KR20110114594A

KR20110114594A - 광활성 조성물 및 그 조성물로 제조된 전자 소자

Info

Publication number: KR20110114594A
Application number: KR1020117017046A
Authority: KR
Inventors: 노만 헤론; 잉 왕
Original assignee: 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2011-10-19
Also published as: TW201035282A; WO2010075411A2; JP2012513680A; EP2376595B1; WO2010075411A3; US20110198580A1; EP2376595A2; EP2376595A4

Abstract

(a) 페난트롤린 유도체를 포함하는 제1 호스트 재료; (b) 방향족 아민을 포함하는 제2 호스트 재료; 및 (c) 전계발광 도판트 재료를 포함하는 광활성 조성물이 제공된다. 제1 호스트 재료 대 제2 호스트 재료의 중량비는 99:1 내지 50:50의 범위이다.

Description

광활성 조성물 및 그 조성물로 제조된 전자 소자 {PHOTOACTIVE COMPOSITION AND ELECTRONIC DEVICE MADE WITH THE COMPOSITION}

관련 출원

본 출원은 35 U.S.C. § 119(e)에 의거하여, 원용에 의해 그 전체 내용이 포함되는 2008년 12월 22일자로 출원된 가출원 제61/139,820호로부터의 우선권을 주장한다.

본 개시는 일반적으로 유기 전자 소자에 유용한 광활성 조성물에 관한 것이다.

유기 발광 다이오드("OLED": organic light emitting diode) 디스플레이를 구성하는 OLED와 같은 유기 광활성 전자 소자에서, 유기 활성 층은 OLED 디스플레이 내의 2개의 전기 접촉 층 사이에 개재된다. OLED에서, 유기 광활성 층은 전기 접촉 층을 가로질러 전압을 적용할 때 광투과성 전기 접촉 층을 통해 광을 방출한다.

발광 다이오드에서 활성 성분으로서 유기 전계발광 화합물을 사용하는 것은 널리 공지되어 있다. 단순한 유기 분자, 공액 중합체, 및 유기금속 착물이 사용되어 왔다.

광활성 재료를 사용하는 소자는 종종 광활성(예를 들어, 발광) 층과 접촉 층(정공-주입 접촉 층) 사이에 배치된 하나 이상의 전하 수송 층을 포함한다. 소자는 2개 이상의 접촉 층을 포함할 수 있다. 정공 수송 층은 광활성 층과 정공-주입 접촉 층 사이에 위치될 수 있다. 정공-주입 접촉 층은 또한 애노드(anode)로 불릴 수 있다. 전자 수송 층은 광활성 층과 전자-주입 접촉 층 사이에 위치될 수 있다. 전자-주입 접촉 층은 또한 캐소드(cathode)로 불릴 수 있다. 전하 수송 재료는 또한 광활성 재료와 조합하여 호스트로서 사용될 수 있다.

전자 소자를 위한 신규 재료의 필요성이 지속적으로 존재한다.

(a) 페난트롤린 유도체를 포함하는 제1 호스트 재료; (b) 방향족 아민을 포함하는 제2 호스트 재료; 및 (c) 전계발광 도판트(dopant) 재료를 포함하고; 여기서 제1 호스트 재료 대 제2 호스트 재료의 중량비가 99:1 내지 50:50의 범위인 광활성 조성물이 제공된다.

애노드, 정공 수송 층, 광활성 층, 전자 수송 층, 및 캐소드를 포함하며, 여기서 광활성 층이 상기의 광활성 조성물을 포함하는 유기 전자 소자 또한 제공된다.

상기의 일반적인 설명 및 하기의 상세한 설명은 단지 예시적이고 설명적이며, 첨부된 특허청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명을 제한하지 않는다.

구현예들은, 본 명세서에 제시되는 개념의 이해를 돕기 위해 수반되는 도면에서 설명된다.
<도 1>
도 1은 예시적인 유기 소자에 관한 설명을 포함한다.
당업자는 도면의 물체들이 단순함 및 명확함을 위해 예시되어 있으며 반드시 축척에 따라 그려진 것은 아니라는 것을 이해한다. 예를 들어, 구현예의 이해 증진을 돕기 위해 도면상의 일부 물체의 치수가 다른 물체에 비해 과장될 수 있다.

많은 태양 및 구현예가 전술되었으며, 이들은 단지 예시적이며 한정적이지 않다. 본 명세서를 읽은 후에, 당업자는 다른 태양 및 구현예가 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 가능함을 이해한다.

구현예들 중 임의의 하나 이상의 다른 특징부 및 이득이 하기의 상세한 설명 및 특허청구범위로부터 명백해질 것이다. 상세한 설명은 먼저 용어의 정의 및 해설에 대해 언급하며, 광활성 조성물, 전자 소자, 및 최종적으로 실시예가 이어진다.

1. 용어의 정의와 해설

이하 기술되는 구현예의 상세 사항을 다루기 전에, 일부 용어를 정의하거나 해설하기로 한다.

용어 "알킬"은 지방족 탄화수소로부터 유도된 기를 의미하고자 하는 것이다. 일부 구현예에서, 알킬 기는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는다.

용어 "아릴 은 방향족 탄화수소로부터 유도된 기를 의미하고자 하는 것이다. 용어 "방향족 화합물"은 비편재된 파이 전자(delocalized pi electron)를 갖는 적어도 하나의 불포화 환형 기를 포함하는 유기 화합물을 의미하고자 하는 것이다. 이 용어는 탄소 및 수소 원자만을 갖는 방향족 화합물("탄화수소 방향족"이라고 지칭함), 및 환형 기 내의 하나 이상의 탄소 원자가 다른 원자, 예를 들어 질소, 산소, 황 등에 의해 대체된 헤테로방향족 화합물 양자 모두를 포괄하고자 하는 것이다. 일부 구현예에서, 아릴 기는 4 내지 60개의 탄소 원자를 갖는다.

층, 재료, 부재, 또는 구조와 관련하여 용어 "전하 수송"은, 이러한 층, 재료, 부재, 또는 구조가, 상대적 효율 및 전하의 적은 손실을 가지면서 이러한 층, 재료, 부재, 또는 구조의 두께를 통과하여 이러한 전하의 이동을 촉진함을 의미하고자 하는 것이다. 정공 수송 재료는 양전하를 촉진하며; 전자 수송 재료는 음전하를 촉진한다. 발광 재료가 또한 일부 전하 수송 특성을 가질 수 있지만, 용어 "전하 수송 층, 재료, 부재, 또는 구조"는 주된 기능이 발광인 층, 재료, 부재, 또는 구조를 포함하려는 것은 아니다.

용어 "도판트"는, 호스트 재료를 포함하는 층 내부에서, 그러한 재료의 부재 하에서의 층의 전자적 특성(들) 또는 방사(radiation)의 방출, 수용, 또는 여과의 파장(들)과 비교하여 층의 전자적 특성(들) 또는 방사의 방출, 수용, 또는 여과의 목표 파장(들)을 변경시키는 재료를 의미하고자 한다

용어 "융합된 아릴"은 2개 이상의 융합된 방향족 고리를 갖는 아릴 기를 지칭한다.

용어 "HOMO"는 최고 점유 분자 궤도함수(highest occupied molecular orbital)를 지칭한다. HOMO 에너지 준위는 진공 준위에 대하여 측정된다. 관용적으로, HOMO는 음의 값으로 주어진다(즉, 진공 준위를 0으로 설정하고 결합된 전자 에너지 준위는 이보다 더 깊고 음성임). HOMO 에너지 준위를 결정하는 방법은 잘 공지되고 이해되어 있다. 일부 구현예에서는 자외선 광전자 분광법("UPS": ultraviolet photoelectron spectroscopy)으로 준위를 결정한다.

용어 "호스트 재료"는 보통 층 형태의 재료를 의미하고자 하며, 여기에 도판트를 첨가하거나 첨가하지 않을 수 있다. 호스트 재료는 방사를 방출, 수용 또는 여과하는 능력 또는 전자적 특징(들)을 가지거나 가지지 않을 수 있다.

용어 "층"은 용어 "필름"과 호환적으로 사용되며 목적하는 영역을 덮는 코팅을 지칭한다. 이 용어는 크기에 의해 한정되지 않는다. 영역은 전체 장치만큼 크거나, 실제 영상 디스플레이(visual display)와 같은 특이적 기능성 영역만큼 작거나, 단일 부화소(sub-pixel)만큼 작을 수 있다. 층 및 필름은 임의의 관용적인 침착(deposition) 기술, 예를 들어 증착(vapor deposition), 액체 침착(liquid deposition)(연속식 및 불연속식 기술), 및 열전사(thermal transfer)에 의해 형성될 수 있다. 연속식 침착 기술은 스핀 코팅(spin coating), 그라비어 코팅(gravure coating), 커튼 코팅(curtain coating), 침지 코팅(dip coating), 슬롯-다이 코팅(slot-die coating), 분무 코팅(spray coating), 및 연속식 노즐 코팅(continuous nozzle coating)을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 불연속식 침착 기술은 잉크젯 인쇄(ink jet printing), 그라비어 인쇄(gravure printing), 및 스크린 인쇄(screen printing)를 포함하나 이에 한정되지 않는다.

용어 "유기 전자 소자" 또는 때때로 단지 "전자 소자 "는 하나 이상의 유기 반도체 층 또는 재료를 포함하는 소자를 의미하고자 하는 것이다.

용어 "광활성"은 (발광 다이오드 또는 화학 전지에서와 같이) 적용된 전압에 의해 활성화될 때 광을 방출하거나 방사 에너지에 반응하여 (광검출기에서와 같이) 적용된 바이어스 전압의 존재 또는 부재 하에 신호를 발생시키는 재료 또는 층을 의미하고자 하는 것이다.

용어 "실릴"은 -SiR₃ 기를 지칭하며, 여기서 R은 각각의 경우에 동일하거나 상이하고 알킬 기, 및 아릴 기로 구성된 군으로부터 선택된다.달리 표시되지 않는다면, 모든 기는 치환되거나 비치환될 수 있다. 달리 표시되지 않는다면, 모든 기는 선형, 분지형 또는 환형(가능한 경우)일 수 있다. 일부 구현예에서, 치환체는 알킬, 알콕시, 아릴, 및 실릴로 구성된 군으로부터 선택된다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "포함하다", "포함하는", "함유하다", "함유하는", "갖는다" "갖는" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 망라하고자 한다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 용품, 또는 장치는 반드시 그러한 요소만으로 제한되지는 않고, 명확하게 열거되지 않거나 그러한 공정, 방법, 용품, 또는 장치에 내재적인 다른 요소를 포함할 수도 있다. 또한, 명백히 반대로 기술되지 않는다면, "또는"은 포괄적인 '또는'을 말하며 배타적인 '또는'을 말하는 것은 아니다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 하기 중 어느 하나에 의해 만족된다: A는 참(또는 존재함)이고 B는 거짓(또는 존재하지 않음), A는 거짓(또는 존재하지 않음)이고 B는 참(또는 존재함), A 및 B 모두가 참(또는 존재함).

또한, 단수형("a" 또는 "an")의 사용은 본 명세서에서 기술된 부재 및 성분을 기술하는데 이용된다. 이는 단지 편의상 그리고 본 발명의 범주의 전반적인 의미를 제공하기 위해 행해진다. 이러한 표현은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 파악되어야 하며, 단수형은 그 수가 명백하게 단수임을 의미하는 것이 아니라면 복수형을 또한 포함한다.

원소의 주기율표 내의 컬럼(column)에 상응하는 족(group) 번호는 문헌[CRC Handbook of Chemistry and Physics, 81^st Edition(2000-2001)]에 나타난 바와 같은 "새로운 표기(New Notation)" 규정을 사용한다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 기재되는 것과 유사하거나 균등한 방법 및 재료가 본 발명의 구현예의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료는 하기에 기술된다. 본 명세서에서 언급되는 모든 간행물, 특허 출원, 특허 및 다른 참고 문헌은 원용에 의해 그 전체 내용이 포함되며, 상충되는 경우 특정 어구(passage)가 언급되지 않으면, 정의를 비롯한 본 명세서가 우선할 것이다. 게다가, 재료, 방법, 및 실시예는 단지 예시적인 것이며 한정하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에 기재되지 않는 범위까지, 특정 재료, 가공 행위 및 회로에 관한 많은 상세 사항은 관용적이며, 유기 발광 다이오드 디스플레이, 광검출기, 광전지 및 반도체 부재 기술 분야의 교재 및 기타 출처에서 확인할 수 있다.

2. 광활성 조성물

알루미늄의 퀴놀레이트 착물은 광활성 층의 호스트 재료로서 사용되어 왔다. 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(p-페닐페놀레이토) 알루미늄("BAlq": bis(2-methyl-8-quinolinolato)(p-phenylphenolato) aluminum)과 같은 착물은 고효율의 소자를 생성시키기 위해 사용되어 왔다. 그러나, Balq 화합물은 공기 및 습기에 민감하다. Ga-퀴놀레이트 착물과 같은 잠재적 대체물은 더 양호한 공기 및 습기 안정성을 갖는다. 그러나, 이들은 더 낮은 소자 성능을 유발한다.

본 명세서에 기술된 광활성 조성물은, (a) 페난트롤린 유도체를 포함하는 제1 호스트 재료; (b) 방향족 아민을 포함하는 제2 호스트 재료; 및 (c) 전계발광 도판트 재료를 포함하며; 여기서 제1 호스트 재료 대 제2 호스트 재료의 중량비는 99:1 내지 50:50의 범위이다.

일부 구현예에서, 제1 호스트 재료 대 제2 호스트 재료의 비율은 95:5 내지 60:40의 범위이다. 일부 구현예에서, 그 비율은 90:10 내지 70:30의 범위이다.

일부 구현예에서 총 호스트 재료(제1 호스트 + 제2 호스트) 대 도판트의 중량비는 5:1 내지 25:1의 범위이고; 일부 구현예에서는 10:1 내지 20:1이다.일부 구현예에서, 광활성 조성물은 2개 이상의 전계발광 도판트 재료를 포함한다. 일부 구현예에서, 조성물은 3개의 도판트를 포함한다.

일부 구현예에서 광활성 조성물은, 상기 정의된 바와 같이, 그리고 상기 비율로, 본질적으로 제1 호스트 재료, 제2 호스트 재료, 및 하나 이상의 전계발광 도판트 재료로 구성된다.

A. 제1 호스트 재료

제1 호스트 재료는 페난트롤린 유도체이다. 바소페난트롤린 및 바소쿠프로인을 포함하여 다수의 이러한 재료가 공지되어 있다.

일부 구현예에서, 페난트롤린은 2- 및 9-위치에 아릴 치환체를 갖는다.

일부 구현예에서, 제2 호스트 재료는 화학식 I을 갖는 페난트롤린 화합물이다:

[화학식 I]

여기서,

R¹ 내지 R⁴는 동일하거나 상이하며, H 및 아릴로 구성된 군으로부터 선택되고;

R¹ 내지 R⁴ 중의 적어도 2개는 아릴이다.

화학식 I의 일부 구현예에서, R¹ 내지 R⁴는, 화학식 II를 갖는 기, 나프틸, 나프틸페닐, 페닐나프틸, 카바졸릴, 카보졸릴페닐, 트라이페닐아미노, 및 아릴안트라센일로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된다:

[화학식 II]

여기서,

R⁵는 각각의 경우에 동일하거나 상이하며, D, 알킬, 알콕시, 및 아릴로 구성된 군으로부터 선택되고;

a는 각각의 경우에 동일하거나 상이하며, 0 내지 4의 정수이고;

b는 각각의 경우에 동일하거나 상이하며, 0 내지 5의 정수이고;

m은 각각의 경우에 동일하거나 상이하며, 0 내지 6의 정수이다.

일부 구현예에서, R¹ 내지 R⁴는 화학식 IIa를 갖는다:

[화학식 IIa]

여기서, R⁵, a, b, 및 m은 상기 정의된 바와 같다.

화학식 I의 일부 구현예에서, R¹ 내지 R⁴는 페닐, 바이페닐, 터페닐, 쿼터페닐, 나프틸, 페난트릴, 나프틸페닐, 페난트릴페닐, 카바졸릴, 및 카바졸릴페닐로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된다. 5 내지 10개의 페닐 고리를 가진, 쿼터페닐보다 고급인 유사체 또한 사용될 수 있다.

상기 언급된 기는 하기와 같이 정의되며, 여기서 점선은 부착이 가능한 지점을 나타낸다.

화학식 I의 일부 구현예에서, R¹ 내지 R⁴는 페닐 및 치환된 페닐로 구성된 군으로부터 선택된다.

화학식 I의 일부 구현예에서, R¹ 및 R²는 모두 페닐이고, R³ 및 R⁴는 2-나프틸, 나프틸페닐, 페난트릴, 트라이페닐아미노, 및 m-카바졸릴페닐로 구성된 군으로부터 선택된다.

일부 구현예에서, R¹ 내지 R⁴ 중 적어도 하나는 적어도 하나의 치환체를 갖는다. 치환체 기는 호스트 재료의 물리적 또는 전자적 특성을 변경하기 위해 존재할 수 있다. 일부 구현예에서, 치환체는 호스트 재료의 가공성(processibility)을 개선한다. 일부 구현예에서, 치환체는 호스트 재료의 용해도 및/또는 Tg를 증가시킨다. 일부 구현예에서, 치환체는 알킬 기, 알콕시 기, 실릴 기, 및 그의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된다.

일부 구현예에서, 페난트롤린 화합물은 대칭이며, 여기서 R¹ = R²이고 R³ = R⁴이다. 일부 구현예에서는, R¹ = R² = R³ = R⁴이다. 일부 구현예에서, 페난트롤린 화합물은 비대칭이며, 여기서 R¹ = R²이나, R³ ≠ R⁴이거나; R¹ ≠ R²이고 R³ = R⁴이거나; R¹ ≠ R²이고 R² ≠ R³이다.

일부 구현예에서는, R¹ = R²이며, 페닐, 트라이페닐아미노, 및 카바졸릴페닐로 구성된 군으로부터 선택된다. 일부 구현예에서는, R¹ 및 R²가 p-트라이페닐아미노(여기서, 부착 지점은 질소에 대해 파라임) 및 m-카바졸릴페닐(여기서, 부착 지점은 질소에 대해 메타임)로부터 선택된다.

일부 구현예에서는, R³ = R⁴이며, 트라이페닐아미노, 나프틸페닐, 트라이페닐아미노, 및 m-카바졸릴페닐로 구성된 군으로부터 선택된다.제1 호스트 페난트롤린 유도체의 예는, 하기 화합물 A1 내지 A5를 포함하나 이에 한정되지 않는다.

제1 호스트 화합물은 공지의 합성 기술에 의해 제조될 수 있다. 일부 페난트롤린 유도체는 구매가능하다. 이는 실시예에서 추가로 설명한다. 일부 구현예에서, 페난트롤린 호스트 화합물은 목적하는 치환체의 보론산(boronic acid) 유사체와 다이클로로 페난트롤린의 스즈키 커플링(Suzuki coupling)에 의해 제조된다.

B. 제2 호스트 화합물

제2 호스트 화합물은 방향족 아민이다. 일부 구현예에서, 방향족 아민은 -5.4 eV ± 0.2 eV의 HOMO 준위를 갖는다. 방향족 아민은 하나 이상의 아미노 질소를 가질 수 있으며, 이들 각각은 3개의 방향족 기에 결합된다. 이러한 유형의 화합물은 주지되어 있다. 방향족 아민 화합물의 예는, N,N'-다이페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(TPD: N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine); 1,1-비스[(다이-4-톨릴아미노) 페닐]사이클로헥산(TAPC: 1,1-bis[(di-4-tolylamino) phenyl]cyclohexane); N,N'-비스(4-메틸페닐)-N,N'-비스(4-에틸페닐)-[1,1'-(3,3'-다이메틸)바이페닐]-4,4'-다이아민(ETPD: N,N'-bis(4-methylphenyl)-N,N'-bis(4-ethylphenyl)-[1,1'-(3,3'-dimethyl)biphenyl]-4,4'-diamine); 테트라키스-(3-메틸페닐)-N,N,N',N'-2,5-페닐렌다이아민(PDA: tetrakis-(3-methylphenyl)-N,N,N',N'-2,5-phenylenediamine); 트라이페닐아민(TPA: triphenylamine), 비스[4-(N,N-다이에틸아미노)-2-메틸페닐](4-메틸페닐)메탄(MPMP: bis[4-(N,N-diethylamino)-2-methylphenyl](4-methylphenyl)methane); N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(TTB: N,N,N',N'-tetrakis(4-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine); N,N -비스(나프탈렌-1-일)-N,N -비스-(페닐)벤지딘(NPB: N,N -bis(naphthalen-1-yl)-N,N -bis-(phenyl)benzidine); 4,4',4''-트리스(N-카바졸릴)트라이페닐아민(TCTA: 4,4',4''-tris(N-carbazolyl)triphenylamine); 4,4'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐(CBP: 4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl) , 1,3-다이-(9-카바졸릴)벤젠(mCP: 1,3-di-(9-carbazolyl)benzene); 및 4,4',4''-트리스[(3-메틸페닐)페닐아미노]트라이페닐아민(m-TDATA: 4,4',4''-tris[(3-methylphenyl)phenylamino]triphenylamine)을 포함하나 이에 한정되지 않는다.

C. 도판트 재료

전계발광 재료는 소분자 유기 형광 화합물, 형광 및 인광 금속 착물, 공액 중합체, 및 그의 혼합물을 포함한다. 형광 화합물의 예는, 크리센, 피렌, 페릴렌, 루브렌, 쿠마린, 안트라센, 티아다이아졸, 그의 유도체, 및 그의 혼합물을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 금속 착물의 예는, 금속 킬레이트 옥시노이드 화합물, 예를 들어 트리스(8-하이드록시퀴놀레이토)알루미늄(AlQ: tris(8-hydroxyquinolato)aluminum); 미국 특허 제6,670,645호(Petrov 등) 및 공개 PCT 출원 제WO 03/063555호 및 제WO 2004/016710호에 개시된 고리금속화(cyclometalated) 이리듐 및 플라티늄 전계발광 화합물, 예를 들어 이리듐과 페닐피리딘, 페닐퀴놀린, 또는 페닐피리미딘 리간드의 착물, 및 예를 들어, 공개 PCT 출원 제WO 03/008424호, 제WO 03/091688호, 및 제WO 03/040257호에 기술된 유기금속 착물, 및 그의 혼합물을 포함하나 이에 한정되지 않는다.

일부 구현예에서, 광활성 도판트는 이리듐의 고리금속화 착물이다. 일부 구현예에서, 착물은 페닐피리딘, 페닐퀴놀린, 및 페닐아이소퀴놀린으로부터 선택된 2개의 리간드, 및 β-다이에놀레이트인 제3 리간드를 갖는다. 리간드는 F, D, 알킬, 퍼플루오로알킬, 알콕실, 알킬아미노, 아릴아미노, CN, 실릴, 플루오로알콕실 또는 아릴 기로 비치환되거나 치환될 수 있다.

일부 구현예에서는, 상이한 도판트를 가진 독립적인 광활성 조성물을 사용하여 상이한 색을 제공할 수 있다. 일부 구현예에서, 도판트는 적색, 녹색, 및 청색을 방출하도록 선택된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 적색은 600 내지 700 ㎚의 범위에서 최대인 파장의 광을 지칭하고 ; 녹색은 500 내지 600 ㎚의 범위에서 최대인 파장의 광을 지칭하며; 청색은 400 내지 500 ㎚의 범위에서 최대인 파장의 광을 지칭한다.청색 발광 재료의 예는, 다이아릴안트라센, 다이아미노크리센, 다이아미노피렌, 페닐피리딘 리간드를 갖는 Ir의 고리금속화 착물, 및 폴리플루오렌 중합체를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 청색 발광 재료는, 예를 들어 미국 특허 제6,875,524호 및 공개 미국 출원 제2007-0292713호 및 제2007-0063638호에 개시되어 있다.

적색 발광 재료의 예는, 페닐퀴놀린 또는 페닐아이소퀴놀린 리간드를 갖는 Ir의 고리금속화 착물, 페리플란텐, 플루오란텐 및 페릴렌을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 적색 발광 재료는, 예를 들어 미국 특허 제6,875,524호 및 공개 미국 출원 제2005-0158577호에 개시되어 있다.

녹색 발광 재료의 예는, 페닐피리딘 리간드를 갖는 Ir의 고리금속화 착물, 다이아미노안트라센, 및 폴리페닐렌비닐렌 중합체를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 녹색 발광 재료는, 예를 들어 공개 PCT 출원 제WO 2007/021117호에 개시되어 있다.

도판트 재료의 예는, 하기 화합물 C1 내지 C10을 포함하나 이에 한정되지 않는다.

3. 전자 소자

본 명세서에 기술된 광활성 조성물을 가짐으로써 이득을 얻을 수 있는 유기 전자 소자는 (1) 전기 에너지를 방사로 변환하는 소자(예를 들어, 발광 다이오드, 발광 다이오드 디스플레이, 또는 다이오드 레이저), (2) 전자공학적 공정을 통해 신호를 검출하는 소자(예를 들어, 광검출기, 광전도성 전지, 광저항기(phototransistor), 광스위치, 광트랜지스터, 광전관, IR 검출기, 바이오센서), (3) 방사를 전기 에너지로 변환하는 소자(예를 들어, 광기전 소자 또는 태양 전지), 및 (4) 하나 이상의 유기 반도체 층을 포함하는 하나 이상의 전자 구성요소를 포함하는 소자(예를 들어, 트랜지스터 또는 다이오드)를 포함하나 이에 한정되지 않는다.

일부 구현예에서 유기 발광 소자는,

애노드,

정공 수송 층;

광활성 층;

전자 수송 층, 및

캐소드를 포함하며;

여기서, 광활성 층은 상기의 조성물을 포함한다.

유기 전자 소자 구조의 일례가 도 1에 도시되어 있다. 소자 (100)는 제1 전기 접촉 층, 애노드 층 (110) 및 제2 전기 접촉 층, 캐소드 층 (160), 및 이들 사이의 광활성 층 (140)을 갖는다. 애노드에 인접하여 완충제 층 (120)이 있다. 완충제 층에 인접하여, 정공 수송 재료를 포함하는 정공 수송 층 (130)이 있다. 캐소드에 인접하여, 전자 수송 재료를 포함하는 전자 수송 층 (150)이 있을 수 있다. 선택 사양으로서, 소자는 애노드 (110) 옆의 하나 이상의 추가적인 정공 주입 또는 정공 수송 층(도시하지 않음) 및/또는 캐소드 (160) 옆의 하나 이상의 추가적인 전자 주입 또는 전자 수송 층(도시하지 않음)을 사용할 수 있다.

층 (120 내지 150)을 개별적으로 그리고 집합적으로 활성 층이라고 지칭한다.

한 구현예에서, 상이한 층은 하기 범위의 두께를 가진다: 애노드 (110)는 500 내지 5000 Å이고, 한 구현예에서는 1000 내지 2000 Å이며; 완충제 층 (120)은 50 내지 2000 Å이고, 한 구현예에서는 200 내지 1000 Å이며; 정공 수송 층 (130)은 50 내지 2000 Å이고, 한 구현예에서는 200 내지 1000 Å이며; 광활성 층 (140)은 10 내지 2000 Å이고, 한 구현예에서는 100 내지 1000 Å이며; 층 (150)은 50 내지 2000 Å이고, 한 구현예에서는 100 내지 1000 Å이며; 캐소드 (160)는 200 내지 10000 Å이고, 한 구현예에서는 300 내지 5000 Å이다. 소자 내의 전자-정공 재조합 구역(electron-hole recombination zone)의 위치, 즉 소자의 방출 스펙트럼은 각 층의 상대적인 두께에 의해 영향을 받을 수 있다. 층 두께의 목적하는 비율은 사용되는 재료의 정확한 성질에 의존할 것이다.

소자 (100)의 응용에 따라, 광활성 층 (140)은 (발광 다이오드 또는 발광 전기화학 전지에서와 같이) 적용된 전압에 의해 활성화되는 발광 층, 또는 방사 에너지에 응답하여 (광검출기에서와 같이) 적용된 바이어스 전압의 존재 또는 부재 하에 신호를 발생시키는 재료의 층일 수 있다. 광검출기의 예는 광전도성 전지, 광저항기, 광스위치, 광트랜지스터 및 광전관, 및 광전지를 포함하며, 이들 용어는 문헌[Markus, John, Electronics and Nucleonics Dictionary, 470 and 476 (McGraw-Hill, Inc. 1966)]에 기술되어 있다.

A. 광활성 층

광활성 층은 상기의 광활성 조성물을 포함한다.

광활성 층은 하기와 같이 액체 조성물로부터의 액체 침착에 의해 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 광활성 층은 증착에 의해 형성된다.

일부 구현예에서는, 3개의 상이한 광활성 조성물을 적용하여 적색, 녹색, 및 청색 부화소(subpixel)를 형성시킨다. 일부 구현예에서는, 본 명세서에 기술된 신규의 광활성 조성물을 사용하여 각각의 착색된 부화소를 형성시킨다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 호스트 재료는 모든 색에 대해 동일하다.

B. 기타 소자 층

소자 내의 기타 층은 그러한 층에 유용한 것으로 공지된 임의의 재료로 제조될 수 있다.

애노드 (110)는 양전하 담체를 주입하는 데 있어서 특히 효율적인 전극이다. 이는, 예를 들어 금속, 혼합된 금속, 합금, 금속 산화물 또는 혼합된-금속 산화물을 포함하는 재료로 제조되거나, 전도성 중합체 또는 그의 혼합물일 수 있다. 적합한 금속은 11족 금속, 4 내지 6족 내의 금속, 및 8 내지 10족 전이 금속을 포함한다. 애노드가 광투과성이라면, 12, 13 및 14족 금속의 혼합된-금속 산화물, 예를 들어 인듐-주석-산화물이 일반적으로 사용된다. 애노드 (110)는 문헌["Flexible light-emitting diodes made from soluble conducting polymer," Nature vol. 357, pp 477-479 (11 June 1992)]에 기술된 바와 같이 폴리아닐린과 같은 유기 재료를 또한 포함할 수 있다. 발생된 광을 관찰할 수 있도록 애노드 및 캐소드 중 적어도 하나는 바람직하게는 적어도 부분적으로 투명하다.

완충제 층 (120)은 완충제 재료를 포함하며, 유기 전자 소자에서 하부 층의 평탄화, 전하 수송 및/또는 전하 주입 특성, 산소 또는 금속 이온과 같은 불순물의 제거, 및 유기 전자 소자의 성능을 증진 또는 개선하는 다른 측면들을 포함하지만 이로 한정되지 않는 하나 이상의 기능을 가질 수 있다. 완충제 재료는 중합체, 올리고머, 또는 소분자일 수 있다. 이들은 증착되거나, 용액, 분산액, 현탁액, 에멀젼, 콜로이드 혼합물 또는 다른 조성물의 형태일 수 있는 액체로부터 침착될 수 있다.

완충제 층은 종종 양성자성 산으로 도핑되는 중합체성 재료, 예를 들어 폴리아닐린(PANI: polyaniline) 또는 폴리에틸렌다이옥시티오펜(PEDOT: polyethylenedioxythiophene)으로 형성될 수 있다. 양성자성 산은, 예를 들어 폴리(스티렌설폰산), 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판설폰산) 등일 수 있다.

완충제 층은 전하 수송 화합물 등, 예를 들어 구리 프탈로시아닌 및 테트라티아풀발렌-테트라시아노퀴노다이메탄 시스템(TTF-TCNQ: tetrathiafulvalene-tetracyanoquinodimethane)을 포함할 수 있다.

일부 구현예에서, 완충제 층은 적어도 하나의 전기 전도성 중합체 및 적어도 하나의 플루오르화 산 중합체를 포함한다. 이러한 재료는, 예를 들어, 공개 미국 특허 출원 제2004-0102577호, 제2004-0127637호, 및 제2005/205860호에 기술되어 있다.

층 (130)을 위한 정공 수송 재료의 예는, 예를 들어, 문헌[Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Fourth Edition, Vol. 18, p. 837-860, 1996, Y. Wang]에 요약되어 있다. 정공 수송 분자 및 중합체는 양자 모두 사용 가능하다. 통상적으로 사용되는 정공 수송 분자는, N,N'-다이페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(TPD), 1,1-비스[(다이-4-톨릴아미노) 페닐]사이클로헥산(TAPC), N,N'-비스(4-메틸페닐)-N,N'-비스(4-에틸페닐)-[1,1'-(3,3'-다이메틸)바이페닐]-4,4'-다이아민(ETPD), 테트라키스-(3-메틸페닐)-N,N,N',N'-2,5-페닐렌다이아민(PDA), a-페닐-4-N,N-다이페닐아미노스티렌(TPS: a-phenyl-4-N,N-diphenylaminostyrene), p-(다이에틸아미노)벤즈알데히드 다이페닐하이드라존(DEH: p-(diethylamino)benzaldehyde diphenylhydrazone), 트라이페닐아민(TPA), 비스[4-(N,N-다이에틸아미노)-2-메틸페닐](4-메틸페닐)메탄(MPMP), 1-페닐-3-[p-(다이에틸아미노)스티릴]-5-[p-(다이에틸아미노)페닐] 피라졸린(PPR 또는 DEASP: 1-phenyl-3-[p-(diethylamino)styryl]-5-[p-(diethylamino)phenyl] pyrazoline), 1,2-트랜스-비스(9H-카바졸-9-일)사이클로부탄(DCZB: 1,2-trans-bis(9H-carbazol-9-yl)cyclobutane), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(TTB), N,N -비스(나프탈렌-1-일)-N,N -비스-(페닐)벤지딘(α-NPB), 및 포르피린계 화합물, 예를 들어 구리 프탈로시아닌이다. 통상적으로 사용되는 정공 수송 중합체는 폴리비닐카바졸, (페닐메틸)-폴리실란, 및 폴리아닐린이다. 상기 언급한 것들과 같은 정공 수송 분자를 폴리스티렌 및 폴리카보네이트와 같은 중합체 내로 도핑함으로써 정공 수송 중합체를 수득할 수도 있다. 일부 경우에는, 트라이아릴아민 중합체, 특히 트라이아릴아민-플루오렌 공중합체를 사용한다. 일부 경우에, 중합체 및 공중합체는 가교결합성이다. 일부 구현예에서, 정공 수송 층은 p-도판트를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 정공 수송 층은 p-도판트로 도핑된다. p-도판트의 예는, 테트라플루오로테트라시아노퀴노다이메탄(F4-TCNQ: tetrafluorotetracyanoquinodimethane) 및 페릴렌-3,4,9,10-테트라카복실릭-3,4,9,10-다이언하이드라이드(PTCDA: perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic-3,4,9,10-dianhydride)를 포함하나 이에 한정되지 않는다.

층 (150)에 사용할 수 있는 전자 수송 재료의 예에는, 금속 퀴놀레이트 유도체, 예를 들어 트리스(8-하이드록시퀴놀레이토)알루미늄(AlQ), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(p-페닐페놀레이토) 알루미늄(BAlq), 테트라키스-(8-하이드록시퀴놀레이토)하프늄(HfQ: tetrakis-(8-hydroxyquinolato)hafnium) 및 테트라키스-(8-하이드록시퀴놀레이토)지르코늄(ZrQ: tetrakis-(8-hydroxyquinolato)zirconium); 및 아졸 화합물, 예를 들어 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(PBD: 2- (4-biphenylyl)-5-(4-t-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-t-부틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(TAZ: 3-(4-biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-t-butylphenyl)-1,2,4-triazole) 및 1,3,5-트라이(페닐-2-벤즈이미다졸)벤젠(TPBI: 1,3,5-tri(phenyl-2-benzimidazole)benzene); 퀴녹살린 유도체, 예를 들어 2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살린; 페난트롤린, 예를 들어 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(DPA: 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 및 2,9-다이메틸-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(DDPA: 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) 을 포함하는 금속 킬레이트 옥시노이드 화합물 및 그 혼합물이 포함되나 이에 한정되지 않는다. 일부 구현예에서, 전자 수송 층은 n-도판트를 추가로 포함한다. n-도판트의 예는 Cs 및 다른 알칼리 금속을 포함하나 이에 한정되지 않는다.

캐소드 (160)는 전자 또는 음전하 담체를 주입하는 데 있어서 특히 효율적인 전극이다. 캐소드는 애노드보다 낮은 일함수를 갖는 임의의 금속 또는 비금속일 수 있다. 캐소드를 위한 재료는 1족의 알칼리 금속(예, Li, Cs), 2족(알칼리 토) 금속, 12족 금속(희토류 원소 및 란탄족 및 악티늄족 원소 포함)으로부터 선택될 수 있다. 알루미늄, 인듐, 칼슘, 바륨, 사마륨 및 마그네슘과 같은 재료와 더불어 그의 조합도 사용할 수 있다. 작동 전압을 낮추기 위하여, Li-포함 유기금속 화합물, LiF, Li₂O, Cs-포함 유기금속 화합물, CsF, Cs₂O, 및 Cs₂CO₃ 또한 유기 층과 캐소드 층 사이에 전자 주입 층으로서 침착될 수 있다.

유기 전자 소자 내에 다른 층을 갖는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 주입되는 양전하의 양을 제어하고/하거나 층의 밴드갭 매칭(band-gap matching)을 제공하거나 또는 보호 층으로서 작용하는 층(도시되지 않음)이 애노드 (110)와 완충제 층 (120) 사이에 있을 수 있다. 본 기술 분야에 공지된 층, 예를 들어 구리 프탈로시아닌, 규소 옥시-니트라이드, 플루오로탄소, 실란, 또는 Pt와 같은 금속의 초박층(ultra-thin layer)을 사용할 수 있다. 대안적으로, 애노드 층 (110), 활성 층 (120), (130), (140), 및 (150), 또는 캐소드 층 (160)의 일부 또는 전부를 표면 처리하여 전하 담체 수송 효율을 증가시킬 수 있다. 각각의 성분 층의 재료의 선정은, 바람직하게는 방출체 층 내의 양전하 및 음전하의 균형을 맞추어 소자에 높은 전계발광 효율을 제공하도록 결정된다.

각각의 기능성 층은 하나 초과의 층으로 구성될 수 있는 것으로 이해된다.

C. 소자 제작

소자 층들은 증착, 액체 침착, 및 열전사를 포함하는 임의의 침착 기술 또는 기술들의 조합에 의해 형성될 수 있다. 유리, 플라스틱 및 금속과 같은 기재를 사용할 수 있다. 열증발, 화학 증착 등과 같은 종래의 증착 기술을 사용할 수 있다. 유기 층은 스핀 코팅, 침지 코팅, 롤-투-롤(roll-to-roll) 기술, 잉크젯 인쇄, 연속식 노즐 인쇄(continuous nozzle printing), 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 종래의 코팅 또는 인쇄 기술을 이용하여 적합한 용매 중의 용액 또는 분산액으로부터 적용할 수 있다.

일부 구현예에서, 소자는 완충제 층, 정공 수송 층 및 광활성 층의 액체 침착, 및 애노드, 전자 수송 층, 전자 주입 층 및 캐소드의 증착에 의해서 제작된다.

실시예

본 명세서에 기술된 개념은 하기의 실시예에서 추가로 기술될 것이며, 이는 특허청구범위에서 기술되는 본 발명의 범주를 한정하지 않는다.

실시예 1

본 실시예는, 2,9-다이클로로-4,7- 다이페닐1,10-페난트롤린의 스즈키 커플링을 사용하는, 페난트롤린 유도체 A2의 제조를 설명한다. 하기 실시예 2A는, 하기에 나타낸 보론산 에스테르(boronic ester)를 사용하여 상기 중간체를 제조하는 상세 사항을 제공한다.

글러브 박스 내에서 2.0 g의 다이클로로-펜(5 mM)을 취하고 4.0 g(11 mM)의 보론산 에스테르를 첨가한다. 0.15 g의 Pd2DBA3(0.15 mM), 0.1 g의 트라이사이클로헥실포스핀(0.35 mM) 및 3.75 g의 포타슘 포스페이트(17mM)를 첨가하고, 30 ㎖ 다이옥산 및 15 ㎖ 물에 모두 용해시킨다. 글러브 박스 내에서 1 hr 동안 맨틀에서 110℃로 가열 및 혼합한 후, 질소 하에서 밤새 온화하게 가온(최소 가변저항기 설정)한다. 용액은 즉시 진자주색이 되나, ~80℃에 달하면 탠 브라운(tan brown)의 슬러리가 되고, 이는 밀도가 높은 침전을 가진 맑은 갈색으로 천천히 변한다. 용액이 환류(공기 응축기)되면서 유모성(flocculent) 침전이 형성된다. 냉각시켜 글러브 박스로부터 수거하고 추가의 물을 첨가한 후에 다이옥산으로부터 백색 섬유를 여과해냄으로써 워크업한다. 클로로포름에 용해시킨 후에 증발시키고, 톨루엔 중에서 메탄올 첨가에 의해 미색(off white)의 미세한 침상으로 침전시킨다. 여과에 의해 수집하고 메탄올로 잘 세척하여 ~3.55 g의 재료를 단리한다. NMR 분석에 의해 구조가 화합물 A2로 확인되었다:

화합물 A2의 특성은 하기와 같다:

Tg = 172℃

광발광 피크(톨루엔 중의 2%) = 406 ㎚

UV/Vis 피크 = 341,293 ㎚

전계발광 방출성 피크 = 405 ㎚

실시예 2

본 실시예는 2,9-다이클로로-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린과 4-트라이페닐아미노보론산의 스즈키 커플링을 사용하는, 제1 호스트 재료 A3의 제조를 설명한다.

파트 A: 중간체 다이클로로바소페난트롤린 화합물, 2,9-다이클로로-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린의 제조.

a) 문헌[Yamada et al, Bull Chem Soc Jpn, 63, 2710, 1990]의 방법을 사용하여 트라이메틸렌 연결된 바소페난트롤린을 하기와 같이 제조하였다: 2 g의 바소페난트롤린을 취하여 20 g의 1,3-다이브로모프로판에 넣고 공기 중에서 환류시켰다. 약 30 min 후에, 밀도가 높은 오렌지색 슬러리를 냉각시켰다. 메탄올을 첨가하여 고체를 용해시킨 후, 아세톤을 첨가하여 밝은 오렌지색 고체를 침전시켰다. 이를 여과하고 톨루엔 및 다이클로로메탄으로 세척하여 오렌지색 분말을 2.8 g 수율로 수득하였다.

b) 상기로부터의 산물 2.8 g을 12 ㎖의 물에 용해시키고, 30 ㎖ 물 중의 21 g 포타슘 페리시아나이드 및 10 g 소듐 하이드록사이드의 얼음-냉각된 용액에 약 30 min의 경로에 걸쳐 적하한 후에, 90 min 동안 교반하였다. 이를 다시 얼음 냉각시키고 60 ㎖의 4M HCl을 사용하여 약 8의 pH로 중화시켰다. 엷은 탠(tan)/황색 고체를 여과해내고 흡인 건조시켰다. 여과된 고체를 속슬렛에 넣고 클로로포름으로 추출하여 갈색 용액을 추출하였다. 이를 증발시켜 갈색이 도는 오일성 고체를 얻은 후, 소량의 메탄올로 세척하여 엷은 갈색의 고체(~1.0 g 47%)를 수득하였다. 혼합물로부터 클로로포름을 증발시킴으로써 클로로포름/메탄올로부터 이 재료를 금색 판형으로 재결정할 수 있다. 구조는 NMR에 의해 하기의 다이케톤으로 동정되었다.

c) 상기 단계 (b)로부터의 다이케톤의 분량들을 합하여 총 5.5 g(13.6 mM)을 39 ㎖의 POCl₃에 현탁시키고 5.4 g의 PCl₅를 첨가하였다. 이를 탈기시키고 질소 하에 8 hr 동안 환류시켰다. 과량의 POCl3는 증발시켜 제거하였다. 얼음을 첨가하여 잔류하는 클로라이드를 분해하고 혼합물을 암모니아로 중화시켰다. 갈색 침전을 수집하여 진공 하에 건조시키고, 모액은 메틸렌 클로라이드로 추출하였다. 갈색 재료를 전부 합하고, 증발시켜 갈색 고무질(gum)을 얻고 메탄올을 첨가하였다. 진탕 및 교반 후에 엷은 황색의 고체가 단리되었으며, 이는 CHCl3 및 메탄올(1:10)로부터 미색의 침상으로 재결정되었다. NMR 분석은 하기의 다이클로로바소페난트롤린 구조를 나타냈다.

파트 B: 제2 호스트 재료 A3의 제조

파트 A로부터의 다이클로로바소페난트롤린(5mM) 2.0 g에 p-다이페닐아미노페닐보론산 3.0 g(11mM)을 첨가하였다. 여기에 0.15 g의 Pd2DBA3(0.15 mM), 0.1g의 트라이사이클로헥실포스핀(0.35 mM) 및 3.75 g의 포타슘 포스페이트(17 mM)를 첨가하고, 30 ㎖의 다이옥산 및 15 ㎖의 물에 전부 용해시켰다. 이를 글러브 박스 내에서 1 hr 동안 100℃로 가열 및 혼합한 후, 질소 하에서 밤새 온화하게 가온(최소 가변저항기 설정)하였다. 약 80℃에 달했을 때 혼합물은 탠 브라운 슬러리였고, 이는 밀도가 높은 침전을 가진 맑은 갈색으로 천천히 변하였다. 용액이 환류(공기 응축기)되면서 백색의 분말형 침전이 형성되었다. 혼합물을 냉각시키고 글러브 박스로부터 수거하였다. 다이옥산을 증발시켜 제거하고 추가의 물을 첨가하였다. 담갈색 고무질의 고체를 여과에 의해 단리하여 물로 세척하였다. 고체는 톨루엔 및 다이클로로메탄에 잘 용해되었다. 산물은 화합물 A3였다.

실시예 3

실시예 2와 유사한 방법을 사용하여, 2,9-다이클로로-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린과 페닐보론산의 스즈키 커플링을 사용하여 제2 호스트 화합물 A1을 제조하였다.

실시예 4

미국 특허 제6,670,645호에 기술된 것과 유사한 방법을 사용하여 도판트 재료 C10을 제조하였다.

실시예 5

본 실시예는 OLED 소자의 제작 및 성능을 보여준다. 하기 재료를 사용하였다:

애노드 = 인듐 주석 산화물(ITO: Indium Tin Oxide) : 180 ㎚

완충제 층 = 완충제 (1)(70 ㎚)(이는 전기 전도성 중합체 및 중합체성 플루오르화 설폰산의 수성 분산물임). 이러한 재료는, 예를 들어, 공개 미국 특허 출원 제US 2004/0102577호, 제US 2004/0127637호, 및 제US 2005/0205860호에 기술되어 있다.

정공 수송 층 = NPB(30 ㎚)

광활성 층 = 12.5:1 호스트:도판트 C10(표 1에 나타낸 바와 같음)(43 ㎚)

전자 수송 층 = 금속 퀴놀레이트 유도체(30 ㎚)

전자 주입 층(EIL: electron injection layer) = 표 1에 나타낸 바와 같음

캐소드 = Al(0.5/100 ㎚)

완충제 재료는 스핀 코팅에 의해 적용되었다. 다른 층들은 증착에 의해 적용되었다.

소자 구조는 표 1에 요약된다. 결과는 하기 표 2에 요약된다.

[표 1]

[표 2]

상기 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 명세서에 기술된 광활성 조성물을 가진 소자는 훨씬 더 높은 효율을 갖는다.

일반적인 기술 또는 실시예에서 전술된 모든 작용이 요구되지는 않으며, 특정 작용의 일부가 요구되지 않을 수 있고, 기술된 것에 부가하여 하나 이상의 추가의 작용이 수행될 수 있음을 유의한다. 또한, 작용들이 나열된 순서는 반드시 그들이 수행되는 순서는 아니다.

상기 명세서에서, 개념들이 특정 구현예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 당업자는 하기의 특허청구범위에서 설명되는 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해한다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적이라기보다 예시적인 의미로 간주되어야 하며, 그러한 모든 변형은 본 발명의 범주 내에 포함시키고자 한다.

이득, 다른 이점, 및 문제에 대한 해결책이 특정 구현예에 관해 전술되었다. 그러나, 이득, 이점, 문제에 대한 해결책, 그리고 임의의 이득, 이점, 또는 해결책을 발생시키거나 더 명확해지게 할 수 있는 임의의 특징부(들)는 임의의 또는 모든 특허청구범위의 매우 중요하거나, 요구되거나, 필수적인 특징부로서 해석되어서는 안 된다.

소정 특징부가 명확함을 위해 별개의 구현예들과 관련하여 본 명세서에서 설명되고, 단일 구현예와 조합하여 또한 제공될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 역으로, 간략함을 위해 단일 실시예와 관련하여 설명된 여러 특징부들은 별개로 또는 임의의 하위 조합으로 또한 제공될 수 있다. 아울러, 범위로 기재된 값의 참조는 그 범위 내의 각각의 모든 값을 포함한다.

Claims

(a) 페난트롤린 유도체를 포함하는 제1 호스트 재료; (b) 방향족 아민을 포함하는 제2 호스트 재료; 및 (c) 전계발광 도판트 재료를 포함하며, 여기서 제1 호스트 재료 대 제2 호스트 재료의 중량비가 99:1 내지 50:50의 범위인 광활성 조성물.
제1항에 있어서, 제1 호스트가 화학식 I을 갖는 광활성 조성물:
[화학식 I]

여기서,
R¹ 내지 R⁴는 동일하거나 상이하며, H 및 아릴로 구성된 군으로부터 선택되고;
R¹ 내지 R⁴ 중의 적어도 2개는 아릴이다.
제2항에 있어서, R¹ 내지 R⁴가 화학식 II를 갖는 기, 나프틸, 나프틸페닐, 페닐나프틸, 카바졸릴, 카보졸릴페닐, 트라이페닐아미노, 및 아릴안트라센일로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되는 광활성 조성물:
[화학식 II]

여기서,
R⁵는 각각의 경우에 동일하거나 상이하며, D, 알킬, 알콕시, 및 아릴로 구성된 군으로부터 선택되고;
a는 각각의 경우에 동일하거나 상이하며, 0 내지 4의 정수이고;
b는 각각의 경우에 동일하거나 상이하며, 0 내지 5의 정수이고;
m은 각각의 경우에 동일하거나 상이하며, 0 내지 6의 정수이다.
제1항에 있어서, 방향족 아민의 HOMO 준위가 -5.4 eV ± 0.2 eV인 광활성 조성물.
제1항에 있어서, 방향족 아민이 N,N'-다이페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(TPD), 1,1-비스[(다이-4-톨릴아미노) 페닐]사이클로헥산(TAPC), N,N'-비스(4-메틸페닐)-N,N'-비스(4-에틸페닐)-[1,1'-(3,3'-다이메틸)바이페닐]-4,4'-다이아민(ETPD), 테트라키스-(3-메틸페닐)-N,N,N',N'-2,5-페닐렌다이아민(PDA), 트라이페닐아민(TPA), 비스[4-(N,N-다이에틸아미노)-2-메틸페닐](4-메틸페닐)메탄(MPMP), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(TTB), N,N -비스(나프탈렌-1-일)-N,N -비스-(페닐)벤지딘(NPB), 4,4',4''-트리스(N-카바졸릴)트라이페닐아민(TCTA); 4,4'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐(CBP), 1,3-다이-(9-카바졸릴)벤젠(mCP); 및 4,4',4''-트리스[(3-메틸페닐)페닐아미노]트라이페닐아민(m-TDATA)으로 구성된 군으로부터 선택되는 광활성 조성물.
제1항에 있어서, 도판트가 인광 재료인 조성물.
제6항에 있어서, 도판트 재료가 Ir의 고리금속화 착물인 조성물.
애노드,
정공 수송 층;
광활성 층;
전자 수송 층; 및
캐소드를 포함하고;
여기서 발광 층이, (a) 페난트롤린 유도체를 포함하는 제1 호스트 재료; (b) 방향족 아민을 포함하는 제2 호스트 재료; 및 (c) 전계발광 도판트 재료를 포함하며; 여기서 제1 호스트 재료 대 제2 호스트 재료의 중량비가 99:1 내지 50:50의 범위인 유기 발광 소자.
제8항에 있어서, 제1 호스트가
화학식 I을 갖는 소자:
[화학식 I]

여기서,
R¹ 내지 R⁴는 동일하거나 상이하며, H 및 아릴로 구성된 군으로부터 선택되고;
R¹ 내지 R⁴ 중의 적어도 2개는 아릴이다.
제9항에 있어서, R¹ 내지 R⁴가 화학식 II를 갖는 기, 나프틸, 나프틸페닐, 페닐나프틸, 카바졸릴, 카보졸릴페닐, 트라이페닐아미노, 및 아릴안트라센일로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되는 소자:
[화학식 II]

여기서,
R⁵는 각각의 경우에 동일하거나 상이하며, D, 알킬, 알콕시, 및 아릴로 구성된 군으로부터 선택되고;
a는 각각의 경우에 동일하거나 상이하며, 0 내지 4의 정수이고;
b는 각각의 경우에 동일하거나 상이하며, 0 내지 5의 정수이고;
m은 각각의 경우에 동일하거나 상이하며, 0 내지 6의 정수이다.
제9항에 있어서, R¹ 내지 R⁴가 페닐, 바이페닐, 터페닐, 쿼터페닐, 나프틸, 페난트릴, 나프틸페닐, 페난트릴페닐, 카바졸릴, 및 카바졸릴페닐로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되는 소자.
제8항에 있어서, 방향족 아민의 HOMO 준위가 -5.4 eV ± 0.2 eV인 소자.
제8항에 있어서, 방향족 아민이 N,N'-다이페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(TPD), 1,1-비스[(다이-4-톨릴아미노) 페닐]사이클로헥산(TAPC), N,N'-비스(4-메틸페닐)-N,N'-비스(4-에틸페닐)-[1,1'-(3,3'-다이메틸)바이페닐]-4,4'-다이아민(ETPD), 테트라키스-(3-메틸페닐)-N,N,N',N'-2,5-페닐렌다이아민(PDA), 트라이페닐아민(TPA), 비스[4-(N,N-다이에틸아미노)-2-메틸페닐](4-메틸페닐)메탄(MPMP), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(TTB), N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스-(페닐)벤지딘(NPB), 및 4,4',4''-트리스(N-카바졸릴)트라이페닐아민(TCTA); 4,4'-비스(N-카바졸릴)-1,1'-바이페닐(CBP), 1,3-다이-(9-카바졸릴)벤젠(mCP); 및 4,4',4''-트리스[(3-메틸페닐)페닐아미노]트라이페닐아민(m-TDATA)으로 구성된 군으로부터 선택되는 소자.
제8항에 있어서, 도판트가 인광 재료인 소자.
제14항에 있어서, 도판트 재료가 Ir의 고리금속화 착물인 소자.