤 에너지가 제 1 호스트로 전이되어 소멸되지 않고 지연 형광 물질로 효율적으로 전이될 수 있다. 즉, 제 1 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H1)가 제 2 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H2)보다 높지 않으면, 삼중항 엑시톤이 발광할 수 없는 제 1 호스트에서 삼중항 엑시톤이 비-발광 소멸되어 발광 효율이 저하될 수 있다.
뿐만 아니라, 제 2 발광물질층(364)에서 RISC에 의하여 ICT 착물 상태로 변환된 지연 형광 물질에서 제 1 발광물질층(362)의 형광 물질로 에너지를 전이하는 한편, 고효율, 고 색 순도를 가지는 유기발광다이오드를 구현할 필요가 있다. 이러한 유기발광다이오드를 구현하기 위하여, 제 2 발광물질층(364)에 포함되는 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 TD) 및/또는 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 TD)는 각각 제 1 발광물질층(362)에 포함되는 형광 물질일 수 있는 제 2 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 FD) 및/또는 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 FD)보다 높아야 한다.
다른 예시적인 실시형태에서, 제 1 발광물질층(362)에 포함되는 제 2 화합물이 인광 물질인 경우, 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 TD)는 인광 물질인 제 2 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위보다는 높을 수 있지만, 제 4 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위 (S1 TD)는 인광 물질인 제 2 화합물의 여기 상태 삼중항 에너지 준위보다 높지 않을 수 있다.
예시적인 실시형태에서 형광 물질일 수 있는 제 2 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 FD)는 2.3 내지 2.7 eV이고, 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 FD)는 2.1 내지 2.5 eV일 수 있다. 한편, 인광 물질일 수 있는 제 2 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위는 2.3 내지 2.8 eV이고, 여기 상태 삼중항 에너지 준위는 2.0 내지 2.4 eV일 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
또한, 지연 형광 물질로부터 형광 물질로 전이된 에너지가 제 1 화합물로 전이되는 것을 방지하여 효율적인 발광을 구현할 수 있도록, 제 1 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H1)는 형광 물질의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 FD)보다 높아야 한다. 지연 형광을 구현하기 위하여 제 4 화합물은 단일항 에너지 준위(S1 TD)와 삼중항 에너지 준위(T1 TD)의 차이(ΔEST TD)가 0.3 eV 이하이어야 한다.
발광을 구현할 때 지연 형광 물질을 사용하면, 지연 형광 물질의 삼중항 엑시톤도 발광에 기여한다. 엑시톤을 형성하는 재결합 영역이 발광물질층 및 전자수송층/정공차단층 사이의 계면에서 형성되면, 지연 형광 물질의 삼중항 엑시톤과 정공-폴라론이 만나 상호작용할 가능성이 높아진다. 지연 형광 물질의 삼중항 엑시톤과 정공-폴라론의 상호 작용에 의하여, 지연 형광 물질의 삼중항 에너지가 발광 메커니즘에 기여하지 못하고 비-발광 소멸하게 된다. 비-발광 소멸이 증가하면 유기발광층에 적용된 소재에 스트레스가 가해지면서 손상(damage)이 야기되고, 이에 따라 소자 수명이 감소할 수 있다.
발광물질층에서 야기될 수 있는 엑시톤 에너지의 비-발광 소멸을 방지하는 동시에 전하가 발광물질층으로 효율적으로 주입될 수 있도록, 제 1 발광물질층(362)과 제 2 발광물질층(364)에 각각 포함되는 제 1 내지 제 4 화합물의 HOMO 에너지 준위 및/또는 LUMO 에너지 준위를 조절할 필요가 있다. 도 5는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따라 2개의 발광물질층을 구성하는 화합물 사이의 HOMO 에너지 준위와 LUMO 에너지 준위의 관계를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 5에 개략적으로 도시한 바와 같이, 제 1 발광물질층(EML1)에서, 형광 특성을 가지는 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH1)는 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있는 제 2 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOFD)보다 높다(shallow). 반면, 제 2 발광물질층(EML2)에서, 인광 특성을 가지는 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH2)는 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOTD)보다 낮다(deep).
호스트와 도펀트를 포함하는 발광물질층에서 도펀트의 농도가 10 중량% 이하인 경우에는 정공과 전자는 호스트로 먼저 주입된다. 호스트의 엑시톤 에너지는 인접한 분자 사이의 파동 함수 중첩에 의존하는 에너지 전이인 Dexter 에너지 전이와, 쌍극자-쌍극자 상호작용(dipole-dipole interaction)에 의한 전기장을 통하여 비방사 형태로 전달되는 Forster 공명에너지전이(Forster resonance energy transfer, FRET)를 통하여 도펀트로 전달된다. 그런데, 지연 형광 물질을 발광물질층에 사용하는 경우, 발광 효율을 극대화하기 위하여 발광물질층에서 지연 형광 물질은 대략 10% 이상으로 도핑된다. 이 경우, 정공과 전자는 도펀트로 직접 주입될 확률이 높아진다.
따라서, 제 1 발광물질층(EML1)과 제 2 발광물질층(EML2)의 호스트로서 HOMO 에너지 준위가 형광/인광 물질 및 지연 형광 물질에 비하여 높은 호스트(예를 들어, 제 1 호스트와 같은 형광 호스트)를 사용하는 경우, 제 2 발광물질층(EML2)에서 정공은 호스트의 HOMO로 주입되고, 전자는 지연 형광 물질의 LUMO로 주입되면서, 들뜬 복합체(exciplex)를 형성한다. 지연 형광 물질의 삼중항 에너지가 발광 메커니즘에 기여하지 못하고 비-발광 소멸하면서 발광 효율이 저하될 수 있다. 비-발광 소멸이 증가하면 발광 유닛(330, 도 2 참조)에 적용된 소재에 스트레스가 가해지면서 손상(damage)이 야기되고, 이에 따라 소자 수명이 감소할 수 있다.
또한, 제 1 발광물질층(EML1)과 제 2 발광물질층(EML2)의 호스트로서 HOMO 에너지 준위가 형광/인광 물질 및 지연 형광 물질에 비하여 낮은 호스트(예를 들어, 제 2 호스트와 같은 인광 호스트)를 사용하는 경우, 제 1 발광물질층(EML1)에서 정공이 호스트에 비하여 높은 HOMO 에너지 준위를 가지는 형광/인광 도펀트에 의해 트랩(trap)될 수 있다.
정공과 전자가 발광물질층으로 균형 있게 주입되지 못하면서(즉, 정공에 비하여 전자가 과도하게 발광물질층(EML)으로 주입되면서), 발광물질층으로 과도하게 주입된 전자의 상당 부분은 정공과 재결합하여 엑시톤을 형성하지 못하고 소멸된다. 또한, 정공에 비하여 전자가 신속하게 발광물질층(EML)으로 주입됨에 따라, 정공과 전자가 발광물질층(EML)을 구성하는 발광 재료에서 재결합되지 못하고, 발광물질층(360)과 정공수송층(350)의 계면에서 재결합된다. 이에 따라, 유기발광다이오드의 발광 효율이 저하될 뿐만 아니라, 원하는 발광을 구현하기 위해서 높은 구동 전압이 요구되어 소비 전력을 증가시키고, 소자의 수명이 감소한다.
뿐만 아니라, 제 1 전극(310) 쪽에 가깝게 위치하는 제 1 발광물질층에 상대적으로 HOMO 에너지 준위가 낮은 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물과 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물을 사용하고, 제 2 발광물질층에 상대적으로 HOMO 에너지 준위가 높은 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물과 형광 물질일 수 있는 제 2 화합물을 사용하는 경우, 정공수송층(350) 또는 전자차단층(355)의 HOMO 에너지 준위와 제 1 발광물질층(EML1)의 HOMO 에너지 준위의 차이가 지나치게 커진다. 이에 따라, 제 1 발광물질층(EML1, 362)으로의 정공 주입이 지연될 수 있다.
뿐만 아니라, 전자수송층(370) 또는 전자차단층(375)의 LUMO 에너지 준위와 제 2 발광물질층(EML2, 364)의 LUMO 에너지 준위의 차이 역시 지나치게 커진다. 이에 따라, 제 2 발광물질층(EML2, 364)으로의 전자 주입이 또한 지연될 수 있다. 결과적으로, 발광물질층(360)으로의 정공 및 전자 주입이 지연되면서, 유기발광다이오드의 구동 전압이 상승하고, 전하 균형 저하에 기인하여 발광 효율 및 소자 수명이 감소할 수 있다.
반면, 본 발명에 따르면, 제 1 전극(310, 도 2 참조)에 가깝게 위치하는 제 1 발광물질층(EML1, 362)에서 형광/인광 물질일 수 있는 제 2 화합물의 HOMO 에너지 준위에 비하여 상대적으로 높은 HOMO 에너지 준위를 가지는 제 1 화합물을 제 1 호스트로 사용한다. 형광/인광 물질일 수 있는 제 2 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOFD)가 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH1)보다 낮기(deep) 때문에, 제 1 전극(310, 도 2 참조)으로부터 주입된 정공이 제 1 발광물질층(EML1)을 거쳐 제 2 발광물질층(EML2)로 전달될 때, 제 1 발광물질층(EML1)에서 제 2 화합물에 의한 정공 트랩(trap)을 방지할 수 있다.
따라서, 최초의 발광이 일어나는 제 2 발광물질층(EML2)으로 정공과 전자가 균형 있게 주입될 수 있다. 그 결과, 제 2 발광물질층(EML2)에서 엑시톤을 형성하지 못하고 비-발광 소멸되는 전하의 양을 감소할 수 있고, 제 2 발광물질층(EML2)에서 정공과 전하가 재결합하면서 발광 효율이 향상되고, 구동 전압을 낮추어 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따르면, 제 2 전극(320, 도 2 참조)에 가깝게 위치하는 제 2 발광물질층(EML2, 364)에서 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물의 HOMO 에너지 준위에 비하여 상대적으로 낮은 HOMO 에너지 준위를 가지는 제 3 화합물을 제 2 호스트로 사용한다. 제 2 발광물질층(EML2)에서 제 2 호스트일 수 있는 제 2 화합물과 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물 사이의 들뜬 복합체가 형성되는 것을 억제할 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 제 2 발광물질층(EML2)에서 전자가 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물로 직접 전달되지 못하도록 제 3 화합물과 제 4 화합물의 LUMO 에너지 준위가 조정될 수 있다. 일례로, 제 3 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMOH2)는 제 4 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMHTD)보다 높다(shallow). 이와 같이, 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물의 HOMO-LUMO 에너지 갭(energy gap) 사이에 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물의 HOMO-LUMO 에너지 갭이 존재하는 경우, 도펀트 농도와 무관하게 제 2 발광물질층(EML2)에서 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물과 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물 사이의 들뜬 복합체가 형성되지 않는다. 따라서 지연 형광 물질의 삼중항 에너지가 비-발광 소멸되지 않고, 이에 따라 발광 효율이 향상되고, 소자 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 발광물질층(EML1, 362)에 포함된 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH1)는 제 2 발광물질층(EML2, 364)에 포함된 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH2)보다 높다. 이에 따라, 제 1 발광물질층(EML1, 362)에 포함된 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물로부터, 제 2 발광물질층(EML2, 364)에 포함된 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물로 정공이 효율적으로 전달될 수 있다.
아울러, 제 1 발광물질층(EML1, 362)에 포함된 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMOH1)는 제 2 발광물질층(EML2, 364)에 포함된 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMOH2)보다 높다. 이에 따라, 제 2 발광물질층(EML2, 364)에 주입된 전자는 제 1 발광물질층(EML1)으로의 이동이 방지되고, 제 2 발광물질층(EML2, 364)에서 주입된 정공과 재결합하여 엑시톤을 형성하여 발광 효율을 극대화할 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH1)는 -5.5 내지 -6.0 eV, 바람직하게는 -5.5 내지 -5.8 eV이고, LUMO 에너지 준위(LUMOH1)는 -2.0 내지 -2.5 eV, 바람직하게는 -2.0 내지 -2.4 eV 일 수 있다. 한편, 형광 물질일 수 있는 제 2 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOFD)는 -5.5 내지 -6.2 eV, 바람직하게는 -5.7 내지 -6.1 eV이고, LUMO 에너지 준위(LUMOFD)는 -2.6 내지 -3.4 eV일 수 있다. 인광 물질일 수 있는 제 2 화합물의 HOMO 에너지 준위는 -5.6 내지 -6.0 eV이고, LUMO 에너지 준위는 -3.0 내지 -3.3 eV일 수 있다.
한편, 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH2)는 -5.8 내지 -6.2 eV이고, LUMO 에너지 준위(LUMOH2)는 -2.3 내지 -2.8 eV일 수 있다. 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOTD)는 -5.7 내지 -6.0 eV이고, LUMO 에너지 준위(LUMOTD)는 -2.8 내지 -3.5 eV일 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
제 1 발광물질층(EML1, 362)에 포함되는 제 1 화합물 및 제 2 화합물과, 제 2 발광물질층(EML2, 364)에 포함되는 제 3 화합물 및 제 4 화합물로서 전술한 단일항 에너지 준위, 삼중항 에너지 준위, HOMO 에너지 준위 및/또는 LUMO 에너지 준위를 조절함으로써, 유기발광다이오드(300)의 발광 효율 및 소자 수명을 향상시키고, 구동 전압을 낮추어 소비 전력을 감소시킬 수 있으며, 유기발광다이오드(300)에서 발광되는 컬러의 색 순도를 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 형광 특성을 가지는 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물은, 제 1 발광물질층(EML1, 362)에서 형광/인광 물질로 사용되는 제 2 화합물과 비교해서 상대적으로 큰 단일항 및/또는 삼중항 에너지 준위(S1 H1, T1 H1)와 상대적으로 높은(shallow) HOMO 에너지 준위(HOMOH1)를 가지는 것을 사용할 수 있다. 이에 따라 정공이 제 2 화합물에 의해 트랩되는 것을 방지할 수 있다. 일례로, 제 1 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 유기 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1에서, R1 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 실릴기, C1~C20 알킬기, C1~C20 알콕시기, C1~C20 알킬아민기, C5~C30 호모 아릴기, C4~C30 헤테로 아릴기, C5~C30 호모 알킬아릴기, C4~C30 헤테로 알킬아릴기, C5~C30 호모 아릴옥실기, C4~C30 헤테로 아릴옥실기, C5~C30 호모 아릴아민기 또는 C4~C30 헤테로 아릴아민기임; X1, X2, X3는 각각 독립적으로 CR25R26, NR27, 산소(O) 또는 황(S)이며, R25, R26, R27은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, C1~C20 알킬기 또는 C1~C20 알콕시기임.
화학식 1로 표시되는 유기 화합물은 상대적으로 높은(shallow) HOMO 에너지 준위와 LUMO 에너지 준위를 가지고 있다. 따라서, 제 1 발광물질층(EML1, 362)의 호스트로 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 어느 하나의 유기 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 2]
한편, 제 2 발광물질층(EML2, 364)에서 제 2 호스트로 사용될 수 있는 제 3 화합물은 동일한 발광물질층에서 지연 형광 물질로 사용될 수 있는 제 4 화합물과 비교하여 높은 단일항 에너지 준위 및/또는 삼중항 에너지 준위(S1 H2, T1 H2)를 가지면서, 제 4 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOTD)보다 낮은(deep) HOMO 에너지 준위(HOMOH2)를 가지고, 바람직하게는 제 4 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMOTD)보다 높은(shallow) LUMO 에너지 준위(LUMOH2)를 가질 수 있다. 이에 따라, 제 2 발광물질층(EML2)에서 제 3 화합물과 제 4 화합물의 결합에 의한 들뜬 복합체가 형성되지 않는다. 예시적인 실시형태에서, 제 3 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물일 수 있다.
[화학식 3]
화학식 3에서, R31 내지 R45는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 실릴기, C1~C20 알킬기, C1~C20 알콕시기, C1~C20 알킬아민기, C5~C30 호모 아릴기, C4~C30 헤테로 아릴기, C5~C30 호모 알킬아릴기, C4~C30 헤테로 알킬아릴기, C5~C30 호모 아릴옥실기, C4~C30 헤테로 아릴옥실기, C5~C30 호모 아릴아민기 또는 C4~C30 헤테로 아릴아민기임; Y1과 Y2는 각각 독립적으로 NR46, 산소(O) 또는 황(S)이고, R46은 페닐기임.
하나의 예시적인 실시형태에서, 화학식 1의 R1 내지 R27 및/또는 화학식 3의 R31 내지 R45는 각각 독립적으로 수소, 중수소 또는 삼중수소일 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, R1 내지 R27 및/또는 R31 내지 R45는 각각 독립적으로 C1~C20, 바람직하게는 C1~C20 직쇄 또는 측쇄의 알킬기 또는 C1~C20, 바람직하게는 C1~C20 알콕시기일 수 있다.
또 다른 예시적인 실시형태에서, R1 내지 R24 및/또는 R31 내지 R45는 각각 독립적으로 방향족 치환기일 수 있다. 일례로, R1 내지 R24 및/또는 R31 내지 R45가 C5~C30 호모 아릴기인 경우, R1 내지 R27 및/또는 R31 내지 R45는 각각 독립적으로 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 펜탄레닐기, 인데닐기, 인데노인데닐기, 헵탈레닐기, 바이페닐레닐기, 인다세닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 벤조페난트레닐기, 디벤조페난트레닐기, 아줄레닐기, 파이레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 크라이세닐기, 테트라페닐기, 테트라세닐기, 플레이다에닐기, 파이세닐기, 펜타페닐기, 펜타세닐기, 플루오레닐기, 인데노플루오레닐기 또는 스파이로 플루오레닐기와 같은 축합되지 않거나 축합된(fused) 아릴기일 수 있다.
선택적인 실시형태에서, R1 내지 R24 및/또는 R31 내지 R45가 C4~C30 헤테로 아릴기인 경우, R1 내지 R24 및/또는 R31 내지 R45는 각각 독립적으로 피롤릴기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 인다졸일기, 인돌리지닐기, 피롤리지닐기, 카바졸일기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 인돌로카바졸일기, 인데노카바졸일기, 벤조퓨로카바졸일기, 벤조티에노카바졸일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 시놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴노졸리닐기, 퀴놀리지닐기, 퓨리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 벤조이소퀴놀리닐기, 벤조퀴나졸리닐기, 벤조퀴녹살리닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페리미디닐기, 페난트리디닐기, 프테리디닐기, 신놀리닐기, 나프타리디닐기, 퓨라닐기, 파이라닐기, 옥사지닐기, 옥사졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아졸일기, 디옥시닐기, 벤조퓨라닐기, 디벤조퓨라닐기, 티오파이라닐기, 잔테닐기, 크로메닐기, 이소크로메닐기, 티오아지닐기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 디퓨로피라지닐기, 벤조퓨로디벤조퓨라닐기, 벤조티에노벤조티오페닐기, 벤조티에노디벤조티오페닐기, 벤조티에노벤조퓨라닐기, 벤조티에노디벤조퓨라닐기 또는 N-치환된 스파이로 플루오레닐기와 같은 축합되지 않거나 축합된 헤테로 아릴기일 수 있다.
화학식 3으로 표시되는 제 3 화합물은 정공 및 전자에 대한 친화성이 우수하다. 따라서 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물을 유기발광다이오드(300)의 제 2 발광물질층(364)에 적용하면, 정공과 전자가 엑시톤을 형성하는 재결합 영역(recombination zone)이 제 2 발광물질층(EML2)의 중앙 영역에 형성된다.
또한, 화학식 3으로 표시되는 제 3 화합물은 중앙의 5원자 고리의 양 측으로 6원자 고리가 각각 연결된 카바졸 모이어티와, 디벤조퓨란/디벤조티오펜 모이어티를 포함하고 있다. 이들 카바졸 모이어티, 디벤조퓨란/디벤조티오펜 모이어티는 견고한 화학 구조를 가지고 있어서 내열 특성이 우수하다.
뿐만 아니라, 화학식 3으로 표시되는 제 3 화합물은 5원자 고리의 양측에 각각 6원자 고리가 축합 연결된 디벤조퓨란/디벤조티오펜 모이어티를 각각 가질 수 있다. 이에 따라, 화학식 3으로 표시되는 제 3 화합물은 HOMO 에너지 준위와 LUMO 에너지 준위가 특히 제 2 발광물질층(EML2, 364)의 호스트로 사용되기에 적절할 수 있다. 특히, 지연 형광 물질과 함께 사용하면, 발광 소자의 구동 전압을 낮추어 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 구동 전압 상승으로 인하여 구동 소자에 가해지는 스트레스가 감소하게 되어 발광 효율을 향상시키고, 소자의 수명을 증가시킬 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 본 발명에 따른 제 3 화합물은 하기 화학식 4a 또는 화학식 4b로 표시되는 화합물을 포함한다.
[화학식 4a]
[화학식 4b]
화학식 4a 및 4b에서, R31 내지 R45, Y1, Y2는 각각 화학식 3에서 정의된 것과 동일함.
보다 구체적으로, 제 3 화합물은 하기 화학식 5로 표시되는 어느 하나의 화합물일 수 있다.
[화학식 5]
화학식 4a, 4b 및/또는 화학식 5으로 표시될 수 있는 제 3 화합물은 중앙의 카바졸/제 1 디벤조퓨란/디벤조티오펜/ 모이어티와 결합하는 양측의 축합 헤테로 방향족 모이어티가 비대칭적으로 결합된다. 즉, 양측의 축합 헤테로 방향족 모이어티를 구성하는 측면의 벤젠 고리를 중심으로, 양측의 축합 헤테로 방향족 모이어티가 비대칭 위치로 도입되어, 무정형(amorphous) 특성이 더욱 잘 발휘되어 내열 특성이 향상된다. 또한, 다수의 축합 방향족 모이어티를 가지고 있기 때문에, 발광물질층의 호스트 소재로 사용하기에 적절한 HOMO/LUMO 에너지 준위를 가지고 있다. 특히, 지연 형광 물질 및 형광 물질과 함께 병용하는 경우에, 발광 과정에서 에너지 손실 없이 엑시톤 에너지를 형광 물질로 전달할 수 있다.
따라서, 화학식 3 내지 화학식 5로 표시되는 제 3 화합물을 유기발광다이오드(300)를 구성하는 제 2 발광물질층(364)의 호스트로 사용하여 유기발광다이오드(300)의 발광 효율을 향상시키고, 구동 전압을 낮추며, 소자 수명을 개선할 수 있다. 구체적으로, 화학식 3 내지 화학식 5로 표시되는 제 3 화합물을 호스트로 사용하면, 호스트 엑시톤과 주변 폴라론의 상호작용에 의한 엑시톤 소광(exciton quenching)이 최소화되고, 전기-산화 및 광-산화에 의한 발광 소자의 수명이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
특히 화학식 3 내지 화학식 5로 표시될 수 있는 제 3 화합물은 내열 특성이 우수하며, 에너지 밴드갭과 삼중항 에너지 준위도 높다. 화학식 3 내지 화학식 5로 표시되는 제 3 화합물을 제 2 발광물질층(364)의 호스트로 사용하는 경우, 발광 물질로 에너지를 효율적으로 전달하여, 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 발광물질층에 적용된 재료에 대한 손상이 감소하여 장수명의 발광 소자를 제조할 수 있으며, 색 순도가 우수한 발광 소자를 구현할 수 있다.
한편, 제 1 발광물질층(EML1, 362)은 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있는 제 2 화합물을 포함한다. 전술한 바와 같이 최초로 발광이 일어나는 제 2 발광물질층(EML2, 364)은 지연 형광 물질인 제 4 화합물을 포함한다. 지연 형광 물질을 사용하는 경우 이론적으로 최대 100%의 효율을 얻을 수 있기 때문에, 종래의 중금속을 포함하는 인광 재료와 동등한 내부 양자 효율을 구현할 수 있다. 하지만, 지연 형광 특성을 가지는 화합물의 전자주개-전자받개의 결합 구조 및 구조적 뒤틀림으로 인하여, 추가적인 전하 이동 전이(charge transfer transition, CT transition)가 유발된다. 즉, 지연 형광 물질은 기본적으로 전하이동(charge transfer, CT)이라는 발광 메커니즘에 근거한다.
CT 발광 메커니즘에 기인하는 발광의 특성 상, 지연 형광 물질은 반치폭이 매우 넓은 발광 파장을 가지기 때문에, 색 순도 면에서 디스플레이에 적용하기에 한계를 가지고 있다. 즉, TADF와 같은 지연형광 물질은 삼중항 엑시톤을 활용하기 때문에 수명이 낮을 뿐만 아니라, CT 발광 메커니즘에 의하여 발광하기 때문에 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이 매우 넓어서 색 순도 측면에서 한계가 있다. 또한, 지연 형광 물질은 삼중항 에너지도 발광 과정에서 사용되기 때문에 발광 수명이 낮다.
지연 형광 물질이 가지는 한계점을 해결하기 위한 초형광은 단일항 엑시톤 만을 활용할 수 있는 형광 물질의 단일항 엑시톤 생성 비율을 높이기 위하여 지연 형광 물질을 이용한다. 지연 형광 물질은 단일항 에너지는 물론이고 삼중항 에너지도 이용할 수 있기 때문에, 지연 형광 물질의 엑시톤 에너지가 방출되면 형광 물질이 흡수하고, 형광 물질에 흡수된 에너지는 100% 단일항 엑시톤만 생성하면서 발광에 활용된다. 따라서 초형광 메커니즘에서, 최종적으로 발광하는 형광 물질을 포함하는 발광 소자의 효율을 향상시키기 위해서는 지연 형광 물질에서 형광 물질로의 에너지 전이가 가장 중요하다.
지연 형광 물질을 사용할 경우에 색 순도가 저하되고 소장 수명이 감소하는 것을 방지할 수 있도록, 제 1 발광물질층(EML1, 362)은 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있는 제 2 화합물을 포함하여 초형광이나 초인광을 구현할 수 있다.
이때, 제 2 화합물의 단일항 에너지 준위(S1 FD) 및/또는 삼중항 에너지 준위(T1 FD)는 지연 형광 물질인 제 4 화합물의 단일항 에너지 준위(S1TD) 및/또는 삼중항 에너지 준위(T1TD)보다 낮을 필요가 있다. 이러한 에너지 준위를 충족하는 경우, 역 계간전이에 의해 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물의 삼중항 에너지가 단일항 에너지로 전환되고, 제 2 발광물질층(EML2, 364)에서 전환된 지연 형광 물질의 단일항 에너지는, FRET을 통하여 인접한 제 1 발광물질층(EML1, 362)의 제 2 화합물로 효율적으로 전달될 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 형광 물질 또는 인광 물질로서의 제 2 화합물의 흡수 파장은 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물의 발광 파장과 스펙트럼 중첩 영역이 큰 화합물일 수 있다. 이 경우, 지연 형광 물질에서 형광 또는 인광 물질로의 에너지 전이 효율이 향상되어 발광 소자의 발광 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 발광물질층(360)에서 최종적인 발광은 제 2 화합물이 여기 상태에서 바닥 상태로 전이되면서 일어나기 때문에, 제 2 화합물은 반치폭이 협소한 화합물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 형광 물질일 수 있는 제 2 화합물은 하기 화학식 6으로 표시되는 어느 하나의 화합물일 수 있다.
[화학식 6]
일례로, 화학식 6으로 표시되는 유기 화합물의 에너지 준위를 살펴보면 의 FD1(LUMO: -3.0 eV; HOMO: -6.0 eV; S1: 2.5 eV; T1: 2.3 eV), FD2(LUMO: -2.7 eV; HOMO: -5.7 eV; S1: 2.5 eV; T1: 2.3 eV), FD3(LUMO: -3.3 eV; HOMO: -5.9 eV; S1: 2.4 eV, T1: 2.2 eV), FD4(LUMO: -3.2 eV; HOMO: -5.8 eV; S1: 2.5 eV; T1: 2.3 eV), FD5(LUMO: -3.4 eV; HOMO: -6.1 eV; S1: 2.6 eV; T1: 2.4 eV)이다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
선택적인 실시형태에서, 인광 물질로서의 제 2 화합물은 녹색으로 발광할 수 있는 금속 착화합물을 포함한다. 일례로, 인광 물질인 제 2 화합물은 하기 화학식 7로 표시되는 어느 하나의 금속 착화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 7]
화학식 7로 표시되는 금속 착화합물의 에너지 준위를 살펴보면, PD1(LUMO: -3.0 eV; HOMO: -6.0 eV; S1: 2.8 eV; T1: 2.4 eV), PD2(LUMO: -3.0 eV; HOMO: -5.9 eV; S1: 2.6 eV; T1: 2.4 eV), PD3(LUMO: -3.2 eV; HOMO: -5.8 eV; S1: 2.6 eV; T1: 2.3 eV), PD4(LUMO: -3.1 eV; HOMO: -5.8 eV; S1: 2.4 eV; T1: 2.2 eV), PD5(LUMO: -3.2 eV; HOMO: -5.6 eV; S1: 2.3 eV; T1: 2.0 eV)이다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
한편, 제 2 발광물질층(EML2, 364)는 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물을 포함한다. 제 4 화합물은 제 1 내지 제 3 화합물과 비교해서 적절한 에너지 준위를 가질 수 있다. 예를 들어, 지연 형광 특성을 가지는 제 4 화합물은 전자받개(electron acceptor)로 기능할 수 있는 모이어티와, 전자주개(electron donor)로 기능할 수 있는 모이어티가 적절한 연결기(예를 들어 페닐렌기와 같은 호모 아릴렌기)를 통하여 분리될 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 제 4 화합물은 트리아진 코어를 가지거나 적어도 하나의 시아노기로 치환된 방향족 코어를 가질 수 있다. 구체적으로, 제 4 화합물은 하기 화학식 8로 표시되는 적어도 어느 하나의 유기 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 8]
화학식 8로 표시되는 지연 형광 물질의 에너지 준위를 살펴보면, TD1(TczTrz; 9,9',9''-(5-(4,6-diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)benzene-1,2,3-triyl) tris(9H-carbazole); LUMO: -2.8 eV; HOMO: -5.8 eV; S1: 3.0 eV; T1: 2.8 eV), TD2(4CzIPN; 2,4,5,6-Tetra(9H-carbazol-9-yl)isophthalonitrile; LUMO: -3.4 eV; HOMO: -5.9 eV; S1: 2.7 eV; T1: 2.6 eV), TD3(LUMO: -3.2 eV; HOMO: -5.8 eV; S1: 2.6 eV; T1: 2.5 eV), TD4(LUMO: -3.2 eV; HOMO: -5.8 eV; S1: 2.4 eV; T1: 2.2 eV), TD5(LUMO: -3.4 eV; HOMO: -5.8 eV; S1: 2.3 eV; T1: 2.1 eV)이다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
예시적인 실시형태에서, 제 1 발광물질층(EML1, 362) 내에 제 1 화합물의 중량비는 제 2 화합물의 중량비보다 클 수 있다. 예를 들어, 제 1 발광물질층(EML1, 362)에서 제 1 화합물의 함량은 70 내지 99 중량%, 바람직하게는 90 내지 99 중량%이고, 제 2 화합물의 함량은 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%이다.
또한, 제 2 발광물질층(EML2, 364) 내에 제 3 화합물의 중량비는 제 4 화합물의 중량비보다 크거나 같을 수 있다. 예를 들어, 제 2 발광물질층(EML2, 364)에서 제 3 화합물의 함량은 50 내지 95 중량%, 바람직하게는 60 내지 80 중량%, 제 4 화합물의 함량은 5 내지 50 중량%, 바람직하게는 20 내지 40 중량%이다.
선택적인 실시형태에서, 제 2 발광물질층(EML2, 364)에서 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물의 중량비는, 제 1 발광물질층(EML1, 362)에서 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있는 제 2 화합물의 중량비보다 클 수 있다. 이에 따라, 제 2 발광물질층(364)의 지연 형광 물질로부터 제 1 발광물질층(362)의 형광 물질 또는 인광 물질로의 FRET에 의한 에너지 전달이 충분히 일어날 수 있다.
또한, 제 1 발광물질층(EML1, 362) 및 제 2 발광물질층(EML2, 364)은 각각 5 내지 100 nm, 바람직하게는 10 내지 30 nm, 더욱 바람직하게는 10 내지 20 nm의 두께로 적층될 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
다시 도 2로 돌아가면, 발광물질층(360)과 제 2 전극(320) 사이에는 전자수송층(370)과 전자주입층(380)이 순차적으로 적층될 수 있다. 전자수송층(370)을 이루는 소재는 높은 전자 이동도가 요구되는데, 원활한 전자 수송을 통하여 발광물질층(360)에 전자를 안정적으로 공급한다.
예시적인 실시형태에서, 전자수송층(370)은 옥사디아졸계(oxadiazole-base), 트리아졸계(triazole-base), 페난트롤린계(phenanthroline-base), 벤족사졸계(benzoxazole-based), 벤조티아졸계(benzothiazole-base), 벤즈이미다졸계(benzimidazole-base), 트리아진(triazine-base) 등의 유도체로 이루어질 수 있다.
일례로, 전자수송층(370)은 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄(tris-(8-hydroxyquinoline aluminum; Alq3), 2-바이페닐-4-일-5-(4-터셔리-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(2-biphenyl-4-yl-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole; PBD), 스파이로-PBD, 리튬 퀴놀레이트(lithium quinolate; Liq), 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(1,3,5-Tris(N-phenylbenzimidazol-2-yl)benzene; TPBi), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토-N1,O8)-(1,1'-바이페닐-4-올라토)알루미늄(Bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-biphenyl-4-olato)aluminum; BAlq), 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; Bphen), 2,9-비스(나프탈렌-2-일)4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(2,9-Bis(naphthalene-2-yl)4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; NBphen), 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenathroline; BCP), 3-(4-바이페닐)-4-페닐-5-터르-부틸페닐-1,2,4-트리아졸(3-(4-Biphenyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole; TAZ), 4-(나프탈렌-1-일)-3,5-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸(4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole; NTAZ), 1,3,5-트리(p-피리드-3-일-페닐)벤젠(1,3,5-Tri(p-pyrid-3-yl-phenyl)benzene; TpPyPB), 2,4,6-트리스(3'-(피리딘-3-일)바이페닐-3-일)1,3,5-트리아진(2,4,6-Tris(3'-(pyridin-3-yl)biphenyl-3-yl)1,3,5-triazine; TmPPPyTz), 폴리[(9,9-비스(3'-((N,N-디메틸)-N-에틸암모늄)-프로필)-2,7-플루오렌)-알트-2,7-(9,9-디옥틸플루오렌)](Poly[9,9-bis(3'-((N,N-dimethyl)-N-ethylammonium)-propyl)-2,7-fluorene]-alt-2,7-(9,9-dioctylfluorene)]; PFNBr) 및/또는 트리스(페닐퀴녹살린)(tris(phenylquinoxaline; TPQ) 등으로 구성되는 군에서 선택되는 물질로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
전자주입층(380)은 제 2 전극(320)과 전자수송층(370) 사이에 위치하는데, 제 2 전극(320)의 특성을 개선하여 소자의 수명을 개선할 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 전자주입층(380)의 소재로는 LiF, CsF, NaF, BaF2 등의 알칼리 할라이드계 물질 및/또는 Liq(lithium quinolate), 리튬 벤조에이트(lithium benzoate), 소듐 스테아레이트(sodium stearate) 등의 유기금속계 물질이 사용될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 전자수송층(370) 및 전자주입층(380)은 각각 10 내지 200 nm, 바람직하게는 10 내지 100 nm의 두께로 적층될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
한편, 정공이 발광물질층(360)을 제 2 전극(420)으로 이동하거나, 전자가 발광물질층(360)을 지나 제 1 전극(310)으로 가는 경우, 소자의 수명과 효율에 감소를 가져올 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 유기발광다이오드(300)는 발광물질층(360)에 인접하여 적어도 1개의 엑시톤 차단층이 위치한다.
예를 들어, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기발광다이오드(300)는 정공수송층(350)과 발광물질층(360) 사이에 전자의 이동을 제어, 방지할 수 있는 전자차단층(electron blocking layer, EBL, 355)이 위치한다.
구체적인 실시형태에서, 전자차단층(355)은 TCTA, 트리스[4-(디에틸아미노)페닐]아민(tris[4-(diethylamino)phenyl]amine), N-(바이페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, TAPC, MTDATA, mCP, mCBP, CuPC, N,N'-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N,N'-디페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-디아민(N,N'-bis[4-[bis(3-methylphenyl)amino]phenyl]-N,N'-diphenyl-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine; DNTPD) 및/또는 TDAPB 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 발광물질층(360)과 전자수송층(370) 사이에 제 2 엑시톤 차단층으로서 정공차단층(375)이 위치하여 발광물질층(360)과 전자수송층(370) 사이에 정공의 이동을 방지한다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 정공차단층(375)의 소재로서 전자수송층(370)에 사용될 수 있는 옥사디아졸계, 트리아졸계, 페난트롤린계, 벤족사졸계, 벤조티아졸계, 벤즈이미다졸계, 트리아진계 등의 유도체가 사용될 수 있다.
예를 들어, 정공차단층(375)은 제 2 발광물질층(364)에 사용된 소재와 비교해서 HOMO 에너지 준위가 낮은 BCP, BAlq, Alq3, PBD, 스파이로-PBD, Liq, 비스-4,6-(3,5-디-3-피리딜페닐)-2-메틸피리미딘(bis-4,6-(3,5-di-3-pyridylphenyl)-2-methylpyrimidine; B3PYMPM), (옥시비스(2,1-페닐렌))비스(디페닐포스핀옥사이드)(Oxybis(2,1-phenylene))bis(diphenylphosphine oxide; DPEPO) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 화합물로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 전자차단층(355) 및 정공차단층(375)은 각각 5 내지 200 nm, 바람직하게는 10 내지 100 nm의 두께로 적층될 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
한편, 본 발명에 따른 유기발광다이오드는 3개 이상의 발광물질층을 포함할 수 있는데, 이에 대해서 설명한다. 도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 따라 3개의 발광물질층을 포함하는 유기발광다이오드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6에 개략적으로 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 유기발광다이오드(400)는 서로 마주하는 제 1 전극(410) 및 제 2 전극(420)과, 제 1 및 제 2 전극(410, 420) 사이에 위치하는 발광 유닛(430)을 포함한다.
예시적인 실시형태에서, 발광 유닛(430)은 제 1 전극(410)으로부터 순차적으로 적층되는 정공주입층(440), 정공수송층(450), 발광물질층(460), 전자수송층(470) 및 전자주입층(480)을 포함한다. 또한, 발광 유닛(430)은 정공수송층(450)과 발광물질층(460) 사이에 위치하는 제 1 엑시톤 차단층인 전자차단층(455) 및/또는 발광물질층(460)과 전자수송층(470) 사이에 위치하는 제 2 엑시톤 차단층인 정공차단층(475)을 더욱 포함한다.
제 1 실시형태에서 기술한 바와 같이, 제 1 전극(410)은 양극일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 큰 도전성 물질인 ITO, IZO, ITZO, SnO, ZnO, ICO 및 AZO 등으로 이루어질 수 있다. 제 2 전극(420)은 음극일 수 있으며, 일함수 값이 비교적 적은 도전성 물질인 Al, Mg, Ca, Ag 또는 이들의 합금이나 조합으로 이루어질 수 있다. 제 1 전극(410)과 제 2 전극(420)은 각각 30 내지 300 nm의 두께로 적층될 수 있다.
정공주입층(440)은 제 1 전극(410)과 정공수송층(450) 사이에 위치한다. 예를 들어, 정공주입층(440)은 MTDATA, NATA, 1T-NATA, 2T-NATA, CuPc, TCTA, NPB(NPD), HAT-CN, TDAPB, PEDOT/PSS 및/또는 N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민 등으로 이루어지는 어느 하나의 화합물로 이루어질 수 있다. 정공주입층(440)은 유기발광다이오드(400)의 구조에 따라 생략될 수 있다.
정공수송층(450)은 제 1 전극(410)과 발광물질층(460) 사이에 발광물질층(460)에 인접하여 위치한다. 예를 들어, 정공수송층(450)은 TPD, NPD(NPB), CBP, Poly-TPD, TFB, TAPC, N-(비페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민 및/또는 N-(비페닐-4-일)-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)비페닐)-4-아민 등의 방향족 아민 화합물을 포함하는 군에서 선택되는 화합물로 이루어질 수 있다. 정공주입층(440) 및 정공수송층(450)은 각각 5 nm 내지 200 nm, 바람직하게는 5 nm 내지 100 nm의 두께로 적층될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
발광물질층(460)은 제 1 전극(410)과 제 2 전극(420) 사이에 위치하며, 제 1 화합물과 제 2 화합물로 이루어지는 제 1 발광물질층(462)과, 제 1 발광물질층(464)의 상부에 위치하며, 제 3 화합물과 제 4 화합물로 이루어지는 제 2 발광물질층(464)과, 제 2 발광물질층(464) 상부에 위치하며, 제 5 화합물과 제 6 화합물로 이루어지는 제 3 발광물질층(466)을 포함한다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 제 1 발광물질층(462)에 포함되는 제 1 화합물은 제 1 호스트이고, 제 2 화합물은 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있다. 또한, 제 2 발광물질층(464)에 포함되는 제 3 화합물은 제 2 호스트이고, 제 4 화합물은 지연 형광 물질일 수 있다. 아울러, 제 3 발광물질층(466)에 포함되는 제 5 화합물은 제 3 호스트이고, 제 6 화합물은 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있다. 일례로, 제 1 화합물 및 제 5 화합물은 형광 호스트이고, 제 3 화합물은 인광 호스트일 수 있다.
제 1 실시형태와 유사하게, 제 1 내지 제 3 발광물질층(462, 464, 466)에 포함되는 제 1 화합물 내지 제 6 화합물로서 에너지 준위가 조절된 물질을 사용하여, 유기발광다이오드(400)의 구동 전압을 낮춰서 소비 전력을 감소시키며, 발광 효율 및 색 순도를 개선하고, 소자 수명을 향상시킬 수 있다. 이하에서는 제 1 화합물이 제 1 호스트, 제 2 화합물 및 제 6 화합물이 형광 도펀트(FD)이고, 제 3 화합물이 제 2 호스트이며, 제 4 화합물이 열활성 지연 형광 도펀트(TD)이며, 제 5 화합물이 제 3 호스트인 경우를 중심으로 설명한다.
제 1 실시형태와 유사하게, 제 2 발광물질층(464)은 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물을 포함한다. 따라서, 역 계간전이에 의하여 제 2 발광물질층(464)에 포함된 지연 형광 물질의 삼중항 에너지가 단일항 에너지로 전환되면, 지연 형광 물질의 단일항 에너지는, FRET를 통하여 인접한 제 1 발광물질층(462) 및 제 3 발광물질층(466)에 포함된 형광/인광 물질로 전달될 수 있다. 이에 따라 발광 소자의 발광 효율이 향상되면서, 발광 소자의 색 순도를 향상시킬 수 있다.
이때, 호스트일 수 있는 제 1 화합물, 제 3 화합물 및 제 5 화합물에서 생성된 엑시톤 에너지가 1차적으로 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물로 전이되어 발광할 필요가 있다. 도 7은 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따라 3개의 발광물질층을 구성하는 화합물 사이의 에너지 준위에 따른 발광 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 제 1 호스트의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H1), 제 2 호스트의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H2)와 제 3 호스트의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H3) 및/또는 제 1 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H1), 제 2 호스트의 여기 상태 단일항 에너지 준위(T1 H2)와 제 3 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H3)는 각각 지연 형광 물질의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 TD) 및/또는 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 TD)보다 높아야 한다.
예를 들어, 제 1 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H1), 제 2 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H2) 및 제 3 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H3)가 지연 형광 물질의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 TD)보다 충분히 높지 않은 경우에는, 지연 형광 물질의 삼중항 상태 엑시톤이 제 1, 2, 3 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H1, T1 H2, T1 H3)로 넘어가는 역-전하 이동이 발생한다.
한편, 제 1 화합물일 수 있는 제 1 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H1)와 제 5 화합물일 수 있는 제 3 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H3)는 제 3 화합물일 수 있는 제 2 호스트의 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H2)보다 높을 수 있다. 이 경우, 제 2 호스트에서 생성된 엑시톤 에너지가 제 1 호스트로 전이되어 소멸되지 않고 지연 형광 물질로 효율적으로 전이될 수 있다.
뿐만 아니라, 제 2 발광물질층(464)에서 RISC에 의하여 ICT 착물 상태로 변환된 지연 형광 물질에서 제 1 발광물질층(462) 및 제 3 발광물질층(466)의 형광 물질로 에너지를 전이하는 한편, 고효율, 고 색 순도를 가지는 유기발광다이오드를 구현할 필요가 있다. 이러한 유기발광다이오드를 구현하기 위하여, 제 2 발광물질층(464)에 포함되는 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 TD) 및/또는 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 TD)는 각각 제 1, 3 발광물질층(462, 464)에 각각 포함되는 형광 물질일 수 있는 제 2 화합물 및 제 6 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 FD1, S1 FD2) 및/또는 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 FD1, T1 FD2)보다 높아야 한다.
다른 예시적인 실시형태에서, 제 1, 3 발광물질층(462, 466)에 포함되는 제 2 화합물 및 제 6 화합물이 인광 물질인 경우, 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 TD)는 인광 물질인 제 2 화합물, 제 6 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위보다는 높을 수 있지만, 제 4 화합물의 여기 상태 삼중항 에너지 준위 (T1 TD)는 인광 물질인 제 2 화합물의 여기 상태 삼중항 에너지 준위보다 높지 않을 수 있다.
또한, 지연 형광 물질로부터 형광 물질로 전이된 에너지가 제 1 호스트 및 제 3 호스트로 전이되는 것을 방지하여 효율적인 발광을 구현할 수 있도록, 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물 및 제 3 호스트일 수 있는 제 5 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H1, S1 H3)는 각각 형광 물질일 수 있는 제 2 화합물 및 제 6 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 FD1, S1 FD2)보다 높아야 한다. 지연 형광을 구현하기 위하여 제 4 화합물은 단일항 에너지 준위(S1 TD)와 삼중항 에너지 준위(T1 TD)의 차이(ΔEST TD)가 0.3 eV 이하이어야 한다(도 3 참조).
아울러, 정공과 전자가 발광물질층으로 균형 있게 주입되어 엑시톤을 형성하지 못하는 것을 방지하는 동시에, 호스트와 도펀트 사이의 들뜬 복합체가 형성되어 생성된 엑시톤이 비-발광 소멸되는 것을 방지할 수 있도록 발광물질층을 구성하는 물질의 HOMO 및 LUMO 에너지 준위를 조절할 필요가 있다. 도 8은 본 발명의 예시적인 제 2 실시형태에 따라 3개의 발광물질층을 구성하는 화합물 사이의 HOMO 에너지 준위와 LUMO 에너지 준위의 관계를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 제 1 발광물질층(EML1)에서, 형광 특성을 가지는 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH1)는 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있는 제 2 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOFD1)보다 높다(shallow). 따라서, 제 1 전극(410, 도 6 참조)으로부터 주입된 정공이 제 1 발광물질층(EML1)을 거쳐 제 2 발광물질층(EML2)로 전달될 때, 제 1 발광물질층(EML1)에서 제 2 화합물에 의한 정공 트랩이 방지된다. 그 결과 제 2 발광물질층(EML2)으로 정공과 전자가 균형 있게 주입되어 비-발광 소멸되는 전하가 감소된다.
반면, 제 2 발광물질층(EML2)에서, 인광 특성을 가지는 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH2)는 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOTD)보다 낮다(deep). 필요한 경우, 제 3 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMOH2)는 제 4 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMHTD)보다 높다. 이에 따라, 제 2 발광물질층(EML2)에서 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물과 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물 사이의 들뜬 복합체가 형성되지 않기 때문에, 지연 형광 물질의 삼중항 에너지가 비-발광 소멸되지 않는다.
또한, 제 1 발광물질층(EML1, 462)에 포함된 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH1)는 제 2 발광물질층(EML2, 464)에 포함된 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH2)보다 높다. 이에 따라, 제 1 발광물질층(EML1, 462)에 포함된 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물로부터, 제 2 발광물질층(EML2, 464)에 포함된 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물로 정공이 효율적으로 전달될 수 있다.
아울러, 제 1 발광물질층(EML1, 462)에 포함된 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMOH1)는 제 2 발광물질층(EML2, 464)에 포함된 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMOH2)보다 높다. 이에 따라, 제 2 발광물질층(EML2, 464)에 주입된 전자는 제 1 발광물질층(EML1)으로의 이동이 방지될 수 있다.
특히, 본 발명의 제 2 실시형태에 따라, 제 2 발광물질층(EML2, 464) 상부에 위치하는 제 3 발광물질층(EML3, 466)의 제 5 화합물 및 제 6 화합물의 HOMO 에너지 준위 역시 조절될 수 있다. 예를 들어, 제 3 호스트일 수 있는 제 5 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH3)는 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있는 제 6 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOFD2)보다 낮다(deep). 또한, 제 5 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMOH3)는 제 6 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMOFD2)보다 높다(shallow).
뿐만 아니라, 제 3 호스트일 수 있는 제 5 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH3)는 제 2 형광/인광 물질일 수 있는 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH2)보다 낮다. 제 5 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH3)가 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH2)보다 높은 경우, 제 2 발광물질층(EML2)에서 제 3 발광물질층(EML3)으로 정공이 누설, 전달되고, 형광 물질일 수 있는 제 6 화합물에서 발광한다. 형광 물질의 내부양자효율은 25%에 불과하기 때문에 발광 효율이 감소할 수 있다.
반면, 본 발명에 따라 제 5 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH3)는 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH2)보다 나기 때문에, 제 2 발광물질층(EML2)로 주입된 정공이 제 3 발광물질층(EML3)으로 누설되지 않는다. 이에 따라 내부양자효율이 이론적으로 100%인 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물에서 발광이 일어나면서 발광 효율이 향상될 수 있다. 일례로, 제 5 화합물은 정공차단층(475, 도 6 참조)에 사용되는 물질을 사용할 수 있으며, 이 경우, 정공차단층(475, 도 6 참조)은 생략될 수 있다.
아울러, 제 3 발광물질층(EML3)을 구성하는 제 5 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMOH3)는 제 3 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMOH2)보다 낮다. 제 5 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMOH3)는 제 3 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMOH2)보다 높은 경우, 전자수송층(470, 도 6 참조)에서 제 3 발광물질층(EML3, 466)으로의 전자 주입이 지연될 수 있다. 이에 제 2 발광물질층(EML2)에서 정공과 전하가 균형 있게 주입되지 못하면서 발광 효율이 감소하고 소자 수명이 저하될 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 제 1 호스트일 수 있는 제 1 화합물은 화학식 1 내지 화학식 2로 표시되는 어느 하나의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 제 2 호스트일 수 있는 제 3 화합물은 화학식 3 내지 화학식 5로 표시되는 어느 하나의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 제 2 화합물 및 제 6 화합물은 각각 독립적으로 BODIPY 코어 및/또는 퀴놀리노-아크리딘 코어를 가지는 형광 물질, 예를 들어, 화학식 6으로 표시되는 형광 물질 및/또는 화학식 7로 표시되는 인광 물질을 사용할 수 있다. 또한, 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물은 화학식 8로 표시되는 어느 하나의 유기 화합물을 사용할 수 있다.
한편, 제 3 호스트일 수 있는 제 6 화합물은 정공차단층(475)에 사용되는 물질일 수 있다. 일례로, 제 3 화합물로서 옥사디아졸계, 트리아졸계, 페난트롤린계, 벤족사졸계, 벤조티아졸계, 벤즈이미다졸계, 트리아진계 등의 유도체가 사용될 수 있다.
예를 들어 제 6 화합물은 제 2 발광물질층(EML2, 464)에 사용된 소재와 비교하여 HOMO 에너지 준위가 낮은 BCP, BAlq, Alq3, PBD, 스파이로-PBD, Liq, B3PYMPM, DPEPO 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 화합물로 이루어질 수 있다.
예시적인 실시형태에서, 제 1 발광물질층(EML1, 462) 내에 제 1 화합물의 중량비 및 제 3 발광물질층(EML3, 466) 내에 제 5 화합물의 중량비는 각각 동일한 발광물질층 내의 제 2 화합물 및 제 6 화합물의 중량비보다 클 수 있다. 예를 들어, 제 1, 3 발광물질층(EML1, EML3)에서 제 1, 5 화합물의 함량은 각각 70 내지 99 중량%, 바람직하게는 90 내지 99 중량%이고, 제 2, 6 화합물의 함량은 각각 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%이다.
또한, 제 2 발광물질층(EML2, 464) 내에 제 3 화합물의 중량비는 제 4 화합물의 중량비보다 크거나 같을 수 있다. 예를 들어, 제 2 발광물질층(EML2, 464)에서 제 3 화합물의 함량은 50 내지 95 중량%, 바람직하게는 60 내지 80 중량%, 제 4 화합물의 함량은 5 내지 50 중량%, 바람직하게는 20 내지 40 중량%이다.
선택적인 실시형태에서, 제 2 발광물질층(EML2, 464)에서 지연 형광 물질일 수 있는 제 4 화합물의 중량비는, 제 1, 3 발광물질층(EML1/462, EML3/466)에서 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있는 제 2 화합물 및 제 6 화합물의 중량비보다 클 수 있다. 이에 따라, 제 2 발광물질층(464)의 지연 형광 물질로부터 제 1, 3 발광물질층(462, 466)의 형광 물질 또는 인광 물질로의 FRET에 의한 에너지 전달이 충분히 일어날 수 있다.
또한, 제 1 발광물질층(EML1, 462) 및 제 2 발광물질층(EML2, 464)은 각각 5 내지 100 nm, 바람직하게는 10 내지 30 nm, 더욱 바람직하게는 10 내지 20 nm의 두께로 적층될 수 있다. 반면, 제 3 발광물질층(EML3, 466)은 2 내지 100 nm, 바람직하게는 2 내지 30 nm, 더욱 바람직하게는 2 내지 20 nm의 두께로 적층될 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
도 6으로 돌아가면, 전자수송층(470)은 발광물질층(460)과 전자주입층(480) 사이에 위치한다. 일례로, 전자수송층(470)은 옥사디아졸계, 트리아졸계, 페난트롤린계, 벤족사졸계, 벤조티아졸계, 벤즈이미다졸계, 트리아진계 등의 유도체일 수 있다. 예를 들어, 전자수송층(470)은 Alq3, PBD, 스파이로-PBD, Liq, BAlq, Bphen, NBphen, BCP, TAZ, NTAZ, TpPyPB, TmPPPyTz, PFNBr 및/또는 TPQ 등으로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
전자주입층(480)은 제 2 전극(420)과 전자수송층(470) 사이에 위치한다. 전자주입층(280)의 소재로는 LiF, CsF, NaF, BaF2 등의 알칼리 할라이드계 물질 및/또는 Liq, 리튬 벤조에이트, 소듐 스테아레이트 등의 유기금속계 물질이 사용될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전자수송층(470) 및 전자주입층(480)은 각각 10 내지 200 nm, 바람직하게는 10 내지 100 nm의 두께로 적층될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
필요한 경우, 유기발광다이오드(400)는 정공수송층(450)과 발광물질층(460) 사이의 전자차단층(455) 및/또는 발광물질층(460)과 전자수송층(470) 사이의 정공차단층(475)과 같은 엑시톤 차단층을 1개 이상 포함할 수 있다.
일례로, 전자차단층(455)은 TCTA, 트리스[4-(디에틸아미노)페닐]아민, N-(바이페닐-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민, TAPC, MTDATA, mCP, mCBP, CuPC, N,N'-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N,N'-디페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-디아민 및/또는 TDAPB 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 정공차단층(475)은 옥사디아졸계, 트리아졸계, 페난트롤린계, 벤족사졸계, 벤조티아졸계, 벤즈이미다졸계, 트리아진계 등의 유도체가 사용될 수 있다. 예를 들어 정공차단층(475)은 BCP, BAlq, Alq3, PBD, 스파이로-PBD, Liq, B3PYMPM, DPEPO 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 화합물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 전자차단층(455) 및 정공차단층(475)은 각각 5 내지 200 nm, 바람직하게는 10 내지 100 nm의 두께로 적층될 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
이하, 예시적인 실시형태를 통하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되지 않는다.
합성예 1: 화합물 TH17의 합성
1) 중간체 1-1의 합성
[반응식 1-1]
질소 하에서 4-bromo dibenzofuran 10g(38.0mmol), iodine 4.8g(19.0mmol) 그리고 phenyl iodide diacetate 6.2g(19.0 mmol)을 150 mL acetic acid와 150 mL acetic anhydride 혼합용액에 넣고 sulfuric acid 세 방울 투입한 후 상온에서 열 시간 교반한다. 반응 종결 후 혼합 용액에 ethyl acetate를 넣은 후 물과 함께 씻어준 후 층분리하고, 유기층만 받아 anhydrous magnesium sulfate 넣고 교반한다. silica pad 여과 후 감압 하에서 용액 농축하여 컬럼 정제하였고 중간체 1-1을 65% 수율로 수득하였다.
2) 중간체 1-2의 합성
[반응식 1-2]
중간체 1-1 9.6g(24.7 mmol), carbazole 2.1g(12.3 mmol), copper powder 1.9g(30.5 mmol) 그리고 potassium carbonate 3.6g(24.7 mmol)을 70 mL dimethyl acetoamide에 넣고 130℃에서 24시간 교반한다. 반응 종결 후 상온으로 식힌 후 silica pad로 여과하여 copper powder를 제거하고, 얻은 용액은 물과 함께 씻어준 후 유기층만 받아 anhydrous magnesium sulfate에 넣고 교반한다. silica pad 여과 후 감압 하에서 용액 농축하여 컬럼 정제하였고 중간체 2-1를 70% 수율로 수득하였다.
3) 화합물 TH17의 합성
[반응식 1-3]
중간체 1-2 7.3g(17.0 mmol), 4-Dibenzothienylboronic acid 4.0g(18.7 mmol) 그리고 Tetrakis(triphenylphosphine) palladium(Pd(PPh3)4 2 mol%를 tetrahydrofuran 50 mL에 넣고, potassium carbamate 40.86 mmol을 물 25 mL에 녹여 섞어준다. 80℃에서 12시간 교반 후 반응 종결하고 상온으로 식혀 물과 유기층을 분리해준다. 유기층만 받아 anhydrous magnesium sulfate에 넣고 교반한다. silica pad 여과 후 감압 하에서 용액 농축하여 컬럼 정제하였고 화합물 TH17을 70% 수율로 수득하였다.
합성예 2: 화합물 TH27의 합성
1) 중간체 2-1의 합성
[반응식 2-1]
질소 하에서 4-bromo dibenzofuran 10g(40.65 mmol), iodine 5.1g(20.32 mmol), phenyl iodide diacetate 6.6g(20.32 mmol)을 150 mL acetic acid와 150 mL acetic anhydride 혼합 용매에 넣고 sulfuric acid 세 방울을 투입한 후, 상온에서 10시간 교반한다. 반응을 종결하고, 혼합 용액에 ethyl acetate를 넣은 후 물과 함께 씻어준 후 층분리하고 유기층만 받아 anhydrous magnesium sulfate를 넣고 교반한다. silica pad로 여과한 후 감압 하에서 용액 농축하여 컬럼 정제하였고 중간체 2-1을 65% 수율로 수득하였다.
1) 중간체 2-2의 합성
[반응식 2-2]
중간체 2-1 9.8g(26.35 mmol), carbazole 2.2g(13.18 mmol), copper powder 2g(32.53 mmol), potassium carbonate 3.6g(26.35 mmol)을 70 mL dimethyl acetoamide에 넣고 130℃에서 24시간 교반한다. 반응을 종결하고 상온으로 식힌 후 silica pad로 여과하여 copper powder를 제거하고, 얻은 용액은 물과 함께 씻어준 후 유기층만 받아 anhydrous magnesium sulfate를 넣고 교반한다. silica pad로 여과한 후 감압 하에서 용액 농축하여 컬럼 정제하였고 중간체 2-2를 78% 수율로 수득하였다.
1) 화합물 TH27의 합성
[반응식 2-3]
중간체 2-2 8.4g(20.43 mmol), dibenzo[b,d]thiophen-4-ylboronic acid 5.12g(22.47 mmol)를 이용한 것 외에는 상기 화합물 TH17의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 화합물 TH27을 60% 수율로 수득하였다.
합성예 3: 화합물 TH34의 합성
[반응식 3]
중간체 2-2 8.4g(20.43 mmol), dibenzo[b,d]furan-1-ylboronic acid 4.76g(22.47 mmol)를 이용한 것 이외에는 상기 화합물 TH17의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 화합물 TH34를 57% 수율로 수득하였다.
합성예 4: 화합물 TH42의 합성
[반응식 4]
중간체 1-2 8.4g(20.43 mmol), dibenzo[b,d]furan-4-ylboronic acid 4.76g(22.47 mmol)를 이용한 것 외에는 상기 화합물 TH17의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 화합물 TH42를 60% 수율로 수득하였다.
합성예 5: 화합물 TH43의 합성
[반응식 5]
중간체 2-2 8.4g(20.43 mmol), dibenzo[b,d]furan-1-ylboronic acid 4.76g(22.47 mmol)을 이용한 것 외에는 상기 화합물 TH17의 합성과 동일한 방법으로 반응하고 정제하여 57%의 수율로 화합물 TH43을 수득하였다.
실험예 1: 유기 화합물의 에너지 준위 측정
제 1 발광물질층의 제 1 화합물로 사용될 수 있는 화학식 2에 기재된 FH1 내지 FH3; 제 2 발광물질층의 제 3 화합물로 사용될 수 있는 합성예 1, 2, 4에서 각각 합성된 TH17, TH27, TH42; 제 1 발광물질층의 제 2 화합물로 사용될 수 있는 화학식 6의 FD1 내지 FD5 및 화학식 7의 PD 1 내지 PD5; 제 2 발광물질층의 제 4 화합물로 사용될 수 있는 화학식 8의 TD1 내지 TD5의 LUMO 에너지 준위, HOMO 에너지 준위, 단일항 에너지 준위(S1) 및 삼중항 에너지 준위(T1)를 측정, 평가하였다. 아울러, 아래 표시된 비교 화합물 Ref.1 내지 Ref.4의 HONO 에너지 준위 및 LUMO 에너지 준위를 각각 평가하였다.
[비교 화합물]
| 화합물 | HOMO (eV) | LUMO (eV) | S1 (eV) | T1 (eV) |
| FH1 | -5.6 | -2.2 | 3.4 | 2.8 |
| FH2 | -5.6 | -2.3 | 3.2 | 2.9 |
| FH3 | -5.6 | -2.3 | 3.2 | 2.8 |
| TH17 | -6.0 | -2.4 | 3.2 | 2.9 |
| TH27 | -6.0 | -2.3 | 3.1 | 2.8 |
| TH42 | -6.0 | -2.5 | 3.1 | 2.9 |
| FD1 | -6.0 | -3.0 | 2.5 | 2.3 |
| FD2 | -5.7 | -2.7 | 2.5 | 2.3 |
| FD3 | -5.9 | -3.3 | 2.4 | 2.2 |
| FD4 | -5.8 | -3.2 | 2.5 | 2.3 |
| FD5 | -6.1 | -3.4 | 2.6 | 2.4 |
| PD1 | -6.0 | -3.0 | 2.8 | 2.4 |
| PD2 | -5.9 | -3.0 | 2.7 | 2.4 |
| PD3 | -5.8 | -3.2 | 2.6 | 2.3 |
| PD4 | -5.8 | -3.1 | 2.4 | 2.2 |
| PD5 | -5.6 | -3.2 | 2.3 | 2.0 |
| TD1 | -5.8 | -2.8 | 3.0 | 2.8 |
| TD2 | -5.9 | -3.4 | 2.7 | 2.6 |
| TD3 | -5.8 | -3.2 | 2.6 | 2.5 |
| TD4 | -5.8 | -3.2 | 2.4 | 2.2 |
| TD5 | -5.8 | -3.4 | 2.3 | 2.1 |
| Ref.1 | -5.6 | -2.2 | - | - |
| Ref.2 | -5.6 | -2.2 | - | - |
| Ref.3 | -6.1 | -2.5 | - | - |
| Ref.4 | -6.0 | -2.5 | - | - |
| HOMO: Film (100 nm/ITO), by AC3; LUMO: 필름 흡착 에지(edge)에서 산출 | ||||
실시예 1: 유기발광다이오드 제조
제 1 발광물질층의 제 1 호스트로 FH1, 형광 물질로 화학식 6의 FD1, 제 2 발광물질층의 제 2 호스트로 TH17, 지연 형광 물질로 화학식 8의 TD2(4CzIPN), 제 3 발광물질층의 제 3 호스트로 B3PYMPM, 형광 물질로 화학식 6의 FD1을 적용한 유기발광다이오드를 제조하였다.
먼저 40 mm x 40 mm x 두께 0.5 mm의 ITO(50 mm) 전극 부착 유리 기판을 이소프로필알코올, 아세톤, DI Water로 5분 동안 초음파 세정을 진행한 후 100℃ Oven에 건조하였다. 기판 세정 후 진공상태에서 2분 동안 O2 플라즈마 처리하고 상부에 다른 층들을 증착하기 위하여 증착 챔버로 이송하였다. 약 10-7 Torr 진공 하에 가열 보트로부터 증발에 의해 다음과 같은 순서로 유기물층을 증착하였다. 이때, 유기물의 증착 속도는 10 nm/s로 설정하였다.
정공주입층(HIL; HAT-CN, 7 nm), 정공수송층(HTL; NPB, 78 nm), 전자차단층(EBL; TAPC, 15 nm), 제 1 발광물질층(EML1; FH1 99%, DMQ 1%, 10 nm), 제 2 발광물질층(EML2; TH17 70%, 4CzIPN 30%, 20 nm), 제 3 발광물질층(EML3; B3PYMPM 99%, DMQ 1%, 5 nm), 정공차단층(HBL; B3PYMPM, 10 nm), 전자수송층(ETL: TPBi, 30 nm), 전자주입층(EIL; LiF, 0.8 nm), 음극(Al; 100 nm).
CPL(capping layer)을 성막한 뒤에 유리로 인캡슐레이션 하였다. 이러한 층들의 증착 후 피막 형성을 위해 증착 챔버에서 건조 박스 내로 옮기고 후속적으로 UV 경화 에폭시 및 수분 게터(getter)를 사용하여 인캡슐레이션 하였다.
실시예 2: 유기발광다이오드 제작
제 2 발광물질층의 제 2 호스트로 TH17을 대신하여 TH27을 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 3: 유기발광다이오드 제작
제 2 발광물질층의 제 2 호스트로 TH17을 대신하여 TH42를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 4: 유기발광다이오드 제작
제 1 발광물질층의 제 1 호스트로 FH1을 대신하여 FH2를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 5: 유기발광다이오드 제작
제 1 발광물질층의 제 1 호스트로 FH1을 대신하여 FH2를 사용하고, 제 2 발광물질층의 제 2 호스트로 TH17을 대신하여 TH27을 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 6: 유기발광다이오드 제작
제 1 발광물질층의 제 1 호스트로 FH1을 대신하여 FH2를 사용하고, 제 2 발광물질층의 제 2 호스트로 TH17을 대신하여 TH42를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 7: 유기발광다이오드 제작
제 1 발광물질층의 제 1 호스트로 FH1을 대신하여 FH3을 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 8: 유기발광다이오드 제작
제 1 발광물질층의 제 1 호스트로 FH1을 대신하여 FH3을 사용하고, 제 2 발광물질층의 제 2 호스트로 TH17을 대신하여 TH27을 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 8: 유기발광다이오드 제작
제 1 발광물질층의 제 1 호스트로 FH1을 대신하여 FH3을 사용하고, 제 2 발광물질층의 제 2 호스트로 TH17을 대신하여 TH42를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 1: 유기발광다이오드 제작
제 1 발광물질층의 제 1 호스트로 FH1을 대신하여 Ref.1을 사용하고, 제 2 발광물질층의 제 2 호스트로 TH17을 대신하여 Ref.2를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 2: 유기발광다이오드 제작
제 1 발광물질층의 제 1 호스트로 FH1을 대신하여 Ref.3을 사용하고, 제 2 발광물질층의 제 2 호스트로 TH17을 대신하여 Ref.4를 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
비교예 3: 유기발광다이오드 제작
제 1 발광물질층의 제 1 호스트로 FH1을 대신하여 Ref.3을 사용하고, 제 2 발광물질층의 제 2 호스트로 TH17을 대신하여 Ref.1을 사용한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 2: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 1 내지 9와, 비교예 1 내지 3에서 각각 제조된 유기발광다이오드를 대상으로 물성을 측정하였다. 9 ㎟의 방출 영역을 갖는 각각의 유기발광다이오드를 외부전력 공급원에 연결하였으며, 전류 공급원(KEITHLEY) 및 광도계(PR 650)를 사용하여 실온에서 소자 특성을 평가하였다. 각각의 유기발광다이오드에 대하여 10 ㎃/㎠의 전류밀도에서 측정한 구동 전압(V), 전류효율(cd/A), 전력효율(lm/W), 외부양자효율(EQE), CIE 색좌표, 3000 nit에서 밝기가 95%로 감소될 때까지의 시간(T95)를 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
| 샘플 | ＠ 10 mA/㎠ | ＠3,000 nit | ||||||
| V | cd/A | lm/W | EQE(%) | CIE_x | CIE_y | T95 | ||
| 비교예 1 | 3.5 | 4.8 | 4.3 | 2.0 | 0.42 | 0.54 | 3 | |
| 비교예 2 | 5.1 | 31.8 | 19.5 | 10.1 | 0.27 | 0.66 | 6 | |
| 비교예 3 | 6.5 | 38.0 | 18.4 | 12.3 | 0.27 | 0.64 | 1 | |
| 실시예 1 | 4.4 | 55.1 | 39.1 | 17.3 | 0.33 | 0.62 | 50 | |
| 실시예 2 | 4.5 | 56.3 | 39.6 | 18.3 | 0.33 | 0.62 | 68 | |
| 실시예 3 | 4.5 | 56.4 | 39.7 | 18.3 | 0.33 | 0.62 | 87 | |
| 실시예 4 | 4.5 | 58.0 | 40.5 | 18.6 | 0.34 | 0.62 | 50 | |
| 실시예 5 | 4.6 | 58.5 | 39.6 | 18.5 | 0.33 | 0.63 | 61 | |
| 실시예 6 | 4.6 | 57.0 | 38.8 | 18.3 | 0.34 | 0.62 | 82 | |
| 실시예7 | 4.7 | 59.2 | 39.5 | 18.7 | 0.33 | 0.63 | 43 | |
| 실시예 8 | 4.8 | 51.2 | 34.4 | 16.2 | 0.33 | 0.63 | 55 | |
| 실시예 9 | 4.9 | 58.8 | 38.1 | 18.1 | 0.33 | 0.63 | 55 | |
표 2에 나타낸 바와 같이, 비교예의 유기발광다이오드와 비교하여, 본 발명에 따라 호스트 및 형광 물질의 에너지 준위가 조절된 발광물질층이 적용된 유기발광다이오드의 구동 전압은 최대 32.3% 감소하였고, 전류효율, 전력효율, 외부양자효율 및 소자 수명은 각각 최대 12.3배, 9.2배, 9.35배, 27.3배 향상되었다. 또한, 색 순도면에서도 보다 녹색에 가까운 색으로 발광하는 것을 확인하였다. 결국, 본 발명에 따라 에너지 준위를 조절한 2개 이상의 호스트와 2개 이상의 발광 물질을 포함하는 다층 구조의 발광물질층을 적용하여, 유기발광다이오드의 구동 전압을 낮추고, 발광 효율이 향상되며, 소자 수명을 개선할 수 있다는 것을 확인하였다.
실시예 10: 유기발광다이오드 제작
제 1 발광물질층의 두께를 20 nm, 제 2 발광물질층의 두께를 10 nm로 변경한 것을 제외하고 실시예 3의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 11: 유기발광다이오드 제작
제 1 발광물질층의 두께를 15 nm, 제 2 발광물질층의 두께를 15 nm로 변경한 것을 제외하고 실시예 3의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 12: 유기발광다이오드 제작
제 2 발광물질층의 지연 형광 물질을 20% 도핑한 것을 제외하고 실시예 3의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실시예 13: 유기발광다이오드 제작
제 2 발광물질층의 지연 형광 물질을 40% 도핑한 것을 제외하고 실시예 3의 절차를 반복하여 유기발광다이오드를 제조하였다.
실험예 3: 유기발광다이오드의 발광 특성 측정
실시예 3, 실시예 10-12에서 각각 제조된 유기발광다이오드의 발광 특성을 실험예 2에서 기재한 절차를 반복하여 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 3에 나타낸다. EML1의 두께에 비하여 EML2의 두께가 두꺼운 경우와 비교하여, EML1의 두께에 비하여 EML2의 두께를 감소시키면, 발광효율 및 소자 수명이 크게 감소하였고, EML1과 EML2의 두께를 동일하게 하는 경우에도 발광 효율 및 소자 수명이 약간 감소하였다. 하지만, 여전히 비교예에 비하여 대체로 양호한 특성을 보여주었다. 한편, EML2에서 지연 형광 물질의 도핑량을 20%로 감소하면 발광 효율 및 소자 수명이 크게 감소하였다. 반면, EML2에서 지연 형광 물질의 도핑량을 40%로 증가시키더라도 발광 효율은 대체로 유사하였으며, 소자 수명만이약간 감소하였다.
| 샘플 | ＠ 10 mA/㎠ | ＠ 3,000 nit | |||||
| V | cd/A | lm/W | EQE (%) | CIE_x | CIE_y | T95 | |
| 실시예 3 | 4.5 | 56.4 | 39.7 | 18.3 | 0.33 | 0.62 | 87 |
| 실시예 10 | 4.3 | 40.6 | 29.4 | 12.1 | 0.36 | 0.62 | 30 |
| 실시예 11 | 4.3 | 49.9 | 36.4 | 15.1 | 0.35 | 0.62 | 41 |
| 실시예 12 | 4.3 | 25.8 | 18.8 | 7.7 | 0.36 | 0.61 | 20 |
| 실시예 13 | 4.4 | 52.6 | 37.8 | 17.2 | 0.36 | 0.60 | 57 |
| 실시예 3: EML1 10 nm, EML2 20 nm, 지연 형광 물질 30% 실시예 10: EML1 20 nm, EML2 10 nm, 지연 형광 물질 30% 실시예 11: EML1 15 nm, EML2 15 nm, 지연 형광 물질 30% 실시예 12: EML1 10 nm, EML2 20 nm, 지연 형광 물질 20% 실시예 13: EML1 10 nm, EML2 20 nm, 지연 형광 물질 40% |
|||||||
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: 유기발광다이오드 표시장치
200, 300, 400: 유기발광다이오드
210, 310, 410: 제 1 전극
220, 320, 420: 제 2 전극
230, 330, 430: 발광 유닛
340, 440: 정공주입층
350, 450: 정공수송층
360, 460: 발광물질층
370, 470: 전자수송층
380, 480: 전자주입층
455: 전자차단층
475: 정공차단층
200, 300, 400: 유기발광다이오드
210, 310, 410: 제 1 전극
220, 320, 420: 제 2 전극
230, 330, 430: 발광 유닛
340, 440: 정공주입층
350, 450: 정공수송층
360, 460: 발광물질층
370, 470: 전자수송층
380, 480: 전자주입층
455: 전자차단층
475: 정공차단층
Claims (26)
- 서로 마주하는 제 1 전극 및 제 2 전극; 및
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 발광물질층을 포함하고,
상기 발광물질층은 제 1 화합물과 제 2 화합물을 포함하는 제 1 발광물질층과, 상기 제 1 발광물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 제 3 화합물과 제 4 화합물을 포함하는 제 2 발광물질층을 포함하고,
상기 제 1 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 1 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H1)는 상기 제 2 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 FD)보다 크고,
상기 제 3 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H2) 및 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H2)는 각각 상기 제 4 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 TD) 및 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 TD)보다 크며,
상기 제 1 화합물의 최고준위점유분자궤도(Highest Occupied Molecular Orbital; HOMO) 에너지 준위(HOMOH1)는 상기 제 2 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOFD)보다 높고(shallow),
상기 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH2)는 상기 제 4 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOTD)보다 낮은(deep) 유기발광다이오드.
[화학식 1]
화학식 1에서, R1 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 실릴기, C1~C20 알킬기, C1~C20 알콕시기, C1~C20 알킬아민기, C5~C30 호모 아릴기, C4~C30 헤테로 아릴기, C5~C30 호모 알킬아릴기, C4~C30 헤테로 알킬아릴기, C5~C30 호모 아릴옥실기, C4~C30 헤테로 아릴옥실기, C5~C30 호모 아릴아민기 또는 C4~C30 헤테로 아릴아민기임; X1, X2, X3는 각각 독립적으로 CR25R26, NR27, 산소(O) 또는 황(S)이며, R25, R26, R27은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, C1~C20 알킬기 또는 C1~C20 알콕시기임.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 3 화합물의 최저준위비점유분자궤도(Lowest Unoccupied Molecular Orbital; LUMO) 에너지 준위(LUMOH2)는 상기 제 4 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMOTD)보다 높은(shallow) 유기발광다이오드.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 1 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH1) 및 LUMO 에너지 준위(LUMOH1)는 각각 상기 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH2) 및 LUMO 에너지 준위(LUMOH2)보다 높은(shallow) 유기발광다이오드.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 4 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 TD)와, 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 TD)의 차이(ΔEST TD)는 0.3 eV 이하인 유기발광다이오드.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 2 발광물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 제 5 화합물과 제 6 화합물을 포함하는 제 3 발광물질층을 더욱 포함하며,
상기 제 5 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H3)는 상기 제 6 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 FD2)보다 큰 유기발광다이오드.
- 제 1항에 있어서,
상기 화학식 1의 R1 내지 R24는 각각 수소, 중수소, 삼중수소, 실릴기 또는 C1~C20 알킬기이고, R25, R26, R27은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소 또는 C1~C20 알킬기인 유기발광다이오드.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 3 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 3]
화학식 3에서, R31 내지 R45는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 실릴기, C1~C20 알킬기, C1~C20 알콕시기, C1~C20 알킬아민기, C5~C30 호모 아릴기, C4~C30 헤테로 아릴기, C5~C30 호모 알킬아릴기, C4~C30 헤테로 알킬아릴기, C5~C30 호모 아릴옥실기, C4~C30 헤테로 아릴옥실기, C5~C30 호모 아릴아민기 또는 C4~C30 헤테로 아릴아민기임; Y1과 Y2는 각각 독립적으로 NR46, 산소(O) 또는 황(S)이고, R46은 페닐기임.
- 제 7항에 있어서,
상기 제 3 화합물은 하기 화학식 4a 또는 화학식 4b로 표시되는 유기 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 4a]
[화학식 4b]
화학식 4a 및 4b에서, R31 내지 R45, Y1, Y2는 각각 화학식 3에서 정의된 것과 동일함.
- 제 1항에 있어서,
상기 제 2 화합물은 하기 화학식 6 또는 하기 화학식 7로 표시되는 어느 하나의 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 6]
[화학식 7]
- 제 1항에 있어서,
상기 제 4 화합물은 하기 화학식 8로 표시되는 어느 하나의 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 8]
- 서로 마주하는 제 1 전극 및 제 2 전극; 및
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 발광물질층을 포함하고,
상기 발광물질층은 제 1 화합물과 제 2 화합물을 포함하는 제 1 발광물질층과, 상기 제 1 발광물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 제 3 화합물과 제 4 화합물을 포함하는 제 2 발광물질층을 포함하고,
상기 제 1 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H1)는 상기 제 2 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 FD)보다 크고,
상기 제 3 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H2) 및 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 H2)는 각각 상기 제 4 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 TD) 및 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 TD)보다 크며,
상기 제 1 화합물의 최고준위점유분자궤도(Highest Occupied Molecular Orbital; HOMO) 에너지 준위(HOMOH1)는 상기 제 2 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOFD)보다 높고(shallow),
상기 제 3 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 3]
화학식 3에서, R31 내지 R45는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 실릴기, C1~C20 알킬기, C1~C20 알콕시기, C1~C20 알킬아민기, C5~C30 호모 아릴기, C4~C30 헤테로 아릴기, C5~C30 호모 알킬아릴기, C4~C30 헤테로 알킬아릴기, C5~C30 호모 아릴옥실기, C4~C30 헤테로 아릴옥실기, C5~C30 호모 아릴아민기 또는 C4~C30 헤테로 아릴아민기임; Y1과 Y2는 각각 독립적으로 NR46, 산소(O) 또는 황(S)이고, R46은 페닐기임.
- 제 11항에 있어서,
상기 제 3 화합물의 최저준위비점유분자궤도(Lowest Unoccupied Molecular Orbital; LUMO) 에너지 준위(LUMOH2)는 상기 제 4 화합물의 LUMO 에너지 준위(LUMOTD)보다 높은(shallow) 유기발광다이오드.
- 제 12항에 있어서,
상기 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH2)는 상기 제 4 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOTD)보다 낮은(deep) 유기발광다이오드.
- 제 11항에 있어서,
상기 제 1 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH1) 및 LUMO 에너지 준위(LUMOH1)는 각각 상기 제 3 화합물의 HOMO 에너지 준위(HOMOH2) 및 LUMO 에너지 준위(LUMOH2)보다 높은(shallow) 유기발광다이오드.
- 제 11항에 있어서,
상기 제 3 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 TD)와, 여기 상태 삼중항 에너지 준위(T1 TD)의 차이(ΔEST TD)는 0.3 eV 이하인 유기발광다이오드.
- 제 11항에 있어서,
상기 제 2 발광물질층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하며, 제 5 화합물과 제 6 화합물을 포함하는 제 3 발광물질층을 더욱 포함하며,
상기 제 5 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 H3)는 상기 제 6 화합물의 여기 상태 단일항 에너지 준위(S1 FD2)보다 큰 유기발광다이오드.
- 제 11항에 있어서,
상기 제 1 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 유기 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 1]
화학식 1에서, R1 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 실릴기, C1~C20 알킬기, C1~C20 알콕시기, C1~C20 알킬아민기, C5~C30 호모 아릴기, C4~C30 헤테로 아릴기, C5~C30 호모 알킬아릴기, C4~C30 헤테로 알킬아릴기, C5~C30 호모 아릴옥실기, C4~C30 헤테로 아릴옥실기, C5~C30 호모 아릴아민기 또는 C4~C30 헤테로 아릴아민기임; X1, X2, X3는 각각 독립적으로 CR25R26, NR27, 산소(O) 또는 황(S)이며, R25, R26, R27은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, C1~C20 알킬기 또는 C1~C20 알콕시기임.
- 제 11항에 있어서,
상기 제 3 화합물은 하기 화학식 4a 또는 화학식 4b로 표시되는 유기 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 4a]
[화학식 4b]
화학식 4a 및 4b에서, R31 내지 R45, Y1, Y2는 각각 화학식 3에서 정의된 것과 동일함.
- 제 11항에 있어서,
상기 제 2 화합물은 하기 화학식 6 또는 하기 화학식 7로 표시되는 어느 하나의 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 6]
[화학식 7]
- 제 11항에 있어서,
상기 제 4 화합물은 하기 화학식 8로 표시되는 어느 하나의 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 8]
- 기판; 및
상기 기판 상에 위치하며, 제 1항 내지 제 20항 중 어느 하나의 항에 기재된 유기발광다이오드를 포함하는 유기발광장치.
- 제 21항에 있어서,
상기 유기발광장치는 유기발광다이오드 표시장치를 포함하는 유기발광장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 3 화합물은 하기 화학식 3으로 표시되는 유기 화합물을 포함하고,
사이 제 2 화합물은 하기 화학식 6 또는 하기 화학식 7로 표시되는 어느 하나의 화합물을 포함하고,
상기 제 4 화합물은 하기 화학식 8로 표시되는 어느 하나의 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 3]
화학식 3에서, R31 내지 R45는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 실릴기, C1~C20 알킬기, C1~C20 알콕시기, C1~C20 알킬아민기, C5~C30 호모 아릴기, C4~C30 헤테로 아릴기, C5~C30 호모 알킬아릴기, C4~C30 헤테로 알킬아릴기, C5~C30 호모 아릴옥실기, C4~C30 헤테로 아릴옥실기, C5~C30 호모 아릴아민기 또는 C4~C30 헤테로 아릴아민기임; Y1과 Y2는 각각 독립적으로 NR46, 산소(O) 또는 황(S)이고, R46은 페닐기임.
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
- 제 11항에 있어서,
상기 제 1 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 유기 화합물을 포함하고,
상기 제 2 화합물은 하기 화학식 6 또는 하기 화학식 7로 표시되는 어느 하나의 화합물을 포함하며,
상기 제 4 화합물은 하기 화학식 8로 표시되는 어느 하나의 화합물을 포함하는 유기발광다이오드.
[화학식 1]
화학식 1에서, R1 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 실릴기, C1~C20 알킬기, C1~C20 알콕시기, C1~C20 알킬아민기, C5~C30 호모 아릴기, C4~C30 헤테로 아릴기, C5~C30 호모 알킬아릴기, C4~C30 헤테로 알킬아릴기, C5~C30 호모 아릴옥실기, C4~C30 헤테로 아릴옥실기, C5~C30 호모 아릴아민기 또는 C4~C30 헤테로 아릴아민기임; X1, X2, X3는 각각 독립적으로 CR25R26, NR27, 산소(O) 또는 황(S)이며, R25, R26, R27은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, C1~C20 알킬기 또는 C1~C20 알콕시기임.
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
- 제 23항 또는 제 24항에 있어서,
상기 화학식 1의 R1 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 실릴기 또는 C1~C20 알킬기이고, R25, R26, R27은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소 또는 C1~C20 알킬기이고,
상기 화학식 3의 R31 내지 R45는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 실릴기, C1~C20 알킬기, C5~C30 호모 아릴기 또는 C4~C30 헤테로 아릴기인 유기발광다이오드.
- 제 23항 또는 제 24항에 있어서,
상기 화학식 1의 R1 내지 R24는 각각 수소, 중수소, 삼중수소, 실릴기 또는 C1~C20 알킬기이고, X1, X2, X3는 각각 독립적으로 NR27, 산소(O) 또는 황(S)이며, R27은 수소, 중수소, 삼중수소 또는 C1~C20 알킬기이고,
상기 화학식 3의 R31 내지 R45는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 삼중수소, 실릴기 또는 C1~C20 알킬기이고, Y1과 Y2는 각각 독립적으로 산소(O) 또는 황(S)이며, 상기 제 2 화합물은 화학식 6으로 표시되는 어느 하나의 화합물인 유기발광다이오드.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180128298A KR102693673B1 (ko) | 2018-10-25 | 2018-10-25 | 유기발광다이오드 및 유기발광장치 |
| US16/518,414 US11588113B2 (en) | 2018-10-25 | 2019-07-22 | Organic light emitting diode and organic light emitting device having the same |
| CN201910733599.2A CN111106256B (zh) | 2018-10-25 | 2019-08-09 | 有机发光二极管和具有该发光二极管的有机发光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180128298A KR102693673B1 (ko) | 2018-10-25 | 2018-10-25 | 유기발광다이오드 및 유기발광장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200046740A KR20200046740A (ko) | 2020-05-07 |
| KR102693673B1 true KR102693673B1 (ko) | 2024-08-08 |
Family
ID=70325810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180128298A KR102693673B1 (ko) | 2018-10-25 | 2018-10-25 | 유기발광다이오드 및 유기발광장치 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11588113B2 (ko) |
| KR (1) | KR102693673B1 (ko) |
| CN (1) | CN111106256B (ko) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11667626B2 (en) * | 2017-11-17 | 2023-06-06 | Lg Chem, Ltd. | Compound and organic light-emitting device comprising same |
| CN109994626B (zh) * | 2017-12-29 | 2021-04-02 | 中节能万润股份有限公司 | 有机发光复合材料以及包含其的有机发光器件 |
| CN111372918B (zh) | 2018-07-27 | 2023-09-05 | 出光兴产株式会社 | 化合物、用于有机电致发光元件的材料、有机电致发光元件以及电子设备 |
| KR20200127117A (ko) * | 2019-04-30 | 2020-11-10 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기 발광 소자 |
| KR20220097876A (ko) * | 2019-11-08 | 2022-07-08 | 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 | 유기 일렉트로루미네센스 소자 및 전자 기기 |
| KR102689558B1 (ko) * | 2020-06-30 | 2024-07-26 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기 광전자 소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치 |
| CN111864098B (zh) * | 2020-08-14 | 2022-07-12 | 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 | 一种有机电致发光器件及显示装置 |
| EP4214776A1 (en) * | 2020-09-18 | 2023-07-26 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic electroluminescent device |
| KR20220094658A (ko) * | 2020-12-29 | 2022-07-06 | 엘지디스플레이 주식회사 | 유기발광다이오드 및 유기발광장치 |
| EP4231804A3 (en) * | 2022-02-16 | 2023-09-20 | Universal Display Corporation | Organic electroluminescent materials and devices |
| WO2023177271A1 (en) * | 2022-03-18 | 2023-09-21 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic electroluminescent device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080203406A1 (en) * | 2004-08-13 | 2008-08-28 | Novalde Gmbh | Layer Assembly for a Light-Emitting Component |
| US20180170914A1 (en) * | 2015-05-08 | 2018-06-21 | Konica Minolta, Inc. | Ii(pi)-conjugated compound, organic electroluminescence element material, light-emitting material, light-emitting thin film, organic electroluminescence element, display device, and illumination device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150126381A (ko) * | 2013-04-05 | 2015-11-11 | 코니카 미놀타 가부시키가이샤 | 발광층 형성용 도포액, 유기 일렉트로루미네센스 소자와 그 제조 방법 및 조명·표시 장치 |
| KR102641614B1 (ko) | 2016-09-29 | 2024-02-27 | 엘지디스플레이 주식회사 | 유기발광다이오드 및 이를 포함하는 유기발광 표시장치 |
| KR102667321B1 (ko) | 2016-12-13 | 2024-05-17 | 엘지디스플레이 주식회사 | 유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광다이오드 표시장치 |
-
2018
- 2018-10-25 KR KR1020180128298A patent/KR102693673B1/ko active IP Right Grant
-
2019
- 2019-07-22 US US16/518,414 patent/US11588113B2/en active Active
- 2019-08-09 CN CN201910733599.2A patent/CN111106256B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080203406A1 (en) * | 2004-08-13 | 2008-08-28 | Novalde Gmbh | Layer Assembly for a Light-Emitting Component |
| US20180170914A1 (en) * | 2015-05-08 | 2018-06-21 | Konica Minolta, Inc. | Ii(pi)-conjugated compound, organic electroluminescence element material, light-emitting material, light-emitting thin film, organic electroluminescence element, display device, and illumination device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200046740A (ko) | 2020-05-07 |
| CN111106256A (zh) | 2020-05-05 |
| CN111106256B (zh) | 2022-08-09 |
| US11588113B2 (en) | 2023-02-21 |
| US20200136059A1 (en) | 2020-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102693673B1 (ko) | 유기발광다이오드 및 유기발광장치 | |
| US11800732B2 (en) | Organic light emitting diode and organic light emitting device having the same | |
| KR102600295B1 (ko) | 유기발광다이오드 및 유기발광장치 | |
| CN111276620B (zh) | 有机发光二极管和具有其的有机发光装置 | |
| KR102649432B1 (ko) | 유기 화합물과 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치 | |
| CN111269170A (zh) | 有机化合物、具有该化合物的有机发光二极管和有机发光装置 | |
| KR102645609B1 (ko) | 내열 특성 및 발광 특성이 우수한 유기 화합물, 이를 포함하는 발광다이오드 및 유기발광장치 | |
| KR102469693B1 (ko) | 내열 특성이 우수한 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치 | |
| KR102326304B1 (ko) | 우수한 발광 특성을 가지는 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치 | |
| EP3608987B1 (en) | Organic compound, organic light-emitting diode and organic light-emitting device having the compound | |
| CN112300084B (zh) | 有机化合物、具有所述有机化合物的有机发光二极管和有机发光装置 | |
| KR102695222B1 (ko) | 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치 | |
| EP3636725B1 (en) | Organic compound, organic light-emitting diode and organic light-emitting device containing the compound | |
| KR20230102694A (ko) | 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치 | |
| CN112778342A (zh) | 有机化合物、包含该有机化合物的有机发光二极管和有机发光器件 | |
| KR102399446B1 (ko) | 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드와 유기발광장치 | |
| KR20210029534A (ko) | 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치 | |
| KR102679124B1 (ko) | 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치 | |
| CN113745436B (zh) | 有机发光装置 | |
| KR20240075202A (ko) | 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치 | |
| KR20230040616A (ko) | 유기발광다이오드 및 유기발광장치 | |
| KR20240099943A (ko) | 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치 | |
| KR20240099940A (ko) | 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치 | |
| KR20240078109A (ko) | 유기발광다이오드 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |