KR102316066B1 - 잉크 조성물, 이를 이용한 유기 발광 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

잉크 조성물, 이를 이용한 유기 발광 소자 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 잉크 조성물, 이를 이용한 유기 발광 소자 및 이의 제조방법 에 관한 것이다.

Description

잉크 조성물, 이를 이용한 유기 발광 소자 및 이의 제조방법 {INK COMPOSITION, ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE USING THE SAME AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 명세서는 잉크 조성물, 상기 잉크 조성물을 이용하여 형성된 유기 발광 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
OLED 잉크를 잉크젯 공정에 적용하기 위해서는 용매 선택이 가장 중요하다. 노즐에서 안정적으로 잉크가 토출되도록 노즐 마름 현상이 없어야 하고, 기능층 막 제조 시 재료의 석출/상분리 현상 없이 평탄한 막을 형성할 수 있어야 한다. 이를 위해서는 OLED 재료에 대한 용해도가 높으면서, 충분히 낮은 고비점 특성을 갖는 용매를 잉크 조성에 포함해야 한다.
보통 고비점(200℃이상) 벤젠계 용매를 잉크에 포함한다. 이 용매를 포함하는 경우, 재료에 대한 용해도가 좋아, 기능층 막 형성 시 깨끗한 막 이미지를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 하지만 막이 U 형상이거나 볼록한(∩) 형상, 또는 아스팔트처럼 표면이 불균일한 막이 형성되는 단점이 있다.
막 평탄도를 높이고자, 벤젠계 용매에 glycol류 용매를 첨가하는 방법도 사용되고 있다. 하지만 보통 glycol류 용매는 OLED 재료를 용해시킬 수 있는 특성이 낮아, 벤젠류와 glycol류 용매를 잉크에 포함 시, 막 평탄도가 개선되는 효과에 비해 막 이미지가 급격히 저하되는 현상(석출, 막 거칠기 증가)이 발생하는 단점이 생겼다.
따라서 석출 없이 깨끗한 막 형성이 가능한 동시에 막 평탄도를 높일 수 있는 용매를 잉크에 적용하는 것이 중요하다. 따라서, 당 기술 분야에서는 새로운 유기물의 개발이 요구되고 있다.
한국 특허공개공보 2013-106255호
본 명세서는 잉크조성물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공하는 것이 목적이다.
본 명세서는 하기 화학식 1로 표시되는 제1 용매 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 잉크조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112018074504823-pat00001
[화학식 2]
Figure 112018074504823-pat00002
상기 화학식 1 및 2에 있어서,
R6은 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 또는 -COR이고,
R 및 R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 에스터기, 치환 또는 비치환된 카보닐기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 또는 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기이고,
L1은 직접결합, 알킬렌기, 또는 에스테르기이고,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
R11 내지 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 니트릴기, 히드록시기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 알케닐기이고,
X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
L11 내지 L13는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합, 치환 또는 비치환된 알킬렌기, 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
m 및 m11 내지 m13은 1 내지 10의 정수이고,
r11 및 r14는 0 내지 5의 정수이고,
r12 및 r15는 0 내지 4의 정수이고,
r13 및 r16은 0 내지 3의 정수이고,
상기 m11 내지 m13, 및 r11 내지 r16이 복수일 때, 상기 괄호 안의 치환기는 각각 서로 같거나 상이하다.
본 명세서는 하기 화학식 1로 표시되는 제1 용매, 하기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 제2 용매, 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 잉크조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112018074504823-pat00003
[화학식 2]
Figure 112018074504823-pat00004
[화학식 3]
Figure 112018074504823-pat00005
[화학식 4]
Figure 112018074504823-pat00006
상기 화학식 1 내지 화학식 4에 있어서,
L1은 직접결합, 알킬렌기, 또는 에스테르기이고,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
R6은 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 또는 -COR이고,
R 및 R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 에스터기, 치환 또는 비치환된 카보닐기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 또는 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기이고,
R7 내지 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
R11 내지 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 니트릴기, 히드록시기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 알케닐기이고,
X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
L11 내지 L13는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합, 치환 또는 비치환된 알킬렌기, 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
m 및 m11 내지 m13은 1 내지 10의 정수이고,
r11 및 r14는 0 내지 5의 정수이고,
r12 및 r15는 0 내지 4의 정수이고,
r13 및 r16은 0 내지 3의 정수이고,
상기 m11 내지 m13, 및 r11 내지 r16이 복수일 때, 상기 괄호 안의 치환기는 각각 서로 같거나 상이하며,
n은 1 내지 10의 정수이다.
또한, 제1 전극; 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비되는 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 잉크조성물 또는 이의 경화물을 포함하며, 상기 잉크조성물의 경화물은 상기 잉크 조성물이 열처리 또는 광처리에 의하여 경화된 상태인 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
마지막으로, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 유기물층을 형성하는 단계는 상기 잉크 조성물 또는 이의 경화물을 이용하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계를 포함하는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 특정 화학적 구조식의 용매를 잉크에 적용하여 잉크 공정성, 건조성, 및 막 평탄성을 동시에 확보할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 3은 막 이미지가 깨끗한 예에 관한 도이다.
도 4는 막 표면이 불투명한 예에 관한 도이다.
도 5는 막 표면이 균일하지 못한 예에 관한 도이다.
도 6은 재료의 뭉침(aggregation)으로 인해 백색 반점이 있는 예에 관한 도이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 잉크조성물을 이용하여 형성한 막의 막 평탄도 평가에 관한 도이다.
이하, 본 명세서를 상세히 설명한다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 화학식 1로 표시되는 제1 용매; 및 상기 화학식 2으로 표시되는 화합물을 포함하는 잉크조성물을 제공한다.
용액 공정으로 평탄한 OLED 기능층(HIL, HTL, EML)을 제조하기 위해서는 기본적으로 잉크의 공정성과 막 건조성을 동시에 확보해야 한다. 잉크 조성물은 대부분 용매로 이루어져 있으며(최소 90%, 최대 99.9%), 용매에 의해 잉크 물성이 결정되기 때문에 용매 선택이 무엇보다 중요하다.
잉크의 공정성은 잉크젯 장비의 노즐에서 잉크가 마르는 현상 없이 안정적으로 토출될 수 있는 특성이며, 이를 위해서는 증기압이 충분히 낮은 고비점 특성을 갖는 용매를 선택해야 한다. 잉크 막 건조성은 OLED 기능층 제조 과정에서 건조 과정을 거칠 때, 석출/상분리 없이 깨끗한 막 이미지를 형성하는 특성이며, 이를 위해서는 OLED 재료를 충분히 용해할 수 있는 높은 용해도 특성을 갖는 용매를 선택해야 한다. (낮은 용해도 특성을 갖는 용매 선택 시, 건조 후 고형분이 aggregation되어 석출되는 등의 문제가 발생한다). 건조성과 동시에 요구되는 특성은 막 평탄성이다. OLED 기능층은 여러 개의 적층 구조로 형성되기 때문에 각 기능층이 평탄하게 형성되어야, 완성된 OLED 소자에서 안정적인 발광 특성을 낼 수 있다(비평탄할 경우, pixel 내 밝기 단차, 소자 수명 저하, 전자 이동 leakage로 인한 소자 쇼트 현상 등 여러 문제점들이 발생한다). 따라서 OLED 잉크 조성물에서 잉크 공정성, 막 건조성, 및 막 평탄성을 동시에 확보할 수 있는 용매 선택이 중요하다.
기존 기술에서는 고비점 벤젠계 용매를 잉크 조성물에 포함하여 잉크 공정성과 건조성을 확보하였지만, 막 표면이 비평탄한 단점이 있거나, 고비점 벤젠계 용매+글리콜계 지방족 에테르 용매를 혼합하는 방법을 사용하여 균일한 막을 형성하고자 했으나, OLED 기능층 형성 재료에 대한 glycol류 용매의 용해도가 낮아 건조 후 막 이미지가 저하되는 문제점이 빈번하게 발생했다.
본 발명은 특정 화학적 구조식의 용매를 잉크에 적용하여 잉크 공정성, 건조성, 및 막 평탄성을 동시에 확보할 수 있는 방법에 관한 것이다. 화학식 1의 용매의 코어 구조는 벤젠 구조로, OLED 기능성 재료의 방향족 분자구조와 작용(interaction)이 좋아, 재료에 대한 용해도를 높일 수 있다. 그리고 용매의 곁사슬(side chain)은 glycol 작용기를 갖고 있어, leveling효과가 뛰어나고 막 건조 시 평탄도를 높일 수 있는 장점이 있다. 따라서 단일 용매만으로 석출 없이 깨끗한 막 이미지와 동시에 평탄한 기능층을 얻을 수 있는 장점이 있다. 또한 본 구조식의 용매는 OLED 기능층 형성 재료에 대한 용해도가 높아(10wt% 이상), 비교적 용해도가 떨어지는 glycol류 용매를 제 2 용매로 첨가(막 평탄도를 높이는 역할)하더라도 깨끗한 막 이미지와 동시에 평탄한 기능층을 얻을 수 있었다.
잉크조성물에 포함된 용매의 종류에 따라 잉크 막 평탄도가 결정되며, 평탄도가 좋을수록 다음 적층되는 층을 평탄하게 깔기 유리하므로, 효율 좋은 소자를 제조할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 명세서의 치환기를 상세하게 설명한다.
본 명세서에 있어서, 상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된"이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 실릴기; 알킬기; 알케닐기; 에스테르기; 알콕시기; 아릴기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기는 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 또는 요오드(I)이다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 -SiRaRbRc의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Ra, Rb 및 Rc는 각각 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 60일 수 있고, 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 30일 수 있다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 상기 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 상기 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20일 수 있다. 상기 알콕시기의 구체적인 예로는 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기, i-프로필옥시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, tert-부톡시기, sec-부톡시기, n-펜틸옥시기, 네오펜틸옥시기, 이소펜틸옥시기, n-헥실옥시기, 3,3-디메틸부틸옥시기, 2-에틸부틸옥시기, n-옥틸옥시기, n-노닐옥시기, n-데실옥시기, 벤질옥시기, p-메틸벤질옥시기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 30인 것이 바람직하다. 더 구체적으로는 탄소수 2 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 비닐기; 1-프로페닐기; 이소프로페닐기; 1-부테닐기; 2-부테닐기; 3-부테닐기; 1-펜테닐기; 2-펜테닐기; 3-펜테닐기; 3-메틸-1-부테닐기; 1,3-부타디에닐기; 알릴기; 1-페닐비닐-1-일기; 2-페닐비닐-1-일기; 2,2-디페닐비닐-1-일기; 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일기; 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일기; 스틸베닐기; 스티레닐기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60일 수 있으며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 트리페닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종원자로 N, O, P, S, Si 및 Se 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2 내지 60일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 헤테로고리기의 탄소수는 2 내지 30이다. 또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 헤테로고리기의 탄소수는 2 내지 20이다. 헤테로고리기의 예로는 피리딜기, 피롤기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 퓨라닐기, 티오펜기, 벤조티오펜기, 벤조퓨란기, 디벤조티오펜기, 디벤조퓨란기, 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 방향족인 것을 제외하고는 전술한 헤테로 고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고는, 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용된다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬렌기는 2가기인 것을 제외하고는, 전술한 알킬기에 관한 설명이 적용된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 또는 1-2로 나타낼 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure 112018074504823-pat00007
[화학식 1-2]
Figure 112018074504823-pat00008
상기 화학식 1-1 및 1-2에 있어서, 상기 R1 내지 R6의 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
a는 0 내지 10의 정수이고,
b 및 c는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 알콕시기, 알킬기, 에스테르기, 아릴기, 헤테로아릴기, 실릴기, 또는 포스핀옥사이드기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 내지 R5는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R6은 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 또는 -COR이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R6은 수소, 히드록시기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 -COR이고, 상기 R은 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R6은 수소, 히드록시기, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 터부틸기, 펜틸기, 헥실기, 또는 -COR이고, 상기 R은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 터부틸기, 펜틸기, 또는 헥실기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R7 내지 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R7 내지 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 터부틸기, 직쇄 또는 분지쇄의 펜틸기, 직쇄 또는 분지쇄의 헥실기, 직쇄 또는 분지쇄의 헵틸기, 직쇄 또는 분지쇄의 옥틸기, 직쇄 또는 분지쇄의 노닐기, 또는 직쇄 또는 분지쇄의 데실기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 니트릴기, 히드록시기, 할로겐기, 알킬기, 아릴기, 또는 알케닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 니트릴기, 히드록시기, 할로겐기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 2 내지 10의 알케닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 니트릴기, 히드록시기, F, Cl, Br, I, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 터부틸기, 직쇄 또는 분지쇄의 펜틸기, 직쇄 또는 분지쇄의 헥실기, 직쇄 또는 분지쇄의 헵틸기, 직쇄 또는 분지쇄의 옥틸기, 직쇄 또는 분지쇄의 노닐기, 직쇄 또는 분지쇄의 데실기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라센기, 페난트렌기, 파이렌기, 트리페닐렌기, 에테닐기, 2- 프로페닐기, 2-부테닐기, 또는 3-부테닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 내지 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 에테닐기, 또는 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합, 알킬렌기, 또는 에스테르기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 직접결합, 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 또는 에스테르기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 또는 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6 내지 30의 단환의 아릴기, 또는 탄소수 6 내지 30의 다환의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 페닐기, 비페닐기, 또는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고,
상기 아릴기는 중수소, 니트릴기, 할로겐기, 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 알케닐기, 또는 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라센기, 페난트렌기, 트리페닐렌기, 또는 플루오렌기이고,
상기 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라센기, 페난트렌기, 트리페닐렌기, 또는 플루오렌기는 중수소, 니트릴기, 할로겐기, 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 알케닐기, 또는 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라센기, 페난트렌기, 트리페닐렌기, 또는 플루오렌기이고,
상기 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라센기, 페난트렌기, 트리페닐렌기, 또는 플루오렌기는 중수소, 니트릴기, 할로겐기, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 터부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 페닐기, 나프틸기, 안트라센기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 터부톡시기, 에테닐기, 2- 프로페닐기, 2-부테닐기, 또는 3-부테닐기로 치환 또는 비치환된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 에테닐기로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L11 내지 L13는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합, 치환 또는 비치환된 알킬렌기, 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L11 내지 L13는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합, 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L11 내지 L13는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 2-페녹시에탄올, 2-(벤질옥시)에탄올, 3-(4-히드록시에톡시)톨루엔, 4-(2-히드록시에톡시)톨루엔, 메틸 4-(2-히드록시에톡시)벤조에이트, 2-페녹시에틸아세테이트, 4-(2-아세톡시에톡시)톨루엔, 2-페녹시에틸 이소부틸레이트, 2-에톡시에틸 벤조에이트, 2-이소프로폭시에틸 벤조에이트, 디에틸렌글리콜 모노페닐 에테르, 및 디에틸렌글리콜 모노벤질 에테르 중 어느 하나이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2의 화합물은 하기 구조 중 어느 하나이다.
Figure 112018074504823-pat00009
Figure 112018074504823-pat00010
Figure 112018074504823-pat00011
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 3 및 화학식 4의 제2 용매는 디에틸렌글리콜부틸메틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 테트라에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜부틸메틸에테르, 에틸n-옥타노에이트, 이소프로필n-옥타노에이트, 이소아밀n-옥타노에이트, 아밀 n-옥타노에이트, 및 메틸라우레이트 중 어느 하나이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 잉크 조성물은 p도핑 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 p 도핑 물질은, 상기 화학식 2의 화합물을 p-반도체 특성을 갖도록 하는 역할을 한다. 상기 p-반도체 특성이란 HOMO(highest occupied molecular orbital) 에너지 준위로 정공을 주입받거나 수송하는 특성 즉, 정공의 전도도가 큰 물질의 특성을 의미한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 p-도핑 물질은 하기 화학식 A 내지 F중 하나로 표시될 수 있으나, 이를 한정하지 않는다.
Figure 112018074504823-pat00012
Figure 112018074504823-pat00013
Figure 112018074504823-pat00014
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 잉크조성물은 화학식 3 또는 4의 제2 용매를 전체 잉크조성물 대비 10 내지 90 질량% 이하로 함유한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 잉크조성물은 제1 용매를 전체용매의 질량을 기준으로 0.01 내지 90 질량% 포함한다
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 잉크조성물은 제1 용매를 전체용매의 질량을 기준으로 0.1 내지 80 질량% 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 잉크조성물은 제2 용매를 전체용매의 질량을 기준으로 10 내지 99.99 질량% 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 잉크조성물은 제2 용매를 전체용매의 질량을 기준으로 20 내지 99.9 질량% 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 잉크조성물 또는 이의 경화물을 이용하여 형성된 유기 발광 소자는 제1 전극; 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비되는 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 잉크조성물 또는 이의 경화물을 포함하며, 상기 잉크조성물 또는 이의 경화물은 상기 코팅 조성물이 열처리 또는 광처리에 의하여 경화된 상태이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공주입 및 수송층을 포함하며, 상기 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공주입 및 수송층은 상기 잉크조성물 또는 이의 경화물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자주입층, 전자수송층, 또는 전자주입 및 수송층을 포함하며, 상기 전자주입층, 전자수송층, 또는 전자주입 및 수송 층은 상기 잉크조성물 또는 이의 경화물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하며, 상기 발광층은 상기 잉크조성물 또는 이의 경화물을 포함한다.
화합물은 다르되 용매조성이 같은 잉크조성물인 경우, 차이는 소자를 제작했을 때, 효율, 수명 등 성능의 차이가 있다. 용매 조성은 다르되, 화합물이 같은 잉크조성물인 경우, 차이는 막이미지 등에서 차이를 확인할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 애노드이고, 제2 전극은 캐소드이다.
또 하나의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 전극은 캐소드이고, 제2 전극은 애노드이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 애노드, 1층 이상의 유기물층 및 캐소드가 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 캐소드, 1층 이상의 유기물층 및 애노드가 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
도 1에는 기판(101) 상에 애노드(201), 발광층(501) 및 캐소드(601)가 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다.
도 2에는 기판(101) 상에 애노드(201), 정공주입층(301), 정공수송층(401), 발광층(501) 및 캐소드(601)가 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다.
상기 도 1은 유기 발광 소자를 예시한 것이며 이에 한정되지 않는다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 상기 잉크 조성물을 이용하여 형성하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
본 명세서는 또한, 상기 잉크 조성물을 이용하여 형성된 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
구체적으로 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 잉크 조성물을 이용하여 형성된 유기 발광 소자의 제조 방법은 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 유기물층을 형성하는 단계는 상기 잉크 조성물을 이용하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시상태에 있어서, 상기 잉크 조성물을 이용하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계는 잉크젯 프린팅을 이용한다.
상기 제1 전극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 애노드 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 전극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 캐소드 물질의 구체적인 예로는 바륨, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입층은 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 애노드에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성
능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 애노드 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 애노드나 정공 주입층으로부터 정공을 수송 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도펀트 재료로는 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자 수송층은 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로 전자 수송 물질로는 캐소드로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 캐소드로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공저지층은 정공의 캐소드 도달을 저지하는 층으로, 일반적으로 정공주입층과 동일한 조건으로 형성될 수 있다. 구체적으로 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, BCP, 알루미늄 착물 (aluminum complex) 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 잉크조성물은 후술하는 제조방법으로 제조될 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실험 방법>
1. 용매 100 중량부에 대하여, 기능성 재료(화합물1 내지 6)를 2.0 중량부로 용해시켜 잉크 조성물을 제조하였다.
2. 잉크젯 프린팅법을 이용하여 OLED pixel 내에 잉크를 채운 뒤, 진공건조 장비를 이용하여 진공 건조 10~60분 처리를 하였고, 이후 hot plate에서 열 건조 10분~60분 처리를 통해 막을 제조하였다.
상기 실험방법에서 상기 용매는 TCI사에서 제조된 것을 사용하였고, 상기 화합물 1 내지 6은 한국출원 10-2017-0124472 의 제조예를 통해 제조하였다.
상기 실험방법에 의해 제조된 잉크 막에 대하여 용해도, 토출 안정성, 형성된 막의 이미지, 막 평탄도 등 하기 4가지 항목을 평가하였다.
<평가 항목>
1) 잉크 안정성 평가
제조한 기능성 잉크를 25 ℃, 대기압, air조건에서 밀폐된 카트리지 안에 한달 보관하고, 잉크 상태를 육안으로 확인했을 때, 하기 기준대로 평가하였다.
- O: 매우 안정한 용액 상태.
- X: 고형분 석출, 상분리, 뿌연 용액 상태.
2) 토출 안정성 평가
잉크젯 장비를 사용하여 10pL의 액적을 토출시키고, 장비 카메라를 통해 육안으로 관찰된 토출 이미지를 하기 기준대로 평가하였다.
- 액적이 흔들리지 않고 20분 이상 안정적으로 토출됨: O
- 액적이 다소 흔들리거나 직진성이 다소 떨어짐:
- 액적이 토출되지 않음: X
3) 막 이미지 평가
기판에 잉크를 프린팅 한 후, 건조하여 막이 잘 형성되었는지를 광학 현미경을 통해 관찰하였으며, 하기와 같은 기준으로 평가하였다.
- 막 이미지가 깨끗함: O
- 막 표면이 불투명하며 거칠기가 심하게 나타나거나, 재료 석출/상분리, white spot(재료 aggregation) 관찰됨: X
도 3은 막 이미지가 깨끗한 예에 관한 도이다.
도 4는 막 표면이 불투명한 예에 관한 도이다.
도 5는 막 표면이 균일하지 못한 예에 관한 도이다.
도 6은 재료의 뭉침(aggregation)으로 인해 백색 반점이 있는 예에 관한 도이다.
4) 막 평탄도 평가
막 표면이 평탄하게 잘 형성되었는지 관찰하기 위해 OP(optical profiler)를 이용하여 막 표면 형상을 분석하였으며, 하기 기준대로 평가하였다.
Figure 112018074504823-pat00015
- 0.3 미만: O
- 0.3 이상 0.5 미만: △
- 0.5 이상: X
도 7은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 잉크조성물을 이용하여 형성한 막의 막 평탄도 평가에 관한 도이다.
하기 표 1은 실시예에서 사용한 용매에 관한 것이다.
용매 종류 용매명 비점
실시예 제 1 용매 2-phenoxyethyl isobutyrate 273
4-(2-Acetoxyethoxy)toluene 266
2-Ethoxyethyl Benzoate 261
2-Isopropoxyethyl Benzoate 257
2-(benzyloxy)ethanol 256
2-Phenoxyethanol 237
2-Phenoxyethyl Acetate 231
제 2 용매 Diethyleneglycol butylmethylether 212
Diethyleneglycol dibutylether 256
Isoamyl n-octanoate 268
하기 표 2은 비교예에서 사용한 용매에 관한 것이다.
용매 종류 용매명 비점
비교예 벤젠류
(ether기, ester기)
3-phenoxy toluene 265
Dimethyl phthalate 282
지방족류
(ether기, ester기)
Diethyleneglycol butylmethylether 212
Diethyleneglycol dibutylether 256
Isoamyl n-octanoate 268
벤젠류+지방족류
용매 혼합
3-phenoxy toluene
+Diethyleneglycol dibutylether
261+256
Dimethyl phthalate
+Diethyleneglycol dibutylether
282+256
< 비교예 >
상기 실험 방법에서, 기능성 재료에 p-도핑재료 C 내지 E를 혼합(8:2의 질량비)하여 비교예 1 내지 7을 진행하였다. 실험에 사용한 기능성 재료, 용매의 정보 및 실험 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
[표 3]
Figure 112018074504823-pat00016
비교예 1은 에테르 작용기를 갖는 벤젠류 용매에 용해한 잉크이고, 비교예 2는 에스테르 작용기를 갖는 벤젠류 용매에 용해한 잉크이다.
비교예 1의 경우 잉크 안정성 평가와 잉크 막 이미지, 평탄도가 △ 또는 X로 나타났다. 이는 재료에 대한 분산성이 떨어지기 때문인 것으로 판단된다. 용매 특성상 bank 벽면에 잘 습윤되어 잉크 막이 건조과정에서 U-shape을 형성했기 때문에 평탄도가 떨어지는 것으로 나타났다.
비교예 2의 경우, Dimethyl phthalate용매는 재료에 대한 용해도가 좋아 잉크 막 이미지는 O이지만, 막 평탄도에서 X를 나타냈다. 용매 특성상 bank 벽면에 잘 습윤되어 잉크 막이 건조과정에서 U-shape을 형성하는 특성을 갖기 때문인 것으로 판단된다.
비교예 3 내지 5는 에테르 또는 에스테르 작용기를 갖는 지방족 용매를 첨가한 것이며, 모두 막이미지 평가에서 X를 나타냈다. 이는 재료에 대한 낮은 용해도 때문인 것으로 판단된다. 실험 단계 중 잉크를 건조하는 과정에서 진공건조를 거치는데, 이때 시간이 경과할수록 용매 내 재료 농도는 높아지게 되고, 용매가 재료를 충분히 용해/분산시키지 못하면 재료는 서로 뭉치거나 석출되는 현상이 나타난다.
비교예 6 및 7은 방향족 용매에 지방족 용매를 첨가한 것이다. 방향족 용매는 잉크 막이미지가 좋은 반면 막 평탄도가 떨어지는 특성이 있고, 지방족 용매는 잉크 막이미지가 나쁜 반면 잉크 막 평탄도가 좋은 특성이 있다. 따라서 막이미지가 좋으면서 평탄도를 개선하고자 두 종류 용매를 혼합하였다. 하지만 결과, 막평탄도는 어느정도 개선이 됐지만 막 이미지에서 X평가를 나타났다.
비교예 1 내지 7의 결과로부터, 에테르 또는 에스테르 작용기를 가지는 방향족 용매나 지방족 용매를 단일용매 또는 이들을 혼합하여 사용하는 것은 용해도, 토출 안정성, 형성된 막의 이미지, 막 평탄도 등을 모두 만족시키는데 한계가 있음을 알 수 있다.
<실시예>
상기 실험 방법에서, 화합물 1 내지 6에 p-도핑재료 C 내지 E를 혼합(8:2의 질량비)하여 실시예 1-1 내지 6-28를 진행하였다. 실험에 사용한 기능성 재료, 용매의 정보 및 실험 결과를 각각 하기 표 4 내지 9에 기재하였다.
[표 4]
Figure 112018074504823-pat00017
Figure 112018074504823-pat00018
[표 5]
Figure 112018074504823-pat00019
Figure 112018074504823-pat00020
[표 6]
Figure 112018074504823-pat00021
Figure 112018074504823-pat00022
[표 7]
Figure 112018074504823-pat00023
Figure 112018074504823-pat00024
[표 8]
Figure 112018074504823-pat00025
Figure 112018074504823-pat00026
[표 9]
Figure 112018074504823-pat00027
Figure 112018074504823-pat00028
상기 표 4 내지 9에서 알 수 있듯, 실험결과 기능층 재료 화합물 종류에 따른 잉크 특성(안정성, 토출성, 막 이미지, 막 평탄도)은 거의 동일하게 나타났다.
상기 표 4 내지 9의 실시예에서 잉크 안정성이 모두 O로 평가되었고, 잉크 막 건조 시에도 석출없이 깨끗한 막이미지를 나타냈다. 이는 용매의 특정 구조에서 기인된 화학적 특성 때문인 것으로 판단된다. glycol작용기와 벤젠구조를 갖는 용매의 화학적 특성 때문에 기능층 재료와 안정적으로 상호작용할 수 있고, 재료의 고농도 조건에서도 재료를 용해/분산시키는 효과가 우수하기 때문인 것으로 판단된다.
상기 표 4 내지 9의 실시예에서 2-Phenoxyethanol 또는 2-Phenoxyethyl Acetate을 단독으로 첨가한 잉크에서 토출안정성, 막 평탄도 평가에서 △로 평가되었다. 이는 용매의 다소 낮은 비점으로 인한 것으로 판단된다.
통상적으로 비점이 낮은 용매는 증기압도 높은 특성을 갖고 있어 잉크젯 공정 과정에서 잘 휘발되어 공정성이 떨어진다. 또한 건조과정에서 비교적 빠르게 잉크가 고화되기 때문에 잉크 형상이 U-shape을 형성할 가능성이 높아진다. 이를 개선하고자 평탄도가 높은 특성을 갖는 지방족 용매(제2 용매)를 20%~50% 첨가하였으며, 30% 이상 첨가한 조건부터 막 평탄도가 에서 O로 개선되는 것을 확인할 수 있었다.
상기 표 4 내지 9의 실시예에서, 2-(benzyloxy)ethanol를 단독으로 첨가한 잉크에서 막 평탄도 평가에서 를 나타냈는데, 이는 용매가 -OH작용기를 갖는 화학적 구조 때문인 것으로 판단된다. -OH 작용기를 갖고 있으면 극성이 증가하게 되고 상대적으로 친수성이 큰 용매들은 건조시 bank벽면에 잘 습윤되어 고화과정에서 U-shape을 형성을 하는 특성을 나타낸다. 이를 개선하고자 평탄도가 높은 특성을 갖는 지방족 용매(제2 용매)를 20%~50% 첨가하였으며, 30% 이상 첨가한 조건부터 막 평탄도가 에서 O로 개선되는 것을 확인할 수 있었다.
101 : 기판
201 : 애노드
301 : 정공주입층
401 : 정공수송층
501 : 발광층
601 : 캐소드

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1-1 또는 1-2로 표시되는 제1 용매 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 잉크조성물:
    [화학식 1-1]
    Figure 112021110605459-pat00048

    [화학식 1-2]
    Figure 112021110605459-pat00049

    [화학식 2]
    Figure 112021110605459-pat00030

    상기 화학식 1-1, 1-2 및 2에 있어서,
    R6은 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 또는 -COR이고,
    R 및 R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 에스터기, 치환 또는 비치환된 카보닐기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 또는 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기이고,
    Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고,
    R11 내지 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고,
    X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 스티렌 또는
    Figure 112021110605459-pat00052
    이고,
    L11 내지 L13는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합, -O-, 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이고,
    a는 0 내지 10의 정수이고,
    b 및 c는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이고,
    m11 내지 m13은 1 내지 10의 정수이고,
    r11 및 r14는 0 내지 5의 정수이고,
    r12 및 r15는 0 내지 4의 정수이고,
    r13 및 r16은 0 내지 3의 정수이고,
    상기 m11 내지 m13, 및 r11 내지 r16이 복수일 때, 상기 괄호 안의 치환기는 각각 서로 같거나 상이하다.
  2. 하기 화학식 1-1 또는 1-2로 표시되는 제1 용매, 하기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 제2 용매, 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 잉크조성물:
    [화학식 1-1]
    Figure 112020067114881-pat00050

    [화학식 1-2]
    Figure 112020067114881-pat00051

    [화학식 2]
    Figure 112020067114881-pat00032

    [화학식 3]
    Figure 112020067114881-pat00033

    [화학식 4]
    Figure 112020067114881-pat00034

    상기 화학식 1-1, 화학식 1-2 및 화학식 2 내지 화학식 4에 있어서,
    Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
    R6은 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 또는 -COR이고,
    R 및 R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 에스터기, 치환 또는 비치환된 카보닐기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 또는 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기이고,
    R7 내지 R10은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
    R11 내지 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 니트릴기, 히드록시기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 알케닐기이고,
    X1 및 X2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
    L11 내지 L13는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합, 치환 또는 비치환된 알킬렌기, 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이고,
    a는 0 내지 10의 정수이고,
    b 및 c는 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이고,
    m11 내지 m13은 1 내지 10의 정수이고,
    r11 및 r14는 0 내지 5의 정수이고,
    r12 및 r15는 0 내지 4의 정수이고,
    r13 및 r16은 0 내지 3의 정수이고,
    상기 m11 내지 m13, 및 r11 내지 r16이 복수일 때, 상기 괄호 안의 치환기는 각각 서로 같거나 상이하며,
    n은 1 내지 10의 정수이다.
  3. 삭제
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 제2 용매를 전체 잉크조성물 대비 10 내지 90 질량% 함유하는 것인 잉크조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 용매는 2-페녹시에탄올, 2-(벤질옥시)에탄올, 3-(4-히드록시에톡시)톨루엔, 4-(2-히드록시에톡시)톨루엔, 메틸 4-(2-히드록시에톡시)벤조에이트, 2-페녹시에틸아세테이트, 4-(2-아세톡시에톡시)톨루엔, 2-페녹시에틸 이소부틸레이트, 2-에톡시에틸 벤조에이트, 2-이소프로폭시에틸 벤조에이트, 디에틸렌글리콜 모노페닐 에테르, 및 디에틸렌글리콜 모노벤질 에테르 중 어느 하나인 것인 잉크조성물.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 3 및 화학식 4의 제2 용매는 디에틸렌글리콜부틸메틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 테트라에틸렌글리콜디메틸에테르, 트리에틸렌글리콜부틸메틸에테르, 에틸n-옥타노에이트, 이소프로필n-옥타노에이트, 이소아밀n-옥타노에이트, 아밀 n-옥타노에이트, 및 메틸라우레이트 중 어느 하나인 것인 잉크조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 잉크조성물은 하기 도핑물질을 더 포함하는 것인 잉크조성물:
    Figure 112018074504823-pat00037
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2의 화합물은 하기 구조 중 어느 하나인 것인 잉크조성물:
    Figure 112018074504823-pat00038

    Figure 112018074504823-pat00039

    Figure 112018074504823-pat00040
  9. 제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비되는 1층 이상의 유기물층을 포함하고,
    상기 유기물층 중 1층 이상은 청구항 1, 2 및 4 내지 8 중 어느 한 항의 잉크조성물 또는 이의 경화물을 포함하며,
    상기 잉크 조성물의 경화물은 상기 잉크 조성물이 열처리 또는 광처리에 의하여 경화된 상태인 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공주입 및 수송층을 포함하여, 상기 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공주입 및 수송층은 상기 잉크조성물 또는 이의 경화물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 유기물층은 발광층을 포함하여, 상기 발광층은 상기 잉크조성물 또는 이의 경화물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  12. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계; 및
    상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 유기물층을 형성하는 단계는 청구항 1, 2 및 4 내지 8 중 어느 한 항의 잉크 조성물 또는 이의 경화물을 이용하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계를 포함하는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 잉크 조성물 을 이용하여 1층 이상의 유기물층을 형성하는 단계는 잉크젯 프린팅 방법을 이용하는 것인 유기 발광 소자의 제조 방법.
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