KR101641781B1 - 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 유기 발광 소자에 관한 것이다.

Description

유기 발광 소자 {ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 명세서는 2014년 9월 12일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2014-0120944호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용은 전부 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 현상은 특정 유기 분자의 내부 프로세스에 의하여 전류가 가시광으로 전환되는 예의 하나이다. 유기 발광 현상의 원리는 다음과 같다.
애노드와 캐소드 사이에 유기물층을 위치시켰을 때 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 캐소드와 애노드로부터 각각 전자와 정공이 유기물층으로 주입된다. 유기물층으로 주입된 전자와 정공은 재결합하여 엑시톤(exciton)을 형성하고, 이 엑시톤이 다시 바닥 상태로 떨어지면서 빛이 나게 된다. 이러한 원리를 이용하는 유기 발광 소자는 일반적으로 캐소드와 애노드 및 그 사이에 위치한 유기물층, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층을 포함하는 유기물층으로 구성될 수 있다.
유기 발광 소자에서 사용되는 물질로는 순수 유기 물질 또는 유기 물질과 금속이 착물을 이루는 착화합물이 대부분을 차지하고 있으며, 용도에 따라 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등으로 구분될 수 있다. 여기서, 정공주입 물질이나 정공수송 물질로는 p-타입의 성질을 가지는 유기물질, 즉 쉽게 산화가 되고 산화시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 한편, 전자주입 물질이나 전자수송 물질로는 n-타입 성질을 가지는 유기 물질, 즉 쉽게 환원이 되고 환원시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 발광층 물질로는 p-타입 성질과 n-타입 성질을 동시에 가진 물질, 즉 산화와 환원 상태에서 모두 안정한 형태를 갖는 물질이 바람직하며, 엑시톤이 형성되었을 때 이를 빛으로 전환하는 발광 효율이 높은 물질이 바람직하다.
당 기술분야에서는 높은 효율의 유기 발광 소자의 개발이 요구되고 있다.
Applied Physics Letters 51, p. 913, 1987
본 명세서의 목적은 높은 발광 효율의 유기 발광 소자를 제공하는 데 있다.
본 명세서는 애노드; 캐소드; 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비된 발광층;
하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 구비된 유기물층; 및
하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 애노드와 상기 발광층 사이에 구비된 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112014098830647-pat00001
화학식 1에 있어서,
X1 내지 X3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 CH이고,
X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이며,
Cy1 및 Cy2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 방향족 고리; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로고리이고,
L1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴렌기이며,
m은 1 내지 4의 정수이고,
m이 2 이상의 정수인 경우, 2 이상의 L1은 서로 같거나 상이하고,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이며,
[화학식 2]
Figure 112014098830647-pat00002
상기 화학식 2에 있어서,
Cy3 및 Cy4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 방향족 고리; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로고리이고,
L2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴렌기이며,
n은 1 내지 3의 정수이고,
n이 2 이상의 정수인 경우, 2 이상의 L2은 서로 같거나 상이하며,
Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 낮은 구동 전압 및/또는 높은 효율을 제공한다.
도 1 은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층 및 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층을 동시에 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 전자수송층, 전자주입층 또는 전자수송과 전자주입을 동시에 하는 층이다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 따르면 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 전자수송층이다.
본 명세서의 다른 실시상태에 따르면 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 전자주입 및 전자수송층이다. 구체적으로 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자에서 전자주입층이 구비되지 않은 경우에는 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 전자주입과 전자수송층의 역할을 동시에 할 수 있다.
또한, 본 명세서의 다른 실시상태에 따르면 상기 유기 발광 소자는 캐소드와 발광층 사이에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층만을 포함할 수 있다. 다른 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 캐소드와 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층 사이; 또는 발광층과 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층 사이에 추가의 유기물층을 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 전자차단층이다.
종래에는 전자 수송 물질로는 n-타입 성질을 가지는 유기 물질, 즉 쉽게 환원이 되고 환원 시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있었다. 그러나, 산화 시에 전기화학적으로 불안정한 면에서 새로운 전자수송물질의 연구가 지속되어 왔다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 p-타입 성질(Cy1 및 Cy2를 포함하는 고리기)과 n-타입 성질(X1 내지 X3를 포함하는 고리기)을 동시에 갖는 바이폴라(bipolar) 타입을 가져 산화와 환원 상태에서 모두 안정한 상태를 갖는다. 따라서, 엑시톤이 형성되었을 때 이를 빛으로 전환하는 발광 효율이 높은 효과를 볼 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자와 같이, 상기 p-타입 및 n-타입의 양쪽성 성질을 동시에 갖는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 전자수송층으로 사용하고, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층이 전자차단층으로서 사용하는 경우에는 효율 상승을 극대화 할 수 있다.
이는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층이 전자차단층으로 사용되는 경우, 생성된 엑시톤이 발광층 내에 가두어져 발광 누수가 방지되므로, 우수한 발광 효율을 갖는 유기 발광 소자를 구현할 수 있는 효과가 있다. 이때 발광층과 인접해 있는 전자수송층이 순수한 n-타입일 때보다 p-타입과 n-타입을 모두 포함하는 바이폴라 타입일 때 누수되는 정공뿐만 아니라 생성된 엑시톤을 효과적으로 발광층 내에 가둘 수 있고 엑시톤, 즉 정공-전자쌍의 화학적 공격으로부터 안정한 형태를 유지할 수 있기 때문에 효율뿐만 아니라 수명을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 상기 발광층과 접하여 구비된다. 이 경우, 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층의 전자차단층으로서의 효과를 극대화할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 발광 소자는 상기 발광층과 상기 캐소드 사이에 전자주입층 및 전자수송층으로 이루어진 군에서 1 또는 2 층 이상을 더 포함한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 전자수송층이고, 상기 전자수송층과 상기 캐소드 사이에 구비된 전자주입층을 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 발광 소자는 상기 발광층과 상기 애노드 사이에 정공주입층, 정공수송층 및 전자차단층으로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상을 더 포함한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 전자차단층이고, 상기 전자차단층과 애노드 사이에 구비된 정공수송층을 더 포함한다.
본 명세서에서 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다. 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서,
Figure 112014098830647-pat00003
는 다른 치환기 또는 결합부에 결합되는 부위를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112014098830647-pat00004
본 명세서에 있어서, 아미드기는 아미드기의 질소가 수소, 탄소수 1 내지 30의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 1 또는 2 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112014098830647-pat00005
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 30인 것이 바람직하며, 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 -NH2; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 아릴아민기; 및 헤테로아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 바이페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 24인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 트리페닐레닐기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure 112014098830647-pat00006
,
Figure 112014098830647-pat00007
,
Figure 112014098830647-pat00008
및
Figure 112014098830647-pat00009
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 싸이오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조싸이오펜기, 디벤조싸이오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 헤테로고리기는 단환 또는 다환일 수 있으며, 방향족, 지방족 또는 방향족과 지방족의 축합고리일 수 있다.
본 명세서에서 상기 헤테로아릴기는 전술한 헤테로고리기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 방향족 고리는 단환 또는 다환일 수 있으며, 1가가 아닌 것을 제외하고 상기 아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리는 지방족 고리 또는 방향족 고리일 수 있으며, 상기 지방족 또는 방향족 고리 중 적어도 하나의 탄소원자가 N, O, 또는 S 원자로 치환된 것을 의미하고, 단환 또는 다환일 수 있으며, 1가가 아닌 것을 제외하고 상기 헤테로아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, 상기 X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1은 N이고, X2 및 X3는 CH일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X2는 N이고, X1 및 X3는 CH일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X3는 N이고, X1 및 X2는 CH일 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 X1 내지 X3 중 적어도 두개는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 및 X2는 N일 수 있다. 이 경우, X3는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X1 및 X3는 N일 수 있다. 이 경우, X2는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X2 및 X3는 N일 수 있다. 이 경우, X1은 CH이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 X1 내지 X3는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, 상기 Cy1 및 Cy2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 방향족 고리; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로고리이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Cy1 및 Cy2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 방향족 고리; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 단환 또는 다환의 헤테로고리이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Cy1 및 Cy2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 벤젠고리; 또는 치환 또는 비치환된 나프탈렌고리이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Cy1 및 Cy2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 벤젠고리; 또는 나프탈렌고리이다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Cy1 및 Cy2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 벤젠고리이고, 상기 Cy3 및 Cy4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 벤젠고리이다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Cy1 및 Cy2 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 벤젠고리이다.
또 하나의 실시상태에 따르면 상기 Cy3 및 Cy4 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 벤젠고리이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 1-1]
Figure 112014098830647-pat00010
[화학식 1-2]
Figure 112014098830647-pat00011
[화학식 1-3]
Figure 112014098830647-pat00012
[화학식 1-4]
Figure 112014098830647-pat00013
상기 화학식 1-1 내지 1-4에 있어서,
X1 내지 X3, L1, m, Ar1 및 Ar2는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하고,
Z1은 중수소이며,
p'는 0 내지 8의 정수이고,
p는 0 내지 10의 정수이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-5로 표시된다.
[화학식 1-5]
Figure 112014098830647-pat00014
상기 화학식 1-5에 있어서, Cy1, Cy2, L1, m, Ar1 및 Ar2는 전술한 일 실시상태에 따른 화학식 1에서의 정의와 동일하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, 상기 L1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, 상기 L1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환의 아릴렌기이다. 이 경우, Cy1 및 Cy2를 포함하는 구조와 X1 내지 X3를 포함하는 구조간의 상호작용을 도와주게 되어, 바이폴라타입을 안정하게 도와줄 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 24의 단환의 아릴렌기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기; 치환 또는 비치환된 터페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 쿼터페닐렌기이다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 따르면, 상기 m은 1이다.
다른 실시상태에 따르면 상기 m은 2이다.
또 하나의 실시상태에 따르면 상기 m은 3이다.
또 다른 실시상태에 따르면 상기 m은 4이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L1은 페닐렌기; 바이페닐렌기; 터페닐렌기; 또는 쿼터페닐렌기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, L1은 페닐렌기; 또는 바이페닐렌기이고, 상기 m은 1 또는 2 이며, 상기 m이 2인 경우, L1은 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 상기 (L1)m은 하기 화학식 3으로 표시된다.
[화학식 3]
Figure 112014098830647-pat00015
화학식 3에 있어서,
상기 R은 치환기이고,
a는 1 내지 4의 정수이며,
a가 2 내지 4의 정수인 경우, 2 내지 4의 R은 서로 같거나 상이하고,
m은 1 내지 4의 정수이며,
m이 2 내지 4의 정수인 경우, 2 내지 4의 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하다.
상기 치환기 R은 전술한 치환기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따라 상기 (L1)m이 상기 화학식 3인 경우, Cy1 및 Cy2를 포함하는 고리와 X1 내지 X3를 포함하는 고리를 직선형(linear)으로 연시켜, p-타입과 n 타입을 구조적으로 연결시켜 상호작용을 높여 바이폴라타입으로 안정하게 작용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-6 내지 1-9 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 1-6]
Figure 112014098830647-pat00016
[화학식 1-7]
Figure 112014098830647-pat00017
[화학식 1-8]
Figure 112014098830647-pat00018
[화학식 1-9]
Figure 112014098830647-pat00019
상기 화학식 1-6 내지 1-9에 있어서,
X1 내지 X3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 CH이고,
X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이며,
Ar5 및 Ar6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 페닐기와 결합하여 고리를 형성하고,
R은 치환기이며,
a는 1 내지 4의 정수이고,
a가 2 내지 4의 정수인 경우, 2 내지 4의 R은 서로 같거나 상이하며,
m은 1 내지 4의 정수이고,
m이 2 내지 4의 정수인 경우, 2 내지 4의 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Ar5 및 Ar6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 페닐기와 결합하여 고리를 형성한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Ar5 및 Ar6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로, 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 5의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기 이거나, 페닐기와 결합하여 고리를 형성한다.
상기 페닐기와 결합하여 고리를 형성한다는 의미는 페닐기와 Ar5 또는 Ar6가 서로 결합하여 축합고리를 형성하는 것을 의미하며, 이 경우, X1 내지 X3를 포함하는 구조는 다환의 고리로 치환될 수 있다. 본 명세서에서 상기 고리는 지방족 탄화수소고리, 방향족 탄화수소고리, 지방족헤테로고리 및 방향족헤테로고리 등이 될 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Ar5 및 Ar6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로, 수소; 치환 또는 비치환된 메틸기; 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기이거나, 페닐기와 결합하여, 치환 또는 비치환된 나프탈렌고리, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌고리, 치환 또는 비치환된 플루오렌고리; 또는 치환 또는 비치환된 페난트렌고리를 형성한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Ar5 및 Ar6는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기; 트리페닐메틸기; 페닐기; 나프틸기; 또는 바이페닐기이거나, 페닐기와 결합하여, 나프탈렌고리; 트리페닐렌고리; 페닐기로 치환된 플루오렌 고리; 또는 페난트렌고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 또는 치환 또는 비치환된 페난트레닐기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기; 바이페닐기; 터페닐기; 나프틸기; 트리페닐레닐기; 플루오레닐기; 또는 페난트레닐기이고,
상기 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기, 플루오레닐기 및 트레닐기는 치환 또는 비치환된 알킬기 및 치환 또는 비치환된 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기; 메틸기로 치환된 페닐기; 트리페닐메틸기로 치환된 페닐기; 나프틸기로 치환된 페닐기; 페닐기로 치환된 페닐기; 터페닐기로 치환된 페닐기; 바이페닐기; 페닐기로 치환된 바이페닐기; 나프틸기; 트리페닐레닐기; 페닐기로 치환된 플루오레닐기; 및 페난트레닐기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기 치환기 중 어느 하나이다.
Figure 112014098830647-pat00020
Figure 112014098830647-pat00021
Figure 112014098830647-pat00022
상기
Figure 112014098830647-pat00023
는 화학식 1 중 X1 내지 X3와 연결되는 부위이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 p'는 0이다.
하나의 실시상태에 따르면, 상기 p는 0이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시된다.
하나의 실시상태에 따르면 상기 화학식 1-1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1-1 내지 1-1-37 중 어느 하나로 표시된다.
또 하나의 실시상태에 따르면 상기 화학식 1-2로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-2-1 내지 1-2-8 중 어느 하나로 표시된다.
또 하나의 실시상태에 따르면 상기 화학식 1-3으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-3-1 내지 1-3-8 중 어느 하나로 표시된다.
또 다른 실시상태에 따르면 상기 화학식 1-4로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-4-1 내지 1-4-8 중 어느 하나로 표시된다.
Figure 112014098830647-pat00024
Figure 112014098830647-pat00025
Figure 112014098830647-pat00026
Figure 112014098830647-pat00027
Figure 112014098830647-pat00028
Figure 112014098830647-pat00029
Figure 112014098830647-pat00030
Figure 112014098830647-pat00031
Figure 112014098830647-pat00032
Figure 112014098830647-pat00033
Figure 112014098830647-pat00034
Figure 112014098830647-pat00035
Figure 112014098830647-pat00036
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, 상기 Cy3 및 Cy4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 방향족 고리; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로고리이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Cy3 및 Cy4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 방향족 고리; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 단환 또는 다환의 헤테로고리이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Cy3 및 Cy4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 벤젠고리; 또는 치환 또는 비치환된 나프탈렌고리이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Cy3 및 Cy4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 벤젠고리; 또는 나프탈렌고리이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2-1 내지 2-4 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 2-1]
Figure 112014098830647-pat00037
[화학식 2-2]
Figure 112014098830647-pat00038
[화학식 2-3]
Figure 112014098830647-pat00039
[화학식 2-4]
Figure 112014098830647-pat00040
상기 화학식 2-1 내지 2-4에 있어서,
L2, n, Ar3 및 Ar4는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 동일하고,
Z2는 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기이며,
q'는 0 내지 8의 정수이고,
q는 0 내지 10의 정수이며,
q' 및 q가 각각 2 이상인 경우, 2 이상의 Z2는 서로 동일하거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, 상기 L2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴렌기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L2은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴렌기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L2은 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 터페닐렌기이다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 따르면, 상기 n은 1이다.
또 하나의 실시상태에 따르면 상기 n은 2이다.
또 하나의 실시상태에 따르면 상기 n은 3이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L2은 페닐렌기; 바이페닐렌기; 또는 터페닐렌기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L2은 페닐렌기; 또는 바이페닐렌기이고, 상기 n은 1 또는 2 이며, 상기 n이 2인 경우, L2은 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, 상기 Z2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 따르면 상기 Z2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Z2는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Z2는 페닐기이다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 따르면 상기 q는 1이다.
또 하나의 실시상태에 따르면 상기 q는 0이다.
또 다른 실시상태에 따르면 상기 q'는 1이다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 따르면 상기 q는 0이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2에 있어서, Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기; 메틸기로 치환된 페닐기; 페닐기로 치환된 페닐기; 나프틸기로 치환된 페닐기; 바이페닐기; 페닐기로 치환된 바이페닐기; 바이페닐기; 터페닐기; 또는 트리페닐레닐기다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 따르면 상기 Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기 치환기 중 어느 하나이다.
Figure 112014098830647-pat00041
Figure 112014098830647-pat00042
Figure 112014098830647-pat00043
본 명세서에서 상기
Figure 112014098830647-pat00044
는 화학식 2에서 N 원자와 결합하는 부위를 의미한다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시된다.
또 하나의 실시상태에 따르면 상기 화학식 2-1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2-1-1 내지 2-1-17 중 어느 하나로 표시된다.
또 하나의 실시상태에 따르면 상기 화학식 2-2로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2-2-1 또는 2-2-2로 표시된다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2-3으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2-3-1로 표시된다.
또 다른 실시상태에 따르면 상기 화학식 2-4로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2-4-1 내지 2-4-5 중 어느 하나로 표시된다.
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Figure 112014098830647-pat00046
Figure 112014098830647-pat00047
Figure 112014098830647-pat00048
본 명세서의 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 전자수송층으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 화학식 1-1-19로 표시되고, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 전자차단층으로, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 상기 화학식 2-1-17로 표시된다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 전자수송층 및 전자차단층을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 애노드, 유기물층 및 캐소드를 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 애노드를 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공수송층, 전자차단층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 캐소드로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 캐소드 물질부터 유기물층, 애노드 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 애노드 물질부터 유기물층, 캐소드 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 1층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 정공 주입층, 정공수송층, 전자수송층, 전자주입층, 전자차단층 및 정공 차단층으로 이루어진 군에서 선택되는 1 층 또는 2 층 이상을 더 포함할 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 도 2에 나타난 것도 같은 구조를 가질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 기판(101) 위에 애노드(201), 정공수송층(301), 전자차단층(401), 발광층(501), 전자수송층(601) 및 캐소드(701)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 도 1에서 상기 전자차단층(401)에는 화학식 2로 표시되는 화합물이 포함되고, 상기 전자수송층(601)에는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함된다.
도 2에는 기판(101) 위에 애노드(201), 정공수송층(301), 전자차단층(401), 발광층(501), 전자수송층(601), 전자주입층(801) 및 캐소드(701)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 도 2에서 상기 전자차단층(401)에는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물이 포함되고, 상기 전자수송층(601)에는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함될 수 있다. 또한, 상기 전자차단층(401)에는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물이 포함되고, 상기 전자주입층(801)에는 상기화학식 1로 표시되는 화합물이 포함될 수 있다. 또한, 상기 전자차단층(401)에는 화학식 2로 표시되는 화합물이 포함되고, 상기 전자수송층(601) 및 상기 전자주입층(801)에는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 포함될 수 있다.
상기 도 1 및 도 2는 본 명세서의 실시상태에 따른 예시적인 구조이며, 다른 유기물층을 더 포함할 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
상기 애노드 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SNO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 캐소드 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입 물질로는 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공수송층과 전자수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도펀트 재료로는 유기 화합물, 금속 또는 금속 화합물이 있다.
도펀트 재료로서의 유기 화합물로는 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 또는 금속 화합물로는 일반적인 금속 또는 금속 화합물을 사용할 수 있으며, 구체적으로 금속 착체를 사용할 수 있다. 상기 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공 차단층은 정공의 음극 도달을 저지하는 층으로, 일반적으로 정공주입층과 동일한 조건으로 형성될 수 있다. 구체적으로 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, BCP, 알루미늄 착물 (aluminum complex) 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
또한, 본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 하부 전극이 애노드이고 상부전극이 캐소드인 정구조(normal type)일 수 있고, 하부전극이 캐소드이고 상부전극이 애노드인 역구조(inverted type)일 수도 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 구조는 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기 발광 소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예>
<실시예 1> 유기 발광 소자의 제조
ITO (indium tin oxide)가 1,000 Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판(corni ng 7059 glass)을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 Fischer Co.의 제품을 사용하였으며 증류수로는 Millipore Co. 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후, 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 건식 세정한 후 진공 증착기로 기판을 이송시켰다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 화학식의 화합물인 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 (hexanitrilehexaazatriphenylene: 이하 HAT라 함)을 100Å의 두께로 열 진공 증착하여 박막을 형성하였다. 이 박막에 의하여 기판과 정공주입층 사이의 계면 특성을 향상시킬 수 있다. 이어서, 상기 박막 위에 화학식 HT-1의 화합물을 800Å의 두께로 증착하여 정공수송층을 형성하고, 그 위에 상기 화학식 2-1-17의 화합물을 600Å의 두께로 증착하여 전자차단층을 형성하였다.
이어서, 화학식 PH-1의 화합물에 화학식 PD-1의 화합물을 2 중량% 도핑하여 두께 400Å의 발광층을 형성하였다. 상기 발광층 위에 상기 화학식 1-1-1의 전자수송층물질과 리튬 퀴놀레이트(LiQ, Lithium Quinolate)를 1: 1의 중량비로 진공증착하여 300Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자수송층 위에 순차적으로 12Å 두께의 리튬 플루오라이드 (LiF)와 2,000Å 두께의 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.3 ~ 0.8 Å/sec로 유지하였다. 또한, 음극의 리튬플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 1.5 ~ 2.5 Å/sec의 증착 속도를 유지하였다. 증착시 진공도는 1 ~ 3 × 10-7로 유지하였다.
[HAT] [LiQ]
Figure 112014098830647-pat00049
Figure 112014098830647-pat00050
[HT-1]
Figure 112014098830647-pat00051
[PH-1] [PD-1]
Figure 112014098830647-pat00052
Figure 112014098830647-pat00053
<실시예 2> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 2-1-17 대신 화학식 2-1-12를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 3> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 2-1-17 대신 화학식 2-1-11을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 4> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 2-1-17 대신 화학식 2-1-14를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 5> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 6> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 2에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 7> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 3에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 8> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 4에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 9> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-27을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 10> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 2에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-27을 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 11> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 3에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-27을 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 12> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 4에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-27을 사용한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 13> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-17을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 14> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 2에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-17을 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 15> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 3에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-17을 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 16> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 4에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-17을 사용한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 17> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-19를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 18> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 2에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-19를 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 19> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 3에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-19를 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 20> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 4에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-1-19를 사용한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 21> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-4-4를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 22> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 2에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-4-4를 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 23> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 3에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-4-4를 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실시예 24> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 4에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 1-4-4를 사용한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 1> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 하기 화학식 ET-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET-1]
Figure 112014098830647-pat00054
<비교예 2> 유기 발광 소자의 제조
실시예 2에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 3> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 3에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 4> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 4에서 상기 화학식 1-1-1 대신 화학식 ET-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 5> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 하기 화학식 ET-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET-2]
Figure 112014098830647-pat00055
<비교예 6> 유기 발광 소자의 제조
실시예 2에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 7> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 3에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 8> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 4에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 9> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 하기 화학식 ET-3을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET-3]
Figure 112014098830647-pat00056
<비교예 10> 유기 발광 소자의 제조
실시예 2에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-3을 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 11> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 3에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-3을 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 12> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 4에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-3을 사용한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 13> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 하기 화학식 ET-4를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET-4]
Figure 112014098830647-pat00057
<비교예 14> 유기 발광 소자의 제조
실시예 2에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-4를 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 15> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 3에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-4를 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 16> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 4에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-4를 사용한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 17> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 하기 화학식 ET-5를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET-5]
Figure 112014098830647-pat00058
<비교예 18> 유기 발광 소자의 제조
실시예 2에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-5를 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 19> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 3에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-5를 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 20> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 4에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-5를 사용한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 21> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 하기 화학식 ET-6을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[ET-6]
Figure 112014098830647-pat00059
<비교예 22> 유기 발광 소자의 제조
실시예 2에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-6을 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 23> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 3에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-6을 사용한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 24> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 4에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 화학식 ET-6을 사용한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 25> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[EB-1]
Figure 112014098830647-pat00060
<비교예 26> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 5에서 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 5와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 27> 유기 발광 소자의 제조
실시예 9에서 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 9와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 28> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 13에서 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 13과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 29> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 17에서 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 17과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 30> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 21에서 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 21과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 31> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[EB-2]
Figure 112014098830647-pat00061
<비교예 32> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 5에서 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 5와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 33> 유기 발광 소자의 제조
실시예 9에서 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 9와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 34> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 13에서 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 13과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 35> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 17에서 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 17과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 36> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 21에서 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 21과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 37> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 ET-1의 화합물을 사용하고, 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 38> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 ET-1의 화합물을 사용하고, 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 39> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 ET-2의 화합물을 사용하고, 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 40> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 ET-2의 화합물을 사용하고, 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 41> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 ET-3의 화합물을 사용하고, 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 42> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 ET-3의 화합물을 사용하고, 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 43> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 ET-4의 화합물을 사용하고, 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 44> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 ET-4의 화합물을 사용하고, 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 45> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 ET-5의 화합물을 사용하고, 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 46> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 ET-5의 화합물을 사용하고, 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 47> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 ET-6의 화합물을 사용하고, 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-1을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 48> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 상기 화학식 1-1-1 대신 상기 ET-6의 화합물을 사용하고, 상기 화학식 2-1-17 대신 상기 화학식 EB-2를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 49> 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 17에서 화학식 2-1-17을 포함하는 전자차단층을 형성하지 않고, HT-1의 화합물을 1,400Å의 두께로 증착하여 정공수송층을 형성한 것을 제외하고, 실시예 17과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
전술한 방법으로 제조한 유기 발광 소자를 10 mA/cm2의 전류밀도에서 구동전압과 발광 효율을 측정하였고, 20mA/cm2의 전류밀도에서 초기 휘도 대비 98%가 되는 시간(LT98)을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
전압(V) 전류효율 (cd/A) 색좌표 (x,y) Life Time 98 at 20mA/cm2
실험예 1 5.21 24.6 (0.661, 0.336) 201
실험예 2 5.18 26.8 (0.659, 0.335) 195
실험예 3 5.15 25.4 (0.658, 0.333) 188
실험예 4 5.22 25.1 (0.661, 0.336) 211
실험예 5 5.14 24 (0.660, 0.334) 205
실험예 6 5.25 23.2 (0.661, 0.336) 211
실험예 7 5.18 24.1 (0.661, 0.336) 196
실험예 8 5.19 22.8 (0.661, 0.336) 191
실험예 9 5.25 25.5 (0.662, 0.336) 215
실험예 10 5.22 26.1 (0.661, 0.336) 201
실험예 11 5.20 27.1 (0.661, 0.336) 191
실험예 12 5.26 24.1 (0.659, 0.337) 210
실험예 13 5.28 24.4 (0.658, 0.329) 218
실험예 14 5.25 25.1 (0.661, 0.336) 201
실험예 15 5.23 26.8 (0.659, 0.335) 203
실험예 16 5.26 22.1 (0.661, 0.336) 198
실험예 17 5.22 24.3 (0.658, 0.330) 225
실험예 18 5.20 25.7 (0.661, 0.336) 230
실험예 19 5.19 26.5 (0.660, 0.335) 228
실험예 20 5.22 24.4 (0.661, 0.336) 215
실험예 21 5.25 24.2 (0.658, 0.330) 233
실험예 22 5.28 26.0 (0.661, 0.336) 240
실험예 23 5.30 27.0 (0.660, 0.335) 229
실험예 24 5.23 25.0 (0.661, 0.336) 231
비교예 1 6.11 21.5 (0.661, 0.335) 179
비교예 2 5.89 19.7 (0.660, 0.335) 190
비교예 3 5.75 24.0 (0.658, 0.336) 170
비교예 4 6.21 19.1 (0.661, 0.336) 166
비교예 5 5.74 17.2 (0.660, 0.335) 177
비교예 6 5.45 23.2 (0.661, 0.336) 186
비교예 7 5.86 22.1 (0.661, 0.336) 159
비교예 8 6.11 17.8 (0.661, 0.336) 180
비교예 9 5.54 17.5 (0.661, 0.336) 130
비교예 10 5.25 21.1 (0.661, 0.336) 155
비교예 11 5.66 17.1 (0.661, 0.336) 131
비교예 12 6.01 14.1 (0.659, 0.337) 201
비교예 13 6.10 19.4 (0.659, 0.329) 188
비교예 14 5.99 20.1 (0.660, 0.336) 198
비교예 15 5.77 21.8 (0.649, 0.333) 150
비교예 16 6.01 22.1 (0.661, 0.336) 191
비교예 17 5.50 19.9 (0.659, 0.330) 151
비교예 18 5.42 21.9 (0.661, 0.336) 166
비교예 19 5.69 20.1 (0.660, 0.336) 160
비교예 20 5.82 22.1 (0.661, 0.336) 186
비교예 21 7.09 12.2 (0.650, 0.329) 97
비교예 22 6.78 14.3 (0.644, 0.326) 154
비교예 23 7.28 18.1 (0.658, 0.331) 140
비교예 24 6.33 13.5 (0.662, 0.336) 90
비교예 25 6.21 19.4 (0.659, 0.329) 170
비교예 26 5.88 15.1 (0.660, 0.336) 194
비교예 27 5.76 16.8 (0.649, 0.333) 166
비교예 28 6.01 19.1 (0.661, 0.336) 140
비교예 29 6.51 19.1 (0.661, 0.336) 132
비교예 30 6.44 18.7 (0.661, 0.336) 150
비교예 31 6.33 15.4 (0.665, 0.332) 177
비교예 32 6.01 14.1 (0.660, 0.334) 198
비교예 33 5.86 16.6 (0.655, 0.333) 180
비교예 34 6.11 18.0 (0.661, 0.336) 186
비교예 35 6.68 14.1 (0.661, 0.336) 171
비교예 36 6.34 15.6 (0.661, 0.336) 175
비교예 37 7.11 16.6 (0.661, 0.335) 179
비교예 38 6.23 19.5 (0.660, 0.335) 190
비교예 39 7.41 20.1 (0.658, 0.336) 180
비교예 40 7.31 13.1 (0.662, 0.336) 199
비교예 41 6.92 16.6 (0.660, 0.335) 187
비교예 42 7.01 19.7 (0.661, 0.346) 186
비교예 43 7.21 22.1 (0.661, 0.336) 159
비교예 44 6.97 12.8 (0.661, 0.336) 220
비교예 45 6.54 15.6 (0.659, 0.336) 140
비교예 46 5.95 18.1 (0.661, 0.338) 156
비교예 47 7.11 19.4 (0.659, 0.329) 177
비교예 48 6.99 19.1 (0.660, 0.335) 190
비교예 49 7.09 18.8 (0.659, 0.331) 89
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 본원 명세서의 일 실시상태에 따라 화학식 1로 표시되는 화합물을 전자수송물질로 사용한 유기 발광 소자의 경우, 종래의 전자수송물질을 사용한 경우보다 높은 효율, 낮은 구동전압 및 장수명을 갖는 것을 확인할 수 있다.
이는 화학식 1로 표시되는 화합물은 p-타입과 n-타입을 모두 갖는 바이폴라 타입이므로, 정공누수를 막고 발광층 내에서 엑시톤을 효과적으로 가둘 수 있기 때문이다.
101: 기판
201: 애노드
301: 정공수송층
401: 전자차단층
501: 발광층
601: 전자수송층
701: 캐소드
801: 전자주입층

Claims (19)

  1. 애노드;
    캐소드;
    상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비된 발광층;
    하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 구비된 유기물층; 및
    하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하고, 상기 애노드와 상기 발광층 사이에 구비된 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure 112015037668527-pat00062

    화학식 1에 있어서,
    X1 내지 X3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 CH이고,
    X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이며,
    Cy1 및 Cy2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 벤젠고리; 또는 나프탈렌고리이고, Cy1 및 Cy 중 적어도 하나는 벤젠고리이고,
    L1은 페닐렌기; 바이페닐렌기; 또는 터페닐렌기이며,
    m은 1 내지 3의 정수이고,
    m이 2 이상의 정수인 경우, 2 이상의 L1은 서로 같거나 상이하고,
    Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 페닐기; 알킬기로 치환된 페닐기; 바이페닐기; 또는 나프틸기이며,
    [화학식 2]
    Figure 112015037668527-pat00063

    상기 화학식 2에 있어서,
    Cy3 및 Cy4는 벤젠고리이고,
    L2는 페닐렌기; 또는 바이페닐렌기이며,
    n은 1 또는 2의 정수이고,
    n이 2 이상의 정수인 경우, 2 이상의 L2은 서로 같거나 상이하며,
    Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 바이페닐기; 또는 페닐기이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 전자수송층, 전자주입층 또는 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층인 것인 유기 발광 소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 전자차단층인 것인 유기 발광 소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 상기 발광층과 접하여 구비되는 것인 유기 발광 소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기 발광 소자는 상기 발광층과 상기 캐소드 사이에 전자주입층 및 전자수송층으로 이루어진 군에서 1 또는 2 층 이상을 더 포함하는 것인 유기발광 소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기 발광 소자는 상기 발광층과 상기 애노드 사이에 정공주입층, 정공수송층 및 전자차단층으로 이루어진 군에서 1 또는 2층 이상을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 어느 하나로 표시되는 화합물인 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 1-1]
    Figure 112015037668527-pat00064

    [화학식 1-2]
    Figure 112015037668527-pat00065

    [화학식 1-3]
    Figure 112015037668527-pat00066

    [화학식 1-4]
    Figure 112015037668527-pat00067

    상기 화학식 1-1 내지 1-4에 있어서,
    X1 내지 X3, L1, m, Ar1 및 Ar2는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하고,
    Z1은 중수소이며,
    p'는 0이고,
    p는 0이다.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 1에 있어서,
    X1 내지 X3는 N인 것인 유기 발광 소자.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기 발광 소자:
    Figure 112015037668527-pat00091

    Figure 112015037668527-pat00092

    Figure 112015037668527-pat00093

    Figure 112015037668527-pat00094

    Figure 112015037668527-pat00095

    Figure 112015037668527-pat00096

    Figure 112015037668527-pat00074

    Figure 112015037668527-pat00097

    Figure 112015037668527-pat00076

    Figure 112015037668527-pat00098

    Figure 112015037668527-pat00078

    Figure 112015037668527-pat00099

    Figure 112015037668527-pat00100
    .
  13. 삭제
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2-1로 표시되는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 2-1]
    Figure 112015037668527-pat00081


    상기 화학식 2-1에 있어서,
    L2, n, Ar3 및 Ar4는 상기 화학식 2에서 정의한 바와 동일하고,
    Z2는 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기이며,
    q'는 0이다.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기 발광 소자:
    Figure 112015037668527-pat00101


    Figure 112015037668527-pat00102

    Figure 112015037668527-pat00103
    .
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