KR20160132615A - 적층 유기 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 전하발생층을 포함하는 적층형 유기 발광 소자에 관한 것이다.

Description

적층 유기 발광 소자{STACKED ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 명세서는 적층 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 현상은 특정 유기 분자의 내부 프로세스에 의하여 전류가 가시광으로 전환되는 예의 하나이다. 유기 발광 현상의 원리는 다음과 같다.
양극과 음극 사이에 유기물층을 위치시켰을 때 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 음극과 양극으로부터 각각 전자와 정공이 유기물층으로 주입된다. 유기물층으로 주입된 전자와 정공은 재결합하여 엑시톤(exciton)을 형성하고, 이 엑시톤이 다시 바닥 상태로 떨어지면서 빛이 나게 된다. 이러한 원리를 이용하는 유기 발광 소자는 일반적으로 음극과 양극 및 그 사이에 위치한 유기물층, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층을 포함하는 유기물층으로 구성될 수 있다.
유기발광소자는 발광성 유기 화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광 현상을 이용한 자체 발광형 소자를 의미하며, 디스플레이, 조명 등 다양한 산업분야에서 차세대 소재로 관심을 받고 있다.
2개 이상의 발광 유닛을 적층하여 제작하는 적층 유기발광소자의 경우, 각 발광 유닛의 층(layer) 수가 서로 상이하여 공정이 복잡해지는 문제, 각 발광 유닛 의 구성 물질이 서로 상이하여 재료 원가가 상승되는 문제 및 층(layer) 수가 증가하여 구동전압이 상승하여 효율이 저하되는 문제가 있다.
유기 발광 소자에서 사용되는 물질로는 순수 유기 물질 또는 유기 물질과 금속이 착물을 이루는 착화합물이 대부분을 차지하고 있으며, 용도에 따라 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등으로 구분될 수 있다. 여기서, 정공주입 물질이나 정공수송 물질로는 p-타입의 성질을 가지는 유기물질, 즉 쉽게 산화가 되고 산화시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 한편, 전자주입 물질이나 전자수송 물질로는 n-타입 성질을 가지는 유기 물질, 즉 쉽게 환원이 되고 환원시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 발광층 물질로는 p-타입 성질과 n-타입 성질을 동시에 가진 물질, 즉 산화와 환원 상태에서 모두 안정한 형태를 갖는 물질이 바람직하며, 엑시톤이 형성되었을 때 이를 빛으로 전환하는 발광 효율이 높은 물질이 바람직하다.
당 기술분야에서는 높은 효율의 유기 발광 소자의 개발이 요구되고 있다.
Applied Physics Letters 51, p. 913, 1987
본 명세서는 적층 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서는 캐소드; 상기 캐소드와 대향하여 구비되는 애노드; 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 구비되는 2 이상의 발광 유닛; 및 상기 2 이상의 발광 유닛 중 서로 인접하는 적어도 2개의 발광 유닛 사이에 구비되는 전하발생층을 포함하고, 상기 전하발생층은 p형 유기물층, n형 유기물층 및 중간층을 포함하며, 상기 중간층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
화학식 1에 있어서,
X, Y 및 Z 중 적어도 하나는 하기 화학식 2로 표시되고,
X, Y 및 Z 중 화학식 2가 아닌 기는 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 함질소 헤테로고리기이며,
[화학식 2]
Figure pat00002
화학식 2에 있어서,
L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
A는 직접결합; 또는 C=O이며,
a는 1 내지 7의 정수이고,
a가 2 이상인 경우, 2 이상의 R1은 서로 동일하거나 상이하며,
R1은 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
또한, 본 명세서는 상기 유기 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다.
또한, 본 명세서는 상기 유기 발광 소자를 포함하는 조명 장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 구동 전압의 상승을 최소화할 수 있다.
또한, 본 명세서의 유기 발광 소자는 중간층을 도입하여, n형 도펀트의 농도를 감소시켜, 공정 효율을 높일 수 있어, 재료 단가의 절감이 가능하다.
또한, 본 명세서의 텐덤 유기발광소자는 각 발광 유닛이 단순한 구성이어도 작동이 가능하므로, 제조단가의 절감 및 각 계면간의 에너지 장벽으로 인한 구동전압 상승을 낮출 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 적층 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 적층 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 명세서의 전하 발생층의 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 명세서의 중간층의 두께에 따른 유기 발광 소자의 전압-전류 그래프를 나타낸 도이다.
도 5는 본 명세서의 실시예 및 비교예에 따른 전압-전류 그래프를 나타낸 도이다.
이하에서 본 명세서에 대하여 상세히 설명한다.
본 명세서에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서는 캐소드; 상기 캐소드와 대향하여 구비되는 애노드; 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 구비되는 2 이상의 발광 유닛; 및 상기 2 이상의 발광 유닛 중 서로 인접하는 2개의 발광 유닛 사이에 구비되는 전하발생층을 포함하고, 상기 전하발생층은 p형 유기물층, n형 유기물층 및 중간층을 포함하며, 상기 중간층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에서, n형이란 n형 반도체 특성을 의미한다. 다시 말하면, n형이란 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital) 에너지 준위를 통하여 전자를 주입받거나 수송하는 특성이며, 이는 전자의 이동도가 정공의 이동도 보다 큰 물질의 특성으로서 정의할 수 있다. 반대로, p형이란 p형 반도체 특성을 의미한다. 다시 말하면, p형은 HOMO(highest occupied molecular orbital) 에너지 준위를 통하여 정공을 주입받거나 수송하는 특성이며, 이는 정공의 이동도가 전자의 이동도보다 큰 물질의 특성으로서 정의될 수 있다. 본 명세서에 있어서, n형 특성을 갖는 화합물 또는 유기물층은 n형 화합물 또는 n형 유기물층으로 언급될 수 있다. 또한, p형 특성을 갖는 화합물 또는 유기물층은 p형 화합물 또는 p형 유기물층으로 언급될 수 있다. 또한, n형 도핑은 n형 특성을 갖도록 도핑되었다는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 인접이란, 인접하는 것으로 언급된 층들 중 가장 가까운 층들의 배치관계를 의미한다. 예컨대, 인접하는 2개의 발광 유닛들이란, 다수의 발광 유닛들 중에 가장 가깝게 배치된 2개의 발광 유닛의 배치관계를 의미한다. 상기 인접이란, 경우에 따라 2층이 물리적으로 접하는 경우를 의미할 수도 있고, 2층 사이에 언급되지 않은 다른 층이 배치될 수도 있다. 예컨대, 캐소드와 인접하는 발광 유닛은 발광 유닛들 중 캐소드에 가장 가깝게 배치된 발광 유닛을 의미한다. 또한, 상기 캐소드와 발광 유닛은 물리적으로 접할 수도 있지만, 상기 캐소드와 상기 발광 유닛 사이에 발광 유닛 이외의 다른 층이 배치될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 적어도 인접하는 2개의 발광 유닛 사이에는 적어도 1개의 전하발생층이 구비된다.
본 명세서에서, 발광 유닛이란 발광을 할 수 있는 기능을 갖는 유닛이면 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 발광 유닛은 한 층 이상의 발광층을 포함할 수 있고, 발광 유닛 내의 발광층은 캐소드로부터 수송되는 전자와 애노드로부터 수송되는 정공이 만나 함께 엑시톤을 형성하는 지점으로서 발광 영역에 해당한다. 필요에 따라, 발광 유닛은 발광층 이외의 유기물층을 1층 이상 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 발광 유닛은 발광층 이외에 하나 이상의 유기물층을 추가로 포함할 수 있다. 추가의 유기물층은 정공수송층, 정공주입층, 정공을 수송 및 주입하는 층, 버퍼층, 전자차단층, 전자수송층, 전자주입층, 전자를 수송 및 주입하는층, 정공차단층 등일 수 있다. 여기서, 정공수송층, 정공주입층, 정공을 수송 및 주입하는 층 또는 전자차단층은 발광층 보다 애노드에 더 가깝게 배치될 수 있다. 전자수송층, 전자주입층, 전자를 수송 및 주입하는 층 또는 정공차단층은 발광층보다 캐소드에 더 가깝게 배치될 수 있다. 정공차단층의 사용 여부는 발광층의 성질에 따라서 결정될 수 있다. 예컨대, 발광층의 성질이 n형에 가까운 경우에는 정공차단층을 사용하지 않아도 좋지만, 발광층의 성질이 p형인 경우에는 정공차단층의 사용을 고려할 수 있다. 또한, 발광층의 HOMO 에너지 준위와 전자수송층의 HOMO 에너지 준위와도 관계를 고려하여 정공차단층의 사용 여부를 결정할 수도 있다. 발광층의 HOMO 에너지 준위가 전자수송층의 HOMO 에너지 준위보다 큰 값을 갖는 경우에는 정공차단층의 도입을 고려할 수 있다. 다만, 이 경우 전자수송층의 HOMO 준위가 발광층의 HOMO 준위보다 큰 경우 전자수송층 자체가 정공차단층의 역할을 할 수도 있다. 하나의 예로서, 전자수송층의 물질을 2가지 이상 사용함으로써 전자수송층의 역할과 정공차단층의 역할을 동시에 할 수도 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광 유닛은 발광층; 및 정공주입층, 정공수송층. 전자수송층, 전자주입층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함한다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 발광 유닛은 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하고, 상기 전자수송층은 상기 중간층에 접하여 구비된다.
구체적으로 본 명세서에서 상기 정공수송층은 애노드와 가깝게 구비되고, 상기 전자수송층은 캐소드에 가깝게 구비되며, 발광층은 정공수송층과 전자수송층 사이에 구비된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광 유닛에 포함된 전자수송층은 2층 이상의 전자수송층을 포함하고, 상기 2층 이상의 전자수송층 중 상기 중간층에 접하여 구비되는 전자수송층은 n형 도펀트로 도핑된다.
상기 n형 도펀트로 도핑된 전자수송층을 포함하는 경우에는 전하 발생층의 구동 특성이 향상될 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 발광 유닛에 포함된 전자수송층은 2층 이상의 전자수송층을 포함하고, 상기 2층 이상의 전자수송층의 재료는 서로 동일하거나 상이하다.
본 명세서에서 상기 2 이상의 발광 유닛은 각각 독립적으로 1 이상의 색을 방출할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 2 이상의 발광 유닛은 각각 서로 다른 발광 도펀트를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 상기 발광 도펀트는 인광 또는 형광 도펀트일 수 있으며, 당업자의 필요에 따라 선택할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 전하발생층이란 외부 전압의 인가 없이 전하를 발생하는 층으로, 발광 유닛들 사이에서 전하를 발생함으로써 유기발광소자에 포함된 2개 이상의 발광 유닛들이 발광할 수 있도록 한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 전하발생층은 n형 유기물층, p형 유기물층 및 중간층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 p형 유기물층은 중간층보다 애노드에 가깝게 구비되고, 상기 중간층은 p형 유기물층보다 캐소드에 가깝게 구비되며, 상기 n형 유기물층은 상기 p형 유기물층과 상기 중간층 사이에 구비
도 1 및 2에는 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 일 예를 도시하였다.
도 1에는 애노드(101) 및 캐소드(201) 사이에 2 개의 발광 유닛(301, 302)가 구비되고, 상기 2 개의 발광 유닛 사이에 전하발생층(401)이 구비된다. 상기 구조에서 발광 유닛을 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 적어도 2 개 이상의 인접하는 발광 유닛 사이에 전하발생층이 구비될 수 있다.
도 2에는 도 1에는 애노드(101) 및 캐소드(201) 사이에 2 개의 발광 유닛(301, 302)가 구비되고, 상기 2 개의 발광 유닛 사이에 전하발생층(401)이 구비된다. 또한, 상기 전하발생층과 애노드에 가까운 발광 유닛(301)과 전하발생층(401) 사이에 n형 도펀트로 도핑된 전자수송층(801)이 구비될 수 있다. 상기 구조에서 발광 유닛을 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 적어도 2 개 이상의 인접하는 발광 유닛 사이에 전하발생층이 구비될 수 있다.
도 3에는 상기 전하발생층(401)에서, p형 유기물층(701)은 애노드(101)에 더 가깝게 배치되고, 중간층(501)은 캐소드(201)에 더 가깝게 배치되며, n형 유기물층(601)은 p형 유기물층과 상기 중간층 사이에 구비된다.
본 명세서에 있어서, 에너지 준위는 에너지의 크기를 의미하는 것이다. 따라서, 진공준위로부터 마이너스(-) 방향으로 에너지 준위가 표시되는 경우에도, 에너지 준위는 해당 에너지 값의 절대값을 의미하는 것으로 해석된다. 예컨대, HOMO 에너지 준위란 진공준위로부터 최고 점유 분자 오비탈(highest occupied molecular orbital)까지의 거리를 의미한다. 또한, LUMO 에너지 준위란 진공준위로부터 최저 비점유 분자 오비탈(lowest unoccupied molecular orbital)까지의 거리를 의미한다.
본 명세서에서 HOMO 에너지 준위의 측정은 박막 표면에 UV를 조사하고, 이때 튀어나오는 전자(electron)를 검출하여 물질의 이온화 전위(ionization potential)을 측정하는 UPS(UV photoelectron spectroscopy)를 이용할 수 있다. 또는, HOMO 에너지 준위의 측정은 측정 대상 물질을 전해액과 함게 용매에 녹인 후 전압 주사(voltage sweep) 을 통하여 산화 전위(oxidation potential)을 측정하는 CV(cyclic voltammetry)를 이용할 수 있다. 박막 형태의 HOMO 에너지 준위를 측정하는 경우에는 CV보다 UPS가 더 정확한 값을 측정할 수 있으며, 본 명세서의 HOMO 에너지 준위는 UPS 방법을 통하여 측정하였다.
본 명세서에서 LUMO 에너지 준위는 IPES(Inverse Photoelectron Spectroscopy) 또는 전기화학적 환원 전위(electrochemical reduction potential)의 측정을 통하여 구할 수 있다. IPES는 전자빔(electron beam)을 박막에 조사하고, 이 때 나오는 빛을 측정하여 LUMO 에너지 준위를 결정하는 방법이다. 또한, 전기화학적 환원 전위의 측정은 측정 대상 물질을 전해액과 함게 용매에 녹인 후 전압 주사(voltage sweep)을 통하여 환원 전위(reduction potential)을 측정할 수 있다. 또는, HOMO 에너지 준위와 대상 물질의 UV 흡수 정도를 측정하여 얻은 일중항 에너지 준위를 이용하여 LUMO 에너지 준위를 계산할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 중간층의 두께는 0.5nm 내지 10nm이다. 상기의 범위 두께 내에서 유기 발광 소자의 구동 전압이 감소한다.
도 4는 중간층의 두께에 따른 유기 발광 소자의 전압-전류를 나타낸 도이다. 도 4를 보면, 상기 범위 내에서 전류-전압의 특성이 우수함을 확인할 수 있다.
본 명세서에서 두께란 애노드 또는 캐소드와 대향하는 일 표면과 그에 대향하는 일 표면 사이의 너비를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전하발생층의 p형 유기물층, 상기 n형 유기물층 및 상기 중간층은 서로 접하여 구비된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 p형 유기물층은 중간층보다 애노드에 가깝게 구비되고, 상기 중간층은 p형 유기물층보다 캐소드에 가깝게 구비되며, 상기 n형 유기물층은 상기 p형 유기물층과 상기 중간층 사이에 구비되고, 상기 p형 유기물층과 상기 n형 유기물층은 NP 접합을 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 p형 유기물층, 상기 n형 유기물층은 서로 접하여 구비되고, NP 접합을 형성함으로써, 전하가 발생될 수 있다. 이 때, n형 유기물층의 LUMO 에너지 준위와 p형 유기물층의 HOMO 에너지 준위는 이웃하는 유기물층들 간의 에너지 준위 관계를 고려하여 조절될 수 있다.
n형 유기물층과 p형 유기물층 사이에서 발생된 정공은 p형 유기물층의 HOMO 에너지 준위로 용이하게 주입된다. p형 유기물층의 HOMO 에너지 준위 보다 n형 유기물층의 LUMO 에너지 준위가 클 경우 NP 접합이 용이하게 발생하여 구동전압 상승을 방지할 수 있다. 본 명세서에 있어서, NP 접합이란 n형 유기물층(512)과 p형 유기물층(511)이 물리적으로 접하는 것뿐만 아니라, 전술한 에너지 관계를 만족하는 경우에 발생할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 p형 유기물층의 HOMO 에너지 준위는 n형 유기물층의 LUMO 에너지 준위와 같거나 더 큰 값을 갖는다. 이 경우, 전하 발생에 더 효과적이다.
NP 접합이 형성되면, 외부 전압이나 광원에 의하여 정공 또는 전자가 용이하게 형성된다. 즉, NP 접합에 의하여 n형 유기물층과 p형 유기물층 사이에서 정공과 전자가 동시에 발생 즉, 전하 발생(Charge generation)이 된다. 전자는 n형 유기물층을 통하여 전자수송층 방향으로 수송되고, 정공은 p형 유기물층 방향으로 수송된다. 즉, p형 유기물층의 HOMO 에너지 준위가 n형 유기물층의 LUMO 에너지 준위보다 클 경우 p형 유기물층의 HOMO 준위의 전자가 n형 유기물층의 비어있는 LUMO 준위로 에너지 차이에 의한 자발적 이동이 가능하게 된다. 이 경우 p형 유기물층의 HOMO 준위에는 정공이 생성되고, n형 유기물층의 LUMO 준위에는 전자가 생성되어, 정공 또는 전자가 용이하게 발생하고, 정공 주입을 위한 구동전압 상승을 방지할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, n형 유기물층의 페르미 준위는 p형 유기물층의 페르미 준위와 동일하거나 크다. 이 경우, 전하 발생에 더 효과적이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n형 유기물층과 상기 p형 유기물층은 하기 식 1을 만족한다.
[식 1]
Figure pat00003
상기 식 1에 있어서, EpH는 p형 유기물층의 HOMO 에너지 준위이고, EnL은 n형 유기물층의 LUMO 에너지 준위이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n형 유기물층과 상기 p형 유기물층은 하기 식 2를 만족한다.
[식 2]
Figure pat00004
상기 식 2에 있어서, 상기 EnF는 n형 유기물층의 페르미 준위이고, EpF는 p형 유기물층의 페르미 준위이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n형 유기물층과 상기 p형 유기물층은 상기 식 1 및 2를 만족한다.
본 명세서에서는 상기 HOMO 에너지 준위와 페르미 준위를 측정하기 위하여, UPS(Ultraviolet photoelectron spectroscopy) 방법을 사용하였다. 이 방법은 초진공(<10-8Torr) 하에서 시료에 He 램프에서 나오는 진공 UV선(21.20eV)을 조사할 때, 시료에서 나오는 전자의 운동에너지를 분석함으로써, 금속의 경우 일함수를, 유기물의 경우 이온화 에너지, 즉 HOMO 준위 및 페르미 에너지 준위를 알아낼 수 있는 방법이다. 즉, 진공 UV선(21.20eV)을 시료에 조사하였을 때 시료로부터 방출되는 전자의 운동에너지는 진공 UV 에너지인 21.2eV와 측정하고자 하는 시료의 전자 결합 에너지(electron binding energy)의 차이가 된다. 따라서, 시료로부터 방출되는 전자의 운동에너지 분포를 분석함으로써 시료내 물질의 분자내 결합에너지 분포를 알 수 있게 된다. 이때 전자의 운동에너지 중 최대 에너지 값을 가지는 경우 시료의 결합에너지는 최소값을 갖게 된다. 이를 이용하여 시료의 일함수 (페르미 에너지 준위) 및 HOMO 준위를 결정할 수 있게 된다.
본 명세서에서 또한, 상기 HOMO 에너지 준위와 페르미 준위가 큰 경우에는 X선 광전자분광법(XPS: X-ray Photoelectron Spectroscopy)를 사용하였으며, X선 광전자분광법은 당업계에서 사용되는 방법으로 측정할 수 있다.
종래 전하발생층을 포함하는 적층형 유기 발광 소자에서는 n형 유기물층에서 생성된 전자가 전자수송층으로 전달될 때, 전자 주입 장벽(electron injection barrier)이 문제되었다. 따라서, 이의 에너지 장벽을 낮추기 위하여 전자수송층에 n형 도펀트를 도핑하여, 전자수송층의 전자밀도(electron density)를 높이려는 시도를 하였다.
다만, 일함수가 낮은 알칼리금속 또는 알칼리 토금속의 재료인 n형 도펀트로 도핑 농도가 높아지는 경우에는 전하 발생층의 구동 특성은 향상되나, 공정에 있어, 시간 및 비용상으로 경제적이지 않았으며, 소자의 수명이 하락되고, 효율이 감소되는 문제가 있었다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 전하발생층에 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 중간층을 도입하여, 전자 주입 장벽을 낮추어 전자수송층의 n형 도핑 농도를 낮출 수 있게 되었다. 따라서, 구동 특성이 향상되고, 공정상 경제적이며, 소자의 수명 및 발광 소자의 효율 면에서 유리한 효과가 있다.
도 5는 중간층의 유무에 따른 전압-전류 밀도를 나타낸 도이다. 도 5에서 중간층을 포함하는 경우에 낮은 도핑 농도의 전자수송층을 사용하면서, 구동 전압이 낮은 유기 발광 소자를 구성할 수 있음을 확인할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 정공주입층, 정공수송층. 전자수송층, 전자주입층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 적어도 하나의 발광 유닛은 전자수송층을 더 포함하고, 상기 전자수송층은 상기 중간층에 접하여 구비된다. 이 경우, n형 유기물층에서 중간층을 통하여, 전자수송층 방향으로 형성된 전자가 전달될 때, 중간층이 n형 유기물층과 전자수송층의 에너지 장벽을 낮추는 역할을 하여, 전자의 전달이 용이할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X, Y 및 Z 중 적어도 하나는 하기 치환기 중 어느 하나이다.
Figure pat00005
상기 치환기에 있어서,
L1 내지 L3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
R2 및 R3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 또는 상기 화학식 2이며,
b는 1 내지 7의 정수이고,
c는 1 내지 3의 정수이며,
d는 1 내지 6의 정수이고,
b가 2 이상인 경우, 2 이상의 R5는 서로 동일하거나 상이하며,
c가 2 이상인 경우, 2 이상의 R7은 서로 동일하거나 상이하고,
d가 2 이상인 경우, 2 이상의 R8은 서로 동일하거나 상이하며,
R4 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
상기 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되었거나 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00006
본 명세서에 있어서, 아미드기는 아미드기의 질소가 수소, 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 1 또는 2 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00007
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 50인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있으며, 탄소수 1 내지 25의 알킬기, 탄소수 1 내지 25의 알콕시기 등의 치환기가 추가로 치환되는 경우를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서 내에서의 아릴기는 방향족고리를 의미할 수 있다.
상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 24인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
및
Figure pat00011
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로 고리기는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 헤테로 고리기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로 고리기의 예로는 싸이오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조싸이오펜기, 디벤조싸이오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 헤테로 고리기는 단환 또는 다환일 수 있으며, 방향족, 지방족 또는 방향족과 지방족의 축합고리일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴아민기가 있다. 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 아릴기가 2 이상을 포함하는 아릴아민기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다.
아릴 아민기의 구체적인 예로는 페닐아민, 나프틸아민, 비페닐아민, 안트라세닐아민, 3-메틸-페닐아민, 4-메틸-나프틸아민, 2-메틸-비페닐아민, 9-메틸-안트라세닐아민, 디페닐 아민기, 페닐 나프틸 아민기, 디톨릴 아민기, 페닐 톨릴 아민기, 카바졸 및 트리페닐 아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민기 중의 헤테로 아릴기는 전술한 헤테로고리기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기, 아릴티옥시기 및 아랄킬아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 구체적으로 아릴옥시기로는 페녹시, p-토릴옥시, m-토릴옥시, 3,5-디메틸-페녹시, 2,4,6-트리메틸페녹시, p-tert-부틸페녹시, 3-비페닐옥시, 4-비페닐옥시, 1-나프틸옥시, 2-나프틸옥시, 4-메틸-1-나프틸옥시, 5-메틸-2-나프틸옥시, 1-안트릴옥시, 2-안트릴옥시, 9-안트릴옥시, 1-페난트릴옥시, 3-페난트릴옥시, 9-페난트릴옥시 등이 있고, 아릴티옥시기로는 페닐티옥시기, 2－메틸페닐티옥시기, 4－tert－부틸페닐티옥시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 알킬티옥시기 중의 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다. 구체적으로 알킬티옥시기로는 메틸티옥시기, 에틸티옥시기, tert－부틸티옥시기, 헥실티옥시기, 옥틸티옥시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기는 각각 아릴기 및 헤테로아릴기에 결합위치가 두 개 있는 것 즉, 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2 가기인 것을 제외하고, 전술한 아릴기 및 헤테로 고리기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합 또는 페닐렌기이다.
하나의 실시상태에 있어서, L은 직접결합이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, L은 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L은 페닐렌기이고, 파라(para) 위치로 결합 위치가 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, A는 직접결합이다.
다른 실시상태에 있어서, A는 C=O이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X, Y 및 Z 중 적어도 하나는
Figure pat00012
이다.
다른 실시상태에 있어서, X, Y 및 Z 중 적어도 하나는
Figure pat00013
이다.
다른 실시상태에 있어서, X, Y 및 Z 중 적어도 하나는
Figure pat00014
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X, Y 및 Z 중 화학식 2가 아닌 나머지는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X, Y 및 Z 중 화학식 2가 아닌 나머지는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
하나의 실시상태에 있어서, X, Y 및 Z 중 화학식 2가 아닌 나머지는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 L1은 치환 또는 비치환된 비페닐릴렌기이다.
하나의 실시상태에 있어서, L1은 비페닐릴렌기다.
또 하나의 실시상태에 있어서, L1은
Figure pat00015
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R2 및 R3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
다른 실시상태에 있어서, 상기 R2는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
다른 실시상태에 있어서, 상기 R2는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 치환 또는 비치환된 나프틸기이다.
다른 실시상태에 있어서, 상기 R2는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는
Figure pat00016
이다.
다른 실시상태에 있어서, 상기 R3는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
다른 실시상태에 있어서, 상기 R3는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R3는 치환 또는 비치환된 나프틸기이다.
다른 실시상태에 있어서, 상기 R3는 나프틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R3는
Figure pat00017
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
다른 실시상태에 있어서, 상기 L2는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 L2는 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 페닐렌기이고, 파라(para) 위치로 결합 위치가 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R4는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R4는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R4는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R5는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L3는 치환 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
다른 실시상태에 있어서, 상기 L3는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 L3는 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L3는 페닐렌기이고, 파라(para) 위치로 결합 위치가 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R6는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R6는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R6는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R7는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R8은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-14 중 어느 하나로 표시된다.
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 n형 유기물층은 하기 화학식 3의 화합물을 포함한다.
[화학식 3]
Figure pat00025
R10 내지 R15는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 니트릴기(-CN); 니트로기(-NO2); 술포닐기(-SO2R); 술폭사이드기(-SOR); 술폰아미드기(-SO2NR2); 술포네이트기(-SO3R); 트리플루오로메틸기(-CF3); 에스테르기(-COOR); 아미드기(-CONHR 또는 -CONRR'); 치환 또는 비치환의 직쇄 또는 분지쇄의 C1 내지 C12의 알콕시기; 치환 또는 비치환의 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C12의 알킬기; 치환 또는 비치환의 직쇄 또는 분지쇄 C2 내지 C12의 알케닐기; 치환 또는 비치환의 방향족 또는 비방향족의 이형고리기; 치환 또는 비치환의 아릴기; 치환 또는 비치환의 모노- 또는 디-아릴아민기; 및 치환 또는 비치환의 아랄킬아민기로 이루어진 군에서 선택되며,
R 및 R'는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환의 5 내지 7원 이형고리기로 이루어진 군에서 선택된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R10 내지 R15는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로, 니트릴기; 술포닐기; 니트로기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 알케닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R10 내지 R15는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 니트릴기; 아릴기로 치환된 술포닐기; 니트로기; 니트로기 또는 니트릴기로 치환된 아릴기; 또는 니트릴기로 치환된 알케닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R10은 니트릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R10은 술포닐기(-SO2R)이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R10은 니트로기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R10은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R10은 니트로기로 치환된 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R10은 니트로기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R10은 니트릴기로 치환된 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R10은 니트릴기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R10는 치환 또는 비치환된 알케닐기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R10은 니트릴기로 치환된 알케닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R11은 니트릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R11은 술포닐기(-SO2R)이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R11은 니트로기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R11은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11은 니트로기로 치환된 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R11은 니트로기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R11은 니트릴기로 치환된 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R11은 니트릴기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11은 치환 또는 비치환된 알케닐기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R11은 니트릴기로 치환된 알케닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R12는 니트릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R12는 술포닐기(-SO2R)이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R12는 니트로기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R12는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R12는 니트로기로 치환된 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R12는 니트로기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R12는 니트릴기로 치환된 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R12는 니트릴기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R12는 치환 또는 비치환된 알케닐기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R12는 니트릴기로 치환된 알케닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R13은 니트릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R13은 술포닐기(-SO2R)이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R13은 니트로기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R13은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R13은 니트로기로 치환된 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R13은 니트로기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R13은 니트릴기로 치환된 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R13은 니트릴기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R13은 치환 또는 비치환된 알케닐기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R13은 니트릴기로 치환된 알케닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R14는 니트릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R14는 술포닐기(-SO2R)이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R14는 니트로기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R14는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R14는 니트로기로 치환된 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R14는 니트로기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R14는 니트릴기로 치환된 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R14는 니트릴기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R14는 치환 또는 비치환된 알케닐기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R14는 니트릴기로 치환된 알케닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R15는 니트릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R15는 술포닐기(-SO2R)이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R15는 니트로기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R15는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R15는 니트로기로 치환된 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R15는 니트로기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R15는 니트릴기로 치환된 아릴기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R15는 니트릴기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R15는 치환 또는 비치환된 알케닐기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R15는 니트릴기로 치환된 알케닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
다른 실시상태에 있어서, 상기 R은 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 3으로 표시되는 n형 유기물층은 하기 화학식 3-1 내지 3-6 중 어느 하나로 표시된다.
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, p형 유기물층은 일반적으로 정공수송물질의 재료를 사용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 p형 유기물층은 방향족 아민기; 디톨리아민기; 방향족 아닐린기; 인돌로 아크리딘기; 및 방향족 실란기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 치환기를 포함한다. 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 p형 유기물층은 아릴아민계 화합물을 사용할 수 있다. 하나의 실시상태에 있어서, 상기 p형 유기물층은 하기 NPB 를 사용할 수 있다.
[NPB]
Figure pat00029
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 p형 유기물층은 TAPC(1,1-bis-(4-bis(4-methyl-phenyl)-amino-phenyl)-cyclohexane), TAPC 등을 사용할 수 있으며, 일반적으로 사용되는 정공수송물질에 p형 도펀트 예컨대, 몰리브데늄 산화물(MoOx), 레늄 산화물(ReOx), 텅스텐 산화물(WOx) 등의 페르미 준위(Fermi level)가 4.5 eV 이상인 금속 산화물(metal oxide) 또는 전이금속 착체(transition metal complex)를 도핑한 층을 사용할 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
또한, 본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 하부 전극이 애노드이고 상부전극이 캐소드인 정구조(normal type)일 수 있고, 하부전극이 캐소드이고 상부전극이 애노드인 역구조(inverted type)일 수도 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 애노드의 유기물층이 구비되는 면과 대향하는 면에 구비된 기판을 더 포함하고, 상기 기판과 상기 애노드 사이에 구비된 내부 광추출층을 더 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 애노드의 유기물층이 구비되는 면과 대향하는 면에 구비된 기판을 더 포함하고, 상기 기판의 애노드의 구비되는 면과 대향하는 면에 외부 광추출층을 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 내부 광추출층은 평탄층을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 외부 광추출층은 평탄층을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 내부 광산란층 또는 외부 광추출층은 광산란을 유도하여, 상기 유기발광소자의 광추출 효율을 향상시킬 수 있는 구조라면 특별히 제한하지 않는다. 구체적으로, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 광추출층은 바인더 내에 산란입자가 분산된 구조일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 광산란층은 기판 위에 스핀 코팅, 바 코팅, 슬릿 코팅 등의 방법에 의하여 직접 형성되거나, 필름 형태로 제작하여 부착하는 방식에 의하여 형성될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기발광소자는 플랙서블(flexible) 유기발광소자일 수 있다. 이 경우, 상기 기판은 플랙시블 재료를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 기판은 휘어질 수 있는 박막 형태의 글래스, 플라스틱 기판 또는 필름 형태의 기판일 수 있다.
상기 플라스틱 기판의 재료는 특별히 한정하지는 않으나, 일반적으로 PET, PEN, PEEK 및 PI 등의 필름을 단층 또는 복층의 형태로 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 유기발광소자를 포함하는 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 디스플레이 장치에서 상기 유기발광소자는 화소 또는 백라이트 역할을 할 수 있다. 그 외, 디스플레이 장치의 구성은 당 기술분야에 알려져 있는 것들이 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 유기발광소자를 포함하는 조명 장치를 제공한다. 상기 조명 장치에서 상기 유기발광소자는 발광부의 역할을 수행한다. 그 외, 조명 장치에 필요한 구성들은 당 기술분야에 알려져 있는 것들이 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 구조는 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기 발광 소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 전술한 전하발생층을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술 분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 애노드, 유기물층 및 캐소드를 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 애노드를 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 캐소드로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 캐소드 물질부터 유기물층, 애노드 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 본 명세서의 일 구현예에 따르면, 상기 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 솔벤트 프로세스(solvent process), 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다.
본 명세서에서 상기 기판은 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명 플라스틱 기판이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 유기발광소자에 통상적으로 사용되는 기판이면 제한되지 않는다.
상기 애노드 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SNO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 캐소드 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 캐소드는 상기 애노드와 동일한 물질로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 캐소드로는 전술한 애노드의 재료들로 형성될 수 있다. 또는 캐소드 또는 애노드는 투명 물질을 포함할 수 있다.
상기 정공 주입 물질로는 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO(highest occupied molecular orbital) 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층에서는 정공전달과 전자전달이 동시에 일어나므로 발광층은 n형 특성과 p형 특성을 모두 가질 수 있다. 편의상 전자 수송이 정공 수송에 비하여 빠를 경우 n형 발광층, 정공 수송이 전자 수송에 비하여 빠를 경우 p형 발광층이라고 정의할 수 있다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도펀트 재료로는 유기 화합물, 금속 또는 금속 화합물이 있다.
도펀트 재료로서의 유기 화합물로는 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 또는 금속 화합물로는 일반적인 금속 또는 금속 화합물을 사용할 수 있으며, 구체적으로 금속 착체를 사용할 수 있다. 상기 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자 수송 물질로는 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공저지층은 정공의 음극 도달을 저지하는 층으로, 일반적으로 정공주입층과 동일한 조건으로 형성될 수 있다. 구체적으로 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, BCP, 알루미늄 착물 (aluminum complex) 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더 자세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정될 것을 의도하지 않는다.
실시예 1.
하기와 같이 전하발생층을 포함하여 소자를 구성하였다.
소자 구조: ITO/ NPB/화학식 3-1/화학식 1-1 / ETL/Al
ITO 전극(1300 Å) 위에 화학식의 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB) (500 Å) 을 진공 증착하여, p형 유기물층을 형성하였다. 상기 p형 유기물층에 하기 화학식 3-1(200 Å)의 n형 유기물층을 형성하였다. 또한, 하기 화학식 1-1의 중간층(1nm)을 형성하고, BCP로 전자수송층(250 Å)을 형성하였다. 마지막으로 캐소드를 알루미늄 (1000 Å)을 구성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.5 ~ 1 Å/sec를 유지하였고, 알루미늄은 1 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 × 10-7 ~ 4 × 10-8 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
[화학식 3-1]
Figure pat00030
[NPB]
Figure pat00031
[BCP]
Figure pat00032
실시예 2.
상기 중간층의 두께를 3 nm로 한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 소자를 제작하였다.
실시예 3.
상기 중간층의 두께를 5nm로 한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 소자를 제작하였다.
실시예 4.
상기 중간층의 두께를 10 nm로 한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 소자를 제작하였다.
비교예 1.
상기 중간층이 없는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 소자를 제작하였다.
도 4는 실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 유기 발광 소자의 전압-전류 그래프를 나타낸 도이다.
실시예 5.
상기 실시예 1에서 상기 전자수송층에 n형 도펀트로 Li을 사용하였으며, 도펀트의 농도는 1%를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 소자를 제작하였다.
비교예 2.
상기 실시예 5에서 중간층이 없는 것을 제외하고 실시예 5와 동일하게 소자를 제작하였다.
비교예 3.
상기 실시예 5에서 n형 도펀트의 농도를 7%로 하고, 중간층을 포함하지 않는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일하게 소자를 제작하였다.
도 5는 실시예 5, 비교예 2 및 3의 유기 발광 소자의 전압-전류를 나타낸 도이다.
101: 애노드
201: 캐소드
301, 302: 발광 유닛
401: 전하발생층
501: 중간층
601: n형 유기물층
701: p형 유기물층
801: n형 도펀트로 도핑된 전자수송층

Claims (20)

  1. 캐소드;
    상기 캐소드와 대향하여 구비되는 애노드;
    상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 구비되는 2 이상의 발광 유닛; 및
    상기 2 이상의 발광 유닛 중 서로 인접하는 적어도 2개의 발광 유닛 사이에 구비되는 전하발생층을 포함하고,
    상기 전하발생층은 p형 유기물층, n형 유기물층 및 중간층을 포함하며,
    상기 중간층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00033

    화학식 1에 있어서,
    X, Y 및 Z 중 적어도 하나는 하기 화학식 2로 표시되고,
    X, Y 및 Z 중 화학식 2가 아닌 기는 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 함질소 헤테로고리기이며,
    [화학식 2]
    Figure pat00034

    화학식 2에 있어서,
    L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
    A는 직접결합; 또는 C=O이며,
    a는 1 내지 7의 정수이고,
    a가 2 이상인 경우, 2 이상의 R1은 서로 동일하거나 상이하며,
    R1은 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 p형 유기물층은 중간층보다 애노드에 가깝게 구비되고,
    상기 중간층은 p형 유기물층보다 캐소드에 가깝게 구비되며,
    상기 n형 유기물층은 상기 p형 유기물층과 상기 중간층 사이에 구비되는 것인 유기 발광 소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    X, Y 및 Z 중 적어도 하나는 하기 치환기 중 어느 하나인 것인 유기 발광 소자:
    Figure pat00035

    상기 치환기에 있어서,
    L1 내지 L3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
    R2 및 R3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 또는 상기 화학식 2이며,
    b는 1 내지 7의 정수이고,
    c는 1 내지 3의 정수이며,
    d는 1 내지 6의 정수이고,
    b가 2 이상인 경우, 2 이상의 R5는 서로 동일하거나 상이하며,
    c가 2 이상인 경우, 2 이상의 R7은 서로 동일하거나 상이하고,
    d가 2 이상인 경우, 2 이상의 R8은 서로 동일하거나 상이하며,
    R4 내지 R8은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-14 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기 발광 소자.
    Figure pat00036

    Figure pat00037

    Figure pat00038

    Figure pat00039

    Figure pat00040

    Figure pat00041

    Figure pat00042
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 n형 유기물층은 하기 화학식 3의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 3]
    Figure pat00043

    R10 내지 R15는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐기; 니트릴기(-CN); 니트로기(-NO2); 술포닐기(-SO2R); 술폭사이드기(-SOR); 술폰아미드기(-SO2NR2); 술포네이트기(-SO3R); 트리플루오로메틸기(-CF3); 에스테르기(-COOR); 아미드기(-CONHR 또는 -CONRR'); 치환 또는 비치환의 직쇄 또는 분지쇄의 C1 내지 C12의 알콕시기; 치환 또는 비치환의 직쇄 또는 분지쇄 C1 내지 C12의 알킬기; 치환 또는 비치환의 직쇄 또는 분지쇄 C2 내지 C12의 알케닐기; 치환 또는 비치환의 방향족 또는 비방향족의 이형고리기; 치환 또는 비치환의 아릴기; 치환 또는 비치환의 모노- 또는 디-아릴아민기; 및 치환 또는 비치환의 아랄킬아민기로 이루어진 군에서 선택되며,
    R 및 R'는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 C1 내지 C60의 알킬기; 치환 또는 비치환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환의 5 내지 7원 이형고리기로 이루어진 군에서 선택된다.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 화학식 3으로 표시되는 n형 유기물층은 하기 화학식 3-1 내지 3-6 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기 발광 소자:
    Figure pat00044

    Figure pat00045

    Figure pat00046
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 중간층의 두께는 0.5 nm 내지 10 nm 인 것인 유기 발광 소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 p형 유기물층, 상기 n형 유기물층 및 상기 중간층은 서로 접하여 구비되는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 p형 유기물층과 상기 n형 유기물층은 NP 접합을 형성하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 유닛은 발광층; 및
    정공주입층, 정공수송층. 전자수송층, 전자주입층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 유닛은 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하고,
    상기 전자수송층은 상기 중간층에 접하여 구비되는 것인 유기 발광 소자.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전자수송층은 2층 이상의 전자수송층을 포함하고,
    상기 2층 이상의 전자수송층 중 상기 중간층에 접하여 구비되는 전자수송층은 n 형 도펀트로 도핑된 것인 유기 발광 소자.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기 발광 소자는 정공주입층, 정공수송층. 전자수송층, 전자주입층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 애노드의 유기물층이 구비되는 면과 대향하는 면에 구비된 기판을 더 포함하고,
    상기 기판과 상기 애노드 사이에 구비된 내부 광추출층을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 내부 광추출층은 평탄층을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 애노드의 유기물층이 구비되는 면과 대향하는 면에 구비된 기판을 더 포함하고,
    상기 기판의 애노드의 구비되는 면과 대향하는 면에 외부 광추출층을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 외부 광추출층은 평탄층을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  18. 청구항 1에 있어서,
    유기 발광 소자는 플랙시블 유기 발광 소자인 것인 유기 발광 소자.
  19. 청구항 1 내지 18 중 어느 한 항에 따른 유기 발광 소자를 포함하는 디스플레이 장치.
  20. 청구항 1 내지 18 중 어느 한 항에 따른 유기 발광 소자를 포함하는 조명 장치.
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