KR20110048838A - 유기광전소자용 조성물, 이를 이용한 유기광전소자 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

유기광전소자용 조성물, 이를 이용한 유기광전소자 및 이를 포함하는 표시장치 Download PDF

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Abstract

하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 치환기가 순차적으로 결합되는 제1 호스트 화합물; 및 하기 화학식 4로 표시되는 제2 호스트 화합물을 포함하는 유기광전소자용 조성물, 이를 이용한 유기광전소자 및 이를 포함하는 표시장치가 제공된다.
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
Figure 112009067626516-PAT00001
Figure 112009067626516-PAT00002
Figure 112009067626516-PAT00003
[화학식 4]
Figure 112009067626516-PAT00004
상기 화학식 1 내지 4에서 L, R1 내지 R4, R7, R8, Q1 및 Q2의 정의는 명세서에 기재된 바와 같다.
유기, 광전, 소자

Description

유기광전소자용 조성물, 이를 이용한 유기광전소자 및 이를 포함하는 표시장치{COMPOSITION FOR ORGANIC PHOTOELECTRIC DEVICE, ORGANIC PHOTOELECTRIC DEVICE USING THE SAME AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 기재는 유기광전소자용 조성물, 이를 이용한 유기광전소자 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
광전소자(photoelectric device)는 넓은 의미로 빛에너지를 전기에너지로 변환하거나, 전기에너지를 빛에너지로 변환하는 소자이다. 상기 광전소자는 유기발광소자(OLED: Organic Light Emitting Diodes), 태양전지, 트랜지스터 등을 예로 들 수 있다. 특히, 유기발광소자는 최근 평판디스플레이(flat panel display)의 수요가 증가함에 따라 주목받고 있다.
유기발광소자에 전류를 가하면 양극과 음극으로부터 각각 정공과 전자가 주입되고, 주입된 정공과 전자는 각각의 정공수송층과 전자수송층을 거쳐 발광층에서 재결합(recombination)하여 발광여기자(exciton)를 형성한다. 이와 같이 형성된 발광여기자는 바닥상태(ground states)로 전이하면서 빛을 방출한다. 상기 빛은 발광 메카니즘에 따라 단일항 여기자를 이용하는 형광과 삼중항 여기자를 이용하는 인광으로 나뉠 수 있고, 상기 형광 및 인광은 유기발광소자의 발광원로 사용될 수 있다(D. F.O'Brien 등, Appl. Phys. Lett., 74(3), 442, 1999; M. A. Baldo 등, Appl. Phys. lett., 75(1), 4, 1999).
전자가 바닥상태에서 여기상태로 전이하면, 계간전이(intersystem crossing)를 통해 단일항 여기자가 삼중항 여기자로 비발광 전이되고, 상기 삼중항 여기자는 다시 바닥상태로 전이하여 발광이 이루어진다. 이 때, 발생하는 빛을 인광이라고 한다. 상기 삼중항 여기자는 바닥상태로 직접 전이할 수 없고(spin forbidden), 반드시 전자 스핀의 뒤바뀜(flipping) 단계를 거쳐야 한다. 따라서, 인광은 형광보다 반감기(발광시간, lifetime)가 길다는 특성을 가진다.
또한, 정공과 전자가 재결합하여 발광여기자를 형성하는 경우, 삼중항 여기자는 단일항 여기자 보다 약 3 배 정도 많이 생성된다. 따라서 단일항 여기자만을 사용하는 형광은 단일항 여기자의 발생 확률이 25 %로서 발광 효율에 한계가 존재한다. 그러나 인광은 삼중항 여기자의 발생 확률 75 %뿐만 아니라, 단일항 여기자의 발생 확률인 25 %까지 사용할 수 있어, 이론적으로 발광 효율은 100 %까지 가능하게 된다. 즉, 인광은 형광과 비교하여 약 4 배 정도 높은 발광효율을 달성할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 유기발광소자의 효율과 안정성을 증가시키기 위하여 발광층에 호스트 재료와 도펀트를 함께 첨가할 수 있다. 호스트 재료로서, 녹색 인광도판트에는 4,4-N,N-디카바졸바이페닐(CBP)이, 청색 인광도판트에는 1,3-비스(카바졸-9-릴)벤 젠(1,3-Bis(carbazol-9-yl)benzene, MCP) 등 카바졸을 포함하는 유기화합물들이, 적색 인광도판트에는 알루미늄(Al) 착화합물이나 베릴륨(Be) 착화합물과 같은 유기 금속화합물이 주로 사용되었다. 그러나 이러한 대부분의 저분자 호스트 재료는 유기용매에 대한 용해도가 낮고, 막 형성 후 용이하게 결정화가 되는 등의 문제점 때문에 습식공정에 적용하는 것이 어려웠다.
따라서, 효율 및 수명이 우수한 유기광전소자를 구현하기 위해서는 전기적, 안정성이 우수하고, 정공과 전자를 모두 잘 전달할 수 있는 바이폴라(bipolar) 특성을 가지는 호스트 재료의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 정공과 전자를 모두 잘 전달할 수 있는 유기광전소자용 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 유기광전소자용 조성물을 사용하여 형성되어 효율, 구동전압 및 수명 특성이 우수한 유기광전소자를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 일 구현예는 상기 유기광전소자를 포함하는 표시장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 치환기가 순차적으로 결합되는 제1 호스트 화합물; 및 하기 화학식 4로 표시되는 제2 호스트 화합물을 포함하는 유기광전소자용 조성물이 제공된다.
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
Figure 112009067626516-PAT00005
Figure 112009067626516-PAT00006
Figure 112009067626516-PAT00007
상기 화학식 1 내지 3에서
L은 C2 또는 C3의 알케닐렌 또는 C6 내지 C12의 아릴렌이고,
R1 및 R2는 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 아민기, 카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 또는 이들의 조합이고,
R3 및 R4는 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 수소, 아민기, 카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 또는 이들의 조합이다.
[화학식 4]
Figure 112009067626516-PAT00008
상기 화학식 4에서
Q1은 O 또는 NR5이고, 이 때, R5는 C1 내지 C60의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기 또는 이들의 조합이고,
Q2는 N 또는 CR6이고, 이 때, R6는 C1 내지 C60의 알킬기, C1 내지 C60의 알킬렌기, C2 내지 C60의 알케닐기, C2 내지 C60의 알케닐렌기, C6 내지 C60의 아릴기, C6 내지 C60의 아릴렌기 또는 이들의 조합이고, 상기 R6는 R7과 융합하여 고리를 형성할 수 있고,
R7은 아민기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, 플루오레닐렌기, C1 내지 C60의 알킬기, C1 내지 C60의 알킬렌기, C2 내지 C60의 알케닐기, C2 내지 C60의 알케닐렌 기, C6 내지 C60의 아릴기, C6 내지 C60의 아릴렌기, C3 내지 C60의 헤테로아릴기, C3 내지 C60의 헤테로아릴렌기 또는 이들의 조합이고,
R8은 아민기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, C1 내지 C60의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기, 또는 이들의 조합이다.
특히, 상기 화학식 2로 표시되는 치환기는 하기 화학식 2a 내지 2c로 표시되는 것 일 수 있다.
[화학식 2a] [화학식 2b] [화학식 2c]
Figure 112009067626516-PAT00009
상기 화학식 2a 내지 2c에서
R9 및 R10은 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 수소, 아민기, 카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 또는 이들의 조합이다.
또한, 상기 제1 호스트 화합물은 하기 화학식 6 내지 12로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 6] [화학식 7]
Figure 112009067626516-PAT00010
[화학식 8] [화학식 9]
Figure 112009067626516-PAT00011
[화학식 10] [화학식 11]
Figure 112009067626516-PAT00012
[화학식 12]
Figure 112009067626516-PAT00013
상기 화학식 6 내지 12에서
R1 및 R2는 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 아민기, 카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 또는 이들의 조합이고,
R3, R4, R9 및 R10은 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 수소, 아민기, 카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 또는 이들의 조합이다.
또한, 상기 제1 호스트 화합물은 하기 화학식 13 내지 42로 표시되는 것일 수 있다.
Figure 112009067626516-PAT00014
Figure 112009067626516-PAT00015
Figure 112009067626516-PAT00016
Figure 112009067626516-PAT00017
Figure 112009067626516-PAT00018
또한, 상기 화학식 4로 표시되는 제2 호스트 화합물은 하기 화학식 4a 또는 화학식 4b로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 4a] [화학식 4b]
Figure 112009067626516-PAT00019
상기 화학식 4a 및 4b에서
R5는 C1 내지 C60의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기 또는 이들의 조합이고,
R7 및 R7a는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 아민기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, C1 내지 C60의 알킬기, C2 내지 C60의 알케닐기, C6 내지 C60의 아릴기, C3 내지 C60의 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,
R8은 아민기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, C1 내지 C60의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기, 또는 이들의 조합이다.
또한, 상기 화학식 4로 표시되는 제2 호스트 화합물은 하기 화학식 4c로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 4c]
Figure 112009067626516-PAT00020
상기 화학식 4c에서
Q1은 O 또는 NR5이고, 이 때, R5는 C1 내지 C60의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기 또는 이들의 조합이고,
Q2는 N 또는 CR6이고, 이 때, R6는 C1 내지 C60의 알킬기, C1 내지 C60의 알킬렌기, C2 내지 C60의 알케닐기, C2 내지 C60의 알케닐렌기, C6 내지 C60의 아릴기, C6 내지 C60의 아릴렌기 또는 이들의 조합이고, 상기 R6는 R7과 융합하여 고리를 형성할 수 있고,
R7은 아민기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, 플루오레닐렌기, C1 내지 C60의 알킬기, C1 내지 C60의 알킬렌기, C2 내지 C60의 알케닐기, C2 내지 C60의 알케닐렌기, C6 내지 C60의 아릴기, C6 내지 C60의 아릴렌기, C3 내지 C60의 헤테로아릴기, C3 내지 C60의 헤테로아릴렌기 또는 이들의 조합이고,
R11 내지 R14는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, C1 내지 C60의 알킬기, C1 내지 C60의 알킬렌기, C2 내지 C60의 알케닐기, C2 내지 C60의 알케닐렌기, C6 내지 C60의 아릴기, C6 내지 C60의 아릴렌기 또는 이들의 조합이고, 상기 R11은 R12와 융합하여 고리를 형성할 수 있고, 상기 R13은 R14과 융합하여 고리를 형성할 수 있고,
a 및 b는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로 0 또는 1이고, 단, a + b는 1 이상의 정수이다.
또한, 상기 제2 호스트 화합물은 하기 화학식 43 내지 46으로 표시되는 것일 수 있다.
Figure 112009067626516-PAT00021
Figure 112009067626516-PAT00022
Figure 112009067626516-PAT00023
또한, 상기 유기광전소자용 조성물은 제1 호스트 화합물 : 제2 호스트 화합물을 50 : 1 내지 2,500 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 유기박막층을 포함하고, 상기 유기박막층은 상기 유기광전소자용 조성물을 사용하여 형성되는 유기광전소자를 제공한다.
상기 유기광전소자용 조성물은 인광용 호스트 재료로 사용되는 것일 수 있다. 또한, 상기 유기박막층은 발광층인 것일 수 있고, 상기 유기박막층은 도펀트를 더 포함할 수 있고, 상기 도펀트는 적색, 녹색, 또는 청색의 인광 도펀트일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 유기광전소자를 포함하는 표시장치를 제공한다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 조성물은 습식공정에 적용하기에 적합하고, 특히, 유기광전소자의 유기박막층에 사용되어 낮은 구동전압에서도 높은 발광효율을 갖고, 수명이 향상된 유기광전소자 및 표시장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, N, O, S, 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 조성물은 저분자 화합물임에도 불구하고, 유기용매에 대한 용해도가 높고, 습식공정에 의한 박막형성시, 우수한 막질을 가질 수 있는 호스트 화합물들을 포함한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 구현예는 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 치환기가 순차적으로 결합되는 제1 호스트 화합물; 및 하기 화학식 4로 표시되는 제2 호스트 화합물을 포함하는 유기광전소자용 조성물을 제공한다.
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
Figure 112009067626516-PAT00024
Figure 112009067626516-PAT00025
Figure 112009067626516-PAT00026
상기 화학식 1 내지 3에서
L은 C2 또는 C3의 알케닐렌 또는 C6 내지 C12의 아릴렌이다. 이 때, 상기 L이 C2 또는 C3의 알케닐렌인 경우, 화학식 1 및 3에서 N을 포함하는 각각의 환은 오각환 또는 육각환을 이룬다.
R1 및 R2는 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 아민기, 카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 또는 이들의 조합이다. 특히, 상기 R1 및 R2는 카바졸릴기, C3 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C20의 아릴기, C6 내지 C30의 아릴카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬카바졸릴기, C6 내지 C30의 아릴아민기, C1 내지 C30의 알킬아민기 등이 될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 호스트 화합물의 R1 및 R2의 치환기는 상기 화학식 1 및 3에서 N을 포함하는 각각의 환이 이루는 평면에 대하여, 30° 이상의 각도로 틀어져 결합하여 입체적인 구조를 형성하게 된다. 이러한 입체적인 구조는 상기 제1 호스트 화합물이 용이하게 결정화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 유기용매에 대한 용해도가 향상될 수 있다. 그러나 상기 R1 내지 R4가 이들에 한정되는 것은 아니다.
R3 및 R4는 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 수소, 아민기, 카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 또는 이들의 조합이다,
[화학식 4]
Figure 112009067626516-PAT00027
상기 화학식 4에서
Q1은 O 또는 NR5이고, 이 때, R5는 C1 내지 C60의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기 또는 이들의 조합이고,
Q2는 N 또는 CR6이고, 이 때, R6는 C1 내지 C60의 알킬기, C1 내지 C60의 알킬렌기, C2 내지 C60의 알케닐기, C2 내지 C60의 알케닐렌기, C6 내지 C60의 아릴기, C6 내지 C60의 아릴렌기 또는 이들의 조합이고, 상기 R6는 R7과 융합하여 고리를 형성할 수 있고,
R7은 아민기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, 플루오레닐렌기, C1 내지 C60의 알킬기, C1 내지 C60의 알킬렌기, C2 내지 C60의 알케닐기, C2 내지 C60의 알케닐렌기, C6 내지 C60의 아릴기, C6 내지 C60의 아릴렌기, C3 내지 C60의 헤테로아릴기, C3 내지 C60의 헤테로아릴렌기 또는 이들의 조합이고,
R8은 아민기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, C1 내지 C60의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기, 또는 이들의 조합이다.
이 때, 상기 헤테로아릴기 및 헤테로아릴렌기는 각각 독립적으로 N, O, S, 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것일 수 있다. 특히, N 원자를 포함하는 것이 좋다. 보다 구체적으로 피리딘, 피리미딘, 트리아진 등을 사용할 수 있으나, 상기 헤테로아릴기 및 헤테로아릴렌기가 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 호스트 화합물은 정공수송성 화합물이고, 상기 제2 호스트 화합물 은 전자수송성 화합물이다. 상기 정공수송성 화합물이란, HOMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 정공 형성에 의한 양이온 특성을 가질 수 있는 기능을 가지는 화합물을 의미한다. 또한 상기 전자수송성 화합물이란, LUMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 전자 형성에 의한 음이온 특성을 가질 수 있는 기능을 가지는 화합물을 의미한다.
따라서, 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 조성물은 바이폴라(bipolar) 특성을 가질 수 있는 것이다. 즉, 상기 유기광전소자용 조성물은 정공과 전자가 결합하는 유기광전소자의 발광층에서 우수한 계면특성 및 전하수송 능력을 나타낼 수 있는 것이다.
또한, 상기 화학식 2로 표시되는 치환기는 하기 화학식 2a 내지 2c로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 2a] [화학식 2b] [화학식 2c]
Figure 112009067626516-PAT00028
상기 화학식 2a 내지 2c에서
R9 및 R10은 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 수소, 아민기, 카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 또는 이들의 조합이다.
또한, 상기 제1 호스트 화합물은 하기 화학식 6 내지 12로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 6] [화학식 7]
Figure 112009067626516-PAT00029
[화학식 8] [화학식 9]
Figure 112009067626516-PAT00030
[화학식 10] [화학식 11]
Figure 112009067626516-PAT00031
[화학식 12]
Figure 112009067626516-PAT00032
상기 화학식 6 내지 12에서
R1 및 R2는 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 아민기, 카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 또는 이들의 조합이고,
R3, R4, R9 및 R10은 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 수소, 아민기, 카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 또는 이들의 조합이다.
보다 구체적으로, 상기 제1 호스트 화합물은 상기 화학식 13 내지 42로 표시되는 것일 수 있다. 그러나 상기 제1 호스트 화합물이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 화학식 4로 표시되는 제2 호스트 화합물은 하기 화학식 4a 또는 화학식 4b로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 4a] [화학식 4b]
Figure 112009067626516-PAT00033
상기 화학식 4a 및 4b에서
R5는 C1 내지 C60의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기 또는 이들의 조합이고,
R7 및 R7a는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 아민기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, C1 내지 C60의 알킬기, C2 내지 C60의 알케닐기, C6 내지 C60의 아릴기, C3 내지 C60의 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,
R8은 아민기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, C1 내지 C60의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기, 또는 이들의 조합이다.
또한, 상기 화학식 4로 표시되는 제2 호스트 화합물은 하기 화학식 4c로 표시되는 것일 수 있다.
[화학식 4c]
Figure 112009067626516-PAT00034
상기 화학식 4c에서
Q1은 O 또는 NR5이고, 이 때, R5는 C1 내지 C60의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기 또는 이들의 조합이고,
Q2는 N 또는 CR6이고, 이 때, R6는 C1 내지 C60의 알킬기, C1 내지 C60의 알킬렌기, C2 내지 C60의 알케닐기, C2 내지 C60의 알케닐렌기, C6 내지 C60의 아릴 기, C6 내지 C60의 아릴렌기 또는 이들의 조합이고, 상기 R6는 R7과 융합하여 고리를 형성할 수 있고,
R7은 아민기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, 플루오레닐렌기, C1 내지 C60의 알킬기, C1 내지 C60의 알킬렌기, C2 내지 C60의 알케닐기, C2 내지 C60의 알케닐렌기, C6 내지 C60의 아릴기, C6 내지 C60의 아릴렌기, C3 내지 C60의 헤테로아릴기, C3 내지 C60의 헤테로아릴렌기 또는 이들의 조합이고,
R11 내지 R14는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, C1 내지 C60의 알킬기, C1 내지 C60의 알킬렌기, C2 내지 C60의 알케닐기, C2 내지 C60의 알케닐렌기, C6 내지 C60의 아릴기, C6 내지 C60의 아릴렌기 또는 이들의 조합이고, 상기 R11은 R12와 융합하여 고리를 형성할 수 있고, 상기 R13은 R14과 융합하여 고리를 형성할 수 있고,
a 및 b는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로 0 또는 1이고, 단, a + b는 1 이상의 정수이다.
또한, 상기 제2 호스트 화합물은 상기 화학식 43 내지 46으로 표시되는 것일 수 있다. 그러나 상기 제2 호스트 화합물이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 유기광전소자용 조성물은 제1 호스트 화합물 : 제2 호스트 화합물을 50 : 1 내지 2,500 중량비로 포함하며, 특히 유기용매를 포함하여 습식공정을 이용한 박막형성에 매우 유용하게 적용할 수 있다. 이러한 유기용매는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들어, 톨루엔, 자일렌, 크실렌 등 방향족 유기용매; 클로로벤젠, 디클로로벤젠 등의 할로겐 원소로 치환된 방향족 유기용매; 피리딘, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, N-메틸피롤리돈, 사이클로헥사논 등의 극성 유기용매; 또는 이들의 혼합용매를 사용할 수 있다. 그러나 상기 용매가 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 용매는 제1 호스트 화합물 및 제2 호스트 화합물의 총 함량 100 중량부에 대하여, 100 내지 20,000 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
상기 용매 내에서 제1 호스트 화합물 및 제2 호스트 화합물의 총 함량이 0.5 중량% 이상인 경우 유기광전소자에 적용이 가능하고, 특히, 1.5 중량% 이상인 것이 좋다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 유기박막층을 포함하고, 상기 유기박막층은 상기 유기광전소자용 조성물을 사용하여 형성되는 유기광전소자를 제공한다. 이 때, 상기 유기광전소자라 함은 유기발광소자, 유기 태양 전지, 유기 트랜지스터, 유기 감광체 드럼, 유기 메모리 소자 등을 의미한다. 유기 태양 전지의 경우에는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 조성물을 이용하여 전극이나 전극 버퍼층을 형성하여 양자 효율을 증가시키며, 유기 트랜지스터의 경우에는 게이트, 소스-드레인 전극 등에서 전극 물질로 사용될 수 있다.
상기 유기박막층으로는 발광층, 정공수송층, 정공주입층, 정공저지층, 전자수송층, 전자주입층, 전자저지층 또는 이들의 조합인 층을 포함할 수 있는 바, 이 중에서 상기 발광층은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 조성물을 사용하여 형성될 수 있다.
상기 유기광전소자용 조성물은 인광용 호스트 재료로 사용될 수 있다
상기 유기박막층은 도펀트를 더 포함할 수 있고, 상기 도펀트는 적색, 녹색, 또는 청색의 인광 도펀트일 수 있다.
상기 도펀트란 그 자체로서 발광능력이 높은 화합물로, 호스트에 미량 혼합하여 사용하기 때문에 이를 게스트(guest)라고도 한다. 즉, 도펀트는 호스트 재료에 도핑(doping)되어 발광을 일으키는 물질로서, 일반적으로 삼중항 상태 이상으로 여기시키는 다중항 여기(multiplet excitation)에 의해 발광하는 금속 착체(metal complex)와 같은 물질이 사용된다. 이러한 도펀트로는 당분야에서 일반적으로 사용되는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 형광 또는 인광 도펀트가 모두 사용 가능하나, 특히, 적색, 녹색, 또는 청색의 인광 도펀트를 사용하는 것이 좋다. 또한, 발광 효율이 높고, 잘 응집되지 않으며, 호스트 재료 속에 균일하게 분포되는 것을 사용할 수 있다.
상기 인광 도펀트의 예로는 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, 또는 이들의 조합인 원소를 포함하는 유기 금속화합물을 들 수 있다. 보다 구체적으로는 하기 화학식 51 내지 53로 표시되는 것을 사용할 수 있다. 그러나 상기 인광 도펀트가 이들에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 51] [화학식 52] [화학식 53]
Figure 112009067626516-PAT00035
이하에서는 유기광전소자에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자의 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 유기광전소자(100, 200, 300, 400, 및 500)는 양극(120), 음극(110), 및 이 양극과 음극 사이에 개재된 적어도 1 층의 유기박막층(105)을 포함하는 구조를 갖는다.
유기광전소자에서 사용되는 기판으로는 당분야에서 통상적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으나, 보다 구체적으로, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성, 및 방수성이 우수한 유리기판, 투명 플라스틱 기판 등의 기판을 사용할 수 있다.
상기 양극(120)은 유기박막층으로 정공 주입이 원활하게 일어날 수 있도록 일함수가 큰 물질을 포함하는 것이 좋다. 상기 양극의 구체적인 예로는 니켈, 백금, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금 등과 같은 금속 또는 이들 금속의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석산화물(indium tin oxide, ITO), 인듐아연산화물(IZO) 등과 같은 금속 산화물; ZnO/Al, SnO2/Sb 등과 같은 금속 산화물과 금속의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](poly[3,4-(ehtylene-1,2- dioxy)thiophene]: PEDOT 또는 PEDT), PEDOT/폴리스티렌설포네이트(polystyrenesulfonate: PSS), 폴리피롤, 폴리아닐린 등과 같은 전도성 고분자 등을 들 수 있다. 다만, 양극이 상기한 물질에 한정되는 것은 아니다. 상기 양극은 보다 구체적으로 ITO를 포함하는 투명전극을 사용할 수 있다.
상기 음극(110)은 유기박막층으로 전자 주입이 원활하게 일어날 수 있도록 일함수가 작은 물질을 포함하는 것이 좋다. 상기 음극의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납, 세슘, 바륨 등과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Ca, LiF/Al, BaF2/Ca 등과 같은 다층 구조 물질 등을 들 수 있다. 다만, 음극이 상기한 물질에 한정되는 것은 아니다. 상기 음극은 보다 구체적으로 알루미늄 등과 같은 금속전극을 사용할 수 있다.
먼저, 도 1은 유기 박막층(105)으로서 발광층(130)만이 존재하는 유기광전소자(100)를 나타낸 것으로, 상기 유기박막층(105)은 발광층(130)만으로 존재할 수 있다.
도 2는 유기박막층(105)으로서 전자수송층을 포함하는 발광층(230)과 정공수송층(140)이 존재하는 2 층형 유기광전소자(200)를 나타낸 것으로서, 유기박막층(105)은 발광층(230) 및 정공 수송층(140)을 포함하는 2 층형일 수 있다. 이 경우 발광층(130)은 전자 수송층의 기능을 하며, 정공 수송층(140)은 ITO와 같은 투명전극과의 접합성 및 정공수송성을 향상시키는 기능을 한다.
상기 정공수송층(140)은 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 예를들면, 폴리(스티렌설포네이트)(PSS)층으로 도핑된 폴리(3,4-에틸렌디옥시-티오펜)(PEDOT)인 PEDOT:PSS, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘 (NPB) 등을 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 조성물과 함께 사용할 수 있다.
도 3은 유기박막층(105)으로서 전자수송층(150), 발광층(130), 및 정공수송층(140)이 존재하는 3 층형 유기광전소자(300)를 나타낸 것으로서, 상기 유기박막층(105)에서 발광층(130)은 독립된 형태로 되어 있고, 전자수송성이나 정공수송성이 우수한 막(전자수송층(150) 및 정공수송층(140))을 별도의 층으로 쌓은 형태를 나타내고 있다.
상기 전자수송층(150)은 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으나, 예를들면, 알루미늄트리스(8-히드록시퀴놀린)(Alq3); 2-(4-비페닐-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸(PBD)과 같은 1,3,4-옥사디아졸 유도체; 1,3,4-트리스[(3-페닐-6-트리플루오로메틸)퀴녹사린-2-일]벤젠(TPQ)과 같은 퀴녹사린 유도체; 및 트리아졸 유도체 등을 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 조성물과 함께 사용할 수 있다.
도 4는 유기박막층(105)으로서 전자주입층(160), 발광층(130), 정공수송층(140), 및 정공주입층(170)이 존재하는 4 층형 유기광전소자(400)를 나타낸 것으 로서, 상기 정공주입층(170)은 양극으로 사용되는 ITO와의 접합성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 유기박막층(105)으로서 전자주입층(160), 전자수송층(150), 발광층(130), 정공수송층(140), 및 정공주입층(170)과 같은 각기 다른 기능을 하는 5 개의 층이 존재하는 5 층형 유기광전소자(500)를 나타낸 것으로서, 상기 유기광전소자(500)는 전자주입층(160)을 별도로 형성하여 저전압화에 효과적이다.
상기 정공수송층(140), 및 전자수송층(150)의 두께는 각각 독립적으로, 10 내지 10,000 Å일 수 있다. 그러나 상기 두께 범위로 한정되는 것은 아니다.
상기 도 1 내지 도 5에서 상기 유기박막층(105)을 이루는 발광층(130, 230)은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 조성물을 사용하여 형성될 수 있다.
상기에서 설명한 유기광전소자는, 기판에 양극을 형성한 후, 진공증착법(evaporation), 스퍼터링(sputtering), 플라즈마 도금, 이온도금 등과 같은 건식성막법; 잉크젯프린팅, 스크린프린팅, 슬릿코팅, 스핀코팅(spin coating), 침지법(dipping), 유동코팅법(flow coating) 등과 같은 습식성막법 등으로 유기박막층을 형성한 후, 그 위에 음극을 형성하여 제조할 수 있다. 특히, 상기 유기박박층은 습식성막법으로 매우 용이하게 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 유기광전소자를 포함하는 표시장치를 제공한다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
제조예 1: 화학식 20의 화합물 합성
화학식 20의 화합물은 아래의 반응식 1과 같은 방법을 통하여 합성되었다.
[반응식 1]
Figure 112009067626516-PAT00036
상기 반응식 1의 화합물 p 3.6 g, 화합물 q 2.3 g, Pd(PPh3)4 0.5 g, K2CO3 5 g을 톨루엔 50 mL에 혼합하여 100 ℃에서 24 시간 동안 교반한 후, 상온으로 냉각하였다. 이어서, 증류수 50 mL를 첨가하고 10 분 동안 교반하여, 수용액층과 유기층으로 분리한 후, 상기 수용액층은 제거하였다. 상기 유기층을 감압조건에서 농축한 후, 전개액으로서 클로로포름: 헥산(1:1 부피비)의 혼합용매을 사용한 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 생성물 1.5 g을 분리하였다. 상기 분리된 생성물 1.5 g과 트리페닐포스핀(PPh3) 5 g을 디클로로벤젠 20 mL에 혼합하여 150 ℃에서 12 시간 동안 교반한 후, 상온으로 냉각하였다. 이어서, 증류수 50 mL를 첨가하고 10 분 동안 교반하여, 수용액층과 유기층으로 분리한 후, 상기 수용액층은 제거하였다. 상기 유기층을 감압조건에서 농축한 후, 전개액으로서 클로로포름: 헥산(1:3 부피비) 의 혼합용매을 사용한 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 화합물 r 0.8 g을 분리하였다.
상기 화합물 r 0.8 g, 4-브로모벤젠 1.5 g, CuCl 0.1 g, 및 K2CO3 2 g을 디메틸설폭사이드 10 mL에 혼합하여 170 ℃에서 12 시간 동안 교반한 후, 상온으로 냉각하였다. 이어서, 디클로로메탄 30 mL와 증류수 30 mL를 첨가하고 10 분 동안 교반하여, 수용액층과 유기층으로 분리한 후, 상기 수용액층은 제거하였다. 상기 유기층을 감압조건에서 농축한 후, 전개액으로서 클로로포름: 헥산(1:4 부피비)의 혼합용매을 사용한 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 화학식 20의 화합물 0.8 g을 얻었다.
상기 합성된 화합물을 질량분석기(Mass Spectroscopy)로 분석한 결과는 다음과 같았다.
MS(ESI) m/z 409.15(M+H)+
제조예 2: 화학식 38의 화합물 합성
화학식 38의 화합물은 아래의 반응식 2와 같은 방법을 통하여 합성되었다.
[반응식 2]
Figure 112009067626516-PAT00037
상기 반응식 2의 화합물 m 45 g, 화합물 n 16 g, 및 황산 1 g을 에탄올 500 mL에 혼합하여 65 ℃에서 12 시간 동안 교반한 후, 상온으로 냉각하였다. 이 과정에서 형성된 결정을 거른 후, 건조하여, 중간체 생성물을 얻었고, 상기 중간체 생성물을 트리플루오로아세트산 35 g과 아세트산 500 mL에 혼합하였다. 상기 혼합물을 100 ℃에서 24 시간 동안 교반한 후 상온으로 냉각하여 황색 결정을 얻었다. 상기 결정을 정제하고, 헥산 200 mL로 3 회 세척한 후, 건조하여 화합물 o 16 g을 얻었다.
상기 화합물 o 2.5 g, 4-브로모벤젠 4.0 g, CuCl 0.1 g, 및 K2CO3 10 g을 디메틸설폭사이드 30 mL에 혼합하여 170 ℃에서 12 시간 동안 교반한 후, 상온으로 냉각하였다. 이어서, 디클로로메탄 30 mL와 증류수 30 mL를 첨가하고 10 분 동안 교반하여, 수용액층과 유기층으로 분리한 후, 상기 수용액층은 제거하였다. 상기 유기층을 감압조건에서 농축한 후, 전개액으로서 클로로포름: 헥산(1:4 부피비)의 혼합용매을 사용한 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 화학식 38의 화합물을 2.0 g 얻었다.
상기 합성된 화합물을 질량분석기로 분석한 결과는 다음과 같았다.
MS(ESI) m/z 409.15(M+H)+
제조예 3: 화학식 43의 화합물 합성
화학식 43의 화합물은 아래의 반응식 3과 같은 방법을 통하여 합성되었다.
[반응식 3]
Figure 112009067626516-PAT00038
환류콘덴서와 교반기가 부착된 250 mL 둥근바닥 플라스크에 화합물 i 5 g, 및 화합물 x 4 g을 100 mL의 테트라하이드로퓨란 및 80 mL의 2M-포타슘카보네이트와 혼합하였다. 상기 혼합물에 Pd(PPh3)4 0.23 g을 넣고 환류시켰다.
반응이 종결된 반응물을 메틸렌클로라이드를 사용하여 추출한 후, 무수황산마그네슘으로 수분을 제거함으로써 용매를 제거하였다. 상기 반응물은 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 화학식 43의 화합물을 3 g 얻었다.
제조예 4: 화학식 44의 화합물 합성
화학식 44의 화합물은 아래의 반응식 4과 같은 방법을 통하여 합성되었다.
[반응식 4]
Figure 112009067626516-PAT00039
환류콘덴서와 교반기가 부착된 250 mL 둥근바닥 플라스크에 화합물 i 5 g, 및 화합물 y 2 g을 100 mL의 테트라하이드로퓨란 및 80 mL의 2M-포타슘카보네이트와 상기 혼합물에 Pd(PPh3)4 0.23 g을 넣고 환류시켰다.
반응이 종결된 반응물을 메틸렌클로라이드를 사용하여 추출한 후, 무수황산마그네슘으로 수분을 제거함으로써 용매를 제거하였다. 상기 반응물은 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 화학식 44의 화합물을 3 g 얻었다.
실험예 1: 용해도 및 성막 특성 평가
각각의 화합물 30 mg에 유기용매를 첨가하여, 용액의 총 무게가 1.0 g이 되도록 혼합하였다. 상기 혼합물을 상온에서 1 시간 동안 롤링(rolling)한 후, 평균 기공(porosity) 직경이 0.2 μm인 시린지 필터(syringe filter, Acrodisc사)로 여과하였다. 이 때, 당 분야에서 일반적으로 사용되는 호스트 화합물인 CBP를 이용하여 용해도 및 성막 특성을 비교하였다.
(1) 용해도 평가 방법: 상기 여과된 용액의 용매를 제거하고, 남는 고체의 질량을 측정함으로써 용해도를 확인하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이 때, 상기 유기용매로는 클로로벤젠을 선정하여 평가를 진행하였다.
(2) 성막특성 평가: 상기 여과된 용액을 사용하여 유리기판상에 스핀코팅하였다. 코팅된 막의 성막특성은 관능평가로 이루어졌다. 이 때, 상기 막이 투명하고 매끄러운 상태를 보이는 경우에는 ○, 투명하나 균일하지 않거나, 일부 미세한 결정이 보이는 경우는 △, 막이 불투명한 경우에는 X로 표시하여, 그 결과를 하 기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
화합물 용해도 성막특성
클로로벤젠 톨루엔
화학식 20 3 중량% 이상 3 중량% 이상 ○
화학식 38 3 중량% 이상 3 중량% 이상 ○
화학식 43 3 중량% 이상 3 중량% 이상 ○
화학식 44 3 중량% 이상 3 중량% 이상 ○
CBP 1 중량% 0.5 중량% 이하 X
상기 표 1을 참고하면, 상기 제조예 1 내지 4에서 합성된 각각의 화합물들은 모두 클로로벤젠 또는 톨루엔에 3 중량% 이상 용해됨을 확인할 수 있었다.
반면에 CBP의 경우, 톨루엔에는 거의 용해되지 않았고, 클로로벤젠에는 일부 용해되었으나, 코팅된 막이 불투명한 것을 확인할 수 있었다.
실시예 1 내지 4: 유기발광소자의 제작
제1 단계: 유기광전소자용 조성물의 제조
상기 제조예 1 내지 4에서 합성된 호스트 화합물을 하기 표 2에 나타낸 조합 및 중량비로 혼합하여 호스트로 사용하였다. 또한, 상기 화학식 49로 표시되는 화합물을 도펀트로 사용하였다.
상기 호스트 화합물 3 중량%를 톨루엔 용매에 녹이고, 상기 도펀트 0.5 중량%를 클로로벤젠 용매에 녹인 후, 상기 두 종류의 용액을 혼합하여, 유기광전소자용 조성물을 제조하였다.
제2 단계: 유기발광소자의 제조
유기발광소자는 ITO / PEDOT:PSS (40 nm) / EML(호스트 화합물(87 중량%) + 도펀트 화합물(13 중량%), 50 nm) / BAlq (5 nm) / Alq3 (20 nm) / LiF (1 nm) / Al(100 nm)의 구조로 제작하였다.
양극으로는 ITO 기판을 사용하였고, 상기 기판 상부에 PEDOT:PSS 수용액을 스핀코팅하고, 200 ℃에서 10분 동안 건조하여 40 nm 두께의 PEDOT:PSS 막을 형성하였다.
상기 PEDOT:PSS 막 상부에 상기 제1 단게에서 제조된 유기광전소자용 조성물을 스핀코팅한 후, 110 ℃에서 10분 동안 건조하여 발광층을 형성하였다. 이 때, 상기 발광층의 두께는 50 nm가 되도록 성막하였다.
상기 발광층의 상부에 BAlq를 진공증착하여 50 Å 두께의 정공저지층을 형성하였다. 또한, 상기 정공저지층의 상부에 Alq3를 진공증착하여 200 Å 두께의 전자수송층을 형성하였다.
상기 전자수송층 상부에 LiF 10 Å(1 nm)과 Al 1000 Å을 순차적으로 진공증착하여 음극를 형성함으로써 유기발광소자를 제작하였다.
비교예 1 및 2
상기 제조예 1 내지 4에서 합성된 호스트 화합물을 혼합하여 사용한 것을 대신하여, 제조예 1 내지 제조예 2에서 합성된 호스트 화합물을 단독으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
비교예 3
상기 제조예 1 내지 4에서 합성된 호스트 화합물을 혼합하여 사용한 것을 대신하여, 정공수송성이 우수한 하기 화학식 50으로 표시되는 반복단위를 포함하는 폴리비닐카바졸(polyvinylcabazole, PVK) 고분자와, 전자수송성이 우수한 하기 화학식 51로 표시되는 화합물(butyl-2-(4-biphenyD-S-(4-tert-butylphenyl-1,3,4-oxadiazole, PBD)을 1:1 중량비로 혼합 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
[화학식 50] [화학식 51]
Figure 112009067626516-PAT00040
실험예 2: 유기발광소자의 성능 평가
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 각각의 유기발광소자에 대하여 전압에 따른 전류밀도 변화, 휘도 변화 및 발광효율을 측정하였다. 구체적인 측정방법은 다음과 같고, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 전압변화에 따른 전류밀도의 변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0 V 부터 10 V 까지 상승시키면서 전류-전압계(Keithley 2400)를 이용하여 단위소자에 흐르는 전류값을 측정하고, 측정된 전류값을 면적으로 나누어 결과를 얻었다.
(2) 전압변화에 따른 휘도변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0 V 부터 10 V 까지 상승시키면서 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 이용하여 그 때의 휘도를 측정하여 결과를 얻었다. 그 결과를 하기 표 2 및 도 6에 나타내었다.
(3) 발광효율 측정
상기(1) 및 (2)로부터 측정된 휘도와 전류밀도 및 전압을 이용하여 동일 휘도1000 cd/m2에서 전류 효율(cd/A) 및 전력 효율(lm/W)을 계산하였다. 그 결과를 하기 표 2 및 도 7에 나타내었다.
(4) 색좌표는 휘도계(Minolta Cs-100A)를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(5) 수명은 초기 휘도 1000 cd/m2에서 50% 반감하였을 때의 시간을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2]
　 호스트 화합물
(중량비)		 1000 　cd/m2에서의 측정 결과
구동전압
(V)		 전류효율
(cd/A)		 전력효율
(lm/W)		 색좌표
(x,y)
실시예 1 제조예 1 : 제조예 3
(1:1)		 4.9 28.5 18.2 0.339, 0.622
실시예 2 제조예 2 : 제조예 3
(1:1)		 5.1 28.8 17.6 0.341, 0.620
실시예 3 제조예 1 : 제조예 4
(1:1)		 5.1 28.8 17.9 0.340, 0.621
실시예 4 제조예 2 : 제조예 4
(1:1)		 5.2 33.9 20.7 0.343, 0.618
비교예 1 제조예 1 12.2 4.4 1.1 0.318, 0.613
비교예 2 제조예 2 9.8 11.2 3.6 0.313, 0.616
비교예 3 PVK:PBD (1:1) 4.5 18.1 12.6 0.326, 0.627
상기 표 2를 참고하면, 호스트 화합물을 단독으로 사용한 비교예 1 내지 2의 경우에는 발광효율이 15cd/A 미만의 낮은 발광효율을 나타내었다.
비교예 3의 경우, 전자수송성 저분자인 PBD 와 정공수성성 고분자인 PVK와 혼합하여 소자를 제작하였으며, 18cd/A의 비교적 양호한 발광효율을 나타내었다.
이와 비교하여, 제조예 1 내지 4에서 합성된 호스트 화합물을 혼합하여 사용한 실시예 1 내지 4의 결과를 보면, 구동전압 감소, 발광효율, 전력효율 등이 모두 크게 향상된 우수한 소자성능을 나타내었다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 조성물을 사용하여 제조될 수 있는 유기광전소자에 대한 다양한 구현예들을 나타내는 단면도이다.
도 6은 구동 전압에 따른 휘도의 측정 데이터이다.
도 7은 휘도에 따른 전류효율의 측정 데이터이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 유기광전소자 110 : 음극
120 : 양극 105 : 유기 박막층
130 : 발광층 140 : 정공 수송층
150 : 전자수송층 160 : 전자주입층
170 : 정공주입층 230 : 발광층 + 전자수송층

Claims (14)

  1. 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 치환기가 순차적으로 결합되는 제1 호스트 화합물; 및
    하기 화학식 4로 표시되는 제2 호스트 화합물을 포함하는 것인 유기광전소자용 조성물:
    [화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
    Figure 112009067626516-PAT00041
    Figure 112009067626516-PAT00042
    Figure 112009067626516-PAT00043
    상기 화학식 1 내지 3에서
    L은 C2 또는 C3의 알케닐렌 또는 C6 내지 C12의 아릴렌이고,
    R1 및 R2는 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 아민기, 카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 또는 이들의 조합이고,
    R3 및 R4는 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 수소, 아민기, 카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 또는 이들의 조합이다,
    [화학식 4]
    Figure 112009067626516-PAT00044
    상기 화학식 4에서
    Q1은 O 또는 NR5이고, 이 때, R5는 C1 내지 C60의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기 또는 이들의 조합이고,
    Q2는 N 또는 CR6이고, 이 때, R6는 C1 내지 C60의 알킬기, C1 내지 C60의 알킬렌기, C2 내지 C60의 알케닐기, C2 내지 C60의 알케닐렌기, C6 내지 C60의 아릴기, C6 내지 C60의 아릴렌기 또는 이들의 조합이고, 상기 R6는 R7과 융합하여 고리를 형성할 수 있고,
    R7은 아민기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, 플루오레닐렌기, C1 내지 C60의 알킬기, C1 내지 C60의 알킬렌기, C2 내지 C60의 알케닐기, C2 내지 C60의 알케닐렌기, C6 내지 C60의 아릴기, C6 내지 C60의 아릴렌기, C3 내지 C60의 헤테로아릴기, C3 내지 C60의 헤테로아릴렌기 또는 이들의 조합이고,
    R8은 아민기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, C1 내지 C60의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기, 또는 이들의 조합이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 치환기는 하기 화학식 2a 내지 2c로 표시되는 것인 유기광전소자용 조성물:
    [화학식 2a] [화학식 2b] [화학식 2c]
    Figure 112009067626516-PAT00045
    상기 화학식 2a 내지 2c에서
    R9 및 R10은 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 수소, 아민기, 카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 또는 이들의 조합이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 호스트 화합물은 하기 화학식 6 내지 12로 표시되는 것인 유기광전소자용 조성물:
    [화학식 6] [화학식 7]
    Figure 112009067626516-PAT00046
    [화학식 8] [화학식 9]
    Figure 112009067626516-PAT00047
    [화학식 10] [화학식 11]
    Figure 112009067626516-PAT00048
    [화학식 12]
    Figure 112009067626516-PAT00049
    상기 화학식 6 내지 12에서
    R1 및 R2는 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 아민기, 카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 또는 이들의 조합이고,
    R3, R4, R9 및 R10은 서로 같거나 다른 것으로, 각각 독립적으로 수소, 아민기, 카바졸릴기, C1 내지 C30의 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 또는 이들의 조합이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 호스트 화합물은 하기 화학식 13 내지 42로 표시되는 것인 유기광전소자용 조성물.
    Figure 112009067626516-PAT00050
    Figure 112009067626516-PAT00051
    Figure 112009067626516-PAT00052
    Figure 112009067626516-PAT00053
    Figure 112009067626516-PAT00054
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 4로 표시되는 제2 호스트 화합물은 하기 화학식 4a 또는 화학식 4b로 표시되는 것인 유기광전소자용 조성물:
    [화학식 4a] [화학식 4b]
    Figure 112009067626516-PAT00055
    상기 화학식 4a 및 4b에서
    R5는 C1 내지 C60의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기 또는 이들의 조합이고,
    R7 및 R7a는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 아민기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, C1 내지 C60의 알킬기, C2 내지 C60의 알케닐기, C6 내지 C60의 아릴기, C3 내지 C60의 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,
    R8은 아민기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, C1 내지 C60의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기, 또는 이들의 조합이다.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 4로 표시되는 제2 호스트 화합물은 하기 화학식 4c로 표시되는 것인 유기광전소자용 조성물:
    [화학식 4c]
    Figure 112009067626516-PAT00056
    상기 화학식 4c에서
    Q1은 O 또는 NR5이고, 이 때, R5는 C1 내지 C60의 알킬기, C6 내지 C60의 아릴기 또는 이들의 조합이고,
    Q2는 N 또는 CR6이고, 이 때, R6는 C1 내지 C60의 알킬기, C1 내지 C60의 알킬렌기, C2 내지 C60의 알케닐기, C2 내지 C60의 알케닐렌기, C6 내지 C60의 아릴기, C6 내지 C60의 아릴렌기 또는 이들의 조합이고, 상기 R6는 R7과 융합하여 고리를 형성할 수 있고,
    R7은 아민기, 카바졸릴기, 플루오레닐기, 플루오레닐렌기, C1 내지 C60의 알킬기, C1 내지 C60의 알킬렌기, C2 내지 C60의 알케닐기, C2 내지 C60의 알케닐렌기, C6 내지 C60의 아릴기, C6 내지 C60의 아릴렌기, C3 내지 C60의 헤테로아릴기, C3 내지 C60의 헤테로아릴렌기 또는 이들의 조합이고,
    R11 내지 R14는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, C1 내지 C60의 알킬기, C1 내지 C60의 알킬렌기, C2 내지 C60의 알케닐기, C2 내지 C60의 알케닐렌기, C6 내지 C60의 아릴기, C6 내지 C60의 아릴렌기 또는 이들의 조합이고, 상기 R11은 R12와 융합하여 고리를 형성할 수 있고, 상기 R13은 R14과 융합하여 고리를 형성할 수 있고,
    a 및 b는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로 0 또는 1이고, 단, a + b는 1 이상의 정수이다.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 호스트 화합물은 하기 화학식 43 내지 46으로 표시되는 것인 유기광전소자용 조성물.
    Figure 112009067626516-PAT00057
    Figure 112009067626516-PAT00058
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유기광전소자용 조성물은 제1 호스트 화합물 : 제2 호스트 화합물을 50 : 1 내지 2,500 중량비로 포함하는 것인 유기광전소자용 조성물.
  9. 양극; 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 유기박막층을 포함하고,
    상기 유기박막층은 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 유기광전소자용 조성물을 사용하여 형성되는 것인 유기광전소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유기광전소자용 조성물은 인광용 호스트 재료로 사용되는 것인 유기광전소자.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 유기박막층은 발광층인 것인 유기광전소자.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 유기박막층은 도펀트를 더 포함하는 것인 유기광전소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 도펀트는 적색, 녹색, 또는 청색의 인광 도펀트인 것인 유기광전소자.
  14. 제9항에 따른 유기광전소자를 포함하는 것인 표시장치.
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