KR101908385B1

KR101908385B1 - 유기 발광 소자

Info

Publication number: KR101908385B1
Application number: KR1020120022037A
Authority: KR
Inventors: 문정민; 임자현; 박태진
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2018-10-17
Also published as: KR20130100634A; US20130228753A1; US9431625B2

Abstract

유기 발광 소자가 개시된다.

Description

유기 발광 소자{Organic light emitting diode}

유기 발광 소자에 관한 것이다.

유기 발광 소자(organic light emitting diode)는 자발광형 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.

일반적인 유기 발광 소자는 기판 상부에 애노드가 형성되어 있고, 이 애노드 상부에 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 캐소드가 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가질 수 있다. 여기에서 정공수송층, 발광층 및 전자수송층은 유기화합물로 이루어진 유기 박막들이다.

상술한 바와 같은 구조를 갖는 유기 발광 소자의 구동 원리는 다음과 같다.

상기 애노드 및 캐소드간에 전압을 인가하면, 애노드로부터 주입된 정공은 정공수송층을 경유하여 발광층으로 이동하고, 캐소드로부터 주입된 전자는 전자수송층을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.

신규 구조의 전자 수송층을 채용함으로서, 고효율 및 장수명을 갖는 유기 발광 소자를 제공한다.

일 측면에 따르면, 기판; 상기 기판 상의 제1전극; 상기 제1전극과 대향된 제2전극; 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층; 및 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재된 전자 수송층;을 포함하고,

상기 전자 수송층은, 제1물질 및 제1도펀트를 포함한 제1혼합층 및 제2물질 및 제2도펀트를 포함한 제2혼합층을 포함한 전자 수송 단위 n개(여기서, n은 1 이상의 정수임)가 적층된 구조를 갖고,

상기 제1물질과 상기 제2물질은 서로 상이하고, 하기 식 1, 2 및 3 중 적어도 하나를 만족하는, 유기 발광 소자가 제공된다:

<식 1>

제1물질의 전자 이동도 ≠ 제2물질의 전자 이동도

<식 2>

제1물질의 LUMO 준위의 절대값 ≠ 제2물질의 LUMO 준위의 절대값

<식 3>

제1물질의 HOMO 준위의 절대값 ≠ 제2물질의 HOMO 준위의 절대값

상기 신규 구조의 전자 수송층을 채용한 유기 발광 소자는 고효율 및 장수명을 가질 수 있다.

도 1은 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 유기 발광 소자 중 정공 주입층(230) 또는 정공 수송층(240)에 포함된 물질(1), 발광층(150)에 포함된 물질(5), 제1물질(3), 제2물질(7) 및 제1도펀트(4) 각각의 에너지 준위를 나타낸 다이어그램의 일 예이다.
도 3은 다른 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예 1에서 제작된 유기 발광 소자의 수명 데이타이다.

이하, 상기 유기 발광 소자의 일 구현예를 개략적으로 도시한 도 1을 참조하여 상기 유기 발광 소자를 설명한다.

도 1의 유기 발광 소자(100)는 기판(110), 제1전극(120), 정공 주입층(130), 정공 수송층(140), 발광층(150), 전자 수송층(160), 전자 주입층(170) 및 제2전극(180)이 차례로 적층된 구조를 갖는다.

상기 전자 수송층(160)은,

-제1혼합층(13) 및 제2혼합층(17)을 포함한 제1전자 수송 단위(10),

-제1혼합층(23) 및 제2혼합층(27)을 포함한 제2전자 수송 단위(20),

-제1혼합층(33) 및 제2혼합층(37)을 포함한 제3전자 수송 단위(30) 및

-제1혼합층(43) 및 제2혼합층(47)을 포함한 제4전자 수송 단위(40)

가 차례로 적층된 구조(즉, 상기 n = 4임)를 갖는다.

상기 제1혼합층(13, 23, 33, 43)은 제1물질 및 제1도펀트를 포함하고, 상기 제2혼합층(17, 27, 37, 47)은 제2물질 및 제2도펀트를 포함한다.

상기 기판(110)으로는, 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있는데, 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.

상기 제1전극(120)은 기판(110) 상부에 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(120)이 애노드일 경우, 정공 주입이 용이하도록 제1전극용 물질은 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1전극(120)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 제1전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 이용할 수 있다. 또는, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 이용하면, 상기 제1전극(120)을 반사형 전극으로 형성할 수도 있다.

상기 제1전극(120)은 단일층 또는 2 이상의 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(120)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제1전극(120) 상부에는 정공 주입층(130)이 형성되어 있다. 상기 정공 주입층(130)은 상기 제1전극(120) 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.

진공 증착법에 의하여 정공 주입층(130)을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층(130)의 재료로서 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층(130)의 구조 및 열적 특성 등에 따라 다르지만, 예를 들면, 증착온도 약 100 내지 약 500℃, 진공도 약 10^-8 내지 약 10^-3torr, 증착 속도 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

스핀 코팅법에 의하여 정공 주입층(130)을 형성하는 경우, 그 코팅 조건은 정공 주입층(130)의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층(130)의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000rpm 내지 약 5000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

정공 주입 물질로는 공지된 정공 주입 물질을 사용할 수 있는데, 공지된 정공 주입 물질로는, 예를 들면, N,N′-디페닐-N,N′-비스-[4-(페닐-m-톨일-아미노)-페닐]-비페닐-4,4′-디아민(N,N′-diphenyl-N,N′-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4′-diamine: DNTPD), 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, m-MTDATA [4,4',4''-tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine], NPB(N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)), TDATA, 2-TNATA, Pani/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonicacid:폴리아닐린/캠퍼술폰산) 또는 PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트))등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:

상기 정공 주입층(130)의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 정공 주입층(130)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압의 상승없이 만족스러운 정도의 정공 주입 특성을 얻을 수 있다.

상기 정공 주입층(130) 상부에는 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 정공 수송층(140)을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 팅법에 의하여 정공 수송층(140)을 형성하는 경우, 그 증착 조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층(130)의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.

정공 수송 물질로는 공지된 정공 수송 재료로는, 예를 들어, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸 유도체, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), TCTA(4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine)), NPB(N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 정공 수송층(140)의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송층(140)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.

한편, 상기 정공 주입층(130) 및 정공 수송층(140) 중 적어도 한 층은 하기 화학식 300으로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 350으로 표시되는 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다:

<화학식 300>

<화학식 350>

상기 화학식 300 중 Ar₁₁ 및 Ar₁₂는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴렌기일 수 있다. 예를 들어, 상기 Ar₁₁ 및 Ar₁₂에 대한 설명은 후술할 X₁에 대한 설명을 참조한다.

상기 화학식 350 중 Ar₂₁ 및 Ar₂₂는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C₂-C₆₀헤테로아릴기일 수 있다. 예를 들어, 상기 Ar₂₁ 및 Ar₂₂는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 안트릴기, 치환 또는 비치환된 파이레닐기, 치환 또는 비치환된 크라이세닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조푸라닐기 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기일 수 있다. 여기서, 상기 치환된 페닐기, 치환된 나프틸기, 치환된 페난트레닐기, 치환된 안트릴기, 치환된 파이레닐기, 치환된 크라이세닐기, 치환된 플루오레닐기, 치환된 카바졸일기, 치환된 디벤조푸라닐기 및 치환된 디벤조티오페닐기 중 적어도 하나의 치환기는, 중수소; 할로겐 원자; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; 아미노기; 아미디노기; 히드라진; 히드라존; 카르복실기나 이의 염; 술폰산기나 이의 염; 인산이나 이의 염; C₁-C₁₀알킬기; C₁-C₁₀알콕시기; 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트릴기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 이미다졸일기, 이미다졸리닐기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 및 인돌일기; 및 중수소 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C₁-C₁₀알킬기 및 C₁-C₁₀알콕시기 중 하나 이상으로 치환된 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트릴기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 이미다졸일기, 이미다졸리닐기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 및 인돌일기; 중에서 선택될 수 있다.

상기 화학식 300 중, 상기 e 및 f는 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수, 또는 0, 1 또는 2일 수 있다. 예를 들어, 상기 e는 1이고, f는 0일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 화학식 300 및 350 중, R₅₁ 내지 R₅₈, R₆₁ 내지 R₆₉ 및 R₇₁ 및 R₇₂는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C₁-C₆₀알킬기, 치환 또는 비치환된 C₂-C₆₀알케닐기, 치환 또는 비치환된 C₂-C₆₀알키닐기, 치환 또는 비치환된 C₁-C₆₀알콕시기, 치환 또는 비치환된 C₃-C₆₀시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴기, 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴옥시기, 또는 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴싸이오기일 수 있다. 예를 들어, 상기 R₅₁ 내지 R₅₈, R₆₁ 내지 R₆₉ 및 R₇₁ 및 R₇₂은 서로 독립적으로, 수소; 중수소; 할로겐 원자; 히드록실기; 시아노기; 니트로기; 아미노기; 아미디노기; 히드라진; 히드라존; 카르복실기나 이의 염; 술폰산기나 이의 염; 인산이나 이의 염; C₁-C₁₀알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등); C₁-C₁₀알콕시기(예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기 등); 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 하나 이상으로 치환된 C₁-C₁₀알킬기 및 C₁-C₁₀알콕시기; 페닐기; 나프틸기; 안트릴기; 플루오레닐기; 파이레닐기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C₁-C₁₀알킬기 및 C₁-C₁₀알콕시기 중 하나 이상으로 치환된 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 플루오레닐기 및 파이레닐기; 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 화학식 300 중, R₅₉는, 페닐기; 나프틸기; 안트릴기; 바이페닐기; 피리딜기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C₁-C₂₀알킬기, 및 치환 또는 비치환된 C₁-C₂₀알콕시기 중 하나 이상으로 치환된 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 바이페닐기 및 피리딜기; 중 하나일 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 300으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 300A로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:

<화학식 300A>

상기 화학식 300A 중, R₅₁, R₆₀, R₆₁ 및 R₅₉에 대한 상세한 설명은 상술한 바를 참조한다.

예를 들어, 상기 정공 주입층(130) 및 상기 정공 수송층(140) 중 적어도 한 층은 하기 화합물 301 내지 320 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:

상기 정공 주입층(130) 및 정공 수송층(140) 중 적어도 하나는, 막의 도전성 등을 향상시키기 위하여 전하-생성 물질을 더 포함할 수 있다.

상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다. 상기 p-도펀트는 퀴논 유도체, 금속 산화물 및 시아노기-함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 p-도펀트의 비제한적인 예로는, 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ) 및 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴논다이메테인(F4-CTNQ) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 390 등과 같은 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

<화합물 390> <F4-CTNQ>

상기 정공 주입층(130) 및 상기 정공 수송층(140) 중 적어도 한 층이 상기 전하-생성 물질을 더 포함할 경우, 상기 전하-생성 물질은 정공 주입층(130) 및 상기 정공 수송층(140) 중 적어도 한 층 중에 균일하게(homogeneous) 분산되거나, 또는 불균일하게 분포될 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.

상기 정공 수송층(140)과 상기 발광층(150) 사이에는 중간층(도 1에는 미도시됨)이 개재될 수 있다. 상기 중간층은 발광층(150)에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 효율을 증가시키는 역할을 수 있다. 상기 중간층은 공지된 정공 주입 재료, 정공 수송 재료 등을 포함할 수 있다. 또는, 상기 중간층은 중간층 하부에 형성된 상기 정공 주입층(130) 및/또는 정공 수송층(140)에 포함된 물질 중 하나와 동일한 물질을 포함할 수 있다.

이어서, 상기 정공 수송층(140) 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 발광층(150)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 발광층(150)을 형성하는 경우, 그 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층(130)의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.

상기 발광층(150)은 공지의 발광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광층(150)은 공지의 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다.

상기 호스트로서, Alq₃, CBP(4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐), PVK(폴리(n-비닐카바졸)), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN), TCTA, TPBI(1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene)), TBADN(3-tert-부틸-9,10-디(나프트-2-일) 안트라센), E3, DSA(디스티릴아릴렌), dmCBP(하기 화학식 참조), 하기 화합물 501 내지 509 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

PVK ADN

또는, 상기 호스트로서, 하기 화학식 400으로 표시되는 안트라센계 화합물을 사용할 수 있다:

<화학식 400>

상기 화학식 400 중, Ar₁₁₁ 및 Ar₁₁₂는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴렌기이고; 상기 Ar₁₁₃ 내지 Ar₁₁₆은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C₁-C₁₀알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴기이고; g, h, i 및 j는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수일 수 있다.

예를 들어, 상기 화학식 400 중, Ar₁₁₁ 및 Ar₁₁₂는 페닐렌기, 나프틸렌기, 페난트레닐렌기 또는 파이레닐렌기; 또는 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 하나 이상으로 치환된 페닐렌기, 나프틸렌기, 페난트레닐렌기, 플루오레닐기, 또는 파이레닐렌기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 화학식 400 중 g, h, i 및 j는 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2일 수 있다.

상기 화학식 400 중, Ar₁₁₃ 내지 Ar₁₁₆은 서로 독립적으로, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 하나 이상으로 치환된 C₁-C₁₀알킬기; 페닐기; 나프틸기; 안트릴기; 파이레닐기; 페난트레닐기; 플루오레닐기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C₁-C₆₀알킬기, C₂-C₆₀알케닐기, C₂-C₆₀알키닐기, C₁-C₆₀알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 파이레닐기, 페난트레닐기 및 플루오레닐기 중 하나 이상으로 치환된 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 파이레닐기, 페난트레닐기 및 플루오레닐기; 및

중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 화학식 400으로 표시된 안트라센계 화합물은 하기 화합물들 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:

또는, 상기 호스트로서, 하기 화학식 401으로 표시되는 안트라센계 화합물을 사용할 수 있다:

<화학식 401>

상기 화학식 401 중 Ar₁₂₂ 내지 Ar₁₂₅에 대한 상세한 설명은 상기 화학식 400의 Ar₁₁₃에 대한 설명을 참조한다.

상기 화학식 401 중 Ar₁₂₆ 및 Ar₁₂₇은 서로 독립적으로, C₁-C₁₀알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기 또는 프로필기)일 수 있다.

상기 화학식 401 중 k 및 l은 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수일 수 있다. 예를 들어, 상기 k 및 l은 0, 1 또는 2일 수 있다.

예를 들어, 상기 화학식 401로 표시된 안트라센계 화합물은 하기 화합물들 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:

상기 발광층은 청색 도펀트, 녹색 도펀트 또는 적색 도펀트를 포함할 수 있다.

에를 들어, 청색 도펀트로서는 하기 화합물들 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

DPAVBi

TBPe

에를 들어, 적색 도펀트로서는 하기 화합물들 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 상기 적색 도펀트로서, 후술한 DCM 또는 DCJTB를 사용할 수도 있다.

에를 들어, 녹색 도펀트로서는 하기 화합물들 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또는 녹색 도펀트로서, 하기 C545T를 사용할 수 있다.

한편, 상기 발광층에 포함될 수 있는 도펀트는 후술하는 바와 같은 Pt-착체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:

또한, 상기 발광층에 포함될 수 있는 도펀트는 후술하는 바와 같은 Os-착체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:

상기 발광층(150)이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 15 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 발광층(150)의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층(150)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.

상기 발광층(150) 상부에는 진공증착법, 또는 스핀코팅법, 캐스트법 등의 다양한 방법을 이용하여 제1혼합층(13) 및 제2혼합층(17)을 차례로 형성하여 제1전자 수송 단위(10)을 형성한다. 상기 제1혼합층(13) 및 제2혼합층(17)을 진공증착법 및 스핀코팅법에 의하여 형성할 경우, 그 조건은 사용하는 화합물에 따라 상이할 것이나, 일반적으로 정공 주입층(13)의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.

상기 제1혼합층(13)은 제1물질 및 제1도펀트를 포함하고, 상기 제2혼합층(17)은 제2물질 및 제2도펀트를 포함한다. 상기 제1도펀트는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1도펀트와 상기 제2도펀트는 서로 동일할 수 있다. 상기 제1혼합층(13) 및 제2혼합층(17)은 상술한 바와 같은 제1도펀트 및 제2도펀트를 각각 포함하므로, 상기 유기 발광 소자는 우수한 전기적 특성(예를 들면, 효율 특성 등)을 가질 수 있다.

상기 제1물질과 상기 제2물질은 서로 상이하다.

예를 들어, 상기 제1물질과 상기 제2물질은 하기 식 1, 2 및 3 중 적어도 하나를 만족할 수 있다:

<식 1>

제1물질의 전자 이동도 ≠ 제2물질의 전자 이동도

<식 2>

제1물질의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 준위의 절대값 ≠ 제2물질의 LUMO 준위의 절대값

<식 3>

제1물질의 HOMO(Highst Occupied Molecular Orbital) 준위의 절대값 ≠ 제2물질의 HOMO 준위의 절대값

상기 제1물질 및 제2물질이 수송하는 전하는 정공 또는 전자일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1물질 및 제2물질은 전자를 수송할 수 있다.

상기 <식 1> 중 제1물질의 전자 이동도와 제2물질의 전자 이동도 측정 조건(예를 들면, 온도, 전계 등)은 서로 동일하다.

일 구현예에 따르면, 상기 제1물질의 전자 이동도는 상기 제2물질의 전자 이동도보다 클 수 있다.

다른 구현예에 따르면, 상기 제1물질의 LUMO 준위의 절대값은 상기 제2물질의 LUMO 준위의 절대값과 동일하거나 작을 수 있다.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1물질의 HOMO 준위의 절대값은 상기 제2물질의 HOMO 준위의 절대값보다 작을 수 있다.

도 2는 도 1의 유기 발광 소자 중 정공 주입층(230) 또는 정공 수송층(240)에 포함된 물질(1), 발광층(150)에 포함된 물질(5), 제1물질(3), 제2물질(7) 및 제1도펀트(4) 각각의 에너지 준위를 나타낸 다이어그램의 일 예이다.

상기 제1물질(3)의 LUMO 준위의 절대값과 상기 발광층에 포함된 물질(5)의 LUMO 준위의 절대값 차이는 0.5eV 이하, 예를 들면, 0.3eV 이하일 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 제1물질(3)의 LUMO 준위의 절대값과 상기 발광층에 포함된 물질(5)의 LUMO 준위의 절대값은 서로 실질적으로 동일할 수 있다.

이로써, 제2전극(180)으로부터 주입된 전자는 전자 주입층(170) 및 전자 수송층(160)을 경유하여 발광층(150)으로 효과적으로 전달될 수 있어, 상기 유기 발광 소자(100)은 고효율을 가질 수 있다.

한편, 상기 제2물질(7)의 HOMO 준위의 절대값은 상기 발광층에 포함된 물질(5)의 HOMO 준위의 절대값보다 클 수 있다.

이로써, 제1전극(120)에서 주입되어 정공은 전자 수송층(160)으로 실질적으로 전달되지 못하게 되어, 엑시톤 퀀칭 등이 방지될 수 있는 바, 상기 유기 발광 소자(100)은 장수명을 가질 수 있다.

상기 제1물질 및 제2물질은 상술한 바를 만족하는 물질들 중에서 선택될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1물질은, 하기 화학식 10A, 10B 및 10C 중 하나로 표시되는 안트라센계 화합물일 수 있다:

<화학식 10A> <화학식 10B>

<화학식 10C>

상기 화학식 10A 내지 10C 중, Ar₄₁ 및 Ar₄₂는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C₂-C₆₀헤테로아릴기일 수 있다.

예를 들어, 상기 Ar₄₁ 및 Ar₄₂는 서로 독립적으로, C₆-C₆₀아릴기 및 C₂-C₆₀헤테로아릴기; 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C₁-C₆₀알킬기, C₁-C₆₀알콕시기, C₂-C₆₀알케닐기, C₂-C₆₀알키닐기, C₆-C₆₀아릴기 및 C₂-C₆₀헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된 C₆-C₆₀아릴기 및 C₂-C₆₀헤테로아릴기; 중 하나일 수 있다.

예를 들어, 상기 Ar₄₁ 및 Ar₄₂는 서로 독립적으로, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 파이레닐기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기 및 피리미디닐기; 및 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 파이레닐기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기 및 피리미디닐기 중 적어도 하나로 치환된 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 파이레닐기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기 및 피리미디닐기; 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 Ar₄₁ 및 Ar₄₂는 서로 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 화학식 10A 내지 10C 중, L₁ 및 L₂는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C₂-C₆₀헤테로아릴렌기일 수 있다.

예를 들어, 상기 L₁ 및 L₂는 C₆-C₆₀아릴렌기 및 C₂-C₆₀헤테로아릴렌기; 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C₁-C₆₀알킬기, C₁-C₆₀알콕시기, C₂-C₆₀알케닐기, C₂-C₆₀알키닐기, C₆-C₆₀아릴기 및 C₂-C₆₀헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된 C₆-C₆₀아릴렌기 및 C₂-C₆₀헤테로아릴렌기; 중 하나일 수 있다.

예를 들어, 상기 L₁ 및 L₂는 서로 독립적으로, 페닐렌기, 나프틸렌기, 안트릴렌기, 파이레닐렌기, 플루오레닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기 및 피리미디닐렌기; 및 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 파이레닐기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기 및 피리미디닐기 중 적어도 하나로 치환된 페닐렌기, 나프틸렌기, 안트릴렌기, 파이레닐렌기, 플루오레닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기 및 피리미디닐렌기; 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 화학식 10A 내지 10C 중, a 및 b는 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2일 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 10A 내지 10C 중 a 및 b는 서로 독립적으로 0 또는 1일 수 있다.

상기 화학식 10A 내지 10C 중 R₁ 및 R₂는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 벤조이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조티아졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 이미다조피리디닐기, 치환 또는 비치환된 퀴놀일기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀일기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸일기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 파이레닐기, 치환 또는 비치환된 크라이세닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기 또는 치환 또는 비치환 페난트레닐기일 수 있다.

예를 들어, 상기 화학식 10A 내지 10C 중 R₁ 및 R₂는, 벤조이미다졸일기, 벤조옥사졸일기, 벤조티아졸일기, 벤조피리미디닐기, 이미다조피리디닐기, 퀴놀일기, 이소퀴놀일기, 퀴나졸일기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 페닐기, 나프틸기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 및 페난트레닐기; 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C₁-C₆₀알킬기, C₁-C₆₀알콕시기, C₂-C₆₀알케닐기, C₂-C₆₀알키닐기, C₆-C₆₀아릴기 및 C₂-C₆₀헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된 벤조이미다졸일기, 벤조옥사졸일기, 벤조티아졸일기, 벤조피리미디닐기, 이미다조피리디닐기, 퀴놀일기, 이소퀴놀일기, 퀴나졸일기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 페닐기, 나프틸기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 및 페난트레닐기; 중 하나일 수 있다.

상기 화학식 10C 중 R₃ 및 R₄는 서로 독립적으로, C₁-C₂₀알킬기 및 C₆-C₂₀아릴기; 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C₁-C₂₀알킬기 및 C₂-C₂₀아릴기 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 상기 R₃ 및 R₄는 서로 독립적으로, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 페닐기 또는 나프틸기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 R₁ 및 R₂는 서로 독립적으로, 하기 화학식 11(1) 내지 11(24) 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:

상기 화학식 11(1) 내지 11(24) 중,

R₁₀은 치환 또는 비치환된 C₁-C₆₀알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴기이고;

Z₄₀은 수소; 중수소; -F; -Cl; -Br; -I; -CN; 히드록실기; -NO₂; 아미노기; 아미디노기; 히드라진; 히드라존; 카르복실기나 이의 염; 술폰산기나 이의 염; 인산이나 이의 염; C₁-C₆₀알킬기, C₁-C₆₀알콕시기, C₆-C₆₀아릴기 및 C₂-C₆₀헤테로아릴기; 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C₁-C₆₀알킬기, C₁-C₆₀알콕시기, C₆-C₆₀아릴기 및 C₂-C₆₀헤테로아릴기; 중 하나이고;

c는 1 내지 5의 정수일 수 있다.

예를 들어, R₁₀은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 플루오레닐기 및 페난트레닐기; 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 플루오레닐기 및 페난트레닐기; 중 하나일 수 있다.

상기 제1물질은 하기 화학식 10A(1) 내지 10A(12), 10B(1) 내지 10B(12) 및 10C(1) 내지 10C(6) 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:

상기 화학식 10A(1) 내지 10A(12), 10B(1) 내지 10B(12) 및 10C(1) 내지 10C(6) 중 L₁, L₂, a, b 및 R₁ 내지 R₄에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다.

일 구현예에 따르면, 상기 제1물질은 상기 화학식 10A(1) 내지 10A(6), 10B(1) 내지 10B(6) 및 10C(1) 내지 10C(6) 중 하나로 표시되고, 상기 화학식 10A(1) 내지 10A(6), 10B(1) 내지 10B(6) 및 10C(1) 내지 10C(6) 중 R₁ 및 R₂는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 벤조이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조티아졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 이미다조피리디닐기, 치환 또는 비치환된 퀴놀일기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀일기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸일기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 또는 치환 또는 비치환된 피라지닐기(예를 들면, 상기 화학식 11(1) 내지 11(22) 중 하나)일 수 있다.

다른 구현예에 따르면, 상기 제1물질은 상기 화학식 10A(1) 내지 10A(6), 10B(1) 내지 10B(6) 및 10C(1) 내지 10C(6) 중 하나로 표시되고, 상기 화학식 10A(1) 내지 10A(6), 10B(1) 내지 10B(6) 및 10C(1) 내지 10C(6) 중 R₁ 및 R₂는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 벤조이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조옥사졸일기, 또는 치환 또는 비치환된 벤조티아졸일기(예를 들면, 상기 화학식 11(1) 내지 11(3) 중 하나)일 수 있다.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1물질은 상기 화학식 10A(7) 내지 10A(12) 및 10B(7) 내지 10B(12) 중 하나로 표시되고, 상기 화학식 10A(7) 내지 10A(12) 및 10B(7) 내지 10B(12) 중 R₁ 및 R₂는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기(예를 들면, 상기 화학식 11(23) 또는 11(24))일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제1물질은 하기 화합물 200 내지 210 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:

<화합물 200> <화합물 201>

<화합물 202> <화합물 203>

<화합물 204> <화합물 205>

<화합물 206> <화합물 207>

<화합물 208> <화합물 209>

<화합물 210>

한편, 상기 제2물질의 예로서, 하기 화학식 20A로 표시되는 화합물을 들 수 있다:

<화학식 20A>

상기 화학식 20A 중, T₁ 내지 T₃는 서로 독립적으로, N 또는 C(R₁₀₀)이되, 상기 R₁₀₀은 수소; 중수소; -F; -Cl; -Br; -I; -CN; 히드록실기; -NO₂; 아미노기; 아미디노기; 히드라진; 히드라존; 카르복실기나 이의 염; 술폰산기나 이의 염; 인산이나 이의 염; C₁-C₆₀알킬기 및 C₁-C₆₀알콕시기; 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C₁-C₆₀알킬기 및 C₁-C₆₀알콕시기; 중 하나일 수 있다.

상기 화학식 20A 중 T₁ 내지 T₃가 모두 N이거나; T₁은 C(R₁₀₀)이고, T₂과 T₃는 N이거나; T₁ 내지 T₃가 모두 C(R₁₀₀)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 화학식 20A 중, Ar₂₀₁ 내지 Ar₂₀₃은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C₂-C₆₀헤테로아릴렌기일 수 있다. 상기 Ar₂₀₁ 내지 Ar₂₀₃은 서로 독립적으로, 페닐렌기, 나프틸렌기, 안트릴렌기, 파이레닐렌기, 플루오레닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기 및 피리미디닐렌기; 및 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 파이레닐기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기 및 피리미디닐기 중 적어도 하나로 치환된 페닐렌기, 나프틸렌기, 안트릴렌기, 파이레닐렌기, 플루오레닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기 및 피리미디닐렌기; 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 화학식 20A 중, p, q 및 r은 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2일 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 20A 중, p, q 및 r은 서로 독립적으로, 0 또는 1일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 화학식 20A 중 Ar₂₁₁ 내지 Ar₂₁₃은, 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C₂-C₆₀헤테로아릴기일 수 있다. 예를 들어, 상기 Ar₂₁₁ 내지 Ar₂₁₃은, 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 벤조이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조티아졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 이미다조피리디닐기, 치환 또는 비치환된 퀴놀일기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀일기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸일기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 파이레닐기, 치환 또는 비치환된 크라이세닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기 또는 치환 또는 비치환 페난트레닐기일 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 Ar₂₁₁ 내지 Ar₂₁₃는 서로 독립적으로 하기 화학식 11(1) 내지 11(26) 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:

상기 화학식 11(1) 내지 11(26) 중 R₁₀, Z₄₀ 및 c에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다.

예를 들어, 상기 화학식 20A의 Ar₂₁₁ 내지 Ar₂₁₃ 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 페난트레닐기일 수 있다.

일 구현예에 따르면, 상기 제2물질은 하기 화학식 20A(1) 또는 20A(2)로 표시되는 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:

<화학식 20A(1)> <화학식 20A(2)>

<화학식 20A(3)>

하기 화학식 20A(1) 내지 20A(3) 중 Ar₂₀₂, Ar₂₀₃, q, r, Ar₂₁₂ 및 Ar₂₁₃에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다.

상기 제2물질은 하기 화합물 600 내지 604 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:

<화합물 600> <화합물 601>

<화합물 602> <화합물 603>

<화합물 604>

상기 제1도펀트 및 제2도펀트는 서로 독립적으로, n-도펀트일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1도펀트 및 제2도펀트는 서로 독립적으로, Li 착체, LiF, CsF, Al₂O₃, SiO₂, Si₃N₄ 또는 Cs₂CO₃일 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 제1도펀트 및 제2도펀트는 서로 독립적으로, 하기 화합물 250 또는 화합물 251일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

<화합물 250> <화합물 251>

상기 제1도펀트와 제2도펀트는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1도펀트와 상기 제2도펀트는 서로 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제1혼합층(13, 23, 33, 43)과 상기 제2혼합층(17, 27, 37, 47)의 두께비는 1:9 내지 9:1, 예를 들면 4:6 내지 6:4일 수 있다. 한편, 상기 제1혼합층(13, 23, 33, 43)의 두께 범위는 30Å 내지 100Å일 수 있고, 상기 제2혼합층(17, 27, 37, 47)의 두께의 두께 범위는 30Å 내지 100Å일 수 있다. 상기 두께비 및 두께 범위를 만족할 경우, 구동 전압 상승없이 고효율 및 장수명 유기 발광 소자를 구현할 수 있다.

상기 제1전자 수송 단위(10), 상기 제2전자 수송 단위(20), 상기 제3전자 수송 단위(30) 및 상기 제4전자 수송 단위(40)의 두께는 서로 동일하거나, 상이할 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.

상기 전자 수송층(160)의 두께는 약 300Å 내지 약 500Å, 예를 들면 약 300Å 내지 약 400Å일 수 있다. 상기 전자 수송층(160)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.

상기 전자 수송층(160) 상부에 음극으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지는 물질인 전자 주입층(170)이 적층될 수 있으며 이는 특별히 재료를 제한하지 않는다.

상기 전자 주입층(170) 형성 재료로는 LiF, NaCl, CsF, Li₂O, BaO 등과 같은 전자 주입층 형성 재료로서 공지된 임의의 물질을 이용할 수 있다. 상기 전자 주입층(170)의 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층(130)의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.

상기 전자 주입층(170)의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층(170)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.

이와 같은 전자 주입층(170) 상부로는 제2전극(180)이 구비되어 있다. 상기 제2전극(180)은 전자 주입 전극인 캐소드(Cathode)일 수 있는데, 이 때, 상기 제2전극 형성용 금속으로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 박막으로 형성하여 투과형 전극을 얻을 수 있다. 한편, 전면 발광 소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 이용한 투과형 전극을 형성할 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.

도 3은 다른 구현예에 따른 유기 발광 소자(200)를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 3의 유기 발광 소자(200)는 기판(210), 제1전극(220), 정공 주입층(230), 정공 수송층(240), 발광층(250), 전자 수송층(260), 전자 주입층(270) 및 제2전극(280)이 차례로 적층된 구조를 갖는다.

상기 전자 수송층(260)은,

- 제1층(11), 제1혼합층(13), 제2층(15) 및 제2혼합층(17)을 포함한 제1전자 수송 단위(10A),

- 제1층(21), 제1혼합층(23), 제2층(25) 및 제2혼합층(27)을 포함한 제2전자 수송 단위(20A),

- 제1층(31), 제1혼합층(33), 제2층(35) 및 제2혼합층(37)을 포함한 제3전자 수송 단위(30A) 및

- 제1층(41), 제1혼합층(43), 제2층(45) 및 제2혼합층(47)을 포함한 제4전자 수송 단위(40A)

가 차례로 적층된 구조(즉, 상기 n = 4임)를 갖는다.

상기 제1층(11, 21, 31, 41)은 상기 제1물질을 포함하고, 제1혼합층(13, 23, 33, 43)은 상기 제1물질 및 상기 제1도펀트를 포함하고, 상기 제2층(15, 25, 35, 45)은 상기 제2물질을 포함하고, 상기 제2혼합층(17, 27, 37, 47)은 제2물질 및 제2도펀트를 포함한다. 여기서, 상기 제1층(11, 21, 31, 41) 및 상기 제2층(15, 25, 35, 45)은 상기 제1도펀트 및 제2도펀트를 포함하지 않는다.

상기 제1층(11, 21, 31, 41)에 포함된 제1물질과 상기 제1혼합층(13, 23, 33, 43)에 포함된 제1물질은 서로 동일할 수 있다.

한편, 상기 제2층(15, 25, 35, 45)에 포함된 제2물질과 상기 제2혼합층(17, 27, 37, 47)에 포함된 제2물질은 서로 동일할 수 있다.

상기 제1층(11, 21, 31, 41)의 두께 범위는 1Å 내지 10Å일 수 있고, 상기 제1혼합층(13, 23, 33, 43)의 두께 범위는 30Å 내지 100Å일 수 있고, 상기 제2층(15, 25, 35, 45)의 두께 범위는 1Å 내지 10Å일 수 있고, 상기 제2혼합층(17, 27, 37, 47)의 두께의 두께 범위는 30Å 내지 100Å일 수 있다. 상기 두께의 범위를 만족할 경우, 구동 전압 상승없이 고효율 및 장수명 특성을 갖는 유기 발광 소자를 구현할 수 있다.

상기 제1전자 수송 단위(10A), 상기 제2전자 수송 단위(20A), 상기 제3전자 수송 단위(30A) 및 상기 제4전자 수송 단위(40A)의 두께는 서로 동일하거나, 상이할 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.

상기 전자 수송층(260)의 두께는 약 300Å 내지 약 500Å, 예를 들면 약 300Å 내지 약 400Å일 수 있다. 상기 전자 수송층(260)의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.

예를 들어, 발광층(150, 250)에 인광 도펀트를 사용할 경우에는 삼중항 여기자 또는 정공이 전자 수송층(160, 260)으로 확산되는 현상을 방지하기 위하여, 상기 정공 수송층(140, 240)과 발광층(150, 250) 사이에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 정공 저지층(HBL)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 정공 저지층을 형성하는 경우, 그 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 될 수 있다. 공지의 정공 저지 재료도 사용할 수 있는데, 이의 예로는, 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체 등을 들 수 있다. 예를 들면, 하기와 같은 BCP를 정공 저지층 재료로 사용할 수 있다.

상기 정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 상기 정공저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.

또는, 전자 주입층(130, 230) 및 전자 수송층(140, 240) 중 어느 하나를 생략할 수 있는 등 다양한 변형예가 가능하다.

도 4는 상기 유기 발광 소자의 일 구현예(이하, "실시예 1의 유기 발광 소자"라 함)의 수명 데이터다. 상기 실시예 1의 유기 발광 소자는, 하기 방법에 따라 제작하였다:

애노드로서 코닝 15Ω/cm² (1200Å) ITO 유리 기판을 50mm x 50mm x 0.7mm크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정하고 진공증착장치에 이 유리기판을 설치하였다.

상기 ITO층 상부에 2-TNATA를 증착하여 600Å 두께의 정공 주입층을 형성한 후, 상기 정공 주입층 상부에 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)를 증착하여 300Å 두께의 정공 수송층을 형성하였다.

이어서, 상기 정공 수송층 상부에 9,10-디-나프탈렌-2-일-안트라센(ADN) 및 4,4'-비스[2-(4-(N,N-디페닐아미노)페닐)비닐]비페닐(DPAVBi)을 중량비 98:2로 공증착하여 300Å 두께의 발광층을 형성하였다.

이 후, 상기 발광층 상부에 화합물 200 및 화합물 250을 공증착하여 45Å 두께의 제1혼합층을 형성하고, 상기 제1혼합층 상부에 화합물 600 및 화합물 250을 공증착하여 45Å 두께의 제2혼합층을 형성하여, 제1전자 수송 단위를 형성하였다. 이어서, 상기 제1전자 수송 단위와 동일한 구조를 갖는 제2전자 수송 단위, 제3전자 수송 단위 및 제4전자 수송 단위를 상기 제1전자 수송 단위 형성 방법과 동일한 방법을 이용하여 상기 제1전자 수송 단위 상부에 차례로 적층하여, 총 360Å 두께의 전자 수송층(즉, n=4임)을 형성하였다.

이어서, 상기 전자 수송층 상부에 LiF를 증착하여 10Å 두께의 전자 주입층을 형성하고, 상기 전자 주입층 상부에 Al을 증착하여 3000Å 두께의 제2전극(캐소드)을 형성함으로써 실시예 1의 유기 발광 소자를 제조하였다.

<화합물 200> <화합물 250>

<화합물 600>

상기 실시예 1의 유기 발광 소자의 구동 전압, 효율, 색좌표, 및 수명을 PR650 Spectroscan Source Measurement Unit.(PhotoResearch사 제품임)을 이용하여 평가하여, 그 결과를 표 1 및 도 4에 나타내었다. 상기 수명 평가는 300cd/m²에서 진행하였다. 도 4 중 y축은 초기 휘도를 100%로 하여 기재한 휘도(%)이다.

	구동 전압 (V)	효율 (Cd/A)	CIEx	CIEy	효율/y
실시예 1의 유기 발광 소자	7.0	3.8	0.151	0.050	76.3

상기 표 1 및 도 4로부터, 실시예 1의 유기 발광 소자는 우수한 효율 및 수명 특성을 가짐을 확인할 수 있다.

이상, 도 1 내지 4를 참조하여, n=4인 유기 발광 소자의 일 구현예를 설명하였으나, 상기 유기 발광 소자 중 n이 4로 한정되는 것은 아님은 물론이다.

본 명세서 중, 비치환된 C₁-C₆₀알킬기(또는 C₁-C₆₀알킬기)의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등과 같은 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 알킬기를 들 수 있고, 치환된 C₁-C₆₀알킬기는 상기 비치환된 C₁-C₆₀알킬기 중 하나 이상의 수소 원자가 중수소; -F; -Cl; -Br; -I; -CN; 히드록실기; 니트로기; 아미노기; 아미디노기; 히드라진; 히드라존; 카르복실기나 이의 염; 술폰산기나 이의 염; 인산이나 이의 염; C₁-C₆₀알킬기; C₁-C₆₀알콕시기; C₂-C₆₀알케닐기; C₂-C₆₀알키닐기; 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 하나 이상으로 치환된 C₁-C₆₀알킬기, C₁-C₆₀알콕시기, C₂-C₆₀알케닐기 및 C₂-C₆₀알키닐기; C₃-C₆₀시클로알킬기; C₆-C₆₀아릴기; C₂-C₆₀헤테로아릴기; C₆-C₆₀아랄킬기; C₆-C₆₀아릴옥시기; 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C₁-C₆₀알킬기, C₁-C₆₀알콕시기, C₂-C₆₀알케닐기, C₂-C₆₀알키닐기, C₆-C₆₀아릴기 및 C₂-C₆₀헤테로아릴기 중 하나 이상으로 치환된 C₃-C₆₀시클로알킬기, C₆-C₆₀아릴기, C₂-C₆₀헤테로아릴기, C₆-C₆₀아랄킬기 및 C₆-C₆₀아릴옥시기; 중 하나로 치환된 것이다.

본 명세서 중 비치환된 C₁-C₆₀알콕시기(또는 C₁-C₆₀알콕시기)는 -OA(단, A는 상술한 바와 같은 비치환된 C₁-C₆₀알킬기임)의 화학식을 가지며, 이의 구체적인 예로서, 메톡시, 에톡시, 이소프로필옥시, 등이 있고, 이들 알콕시기 중 적어도 하나 이상의 수소원자는 상술한 치환된 C₁-C₆₀알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환 가능하다.

본 명세서 중 비치환된 C₂-C₆₀알케닐기(또는 C₂-C₆₀알케닐기)는 상기 비치환된 C₂-C₆₀알킬기의 중간이나 맨 끝단에 하나 이상의 탄소 이중결합을 함유하고 있는 것을 의미한다. 예로서는 에테닐, 프로페닐, 부테닐 등이 있다. 이들 비치환된 C₂-C₆₀알케닐기 중 적어도 하나 이상의 수소원자는 상술한 치환된 C₁-C₆₀알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.

본 명세서 중 비치환된 C₂-C₆₀알키닐기(또는 C₂-C₆₀알키닐기)는 상기 정의된 바와 같은 C₂-C₆₀알킬기의 중간이나 맨 끝단에 하나 이상의 탄소 삼중결합을 함유하고 있는 것을 의미한다. 예로서는 에티닐(ethynyl), 프로피닐(propynyl), 등이 있다. 이들 알키닐기 중 적어도 하나 이상의 수소원자는 상술한 치환된 C₁-C₆₀알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.

본 명세서 중 비치환된 C₆-C₆₀아릴기는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 비치환된 C₆-C₆₀아릴렌기는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 아릴기 및 아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다. 상기 아릴기 및 아릴렌기 중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 치환된 C₁-C₆₀알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.

상기 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴기의 예로는 페닐기, C₁-C₁₀알킬페닐기(예를 들면, 에틸페닐기), C₁-C₁₀알킬비페닐기(예를 들면, 에틸비페닐기), 할로페닐기(예를 들면, o-, m- 및 p-플루오로페닐기, 디클로로페닐기), 디시아노페닐기, 트리플루오로메톡시페닐기, o-, m-, 및 p-톨일기, o-, m- 및 p-쿠메닐기, 메시틸기, 페녹시페닐기, (α,α-디메틸벤젠)페닐기, (N,N'-디메틸)아미노페닐기, (N,N'-디페닐)아미노페닐기, 펜타레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 할로나프틸기(예를 들면, 플루오로나프틸기), C₁-C₁₀알킬나프틸기(예를 들면, 메틸나프틸기), C₁-C₁₀알콕시나프틸기(예를 들면, 메톡시나프틸기), 안트라세닐기, 아즈레닐기, 헵타레닐기, 아세나프틸레닐기, 페나레닐기, 플루오레닐기, 안트라퀴놀일기, 메틸안트릴기, 페난트릴기, 트리페닐레닐기, 피레닐기, 크리세닐기, 에틸-크리세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 클로로페릴레닐기, 펜타페닐기, 펜타세닐기, 테트라페닐레닐기, 헥사페닐기, 헥사세닐기, 루비세닐기, 코로네릴기, 트리나프틸레닐기, 헵타페닐기, 헵타세닐기, 피란트레닐기, 오바레닐기 등을 들 수 있으며, 치환된 C₆-C₆₀아릴기의 예는 상술한 바와 같은 비치환된 C₆-C₆₀아릴기의 예와 상기 치환된 C₁-C₆₀알킬기의 치환기를 참조하여 용이하게 인식할 수 있다. 상기 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴렌기의 예는 상기 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴기의 예를 참조하여 용이하게 인식될 수 있다.

본 명세서 중 비치환된 C₂-C₆₀헤테로아릴기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 1 개 이상의 헤테로원자를 포함하고 나머지 고리원자가 C인 하나 이상의 방향족 고리로 이루어진 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, 비치환된 C₂-C₆₀헤테로아릴렌기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 1 개 이상의 헤테로원자를 포함하고 나머지 고리원자가 C인 하나 이상의 방향족 고리로 이루어진 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 여기서, 상기 헤테로아릴기 및 헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리는 서로 융합될 수 있다. 상기 헤테로아릴기 및 헤테로아릴렌기 중 하나 이상의 수소원자는 상술한 C₁-C₆₀알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.

상기 비치환된 C₂-C₆₀헤테로아릴기의 예에는, 피라졸일기, 이미다졸일기, 옥사졸일기, 티아졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 피리디닐기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조이미다졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 등을 들 수 있다. 상기 비치환된 C₂-C₆₀헤테로아릴렌기의 예는 상기 치환 또는 비치환된 C₂-C₆₀아릴렌기의 예를 참조하여 용이하게 인식될 수 있다.

상기 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴옥시기는 -OA₂(여기서, A₂는 상기 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴기임)를 가리키고, 상기 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴싸이오기는 -SA₃(여기서, A₃는 상기 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴기임)를 가리킨다.

이상, 상기 유기 발광 소자에 대하여, 도 1 내지 4 및 실시예 1의 유기 발광 소자를 참조하여 설명하였으나, 상기 유기 발광 소자가 이에 한정되는 것은 아니다.

100: 유기 발광 소자
110: 기판
120: 제1전극
130: 정공 주입층
140: 정공 수송층
150: 발광층
160: 전자 수송층
170: 전자 주입층
180: 제2전극
10: 제1전자 수송 단위
20: 제2전자 수송 단위
30: 제3전자 수송 단위
40: 제4전자 수송 단위
13, 23, 33, 43: 제1혼합층
17, 27, 37, 47: 제2혼합층

Claims

기판; 상기 기판 상의 제1전극; 상기 제1전극과 대향된 제2전극; 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층; 및 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 개재된 전자 수송층;을 포함하고,
상기 전자 수송층은, 제1물질 및 제1도펀트를 포함한 제1혼합층 및 제2물질 및 제2도펀트를 포함한 제2혼합층을 포함한 전자 수송 단위 n개(여기서, n은 1 이상의 정수임)가 적층된 구조를 갖고,
상기 제1물질과 상기 제2물질은 서로 상이하고, 상기 제1물질과 상기 제2물질은 하기 식 1, 2 및 3 중 적어도 하나를 만족하고,
상기 제2물질은 하기 화학식 20A로 표시되는 화합물인, 유기 발광 소자:
<식 1>
제1물질의 전자 이동도 ≠ 제2물질의 전자 이동도
<식 2>
제1물질의 LUMO 준위의 절대값 ≠ 제2물질의 LUMO 준위의 절대값
<식 3>
제1물질의 HOMO 준위의 절대값 ≠ 제2물질의 HOMO 준위의 절대값
<화학식 20A>

상기 화학식 20A 중,
T₁ 내지 T₃는 서로 독립적으로, N 또는 C(R₁₀₀)이고, 상기 R₁₀₀은 수소; 중수소; -F; -Cl; -Br; -I; -CN; 히드록실기; -NO₂; 아미노기; 아미디노기; 히드라진; 히드라존; 카르복실기나 이의 염; 술폰산기나 이의 염; 인산이나 이의 염; C₁-C₆₀알킬기 및 C₁-C₆₀알콕시기; 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C₁-C₆₀알킬기 및 C₁-C₆₀알콕시기; 중 하나이고;
Ar₂₀₁ 내지 Ar₂₀₃은 서로 독립적으로, 페닐렌기, 나프틸렌기, 파이레닐렌기, 플루오레닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기 및 피리미디닐렌기; 및 페닐기, 나프틸기, 파이레닐기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기 및 피리미디닐기 중 적어도 하나로 치환된 페닐렌기, 나프틸렌기, 파이레닐렌기, 플루오레닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기 및 피리미디닐렌기; 중에서 선택되고;
p, q 및 r은 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고;
Ar₂₁₁ 내지 Ar₂₁₃은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 벤조이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조티아졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 이미다조피리디닐기, 치환 또는 비치환된 퀴놀일기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀일기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸일기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 파이레닐기, 치환 또는 비치환된 크라이세닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기 또는 치환 또는 비치환된 페난트레닐기이고;
상기 치환된 벤조이미다졸일기, 치환된 벤조옥사졸일기, 치환된 벤조티아졸일기, 치환된 벤조피리미디닐기, 치환된 이미다조피리디닐기, 치환된 퀴놀일기, 치환된 이소퀴놀일기, 치환된 퀴나졸일기, 치환된 피리디닐기, 치환된 피리미디닐기, 치환된 피라지닐기, 치환된 페닐기, 치환된 나프틸기, 치환된 파이레닐기, 치환된 크라이세닐기, 치환된 플루오레닐기 및 치환된 페난트레닐기의 적어도 하나의 치환기는,
중수소; -F; -Cl; -Br; -I; -CN; 히드록실기; 니트로기; 아미노기; 아미디노기; 히드라진; 히드라존; 카르복실기나 이의 염; 술폰산기나 이의 염; 인산이나 이의 염; C₁-C₆₀알킬기; C₁-C₆₀알콕시기; C₂-C₆₀알케닐기; C₂-C₆₀알키닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 하나 이상으로 치환된 C₁-C₆₀알킬기, C₁-C₆₀알콕시기, C₂-C₆₀알케닐기 및 C₂-C₆₀알키닐기; C₃-C₆₀시클로알킬기;
C₂-C₆₀헤테로아릴기; C₆-C₆₀아랄킬기; C₆-C₆₀아릴옥시기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C₁-C₆₀알킬기, C₁-C₆₀알콕시기, C₂-C₆₀알케닐기, C₂-C₆₀알키닐기 및 C₂-C₆₀헤테로아릴기 중 하나 이상으로 치환된 C₃-C₆₀시클로알킬기, C₂-C₆₀헤테로아릴기, C₆-C₆₀아랄킬기 및 C₆-C₆₀아릴옥시기;
중에서 선택된다.
제1항에 있어서,
상기 제1물질의 전자 이동도가 상기 제2물질의 전자 이동도보다 큰, 유기 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 제1물질의 LUMO 준위의 절대값과 상기 발광층에 포함된 물질의 LUMO 준위의 절대값 차이가 0.5eV 이하인, 유기 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 제2물질의 HOMO 준위의 절대값이 상기 발광층에 포함된 물질의 HOMO 준위의 절대값보다 큰, 유기 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 제1물질이 하기 화학식 10A, 10B 및 10C 중 하나로 표시되는 안트라센계 화합물인, 유기 발광 소자:
<화학식 10A> <화학식 10B>

<화학식 10C>

상기 화학식 10A 내지 10C 중,
Ar₄₁ 및 Ar₄₂는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C₂-C₆₀헤테로아릴기이고;
L₁ 및 L₂는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C₂-C₆₀헤테로아릴렌기이고;
a 및 b는 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고;
R₁ 및 R₂는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 벤조이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조티아졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 이미다조피리디닐기, 치환 또는 비치환된 퀴놀일기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀일기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸일기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 파이레닐기, 치환 또는 비치환된 크라이세닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기 또는 치환 또는 비치환 페난트레닐기이고;
R₃ 및 R₄는 서로 독립적으로, C₁-C₂₀알킬기 및 C₆-C₂₀아릴기; 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C₁-C₂₀알킬기 및 C₂-C₂₀아릴기; 중 하나이다.
제5항에 있어서,
상기 Ar₄₁ 및 Ar₄₂는 서로 독립적으로, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 파이레닐기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기 및 피리미디닐기; 및 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 파이레닐기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기 및 피리미디닐기 중 적어도 하나로 치환된 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 파이레닐기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기 및 피리미디닐기; 중 하나이고;
상기 L₁ 및 L₂는 서로 독립적으로, 페닐렌기, 나프틸렌기, 안트릴렌기, 파이레닐렌기, 플루오레닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기 및 피리미디닐렌기; 및 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 파이레닐기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기 및 피리미디닐기 중 적어도 하나로 치환된 페닐렌기, 나프틸렌기, 안트릴렌기, 파이레닐렌기, 플루오레닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기 및 피리미디닐렌기; 중 하나인, 유기 발광 소자.
제5항에 있어서,
상기 R₁ 및 R₂가 서로 독립적으로, 하기 화학식 11(1) 내지 11(24) 중 하나인, 유기 발광 소자:

상기 화학식 11(1) 내지 11(24) 중,
R₁₀은 치환 또는 비치환된 C₁-C₆₀알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C₆-C₆₀아릴기이고;
Z₄₀은 수소; 중수소; -F; -Cl; -Br; -I; -CN; 히드록실기; -NO₂; 아미노기; 아미디노기; 히드라진; 히드라존; 카르복실기나 이의 염; 술폰산기나 이의 염; 인산이나 이의 염; C₁-C₆₀알킬기, C₁-C₆₀알콕시기, C₆-C₆₀아릴기 및 C₂-C₆₀헤테로아릴기; 및 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, 히드록실기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C₁-C₆₀알킬기, C₁-C₆₀알콕시기, C₆-C₆₀아릴기 및 C₂-C₆₀헤테로아릴기; 중 하나이고;
c는 1 내지 5의 정수이다.
제5항에 있어서,
상기 제1물질이 하기 화학식 10A(1) 내지 10A(12), 10B(1) 내지 10B(12) 및 10C(1) 내지 10(6) 중 어느 하나로 표시되는, 유기 발광 소자:

상기 화학식 10A(1) 내지 10A(12), 10B(1) 내지 10B(12) 및 10C(1) 내지 10(6) 중 L₁, L₂, a, b, R₁ 내지 R₄에 대한 설명은 제5항에 기재된 바와 동일하다.
제8항에 있어서,
상기 제1물질이 상기 화학식 10A(1) 내지 10A(6), 10B(1) 내지 10B(6) 및 10C(1) 내지 10C(6) 중 하나로 표시되고, 상기 화학식 10A(1) 내지 10A(6), 10B(1) 내지 10B(6) 및 10C(1) 내지 10C(6) 중 R₁ 및 R₂는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 벤조이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조옥사졸일기, 또는 치환 또는 비치환된 벤조티아졸일기인, 유기 발광 소자.
제8항에 있어서,
상기 제1물질이 상기 화학식 10A(7) 내지 10A(12) 및 10B(7) 내지 10B(12) 중 하나로 표시되고, 상기 화학식 10A(7) 내지 10A(12) 및 10B(7) 내지 10B(12) 중 R₁ 및 R₂는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 치환 또는 비치환된 나프틸기인, 유기 발광 소자.
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제1항에 있어서,
T₁ 내지 T₃가 모두 N이거나; T₁은 C(R₁₀₀)이고, T₂과 T₃는 N이거나; T₁ 내지 T₃가 모두 C(R₁₀₀)인, 유기 발광 소자.
삭제
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제1항에 있어서,
상기 제1도펀트 및 제2도펀트가 서로 독립적으로, Li 착체, LiF, CsF, Al₂O₃, SiO₂, Si₃N₄ 또는 Cs₂CO₃인, 유기 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 제1도펀트 및 제2도펀트가 서로 독립적으로, 하기 화합물 250 또는 화합물 251인, 유기 발광 소자:
<화합물 250> <화합물 251>
제1항에 있어서,
상기 제1도펀트 및 제2도펀트가 서로 동일한, 유기 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 제1혼합층과 상기 제2혼합층의 두께비는 1:9 내지 9:1인, 유기 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 n이 4인, 유기 발광 소자.
제1항에 있어서,
상기 전자 수송 단위가 상기 제1물질을 포함한 제1층 및 상기 제2물질을 포함한 제2층을 더 포함하되, 상기 제1층 및 상기 제2층은 상기 제1도펀트 및 상기 제2도펀트를 비포함하고, 상기 전자 수송 단위는 상기 제1층, 상기 제1혼합층, 상기 제2층 및 상기 제2혼합층이 순서대로 적층된 구조를 갖는, 유기 발광 소자.