KR102013506B1 - 유기전계발광소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기전계발광소자에 관한 것으로서, 그 유기전계발광소자에는 발광층이 포함되며, 상기 발광층의 주체 재료는 열활성화 지연 형광재료 중의 한가지를 포함하고, 상기 주체 재료는 염료가 혼합되며 상기 염료는 적어도 한가지 인광 염료를 포함한다. 본 발명은 열활성화 지연 형광재료를 선택하며, 해당 재료의 삼중항 에너지 준위와 단일항 에너지 준위는 차이(ΔEST)가 비교적 작다. 해당 재료를 인광 주체로 이용하고 일부 삼중항 여기자의 에너지 준위를 단일항 여기자로 수송하여 전체 삼중항 여기자는 수량이 비교적 적다. 따라서 삼중항 여기자 농도가 낮아지고 복합 영역이 좁아지어 여기자가 전하수송층으로 진입하는 확률을 효과적으로 낮추었을 뿐만 아니라 복합 영역이 좁아지어 N형 혼합제가 여기자 복합 영역으로 확산되는 것을 효과적으로 방지한다. 이와 동시에 해당 주체 재료를 이용하여 소자가 비교적 낮은 작동 전압에 대응한다.

Description

유기전계발광소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE}
본 발명은 유기전계발광소자 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게, 발광층에 신형 주체 재료를 이용하는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
유기전계발광소자는 형태가 얇고 면적이 크며 전고체화, 유연성 등 장점을 가지고 있으므로 사람들로부터 많은 주목을 받고 있다. 유기 전계 백광 소자 또한 고체 조명 광원, 액정 백라이트 등 면에서 거대한 잠재력을 가지고 있으므로 분야 기술자들의 연구 핫이슈로 부상되었다.
지난 세기 50년대부터 Bernanose.A 등 분야 기술자들은 이미 유기전계발광소자(OLED)에 대한 연구를 시작하였다. 최초로 연구한 재료는 안트라센 단결정이다. 단결정은 두께가 두꺼운 폐단이 존재하므로 필요한 작동 전압이 아주 높다. 1987년에 이르러서야 미국 Eastman Kodak 회사의 등청운(C.W.Tang)과 Vanslyke가 구조가 ITO/Diamine/Alq3/Mg:Ag인 유기 소분자 전계 발광소자를 공개하였는바, 소자는 10볼트 작동 전압하에서 휘도가 1000 cd/m2에 달하고 외부 양자 효율이 1.0 %에 달하였다. 전계 발광에 대한 연구는 과학가들로부터 많은 주목을 받아왔는 바, 업계 기술자들은 유기전계발광소자를 디스플레이에 이용할 수 있는 가능성을 발견하였으며 이로부터 유기전계발광소자에 대한 연구와 산업화의 서막이 열렸다. 유기 발광 재료 시스템에는 형광 시스템과 인광 발광 시스템이 포함된다. 그 중 형광 시스템은 단일항 여기자 에너지만 이용하지만 인광 시스템은 삼중항 상태 여기자 에너지도 동시에 이용할 수 있다.
기존에는 인광 염료를 발광층의 유기전계발광소자(OLED)로 이용하였다. 삼중항 여기자는 수명이 단일항 여기자보다 길므로 삼중항 여기자의 수송 거리는 단일항 여기자의 수송 거리보다 길다(NATURE|Vol 440|13 April 2006). 삼중항 여기자는 수송층에 진입하면 에너지 손실이 발생된다. 통상적으로 삼중항 여기자를 발광층 속에 제약하기 위하여 발광층 양쪽에 차단층 구조를 마련하여야 한다(film.Phys. Rev. B 66, 14422-14428 (1999)). 이와 동시에, N형 혼합 OLED전자 수송층 구조에 차단층을 설치하여 N형 혼합제가 발광층에 진입하여 여기자가 담금질되는 것을 방지하였지만 차단층이 추가됨에 따라 소자의 구조가 복잡해지었다.
상술한 바와 같이, 인광 발광층과 수송층 사이에 차단층을 추가하는 방법은 일정한 정도에서 여기자가 수송층에 진입하는 것을 제약하고 N형 혼합제가 발광층으로 이동하는 것을 차단하였지만 소자의 구조가 복잡해지었다.
종래기술의 상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 열활성화 지연 형광재료를 선택하였다. 해당 재료의 삼중항 에너지 준위는 단일항 에너지 준위와 차이(ΔEST)가 작아 ΔEST<0.3 eV며, 바람직하게 ΔEST<0.15 eV다. 해당 재료를 인광 주체 재료로 이용하고 일부 삼중항 여기자의 에너지 준위를 단일항 여기자로 이전시키며 전체 삼중항 여기자의 수량이 감소된다. 따라서, 삼중항 여기자의 농도가 낮아지고 발광 복합 영역이 좁아지었으며 여기자가 전하 수송층에 진입하는 확률이 효과적으로 낮아졌을 뿐만 아니라 복합 영역이 좁아져 N형 혼합제가 여기자 복합 영역으로 확산되는 것을 효과적으로 방지하였다. 또한 해당 재료를 인광 재료로 이용하여 소자가 비교적 낮은 작동 전압에 대응하게 되었다.
본 발명의 유기전계발광소자는 발광층을 포함하며, 상기 발광층의 주체 재료는 열활성화 지연 형광재료 중의 한가지를 포함하고, 상기 주체 재료는 염료가 혼합되며 상기 염료는 적어도 한가지 인광 염료를 포함한다.
바람직하게, 상기 염료는 인광 염료 또는 두가지 이상 인광 염료의 조합으로 구성되거나 또는 인광 염료와 형광 염료의 조합으로 구성된다.
바람직하게, 상기 형광 염료가 발광층에 혼합되는 질량 백분율이 1%~5%다.
바람직하게, 상기 인광 염료가 발광층에 혼합되는 질량 백분율이 1%~15%다.
바람직하게, 상기 인광 염료가 발광층에 혼합되는 질량 백분율이 10%다.
바람직하게, 상기 열활성화 지연 형광재료의 삼중항 에너지 준위와 단일항 에너지 준위의 차이는 0.3 eＶ보다 작으며, 바람직하게, 0.15 eＶ보다 작다.
바람직하게, 상기 열활성화 지연 형광재료의 lumo 에너지 준위와 homo에너지 준위는 그 분자 구조 중의 상이한 라디칼 그룹 위에 분포된다.
바람직하게, 상기 열활성화 지연 형광재료는 전하 이동 천이가 존재하는 재료로서, 열활성화 지연 형광재료에는 공여체 라디칼 그룹과 수용체 라디칼 그룹이 동시에 존재하며,
상기 공여체 라디칼 그룹 유닛은 1개 공여체 라디칼 그룹 또는 2개 이상 공여체 라디칼 그룹이 연결되어 구성된 라디칼 그룹이며;
상기 수용체 라디칼 그룹 유닛은 1개 수용체 라디칼 그룹 또는 2개 이상 수용체 라디칼 그룹이 연결되어 구성된 라디칼 그룹이며;
상기 공여체 라디칼 그룹은 인돌로카르바졸기, 카르바졸기, 디카르바졸기, 트라이페닐아민기, 티오펜기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기 또는 페닐기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 인돌로카르바졸기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기 또는 페닐기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 카르바졸기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기 또는 페닐기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 디카르바졸기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기 또는，페닐기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 트라이페닐아민기 또는，C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기 또는，페닐기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 티오펜기；로부터 선택하며;
상기 수용체 라디칼 그룹은 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 피렌일기, 트리아진일기, 벤조이미다졸기, 시안기, 피리딜기, 술포닐기, 페난트렌 이미다졸기, 나프탈렌 티아졸일기, 벤조치아조릴기, 옥사디아졸기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 나프틸기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 안트릴기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 페난트릴기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 피렌일기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 트리아진일기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 벤조이미다졸기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 피리딜기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 술포닐기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 페난트렌 이미다졸기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 나프탈렌 티아졸일기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 벤조치아조릴기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 옥사디아졸기；로부터 선택한하며;
그 중, 한가지 또는 여러가지 상기 공여체 라디칼 그룹 유닛과 한가지 또는 여러가지 상기 수용체 라디칼 그룹 유닛은 직접 연결되어 주체 재료를 구성하거나; 또는 한가지 또는 여러가지 상기 공여체 라디칼 그룹 유닛과 한가지 또는 여러가지 상기 수용체 라디칼 그룹 유닛이 각각 사슬 라디칼 그룹과 연결되어 주체 재료를 구성한다. 상기 사슬 라디칼 그룹은 입체 장해 구조를 구비하는 라디칼 그룹이다.
바람직하게, 한가지 또는 여러가지 공여체 라디칼 그룹 유닛과 한가지 또는 여러가지 수용체 라디칼 그룹 유닛이 각각 사슬 라디칼 그룹과 연결되어 열활성화 지연 형광재료를 구성하거나; 또는 한가지 또는 두가지 수용체 라디칼 그룹 유닛이 한가지 또는 두가지 공여체 라디칼 그룹 유닛과 직접 연결되어 열활성화 지연 형광재료를 구성한다.
바람직하게, 상기 사슬 라디칼 그룹은 스피로플루오렌기, 페닐기, 디페닐기 및 C1-6의 알킬기 또는 페닐기의 그 중 적어도 한가지가 대체한 스피로플루오렌기 및 C1-6의 알킬기 또는 페닐기의 그 중 적어도 한가지가 대체한 페닐기 및 C1-6의 알킬기 또는 페닐기의 그 중 적어도 한가지가 대체한 디페닐기；로부터 선택한다.
바람직하게, 상기 공여체 라디칼 그룹은 아래 라디칼 그룹으로부터 선택한다.
Figure 112017064398811-pct00001
，
Figure 112017064398811-pct00002
，
Figure 112017064398811-pct00003
，
Figure 112017064398811-pct00004
，
Figure 112017064398811-pct00005
，
Figure 112017064398811-pct00006
，
Figure 112017064398811-pct00007
，
Figure 112017064398811-pct00008
，
Figure 112017064398811-pct00009
，
Figure 112017064398811-pct00010
，
Figure 112017064398811-pct00011
，
Figure 112017064398811-pct00012
，
Figure 112017064398811-pct00013
，
Figure 112017064398811-pct00014
，
Figure 112017064398811-pct00015
，
Figure 112017064398811-pct00016
바람직하게, 상기 수용체 라디칼 그룹은 아래 라디칼 그룹으로부터 선택한다.
Figure 112017064398811-pct00017
，
Figure 112017064398811-pct00018
，
Figure 112017064398811-pct00019
，
Figure 112017064398811-pct00020
，
Figure 112017064398811-pct00021
，
Figure 112017064398811-pct00022
，
Figure 112017064398811-pct00023
，
Figure 112017064398811-pct00024
，
Figure 112017064398811-pct00025
또는
Figure 112017064398811-pct00026
바람직하게, 상기 열활성화 지연 형광재료는 아래 구조로 구성된다.
Figure 112017064398811-pct00027
，
Figure 112017064398811-pct00028
，
1-1 1-2
Figure 112017064398811-pct00029
，
Figure 112017064398811-pct00030
，
1-3 1-4
Figure 112017064398811-pct00031
，
Figure 112017064398811-pct00032
，
1-5 1-6
Figure 112017064398811-pct00033
，
Figure 112017064398811-pct00034
，
1-7 1-8
Figure 112017064398811-pct00035
，
Figure 112017064398811-pct00036
，
1-9 1-10
Figure 112017064398811-pct00037
，
Figure 112017064398811-pct00038
，
1-11 1-12
Figure 112017064398811-pct00039
，
Figure 112017064398811-pct00040
2-1 2-2
Figure 112017064398811-pct00041
，
Figure 112017064398811-pct00042
2-3 2-4
Figure 112017064398811-pct00043
，
Figure 112017064398811-pct00044
，
2-5 2-6
Figure 112017064398811-pct00045
，
Figure 112017064398811-pct00046
2-7 2-8
Figure 112017064398811-pct00047
，
Figure 112017064398811-pct00048
，
2-9 2-10
Figure 112017064398811-pct00049
，
Figure 112017064398811-pct00050
，
2-11 2-12
Figure 112017064398811-pct00051
，
2-13
Figure 112017064398811-pct00052
，
Figure 112017064398811-pct00053
，
2-14 2-15
Figure 112017064398811-pct00054
，
Figure 112017064398811-pct00055
，
3-1 3-2
Figure 112017064398811-pct00056
，
Figure 112017064398811-pct00057
，
3 -3 3-4
Figure 112017064398811-pct00058
，
Figure 112017064398811-pct00059
,
3-5 3-6，
Figure 112017064398811-pct00060
,
3-7
Figure 112017064398811-pct00061
,
3-8
Figure 112017064398811-pct00062
，
3-9
Figure 112017064398811-pct00063
，
3-10
Figure 112017064398811-pct00064
，
3-11
Figure 112017064398811-pct00065
3-12
본 발명의 유기전계발광소자는 기판 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층, 정공수송층, 상기 발광층, 전자수송층 및 음극으로 구성되거나; 또는 기판 위에 순서대로 중첩 증착된 음극, 전자수송층，상기 발광층, 정공수송층, 정공주입층과 음극으로 구성된다.
본 발명은 아래 기술효과에 도달할 수 있다.
1. 본 발명의 유기전계발광소자는 그 발광층의 인광 주체 재료는 열활성화 지연 형광 재로(TADF재료)로 선택한다. 해당 재료의 삼중항 에너지 준위와 단일항 에너지 준위는 차이가 비교적 작다(ΔEST<0.3 eV, 바람직하게, ΔEST<0.15 eV). 주체 재료로부터 염료로 에너지를 수송하는 과정에서 TADF재료의 일부 삼중항 에너지는 단일항 에너지로 전환될 수 있으며 전체 삼중항 여기자의 수량이 비교적 적어 여기자의 복합 영역이 좁아진다. 따라서, 여기자는 수송층에 진입할 수 없으며 N형 혼합제도 여기자 복합 영역으로 확산되지 않는다.
2. 본 발명의 유기전계발광소자는 그 발광층이 TADF재료를 인광 주체 재료로 이용하기 때문에 여기자 차단층을 구비하지 않아도 가능하여 소자 구조와 제조 공법을 간소화하였다.
3. 종래의 인광 주체 재료는 비교적 높은 삼중항 에너지 준위가 필요하는 동시에 삼중항과 단일항의 에너지 준위가 비교적 높다. 따라서 단일항 에너지 준위가 아주 높고 재료의 금지대 폭이 아주 넓어 해당 재료를 주체 재료로 이용하면 최종적으로 소자 작동 전압이 높아진다. 하지만 TADF재료를 인광 주체 재료로 이용하면 자체의 삼중항과 단일항의 에너지 준위가 비슷하고 재료의 금지대 폭이 좁아 소자의 작동 전압을 효과적으로 낮출 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 실시예1의 OLED구조 예시도다.
도2는 종래 기술에서 기존의 인광 주체 재료에 혼합된 인광 염료의 에너지 수송과정 예시도다.
도3은 본 발명의 TADF재료를 인광 주체 재료로 이용하여 혼합한 인광 염료의 에너지 수송과정 예시도다.
도4는 인용예1의 OLED구조 예시도다.
도5는 인용예2의 OLED구조 예시도다.
도6은 인용예3의 OLED구조 예시도다.
아래에서 도면과 구체적인 실시예를 결합하여 본 분야의 통상 지식을 가진 자들이 본 발명을 보다 잘 이해하고 실시할 수 있도록 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 설명하는 과정에서 제시된 예시적 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 이용되었으며 본 발명에 대한 한정을 목적으로 하지 않는다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 아래 실시방식에서 유기전계발광소자의 구조는 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극(미도시) , 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 전자수송층(5) 및 음극(미도시)으로 구성되었다. 그 중 발광층(3)은 열활성화 지연 형광재료를 주체 재료로 선택하며, 그 중 혼합 염료에서 염료는 적어도한 한가지 인광 염료를 포함한다.
도2와 도3을 결합하여 본 발명 발광층 중의 에너지 수송과정에 대해 아래와 같이 설명한다.
도2에 도시된 바와 같이, 종래기술의 발광층은 기존 인광 주체 재료에 인광 염료를 혼합하였으며, 기존 인광 주체 재료의 삼중항 에너지 준위와 단일항 에너지 준위는 차이가 비교적 크다. 그 에너지 수소과정은 아래와 같다. 즉, 주체 재료 단일항 에너지 준위(S1H)의 에너지를 인광 염료의 단일항 에너지 준위(S1D)로 수송하고 주체 재료의 삼중항 에너지 준위(T1H)의 에너지를 인광 염료의 삼중항 에너지 준위(T1D)로 수송한다. 삼중항 여기자의 수명이 단일항 여기자의 수명보다 길기 때문에 삼중항 여기자의 수송 거리가 단일항 여기자의 수송 거리보다 길다. 또한 삼중항이 OLED의 수송층에 진입하여 에너지 손실이 초래된다.
열활성화 지연 형광재료(TADF재료)를 주체 재료로 이용하는 삼중항 에너지 준위는 단일항 에너지 준위와 차이가 비교적 작다(ΔEST<0.3 eV, 바람직하게, ΔEST<0.15 eV). 도3에 도시한 바와 같이, TADF재료를 주체로 이용하고 인광 염료를 혼합하는 발광층에서, 주체 재료로부터 염료로 에너지를 수송하는 과정에서 TADF재료의 일부 삼중항 에너지 준위(T1H)가 단일항 에너지 준위(S1H)로 전환된 다음 주체인 단일항 에너지 준위의 에너지를 다시 염료의 단일항 에너지 준위(S1D)로 수송한다. 주체의 삼중항 에너지 준위 에너지는 염료의 삼중항 에너지 준위(T1D)로 전송한다. 이와 같이, 전체 삼중항 여기자의 수량은 비교적 적어 여기자의 복합 영역이 좁아진다(도면1에 도시한 바와 같이 발광층(3) 중의 일부만 여기자 복합 영역(3.1)이고 도면6에 도시한 바와 같이 기존 구조에서는 발광층(3) 전부가 모두 여기자 복합 영역(3.1) 임). 이와 같이, 여기자는 수송층에 다시 진입하지 않으며 N형 혼합제도 발광층(3)의 여기자 복합 영역에 확산되지 않는다.
TADF재료를 인광 주체 재료로 이용하면 여기자 이전 반경이 줄어든다. 종래 기술의 인광 주체 재료, 특히 푸른색과 녹색 인광 주체 재료는 비교적 높은 삼중항 에너지 준위를 구비하여야 하며 삼중항과 단일항의 에너지 준위가 비교적 높다. 단일항 에너지 준위가 비교적 높기 때문이다. 금지대가 넓은 해당 재료를 발광 주체 재료로 이용하는 경우 작동 전압이 높은 폐단이 있다. 하지만 TADF재료를 인광 주체 재료로 이용하는 경우에는 소자의 작동 전압을 효과적으로 낮출 수 있다.
본 발명에 따른 열활성화 지연 형광재료의 단일항과 삼중항의 에너지 준위 차이는 (ΔEST)<0.3 eＶ이며, 바람직하게, 0.15 eV보다 작다.
보다 상세하게, 본 발명에서 주체 재료로 이용되는 열활성화 지연 형광재료는:
삼중항과 단일항의 에너지 차이가 비교적 작은 재료로서, 대응 분자의 HOMO궤도가 LOMO궤도와 분리되어야 한다. 해당 재료는 통상적으로 공여체 라디칼 그룹 유닛과 수용체 라디칼 그룹 유닛를 포함한다.
본 발명의 열활성화 지연 형광재료는 전하 이동 천이가 존재하는 재료이며 열활성화 지연 형광재료에 공여체 라디칼 그룹 유닛과 수용체 라디칼 그룹 유닛이 동시에 존재한다. 그 중, 공여체 라디칼 그룹 유닛은 1개 공여체 라디칼 그룹 또는 2개 이상 공여체 라디칼 그룹이 연결되어 구성된 라디칼 그룹이고 수용체 라디칼 그룹 유닛은 1개 수용체 라디칼 그룹 또는 2개 이상 수용체 라디칼 그룹이 연결되어 구성된 라디칼 그룹이다.
보다 상세하게, 주체 재료의 구조는 donor-connection-acceptor또는 donor-acceptor-donor의 구조 등일 수 있다.
공여체 라디칼 그룹은 인돌로카르바졸기, 카르바졸기, 디카르바졸기, 트라이페닐아민기, 티오펜기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기 또는 페닐기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 인돌로카르바졸기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기 또는 페닐기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 카르바졸기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기 또는 페닐기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 디벤조퓨란 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기 또는 페닐기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 트라이페닐아민기 또는 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기 또는 페닐기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 티오펜기;로부터 선택하며;
수용체 라디칼 그룹은 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 피렌일기, 트리아진일기, 벤조이미다졸기, 시안기, 피리딜기, 술포닐기, 페난트렌 이미다졸기, 나프탈렌 티아졸일기, 벤조치아조릴기, 옥사디아졸기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 나프틸기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 안트릴기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 페난트릴기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 피렌일기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 트리아진일기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 벤조이미다졸기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 피리딜기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 술포닐기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 페난트렌 이미다졸기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 나프탈렌 티아졸일기 및 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 벤조치아조릴기 또는 C1-6의 알킬기, 메톡실기, 에톡실기, 페닐기 또는 피리딜기 중 한가지 이상 라디칼 그룹이 대체한 옥사디아졸기;로부터 선택하며;
그 중, 한가지 또는 여러가지 상기 공여체 라디칼 그룹 유닛과 한가지 또는 여러가지 상기 수용체 라디칼 그룹 유닛은 직접 연결되어 열활성화 지연 형광재료를 구성하거나; 또는 한가지 또는 여러가지 상기 공여체 라디칼 그룹 유닛과 한가지 또는 여러가지 상기 수용체 라디칼 그룹 유닛이 각각 사슬 라디칼 그룹과 연결되어 열활성화 지연 형광재료를 구성한다. 상기 사슬 라디칼 그룹은 입체 장해 구조를 구비하는 라디칼 그룹이다.
상기 사슬 라디칼 그룹은 바람직하게, 스피로플루오렌기, 페닐기, 디페닐기 및 C1-6의 알킬기 또는 페닐기 중 적어도 한가지가 대체한 스피로플루오렌기 및 C1-6의 알킬기 또는 페닐기 중 적어도 한가지가 대체한 페닐기 또는 C1-6의 알킬기 또는 페닐기 중 적어도 한가지가 대체한 디페닐기; 로부터 선택한다.
공여체 라디칼 그룹은 바람직하게 아래 구조로부터 선택한다.
Figure 112017064398811-pct00066
，
Figure 112017064398811-pct00067
，
Figure 112017064398811-pct00068
，
Figure 112017064398811-pct00069
，
Figure 112017064398811-pct00070
，
Figure 112017064398811-pct00071
，
Figure 112017064398811-pct00072
，
Figure 112017064398811-pct00073
，
Figure 112017064398811-pct00074
，
Figure 112017064398811-pct00075
，
Figure 112017064398811-pct00076
，
Figure 112017064398811-pct00077
，
Figure 112017064398811-pct00078
，
Figure 112017064398811-pct00079
，
Figure 112017064398811-pct00080
， 또는
Figure 112017064398811-pct00081
수용체 라디칼 그룹은 바람직하게 아래 구조로부터 선택한다.
Figure 112017064398811-pct00082
，
Figure 112017064398811-pct00083
，
Figure 112017064398811-pct00084
，
Figure 112017064398811-pct00085
，
Figure 112017064398811-pct00086
，
Figure 112017064398811-pct00087
，
Figure 112017064398811-pct00088
，
Figure 112017064398811-pct00089
，
Figure 112017064398811-pct00090
또는
Figure 112017064398811-pct00091
보다 상세하게, 열활성화 지연 형광재료는 아래 구조의 화합물로부터 선택한다.
Figure 112017064398811-pct00092
1-1(Chem. Commun., 2012, 48, 9580-9582)
Figure 112017064398811-pct00093
1-2 (Angew. Chem. Int. Ed.，2012,51,11311-11315)
Figure 112017064398811-pct00094
1-3(Chem. Commun. 2012，48,11392-11394)
Figure 112017064398811-pct00095
1-4(J. Mater. Chem. C, 2013,1, 4599-4604)
Figure 112017064398811-pct00096
1-5(J. Mater. Chem. C, 2013,1, 4599-4604)
Figure 112017064398811-pct00097
1-6 (Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15, 15850)
Figure 112017064398811-pct00098
1-7(ΔEST=0.11, Gaussian 03/TD-DFT를 이용하여 계산함)
Figure 112017064398811-pct00099
1-8(ΔEST=0.14, Gaussian 03/TD-DFT를 이용하여 계산함)
Figure 112017064398811-pct00100
1-9 (Nature, 2012,492,234)
Figure 112017064398811-pct00101
1-10(Nature, 2012,492,234)
Figure 112017064398811-pct00102
1-11(Nature, 2012,492,234)
Figure 112017064398811-pct00103
1-12(ΔEST=0.21, Gaussian 03/TD-DFT를 이용하여 계산함)
Figure 112017064398811-pct00104
2-1(ΔEST=0.15, Gaussian 03/TD-DFT를 이용하여 계산함)
Figure 112017064398811-pct00105
2-2(ΔEST=0.04, Gaussian 03/TD-DFT를 이용하여 계산함)
Figure 112017064398811-pct00106
2-3
Figure 112017064398811-pct00107
2-4 (J. AM. Chem. Soc. 2012, 134, 14706-14709)
Figure 112017064398811-pct00108
2-5 (J. AM. Chem. Soc. 2012, 134, 14706-14709)
Figure 112017064398811-pct00109
2-6(Chem. Mater., 2013, 25 (18), pp 3766-3771)
Figure 112017064398811-pct00110
2-7(ΔEST=0.07, Gaussian 03/TD-DFT를 이용하여 계산함)
Figure 112017064398811-pct00111
2-8(ΔEST=0.16, Gaussian 03/TD-DFT를 이용하여 계산함)
Figure 112017064398811-pct00112
2-9(ΔEST=0.09, Gaussian 03/TD-DFT를 이용하여 계산함)
Figure 112017064398811-pct00113
2-10(PRL，2013，110,247401)
Figure 112017064398811-pct00114
2-11(ΔEST=0.06, Gaussian 03/TD-DFT를 이용하여 계산함)
Figure 112017064398811-pct00115
2-12(Appl. Phys. Lett., 2012, 101, 093306)
Figure 112017064398811-pct00116
2-13(Phys. Chem. Chem. Phys. 2013,15,15850)
Figure 112017064398811-pct00117
2-14(J. Mater. Chem. C, 2013,1, 4599-4604)
Figure 112017064398811-pct00118
2-15 (J. Mater. Chem. C, 2013,1, 4599-4604)
Figure 112017064398811-pct00119
，
Figure 112017064398811-pct00120
，
3-1 (CC, DOI: 10.1039/c3cc47130f) 3-2(CC, DOI: 10.1039/c3cc47130f)
Figure 112017064398811-pct00121
3-3(CT상태 ΔEST=0.03, 국재 상태 단일항과 삼중항의 에너지 준위 차이는 1.1 eV이며, Gaussian 03/TD-DFT를 이용하여 계산함)
Figure 112017064398811-pct00122
3-4(CT상태 ΔEST=0.05, 국재 상태 단일항과 삼중항의 에너지 준위 차이는 1.2 eV이며, Gaussian 03/TD-DFT를 이용하여 계산함)
Figure 112017064398811-pct00123
3-5(CT상태 ΔEST=0.01, 국재 상태 단일항과 삼중항의 에너지 준위 차이는 1.4 eV며, Gaussian 03/TD-DFT를 이용하여 계산함)
Figure 112017064398811-pct00124
3-6 (AFM, DOI: 10.1002/adfm.201301750)
Figure 112017064398811-pct00125
,
3-7
Figure 112017064398811-pct00126
,
3-8
Figure 112017064398811-pct00127
，
3-9
Figure 112017064398811-pct00128
，
3-10
Figure 112017064398811-pct00129
，
3-11
Figure 112017064398811-pct00130
3-12
본 출원 관련 화합물의 합성:
1. 화합물1-7의 합성
Figure 112017064398811-pct00131
1-7a의 합성
3.34 g 카르바졸, 3.22 g 3,6-디브로모카르바졸, 0.5 g CuI, 0.5g 페난트롤린과 5.2 g 탄산칼륨을 100 ml 둥근 바닥 플라스크 안에 넣고，60 ml의 DMF를 첨가한 후 질소 환경에서 가열하여 48시간 동안 환류반응을 실시한다. 반응액을 물에 쏟아붓은 후 압력을 낮추고 여과하여 고체를 얻는다. 고체는 색층 분석 칼럼 분리에 의해 1-7a를 얻으며 생성율은 30%다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 498 [M+H]+, 원소 분석: C36H23N3: C: 86.90, H: 4.66, N: 8.44.
1-7b의 합성
3.11 g 트리브로모벤젠, 2.48 g p-메틸티오페놀, 6 g 탄산칼륨과 1 g 요오드화 구리를 100 ml 둥근 바닥 플라스크 안에 넣고，50 ml의 DMF를 첨가한 후，질소 환경에서 100℃로 24시간 가열한다. 반응액을 물에 쏟아붓은 후 압력을 낮추고 여과하여 고체를 얻는다. 고체는 색층 분석 칼럼 분리에 의해 1-7b를 얻으며 생성율은 60%다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 401 [M+H]+, 원소 분석: C20H17BrS, C:59.85, H:4.27.
1-7c의 합성
얼음이 투하된 수조에서, 30 ml에 용해된 1-7b를 1 g mCPBA의 다이클로로메테인 용액에 천천히 똑똑 떨구며 얼음이 투하된 수조 환경에서 전부 첨가한 후 12시간 반응시킨다. 고체는 색층 분석 칼럼 분리에 의해 1-7c을 얻으며 생성율은 99%다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 465 [M+H]+, 원소 분석: C20H17BrO4S2, C: 86.90, H: 4.66, N: 8.44.
1-7의 합성
4.97 g 1-7a, 4.63 g 1-7b, 0.5 g CuI, 0.5 g 페난트롤린과 5.2 g 탄산칼륨을 100 ml의 둥근 바닥 플라스크 안에 넣고 60 ml의 DMF를 첨가하여 질소 환경에서 가열한 후 48시간 동안 환류반응을 실시한다. 반응액을 물에 쏟아붓은 후 압력을 낮추고 여과하여 고체를 얻는다. 고체는 색층 분석 칼럼 분리에 의해 1-7을 얻으며 생성율은 60%다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 882 [M+H]+, 원소 분석: C56H39N3O4S2, C 76.25, H 4.46, N 4.76.
2. 화합물1-4의 생성
1-4의 합성은 1-7을 참조한다. 물질 검사 데이터: 질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 717 [M+H]+, 원소 분석: C44H32N2O4S2, C: 73.72, H: 4.50, N: 3.91.
3. 화합물1-8의 합성
Figure 112017064398811-pct00132
4.52 g 1-8a, 3 g 1-8b와 0.05g테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐촉매제,및 5.4g 탄산칼륨을 둥근 바닥 플라스크 안에 넣은 후，다시 30 ml 톨루엔, 20 ml물과 5 ml에탄올을 첨가하여 85℃ 온도 환경에서 48시간 동안 반응시킨다. 반응이 끝나면 다이클로로메테인으로 추출하여 유기층을 얻는다. 그 다음 색층 분석 칼럼 분리에 의해 1-8를 얻으며 생성율은 65%다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 640 [M+H]+, 원소 분석: C45H29N5, C: 84.48, H: 4.57, N:10.95.
4. 화합물2-1의 합성
Figure 112017064398811-pct00133
2.43 g 2-1a을 0.24 g NaH의 초건조 DMF용액(30 ml)에 첨가한 후 실내 온도에서 30분 혼합한다. 그 다음 2.54 g 2-1b의 DMF용액을 상기 용액에 똑똑 떨구고, 100도로 가열한 후 1시간 혼합한다. 냉각된 후 물 속에 쏟아붓고 여과하여 고체를 얻은 후 색층 분석 칼럼 분리에 의하여 2-1를 얻는다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 701 [M+H]+, 원소 분석: C48H32N2O2S, C: 82.26, H: 4.60, N: 4.0.
5. 화합물 2-2의 합성
화합물 2-2의 합성은 2-1을 참조한다. 방법은 화합물 2-1과 기본적으로 같으며 차이점이라면 2-1a을 디카르바졸로 바꾸는 것이다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 879 [M+H]+, 원소 분석: C60H38N4O2S, C: 81.98, H: 4.36, N: 6.37.
6. 화합물2-7의 합성
Figure 112017064398811-pct00134
2-7a의 합성
2.25 g 2,4-디크로-6-벤조트라이진, 2 g브로모벤젠 보론산, 0.05 g 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐촉매제, 및 5.4 g 탄산칼륨을 둥근 바닥 플라스크에 넣은 후, 다시 30 ml톨루엔, 20 ml 물과 5 ml 에탄올을 첨가하여 85℃ 온도 환경에서 48시간 동안 반응시킨다. 반응이 끝나면 다이클로로메테인으로 추출하여 유기층을 얻는다. 그 다음 색층 분석 칼럼 분리에 의해 2-7a을 얻으며 생성율은 58%다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 466 [M+H]+, 원소분석: C21H13Br2N3, C: 53.99, H: 2.80, N: 8.99.
2-7의 합성
4.65 g 2-7a. 3.66 g 페녹사진, 0.5 g CuI, 0.5 g 페난트롤린과 5.2 g 탄산칼륨을 100 ml 둥근 바닥 플라스크에 넣고 60 ml의 DMF를 첨가하여 질소 환경에서 가열한 후 48시간 동안 환류반응을 실시한다. 반응액을 물에 쏟아붓은 후 압력을 낮추고 여과하여 고체를 얻는다. 고체는 색층 분석 칼럼 분리에 의해 2-7를 얻으며 생성율은 48%다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 672 [M+H]+, 원소 분석: C45H29N5O2, C: 80.46, H: 4.35, N: 4.76.
7. 화합물2-8의 합성
2-8a의 합성
2.25 g 2,4-디크로-6-벤조트라이진, 2 g 4-브로모벤젠 보론산, 0.05 g 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐촉매제,및 5.4 g 탄산칼륨을 둥근 바닥 플라스크에 넣고 다시 30 ml 톨루엔, 20 ml 물과 5 ml 에탄올을 첨가하여 85℃ 온도 환경에서 48시간 동안 반응시킨다. 반응이 끝나면 다이클로로메테인으로 추출하여 유기층을 얻는다. 그 다음 색층 분석 칼럼 분리에 의해 2-8a를 얻으며 생성율은 55%다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 466 [M+H]+, 원소 분석: C21H13Br2N3, C: 53.99, H: 2.80, N: 8.99.
2-8의 합성
4.65 g 2-8a, 3.66 g 페녹사진, 0.5 g CuI, 0.5 g 페난트롤린과 5.2 g 탄산칼륨을 100 ml 둥근 바닥 플라스크에 넣고， 60 ml의 DMF를 첨가하여 질소 환경에서 가열한 후 48시간 동안 환류반응을 실시한다. 반응액을 물에 쏟아붓은 후 압력을 낮추고 여과하여 고체를 얻는다. 고체는 색층 분석 칼럼 분리에 의해 2-8를 얻으며 생성율은 56%다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 640 [M+H]+, 원소 분석: C45H29N5, C: 84.48, H: 4.57, N: 10.95.
8. 화합물 2-9의 합성
2-9의 합성은 2-7를 참조한다. 차이점이라면 다른 공여체 라디칼 그룹을 이용하고 선택된 카르바졸으로 페녹사진을 대체한 것이다. 4.65 g 2-8a, 3.0 g 카르바졸, 0.5 g CuI, 0.5 g 페난트롤린과 5.2 g 탄산칼륨을 100 ml 둥근 바닥 플라스크에 넣고 60 ml의 DMF를 첨가하여 질소 환경에서 가열한 후 48시간 환류반응을 실시한다. 그 다음 반응액을 물에 쏟아붓고 여과하여 고체를 얻는다. 고체는 색층 분석 칼럼 분리에 의하여 2-9를 얻으며 생성율은 50%다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 640 [M+H]+, 원소 분석: C45H29N5, C: 84.48, H: 4.57, N: 10.95.
9. 화합물2-11의 합성
Figure 112017064398811-pct00135
2-11의 합성
3.32 g 페닐인돌 카르바졸, 2.67g 2-염소-4,6-디벤조트라이진, 0.5g CuI, 0.5 g 페난트롤린과 5.2 g 탄산칼륨을 100 ml 둥근 바닥 플라스크에 넣고 60 ml의 DMF를 첨가하여 질소 환경에서 가열한 후 48시간 동안 환류반응을 실시한다. 반응액을 물에 쏟아붓은 후 압력을 낮추고 여과하여 고체를 얻는다. 고체는 색층 분석 칼럼 분리에 의해 2-7를 얻으며 생성율은 48%다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 564 [M+H]+, 원소 분석: C39H25N5, C: 83.10, H: 4.47, N: 12.43.
10. 화합물3-3의 합성
Figure 112017064398811-pct00136
3-3a의 합성
3 ml의 피리딘을 올소-페닐렌디아민(0.6 g)과 염화티오닐(5ml)의 혼합 용액에 첨가하고 60도 온도 상태에서 10시간 혼합한다. 다이클로로메테인으로 추출한 후 많은 물로 씻어 고체를 얻는다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 205
3-3b의 합성
2.25 g 3-3a, 2 g 페닐로붕산, 0.05 g 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐촉매제와 5.4 g 탄산칼륨을 둥근 바닥 플라스크에 넣고 다시 30 ml톨루엔, 20 ml물과 5 ml에탄올을 첨가하여 85℃ 온도 상태에서 48시간 동안 반응시킨다. 반응이 끝나면 다이클로로메테인으로 추출하여 유기층을 얻는다. 그 다음 색층 분석 칼럼 분리에 의하여 3-3a를 얻으며 생성율은 58%다.
질량분광분석데이터：ESI-MS m/z: 246 [M+H]+.
3-3의 합성
2.46 g 3-3b, 2.39 g 4-붕산트리아닐린, 0.05 g 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐촉매제와 5.4 g 탄산칼륨을 둥근 바닥 플라스크에 넣고 다시 30 ml톨루엔, 20 ml물과 5 ml에탄올을 첨가하여 85℃ 온도 상태에서 48시간 동안 반응시킨다. 반응이 끝나면 다이클로로메테인으로 추출해 유기층을 얻는다. 그 다음 색층 분석 칼럼 분리에 의해 3-3을 얻으며 생성율은 58%다.
질량분광분석데이터：ESI-MS m/z: 456 [M+H]+, 원소 분석: C30H21N3S, C: 79.09, H: 4.65, N: 9.22.
11. 화합물3-4의 합성
화합물3-4의 합성은 화합물3-3을 참조한다. 과정이 기본적으로 같으며 차이점이라면 수용체 라디칼 그룹이 이용하는 재료가 티오펜을 대체한 벤조티아졸인 것이다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 462 [M+H]+, 원소 분석: C28H19N3S2: C: 72.86, H: 4.15. N: 9.10.
12. 화합물3-5의 합성
화합물3-5의 합성은 화합물3-3을 참조한다. 과정은 기본적으로 같으며 차이점이라면 수용체 라디칼 그룹이 이용하는 재료가 티오펜을 대체한 나프타티아졸인 것이다.
질량분광분석데이터: ESI-MS m/z: 512 [M+H]+, 원소 분석: C32H21N3S2: C: 75.12, H: 4.15, N: 8.21.
본 발명의 유기전계발광소자에서,：
양극은 무기 재료 또는 유기 전도성 폴리머를 이용할 수 있다. 무기 재료는 통상적으로 산화인듐주석(ITO), 산화아연(ZnO), 산화인듐아연(IZO) 등 금속 산화물 또는 금, 동, 은 등 일함수가 비교적 높은 금속이며, 바람직하게, ITO다. 유기 전도성 폴리머는 바람직하게, 폴리시오펜/폴리에틸렌기 벤젠 설폰산나트륨(아래 PEDOT/PSS로 약칭), 폴리아닐(아래 PANI로 약칭) 중 한가지다.
음극은 통상적으로 리튬, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 알루미늄, 인듐 등과 같이 일함수가 비교적 낮은 금속 또는 그들과 동, 금, 은의 합금 또는 금속과 금속 불화물이 교체되어 형성된 전극층을 이용한다. 본 발명의 음극은 바람직하게, 중첩된 LiF층과 Al층(LiF층이 밖에 위치)이다.
정공수송층의 재료는 방향족 아민류와 갈래중합체류 저분자 재료, 바람직하게, NPB로부터 선택할 수 있다.
인광 염료는 이리듐, 백금, 동 등을 포함한 유기 인광 재료, 예를 들면, Ir(ppy)3, Ir(ppy)2acac, Ir(MDQ)2acac, Ir(piq)3, Ir(piq)2acac등 재료일 수 있다.
전자수송층의 재료는 유기 금속 배합물(예를 들면 Alq3, Gaq3, BAlq또는 Ga(Saph-q)）또는 기타 늘 전자수송층에 이용되는 재료, 예를 들면, 접합고리형 방향족(예를 들면 pentacene, 페릴렌) 또는 페난트롤린류(예를 들면 Alq3, BCP) 화합물을 이용할 수 있다.
본 발명의 유기전계발광소자는 양극과 정공수송층 사이에 정공주입층을 구비할 수 있으며, 상기 정공주입층의 재료는 예를 들면, MTDATA(4,4’,4’’-트리(3-메틸기 페닐아닐린)트리페닐아민)에 F4TCNQ를 혼합하거나 또는 구리 프탈로시아닌(CuPc)을 이용하거나 또는 금속 산화물류, 예를 들면, 산화 몰리브덴일 수 있다.
상기 각 층의 두께는 본 발명 기술분야에서 통상적으로 이용하는 두께를 적용한다.
상기 기판은 유리 또는 유연성 기질일 수 있다. 상기 유연성 기질은 폴리에스테르류, 폴리이미드류 화합물 재료 또는 얇은 금속판을 이용할 수 있다. 상기 중첩과 밀폐 포장은 본 발명 기술분야의 통상적인 기술자들이 숙지하고 있는 임의의 적절 방법을 이용할 수 있다.
아래에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
편리를 도모하기 위하여 본 명세서와 관련되는 일부 유기 재료의 약자와 정식 명칭을 아래(표1)와 같이 기재한다.
약자 정식 명칭 구조식
Alq3 트리(8-하드록시퀴놀린)알루미늄
Figure 112017064398811-pct00137
BAlq 디-(2－메틸－8－퀴놀릴)－4－페닐기 페놀알루미늄(III)
Figure 112017064398811-pct00138
BCP
2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린
Figure 112017064398811-pct00139
Bphen 4,7-디페닐-1,10-페난트롤린
Figure 112017064398811-pct00140
C545T 10-(2-벤조티아졸)-1,1,7,7,-테트라메틸-2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H,11H-벤조[1]피란[6,7,8-ij]퀴녹살린
Figure 112017064398811-pct00141
CBP 4，4’-N,N’-디카르바졸-디페닐
Figure 112017064398811-pct00142
CPF 9,9-디(4-디카르바졸-페닐기)플루오렌
Figure 112017064398811-pct00143
MTDATA 4,4’,4’’-트리(3-메틸기 페닐아닐린)트리페닐아민
Figure 112017064398811-pct00144
NPB N,N’-디-(1-나프틸기)-N,N’-디페닐기-1，1’-디페닐기-4，4’-디아민
Figure 112017064398811-pct00145
PBD 2-(4-tert-부틸벤젠)-5-(4-디페닐기)-1，3，4-옥사디아졸
Figure 112017064398811-pct00146
pentacene 펜타센
Figure 112017064398811-pct00147
TPD N,N’-디페닐기-N,N’-Bis（메틸페닐기)-1，1’-디페닐기-4，4’-디아민
Figure 112017064398811-pct00148
페릴렌 페릴렌
Figure 112017064398811-pct00149
DCJTB 4-4-디시아노메틸렌-2-터셔리부틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸-율롤리딘-9-비닐에스터)-4H-피란
Figure 112017064398811-pct00150
DCM 4-디시아노메틸렌-2-메틸기-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란
Figure 112017064398811-pct00151
rubrene 5，6，11，12－테트라페닐기테트라센
Figure 112017064398811-pct00152
DCM-1
Figure 112017064398811-pct00153
DMQA
Figure 112017064398811-pct00154
F4TCNQ
Figure 112017064398811-pct00155
인용예1:
본 인용예의 OLED 소자 구조는 도4에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 ITO양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극을 포함한다.
본 인용예는 ITO(산화인듐주석)를 양극으로 이용하고 MTDATA: 4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 CBP를 인광 주체 재료로 이용한다. 또한, 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 10%임)로 이용하고 BALq를 여기자 차단층(4)으로 이용하며 Alq3에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하고 Al를 음극으로 이용한다. 구조는 아래와 같다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/CBP:10%Ir(ppy)3(30nm)/BAlq(10nm)/Alq3:2%Li3N(15nm)/Al(100nm)
인용예2:
본 인용예의 OLED 소자 구조는 도5에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극(미도시) , 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 CBP를 인광 주체 재료로 이용한다. 또한 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 10%임）로 이용하고 Alq3에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하며 Al를 음극으로 이용한다. 인용예1과 대비해 볼 경우 차단층(4, BALq)을 취소하였다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/CBP:10%Ir(ppy)3(30nm)/ Alq3:2%Li3N(25nm)/Al(100nm)
인용예3:
본 인용예의 OLED 소자 구조는 인용예1과 같으며 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 열활성화 지연 형광재료HOST(2-13)를 인광 주체 재료로 이용한다. 또한 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 10%임)로 이용하고 BALq를 여기자 차단층(4)으로 이용하며 Alq3에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하고 Al를 음극으로 이용한다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/HOST(2-13)：10%Ir(ppy)3(30nm)/ BAlq(10nm)/ Alq3:2%Li3N(15nm)/Al(100nm)
실시예1:
본 실시예의 OLED 소자 구조는 도1에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 host(2-13)를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 각각 1%임)로 이용하고 MTDATA에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하며 Al를 음극으로 이용한다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/host(2-13):1%Ir(ppy)3(30nm)/Alq3:2%Li3N(25nm)/Al(100nm)
실시예2:
본 실시예의 OLED 소자 구조는 도1에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 host(2-13)를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 각각 5%임)로 이용하고 MTDATA에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하며 Al를 음극으로 이용한다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/host(2-13):5%Ir(ppy)3 (30nm)/Alq3:2%Li3N(25nm)/Al(100nm)
실시예3
본 실시예의 OLED 소자 구조는 도1에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 host(2-13)를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 각각 10%임)로 이용하고 MTDATA에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하며 Al를 음극으로 이용한다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/host(2-13):10%Ir(ppy)3 (30nm)/Alq3:2%Li3N(25nm)/Al(100nm)
실시예4
본 실시예의 OLED 소자 구조는 도1에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 host(2-13)를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 각각 15%임)로 이용하고 MTDATA에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하며 Al를 음극으로 이용한다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/host(2-13):15%Ir(ppy)3 (30nm)/Alq3:2%Li3N(25nm)/Al(100nm)
상기 소자는 성능이 아래 표(표2)와 같다.
번호 휘도cd/m2 전압V 전류효율
cd/A		 루멘효율
lm/W		 x(V) y(V)
인용예1 1000.00 3.5 45 40.3 0.31 0.60
인용예2 1000.00 3.4 35 32.3 0.31 0.60
인용예3 1000.00 3.1 47 47.3 0.31 0.60
실시예1 1000.00 3.0 47 49.1 0.31 0.60
실시예2 1000.00 2.8 49 54.9 0.31 0.60
실시예3 1000.00 2.7 51 59.3 0.31 0.60
실시예4 1000.00 2.9 48 51.9 0.31 0.60
상기 인용예1과 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래 인광 주체 재료는 차단층을 포함하지 않을 경우 소자 효율이 대폭 낮아진다.
인용예3과 실시예1-4로부터 알 수 있는 바와 같이, 열활성화 지연 형광재료를 인광 주체로 이용하고 차단층을 취소한 후에는 소자의 전류효율이 낮아지지 않았다. 또한, BAlq 차단층을 취소하였기 때문에 소자의 작동 전압이 뚜렷하게 낮아지어 루멘효율이 비교적 많이 향상되었다.
상술한 결과는 주로 열활성화 지연 형광재료때문에 일부 삼중항 여기자가 단일항 여기자로 전환되었기 때문이다. 삼중항 여기자는 전체 농도와 복합 영역이 좁아진다.
상기 소자의 설계 원리는 노란 빛, 붉은 빛, 보다 나아가 백광의 설계에도 이용할 수 있다.
때문에 지연 형광(TADF) 재료를 인광 주체 재료로 이용할 경우 여기자의 천이 반경이 줄어 여기자 차단층을 생략할 수 있다.
실시예5
본 실시예는 구조가 실시예1과 기본적으로 같으며 차이점이라면 발광층이 서로 다른 TADF재료를 주체 재료로 이용하고 인광 염료Ir(ppy)3의 혼합 농도가 10%인 것으로서, 결과는 아래(표3)와 같다.
번호 발광층이 이용하는TADF재료 휘도cd/m2 전압V 전류효율
cd/A		 루멘효율
lm/W		 x(V) y(V)
OLED1 1-12 1000.00 3.1 47 47.6 0.31 0.60
OLED2 1-13 1000.00 2.9 46 49.8 0.31 0.60
OLED3 2-9 1000.00 2.8 49 54.9 0.31 0.60
OLED4 3-7 1000.00 3.0 47 49.2 0.31 0.60
해당 발광층은 인광 이중 혼합 재료 시스템, 예를 들면, 녹색 인광과 붉은 색 인광 염료를 동시에 혼합하는 경우에도 이용할 수 있다.
인용예4
본 인용예의 OLED소자 구조는 도4에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 ITO양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO(산화인듐주석)를 양극으로 이용하고 MTDATA: 4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 CBP를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 10%임)로 이용하고 Ir(piq)3를 붉은 색 인광 염료로 이용하며 혼합 비율은 1%다. BALq를 여기자 차단층(4)으로 이용하고 Alq3에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하며 Al를 음극으로 이용한다. 구조는 아래와 같다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/CBP:10%Ir(ppy)3：1%Ir(piq)3(30nm)/BAlq(10nm)/Alq3:2%Li3N(15nm)/Al(100nm)
인용예5
본 인용예의 OLED소자 구조는 도5에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극(미도시), 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 CBP를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 10%임)로 이용하고 Ir(piq)3를 붉은 색 인광 염료로 이용하며 혼합 비율은 1%다. Alq3에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하고 Al를 음극으로 이용한다. 인용예1과 대비하면 차단층(4, BALq)을 취소하였다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/CBP:10%Ir(ppy)3:1%Ir(piq)3 (30nm)/ Alq3:2%Li3N(25nm)/Al(100nm)
인용예6
본 인용예의 OLED소자 구조는 인용예1과 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 열활성화 지연 형광재료HOST(1-12)를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 10%임)로 이용하고 Ir(piq)3를 붉은 색 인광 염료로 이용하며 혼합 비율은 1%다. BALq를 여기자 차단층(4)으로 이용하고 Alq3에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하며 Al를 음극으로 이용한다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/HOST(1-12)：10%Ir(ppy)3:1%Ir(piq)3 (30nm)/ BAlq(10nm)/ Alq3:2%Li3N(15nm)/Al(100nm)
실시예6
본 실시예의 OLED 소자 구조는 도1에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 host(1-12)를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 각각 10%임)로 이용하고 Ir(piq)3를 붉은 색 인광 염료로 이용하며 혼합 비율은 1%다. MTDATA에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하고 Al를 음극으로 이용한다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/host(1-12):10% Ir(ppy)3:1%Ir(piq)3 (30nm)/Alq3:2%Li3N(25nm)/Al(100nm)
실시예7
본 실시예의 OLED 소자 구조는 도1에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 host(2-8)을 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 각각 10%임)로 이용하고 Ir(piq)3를 붉은 색 인광 염료로 이용하며 혼합 비율은 1%다. MTDATA에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하고 Al를 음극으로 이용한다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/host(2-8):10% Ir(ppy)3:1%Ir(piq)3 (30nm)/Alq3:2%Li3N(25nm)/Al(100nm)
실시예8
본 실시예의 OLED 소자 구조는 도1에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 host(2-12)를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 각각 10%임)로 이용하고 Ir(piq)3를 붉은 색 인광 염료로 이용하며 혼합 비율은 1%다. MTDATA에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하고 Al를 음극으로 이용한다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/host(2-12):10% Ir(ppy)3:1%Ir(piq)3 (30nm)/Alq3:2%Li3N(25nm)/Al(100nm)
실시예9
본 실시예의 OLED 소자 구조는 도1에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 host(3-1)를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 각각 10%임)로 이용하고 Ir(piq)3를 붉은 색 인광 염료로 이용하며 혼합 비율은 1%다. MTDATA에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하고 Al를 음극으로 이용한다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/host(3-1):10% Ir(ppy)3:1%Ir(piq)3 (30nm)/Alq3:2%Li3N(25nm)/Al(100nm)
상기 소자는 성능이 아래 표(표4)와 같다.
번호 휘도cd/m2 전압
V		 전류 효율
cd/A		 루멘효율
lm/W		 x(V) y(V)
인용예4 1000.00 3.4 41 37.8 0.50 0.47
인용예5 1000.00 3.2 33 32.4 0.49 0.48
인용예6 1000.00 3.1 44 44.5 0.49 0.47
실시예6 1000.00 3.1 41 41.1 0.51 0.46
실시예7 1000.00 3.2 45 44.1 0.49 0.48
실시예8 1000.00 3.0 48 50.2 0.48 0.47
실시예9 1000.00 2.9 46 49.8 0.47 0.47
상기 인용예4와 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 주체 재료에 이중 인광 발광 재료를 혼합하는 시스템에서 종래의 인광 주체 재료는 차단층을 포함하지 않을 경우 소자의 효율이 대폭 떨어졌다.
인용예6과 실시예6-9로부터 알 수 있는 바와 같이, 열활성화 지연 형광류 재료를 인광 주체 재료로 이용하고 차단층을 취소한 후에는 소자의 저류 효율이 떨어지지 않았다. 또한 BAlq 차단층이 취소되었기 때문에 소자의 작동 전압이 뚜렷하게 낮아졌기 때문에 루멘효율이 비교적 많이 향상되었다.
해당 발광 주체는 주체 재료에 인광 재료와 형광재료를 혼합하는 경우에도 이용할 수 있다. 그 중 인광 염료는 증감 역할을 수행한다.
인용예7
본 인용예의 OLED 소자 구조는 도4에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 ITO양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO(산화인듐주석)을 양극으로 이용하고 MTDATA: 4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 CBP를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 10%임)으로 이용하고 Rurene를 붉은 색 형광 염료로 이용하며 혼합 비율은 1%다. BALq를 여기자 차단층(4)으로 이용하고 Alq3에 Li3N을 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하며 Al를 음극으로 이용한다. 구조는 아래와 같다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/CBP:10%Ir(ppy)3：1%Rurene(30nm)/BAlq(10nm)/Alq3:2%Li3N(15nm)/Al(100nm)
인용예8
본 인용예의 OLED 소자 구조는 도5에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극(미도시), 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 CBP를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 10%임)로 이용하고 Rurene를 붉은 색 형광 염료로 이용하며 혼합 비율은 1%다. Alq3에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하고 Al를 음극으로 이용한다. 인용예1과 대비할 경우 차단층(4, BALq)이 취소되었다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/CBP:10%Ir(ppy)3:1%Rurene (30nm)/ Alq3:2%Li3N(25nm)/Al(100nm)
인용예9
본 인용예의 OLED 소자 구조는 인용예1과 같으며, 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 열활성화 지연 형광재료HOST(1-13)를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 10%임)로 이용하고 Rurene를 붉은 색 형광 염료로 이용하며 혼합 비율은 1%다. BALq를 여기자 차단층(4)으로 이용하고 Alq3에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하고 Al를 음극으로 이용한다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/HOST(1-13)：10%Ir(ppy)3:1%Rurene (30nm)/ BAlq(10nm)/ Alq3:2%Li3N(15nm)/Al(100nm)
실시예10
본 실시예의 OLED 소자 구조는 도1에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 host(1-13)를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 각각 10%임)로 이용하고 Rurene를 붉은 색 형광 염료로 이용하며 혼합 비율은 1%다. MTDATA에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하고 Al를 음극으로 이용한다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/host(1-13):10% Ir(ppy)3:1%Rurene (30nm)/Alq3:2%Li3N(25nm)/Al(100nm)
실시예11
본 실시예의 OLED 소자 구조는 도1에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 host(2-10)를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 각각 10%임)로 이용하고 Rurene를 붉은 색 형광 염료로 이용하며 혼합 비율은 1%다. MTDATA에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하고 Al를 음극으로 이용한다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/host(2-10):10% Ir(ppy)3:1%Rurene (30nm)/Alq3:2%Li3N(25nm)/Al(100nm)
실시예12
본 실시예의 OLED 소자 구조는 도1에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 host(2-14)를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 각각 10%임)로 이용하고 Rurene를 붉은 색 형광 염료로 이용하며 혼합 비율은 1%다. MTDATA에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하고 Al를 음극으로 이용한다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/host(2-14):10% Ir(ppy)3:1%Rurene (30nm)/Alq3:2%Li3N(25nm)/Al(100nm)
실시예13
본 실시예의 OLED 소자 구조는 도1에 도시된 바와 같이 기판(미도시) 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층(1), 정공수송층(2), 발광층(3), 차단층(4), 전자수송층(5)과 음극(미도시)을 포함한다.
본 인용예는 ITO를 양극으로 이용하고 MTDATA:4%F4TCNQ를 정공주입층(1)으로 이용하며 TCTA를 정공수송층(2)으로 이용하고 발광층(3)은 host(3-3)를 인광 주체 재료로 이용한다. 녹색 인광 재료Ir(ppy)3를 녹색 인광 염료(염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 각각 10%임)로 이용하고 Rurene를 붉은 색 형광 염료로 이용하며 혼합 비율은 1%다. MTDATA에 Li3N를 혼합하여 전자수송층(5)으로 이용하고 Al를 음극으로 이용한다.
ITO/MTDATA:4%F4TCNQ(100nm)/TCTA(20nm)/host(3-3):10% Ir(ppy)3:1%Rurene (30nm)/Alq3:2%Li3N(25nm)/Al(100nm)
상기 소자의 성능은 아래 표(표5)와 같다.
번호 휘도cd/m2 전압
V		 전류 효율
cd/A		 루멘효율
lm/W		 x(V) y(V)
인용예7 1000.00 3.4 30.5 37.8 0.54 0.47
인용예8 1000.00 3.2 25.5 32.4 0.53 0.46
인용예9 1000.00 3.1 35.5 44.5 0.55 0.46
실시예10 1000.00 3.2 37.4 41.1 0.54 0.47
실시예11 1000.00 3.1 33.3 44.1 0.54 0.48
실시예12 1000.00 3.1 36.2 50.2 0.55 0.46
실시예13 1000.00 2.8 35.7 49.8 0.54 0.47
상기 인용예7과 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 주체 재료에 인광 재료와 형광재료를 혼합하는 시스템에서, 종래의 인광 주체 재료는 차단층을 포함하지 안을 경우 소자의 효율이 대폭 떨어지고 광 주체 재료 또한 차단층을 포함하지 않을 경우 소자의 효율이 대폭 떨어진다.
인용예9와 실시예10-13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 열활성화 지연 형광재료를 인광 주체 재료로 이용하고 차단층을 취소한 후 소자의 전류 효율이 떨어지지 않았다. 또한 BAlq 차단층이 취소되고 소자의 작동 전압이 뚜렷하게 떨어지었기 때문에 루멘효율이 비교적 많이 향상되었다.
유기 발광소자를 설계할 때에는 담체의 전송과 평형, 복합 인터페이스의 분포 등을 종합적으로 감안하여야 한다. 세부적이고 깊은 연구를 거쳐 우리는 본 발명의 발광 구조와 재료 시스템을 이용하면 소자의 성능이 대폭 향상된다는 결론을 얻었다. 열활성화 지연 형광재료를 이용하여 삼중항 여기자의 농도를 조정하고 복합 영역을 제어하는 것은 구조를 간소화하고 성능을 향상시키는 과정에서 결정적인 역할을 하고 있다.
이상 본 발명을 여러 실시예에 기초하여 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 기술자라면, 이러한 실시예를 다양하게 변경하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 권리범위는 아래의 청구범위에 의해 정해지므로, 그러한 변경이나 수정은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.

Claims (14)

  1. 발광층이 포함되며, 상기 발광층의 주체 재료에 열활성화 지연 형광재료 중의 한가지를 포함하고 상기 주체 재료에 염료가 혼합되며 상기 염료는 적어도 한가지 인광 염료를 포함하고, 상기 염료는 두 가지 이상 인광 염료의 조합으로 구성되거나 또는 인광 염료와 형광 염료의 조합으로 구성되며, 상기 형광 염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 1%~5%이고, 상기 인광 염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 1%~15%이며, 상기 열활성화 지연 형광재료는 다음의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
    Figure 112019068501194-pct00227
    ,
    1-12
    Figure 112019068501194-pct00228
    ,
    2-8
    Figure 112019068501194-pct00229
    ,
    2-10
    Figure 112019068501194-pct00230
    ,
    2-12
    Figure 112019068501194-pct00231
    ,
    2-14
    Figure 112019068501194-pct00232
    ,
    3-1
    Figure 112019068501194-pct00233
    ,
    3-3
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인광 염료를 발광층에 혼합하는 질량 백분율이 10%인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  3. 제1항에 있어서,
    기판 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 정공주입층, 정공수송층, 상기 발광층, 전자수송층과 음극으로 구성되거나; 또는 기판 위에 순서대로 중첩 증착된 양극, 전자수송층, 상기 발광층, 정공수송층, 정공주입층과 음극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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  14. 삭제
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