KR20210001240A - Organic electroluminescent device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정공수송 보조층과 발광층 사이에, 당해 정공수송 보조층 재료와 발광층 재료가 혼합된 유기 기능층을 별도로 구비함으로써, 높은 발광효율, 낮은 구동전압 및 장수명 등을 동시에 발휘하는 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다. The present invention is an organic electroluminescent device that simultaneously exhibits high luminous efficiency, low driving voltage, and long life, by separately providing an organic functional layer in which the hole transport auxiliary layer material and the light emitting layer material are mixed between the hole transport auxiliary layer and the light emitting layer. Can provide.
1965년 안트라센 단결정을 이용한 청색 전기발광으로 이어진 유기 전계발광 (electroluminescent, EL) 소자 (이하, 간단히 '유기 EL 소자'로 칭함)에 대한 연구가 이어져 오다가, 1987년 탕(Tang)에 의하여 정공층(NPB)과 발광층(Alq3)으로 구성된 2층 적층 구조의 유기 EL 소자가 제안되었다. 이후 유기 EL 소자는 상용화를 위해 필요한 고효율, 장수명 특성을 구현하기 위해 소자 내에 정공주입 및 수송을 담당하는 유기층과 전자주입 및 수송을 담당하는 유기층, 정공과 전자의 결합에 의해 전계 발광이 일어나도록 유도하는 유기층 등과 같이 각각의 특징적이고, 세분화된 기능을 부여한 다층 적층 구조의 형태가 제안되었다. 다층 적층 구조의 도입은 유기 EL 소자의 성능을 상용화 특성까지 향상시켜, 1997년 차량용 라디오 디스플레이 제품을 시작으로 휴대용 정보표시기기 및 TV용 디스플레이 소자로까지 그 적용 범위를 확대시키려 하고 있다. In 1965, research on an organic electroluminescent (EL) device (hereinafter simply referred to as'organic EL device') followed by blue electroluminescence using an anthracene single crystal (hereinafter, simply referred to as'organic EL device') was continued, and in 1987 the hole layer was formed by Tang. An organic EL device having a two-layer stack structure composed of (NPB) and a light emitting layer (Alq 3 ) has been proposed. Afterwards, the organic EL device induces electroluminescence to occur by the combination of holes and electrons, an organic layer in charge of hole injection and transport, an organic layer in charge of electron injection and transport in the device in order to realize the high efficiency and long life characteristics required for commercialization. A form of a multi-layered structure with each characteristic and subdivided function, such as an organic layer, has been proposed. The introduction of a multi-layered structure improves the performance of organic EL devices to the commercialization characteristics, and is trying to expand its application range to portable information display devices and TV display devices, starting with radio display products for vehicles in 1997.
디스플레이의 대형화, 고해상도화의 요구는 유기 EL 소자의 고효율화, 장수명화의 과제를 부여하고 있다. 특히, 같은 면적에서 더 많은 화소 형성을 통해 구현되는 고해상도화의 경우 유기 EL 화소의 발광면적을 감소시키는 결과를 초래하여 수명을 감소시킬 수 밖에 없으며, 유기 EL 소자가 극복해야 할 가장 중요한 기술적 과제가 되었다. The demand for an increase in the size and resolution of a display places the problem of increasing the efficiency and longevity of organic EL devices. In particular, in the case of higher resolution realized through the formation of more pixels in the same area, it results in a reduction in the emission area of the organic EL pixels, which inevitably reduces the lifespan, and the most important technical problem that the organic EL device must overcome is Became.
유기 EL 소자는 두 전극에 전류, 또는 전압을 인가하면 양극에서는 정공이 유기물층으로 주입되고, 음극에서는 전자가 유기물층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어져 빛을 내게 된다. 이때, 유기 EL 소자는 형성된 엑시톤의 전자 스핀 종류에 따라 일중항 엑시톤이 발광에 기여하는 형광 EL 소자와 삼중항 엑시톤이 발광에 기여하는 인광 EL 소자로 구분될 수 있다. In the organic EL device, when a current or voltage is applied to two electrodes, holes are injected into the organic material layer from the anode and electrons are injected into the organic material layer from the cathode. When the injected holes and electrons meet, excitons are formed, and these excitons fall to the ground state to emit light. In this case, the organic EL device may be classified into a fluorescent EL device in which singlet excitons contribute to light emission and a phosphorescent EL device in which triplet excitons contribute to light emission according to the type of electron spin of the formed excitons.
전자와 정공의 재결합에 의해 형성되는 엑시톤의 전자 스핀은 일중항 엑시톤과 삼중항 엑시톤이 25%, 75%의 비율로 생성된다. 일중항 엑시톤에 의해 발광이 이루어지는 형광 EL 소자는 생성 비율에 따라 이론적으로 내부 양자 효율이 25%를 넘을 수 없으며, 외부 양자 효율은 5%가 한계로 받아들여 지고 있다. 삼중항 엑시톤에 의해 발광이 이루어지는 인광 EL 소자는 Ir, Pt와 같은 전이금속 중원자(heavy atoms)가 포함된 금속 착체 화합물을 인광 도판트로 사용했을 경우, 형광에 비해 최고 4배까지 발광 효율을 향상시킬 수 있다. The electron spin of excitons, which is formed by recombination of electrons and holes, generates singlet excitons and triplet excitons at a rate of 25% and 75%. Fluorescent EL devices that emit light by singlet excitons theoretically cannot exceed 25% of the internal quantum efficiency depending on the generation rate, and 5% of the external quantum efficiency is accepted as a limit. Phosphorescent EL devices that emit light by triplet excitons improve luminous efficiency up to 4 times compared to fluorescence when a metal complex compound containing heavy atoms of transition metals such as Ir and Pt is used as a phosphorescent dopant. I can make it.
상기와 같이 인광 EL 소자는 이론적인 사실을 근거로 발광효율 면에서 형광보다 높은 효율을 나타내지만, 녹색과 적색을 제외한 청색 인광소자에 있어서는 진청색의 색순도와 고효율의 인광 도판트 및 이를 만족시키는 넓은 에너지 갭의 호스트에 대한 개발수준이 미비하여 아직까지는 청색 인광소자가 상용화되지 못하고, 청색 형광소자가 제품에 사용되고 있다. As described above, phosphorescent EL devices exhibit higher luminous efficiency than fluorescence in terms of luminous efficiency based on theoretical facts, but in blue phosphorescent devices excluding green and red, a phosphorescent dopant with deep blue color purity and high efficiency and a wide energy satisfying the same Blue phosphorescent devices have not yet been commercialized due to insufficient development level for Gap hosts, and blue phosphorescent devices are being used in products.
전술한 유기 EL 소자의 특성을 향상시키기 위해 정공이 전자 전달층으로 확산되는 것을 방지하여 소자의 안정성을 증가시키기 위한 연구 결과가 보고되고 있다. 그러나, 현재까지 만족할만한 결과를 얻지 못하는 실정이다. In order to improve the characteristics of the organic EL device described above, research results have been reported for increasing the stability of the device by preventing holes from diffusing into the electron transport layer. However, to date, satisfactory results have not been obtained.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 정공수송 보조층 재료와 발광층 재료가 소정 비율로 혼합된 유기 기능층을 상기 정공수송 보조층과 발광층 사이에 별도로 구비함으로써 고효율, 저전압 및 장수명을 동시에 발휘하는 유기 EL 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above problems, and by separately providing an organic functional layer in which a hole transport auxiliary layer material and a light emitting layer material are mixed in a predetermined ratio between the hole transport auxiliary layer and the light emitting layer, high efficiency, low voltage and long life are achieved. It is an object of the present invention to provide an organic EL device exhibited at the same time.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 양극; 정공 수송 영역; 발광층; 전자 수송 영역 및 음극이 순차적으로 적층된 구조를 구비하며, 상기 정공 수송 영역은 정공 주입층, 정공 수송층 및 정공수송 보조층을 포함하고, 상기 정공수송 보조층과 상기 발광층 사이에 배치된 적어도 하나의 유기 기능층을 더 포함하되, 상기 유기 기능층은, 상기 발광층의 재료; 및 상기 정공수송 보조층의 재료의 혼합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a positive electrode; Hole transport area; Light-emitting layer; It has a structure in which an electron transport region and a cathode are sequentially stacked, the hole transport region includes a hole injection layer, a hole transport layer, and a hole transport auxiliary layer, and at least one disposed between the hole transport auxiliary layer and the light emitting layer Further comprising an organic functional layer, wherein the organic functional layer, the material of the light emitting layer; And it provides an organic electroluminescent device comprising a mixture of the material of the hole transport auxiliary layer.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 정공수송 보조층의 HOMO (highest occupied molecular orbital, HOMO) 에너지 준위는, 상기 정공수송층의 HOMO 에너지 준위 보다 높고, 상기 발광층의 HOMO 에너지 준위 보다 낮을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the HOMO (highest occupied molecular orbital, HOMO) energy level of the hole transport auxiliary layer may be higher than the HOMO energy level of the hole transport layer and lower than the HOMO energy level of the light emitting layer.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 정공수송 보조층의 HOMO 에너지 준위와, 상기 정공수송층의 HOMO 에너지 준위의 차이는, 0 eV 초과, 1.0 eV 이하일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the difference between the HOMO energy level of the hole transport auxiliary layer and the HOMO energy level of the hole transport layer may be greater than 0 eV and less than 1.0 eV.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 정공수송 보조층의 HOMO 에너지 준위와 상기 발광층의 HOMO 에너지 준위의 차이는, 상기 정공수송 보조층과 정공수송층의 HOMO 에너지 준위 차이보다 높고, 1.0 eV 이하일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the difference between the HOMO energy level of the hole transport auxiliary layer and the HOMO energy level of the light emitting layer is higher than the difference between the HOMO energy level of the hole transport auxiliary layer and the hole transport layer, and may be 1.0 eV or less. .
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 정공수송 보조층의 LUMO (lowest unoccupied molecular orbital, LUMO) 에너지 준위는, 상기 발광층의 LUMO 에너지 준위 보다 작은 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the LUMO (lowest unoccupied molecular orbital, LUMO) energy level of the hole transport auxiliary layer may be less than the LUMO energy level of the emission layer.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 정공수송 보조층의 LUMO 에너지 준위와, 상기 발광층의 LUMO 에너지 준위의 차이는 0 eV 초과, 1.0 eV 이하일 수 있다. In one embodiment of the present invention, a difference between the LUMO energy level of the hole transport auxiliary layer and the LUMO energy level of the light emitting layer may be greater than 0 eV and less than or equal to 1.0 eV.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 정공수송 보조층의 삼중항 에너지(T1)는 2.0 eV 이상일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the triplet energy (T1) of the hole transport auxiliary layer may be 2.0 eV or more.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 유기 기능층은 상기 정공수송 보조층의 재료; 및 상기 발광층의 재료를 공증착(co-deposition)시켜 형성된 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the organic functional layer is a material of the auxiliary hole transport layer; And it may be formed by co-deposition (co-deposition) the material of the light emitting layer.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 유기 기능층은, 상기 정공수송 보조층에 함유된 화학식 1의 화합물과, 상기 발광층에 함유된 호스트 재료와 도펀트 재료를 포함하되, 상기 화학식 1의 화합물과 상기 호스트 재료의 혼합 비율은 5~95 : 95~5 중량비이며, 상기 도펀트 재료는 상기 화학식 1의 화합물과 호스트 재료를 합한 전체 중량 대비 0.5 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the organic functional layer includes a compound of Formula 1 contained in the hole transport auxiliary layer, a host material and a dopant material contained in the light-emitting layer, wherein the compound of Formula 1 and the The mixing ratio of the host material is 5 to 95: 95 to 5 weight ratio, and the dopant material may be included in an amount of 0.5 to 30 parts by weight based on the total weight of the compound of Formula 1 and the host material.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 전자 수송 영역은 전자수송 보조층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the electron transport region may include at least one of an electron transport auxiliary layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
본 발명에서는 정공수송 보조층과 발광층 사이에, 이들 재료가 소정 비율로 혼합된 유기 기능층을 배치함으로써, 낮은 구동전압, 및 높은 발광효율을 갖는 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 유기 전계 발광 소자를 디스플레이 패널에 적용함에 따라 성능 및 수명이 향상된 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.In the present invention, an organic electroluminescent device having a low driving voltage and high luminous efficiency can be provided by disposing an organic functional layer in which these materials are mixed in a predetermined ratio between the hole transport auxiliary layer and the light emitting layer. In addition, by applying the organic electroluminescent device of the present invention to a display panel, it is possible to provide a display panel with improved performance and lifespan.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 보다 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 정공수송층과 정공수송 보조층과 발광층 사이의 HOMO(highest occupied molecular orbital) 에너지 준위 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 정공수송 보조층과 발광층 사이의 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital) 에너지 준위 관계를 나타내는 그래프이다.
<부호의 간단한 설명>
100, 200: 유기 전계 발광 소자
A, A': 유기층
10: 양극
20: 음극
30: 정공 수송 영역
31: 정공주입층
32: 정공수송층
33: 정공수송 보조층
40: 발광층
50: 전자 수송 영역
51: 전자수송층
52: 전자주입층
53: 전자수송 보조층
60: 유기 기능층1 is a cross-sectional view showing the structure of an organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing the structure of an organic electroluminescent device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the relationship of the highest occupied molecular orbital (HOMO) energy level between a hole transport layer, a hole transport auxiliary layer, and a light emitting layer according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a relationship between a lower unoccupied molecular orbital (LUMO) energy level between a hole transport auxiliary layer and a light emitting layer according to an embodiment of the present invention.
<Simple explanation of sign>
100, 200: organic electroluminescent element A, A': organic layer
10: anode 20: cathode
30: hole transport area 31: hole injection layer
32: hole transport layer 33: hole transport auxiliary layer
40: light emitting layer 50: electron transport region
51: electron transport layer 52: electron injection layer
53: electron transport auxiliary layer 60: organic functional layer
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms different from each other, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims. Accordingly, in some embodiments, well-known process steps, well-known device structures, and well-known techniques have not been described in detail in order to avoid obscuring interpretation of the present invention. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used as meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.
<유기 전계 발광 소자><Organic EL device>
본 발명에 따른 일 실시형태의 유기 전계 발광 소자는, 양극; 상기 양극과 대향 배치된 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)되고, 정공 수송 영역, 발광층 및 전자 수송 영역을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 구비하되, 상기 정공 수송 영역에 포함된 정공수송 보조층과 상기 발광층 사이에 이들의 재료가 서로 혼합된 유기 기능층을 포함한다. An organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention includes: an anode; A negative electrode disposed opposite to the positive electrode; And one or more organic material layers interposed between the anode and the cathode and including a hole transport region, a light emitting layer, and an electron transport region, and between the auxiliary hole transport layer and the light emitting layer included in the hole transport region. The material of the mixture includes an organic functional layer mixed with each other.
이러한 유기 기능층은 인접하는 2개의 유기물층, 즉 정공수송 보조층의 재료와 발광층의 재료가 서로 혼합되어 공증착(co-deposition)된 상태이므로, 동일한 재료 사용에 따른 Barrier-free 효과로 인해 정공수송 보조층에서 주입된 정공이 발광층까지 원활하게 공급될 수 있고, 이로 인해 유기 전계 발광소자의 발광효율을 개선하고, 수명 특성을 유의적으로 개선할 수 있다.Since these organic functional layers are co-depositioned by mixing two adjacent organic material layers, that is, the material of the hole transport auxiliary layer and the material of the light emitting layer, hole transport due to the barrier-free effect of the use of the same material. Holes injected from the auxiliary layer can be smoothly supplied to the emission layer, thereby improving the luminous efficiency of the organic electroluminescent device and significantly improving the lifetime characteristics.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 바람직한 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the organic electroluminescent device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram showing the structure of an organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention.
상기 도 1을 참조하여 설명하면, 상기 유기 전계 발광 소자(100)는, 양극(10); 정공 수송 영역(30); 발광층(40); 전자 수송 영역(50) 및 음극(20)이 순차적으로 적층된 구조를 구비하며, 상기 정공 수송 영역(30)은 정공 주입층(31), 정공 수송층(32) 및 정공수송 보조층(33)을 포함하고, 상기 정공수송 보조층(33)과 상기 발광층(40) 사이에 배치되고, 상기 정공수송 보조층(33)과 발광층(40)의 재료가 소정의 비율로 혼합된, 적어도 하나의 유기 기능층(60)을 포함하는 구조를 갖는다. Referring to FIG. 1, the organic
여기서, 전자 수송 영역(50)은 전자 수송층(51) 및 전자 주입층(52) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. Here, the
양극anode
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(100)에 있어서, 양극(10)은 정공을 유기물층(A)으로 주입하는 역할을 한다. In the
상기 양극(10)을 이루는 물질은 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있다. 이의 비제한적인 예로는, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금 등의 금속; 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 등의 금속 산화물; ZnO:Al, SnO2:Sb 등의 금속과 산화물의 조합; 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤, 폴리아닐린 등의 전도성 고분자; 및 카본블랙 등이 있다. The material constituting the
상기 양극(10)을 제조하는 방법도 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 일례로, 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리판, 금속판 또는 플라스틱 필름으로 이루어진 기판 상에 양극 물질을 코팅하는 방법을 들 수 있다.The method of manufacturing the
음극cathode
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(100)에 있어서, 음극(20)은 전자를 유기물층(A)으로 주입하는 역할을 한다. In the
상기 음극(20)을 이루는 물질은 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있다. 이의 비제한적인 예로, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납 등의 금속; 이들의 합금; 및 LiF/Al, LiO2/Al 등의 다층 구조 물질을 들 수 있다. The material forming the
또한 상기 음극(20)을 제조하는 방법 역시 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 공지된 방법에 따라 제조될 수 있다.In addition, a method of manufacturing the
유기물층Organic layer
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 포함되는 유기물층(A)은 기존 유기 EL 소자의 유기물층으로 사용되는 통상적인 구성을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로 정공 수송 영역(30), 발광층(40), 전자 수송 영역(50)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 이때 유기 전계 발광 소자의 특성을 고려할 때, 전술한 유기물 층들을 모두 포함하는 것이 바람직하다.The organic material layer (A) included in the organic electroluminescent device according to the present invention can be used without limitation in a conventional configuration used as an organic material layer of an existing organic EL device. For example, a
정공 수송 영역Hole transport area
본 발명의 유기물층(A)에 포함되는 정공 수송 영역(30)은, 양극(10)에서 주입된 정공을 발광층(40)으로 이동시키는 역할을 한다. 이러한 정공 수송 영역(30)은, 정공주입층(31), 정공수송층(32) 및 정공수송 보조층(33)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 이때 유기 전계 발광 소자의 특성을 고려할 때, 전술한 정공주입층(31), 정공수송층(32)과 정공수송 보조층(33)을 모두 포함하는 것이 바람직하다.The
전술한 정공주입층(31)과 정공수송층(32)을 이루는 물질은, 정공 주입 장벽이 낮고 정공 이동도가 큰 물질이라면 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 사용되는 정공 주입층/수송층 물질을 제한없이 사용할 수 있다. 이때 상기 정공주입층(31)과 정공수송층(32)을 이루는 물질은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다. The material constituting the above-described
상기 정공 주입 물질은 당 분야에 공지된 정공 주입 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 정공 주입 물질의 비제한적인 예로는 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물; DNTPD (N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)) 등이 있다. 이들을 각각 단독으로 사용하거나, 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.As the hole injection material, a hole injection material known in the art may be used without limitation. Non-limiting examples of usable hole injection materials include phthalocyanine compounds such as copper phthalocyanine; DNTPD (N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4' ,4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2TNATA(4,4',4"-tris(N,-(2 -naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor) sulfonicacid), PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)), etc. These can be used alone or in combination of two or more.
또한 정공 수송 물질은 당 분야에 공지된 정공 수송 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 정공 수송 물질의 비제한적인 예로는, 페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorene)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine), TAPC(4,4'-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]) 등이 있다. 이들을 단독으로 사용되거나, 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.In addition, as the hole transport material, a hole transport material known in the art may be used without limitation. Non-limiting examples of usable hole transport materials include carbazole derivatives such as phenylcarbazole and polyvinylcarbazole, fluorene derivatives, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N, Triphenylamine derivatives such as N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine), NPB(N ,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine), TAPC(4,4'-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), etc. These are used alone. Or, two or more types may be mixed.
또한 정공수송 보조층(33)을 이루는 물질 또한 정공 주입 장벽이 낮고 정공 이동도가 큰 물질이라면 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에 공지된 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. In addition, the material forming the hole transport
본 발명에 따른 일 실시예를 들면, 상기 정공수송 보조층(33)은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.In one embodiment according to the present invention, the hole transport
상기 화학식 1에서, In Formula 1,
Y1 및 Y2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합, NR3, O, S, 및 CR4R5로 이루어진 군에서 선택되고, 다만 Y1과 Y2가 모두 단일결합인 경우는 배제되며, Y 1 and Y 2 are the same or different from each other, each independently selected from the group consisting of a single bond, NR 3 , O, S, and CR 4 R 5 , provided that both Y 1 and Y 2 are single bonds Are excluded,
R1 내지 R5는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 이들은 인접한 기와 결합하여 축합고리를 형성할 수 있으며;R 1 to R 5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, deuterium, halogen group, cyano group, nitro group, amino group, C 1 to C 40 alkyl group, C 2 to C 40 alkenyl group, C 2 ~ C 40 alkynyl group, C 3 ~ C 40 cycloalkyl group, 3 to 40 nuclear atoms heterocycloalkyl group, C 6 ~ C 60 aryl group, 5 to 60 nuclear atoms heteroaryl group, C 1 ~ C 40 alkyloxy group, C 6 ~ C 60 aryloxy group, C 1 ~ C 40 alkylsilyl group, C 6 ~ C 60 arylsilyl group, C 1 ~ C 40 alkyl boron group, C 6 ~ an aryl boronic of C 60, C 6 ~ C 60 aryl phosphine group, C 6 ~ C 60 aryl phosphine oxide group, and a C 6 ~, or selected from the group consisting of an aryl amine of the C 60 in, or they combine adjacent tile Can form a condensed ring;
m과 n은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,m and n are each independently an integer of 0 to 4,
상기 R1 내지 R5의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 포스핀기, 포스핀옥사이드기, 및 아릴아민기는, 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.The alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, aryloxy group, alkyloxy group, cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, arylamine group, alkylsilyl group, alkyl boron group, aryl of the R 1 to R 5 A boron group, a phosphine group, a phosphine oxide group, and an arylamine group are each independently hydrogen, deuterium (D), halogen, cyano group, nitro group, C 1 to C 40 alkyl group, C 2 to C 40 alkenyl group , C 2 to C 40 alkynyl group, C 3 to C 40 cycloalkyl group, heterocycloalkyl group having 3 to 40 nuclear atoms, C 6 to C 60 aryl group, heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms, C 1 ~ C 40 alkyloxy group, C 6 ~ C 60 aryloxy group, C 1 ~ C 40 alkylsilyl group, C 6 ~ C 60 arylsilyl group, C 1 ~ C 40 alkyl boron group, arylboronic group of C 6 ~ C 60, C 6 ~
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 전자공여성이 큰 전자주게기(electron donating group: EDG) 특성을 가진 카바졸(carbazole)계 혹은 옥산트렌(oxanthrene)계 모핵이거나; 또는 정공(hole)과 전자(electron)에 대한 양쪽성의 물리화학적 성질을 가진 디벤조계 모핵(예, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜)을 포함하고, 이러한 모핵을 중심으로 일측 또는 양측에 다양한 종류의 치환체가 도입된다. 특히 상기 치환체로서 당 분야에 공지된 전자주게기(EDG)가 하나 이상 도입될 경우, 우수한 정공특성을 나타내게 된다. 이에 따라, 상기 화학식 1의 화합물을 정공수송층, 또는 정공수송 보조층의 재료로 적용시, 양극으로부터 정공을 잘 수용할 수 있어 발광층으로 정공을 원활히 전달할 수 있으며, 이에 따라 소자의 구동전압을 낮추고 고효율 및 장수명을 유도할 수 있다. The compound represented by Chemical Formula 1 is a carbazole-based or oxanthrene-based mother nucleus having a large electron donating group (EDG) property; Or dibenzo-based mother nuclei (eg, dibenzofuran, dibenzothiophene) having amphoteric physicochemical properties for holes and electrons, and various types on one or both sides of such a mother nucleus A substituent of is introduced. In particular, when one or more electron donor groups (EDG) known in the art are introduced as the substituent, excellent hole characteristics are exhibited. Accordingly, when the compound of Formula 1 is applied as a material for a hole transport layer or a hole transport auxiliary layer, holes can be well received from the anode and thus holes can be smoothly transferred to the light emitting layer, thereby lowering the driving voltage of the device and high efficiency. And it can induce long life.
또한 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 높은 삼중항 에너지를 가질 뿐만 아니라, 모핵에 도입되는 다양한 치환체 종류 및 도입 위치 조절을 통해 화합물의 분자량이 유의적으로 증대되어, 향상된 유리전이온도와 높은 열적 안정성을 가질 수 있다. 그리고 유기물층의 결정화 억제에도 효과적이므로, 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 내구성 및 수명 특성이 크게 향상될 수 있다.In addition, the compound represented by Formula 1 not only has a high triplet energy, but also significantly increases the molecular weight of the compound through the control of various types of substituents introduced into the parent nucleus and the position of introduction, resulting in improved glass transition ionicity and high thermal stability. Can have. In addition, since it is effective in suppressing crystallization of the organic material layer, durability and lifespan characteristics of the organic electroluminescent device including the compound according to the present invention can be greatly improved.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. According to an embodiment of the present invention, the compound represented by Chemical Formula 1 may be further specified as any one selected from the group of compounds represented by the following Chemical Formula. However, it is not particularly limited thereto.
상기 화학식에서, In the above formula,
R1 내지 R5, m과 n은 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다. R 1 to R 5 , m and n are each as defined in Formula 1.
본 발명에 따라 바람직한 일 실시예를 들면, R1 내지 R2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 이들은 인접한 기(다른 R1 또는 R2)와 결합하여 축합고리를 형성하는 것이 바람직하며, For a preferred embodiment according to the present invention, R 1 to R 2 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, deuterium, halogen, cyano group, C 1 to C 40 alkyl group, C 6 to C 60 It is selected from the group consisting of an aryl group, a heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms, and an arylamine group of C 6 to C 60 , or they are combined with an adjacent group (other R 1 or R 2 ) to form a condensed ring Preferred,
R3 내지 R5는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기에서 선택될 수 있으며, R 3 to R 5 are the same as or different from each other, and each may be independently selected from a C 1 to C 40 alkyl group, a C 6 to C 60 aryl group, and a heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms,
m과 n은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며, m and n are each independently an integer of 0 to 4,
상기 R1 내지 R5에서 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴아민기는 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.In the above R 1 to R 5 , the alkyl group, aryl group, heteroaryl group, and arylamine group are each independently hydrogen, deuterium (D), halogen, cyano group, nitro group, C 1 to C 40 alkyl group, C 2 to C 40 Alkenyl group, C 2 to C 40 alkynyl group, C 3 to C 40 cycloalkyl group, heterocycloalkyl group with 3 to 40 nuclear atoms, C 6 to C 60 aryl group, hetero with 5 to 60 nuclear atoms Aryl group, C 1 ~ C 40 alkyloxy group, C 6 ~ C 60 aryloxy group, C 1 ~ C 40 alkylsilyl group, C 6 ~ C 60 arylsilyl group, C 1 ~ C 40 alkyl boron group, one member selected from the group consisting of C 6 ~ C group 60 arylboronic of, C 6 ~ C 60 aryl phosphine group, C 6 ~ C 60 aryl phosphine oxide group, and a C 6 ~ with an aryl amine of the C 60 of the It may be substituted with more than one substituent, and in this case, when the above substituents are plural, they may be the same as or different from each other.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 전술한 모핵 구조를 중심으로 하고, 이의 일측 또는 양측에 당 분야에 공지된 통상의 전자공여성을 갖는 전자주게기(EDG) 모이어티를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전자주게기(EDG) 모이어티는 하기 구조식으로 표시되는 치환체 군에서 선택되는 어느 하나로서 구체화될 수 있으나, 이에 특별히 한정되지 않는다.According to an embodiment of the present invention, the compound represented by Formula 1 is an electron donor (EDG) moiety having a conventional electron donor known in the art on one or both sides of the parent core structure as the center. It may include at least one or more. Specifically, the electron donor (EDG) moiety may be embodied as any one selected from the group of substituents represented by the following structural formula, but is not particularly limited thereto.
상기 식에서, In the above formula,
*는 화학식 1과 결합이 이루어지는 부분을 의미하며, * Means the part where the bond with Formula 1 is formed,
X는 O 또는 S이며, X is O or S,
Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며,Ar 1 and Ar 2 are the same as or different from each other, and each independently selected from the group consisting of hydrogen, a C 1 to C 40 alkyl group, a C 6 to C 60 aryl group, and a heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms And
상기 Ar1 및 Ar2의 알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.The alkyl group, aryl group and heteroaryl group of Ar 1 and Ar 2 are each independently hydrogen, deuterium (D), halogen, cyano group, nitro group, C 1 to C 40 alkyl group, C 2 to C 40 alkenyl group, C 2 to C 40 alkynyl group, C 3 to C 40 cycloalkyl group, heterocycloalkyl group having 3 to 40 nuclear atoms, C 6 to C 60 aryl group, heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms, C 1 to C 40 alkyloxy group, C 6 to C 60 aryloxy group, C 1 to C 40 alkylsilyl group, C 6 to C 60 arylsilyl group, C 1 to C 40 alkyl boron group, C group of 6 to arylboronic of C 60, C 6 to C 60 aryl phosphine group, substituted with one substituent at least one selected from the group consisting of an aryl amine of the C 6 to C 60 aryl phosphine oxide group, and a C 6 to C 60 of In this case, when the substituents are plural, they may be the same or different from each other.
상기 구조식에서 구체적으로 표시되지 않았으나, 당 분야에 공지된 치환기(예컨대, R1 ~ R2의 정의부와 동일)가 적어도 하나 이상 치환될 수 있다. Although not specifically indicated in the above structural formula, at least one or more substituents known in the art (eg, the same as the definition of R 1 to R 2 ) may be substituted.
상기 정공 수송 영역(30)은 당해 기술분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.The
유기 기능층Organic functional layer
본 발명에 따른 유기물층(A)에 포함되는 유기 기능층(60)은, 정공수송 보조층(33)과 발광층(40) 사이에 추가로 삽입되는 유기층이다. The organic
이러한 유기 기능층(60)은 인접하는 2개의 유기물층, 즉 정공수송 보조층(33)의 재료와 발광층(40)의 재료가 서로 혼합되어 공증착(co-deposition)된 유기층이다. 상기 유기 기능층(60)은 서로 인접하는 유기층의 재료와 동일한 재료를 사용하고 있기 때문에, 인접하는 유기물층들 간의 장벽이 낮아지는 Barrier-free 효과를 나타내어, 정공수송 보조층(33)에서 주입된 정공(hole)이 상기 유기층으로부터 발광층(40)까지 원활하게 공급될 수 있다. 이로 인해 발광층(40)에서 정공과 전자가 만나 엑시톤(exciton)을 형성할 가능성이 증가하게 되므로, 유기 전계 발광소자의 발광효율을 개선하고, 수명 특성을 유의적으로 개선할 수 있다.The organic
본 발명에 따른 유기 기능층(60)이 전술한 Barrier-free 효과를 원활히 나타내기 위해서는, 인접하는 유기물층, 예컨대 정공수송층(32), 정공수송 보조층(33), 및 발광층(40)을 구성하는 재료들 간의 물성을 하기와 같이 조절해야 할 필요성이 있다. In order for the organic
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 정공수송 보조층(33)의 HOMO 에너지 준위는, 인접하는 2개의 유기물층, 구체적으로 정공수송층(32)과 발광층(40) 사이에 존재하도록 한다. 일례로, 정공수송 보조층(33)의 HOMO 에너지 준위는, 정공수송층(32)의 HOMO 에너지 준위 보다 높고, 발광층(40)의 HOMO 에너지 준위 보다 낮은 것일 수 있다(하기 도 3 참조). 여기서, 발광층은 호스트를 의미하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the HOMO energy level of the hole transport
구체적으로, 상기 정공수송 보조층(33)의 HOMO 에너지 준위와, 상기 정공수송층(32)의 HOMO 에너지 준위의 차이는 0 eV 초과, 1.0 eV 이하일 수 있으며, 바람직하게는 0 eV 초과, 0.5 eV 이하일 수 있다. 또한 상기 정공수송 보조층(33)의 HOMO 에너지 준위와 상기 발광층(40)의 HOMO 에너지 준위의 차이는, 전술한 정공수송 보조층(33)과 정공수송층(32)의 HOMO 에너지 준위의 차이 보다 높고, 1.0 eV 이하일 수 있으며, 바람직하게는 0 eV 초과, 0.5 eV 이하일 수 있다. 전술한 HOMO 에너지 준위 차이를 만족할 경우, 정공수송층(32), 정공수송 보조층(33) 및 발광층(40)의 HOMO 에너지 준위가 계단 형식으로 배열된다(하기 도 3 참조). 이에 따라, 양극(10)을 통해 전달되는 정공이 각 층의 계단식 배열을 통해 발광층(40)으로 보다 원활하게 전달될 수 있다. Specifically, the difference between the HOMO energy level of the hole transport
본 발명의 다른 일 실시예를 들면, 상기 정공수송 보조층(33)의 LUMO 에너지 준위는, 상기 발광층(40)의 LUMO 에너지 준위 보다 작은 것일 수 있다(하기 도 4 참조). 구체적으로, 상기 정공수송 보조층(33)의 LUMO 에너지 준위와, 상기 발광층(40)의 LUMO 에너지 준위의 차이는 0 eV 초과, 1.0 eV 이하일 수 있으며, 바람직하게는 0 eV 초과, 0.8 eV 이하일 수 있다. 정공수송 보조층(33)의 LUMO 에너지 값이 발광층(40)의 LUMO 에너지 준위 값보다 작다는 것은 에너지 준위상 정공수송 보조층(33)의 LUMO가 발광층(40)보다 상위에 구성된다는 것을 의미한다(하기 도 4 참조). 전술한 LUMO 에너지 준위를 만족할 경우, 정공수송 보조층(33)의 LUMO 에너지가 에너지 장벽(energy barrier)을 형성하여 발광층(40)에 존재하는 전자가 정공수송 보조층(33)으로 전달되지 않고, 발광층(40)에 머물러 엑시톤 형성에 기여할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the LUMO energy level of the hole transport
본 발명의 또 다른 일 실시예를 들면, 상기 정공수송 보조층(33)의 삼중항 에너지(T1)는 발광층(40)의 삼중항 에너지(T1) 보다 클 수 있다. 일례로, 정공수송 보조층(33)의 삼중항 에너지(T1)는 2.0 eV 이상 일 수 있으며, 구체적으로 2.3 내지 2.9 eV일 수 있다. 발광층(40)에서 형성된 엑시톤이 삼중항 에너지 레벨에 따라 인접한 층으로 이동하게 되면, 소자의 발광 효율이 감소하게 된다. 본 발명에서는 정공수송 보조층(33)의 삼중항에너지 값을 최소 2.0 eV 이상을 유지함에 따라 엑시톤이 정공수송 보조층(33)으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.For another embodiment of the present invention, the triplet energy T1 of the hole transport
본 발명의 일 실시예를 들면, 유기 기능층(60)은 정공수송 보조층(33)의 재료와 발광층(40)의 재료를 이용하여 당 분야에 공지된 방법에 따라 제조할 수 있다. 일례로, 정공수송 보조층(33)의 재료와 발광층(40)의 재료를 소정의 비율로 공증착(co-deposition)시켜 형성될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the organic
이러한 유기 기능층(60)은 정공수송 보조층(33)의 재료와 발광층(40)의 재료를 포함하기만 하면, 유기 기능층(60)을 구성하는 성분, 구조, 두께 등에 특별히 제한되지 않는다. 일례로, 유기 기능층(60)은 정공수송 보조층(33)의 재료와 발광층(40)의 재료를 공증착시켜 이루어진 단일층이거나, 또는 상기 정공수송 보조층(33)의 재료와 발광층(40)의 재료가 혼합된 혼합물;과 적어도 하나의 이종(異種) 물질이 혼합된 단일층(mono-layer)일 수 있다. 또는 서로 상이한 2종 이상의 물질이 각각 별도의 층을 형성하여 적층된 2층 이상의 다층(multi-layer) 구조일 수 있다.The organic
구체적으로, 유기 기능층(60)은 상기 정공수송 보조층(33)에 함유된 화학식 1로 표시되는 화합물과, 상기 발광층(40)에 함유된 호스트 재료와 도펀트 재료를 포함한다. 이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 상기 호스트 재료의 혼합 비율은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 5~95 : 95~5 중량비일 수 있고, 구체적으로 5~90 : 95~10 중량비일 수 있다. Specifically, the organic
또한 상기 도펀트 재료의 함량은 당 분야에 공지된 통상의 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다. 일례로, 상기 도펀트는 상기 화학식 1의 화합물과 호스트 재료를 합한 전체 중량(예, 100 중량부) 대비 0.5 내지 30 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. In addition, the content of the dopant material may be appropriately adjusted within a conventional range known in the art. For example, the dopant may be included in an amount of 0.5 to 30 parts by weight based on the total weight (eg, 100 parts by weight) of the compound of Formula 1 and the host material, but is not particularly limited thereto.
발광층Emitting layer
본 발명의 유기물층(A)에 포함되는 발광층(40)은, 정공과 전자가 만나 엑시톤(exciton)이 형성되는 층으로, 발광층(40)을 이루는 물질에 따라 유기 전계 발광 소자가 내는 빛의 색이 달라질 수 있다. The
이러한 발광층(40)은 호스트와 도펀트를 포함할 수 있는데, 이의 혼합 비율은 당 분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다. 일례로, 발광층의 전체 중량을 기준으로 하여, 70 내지 99.9 중량% 범위의 호스트와, 0.1 내지 30 중량% 범위의 도펀트를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 발광층(40)이 청색 형광, 녹색 형광 또는 적색 형광일 경우, 80 내지 99.9 중량%의 호스트와 0.1 내지 20 중량%의 도펀트를 포함할 수 있다. 또한 상기 발광층(40)이 청색 형광, 녹색 형광 또는 적색 인광일 경우, 70 내지 99 중량%의 호스트와 1 내지 30 중량%의 도펀트를 포함할 수 있다.The
본 발명의 발광층(40)에 포함되는 호스트는 당 업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 이의 비제한적인 예로는, 알칼리 금속 착화합물; 알칼리토금속 착화합물; 또는 축합 방향족환 유도체 등이 있다. The host included in the
보다 구체적으로, 호스트 재료로는 유기 전계 발광 소자의 발광효율 및 수명을 높일 수 있는 알루미늄 착화합물, 베릴륨 착화합물, 안트라센 유도체, 파이렌 유도체, 트리페닐렌 유도체, 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 디벤조싸이오펜 유도체, 또는 이들의 1종 이상의 조합을 사용하는 것이 바람직하다.More specifically, as host materials, aluminum complexes, beryllium complexes, anthracene derivatives, pyrene derivatives, triphenylene derivatives, carbazole derivatives, dibenzofuran derivatives, and dibenzos that can increase the luminous efficiency and lifetime of organic electroluminescent devices. It is preferred to use a thiophene derivative, or a combination of one or more thereof.
또한 본 발명의 발광층(40)에 포함되는 도펀트는 당 업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 이의 비제한적인 예로는, 안트라센 유도체, 파이렌 유도체, 아릴아민 유도체, 이리듐(Ir) 또는 백금(Pt)을 포함하는 금속 착체 화합물 등을 들 수 있다.In addition, the dopant included in the light-emitting
상기 도펀트는 적색 도펀트, 녹색 도펀트 및 청색 도펀트로 분류될 수 있는데, 당해 기술 분야에 통상적으로 공지된 적색 도펀트, 녹색 도펀트 및 청색 도펀트는 특별히 제한 없이 사용될 수 있다.The dopant may be classified into a red dopant, a green dopant, and a blue dopant, and red dopants, green dopants and blue dopants commonly known in the art may be used without particular limitation.
구체적으로, 적색 도펀트의 비제한적인 예로는 PtOEP(Pt(II) octaethylporphine: Pt(II) 옥타에틸포르핀), Ir(piq)3 (tris(2-phenylisoquinoline)iridium: 트리스(2-페닐이소퀴놀린)이리듐), Btp2Ir(acac) (bis(2-(2'-benzothienyl)-pyridinato-N,C3')iridium(acetylacetonate): 비스(2-(2'-벤조티에닐)-피리디나토-N,C3')이리듐(아세틸아세토네이트)), 또는 이들의 2종 이상 혼합물 등이 있다. Specifically, non-limiting examples of a red dopant include PtOEP (Pt(II) octaethylporphine: Pt(II) octaethylporphine), Ir(piq)3 (tris(2-phenylisoquinoline)iridium: tris(2-phenylisoquinoline) ) Iridium), Btp2Ir(acac) (bis(2-(2'-benzothienyl)-pyridinato-N,C3')iridium(acetylacetonate): bis(2-(2'-benzothienyl)-pyridinato-N , C3') iridium (acetylacetonate)), or a mixture of two or more thereof.
또한, 녹색 도펀트의 비제한적인 예로는 Ir(ppy)3 (tris(2-phenylpyridine) iridium: 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐), Ir(ppy)2(acac) (Bis(2-phenylpyridine)(Acetylacetonato)iridium(III): 비스(2-페닐피리딘)(아세틸아세토) 이리듐(III)), Ir(mppy)3 (tris(2-(4-tolyl)phenylpiridine)iridium: 트리스(2-(4-톨일)페닐피리딘) 이리듐), C545T (10-(2-benzothiazolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-[1]benzopyrano [6,7,8-ij]-quinolizin-11-one: 10-(2-벤조티아졸일)-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7,-테트라하이드로-1H,5H,11H-[1]벤조피라노 [6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온), 또는 이들의 2종 이상 혼합물 등이 있다. Further, non-limiting examples of the green dopant include Ir(ppy)3 (tris(2-phenylpyridine) iridium: tris(2-phenylpyridine) iridium), Ir(ppy)2(acac) (Bis(2-phenylpyridine)( Acetylacetonato)iridium(III): bis(2-phenylpyridine)(acetylaceto) iridium(III)), Ir(mppy)3 (tris(2-(4-tolyl)phenylpiridine)iridium: tris(2-(4- Tolyl)phenylpyridine) iridium), C545T (10-(2-benzothiazolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-[1]benzopyrano [6 ,7,8-ij]-quinolizin-11-one: 10-(2-benzothiazolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7,-tetrahydro-1H,5H ,11H-[1]benzopyrano [6,7,8-ij]-quinolizin-11-one), or mixtures of two or more thereof.
또한, 청색 도펀트의 비제한적인 예로는 F2Irpic (Bis[3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl](picolinato)iridium(III): 비스[3,5-디플루오로-2-(2-피리딜)페닐(피콜리나토) 이리듐(III)), (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, DPVBi (4,4'-bis(2,2'-diphenylethen-1-yl)biphenyl: 4,4'-비스(2,2'-디페닐에텐-1-일)비페닐), DPAVBi (4,4'-Bis[4-(diphenylamino)styryl]biphenyl: 4,4'-비스(4-디페닐아미노스티릴)비페닐), TBPe (2,5,8,11-tetra-tert-butyl perylene: 2,5,8,11-테트라-터트-부틸 페릴렌), 또는 이들의 2종 이상 혼합물 등이 있다. In addition, non-limiting examples of the blue dopant include F2Irpic (Bis[3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl](picolinato)iridium(III): bis[3,5-difluoro-2-( 2-pyridyl)phenyl(picolinato) iridium(III)), (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, DPVBi (4,4'-bis(2,2'-diphenylethen-1-yl) )biphenyl: 4,4'-bis(2,2'-diphenylethen-1-yl)biphenyl), DPAVBi (4,4'-Bis[4-(diphenylamino)styryl]biphenyl: 4,4' -Bis(4-diphenylaminostyryl)biphenyl), TBPe (2,5,8,11-tetra-tert-butyl perylene: 2,5,8,11-tetra-tert-butyl perylene), or And mixtures of two or more of these.
본 발명에 따른 발광층(40)은 적색 인광 재료를 포함하는 적색 발광층; 녹색 인광 재료를 포함하는 녹색 발광층; 또는 청색 인광 재료 또는 청색 형광 물질을 포함하는 청색 발광층일 수 있다. 바람직하게는 녹색 인광 재료를 포함하는 발광층일 수 있다. The
전술한 발광층(40)은 단일층이거나, 또는 2층 이상의 복수층으로 이루어질 수 있다. 여기서 발광층(40)이 복수 개의 층일 경우, 유기 전계 발광 소자는 다양한 색의 빛을 낼 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 이종(異種) 재료로 이루어진 발광층을 직렬로 복수 개 구비하여 혼합색을 띠는 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한 복수 개의 발광층을 포함할 경우 소자의 구동전압은 커지는 반면, 유기 전계 발광 소자 내의 전류값은 일정하게 되어 발광층의 수만큼 발광 효율이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.The above-described
전자 수송 영역Electron transport area
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(100)에 있어서, 유기물층(A)에 포함되는 전자 수송 영역(50)은 음극(20)에서 주입된 전자를 발광층(40)으로 이동시키는 역할을 한다. In the
이러한 전자 수송 영역(50)은, 전자수송층(51), 및 전자주입층(52)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 이때 유기 전계 발광 소자의 특성을 고려할 때, 전술한 전자수송층(51) 및 전자주입층(52)을 모두 포함하는 것이 바람직하다. The
본 발명에 따른 전자 수송 영역(50)에서, 전자주입층(52)은 전자 주입이 용이하고 전자 이동도가 큰 전자 주입 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 전자 주입 물질의 비제한적인 예로, 상기 양극성 화합물, 안트라센 유도체, 헤테로방향족 화합물, 알칼리 금속 착화합물 등이 있다. 구체적으로, LiF, Li2O, BaO, NaCl, CsF; Yb 등과 같은 란타넘족 금속; 또는 RbCl, RbI 등과 같은 할로겐화 금속 등이 있는데, 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.In the
본 발명에 따른 전자 수송 영역(50), 구체적으로 전자수송층(51) 및/또는 전자 주입층(52)은 음극으로부터 전자의 주입이 용이하도록 n형 도펀트와 공증착된 것을 사용할 수도 있다. 이때, n형 도펀트는 당 분야에 공지된 알칼리 금속 착화합물을 제한없이 사용할 수 있으며, 일례로 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 희토류 금속 등을 들 수 있다.The
상기 전자 수송 영역(50)은 당해 기술분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.The
본 발명에 따른 유기 기능층(53)은 당해 기술분야에서 알려진 바와 같이, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등에 의해 형성될 수 있으며, 이에 특별히 한정되지 않는다.As known in the art, the organic
발광보조층Light-emitting auxiliary layer
선택적으로, 본 발명의 유기 발광 소자(100)는 상기 정공 수송 영역(30)과 발광층(40) 사이에 배치된 발광보조층(미도시)을 더 포함할 수 있다. Optionally, the organic light-emitting
발광 보조층은 정공 수송 영역(30)으로부터 이동되는 정공을 발광층(40)으로 수송하는 역할을 하면서, 유기물층(A)의 두께를 조절하는 역할을 한다. 이러한 발광보조층은 높은 LUMO 값을 가져 전자가 정공 수송층(32)으로 이동하는 것을 막고, 높은 삼중항 에너지를 가져 발광층(40)의 엑시톤이 정공 수송층(32)으로 확산되는 것을 방지한다. The light-emitting auxiliary layer serves to transport the holes moved from the
이러한 발광 보조층은 정공 수송 물질을 포함할 수 있고, 정공 수송 영역과 동일한 물질로 만들어질 수 있다. 또한 적색, 녹색 및 청색 유기 발광 소자의 발광 보조층은 서로 동일한 재료로 만들어질 수 있다. This light emission auxiliary layer may include a hole transport material, and may be made of the same material as the hole transport region. Further, the auxiliary light emitting layers of the red, green, and blue organic light emitting devices may be made of the same material.
발광보조층 재료로는 특별히 제한되지 않으며, 일례로 카바졸 유도체 또는 아릴아민 유도체 등을 들 수 있다. 사용 가능한 발광 보조층의 비제한적인 예로는 NPD(N, N-dinaphthyl-N, N'-diphenyl benzidine), TPD(N, N'-bis-(3-methylphenyl)-N, N'-bis(phenyl)- benzidine), s-TAD, MTDATA(4, 4', 4″-Tris(N-3-methylphenyl-Nphenyl-amino)- triphenylamine) 등이 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 또한, 상기 발광 보조층은 전술한 물질 이외에, p형 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 p형 도펀트로는 당해 기술분야에서 사용되는 공지의 p형 도펀트가 사용될 수 있다.The material for the auxiliary layer is not particularly limited, and examples thereof include carbazole derivatives or arylamine derivatives. Non-limiting examples of the light emission auxiliary layer that can be used include NPD (N, N-dinaphthyl-N, N'-diphenyl benzidine), TPD (N, N'-bis-(3-methylphenyl)-N, N'-bis ( phenyl)-benzidine), s-TAD, MTDATA(4, 4', 4″-Tris(N-3-methylphenyl-Nphenyl-amino)-triphenylamine). These may be used alone or in combination of two or more. In addition, the light emitting auxiliary layer may include a p-type dopant in addition to the above-described materials. As the p-type dopant, a known p-type dopant used in the art may be used.
캡핑층Capping layer
선택적으로, 본 발명의 유기 전계 발광 소자(100)는 전술한 음극(20) 상에 배치되는 캡핑층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 캡핑층은 유기 발광 소자를 보호하면서, 유기물층에서 발생된 빛이 효율적으로 외부로 방출될 수 있도록 돕는 역할을 한다.Optionally, the
상기 캡핑층은 트리스-8-하이드록시퀴놀린알루미늄(Alq3), ZnSe, 2,5-bis(6′-(2′,2″-bipyridyl))-1,1-dimethyl-3,4-diphenylsilole, 4′-bis[N-(1-napthyl)-N- phenyl-amion] biphenyl (α-NPD), N,N′-diphenyl-N,N′-bis(3-methylphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine (TPD), 1,1′-bis(di-4-tolylaminophenyl) cyclohexane (TAPC) 로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 캡핑층을 형성하는 물질은 유기발광소자의 다른 층의 재료들에 비하여 저렴하다. The capping layer is tris-8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3), ZnSe, 2,5-bis(6′-(2′,2″-bipyridyl))-1,1-dimethyl-3,4-diphenylsilole, 4′-bis[N-(1-napthyl)-N-phenyl-amion] biphenyl (α-NPD), N,N′-diphenyl-N,N′-bis(3-methylphenyl)-1,1′- It may contain at least one selected from the group consisting of biphenyl-4,4'-diamine (TPD), 1,1'-bis(di-4-tolylaminophenyl) cyclohexane (TAPC). The material forming the capping layer is inexpensive compared to materials of other layers of the organic light emitting device.
이러한 캡핑층은 단일층일 수도 있으나, 서로 다른 굴절률을 갖는 2 이상의 층을 포함하여, 상기 2 이상의 층을 통과하면서 점점 굴절률이 변화하도록 할 수 있다. Such a capping layer may be a single layer, but may include two or more layers having different refractive indices, so that the refractive index gradually changes while passing through the two or more layers.
상기 캡핑층은 당 기술분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있으며, 일례로 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법 또는 LB(Langmuir-Blodgett)법 등과 같은 다양한 방법을 이용할 수 있다.The capping layer may be manufactured by a conventional method known in the art, and for example, various methods such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a cast method, or a Langmuir-Blodgett (LB) method may be used.
전술한 구성을 포함하는 본 발명의 유기 발광 소자는 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 일례로, 기판 상에 양극 물질을 진공 증착한 다음, 상기 양극 상에 정공 수송 영역 물질, 발광층 물질, 전자 수송 영역 물질, 및 음극 물질의 재료를 순서로 진공 증착하여 유기 발광 소자를 제조할 수 있다.The organic light emitting device of the present invention including the above-described configuration can be manufactured according to a conventional method known in the art. For example, after vacuum depositing an anode material on a substrate, an organic light-emitting device may be manufactured by vacuum-depositing a material of a hole transport area material, a light emitting layer material, an electron transport area material, and a cathode material on the anode in order. .
도 2은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조를 나타내는 도면이다. 2 is a diagram illustrating a structure of an organic electroluminescent device according to another embodiment of the present invention.
상기 도 2을 참조하여 설명하면, 유기 전계 발광 소자(200)는, 양극(10); 정공 수송 영역(30); 발광층(40); 전자 수송 영역(50) 및 음극(20)이 순차적으로 적층된 구조를 구비하며, 상기 정공 수송 영역(30)은 정공 주입층(31), 정공 수송층(32) 및 정공수송 보조층(33)을 포함하고, 상기 정공수송 보조층(33)과 상기 발광층(40) 사이에 배치되고, 상기 정공수송 보조층(33)과 발광층(40)의 재료가 소정의 비율로 혼합된, 적어도 하나의 유기 기능층(60)을 포함하는 구조를 갖는다. Referring to FIG. 2, the
여기서, 전자 수송 영역(50)은 전자수송 보조층(53), 전자 수송층(51) 및 전자 주입층(52) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 전자수송 보조층(53), 전자수송층(51) 및 전자 주입층(52)을 모두 포함한다. Here, the
이러한 전자수송 보조층(53)은 발광층(40)에서 생성된 엑시톤 또는 정공이 전자 수송 영역으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. The electron transport
상기 전자수송 보조층(53)은 당 분야에 공지된 통상의 전자수송 특성을 가진 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체(예, BCP), 질소를 포함하는 헤테로환 유도체 등을 포함할 수 있다. The electron transport
상기 전자수송 보조층(53)은 당해 기술분야에서 알려진 바와 같이, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등에 의해 형성될 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.The electron transport
한편 도 2에 도시된 유기 전계 발광 소자의 각 구성요소(10, 20, 30-33, 40, 51-52)는 전술한 도 1의 구성과 동일하므로, 이에 대한 개별적인 설명은 생략한다. Meanwhile, each of the
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(100, 200)는 양극(10), 유기물층(A, A') 및 음극(20)이 순차적으로 적층된 구조를 가지되, 양극(10)과 유기물층(A, A') 사이 또는 음극(20)과 유기물층(A, A') 사이에 절연층 또는 접착층을 더 포함할 수도 있다. 이러한 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 전압, 전류, 또는 이들 모두를 인가하는 경우 최대 발광효율을 유지하면서 초기 밝기의 반감시간(Life time)이 증가되기 때문에 수명 특성이 우수할 수 있다.The
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples, but the following examples are only illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.
[준비예] 화합물 1 내지 20[Preparation Example] Compounds 1 to 20
본 발명의 화합물로 하기와 같이 준비하였으며, 이들의 HOMO, LUMO, 삼중항에너지를 당 업계에 공지된 방법으로 각각 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 또한 대조군으로 ADN 화합물과 NPB 화합물을 사용하였다.The compounds of the present invention were prepared as follows, and their HOMO, LUMO, and triplet energies were measured by methods known in the art, respectively, and are shown in Table 1 below. In addition, ADN compound and NPB compound were used as controls.
1) 삼중항 에너지는 77K에서 인광스펙트럼을 측정하며, QuantaMaster 30 Spectrofluorometer (PTI社) 기기로 측정하였다. 시료를 2-methylTHF 용매에 10-4 M 농도로 녹여 준비한 후, 액체질소를 이용하여 77K 저온에서 인광 스펙트럼을 측정하였다.1) Triplet energy was measured with a phosphorescence spectrum at 77K, and measured with a
2) HOMO 에너지 레벨은 CV(cyclic voltammetry) 법으로 측정하였다.2) HOMO energy level was measured by CV (cyclic voltammetry) method.
3) LUMO 에너지는 밴드갭 에너지를 UV 스펙트럼으로 구한 후, 밴드갭 에너지에서 HOMO의 값 차이로 구하였다.3) LUMO energy was obtained by calculating the bandgap energy by UV spectrum, and then by the difference of the HOMO value from the bandgap energy.
[실시예 1 내지 20] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작[Examples 1 to 20] Fabrication of blue organic electroluminescent devices
준비예에서 준비된 화합물을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 아래의 과정에 따라 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.After the compound prepared in Preparation Example was subjected to high-purity sublimation purification by a commonly known method, a blue organic electroluminescent device was manufactured according to the following procedure.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기(Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음, UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.First, the glass substrate coated with ITO (Indium tin oxide) to a thickness of 1500 Å was washed with distilled water and ultrasonic waves. After washing with distilled water, ultrasonically clean with a solvent such as isopropyl alcohol, acetone, methanol, etc., dry, transfer to a UV OZONE cleaner (Power Sonic 405, Hwashin Tech), and clean the substrate for 5 minutes using UV And transferred the substrate to a vacuum evaporator.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에, DS-205 (㈜두산전자 80 nm)/NPB (15 nm)/표 1의 화합물 (A) (5 nm)/ ADN + 5 % DS-405 + 표 1의 화합물 (A') (5nm)/ ADN + 5 % DS-405 (㈜두산전자, 25nm)/Alq3 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다(하기 표 2 참조).On the ITO transparent electrode prepared as above, DS-205 (Doosan Electronics 80 nm)/NPB (15 nm)/compound (A) (5 nm) in Table 1/ADN + 5% DS-405 + compound in Table 1 (A') (5nm)/ ADN + 5% DS-405 (Doosan Electronics, 25nm)/Alq 3 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) in order to form an organic EL device. Was prepared (see Table 2 below).
[비교예 1] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조[Comparative Example 1] Preparation of blue organic electroluminescent device
유기 기능층을 사용하지 않고, 발광층을 30 nm 로 증착한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1와 동일하게 수행하여 비교예 1의 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.A blue organic electroluminescent device of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the organic functional layer was not used and the emission layer was deposited at 30 nm.
[비교예 2] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조[Comparative Example 2] Preparation of blue organic electroluminescent device
유기 기능층 성분으로 정공수송 보조층(예, 화합물 2) 및 발광층 재료와 상이한 화합물(예, 화합물 14)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 2의 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.The blue organic electric field of Comparative Example 2 was carried out in the same manner as in Example 1, except that a hole transport auxiliary layer (eg, compound 2) and a compound different from the light emitting layer material (eg, compound 14) were used as organic functional layer components. A light-emitting device was fabricated.
참고로, 본원 실시예 1 내지 20 및 비교예 1에서 사용된 NPB, ADN 및 Alq3의 구조는 각각 하기와 같다.For reference, the structures of NPB, ADN, and Alq 3 used in Examples 1 to 20 and Comparative Example 1 are as follows, respectively.
[평가예 1][Evaluation Example 1]
실시예 1 내지 20, 및 비교예 1 내지 2에서 각각 제조된 유기 전계 발광 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 발광파장, 전류효율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.For the organic electroluminescent devices prepared in Examples 1 to 20 and Comparative Examples 1 to 2, respectively, the driving voltage, emission wavelength, and current efficiency at a current density of 10 mA/cm 2 were measured, and the results are shown in Table 3 below. Indicated.
보조층 재료
(a)Hole transport
Auxiliary layer material
(a)
(V)Driving voltage
(V)
(nm)Emission peak
(nm)
(cd/A)Current efficiency
(cd/A)
(a' : ADN : DS-405)Weight ratio
(a': ADN: DS-405)
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 정공수송 보조층과 발광층의 재료가 혼합된 유기 기능층을 포함하는 실시예 1 내지 20의 청색 유기 전계 발광 소자는, 유기 기능층을 비(非)포함하는 비교예 1의 청색 유기 전계 발광 소자; 및 정공수송 보조층과 유기 기능층에 서로 다른 물질을 사용한 비교예 2의 유기 전계 발광 소자에 비해 전류 효율, 발광피크 및 구동전압 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.As shown in Table 3, the blue organic electroluminescent devices of Examples 1 to 20 including an organic functional layer in which materials for a hole transport auxiliary layer and a light emitting layer are mixed according to the present invention are non-organic functional layers. Blue organic electroluminescent device of Comparative Example 1 including; And it was found that the hole transport auxiliary layer and the organic functional layer exhibited superior performance in terms of current efficiency, emission peak, and driving voltage compared to the organic electroluminescent device of Comparative Example 2 in which different materials were used.
Claims (13)
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층, 정공 수송층 및 정공수송 보조층을 포함하고,
상기 정공수송 보조층과 상기 발광층 사이에 배치된 적어도 하나의 유기 기능층을 더 포함하되,
상기 유기 기능층은, 상기 발광층의 재료; 및 상기 정공수송 보조층의 재료의 혼합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자. anode; Hole transport area; Light-emitting layer; It has a structure in which an electron transport region and a cathode are sequentially stacked,
The hole transport region includes a hole injection layer, a hole transport layer, and a hole transport auxiliary layer,
Further comprising at least one organic functional layer disposed between the hole transport auxiliary layer and the emission layer,
The organic functional layer may include a material for the emission layer; And a mixture of materials for the hole transport auxiliary layer.
상기 정공수송 보조층의 HOMO 에너지 준위는, 상기 정공수송층의 HOMO 에너지 준위 보다 높고, 상기 발광층의 HOMO 에너지 준위 보다 낮은 유기 전계 발광 소자.The method of claim 1,
The HOMO energy level of the hole transport auxiliary layer is higher than the HOMO energy level of the hole transport layer and lower than the HOMO energy level of the emission layer.
상기 정공수송 보조층의 HOMO 에너지 준위와, 상기 정공수송층의 HOMO 에너지 준위의 차이는 0 eV 초과, 1.0 eV 이하인, 유기 전계 발광 소자.The method of claim 2,
The difference between the HOMO energy level of the hole transport auxiliary layer and the HOMO energy level of the hole transport layer is greater than 0 eV and less than or equal to 1.0 eV, an organic electroluminescent device.
상기 정공수송 보조층의 HOMO 에너지 준위와 상기 발광층의 HOMO 에너지 준위의 차이는, 상기 정공수송 보조층과 정공수송층의 HOMO 에너지 준위 차이보다 높고, 1.0 eV 이하인, 유기 전계 발광 소자.The method of claim 3,
The difference between the HOMO energy level of the hole transport auxiliary layer and the HOMO energy level of the light emitting layer is higher than the difference between the HOMO energy level of the hole transport auxiliary layer and the hole transport layer, and is 1.0 eV or less.
상기 정공수송 보조층의 LUMO 에너지 준위는, 상기 발광층의 LUMO 에너지 준위 보다 작은 유기 전계 발광 소자. The method of claim 1,
The LUMO energy level of the hole transport auxiliary layer is less than the LUMO energy level of the emission layer.
상기 정공수송 보조층의 LUMO 에너지 준위와, 상기 발광층의 LUMO 에너지 준위의 차이는 0 eV 초과, 1.0 eV 이하인, 유기 전계 발광 소자.The method of claim 5,
The difference between the LUMO energy level of the hole transport auxiliary layer and the LUMO energy level of the emission layer is greater than 0 eV and less than or equal to 1.0 eV, an organic electroluminescent device.
상기 정공수송 보조층의 삼중항 에너지(T1)는 2.0 eV 이상인, 유기 전계 발광 소자.The method of claim 1,
The triplet energy (T1) of the hole transport auxiliary layer is 2.0 eV or more, an organic electroluminescent device.
상기 정공수송 보조층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Y1 및 Y2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합, NR3, O, S, 및 CR4R5로 이루어진 군에서 선택되고, 다만 Y1과 Y2가 모두 단일결합인 경우는 배제되며,
R1 내지 R5는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 이들은 인접한 기와 결합하여 축합고리를 형성할 수 있으며;
m과 n은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,
상기 R1 내지 R5의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 포스핀기, 포스핀옥사이드기, 및 아릴아민기는, 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.The method of claim 1,
The hole transport auxiliary layer is an organic electroluminescent device comprising a compound represented by the following Formula 1:
[Formula 1]
In Formula 1,
Y 1 and Y 2 are the same or different from each other, each independently selected from the group consisting of a single bond, NR 3 , O, S, and CR 4 R 5 , provided that both Y 1 and Y 2 are single bonds Are excluded,
R 1 to R 5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, deuterium, halogen group, cyano group, nitro group, amino group, C 1 to C 40 alkyl group, C 2 to C 40 alkenyl group, C 2 ~ C 40 alkynyl group, C 3 ~ C 40 cycloalkyl group, 3 to 40 nuclear atoms heterocycloalkyl group, C 6 ~ C 60 aryl group, 5 to 60 nuclear atoms heteroaryl group, C 1 ~ C 40 alkyloxy group, C 6 ~ C 60 aryloxy group, C 1 ~ C 40 alkylsilyl group, C 6 ~ C 60 arylsilyl group, C 1 ~ C 40 alkyl boron group, C 6 ~ an aryl boronic of C 60, C 6 ~ C 60 aryl phosphine group, C 6 ~ C 60 aryl phosphine oxide group, and a C 6 ~, or selected from the group consisting of an aryl amine of the C 60 in, or they combine adjacent tile Can form a condensed ring;
m and n are each independently an integer of 0 to 4,
The alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, aryloxy group, alkyloxy group, cycloalkyl group, heterocycloalkyl group, arylamine group, alkylsilyl group, alkyl boron group, aryl of the R 1 to R 5 A boron group, a phosphine group, a phosphine oxide group, and an arylamine group are each independently hydrogen, deuterium (D), halogen, cyano group, nitro group, C 1 to C 40 alkyl group, C 2 to C 40 alkenyl group , C 2 to C 40 alkynyl group, C 3 to C 40 cycloalkyl group, heterocycloalkyl group having 3 to 40 nuclear atoms, C 6 to C 60 aryl group, heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms, C 1 ~ C 40 alkyloxy group, C 6 ~ C 60 aryloxy group, C 1 ~ C 40 alkylsilyl group, C 6 ~ C 60 arylsilyl group, C 1 ~ C 40 alkyl boron group, arylboronic group of C 6 ~ C 60, C 6 ~ C 60 of the aryl phosphine group, C 6 ~ C 60 aryl phosphine oxide group and one substituent at least one selected from the group consisting of an aryl amine of the C 6 ~ C 60 of They may be substituted, and in this case, when the substituents are plural, they may be the same as or different from each other.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 유기 전계 발광 소자:
상기 화학식에서,
R1 내지 R5, m과 n은 각각 제8항에서 정의한 바와 같다. The method of claim 8,
The compound represented by Formula 1 is an organic electroluminescent device selected from the group of compounds represented by the following formula:
In the above formula,
R 1 to R 5 , m and n are each as defined in claim 8.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 하기 구조식으로 표시되는 치환체 군에서 선택되는 적어도 하나의 모이어티를 포함하는 유기 전계 발광 소자:
상기 식에서,
*는 화학식 1과 결합이 이루어지는 부분을 의미하며,
X는 O 또는 S이며,
Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 Ar1 및 Ar2의 알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.The method of claim 8,
The compound represented by Formula 1 is an organic electroluminescent device comprising at least one moiety selected from the group of substituents represented by the following structural formula:
In the above formula,
* Means the part where the bond with Formula 1 is formed,
X is O or S,
Ar 1 and Ar 2 are the same as or different from each other, and each independently selected from the group consisting of hydrogen, a C 1 to C 40 alkyl group, a C 6 to C 60 aryl group, and a heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms And
The alkyl group, aryl group and heteroaryl group of Ar 1 and Ar 2 are each independently hydrogen, deuterium (D), halogen, cyano group, nitro group, C 1 to C 40 alkyl group, C 2 to C 40 alkenyl group, C 2 to C 40 alkynyl group, C 3 to C 40 cycloalkyl group, heterocycloalkyl group having 3 to 40 nuclear atoms, C 6 to C 60 aryl group, heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms, C 1 to C 40 alkyloxy group, C 6 to C 60 aryloxy group, C 1 to C 40 alkylsilyl group, C 6 to C 60 arylsilyl group, C 1 to C 40 alkyl boron group, C group of 6 to arylboronic of C 60, C 6 to C 60 aryl phosphine group, substituted with one substituent at least one selected from the group consisting of an aryl amine of the C 6 to C 60 aryl phosphine oxide group, and a C 6 to C 60 of In this case, when the substituents are plural, they may be the same or different from each other.
상기 유기 기능층은 상기 정공수송 보조층의 재료; 및 상기 발광층의 재료를 공증착시켜 형성되는 유기 전계 발광 소자. The method of claim 1,
The organic functional layer is a material of the auxiliary hole transport layer; And an organic electroluminescent device formed by co-depositing a material for the emission layer.
상기 유기 기능층은, 상기 정공수송 보조층에 함유된 화학식 1의 화합물과, 상기 발광층에 함유된 호스트 재료와 도펀트 재료를 포함하되,
상기 화학식 1의 화합물과 상기 호스트 재료의 혼합 비율은 5~95 : 95~5 중량비이며,
상기 도펀트 재료는 상기 화학식 1의 화합물과 호스트 재료를 합한 전체 중량 대비 0.5 내지 30 중량부로 포함되는, 유기 전계 발광 소자. The method of claim 8,
The organic functional layer includes a compound of Formula 1 contained in the hole transport auxiliary layer, a host material and a dopant material contained in the emission layer,
The mixing ratio of the compound of Formula 1 and the host material is 5 to 95: 95 to 5 weight ratio,
The dopant material is included in an amount of 0.5 to 30 parts by weight based on the total weight of the compound of Formula 1 and the host material.
상기 전자 수송 영역은 전자수송 보조층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함하는 유기 전계 발광 소자.The method of claim 1,
The electron transport region is an organic electroluminescent device including at least one of an electron transport auxiliary layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
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