KR20190005761A - 정공 주입층 및 영가 금속을 함유하는 전자 주입층을 포함하는 유기 전계발광 장치 - Google Patents
정공 주입층 및 영가 금속을 함유하는 전자 주입층을 포함하는 유기 전계발광 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 정공 주입층 및 영가(zero-valent) 금속을 가진 전자 주입층을 포함하는 유기 전계발광 장치, 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 애노드 층, 하나 이상의 전자 수송층, 하나 이상의 전자 주입층, 캐소드 층 및 방출층을 포함하는 유기 전계발광 장치에 관한 것이며, 여기서, 방출층은 상기 애노드 층과 상기 캐소드 층 사이에 배열되며, 적어도 제1 전자 수송층 및 주입층은 방출층과 캐소드 층 사이에 배열되며, 전자 주입층은 제1 전자 수송층에 직접 접촉하도록 배열되며, 제1 전자 수송층은 상기 애노드 층에 더 가까이 배열되고, 전자 주입층은 상기 캐소드 층에 더 가까이 배열되며, 적어도 제1 전자 수송층은 유기 포스핀 매트릭스 화합물 및 제1 영가 알칼리 금속을 포함하고; 전자 주입층은 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속 및 알칼리 금속 할라이드를 포함한다.
Description
본 발명은 정공 주입층 및 영가(zero-valent) 금속을 함유하는 전자 주입층을 포함하는 유기 전계발광 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 전계발광 장치, 예컨대 유기 발광 다이오드 OLED는 자발광 장치(self-emitting device)로서, 넓은 시야각, 우수한 콘트라스트, 빠른 응답, 높은 휘도, 우수한 동작 전압(operating voltage) 특성 및 색 재현성을 가진다. 일반적인 OLED는 기판 상에 순차적으로 적층된 애노드, 정공 수송층 HTL, 방출층 EML, 전자 수송층 ETL 및 캐소드를 포함한다. 이와 관련하여, HTL, EML 및 ETL은 유기 화합물로 형성된 박막이다.
애노드 및 캐소드에 전압이 인가되면, 애노드로부터 주입되는 정공이 HTL을 통해 EML로 이동하고 캐소드로부터 주입되는 전자는 ETL을 거쳐 EML로 이동한다. 정공과 전자는 EML에서 재결합하여 엑시톤을 생성한다. 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 떨어질 때, 빛이 방출된다. 상술한 구조를 갖는 OLED가 우수한 효율 및/또는 긴 수명을 갖기 위해서는, 정공 및 전자의 주입 및 흐름이 균형을 이루어야 한다.
US2016248022 (A1)는 제1 전극; 상기 제1 전극과 마주보는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 유기층을 포함하는 유기 발광 장치를 개시하고 있으며, 상기 유기층은 방출층을 포함하며, 여기서, 유기층은 i) 제1 전극과 방출층 사이에 정공 수송 영역, 및 ii) 방출층과 제2 전극 사이에 전자 수송 영역을 추가로 포함하고, 상기 정공 수송 영역은 정공 수송층, 정공 주입층 및 완충층으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하며, 전자 수송 영역은 전자 수송층, 및 정공 차단층 및 전자 주입층으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하고; 상기 전자 수송 영역은 식 1로 나타낸 화합물 또는 식 2로 나타낸 화합물을 포함한다:
Hyuo Ahn et al., "P-112: Highly Efficient Electron Injection Layer of LiF/Yb Bilayer for Top-emitting Organic Light Emitting Diodes", SID International Symposium. Digest of Technical Papers, vol. 43, no. 1, 1 June 2012는 상부-방출 유기 발광 다이오드를 위한 LiF/Yb 이중층의 고도로 효율적인 전자 주입층(EIL)을 보고하고 있다. LIF/Yb 이중층을 가진 장치는, 보다 양호한 전하 균형(charge balance)을 초래하는 감소된 전자 주입 장벽으로 인해 Yb 및 LiF/Al을 가진 다른 2개의 장치들과 비교하여 감소된 동작 전압 및 증강된 효율을 보여준다. LiF/Yb 이중층을 가진 장치는 53.2 cd/A의 높은 광도 효율(luminous efficiency) 및 16.9%의 외부 양자 효율을 보여준다.
EP3182478 (A1)은 하나 이상의 방출층, 전자 주입층 및 하나 이상의 캐소드 전극을 포함하는 유기 발광 다이오드에 관한 것이며, 여기서: - 전자 주입층은 유기 포스핀 화합물을 포함하며, 상기 전자 주입층에는 금속, 금속염, 금속 복합체 및 금속 유기 화합물이 없으며; 캐소드 전극은 적어도 제1 캐소드 전극 층을 포함하며, 상기 제1 캐소드 전극 층은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및/또는 3족 전이 금속을 포함하는 군으로부터 선택되는 제1 영가 금속을 포함하고; - 전자 주입층은 제1 캐소드 전극 층과 직접 접촉되도록 배열된다.
US2017186981 (A1)은 제1 전극, 상기 제1 전극과 마주하는 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 방출층을 포함하는 유기 발광 장치를 개시하고 있다. 전자 수송 영역은 제2 전극과 방출층 사이에 존재한다. 전자 수송 영역은 알칼리 금속(I족)의 하나 이상의 할라이드를 포함하는 제1 구성성분, 하나 이상의 오르가노금속성 화합물을 포함하는 제2 구성성분, 및 란탄족 금속 또는 알칼리 토금속(II족) 중 하나 이상을 포함하는 제3 구성성분을 포함하는 전자 주입층을 포함한다.
EP3109916 (A1)은 애노드와 실질적으로 은(sliver) 캐소드 사이에 하나 이상의 발광 층을 포함하는 전자 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 캐소드와 애노드 사이에, (i) 포스핀 옥사이드 기 또는 다이아졸기로부터 선택되는 하나 이상의 극성 기를 포함하는 하나 이상의 실질적으로 공유 전자 수송 매트릭스 화합물, 및 (ii) 실질적으로 비-방사성 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 양성자 수 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29를 가진 주기율표의 4주기 전이 금속으로부터 선택되는 실질적으로 원소 형태의 양전성(electropositive) 원소를 포함하는 하나 이상의 혼합층을 추가로 포함한다.
유기 발광 다이오드는 유기 반도체 층의 특징들에 의해 영향을 받을 수 있고, 특히 유기 반도체 층의 유기 물질의 특징들에 의해 영향을 받을 수 있다.
특히, 유기 발광 다이오드와 같은 유기 전계발광 장치가 대형 평판 패널 디스플레이(large-size flat panel display)에 적용될 수 있기 위해서는, 전자 이동성을 증가시키고 동시에 전기화학 안정성을 증가시킬 수 있는 유기 물질의 개발이 요망된다.
유기 반도체 층, 유기 반도체 물질, 뿐만 아니라 이들의 유기 전계발광 장치에 포함된 화합물의 특징들을 개선함으로써 이들 유기 반도체 층, 유기 반도체 물질, 뿐만 아니라 이들의 유기 전계발광 장치의 성능을 개선하며, 특히 더 높은 효율 및/또는 더 긴 수명을 달성하는 것이 요망되고 있다.
특히, 개선된 전도성 및 이로써 감소된 동작 전압을 가진 유기 반도체 물질 및 유기 반도체 층, 뿐만 아니라 유기 전계발광 장치가 요망되고 있다.
예를 들어 모바일 전계발광 장치의 감소된 동작 전압, 및 이로써 감소된 전력 소모 및 증가된 배터리 수명, 뿐만 아니라 이러한 장치에서의 증가된 효율 및 수명이 요망되고 있다.
본 발명의 일 양태는 애노드 층, 하나 이상의 전자 수송층, 하나 이상의 전자 주입층, 캐소드 층 및 방출층을 포함하는 유기 전계발광 장치를 제공하며,
여기서,
방출층은 상기 애노드 층과 상기 캐소드 층 사이에 배열되며,
적어도 제1 전자 수송층 및 주입층은 상기 방출층과 상기 캐소드 층 사이에 배열되며,
전자 주입층은 상기 제1 전자 수송층에 직접 접촉하도록 배열되고,
제1 전자 수송층은 상기 애노드 층에 더 가까이 배열되고, 전자 주입층은 상기 캐소드 층에 더 가까이 배열되며,
적어도 제1 전자 수송층은
- 유기 포스핀 매트릭스 화합물, 및
- 제1 영가 알칼리 금속
을 포함하고;
전자 주입층은
- 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속, 및
- 알칼리 금속 할라이드
를 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 애노드 층, 하나 이상의 전자 수송층, 하나 이상의 전자 주입층, 캐소드 층 및 방출층을 포함하며,
여기서,
방출층은 상기 애노드 층과 상기 캐소드 층 사이에 배열되며,
적어도 제1 전자 수송층 및 주입층은 방출층과 캐소드 층 사이에 배열되며,
전자 주입층은 제1 전자 수송층에 직접 접촉하도록 배열되고,
제1 전자 수송층은 상기 애노드 층에 더 가까이 배열되고, 전자 주입층은 상기 캐소드 층에 더 가까이 배열되며,
적어도 제1 전자 수송층은
- 유기 포스핀 매트릭스 화합물, 및
- 제1 영가 알칼리 금속
을 포함하고;
전자 주입층은
- 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속, 및
- 알칼리 금속 할라이드
를 포함하며,
제1 전자 주입층은 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속 10 내지 98 부피% 및 알칼리 할라이드 2 내지 90 부피%를 포함하고, 상기 부피%는 제1 전자 주입층의 총 부피%를 기준으로 한다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 수송층(ETL) 및/또는 전자 주입층(EIL)은 본질적으로 비-방출성이거나 또는 비-방출성일 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 수송층(ETL)은:
- 본질적으로 비-방출성 또는 비-방출성일 수 있으며, 및/또는
- 공유 결합된 금속이 없을 수 있으며, 및/또는
- 이온 결합된 금속이 없을 수 있고, 상기 금속은 III족 내지 VI족, 희토류 및 전이 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 수송층(ETL)에는 알칼리 할라이드가 없을 수 있다.
본 명세서의 맥락에서, 용어 "본질적으로 비-방출성" 또는 "비-방출성"은, 장치로부터의 발광 스펙트럼에의 화합물 또는 층의 기여도가 상기 가시 발광 스펙트럼을 기준으로 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만임을 의미한다. 가시 발광 스펙트럼은 파장이 약 ≥ 380 nm 내지 약 ≤ 780 nm인 발광 스펙트럼이다.
용어 "~이 없는", "함유하지 않는다", "포함하지 않는다"는, 증착 전에 화합물에 존재할 수 있는 불순물을 배제하지 않는다. 불순물은 본 발명에 의해 달성되는 목적에 관하여 기술적 효과를 갖지 않는다.
본 발명의 맥락에서, 용어 "직접 접촉하는"은 터치 접촉을 의미한다.
U로도 명명되는 동작 전압은 1 제곱 센티미터 당 10 밀리암페어(mA/cm2)에서 볼트(V)로 측정된다.
cd/A 효율로도 명명되는 1 암페어 당 칸델라(candela) 효율은 1 제곱 센티미터 당 10 밀리암페어(mA/cm2)에서 1 암페어 당 칸델라로 측정된다.
EQE로도 명명되는 외부 양자 효율은 퍼센트(%)로 측정된다.
색 공간은 CIE-x 및 CIE-y 좌표로 설명된다(International Commission on Illumination 1931). 청색 방출의 경우 CIE-y가 특히 중요하다. CIE-y가 작을수록 더 진한 청색을 나타낸다.
HOMO라고도 하는 최고준위 점유 분자 오비탈(highest occupied molecular orbital) 및 LUMO라고도 하는 최저준위 비점유 분자 오비탈(lowest unoccupied molecular orbital)은 전자 볼트(eV)로 측정된다.
용어 "OLED", "유기 발광 다이오드", "발광 장치", "유기 광전자 장치" 및 "유기 광-발광 다이오드"는 동시에 사용되고 동일한 의미를 갖는다.
용어 "전이 금속"은 주기율표의 d-블록 내의 임의의 원소를 의미하고 포함하며, 이러한 블록은 주기율표의 3족 내지 12족 원소를 포함한다.
용어 "III족 내지 VI 금속"은 주기율표의 III족 내지 VI족 내의 임의의 금속을 의미하고 포함한다.
용어 "일생(life-span)" 및 "수명"은 동시에 사용되고 동일한 의미를 갖는다.
본 명세서에서 사용되는 "중량 퍼센트", "wt%", "중량에 대한 퍼센트", "중량%" 및 이들의 변형은, 각각 전자 수송층의 조성물, 구성성분, 성분 또는 제제의 중량을 이의 조성물의 총 중량으로 나눈 값에 100을 곱한 값으로서 조성물, 구성성분, 성분 또는 제제를 지칭한다. 각각의 전자 수송층의 모든 구성성분, 성분 또는 제제의 총 중량 퍼센트는 100 중량%를 초과하지 않도록 선택됨을 이해한다.
본 명세서에서 사용되는 "부피 퍼센트", "vol%", "부피에 대한 퍼센트", "부피%" 및 이들의 변형은, 각각 전자 수송층의 금속 원소, 구성성분, 성분 또는 제제의 부피를 각각 전자 수송층의 총 부피로 나눈 값에 100을 곱한 값으로서 금속 원소, 조성물, 구성성분, 성분 또는 제제를 지칭한다. 각각의 캐소드 전극 층의 모든 금속 원소, 구성성분, 성분 또는 제제의 총 부피% 양은 100 부피%를 초과하지 않는 것으로 이해된다.
모든 숫자 값은 명시적으로 표시되었는지 여부에 관계없이, "약"이라는 용어로 수식된 것으로 가정한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "약"은 발생할 수 있는 수치적 양의 변화를 나타낸다. "약"이라는 용어로 수식되었는지 여부에 관계없이, 청구항은 그 양과 균등한 양을 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태("a", "an"및 "the")는 내용이 명확하게 달리 지시하지 않는 한 복수 대상을 포함한다는 것으로 해석되어야 한다.
애노드 전극 및 캐소드 전극은 애노드 전극 / 캐소드 전극 또는 애노드 전극 / 캐소드 전극 또는 애노드 전극 층 / 캐소드 전극 층으로서 기재될 수 있다.
보다 다른 양태에 따르면, 유기 광전자 장치를 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다.
보다 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치의 적어도 제1 전자 수송층 및 전자 주입층의 제조 방법이 제공된다.
본 명세서에서, 정의가 다르게 제공되지 않는 경우, "알킬기"는 지방족 탄화수소 기를 지칭할 수 있다. 알킬기는 임의의 이중 결합 또는 삼중 결합이 없는 "포화된 알킬기"를 지칭할 수 있다.
알킬기는 C1 내지 C12 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로, 알킬기는 C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C6 알킬기일 수 있다. 예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬 사슬에 1개 내지 4개의 탄소를 포함하고, 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸, 및 t-부틸로부터 선택될 수 있다.
알킬기의 구체적인 예는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기 등일 수 있다.
본 명세서에서, "아릴렌기"는 하나 이상의 탄화수소 방향족 모이어티를 포함하는 기를 지칭할 수 있고, 탄화수소 방향족 모이어티의 모든 원소들은 컨쥬게이션을 형성하는 p-오비탈, 예를 들어 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 피레닐기, 플루오레닐기 등을 가질 수 있다.
아릴렌기는 모노사이클릭, 폴리사이클릭 또는 융합된 고리 폴리사이클릭(즉, 탄소 원자의 인접한 쌍들을 공유하는 고리) 관능기를 포함할 수 있다.
용어 "헤테로아릴렌"은, 하나 이상의 헤테로원자를 가진 방향족 헤테로사이클을 지칭하고, 탄화수소 헤테로방향족 모이어티의 모든 원소들은 컨쥬게이션을 형성하는 p-오비탈을 가질 수 있다.
헤테로원자는 N, O, S, B, Si, P, Se, 바람직하게는 N, O 및 S로부터 선택될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "헤테로아릴렌"은 피리딘, 퀴놀린, 퀴나졸린, 피리딘, 트리아진, 벤즈이미다졸, 벤조티아졸, 벤조[4,5]티에노[3,2-d]피리미딘, 카르바졸, 크산텐, 페녹사진, 벤조아크리딘, 다이벤조아크리딘 등을 포함해야 한다.
본 명세서에서, 단일 결합은 직접적인 결합을 지칭한다.
용어 "C6-아릴렌 고리"는 축합된 고리 시스템을 형성하는 단일 C6-아릴렌 고리 및 C6-아릴렌 고리를 의미한다. 예를 들어, 나프틸렌기는 2개의 축합된 C6-아릴렌 고리로서 계수될 것이다.
용어 "영가" 금속은 0가를 의미한다.
예를 들어 금속의 증착 동안 또는 "영가" 금속을 포함하는 층의 형성에 의해, 영가 금속은 0가의 원자가를 가진다. 증착 이후 또는 리버스 엔지니어링(reverse engineering) 이전에, 예를 들어 전자 주입층 또는 전자 수송층의 영가 금속은 반응해서, 금속 할라이드, 금속 화합물 및/또는 금속 복합체를 형성할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 전자 수송층의 제1 영가 알칼리 금속 및 전자 주입층의 알칼리 금속 할라이드의 알칼리 금속은 동일할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 수송층은 제1 영가 알칼리 금속의 전계 균등분포(gradient distribution)를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 수송층은 제1 영가 알칼리 금속의 전계 균등분포를 포함할 수 있으며, 여기서, 전자 수송층의 제1 영가 알칼리 금속의 농도가 전자 주입층 방향으로 증가하는 것이 바람직할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 영가 알칼리 금속은 Li, Na, K 및 Rb, 바람직하게는 Na, K 및 Rb로부터 선택될 수 있고, 가장 바람직하게는 K 또는 Rb일 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 영가 알칼리 금속은 Li, Na, K 및 Rb로부터 선택되는 적어도 상이한 영가 알칼리 금속들의 혼합물일 수 있고, 가장 바람직한 혼합물은 K 및/또는 Rb를 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 알칼리 금속 할라이드는 알칼리 금속 클로라이드, 브로마이드 또는 요오다이드로부터 선택되며, 바람직하게는 알칼리 금속 요오다이드이다.
또 다른 양태에 따르면, 알칼리 금속 할라이드는 알칼리 금속 요오다이드, 바람직하게는 KI 또는 RbI로부터 선택된다. 또 다른 양태에 따르면, 제2 영가 금속은 희토류 금속, 바람직하게는 Eu 또는 Yb로부터 선택되며, 보다 더 바람직하게는 Yb이다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 하나 이상의 P=X 기를 포함할 수 있으며, 여기서 X는 O, S 또는 Se이다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 하나 이상의 P=X 기를 포함할 수 있으며, 여기서 X는 바람직하게는 O일 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 ≥ 400 내지 ≤ 1800 g/mol의 분자량을 가질 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 ≥ 450 내지 ≤ 1700 g/mol의 분자량, 바람직하게는 ≥ 500 내지 ≤ 1600 g/mol의 분자량, 더 바람직하게는 ≥ 550 내지 ≤ 1600 g/mol의 분자량, 또한 바람직하게는 ≥ 600 내지 ≤ 1500 g/mol의 분자량, 더욱 더 바람직하게는 ≥ 700 내지 ≤ 1400 g/mol의 분자량을 가질 수 있다.
분자량이 이러한 범위 내에서 선택되는 경우, 특히 재현 가능한 증발 및 증착이, 진공 내에서, 양호한 장기간 안정성이 관찰되는 온도에서 달성될 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 하나 이상의 트리아진기를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 하나 이상의 피리미딘기를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 하나 이상의 C10 내지 C40 아릴기를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 하나 이상의 C10 내지 C40 아릴기를 포함할 수 있으며, 여기서 2개 이상의 고리들은 아넬화된다(annelated).
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 하나 이상의 C10 내지 C40 아릴기를 포함할 수 있으며, 이들은 나프탈렌, 안트라센, 퀴노잘린, 아크리딘, 벤조 아크리딘 및/또는 다이벤조 아크리딘으로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 하나 이상의 C3 내지 C40 헤테로아릴기를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 하나 이상의 C3 내지 C40 헤테로아릴기를 포함할 수 있으며, 여기서 2개 이상의 고리들이 아넬화된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 하기의 화합물들로부터 선택되는 하나 이상의 기를 포함할 수 있다:
- 트리아진,
- 피리미딘,
- C10 내지 C40 아릴로서, 여기서, 2개 이상의 고리들이 아넬화되고, 바람직하게는 나프탈렌, 안트라센, 퀴노잘린, 아크리딘, 벤조 아크리딘 및/또는 다이벤조 아크리딘으로부터 선택됨, 및
- C3 내지 C40 헤테로아릴로서, 여기서 2개 이상의 고리들이 아넬화됨.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 I의 화합물로 표시될 수 있다:
상기 식 (I)에서:
X는 O, S, Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이며;
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C20 아릴, C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-다이-일 기와 가교되고;
A1은 C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C40 아릴, C3 내지 C40 헤테로아릴이다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 I의 화합물로 표시될 수 있다:
상기 식 (I)에서:
X는 O, S, Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이며;
R1 및 R2는 독립적으로, 치환된 C1 내지 C12 알킬, 치환된 C6 내지 C20 아릴, 또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 치환된 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-다이-일 기와 가교되고,
C1 내지 C12 알킬 상의 치환기는 C6 내지 C18 아릴로부터 선택되고, C6 내지 C20 아릴 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 또는 C1 내지 C12 헤테로알킬로부터 선택되고;
A1은 치환된 C1 내지 C12 알킬, 치환된 C6 내지 C40 아릴, 치환된 C3 내지 C40 헤테로아릴이며,
C1 내지 C12 알킬 상의 치환기는 C6 내지 C18 아릴로부터 선택되고, C6 내지 C40 아릴 및/또는 C3 내지 C40 헤테로아릴 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 또는 C1 내지 C12 헤테로알킬로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 I의 화합물로 표시될 수 있다:
상기 식 (I)에서:
X는 O, S, Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이며;
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C20 아릴, 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-다이-일 기와 가교되고;
A1은 식 (II)로부터 선택되며:
상기 식 (II)에서:
R3은 C1 내지 C8 알칸-다이-일, C6 내지 C20 아릴렌, 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 I의 화합물로 표시될 수 있다:
상기 식 (I)에서:
X는 O, S, Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이며;
R1 및 R2는 독립적으로, 치환된 C1 내지 C12 알킬, 치환된 C6 내지 C20 아릴, 또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 치환된 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-다이-일 기와 가교되며,
C1 내지 C12 알킬 상의 치환기는 C6 내지 C18 아릴로부터 선택되고, C6 내지 C20 아릴 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 또는 C1 내지 C12 헤테로알킬로부터 선택되고;
A1은 치환된 C1 내지 C12 알킬, 치환된 C6 내지 C40 아릴, 치환된 C3 내지 C40 헤테로아릴이며,
C1 내지 C12 알킬 상의 치환기는 C6 내지 C18 아릴로부터 선택되고, C6 내지 C40 아릴 및/또는 C3 내지 C40 헤테로아릴 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 또는 C1 내지 C12 헤테로알킬로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 I의 화합물로 표시될 수 있다:
상기 식 (I)에서:
X는 O, S, Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이며;
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C20 아릴, 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-다이-일 기와 가교되고;
A1은 식 (III)으로부터 선택되며:
상기 식 (III)에서:
n은 0 또는 1로부터 선택되며;
m은 1 또는 2로부터 선택되며;
o는 1 또는 2로부터 선택되며;
o가 2인 경우, m은 1이며;
Ar1은 C6 내지 C20 아릴렌 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며;
Ar2는 C10 내지 C40 아릴렌 또는 C3 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되고;
R4는 H, C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C20 아릴 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 I의 화합물로 표시될 수 있다:
상기 식 (I)에서:
X는 O, S, Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이며;
R1 및 R2는 독립적으로, 치환된 C1 내지 C12 알킬, 치환된 C6 내지 C20 아릴, 또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 치환된 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-다이-일 기와 가교되고;
C1 내지 C12 알킬 상의 치환기는 C6 내지 C18 아릴로부터 선택되고, C6 내지 C20 아릴 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 또는 C1 내지 C12 헤테로알킬로부터 선택되고;
A1은 식 (III)으로부터 선택되며:
상기 식 (III)에서:
n은 0 또는 1로부터 선택되며;
m은 1 또는 2로부터 선택되며;
o는 1 또는 2로부터 선택되며;
o가 2인 경우, m은 1이며;
Ar1은 치환된 C6 내지 C20 아릴렌 또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴렌 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 및/또는 C1 내지 C12 헤테로알킬로부터 선택되며;
Ar2는 치환된 C10 내지 C40 아릴렌 또는 치환된 C3 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C10 내지 C40 아릴렌 또는 C3 내지 C40 헤테로아릴렌 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬, C1 내지 C12 헤테로알킬, OH, CN 및/또는 할로겐으로부터 선택되고;
R4는 H, C1 내지 C12 알킬, 치환된 C6 내지 C20 아릴 또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴으로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬, C1 내지 C12 헤테로알킬, C6 내지 C20 아릴, C5 내지 C20 헤테로아릴, OH, CN 및/또는 할로겐으로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 I의 화합물로 표시될 수 있다:
상기 식 (I)에서:
X는 O, S, Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이며;
R1 및 R2는 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴, 또는 치환된 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 치환된 또는 비치환된 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-다이-일 기와 가교되며;
C1 내지 C12 알킬 상의 치환기는 C6 내지 C18 아릴로부터 선택되고, C6 내지 C20 아릴 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 또는 C1 내지 C12 헤테로알킬로부터 선택되고;
A1은 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C40 아릴, C3 내지 C40 헤테로아릴로부터 선택되며,
C1 내지 C12 알킬 상의 치환기는 C6 내지 C18 아릴로부터 선택되고, C6 내지 C40 아릴 및/또는 C3 내지 C40 헤테로아릴 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 또는 C1 내지 C12 헤테로알킬로부터 선택되거나;
또는
A1은 식 (II)로부터 선택되며:
상기 식 (II)에서:
R3은 C1 내지 C8 알칸-다이-일, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌, 또는 치환된 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 또는 C1 내지 C12 헤테로알킬로부터 선택되거나;
A1은 식 (III)으로부터 선택되며:
상기 식 (III)에서:
n은 0 또는 1로부터 선택되며;
m은 1 또는 2로부터 선택되며;
o는 1 또는 2로부터 선택되며;
o가 2인 경우, m은 1이며;
Ar1은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌 또는 치환된 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴렌 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 및/또는 C1 내지 C12 헤테로알킬로부터 선택되며;
Ar2는 치환된 또는 비치환된 C10 내지 C40 아릴렌 또는 치환된 또는 비치환된 C3 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C10 내지 C40 아릴렌 또는 C3 내지 C40 헤테로아릴렌 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬, C1 내지 C12 헤테로알킬, OH, CN 및/또는 할로겐으로부터 선택되고;
R4는 H, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 또는 치환된 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬, C1 내지 C12 헤테로알킬, C6 내지 C20 아릴, C5 내지 C20 헤테로아릴, OH, CN 및/또는 할로겐으로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 I의 화합물로 표시될 수 있다:
상기 식 (I)에서:
X는 O, S, Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이며;
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C20 아릴, 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-다이-일 기와 가교되고;
A1은 식 (III)으로부터 선택되며:
상기 식 (III)에서:
n은 0 또는 1로부터 선택되며;
m은 1 또는 2로부터 선택되며;
o는 1 또는 2로부터 선택되며;
o가 2인 경우, m은 1이며;
Ar1은 치환된 C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되며;
Ar2는 치환된 C10 내지 C40 아릴렌 및/또는 치환된 C3 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 C3 내지 C40 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되고;
R4는 H, C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C20 아릴 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 I의 화합물로 표시될 수 있다:
상기 식 (I)에서:
X는 O, S, Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이며;
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C20 아릴, 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-다이-일 기와 가교되고;
A1은 식 (III)으로부터 선택되며:
상기 식 (III)에서:
n은 0 또는 1로부터 선택되며;
m은 1 또는 2로부터 선택되며;
o는 1 또는 2로부터 선택되며;
o가 2인 경우, m은 1이며;
Ar1은 치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C6 알킬 및/또는 C1 내지 C6 헤테로알킬기로 치환되며;
Ar2는 치환된 C10 내지 C40 아릴렌 및/또는 치환된 C3 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되고,
C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 C3 내지 C40 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C6 알킬 및/또는 C1 내지 C6 헤테로알킬기로 치환되며;
R4는 H, C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C20 아릴 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 I의 화합물로 표시될 수 있다:
상기 식 (I)에서:
X는 O, S, Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이며;
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C20 아릴, 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-다이-일 기와 가교되고;
A1은 식 (III)으로부터 선택되며:
상기 식 (III)에서:
n은 0 또는 1로부터 선택되며;
m은 1 또는 2로부터 선택되며;
o는 1 또는 2로부터 선택되며;
o가 2인 경우, m은 1이며;
Ar1은 치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C4 알킬 및/또는 C1 내지 C4 헤테로알킬기로 치환되며;
Ar2는 치환된 C10 내지 C40 아릴렌 및/또는 치환된 C3 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되고,
C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 C3 내지 C40 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C4 알킬 및/또는 C1 내지 C4 헤테로알킬기로 치환되며;
R4는 H, C1 내지 C12 알킬, C6 내지 C20 아릴 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, A1은 식 (III)으로부터 선택될 수 있으며:
상기 식 (III)에서:
- Ar1은 치환된 C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되며;
- Ar2는 치환된 C10 내지 C40 아릴렌 및/또는 치환된 C3 내지 C40 헤테로아릴렌로부터 선택되며,
C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 C3 내지 C40 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되며;
- 바람직하게는 Ar1은 치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C6 알킬 및/또는 C1 내지 C6 헤테로알킬기로 치환되며;
Ar2는 치환된 C10 내지 C40 아릴렌 및/또는 치환된 C3 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 C3 내지 C40 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C6 알킬 및/또는 C1 내지 C6 헤테로알킬기로 치환되며;
- 보다 바람직하게는 Ar1은 치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C4 알킬 및/또는 C1 내지 C4 헤테로알킬기로 치환되고;
Ar2는 치환된 C10 내지 C40 아릴렌 및/또는 치환된 C3 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 C3 내지 C40 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C4 알킬 및/또는 C1 내지 C4 헤테로알킬기로 치환된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 I의 화합물로 표시될 수 있으며, 여기서 R1 및 R2는 독립적으로, C6 내지 C20 아릴, 또는 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 I의 화합물로 표시될 수 있으며,
여기서 R1 및 R2는 독립적으로, 치환된 C6 내지 C20 아릴, 또는 치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴, 및/또는 C5 내지 C20 헤테로아릴은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되고, 바람직하게는 R1 및 R2는 동일하다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 II의 화합물로 표시될 수 있으며, 여기서 R3은 독립적으로, C6 내지 C20 아릴, 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 II의 화합물로 표시될 수 있으며, 여기서
R3은 독립적으로, 치환된 C6 내지 C20 아릴, 또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴, 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 III의 화합물로 표시될 수 있으며, 여기서 R4는 독립적으로, C6 내지 C20 아릴, 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 III의 화합물로 표시될 수 있으며, 여기서
R4는 독립적으로, 치환된 C6 내지 C20 아릴, 또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되고,
C6 내지 C20 아릴, 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환된다.
또 다른 양태에 따르면,
R1 및 R2는 독립적으로, 치환된 C6 내지 C20 아릴, 또는 치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴, 및/또는 C5 내지 C20 헤테로아릴은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되고, 바람직하게는 R1 및 R2는 동일하며; 및/또는
R3은 독립적으로, 치환된 C6 내지 C20 아릴렌, 또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되며; 및/또는
R4는 독립적으로, 치환된 C6 내지 C20 아릴, 또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되고,
C6 내지 C20 아릴, 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환된다.
또 다른 양태에 따르면,
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C4 알킬, 비치환된 또는 치환된 C6 내지 C10 아릴, 또는 비치환된 또는 치환된 C5 내지 C10 헤테로아릴로부터 선택되며,
C6 내지 C10 아릴, 및/또는 C5 내지 C10 헤테로아릴은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치횐되며, 바람직하게는 R1 및 R2는 동일하고, 더 바람직하게는 R1 및 R2는 독립적으로, 메틸, 페닐, 나프틸, 페난트릴, 피레닐 또는 피리딜로부터 선택되고, 또한 바람직하게는 R1 및 R2는 독립적으로, 메틸, 페닐 및 피리딜로부터 선택되며; 및/또는
X는 O 또는 S, 및 바람직하게는 O이며; 및/또는
R3은 C1 내지 C6 알칸-다이-일, 비치환된 또는 치환된 C6 내지 C10 아릴렌 또는 비치환된 또는 치환된 C5 내지 C10 헤테로아릴렌으로부터 선택되고, 바람직하게는 C1 내지 C4 알칸-다이-일로부터 선택되며; 및/또는
R4는 H, 페닐, 비페닐, 터페닐, 플루오레닐, 나프틸, 안트라닐, 페난트릴, 피레닐, 카르바조일, 다이벤조푸라닐, 다이나프토푸라닐, 바람직하게는 H, 페닐, 비페닐 또는 나프틸로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 H이며; 및/또는
n은 0, 1 또는 2이고, 바람직하게는 n은 1 또는 2이며, 더 바람직하게는 n = 2인 경우 Ar1은 페닐이고, 보다 바람직하게는 n = 1인 경우, R1 및 R2는 페닐이고 R4는 H이며;
m은 1 또는 2이고 n은 0 또는 1이거나, 또는 m은 2이고 n은 2이며; 및/또는
Ar1은 페닐렌, 비페닐렌, 터페닐렌, 나프틸렌, 플루오레닐렌, 피리딜렌, 퀴놀리닐렌, 및 피리미디닐렌으로부터 선택되며; 및/또는
Ar2는 플루오레닐렌, 안트라닐렌, 피레닐렌, 페난트릴렌, 카르바조일렌, 벤조[c]아크리디닐렌, 다이벤조[c,h]아크리디닐렌, 다이벤조[a,j]아크리디닐렌으로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 식 I에 있어서:
- o = 2인 경우, 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 Ia의 화합물이고:
- o = 1인 경우, 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 Ib, Ic, Id 또는 Ie의 화합물이다:
또 다른 양태에 따르면, 식 I에 있어서:
- o = 2인 경우, 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 Ia의 화합물이고:
- o = 1인 경우, 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 Ib, Ic, Id 또는 Ie의 화합물이며:
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C4 알킬, 비치환된 또는 치환된 C6 내지 C10 아릴, 또는 비치환된 또는 치환된 C5 내지 C10 헤테로아릴로부터 선택되며,
C6 내지 C10 아릴, 및/또는 C5 내지 C10 헤테로아릴은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되며, 바람직하게는 R1 및 R2는 동일하고, 더 바람직하게는 R1 및 R2는 독립적으로, 메틸, 페닐, 나프틸, 페난트릴, 피레닐 또는 피리딜로부터 선택되고, 또한 바람직하게는 R1 및 R2는 독립적으로, 메틸, 페닐 및 피리딜로부터 선택되며; 및/또는
X는 O 또는 S이고, 바람직하게는 O이며; 및/또는
R3은 C1 내지 C6 알칸-다이-일, 비치환된 또는 치환된 C6 내지 C10 아릴렌 또는 비치환된 또는 치환된 C5 내지 C10 헤테로아릴렌으로부터 선택되고, 바람직하게는 C1 내지 C4 알칸-다이-일이며; 및/또는
R4는 H, 페닐, 비페닐, 터페닐, 플루오레닐, 나프틸, 안트라닐, 페난트릴, 피레닐, 카르바조일, 다이벤조푸라닐, 다이나프토푸라닐, 바람직하게는 H, 페닐, 비페닐 또는 나프틸로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 H이며; 및/또는
n은 0, 1 또는 2이며, 바람직하게는 n은 1 또는 2이며, 더 바람직하게는 n = 2인 경우 Ar1은 페닐이고, 보다 바람직하게는 n = 1인 경우 R1 및 R2는 페닐이고 R4는 H이며;
m은 1 또는 2이고 n은 0 또는 1이거나, 또는 m은 2이고 n은 2이며; 및/또는
Ar1은 페닐렌, 비페닐렌, 터페닐렌, 나프틸렌, 플루오레닐렌, 피리딜렌, 퀴놀리닐렌, 및 피리미디닐렌으로부터 선택되며; 및/또는
Ar2는 플루오레닐렌, 안트라닐렌, 피레닐렌, 페난트릴렌, 카르바조일렌, 벤조[c]아크리디닐렌, 다이벤조[c,h]아크리디닐렌, 다이벤조[a,j]아크리디닐렌으로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 식 I에 있어서:
- o = 2인 경우, 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 Ia의 화합물이며:
- o = 1인 경우, 유기 포스핀 매트릭스 화합물은 식 Ib, Ic, Id 또는 Ie의 의 화합물이다:
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C4 알킬, C6 내지 C10 아릴, 또는 C5 내지 C10 헤테로아릴로부터 선택되며; 및/또는
X는 O 또는 S이고, 바람직하게는 O이며; 및/또는
R3은 C1 내지 C6 알칸-다이-일, C6 내지 C10 아릴렌 C5 내지 C10 헤테로아릴렌으로부터 선택되고, 바람직하게는 C1 내지 C4 알칸-다이-일이며; 및/또는
R4는 H, 페닐, 비페닐, 터페닐, 플루오레닐, 나프틸, 안트라닐, 페난트릴, 피레닐, 카르바조일, 다이벤조푸라닐, 다이나프토푸라닐로부터 선택되며, 바람직하게는 H, 페닐, 비페닐 또는 나프틸로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 H이며; 및/또는
n은 0, 1 또는 2이며, 바람직하게는 n은 1 또는 2이며, 더 바람직하게는 n = 2인 경우 Ar1은 페닐이고, 보다 바람직하게는 n = 1인 경우 R1 및 R2는 페닐이고 R4는 H이며;
m은 1 또는 2이고 n은 0 또는 1이거나, 또는 m은 2이고 n은 2이며; 및/또는
Ar1은 페닐렌, 비페닐렌, 터페닐렌, 나프틸렌, 플루오레닐렌, 피리딜렌, 퀴놀리닐렌, 및 피리미디닐렌으로부터 선택되며; 및/또는
Ar2는 플루오레닐렌, 안트라닐렌, 피레닐렌, 페난트릴렌, 카르바조일렌, 벤조[c]아크리디닐렌, 다이벤조[c,h]아크리디닐렌, 다이벤조[a,j]아크리디닐렌으로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, R1, R2, R3, R4, Ar1 및/또는 Ar2는 비치환된다.
또 다른 양태에 따르면, Ar2는 식 IVa 내지 IVh에 따른 화합물로부터 선택된다:
또 다른 양태에 따르면, 식 I의 화합물은
- 식 Va 내지 Vz:
- 식 Vg 내지 Vx:
- 식 Vy, Vy1, Vz:
에 따른 화합물로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 식 I의 화합물의 환원 전위는 테트라하이드로푸란 중 Fc/Fc+에 대해 -1.9 V보다 더 음성이고 -2.6 V보다 덜 음성이도록 선택될 수 있고, 바람직하게는 -2 V보다 더 음성이고 -2.5 V보다 덜 음성이도록 선택될 수 있다.
환원 전위는 실온에서 정전위(potentioststic) 장치 Metrohm PGSTAT30 및 소프트웨어 Metrohm Autolab GPES를 이용하여 사이클릭 볼타메트리에 의해 확인될 수 있다. 산화환원 전위는, 은 클로라이드에 의해 피복되고 측정 용액에 직접 침지된 은 와이어로 구성된 Ag/AgCl 슈도-표준 전극(Metrohm 은 막대 전극)과 백금 작업 전극들 사이에서 지지 전해질로서 0.1 M 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트와 함께, 아르곤 분위기 하에, 식 1의 화합물의 아르곤 탈기된, 무수 0.1 M THF 용액에서, 100 mV/s의 스캔 속도로 측정한다. 제1 진행을 작업 전극 상에 설정된 가장 넓은 전위 범위에서 수행하며, 그런 다음 상기 범위를 후속적인 진행 내에서 적절하게 조정한다. 최종 3회의 진행을 페로센(0.1 M 농도)을 표준으로서 첨가하여 수행한다. 화합물의 캐소드 피크 및 애노드 피크에 상응하는 전위들의 평균은 표준 Fc+/Fc 산화환원 커플에 대해 관찰된 캐소드 전위 및 애노드 전위들의 평균을 뺌으로써 확인된다.
방출층 내로의 특히 양호한 전자 주입 및/또는 전자 수송 및/또는 안정성은, 환원 전위가 이러한 범위 내에서 선택되는 경우 달성될 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 식 I의 화합물은 약 ≥ 120℃ 내지 약 ≤ 380℃, 바람직하게는 약 ≥ 130℃ 내지 약 ≤ 350℃, 더 바람직하게는 약 ≥ 150℃ 내지 약 ≤ 320℃로부터 선택되는 유리 전이 온도 Tg를 가진다.
유리 전이 온도는 2010년 3월에 공개된 DIN EN ISO 11357에 기재된 바와 같이 Mettler Toledo DSC 822e 시차 주사 열량계에서 질소 하에, 10 K/min의 가열 속도를 사용하여 측정된다.
또 다른 양태에 따르면, 식 I의 화합물은 약 ≥ 180℃ 내지 ≤ 400℃, 바람직하게는 약 ≥ 200℃ 내지 약 ≤ 380℃의 속도 시작 온도(rate onset temperautre) TRO를 가진다.
TGA(열중량 분석; thermogravimetric analysis)에서 중량 손실 곡선은 순수한 질소 스트림 하에 10 K/min의 가열 속도로 실온으로부터 600℃까지 시료를 가열하면서 Mettler Toledo TGA-DSC 1 시스템에 의해 측정된다. 9 내지 11 mg의 시료를 뚜껑이 없는 100 ㎕ Mettler Toledo 알루미늄 팬에 넣는다. 0.5 중량%의 중량 손실이 발생할 때 온도를 확인한다.
주위 온도로도 명명되는 실온은 다르게 언급되지 않는 한 23℃이다.
기체상으로 트랜스퍼하기 위한 속도 시작 온도는 100 mg 화합물을 VTE 공급원 내에 로딩함으로써 확인된다. VTE 공급원으로서 유기 물질용 포인트 공급원이 Kurt J. Lesker Company(www.lesker.com) 또는 CreaPhys GmbH(http://www.creaphys.com)에 의해 공급된 대로 사용된다. VTE(진공 열적 증발) 공급원 온도는 VTE 공급원 내에서 화합물과 직접 접촉하는 열전대를 통해 확인된다. VTE 공급원은 진공 챔버 내에서 10-7 내지 10-8 mbar의 압력, 및 열전대에 의해 측정되는 공급원 내부의 온도에서 15 K/min의 정속(constant rate)으로 가열된다. 화합물의 증발은, 검출기의 석영 결정 상에서 화합물의 증착을 검출하는 QCM 검출기에 의해 검출된다. 석영 결정 상에서 증착 속도는 옹스트롬/초(second)로 측정된다. 속도 시작 온도를 확인하기 위해, 로그 눈금(logarithmic scale)에서 증착 속도를 VTE 공급원 온도에 대해 플롯화한다. 속도 시작은, QCM 검출기 상에서 주목할 만한 증착이 발생하는 온도이다(0.02 Å/s의 속도로서 정의됨). VTE 공급원은 3회 가열되고 냉각되며, 속도 시작 온도를 확인하기 위해서는 제2 진행 및 제3 진행의 결과들만 사용된다.
속도 시작 온도는 화합물의 휘발성의 간접 측정이다. 속도 시작 온도가 높을수록, 화합물의 휘발성이 더 낮다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치의 캐소드 층은 제1 캐소드 층 및 제2 캐소드 층을 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치의 제1 캐소드 층 및 제2 캐소드 층은 바람직하게는 투명할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치의 캐소드 층은 Mg, Al, Ag, MgAg 합금, ITO 또는 IZO를 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 또한, 정공 차단층을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 또한, 정공 차단층을 포함할 수 있으며, 이러한 정공 차단층은 정공 차단 매트릭스 화합물을 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 또한, 정공 차단층을 포함할 수 있으며, 여기서 정공 차단 매트릭스 화합물은 바람직하게는 약 ≥ 0 내지 약 ≤ 2.5 Debye의 쌍극자 모멘트를 가질 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 또한, 정공 차단층을 포함할 수 있으며, 이러한 정공 차단층은 방출층과 제1 전자 수송층 사이에 배열된다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 또한, 정공 차단층을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 또한, 정공 차단 매트릭스 화합물을 포함하는 정공 차단층을 포함하며, 이러한 정공 차단층은 방출층과 제1 전자 수송층 사이에 배열되며, 바람직하게는 정공 차단 매트릭스 화합물의 쌍극자 모멘트는 약 ≥ 0 내지 약 ≤ 2.5 Debye이다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 또한, 제2 전자 수송 매트릭스 화합물을 포함하는 제2 전자 수송층을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 또한, 제2 전자 수송 매트릭스 화합물을 포함하는 제2 전자 수송층을 포함할 수 있으며, 여기서 제2 전자 수송층의 구성성분들은 제1 전자 수송층의 구성성분들과 상이하다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 또한, 제2 전자 수송층을 포함할 수 있으며, 이러한 제2 전자 수송층은 방출층 또는 존재한다면 정공 차단층과 제1 전자 수송층 사이에 배열된다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 또한, 제2 전자 수송층을 포함할 수 있으며, 여기서 제2 전자 수송 매트릭스 화합물의 쌍극자 모멘트는 약 ≥ 0 내지 약 ≤ 2.5 Debye일 수 있다.
놀랍게도, 유기 전계발광 장치의 전자 주입층 및 제1 전자 수송층이 기 전계발광 장치를 능가하여 특히 전도성 및 동작 전압의 측면에서 우수함으로써, 본 발명의 근본적인 문제점을 해결한 것이 확인되었다. 증가된 전도성 및 감소된 동작 전압은 예를 들어 모바일 디스플레이 장치에서 낮은 전력 소모 및 증가된 배터리 수명에 중요하다.
본 발명자들은 놀랍게도, 특정한 양호한 성능이 유기 전계발광 장치를 형광 청색 장치로서 사용하는 경우 달성될 수 있음을 확인하였다.
본원에서 바람직한 것으로 언급된 특정한 배치가 특히 유리한 것으로 확인되었다.
나아가, 고 효율 및/또는 장기간 일생을 가진 유기 광전자 장치가 실현될 수 있다.
이하, 일 실시형태에 따른 유기 광전자 장치를 위한 화합물이 기재된다.
애노드
애노드용 물질은 금속 또는 금속 옥사이드, 또는 유기 물질, 바람직하게는 약 4.8 eV 초과, 보다 바람직하게는 약 5.1 eV 초과, 가장 바람직하게는 약 5.3 eV 초과의 일함수를 가진 물질일 수 있다. 바람직한 금속은 귀금속, 예컨대 Pt, Au 또는 Ag이며, 바람직한 금속 옥사이드는 투명한 금속 옥사이드, 예컨대 ITO 또는 IZO이며, 이는 반사성 캐소드를 가진 하부-방출 OLED에서 유리하게 사용될 수 있다.
투명한 금속 옥사이드 애노드 또는 반사성 금속 애노드를 포함하는 장치에서, 애노드는 약 50 nm 내지 약 100 nm의 두께를 가질 수 있는 반면, 반투명한 금속 애노드는 약 5 nm 내지 약 15 nm로 얇을 수 있다.
정공 주입층
정공 주입층은 애노드와 정공 수송층에 사용되는 유기 물질 사이의 계면 특성을 개선할 수 있으며, 비-평면화된(non-planarized) 애노드 상에 적용되고, 따라서 상기 애노드의 표면을 평면화시킬 수 있다. 예를 들어, 정공 주입층은, 애노드의 일함수와 정공 수송층의 HOMO의 에너지 수준 사이의 차이를 조정하기 위해, 애노드 물질의 일함수와 정공 수송층의 HOMO의 에너지 수준 사이에서 이의 최고준위 점유 분자 오비탈(HOMO)의 에너지 수준의 중앙값을 가진 물질을 포함할 수 있다.
정공 수송 영역이 정공 주입층(36)을 포함하는 경우, 정공 주입층은 여러 가지 방법들, 예를 들어 진공 증착, 스핀 코팅, 캐스팅, Langmuir-Blodgett(LB) 방법 등 중 임의의 방법에 의해 애노드 상에 형성될 수 있다.
정공 주입층이 진공 증착을 사용하여 형성되는 경우, 진공 증착 조건은 정공 주입층의 형성에 사용되는 물질, 및 형성되는 정공 주입층의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 다를 수 있고, 예를 들어 진공 증착은 100℃ 내지 약 500℃의 온도, 약 10-6 Pa 내지 약 10-1 Pa의 압력 및 약 0.1 내지 약 10 nm/sec의 증착 속도에서 수행될 수 있으나, 증착 조건은 이들로 한정되지 않는다.
정공 주입층이 스핀 코팅을 사용하여 형성되는 경우, 코팅 조건은 정공 주입층의 형성에 사용되는 물질, 및 형성되는 정공 주입층의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 코팅 속도는 약 2000 rpm 내지 약 5000 rpm의 범위일 수 있고, 코팅 후 열 처리가 수행되어 용매를 제거하는 온도는 약 80℃ 내지 약 200℃의 범위일 수 있으나, 코팅 조건은 이들로 한정되지 않는다.
정공 주입층은 전도성 및/또는 애노드로부터의 정공 주입을 개선하기 위해 p-도판트를 추가로 포함할 수 있다.
p-도판트
또 다른 양태에서, p-도판트는 정공 주입층 내에서 균질하게 분산될 수 있다.
또 다른 양태에서, p-도판트는 정공 주입층 내에서 애노드로 근접할수록 고농도로 존재하고 캐소드로 근접할수록 저농도로 존재할 수 있다.
p-도판트는 퀴논 유도체 중 하나, 라디알렌(radialene) 화합물일 수 있다. p-도판트의 비제한적인 예로는, 퀴논 유도체, 예컨대 테트라시아노퀴논다이메탄(TCNQ), 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라시아노-1,4-벤조퀴논다이메탄(F4-TCNQ) 등이 있다.
정공 수송층
정공 수송층 및 전자 차단층을 형성하기 위한 조건은 정공 주입층에 대해 상기 기재된 형성 조건을 기반으로 정의될 수 있다.
전하 수송 영역의 정공 수송 파트의 두께는 약 10 nm 내지 약 1000 nm, 예를 들어 약 10 nm 내지 약 100 nm일 수 있다. 전하 수송 영역의 정공 수송 파트가 정공 주입층 및 정공 수송층을 포함하는 경우, 정공 주입층의 두께는 약 10 nm 내지 약 1000 nm, 예를 들어 약 10 nm 내지 약 100 nm일 수 있고, 정공 수송층의 두께는 약 5 nm 내지 약 200 nm, 예를 들어 약 10 nm 내지 약 150 nm일 수 있다. 전하 수송 영역의 정공 수송 파트, HIL 및 HTL의 두께가 이들 범위 내에 있는 경우, 만족할만한 정공 수송 특징이 동작 전압의 실질적인 증가 없이 수득될 수 있다.
정공 수송 영역에 사용되는 정공 수송 매트릭스 물질은 특별히 제한되지 않는다. 6개 이상의 비편재화된 전자들의 컨쥬게이트된 시스템을 포함하는 공유 화합물이 바람직하며, 바람직하게는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 유기 화합물, 보다 바람직하게는 2개 이상의 방향족 고리들을 포함하는 유기 화합물, 보다 더 바람직하게는 3개 이상의 방향족 고리들을 포함하는 유기 화합물, 가장 바람직하게는 4개 이상의 방향족 고리들을 포함하는 유기 화합물이다. 정공 수송층에 광범위하게 사용되는 정공 수송 매트릭스 물질의 전형적인 예로는, 폴리사이클릭 방향족 탄화수소, 트리아릴렌 아민 화합물 및 헤테로사이클릭 방향족 화합물이 있다. 정공 수송 영역의 다양한 층들에 유용한 정공 수송 매트릭스의 프런티어(frontier) 오비탈 에너지 수준의 적합한 범위는 잘 공지되어 있다. 산화환원 커플 HTL 매트릭스의 산화환원 전위 / HTL 매트릭스의 양이온 라디칼의 측면에서, 바람직한 값(예를 들어 참조로서 페로센/페로세늄 산화환원 커플에 대한 사이클릭 볼타메트리에 의해 측정되는 경우)은 0.0 - 1.0 V, 보다 바람직하게는 0.2 - 0.7 V, 보다 더 바람직하게는 0.3 - 0.5 V의 범위일 수 있다.
완충층
전하 수송 영역의 정공 수송 파트는 완충층을 추가로 포함할 수 있다.
적합하게 사용될 수 있는 완충층은 US 6 140 763, US 6 614 176 및 US2016/248022에 개시되어 있다.
완충층은 EML로부터 방출된 광의 파장에 따라 광의 광학 공명 거리(optical resonance distance)를 보상할 수 있고, 따라서 효율을 증가시킬 수 있다.
방출층
방출층(EML)은 진공 증착, 스핀 코팅, 캐스팅, LB 방법 등을 사용함으로써 정공 수송 영역 상에 형성될 수 있다. 방출층이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 사용하여 형성되는 경우, 증착 및 코팅의 조건은 방출층을 형성하는 데 사용되는 물질에 따라 다양할 수 있긴 하더라도, 상기 증착 및 코팅 조건은 정공 주입층의 형성을 위한 조건과 유사할 수 있다. 방출층은 이미터 호스트(EML 호스트) 및 이미터 도판트(추가로 오로지 이미터)를 포함할 수 있다.
이미터 호스트
또 다른 양태에 따르면, 방출층은 식 1의 화합물을 이미터 호스트로서 포함한다.
이미터 호스트 화합물은 3개 이상의 방향족 고리를 가지며, 이들은 독립적으로 카르보사이클릭 고리 및 헤테로사이클릭 고리로부터 선택된다.
이미터 호스트로서 사용될 수 있는 다른 화합물은 하기 식 400으로 표시된 안트라센 매트릭스 화합물이다:
상기 식 400에서, Ar111 및 Ar112는 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C6-C60 아릴렌기일 수 있으며; Ar113 내지 Ar116은 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C1-C10 알킬기 또는 치환된 또는 비치환된 C6-C60 아릴렌기일 수 있고; g, h, i, 및 j는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수일 수 있다.
일부 구현예에서, 식 400에서 Ar111 및 Ar112는 각각 독립적으로, 페닐렌기, 나프틸렌기, 페난트레닐렌기 또는 피레닐렌기 중 하나일 수 있거나; 또는 각각이 페닐기, 나프틸기, 또는 안트릴기 중 하나 이상으로 치환된 페닐렌기, 나프틸렌기, 페난트레닐렌기, 플루오레닐기 또는 피레닐렌기 중 하나일 수 있다.
식 400에서, g, h, i, 및 j는 각각 독립적으로 0, 1, 또는 2의 정수일 수 있다.
식 400에서, Ar113 내지 Ar116은 각각 독립적으로,
- 페닐기, 나프틸기 또는 안트릴기 중 하나 이상으로 치환된 C1-C10 알킬기;
- 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피레닐기, 페난트레닐기 또는 플루오레닐기;
- 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피레닐기, 페난트레닐기, 또는 플루오레닐기로서, 각각은 중수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 하이드라존기, 카르복실기 또는 이의 염 중 하나 이상으로 치환됨,
- 설폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염,
- C1-C60 알킬기, C2-C60 알케닐기, C2-C60 알키닐기, C1-C60 알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피레닐기, 페난트레닐기, 또는
- 플루오레닐기
- 식 3 또는 4
중 하나일 수 있다.
식 3 및 4에서, X가 산소 원자 및 황 원자로부터 선택되지만, 본 발명의 실시형태들은 이들로 한정되는 것은 아니다.
식 3에서, R11 내지 R14 중 임의의 하나는 Ar111에의 결합에 사용된다. Ar111에의 결합에 사용되지 않는 R11 내지 R14 및 R15 내지 R20은 R1 내지 R8와 동일하다.
식 4에서, R21 내지 R24 중 임의의 하나는 Ar111에의 결합에 사용된다. Ar111에의 결합에 사용되지 않는 R21 내지 R24 및 R25 내지 R30은 R1 내지 R8와 동일하다.
바람직하게는, EML 호스트는 N, O 또는 S로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 내지 3개의 헤테로원자를 포함한다. 보다 바람직하게는, EML 호스트는 S 또는 O로부터 선택되는 1개의 헤테로원자를 포함한다.
이미터 호스트 화합물은 약 ≥ 0 Debye 내지 약 ≤ 2.0 Debye 범위에서 쌍극자 모멘트를 가질 수 있다.
바람직하게는, EML 호스트의 쌍극자 모멘트는 ≥ 0.2 Debye 내지 ≤ 1.45 Debye, 바람직하게는 ≥ 0.4 Debye 내지 ≤ 1.2 Debye, 또한 바람직하게는 ≥ 0.6 Debye 내지 ≤ 1.1 Debye로부터 선택된다.
쌍극자 모멘트는 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5에서 실시된 바와 같이 6-31G* 기본 설정과 함께 하이브리드 함수 B3LYP를 사용하여 최적화를 사용하여 계산된다. 1개 초과의 형태가 실행 가능한 경우, 최저 총 에너지를 가진 형태가 분자의 쌍극자 모멘트를 확인하는 데 선택된다. 이러한 방법을 사용하여, 2-(10-페닐-9-안트라세닐)-벤조[b]나프토[2,3-d]푸란(CAS 1627916-48-6)은 0.88 Debye의 쌍극자 모멘트를 가지며, 2-(6-(10-페닐안트라센-9-일)나프탈렌-2-일)다이벤조[b,d]티오펜(CAS 1838604-62-8)은 0.89 Debye의 쌍극자 모멘트를 가지며, 2-(6-(10-페닐안트라센-9-일)나프탈렌-2-일)다이벤조[b,d]푸란(CAS 1842354-89-5)은 0.69 Debye의 쌍극자 모멘트를 가지며, 2-(7-(페난트렌-9-일)테트라펜-12-일)다이벤조[b,d]푸란(CAS 1965338-95-7)은 0.64 Debye의 쌍극자 모멘트를 가지고, 4-(4-(7-(나프탈렌-1-일)테트라펜-12-일)페닐)다이벤조[b,d]푸란(CAS 1965338-96-8)은 1.01 Debye의 쌍극자 모멘트를 가진다.
이미터 도판트
도판트는 발광을 유발하기 위해 소량으로 혼합되며, 일반적으로 삼중항 이상으로의 다중 여기(multiple excitation)에 의해 발광하는 물질, 예컨대 금속 복합체일 수 있다. 도판트는 예를 들어, 무기 화합물, 유기 화합물 또는 유기/무기 화합물일 수 있고, 이들의 하나 이상의 종류가 사용될 수 있다.
이미터는 적색, 녹색 또는 청색 이미터일 수 있다.
도판트는 형광 도판트, 예를 들어 터-플루오렌일 수 있으며, 이의 구조는 하기에 나타나 있다. 4.4'-비스(4-다이페닐 아미오스티릴)비페닐(DPAVBI), 2,5,8,11-테트라-tert-부틸 페릴렌(TBPe) 및 하기 화합물 5는 형광 청색 도판트의 예이다.
도판트는 인광 도판트일 수 있고, 인광 도판트는 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, 또는 이들의 조합을 포함하는 유기 금속 화합물일 수 있다. 인광 도판트는 예를 들어 식 Z로 표시된 화합물일 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다:
식 Z에서, M은 금속이고, J 및 X는 동일하거나 또는 서로 다르고, M과 복합체를 형성하는 리간드이다.
M은 예를 들어 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd 또는 이들의 조합일 수 있고, J 및 X는 예를 들어 두자리(bidendate) 리간드일 수 있다.
전자 수송층
또 다른 양태에 따르면, 전자 수송층(들), 바람직하게는 제1 전자 수송층은 제1 영가 알칼리 금속, 및 식 I의 화합물, 또는 바람직하게는 식 Va 내지 Vz의 하나 이상의 화합물의 유기 포스핀 매트릭스 화합물을 포함한다.
또 다른 구현예에서, 유기 전계발광 장치는 2개 이상의 전자 수송층들에 의해 형성된 유기층의 스택의 전자 수송 영역을 포함하며, 여기서, 하나 이상의 전자 수송층, 바람직하게는 제1 전자 수송층은 제1 영가 알칼리 금속, 및 식 I의 화합물, 또는 바람직하게는 식 Va 내지 Vz의 하나 이상의 화합물의 유기 포스핀 매트릭스 화합물을 포함한다.
전자 수송층은 1개 또는 2개 이상의 상이한 전자 수송 화합물을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 유기 전계발광 장치는 하나 이상의 전자 수송층(ETL)을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층의 2개 이상의 전자 수송층(ETL)들을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층의 2개 이상의 전자 수송층(ETL)들을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 전자 수송층의 하나 이상의 구성성분은 제2 전자 수송층의 구성성분과 서로 다르다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 제1 전자 수송층, 제2 전자 수송층 및 제3 전자 수송층의 3개 이상의 전자 수송층(ETL)들을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 제1 전자 수송층, 제2 전자 수송층 및 제3 전자 수송층의 3개 이상의 전자 수송층(ETL)들을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 전자 수송층의 하나 이상의 구성성분은 제2 전자 수송층 및/또는 제3 전자 수송층의 구성성분들과 서로 다르다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 제1 전자 수송층, 제2 전자 수송층 및 제3 전자 수송층의 3개 이상의 전자 수송층(ETL)들을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 전자 수송층, 제2 전자 수송층 및 제3 전자 수송층의 구성성분들은 서로 다르다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 제1 전자 수송층, 제2 전자 수송층 및 제3 전자 수송층의 3개 이상의 전자 수송층(ETL)들을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 전자 수송층 및 제3 전자 수송은 동일한 구성성분들을 포함하고, 제2 전자 수송층은 제1 전자 수송층 및 제3 전자 수송층과 하나 이상의 구성성분이 서로 다르다.
또 다른 양태에 따르면, 제2 전자 수송층은 하나 이상의 유기 포스핀 매트릭스 화합물, 바람직하게는 식 I의 화합물을 포함하고, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물과 서로 다르도록 선택된 유기 포스핀 매트릭스 화합물을 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 수송층은
- 안트라센-기반 화합물 또는 헤테로 치환된 안트라센-기반 화합물, 바람직하게는 2-(4-(9,10-다이(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸 및/또는 N4,N4''-다이(나프탈렌-1-일)-N4,N4''-다이페닐-[1,1':4',1''-터페닐]-4,4''-다이아민
으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유기 포스핀 매트릭스 화합물을 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 제2 전자 수송층은
- 안트라센-기반 화합물 또는 헤테로 치환된 안트라센-기반 화합물, 바람직하게는 2-(4-(9,10-다이(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸 및/또는 N4,N4''-다이(나프탈렌-1-일)-N4,N4''-다이페닐-[1,1':4',1''-터페닐]-4,4''-다이아민
으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유기 포스핀 매트릭스 화합물을 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 수송층은 본 발명에 따른 식 I의 하나 이상의 화합물을 포함하고, 선택적인 제2 전자 수송층은 본 발명에 따른 식 I의 화합물과 서로 다르도록 선택된 매트릭스 화합물을 포함하며, 이러한 화합물은
- 치환된 페난트롤린 화합물, 바람직하게는 2,4,7,9-테트라페닐-1,10-페난트롤린 또는 2,9-다이(비페닐-4-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린
- 치환된 트리아진 화합물,
- 치환된 아크리딘 화합물,
- 치환된 안트라센 화합물
로부터 선택될 수 있다.
제1 전자 수송층의 두께는 약 0.5 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어 약 2 nm 내지 약 30 nm일 수 있다. 제1 전자 수송층의 두께가 이들 범위 내에 있는 경우, 제1 전자 수송층은 동작 전압의 실질적인 증가 없이 개선된 전자 수송 능력을 가질 수 있다.
선택적인 제2 전자 수송층의 두께는 약 1 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어 약 2 nm 내지 약 20 nm일 수 있다. 전자 수송층의 두께가 이들 범위 내에 있는 경우, 전자 수송층은 동작 전압의 실질적인 증가 없이 만족할 만한 전자 수송 능력을 가질 수 있다.
제1 전자 수송층은 알칼리 유기 복합체를 추가로 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층은 식 I의 화합물을 포함하며, 여기서 제2 전자 수송층은 알칼리 할라이드 및/또는 알칼리 유기 복합체를 추가로 포함한다.
알칼리 할라이드
알칼리 금속 할라이드로도 공지된 알칼리 할라이드는 화학식 MX를 갖는 무기 화합물들의 패밀리이며, 여기서 M은 알칼리 금속이고, X는 할로겐이다.
M은 Li, Na, 칼륨, 루비듐 및 세슘으로부터 선택될 수 있다.
X는 F, Cl, Br 및 J로부터 선택될 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, 칼륨 또는 루비듐 할라이드가 바람직할 수 있다. 칼륨 또는 루비듐 할라이드는 KF, KCl, KBr, KI, RbF, RbCl, RbBr, 및 RbI로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 가장 바람직한 것은 KI 및 RbI이다.
알칼리 할라이드는 본질적으로 비-방출성 또는 비-방출성이다.
알칼리 유기 복합체
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 수송층은 또한, 유기 포스핀 매트릭스 화합물이 아닌 알칼리 유기 복합체를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 알칼리 유기 복합체는 리튬 유기 복합체이다.
다양한 구현예에 따르면, 알칼리 유기 복합체, 바람직하게는 리튬 유기 복합체의 유기 리간드는 퀴놀레이트, 보레이트, 페놀레이트, 피리디놀레이트 또는 시프 염기(Schiff base) 리간드이다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 수송층은 또한, 하기의 화합물들을 포함할 수 있으며:
- 알칼리 할라이드, 바람직하게는 리튬 할라이드; 및/또는
- 알칼리 유기 복합체로서, 바람직하게는 알칼리 유기 복합체의 유기 리간드는 퀴놀레이트, 보레이트, 페놀레이트, 피리디놀레이트 또는 시프 염기 리간드이며,
- 바람직하게는 보레이트-기반 유기 리간드는 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트이며;
- 바람직하게는 페놀레이트는 2-(피리딘-2-일)페놀레이트, 2-다이페닐포스포릴)페놀레이트, 이미다졸 페놀레이트, 또는 2-(피리딘-2-일)페놀레이트 및 보다 바람직하게는 2-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페놀레이트이며;
- 바람직하게는 피리디놀레이트는 2-(다이페닐포스포릴)피리딘-3-올레이트이며;
- 바람직하게는 리튬 시프 염기는 구조 100, 101, 102 또는 103을 가지고:
보다 바람직하게는 알칼리 유기 복합체는 식 I, II, III 또는 IV를 가진 리튬 복합체이며:
상기 식들에서,
A1 내지 A6은 동일하거나, 또는 독립적으로 CH, CR, N, O로부터 선택되며;
R은 동일하거나, 또는 독립적으로 수소, 할로겐, 1개 내지 20개의 탄소 원자를 가진 알킬 또는 아릴 또는 헤테로아릴로부터 선택되고;
보다 바람직하게는 A1 내지 A6은 CH이다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 수송층이 또한 리튬 유기 복합체를 포함하는 경우, 여기서 유기 복합체는 퀴놀레이트, 보레이트, 페놀레이트, 피리디놀레이트 또는 시프 염기 리간드로 이루어진 군으로부터 선택된다.
적합하게 사용될 수 있는 퀴놀레이트는 WO 2013079217 A1에 개시되어 있고, 원용에 의해 포함된다.
또 다른 양태에 따르면, 리튬 유기 복합체의 유기 리간드는 보레이트-기반 유기 리간드일 수 있으며, 바람직하게는 리튬 유기 복합체는 리튬 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트이다. 적합하게 사용될 수 있는 보레이트-기반 유기 리간드는 WO 2013079676 A1에 개시되어 있고, 원용에 의해 포함된다.
또 다른 양태에 따르면, 리튬 유기 복합체의 유기 리간드는 페놀레이트 리간드일 수 있으며, 바람직하게는 리튬 유기 복합체는 리튬 2-(다이페닐포스포릴)페놀레이트이다. 적합하게 사용될 수 있는 페놀레이트 리간드는 WO 2013079678 A1에 개시되어 있고, 원용에 의해 포함된다.
나아가, 페놀레이트 리간드는 피리디놀레이트의 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 2-(다이페닐포스포릴)피리딘-3-올레이트이다. 적합하게 사용될 수 있는 피리딘 페놀레이트 리간드는 JP 2008195623에 개시되어 있고, 원용에 의해 포함된다.
또한, 페놀레이트 리간드는 이미다졸 페놀레이트의 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 2-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페놀레이트이다. 적합하게 사용될 수 있는 이미다졸 페놀레이트 리간드는 JP 2001291593에 개시되어 있고, 원용에 의해 포함된다.
또한, 페놀레이트 리간드는 옥사졸 페놀레이트의 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 2-(벤조[d]옥사졸-2-일)페놀레이트이다. 적합하게 사용될 수 있는 옥사졸 페놀레이트 리간드는 US 20030165711에 개시되어 있고, 원용에 의해 포함된다.
알칼리 유기 복합체는 본질적으로 비-방출성 또는 비-방출성일 수 있다.
전자 주입층
유기 전계발광 장치는 제1 전자 수송층(제1-ETL)과 캐소드 사이에 전자 주입층(EIL)을 포함한다.
전자 주입층(EIL)은 캐소드로부터 전자의 주입을 촉진할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 전자 주입층(EIL)은 캐소드와 직접 접촉해 있을 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 전자 주입층(EIL)은 제1 전자 수송층과 캐소드 사이에 개재되어 접촉해 있다.
또 다른 양태에 따르면, 전자 주입층은
- 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속인 제2 영가 금속과
- 알칼리 금속 할라이드
의 혼합물을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속인 제2 영가 금속은 Mg, Ca, Sr, Ba, Yb, Sm, Eu, Nd, Tb, Gd, Ce, La을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속인 제2 영가 금속은 보다 바람직하게는 Mg, Ca, Ba, Yb, Sm 또는 Eu를 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 전자 주입층은
(i) 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속, 바람직하게는 Mg, Ca, Sr, Ba, Yb, Sm, Eu, Nd, Tb, Gd, Ce, La, 보다 바람직하게는 Mg, Ca, Ba, Yb, Sm 또는 Eu로부터 선택되는 양전성 금속인 제2 영가 금속; 및/또는
(ii) 알칼리 금속 할라이드, 바람직하게는 K 또는 Rb 할라이드, 보다 바람직하게는 KI 또는 RbI로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리 금속 할라이드
을 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 전자 주입층은 알칼리 금속 할라이드의 전계 균등분포를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 전자 주입층은 알칼리 금속 할라이드의 전계 균등분포를 포함할 수 있으며, 여기서 전자 주입층 내 알칼리 금속 할라이드의 농도는 전자 수송층 방향으로 증가하는 것이 바람직할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 전자 주입층은 알칼리 금속 할라이드의 전계 균등분포를 포함할 수 있으며, 여기서 전자 주입층 내 알칼리 금속 할라이드의 농도는 전자 수송층 방향으로 감소하는 것이 바람직할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 전자 주입층은 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속과 알칼리 할라이드의 균질한 혼합물을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 전자 주입층은 제1 전자 주입층 및 제2 전자 주입층을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 전자 주입층은 애노드에 보다 근접하게 배열되고, 제2 전자 주입층은 캐소드에 보다 근접하게 배열되며, 제1 전자 주입층 및 제2 전자 주입층은 직접 접촉하도록 배열된다.
또 다른 양태에 따르면, 전자 주입층은 제1 전자 주입층 및 제2 전자 주입층으로 구성될 수 있으며, 여기서 제1 전자 주입층은 애노드에 보다 근접하게 배열되고, 제2 전자 주입층은 캐소드에 보다 근접하게 배열되며, 제1 전자 주입층 및 제2 전자 주입층은 직접 접촉하도록 배열된다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 주입층은 알칼리 할라이드를 포함하고, 제2 전자 주입층은 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속을 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 주입층은 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속을 포함하고, 제2 전자 주입층은 알칼리 금속 할라이드를 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 주입층은 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속 10 내지 98 부피% 및 알칼리 할라이드 2 내지 90 부피%를 포함하며, 여기서 부피%는 제1 전자 주입층의 총 부피%를 기준으로 한다.
EIL 층 또는 EIL 층의 두께는 약 0.1 nm 내지 약 10 nm, 또는 약 0.3 nm 내지 약 9 nm일 수 있다. 전자 주입층의 두께가 이들 범위 내에 있는 경우, 전자 주입층은 동작 전압의 실질적인 증가 없이 만족할 만한 전자 주입 능력을 가질 수 있다.
일 구현예에 따르면, 유기 전계발광 장치는 하나 이상의 전자 주입층(EIL)을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 제1 전자 주입층 및 제2 전자 주입층의 2개 이상의 전자 주입층(EIL)들을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 제1 전자 주입층 및 제2 전자 수송층의 2개 이상의 전자 주입층(EIL)들을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 전자 주입층의 하나 이상의 구성성분은 제2 전자 주입층의 구성성분과 서로 다르다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 제1 전자 주입층 및 제2 전자 수송층의 2개 이상의 전자 주입층(EIL)들을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 전자 주입층은 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속 및 알칼리 금속 할라이드를 포함하고; 및 제2 전자 주입층은 제1 전자 주입층과 하나 이상의 구성성분이 서로 다르다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 제1 전자 주입층 및 제2 전자 수송층의 2개 이상의 전자 주입층(EIL)들을 포함할 수 있으며, 여기서 제2 전자 주입층은 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속 및 알칼리 금속 할라이드를 포함하고; 제1 전자 주입층은 제2 전자 주입층과 하나 이상의 구성성분이 서로 다르다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 제1 전자 주입층 및 제2 전자 수송층의 2개 이상의 전자 주입층(EIL)들을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 전자 주입층 및 제2 전자 주입층은 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속 및 알칼리 금속 할라이드를 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 제1 전자 주입층 및 제2 전자 수송층의 2개 이상의 전자 주입층(EIL)들을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 전자 주입층 및 제2 전자 주입층은 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속 및 알칼리 금속 할라이드를 포함하고; 제1 전자 주입층 및 제2 전자 주입층은 동일하다.
2개 이상의 전자 주입층(EIL)들을 형성한 후, 전자 주입층(EIL)이 매우 얇다는 사실로 인해, 2개 이상의 전자 주입층(EIL)들은 형성 후 이동 효과(migration effect)에 의해 유발된 단일 층으로서 보일 수 있으며, 및/또는 리버스 엔지니어링 시(reverse engineering) 단일 층으로서 보일 수 있다. 특히, 2개 이상의 전자 주입층(EIL)들이 동일한 경우, 이의 형성 후, 2개 이상의 전자 주입층(EIL)들은 형성 후 이동 효과에 의해 유발된 단일 층으로서 보일 수 있으며, 및/또는 리버스 엔지니어링 시 단일 층으로서 보일 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 주입층(EIL)은 Yb, Yb 및 KI, Yb 및 RbI, KI를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 제2 전자 주입층(EIL)은 Yb 또는 KI를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 제1 전자 주입층 및 제2 전자 수송층의 2개 이상의 전자 주입층(EIL)들을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 전자 주입층 및 제2 전자 주입층은 동일하거나 또는 서로 다르다.
또 다른 양태에 따르면, 전자 주입층(EIL)은 본질적으로 비-방출성 또는 비-방출성일 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 전자 주입층(EIL)은
- 본질적으로 비-방출성 또는 비-방출성일 수 있으며, 및/또는
- 공유 결합된 금속이 없을 수 있다.
캐소드
캐소드용 물질은 낮은 일함수를 가진 금속, 합금 또는 전기 전도성 화합물 또는 이들의 조합일 수 있다. 캐소드용 물질의 구체적인 예는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등일 수 있다. 기판 상에 증착된 반사성 애노드를 가진 상부 방출 발광 장치를 제조하기 위해, 캐소드는 예를 들어, 인듐 주석 옥사이드(ITO) 또는 인듐 아연 옥사이드(IZO)로부터 광-투과성 전극(light-transmissive electrode)으로서 형성될 수 있다.
투명한 금속 옥사이드 캐소드 또는 반사성 금속 캐소드를 포함하는 장치에서, 캐소드는 약 50 nm 내지 약 100 nm의 두께를 가질 수 있는 반면, 반투명한 금속 캐소드는 약 5 nm 내지 약 15 nm로 얇을 수 있다.
유기 전계발광 장치
유기 전계발광 장치는 애노드 층, 유기 포스핀 매트릭스 화합물 및 제1 영가 알칼리 금속을 포함하는 하나 이상의 제1 전자 수송층, 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속 및 알칼리 금속 할라이드를 포함하는 전자 주입층, 캐소드 층 및 방출층을 포함할 수 있으며, 여기서 방출층은 상기 애노드 층과 상기 캐소드 층 사이에 배열되며, 적어도 제1 전자 수송층 및 전자 주입층은 방출층과 캐소드 층 사이에 배열되며, 전자 주입층은 제1 전자 수송층에 직접 접촉하도록 배열되며, 제1 전자 수송층은 상기 애노드 층에 더 가까이 배열되고, 전자 주입층은 상기 캐소드 층에 더 가까이 배열된다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 전계발광 장치는 기판, 애노드 층, 식 I의 화합물 및 제1 영가 알칼리 금속을 포함하는 하나 이상의 제1 전자 수송층, 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속 및 알칼리 금속 할라이드를 포함하는 전자 주입층, 캐소드 층 및 방출층을 포함할 수 있으며, 여기서 방출층은 상기 애노드 층과 상기 캐소드 층 사이에 배열되며, 적어도 제1 전자 수송층 및 전자 주입층은 방출층과 캐소드 층 사이에 배열되며, 전자 주입층은 제1 전자 수송층에 직접 접촉하도록 배열되며, 제1 전자 수송층 상기 애노드 층에 더 가까이 배열되고, 전자 주입층은 상기 캐소드 층에 더 가까이 배열된다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 장치는, 애노드, 정공 수송층(HTL), 방출층(EML), 유기 포스핀 매트릭스 화합물 및 제1 영가 알칼리 금속, 바람직하게는 하나 이상의 식 I의 화합물을 포함하는 제1 전자 수송층(ETL), 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속 및 알칼리 금속 할라이드를 포함하는 전자 주입층(EIL), 및 기판 상에 순차적으로 스태킹(stacked)되는 캐소드를 포함할 수 있는 유기 발광 다이오드(OLED)일 수 있다. 이러한 측면에서, HTL, EML, ETL 및 EIL은, 선택적으로 금속 및/또는 이온 결합된 금속 또는 공유 결합된 금속을 포함하는 화합물을 포함하는 유기 화합물로부터 형성된 박막이다.
일 구현예에 따르면, OLED는 하기 층 구조를 가질 수 있으며, 여기서 층들은 하기 순서를 가진다:
애노드 층, 정공 주입층, 선택적인 제1 정공 수송층, 선택적인 제2 정공 수송층, 선택적인 전자 차단층, 방출층, 선택적인 정공 차단층, 제1 전자 수송층, 전자 주입층 및 캐소드 층.
유기 전계발광 장치의 제조 방법
또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 유기 전계발광 장치의 제조 방법을 제공하며, 상기 제조 방법은
- 하나 이상의 증착 공급원, 바람직하게는 2개의 증착 공급원들, 보다 바람직하게는 3개 이상의 증착 공급원들
을 사용하는 단계를 포함한다.
적합할 수 있는 증착 방법은
- 진공 열적 증발(VTE)을 통한 증착;
- 용액 프로세싱(solution processing)을 통한 증착으로서, 바람직하게는 상기 프로세싱은 스핀-코팅, 프린팅, 캐스팅으로부터 선택됨; 및/또는
- 슬롯-다이 코팅
을 포함한다.
다양한 구현예에 따르면, 본 발명은 유기 전계발광 장치의 적어도 제1 전자 수송층 및 전자 주입층의 제조 방법을 제공하며, 상기 제조 방법은
- 유기 포스핀 매트릭스 화합물을 포함하는 제1 전자 수송층을 형성하는 단계; 및
- 알칼리 금속 할라이드, 및 희토류 금속 및/또는 알칼리 토금속인 제2 영가 금속을 포함하는 전자 주입층을 제1 전자 수송층 내로 직접적으로 형성하는 단계
를 포함하며,
여기서, 희토류 금속 및/또는 알칼리 토금속인 제2 영가 금속은 알칼리 할라이드를 제1 영가 알칼리 금속으로 환원시키고, 수득된 제1 영가 알칼리 금속은 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물 내로 확산된다.
유기 포스핀 매트릭스 화합물, 바람직하게는 식 I에 따른 유기 포스핀 매트릭스 화합물을 포함하거나 또는 구성된 제1 전자 수송층의 형성하고, 그 위에 알칼리 금속 할라이드 및 희토류 금속 및/또는 알칼리 토금속인 제2 영가 금속을 포함하는 전자 주입층을 제1 전자 수송층 내로 직접적으로 형성하는 이점은, 희토류 금속 및/또는 알칼리 토금속인 제2 영가 금속이 알칼리 할라이드를 제1 영가 알칼리 금속으로 환원시키고, 수득된 제1 영가 알칼리 금속이 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물 내로 확산되며, 이는 알칼리 금속을 포함하는 전자 수송층의 제조를 용이하게 한다는 점이다.
더 낮은 온도 VTE 공급원을 사용하여 제1 증착 챔버 내에 유기 포스핀 매트릭스 화합물을 순차적으로 증착시키고, 더 높은 온도 VTE 공급원을 사용하여 제2 증착 챔버 내에 알칼리 할라이드 및 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 영가 금속을 순차적으로 증착시킴으로써 전자 수송층이 증착될 수 있기 때문에, 더 높은 처리량 및 개선된 재현성이 달성될 수 있다. 이로써, 동일한 증착 챔버 내에서 유기 포스핀 매트릭스 화합물 및 알칼리 금속을 동시에 증착시키는 단계는 피해진다. 유기 포스핀 매트릭스 화합물 및 알칼리 금속의 동시 증착은 조절하기 어렵기 때문에, 이는 대량 생산에 중요하다.
다양한 구현예에 따르면, 본 발명은
- 제1 전자 수송층 형성용 유기 포스핀 매트릭스 화합물을 방출시키기 위한 제1 증착 공급원, 및
- 전자 수송층 상에 전자 주입층을 직접적으로 형성하기 위한 제1 전자 수송층 상으로 직접적으로, 알칼리 금속 할라이드를 방출시키기 위한 제2 증착 공급원 및 희토류 금속 및/또는 알칼리 토금속인 제2 영가 금속을 방출시키기 위한 제3 증착 공급원
을 사용하는 방법을 제공하며,
여기서 희토류 금속 및/또는 알칼리 토금속인 제2 영가 금속은 전자 주입층 내의 알칼리 할라이드를 제1 영가 알칼리 금속으로 환원시키고, 수득된 제1 영가 알칼리 금속은 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물 내로 확산된다.
다양한 구현예에 따르면, 본 발명은
- 제1 전자 수송층 형성용 식 I의 유기 포스핀 매트릭스 화합물을 방출시키기 위한 제1 증착 공급원, 및
- 전자 수송층 상에 전자 주입층을 직접적으로 형성하기 위한 제1 전자 수송층 상으로 직접적으로, 알칼리 금속 할라이드를 방출시키기 위한 제2 증착 공급원 및 희토류 금속 및/또는 알칼리 토금속인 제2 영가 금속을 방출시키기 위한 제3 증착 공급원
을 사용하는 방법을 제공하며,
여기서 희토류 금속 및/또는 알칼리 토금속인 제2 영가 금속은 전자 주입층 내의 알칼리 할라이드를 제1 영가 알칼리 금속으로 환원시키고, 수득된 제1 영가 알칼리 금속은 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물 내로 확산된다.
다양한 구현예에 따르면, 본 발명은
- 제1 전자 수송층 형성용 유기 포스핀 매트릭스 화합물을 방출시키기 위한 제1 증착 챔버 내에 배열된 제1 증착 공급원, 및
- 전자 수송층 상에 전자 주입층을 직접적으로 형성하기 위한 제1 전자 수송층 상으로 직접적으로, 알칼리 금속 할라이드를 방출시키기 위한 제2 증착 챔버 내의 제2 증착 공급원 및 희토류 금속 및/또는 알칼리 토금속인 제2 영가 금속을 방출시키기 위한 제2 증착 챔버 내의 제3 증착 공급원
을 사용하는 방법을 제공하며,
여기서 희토류 금속 및/또는 알칼리 토금속인 제2 영가 금속은 전자 주입층 내의 알칼리 할라이드를 제1 영가 알칼리 금속으로 환원시키고, 수득된 제1 영가 알칼리 금속은 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물 내로 확산된다.
다양한 구현예에 따르면, 본 방법은 추가로, 애노드 전극 상에, 방출층, 및 정공 주입층 형성, 정공 수송층 형성, 전자 차단층 형성 또는 정공 차단층 형성으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 층을 상기 애노드 전극과 제1 전자 수송층 사이에 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, 본 방법은 추가로, 유기 전계발광 장치, 바람직하게는 유기 발광 다이오드(OLED)의 형성 단계들을 포함할 수 있으며, 여기서
- 기판 상에 제1 애노드 전극을 형성하며,
- 상기 제1 애노드 전극 상에 방출층을 형성하며,
- 상기 방출층 상에 전자 수송층을 형성하는 단계, 바람직하게는 제1 전자 수송층을 상기 방출층 상에 형성하며,
- 상기 제1 전자 수송층 상에 전자 주입층을 직접적으로 형성하고,
- 마지막으로, 그 위에 캐소드 전극을 형성하며,
- 선택적인 정공 주입층, 정공 수송층 및 정공 차단층을 상기 제1 애노드 전극과 상기 방출층 사이에 해당 순서로 형성한다.
다양한 구현예에 따르면, 유기 전계발광 장치, 바람직하게는 OLED는 하기 층 구조를 가질 수 있으며, 여기서 층들은 하기 순서를 가진다:
애노드, 제1 정공 수송층, 제2 정공 수송층, 방출층, 선택적인 제2 전자 수송층, 제1 전자 수송층, 전자 주입층 또는 이러한 전자 주입층을 포함하는 중간층, 및 캐소드.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 본 출원 전체에 걸쳐 기재된 임의의 구현예에 따른 하나 이상의 유기 전계발광 장치를 포함하는 전자 장치를 제공하며, 바람직하게는 전자 장치는 본 출원 전체에 걸쳐 기재된 구현예들 중 하나의 구현예에서 유기 전계발광 장치, 바람직하게는 유기 발광 다이오드를 포함한다. 보다 바람직하게는, 전자 장치는 디스플레이 장치이다.
다양한 구현예에 따르면, 전자 장치는 디스플레이 장치, 발광 장치, 박막 트랜지스터, 배터리 또는 광전지, 및 바람직하게는 발광 다이오드일 수 있다.
이하, 구현예들은 실시예를 참조로 하여 보다 상세히 예시된다. 그러나, 본 개시내용은 하기 실시예에 제한되지 않는다.
이들 및/또는 다른 양태들 및 이점들은 첨부된 도면과 함께 예시적인 구현예들의 하기 설명으로부터 명백해지고 보다 쉽게 이해될 것이며, 도면에서:
도 1은 방출층, 제1 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함하는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이며;
도 2는 방출층, 2개의 전자 수송층들 및 제1 전자 주입층을 포함하는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이며;
도 3은 방출층 및 3개의 전자 수송층들을 포함하는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED의 도식적인 단면도이며;
도 4는 방출층, 2개의 전자 주입층들 및 3개의 전자 수송층들을 포함하는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED의 도식적인 단면도이며;
도 5는 방출층, 전자 주입층 및 1개의 전자 수송층을 포함하는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이며;
도 6은 방출층, 전자 주입층 및 2개의 전자 수송층들을 포함하는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이고;
도 7은 방출층, 2개의 전자 주입층들 및 2개의 전자 수송층들을 포함하는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED의 도식적인 단면도이다.
도 1은 방출층, 제1 전자 수송층 및 전자 주입층을 포함하는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이며;
도 2는 방출층, 2개의 전자 수송층들 및 제1 전자 주입층을 포함하는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이며;
도 3은 방출층 및 3개의 전자 수송층들을 포함하는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED의 도식적인 단면도이며;
도 4는 방출층, 2개의 전자 주입층들 및 3개의 전자 수송층들을 포함하는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED의 도식적인 단면도이며;
도 5는 방출층, 전자 주입층 및 1개의 전자 수송층을 포함하는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이며;
도 6은 방출층, 전자 주입층 및 2개의 전자 수송층들을 포함하는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 도식적인 단면도이고;
도 7은 방출층, 2개의 전자 주입층들 및 2개의 전자 수송층들을 포함하는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 OLED의 도식적인 단면도이다.
이하, 예시적인 양태를 상세히 설명하도록 하며, 첨부된 도면에는 본 발명의 실시예가 예시되어 있으며, 여기서, 도면 전체에 걸쳐 유사한 참조 번호는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 이하, 도면을 참조하여 양태를 설명하기 위해 예시적인 구현예가 하기와 같이 설명된다.
본원에서, 제1 구성 요소가 제2 구성 요소 "상에" 형성 또는 배치되는 것으로 언급될 때, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소 상에 직접 배치될 수 있거나, 또는 하나 이상의 다른 구성 요소가 그 사이에 배치될 수 있다. 제1 구성 요소가 제2 구성 요소 "상에 직접적으로" 형성되거나 배치되는 것으로 언급될 때는, 그 사이에는 다른 구성 요소가 배치되지 않는다.
용어 "개재되어 접촉하는"은, 중간에 있는 층이 2개의 인접한 층들과 직접 접촉해 있는 3개 층들의 배치를 지칭한다.
구현예에 따른 유기 발광 다이오드는 애노드 층, 하나 이상의 제1 전자 수송층, 전자 주입층, 캐소드 층 및 방출층을 포함할 수 있다.
도 1은 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 방출층(150), 전자 수송층(ETL)(161) 및 전자 주입층(180)을 포함하며, 이로써, 제1 전자 수송층(161)이 방출층(150) 상에 직접적으로 배치되고, 전자 주입층(180)은 제1 전자 수송층(161) 상에 직접적으로 배치된다.
도 2는 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 전자 주입층(180), 방출층(150), 및 제1 전자 수송층(161) 및 제2 전자 수송층(162)을 포함하는 전자 수송층 스택(ETL)(160)을 포함하며, 이로써, 제2 전자 수송층(162)이 방출층(150) 상에 직접적으로 배치된다. 따라서, 제1 전자 수송층(ETL)(161)은 전자 주입층(EIL)(180)과 직접 접촉해 있다. 제2 전자 수송층(ETL)(162)은 제1 전자 수송층(ETL)(161)과 방출층(EML)(150) 사이에 배열된다.
도 3은 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 방출층(EML)(150), 전자 주입층(EIL)(180), 및 제1 전자 수송층(ETL)(161), 제2 전자 수송층(ETL)(162) 및 제3 전자 수송층(ETL)(163)을 포함하는 전자 수송층 스택(ETL)(160)을 포함하며, 이로써, 제2 전자 수송층(ETL)(162)이 제1 전자 수송층(ETL)(161) 상에 직접적으로 배치되고, 제3 전자 수송층(ETL)(163)이 제2 전자 수송층(ETL)(162) 상에 직접적으로 배치된다. 따라서, 제1 전자 수송층(ETL)(161)은 전자 주입층(EIL)(180)과 직접 접촉해 있다. 제2 전자 수송층(ETL)(162)은 제1 전자 수송층(ETL)(161)과 제3 전자 수송층(ETL)(163) 사이에 배열된다. 제3 전자 수송층(ETL)(163)은 제2 전자 수송층(ETL)(162)과 방출층(EML)(150) 사이에 배열된다.
도 4는 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 방출층(EML)(150), 제1 전자 주입층(EIL)(182) 및 제2 전자 주입층(EIL)(185), 및 제1 전자 수송층(ETL)(161), 제2 전자 수송층(ETL)(162) 및 제3 전자 수송층(ETL)(163)을 포함하는 전자 수송층 스택(ETL)(160)을 포함하며, 이로써, 제2 전자 수송층(162)(ETL)이 제1 전자 수송층(ETL)(161) 상에 직접적으로 배치되고, 제3 전자 수송층(ETL)(163)이 제2 전자 수송층(ETL)(162) 상에 직접적으로 배치된다. 제1 전자 수송층(ETL)(161)은 제2 전자 주입층(EIL)(185)과 직접 접촉해 있다. 제2 전자 주입층(EIL)(185)은 제1 전자 주입층(EIL)(182)과 제1 전자 수송층(ETL)(161) 사이에 배열된다. 제2 전자 수송층(ETL)(162)은 제1 전자 수송층(ETL)(161)과 제3 전자 수송층(ETL)(163) 사이에 배열되고, 제3 전자 수송층(ETL)(163)은 제2 전자 수송층(ETL)(162)과 방출층(EML)(150) 사이에 배열된다.
도 5는 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 기판(110), 애노드 전극(120), 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 방출층(EML)(150), 1개의 제1 전자 수송층(ETL)(161), 전자 주입층(EIL)(180) 및 캐소드 전극(190)을 포함한다. 제1 전자 수송층(ETL)(161)은 식 I의 화합물 및 제1 영가 알칼리 금속을 포함한다. 제2 전자 수송층(ETL)(162)은 EML(150) 상에 직접적으로 형성된다.
도 6은 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 기판(110), 애노드 전극(120), 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 방출층(EML)(150), 제1 전자 수송층(ETL)(161) 및 제2 전자 수송층(ETL)(162)의 전자 수송층 스택(ETL)(160), 전자 주입층(EIL)(180) 및 캐소드 전극(190)을 포함한다. 제2 전자 수송층(ETL)(162)은 애노드(120)에 더 근접하게 배열되고, 제1 전자 수송층(ETL)(161)은 캐소드(190)에 더 근접하게 배열된다. 제1 전자 수송층은 식 I의 화합물 및 제1 영가 알칼리 금속을 포함한다.
도 7은 예시적인 구현예에 따른 유기 발광 다이오드(100)의 도식적인 단면도이다. OLED(100)는 기판(110), 애노드 전극(120), 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 방출층(EML)(150), 전자 수송층 스택(ETL)(160), 제1 전자 주입층(EIL)(182), 제2 전자 주입층(EIL)(185) 및 캐소드 전극(190)을 포함한다. 전자 수송층 스택(ETL)(160)은 제1 전자 수송층(ETL)(161) 및 제2 전자 수송층(ETL)(162)을 포함한다. 제2 전자 수송층(ETL)(162)은 방출층(EML)(150) 상에 직접적으로 형성된다. 제1 전자 수송층(ETL)(162)은 식 I의 화합물 및 제1 영가 알칼리 금속을 포함한다.
기판은 애노드(120) 아래 또는 캐소드(190) 위에 추가로 배치될 수 있다. 기판은 일반적인 유기 발광 다이오드에 사용되는 기판일 수 있고, 강한 기계적 강도, 열적 안정성, 투명도, 표면 매끄러움, 취급 용이성 및 내수성을 가진 유리 기판 또는 투명한 플라스틱 기판일 수 있다.
정공 주입층(130)은 정공 수송층(140)에 사용되는 유기 물질 및 애노드로서 ITO들 애노드로서 계면 특성을 개선할 수 있고, 비-평면화된 ITO 상에 적용될 수 있으며, 따라서 ITO의 표면을 평탄화시킬 수 있다. 예를 들어, 정공 주입층(130)은, 정공 수송층(140)의 HOMO와 애노드로서 ITO의 일함수의 차이를 조정하기 위해 정공 수송층(140)의 HOMO와 ITO의 일함수 사이에서 특히 바람직한 전도성을 가진 물질을 포함할 수 있으며, 이들은 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속 및 알칼리 금속 할라이드이다.
정공 수송 영역이 정공 주입층(130)을 포함하는 경우, 상기 정공 주입층은 여러가지 방법들 중 임의의 방법, 예를 들어, 진공 증착, 스핀 코팅, 캐스팅, Langmuir-Blodgett(LB) 방법 등에 의해 애노드(120) 상에 형성될 수 있다.
정공 주입층이 진공 증착을 사용하여 형성되는 경우, 진공 증착 조건은, 정공 주입층을 형성하는 데 사용되는 물질, 및 형성되는 정공 주입층의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 다양할 수 있고, 예를 들어 진공 증착은 약 100℃ 내지 약 500℃의 온도, 약 10-8 torr 내지 약 10-3 torr의 압력 및 약 0.01 내지 약 100 Å/sec의 증착 속도에서 수행될 수 있으나, 증착 조건은 이로 한정되지 않는다.
정공 주입층이 스핀 코팅을 사용하여 형성되는 경우, 코팅 조건은 정공 주입층을 형성하는 데 사용되는 물질, 및 형성되는 정공 주입층의 요망되는 구조 및 열적 특성에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 코팅 속도는 약 2000 rpm 내지 약 5000 rpm의 범위일 수 있고, 코팅 후 용매를 제거하기 위한 열 처리가 수행되는 온도는 약 80℃ 내지 약 200℃의 범위일 수 있으나, 코팅 조건은 이로 한정되지 않는다.
정공 수송층 및 전자 차단층의 형성 조건은 정공 주입층에 대한 상기 기재된 형성 조건을 기반으로 한정될 수 있다.
정공 수송 영역의 두께는 약 100 Å 내지 약 10000 Å, 예를 들어 약 100 Å 내지 약 1000 Å일 수 있다. 정공 수송 영역이 정공 주입층 및 정공 수송층을 포함하는 경우, 정공 주입층의 두께는 약 100 Å 내지 약 10,000 Å, 예를 들어 약 100 Å 내지 약 1000 Å일 수 있고, 정공 수송층의 두께는 약 50 Å 내지 약 2,000 Å, 예를 들어 약 100 Å 내지 약 1500 Å일 수 있다. 정공 수송 영역, HIL 및 HTL의 두께가 이들 범위 내에 있는 경우, 작동 전압의 실질적인 증가 없이 만족할만한 정공 수송 특징이 수득될 수 있다.
방출층의 두께는 약 100 Å 내지 약 1000 Å, 예를 들어 약 200 Å 내지 약 600 Å일 수 있다. 방출층의 두께가 이들 범위 내에 있는 경우, 방출층은 동작 전압의 실질적인 증가 없이 개선된 방출 특징을 가질 수 있다.
다음, 전자 수송 영역은 방출층 상에 증착된다.
전자 수송 영역은 제2 전자 수송층, 제1 전자 수송층 및 전자 주입층 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
전자 수송층의 두께는 약 20 Å 내지 약 1000 Å, 예를 들어 약 30 Å 내지 약 300 Å일 수 있다. 전자 수송층의 두께가 이들 범위 내에 있는 경우, 전자 수송층은 동작 전압의 실질적인 증가 없이 개선된 전자 수송 보조 능력을 가질 수 있다.
전자 수송층의 두께는 약 100 Å 내지 약 1000 Å, 예를 들어 약 150 Å 내지 약 500 Å일 수 있다. 전자 수송층의 두께가 이들 범위 내에 있는 경우, 전자 수송층은 동작 전압의 실질적인 증가 없이 만족할 만한 전자 수송 능력을 가질 수 있다.
또한, 전자 수송 영역은, 애노드로부터 전자의 주입을 촉진할 수 있는 전자 주입층(EIL)을 포함할 수 있다.
EIL의 두께는 약 1 Å 내지 약 100 Å, 또는 약 3 Å 내지 약 90 Å일 수 있다. 전자 주입층의 두께가 이들 범위 내에 있는 경우, 전자 주입층은 동작 전압의 실질적인 증가 없이 만족할 만한 전자 주입 능력을 가질 수 있다.
애노드는 유기층 상에 증착될 수 있다. 애노드용 물질은 낮은 일함수를 가진 금속, 합금 또는 전기 전도성 화합물 또는 이들의 조합일 수 있다. 애노드(150)용 물질의 구체적인 예는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등일 수 있다. 상부 방출 발광 장치를 제조하기 위해, 애노드(150)는 예를 들어, 인듐 주석 옥사이드(ITO) 또는 인듐 아연 옥사이드(IZO)로부터 광-투과성 전극으로서 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 유기 전계발광 장치의 제조 방법을 제공하며, 상기 제조 방법은
- 애노드 전극(120) 상에, 정공 주입층(130), 정공 수송층(140), 선택적인 전자 차단층, 방출층(150), 선택적인 제2 전자 수송층(162), 제1 전자 수송층(161), 전자 주입층(180) 및 캐소드(190)가 해당 순서로 증착되거나; 또는
- 상기 층들은 캐소드(190)로부터 출발하여 반대의 순서로 증착된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 유기 전계발광 장치의 제조 방법을 제공하며, 상기 제조 방법은
- 애노드 전극(120) 상에, 정공 주입층(130), 정공 수송층(140), 선택적인 전자 차단층, 방출층(150), 선택적인 제2 전자 수송층(162), 제1 전자 수송층(161), 제2 전자 주입층(182), 제1 전자 주입층(185) 및 캐소드(190)가 해당 순서로 증착되거나; 또는
- 상기 층들은 캐소드(190)로부터 출발하여 반대의 순서로 증착된다.
이하, 구현예는 실시예를 참조로 하여 보다 상세히 예시된다. 그러나, 본 개시내용은 하기 실시예에 제한되는 것이 아니다.
유기 전계발광 장치의 일반적인 제작 절차
OLED를, 유기 포스핀 화합물, 바람직하게는 식 I의 화합물을 유기 전계발광 장치의 전자 수송층에서 이용하는 기술적인 이득을 나타내기 위해 제조하였다.
유기 포스핀 화합물을 WO2013079217A1, WO2015052284A1, WO2016162440A1, EP15195877.4 및 EP16164871.2에 기재된 바와 같이 합성할 수 있다.
상부 방출 장치
상부 방출 장치, 실시예 1 내지 18 및 비교예 1 내지 3에 있어서, 유리를 50 mm x 50 mm x 0.7 mm의 크기로 절단하고, 이소프로필 알코올을 이용하여 5분 동안, 그런 다음 순수한 물로 5분 동안 초음파 세척하고, 다시 UV 오존으로 30분 동안 세척하였다. 100 nm 은을 10-7 mbar의 초고 진공(ultra-high vacuum)에서 0.01 내지 1 Å/s의 속도로 증착시킴으로써 유리 상에서 애노드 전극을 형성한다.
그런 다음, 92 부피%의 비페닐-4-일(9,9-다이페닐-9H-플루오렌-2-일)-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-아민 (CAS 1242056-42-3) 및 8 부피%의 2,2',2''-(사이클로프로판-1,2,3-트릴리덴)트리스(2-(p-시아노테트라플루오로페닐)아세토니트릴)를 애노드 상에 진공 증착시켜, 두께가 10 nm인 HIL을 형성한다. 그런 다음, 비페닐-4-일(9,9-다이페닐-9H-플루오렌-2-일)-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-아민을 HIL 상에 진공 증착시켜, 두께가 121 nm인 HTL을 형성한다. 그런 다음, N,N-비스(4-(다이벤조[b,d]푸란-4-일)페닐)-[1,1':4',1''-터페닐]-4-아민을 HTL의 상부 상에 직접적으로 배치하여, 두께가 5 nm인 EBL을 형성한다.
호스트로서 97 부피%의 2-(10-페닐-9-안트라세닐)-벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 및 WO2015-174682에 기재된 3 부피%의 청색 이미터 도판트를 EBL 상에 증착시켜, 두께가 20 nm인 청색-발광 EML을 형성한다.
그런 다음, 6 nm 2,4-다이페닐-6-(4',5',6'-트리페닐-[1,1':2',1'':3'',1''':3''',1''''-퀸쿼페닐]-3''''-일)-1,3,5-트리아진(CAS 2032364-64-8, WO 2016171358)을 방출층 상에 직접적으로 증착시킴으로써 정공 차단층을 형성한다.
그런 다음, 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 2에 따른 제1 전자 수송 매트릭스 화합물을 정공 차단층 상에 직접적으로 증착시킴으로써 전자 수송층을 형성한다.
제1 전자 수송층은 알칼리 유기 복합체를 추가로 포함할 수 있으며, 실시예 12 내지 18을 참조한다. 이 경우, 제1 매트릭스 화합물은 제1 증착 공급원으로부터 증착되고, 제2 증착 공급원으로부터의 알칼리 유기 복합체는 정공 차단층 상에 직접적으로 증착된다. 제1 전자 수송층의 조성 및 두께는 표 1 내지 표 3으로부터 취할 수 있다.
그런 다음, 전자 주입층은 제1 증착 공급원으로부터의 제1 금속의 할라이드 및 제2 증착 공급원으로부터의 제2 금속을 제1 전자 수송층 상에 직접적으로 증착시킴으로써 제1 전자 수송층 상에 증착된다. 조성 및 두께는 표 1 내지 표 3으로부터 취할 수 있다.
그런 다음, 캐소드 층은 10-7 mbar의 초고 진공에서 증발된다. 따라서, 하나 또는 몇몇의 금속의 열적 단일 공동-증발은 두께가 5 내지 1000 nm인 균질한 캐소드 전극을 발생시키기 위해 0, 1 내지 10 nm/s(0.01 내지 1 Å/s)의 속도에서 수행된다. 캐소드 층은 12 nm Mg:Ag(15:85 부피%)를 전자 주입층 상에 직접적으로 증착시킴으로써 형성된다.
그런 다음, 60 nm 비페닐-4-일(9,9-다이페닐-9H-플루오렌-2-일)-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-아민을 캐소드 층 상에 직접적으로 증착시킨다.
OLED 스택은 유리 슬라이드로 장치를 봉지함으로써 주변 조건으로부터 보호된다. 그렇게 함으로써, 추가적인 보호를 위한 게터 물질을 포함하는 캐비티가 형성된다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명의 실시예의 성능을 평가하기 위해, 전류 효율은 주위 조건(20℃) 하에서 측정된다. 전류 전압 측정은 Keithley 2400 소스 미터를 사용하여 수행되고, V로 기록된다. 하부 방출 장치의 경우 10 mA/cm2 및 상부 방출 장치의 경우 10 mA/cm2에서, Instrument Systems의 교정 분광계(calibrated spectrometer) CAS140이 칸델라의 CIE 좌표 및 휘도 측정을 위해 사용된다. 하부 방출 장치의 수명 LT는 Keithley 2400 소스 미터를 사용하여 주변 조건(20℃) 및 10 mA/cm2에서 측정하고 몇 시간 후에 기록된다.
하부 방출 장치에서, 방출은 주로 랑베르(Lambertian)이고, 외부 양자 효율(EQE) 퍼센트로 정량화된다. 효율 EQE를 확인하기 위해, 장치의 광 출력%가 10 mA/cm2에서 보정된 포토다이오드를 사용하여 측정된다.
상부 방출 장치에서, 방출은 포워드 방향(forward directed)이며, 비-랑베르이고, 또한 미세구멍(micro-cavity)에 고도로 의존한다. 따라서, 효율 EQE를 확인하기 위해, 장치의 광 출력%가 10 mA/cm2에서 보정된 포토다이오드를 사용하여 측정된다.
본 발명의 기술적 효과
표 1에, 상부 방출 OLED에 대한 결과가 나타나 있으며, 여기서 전자 주입층은 서로 다른 조성물들을 가진다. 제1 전자 수송층은 31 nm 유기 포스핀 화합물 Vu로부터 형성된다.
비교예 1에서, 전자 주입층은 1.3 nm KI를 포함한다. 동작 전압은 6 V이며, cd/A 효율은 5 cd/A이고, EQE 효율은 8.8%이다.
비교예 2에서, 전자 주입층은 1.3 nm Yb를 포함한다. 동작 전압은 >5 V에서 매우 높으며, 따라서 효율은 측정되지 않았다.
실시예 1에서, 전자 주입층은 Yb와 KI의 물리적 혼합물을 포함하며, 두께가 2 nm이다. 동작 전압은 3.8 V에서 상당히 감소된다. cd/A 효율은 4.7 cd/A이고, EQE 효율은 9.2%까지 개선된다.
실시예 2에서, 전자 주입층은 Yb 및 RbI를 포함하며, 두께가 2 nm이다. 동작 전압은 3.7 V에서 낮고, 효율은 6.4 cd/A 및 12.6% EQE까지 더 개선된다.
실시예 3에서, 전자 주입층은 Eu 및 KI를 포함하며, 두께가 2 nm이다. 동작 전압은 4.3 V에서 낮고, 효율은 4.7 cd/A 및 9.2% EQE이다.
실시예 4에서, 전자 주입층은 Ba 및 KI를 포함하며, 두께가 2 nm이다. 동작 전압은 4.5 V에서 낮고, 효율은 4.5 cd/A 및 8.8% EQE이다.
표 2에, 제1 전자 수송층에서 다양한 매트릭스 화합물들에 대한 결과가 나타나 있다.
비교예 3에서, 제1 전자 수송층은 Alq3를 포함한다. 동작 전압은 7.3 V이고, 효율은 3.7 cd/A 및 6.1 %EQE이다.
실시예 5에서, 유기 포스핀 화합물 Vy가 사용된다. 동작 전압은 4.1 V까지 상당히 감소되고, 효율은 5.9 cd/A 및 11.6% EQE까지 상당히 개선된다.
실시예 6 및 8에서, 2개 이상의 유기 포스핀 화합물들이 사용되고, 동작 전압은 각각 3.6 V 및 3.35 V까지 보다 더 감소된다. 효율은 유기 포스핀 화합물 Vu의 경우 6.3 cd/A 및 12.9% EQE까지 더욱 더 개선되고, 유기 포스핀 화합물 Vv의 경우 7.3 cd/A 및 14.7% EQE까지 더욱 더 개선된다.
실시예 7 및 10에서, 전자 주입층은, KI로부터 형성되고 제1 전자 수송층과 직접 접촉해 있는 제1 전자 주입층을 포함하고, 제2 전자 주입층은 Yb로부터 형성되고, 제1 전자 주입층과 직접 접촉해 있다. 동작 전압은 매우 낮고, 효율은 높다.
실시예 9에서, 제1 전자 수송층의 이러한 두께는 1.8 nm로부터 3 nm까지 증가된다. 동작 전압은 3.4 V에서 여전히 낮고, 효율은 6.5 cd/A 및 13.3% EQE에서 높은 채로 유지된다.
실시예 11에서, 전자 주입층은 Yb로부터 형성되며 제1 전자 수송층과 직접 접촉해 있는 제1 전자 주입층; 및 KI로부터 형성되며 제1 전자 주입층과 직접 접촉해 있는 제2 전자 주입층을 포함한다. 동작 전압은 낮고, 효율은 높다.
요약하자면, 낮은 동작 전압 및 높은 효율은, 1개의 전자 주입층이 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속을 포함하고 나머지 다른 전자 주입층이 알칼리 금속 할라이드를 포함하는 한, 제1 전자 수송층과 직접 접촉해 있는 전자 주입층의 조성과는 독립적으로 달성될 수 있다.
표 3에, 알칼리 유기 복합체를 추가로 포함하는 제1 전자 수송층에 대한 결과가 나타나 있다.
실시예 12에서, 트리아진 화합물은 유기 포스핀 화합물 Vv로 대체된다. 동작 전압은 3.5 V까지 실질적으로 개선된다. 효율은 7.9 cd/A 및 16.3% EQE에서 더 개선된다.
실시예 13에서, 유기 포스핀 화합물 Vu가 사용된다. 동작 전압은 3.5V이고, 효율은 7.8 cd/A 및 16.8% EQE이다.
실시예 14에서, 알칼리 유기 복합체 Li-1(리튬 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트)이 LiQ 대신 사용된다. 동작 전압은 3.2 V까지 더 감소되고, 효율은 7.5 cd/A 및 16.2% EQE에서 높은 채로 유지된다.
실시예 15에서, KI는 RbI로 대체된다. 동작 전압은 3.5 V에서 여전히 낮고, 효율은 6.3 cd/A 및 13.2% EQE에서 높다.
실시예 16, 17 및 18에서, 동작 전압 및 효율에 미치는 전자 주입층의 효과를 시험한다. 제1 전자 수송층의 조성은 동일한 채로 유지된다.
실시예 16에서, 전자 주입층은 Yb와 KI의 물리적 혼합물을 포함한다. 동작 전압은 3.15 V이고, 효율은 8.8 cd/A 및 16.1% EQE이다.
실시예 17에서, 제1 전자 주입층은 KI를 포함하고, 제2 전자 주입층은 Yb를 포함한다. 제1 전자 주입층은 제1 전자 수송층과 직접 접촉해 있다. 제2 전자 주입층은 제1 전자 주입층과 직접 접촉해 있다. 동작 전압은 3.2 V이고, 효율은 8.6 cd/A 및 15.6% EQE에서 높다.
실시예 18에서, 제1 전자 주입층은 Yb를 포함하고, 제2 전자 주입층은 KI를 포함한다. 층들은 실시예 10에 기재된 바와 같이 배열된다. 동작 전압은 3.2 V이고, 효율은 8.8 cd/A 및 15.8% EQE이다.
요약하자면, 낮은 동작 전압 및 높은 효율의 이득은 제1 전자 수송층이 알칼리 유기 복합체를 포함하는 경우에 관찰된다.
본 발명이 현재 실용적인 예시적 구현예인 것과 함께 기재되어 있긴 하지만, 본 발명은 개시된 구현예에 제한되지 않으며, 이와는 대조적으로 첨부된 청구항의 사상 및 범위 내에 포함되는 다양한 변형 및 동등한 배치들을 망라하고자 하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 상기 언급된 구현예는 예시적일 뿐 본 발명을 임의의 방식으로 제한하려는 것이 아님을 이해해야 한다.
Claims (15)
- 애노드 층, 하나 이상의 전자 수송층, 전자 주입층, 캐소드 층 및 방출층을 포함하는 유기 전계발광 장치로서,
여기서,
상기 방출층은 상기 애노드 층과 상기 캐소드 층 사이에 배열되며,
적어도 제1 전자 수송층 및 상기 전자 주입층은 상기 방출층과 상기 캐소드 층 사이에 배열되며,
상기 전자 주입층은 상기 제1 전자 수송층에 직접 접촉하도록 배열되고,
상기 제1 전자 수송층은 상기 애노드 층에 더 가까이 배열되고, 상기 전자 주입층은 상기 캐소드 층에 더 가까이 배열되며,
적어도 제1 전자 수송층은
- 유기 포스핀 매트릭스 화합물, 및
- 제1 영가(zero-valent) 알칼리 금속
을 포함하고;
전자 주입층은
- 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속의 제2 영가 금속, 및
- 알칼리 금속 할라이드
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유기 전계발광 장치. - 제1항에 있어서,
상기 전자 수송층의 제1 영가 알칼리 금속 및 상기 전자 주입층의 알칼리 금속 할라이드의 알칼리 금속이 동일한, 유기 전계발광 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 전자 수송층이 제1 영가 알칼리 금속의 전계 균등분포(gradient distribution)를 포함하고,
바람직하게는 상기 전자 수송층의 제1 영가 알칼리 금속의 농도가 상기 전자 주입층 방향으로 증가하는, 유기 전계발광 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 주입층이 알칼리 금속 할라이드의 전계 균등분포를 포함하고,
바람직하게는 상기 전자 주입층 내의 알칼리 금속 할라이드의 농도가 전자 수송층 방향으로 증가하는, 유기 전계발광 장치. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 주입층이
- 알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속인 제2 영가 금속과
- 알칼리 금속 할라이드
의 혼합물을 포함하는, 유기 전계발광 장치. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 영가 알칼리 금속이 Li, Na, K 및 Rb로부터 선택되고, 가장 바람직한 K 또는 Rb로부터 선택되는, 유기 전계발광 장치. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
알칼리 토금속 및/또는 희토류 금속인 제2 영가 금속이 Mg, Ca, Sr, Ba, Yb, Sm, Eu, Nd, Tb, Gd, Ce, La로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 Mg, Ca, Ba, Yb, Sm 또는 Eu로부터 선택되는, 유기 전계발광 장치. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기 포스핀 매트릭스 화합물이 하나 이상의 P=X 기를 포함하며, 여기서 X가 O, S 또는 Se이고, 바람직하게는 X가 O인, 유기 전계발광 장치. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기 포스핀 매트릭스 화합물의 분자량이 ≥ 400 g/mol 내지 ≤ 1800 g/mol인, 유기 전계발광 장치. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기 포스핀 매트릭스 화합물이 하기 기(group)들로부터 선택되는 하나 이상의 기를 포함하는, 유기 전계발광 장치:
- 트리아진,
- 피리미딘,
- C10 내지 C40 아릴로서, 여기서 2개 이상의 고리들이 아넬화되고(annelated), 바람직하게는 나프탈렌, 안트라센, 퀴노잘린, 아크리딘, 벤조 아크리딘 및/또는 다이벤조 아크리딘으로부터 선택됨, 및
- C3 내지 C40 헤테로아릴로서, 여기서 2개 이상의 고리들이 아넬화됨. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기 포스핀 매트릭스 화합물이 식 I의 화합물인, 유기 전계발광 장치:
상기 식 I에서:
X는 O, S, Se로부터 선택되며;
R1 및 R2는 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴, 또는 치환된 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 치환된 또는 비치환된 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-다이-일 기와 가교되며;
C1 내지 C12 알킬 상의 치환기는 C6 내지 C18 아릴로부터 선택되고, C6 내지 C20 아릴 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 또는 C1 내지 C12 헤테로알킬로부터 선택되고;
A1은 치환된 또는 비치환된 C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C40 아릴, 치환된 또는 비치환된 C3 내지 C40 헤테로아릴이며,
C1 내지 C12 알킬 상의 치환기는 C6 내지 C18 아릴로부터 선택되고, C6 내지 C40 아릴 및/또는 C3 내지 C40 헤테로아릴 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 또는 C1 내지 C12 헤테로알킬로부터 선택됨;
또는
A1은 식 (II)로부터 선택되며:
상기 식 (II)에서,
R3은 C1 내지 C8 알칸-다이-일, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌, 또는 치환된 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 또는 C1 내지 C12 헤테로알킬로부터 선택되거나;
또는
A1은 식 (III)으로부터 선택되며:
상기 식 (III)에서:
n은 0 또는 1로부터 선택되며;
m은 1 또는 2로부터 선택되며;
o는 1 또는 2로부터 선택되며;
o가 2인 경우, m은 1이며;
Ar1은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌 또는 치환된 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴렌 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬 및/또는 C1 내지 C12 헤테로알킬로부터 선택되며;
Ar2는 치환된 또는 비치환된 C10 내지 C40 아릴렌 또는 치환된 또는 비치환된 C3 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C10 내지 C40 아릴렌 또는 C3 내지 C40 헤테로아릴렌 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬, C1 내지 C12 헤테로알킬, OH, CN 및/또는 할로겐으로부터 선택되고;
R4는 H, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 또는 치환된 또는 비치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴 또는 C3 내지 C20 헤테로아릴 상의 치환기는 C1 내지 C12 알킬, C1 내지 C12 헤테로알킬, C6 내지 C20 아릴, C5 내지 C20 헤테로아릴, OH, CN 및/또는 할로겐으로부터 선택됨. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
- Ar1은 치환된 C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며, C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되며;
- Ar2는 치환된 C10 내지 C40 아릴렌 및/또는 치환된 C3 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며, C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 C3 내지 C40 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되고;
- 바람직하게는 Ar1은 치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C6 알킬 및/또는 C1 내지 C6 헤테로알킬기로 치환되며;
Ar2는 치환된 C10 내지 C40 아릴렌 및/또는 치환된 C3 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 C3 내지 C40 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C6 알킬 및/또는 C1 내지 C6 헤테로알킬기로 치환되고;
- 보다 바람직하게는 Ar1은 치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 치환된 C3 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 C3 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C4 알킬 및/또는 C1 내지 C4 헤테로알킬기로 치환되고;
Ar2는 치환된 C10 내지 C40 아릴렌 및/또는 치환된 C3 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며,
C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 C3 내지 C40 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C4 알킬 및/또는 C1 내지 C4 헤테로알킬기로 치환됨. - 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
식 (I)의 화합물이 하기 식들에 따른 화합물들로부터 선택되는, 유기 전계발광 장치:
- 식 Va 내지 식 Vz:
; 또는
- 식 Vg 내지 식 Vx:
, 또는
- 식 Vy, Vy1, Vz:
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
전자 장치가 디스플레이 장치, 발광 장치, 박막 트랜지스터, 배터리 또는 광전지, 바람직하게는 발광 다이오드인, 유기 전계발광 장치. - 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 유기 전계발광 장치의 적어도 제1 전자 수송층 및 전자 주입층의 제조 방법으로서,
상기 제조 방법은
- 유기 포스핀 매트릭스 화합물을 포함하는 제1 전자 수송층을 형성하는 단계; 및
- 알칼리 금속 할라이드 및 희토류 금속 및/또는 알칼리 토금속인 제2 영가 금속을 포함하는 전자 주입층을 상기 제1 전자 수송층 상에 직접적으로 형성하는 단계
를 포함하고,
희토류 금속 및/또는 알칼리 토금속인 상기 제2 영가 금속은 알칼리 할라이드를 제1 영가 알칼리 금속으로 환원시키고,
수득된 상기 제1 영가 알칼리 금속은 상기 제1 전자 수송층의 유기 포스핀 매트릭스 화합물 내로 확산되는, 제조 방법.
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