KR101174004B1 - 전기발광 디바이스용 유기 소자 - Google Patents

전기발광 디바이스용 유기 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR101174004B1
KR101174004B1 KR1020067020222A KR20067020222A KR101174004B1 KR 101174004 B1 KR101174004 B1 KR 101174004B1 KR 1020067020222 A KR1020067020222 A KR 1020067020222A KR 20067020222 A KR20067020222 A KR 20067020222A KR 101174004 B1 KR101174004 B1 KR 101174004B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electroluminescent device
formula
ring
layer
group
Prior art date
Application number
KR1020067020222A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060135008A (ko
Inventor
렐리아 코심베스쿠
더글라스 로버트 로벨로
Original Assignee
글로벌 오엘이디 테크놀러지 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 글로벌 오엘이디 테크놀러지 엘엘씨 filed Critical 글로벌 오엘이디 테크놀러지 엘엘씨
Publication of KR20060135008A publication Critical patent/KR20060135008A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101174004B1 publication Critical patent/KR101174004B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • 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
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • 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
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/626—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing more than one polycyclic condensed aromatic rings, e.g. bis-anthracene
    • 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
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1011—Condensed systems
    • 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
    • C09K2211/1022—Heterocyclic compounds bridged by heteroatoms, e.g. N, P, Si or B
    • 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
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • 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
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/1033—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with oxygen
    • 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
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/1037—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with sulfur
    • 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
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1044—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms
    • C09K2211/1055—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms with other heteroatoms
    • 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
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1059—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing three nitrogen atoms as heteroatoms
    • C09K2211/107—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing three nitrogen atoms as heteroatoms with other heteroatoms
    • 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
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1088—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing oxygen as the only heteroatom
    • 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
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/10—Transparent electrodes, e.g. using graphene
    • H10K2102/101—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO]
    • H10K2102/103—Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO] comprising indium oxides, e.g. ITO
    • 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
    • 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]
    • H10K85/324—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3] comprising aluminium, e.g. Alq3
    • 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
    • H10K85/40—Organosilicon compounds, e.g. TIPS pentacene
    • 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
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/917—Electroluminescent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

본 발명은 캐쏘드, 애노드, 및 이들 사이에 디바이스를 안정화시키기에 충분한 양으로 하기 화학식 1의 에틴일 화합물 및 호스트 물질을 함유하는 층을 포함하는 전기발광 디바이스에 관한 것이다:
화학식 1
Figure 112006071036568-pct00044
상기 식에서,
A 및 B는 독립적으로 선택된 융합 카보사이클릭 고리 기를 나타낸다.

Description

전기발광 디바이스용 유기 소자{ORGANIC ELEMENT FOR ELECTROLUMINESCENT DEVICES}
본 발명은 우수한 작동 안정성을 제공할 수 있는 에틴일 안정화 화합물을 포함하는 전기발광(EL) 디바이스에 관한 것이다.
유기 전기발광(EL) 디바이스는 20년 이상동안 알려져 왔지만, 그의 성능 한계로 인해 많은 바람직한 용도들에 장애가 있었다. 가장 단순한 형태에서, 유기 EL 디바이스는 정공 주입용 애노드, 전자 주입용 캐쏘드, 및 이들 전극 사이에 샌드위치되어 빛을 방출시키는 전하 재조합을 지원하는 유기 매질로 구성된다. 이러한 디바이스는 통상적으로 유기 발광 다이오드, 또는 OLED로도 지칭된다. 대표적인 초기 유기 EL 디바이스는 1965년 3월 9일자로 허여된 구르니(Gurnee) 등의 US 3,172,862; 1965년 3월 9일자로 허여된 구르니의 US 3,173,050; 드레스너(Dresner)의 문헌["Double Injection Electroluminescence in Anthracene", RCA Review, 30, 322-334, 1969]; 및 1973년 1월 9일자로 허여된 드레스너의 US 3,710,167에 개시되어 있다. 이러한 디바이스에서의 유기 층들은 대개 폴리사이클릭 방향족 탄화수소 로 구성되며, 매우 두껍다(1㎛를 훨씬 초과한다). 결과적으로, 작동 전압이 종종 100V 초과로 매우 높다.
보다 최근의 유기 EL 디바이스는 애노드와 캐쏘드 사이에 극 박층(예를 들어 1.0㎛ 미만)으로 이루어진 유기 EL 소자를 포함한다. 여기에서, "유기 EL 소자"는 애노드와 캐쏘드 사이의 층들을 포함한다. 두께의 감소는 유기 층의 저항을 낮추어 디바이스를 훨씬 낮은 전압에서 작동할 수 있게 한다. US 4,356,429에 처음으로 개시된 기본적인 2층 구조의 EL 디바이스에서는, 애노드에 인접한 EL 소자의 하나의 유기 층이 정공을 수송하도록 특별히 선택되고(따라서 상기 층을 정공 수송 층이라 칭한다), 다른 유기 층은 전자를 수송하도록 특별히 선택된다(이를 전자 수송 층이라 칭한다). 유기 EL 소자에서 주입된 정공 및 전자의 재조합으로 효율적인 전기발광이 야기된다.
정공 수송 층과 전자 수송 층 사이에 유기 발광 층(LEL)을 함유하는 3층의 유기 EL 디바이스(예를 들어 탕(Tang) 등의 문헌[J. Applied Physics, 65, pages 3610-3616, 1989]에 개시된 디바이스)가 또한 제안되었다. 상기 발광 층은 통상적으로, 게스트 물질(또는, 도판트라 알려짐)에 의해 도핑된 호스트 물질로 이루어다. 또한, US 4,769,292에는 정공 주입 층(HIL), 정공 수송 층(HTL), 발광 층(LEL), 및 전자 수송/주입 층(ETL)을 포함하는 4층 EL 소자가 제안되어 있다. 이들 구조는 디바이스의 효율을 향상시켰다.
이러한 초기 발명 이래로, 디바이스 물질의 추가적인 개선은 특히, 예를 들어 US 5,061,569, US 5,409,783, US 5,554,450, US 5,593,788, US 5,683,823, US 5,908,581, US 5,928,802, US 6,020,078 및 US 6,208,077에 개시된 바와 같이 색, 안정성, 휘도 효율 및 제조 가능성 등의 특성에 있어서 성능을 개선시켰다.
이러한 발전에도 불구하고, 긴 수명과 함께 높은 휘도 효율을 제공하는 유기 EL 디바이스 구성요소, 예컨대 발광 물질이 끊임없이 요구되고 있다. 특히, 여러 용도에서 발광 물질의 방출 파장을 조정할 필요가 있다. 예를 들어, 청색, 녹색 및 적색 발광 물질에 대한 필요성 외에도, 백색 발광 전기발광 디바이스를 형성하기 위해 청녹색, 황색 및 오렌지색 발광 물질에 대한 필요성이 존재한다. 예를 들어, 디바이스는 청녹색 빛과 적색 빛과 같은 조합된 색, 또는 조합된 청색 빛과 오렌지색 빛을 방출하여 백색 빛을 방출할 수 있다.
백색 EL 디바이스는 풀칼라(full-color) 디스플레이 디바이스에서 칼라 필터와 함께 사용될 수 있다. 또한, 이들은 다른 다색 또는 기능성 색의 디스플레이 디바이스에서 칼라 필터와 함께 사용될 수 있다. 상기 디스플레이 디바이스에 사용하기 위한 백색 EL 디바이스는 제조하기 용이하고, 디스플레이의 각 화소에서 신뢰성 있는 백색 빛을 생성한다. 비록 상기 OLED를 백색으로서 언급하고, 이는 백색 또는 회백색을 나타낼 수 있지만, 상기 OLED에 의해 방출되는 빛의 CIE 좌표는 각 칼라 필터에 의해 통과되는 스펙트럼 성분이 그 빛에서 충분한 강도로 존재해야 한다는 요건보다 덜 중요하다. 또한, 디바이스는 장기간 작동시 우수한 안정성을 가져야 한다. 즉, 디바이스가 연장된 시간 동안 작동하는 경우, 디바이스의 휘도는 가능한 적게 감소되어야 한다. 디바이스의 작동 안정성을 개선시키는 새로운 물질에 대한 필요성이 존재한다.
특정 아세틸렌계 물질은 흥미로운 스펙트럼 성질을 갖는 것으로 보고되어 있다(예를 들어, 문헌[S. Akiyama, K. Nakashima, S. Nakatsuji, and M. Nakagawa, Dye and Pigments, 13, 117, 1990]을 참조). 그러나, 몇몇을 제외하고, 아세틸렌계 물질은 EL 디바이스에서 광범위한 용도가 발견되지 않았다. 한가지 예로서, 문헌[G. Yu, Y. Liu, X. Zhan, H. Li, M. Yang, D. Zhu, Thin Solid Films, 363, 126 (2000)]은 일련의 아릴-치환된 폴리아세틸렌, 폴리(페닐렌아세틸렌), 폴리(p-에틴일페닐아세틸렌), 폴리(p-페닐에틴일페닐아세틸렌)) 및 폴리[p-(2-티오페닐에틴일)페닐아세틸렌]으로부터의 방출을 기록하고 있다. 방출 층으로서 이들 물질을 사용하는 단일 층 발광 다이오드가 만들어졌다. 신지(T. Shinji), 고로(A. Goro), 아키라(T. Akira) 및 준(I. Jun)의 JP 2000021571은 발광 층에 포함되는 물질들을 기재하고 있다. 이들 물질은 두 개의 아세틸렌계 기를 갖는 화합물을 포함할 수 있다.
이러한 진보에도 불구하고, 우수한 휘도 효율 및 작동 안정성을 나타내고 신규하며 용이하게 합성되는 물질이 끊임없이 요구되고 있다. OLED 디바이스에서 개선된 작동 안정성은 보다 많은 용도에서 이들을 사용하게 할 것이다.
발명의 개요
전기발광 디바이스는 캐쏘드, 애노드, 및 이들 사이에 디바이스를 안정화시키기에 충분한 양으로 하기 화학식 1의 에틴일 화합물 및 호스트 물질을 함유하는 층을 포함한다. 또한, 본 발명은 OLED를 사용하여 빛을 방출하는 디스플레이 또는 조명 디바이스 및 OLED를 사용하여 빛을 방출시키는 방법을 포함한다:
Figure 112006071036568-pct00001
상기 식에서,
A 및 B는 독립적으로 선택된 융합 카보사이클릭 고리 기를 나타낸다.
본 발명의 디바이스는 우수한 휘도 효율 및 작동 안정성을 나타낸다.
도 1은 본 발명이 사용될 수 있는 전형적인 OLED 디바이스의 횡단면도를 도시하고 있다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101: 기판
103: 애노드
105: 정공 주입 층(HIL)
107: 정공 수송 층(HTL)
109: 발광 층(LEL)
111: 전자 수송 층(ETL)
113: 캐쏘드
하나의 실시양태에서, 본 발명의 전기발광 디바이스는 캐쏘드, 애노드, 전하 주입 층(필요한 경우), 전하 수송 층, 및 호스트 물질 및 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 제 2 물질을 함유하는 발광 층(LEL)을 포함하는 다층 디바이스이다:
화학식 1
Figure 112006071036568-pct00002
상기 식에서,
A 및 B는 독립적으로 선택된 융합 카보사이클릭 고리 기, 예컨대 나프탈렌 기, 예를 들면 1-나프틸, 2-나프틸 및 4-페닐-1-나프틸 기 또는 안트라센 기, 예를 들면 9-안트릴 및 10-페닐-9-안트릴 기 또는 페난트렌 기를 나타낸다. 적합하게는, A는 안트라센 기를 나타낼 수 있고, B는 나프탈렌 기를 나타낼 수 있다. 바람직하게는, A 및 B 둘 다 독립적으로 선택된 안트라센 기를 나타낸다. 하나의 적합한 실시양태에서, A 및 B는 10-페닐-9-안트릴 기를 나타낸다. 하나의 바람직한 실시양태에서, 화학식 1은 오직 하나의 에틴일 결합을 함유한다.
하나의 실시양태에서, 전기발광 디바이스는 호스트 물질, 및 하기 화학식 2의 화합물을 포함하는 에틴일 화합물을 함유하는 발광 층(LEL)을 포함한다:
Figure 112006071036568-pct00003
상기 식에서,
m 및 n은 0 내지 4이다. 각각의 v는 독립적으로 치환기, 예컨대 페닐 기 또는 톨릴 기를 나타낸다. 인접한 치환기들은 결합하여 고리를 형성할 수 있다(예컨대, 융합된 벤젠 고리 기). 상기 화학식에서, v1 및 v2는 독립적으로 수소 또는 치환기, 예컨대 페닐 고리 기 또는 알킬 기를 나타낸다. 적합하게는 v1 및 v2는 모두 독립적으로 선택된 방향족 고리 기, 예컨대 퓨란 고리 기 또는 티오펜 고리 기를 나타낼 수 있다. 바람직하게는, v1 및 v2는 모두 독립적으로 선택된 페닐 고리 기, 예컨대 나프틸 고리 기 또는 톨릴 기를 나타낸다.
적합하게는, 화학식 1의 물질은 층의 0.5 내지 20중량%의 양으로 존재한다. 전형적으로, 이는 발광 층의 0.5 내지 8중량%이다.
본 발명에 유용한 화학식 1 물질의 실시양태는 색상 범위를 제공할 수 있다. 본 발명에 특히 유용한 발광 물질의 실시양태는 청녹색 또는 녹색 빛의 발광을 제공한다. 다른 실시양태에서, 본 발명에 유용한 화학식 1의 물질은 백색 빛을 방출 하는 전기발광 디바이스에서 사용된다.
바람직한 호스트는 안트라센 화합물을 기제로 하는 것들이다. 하나의 바람직한 실시양태에서, 호스트는 하기 화학식 3a로 표시된다:
Figure 112006071036568-pct00004
상기 식에서,
w1-w10은 독립적으로 수소 또는 독립적으로 선택된 치환기를 나타내지만, 단 두 개의 인접한 치환기들은 결합하여 고리를 형성할 수 있다. 하나의 적합한 실시양태에서, w9 및 w10은 독립적으로 나프틸 기를 나타낸다. 다른 바람직한 실시양태에서, w9 및 w10은 나프틸 기 및 바이페닐 기를 나타낸다.
호스트의 특정 예는 9,10-다이-(2-나프틸)안트라센, 2-t-뷰틸-9,10-다이-(2-나프틸)안트라센, 9-(4-바이페닐)-10-(2-나프틸)안트라센 및 9-(4-바이페닐)-10-(1-나프틸)안트라센이다. 바람직하게는, 호스트가 도판트보다 짧은 파장에서 빛을 흡수하고, 호스트의 방출 스펙트럼이 도판트의 흡수 스펙트럼과 겹쳐지도록 호스트를 선택한다.
또한 금속-킬레이트된 옥시노이드 화합물(하기 화학식 3b)로서 공지된 9-하이드록시퀴놀린 및 유사한 유도체들의 금속 착체는 유용한 호스트 화합물의 다른 부류를 구성한다:
Figure 112006071036568-pct00005
상기 식에서,
M은 금속을 나타내고,
n은 1 내지 4의 정수이고,
Z는 각각의 경우 독립적으로 두 개 이상의 융합된 방향족 고리를 갖는 핵을 완성하는 원자들을 나타낸다.
상기 금속은 1가, 2가, 3가 또는 4가 금속일 수 있다. 상기 금속은, 예컨대 알칼리 금속, 예를 들어 리튬, 나트륨 또는 칼륨; 알칼리 토 금속, 예를 들어 마그네슘 또는 칼슘; 3가 금속, 예를 들어 알루미늄 또는 갈륨, 또는 다른 금속, 예를 들어 아연 또는 지르코늄일 수 있다. 일반적으로는 유용한 킬레이트 금속인 것으로 공지된 임의의 1가, 2가, 3가 또는 4가 금속을 사용할 수 있다.
Z는 두 개 이상의 융합된 방향족 고리(이들 중 하나 이상은 아졸 또는 아진 고리이다)를 함유하는 헤테로사이클릭 핵을 완성한다. 지방족 및 방향족 고리 모두를 포함하는, 추가의 고리들을 경우에 따라 두 개의 필요한 고리들과 융합시킬 수 있다. 작용에 대한 개선 없이 분자 부피만 증가되는 것을 피하기 위해서 고리 원자들의 수를 대개는 18 이하로 유지시킨다.
바람직하게는, 상기 금속은 3가 알루미늄이고, Z는 퀴놀린 기를 완성시키는데 필요한 원자를 나타낸다.
예시적인 유용한 킬레이트화된 옥시노이드 화합물은 알루미늄 트리스옥신[일명, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)], 마그네슘 비스옥신[일명, 비스(8-퀴놀리놀레이토)마그네슘(II)], 비스[벤조{f}-8-퀴놀리놀레이토]아연(II), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)-μ-옥소-비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III), 인듐 트리스옥신[일명, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)인듐], 알루미늄 트리스(5-메틸옥신)[일명, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)], 리튬 옥신[일명, (8-퀴놀리놀레이토)리튬(I)], 갈륨 옥신[일명, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)갈륨(III)], 지르코늄 옥신[일명, 테트라(8-퀴놀리놀레이토)지르코늄(IV)]이다.
하나의 실시양태에서, 발광 층은 호스트 물질, 화학식 1의 화합물을 포함하는 제 2 물질 및 빛을 방출하는 제 3 물질을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 제 3 물질은 녹색 빛을 방출한다. 하나의 실시양태에서, 화학식 1의 화합물은 빛을 방출하지 않는다.
적합하게는, 제 3 물질은 층의 0.5 내지 20중량% 양으로 존재한다. 전형적으로, 이는 발광 층의 0.5 내지 8중량%이다.
특히 유용한 녹색 발광 물질의 부류는 퀴나크리돈 화합물을 포함한다. 유용한 퀴나크리돈은 US 20040001969 A1, US6664396 B1, US 5,593,788 및 JP 09-13026 A에 기재되어 있다. 하나의 실시양태에서, 발광 층 중의 제 3 물질은 하기 화학식 4로 표시되는 퀴나크리돈 화합물이다:
Figure 112006071036568-pct00006
상기 식에서,
s1-s10은 독립적으로 수소 또는 독립적으로 선택된 치환기, 예컨대 페닐 기, 톨릴 기, 할로겐 예를 들어 F, 또는 알킬 기 예를 들어 메틸 기를 나타낸다. 인접한 치환기들은 결합하여 고리를 형성할 수 있다(예컨대, 융합된 벤젠 고리 기).
화학식 4에서, s11 및 s12는 독립적으로 알킬 기 또는 방향족 기를 나타낸다. 하나의 적합한 실시양태에서, s11 및 s12는 독립적으로 페닐 고리 기, 예컨대 페닐 고리 또는 톨릴 고리를 나타낸다.
유용한 퀴나크리돈 화합물의 예시적인 예들을 하기 화학식 4a 내지 4d로 나타내었다:
Figure 112006071036568-pct00007
Figure 112006071036568-pct00008
Figure 112006071036568-pct00009
Figure 112006071036568-pct00010
특히 유용한 다른 녹색 발광 물질의 부류는 쿠마린 화합물을 포함한다. 예를 들어, 유용한 쿠마린은 탕 등의 US 4,769,292 및 US 6,020,078에 기재되어 있 다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 발광 층 중의 제 3 물질은 하기 화학식 5로 표시되는 쿠마린이다:
Figure 112006071036568-pct00011
상기 식에서,
w11 및 w12는 독립적으로 선택된 치환기, 예컨대 알킬 기 또는 아릴 기를 나타내지만, 단 w11 및 w12는 서로 결합하거나 또는 w13 및 w14와 결합하여 고리를 형성할 수 있다. 바람직하게는, w11 및 w12는 독립적으로 선택된 알킬 기를 나타내지만, 단 w11 및 w12는 서로 결합하거나 또는 w13 및 w14와 결합하여 포화된 고리를 형성할 수 있다. 화학식 5에서, w13-w16은 독립적으로 수소 또는 독립적으로 선택된 치환기, 예컨대 페닐 고리 기 또는 메틸 기를 나타낸다. 인접한 치환기들은 결합하여 고리를 형성할 수 있다(예컨대, 융합된 벤젠 고리 기). 화학식 5에서, w17은 헤테로방향족 고리, 예컨대 벤조티아졸 고리 기를 완성시키는데 필요한 원자들을 나타낸다. 유용한 쿠마린 화합물의 예시적인 예들을 하기 화학식 5a 내지 5d로 나타내었다:
Figure 112006071036568-pct00012
Figure 112006071036568-pct00013
Figure 112006071036568-pct00014
Figure 112006071036568-pct00015
화학식 1의 화합물은 문헌에 공지된 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다(예 컨대, 문헌[D. Wellman, K. Lassila, R. West, J. Org. Chem., 49, 965 (1984), S. Akiyama, K. Nakasuji, M. Nakagawa, Masazumi, Bull. Chem. Soc. of Japan, 44, 2231 (1971), S. Akiyama, M. Nakagawa, Bull. Chem. Soc. of Japan, 43, 3561 (1970)]을 참고).
본 발명에 유용한 화학식 1의 화합물의 예시적인 예들은 하기 나열된 화합물들을 포함한다:
Figure 112006071036568-pct00016
Figure 112006071036568-pct00017
Figure 112006071036568-pct00018
Figure 112006071036568-pct00019
본 발명의 실시양태는 방출된 빛의 방출 곡선의 위치 및 모양에 의해 입증되는 바와 같이 우수한 휘도 효율뿐만 아니라 청녹색 또는 녹색 색상을 제공한다. 본 발명의 실시양태는 발광 물질로서 또는 다른 발광 물질과 조합하여 사용하는 경우 개선된 작동 안정성을 제공할 수 있다.
달리 구체적으로 나타내지 않는 한, "치환된" 또는 "치환기"란 용어의 사용은 수소 이외의 다른 임의의 기 또는 원자를 의미한다. 또한, "기"란 용어가 사용되는 경우, 이는 치환기가 치환 가능한 수소를 함유하는 경우, 상기 치환기의 비치환 형태뿐만 아니라, 치환기가 디바이스 효용에 필요한 성질들을 파괴하지 않는 한, 본 발명에서 언급한 바와 같은 임의의 치환기(들)에 의해 추가로 치환된 형태를 포함함을 의미한다. 적합하게는 치환기는 할로겐이거나 또는 탄소, 규소, 산소, 질소, 인, 황, 셀레늄 또는 붕소 원자에 의해 상기 분자의 나머지에 결합될 수 있다. 치환기는 예를 들어 할로겐, 예를 들어 클로로, 브로모 또는 플루오로; 규소; 나이트로; 하이드록실; 사이아노; 카복실; 또는 추가로 치환될 수 있는 기, 예를 들어 직쇄 또는 분지 쇄 또는 사이클릭 알킬을 포함한 알킬, 예를 들어 메틸, 트라이플루오로메틸, 에틸, t-뷰틸; 알켄일, 예를 들어 에틸렌, 2-뷰텐; 알콕시, 예를 들어 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 뷰톡시, 2-메톡시에톡시, 2급-뷰톡시; 아릴, 예를 들어 페닐, 4-t-뷰틸페닐, 2,4,6-트라이메틸페닐, 나프틸, 바이페닐; 아릴옥시, 예를 들어 페녹시, 2-메틸페녹시, 알파- 또는 베타-나프틸옥시, 및 4-톨릴옥시; 아민, 포스페이트, 포스파이트, 헤테로사이클릭 기, 헤테로사이클릭 옥시 기 또는 헤테로사이클릭 티오 기(이들은 각각 치환될 수 있고 탄소 원자, 및 산소, 질소, 황, 인 및 붕소로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 헤테로 원자로 구성된 3 내지 7 원 헤테로사이클릭 고리를 함유한다), 4급 암모늄, 예를 들어 트라이에틸암모늄; 4급 포스포늄, 예를 들어 트라이페닐포스포늄; 및 실릴옥시, 예를 들어 트라이메틸실릴옥시일 수 있다.
경우에 따라, 치환기 자체를 개시된 치환기에 의해 1회 이상 추가 치환시킬 수 있다. 사용되는 특정한 치환기는 특정 용도에 목적하는 바람직한 성질을 획득하기 위해 당해 분야의 숙련가에 의해 선택될 수 있으며, 예를 들어 전자 끌기 기, 전자 공여 기 및 입체 기를 포함할 수 있다. 분자가 2개 이상의 치환기를 가질 수 있는 경우, 달리 제공되지 않는 한, 상기 치환기들을 함께 결합시켜 융합 고리와 같은 고리를 형성시킬 수 있다. 일반적으로는, 상기 기 및 그의 치환기는 48개 이하의 탄소 원자, 전형적으로는 1 내지 36개의 탄소 원자, 대개는 24개 미만의 탄소 원자를 가질 수 있으나, 선택되는 특정 치환기에 따라 보다 큰 수도 가능하다.
일반적인 디바이스 구조
본 발명은 소 분자 물질, 올리고머 물질, 중합체 물질 또는 이들의 조합을 사용하는 다수의 EL 디바이스 구성에서 사용될 수 있다. 이들은 단일 애노드 및 캐쏘드를 포함하는 매우 단순한 구조에서부터 보다 복잡한 디바이스, 예를 들어 직교된 배열의 애노드와 캐쏘드로 구성되어 화소를 형성하는 수동 매트릭스 디스플레이, 및 예를 들어 박막 트랜지스터(TFT)에 의해, 각각의 화소가 독립적으로 조절되는 능동 매트릭스 디스플레이를 포함한다.
본 발명이 성공적으로 실시될 수 있는 다수의 유기 층들의 구성이 존재한다. OLED의 필수적인 요건은 애노드, 캐쏘드, 상기 애노드와 캐쏘드 사이에 위치한 유기 발광 층이다. 자세히 후술되는 바와 같이, 부가적인 층들이 사용될 수 있다.
소 분자 디바이스에 특히 유용한 본 발명에 따른 전형적인 구조를 도 1에 나타내었으며, 이는 기판(101), 애노드(103), 정공 주입 층(105), 정공 수송 층(107), 발광 층(109), 전자 수송 층(111), 및 캐쏘드(113)로 구성된다. 이들 층은 하기 상세하게 기재하였다. 다르게는, 기판(101)이 캐쏘드(113)에 인접하게 배치되거나, 또는 기판(101)이 실제로 애노드(103) 또는 캐쏘드(113)로 구성될 수도 있음에 주목한다. 애노드(103)와 캐쏘드(113) 사이의 유기 층은 편의상 유기 EL 소자로서 지칭한다. 또한, 유기 층의 전체 합한 두께는 바람직하게는 500nm 미만이다. 디바이스가 인광 물질을 포함하는 경우, 발광 층 및 전자 수송 층 사이에 위치한 정공 차단 층이 존재할 수 있다.
OLED의 애노드(103) 및 캐쏘드(113)는 전기 전도체를 통해 전압/전류 공급원에 연결된다. OLED는 애노드(103)가 캐쏘드(113)보다 더 양 전위가 되도록 애노드(103)와 캐쏘드(113) 사이에 전위를 인가함으로써 작동된다. 정공은 애노드(103)로부터 유기 EL 소자로 주입되고, 전자는 캐쏘드(113)에서 유기 EL 소자로 주입된다. OLED를 AC 모드로 작동하는 경우(AC 주기 동안, 전위 바이어스(bias)는 역전되어 전류가 흐르지 않는다), 때때로 향상된 디바이스 안정성을 얻을 수 있다. AC 구동된 OLED의 예는 US 5,552,678에 기재되어 있다.
기판
본 발명의 OLED 디바이스는 전형적으로 캐쏘드(113) 또는 애노드(103)가 기판과 접촉할 수 있는 지지 기판(101) 상에 제공된다. 상기 기판(101)과 접촉하는 전극은 편의상 기저 전극으로서 칭한다. 편의상, 기저 전극은 애노드(103)이지만, 본 발명은 그의 구성을 제한하지 않는다. 기판(101)은 의도하는 발광 방향에 따라 빛 투과성이거나 또는 불투명할 수 있다. 빛 투과성 성질은 기판(101)을 통해 EL 방출을 관찰하는데 바람직하다. 투명한 유리 또는 플라스틱이 흔히 상기와 같은 경우에 사용된다. 기판(101)은 다층 물질을 포함하는 복잡한 구조일 수 있다. TFT가 OLED 층 아래에 제공되는 능동 매트릭스 기판의 경우, 상기가 전형적이다. 기판(101)은, 적어도 방출 화소 처리된 영역에서 주로 투명한 물질, 예컨대 유리 또는 중합체로 구성될 필요가 있다. EL 방출을 상부 전극을 통해 관찰하는 용도의 경우, 기저 지지층의 투과 특성은 중요하지 않으며, 따라서 기판은 빛 투과성이거나, 빛 흡수성이거나 빛 반사성일 수 있다. 이 경우에 사용하기 위한 기판은 유리, 플라스틱, 반도체 물질, 예컨대 규소, 세라믹, 및 회로 기판 물질을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 게다가, 기판(101)은 능동 매트릭스 TFT 디자인에서 만들어진 바와 같이, 다층 물질을 포함하는 복잡한 구조일 수 있다. 이러한 디바이스 구성에 빛 투명성 상부 전극을 제공할 필요가 있다.
애노드
목적하는 전기발광(EL)을 애노드를 통해 관찰하는 경우, 애노드(103)는 관심있는 방출에 투명하거나 또는 실질적으로 투명해야 한다. 본 발명에 사용되는 통상적인 투명한 애노드 물질은 산화 인듐 주석(ITO), 산화 인듐 아연(IZO) 및 산화 주석이지만, 다른 금속 산화물들, 예를 들어 비제한적으로 알루미늄- 또는 인듐-도핑된 산화 아연, 산화 마그네슘 인듐, 및 산화 니켈 텅스텐을 사용할 수 있다. 이들 산화물 이외에, 금속 질화물, 예를 들어 질화 갈륨, 및 금속 셀렌화물, 예를 들어 셀렌화 아연, 및 금속 황화물, 예를 들어 황화 아연을 애노드(103)로서 사용할 수 있다. EL 방출을 캐쏘드(113)를 통해서만 관찰하는 용도의 경우, 애노드(103) 의 투과 특성은 중요하지 않으며 임의의 전도성 물질, 즉 투명하거나, 불투명하거나 또는 반사성인 물질을 사용할 수 있다. 상기 용도에 대한 전도체의 예로는 금, 이리듐, 몰리브덴, 팔라듐 및 백금을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 전형적인 애노드 물질은 투과성이거나 또는 달리 4.1eV 이상의 일 함수를 갖는다. 목적하는 애노드 물질을 통상적으로는 임의의 적합한 수단, 예를 들어 증발, 스퍼터링, 화학적 기상 증착 또는 전기화학적 수단에 의해 증착시킨다. 애노드는 널리 공지된 사진석판인쇄 방법을 사용하여 패턴화될 수 있다. 선택적으로, 다른 층을 도포하기 전에 애노드를 연마하여 표면 조도(roughness)를 감소시켜 단락(short circuit)을 줄이거나 반사성을 향상시킬 수 있다.
캐쏘드
발광이 애노드(103)를 통해서만 관찰되는 경우, 본 발명에 사용되는 캐쏘드(113)는 거의 모든 전도성 물질로 구성될 수 있다. 바람직한 물질은 하부 유기 층과 우수하게 접촉하고, 저 전압에서 전자 주입을 촉진시키고 우수한 안정성을 보장하는 우수한 필름 형성 성질을 갖는다. 유용한 캐쏘드 물질은 종종 낮은 일 함수(<4.0eV) 금속 또는 금속 합금을 함유한다. 하나의 유용한 캐쏘드 물질은 Mg:Ag 합금으로 구성되며, 이때 은의 백분율은 미국 특허 제 4,885,221 호에 개시된 바와 같이 1 내지 20%의 범위이다. 또다른 적합한 부류의 캐쏘드 물질에는 보다 두꺼운 전도성 금속 층으로 캡핑된 캐쏘드, 및 유기 층(예, 전자 수송 층(ETL))과 접촉하는 전자 주입 박층(EIL)을 포함하는 2층이 포함된다. 본원에서 EIL은 바람직하게는 낮은 일 함수 금속 또는 금속 염을 포함하고, 이 경우, 보다 두꺼운 캡핑 층은 낮은 일 함수를 가질 필요는 없다. 상기 캐쏘드 하나는 미국 특허 제 5,677,572 호에 개시된 바와 같이 LiF 박층에 이어서 보다 두꺼운 Al 층으로 구성된다. 알칼리 금속으로 도핑된 ETL 물질, 예컨대 Li-도핑된 Alq는 유용한 EIL의 다른 예이다. 다른 유용한 캐쏘드 물질에는 미국 특허 제 5,059,861, 5,059,862 및 6,140,763 호에 개시된 것들이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
발광을 캐쏘드를 통해 관찰하는 경우, 캐쏘드(113)는 투명하거나 거의 투명해야 한다. 상기와 같은 용도를 위해서, 금속은 얇거나 또는 투명한 전도성 산화물, 또는 이들 물질의 조합을 사용해야 한다. 광학적으로 투명한 캐쏘드는 US 4,885,211, US 5,247,190, JP 3,234,963, US 5,703,436, US 5,608,287, US 5,837,391, US 5,677,572, US 5,776,622, US 5,776,623, US 5,714,838, US 5,969,474, US 5,739,545, US 5,981,306, US 6,137,223, US 6,140,763, US 6,172,459, EP 1 076 368, US 6,278,236 및 US 6,284,3936에 보다 상세히 개시되었다. 전형적으로, 캐쏘드 물질을 임의의 적합한 방법, 예컨대 증발, 스퍼터링 또는 화학적 기상 증착에 의해 증착시킬 수 있다. 필요한 경우, 다수의 널리 공지된 방법, 예를 들어 비제한적으로 마스크를 통한 증착, US 5,276,380 및 EP 0 732 868에 개시된 통합 쉐도우 마스킹, 레이저 삭마, 및 선택적인 화학적 기상 증착을 통해 패턴화를 달성할 수 있다.
정공 주입 층(HIL)
애노드(103)와 정공 수송 층(107) 사이에 정공 주입 층(105)이 제공될 수 있다. 정공 주입 층은 후속 유기 층들의 필름 형성 성질을 개선시키고 정공 수송 층(107)으로의 정공 주입을 촉진시키는 작용을 할 수 있다. 정공 주입 층(105)에 사용하기 적합한 물질에는 US 4,720,432에 개시된 포르피린 화합물, US 6,208,075에 개시된 플라스마 증착된 플루오로카본 중합체, 및 몇몇 방향족 아민, 예컨대 MTDATA (4,4',4"-트리스[(3-메틸페닐)페닐아미노]트라이페닐아민)이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 유기 EL 디바이스에 유용한 것으로 보고된 또다른 정공 주입 물질들이 EP 0 891 121 A1 및 EP 1 029 909 A1에 개시되어 있다. 편의상, 정공 주입 층을 본 발명에 사용하며, 이는 바람직하게는 플라스마 증착된 플루오로카본 중합체이다. 플라스마 증착된 플루오로카본 중합체를 함유하는 정공 주입 층의 두께는 0.2nm 내지 15nm, 적합하게는 0.3 내지 1.5nm 범위일 수 있다.
정공 수송 층(HTL)
항상 필수적인 것은 아니지만, OLED 디바이스에서 정공 수송 층이 포함된 것이 종종 유용하다. 유기 EL 디바이스의 정공 수송 층(107)은 하나 이상의 정공 수송 화합물, 예를 들어 방향족 3급 아민을 함유하며, 이때 상기 아민은 오직 탄소 원자들(이중 하나 이상은 방향족 고리의 구성원이다)에만 결합된 하나 이상의 3가 질소 원자를 함유하는 화합물인 것으로 이해된다. 하나의 형태에서 상기 방향족 3급 아민은 아릴아민, 예를 들어 모노아릴아민, 다이아릴아민, 트라이아릴아민, 또는 중합체 아릴아민일 수 있다. 예시적인 단량체 트라이아릴아민들이 클루펠(Klupfel) 등의 US 3,180,730에 예시되어 있다. 하나 이상의 비닐 라디칼에 의해 치환되고/되거나 하나 이상의 활성 수소 함유 기를 포함하는 다른 적합한 트라이아릴아민들은 브랜틀리(Brantley) 등의 US 3,567,450 및 US 3,658,520에 개시되 어 있다.
방향족 3급 아민의 보다 바람직한 부류는 US 4,720,432 및 US 5,061,569에 개시된 2개 이상의 방향족 3급 아민 잔기를 포함하는 것들이다. 상기와 같은 화합물은 하기 화학식 A로 표시되는 것들을 포함한다:
Figure 112006071036568-pct00020
상기 식에서,
Q1 및 Q2는 독립적으로 선택된 방향족 3급 아민 잔기이고,
G는 연결 기, 예를 들어 아릴렌, 사이클로알킬렌, 또는 탄소-탄소 결합의 알킬렌 기이다. 하나의 실시양태에서, Q1 및 Q2 중 하나 이상은 폴리사이클릭 융합 고리 구조, 예를 들어 나프탈렌을 함유한다. G가 아릴 기인 경우, 이는 편의상 페닐렌, 바이페닐렌 또는 나프탈렌 잔기이다.
화학식 A의 구조를 만족하고 2개의 트라이아릴아민 잔기를 함유하는 트라이아릴아민 기의 유용한 부류는 하기 화학식 B로 표시된다:
Figure 112006071036568-pct00021
상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 아릴 기 또는 알킬 기를 나타내거나, 또는 R1 및 R2가 함께 사이클로알킬 기를 완성하는 원자들을 나타내고;
R3 및 R4는 각각 독립적으로 아릴 기를 나타내고, 차례로 이는 하기 화학식 C로 표시된 다이아릴 치환된 아미노 기에 의해 치환된다:
Figure 112006071036568-pct00022
상기 식에서,
R5 및 R6은 독립적으로 선택된 아릴 기이다.
하나의 실시양태에서, R5 및 R6 중 하나 이상은 폴리사이클릭 융합 고리 구조, 예를 들어 나프탈렌을 함유한다.
방향족 3급 아민의 또다른 부류는 테트라아릴다이아민이다. 바람직한 테트라아릴다이아민은 아릴렌 기를 통해 연결된, 화학식 C로 나타낸 2개의 다이아릴아미노 기를 포함한다. 유용한 테트라아릴다이아민은 하기 화학식 D로 표시된 것들을 포함한다:
Figure 112006071036568-pct00023
상기 식에서,
각각의 Are는 독립적으로 선택된 아릴렌 기, 예를 들어 페닐렌 또는 안트라센 잔기이고,
n은 1 내지 4의 정수이고,
Ar, R7, R8 및 R9는 독립적으로 선택된 아릴 기이다.
전형적인 실시양태에서, Ar, R7, R8 및 R9 중 하나 이상은 폴리사이클릭 융합 고리 구조, 예를 들어 나프탈렌이다.
상기 화학식 A, B, C, D 구조의 다양한 알킬, 알킬렌, 아릴 및 아릴렌 잔기는 각각 차례로 치환될 수 있다. 전형적인 치환기들로는 알킬 기, 알콕시 기, 아릴 기, 아릴옥시 기, 및 할라이드, 예를 들어 플루오라이드, 클로라이드 및 브로마이드가 있다. 다양한 알킬 및 알킬렌 잔기는 전형적으로는 약 1 내지 6개의 탄소 원자를 함유한다. 사이클로알킬 잔기는 3 내지 약 10개의 탄소 원자를 함유할 수 있으나, 전형적으로는 5, 6 또는 7개의 고리 탄소 원자, 예를 들어 사이클로펜틸, 사이클로헥실 및 사이클로헵틸 고리 구조를 함유할 수 있다. 아릴 및 아릴렌 잔기는 대개는 페닐 및 페닐렌 잔기이다.
정공 수송 층은 단일 3급 아민 화합물 또는 상기 화합물의 혼합물로 형성될 수 있다. 구체적으로, 트라이아릴아민, 예를 들어 화학식 B를 만족하는 트라이아릴아민을 화학식 D로 표시된 테트라아릴다이아민과 함께 사용할 수 있다. 예시적인 유용한 방향족 3급 아민은 하기와 같다:
1,1-비스(4-다이-p-톨릴아미노페닐)사이클로헥세인(TAPC)
1,1-비스(4-다이-p-톨릴아미노페닐)-4-메틸사이클로헥세인
1,1-비스(4-다이-p-톨릴아미노페닐)-4-페닐사이클로헥세인
1,1-비스(4-다이-p-톨릴아미노페닐)-3-페닐프로페인(TAPPP)
N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'''-다이아미노-1,1':4',1":4",1'''-쿼터페닐
비스(4-다이메틸아미노-2-메틸페닐)페닐메테인
1,4-비스[2-[4-[N,N-다이(p-톨릴)아미노]페닐]비닐]벤젠(BDTAPVB)
N,N,N',N'-테트라-p-톨릴-4,4'-다이아미노바이페닐(TTB)
N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-다이아미노바이페닐
N,N,N',N'-테트라-1-나프틸-4,4'-다이아미노바이페닐
N,N,N',N'-테트라-2-나프틸-4,4'-다이아미노바이페닐
N-페닐카바졸
4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(NPB)
4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-(2-나프틸)아미노]바이페닐(TNB)
4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]p-터페닐
4,4'-비스[N-(2-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐
4,4'-비스[N-(3-아세나프텐일)-N-페닐아미노]바이페닐
1,5-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]나프탈렌
4,4'-비스[N-(9-안트릴)-N-페닐아미노]바이페닐
4,4'-비스[N-(1-안트릴)-N-페닐아미노]-p-터페닐
4,4'-비스[N-(2-페난트릴)-N-페닐아미노]바이페닐
4,4'-비스[N-(8-플루오르안테닐)-N-페닐아미노]바이페닐
4,4'-비스[N-(2-피렌일)-N-페닐아미노]바이페닐
4,4'-비스[N-(2-나프타센일)-N-페닐아미노]바이페닐
4,4'-비스[N-(2-페릴렌일)-N-페닐아미노]바이페닐
4,4'-비스[N-(1-코로넨일)-N-페닐아미노]바이페닐
2,6-비스(다이-p-톨릴아미노)나프탈렌
2,6-비스[다이-(1-나프틸)아미노]나프탈렌
2,6-비스[N-(1-나프틸)-N-(2-나프틸)아미노]나프탈렌
N,N,N',N'-테트라(2-나프틸)-4,4"-다이아미노-p-터페닐
4,4'-비스{N-페닐-N-[4-(1-나프틸)-페닐]아미노}바이페닐
2,6-비스[N,N-다이(2-나프틸)아민]플루오렌
4,4',4"-트리스[(3-메틸페닐)페닐아미노]트라이페닐아민(MTDATA)
4,4'-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(TPD)
또다른 부류의 유용한 정공 수송 물질은 EP 1 009 041에 개시된 폴리사이클릭 방향족 화합물을 포함한다. 올리고머 물질을 포함하며, 2개 초과의 아민 기를 갖는 방향족 3급 아민을 사용할 수 있다. 또한, 중합체 정공 수송 물질, 예를 들어 폴리(N-비닐카바졸)(PVK), 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린, 및 공중합체, 예를 들어 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜)/폴리(4-스타이렌설폰에이트)(또한 PEDOT/PSS라 칭한다)를 사용할 수 있다. 또한, 정공 수송 층에는 상이한 조성물을 갖는 두 개 이상의 서브 층(sublayer)(각 서브 층의 조성물은 상기 기재한 바와 같다)이 포함될 수 있다. 정공 수송 층의 두께는 10 내지 약 500nm, 적합하게는 50 내지 300nm일 수 있다.
발광 층(LEL)
본 발명의 발광 물질 외에도, 다른 형광 물질을 포함한 부가적인 발광 물질을 EL 디바이스에 사용할 수 있다. 다른 형광 물질은 본 발명의 물질과 동일한 층에, 인접한 층에, 인접한 화소에, 또는 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
미국 특허 제 4,769,292 호 및 제 5,935,721 호에 보다 충분히 개시된 바와 같이, 유기 EL 소자의 발광 층(LEL)은 전자 정공 쌍 재조합의 결과로서 전기발광이 발생하는 발광 물질을 포함한다. 발광 층은 단일 물질로 구성될 수 있으나, 보다 통상적으로는 발광이 주로 게스트 방출 물질로부터 나오고 임의의 색을 가질 수 있는 게스트 방출 물질 또는 물질들에 의해 도핑된 호스트 물질로 이루어진다. 발광 층 중의 호스트 물질은 하기 정의된 전자 수송 물질, 상기 정의된 정공 수송 물질, 또는 정공 전자 재조합을 지원하는 또다른 물질 또는 물질들의 조합일 수 있다. 형광 방출 물질은 전형적으로 호스트 물질의 0.01 내지 10중량%로 혼입된다.
호스트 및 방출 물질은 중합체가 아닌 소 분자 또는 중합체 물질, 예컨대 폴리플루오렌 및 폴리비닐아릴렌(예, 폴리(p-페닐렌비닐렌), PPV)일 수 있다. 중합체의 경우, 소 분자 방출 물질은 중합체 호스트에 분자적으로 분산될 수 있거나, 방출 물질은 소수의 성분을 호스트 중합체로 공중합함으로써 첨가될 수 있다. 호스트 물질은 함께 혼합되어 필름 형성, 전기 성질, 발광 효율, 작동 수명 또는 제 조 가능성을 개선시킬 수 있다. 호스트는 우수한 정공 수송 성질을 갖는 물질, 및 우수한 전자 수송 성질을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
게스트 방출 물질로서 형광 물질을 선택하는데 있어 중요한 관계는 호스트 및 형광 물질의 여기된 단일항 상태 에너지의 비교이다. 형광 물질의 여기된 단일항 상태 에너지가 호스트 물질의 단일항 상태의 에너지보다 낮은 것이 매우 바람직하다. 여기된 단일항 상태 에너지는 방출 단일항 상태와 바닥 상태간의 에너지 차이로서 정의된다. 비 방출 호스트의 경우, 바닥 상태와 동일한 전자 스핀의 최저 여기된 상태를 방출 상태로 간주한다.
유용한 것으로 공지된 호스트 및 방출 분자들에는 US 4,768,292, US 5,141,671, US 5,150,006, US 5,151,629, US 5,405,709, US 5,484,922, US 5,593,788, US 5,645,948, US 5,683,823, US 5,755,999, US 5,928,802, US 5,935,720, US 5,935,721 및 US 6,020,078 호에 개시된 것들이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
전술한 금속-킬레이트화된 옥시노이드 화합물로서 공지된 8-하이드록시퀴놀린 및 유사 유도체의 금속 착체(화학식 E)는 전기발광을 지원할 수 있는 유용한 호스트 화합물의 한 부류를 구성하며, 500nm 초과 파장, 예를 들어 녹색, 황색, 오렌지색 및 적색의 발광에 특히 적합하다:
Figure 112006071036568-pct00024
상기 식에서,
M은 금속을 나타내고;
n은 1 내지 4의 정수이고;
Z는 각각의 경우에 독립적으로 2개 이상의 융합된 방향족 고리를 갖는 핵을 완성하는 원자들을 나타낸다.
상기로부터, 상기 금속이 1가, 2가, 3가 또는 4가 금속일 수 있음은 자명하다. 상기 금속은 예를 들어 알칼리 금속, 예를 들어 리튬, 나트륨 또는 칼륨; 알칼리 토 금속, 예를 들어 마그네슘 또는 칼슘; 3가 금속, 예를 들어 알루미늄 또는 갈륨, 또는 다른 금속, 예를 들어 아연 또는 지르코늄일 수 있다. 일반적으로는 유용한 킬레이트 금속인 것으로 공지된 임의의 1가, 2가, 3가 또는 4가 금속을 사용할 수 있다.
Z는 2개 이상의 융합된 방향족 고리(이들 중 하나 이상은 아졸 또는 아진 고리이다)를 함유하는 헤테로사이클릭 핵을 완성한다. 지방족 및 방향족 고리 모두를 포함하는, 추가의 고리들을 경우에 따라 2개의 필요한 고리들과 융합시킬 수 있다. 작용에 대한 개선 없이 분자 부피만 증가되는 것을 피하기 위해서 고리 원자들의 수를 대개는 18 이하로 유지시킨다.
예시적인 유용한 킬레이트화된 옥시노이드 화합물은 하기와 같다:
CO-1: 알루미늄 트리스옥신[일명, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)]
CO-2: 마그네슘 비스옥신[일명, 비스(8-퀴놀리놀레이토)마그네슘(II)]
CO-3: 비스[벤조{f}-8-퀴놀리놀레이토]아연(II)
CO-4: 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)-μ-옥소-비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)
CO-5: 인듐 트리스옥신[일명, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)인듐]
CO-6: 알루미늄 트리스(5-메틸옥신)[일명, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)]
CO-7: 리튬 옥신[일명, (8-퀴놀리놀레이토)리튬(I)]
CO-8: 갈륨 옥신[일명, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)갈륨(III)]
CO-9: 지르코늄 옥신[일명, 테트라(8-퀴놀리놀레이토)지르코늄(IV)]
전술한 바와 같이 9,10-다이-(2-나프틸)안트라센의 유도체(화학식 F)는 전기발광을 지원할 수 있는 유용한 호스트 물질의 한 부류를 구성하며, 400nm 초과 파장, 예를 들어 청색, 녹색, 황색, 오렌지색 또는 적색의 발광에 특히 적합하다:
Figure 112006071036568-pct00025
상기 식에서,
R1, R2, R3, R4, R5 및 R6은 하기의 그룹 중에서 개별적으로 선택된, 각 고리 상의 하나 이상의 치환기를 나타낸다:
그룹 1: 수소, 또는 탄소수 1 내지 24의 알킬;
그룹 2: 탄소수 5 내지 20의 아릴 또는 치환된 아릴;
그룹 3: 안트라센일, 피렌일 또는 페릴렌일의 융합된 방향족 고리 완성에 필요한 4 내지 24개의 탄소 원자;
그룹 4: 퓨릴, 티에닐, 피리딜, 퀴놀린일 또는 다른 헤테로사이클릭 시스템의 융합된 헤테로 방향족 고리 완성에 필요한 탄소수 5 내지 24의 헤테로아릴 또는 치환된 헤테로아릴;
그룹 5: 탄소수 1 내지 24의 알콕실아미노, 알킬아미노, 또는 아릴아미노; 및
그룹 6: 플루오르, 염소, 브롬 및 사이아노.
예시적인 예로는 9,10-다이-(2-나프틸)안트라센 및 2-t-뷰틸-9,10-다이-(2-나프틸)안트라센이 있다. 다른 안트라센 유도체들은, 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐에텐일)페닐]안트라센의 유도체를 포함하여, LEL에서 호스트로서 유용할 수 있다.
벤즈아졸 유도체(화학식 G)는 전기발광을 지원할 수 있는 유용한 호스트 물질의 또다른 부류를 구성하며, 400nm 초과 파장, 예를 들어 청색, 녹색, 황색, 오렌지색 또는 적색의 발광에 특히 적합하다:
Figure 112006071036568-pct00026
상기 식에서,
n은 3 내지 8의 정수이고;
Z는 O, NR 또는 S이고;
R 및 R'는 개별적으로 수소; 탄소수 1 내지 24의 알킬, 예를 들어 프로필, t-뷰틸, 헵틸 등; 탄소수 5 내지 20의 아릴 또는 헤테로 원자 치환된 아릴, 예컨대 페닐 및 나프틸, 퓨릴, 티에닐, 피리딜, 퀴놀린일 및 다른 헤테로사이클릭 시스템; 또는 할로, 예를 들어 클로로, 플루오로; 또는 융합된 방향족 고리 완성에 필요한 원자이고;
L은 알킬, 아릴, 치환된 알킬 및 치환된 아릴로 이루어진 연결 단위이며, 이는 다수의 벤즈아졸들을 함께 연결된다. L은 다수의 벤즈아졸과 공액되거나 또는 이들과 공액되지 않을 수 있다. 유용한 벤즈아졸의 예는 2,2',2"-(1,3,5-페닐렌)트리스[1-페닐-1H-벤즈이미다졸]이다.
미국 특허 제 5,121,029 호 및 JP 08333569에 개시된 스티릴아릴렌 유도체가 또한 청색 방출용 호스트로 유용하다. 예를 들어, 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐에텐일)페닐)안트라센 및 4,4'-비스(2,2-다이페닐에텐일)-1,1'-바이페닐(DPVBi)이 청색 방출용 호스트로 유용하다.
유용한 형광 방출 물질에는, 안트라센, 테트라센, 잔텐, 페릴렌, 루브렌, 쿠마린, 로다민, 및 퀴나크리돈의 유도체, 다이사이아노메틸렌피란 화합물, 티오피란 화합물, 폴리메틴 화합물, 피릴륨 및 티아피릴륨 화합물, 플루오렌 유도체, 페리플란텐 유도체, 인데노페릴렌 유도체, 비스(아진일)아민 붕소 화합물, 비스(아진일)메테인 화합물, 및 카보스티릴 화합물이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 유용한 물질의 예시적인 예로는 하기의 것들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다:
Figure 112006071036568-pct00027
Figure 112006071036568-pct00028
Figure 112006071036568-pct00029
Figure 112006071036568-pct00030
Figure 112006071036568-pct00031
본 발명의 발광 물질 외에도, 인광성 발광 물질을 EL 디바이스에 사용할 수 있다. 편의상, 인광성 착체 게스트 물질을 본원에서는 인광 물질로서 지칭할 수 있다. 전형적으로, 인광 물질은 하나 이상의 리간드, 예컨대 sp2 탄소 및 헤테로 원자를 통해 금속에 배위될 수 있는 일가 음이온 리간드를 포함한다. 편리하게는, 상기 리간드는 페닐피리딘(ppy) 또는 이들의 유도체 또는 유사물일 수 있다. 일부 유용한 몇몇 인광성 유기 금속 물질의 예는 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2)이리듐(III)(아세틸아세토네이트), 및 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')백금(II)을 포함한다. 유용하게는, 다수의 인광성 유기 금속 물질은 녹색 영역의 스펙트럼에서, 즉 510 내지 570nm 범위에서 최대 방출로 방출된다.
인광 물질은 동일 층 또는 다른 층에서, 단독으로 또는 다른 인광 물질과 함께 사용될 수 있다. 인광 물질 및 적합한 호스트는 WO 00/57676, WO 00/70655, WO 01/41512 A1, WO 02/15645 A1, US 2003/0017361 A1, WO 01/93642 A1, WO 01/39234 A2, US 6,458,475 B1, WO 02/071813 A1, US 6,573,651 B2, US 2002/0197511 A1, WO 02/074015 A2, US 6,451,455 B1, US 2003/0072964 A1, US 2003/0068528 A1, US 6,413,656 B1, US 6,515,298 B2, US 6,451,415 B1, US 6,097,147, US 2003/0124381 A1, US 2003/0059646 A1, US 2003/0054198 A1, EP 1 239 526 A2, EP 1 238 981 A2, EP 1 244 155 A2, US 2002/0100906 A1, US 2003/0068526 A1, US 2003/0068535 A1, JP 2003073387 A, JP 2003 073388 A, US 2003/0141809 A1, US 2003/0040627 A1, JP 2003059667 A, JP 2003073665 A, 및 US 2002/0121638 A1에 기재되어 있다.
유형 IrL3 및 IrL2L'의 사이클로메탈레이트된 Ir(III) 착체, 예컨대 녹색-방 출 fac-트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III) 및 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(아세틸아세토네이트)의 방출 파장은 사이클로메탈레이트된 리간드 L의 적당한 위치에서 전자 공여 또는 끌기 기의 치환에 의해 또는 사이클로메탈레이트화된 리간드 L에 대해 상이한 헤테로사이클의 선택에 의해 이동될 수 있다. 또한 방출 파장은 보조 리간드(L')의 선택에 의해 이동될 수 있다. 적색 이미터의 예는 비스(2-(2'-벤조티에닐)피리디네이토-N,C3')이리듐(III)(아세틸아세토네이트) 및 트리스(2-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C)이리듐(III)이다. 청색 방출의 예는 비스(2-(4,6-다이플루오로페닐)-피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(피콜리네이트)이다.
비스(2-(2'-벤조[4,5-a]티에닐)피리디네이토-N,C3)이리듐(아세틸아세토네이트)[Btp2Ir(acac)]을 인광 물질로서 사용한 적색 전기인광이 보고되어 있다(문헌[C.Adachi, S.Lamansky, M.A.Baldo, R.C.Kwong, M.E.Thompson, and S.R.Forrest, App. Phys. Lett., 78, 1622-1624(2001)]).
다른 중요한 인광 물질은 사이클로메탈레이트된 Pt(II) 착체, 예컨대 시스-비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')백금(II), 시스-비스(2-(2'-티에닐)피리디네이토-N,C3')백금(II), 시스-비스(2-(2'-티에닐)퀴놀리네이토-N,C5')백금(II), 또는 (2-(4,6-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2')백금(II)(아세틸아세토네이트)를 포함한 다. Pt(II) 포르피린 착체, 예컨대 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르핀 백금(II)이 또한 유용한 인광 물질이다.
유용한 인광 물질의 또다른 예는 3가 란탄족(예컨대 Tb3+ 및 Eu3+)의 배위결합 착체를 포함한다(문헌[J. Kido et al, Appl. Phys. Lett., 65, 2124 (1994)]).
인광 물질로 적합한 호스트 물질은 삼중항 엑시톤(exciton)이 호스트 물질로부터 인광 물질로 효과적으로 전달될 수 있지만, 인광 물질로부터 호스트 물질로 효과적으로 전달될 수 없도록 선택되어야 한다. 따라서, 인광 물질의 삼중항 에너지가 호스트의 삼중항 에너지보다 더 낮은 것이 매우 바람직하다. 일반적으로 말하면, 큰 삼중항 에너지는 큰 광학 띠 간격을 의미한다. 그러나, 전하 캐리어의 발광 층으로의 주입에 대해 허용될 수 없는 장벽(barrier)을 야기하고 OLED의 구동 전압을 허용될 수 없을 정도로 증가시킬 만큼 큰 호스트의 띠 간격을 선택해서는 안된다. 적합한 호스트 물질은 WO 00/70655 A2, 01/39234 A2, 01/93642 A1, 02/074015 A2, 02/15645 A1; 및 US 20020117662에 기재되어 있다. 적합한 호스트는 특정 아릴 아민, 트라이아졸, 인돌 및 카바졸 화합물을 포함한다. 바람직한 호스트의 예는 4,4'-N,N'-다이카바졸-바이페닐(다르게는, 4,4'-비스(카바졸-9-일)바이페닐 또는 CBP로서 공지됨), 4,4'-N,N'-다이카바졸-2,2'-다이메틸-바이페닐(다르게는, 2,2'-다이메틸-4,4'-비스(카바졸-9-일)바이페닐 또는 CDBP로서 공지됨), 1,3-비스(N,N'-다이카바졸)벤젠(다르게는, 1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠으로서 공지됨), 및 폴리(N-비닐카바졸)이다(이들의 유도체를 포함).
바람직한 호스트 물질은 연속 필름을 형성할 수 있다.
정공 차단 층(HBL)
적합한 호스트 외에도, 인광 물질을 사용하는 OLED 디바이스는 호스트와 인광 물질을 포함하는 발광 층으로 엑시톤 또는 재조합 사건을 구속하도록 돕기 위해 전자 수송 층(111)과 발광 층(109) 사이에 위치한 하나 이상의 정공 차단 층을 종종 필요로 한다. 이러한 경우, 호스트로부터 정공 차단 층으로의 정공 이동에 대한 에너지 장벽이 존재하지만, 전자는 정공 차단 층으로부터 호스트와 인광 물질을 포함하는 발광 층으로 용이하게 통과되어야 한다. 제 1 요건은 정공 차단 층의 이온화 전위가 발광 층(109)의 이온화 전위보다, 바람직하게는 0.2eV 이상만큼 더 커야 한다는 것을 수반한다. 제 2 요건은 정공 차단 층의 전자 친화도가 발광 층(109)의 전자 친화도를 많이 초과해서는 안되고, 바람직하게는 발광 층의 전자 친화도보다 작거나, 또는 발광 층의 전자 친화도보다 약 0.2eV 초과만큼 초과해서는 안된다는 것을 수반한다.
그의 발광 특성이 녹색인 전자 수송 층, 예컨대, 하기 기재된 Alq-함유 전자 수송 층과 함께 사용하는 경우, 정공 차단 층 물질의 최고 점유 분자 오비탈(HOMO)과 최저 비점유 분자 오비탈(LUMO)의 에너지에 관한 요건은 종종 전자 수송 층보다 더 짧은 파장(예, 청색, 자색 또는 자외선 발광)에서 정공 차단 층의 발광 특성을 야기시킨다. 따라서, 정공 차단 층 물질의 발광 특성이 청색, 자색 또는 자외선인 것이 바람직하다. 정공 차단 물질의 삼중항 에너지가 인광 물질의 삼중항 에너지보다 큰 것이 더욱 바람직하지만, 절대적으로 필요한 것은 아니다. 적합한 정공 차단 물질은 WO 00/70655 A2 및 WO 01/93642 A1에 기재되어 있다. 유용한 정공 차단 물질의 두 가지 예는 바소쿠프로인(BCP) 및 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(BAlq)이다. BCP의 발광 특성이 자외선에 속하고, BAlq의 발광 특성은 청색이다. 또한, US 20030068528에 기재된 바와 같이, BAlq 이외의 다른 금속 착체가 정공 및 엑시톤을 차단하는 것으로 공지되어 있다. 또한, US 20030175553 A1은 상기 목적을 위한 fac-트리스(1-페닐피라졸레이토-N,C2')이리듐(III)(Irppz)의 사용을 기재하고 있다.
정공 차단 층이 사용되는 경우, 그의 두께는 2 내지 100nm, 적합하게는 5 내지 10nm일 수 있다.
전자 수송 층(ETL)
본 발명의 유기 EL 디바이스의 전자 수송 층(111)의 형성에 사용하기 바람직한 박막 형성 물질은 금속 킬레이트된 옥시노이드 화합물, 예를 들어 옥신 자체의 킬레이트 화합물(또한 통상적으로 8-퀴놀리놀 또는 8-하이드록시퀴놀린이라 칭함)이다. 상기와 같은 화합물은 전자의 주입 및 수송을 도우며 높은 수행 성능 수준을 나타내고 박막의 형태로 쉽게 제작된다. 고려되는 옥시노이드 화합물의 예는 앞서 개시된 화학식 E의 구조를 만족하는 것들이다.
전자 수송 층(111)에 사용하기 적합한 다른 전자 수송 물질은 US 4,356,429에 개시된 다양한 뷰타다이엔 유도체 및 US 4,539,507에 개시된 다양한 헤테로사이클릭 광학 증백제를 포함한다. 화학식 G의 구조를 만족하는 벤즈아졸은 또한 유용 한 전자 수송 물질이다. 또한, 트라이아진은 전자 수송 물질로서 유용한 것으로 공지되어 있다.
정공 차단 층 및 전자 수송 층(111)이 사용되는 경우, 전자는 전자 수송 층(111)으로부터 정공 차단 층으로 용이하게 통과되어야 한다. 따라서, 전자 수송 층(111)의 전자 친화도가 정공 차단 층의 전자 친화도를 크게 초과해서는 안된다. 바람직하게는, 전자 수송 층의 전자 친화도가 정공 차단 층의 전자 친화도보다 작거나, 또는 약 0.2eV 초과만큼 정공 차단 층의 전자 친화도를 초과해서는 안된다.
전자 수송 층이 사용되는 경우, 그의 두께는 2 내지 100nm, 적합하게는 5 내지 20nm일 수 있다.
다른 유용한 유기 층 및 디바이스 구조
일부 경우에서, 층(109) 내지 (111)은 발광 및 전자 수송 모두를 지지하는 기능을 수행하는 단일 층으로 선택적으로 함몰될 수 있다. 정공 차단 층(존재하는 경우) 및 층(111)은, 또한 정공 또는 엑시톤을 차단하는 기능을 하고 전자 수송을 지지하는 단일 층으로 함몰될 수 있다. 또한, 정공 수송 층(107)에 발광 물질이 포함될 수 있는 것으로 당해 분야에 공지되어 있다. 이러한 경우, 정공 수송 물질은 호스트로서 작용할 수 있다. 백색 방출 OLED를 생성하기 위해, 예컨대 청색- 및 황색-방출 물질, 사이언- 및 적색-방출 물질, 또는 적색-, 녹색- 및 청색-방출 물질을 조합시킴으로써 다수의 물질을 하나 이상의 층에 첨가할 수 있다. 백색-방출 디바이스는 예컨대 EP 1 187 235, US 20020025419, EP 1 182 244, US 5,683,823, US 5,503,910, US 5,405,709, 및 US 5,283,182에 기술되어 있고, 적당 한 필터 정렬로 구비되어 색 방출을 생성할 수 있다.
본 발명은 예컨대 US 5,703,436 및 US 6,337,492에 교시된 소위 적층된 디바이스 구조에서 사용될 수 있다.
유기 층의 증착
상기에 언급된 유기 물질은 유기 물질의 형성에 적당한 임의의 수단에 의해 적절하게 증착된다. 소 분자의 경우에서, 이들은 승화 또는 증발을 통해서 편리하게 증착되지만, 막 형성을 개선시키기 위해 다른 수단, 예컨대 임의의 결합제와 함께 용매로부터의 코팅되어 증착될 수 있다. 물질이 중합체인 경우, 용매 증착이 일반적으로 바람직하다. 승화 또는 증발에 의해 증착되는 물질은, 예를 들어 US 6,237,529에 기술된 탄탈 물질로 종종 구성된 승화기 "보트(boat)"로부터 증기화되거나, 먼저 공여체 시트상에 코팅되고, 이어서 기판에 보다 근접하게 승화될 수 있다. 물질들의 혼합물을 갖는 층은 별도의 승화기 보트를 사용하거나, 상기 물질들이 예비 혼합되어 단일 보트 또는 공여체 시트로부터 코팅될 수 있다. 쉐도우 마스크, 통합 쉐도우 마스크(US 5,294,870), 공여체 시트로부터의 공간 한정된 열 염료 전달(US 5,688,551, US 5,851,709 및 US 6,066,357) 및 잉크젯 방법(US 6,066,357)을 사용하여 패턴화된 증착을 달성할 수 있다.
캡슐화
대부분의 OLED 디바이스는 수분 또는 산소, 또는 둘 모두에 민감하며, 따라서 상기 디바이스를 통상적으로는 불활성 분위기, 예를 들어 질소 또는 아르곤하에서 알루미나, 보크사이트, 황산 칼슘, 점토, 실리카 겔, 제올라이트, 알칼리성 금 속 산화물, 알칼리 토 금속 산화물, 설페이트 또는 금속 할라이드 및 퍼클로레이트와 같은 건조제와 함께 밀봉시킨다. 캡슐화 및 건조 방법은 미국 특허 제 6,226,890 호에 개시된 것들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 또한, SiOx, 테플론 및 교대로 존재하는 무기/중합체 층과 같은 장벽 층이 당해 기술분야에서 캡슐화용으로 공지되어 있다. 밀봉 또는 캡슐화 및 건조의 임의의 상기 방법이 본 발명에 따라 제조된 EL 디바이스와 함께 사용될 수 있다.
광학적 최적화
본 발명의 OLED 디바이스는 필요한 경우 이의 방출 성질을 강화시키기 위해 다양한 공지의 광학적 효과를 이용할 수 있다. 이는 층 두께를 최적화시켜 최대 빛 투과를 수득하는 것, 유전성 미러(mirror) 구조체를 제공하는 것, 반사 전극을 흡광 전극으로 대체시키는 것, 글래어(glare) 방지 또는 반사-방지 코팅을 디스플레이 위에 제공하는 것, 디스플레이 위에 편광 매질을 제공하는 것, 또는 디스플레이 위에 착색된 중성 밀도 필터 또는 색 전환 필터를 제공하는 것을 포함한다. 필터, 편광기 및 글래어 방지 또는 반사 방지 코팅은 EL 디바이스 위에 또는 EL 디바이스의 일부로서 특정하게 제공될 수 있다.
본 발명의 실시양태는 보다 높은 휘도 수율, 보다 낮은 구동 전압, 및 보다 높은 전력 효율, 개선된 작동 안정성, 또는 감소된 승화 온도와 같은 유리한 특징을 제공할 수 있다. 본 발명에 유용한 화합물의 실시양태는 백색 발광에 유용한 색상을 비롯한 광범위한 색상을 제공할 수 있다(직접 또는 필터를 통해 다색 디스플레이를 제공한다). 또한, 본 발명의 실시양태는 영역 조명 디바이스를 제공할 수 있다.
본 발명 및 이의 장점은 하기 실시예에 의해 보다 잘 이해될 수 있다.
합성 실시예: Inv-1의 제조
a) 9-(2-나프틸)안트라센의 제조.
9-브로모안트라센(12g, 46mmol, 1당량) 및 2-나프탈렌보론산(8.0g, 46mmol, 1당량)을 톨루엔 100ml에 합하고, 생성된 혼합물을 약 15분 동안 초음파 처리하여 탈기시켰다. 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐다이클로라이드(0.110g, 0.095mmol, 0.2%)를 첨가하고, 생성된 혼합물을 질소하에 철저히 교반하면서, 100ml 2M Na2CO3를 첨가하고 히팅 맨틀(heating mantle)을 통해 혼합물을 가열하여 환류시켰다. 밤새 반응을 환류하게 두었다. 반응을 실온으로 냉각시키고 이 시기에 고체가 침전하기 시작하였다. 유기 고체를 여과에 의해 단리시키고, 물로 세척한 후 공기 건조 시켜 11.4g(80%)을 수득하였다. 메틸렌 클로라이드로 유기 층을 추가 추출한 후 MgSO4 상에서 건조시키고, 농축시켜 또다른 생성물 2g을 수득하였다(총 수율 94%).
b) 9-브로모, 10-(2-나프틸)안트라센의 제조.
9-(2-나프틸)안트라센(14g, 48mmol, 1당량) 및 N-브로모석신이미드(8.9g, 50mmol, 1.05당량)를 500ml 둥근 바닥 플라스크에서 CH2Cl2 140ml와 합하였다. 100W 램프로부터의 빛의 존재하에 질소하에서 실온에서 혼합물을 교반하고, 상기 혼합물은 재빨리 균질하게 되었다. TLC(P950:CH2Cl2/9:1)에 의해 나타낸 바와 같이 3시간 후에 반응이 완성되었다. 대략 용매 부피의 반을 고체가 막 침전되기 시작할 때까지 제거하였다. 그 후, 충분한 아세토나이트릴을 가열하면서 첨가하여 고체를 용해시켰다. 그 후, 고체가 막 침전하기 시작하는 시점까지 추가의 CH2Cl2를 제거하였다. 상기 용액을 냉각시키고 재결정하도록 방치하였다. 생성된 고체를 여과에 의해 단리시키고, 소량의 아세토나이트릴로 세척하고, 건조하여 17g(92%)를 수득하였다.
c) 9-(트라이메틸실릴에틴일)-10-(2-나프틸)안트라센의 제조.
9-브로모-10-(2-나프틸)안트라센(24.7g, 74mmol, 1당량)을 구리(I)아이오다이드(0.28g, 1.48mmol, 2당량%) 및 탈기된 톨루엔 220ml 중 (비스트라이페닐포스핀)팔라듐(II)다이클로라이드(0.28g, 0.4mmol, 0.5당량%)와 합하였다. 1,8-다이아자바이사이클로[5.4.0]운데크-7-엔(DBU)을 한번에(16.6ml, 111mmol, 1.5당량) 첨가하고, 혼합물을 가온시켰다. 그 후, TMS 아세틸렌을 한번에(14ml, 99mmol, 1.3당량) 첨가하고, 생성된 혼합물을 재빨리 환류시켰다. 반응은 1시간 내에 완성되었다. 혼합물을 냉각시키고, 고체를 여과에 의해 제거하고, 아이소프로필 에터로 세척하여 모든 생성물을 회수하였다. 여과물을 농축시키고, 잔여물을 실리카 겔 마개로 통과시켜 기준선 불순물(P950:CH2Cl2/95:5)을 제거하였다. 조질 생성물을 96% 수율(25g)로 회수하였고, 이를 추가 정제 없이 다음 단계에서 사용하였다.
d) 9-에틴일-10-(2-나프틸)안트라센의 제조.
질소하에 MeOH 250ml 중 9-(트라이메틸실릴에틴일)-10-(2-나프틸)안트라센(25g, 71.6mmol, 1당량)의 현탁액에 고체 KOH 8g(143mmol, 2당량)을 첨가하였다. 반응이 완성될 때 생성된 혼합물을 2시간 동안 60℃로 서서히 가열하였다. 생성물을 여과에 의해 단리시켰다(이는 반응 혼합물로부터 침전된 것이다). 여과물을 농축시키고, 냉각시키고, 침전된 생성물을 여과에 의해 다시 단리시켰다. 두 개의 수득물을 회수하였다: 깨끗한 생성물 7.7g 및 기준선 불순물을 함유한 생성물 7.1g.
e) 에틴일 비스(페닐안트라센)의 제조.
9-브로모-10-(2-나프틸)안트라센(3.5g, 1.16mmol, 0.9당량)을 질소하에서 9-에틴일-10-(2-나프틸)안트라센(CH2Cl2 중 12mmol) 12mmol 용액 및 Et3N 50ml와 합하였다. 상기 용액에, CuI(23mg, 1당량%), PPh3(63mg, 2당량%) 및 (PPh3)2PdCl2(60mg, 0.7당량%)를 한번에 첨가하고, 생성된 혼합물을 환류시켰다. 메틸렌 클로라이드를 딘 스타크(Dean Stark)를 통해 제거하였다. 약 2시간의 환류 후에, 고체가 침전되었고, TLC는 에틴일 출발 물질의 소실 및 매우 적은 양의 브로모 출발 물질의 존재를 나타냈다. 생성물을 냉각된 반응 혼합물로부터 여과에 의해 단리시키고, TLC는 출발 물질이 없는 매우 깨끗한 물질을 나타냈다. 보다 많은 생성물이 여과물에서 침전되었고, 이를 1회 이상 여과하여 회수하였다. 두 개의 고체 배치(batch)는 동일하였고, 이를 합하여 깨끗한 조질 물질 총 6.7g(제 1 수득물 6.22g, 모 액으로부 터 제 2 수득물 0.49g)을 수득하였다. 조질 물질을 240 내지 245℃에서 승화시켰다.
디바이스 실시예 1 내지 5: EL 디바이스 제작
본 발명의 요건을 만족하는 EL 디바이스(샘플 1)를 하기의 방식으로 제작하였다:
1. 애노드로서 85nm 층의 산화 인듐 주석(ITO)으로 코팅된 유리 기판을 상업용 세제로 연속적으로 초음파 처리하고, 탈이온수로 헹구고, 톨루엔 증기로 탈지시키고, 산소 플라스마에 약 1분간 노출시켰다.
2. 상기 ITO 상에 1nm 플루오로카본(CFx) 정공 주입 층(HIL)을 플라스마 지원된 CHF3 증착에 의해 증착시켰다.
3. 이어서 75nm의 두께를 갖는 N,N'-다이-1-나프틸-N,N'-다이페닐-4,4'-다이아미노바이페닐(NPB)의 정공 수송 층(HTL)을 탄탈 보트로부터 증발시켰다.
4. 이어서 20nm의 2-t-뷰틸-9,10-다이-(2-나프틸)안트라센(TBADN) 및 Inv-1(1.0중량%)의 발광 층(LEL)을 상기 정공 수송 층 상에 증착시켰다. 상기 물질들을 또한 탄탈 보트로부터 증발시켰다.
5. 이어서 40nm의 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(AlQ3)의 전자 수송 층(ETL)을 상기 발광 층 상에 증착시켰다. 상기 물질을 또한 탄탈 보트로부터 증발시켰다.
6. 상기 AlQ3 층 상부에 10:1 부피 비의 Mg 대 Ag로부터 형성된 220nm 캐쏘드를 증 착시켰다.
상기 순서는 EL 디바이스의 증착을 완성시켰다. 이어서 상기 디바이스를 주변 환경에 대해 보호하기 위해 건조한 글러브 상자에 밀봉 포장하였다.
추가의 EL 디바이스를 상이한 수준의 Inv-1을 사용하여 제작하였으며, 이 경우 0.5% 초과의 Inv-1의 수준이 바람직한 결과를 제공하는 것으로 밝혀졌다. Inv-1을 표 1에 나타낸 수준으로 사용하는 것을 제외하고는, Inv-1을 혼입한 EL 디바이스 실시예 2 및 3을 실시예 1과 동일한 방식으로 제작하였다. Inv-1을 생략하는 것을 제외하고는, 실시예 4를 실시예 1과 동일한 방식으로 제조하였다. Inv-1 대신 2,5,8,11-테트라-t-뷰틸 페릴렌(TBP)을 비교 목적으로 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 5를 실시예 2와 동일한 방식으로 제조하였다. 이렇게 형성된 실시예 1 내지 5의 셀을 20mA/cm2에서 측정된 휘도 수율(cd/A) 형태로 효율에 대해 시험하였다. CIE 색 좌표 x 및 y를 결정하였다. 셀을 25℃에서 20mA/cm2의 일정 전류 밀도로 처리하여 휘도 손실을 측정하였다. 디스플레이 디바이스에서 사용하기 위한 안정성은 바람직하게는 이러한 가속화된 노화 조건하에 약 300 시간 후 약 40% 손실 미만이다. 이렇게 형성된 셀을 20mA/cm2의 작동 전류에서 효율 및 색에 대해 시험하였고, 결과를 출력 효율(W/A), 휘도 수율(cd/A), 최대 방출 파장(λ최대), 및 CIE(국제 조명 위원회(Commission Internationale de L'Eclairage)) 좌표 형태로 표 1에 기록하였다. 실온에서 334시간 동안 20mA/cm2에서 셀을 작동시킴으로써 안 정성에 대해 셀을 시험하였다. 상기 시간 동안 작동 후 초기 휘도에 대한 셀의 휘도를 '안정성'이라는 컬럼 제목하에 백분율로서 표 1에 나타내었다. 그 후, 각 셀의 휘도를 시간에 대해 플롯(plot)하였다. 생성된 플롯을 1로 정규화한 후, 확대 지수 방정식(stretched exponential equation)으로 수학적으로 맞추었다. 그 후, 이 방정식을 사용하여 셀의 휘도가 초기 휘도에 대해 50% 감소할 때까지 셀이 작동할 수 있는 시간을 결정하였다. 이 값을 표 1에 'T50 외삽'으로서 기록하였다:
Figure 112006071036568-pct00032
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 발광 물질을 혼입한 모든 시험된 EL 디바이스는 청녹색 전기발광을 보였다. 본 발명의 물질을 함유한 디바이스는 상기 물질을 함유하지 않는 디바이스(실시예 4) 또는 청색 발광 물질을 함유하는 디바이스(실시예 5)에 비해 개선된 안정성을 보였다.
디바이스 실시예 6 내지 9
Alq 방출 층을 두 개의 도판트(방출 DPQA 도판트 및 안정화 Inv-1 도판트)의 조합물로 도핑시키고, 사용되는 정확한 도판트의 백분율이 표 2에 기재된 것을 제외하고는, 상기 기재한 바와 동일한 방식으로 디바이스 6 내지 9를 제작하였다. 본 발명의 요건을 만족하는 EL 디바이스(실시예 6)를 하기의 방식으로 제작하였다:
1. 애노드로서 85nm 층의 산화 인듐 주석(ITO)으로 코팅된 유리 기판을 상업용 세제로 연속적으로 초음파 처리하고, 탈이온수로 헹구고, 톨루엔 증기로 탈지시키고, 산소 플라스마에 약 1분간 노출시켰다.
2. 상기 ITO 상에 1nm 플루오로카본(CFx) 정공 주입 층(HIL)을 플라스마 지원된 CHF3 증착에 의해 증착시켰다.
3. 이어서 75nm의 두께를 갖는 N,N'-다이-1-나프틸-N,N'-다이페닐-4,4'-다이아미노바이페닐(NPB)의 정공 수송 층(HTL)을 탄탈 보트로부터 증발시켰다.
4. 이어서 37.5nm의 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(AlQ3), 발광 물질 5b(DPQA, 0.60중량%), 및/또는 Inv-1(0.50%)의 발광 층(LEL)을 상기 정공 수송 층 상에 증착시켰다. 상기 물질들을 또한 탄탈 보트로부터 증발시켰다.
5. 이어서 37.5nm의 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(AlQ3)의 전자 수송 층(ETL)을 상기 발광 층 상에 증착시켰다. 상기 물질을 또한 탄탈 보트로부터 증발시켰다.
6. 상기 AlQ3 층 상부에 10:1 부피 비의 Mg 대 Ag로부터 형성된 220nm 캐쏘드를 증착시켰다.
상기 순서는 EL 디바이스의 증착을 완성시켰다. 이어서 상기 디바이스를 주변 환경에 대해 보호하기 위해 건조한 글러브 상자에 밀봉 포장하였다.
Inv-1을 표 2에 나타낸 수준으로 사용하는 것을 제외하고는, Inv-1을 혼입한 EL 디바이스(샘플 7 및 8)를 샘플 6과 동일한 방식으로 제작하였다. Inv-1을 생략하는 것을 제외하고는, 샘플 9를 샘플 6과 동일한 방식으로 제조하였다. 이렇게 형성된 셀을 20mA/cm2의 작동 전류에서 효율 및 색에 대해 시험하였고, 결과를 표 2에 기록하였다. 실온에서 640시간 동안 40mA/cm2에서 셀을 작동시킴으로써 안정성에 대해 셀을 시험하였다. 상기 시간 동안 작동 후 초기 휘도에 대한 휘도를 백분율로서 표 2에 나타내었다. 그 후, 각 셀의 휘도를 시간에 대해 플롯하였다. 생성된 플롯을 1로 정규화한 후, 확대 지수 방정식으로 수학적으로 맞추었다. 그 후, 이 방정식을 사용하여 셀의 휘도가 초기 휘도에 대해 50% 감소할 때까지 셀이 작동할 수 있는 시간을 결정하였다. 이 값을 표 1에 'T50 외삽'으로서 기록하였다:
화학식 4b
(DPQA)
Figure 112006071036568-pct00033
Figure 112006071036568-pct00034
표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 물질을 혼입한 모든 시험된 EL 디바이스는 상기 물질을 함유하지 않는 디바이스에 비해 개선된 안정성을 보였다.
디바이스 실시예 10 내지 13: EL 디바이스 제작
발광 물질 화학식 4b 대신 화학식 4a를 0.5% 수준으로 사용하고, Inv-1을 표 3에 나타낸 수준으로 사용하는 것을 제외하고는, EL 디바이스 10 내지 13을 실시예 6 내지 9와 동일한 방식으로 제작하였다. 이렇게 형성된 셀을 20mA/cm2의 작동 전류에서 효율 및 색에 대해 시험하였고, 결과를 표 3에 기록하였다. 실온에서 593시간 동안 40mA/cm2에서 셀을 작동시킴으로써 안정성에 대해 셀을 시험하였다. 상기 시간 동안 작동 후 초기 휘도에 대한 셀의 휘도를 백분율로서 표 3에 나타내었다. 그 후, 각 셀의 휘도를 시간에 대해 플롯하였다. 생성된 플롯을 1로 정규화한 후, 확대 지수 방정식으로 수학적으로 맞추었다. 그 후, 이 방정식을 사용하여 셀의 휘도가 초기 휘도에 대해 50% 감소할 때까지 셀이 작동할 수 있는 시간을 평가하였다. 이 값을 표 1에 'T50 외삽'으로서 기록하였다:
Figure 112006071036568-pct00035
Figure 112006071036568-pct00036
표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 물질을 혼입한 모든 시험된 EL 디바이스는 상기 물질을 함유하지 않는 디바이스에 비해 개선된 안정성을 보였다.
디바이스 실시예 14 내지 18
발광 물질 화학식 5a를 0.5% 대신 1.0% 수준으로 혼입하는 것을 제외하고는, EL 디바이스 14 내지 18을 실시예 10 내지 13과 동일한 방식으로 제작하였다. 이렇게 형성된 셀을 20mA/cm2의 작동 전류에서 효율 및 색에 대해 시험하였고, 결과를 표 4에 기록하였다. 실온에서 342시간 동안 40mA/cm2에서 셀을 작동시킴으로써 안정성에 대해 셀을 시험하였다. 상기 시간 동안 작동 후 초기 휘도에 대한 남아있는 휘도를 백분율로서 표 4에 나타내었다:
Figure 112006071036568-pct00037
표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 물질을 혼입한 모든 시험된 EL 디바이스는 상기 물질을 함유하지 않는 디바이스에 비해 개선된 안정성을 보였다.
디바이스 실시예 20 내지 22
본 발명의 요건을 만족하는 EL 디바이스를 다양한 수준의 Inv-1 및 다양한 수준의 DPQA(둘 다 표 5에 나타냄)를 사용하여 실시예 6 내지 9와 동일한 방식으로 제작하였다.
이렇게 형성된 셀을 20mA/cm2의 작동 전류에서 효율 및 색에 대해 시험하였고, 결과를 표 5에 기록하였다. 실온에서 640시간 동안 40mA/cm2에서 셀을 작동시킴으로써 안정성에 대해 셀을 시험하였다. 상기 시간 동안 작동 후 초기 휘도에 대한 셀의 휘도를 백분율로서 표 5에 나타내었다. 그 후, 각 셀의 휘도를 시간에 대해 플롯하였다. 생성된 플롯을 1로 정규화한 후, 확대 지수 방정식으로 수학적으로 맞추었다. 그 후, 이 방정식을 사용하여 셀의 휘도가 초기 휘도에 대해 50% 감소할 때까지 셀이 작동할 수 있는 시간을 평가하였다. 이 값을 표 1에 'T50 외삽'으로서 기록하였다:
Figure 112006071036568-pct00038
표 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 물질을 혼입한 EL 디바이스는 다른 발광 물질 DPQA를 함유한 디바이스에 비해 5배만큼 개선된 안정도를 제공함이 나타냈다.
본 명세서에서 언급된 특허 및 다른 문헌들의 전체 내용은 본 발명에 참고로 인용된다. 본 발명을 그의 몇몇 바람직한 실시양태들을 특별히 참조하여 상세히 기재하였지만, 본 발명의 진의 및 범위 내에서 변화 및 변경을 수행할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (31)

  1. 캐쏘드, 애노드, 및 이들 사이에 디바이스를 안정화시키기에 충분한 양으로 하기 화학식 1의 에틴일 화합물 및 호스트 물질을 함유하는 층을 포함하는 전기발광 디바이스:
    화학식 1
    Figure 112012012972143-pct00039
    상기 식에서,
    A 및 B는 독립적으로 선택된 융합 카보사이클릭 고리 기를 나타내고,
    상기 전기발광 디바이스는 녹색 빛을 방출한다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고리 기 중 하나 이상이 안트라센 기인 전기발광 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고리 기 중 하나 이상이 페난트렌 기인 전기발광 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고리 기 중 하나 이상이 나프탈렌 기인 전기발광 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    A가 안트라센 기이고, B가 나프탈렌 기인 전기발광 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    A 및 B가 독립적으로 선택된 안트라센 기를 나타내는 전기발광 디바이스.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 에틴일 화합물이 6개 이상의 방향족 고리를 포함하는 전기발광 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 에틴일 화합물이 8개 이상의 방향족 고리를 포함하는 전기발광 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 에틴일 화합물이 하기 화학식 2로 표시되는 전기발광 디바이스:
    화학식 2
    Figure 112006071036568-pct00040
    상기 식에서,
    각각의 v는 독립적으로 치환기를 나타내지만, 단 인접한 치환기들은 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    m은 0 내지 4이고,
    v1 및 v2는 독립적으로 수소 또는 치환기를 나타낸다.
  11. 제 10 항에 있어서,
    v1 및 v2가 독립적으로 선택된 방향족 고리 기를 나타내는 전기발광 디바이스.
  12. 제 10 항에 있어서,
    v1 및 v2가 독립적으로 선택된 페닐 고리 기를 나타내는 전기발광 디바이스.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 호스트 물질이 하기 화학식 3a로 표시되는 전기발광 디바이스:
    화학식 3a
    Figure 112006071036568-pct00041
    상기 식에서,
    w1 내지 w10은 독립적으로 수소 또는 독립적으로 선택된 치환기를 나타내지만, 단 두 개의 인접한 치환기들은 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
  14. 제 13 항에 있어서,
    w9 및 w10이 각각 나프틸 기 및 바이페닐 기를 나타내는 전기발광 디바이스.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 호스트 물질이 9,10-다이-(2-나프틸)안트라센, 2-t-뷰틸-9,10-다이-(2-나프틸)안트라센, 9-(4-바이페닐)-10-(2-나프틸)안트라센, 9-(4-바이페닐)-10-(1-나프틸)안트라센 또는 이들의 조합물을 포함하는 전기발광 디바이스.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 호스트 물질이 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)인 전기발광 디바이스.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 층이 빛을 방출하는 제 3 물질을 함유하는 전기발광 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 3 물질이 녹색 빛을 방출하는 전기발광 디바이스.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 3 물질이 퀴나크리돈 화합물인 전기발광 디바이스.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 3 물질이 하기 화학식 4로 표시되는 전기발광 디바이스:
    화학식 4
    Figure 112006071036568-pct00042
    상기 식에서,
    s1 내지 s10은 독립적으로 수소 또는 독립적으로 선택된 치환기를 나타내지만, 단 인접한 치환기들은 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    s11 및 s12는 독립적으로 알킬 기 또는 방향족 기를 나타낸다.
  21. 제 20 항에 있어서,
    s1 내지 s10이 수소를 나타내고, s11 및 s12가 각각 독립적으로 선택된 페닐 기를 나타내는 전기발광 디바이스.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 3 물질이 쿠마린 화합물인 전기발광 디바이스.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 3 물질이 하기 화학식 5로 표시되는 전기발광 디바이스:
    화학식 5
    Figure 112006071036568-pct00043
    상기 식에서,
    w11 및 w12는 독립적으로 선택된 치환기를 나타내지만, 단 w11 및 w12는 서로 결합하거나 또는 w13 또는 w14와 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    w13 내지 w16은 독립적으로 수소 또는 독립적으로 선택된 치환기를 나타내지만, 단 인접한 치환기들은 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
    w17은 헤테로방향족 고리를 완성시키는데 필요한 원자들을 나타낸다.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 3 물질을 표시하는 화학식 5에서, w11과 w13, 및 w12와 w14가 결합하여 독립적으로 선택된 포화된 고리를 형성하고, 이 고리는 추가로 치환될 수 있으며, w17이 2-벤조티아졸릴 기를 완성시키는데 필요한 원자들을 나타내는 전기발광 디바이스.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1의 화합물이 상기 층의 0.5 내지 20중량% 수준으로 존재하는 전기발광 디바이스.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1의 화합물이 상기 층의 0.5 내지 8중량% 수준으로 존재하는 전기발광 디바이스.
  27. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 3 물질이 상기 발광 층의 0.5 내지 10중량% 수준으로 존재하는 전기발광 디바이스.
  28. 제 1 항의 전기발광 디바이스를 포함하는 디스플레이.
  29. 제 1 항에 있어서,
    백색 빛이 직접적으로 또는 필터를 사용하여 생성되는 전기발광 디바이스.
  30. 제 1 항의 전기발광 디바이스를 포함하는 영역 조명 디바이스.
  31. 제 1 항의 전기발광 디바이스에 전위를 인가하는 것을 포함하는 발광 방법.
KR1020067020222A 2004-03-30 2006-09-28 전기발광 디바이스용 유기 소자 KR101174004B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/812,630 2004-03-30
US10/812,630 US7195829B2 (en) 2004-03-30 2004-03-30 Organic element for electroluminescent devices
PCT/US2005/009035 WO2005101914A1 (en) 2004-03-30 2005-03-17 Organic element for electroluminescent devices

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060135008A KR20060135008A (ko) 2006-12-28
KR101174004B1 true KR101174004B1 (ko) 2012-08-16

Family

ID=34963328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067020222A KR101174004B1 (ko) 2004-03-30 2006-09-28 전기발광 디바이스용 유기 소자

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7195829B2 (ko)
JP (1) JP4680985B2 (ko)
KR (1) KR101174004B1 (ko)
WO (1) WO2005101914A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4829486B2 (ja) * 2004-08-04 2011-12-07 Ｊｎｃ株式会社 有機電界発光素子
US20060234084A1 (en) * 2005-04-19 2006-10-19 Eastman Kodak Company OLED device with improved luminescent layer
TW200846441A (en) * 2007-05-17 2008-12-01 Tetrahedron Technology Corp Fluorescence main host material and organic electroluminescence device using the material
KR100879476B1 (ko) * 2007-09-28 2009-01-20 삼성모바일디스플레이주식회사 유기 발광 소자
KR20090050369A (ko) * 2007-11-15 2009-05-20 삼성모바일디스플레이주식회사 유기 발광 소자
KR100918401B1 (ko) * 2007-12-24 2009-09-24 삼성모바일디스플레이주식회사 유기 발광 소자
KR100922755B1 (ko) * 2007-12-28 2009-10-21 삼성모바일디스플레이주식회사 유기 발광 소자
KR100894066B1 (ko) * 2007-12-28 2009-04-24 삼성모바일디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
KR100974562B1 (ko) * 2007-12-31 2010-08-06 다우어드밴스드디스플레이머티리얼 유한회사 신규한 유기 발광 화합물 및 이를 발광재료로서 채용하고있는 유기 발광 소자
KR100922759B1 (ko) * 2008-02-26 2009-10-21 삼성모바일디스플레이주식회사 유기 발광 소자
KR100898075B1 (ko) * 2008-03-04 2009-05-18 삼성모바일디스플레이주식회사 유기 발광 소자

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004020372A1 (en) * 2002-08-27 2004-03-11 Canon Kabushiki Kaisha Fluorene compound and organic luminescent device using the same

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4401585A (en) 1982-01-21 1983-08-30 American Cyanamid Company Bis(p-alkylphenylethynyl)anthracene
US5593788A (en) * 1996-04-25 1997-01-14 Eastman Kodak Company Organic electroluminescent devices with high operational stability
JP2000021571A (ja) 1998-07-03 2000-01-21 Asahi Glass Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
CA2403480A1 (en) 2000-04-11 2001-10-18 Dupont Displays, Inc. Soluble poly(aryl-oxadiazole) conjugated polymers
US6770385B2 (en) * 2002-01-09 2004-08-03 Canon Inc. Fluorescent bis-coumarins for organic light-emitting devices
US20040018380A1 (en) * 2002-07-26 2004-01-29 Xerox Corporation Display device with anthracene and triazine derivatives
JP2004082439A (ja) * 2002-08-26 2004-03-18 Mitsui Chemicals Inc 光記録媒体およびジアリールアセチレン化合物
US7192657B2 (en) 2003-04-15 2007-03-20 3M Innovative Properties Company Ethynyl containing electron transport dyes and compositions
US7109519B2 (en) * 2003-07-15 2006-09-19 3M Innovative Properties Company Bis(2-acenyl)acetylene semiconductors
US6852429B1 (en) * 2003-08-06 2005-02-08 Canon Kabushiki Kaisha Organic electroluminescent device based on pyrene derivatives

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004020372A1 (en) * 2002-08-27 2004-03-11 Canon Kabushiki Kaisha Fluorene compound and organic luminescent device using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP4680985B2 (ja) 2011-05-11
US20050221119A1 (en) 2005-10-06
WO2005101914A1 (en) 2005-10-27
KR20060135008A (ko) 2006-12-28
JP2007531316A (ja) 2007-11-01
US7195829B2 (en) 2007-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101174004B1 (ko) 전기발광 디바이스용 유기 소자
EP1730249B2 (en) Electroluminescent device with anthracene derivative host
KR101146268B1 (ko) 전기발광 디바이스용 유기 소자
EP1941562B1 (en) Organic element for low voltage electroluminescent devices
EP1941563B1 (en) Organic element for low voltage electroluminescent devices
EP1891692B1 (en) Organic element for low voltage electroluminescent devices
KR101246285B1 (ko) 특정 플루란텐 호스트를 가진 인광 ｏｌｅｄ 디바이스
KR101117191B1 (ko) 유기 전기발광 디바이스
KR101246286B1 (ko) 플루란텐 전자 수송 재료를 가진 ｏｌｅｄ 디바이스
KR20060113935A (ko) 전기발광 디바이스용 유기 소자
KR20060096055A (ko) 비대칭 호스트를 갖는 ｏｌｅｄ 소자
TW200526078A (en) Organic electroluminescent devices
EP1730250A1 (en) Organic element for electroluminescent devices
KR101238309B1 (ko) 플루란텐 거대고리 물질을 가진 ｏｌｅｄ 디바이스
KR101232764B1 (ko) 전기발광 디바이스용 유기 소자
EP1807482A1 (en) Organic element for electroluminescent devices
KR20100114035A (ko) 저전압 전계발광 디바이스용 유기 소자
KR101234755B1 (ko) 전계발광 디바이스용 유기 소자
KR101128005B1 (ko) 전기발광 디바이스용 유기 소자
KR20060122887A (ko) 전기발광 디바이스용 유기 소자
JP5695651B2 (ja) 低電圧エレクトロルミネッセンス装置用有機素子
US20060234084A1 (en) OLED device with improved luminescent layer

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150716

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160707

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170719

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180718

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190725

Year of fee payment: 8