KR102023028B1 - 포스핀 옥사이드계 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 - Google Patents
포스핀 옥사이드계 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 Download PDFInfo
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Abstract
포스핀 옥사이드계 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자가 개시된다.
Description
유기 발광 소자용 화합물 및 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(exiton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
신규 구조를 갖는 포스핀 옥사이드계 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자를 제공한다.
일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 포스핀 옥사이드계 화합물이 제공된다:
<화학식 1>
상기 화학식 1 중,
Ar1 내지 Ar3는 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-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴싸이오기, 또는 N-함유 전자 끌게 그룹이고;
a, b 및 c는 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수이고;
a개의 Ar1, b개의 Ar2 및 c개의 Ar3 중 적어도 하나는 N-함유 전자 끌게 그룹이고;
상기 N-함유 전자 끌게 그룹은 치환 또는 비치환된 피롤일기(pyrrolyl), 치환 또는 비치환된 피라졸일기(pyrazolyl), 치환 또는 비치환된 이미다졸일기(imidazolyl), 치환 또는 비치환된 이미다졸리닐기(imidazolinyl), 치환 또는 비치환된 이미다조피리디닐기(imidazopyridinyl), 치환 또는 비치환된 이미다조피리미디닐기(imidazopyrimidinyl), 치환 또는 비치환된 피리디닐기(pyridinyl), 치환 또는 비치환된 피라지닐기(pyrazinyl), 치환 또는 비치환된 피리미디닐기(pyrimidinyl), 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 벤조이미다졸일기(benzoimidazolyl), 치환 또는 비치환된 인돌일기(indolyl), 치환 또는 비치환된 푸리닐기(purinyl), 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기(quinolinyl), 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 프탈라지닐기(phthalazinyl), 치환 또는 비치환된 인돌리지닐기(indolizinyl), 치환 또는 비치환된 나프티리디닐기(naphthyridinyl), 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기(quinazolinyl), 치환 또는 비치환된 시놀리닐기(cinnolinyl), 치환 또는 비치환된 인다졸일기(indazolyl), 치환 또는 비치환된 이소티아졸일기(isothiazolyl), 치환 또는 비치환된 이속사졸일기(isoxazolyl), 치환 또는 비치환된 트리아지닐기(triazinyl), 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일기(oxadiazolyl), 치환 또는 비치환된 피리다지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일기, 치환 또는 비치환된 테트라졸일기(tetrazolyl), 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기(isoquinolinyl), 치환 또는 비치환된 벤조티아졸일기(benzothiazolyl) 및 치환 또는 비치환된 벤조옥사졸일기(benzooxazolyl) 중에서 선택된다.
다른 구현예에 따르면, 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고, 발광층을 포함한 유기층;을 포함하고, 상기 유기층이 상기 포스핀 옥사이드계 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자가 제공된다.
상기 포스핀 옥사이드계 화합물은 우수한 열안정성 및 광학적 특성 및 낮은 HOMO 레벨(즉, HOMO 레벨의 절대값이 큼)을 가지므로, 이를 채용한 유기 발광 소자는 저구동 전압, 고효율 및 고색순도를 가질 수 있다.
도 1은 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 화합물 1의 TGA(열중량분석) 데이터이다.
도 3은 화합물 1의 DSC(시차주사열량분석) 데이터이다.
도 4는 화합물 1의 분광학적 데이터이다.
도 5는 화합물 1의 순환 전압 분석 데이터다.
도 6은 화합물 2의 TGA(열중량분석) 데이터이다.
도 7은 화합물 2의 DSC(시차주사열량분석) 데이터이다.
도 8은 화합물 2의 분광학적 데이터이다.
도 9는 화합물 2의 순환 전압 분석 데이터다.
도 2는 화합물 1의 TGA(열중량분석) 데이터이다.
도 3은 화합물 1의 DSC(시차주사열량분석) 데이터이다.
도 4는 화합물 1의 분광학적 데이터이다.
도 5는 화합물 1의 순환 전압 분석 데이터다.
도 6은 화합물 2의 TGA(열중량분석) 데이터이다.
도 7은 화합물 2의 DSC(시차주사열량분석) 데이터이다.
도 8은 화합물 2의 분광학적 데이터이다.
도 9는 화합물 2의 순환 전압 분석 데이터다.
상기 포스핀계 옥사이드 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다:
<화학식 1>
상기 화학식 1 중, Ar1 내지 Ar3는 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-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴싸이오기, 또는 N-함유 전자 끌게 그룹(N-containing electron witherawing group)이고; a, b 및 c는 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수이되, a개의 Ar1, b개의 Ar2 및 c개의 Ar3 중 적어도 하나는 N-함유 전자 끌게 그룹이다.
상기 N-함유 전자 끌게 그룹는, 고리 구성 원자로서, N을 반드시 포함하고, 1개의 고리로 이루어진 모노시클릭 헤테로아릴기이거나, 2개의 고리가 서로 축합되어 있는 바이시클릭 헤테로아릴기일 수 있다.
예를 들어, 상기 N-함유 전자 끌게 그룹는 치환 또는 비치환된 피롤일기(pyrrolyl), 치환 또는 비치환된 피라졸일기(pyrazolyl), 치환 또는 비치환된 이미다졸일기(imidazolyl), 치환 또는 비치환된 이미다졸리닐기(imidazolinyl), 치환 또는 비치환된 이미다조피리디닐기(imidazopyridinyl), 치환 또는 비치환된 이미다조피리미디닐기(imidazopyrimidinyl), 치환 또는 비치환된 피리디닐기(pyridinyl), 치환 또는 비치환된 피라지닐기(pyrazinyl), 치환 또는 비치환된 피리미디닐기(pyrimidinyl), 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 벤조이미다졸일기(benzoimidazolyl), 치환 또는 비치환된 인돌일기(indolyl), 치환 또는 비치환된 푸리닐기(purinyl), 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기(quinolinyl), 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 프탈라지닐기(phthalazinyl), 치환 또는 비치환된 인돌리지닐기(indolizinyl), 치환 또는 비치환된 나프티리디닐기(naphthyridinyl), 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기(quinazolinyl), 치환 또는 비치환된 시놀리닐기(cinnolinyl), 치환 또는 비치환된 인다졸일기(indazolyl), 치환 또는 비치환된 이소티아졸일기(isothiazolyl), 치환 또는 비치환된 이속사졸일기(isoxazolyl), 치환 또는 비치환된 트리아지닐기(triazinyl), 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일기(oxadiazolyl), 치환 또는 비치환된 피리다지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일기, 치환 또는 비치환된 테트라졸일기(tetrazolyl), 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기(isoquinolinyl), 치환 또는 비치환된 벤조티아졸일기(benzothiazolyl) 및 치환 또는 비치환된 벤조옥사졸일기(benzooxazolyl) 중에서 선택될 수 있다.
구체적으로, 상기 N-함유 전자 끌게 그룹은 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 벤조이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 이미다조피리디닐기, 치환 또는 비치환된 이미다조피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티아졸일기, 및 치환 또는 비치환된 벤조옥사졸일기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 N-함유 전자 끌게 그룹은 하기 화학식 2A 내지 2M 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
상기 화학식 2A 내지 2M 중, Z1 내지 Z3는 서로 독립적으로, 수소, 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, C3-C60시클로알킬기, C3-C60시클로알케닐기, C6-C60아릴기, -F, -CN 및 C1-C10알킬기 중 적어도 하나로 치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴싸이오기 또는 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기이고; c1은 1 내지 4의 정수이고; c2는 1 내지 3의 정수이고; c3는 1 내지 2의 정수이고; c4는 1 내지 6의 정수이고; c5는 1 내지 5의 정수이고; T1은 O 또는 S일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 2A 내지 2M 중 Z1 내지 Z3는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 또는 페난트레닐기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 N-함유 전자 끌게 그룹은 상기 화학식 2I(여기서, Z1은 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 또는 페난트레닐기임)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, a는 Ar1의 개수를 나타내고, b는 Ar2의 개수를 나타내고, c는 Ar3의 개수를 나타낸다. a가 2 이상일 경우, 2 이상의 Ar1은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, b가 2 이상일 경우, 2 이상의 Ar2는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, c가 2 이상일 경우, 2 이상의 Ar3는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 1 중, 상기 a개의 Ar1, b개의 Ar2 및 c개의 Ar3 중 2 이상이 N-함유 전자 끌게 그룹일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중, 상기 a, b 및 c는 모두 1일 수 있다. 이 때, Ar1 내지 Ar3 중 적어도 하나, 예를 들면, 2 이상은 N-함유 전자 끌게 그룹일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 화학식 1 중 Ar1 내지 Ar3는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기(예를 들면, C1-C10알킬기), C1-C20알콕시기(예를 들면, C1-C10알콕시기), 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트레닐기, 또는 N-함유 전자 끌게 그룹이고; a, b 및 c는 서로 독립적으로, 1, 2 또는 3이되, a개의 Ar1, b개의 Ar2 및 c개의 Ar3 중 적어도 하나(예를 들면, a개의 Ar1, b개의 Ar2 및 c개의 Ar3 중 2 이상)는 N-함유 전자 끌게 그룹일 수 있다. 여기서, "N-함유 전자 끌게 그룹"에 대한 설명은 상술한 바와 동일하다.
일 구현예에 따르면, 상기 포스핀 옥사이드계 화합물은, 하기 화학식 1A로 표시될 수 있다:
<화학식 1A>
상기 화학식 1A 중, Ar1, Ar2 및 Ar3에 대한 상세한 설명은 상술한 바와 동일하다.
예를 들어, 상기 화학식 1A 중 Ar1 내지 Ar3는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기(예를 들면, C1-C10알킬기), C1-C20알콕시기(예를 들면, C1-C10알콕시기), 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트레닐기, 또는 N-함유 전자 끌게 그룹이되, Ar1, Ar2 및 Ar3 중 적어도 하나(예를 들면, 2 이상)는 N-함유 전자 끌게 그룹이고; 상기 N-함유 전자 끌게 그룹은 상기 화학식 2A 내지 2M 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 화학식 2A 내지 2M에 대한 설명은 상술한 바를 참조한다.
다른 구현예에 따르면, 상기 포스핀 옥사이드계 화합물은 하기 화학식 1A-(1)로 표시될 수 있다:
<화학식 1A-(1)>
상기 화학식 1A-(1) 중 Ar1, Ar2 및 Ar3에 대한 상세한 설명은 상술한 바와 동일하다.
예를 들어, 상기 화학식 1A-(1) 중 Ar1 내지 Ar3는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기(예를 들면, C1-C10알킬기), C1-C20알콕시기(예를 들면, C1-C10알콕시기), 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트레닐기, 또는 N-함유 전자 끌게 그룹이되, Ar1, Ar2 및 Ar3 중 적어도 하나(예를 들면, 2 이상)는 N-함유 전자 끌게 그룹이고; 상기 N-함유 전자 끌게 그룹은 상기 화학식 2A 내지 2M 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 화학식 2A 내지 2M에 대한 상세한 설명은 상술한 바를 참조한다. 예를 들어, 상기 화학식 2A 내지 2M 중, Z1 내지 Z3는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 또는 페난트레닐기이고; c1은 1 내지 4의 정수이고; c2는 1 내지 3의 정수이고; c3는 1 내지 2의 정수이고; c4는 1 내지 6의 정수이고; c5는 1 내지 5의 정수이고; T1은 O 또는 S일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 포스핀 옥사이드계 화합물은 하기 화합물 1 내지 6 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다:
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, 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, 또는 C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C6-C60아릴기, C2-C60헤테로아릴기, -N(Q11)(Q12), 및 -Si(Q13)(Q14)(Q15)(여기서, Q11 내지 Q15는 서로 독립적으로 수소, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C5-C60아릴기, 및 C2-C60헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택됨)로 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 C5-C60아릴기는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 탄소 원자수 5 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 비치환된 C5-C60아릴렌기는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 탄소 원자수 5 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 C5-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-토릴기, 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 C5-C60아릴기의 예는 상술한 바와 같은 비치환된 C5-C60아릴기의 예와 상기 치환된 C1-C60알킬기의 치환기를 참조하여 용이하게 인식할 수 있다. 상기 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴렌기의 예는 상기 치환 또는 비치환된 C5-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 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴옥시기는 -OA2(여기서, A2는 상기 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴기임)를 가리키고, 상기 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴싸이오기는 -SA3(여기서, A3는 상기 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴기임)를 가리킨다.
상기 화학식 1로 표시되는 포스핀 옥사이드계 화합물은 a개의 Ar1, b개의 Ar2 및 c개의 Ar3 중 적어도 하나인 N-함유 전자 끌게 그룹이 상술한 바와 같은 범위에서 선택되므로, 상대적으로 사이즈가 작은 N-함유 전자 끌게 그룹을 포함하게 됨으로써 빠른 전자 이동도를 가질 수 있다. 따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 포스핀 옥사이드계 화합물을 포함한 유기 발광 소자는 낮은 구동 전압 및 높은 효율을 가질 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 포스핀 옥사이드계 화합물은 "P"와 직접(directly) 연결된 방향족 고리가 "페닐렌기"이므로, 상대적으로 적은 분자량을 유지할 수 있어, 승화 정제 수율이 높을 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 화학식 1의 포스핀 옥사이드계 화합물은 "P"와 직접(directly) 연결된 방향족 고리가 "페닐렌기"이므로, 화학식 1의 포스핀 옥사이드계 화합물의 전자 밀도는 포스핀 옥사이드 코어와 N-함유 전자 끌게 그룹 사이에 높이게 되고, "페닐렌기"는 분자 공명(resonance)에 기여하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 화학식 1의 포스핀 옥사이드계 화합물의 상기 "페닐렌기"는 분자에 입체 효과만 주고 분자간 상호 작용을 억제하는 역할을 할 수 있으므로, 화학식 1의 포스핀 옥사이드계 화합물은 우수한 전자 전달 특성을 가질 수 있다. 이는, "P"와 직접 연결된 방향족 고리가 "나프틸렌기"라는 점을 제외하고는 상기 화학식 1의 모든 구성을 갖는 가상의 화합물을 가정할 경우, 상기 가상의 화합물의 전자 밀도는 "나프탈렌기"에 높이게 되고, "나프틸렌기"는 분자 공명에 기여하게 되어, LUMO 전자들이 N-함유 전자 끌게 그룹에 골고루 분산되지 못함으로써, 상기 가상의 화합물의 전자 전달 특성이 급격히 저하되는 것과는 대조적인 것이다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 포스핀 옥사이드계 화합물은 낮은 HOMO 레벨(즉, HOMO 레벨의 절대값이 큼)을 갖는 바, 정공 저지층 재료로 사용될 경우, 제1전극(애노드)을 통해 주입된 정공이 발광층을 지나는 것을 효과적으로 방질 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1의 포스핀 옥사이드계 화합물의 HOMO 에너지 레벨은 -7.0eV 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1을 갖는 포스핀 옥사이드계 화합물은 공지의 유기 합성 방법을 이용하여 합성될 수 있다. 상기 포스핀 옥사이드계 화합물의 합성 방법은 후술하는 실시예를 참조하여 당업자에게 용이하게 인식될 수 있다.
따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 포스핀 옥사이드계 화합물을 채용한 유기 발광 소자는 고구동 전압, 고효율, 고휘도 및 장수명의 효과를 가질 수 있다.
따라서, 제1전극, 상기 제1전극에 대향된 제2전극 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재된 발광층을 포함한 유기층을 포함하되, 상기 유기층은 상술한 바와 같은 화학식 1로 표시된 포스핀 옥사이드계 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자가 제공된다.
본 명세서 중 "(유기층이) 포스핀 옥사이드계 화합물을 1종 이상 포함한다"란, "(유기층이) 상기 화학식 1의 범주에 속하는 1종의 포스핀 옥사이드계 화합물 또는 상기 화학식 1의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 포스핀 옥사이드계 화합물을 포함할 수 있다"로 해석될 수 있다.
예를 들어, 상기 유기층은 상기 포스핀 옥사이드계 화합물로서, 상기 화합물 1만을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 1은 상기 유기 발광 소자의 전자 수송층에 존재할 수 있다. 또는, 상기 유기층은 상기 포스핀 옥사이드계 화합물로서, 상기 화합물 1과 화합물 2를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 1과 화합물 2는 동일한 층에 존재(예를 들면, 상기 화합물 1과 화합물 2는 전자 수송층에 존재할 수 있음)하거나, 서로 다른 층에 존재(예를 들면, 상기 화합물 1은 정공 저지층에 존재하고 상기 화합물 2는 전자 수송층에 존재할 수 있음)할 수 있다.
본 명세서 중 "유기층"은 유기 발광 소자 중 제1전극과 제2전극 사이에 개재된 단일 및/또는 복수의 층을 가리키는 용어이다.
상기 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층(이하, "H-기능층(H-functional layer)"이라 함), 버퍼층, 전자 저지층, 발광층, 정공 저지층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 전자 수송 기능 및 전자 주입 기능을 동시에 갖는 기능층(이하, "E-기능층(E-functional layer)"이라 함) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 유기 발광 소자는, 제1전극과 상기 발광층 사이에 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 버퍼층 및 전자 저지층 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기 발광 소자는, 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 정공 저지층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 전자 주입 및 전자 수송 기능을 동시에 갖는 기능층 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자는, 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 전자 수송층을 더 포함하고, 상기 전자 수송층에 상기 포스핀 옥사이드계 화합물이 존재할 수 있다. 또는, 상기 유기 발광 소자는, 상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 정공 저지층 및 전자 수송층을 더 포함하고, 상기 정공 저지층에 상기 포스핀 옥사이드계 화합물이 존재할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 유기 발광 소자의 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 도펀트가 인광 방출 메커니즘에 따라 광방출하는 인광 도펀트일 수 있다. 예를 들어, 상기 인광 도펀트는 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb 또는 Tm를 포함한 유기 금속 화합물일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
상기 기판(11)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(13)은 기판 상부에 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(13)이 애노드일 경우, 정공 주입이 용이하도록 제1전극용 물질은 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1전극(13)은 반사형 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(13)을 반사형 전극으로 형성할 수도 있다.
상기 제1전극(13)은 단일층 또는 2 이상의 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(13)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1전극(13) 상부로는 유기층(15)이 구비되어 있다.
상기 유기층(15)은 정공 주입층, 정공 수송층, 버퍼층, 발광층, 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함할 수 있다.
정공 주입층(HIL)은 상기 제1전극(13) 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
진공 증착법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층의 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 주입층을 형성하는 경우, 그 코팅 조건은 정공주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층의 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 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 정공 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압의 상승없이 만족스러운 정도의 정공 주입 특성을 얻을 수 있다.
다음으로 상기 정공 주입층 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 정공 수송층(HTL)을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 팅법에 의하여 정공 수송층을 형성하는 경우, 그 증착 조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
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 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 정공 수송층 재료 중 일부 이상은 전자 저지층 재료의 역할을 할 수도 있다. 상기 전자 저지층은 제2전극(캐소드)로부터 주입된 전자가 발광층을 지나 제1전극(애노드) 측으로 이동하는 것을 방지하는 역할을 한다. 예를 들어, TCTA의 경우, 정공 수송 역할 및 전자 저지 역할을 동시에 할 수 있다.
상기 H-기능성(정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층)에는 상술한 바와 같은 정공 주입층 물질 및 정공 수송층 물질 중에서 1 이상의 물질이 포함될 수 있으며, 상기 H-기능층의 두께는 약 500Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 H-기능층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압의 상승없이 만족스러운 정도의 정공 주입 및 수성 특성을 얻을 수 있다.
한편, 상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층 중 적어도 한 층은 하기 화학식 300으로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 301으로 표시되는 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
<화학식 300>
<화학식 301>
상기 화학식 300 중, Ar101 및 Ar102는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기일 수 있다. 예를 들어, Ar101 및 Ar102는 서로 독립적으로, 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 치환 또는 비치환된 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트릴렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기; 및 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, C3-C10시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기 및 C2-C60헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 치환 또는 비치환된 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트릴렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기; 중 하나일 수 있다.
상기 화학식 300 중, 상기 xa 및 xb는 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수, 또는 0, 1 또는 2일 수 있다. 예를 들어, 상기 xa는 1이고, xb는 0일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 300 및 301 중, R101 내지 R108, R111 내지 R119 및 R121 내지 R124는 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 C5-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴옥시기, 또는 치환 또는 비치환된 C5-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, R109는, 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, R101, R110, R121 및 R109에 대한 상세한 설명은 상술한 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층 중 적어도 한 층은 하기 화합물 301 내지 320 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층 중 적어도 하나는, 상술한 바와 같은 공지된 정공 주입 물질, 공지된 정공 수송 물질 및/또는 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 물질 외에, 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-TCNQ) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 200 등과 같은 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<화합물 200> <F4-TCNQ>
상기 정공 주입층, 상기 정공 수송층 또는 상기 H-기능층이 상기 전하-생성 물질을 더 포함할 경우, 상기 전하-생성 물질은 정공 주입층, 상기 정공 수송층 또는 상기 H-기능층 중에 균일하게(homogeneous) 분산되거나, 또는 불균일하게 분포될 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층 중 적어도 하나와 상기 발광층 사이에는 버퍼층이 개재될 수 있다. 상기 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 효율을 증가시키는 역할을 수 있다. 상기 버퍼층은 공지된 정공 주입 재료, 정공 수송 재료를 포함할 수 있다. 또는, 상기 버퍼층은 버퍼층 하부에 형성된 상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층에 포함된 물질 중 하나와 동일한 물질을 포함할 수 있다.
이어서, 정공 수송층, H-기능층 또는 버퍼층 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 발광층(EML)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 그 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 풀 컬러 유기 발광 소자일 경우, 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다. 또는, 상기 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층 중 2 이상이 적층되거, 백색광을 방출할 수 있는 등, 다양한 변형예가 가능하다.
한편, 상기 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층 중 적어도 하나는 하나는 하기 도펀트를 포함할 수 있다(ppy = 페닐피리딘)
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 발광층이 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 발광층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
상기 발광층에 인광 도펀트를 사용할 경우에는 삼중항 여기자 또는 정공이 전자 수송층으로 확산되는 현상을 방지하기 위하여, 상기 발광층 상부에 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. 상기 정공 저지층 재료로서, 상기 화학식 1의 포스핀 옥사이드계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 800Å일 수 있다. 상기 정공 저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.
다음으로 발광층 또는 정공 저지층 상부에 전자 수송층(ETL)을 진공증착법, 또는 스핀코팅법, 캐스트법 등의 다양한 방법을 이용하여 형성한다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 전자 수송층을 형성하는 경우, 그 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다. 상기 전자 수송층 재료로는 상술한 바와 같은 화학식 1의 포스핀 옥사이드계 화합물을 이용할 수 있다. 또는, 정공 저지층에 상기 화학식 1의 포스핀 옥사이드계 화합물을 이용할 경우, 상기 전자 수송층 재료로는 전자주입전극(Cathode)로부터 주입된 전자를 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서 공지의 전자 수송 물질을 이용할 수 있다. 공지의 전자 수송 물질의 예로는, 퀴놀린 유도체, 특히 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), TAZ, Balq, 베릴륨 비스(벤조퀴놀리-10-노에이트)(beryllium bis(benzoquinolin-10-olate: Bebq2), ADN, 화합물 201, 화합물 202 등과 같은 재료를 사용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<화합물 201> <화합물 202>
BCP
상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
또는, 상기 전자 수송층은 공지의 전자 수송성 유기 화합물 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 화합물은 상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체의 비제한적인 예로는, 리튬 퀴놀레이트(LiQ) 또는 하기 화합물 203 등을 들 수 있다:
<화합물 203> <LiQ>
또한 전자 수송층 상부에 음극으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지는 물질인 전자 주입층(EIL)이 적층될 수 있으며 이는 특별히 재료를 제한하지 않는다.
또한 전자 수송층 상부에 음극으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지는 물질인 전자 주입층(EIL)이 적층될 수 있으며 이는 특별히 재료를 제한하지 않는다.
상기 전자 주입층 형성 재료로는 LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO 등과 같은 전자주입층 형성 재료로서 공지된 임의의 물질을 이용할 수 있다. 상기 전자주입층의 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
이와 같은 유기층(15) 상부로는 제2전극(17)이 구비되어 있다. 상기 제2전극은 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.
이상, 상기 유기 발광 소자를 도 1을 참조하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명이 하기의 합성예 및 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
합성예 1: 화합물 1의 합성
하기 반응식 1에 따라 화합물 1을 합성하였다:
<반응식 1>
중간체 1-1의 합성
500 mL 3구 플라스크에 4-브로모 벤조일 클로라이드(4-bromo benzoyl chloride) (25 g, 114 mmol)와 디에틸 아세트아미드(diethyl acetamide)(40 mL)를 넣고 30분 동안 교반하였다. 이어서, 2-아미노페닐 아민(2-aminodiphenyl amine) (21 g, 114 mmol)을 디에틸 아세트아미드(diethyl acetamide) (100 mL)에 녹인 후 반응 용기에 천천히 적가하고 2시간동안 교반한 다음, H2O (800 mL)를 추가하여 반응을 종료하였다. 이로부터 생성된 고체 화합물을 물과 메탄올을 이용해서 세정하고, DMF/H2O조건 하에서 재결정하고, 1H NMR을 통해서 확인 하였다.
수율(Yield) : 31.4 g, 75%
1H NMR (300MHz, CD2Cl2, δ) : 8.33 (s,1H), 8.19-8.16 (d, 1H), 7.56-7.51 (m, 4H), 7.32-7.20 (m, 5H), 6.91-6.82 (m, 3H), 5.73 ppm (s, 1H).
중간체 1-2의 합성
500 mL 3구 플라스크에 중간체 1-1(31.4 g, 85.5 mmol)을 아세트산(acetic acid) (120 mL)에 녹인 후 100℃에서 12시간 동안 환류시켰다. 반응 종료 후 감압 증류하여 아세트산(acetic acid)을 제거한 후 물 (100 mL x 4)로 충분히 세정하여 생성된 고체 화합물을 감압 건조하여 중간체 1-2를 수득하였다. 이를 1H NMR을 통해서 확인 하였다.
수율(Yield) : 27.9 g, 93%
1H NMR (300MHz, CD2Cl2, δ) : 7.86-7.83 (d, 1H), 7.56-7.55 (m, 3H), 7.48 (s, 4H), 7.37-7.28 ppm (m, 5H).
화합물 1의 합성
500 mL 3구 플라스크에 중간체 1-2(10 g, 28.6 mmol)와 THF (100 mL)를 넣고 20분 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 냉각 중탕(Acetone/Liq-N2 bath)을 사용하여, -78℃로 반응 온도를 유지시키고, n-BuLi (2.5 M, 11.9 mL, 29.9 mmol)을 가한 다음, 질소 기류 하에서 2시간 동안 교반한 후 디클로로페닐포스핀(dichlorophenylphosphine) (2.32 g, 13.0 mmol)를 넣고 천천히 온도를 올려 실온에서 24시간 교반하였다. 이로부터 수득한 혼합물에 H2O(30 mL)를 넣고 반응을 종료시킨 후 CH2Cl2(500 mL x 2)로 추출한 다음 무수 MgSO4를 사용하여 수분을 제거한 후 감압 증류하였다. 이로부터 수득한 결과물을 CH2Cl2와 30% H202를 이용하여 산화(Oxidation)시킨 후 컬럼 크로마토그래피(MeOH/ EA : 1/20)로 분리하여 화합물 1을 얻었고, 1H NMR과 mass을 통해서 확인하였다.
수율(Yield) : 1.22 g, 15%
1H NMR (300MHz, CD2Cl2, δ) : 7.70-7.69 (d, 2H), 7.62-7.54 (m, 19H), 7.37-7.30 ppm (m, 10H) : HRMS (FAB+) : calcd for C44H31N4OP, 662.2235 ; found, (M+H) 663.2310.
평가예 1: 화합물 1의 특성 평가
화합물 1의 열적 특성 평가
화합물 1에 대하여 TGA(Thermo Gravimetric Analysis) 및 DSC(Differential Scanning Calorimetry)를 이용하여 열분석 (N2 분위기, 온도구간 : 상온~ 600℃ (10℃/min)-TGA ,상온에서 400℃까지-DSC, Pan Type : Pt Pan in 일회용 Al Pan(TGA) , 일회용 Al pan(DSC))을 수행한 결과를 도 2 및 3에 나타내었다. 도 2 및 3에 따르면, 화합물 1은 열정 안정성이 우수함을 확인할 수 있다.
화합물 1의 분광학적 특성 평가
상기 화합물 1의 UV 흡수 스펙트럼 및 PL(photoluminescence) 스펙트럼을 평가하여, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4의 4가지 그래프는 하기 방법을 이용하여 측정하였다:
| "UV_solution" 그래프 | 화합물 1을 CHCl3에 1x10-5M의 농도로 희석시켜, 시마즈 유브이-350 스펙트로메터(Shimadzu UV-350 Spectrometer)를 이용하여, UV 흡수 스펙트럼을 측정함 |
| "UV_film" 그래프 | 화합물 1을 CHCl3에 1x10-5M의 농도로 희석시킨 용액을 유리 기판 상에 코팅한 다음, 70℃의 온도에서 열처리 하여 클로로포름을 제거하여 수득한 필름에 대하여, 시마즈 유브이-350 스펙트로메터(Shimadzu UV-350 Spectrometer)를 이용하여, UV 흡수 스펙트럼을 측정함 |
| "PL_solution" 그래프 | 화합물 1을 CHCl3에 1x10-5M의 농도로 희석시켜, 제논(Xenon) 램프가 장착되어 있는 ISC PC1 스펙트로플로로메터 (Spectrofluorometer)를 이용하여, PL(Photoluminecscence) 스펙트럼을 측정함 |
| "PL_film" 그래프 | 화합물 1을 CHCl3에 1x10-5M의 농도로 희석시킨 용액을 유리 기판 상에 코팅한 다음, (70)℃의 온도에서 열처리 하여 클로로포름을 제거하여 수득한 필름에 대하여, ISC PC1 스펙트로플로로메터 (Spectrofluorometer)를 이용하여, PL(Photoluminecscence) 스펙트럼을 측정함 |
도 4로부터 측정한 UV 흡수 최대 파장 및 PL 최대 파장을 정리하면 하기 표 2와 같다:
| UV 흡수 최대 파장(nm) | PL 최대 파장(nm) | ||
| UV_solution | PL_film | PL_solution | PL_film |
| 311 | 318 | 373 | 389 |
도 4 및 표 2에 따르면, 상기 화합물 1은 유기 발광 소자용 재료로 사용하기에 적합한 분광학적 특성을 가지고 있음을 알 수 있다.
화합물 1의 전기화학적 특성 평가
Cyclic voltammetry (CV) (전해질: 0.1 M Bu4NClO4 / 용매: CH2Cl2을 / 전극: 3전극 시스템(작업전극: GC, 기준전극: Ag/AgCl, 보조전극: Pt))를 이용하여 화합물 1의 특성을 조사하여 그 결과를 도 5에 나타내었다.
화합물 1의 HOMO 및 LUMO 에너지 레벨 평가
도 5의 환원 온셋(reduction onset)으로부터 화합물 1의 LUMO 에너지 레벨을 계산하고, 도 4의 UV 흡수 스펙트럼의 에지(edge)로부터의 광학 밴드갭(optical band gap)(Eg)를 이용하여 HOMO 에너지 레벨을 계산하여, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
| HOMO(eV) | LUMO(eV) | Eg(eV) |
| -7.07 | -3.72 | 3.35 |
합성예 2: 화합물 2의 합성
하기 반응식 2에 따라 화합물 2를 합성하였다:
<반응식 1>
화합물 1 합성시 디클로로페닐포스핀 대신 트리클로로포스핀(1.23g, 8.94mmol)을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2를 합성하고, 합성된 화합물을 1H NMR과 mass을 통해서 확인하였다.
Yield : 3.33 g, 42%
1H NMR (300MHz, CD2Cl2, δ) : 7.70-7.69 (d, 3H), 7.61-7.58 (m, 6H), 7.57-7.54 (m, 15H), 7.37-7.30 ppm (m, 15H) : HRMS (FAB+) : calcd for C57H39N6OP, 854.2923 ; found, (M+H) 855.3004.
평가예 2: 화합물 2의 특성 평가
화합물 2의 열적 특성 평가
평가예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2에 대한 열분석을 수행한 결과를 도 6 및 7에 나타내었다. 도 6 및 7에 따르면, 화합물 2는 열정 안정성이 우수함을 확인할 수 있다.
화합물 2의 분광학적 특성 평가
상기 화합물 2의 UV 흡수 스펙트럼 및 PL(photoluminescence) 스펙트럼을 평가예 1의 표 1과 동일한 방법을 이용하여 평가하여, 그 결과를 도 8에 나타내었다. 측정된 화합물 2의 UV 흡수 최대 파장 및 PL 최대 파장을 정리하면 하기 표 4와 같다:
| UV 흡수 최대 파장(nm) | PL 최대 파장(nm) | ||
| UV_solution | PL_film | PL_solution | PL_film |
| 312 | 315 | 374 | 392 |
도 8 및 표 4에 따르면, 상기 화합물 2는 유기 발광 소자용 재료로 사용하기에 적합한 분광학적 특성을 가지고 있음을 알 수 있다.
화합물 2의 전기화학적 특성 평가
평가예 1과 동일한 방법을 이용하여 화합물 2의 CV 특성을 평가하여, 그 결과를 도 9에 나타내었다.
화합물 2의 HOMO 및 LUMO 에너지 레벨 평가
도 9의 환원 온셋(reduction onset)으로부터 화합물 2의 LUMO 에너지 레벨을 계산하고, 도 8의 UV 흡수 스펙트럼의 에지(edge)로부터의 광학 밴드갭(optical band gap)(Eg)를 이용하여 HOMO 에너지 레벨을 계산하여, 그 결과를 표 5에 나타내었다.
| HOMO(eV) | LUMO(eV) | Eg(eV) |
| -7.01 | -3.65 | 3.36 |
실시예 1
"ITO / NPB(30nm) / TCTA(10nm) / CBP : 5wt% Ir(ppy)3(30nm) / 화합물 1(40nm) / LiF(1nm) / Al(110)nm"의 구조를 갖는 유기 발광 소자를 하기 방법을 이용하여 제작하였다.
OLED용 글라스 (삼성-코닝사 제품)기판인 ITO 유리 기판(50X50 mm, 15 Ω/□)을, 증류수 및 이소프로판올을 사용하여 초음파 세척을 순차적으로 실시한 후, UV 오존 세정을 30분간 실시하였다. 세정 후의 투명 전극 라인 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, ITO 전극(애노드) 상에 NPB(N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine)를 증착하여 30nm 두께의 정공 주입층을 형성한 다음, 상기 정공 주입층 상에 TCTA를 증착하여 10nm 두께의 정공 수송층을 형성하였다. 상기 정공 수송층 상부에 CBP(호스트) 및 Ir(ppy)3(Tris(2-phenylpyridine)iridium(III))(도펀트, 5중량%)를 공증착하여 30nm 두께의 발광층을 형성한 후, 화합물 1을 증착하여 40nm 두께의 전자 수송층을 형성하였다. 상기 전자 수송층 상에 LiF를 증착하여 1nm 두께의 전자 주입층을 형성한 다음, 상기 전자 주입층 상에 Al을 증착하여 110nm 두께의 캐소드를 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 1
상기 전자 수송층 형성시 화합물 1 대신 하기 화합물 E1을 사용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 "ITO / NPB(30nm) / TCTA(10nm) / CBP : 5wt% Ir(ppy)3(30nm) / 화합물 E1(40nm) / LiF(1nm) / Al(110)nm"의 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제작하였다.
<화합물 E1>
실시예 2
"ITO / NPB(40nm) / CBP : 5wt% Ir(ppy)3(30nm) / 화합물 1(10 nm)/ Alq3(30nm) / LiF(1nm) / Al(110)nm"의 구조를 갖는 유기 발광 소자를 하기 방법을 이용하여 제작하였다.
OLED용 글라스 (삼성-코닝사 제품)기판인 ITO 유리 기판(50X50 mm, 15 Ω/□)을, 증류수 및 이소프로판올을 사용하여 초음파 세척을 순차적으로 실시한 후, UV 오존 세정을 30분간 실시하였다. 세정 후의 투명 전극 라인 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, ITO 전극(애노드) 상에 NPB(N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine)를 증착하여 40nm 두께의 정공 주입층을 형성하고, 상기 정공 주입층 상부에 CBP(호스트) 및 Ir(ppy)3(Tris(2-phenylpyridine)iridium(III))(도펀트, 5중량%)를 공증착하여 30nm 두께의 발광층을 형성한 후, 상기 발광층 상부에 화합물 1을 증착하여 10nm 두께의 정공 저지층을 형성하였다. 상기 정공 저지층 상부에 Alq3를 증착하여 30nm 두께의 전자 수송층을 형성한 후, 전자 수송층 상에 LiF를 증착하여 1nm 두께의 전자 주입층을 형성한 다음, 상기 전자 주입층 상에 Al을 증착하여 110nm 두께의 캐소드를 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 2
화합물 1의 정공 저지층을 형성하지 않았다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 방법을 이용하여 "ITO / NPB(40nm) / CBP : 5wt% Ir(ppy)3(30nm) / Alq3(40nm) / LiF(1nm) / Al(110)nm"의 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 3
"ITO / NPB(40nm) / TCTA(10nm) / CBP : 5wt% Ir(ppy)3(30nm) / 화합물 1(10 nm) / Alq3(30nm) / LiF(1nm) / Al(110)nm"의 구조를 갖는 유기 발광 소자를 하기 방법을 이용하여 제작하였다.
OLED용 글라스 (삼성-코닝사 제품)기판인 ITO 유리 기판(50X50 mm, 15 Ω/□)을, 증류수 및 이소프로판올을 사용하여 초음파 세척을 순차적으로 실시한 후, UV 오존 세정을 30분간 실시하였다. 세정 후의 투명 전극 라인 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, ITO 전극(애노드) 상에 NPB(N,N'-bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine)를 증착하여 40nm 두께의 정공 주입층을 형성한 다음, 상기 정공 주입층 상부에 TCTA를 증착하여 10nm 두께의 전자 저지층을 형성하였다. 상기 전자 저지층 상부에 CBP(호스트) 및 Ir(ppy)3(Tris(2-phenylpyridine)iridium(III))(도펀트, 5중량%)를 공증착하여 30nm 두께의 발광층을 형성한 후, 상기 발광층 상부에 화합물 1을 증착하여 10nm 두께의 정공 저지층을 형성하였다. 상기 정공 저지층 상부에 Alq3를 증착하여 30nm 두께의 전자 수송층을 형성한 후, 전자 수송층 상에 LiF를 증착하여 1nm 두께의 전자 주입층을 형성한 다음, 상기 전자 주입층 상에 Al을 증착하여 110nm 두께의 캐소드를 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 3
화합물 1의 정공 저지층을 형성하지 않았다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일한 방법을 이용하여 "ITO / NPB(40nm) / TCTA(10nm) / CBP : 5wt% Ir(ppy)3(30nm) / Alq3(40nm) / LiF(1nm) / Al(110)nm"의 구조를 갖는 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 4
전자 수송층 재료로서 하기 화합물 A를 채용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
<화합물 A >
비교예 5
전자 수송층 재료로서 하기 화합물 B를 채용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
<화합물 B >
비교예 6
전자 수송층 재료로서 하기 화합물 C를 채용하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
<화합물 C >
평가예 3: 유기 발광 소자의 특성 평가
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6의 유기 발광 소자의 구동 전압, 휘도, 외부 양자 효율, 색순도, 효율, 전력 효율, EL 최대 파장 및 색순도를 하기 방법을 이용하여 평가하여, 그 결과를 도 6 및 7에 나타내었다.
- 색좌표 : 전류-전압계(Kethley SMU 236)에서 전원을 공급하고, 휘도계 PR650을 이용하여 측정하였다.
- 휘도 : 전류-전압계(Kethley SMU 236)에서 전원을 공급하고, 휘도계 PR650을 이용하여 측정하였다.
- 효율 : 전류-전압계(Kethley SMU 236)에서 전원을 공급하고, 휘도계 PR650을 이용하여 측정하였다.
| 구동 전압(V) (at 1cd/m2) |
휘도(cd/m2) (Vmax) |
외부 양자 효율(%) (V) |
|
| 비교예 1 | 3.5 | 33490 (13) |
17.03 (5.5) |
| 실시예 1 | 4 | 72080 (14.5) |
22.19 (9) |
| 비교예 2 | 4 | 33040 (12.5) |
3.85 (8) |
| 실시예 2 | 5 | 61030 (13) |
11.45 (10.5) |
| 비교예 3 | 3.5 | 35770 (13) |
5.45 (9) |
| 실시예 3 | 4.5 | 71150 (12.5) |
14.62 (9.5) |
| 비교예 4 | 5.5 | 38050 (14) |
7.55 (11) |
| 비교예 5 | 5.3 | 39550 (14) |
8.43 (10.8) |
| 비교예 6 | 5 | 46520 (13.5) |
8.94 (10) |
| 효율(cd/A) (at 1cd/m2) |
전력 효율(Lm/W) (V) |
EL 최대 파장(nm) | |
| 비교예 1 | 52.02 (5.5) |
32.81 (4.5) |
512 |
| 실시예 1 | 68.37 (9) |
24.44 (8.5) |
512 |
| 비교예 2 | 11.63 (8) |
5.10 (6.5) |
512 |
| 실시예 2 | 35.39 (10.5) |
10.75 (10) |
512 |
| 비교예 3 | 44.98 (9.5) |
14.87 (9.5) |
512 |
| 실시예 3 | 69.98 (9.5) |
25.87 (9.5) |
512 |
| 비교예 4 | 38.25 (10.9) |
8.33 (10.2) |
512 |
| 비교예 5 | 40.89. (11.5) |
8.96 (10.5) |
512 |
| 비교예 6 | 41.55 (11.9) |
9.25 (11) |
512 |
1: 해당 휘도, 외부 양자 효율, 효율 및 전력이 측정된 전압값을 나타낸 것으로서, 단위는 (V)임
상기 표 6 및 7로부터 실시예 1 내지 3의 유기 발광 소자는 비교예 1 내지 6의 유기 발광 소자에 비하여 우수한 특성을 가짐을 확인할 수 있다.
10: 유기 발광 소자
11: 기판
13: 제1전극
15: 유기층
17: 제2전극
11: 기판
13: 제1전극
15: 유기층
17: 제2전극
Claims (20)
- 제1전극;
상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고, 발광층을 포함한 유기층;을 포함하고,
상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 전자 수송층; 및 정공 저지층, 전자 주입층 및 전자 주입 및 전자 수송 기능을 동시에 갖는 기능층 중 적어도 하나를 더 포함하고,
상기 전자 수송층이 하기 화합물 1 내지 6 중 하나 표시되는 포스핀 옥사이드계 화합물을 포함하는 유기 발광 소자:
.
- 제1전극;
상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고, 발광층을 포함한 유기층;을 포함하고,
상기 발광층과 상기 제2전극 사이에 정공 저지층; 및 전자 수송층, 전자 주입층 및 전자 주입 및 전자 수송 기능을 동시에 갖는 기능층 중 적어도 하나를 더 포함하고,
상기 정공 저지층이 하기 화합물 1 내지 6 중 하나 표시되는 포스핀 옥사이드계 화합물을 포함하는 유기 발광 소자:
.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 포스핀 옥사이드계 화합물이 -7.0eV 이하의 HOMO 레벨을 갖는 유기 발광 소자.
- 삭제
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1전극과 상기 발광층 사이에 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 버퍼층 및 전자 저지층 중 하나 이상을 더 포함한, 유기 발광 소자. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 전자 수송층이 Li 착체를 더 포함한, 유기 발광 소자. - 삭제
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 발광층이 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 도펀트가 인광 방출 메커니즘에 따라 광방출하는 인광 도펀트인, 유기 발광 소자.
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