KR102596622B1 - 고굴절 유기화합물을 포함하는 유기전계발광소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

고굴절 유기화합물을 포함하는 유기전계발광소자 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고굴절률의 유기화합물을 캡핑층으로 적용하여 고효율 및 고색재현율을 나타내는 유기전계발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

고굴절 유기화합물을 포함하는 유기전계발광소자 및 이의 제조방법{Organic light emitting diode Having High Refractive Organic Compound and Fabricating Method of the Same}
본 발명은 고굴절 유기화합물을 포함하는 유기전계발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 고굴절률의 유기화합물을 캡핑층으로 적용하여 고효율 및 고색재현율을 나타내는 유기전계발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
유기전계발광소자(Organic light emitting diode)는 유기발광물질을 이용하여 화상을 표시하는 자발광형 디스플레이 장치로, 종래 알려진 액정표시장치 (Liquid Crystal Display)와는 다르게 별도의 광원을 필요로 하지 않음으로써 상대적으로 매우 얇은 두께의 디스플레이 표시장치를 만들 수 있는 장점으로 인해, 현재 모바일, 태블릿, 모니터, TV 용 디스플레이 표시장치에 대부분 적용되는 기술이다. 상기 유기전계발광소자에 사용되는 유기발광 물질은 전극에서 주입되는 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜 줌으로써 디스플레이의 동화상을 나타낼 수 있는 유기화학구조 또는 유기금속화학구조로 이루어진 화합물이다. 전극에서 주입되는 전기에너지의 발광전환효율을 향상시키기 위해, 양극과 음극 사이에 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층, 전자주입층과 같은 다층의 유기물 층을 형성한다. 상기 발광층의 사용되는 발광재료의 물리적 특성에 따라 형광 발광과 인광 발광으로 구분할 수 있다. 모바일과 같은 소형디스플레이 장치에는 청색, 녹색, 적색의 빛의 3요소 물질을 활용하여 백색광을 구현하며, TV와 같은 대형디스플레이 장치에는 청색과 노란색 또는 주황색 재료를 혼합구성함으로써 백색광을 만들어 내고 있다. 현재 사용되는 청색발광으로는 형광발광재료가 사용되며, 노란색, 주황색, 적색발광을 위해서는 인광발광재료가 주로 사용된다.상기 발광층의 사용되는 발광재료의 물리적 특성에 따라 형광 발광과 인광 발광으로 구분할 수 있다. 모바일과 같은 소형디스플레이 장치에는 청색, 녹색, 적색의 빛의 3요소 물질을 활용하여 백색광을 구현하며, TV와 같은 대형디스플레이 장치에는 청색과 노란색 또는 주황색 재료를 혼합구성함으로써 백색광을 만들어 내고 있다. 현재 사용되는 청색발광으로는 형광발광재료가 사용되며, 노란색, 주황색, 적색발광을 위해서는 인광발광재료가 주로 사용된다.
상기 발광소자의 물리적 메커니즘은 양극 및 음극 간에 전압을 인가하면, 양극으로부터 정공이 주입되고, 주입된 정공이 정공수송층의 역할에 의해 발광층으로 이동된다. 이와 더불어 음극으로부터 주입되는 전자가 전자수송층의 역할에 의해 발광층으로 이동되는데, 양극과 음극에서 주입되는 전자와 정공의 주입 속도가 유사할 경우 발광생성률이 높아지게 된다. 상기 발광층으로 이동된 정공과 전자는 재결합하여 엑시톤(Exciton)을 생성되며, 엑시톤이 여기상태(Excited state)에서 기저상태(Ground state) 천이되어 광(光)이 발생된다. 상기 발광층의 발광 메커니즘의 따라 형광이 25%, 인광이 100%인것으로 알려져 있다. 내부에서 발광한 광이 외부로 방출되는 외부발광효율은 통상적으로 내부발광효율의 약 20% 수준인 것으로 알려져 있다. 상기 발광층의 발광 메커니즘의 따라 형광이 25%, 인광이 100%인것으로 알려져 있다. 내부에서 발광한 광이 외부로 방출되는 외부발광효율은 통상적으로 내부발광효율의 약 20% 수준인 것으로 알려져 있다.
이 때 고효율과 고색재현율을 갖는 디스플레이 장치를 구현하기 위해서 외부로 나가는 빛이 전반사되어 광손실되는 것을 방지할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 고굴절률의 유기화합물을 캡핑층으로 적용하여 고효율 및 고색재현율을 나타내는 유기전계발광소자 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 기판; 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향된 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 게재되는 하나 이상의 유기물층; 및 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 표면에 형성된 캡핑층;을 포함하고, 상기 캡핑층은, 380 nm 내지 730 nm의 파장에서 1.7 내지 2.4의 굴절률을 가지며 하기 화학식 1A로 표시되는 화합물을 포함하는 유기전계발광소자를 제공한다.
[화학식 1A]
상기 식에서,
Ar1, Ar2 및 Ar3는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 C6~C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 C6~C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고,
L1, L2 및 L3는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 C6~C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 C6~C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며,
여기서, 치환기는 중수소, 할로겐기, 하이드록실기(-OH), 니트로기, 시아노기, C1~C50의 알킬기, C1~C50의 플루오로알킬기, C1~C50의 알케닐기, C1~C50의 알키닐기, C1~C50의 알콕시기, C1~C50의 아릴옥시기, C6~C50의 단환 또는 다환의 아릴기, C6~C50의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기 및 C1~C50의 실릴기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고,
헤테로 원자는 N, P, O, S 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이다.
또한, 본 발명은 상기 유기전계발광소자의 제조방법으로,
기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 유기물층을 형성하는 단계; 상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제2 전극 상에 상기 캡핑층을 형성하는 단계; 를 포함하거나,
또한, 일 실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조방법은 기판 상에 상기 캡핑층을 형성하는 단계; 상기 캡핑층 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함하거나,
또한, 일 실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조방법은 기판 상에 상기 캡핑층을 형성하는 단계; 상기 캡핑층 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제2 전극 상에 상기 캡핑층을 형성하는 단계;를 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자는, 광효율 개선을 위한 고굴절률의 유기화합물을 포함하는 캡핑층이 적용되어, 외부 발광 효율 및 색좌표를 향상시킬 수 있다.
또한, 유기전계발광소자의 RGB 파장을 흡수할 수 없는 넓은 밴드갭을 유지하여 색변환 형상을 억제할 수 있어, 고색순도를 나타낼 수 있다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자의 단면 모식도이다.
앞서 설명한 바와 같이 유기전계발광소자 내부에서 발광한 광이 외부로 방출되는 외부발광효율은 전극 내부의 흡수, 측면 전파 등으로 인해 통상적으로 내부발광효율의 약 20% 수준인 것으로 알려졌다.
이에 본 발명의 발명자들은 수많은 연구와 노력 끝에 고굴절률을 가지는 특정 유기화합물을 캡핑층으로 적용하는 경우 내부 전반사에 의해 외부로 발광된 빛이 나올 수 없게 되어 소자 내부에서 빛이 소멸되고 효율이 저하되었던 기존 소자의 문제점을 해결하고, 발광된 빛이 외부로 방출되는 과정에서 보강 간섭효과의 의해 방출 성능이 개선되어 유기전계발광소자의 광 효율을 크게 개선시킬 수 있음을 확인하였다.
도 1 내지 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자의 단면 모식도로, 이하 도 1 내지 3을 참고하면 본 발명을 설명한다.
구체적으로 본 발명은,
기판;
제1 전극;
상기 제1 전극에 대향된 제2 전극;
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 게재되는 하나 이상의 유기물층; 및
상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 표면에 형성된 캡핑층;을 포함하고,
상기 캡핑층은, 380 nm 내지 730 nm의 파장에서 1.7 내지 2.4의 굴절률을 가지며 하기 화학식 1A로 표시되는 화합물을 포함하는 유기전계발광소자를 제공한다.
[화학식 1A]
상기 식에서,
Ar1, Ar2 및 Ar3는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 C6~C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 C6~C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고,
L1, L2 및 L3는 각각 서로 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로 C6~C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 C6~C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며,
여기서, 치환기는 중수소, 할로겐기, 하이드록실기(-OH), 니트로기, 시아노기, C1~C50의 알킬기, C1~C50의 플루오로알킬기, C1~C50의 알케닐기, C1~C50의 알키닐기, C1~C50의 알콕시기, C1~C50의 아릴옥시기, C6~C50의 단환 또는 다환의 아릴기, C6~C50의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기 및 C1~C50의 실릴기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고,
헤테로 원자는 N, P, O, S 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이다.
본 발명에 따른 유기전계발광소자는 1.7 내지 2.4의 고굴절률을 가지는 유기화합물이 캡핑층으로 적용되어, 외부 발광 효율, 색좌표, 내열성 및 휘도 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 유기전계발광소자의 RGB 파장을 흡수할 수 없는 넓은 밴드갭을 유지하여 색변환 형상을 억제할 수 있어, 고색순도를 나타낼 수 있다. 상세하게는, 발광층에서 빛이 나오는 방향의 전극 바깥쪽 면에 고굴절 캡핑층을 형성하여 전반사가 되는 빛이 투과할 수 있도록 하여 광효율을 개선시킬 수 있다. 즉, 캡핑층은 상면발광(Top emission)의 경우 제2 전극의 상부에 위치할 수 있고(도 1), 배면발광(Bottom emission)의 경우 제1 전극의 하부에 위치할 수 있으며(도 2), 양면발광의 경우 제1 전극의 하부 및 제2 전극의 상부에 위치하여(도 3) 광효율을 개선시킬 수 있다.
이하 본 명세서에서 사용된 용어에 대해 간략히 설명한다.
본 발명에서 "Ar1"은 상기 정의된 범위에서 선택되는 단수 또는 복수의 모이어티로, L1의 단수 또는 복수의 사이트에 결합할 수 있다. Ar2 및 Ar3도 물론 동일하게 해석될 수 있다.
용어 "아릴기"는 공유 파이 전자계를 가지고 있는 적어도 하나의 고리를 가지고 있는 방향족그룹으로, 치환될 경우, 치환기는 오르소(o), 메타(m), 파라(p) 위치에 적절하게 결합될 수 있다.
용어 "헤테로아릴기"는 고리화합물의 탄소 중 적어도 하나가 산소, 질소, 황, 규소 등으로 치환되어 있는 방향족 그룹을 의미한다.
용어 "단환"은 공유 파이 전자계를 가지고 있는 하나의 아릴기 또는 헤테로 아릴기일 수 있다. 본 발명에서 "단환" 또는 "다환"의 기재가 없다면 편의상 "단환"으로 본다.
용어 "다환"은 아릴기 또는 헤테로아릴기가 다른 고리화합물과 직접 연결되거나 축합된 기를 의미한다. 여기서 다른 고리화합물은 아릴기, 헤테로아릴기 중 적어도 하나일 수 있으나, 경우에 따라 시클로알킬기, 헤테로시클로아릴기일 수 있다.
용어 "치환 또는 비치환"은 해당 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 것으로, 경우에 따라, 치환된 치환기의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 것도 포함할 수 있다. 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 발명에서 이러한 기재가 없다면 편의상 치환되지 않은 것으로 본다.
용어 "할로겐기"은 주기율표의 17족에 속하는 원소들로, 상세하게는 플루오르, 염소, 브롬, 요오드일 수 있다.
용어 "알킬기"은 지방족 탄화수소 그룹을 의미한다. 본 발명에서 알킬은 어떠한 알켄이나 알킨 부위를 포함하고 있지 않음을 의미하는 "포화 알킬(saturated alkyl)"로 사용될 수 있다. 상기 알킬은 분지형, 직쇄형 또는 환형을 포함할 수 있고, 또한 구조 이성질체를 포함하므로, 예를 들어, C3 알킬의 경우, 프로필, 이소 프로필을 의미할 수 있다
용어 "플루오로알킬기"은 탄소 중 적어도 하나가 플루오르(F)로 치환된 알킬기를 의미한다.
용어 "알케닐기", "알키닐기"는 각각 알켄이나 알킨 부위를 적어도 하나 이상 포함하고 있는 "불포화 알킬(unsaturated alkyl)"를 의미한다.
용어 "알콕시기"는 산소 연결(-O-)을 통해 결합된 상기 기재된 바와 같은 알킬기로, 상세하게는, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
용어 "아릴옥시기"는 방향족치환체를 이루는 어느 하나의 탄소와 산소와 결합된 그룹을 의미하며, 예를 들어, 페닐기에 산소가 결합되어 있는 경우 페녹시 또는 알킬페녹시일 수 있다.
용어 "실릴기"는 규소 또는 실란(SiH4)으로부터 유도되어 상기 수소원자 중 적어도 하나가 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 할로겐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기, 아릴옥시기 등에서 선택되는 다양한 유기기로 치환된 것을 의미한다.
기타 용어들은 본 발명이 속하는 분야에서 통상적으로 이해되는 의미로서 해석될 수 있다.
상기 화학식 1A 화합물에서, Ar1, Ar2 및 Ar3는 각각 서로 동일하고, L1, L2 및 L3는 각각 서로 동일하여 대칭구조를 형성할 수 있다.
하나의 예로, 상기 화학식 1A 화합물에서, L1, L2 및 L3는 각각 독립적으로 하기 구조체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 구조체에서,
Tri는 L1, L2, L3와 결합되는 triazine(C3H3N3)이고, *-는 Ar1, Ar2, Ar3와 결합되는 부분이다.
하나의 예로, 상기 화학식 1A 화합물에서, Ar1, Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로 하기 구조체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 구조체에서,
*-은 L1, L2, L3와 결합되는 부분이고,
X, X1 및 X2는 서로 독립적으로 할로겐기이고,
R, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 하이드록실기, 니트로기, 시아노기, C1~C50의 알킬기, C1~C50의 플루오로알킬기 및 C1~C50의 알콕시기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고,
Ar, Ar11 및 Ar12는 서로 독립적으로 C6~C50의 아릴기, C6~C50의 헤테로아릴기 및 C1~C50의 실릴기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며 및
n은 1 내지 10의 자연수이다.
이 때, L1이 각각 아릴, 헤테로 아릴 등의 환을 포함하는 구조라면, 하나 또는 둘 이상의 Ar1은 L1의 오쏘(o), 메타(m), 파라(p) 위치에 조합되어 적절하게 결합될 수 있다. L2 L3와, 이에 각각 결합하는 Ar2, Ar3도 마찬가지이다.
하나의 예로, 상기 캡핑층은 하기 화학식 1 내지 72로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 1 내지 화학식 72]
일 실시형태에 있어서, 상기 캡핍층의 두께는 10 nm 내지 150 nm일 수 있다.
상기 캡핑층을 통과하는 빛은 캡핑층과 외부 공기층의 경계면에서 반사되어 다시 제1 전극 또는 제2 전극의 표면으로 갔다 재반사되어 다시 캡핑층을 거쳐 외부로 나오면서 경로의 차이로 인한 간섭 현상을 일으킨다. 이로 인해 전반사되어 소실되는 빛의 양이 감소되고 투과되는 빛의 양은 증가하여 발광 효율이 증대된다. 적색, 녹색 및 청색 화소별로 각각 발광하는 빛의 파장 영역대가 서로 다르므로 이에 대응하는 캡핑층의 영역은 다양한 두께를 가질 수 있으며 그 범위는 10 nm 내지 150 nm 일 수 있다. 캡핑층의 두께가 10 ㎚ 이상일 경우에 외부로 빛을 추출하는 능력이 발현되고, 그 두께가 150 ㎚ 이하일 경우에는 캡핑층 자체의 흡수가 지나치게 크지 않아 광효율이 우수하다.
일 실시형태에 있어서, 상기 캡핑층은 굴절률이 다른 여러 층을 적층한 것일 수도 있으며, 열증착 또는 코팅 등의 방식으로 형성 가능하다.
일 실시형태에 있어서, 상기 캡핑층은 유기물, 무기물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있으며, 캡핑층을 굴절률이 큰 물질과 작은 물질을 번갈아 사용하여 2층 이상으로 형성할 수 있다. 캡핑층을 다층으로 형성함으로써 보강 간섭에 의하여 광 추출 효율 증가 효과를 얻을 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 캡핑층의 굴절률은 공기와 다른 높은 값을 가질 수 있으며, 굴절률이 1.7 내지 2.4의 범위를 만족하는 경우, 제1 전극 또는 제2 전극으로부터 발생하는 전반사를 효율적으로 감소시킬 수 있어 외부 광효율이 높아지는 장점이 있다. 또한 관찰자의 시야각에 따른 색좌표 변화 및 발광빛의 변화 정도를 줄여줄 수 있다.
본 발명에 따른 유기전계발광소자에서, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이며; 및 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 또는 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 제1 전극은, 전면 발광형 유기전계발광소자의 경우에 금속 반사막 재료로 구성될 수 있으며 제2전극과 함께 유기전계발광소자에 전계를 가하는 역할을 한다. 여기서, 제1 전극은 양극의 역할을 하고, 제1 전극은 반사 특성이 우수하여 발광층에서 제1 전극으로 오는 빛들을 반사하여 전면으로 보낼 수 있으며 반사율이 높은 제2 전극과 함께 마이크로 캐비티(micro cavity) 효과를 만든다.
일 실시형태에 있어서, 상기 제1 전극은, 구리, 아연, 금, 은, 바나듐, 몰리브데넘, 몰리브덴티타늄합금, 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석산화물, 인듐아연산화물, 주석산화물 및 비소산화물 또는 이들의 합금 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 제1 전극은, 반사 전극일 수 있으며, 지지 기판 상에 양극용 물질을 통상적 방법으로 코팅하여 형성한다. 상기 제1 전극은, 일 예로, Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr 또는 이들의 합금 등으로 형성된 반사막과 상기 반사막 상에 형성된 일함수가 큰 투명 또는 반투명의 전극층을 구비할 수 있으며, 상기 투명 또는 반투명 전극층은, 예를 들어, ITO(인듐 주석 산화물), IZO(인듐 아연 산화물), ZnO(아연 산화물), AZO(알루미늄 아연 산화물), IGO(인듐 갈륨 산화물), In2O3(인듐 산화물) 또는 SnO2(주석 산화물)을 포함할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 제2 전극은, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 불화리튬, 알루미늄, 은, 주석, 납 및 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 캡핑층을 통해, 유기전계발광소자의 제2 전극이 안정되고 전자 주입 특성이 개선되어 광투과도가 상승한다. 따라서 유기전계발광소자의 구동 전압 및 효율이 개선되는 효과를 얻을 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 제2 전극은, 투과 또는 반투과 전극일 수 있다. 제2 전극은 예를 들어 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Ag, Mg 또는 이들의 합금을 포함하는 일함수가 작은 금속 박막으로 형성될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 제2 전극은 은(Ag) 100 중량부에 대하여 Al, Pt, Yb, Nd 및 Mg로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 제2의 금속을 50 중량부 범위 내에서 더 포함할 수 있다. 은(Ag) 및 상기 제2의 금속을 포함하는 혼합물로 이루어짐으로써 제2 전극의 투명도 등의 박막 특성이 좋아질 수 있다. 상기 제2 전극의 금속들의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우에 광흡수 및 저항이 적절하여 구동 전압이 상승하지 않는다.
일 실시형태에 있어서, 상기 제1 전극은, 몰리브데넘, 몰리브덴티타늄합금, 은 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 제2 전극은, 인듐아연산화주물, 은, 마그네슘 및 이트륨을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 광투과성 전극이고, 상기 캡핑층은, 상기 제2 전극 상에 위치하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 캡핑층의 하부에는 바람직하게는, 은(Ag)을 포함하는 제2 전극이 형성되어 있을 수 있으며, 제2 전극은 빛의 투과를 가능하게 하면서 일부 빛은 반사시킬 수 있다. 상기 제2 전극은 Mg-Ag와 같은 통상적인 전극에 비하여 빛의 흡수도가 낮고, 투과도 및 반사도는 높은 특징을 가질 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하며, 상기 유기층은 1000 Å내지 10,000 Å의 두께로 형성할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 정공주입층은, 최저비점유궤도함수(LUMO) 값이 -4.8 eV 보다 낮은 p-도펀트 치환체를 포함하는 것일 수 있다. 상기 정공주입층은, 양극과의 에너지 준위의 차이를 최소화하기 위해, 방향족 고리 아민과 같은 3차 질소를 포함하는 유기물질이 주로 사용될 수 있으며, 그 일 예로, 금속착화합물의 구체적인 예는 구리프탈로시아닌 화합물이 있으며, 최저비점유궤도함수를 갖는 물질로는 페닐렌계열의 HATCN (Hexaazatriphenylenehexacarbonitrile)과 호스트와 도펀트 형태에서는 3차 방향족고리화합물에 최저비점유궤도함수를 갖는 유기물질을 도핑하는데 F4TCNQ (2,3,5,6-Tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane) 유도체 등이 사용될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 정공주입층에서 상기 p-도펀트는, 정공주입층 전체 중량 대비 0.5 중량% 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 이 경우 p-호스트(host)는 정공주입층 전체 중량 대비 50 중량% 내지 99.5 중량%로 포함될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 정공주입층에서 상기 p-도펀트의 치환체 모체는, 치환 또는 비치환된 벤젠, 나프탈렌, 페난쓰렌, 안트라센, 라디알렌, 벤조퓨란, 벤조티오펜, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 벤조디퓨란, 벤조디티오펜, 티에노벤조퓨란 및 인다센으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 p-도펀트의 치환체는, 하기 화학식 p1 내지 p21로 표시되는 구조체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
[화학식 p1 내지 p21].
상기 식에,
*-은 p-도펀트의 치환체 모체와 결합되는 부분이다.
상기 정공주입층은, 하기 화학식 HI-1 내지 HI-44로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
[화학식 HI-1 내지 HI-44]
일 실시형태에 있어서, 상기 정공주입층은, m-MTDATA [4,4',4"-트리스(3-메틸페닐)페닐아미노트리페닐아민], DNTPD (N1,N1-(바이페닐-4,4-다이일)비스(N1-페닐-N4,N4-디-m-톨릴벤젠-1,4-디아민), ΝΡΒ(Ν,Ν'-디(1-나프틸)-Ν,Ν'-디페닐벤지딘(N,N'-디(l-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘)), TDATA 및 2T-NATA으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 정공주입층 및 정공수송층 중 적어도 하나는 최고점유궤도함수(HOMO) 값이 -4.8 eV 내지 -5.8 eV에 위치하는 3차 아릴 아민을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 정공주입층, 정공수송층 또는 이 둘 모두는, 치환 또는 비치환된 또는 서로 대칭 또는 비대칭을 갖는 최고점유궤도함수 (HOMO)값이 -4.8 eV 내지 -5.8 eV에 위치하는 3차 아릴아민을 포함하는 것을 의미한다. 상기 정공수송층으로는 정공주입층과 발광층의 최고점유궤도함수와의 상관성이 고려되어 증착되어 사용되는데, 주로 3차 아민을 포함하는 방향족 고리화합물 등이 사용될 수 있으며, 구체적인 일 예로, 스피로비플루오렌, 플루오렌, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 또는 카바졸 유도체가 포함된다.
일 실시형태에 있어서, 상기 정공수송층은, 스피로-BPA (2,2'-비스(N,N-디-페닐-아미노)-9,9-스피로비플루오렌), MeO-스피로-TPD(2,7-비스[N,N-비스(4-메톡시-페닐)아미노]-9,9-스피로비플루오렌) 및 스피로-NPBN(7-디-1-나프탈레닐-N2,N7-디페닐-9,9'-스피로비[9H-플루오렌]-2,7-디아민)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 발광층은, 아릴아민치환체를 포함하는 형광 도펀트, 붕소환 화합물 또는 니트릴그룹을 포함하는 지연형광 도펀트, 이리듐 또는 백금착화합물을 포함하는 인광도펀트 또는 이들의 조합을 포함하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트로 구성되며, 도펀트 구성에 따라 형광발광 또는 인광발광을 나타낼 수 있고, 형광 도펀트는 아릴아민치환체,붕소환 화합물 또는 니트릴그룹를 포함하는 것일 수 있고, 인광도펀트는 이리듐 또는 백금착화합물을 포함하는 것일 수 있다. 발광층으로는 현재까지는 청색은 형광발광물질을 사용하고, 녹색, 적색, 노란색은 주로 전이금속인 이리듐 착화합물이 사용될 수 있다. 상기 발광층은 각각의 서브 픽셀마다 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)으로 구성되어 있다.
상기 유기전계발광소자는 캡핑층이 투명한 재질로 이루어지고, 발광층의 출력광이 캡핑층 쪽으로 출광되는 전면 발광형 유기전계발광소자일 수 있다.
상기 발광층은 공지된 다양한 발광 물질을 이용하여 형성할 수 있는데, 공지의 호스트 및 도펀트를 이용하여 형성할 수도 있다. 상기 도펀트의 경우, 공지의 형광 도펀트 및 공지의 인광 도펀트를 모두 사용할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 전자수송층은, 트리아진치환체, 피리딘, 피리미딘 치환체, 옥사디아졸 치환체, 벤조이미다졸 치환체 및 페난쓰롤린 치환체를 포함하는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 전자수송층은, Bphen (4,7-디페닐-l,10-페난트롤린), TAZ (3-(비페닐-4-이일)-5-(4-터셔리부틸페닐)-4-페닐-4H-1,2,4-트리아졸), Alq3(트리스-(8-히드록시퀴놀린)알루미늄), 2-(4-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 발광층 상부에 열증착, 진공증착, 화학기상증착(CVD), 스퍼터링, 스핀코팅 또는 스핀캐스팅 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 전자수송층을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀팅법에 의하여 전자수송층을 형성하는 경우, 그 증착조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택된다.
일 실시형태에 있어서, 상기 전자수송층의 전자수송재료로는 피리딘, 벤조옥사졸, 퀴놀린, 트리아진 등과 같은 폐쇄된 질소를 포함하는 고리화합물 등이 주로 사용될 수 있으며, 두께는 10 nm 내지 100 ㎚일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 10 ㎚ 이상일 경우에는 전자 수송 속도가 적절하여 전하균형이 이루어지며, 100 ㎚ 이하일 경우에는 구동 전압이 상승하지 않게 된다.
일 실시형태에 있어서, 상기 전자 주입층은 i) 단일 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조, ii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 주입층은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물, 희토류 금속 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체 또는 이들 중 임의의 조합을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은, 상기 유기전계발광소자의 제조방법을 제공한다.
일 실시형태에 있어서, 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 유기물층을 형성하는 단계; 상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제2 전극 상에 상기 캡핑층을 형성하는 단계; 를 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법을 제공한다.
또한, 일 실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조방법은 기판 상에 상기 캡핑층을 형성하는 단계; 상기 캡핑층 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 유기전계발광소자의 제조방법은 기판 상에 상기 캡핑층을 형성하는 단계; 상기 캡핑층 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 상기 제1 전극 상에 유기물층을 형성하는 단계; 및 상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제2 전극 상에 상기 캡핑층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
즉 본 발명에 따라 제조되는 유기전계발광소자는 1.7 내지 2.4의 고굴절률을 가지는 유기화합물이 캡핑층으로 적용되어, 외부 발광 효율, 색좌표, 내열성 및 휘도 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 유기전계발광소자의 RGB 파장을 흡수할 수 없는 넓은 밴드갭을 유지하여 색변환 형상을 억제할 수 있어, 고색순도를 나타낼 수 있다. 상세하게는, 발광층에서 빛이 나오는 방향의 전극 바깥쪽 면에 고굴절 캡핑층을 형성하여 전반사가 되는 빛이 투과할 수 있도록 하여 광효율을 개선시킬 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 형성 단계는, 진공 증착법 또는 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅, 닥터 블레이드 공정으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 용액 도포법으로 수행되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 제1 전극 형성 단계는, 전자빔 증발을 포함하는 물리적 증착 방법으로 수행되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 제2 전극 형성 단계는, 진공 챔버 내의 금속 소스를 이용한 성막 공정으로 수행되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 상기 캡핑층 형성 단계에서, 상기 캡핑층을 제1 전극 하부 또는 제2 전극 상부에 형성시킴으로써 광효율 최적거리를 조절함으로써 효율 및 색순도를 개선시킬 수 있다.
이하, 하기 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 그에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
[제조예1] 화학식 1의 캡핑층 화합물 합성
2,4,6-트리클로로 -1,3,5-트리아진 (2.00g, 10.8mmol)과 [1,1'-비페닐]-4-일보로닉 에시드 (7.09g, 35.8mmol)을 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣은 후 무수 테트라히드로퓨란이 250ml를 추가 후 교반한다. 이어서, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.88g, 15mol%)와 포타슘카보네이트 (62.06g) 및 증류수 250ml를 100°C에서 24시간 환류 시킨다. 반응이 종료되면 테트라하이드로퓨란을 승화제거 한 후 생성된 고형분을 걸러낸다. 이후, 걸러낸 고형분을 디클로로메탄과 헥산의 비율을 활용하여 화학식 1 (4.26g, 73%)을 얻었다. MS:[M+H]+=538
[제조예2] 화학식 10의 캡핑층 화합물 합성
2,4,6-트리클로로 -1,3,5-트리아진 (2.00g, 10.8mmol)과 [1,1':3',1''-터페닐]-4'-일보로닉 에시드 (9.81g, 35.8mmol)을 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣은 후 무수 테트라히드로퓨란이 250ml를 추가 후 교반한다. 이어서, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.88g, 15mol%)와 포타슘카보네이트 (62.06g) 및 증류수 250ml를 100°C에서 24시간 환류 시킨다. 반응이 종료되면 테트라하이드로퓨란을 승화제거 한 후 생성된 고형분을 걸러낸다. 이후, 걸러낸 고형분을 디클로로메탄과 헥산의 비율을 활용하여 화학식 10 (4.07g, 49%)을 얻었다. MS:[M+H]+=766
[제조예3] 화학식 14의 캡핑층 화합물 합성
2,4,6-트리클로로 -1,3,5-트리아진 (2.00g, 10.8mmol)과 (4-(나프탈렌-1-일)페닐)보로닉 에시드 (8.88g, 35.8mmol)을 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣은 후 무수 테트라히드로퓨란이 250ml를 추가 후 교반한다. 이어서, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.88g, 15mol%)와 포타슘카보네이트 (62.06g) 및 증류수 250ml를 100°C에서 24시간 환류 시킨다. 반응이 종료되면 테트라하이드로퓨란을 승화제거 한 후 생성된 고형분을 걸러낸다. 이후, 걸러낸 고형분을 디클로로메탄과 헥산의 비율을 활용하여 화학식 14 (4.48g, 60%)을 얻었다. MS:[M+H]+=688
[제조예4] 화학식 15의 캡핑층 화합물 합성
2,4,6-트리클로로 -1,3,5-트리아진 (2.00g, 10.8mmol)과 (4-(나프탈렌-2-일)페닐)보로닉 에시드 (8.88g, 35.8mmol)을 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣은 후 무수 테트라히드로퓨란이 250ml를 추가 후 교반한다. 이어서, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.88g, 15mol%)와 포타슘카보네이트 (62.06g) 및 증류수 250ml를 100 °C에서 24시간 환류 시킨다. 반응이 종료되면 테트라하이드로퓨란을 승화제거 한 후 생성된 고형분을 걸러낸다. 이후, 걸러낸 고형분을 디클로로메탄과 헥산의 비율을 활용하여 화학식 15 (5.07g, 68%)을 얻었다. MS:[M+H]+=688
[제조예5] 화학식 45의 캡핑층 화합물 합성
2,4,6-트리클로로 -1,3,5-트리아진 (2.00g, 10.8mmol)과 (4-(벤조[d]옥사졸-2-일)페닐)보로닉 에시드 (8.56g, 35.8mmol)을 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣은 후 무수 테트라히드로퓨란이 250ml를 추가 후 교반한다. 이어서, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.88g, 15mol%)와 포타슘카보네이트 (62.06g) 및 증류수 250ml를 100°C에서 24시간 환류 시킨다. 반응이 종료되면 테트라하이드로퓨란을 승화제거 한 후 생성된 고형분을 걸러낸다. 이후, 걸러낸 고형분을 디클로로메탄과 헥산의 비율을 활용하여 화학식 45 (4.51g, 63%)을 얻었다. MS:[M+H]+=661
[제조예6] 화학식 47의 캡핑층 화합물 합성
2,4,6-트리클로로 -1,3,5-트리아진 (2.00g, 10.8mmol)과 (5-(벤조[d]옥사졸-2-일)-[1,1'-비페닐]-2-일)보로닉 에시드 (11.28g, 35.8mmol)을 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣은 후 무수 테트라히드로퓨란이 250ml를 추가 후 교반한다. 이어서, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.88g, 15mol%)와 포타슘카보네이트 (62.06g) 및 증류수 250ml를 100°C에서 24시간 환류 시킨다. 반응이 종료되면 테트라하이드로퓨란을 승화제거 한 후 생성된 고형분을 걸러낸다. 이후, 걸러낸 고형분을 디클로로메탄과 헥산의 비율을 활용하여 화학식 47 (3.95g, 41%)을 얻었다. MS:[M+H]+=889
[제조예7] 화학식 49의 캡핑층 화합물 합성
2,4,6-트리클로로 -1,3,5-트리아진 (2.00g, 10.8mmol)과 (5-(벤조[d]옥사졸-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일) 보로닉 에시드 (11.28g, 35.8mmol)을 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣은 후 무수 테트라히드로퓨란이 250ml를 추가 후 교반한다. 이어서, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.88g, 15mol%)와 포타슘카보네이트 (62.06g) 및 증류수 250ml를 100°C에서 24시간 환류 시킨다. 반응이 종료되면 테트라하이드로퓨란을 승화제거 한 후 생성된 고형분을 걸러낸다. 이후, 걸러낸 고형분을 디클로로메탄과 헥산의 비율을 활용하여 화학식 49 (5.30g, 55%)을 얻었다. MS:[M+H]+=889
[제조예8] 화학식 52의 캡핑층 화합물 합성
2,4,6-트리클로로 -1,3,5-트리아진 (2.00g, 10.8mmol)과 (6-(벤조[d]옥사졸-2-일)나프탈렌-2-일)보로닉 에시드 (10.35g, 35.8mmol)을 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣은 후 무수 테트라히드로퓨란이 250ml를 추가 후 교반한다. 이어서, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.88g, 15mol%)와 포타슘카보네이트 (62.06g) 및 증류수 250ml를 100°C에서 24시간 환류 시킨다. 반응이 종료되면 테트라하이드로퓨란을 승화제거 한 후 생성된 고형분을 걸러낸다. 이후, 걸러낸 고형분을 디클로로메탄과 헥산의 비율을 활용하여 화학식 52 (5.19g, 59%)을 얻었다. MS:[M+H]+=811
[제조예9] 화학식 65의 캡핑층 화합물 합성
2,4,6-트리클로로 -1,3,5-트리아진 (2.00g, 10.8mmol)과 (4-(벤조[d]싸이아졸-2-일)페닐) 보로닉 에시드 (9.13g, 35.8mmol)을 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣은 후 무수 테트라히드로퓨란이 250ml를 추가 후 교반한다. 이어서, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.88g, 15mol%)와 포타슘카보네이트 (62.06g) 및 증류수 250ml를 100°C에서 24시간 환류 시킨다. 반응이 종료되면 테트라하이드로퓨란을 승화제거 한 후 생성된 고형분을 걸러낸다. 이후, 걸러낸 고형분을 디클로로메탄과 헥산의 비율을 활용하여 화학식 65 (4.15g, 54%)을 얻었다. MS:[M+H]+=709
[제조예10] 화학식 71의 캡핑층 화합물 합성
2,4,6-트리클로로 -1,3,5-트리아진 (2.00g, 10.8mmol)과 (4-(벤조[d]싸이아졸-2-일)나프탈렌-1-일) 보로닉 에시드 (10.92g, 35.8mmol)을 2구 둥근 바닥 플라스크에 넣은 후 무수 테트라히드로퓨란이 250ml를 추가 후 교반한다. 이어서, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 (1.88g, 15mol%)와 포타슘카보네이트 (62.06g) 및 증류수 250ml를 100°C에서 24시간 환류 시킨다. 반응이 종료되면 테트라하이드로퓨란을 승화제거 한 후 생성된 고형분을 걸러낸다. 이후, 걸러낸 고형분을 디클로로메탄과 헥산의 비율을 활용하여 화학식 71 (4.38g, 47%)을 얻었다. MS:[M+H]+=859
[실시예 1] 제조예의 화학식 1를 포함하는 유기전계발광소자 제조
증류수를 활용하여 ITO를 세척한 후 이소프로판올, 아세톤, 메탄올의 용매로 초음파 세척 후 건조과정을 거친다. 다음으로 산소플라즈마를 이용하여 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 이동시켰다. ITO 전극상에 HI-17(1%)이 도핑된 DNTPD (100Å N1,N1-(biphenyl-4,4-diyl)bis(N1-phenyl-N4,N4-di-m-tolylbenzene-1,4-diamine), DNTPD (1050Å), NPB(150Å, N,N' -Bis(naphthalen-1-yl)-N,N' -bis(phenyl)-benzidine), 청색 호스트 BH1과 도펀트 BD-1 (2중량%)의 발광층 (200 Å), ET1:LiQ (1:1, 350 Å), LiF(10 Å), Ag:Mg (1:9, 130 Å)의 순서로 차례로 성막하여, 유기전계발광소자를 제작하였다
유기물과 전극 증착이 완료된 유기전계발광소자에 본 발명에 따른 제조예로 제조한 화학식 1의 화합물을 포함하는 캡핑층을 60 nm 두께로 성막시킴으로써 소자를 제조하였다.
[실시예 2] 화학식 10을 포함하는 유기전계발광소자 제조
캡핑층을 화학식 10의 화합물을 사용한 것 이외에, 다른 조건은 상기 실시예1과 모두 동일하게 소자를 제조하였다.
[실시예 3] 화학식 14을 포함하는 유기전계발광소자 제조
캡핑층을 화학식 14의 화합물을 사용한 것 이외에, 다른 조건은 상기 실시예1과 모두 동일하게 소자를 제조하였다.
[실시예 4] 화학식 15를 포함하는 유기전계발광소자 제조
캡핑층을 화학식 15의 화합물을 사용한 것 이외에, 다른 조건은 상기 실시예1과 모두 동일하게 소자를 제조하였다.
[실시예 5] 화학식 45을 포함하는 유기전계발광소자 제조
캡핑층을 화학식 45의 화합물을 사용한 것 이외에, 다른 조건은 상기 실시예1과 모두 동일하게 소자를 제조하였다.
[실시예 6] 화학식 47을 포함하는 유기전계발광소자 제조
캡핑층을 화학식 47의 화합물을 사용한 것 이외에, 다른 조건은 상기 실시예1과 모두 동일하게 소자를 제조하였다.
[실시예 7] 화학식 49을 포함하는 유기전계발광소자 제조
캡핑층을 화학식 49의 화합물을 사용한 것 이외에, 다른 조건은 상기 실시예1과 모두 동일하게 소자를 제조하였다.
[실시예 8] 화학식 52을 포함하는 유기전계발광소자 제조
캡핑층을 화학식 52의 화합물을 사용한 것 이외에, 다른 조건은 상기 실시예1과 모두 동일하게 소자를 제조하였다.
[실시예 9] 화학식 65을 포함하는 유기전계발광소자 제조
캡핑층을 화학식 65의 화합물을 사용한 것 이외에, 다른 조건은 상기 실시예1과 모두 동일하게 소자를 제조하였다.
[실시예 10] 화학식 71을 포함하는 유기전계발광소자 제조
캡핑층을 화학식 71의 화합물을 사용한 것 이외에, 다른 조건은 상기 실시예1과 모두 동일하게 소자를 제조하였다.
[비교예1]
캡핑층을 Alq3을 사용한 것 이외에, 다른 조건은 상기 실시예1과 모두 동일하게 소자를 제조하였다.
[비교예2]
캡핑층을 NPB을 사용한 것 이외에, 다른 조건은 상기 실시예1과 모두 동일하게 소자를 제조하였다.
[실험예]
상기 실시예 1 내지 실시예 10 및 비교예 1 내지 비교예 2의 유기전계발광소자에 10 mA/cm2의 전계를 가하여 전계발광 파장 특성을 관찰하였다.
실시예 1에 의해 제조된 유기전계발광소자에 10 mA/cm2의 전계를 가한 결과, 3.95 전압에서 1931 CIE color coordination 기준으로 x=0.140, y=0.043 에 해당하는 7.87 cd/A 의 청색 발광이 관찰되었다.
실시예 2에 의해 제조된 유기전계발광소자에 10 mA/cm2의 전계를 가한 결과, 4.01 전압에서 1931 CIE color coordination 기준으로 x=0.139, y=0.045 에 해당하는 8.37 cd/A 의 청색 발광이 관찰되었다.
실시예 3에 의해 제조된 유기전계발광소자에 10 mA/cm2의 전계를 가한 결과, 3.91 전압에서 1931 CIE color coordination 기준으로 x=0.140, y=0.043 에 해당하는 8.03 cd/A 의 청색 발광이 관찰되었다.
실시예 4에 의해 제조된 유기전계발광소자에 10 mA/cm2의 전계를 가한 결과, 4.07 전압에서 1931 CIE color coordination 기준으로 x=0.139, y=0.044 에 해당하는 8.11 cd/A 의 청색 발광이 관찰되었다.
실시예 5에 의해 제조된 유기전계발광소자에 10 mA/cm2의 전계를 가한 결과, 3.91 전압에서 1931 CIE color coordination 기준으로 x=0.139, y=0.045 에 해당하는 8.51 cd/A 의 청색 발광이 관찰되었다.
실시예 6에 의해 제조된 유기전계발광소자에 10 mA/cm2의 전계를 가한 결과, 4.04 전압에서 1931 CIE color coordination 기준으로 x=0.139, y=0.044 에 해당하는 8.24 cd/A 의 청색 발광이 관찰되었다.
실시예 7에 의해 제조된 유기전계발광소자에 10 mA/cm2의 전계를 가한 결과, 3.98 전압에서 1931 CIE color coordination 기준으로 x=0.139, y=0.044 에 해당하는 8.16 cd/A 의 청색 발광이 관찰되었다.
실시예 8에 의해 제조된 유기전계발광소자에 10 mA/cm2의 전계를 가한 결과, 3.93 전압에서 1931 CIE color coordination 기준으로 x=0.139, y=0.044 에 해당하는 8.19 cd/A 의 청색 발광이 관찰되었다.
실시예 9에 의해 제조된 유기전계발광소자에 10 mA/cm2의 전계를 가한 결과, 3.99 전압에서 1931 CIE color coordination 기준으로 x=0.139, y=0.044 에 해당하는 8.26 cd/A 의 청색 발광이 관찰되었다.
실시예 10에 의해 제조된 유기전계발광소자에 10 mA/cm2의 전계를 가한 결과, 4.02 전압에서 1931 CIE color coordination 기준으로 x=0.139, y=0.044 에 해당하는 8.21 cd/A 의 청색 발광이 관찰되었다.
비교예 1에 의해 제조된 유기전계발광소자에 10 mA/cm2의 전계를 가한 결과, 4.03 전압에서 1931 CIE color coordination 기준으로 x=0.133, y=0.063 에 해당하는 6.92 cd/A 의 청색 발광이 관찰되었다.
비교예 2에 의해 제조된 유기전계발광소자에 10 mA/cm2의 전계를 가한 결과, 4.07 전압에서 1931 CIE color coordination 기준으로 x=0.135, y=0.055 에 해당하는 7.31 cd/A 의 청색 발광이 관찰되었다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 기판;
    제1 전극;
    상기 제1 전극에 대향된 제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 게재되는 하나 이상의 유기물층; 및
    상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 표면에 형성된 캡핑층;을 포함하고,
    상기 캡핑층은, 380 nm 내지 730 nm의 파장에서 1.7 내지 2.4의 굴절률을 가지며 하기 화학식 1A로 표시되는 화합물을 포함하는, 유기전계발광소자:
    [화학식 1A]
    상기 식에서,
    Ar1, Ar2 및 Ar3는 각각 서로 동일하고, 서로 독립적으로 C6~C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 C6~C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고,
    L1, L2 및 L3는 각각 서로 동일하고, 서로 독립적으로 C6~C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 C6~C60의 단환 또는 다환의 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 하나 이상이며,
    여기서, 치환기는 중수소, 할로겐기, 하이드록실기(-OH), 니트로기, 시아노기, C1~C50의 알킬기, C1~C50의 플루오로알킬기, C1~C50의 알케닐기, C1~C50의 알키닐기, C1~C50의 알콕시기, C1~C50의 아릴옥시기, C6~C50의 단환 또는 다환의 아릴기, C6~C50의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기 및 C1~C50의 실릴기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고,
    헤테로 원자는 N, P, O, S 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이다.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1A 화합물에서, L1, L2 및 L3는 각각 독립적으로 하기 구조체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는, 유기전계발광소자:









    상기 구조체에서,
    Tri는 L1, L2, L3와 결합되는 triazine이고, *-는 Ar1, Ar2, Ar3와 결합되는 부분이다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1A 화합물에서, Ar1, Ar2 및 Ar3는 각각 독립적으로 하기 구조체 로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는, 유기전계발광소자:



























    상기 구조체에서,
    *-은 L1, L2, L3와 결합되는 부분이고,
    X, X1 및 X2는 서로 독립적으로 할로겐기이고,
    R, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 하이드록실기, 니트로기, 시아노기, C1~C50의 알킬기, C1~C50의 플루오로알킬기 및 C1~C50의 알콕시기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이고,
    Ar, Ar11 및 Ar12는 서로 독립적으로 C6~C50의 아릴기, C6~C50의 헤테로아릴기 및 C1~C50의 실릴기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이며 및
    n은 1 내지 10의 자연수이다.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡핑층은 하기 화학식 1 내지 72로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 유기전계발광소자:
    [화학식 1 내지 화학식 72]







  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡핑층의 두께는 10 nm 내지 150 nm인, 유기전계발광소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제1 전극은 양극이고;
    제2 전극은 음극이며; 및
    상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 또는 이의 임의의 조합을 포함하는, 유기전계발광소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유기물층은 정공주입층을 포함하고, 상기 정공주입층은 최저비점유궤도함수(LUMO) 값이 -4.8 eV 이하인 p-도펀트를 정공주입층 전체 중량 대비 0.5 내지 50 중량%를 포함하는, 유기전계발광소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 p-도펀트의 치환체 모체는, 치환 또는 비치환된 벤젠, 나프탈렌, 페난쓰렌, 안트라센, 라디알렌, 벤조퓨란, 벤조티오펜, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 벤조디퓨란, 벤조디티오펜, 티에노벤조퓨란 및 인다센으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는, 유기전계발광소자.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 p-도펀트의 치환체는, 하기 화학식 p1 내지 p21로 표시되는 구조체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는, 유기전계발광소자:
    [화학식 p1 내지 p21]

    상기 구조체에서,
    *-은 p-도펀트의 치환체 모체와 결합되는 부분이다.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 정공주입층은, 하기 화학식 HI-1 내지 HI-44로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는, 유기전계발광소자:
    [화학식 HI-1 내지 HI-44]



  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 유기물층은 정공주입층 및 정공수송층을 포함하고, 이들 중 적어도 하나는 3차 아릴 아민을 포함하는, 유기전계발광소자.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 아릴아민치환체를 포함하는 형광 도펀트, 붕소환 화합물 또는 니트릴그룹을 포함하는 지연형광 도펀트, 이리듐 또는 백금착화합물을 포함하는 인광도펀트 또는 이들의 조합을 포함하는, 유기전계발광소자.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기물층은 전자수송층을 포함하고, 상기 전자수송층은 트리아진치환체, 피리딘, 피리미딘 치환체, 옥사디아졸 치환체, 벤조이미다졸 치환체 및 페난쓰롤린 치환체를 포함하는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는, 유기전계발광소자.
  15. 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 유기물층을 형성하는 단계;
    상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 전극 상에 제 1 항에 따른 캡핑층을 형성하는 단계;
    를 포함하거나,
    기판 상에 제 1 항에 따른 캡핑층을 형성하는 단계;
    상기 캡핑층 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 유기물층을 형성하는 단계; 및
    상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계;
    를 포함하거나,
    기판 상에 제 1 항에 따른 캡핑층을 형성하는 단계;
    상기 캡핑층 상에 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 유기물층을 형성하는 단계; 및
    상기 유기물층 상에 제2 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 전극 상에 제 1 항에 따른 캡핑층을 형성하는 단계;
    를 포함하는, 유기전계발광소자의 제조방법.



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