KR20130025854A - 유기전자소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 전극; 제2 전극; 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되고, 발광층을 포함하는 1 층 이상의 유기층을 포함하며, 제1 전극과 발광층 사이에는, 정공 수송성 화합물과 P형 도펀트를 포함하는 도핑층; 및 상기 정공 수송성 화합물을 포함하는 비도핑층이 반복되는 구조를 포함하는 유기전자소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 소자 내 정공 주입을 용이하게 하여 발광 효율을 높일 수 있다.

Description

유기전자소자 및 그 제조방법{ORGANIC ELECTRONIC DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 유기전자소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기 유기전자소자는 제1 전극과 발광층 사이에 형성된 신규 적층 구조를 포함한다.
유기전자소자는 발광성 유기 화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광 현상을 이용한 자체 발광형 소자를 의미한다. 상기 유기전자소자는 열 안정성이 우수하고 구동 전압이 낮다는 장점이 있으며, 다양한 산업 분야에서 활용 가능하다.
그러나, 유기전자소자는 전극과 유기층의 계면이 불안정하기 때문에, 외부에서 가해지거나 내부에서 발생되는 열 또는 소자에 가해지는 전계 등은 소자의 성능에 악영향을 줄 수 있다. 또한, 전극에서 발광층으로 정공이 공급되는 과정에서 각 적층체의 계면에 존재하는 에너지 장벽으로 인해 소자의 구동전압이 커질 수 있다. 따라서, 적층체의 각 층들의 계면을 안정화시키는 것뿐만 아니라, 전극으로부터 발광층으로 정공을 주입하는 과정에서의 에너지 장벽을 최소화하여 정공의 주입을 쉽게 만드는 것이 중요하다.
본 발명은 소자 내 정공의 주입 및 수송을 향상시킬 수 있는 신규 구조를 포함하는 유기전자소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 유기전자소자는, 제1 전극; 제2 전극; 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되고, 발광층을 포함하는 1 층 이상의 유기층을 포함하며, 제1 전극과 발광층 사이에는, 정공 수송성 화합물과 P형 도펀트를 포함하는 도핑층; 및 상기 정공 수송성 화합물을 포함하는 비도핑층이 반복되는 구조를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 하나의 실시예로서, 제1 전극 상에 정공 수송성 화합물 및 P형 도펀트를 포함하는 도핑층을 형성하는 단계; 및 형성된 도핑층 위에 상기 정공 수송성 화합물을 포함하는 비도핑층을 형성하는 단계를 포함하는 유기전자소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 유기전자소자는, 소자 구조 내에 정공의 주입 및 수송을 향상시키고, 전력효율과 소자수명을 향상시킬 수 있는 신규 적층 구조를 제시하며, 다양한 종류의 장치 등에 효과적으로 적용 가능하다.
도 1 내지 7은 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 유기전자소자의 적층 구조를 나타낸 모식도들이다;
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 유기전자소자의 제조공정을 나타낸 모식도이다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 유기전자소자는,
제1 전극; 제2 전극; 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되고, 발광층을 포함하는 1 층 이상의 유기층을 포함하며, 제1 전극과 발광층 사이에는,
정공 수송성 화합물과 P형 도펀트를 포함하는 도핑층; 및
상기 정공 수송성 화합물을 포함하는 비도핑층이 형성되는 구조를 포함할 수 있다.
제1 전극 및 제2 전극은 각각 양극(anode) 및 음극(cathode)를 의미할 수 있으며, 경우에 따라서는 그 반대의 경우도 포함한다. 이하 설명에서는 제1 전극이 양극이고, 제2 전극이 음극인 경우를 기준으로 설명한다.
본 발명에서 유기층은 제1 전극 및 제2 전극 사이에 형성되는 유기물을 포함하는 적층 구조로서, 경우에 따라서는 무기물을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기층은 전자 및/또는 정공을 주입 내지 수송하는 다수의 층과 이를 통해 발광하는 발광층을 포함할 수 있으며, 당해 기술분야에서 알려진 다양한 적층구조를 모두 포함한다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 유기전자소자에서는 제1 전극으로부터 주입된 정공이 도핑층 및 비도핑층을 거쳐 발광층으로 공급된다.
본 발명에서 정공 수송성 화합물은 제1 전극으로부터 발광층으로 정공을 주입 및/또는 수송하는 역할을 수행하는 물질을 총칭하며, 당해 기술분야에서 알려진 정공 주입층 및/또는 정공 수송층으로 적용가능한 다양한 물질이 사용될 수 있다.
도핑층은 정공 수송을 유도하는 정공 수송성 화합물을 호스트 재료로 포함하고, 상기 호스트 재료에 P형 도펀트가 일정 함량으로 도핑된 구조일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 유기전자소자는 적어도 하나의 도핑층이 제1 전극에 인접하도록 형성된 구조일 수 있다. 도핑층은 P형 도펀트의 도핑을 통해 비도핑층에 비해 상대적으로 정공의 농도가 높다는 특징이 있다. 그 결과, 도핑층으로부터 그에 인접하는 비도핑층으로의 정공 이동성이 향상될 수 있다. 이러한 정공 이동성의 향상은 소자의 구동전압을 낮추고, 발광효율을 높이는 효과가 있다.
발광층에 도달한 정공은 제2 전극, 즉 음극으로부터 주입되어 발광층에 도달한 전자를 만나 여기자(exciton)을 형성하게 되며, 이러한 여기자가 기저 상태로 천이되는 과정에서 특정 파장 영역의 빛이 생성된다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 도핑층 및 비도핑층은 P형 도펀트를 제외한 성분은 동일한 조성일 수 있다. 구체적으로는, 상기 도핑층 및 비도핑층은 동일한 정공 수송성 화합물을 포함하되, 도핑층은 P형 도펀트를 더 포함하는 구조일 수 있다. 본 발명에 따른 유기전자소자는 도핑층과 비도핑층을 구성하는 정공 수송성 화합물의 성분을 동일하게 하면서 도핑층에만 P형 도펀트를 더 포함하는 구조를 제시하며, 이러한 구조는 도핑층과 비도핑층의 계면에서 정공 이동을 저해하는 에너지 장벽을 낮춰 정공의 이동성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유기전자소자는 도핑층과 비도핑층의 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 준위 내지 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 준위의 차이를 용이하게 조절할 수 있다. 또 다른 측면에서, 상기 도핑층과 비도핑층에 포함되는 정공 수송 물질의 성분을 동일하게 함으로써, 이종 물질간의 계면에서 발생될 수 있는 물리화학적 결함을 감소시켜 발광층으로의 정공 주입을 용이하게 할 수 있다.
이와 같이, 동일한 정공 수송성 화합물을 사용하면 하나의 챔버 내에서 도핑층과 비도핑층을 연속적으로 형성할 수 있게 되므로, 제작 공정이 단순해지고 제작 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다. 나아가, 인접하고 있는 도핑층과 비도핑층의 유리전이온도 등의 물성이 유사하게 되므로 소자의 내구성을 높일 수 있는 이점도 있다.
또 다른 하나의 예로서, 상기 제1 전극과 도핑층 사이에 형성되며, P형 도펀트용 화합물로 이루어진 중간층을 더 포함할 수 있다. 상기 중간층은 별도의 정공 수송성 화합물 없이 P형 도펀트용 화합물을 이용하여 하나의 층을 형성한 구조를 의미하며, 예를 들어, 상기 중간층은 도핑층에 포함된 P형 도펀트와 동일한 P형 도펀트용 화합물을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 중간층은 제1 전극과 도핑층 사이의 정공 이동성을 높이는 역할을 한다. 상기 P형 도펀트용 화합물은 상기 도핑층에 주입되는 P형 도펀트로 이용될 수 있는 다양한 종류의 화합물들을 포함하는 것으로, 본 발명의 상기 중간층을 구성하는 메인 화합물로 이용되므로 "P형 도펀트용 화합물"로 지칭하여 설명한다.
상기 중간층의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 5 Å 내지 70 Å, 6 Å 내지 60 Å, 8 Å 내지 40 Å, 10 Å 내지 30 Å, 8 Å 내지 32 Å, 8 Å 내지 12 Å, 15 Å 내지 35 Å 또는 10 Å 내지 20 Å 범위일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 정공 수송성 화합물의 HOMO 준위(E1)와 P형 도펀트의 LUMO 준위(E2)는 하기 수학식 1의 관계를 만족할 수 있다.
[수학식 1]
|E2| - |E1| ≥ -0.2 (eV)
상기 수학식 1의 값은 -0.2 이상, -0.1 이상, 0 이상, 0.01 이상, 0.05 이상, 또는 0.1 이상일 수 있다. 상기 수학식 1의 값은 예를 들어, 2 이하, 1 이하, 또는 0.8 이하일 수 있다. 이를 통해, 도핑층과 비도핑층 사이의 에너지 준위차를 최소화하고, 발광층으로의 정공 이동을 용이하게 한다.
하나의 예로서, 상기 정공 수송성 화합물의 HOMO 준위는 -6 내지 -4.5eV, 또는 -6 내지 -5.2eV, 또는 -5.8 내지 -5eV, 또는 -5.8 내지 -5.2eV 범위일 수 있다. 상기 정공 수송성 화합물의 LUMO 준위는 -3 내지 -1.5eV, 또는 -3 내지 -2eV, 또는 -2.5 내지 -1.5eV, 또는 -3 내지 -2.5eV, 또는 -2.5 내지 -2eV 범위일 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 P형 도펀트의 HOMO 준위는 -10 내지 -7.5eV, 또는 -8.2 내지 -7.5eV, 또는 -10 내지 -8.2eV, 또는 -9.2 내지 -8.2eV 범위, 또는 -9 내지 -8.5eV일 수 있다. 또한, P형 도펀트의 LUMO 준위는 -6.5 내지 -5eV, 또는 -5.4 내지 -5eV, 또는 -6.5 내지 -5.4eV, 또는 -6.2 내지 -5.4eV 범위일 수 있다.
이를 통해, 제1 전극과 발광층 사이의 정공 이동성을 향상시킬 수 있다.
상기 HOMO 준위 또는 LUMO 준위는 진공 준위와의 에너지 차이를 의미하며, 음의 값으로 표시하였다.
본 발명에 따른 하나의 실시예로서, 상기 정공 수송성 화합물은 하기 화학식 1의 구조를 만족할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
L은
Figure pat00002
를 나타내고,
L1, L2, L3 및 L4는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기, 탄소수 2 내지 60의 알케닐렌기, 탄소수 2 내지 60의 알키닐렌기 또는 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬렌기를 나타내고,
p, q, r 및 s는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수를 나타내며, p, q, r 및 s의 합은 1 내지 8의 정수이고,
R1은 수소, 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기, 탄소수 6 내지 60의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 60의 아릴티오기, 탄소수 1 내지 60의 알콕시카르보닐기, 할로겐기, 시아노기, 나이트로기, 하이드록시기 또는 카르복시기를 나타내고,
R2는 수소, 탄소수 1 내지 60의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 60의 아릴기이고,
R3 및 R4은 각각 독립적으로, *-A1-A2-A3-A4로 나타내고,
A1, A2 및 A3은 각각 독립적으로 단일 결합, -O-, -S-, 탄소수 1 내지 60의 직쇄형 또는 분지형의 알킬렌기(-(CH2)j-, 여기서, j는 1 내지 60의 정수), 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기, 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬렌기, 아다만틸렌기, 탄소수 7 내지 60의 바이시클로알킬렌기, 탄소수 2 내지 60의 알케닐렌기 또는 탄소수 2 내지 60의 알키닐렌기를 나타내고,
A4는 수소, 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기, 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 아다만틸기, 탄소수 7 내지 60의 바이시클로알킬기, 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 탄소수 2 내지 60의 알키닐기 또는 *-NR5R6를 나타내고,
R5 및 R6은 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 60의 아릴아민기 또는 탄소수 6 내지 60의 아릴기를 나타내고,
상기 화학식 1에서, L, R1, R2, R3 및 R4의 수소들 중에서 하나 이상은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 탄소수 6 내지 60의 아릴아민기 또는 탄소수 6 내지 60의 헤테로고리기로 치환 또는 비치환될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 화학식 1의 구조를 갖는 정공 수송성 화합물은 하기 화학식 2를 통해 나타낼 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00003
상기 화학식 2에서,
L은
Figure pat00004
를 나타내고,
L1, L2, L3 및 L4는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기 또는 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기를 나타내고,
p, q, r 및 s는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수를 나타내며, p, q, r 및 s의 합은 1 내지 8의 정수이고,
R3 및 R4은 각각 독립적으로, *-A1-A2-A3-A4로 나타내고,
A1, A2 및 A3은 각각 독립적으로 단일 결합, 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기 또는 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기를 나타내고,
A4는 수소, 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기 또는 *-NR5R6를 나타내고,
R5 및 R6은 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 탄소수 6 내지 60의 아릴아민기 또는 탄소수 6 내지 60의 아릴기를 나타내고,
R7은 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 6 내지 40의 아릴기 또는 탄소수 2 내지 40의 헤테로고리기를 나타내고,
상기 화학식 2에서, L, R3, R4 및 R7의 수소들 중에서 하나 이상은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 탄소수 6 내지 60의 아릴아민기 또는 탄소수 6 내지 60의 헤테로고리기로 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 발명에서, "헤테로고리기"는 탄소 원자가 아닌 이종 원자가 고리 구조 내에 포함되어 있는 경우를 모두 포함하는 의미이다. 구체적으로, 상기 헤테로고리기는 헤테로시클로알킬기, 헤테로아릴기, 헤테로시클로알킬렌기 또는 헤테로아릴렌기 등을 포함하며, 예를 들어, 카바졸, 디벤조퓨란 또는 디벤조싸이오펜 구조를 지칭할 수 있다.
본 발명에서, "아릴기"는 방향족 탄화수소로부터 유도된 1가의 치환기를 의미한다. 상기 아릴기의 예로서는, 페닐기, 인데닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 비페닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 디하이드로피레닐기, 사이클로펜타사이클로옥테닐기, 벤조사이클로옥테닐기 등의 단환식, 2환식 또는 3환식의 방향족 탄화수소환 등을 들 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 2에서, R7은 수소 또는 페닐기이고, L은 하기 표 1의 구조로부터 선택될 수 있다.
No. 치환기 구조
1
Figure pat00005
2
Figure pat00006
3
Figure pat00007
4
Figure pat00008
5
Figure pat00009
6
Figure pat00010
7
Figure pat00011
8
Figure pat00012
9
Figure pat00013
10
Figure pat00014
11
Figure pat00015
12
Figure pat00016
13
Figure pat00017
예를 들어, 상기 표 1의 치환기들 각각의 경우, 서로 인접한 벤젠 고리들이 모두 파라(para) 위치로 연결됨으로써 전체적으로 직선형을 가지도록 연결될 수 있다. 이와 달리, 다수의 벤젠 고리들은 파라 위치에만 한정되지 않도록 서로 연결됨으로써, 전체적으로는 상기 화학식 1의 L은 굽어진 형태를 가질 수도 있다.
또한, 상기 화학식 2의 R3 및 R4는 각각 독립적으로 하기 표 2의 구조로부터 선택될 수 있다.
No. 치환기 구조 No.1 치환기 구조
1
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 7
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예를 들어, 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 나타내는 정공 수송성 화합물은 하기 표 3에서 나타낸 정공 수송성 화합물로부터 선택될 수 있다.
No. 화합물 구조
1
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2
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3
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Figure pat00092
상기 유기전자소자는, 정공 수송성 화합물 100 중량부에 대하여, P형 도펀트 0.3 내지 20 중량부, 0.5 내지 15 중량부, 0.5 내지 5 중량부, 1 내지 10 중량부, 1 내지 5 중량부, 또는 1.5 내지 6 중량부, 또는 2 내지 5 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위에서는 정공 수송성 화합물의 물성을 해치지 않으면서, 과도한 누설 전류의 발생을 방지하고, 비도핑층과의 에너지 장벽을 효과적으로 낮출 수 있다.
상기 P형 도펀트의 종류는 소자 내의 정공 이동을 방해하지 않는 경우라면 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 상기 P형 도펀트는,
2,3,5,6-테트라플루오르-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄;
디시아노메틸렌비스(4-옥소-[3,5-디-t-부틸]-2,5-시클로헥사디에닐리덴)시클로프로판;
1,3-비스(디시아노메틸렌)인단-2-일리덴-비스(4-옥소-[3,5-디-t-부틸]-2,5-시클로헥사디에닐리덴)시클로프로판;
(N,N',N'',N'''-시클로부탄-1,2,3,4-테트라일리덴)테트라아닐린;
(2E,2'E,2''E,2'''E)-2,2',2'',2'''-(시클로부탄-1,2,3-테트라일리덴)N,N',N'',N'''-시클로부탄-1,2,3,4-테트라일리덴(테트라키스(2-펜타플루오로페닐)아세토니트릴);
2-(6-디시아노메틸렌-1,3,4,5,7,8-헥사플루오로-6H-나프탈렌-2-일리덴)말로노니트릴;
1,3,4,5,7,8-헥사플루오로나프토-2,6-퀴논테트라시아노메탄;
(2E,2'E,2''E)-2,2',2''-(시클로프로판-1,2,3-트리일리덴)트리스(2-[2',3',5',6'-테트라플루오로피리드-4'-일]아세토니트릴); 및
2,2'-(2-(3-((1r,3s)-아다만탄-1-일)프로필)-3,5,6-트리플루오로시클로헥사-2,5-디엔-1,4-디일리덴)디말로노니트릴디피라지노[2,3-f:2',3'-h]퀴녹살린-2,3,6,7,10,11-헥사카보니트릴 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 P형 도펀트는 화학식 3의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00093
화학식 3에서,
R은, 시아노기, 설폰아미드기, 니트로기 또는 트리플루오로메틸기를 나타내거나,
탄소수 1 내지 60을 갖는 알킬기, 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 또는 탄소수 2 내지 60을 갖는 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 설폰기, 설폭사이드기, 설포네이트기를 나타낸다.
본 발명의 하나의 예로서, 상기 정공 수송성 화합물 및 P형 도펀트를 포함하는 도핑층; 및 상기 정공 수송성 화합물을 포함하는 비도핑층은 2회 내지 4회 반복되는 구조, 또는 2회 또는 3회 반복되는 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 도핑층 및 비도핑층은 2회 반복되는 구조일 수 있다. 본 발명자는 다양한 실험을 통해, 제1 전극 상에 도핑층과 비도핑층이 1회 반복된 경우에 비해서, 2회 내지 4회 반복된 경우에, 소자의 전력효율 및 수명이 현저히 향상되는 것을 확인하였다.
또한, 상기 제1 전극과 발광층 사이에 형성되는 도핑층 및 비도핑층이 반복되는 구조의 전체 두께는 500 내지 3000 Å 범위일 수 있다. 하나의 예로서, 도핑층 및 비도핑층이 반복되는 구조의 전체 두께는 700 내지 2000 Å, 1000 내지 1600 Å, 1000 내지 1300 Å, 1400 내지 2100 Å, 1300 내지 2000 Å, 1300 내지 1600 Å 또는 1350 내지 1500 Å 범위일 수 있다. 도핑층 및 비도핑층의 두께를 상기 범위로 조절함으로써, 유기전자소자가 지나치게 두꺼워지는 것을 방지하면서, 우수한 발광효율을 구현할 수 있다.
앞서 언급한 도핑층 및 비도핑층의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 정공 수송성 화합물 및 P형 도펀트를 포함하는 도핑층의 두께는 50 Å 내지 400 Å, 60 Å 내지 300 Å, 150 Å 내지 350 Å 또는 80 Å 내지 120 Å일 수 있다. 도핑층의 두께를 상기 범위로 조절함으로써, 도핑 효과를 충분히 구현하고, 동시에 과도한 누설 전류의 발생을 방지할 수 있다. 비도핑층의 두께는 200 Å 내지 2000 Å, 300 Å 내지 600 Å, 450 Å 내지 550 Å, 600 Å 내지 1800 Å 또는 700 Å 내지 1500 Å 범위일 수 있다. 상기 도핑층과 비도핑층이 적층되는 구조에서, 도핑층의 두께에 비해 비도핑층의 두께를 상대적으로 두껍게 형성할 수 있으며, 이를 통해 소자의 전력효율 및 수명을 향상시킬 수 있음을 다양한 실험을 통해 확인하였다.
하나의 예로서, 제1 전극과 발광층 사이에는, 정공 수송성 화합물 및 P형 도펀트를 포함하는 도핑층; 및 상기 정공 수송성 화합물을 포함하는 비도핑층이 2회 반복되는 구조일 수 있다. 이 경우에는, 상기 제1 전극과 발광층 사이에는, 50 Å 내지 200 Å 두께의 제1 도핑층; 300 Å 내지 650 Å 두께의 제1 비도핑층; 50 Å 내지 200 Å 두께의 제2 도핑층; 및 300 Å 내지 1500 Å 두께의 제2 비도핑층이 순차 적층된 구조가 형성될 수 있다. 상기 도핑층과 비도핑층이 2회 반복 적층되는 구조에서, 제1 및 제2 도핑층의 두께는 동일 내지 유사한 범위로 조절하는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 비도핑층의 두께는 도핑층에 비해 두껍게 형성할 수 있다. 또한, 제1 비도핑층에 비해 제2 비도핑층의 두께를 상대적으로 두껍게 형성할 수 있다.
하나의 예로서, 발광층은 400 nm 내지 500 nm 범위에서 발광피크를 가지며, 제1 전극과 발광층 사이에는, 80 Å 내지 120 Å 두께의 제1 도핑층; 450 Å 내지 550 Å 두께의 제1 비도핑층; 80 Å 내지 120 Å 두께의 제2 도핑층; 및 600 Å 내지 800 Å 두께의 제2 비도핑층을 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 발광층은 500 nm 내지 600 nm 범위에서 발광피크를 가지며, 제1 전극과 발광층 사이에는, 80 Å 내지 120 Å 두께의 제1 도핑층; 450 Å 내지 550 Å 두께의 제1 비도핑층; 80 Å 내지 120 Å 두께의 제2 도핑층; 및 850 Å 내지 1200 Å 두께의 제2 비도핑층을 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 발광층은 600 nm 내지 700 nm 범위에서 발광피크를 가지며, 제1 전극과 발광층 사이에는, 80 Å 내지 120 Å 두께의 제1 도핑층; 450 Å 내지 550 Å 두께의 제1 비도핑층; 80 Å 내지 120 Å 두께의 제2 도핑층; 및 1300 Å 내지 1600 Å 두께의 제2 비도핑층을 포함할 수 있다.
또 다른 하나의 예로서, 본 발명에 따른 유기전자소자는 도핑층 및 비도핑층의 반복 구조와 발광층 사이에 형성된 전자 저지층을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 저지층을 형성하는 물질은 당업계에서 상업적으로 입수 가능한 다양한 물질이 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 전자 저지층은 제2 전극에서 유입된 전자가 발광층을 지나 정공 수송성 화합물 쪽으로 주입되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 발광층의 공진 길이에 맞게 전자 저지층의 두께를 조절하면 발광 효율을 보다 증대시킬 수 있다. 나아가, 전자 저지층의 두께는 여기자가 발광층의 중앙부에서 형성될 수 있도록 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 유기전자소자를 포함하는 장치는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 조명기기, 디스플레이 장치, 유기태양전지 또는 유기박막트랜지스터 등이 포함된다.
도 1 내지 6에는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 소자의 적층 구조를 도시하였다.
도 1을 참조하면, ITO 전극(10) 상에 정공 수송성 화합물과 P형 도펀트를 포함하는 도핑층(20)을 100 Å의 두께로 적층하였다. 상기 도핑층(20)은 정공 수송성 화합물에 P형 도펀트를 도핑하여 제조한다. 상기 P형 도펀트의 함량은 도핑층(20) 100 중량부를 기준으로, 0.3 내지 20 중량부 범위에서 다양하게 조절할 수 있다. 도핑층(20) 상에 상기 정공 수송성 화합물을 이용하여 500 Å 두께의 비도핑층(30)을 적층하였다. 그런 다음, 발광층(40), 전자 수송층(50), 전자 주입층(60) 및 알루미늄 전극(70)을 순차 적층하여 소자를 형성할 수 있다.
도 2에는, ITO 전극(10) 상에 정공 수송성 화합물과 P형 도펀트를 포함하는 도핑층(20)을 100 Å의 두께로 적층하고, 상기 정공 수송성 화합물을 포함하는 비도핑층(30)을 500 Å의 두께로 적층하였다. 그런 다음, 도핑층(21) 및 비도핑층(31)을 동일한 조성으로 한번 더 적층하였다. 도핑층 및 비도핑층의 반복 구조(20, 21, 30, 31) 상에 발광층(40), 전자 수송층(50), 전자 주입층(60) 및 알루미늄 전극(70)을 순차 적층하였다.
도 3에는, ITO 전극(10) 상에 정공 수송성 화합물과 P형 도펀트를 포함하는 도핑층(20, 21, 22) 및 비도핑층(30, 31, 32)을 각각 3회 반복 적층한 구조를 도시하였다. 그런 다음, 도핑층 및 비도핑층의 반복 구조(20, 21, 22, 30, 31, 32) 상에 발광층(40), 전자 수송층(50), 전자 주입층(60) 및 알루미늄 전극(70)을 순차 적층하였다.
도 4에는, ITO 전극(10) 상에 중간층(80)을 10 Å의 두께로 적층하였다. 적층된 중간층(80) 상에 정공 수송성 화합물과 P형 도펀트를 포함하는 도핑층(20)을 100 Å의 두께로 적층하였다. 상기 P형 도펀트의 함량은 도핑층(20) 100 중량부를 기준으로, 0.3 내지 20 중량부 범위에서 조절하였다. 도핑층(20) 상에 상기 정공 수송성 화합물을 이용하여 500 Å 두께의 비도핑층(30)을 적층하였다. 그런 다음, 발광층(40), 전자 수송층(50), 전자 주입층(60) 및 알루미늄 전극(70)을 순차 적층하였다. 도 5 및 6은 각각 도 2 및 3의 적층구조에 도 4에서 언급된 중간층(80)이 추가로 형성된 구조이다.
도 7에는, ITO 전극(10) 상에 정공 수송성 화합물과 P형 도펀트를 포함하는 제1 도핑층(20)을 100 Å의 두께로 적층하고, 정공 수송성 화합물을 포함하는 제1 비도핑층(30)을 500 Å의 두께로 적층하였다. 그런 다음, 제2 도핑층(21)을 100 Å의 두께로 적층하였다. 제2 비도핑층(31)은 발광층(41, 42, 43)의 공진거리를 조절하기 위해서, 대략 700 Å 내지 1400 Å 범위에서 다양한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 비도핑층(31)의 두께는 블루 발광 영역(41)에서는 700 Å, 그린 발광 영역(42)는 1,000 Å 또는 레드 발광 영역(43)에서는 1,400 Å의 두께로 각각 형성될 수 있다. 그런 다음, 발광층(41, 42, 43) 상에 전자 수송층(50), 전자 주입층(60) 및 알루미늄 전극(70)을 순차 적층하였다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 유기전자소자를 제조하는 방법을 제공한다.
하나의 실시예에서, 상기 제조방법은,
제1 전극 상에 정공 수송성 화합물 및 P형 도펀트를 포함하는 도핑층을 형성하는 단계; 및
형성된 도핑층 위에 정공 수송성 화합물을 포함하는 비도핑층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 도핑층을 형성하는 단계 및 비도핑층을 형성하는 단계 중 어느 하나 이상은, 증착 공정을 통해 수행할 수 있다. 본 발명에서 상기 증착 공정은 예를 들어, 진공증기증착 공정을 이용할 수 있다. 상기 증착 공정은 특별한 제한 없이 적용할 수 있으며, 당해 기술분야에 알려진 다양한 증착 공정을 모두 포함한다. 또한, 본 발명은 증착 이외의 다양한 코팅 내지 필름 적층 방법을 이용하는 것을 제외하는 것은 아니다.
또한, 상기 도핑층을 형성하는 단계 및 비도핑층을 형성하는 단계는, 증착 공정을 통해 동일 챔버 내에서 반복적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 도핑층을 형성하는 단계는, 정공 수송성 화합물과 P형 도펀트의 동시 증착을 통해 수행할 수 있다. 또한, 비도핑층은 정공 수송성 화합물을 증착하여 수행할 수 있으며, 이러한 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정은 모두 하나의 챔버 내에서 수행할 수 있다.
하나의 예로서, 도핑층을 형성하는 단계는, 정공 수송성 화합물은 1 내지 5 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 P형 도펀트는 0.005 내지 0.3 Å/sec의 속도로 증착하는 과정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도핑층을 형성하는 단계는, 정공 수송성 화합물은 1.5 Å/sec 내지 2.5 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 P형 도펀트는 0.01 Å/sec 내지 0.1 Å/sec의 속도로 증착하는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 비도핑층을 형성하는 단계는, 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 정공 수송성 화합물은 1 Å/sec 내지 5 Å/sec의 속도로 증착하거나, 1.5 Å/sec 내지 2.5 Å/sec의 속도로 증착할 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법의 하나의 예로서, 도핑층을 형성하는 단계 이전에, 도핑층에 포함되는 P형 도펀트와 실질적으로 동일한 P형 도펀트용 화합물로 중간층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 P형 도펀트용 화합물은, 상기 P형 도펀트와 서로 다른 구조를 갖는 화합물일 수 있다.
도 8에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제조방법의 모식도를 도시하였다. ITO층을 포함하는 기재(100)의 일면에 정공 수송성 화합물 증발원(200)과 P형 도펀트 물질 증발원(300)에서 각 성분들이 증발되어 기재(100)에 증착된다. 예를 들어, 정공 수송성 화합물은 1 Å/sec의 속도로 증착하고, P형 도펀트 물질은 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 도핑층을 형성할 수 있다. 그런 다음, 동일 챔버 내에서, P형 도펀트 물질 증발원(300)은 차단하고 정공 수송성 화합물 증발원(200)을 이용하여 비도핑층을 증착할 수 있다. 본 발명에서는, 위와 같은 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 동일 챔버 내에서 반복 수행할 수 있다.
이하 실시예 등을 통해 본 발명을 더 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예 등은 발명의 상세한 설명을 위한 것일 뿐, 이에 의해 권리범위를 제한하려는 것은 아니다.
실시예 1: 정공 수송성 화합물의 합성
단계 1) 중간체 A의 합성
Figure pat00094
Figure pat00095
질소 분위기 하에서, 1L 3구 둥근 바닥 플라스크에 3-(4-브로모페닐)-9-페닐-9H-카바졸(3-(4-bromophenyl)-9-phenyl-9H-carbazole) 30g(0.0753mol), 4-클로로페닐보로닉 산(4-chlorophenylboronic acid) 12.9g(0.0828mol), 테트라히드로퓨란(THF, Tetrahydrofuran) 300㎖ 및 에탄올(EtOH, Ethanol) 150㎖를 넣고 30분 동안 교반하였다. 또한, 탄산칼륨(K2CO3) 41.84 g(0.3012 mol)을 물(H2O) 150㎖에 용해시킨 후, 상기 1L 3구 둥근 바닥 플라스크에 첨가하였다. 이어서, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(Pd(PPh3)4, tetrakis(triphenylphosphine)palladium) 3.48g(0.0030mol)을 상기 1L 3구 둥근 바닥 플라스크에 첨가한 후, 빛을 차단하고 3시간 동안 환류(reflux)시킨 다음, 실온으로 냉각하였다. 상기 반응 혼합물에서 생성된 침전물을 여과한 후, 에틸 아세테이트(EA, ethyl acetate) 900㎖, 메탄올(MeOH, methanol) 300㎖ 및 증류수 200㎖를 사용하여 순차적으로 세척한 다음, 건조시킴으로써 흰색의 고체인 중간체 A를 27.7g 수득하였다.
수율: 85.5%
MALDI-TOF: m/z=429.0116 (C30H20ClN = 429.10)
1H-NMR(DMSO-d6, 500 MHz) δ: 8.67~8.66 (s, 1H), 8.39~8.37 (d, 1H), 7.92~7.91 (d, 2H), 7.83~7.78 (m, 5H), 7.73~7.66 (m, 4H), 7.58~7.54 (m, 3H), 7.47~7.45 (m, 2H), 7.41~7.39 (d, 1H), 7.34~7.31 (t, 1H)
단계 2) 중간체 B의 합성
Figure pat00096
Figure pat00097
질소 분위기 하에서, 1L 3구 둥근 바닥 플라스크에 4-브로모바이페닐(4-bromobiphenyl) 100g(0.4289mol), 4-아미노비페닐(4-aminobiphenyl) 72.6g(0.4289mol), 소듐 tert-부톡시드(NaOt-Bu, sodium tert-butoxide) 41.2g(0.4289mol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐(tris(dibenzylideneaceton)dipalladium 3.9g(0.0042mol) 및 톨루엔 500㎖를 넣고 30분 동안 교반하였다. 이어서, 트리-tert-부틸포스핀(tri-tert-butylphosphine, 헥산에 10 중량%로 용해된 상태) 20.7㎖(0.0857mol)를 상기 1L 3구 둥근 바닥 플라스크에 첨가하고, 2시간 동안 환류 (reflux)시킨 후 실온으로 냉각하였다. 상기 반응 혼합물에서 생성된 침전물을 여과한 후, 메탄올(methanol) 1L로 세척한 다음, 건조시킴으로써 상아색의 고체인 중간체 B를 99.27g 수득하였다.
수율: 97.3%
MALDI-TOF: m/z= 321.0799 (C24H19N = 312.20)
1H-NMR(DMSO-d6, 500 MHz) δ: 8.47 (s, 1H), 7.63~7.57 (d, 8H), 7.44~7.41 (t, 4H), 7.30~7.27 (t, 2H), 7.22~7.20 (d, 4H)
단계 3) 화합물 1의 합성
Figure pat00098
Figure pat00099
질소 분위기 하에서, 250㎖ 3구 둥근 바닥 플라스크에 상기 중간체 A 6g(0.0134mol), 상기 중간체 B 4.9g(0.0153mol), 소듐 tert-부톡시드(NaOt-Bu, sodium tert-butoxide) 1.6g(0.0167mol), 팔라듐 아세테이트(Pd(OAc)2, palladium acetate) 0.06g(0.0002mol) 및 o-자일렌(o-xylene) 30㎖를 넣고 10분 동안 교반하였다. 이어서 트리-tert-부틸포스핀(tri-tert-butylphosphine, 자일렌에 10 중량부로 용해된 상태) 0.65㎖(0.0026mol)를 첨가하고 3시간 동안 환류(reflux)시킨 후 실온으로 냉각하였다. 그 후, 반응 혼합물에 THF 90㎖를 넣어 20분간 교반하였으며, 반응 혼합물을 메탄올 500㎖에 부어 침전시키고, 메탄올로 세척하며 여과한 후 건조하여, 흰색 고체 화합물 1을 8.7g 수득하였다.
수율: 87 %
MALDI-TOF: m/z=714.13 (C54H38N2=714.30)
1H-NMR(DMSO-d6, 500 MHz) δ: 8.66 (s, 1H), 8.39~8.38 (d, 1H), 7.91~7.89 (d, 2H), 7.83~7.67 (m, 19H), 7.58~7.19 (m, 16H)
실시예 2: 정공 수송성 화합물의 합성
Figure pat00100
Figure pat00101
질소 분위기 하에서, 250㎖ 3구 둥근 바닥 플라스크에 상기 중간체 A 12g(0.0279mol), 상기 중간체 C 9.07g(0.0307mol), 소듐 tert-부톡시드(NaOt-Bu, sodium tert-butoxide) 3.21g(0.0334mol), 팔라듐 아세테이트(Pd(OAc)2, palladium acetate) 0.12g(0.0005mol) 및 o-자일렌(o-xylene) 60㎖를 넣고 10분 동안 교반하였다. 이어서 트리-tert-부틸포스핀(tri-tert-butylphosphine, 자일렌에 10 중량부로 용해된 상태) 1.35㎖(0.0055mol)를 첨가하고 3시간 동안 환류(reflux)시킨 후 실온으로 냉각하였다. 반응 혼합물에 THF 180㎖를 넣어 20분간 교반하였으며, 반응 혼합물을 메탄올 500㎖에 부어 침전시키고, 메탄올로 세척하며 여과한 후 건조시켜 갈색 고체 화합물2를 18.2g 수득하였다.
수율: 95 %
MALDI-TOF: m/z=688.24 (C52H36N2=688.29)
1H-NMR(DMSO-d6, 500 MHz) δ: 8.63(s, 1H), 8.37~8.36(d, 1H), 8.05~8.04(d, 1H), 7.97~7.92(m, 2H), 7.86~7.84(d, 2H), 7.80~7.79(d, 1H), 7.68~7.76 (m, 4H), 7.65~7.52(m, 11H), 7.50~7.38 (m, 7H), 7.34~7.28 (m, 2H), 7.10~7.04 (m, 4H)
실시예 3: 정공 수송성 화합물의 합성
Figure pat00102
Figure pat00103
질소 분위기 하에서, 250㎖ 3구 둥근 바닥 플라스크에 상기 중간체 A 10g(0.0232mol), 중간체 D 9.25g(0.0255mol), 소듐 tert-부톡시드(NaOt-Bu, sodium tert-butoxide) 2.68g(0.0279mol), 팔라듐 아세테이트(Pd(OAc)2, palladium acetate) 0.1g(0.0004mol) 및 o-자일렌(o-xylene) 50㎖를 넣고 10분 동안 교반하였다. 이어서 트리-tert-부틸포스핀(tri-tert-butylphosphine, 자일렌에 10 중량부로 용해된 상태) 1.12㎖(0.0046mol)를 첨가하고 3시간 동안 환류(reflux)시킨 후 실온으로 냉각하였다. 반응 혼합물에 THF 150㎖를 넣어 20분간 교반하였으며, 반응 혼합물을 메탄올 800㎖에 부어 침전시키고, 메탄올로 세척하며 여과한 후 건조시켜 회색 고체 화합물3을 17.2g 수득하였다.
수율: 98 %
MALDI-TOF: m/z=754.03 (C57H42N2=754.33)
1H-NMR(DMSO-d6, 500 MHz) δ: 8.62 (s, 1H), 8.36~8.34 (d, 1H), 7.83~7.81 (d, 2H), 7.74~7.71 (m, 5H), 7.68~7.59 (m, 10H), 7.54~7.48 (m, 2H), 7.44~7.36 (m, 5H), 7.34~7.24 (m, 5H), 7.15~7.10 (d, 4H), 7.04~7.0 (d, 1H), 1.36 (s, 6H)
실시예 4: 정공 수송성 화합물의 합성
Figure pat00104
Figure pat00105
질소 분위기 하에서, 250㎖ 3구 둥근 바닥 플라스크에 상기 중간체 A 9g(0.0209mol), 상기 중간체 E 5.64g(0.0230mol), 소듐 tert-부톡시드(NaOt-Bu, sodium tert-butoxide) 2.41g(0.0251mol), 팔라듐 아세테이트(Pd(OAc)2, palladium acetate) 0.09g(0.0004mol) 및 o-자일렌(o-xylene) 45㎖를 넣고 10분 동안 교반하였다. 이어서 트리-tert-부틸포스핀(tri-tert-butylphosphine, 자일렌에 10 중량부로 용해된 상태) 1.01㎖(0.0041mol)를 첨가하고 3시간 동안 환류(reflux)시킨 후 실온으로 냉각하였다. 반응 혼합물에 THF 135㎖를 넣어 20분간 교반하였으며, 반응 혼합물을 메탄올 500㎖에 부어 침전시키고, 메탄올로 세척하며 여과 후 건조시켜 회색 고체 화합물4를 12.6g 수득하였다.
수율: 94 %
MALDI-TOF: m/z=638.24 (C48H34N2=638.27)
1H-NMR(DMSO-d6, 500 MHz) δ: 8.65 (s, 1H), 8.38~8.37 (d, 1H), 7.89~7.87 (d, 2H), 7.82~7.77 (m, 3H), 7.72~7.69 (m, 4H), 7.67~7.62 (m, 6H), 7.57~7.55 (t, 1H), 7.47~7.31 (m, 9H), 7.14~7.13 (m, 7H)
실시예 5: 정공 수송성 화합물의 합성
Figure pat00106
Figure pat00107
질소 분위기 하에서, 250㎖ 3구 둥근 바닥 플라스크에 상기 중간체 A 10g(0.0232mol), 상기 중간체 F 8.83g(0.0255mol), 소듐 tert-부톡시드(NaOt-Bu, sodium tert-butoxide) 2.68g(0.0279mol), 팔라듐 아세테이트(Pd(OAc)2, palladium acetate) 0.1g(0.0004mol) 및 o-자일렌(o-xylene) 30㎖를 넣고 10분 동안 교반하였다. 이어서 트리-tert-부틸포스핀(tri-tert-butylphosphine, 자일렌에 10 중량%로 용해된 상태) 1.12㎖(0.0046mol)를 첨가하고 3시간 동안 환류(reflux)시킨 후 실온으로 냉각하였다. 반응 혼합물에 THF 100㎖를 넣어 20분간 교반하였으며, 반응 혼합물을 메탄올 500㎖에 부어 침전시키고, 메탄올로 세척하며 여과 후 건조시켜 갈색 고체 화합물5를 16.7g 수득하였다.
수율: 97 %
MALDI-TOF: m/z=738.35 (C56H38N2=738.3)
1H-NMR(DMSO-d6, 500 MHz) δ: 8.96~8.94 (d, 1H), 8.90~8.88 (d, 1H), 8.62 (s, 1H), 8.36~8.35 (d, 1H), 7.98~7.97 (d, 1H), 7.86~7.84 (d, 1H), 7.82~7.77 (m, 3H), 7.75~7.54 (m, 18H), 7.45~7.37 (m, 5H), 7.32~7.29 (m, 2H), 7.18~7.15 (m, 4H)
앞서 합성한 실시예 1 내지 5의 화합물에 대해서 순도를 높이기 위한 정제를 실시하였다. 이러한 정제를 실시하는 이유는, 유기전자소자에 포함되는 유기재료의 순도가 소자의 발광특성에 영향을 주는 가장 큰 요인으로 불순물이 혼입되어 있으면, 그로 인해 소자의 소광현상이 발생되거나 효율 저하가 유발될 수 있기 때문이다. 상기 실시예 1 내지 5의 화합물에 함유된 불순물을 제거하기 위하여 고순도 승화 정제를 진행한 결과 99.95% 이상의 고순도 유기재료를 수득하였다.
실험예 1: 유기전자소자의 제작 및 전력효율 측정
ITO 전극상에 정공 수송 물질인 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 정공 수송성 화합물(호스트)을 2 내지 3 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트를 0.002 내지 0.20 Å/sec의 속도로 증착하여 10 내지 500 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 500 Å 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 다음으로, 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 6의 구조를 갖는 C545T를 2 중량부로 도핑한 발광층을 300 Å 두께로 형성하였다. 형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
[화학식 4]
Figure pat00108
[화학식 5]
Figure pat00109
[화학식 6]
Figure pat00110
[화학식 7]
Figure pat00111
[화학식 8]
Figure pat00112
본 실험예 1에서 제작한 유기전자소자에 대하여 전력효율을 측정하였다. 구체적으로는, 도핑층을 형성하는 과정에서, 정공 수송성 화합물 100 중량부를 기준으로 P형 도펀트의 함량을 0.1 내지 20 중량부 범위에서 조절하였고, 도핑층의 두께는 10 내지 500 Å까지 달리하여 적층하였다. 휘도가 500cd/m2일 때의 전력효율 값은 하기 표 4와 같으며, 단위는 lm/W이다.
도펀트 함량
(중량부)		 도핑층의 두께(Å)
10 50 100 200 400 500
0.1 1.4 2.1 3.3 4.1 2.7 2.1
0.3 2.9 4.8 5.7 6.5 4.2 2.8
0.5 3.4 5.2 6.1 7.2 4.9 3.5
1 3.8 5.6 6.8 8.2 5.4 4.8
3 4.2 7.2 10.4 9.6 7.6 6.3
5 4.6 8.2 12.2 10.4 6.6 5.2
10 4.0 7.0 9.6 8.2 6.4 5.8
20 3.4 5.0 6.2 5.6 3.8 3.2
표 4의 결과로부터, 도핑층의 두께가 100 Å이고, P형 도펀트의 함량은 5 중량부인 경우에 전력효율이 가장 우수한 것을 알 수 있다.
실험예 2: 유기전자소자의 제작 및 전력효율 측정
ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 3에서 제조한 정공 수송성 화합물(호스트)과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 3에서 제조한 물질을 2 내지 3 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트를 0.002 내지 0.20 Å/sec의 속도로 증착하여 10 내지 500 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 3에서 제조한 물질을 500 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 다음으로, 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 6의 구조를 갖는 C545T를 2 중량부로 도핑한 발광층을 300 Å 두께로 형성하였다. 형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
본 실험예 2에서 제작한 유기전자소자에 대하여 전력효율을 측정하였다. 구체적으로는, 도핑층을 형성하는 과정에서, 정공 수송성 화합물 100 중량부를 기준으로 P형 도펀트의 함량을 0.1 내지 20 중량부 범위에서 조절하였고, 도핑층의 두께는 10 내지 500 Å까지 달리하여 적층하였다. 휘도가 500cd/m2일 때의 전력효율 값은 하기 표 5와 같으며, 단위는 lm/W이다.
도펀트 함량
(중량부)		 도핑층 두께(Å)
10 50 100 200 400 500
0.1 1.8 2.0 3.8 3.2 1.2 0.9
0.3 3.1 3.3 5.1 4.7 2.4 2.2
0.5 3.5 3.9 5.8 5.1 3.0 2.9
1 4.0 4.4 6.4 5.8 3.8 3.2
3 4.6 9.2 11.2 9.4 5.8 5.3
5 4.8 11.6 10.8 10.0 7.0 6.5
10 3.8 6.8 9.0 7.6 5.4 4.8
20 3.6 4.6 6.0 5.0 3.4 2.9
표 5의 결과로부터, 도핑층의 두께는 50 Å이고, P형 도펀트의 함량은 5 중량부인 경우에 전력효율이 가장 우수한 것으로 나타났다.
실험예 3: 전력효율의 비교측정
(1) ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 물질을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 500 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 다음으로, 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 6의 구조를 갖는 C545T를 2 중량부로 도핑한 발광층을 300 Å 두께로 형성하였다.
형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
(2) ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 물질(호스트)을 1Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 300 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 300 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 그런 다음, 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 6의 구조를 갖는 C545T를 2 중량부로 도핑한 발광층을 300 Å 두께로 형성하였다.
형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
(3) ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질을 이용하여 300 Å 두께의 층을 형성하였다. 그런 다음, 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하였다. 구체적으로는, 형성된 적층 구조 상에 실시예 1에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 300 Å 두께의 층을 형성하였다. 그런 다음, 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 6의 구조를 갖는 C545T를 2 중량부로 도핑한 발광층을 300 Å 두께로 형성하였다.
형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
실험예 2에서 제작한 유기전자소자에 대하여 전력효율을 측정하였다. 휘도가 500cd/m2일 때의 전력효율 값은 하기 표 6과 같으며, 단위는 lm/W이다.
No. 전력효율[lm/W]
1 12.2
2 8.6
3 6.2
표 6에서 1 및 2의 소자 구조는 ITO 기판 상에 도펀트 함유 층(도핑층) 위에 도펀트 미함유층(비도핑층)을 형성한 구조이다. 이에 비해, 3의 소자 구조는 도펀트 미함유층이 ITO 기판 상에 바로 적층된 구조이다. 1 및 2는 3의 구조에 비해 현저히 우수한 전력효율을 나타내는 것을 알 수 있다. 특히 1의 구조는 3의 구조에 비해 2배 가까운 전력효율을 보이고 있다.
실험예 4: 전력효율 및 소자수명 비교측정
ITO 전극상에 정공 수송성 화합물과 화학식 4의 구조를 갖는 도펀트인 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 정공 수송성 화합물을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 정공 수송성 화합물을 500 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 그런 다음, 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 6의 구조를 갖는 C545T를 2 중량부로 도핑한 발광층을 300 Å 두께로 형성하였다.
형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
각 유기전자소자에서 사용된 정공 수송성 화합물의 종류는 표 7에 기재된 바와 같다. 각 제조된 유기전자소자에 대해 전력효율과 소자 수명을 측정하였으며, 그 결과는 표 7에 나타내었다.
본 발명에서 유기전자소자의 수명 측정은 다음과 같은 과정을 거쳐 측정하였다. 제작된 유기전자소자를 질소 분위기의 글로브 박스 안에서 커버 글래스 가장자리에 UV 경화용 실런트를 디스펜싱한 후, 유기전자소자와 커버 글래스를 합지하고 UV 광을 조사하여 경화 과정을 거쳤다. 그런 다음, 85℃ 조건의 오븐에서 소자의 수명을 측정하였다. T75는 소자의 휘도가 초기 휘도의 75%가 되기까지 걸린 시간을 의미한다.
No. 도펀트 농도: 5 중량부
도핑층 두께: 100Å		 전력효율[lm/W] 수명*
T75@85℃[hr]
1 비도핑층 [실시예 1]
도핑층 [실시예 1:화학식 4]		 12.2 200
2 비도핑층 [실시예 3]
도핑층 [실시예 3:화학식 4]		 11.3 176
3 비도핑층 [실시예 3]
도핑층 [실시예 1:화학식 4]		 9.8 112
4 비도핑층 [실시예 9]
도핑층 [실시예 9:화학식 4]		 6.4 62
5 비도핑층 [실시예 10]
도핑층 [실시예 10:화학식 4]		 5.6 65
6 비도핑층 [실시예 11]
도핑층 [실시예 11:화학식 4]		 4.6 55
7 비도핑층 [실시예 9]
도핑층 [실시예 10:화학식 4]		 5.0 60
*소자 수명은 초기 휘도 1000cd/m2을 기준으로 측정.
*표 6에서 실시예 1 및 3은 각각 해당 실시예에서 합성된 물질을 의미하고, 화학식 9-11의 구조는 아래와 같다.
[화학식 9]
Figure pat00113
[화학식 10]
Figure pat00114
[화학식 11]
Figure pat00115
표 7의 결과를 참조하면, 실시예 1 및 3에서 합성한 구조를 정공 수송성 화합물로 사용한 경우에는 다른 경우에 비해, 전력효율은 약 2배 정도, 그리고 소자수명은 2 내지 4배 향상됨을 알 수 있다.
실험예 5: 전력효율 및 소자수명 비교측정
ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 500 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 상기 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 각각 1 내지 5회 반복하였다.
그런 다음, 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 6의 구조를 갖는 C545T를 2중량부로 도핑한 발광층을 300 Å 두께로 형성하였다.
형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
제작된 각각의 유기전자소자에 대해서 전력효율 및 소자수명을 각각 측정하였다. 측정한 결과는 하기 표 8과 같다.
도핑층 및 비도핑층의
반복횟수[회]		 전력효율
[lm/W]		 수명
T75@85℃[hr]
1 12.2 200
2 14.4 275
3 11.6 289
4 10.7 302
5 8.5 213
표 8의 결과로부터, 도핑층 및 비도핑층의 반복회수는 2회인 경우에 전력효율이 가장 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 소자수명 측면에서는 반복회수가 4회인 경우가 가장 우수한 것을 알 수 있다.
실험예 6: 전력효율 및 소자수명 비교측정
ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 3에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 3에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 3에서 제조한 물질을 500 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 상기 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 각각 1 내지 5회 반복하였다.
그런 다음, 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 6의 구조를 갖는 C545T를 2 중량부로 도핑한 발광층을 300 Å 두께로 형성하였다.
형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
제작된 각각의 유기전자소자에 대해서 전력효율 및 소자수명을 각각 측정하였다. 측정한 결과는 하기 표 9와 같다.
도핑층 및 비도핑층의
반복횟수[회]		 전력효율
[lm/W]		 수명
T75@85℃[hr]
1 10.8 120
2 11.8 152
3 9.6 160
4 8.3 175
5 6.8 131
표 9의 결과로부터, 도핑층 및 비도핑층의 반복회수는 2회인 경우에 전력효율이 가장 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 소자수명 측면에서는 반복회수가 4회인 경우가 가장 우수한 것을 알 수 있다.
실험예 7: 전력효율 및 소자수명 비교측정
ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 500 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 상기 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 1회 더 반복하되, 제2 비도핑층의 두께는 100 내지 2000 Å 범위에서 달리하였다.
그런 다음, 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 6의 구조를 갖는 C545T를 2 중량부로 도핑한 발광층을 300 Å 두께로 형성하였다.
형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
제작된 각각의 유기전자소자에 대해서 전력효율 및 소자수명을 각각 측정하였다. 측정한 결과는 하기 표 10과 같다.
제2 비도핑층 두께
[Å]		 전력효율
[lm/W]		 수명
T75@85℃[hr]
100 9.0 189
200 12.5 233
300 13.8 257
500 14.4 275
1000 15.8 310
1500 11.2 322
2000 8.6 252
표 10의 결과로부터, 도핑층 및 비도핑층의 반복회수는 2회인 경우를 기준으로, 제2 비도핑층의 두께가 1000 Å인 경우가 전력효율이 가장 우수하고, 소자수명 측면에서는 제2 비도핑층의 두께가 1500 Å인 경우에 가장 우수한 것을 알 수 있다. 전력효율과 소자수명을 함께 고려하면, 제2 비도핑층의 두께가 1000 Å인 경우가 바람직하다.
실험예 8: 전력효율 및 소자수명 비교측정
ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 3에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 3에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 3에서 제조한 물질을 500 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 상기 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 1회 더 반복하되, 제2 비도핑층의 두께는 100 내지 2000 Å 범위에서 달리하였다.
그런 다음, 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 6의 구조를 갖는 C545T를 2 중량부로 도핑한 발광층을 300 Å 두께로 형성하였다.
형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
제작된 각각의 유기전자소자에 대해서 전력효율 및 소자수명을 각각 측정하였다. 측정한 결과는 하기 표 11과 같다.
제2 비도핑층 두께
[Å]		 전력효율
[lm/W]		 수명
T75@85℃[hr]
100 5.6 101
200 8.9 125
300 10.1 130
500 11.8 152
1000 12.8 165
1500 9.8 178
2000 8.2 152
표 11의 결과로부터, 도핑층 및 비도핑층의 반복회수는 2회인 경우를 기준으로, 제2 비도핑층의 두께가 1000 Å인 경우가 전력효율이 가장 우수하고, 소자수명 측면에서는 제2 비도핑층의 두께가 1500 Å인 경우가 가장 우수한 것을 알 수 있다. 전력효율과 소자수명을 함께 고려하면, 제2 비도핑층의 두께가 1000 Å인 경우가 바람직하다.
실험예 9: 전력효율 및 소자수명 비교측정
(1) ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 500 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 상기 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 1회 더 반복하되, 제2 비도핑층의 두께는 500 내지 1800 Å 범위에서 달리하였다.
그런 다음, 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 12의 구조를 갖는 루브렌(Ruburen) 50 중량부와 하기 화학식 13의 구조를 갖는 DCJTB 2.5중량부를 도핑한 발광층(Red)을 300 Å 두께로 형성하였다. 형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
[화학식 12]
Figure pat00116
[화학식 13]
Figure pat00117
(2) ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 500 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 상기 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 1회 더 반복하되, 제2 비도핑층의 두께는 500 내지 1800 Å 범위에서 달리하였다.
그런 다음, 하기 화학식 14의 구조를 갖는 DPVBi에 화학식 15의 구조를 갖는 DSBP 2 중량부를 도핑한 발광층(Blue)을 300 Å 두께로 형성하였다. 형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
[화학식 14]
Figure pat00118
[화학식 15]
Figure pat00119

본 실험예에서 제작된 각각의 유기전자소자에 대해서 전력효율을 측정하였다. 측정한 결과는 하기 표 12와 같다.
제2 비도핑층 두께
[Å]		 전력효율 [lm/W]
Red Blue
500 8.8 13.1
700 10.9 14.2
1000 12.5 12.8
1400 13.9 11.2
1800 12.3 9.8
표 12의 결과로부터, 도핑층 및 비도핑층의 반복회수는 2회인 경우를 기준으로, 적색(Red) 발광층을 적용한 경우에는 제2 비도핑층의 두께는 1400 Å인 경우가 전력효율이 가장 우수하고, 청색(Blue) 발광층을 적용한 경우에는 제2 비도핑층의 두께가 700 Å인 경우에 전력효율이 가장 우수한 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 유기전자소자는 발광층의 발광 영역 또는 종류에 따라 적층 구조의 두께를 달리함으로써, 최적의 소자효율을 구현할 수 있다.
실험예 10: 전력효율 및 소자수명 비교측정
ITO 전극상에 화학식 16의 구조를 갖는 P형 도펀트 물질을 단독으로 사용하여 5 내지 70 Å 두께의 중간층을 형성하였다. 형성된 중간층 위에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질과 화학식 16의 구조를 갖는 P형 도펀트 물질을 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 16의 구조를 갖는 P형 도펀트를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 500 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 상기 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 1회 더 반복하였다.
그런 다음, 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 6의 구조를 갖는 C545T를 2 중량부로 도핑한 발광층을 300 Å 두께로 형성하였다. 형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
[화학식 16]
Figure pat00120
제작된 각각의 유기전자소자에 대해서 전력효율 및 소자수명을 각각 측정하였다. 측정한 결과는 하기 표 13과 같다.
중간층 두께[Å] 전력효율
[lm/W]		 수명
T75@85℃[hr]
5 12.8 279
10 15.6 320
20 14.2 315
50 14.1 313
70 13.9 310
표 13의 결과로부터, ITO 기판 위에 별도의 중간층을 형성함으로써, 소자의 전력효율 및 수명이 향상되었음을 알 수 있다. 특히, 중간층의 두께는 10 Å인 경우에 전력효율이 가장 우수하고, 20 Å 이상인 경우에 소자 특성이 유사함을 알 수 있다.
실험예 11: 전력효율 및 소자수명 비교측정
ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 500 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 상기 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 1회 더 반복하되, 제2 비도핑층의 두께는 700 Å로 형성하였다.
그런 다음, 청색, 적색 및 녹색 발광 영역의 화소부를 형성하였다. 청색 발광 영역은 화학식 14의 구조를 갖는 DPVBi에 화학식 15의 구조를 갖는 DSBP 2 중량부를 도핑하여 300 Å 두께로 형성하였다. 적색 발광 영역은 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 12의 구조를 갖는 루브렌(Ruburen) 50 중량부와 화학식 13의 구조를 갖는 DCJTB 2.5 중량부를 도핑하여 300 Å 두께로 형성하였다. 그리고, 녹색 발광 영역은 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 6의 구조를 갖는 C545T를 2 중량부로 도핑하여 300 Å 두께로 형성하였다.
형성된 각 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
제작된 각각의 유기전자소자에 대해서 전력효율 및 소자수명을 각각 측정하였다. 측정한 결과는 하기 표 14와 같다.
발광 영역 제2 비도핑층 두께
[Å]		 전력효율
[lm/W]		 수명
T75@85℃[hr]
Blue 700 14.2 313
Green 700 14.8 290
Red 700 10.9 262
표 14의 결과로부터, 화소부에 적용되는 발광층의 종류와 무관하게 제2 도핑층의 두께를 동일하게 형성하게 되면, 각 화소별로 전력효율 및 수명이 각기 달라지게 된다. 특히, 각 화소별로 수명이 달라지면 소자에 악영향을 미칠 수 있다.
실험예 12: 전력효율 및 소자수명 비교측정
ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 500 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 상기 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 1회 더 반복하되, 제2 비도핑층의 두께는 700 내지 1400 Å 범위에서 형성하였다.
그런 다음, 청색, 적색 및 녹색 발광 영역의 화소부를 형성하였다. 청색 발광 영역은 화학식 14의 구조를 갖는 DPVBi에 화학식 15의 구조를 갖는 DSBP 2 중량부를 도핑하여 300 Å 두께로 형성하였다. 적색 발광 영역은 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 12의 구조를 갖는 루브렌(Ruburen) 50 중량부와 화학식 13의 구조를 갖는 DCJTB 2.5 중량부를 도핑하여 300 Å 두께로 형성하였다. 그리고, 녹색 발광 영역은 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 6의 구조를 갖는 C545T를 2 중량부로 도핑하여 300 Å 두께로 형성하였다.
형성된 각 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
제작된 각각의 유기전자소자에 대해서 전력효율 및 소자수명을 각각 측정하였다. 측정한 결과는 하기 표 15와 같다.
발광 영역 제2 비도핑층 두께
[Å]		 전력효율
[lm/W]		 수명
T75@85℃[hr]
Blue 700 14.2 313
Green 1000 15.8 310
Red 1400 13.9 308
표 14의 결과로부터, 소자의 화소부에 청색, 녹색 및 적색 발광층을 적용한 경우, 제2 비도핑층의 두께를 동일하게 형성하면 수명 차이가 발생할 수 있다. 그에 비해, 표 15의 결과로부터 청색, 녹색 및 적색 발광층에 최적화된 두께의 제2 비도핑층을 형성한 경우에는 각 발광층의 수명이 유사하게 나타나는 것을 알 수 있다.
실험예 13: 전력효율 및 소자수명 비교측정
(1) ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 370 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 상기 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 2회 더 반복하였다.
그런 다음, 화학식 14의 구조를 갖는 DPVBi에 화학식 15의 구조를 갖는 DSBP 2 중량부를 도핑하여 300 Å 두께로 발광층(Blue) 형성하였다. 형성된 각 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
(2) ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 470 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 상기 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 2회 더 반복하였다.
화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 6의 구조를 갖는 C545T를 2 중량부로 도핑하여 300 Å 두께로 발광층(Green)을 형성하였다. 형성된 각 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
(3) ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 600 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 상기 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 2회 더 반복하였다.
화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 12의 구조를 갖는 루브렌(Ruburen) 50 중량부와 화학식 13의 구조를 갖는 DCJTB 2.5 중량부를 도핑하여 300 Å 두께로 발광층(Red)을 형성하였다. 형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
위에서 제작된 각각의 유기전자소자에 대하여 전력효율 및 소자수명을 측정하였다. 측정된 결과는 표 16에 나타내었다.
소자구조 전력효율
[lm/W]		 수명
T75@85℃[hr]
1 16.5 292
2 17.1 287
3 15.3 253
실험예 14의 결과와 비교하면, 청색, 녹색 및 적색 발광층에 대응되는 최적화된 두께로 도핑층 및 비도핑층이 3회 반복된 구조를 적용함으로써, 소자의 전력효율은 향상되고 유사한 수준의 소자수명을 구현할 수 있다.
실험예 14: 전력효율 및 소자수명 비교측정
ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 500 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 상기 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 1회 더 반복하되, 제2 비도핑층의 두께는 1000 Å로 형성하였다.
형성된 적층구조 위에 하기 화학식 17의 구조를 갖는 물질을 이용하여 전자 저지층을 50 내지 150 Å 범위에서 형성하였다.
[화학식 17]
Figure pat00121
그런 다음, 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 6의 구조를 갖는 C545T를 2 중량부로 도핑하여 300 Å 두께로 발광층(Green)을 형성하였다. 형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
위에서 제작된 각각의 유기전자소자의 전자저지층 두께에 따른 전력효율 및 소자수명을 측정하였다. 측정된 결과는 표 17에 나타내었다.
전자저지층
두께[Å]		 전력효율
[lm/W]		 수명
T75@85℃[hr]
50 16.2 325
100 17.8 350
150 14.8 316
표 17의 결과로부터, 전자 저지층을 100 Å 두께로 형성한 경우에 전력효율 및 소자수명이 가장 우수한 것을 알 수 있다.
실험예 15: 전력효율 및 소자수명 비교측정
(1) ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 500 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 상기 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 1회 더 반복하되, 제2 비도핑층은 700 Å의 두께로 형성하였다.
형성된 적층구조 위에 화학식 17의 구조를 갖는 물질을 이용하여 전자 저지층을 100 Å의 두께로 형성하였다. 형성된 전자 저지층 상에 화학식 14의 구조를 갖는 DPVBi에 화학식 15의 구조를 갖는 DSBP 2 중량부를 도핑하여 300 Å 두께로 발광층(Blue) 형성하였다. 형성된 각 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
(2) ITO 전극상에 정공 수송성 화합물인 실시예 1에서 제조한 물질과 P형 도펀트 물질인 화학식 4의 구조를 갖는 F4-TCNQ를 함께 증착하여 도핑층을 형성하였다. 구체적으로는, ITO 전극 상에 실시예 1에서 제조한 물질(호스트)을 1 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 화학식 4의 구조를 갖는 P형 도펀트 F4-TCNQ를 0.05 Å/sec의 속도로 증착하여 100 Å 두께의 도핑층을 형성하였다. 형성된 도핑층 위에 실시예 1에서 제조한 물질을 500 Å의 두께로 증착하여 비도핑층을 형성하였다. 상기 도핑층 및 비도핑층을 형성하는 과정을 1회 더 반복하되, 제2 비도핑층은 1400 Å의 두께로 형성하였다.
형성된 적층구조 위에 화학식 17의 구조를 갖는 물질을 이용하여 전자 저지층을 100 Å의 두께로 형성하였다. 형성된 전자 저지층 상에 화학식 5의 구조를 갖는 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)에 화학식 12의 구조를 갖는 루브렌(Ruburen) 50 중량부와 화학식 13의 구조를 갖는 DCJTB 2.5 중량부를 도핑하여 300 Å 두께로 발광층(Red)을 형성하였다. 형성된 발광층 위에 화학식 7의 구조를 갖는 BPhen을 200 Å 두께로 형성하고, 화학식 8의 구조를 갖는 물질 Liq를 10 Å 두께로 형성하였다. 그 이후, 알루미늄 전극을 1000 Å 두께로 적층하였다.
위에서 제작된 각각의 유기전자소자에 대하여 전력효율 및 소자수명을 측정하였다. 측정된 결과는 표 18에 나타내었다.
발광영역 전력효율
[lm/W]		 수명
T75@85℃[hr]
Blue 15.8 336
Red 15.1 320
표 18의 결과로부터, 전자 저지층을 100 Å 두께로 형성함으로써, 청색 및 적색 발광층을 적용한 경우에도 전력효율 및 소자수명이 우수함을 알 수 있다.
10: ITO 전극 20, 21, 22: 도핑층
30, 31, 32: 비도핑층 40, 41, 42, 43: 발광층
50: 전자 수송층 60: 전자 주입층
70: 알루미늄 전극 80: 중간층
100: 기재 200: 정공 수송성 화합물 증발원
300: P형 도펀트 물질 증발원

Claims (28)

  1. 제1 전극; 제2 전극; 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되고, 발광층을 포함하는 1 층 이상의 유기층을 포함하며,
    제1 전극과 발광층 사이에는, 정공 수송성 화합물과 P형 도펀트를 포함하는 도핑층; 및 상기 정공 수송성 화합물을 포함하는 비도핑층이 형성되는 구조를 포함하는 유기전자소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제1 전극과 도핑층 사이에 형성되며, P형 도펀트용 화합물로 이루어진 중간층을 더 포함하는 유기전자소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    도핑층의 P형 도펀트와, 상기 중간층의 P형 도펀트용 화합물은 서로 동일한 화합물인 것을 특징으로 하는 유기전자소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    정공 수송성 화합물의 HOMO 준위(E1)와 P형 도펀트의 LUMO 준위(E2)는 하기 수학식 1의 관계를 만족하는 유기전자소자:
    [수학식 1]
    |E2| - |E1| ≥ -0.2(eV).
  5. 제 1 항에 있어서,
    정공 수송성 화합물은 하기 화학식 1의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유기전자소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00122

    상기 화학식 1에서,
    L은
    Figure pat00123
    를 나타내고,
    L1, L2, L3 및 L4는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기, 탄소수 2 내지 60의 알케닐렌기, 탄소수 2 내지 60의 알키닐렌기 또는 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬렌기를 나타내고,
    p, q, r 및 s는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수를 나타내며, p, q, r 및 s의 합은 1 내지 8의 정수이고,
    R1은 수소, 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 60의 알콕시기, 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기, 탄소수 6 내지 60의 아릴옥시기, 탄소수 6 내지 60의 아릴티오기, 탄소수 1 내지 60의 알콕시카르보닐기, 할로겐기, 시아노기, 나이트로기, 하이드록시기 또는 카르복시기를 나타내고,
    R2는 수소, 탄소수 1 내지 60의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 60의 아릴기이고,
    R3 및 R4은 각각 독립적으로, *-A1-A2-A3-A4로 나타내고,
    A1, A2 및 A3은 각각 독립적으로 단일 결합, -O-, -S-, 탄소수 1 내지 60의 직쇄형 또는 분지형의 알킬렌기(-(CH2)j-, 여기서, j는 1 내지 60의 정수), 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기, 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬렌기, 아다만틸렌기, 탄소수 7 내지 60의 바이시클로알킬렌기, 탄소수 2 내지 60의 알케닐렌기 또는 탄소수 2 내지 60의 알키닐렌기를 나타내고,
    A4는 수소, 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기, 탄소수 3 내지 60의 시클로알킬기, 아다만틸기, 탄소수 7 내지 60의 바이시클로알킬기, 탄소수 2 내지 60의 알케닐기, 탄소수 2 내지 60의 알키닐기 또는 *-NR5R6를 나타내고,
    R5 및 R6은 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 60의 아릴아민기 또는 탄소수 6 내지 60의 아릴기를 나타내고,
    상기 화학식 1에서, L, R1, R2, R3 및 R4의 수소들 중에서 하나 이상은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 탄소수 6 내지 60의 아릴아민기 또는 탄소수 6 내지 60의 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된다.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 화학식 1의 구조를 갖는 정공 수송성 화합물은 하기 화학식 2로 나타내는 것을 특징으로 하는 유기전자소자:
    [화학식 2]
    Figure pat00124

    상기 화학식 2에서,
    L은
    Figure pat00125
    를 나타내고,
    L1, L2, L3 및 L4는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기 또는 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기를 나타내고,
    p, q, r 및 s는 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수를 나타내며, p, q, r 및 s의 합은 1 내지 8의 정수이고,
    R3 및 R4은 각각 독립적으로, *-A1-A2-A3-A4로 나타내고,
    A1, A2 및 A3은 각각 독립적으로 단일 결합, 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기 또는 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기를 나타내고,
    A4는 수소, 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 탄소수 2 내지 60의 헤테로고리기 또는 *-NR5R6를 나타내고,
    R5 및 R6은 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 탄소수 6 내지 60의 아릴아민기 또는 탄소수 6 내지 60의 아릴기를 나타내고,
    R7은 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 6 내지 40의 아릴기 또는 탄소수 2 내지 40의 헤테로고리기를 나타내고,
    상기 화학식 2에서, L, R3, R4 및 R7의 수소들 중에서 하나 이상은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 60의 알킬기, 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 탄소수 6 내지 60의 아릴아민기 또는 탄소수 6 내지 60의 헤테로고리기로 치환 또는 비치환된다.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 화학식 2에서,
    L은 하기 치환기 1 내지 13 중에서 선택되고,
    <치환기 1>
    Figure pat00126

    <치환기 2>
    Figure pat00127

    <치환기 3>
    Figure pat00128

    <치환기 4>
    Figure pat00129

    <치환기 5>
    Figure pat00130

    <치환기 6>
    Figure pat00131

    <치환기 7>
    Figure pat00132

    <치환기 8>
    Figure pat00133

    <치환기 9>
    Figure pat00134

    <치환기 10>
    Figure pat00135

    <치환기 11>
    Figure pat00136

    <치환기 12>
    Figure pat00137

    <치환기 13>
    Figure pat00138

    상기 화학식 2의 R3 및 R4는 각각 독립적으로 하기 치환기 14 내지 25의 구조로부터 선택되며,
    <치환기 14>
    Figure pat00139

    <치환기 15>
    Figure pat00140

    <치환기 16>
    Figure pat00141

    <치환기 17>
    Figure pat00142

    <치환기 18>
    Figure pat00143

    <치환기 19>
    Figure pat00144

    <치환기 20>
    Figure pat00145

    <치환기 21>
    Figure pat00146

    <치환기 22>
    Figure pat00147

    <치환기 23>
    Figure pat00148

    <치환기 24>
    Figure pat00149

    <치환기 25>
    Figure pat00150

    상기 화학식 2의 R7은 수소 또는 페닐기인 유기전자소자.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 화학식 1의 구조를 갖는 정공 수송성 화합물은 하기 구조 1 내지 63으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기전자소자.
    <구조 1>
    Figure pat00151

    <구조 2>
    Figure pat00152

    <구조 3>
    Figure pat00153

    <구조 4>
    Figure pat00154

    <구조 5>
    Figure pat00155

    <구조 6>
    Figure pat00156

    <구조 7>
    Figure pat00157

    <구조 8>
    Figure pat00158

    <구조 9>
    Figure pat00159

    <구조 10>
    Figure pat00160

    <구조 11>
    Figure pat00161

    <구조 12>
    Figure pat00162

    <구조 13>
    Figure pat00163

    <구조 14>
    Figure pat00164

    <구조 15>
    Figure pat00165

    <구조 16>
    Figure pat00166

    <구조 17>
    Figure pat00167

    <구조 18>
    Figure pat00168

    <구조 19>
    Figure pat00169

    <구조 20>
    Figure pat00170

    <구조 21>
    Figure pat00171

    <구조 22>
    Figure pat00172

    <구조 23>
    Figure pat00173

    <구조 24>
    Figure pat00174

    <구조 25>
    Figure pat00175

    <구조 26>
    Figure pat00176

    <구조 27>
    Figure pat00177

    <구조 28>
    Figure pat00178

    <구조 29>
    Figure pat00179

    <구조 30>
    Figure pat00180

    <구조 31>
    Figure pat00181

    <구조 32>
    Figure pat00182

    <구조 33>
    Figure pat00183

    <구조 34>
    Figure pat00184

    <구조 35>
    Figure pat00185

    <구조 36>
    Figure pat00186

    <구조 37>
    Figure pat00187

    <구조 38>
    Figure pat00188

    <구조 39>
    Figure pat00189

    <구조 40>
    Figure pat00190

    <구조 41>
    Figure pat00191

    <구조 42>
    Figure pat00192

    <구조 43>
    Figure pat00193

    <구조 44>
    Figure pat00194

    <구조 45>
    Figure pat00195

    <구조 46>
    Figure pat00196

    <구조 47>
    Figure pat00197

    <구조 48>
    Figure pat00198

    <구조 49>
    Figure pat00199

    <구조 50>
    Figure pat00200

    <구조 51>
    Figure pat00201

    <구조 52>
    Figure pat00202

    <구조 53>
    Figure pat00203

    <구조 54>
    Figure pat00204

    <구조 55>
    Figure pat00205

    <구조 56>
    Figure pat00206

    <구조 57>
    Figure pat00207

    <구조 58>
    Figure pat00208

    <구조 59>
    Figure pat00209

    <구조 60>
    Figure pat00210

    <구조 61>
    Figure pat00211

    <구조 62>
    Figure pat00212

    <구조 63>
    Figure pat00213

  9. 제 1 항에 있어서, 상기 도핑층은
    정공 수송성 화합물 100 중량부에 대하여,
    P형 도펀트를 0.3 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전자소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    P형 도펀트는,
    2,3,5,6-테트라플루오르-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄;
    디시아노메틸렌비스(4-옥소-[3,5-디-t-부틸]-2,5-시클로헥사디에닐리덴)시클로프로판;
    1,3-비스(디시아노메틸렌)인단-2-일리덴-비스(4-옥소-[3,5-디-t-부틸]-2,5-시클로헥사디에닐리덴)시클로프로판;
    (N,N',N'',N'''-시클로부탄-1,2,3,4-테트라일리덴)테트라아닐린;
    (2E,2'E,2''E,2'''E)-2,2',2'',2'''-(시클로부탄-1,2,3-테트라일리덴)N,N',N'',N'''-시클로부탄-1,2,3,4-테트라일리덴(테트라키스(2-펜타플루오로페닐)아세토니트릴);
    2-(6-디시아노메틸렌-1,3,4,5,7,8-헥사플루오로-6H-나프탈렌-2-일리덴)말로노니트릴;
    1,3,4,5,7,8-헥사플루오로나프토-2,6-퀴논테트라시아노메탄;
    (2E,2'E,2''E)-2,2',2''-(시클로프로판-1,2,3-트리일리덴)트리스(2-[2',3',5',6'-테트라플루오로피리드-4'-일]아세토니트릴); 및
    2,2'-(2-(3-((1r,3s)-아다만탄-1-일)프로필)-3,5,6-트리플루오로시클로헥사-2,5-디엔-1,4-디일리덴)디말로노니트릴디피라지노[2,3-f:2',3'-h]퀴녹살린-2,3,6,7,10,11-헥사카보니트릴 중 1종 이상을 포함하는 유기전자소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    P형 도펀트는 하기 화학식 3의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 유기전자소자:
    [화학식 3]
    Figure pat00214

    상기 화학식 3에서,
    R은, 시아노기, 설폰아미드기, 니트로기 또는 트리플루오로메틸기를 나타내거나,
    탄소수 1 내지 60을 갖는 알킬기, 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 또는 탄소수 2 내지 60을 갖는 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 설폰기, 설폭사이드기, 설포네이트기를 나타낸다.
  12. 제 1 항에 있어서,
    도핑층 및 비도핑층을 기본 반복단위로 2회 내지 4회 반복되는 구조를 포함하는 유기전자소자.
  13. 제 1 항 또는 제 12 항에 있어서,
    제1 전극과 발광층 사이에 형성되는 도핑층 및 비도핑층이 반복되는 구조의 전체 두께는 500 Å 내지 3000 Å 범위인 유기전자소자.
  14. 제 1 항 또는 제 12 항에 있어서,
    도핑층의 두께는 50 Å 내지 400 Å이고,
    비도핑층의 두께는 200 Å 내지 2000 Å인 유기전자소자.
  15. 제 1 항에 있어서,
    제1 전극과 발광층 사이에는, 도핑층 및 비도핑층을 기본 반복단위로 2회 반복되는 구조를 포함하는 유기전자소자.
  16. 제 15항에 있어서,
    제1 전극과 발광층 사이에는,
    50 Å 내지 200 Å 두께의 제1 도핑층;
    300 Å 내지 650 Å 두께의 제1 비도핑층;
    50 Å 내지 200 Å 두께의 제2 도핑층; 및
    300 Å 내지 1500 Å 두께의 제2 비도핑층을 포함하는 유기전자소자.
  17. 제 15 항에 있어서,
    발광층은 400 nm 내지 500 nm 범위에서 발광피크를 가지며,
    제1 전극과 발광층 사이에는,
    80 Å내지 120 Å 두께의 제1 도핑층;
    450 Å 내지 550 Å 두께의 제1 비도핑층;
    80 Å 내지 120 Å 두께의 제2 도핑층; 및
    600 Å 내지 800 Å 두께의 제2 비도핑층을 포함하는 유기전자소자.
  18. 제 15 항에 있어서,
    발광층은 500 nm 내지 600 nm 범위에서 발광피크를 가지며,
    제1 전극과 발광층 사이에는,
    80 Å 내지 120 Å 두께의 제1 도핑층;
    450 Å 내지 550 Å 두께의 제1 비도핑층;
    80 Å 내지 120 Å 두께의 제2 도핑층; 및
    850 Å 내지 1200 Å 두께의 제2 비도핑층을 포함하는 유기전자소자.
  19. 제 15 항에 있어서,
    발광층은 600 nm 내지 700 nm 범위에서 발광피크를 가지며,
    제1 전극과 발광층 사이에는,
    80 Å 내지 120 Å 두께의 제1 도핑층;
    450 Å 내지 550 Å 두께의 제1 비도핑층;
    80 Å내지 120 Å 두께의 제2 도핑층; 및
    1300 Å 내지 1600 Å 두께의 제2 비도핑층을 포함하는 유기전자소자.
  20. 제 1 항에 있어서,
    도핑층 및 비도핑층의 반복 구조와 발광층 사이에 형성된 전자 저지층을 더 포함하는 유기전자소자.
  21. 제 20 항에 있어서,
    전자 저지층은 발광층에 인접되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전자소자.
  22. 제1 전극 상에 정공 수송성 화합물 및 P형 도펀트를 포함하는 도핑층을 형성하는 단계; 및
    형성된 도핑층 위에 상기 정공 수송성 화합물을 포함하는 비도핑층을 형성하는 단계를 포함하는 유기전자소자의 제조방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    도핑층을 형성하는 단계; 및 비도핑층을 형성하는 단계를 2회 내지 4회 반복하는 것을 특징으로 하는 유기전자소자의 제조방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    도핑층을 형성하는 단계 및 비도핑층을 형성하는 단계 중 어느 하나 이상은, 증착 공정을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 유기전자소자의 제조방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    도핑층을 형성하는 단계 및 비도핑층을 형성하는 단계는, 증착 공정을 통해 동일 챔버 내에서 수행하는 것을 특징으로 하는 유기전자소자의 제조방법.
  26. 제 22 항에 있어서,
    도핑층을 형성하는 단계는, 정공 수송성 화합물과 P형 도펀트의 동시 증착을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 유기전자소자의 제조방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    도핑층을 형성하는 단계는,
    정공 수송성 화합물은 1 Å/sec 내지 5 Å/sec의 속도로 증착하고, 동시에 P형 도펀트는 0.005 Å/sec내지 0.3 Å/sec의 속도로 증착하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전자소자의 제조방법.
  28. 제 22 항에 있어서,
    도핑층을 형성하는 단계 이전에,
    도핑층에 포함되는 P형 도펀트와 동일한 화합물을 이용하여 중간층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전자소자의 제조방법.
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