KR20210044391A - 발광보조층을 포함하는 유기전기소자 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents
발광보조층을 포함하는 유기전기소자 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210044391A KR20210044391A KR1020190127428A KR20190127428A KR20210044391A KR 20210044391 A KR20210044391 A KR 20210044391A KR 1020190127428 A KR1020190127428 A KR 1020190127428A KR 20190127428 A KR20190127428 A KR 20190127428A KR 20210044391 A KR20210044391 A KR 20210044391A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- group
- layer
- light
- energy level
- auxiliary layer
- Prior art date
Links
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 claims abstract description 94
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 claims abstract description 71
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 82
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims description 70
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 claims description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 39
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 33
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 claims description 30
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims description 27
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 125000003983 fluorenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3CC12)* 0.000 claims description 22
- 125000000732 arylene group Chemical group 0.000 claims description 18
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 claims description 18
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 125000005567 fluorenylene group Chemical group 0.000 claims description 12
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 10
- 125000003837 (C1-C20) alkyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000006736 (C6-C20) aryl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000004104 aryloxy group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 claims description 8
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 8
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 claims description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 125000003860 C1-C20 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 4
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-VVKOMZTBSA-N Dideuterium Chemical compound [2H][2H] UFHFLCQGNIYNRP-VVKOMZTBSA-N 0.000 claims description 4
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical group [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000004414 alkyl thio group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000005018 aryl alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000005110 aryl thio group Chemical group 0.000 claims description 4
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000005373 siloxane group Chemical group [SiH2](O*)* 0.000 claims description 4
- 108091008695 photoreceptors Proteins 0.000 claims description 2
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 313
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 12
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 10
- TXCDCPKCNAJMEE-UHFFFAOYSA-N dibenzofuran Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3OC2=C1 TXCDCPKCNAJMEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N phenanthrene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 9
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- IYYZUPMFVPLQIF-UHFFFAOYSA-N dibenzothiophene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3SC2=C1 IYYZUPMFVPLQIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 9H-carbazole Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3NC2=C1 UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 6
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 6
- YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 1,3-Diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- FBTOLQFRGURPJH-UHFFFAOYSA-N 1-phenyl-9h-carbazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC2=C1NC1=CC=CC=C12 FBTOLQFRGURPJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 5
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 5
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 5
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N Pyrimidine Chemical compound C1=CN=CN=C1 CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N Quinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N Furan Chemical compound C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N Propene Chemical compound CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ITOKSWHFPQBNSE-UHFFFAOYSA-N [1]benzofuro[3,2-d]pyrimidine Chemical compound N1=CN=C2C3=CC=CC=C3OC2=C1 ITOKSWHFPQBNSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- -1 and if too high Substances 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YUFRAQHYKKPYLH-UHFFFAOYSA-N benzo[f]quinoxaline Chemical compound C1=CN=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=N1 YUFRAQHYKKPYLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000000434 field desorption mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- ARRNBPCNZJXHRJ-UHFFFAOYSA-M hydron;tetrabutylazanium;phosphate Chemical compound OP(O)([O-])=O.CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC ARRNBPCNZJXHRJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- AWJUIBRHMBBTKR-UHFFFAOYSA-N isoquinoline Chemical compound C1=NC=CC2=CC=CC=C21 AWJUIBRHMBBTKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- YTIFDAAZLZVHIX-UHFFFAOYSA-N naphtho[1,2-g][1]benzofuran Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=C4C=COC4=C3C=CC2=C1 YTIFDAAZLZVHIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYSWUOGCANSBCW-UHFFFAOYSA-N naphtho[1,2-g][1]benzothiole Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=C4C=CSC4=C3C=CC2=C1 FYSWUOGCANSBCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004957 naphthylene group Chemical group 0.000 description 2
- 125000006574 non-aromatic ring group Chemical group 0.000 description 2
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 2
- 125000000843 phenylene group Chemical group C1(=C(C=CC=C1)*)* 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N pyrene Chemical compound C1=CC=C2C=CC3=CC=CC4=CC=C1C2=C43 BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JWVCLYRUEFBMGU-UHFFFAOYSA-N quinazoline Chemical compound N1=CN=CC2=CC=CC=C21 JWVCLYRUEFBMGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 150000003413 spiro compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 2
- CRXBTDWNHVBEIC-UHFFFAOYSA-N 1,2-dimethyl-9h-fluorene Chemical compound C1=CC=C2CC3=C(C)C(C)=CC=C3C2=C1 CRXBTDWNHVBEIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MOCNGNGLTRMQQH-UHFFFAOYSA-N 3-bromo-9-(4-phenylphenyl)carbazole Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC(Br)=CC=C2N1C(C=C1)=CC=C1C1=CC=CC=C1 MOCNGNGLTRMQQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDOQMLIRFUVJNT-UHFFFAOYSA-N 4-n-naphthalen-2-yl-1-n,1-n-bis[4-(n-naphthalen-2-ylanilino)phenyl]-4-n-phenylbenzene-1,4-diamine Chemical group C1=CC=CC=C1N(C=1C=C2C=CC=CC2=CC=1)C1=CC=C(N(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=C3C=CC=CC3=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=C3C=CC=CC3=CC=2)C=C1 KDOQMLIRFUVJNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAUCIDPGGHZXRP-UHFFFAOYSA-N 4-phenyl-n-(4-phenylphenyl)aniline Chemical compound C=1C=C(C=2C=CC=CC=2)C=CC=1NC(C=C1)=CC=C1C1=CC=CC=C1 JAUCIDPGGHZXRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VIZUPBYFLORCRA-UHFFFAOYSA-N 9,10-dinaphthalen-2-ylanthracene Chemical compound C12=CC=CC=C2C(C2=CC3=CC=CC=C3C=C2)=C(C=CC=C2)C2=C1C1=CC=C(C=CC=C2)C2=C1 VIZUPBYFLORCRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZHQNDEHZACHHTA-UHFFFAOYSA-N 9,9-dimethylfluorene Chemical compound C1=CC=C2C(C)(C)C3=CC=CC=C3C2=C1 ZHQNDEHZACHHTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SNIJJHKDGAFZOW-UHFFFAOYSA-N 9-[3-(4-bromophenyl)phenyl]carbazole Chemical compound C1=CC(Br)=CC=C1C1=CC=CC(N2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C32)=C1 SNIJJHKDGAFZOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000006930 Pseudomyxoma Peritonei Diseases 0.000 description 1
- HDJHJMOTVCXUGP-UHFFFAOYSA-N [1]benzofuro[2,3-d]pyrimidine Chemical compound C1=NC=C2C3=CC=CC=C3OC2=N1 HDJHJMOTVCXUGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HUSSQXMWKXPRRF-UHFFFAOYSA-N [9-(4-phenylphenyl)carbazol-3-yl]boronic acid Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC(B(O)O)=CC=C2N1C(C=C1)=CC=C1C1=CC=CC=C1 HUSSQXMWKXPRRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- XEMRLVBSKVCUDL-UHFFFAOYSA-N benzo[g]quinoxaline Chemical compound N1=CC=NC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 XEMRLVBSKVCUDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQIUGRLKNKSKTC-UHFFFAOYSA-N benzo[h]quinazoline Chemical compound N1=CN=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 PQIUGRLKNKSKTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GQVWHWAWLPCBHB-UHFFFAOYSA-L beryllium;benzo[h]quinolin-10-olate Chemical compound [Be+2].C1=CC=NC2=C3C([O-])=CC=CC3=CC=C21.C1=CC=NC2=C3C([O-])=CC=CC3=CC=C21 GQVWHWAWLPCBHB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UFVXQDWNSAGPHN-UHFFFAOYSA-K bis[(2-methylquinolin-8-yl)oxy]-(4-phenylphenoxy)alumane Chemical compound [Al+3].C1=CC=C([O-])C2=NC(C)=CC=C21.C1=CC=C([O-])C2=NC(C)=CC=C21.C1=CC([O-])=CC=C1C1=CC=CC=C1 UFVXQDWNSAGPHN-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N fluoranthrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=C22)=C3C2=CC=CC3=C1 GVEPBJHOBDJJJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005549 heteroarylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- IBHBKWKFFTZAHE-UHFFFAOYSA-N n-[4-[4-(n-naphthalen-1-ylanilino)phenyl]phenyl]-n-phenylnaphthalen-1-amine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C2=CC=CC=C2C=CC=1)C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C3=CC=CC=C3C=CC=2)C=C1 IBHBKWKFFTZAHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000005561 phenanthryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005562 phenanthrylene group Chemical group 0.000 description 1
- 229920001690 polydopamine Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- BWESROVQGZSBRX-UHFFFAOYSA-N pyrido[3,2-d]pyrimidine Chemical compound C1=NC=NC2=CC=CN=C21 BWESROVQGZSBRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PLZDHJUUEGCXJH-UHFFFAOYSA-N pyrido[4,3-d]pyrimidine Chemical compound C1=NC=C2C=NC=CC2=N1 PLZDHJUUEGCXJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000714 pyrimidinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 125000003003 spiro group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 description 1
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
- H10K30/80—Constructional details
- H10K30/865—Intermediate layers comprising a mixture of materials of the adjoining active layers
-
- H01L51/5004—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
- C07B59/00—Introduction of isotopes of elements into organic compounds ; Labelled organic compounds per se
- C07B59/004—Acyclic, carbocyclic or heterocyclic compounds containing elements other than carbon, hydrogen, halogen, oxygen, nitrogen, sulfur, selenium or tellurium
-
- H01L51/0071—
-
- H01L51/0072—
-
- H01L51/5008—
-
- H01L51/5012—
-
- H01L51/5048—
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/14—Carrier transporting layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/14—Carrier transporting layers
- H10K50/15—Hole transporting layers
- H10K50/156—Hole transporting layers comprising a multilayered structure
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
- H10K85/622—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing four rings, e.g. pyrene
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
- H10K85/633—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising polycyclic condensed aromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
- H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
- H10K85/6574—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
- H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
- H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
- H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
- C07B2200/00—Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
- C07B2200/05—Isotopically modified compounds, e.g. labelled
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
- H10K2101/30—Highest occupied molecular orbital [HOMO], lowest unoccupied molecular orbital [LUMO] or Fermi energy values
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
- H10K2101/40—Interrelation of parameters between multiple constituent active layers or sublayers, e.g. HOMO values in adjacent layers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
본 발명은 제 1전극, 제 2전극 및 상기 제 1전극과 상기 제 2전극 사이의 유기물층을 포함하는 유기전기소자 및 이를 포함하는 전자장치를 관한 것으로, 상기 유기물층이 복수의 발광보조층을 포함하고, 복수의 발광보조층의 LUMO/HOMO 에너지 레벨을 이웃한 유기물층과의 관계에서 특정한 조건으로 한정함으로써 유기전기소자의 구동전압, 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 발광보조층을 포함하는 유기전기소자 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정공수송층의 LUMO 에너지 레벨보다 높은 LUMO 에너지 레벨를 갖는 발광보조층을 포함하는 유기전기소자 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
이하, 유기발광소자의 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 유기발광소자의 개략적 구성도이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 유기발광소자는 양극(11)과 음극(17) 및 이들 사이에 형성된 유기물층을 포함하며, 상기 유기물층은 정공주입층(12), 정공수송층(13), 발광층(14), 전자수송층(15), 전자주입층(16) 등을 포함한다.
유기전기발광소자는 양극과 음극 사이에 형성된 발광층에 전하를 주입하면 전자와 정공이 쌍을 이루어 여기자(엑시톤)을 형성한 후, 여기자의 에너지를 빛으로 방출하는 소자이다.
도 1에서 알 수 있는 것과 같이, 일반적으로 발광층(14)의 HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 레벨이 정공수송층(13)의 HOMO 에너지 레벨보다 낮고, 발광층(14)의 LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 에너지 레벨이 전자수송층(15)의 LUMO 에너지 레벨보다 높다.
발광층(14)에 주입되는 전자와 정공의 개수의 대소에 따라 발광 사이트가 이동하기 때문에, 유기발광소자의 발광효율을 개선시키기 위해서는 발광층(14)에 주입되는 전자와 정공의 밸런스를 잘 조절하는 것이 중요하다. 예를 들어 정공이 전자보다 과다한 경우에는 발광층(14)에서 전자수송층(15)에 가까운 영역으로 발광 사이트가 이동하고, 전자가 정공보다 과다한 경우에는 발광층(14)에서 정공수송층(13)에 가까운 영역으로 발광 사이트가 이동한다.
이와 같이 발광 사이트가 이동하게 되면 유기 발광 소자의 효율, 수명 등의 특성이 달라지게 된다.
일반적으로 발광층에 주입되는 전자와 정공의 전하 밸런스를 조절하기 위하여 유기물층의 재료를 변화시키는 방법이 사용되고 있으나, 화합물의 재료를 변화시키는 것만으로는 한계가 있다. 따라서, 유기물층 간의 밸런스 조절에 대해 보다 개선된 방법이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 정공수송층과 발광층 사이에 서로 다른 에너지 레벨을 갖는 복수의 발광보조층을 형성하되 인접한 정공수송층 및/또는 발광층의 물성을 고려하여 각 발광보조층의 HOMO/LUMO 에너지 레벨을 조절함으로써 발광층 내에서의 전자와 정공의 전하 밸런스를 향상시켜 효율 및 수명이 개선된 유기전기소자 및 이를 포함하는 전자장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에서, 본 발명은 복수의 발광보조층을 포함하되 정공수송층의 LUMO 에너지 레벨보다 높은 LUMO 에너지 레벨을 갖는 발광보조층을 적어다 하나 포함하는 청색 유기전기소자를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은 상기 청색 유기전기소자를 포함하는 전자장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 이웃한 유기물층과 에너지 레벨이 조절된 복수의 발광보조층을 형성하여 발광층 내에서의 전자와 정공의 전하 밸런스를 향상시킴으로써 유기전기소자의 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 유기전기소자의 개략적 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기전기소자의 에너지 레벨을 나타낸 유기물층의 개략적 구성도이다.
도 4는 기준 시료(Alq3)의 CV-그래프이다.
도 5는 본 발명의 화합물 2-43의 CV-그래프이다.
도 6은 본 발명의 화합물 2-43의 파장에 따른 흡광도를 나타낸 흡수 스펙트럼 그래프이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기전기소자의 에너지 레벨을 나타낸 유기물층의 개략적 구성도이다.
도 4는 기준 시료(Alq3)의 CV-그래프이다.
도 5는 본 발명의 화합물 2-43의 CV-그래프이다.
도 6은 본 발명의 화합물 2-43의 파장에 따른 흡광도를 나타낸 흡수 스펙트럼 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 구성 요소가 다른 구성 요소 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 경우, 이는 다른 구성 요소 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 있는 경우도 포함할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반대로, 어떤 구성 요소가 다른 부분 "바로 위에" 있다고 하는 경우에는 중간에 또 다른 부분이 없는 것을 뜻한다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명에서 사용된 용어 "아릴기" 및 "아릴렌기"는 다른 설명이 없는 한 각각 6 내지 60의 탄소수를 가지며, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 아릴기 또는 아릴렌기는 단일고리형, 고리집합체, 접합된 여러 고리계, 스파이로 화합물 등을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 다른 설명이 없는 한 아릴기에는 플루오렌일기가 포함될 수 있고 아릴렌기에는 플루오렌일렌기가 포함될 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어 "플루오렌일기", "플루오렌일렌기", "플루오렌트리일기"는 다른 설명이 없는 한 각각 하기 구조에서 R, R' 및 R"이 모두 수소인 1가, 2가 또는 3가의 작용기를 의미하며, "치환된 플루오렌일기", "치환된 플루오렌일렌기" 또는 "치환된 플루오렌트리일기"는 치환기 R, R', R" 중 적어도 하나가 수소 이외의 치환기인 것을 의미하며, R과 R'이 서로 결합되어 이들이 결합된 탄소와 함께 스파이로 화합물을 형성한 경우를 포함한다. 본 명세서에서는 가수와 상관없이 플루오렌일기, 플루오렌일렌기, 플루오렌트리일기를 모두 플루오렌기라고 명명할 수도 있다.
본 발명에서 사용된 용어 "스파이로 화합물"은 '스파이로 연결'을 가지며, 스파이로 연결은 2개의 고리가 오로지 1개의 원자를 공유함으로써 이루어지는 연결을 의미한다. 이때, 두 고리에 공유된 원자를 '스파이로 원자'라 하며, 한 화합물에 들어 있는 스파이로 원자의 수에 따라 이들을 각각 '모노스파이로-', '다이스파이로-', '트라이스파이로-' 화합물이라 한다.
본 발명에 사용된 용어 "헤테로고리기"는 "헤테로아릴기" 또는 "헤테로아릴렌기"와 같은 방향족 고리뿐만 아니라 비방향족 고리도 포함하며, 다른 설명이 없는 한 각각 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 탄소수 2 내지 60의 고리를 의미하나 여기에 제한되는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용된 용어 "헤테로원자"는 다른 설명이 없는 한 N, O, S, P 또는 Si를 나타내며, 헤테로고리기는 헤테로원자를 포함하는 단일고리형, 고리집합체, 접합된 여러 고리계, 스파이로 화합물 등을 의미한다. 또한, 고리를 형성하는 탄소 대신 하기 화합물과 같이 SO2, P=O 등과 같은 헤테로원자단을 포함하는 화합물도 헤테로고리기에 포함될 수 있다.
본 발명에 사용된 용어 "지방족고리기"는 방향족탄화수소를 제외한 고리형 탄화수소를의미하며, 단일고리형, 고리집합체, 접합된 여러 고리계, 스파이로 화합물 등을 포함하며, 다른 설명이 없는 한 탄소수 3 내지 60의 고리를의미하나 여기에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 방향족고리인 벤젠과 비방향족고리인 사이클로헥산이 융합된 경우에도 지방족고리에 해당한다.
본 명세서에서 각 기호 및 그 치환기의 예로 예시되는 아릴기, 아릴렌기, 헤테로고리기 등에 해당하는 '기 이름'은 '가수를 반영한 기의 이름'을 기재할 수도 있지만, '모체화합물 명칭'으로 기재할 수도 있다. 예컨대, 아릴기의 일종인 '페난트렌'의 경우, 1가의 '기'는 '페난트릴'로 2가의 기는 '페난트릴렌' 등과 같이 가수를 구분하여 기의 이름을 기재할 수도 있지만, 가수와 상관없이 모체 화합물 명칭인 '페난트렌'으로 기재할 수도 있다. 유사하게, 피리미딘의 경우에도, 가수와 상관없이 '피리미딘'으로 기재하거나, 1가인 경우에는 피리미딘일기, 2가의 경우에는 피리미딘일렌 등과 같이 해당 가수의 '기의 이름'으로 기재할 수도 있다.
또한, 본 명세서에서는 화합물 명칭이나 치환기 명칭을 기재함에 있어 위치를 표시하는 숫자나 알파벳 등은 생략할 수도 있다. 예컨대, 피리도[4,3-d]피리미딘을 피리도피리미딘으로, 벤조퓨로[2,3-d]피리미딘을 벤조퓨로피리미딘으로, 9,9-다이메틸-9H-플루오렌을 다이메틸플루오렌 등과 같이 기재할 수 있다. 따라서, 벤조[g]퀴녹살린이나 벤조[f]퀴녹살린을 모두 벤조퀴녹살린이라고 기재할 수 있다.
또한, 명시적인 설명이 없는 한, 본 발명에서 사용되는 화학식은 하기 화학식의 지수 정의에 의한 치환기 정의와 동일하게 적용된다.
여기서, a가 0의 정수인 경우 치환기 R1은 부존재하는 것을 의미하는데, 즉 a가 0인 경우는 벤젠고리를 형성하는 탄소에 모두 수소가 결합된 것을 의미하며, 이때 탄소에 결합된 수소의 표시를 생략하고 화학식이나 화합물을 기재할 수 있다. 또한, a가 1의 정수인 경우 하나의 치환기 R1은 벤젠 고리를 형성하는 탄소 중 어느 하나의 탄소에 결합하며, a가 2 또는 3의 정수인 경우 예컨대 아래와 같이 결합할 수 있고, a가 4 내지 6의 정수인 경우에도 이와 유사한 방식으로 벤젠 고리의 탄소에 결합하며, a가 2 이상의 정수인 경우 R1은 서로 같거나 상이할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 다른 설명이 없는 한, 축합환을 표시할 때 '숫자-축합환'에서 숫자는 축합되는 고리의 개수를 나타낸다. 예컨대, 안트라센, 페난트렌, 벤조퀴나졸린 등과 같이 3개의 고리가 서로 축합한 형태는 3-축합환으로 표기할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 다른 설명이 없는 한, 5원자 고리, 6원자 고리 등과 같이 '숫자원자' 형식으로 고리를 표현한 경우, '숫자-원자'에서 숫자는 고리를 형성하는 원소의 개수를 나타낸다. 예컨대, 싸이오펜이나 퓨란 등은 5원자 고리에 해당할 수 있고, 벤젠이나 피리딘은 6원자 고리에 해당할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 다른 설명이 없는 한, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성한 고리는 C6~C60의 방향족고리기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리기;로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
이때, 본 명세서에서 다른 설명이 없는 한, '이웃한 기끼리'라 함은, 하기 화학식을 예로 들어 설명하면, R1과 R2끼리, R2와 R3끼리, R3과 R4끼리, R5와 R6끼리 뿐만 아니라, 하나의 탄소를 공유하는 R7과 R8끼리도 포함되고, R1과 R7끼리, R1과 R8끼리 또는 R4와 R5끼리 등과 같이 바로 인접하지 않은 고리 구성 원소(탄소나 질소 등)에 결합된 치환기도 포함될 수 있다. 즉, 바로 인접한 탄소나 질소 등과 같은 고리 구성 원소에 치환기가 있을 경우에는 이들이 이웃한 기가 될 수 있지만, 바로 인접한 위치의 고리 구성 원소에 그 어떤 치환기도 결합되지 않은 경우에는 그 다음 고리 구성 원소에 결합된 치환기와 이웃한 기가 될 수 있고, 또한 동일 고리 구성 탄소에 결합된 치환기끼리도 이웃한 기라고 할 수 있다.
하기 화학식에서 R7과 R8처럼 동일 탄소에 결합된 치환기가 서로 결합하여 고리를 형성할 경우에는 스파이로 모이어티가 포함된 화합물이 형성될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 '이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다'라는 표현은 '이웃한 기끼리 서로 결합하여 선택적으로 고리를 형성한다'라는 것과 동일한 의미로 사용되며, 적어도 한 쌍의 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성하는 경우를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 형성된 유기물층을 포함할 수 있다.
상기 유기물층은 정공수송영역, 발광보조층, 발광층 및 전자수송영역을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 발광층은 청색 발광층이다.
상기 정공수송영역은 정공주입층 및 정공수송층을 포함할 수 있고 정공수송층은 1층 이상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 정공수송층과 발광보조층 사이에 버퍼층이 더 형성될 수도 있다.
상기 전자수송영역은 전자주입층 및 전자수송층을 포함할 수 있고, 전자수송층과 발광층 사이에 전자수송보조층이 더 형성될 수도 있다.
구체적으로, 양극 상에 정공주입층, 정공수송층, 발광보조층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층이 순차적으로 형성될 수 있다.
상기 발광보조층은 에너지 레벨이 서로 상이한 둘 이상의 층으로 구성될 수 있는데, 상기 발광보조층은 상기 정공수송층의 LUMO 에너지 레벨보다 높은 LUMO 에너지 레벨를 갖는 적어도 하나 이상의 발광보조층을 포함한다.
예컨대, 본 발명에 따른 발광보조층은 제1 발광보조층과 제2 발광보조층을 포함할 수 있는데, 상기 제1 발광보조층의 LUMO 에너지 레벨은 정공수송층의 LUMO 에너지 레벨보다 높으며, 상기 제2 발광보조층은 상기 정공수송층과 제1 발광보조층 사이에 형성되거나 상기 제1 발광보조층과 발광층 사이에 형성될 수 있다.
실제로 LUMO 값은 마이너스 값을 가지므로, '제1 발광보조층의 LUMO 에너지 레벨이 정공수송층의 LUMO 에너지 레벨보다 높다'라는 의미는 제1 발광보조층의 LUMO 에너지 레벨의 절대값이 정공수송층의 LUMO 에너지 레벨의 절대값보다 작은 것을 의미한다.
제1 발광보조층의 LUMO 에너지 레벨이 너무 낮을(deep) 경우에는 발광층에서 넘어오는 전자를 효과적으로 블로킹하지 못하기 때문에 발광층에서의 전자-정공 밸런스가 저하되는 문제가 있고, LUMO 에너지 레벨이 너무 높을(high) 경우에는 발광층과 발광보조층 사이에 전자가 적체되어 열화가 발생하는 문제가 있다. 따라서, 이러한 점을 고려하여 제1 발광보조층의 LUMO 값을 적절하게 조절하는 것이 필요하며, 특히 적절한 LUMO 값을 갖는 제1 발광보조층 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 제1 발광보조층의 LUMO 에너지 레벨과 정공수송층의 LUMO 에너지 레벨의 차이(△ELUMO)는 0.03 eV 이상, 더욱 바람직하게는 0.05 eV 이상일 수 있다. 구체적으로, 제1 발광보조층과 정공수송층 간의 LUMO 에너지 레벨의 차이(△ELUMO)는 0.03~0.10 eV일 수 있다.
제1 발광보조층의 LUMO 에너지 레벨은 절대값 기준으로 2.30~2.44 eV, 바람직하게는 2.34~2.41 eV일 수 있다. 즉, 제1 발광보조층의 LUMO 에너지 레벨은 -2.44 eV 이상 -2.30 eV 이하, 바람직하게는 -2.41 eV 이상 -2.34 eV 이하일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광보조층 각각의 HOMO 에너지 레벨은 정공수송층의 HOMO 에너지 레벨보다는 낮고 발광층의 HOMO 에너지 레벨보다는 높다. 즉, 발광보조층 각각의 HOMO 에너지 레벨의 절대값이 정공수송층의 HOMO 에너지 레벨의 절대값보다는 크고 발광층의 HOMO 에너지 레벨의 절대값보다는 작다.
발광보조층의 HOMO 에너지 레벨이 너무 낮을(deep) 경우에는 정공이 발광층으로 효율적으로 넘어갈 수 없고, 너무 높을(high) 경우에는 정공이 발광층으로 가기 전에 막힐 수 있기 때문에 정공이 정공수송층과 발광보조층 사이에 정체될 수 있다. 따라서, 발광보조층 각각의 HOMO 에너지 레벨은 정공수송층의 HOMO 에너지 레벨보다는 낮고 발광층의 HOMO 에너지 레벨보다는 높도록 발광보조층 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
일 실시예로, 상기 제1 발광보조층과 상기 제2 발광보조층 중에서 상기 정공수송층에 인접한 발광보조층과 정공수송층 간의 HOMO 에너지 레벨의 차이(△EH1)는 0.07 eV 이상, 바람직하게는 0.07~0.20 eV 일 수 있다.
상기 제1 발광보조층과 상기 제2 발광보조층 중에서 상기 정공수송층에 인접한 발광보조층과 발광층에 인접한 발광보조층 간의 HOMO 에너지 레벨의 차이(△EH2)는 0 eV 이상일 수 있다. 구체적으로 제1 발광보조층과 제2 발광보조층 간의 의 HOMO 에너지 레벨의 차이(△EH2)는 0.35 eV 이하, 바람직하게는 0~0.34 eV일 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 발광보조층과 상기 제2 발광보조층 중에서 상기 정공수송층에 인접한 발광보조층의 HOMO 에너지 레벨은 -5.69 eV 이상 -5.55 eV 이하(절대값 기준으로 5.55~5.69 eV)일 수 있고, 상기 제1 발광보조층과 상기 제2 발광보조층 중에서 상기 발광층에 인접한 발광보조층의 HOMO 에너지 레벨은 -6.00 eV 이상 -5.64 eV 이하(절대값 기준으로 5.64~6.00 eV)일 수 있다. 이때, 정공수송층에 인접한 발광보조층의 HOMO 에너지 레벨이 발광층에 인접한 발광보조층의 HOMO 에너지 레벨보다 같거나 높은 것이 바람직하며, 높은 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 제1 발광보조층과 상기 제2 발광보조층의 두께는 1:9 내지 5:5인 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 양극 또는 음극의 양면 중에서 상기 유기물층과 접하지 않는 일면에 광효율 개선층이 형성될 수 있다. 이러한 광효율 개선층은 굴절률 차이를 이용한 것으로, 광효율 개선층을 형성함으로써 유기전기소자의 효율이나 수명 등을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유기전기소자의 에너지 레벨을 나타낸 유기물층의 개략적 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 청색 유기전기소자의 유기물층은 정공수송층(13), 발광층(14), 전자수송층(15) 등을 포함하며, 정공수송층(13)과 발광층(14) 사이에 발광보조층(20)이 형성된다. 발광보조층(20)은 복수개일 수 있지만, 도 2는 두 개의 발광보조층이 형성된 예를 도시한 것이다.
상기 발광보조층(20)은 제1 발광보조층(21)과 제2 발광보조층(22)을 포함하며, 상기 제1 발광보조층(21)의 LUMO 에너지 레벨은 정공수송층(13)의 LUMO 에너지 레벨보다 높고, 상기 제2 발광보조층(22)은 정공수송층(13)과 제1 발광보조층(21) 사이에 형성된다.
상기 제1 발광보조층(21)은 발광층(14)에 인접하여 형성될 수 있고, 상기 제2 발광보조층(22)은 정공수송층(13)에 인접하여 형성될 수 있다.
제1 발광보조층(21)의 LUMO 에너지 레벨은 절대값 기준으로 2.30~2.44 eV, 바람직하게는 2.34~2.41 eV일 수 있다. 즉, 제1 발광보조층(21)의 LUMO 에너지 레벨은 -2.44 eV 이상 -2.30 eV 이하, 바람직하게는 -2.41 eV 이상 -2.34 eV 이하일 수 있다.
제2 발광보조층(22)의 LUMO 에너지 레벨은 절대값 기준으로 2.40~2.55 eV, 바람직하게는 2.41~2.51 eV일 수 있다. 즉, 제2 발광보조층(22)의 LUMO 에너지 레벨은 -2.55 eV 이상 -2.40 eV 이하, 바람직하게는 -2.51 eV 이상 -2.41 eV 이하일 수 있다.
제1 발광보조층(21)의 LUMO 에너지 레벨과 정공수송층(13)의 LUMO 에너지 레벨의 차이(△ELUMO)는 0.03 eV 이상, 바람직하게는 0.05 eV 이상, 더욱 바람직하게는 0.03~0.10 eV (0.03 eV 이상 0.10 eV 이하)일 수 있다. 즉, 제1 발광보조층(21)의 LUMO 에너지 레벨의 절대값이 정공수송층(13)의 LUMO 에너지 레벨의 절대값보다 0.03 eV 이상, 바람직하게는 0.05 eV 이상, 더욱 바람직하게는 0.03~0.10 eV일 수 있다.
제1 발광보조층(21)의 HOMO 에너지 레벨은 절대값 기준으로 5.64~6.00 eV (실제로 -6.00 eV 이상 -5.64 eV 이하)일 수 있고, 제2 발광보조층(22)의 HOMO 에너지 레벨은 절대값 기준으로 5.55~5.69 eV (실제로 -5.69 eV 이상 -5.55 eV 이하)일 수 있다. 이때, 제2 발광보조층(22)의 HOMO 에너지 레벨이 제1 발광보조층(21)의 HOMO 에너지 레벨보다 같거나 높은 것이 바람직하며, 높은 것이 더욱 바람직하다.
상기 제2 발광보조층(22)과 정공수송층(13)의 HOMO 에너지 레벨의 차이(△EH1)는 0.07 eV 이상, 바람직하게는 0.07~0.20 eV 일 수 있다. 즉, 정공수송층(13)의 HOMO 에너지 레벨이 제2 발광보조층(22)의 HOMO 에너지 레벨보다 0.07 eV 이상, 바람직하게는 0.07~0.20 eV 높다.
상기 제1 발광보조층(21)과 제2 발광보조층(22) 간의 HOMO 에너지 레벨 차이(△EH2)는 0 eV 이상, 바람직하게는 0.35 eV 이하, 더욱 바람직하게는 0~0.34 eV일 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 발광보조층(21)과 제2 발광보조층(22)의 위치만 도 2와 상이할 뿐 나머지 유기물층인 정공수송층(13), 발광층(14), 전자수송층(15) 및 발광보조층(20)은 동일하다. 즉, 제1 발광보조층(21)이 정공수송층(13)에 인접하여 형성되고 제2 발광보조층(22)이 발광층(14)에 인접하여 형성된다는 점만 상이하다.
따라서, 제1 발광보조층(21)의 LUMO 에너지 레벨, 제2 발광보조층(22)의 LUMO 에너지 레벨, 제1 발광보조층(21)과 정공수송층(13) 간의 LUMO 에너지 레벨 차이(△ELUMO), 제1 발광보조층과 제2 발광보조층 간의 HOMO 에너지 레벨 차이(△EH2) 등은 도 2에서 설명한 것과 동일하다.
다만, 도 3에서는 제1 발광보조층(21)이 정공수송층(13)에 인접하여 형성되어 있고, 제2 발광보조층(22)이 발광층(14)에 인접하여 형성되어 있으므로, 발광보조층의 HOMO 에너지 레벨에 대한 설명만이 도 2와 상이하다.
즉, 제1 발광보조층(21)의 HOMO 에너지 레벨이 절대값 기준으로 5.55~5.69 eV (실제로 -5.69 eV 이상 -5.55 eV 이하)이고, 제2 발광보조층(22)의 HOMO 에너지 레벨은 절대값 기준으로 5.64~6.00 eV (실제로 -6.00 eV 이상 -5.64 eV 이하)일 수 있다. 이때, 제1 발광보조층(21)의 HOMO 에너지 레벨이 제2 발광보조층(22)의 HOMO 에너지 레벨보다 같거나 높은 것이 바람직하며, 높은 것이 더욱 바람직하다.
제1 발광보조층(21)과 정공수송층(13) 간의 HOMO 에너지 레벨의 차이(△EH1)는 0.07 eV 이상, 바람직하게는 0.07~0.20 eV 일 수 있다. 즉, 정공수송층(13)의 HOMO 에너지 레벨이 제1 발광보조층(21)의 HOMO 에너지 레벨보다 0.07 eV 이상, 바람직하게는 0.07~0.20 eV 높다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 유기물층은 정공수송층, 발광보조층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 스택이 복수개 형성된 형태일 수도 있다.
일반적으로 유기전계발광소자는 발광부의 수에 따라 단일 발광구조 소자 (Single OLED) 와 다층 발광구조 소자(Tandem OLED)로 나뉠 수 있다. 다층 발광구조 소자 (Tandem OLED)는 두 개 이상의 발광부 (stack)로 구성되는 OLED 소자로서, 기존의 Single OLED에 비해 구동 전압 및 효율 개선이 용이하다.
구체적으로, 본 발명에 일 실시예에 따른 유기전기소자는 제1 전극, 제1 전극 상에 형성된 제1 스택, 제1 스택 상에 형성된 제2 스택 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 여기서 스택이라 함은 유기물층에 해당될 수 있으며, 상기 제1 전극 및/또는 제2 전극의 양면 중에서 상기 유기물층에 접하지 않는 면에 광효율 개선층이 더 형성될 수 있다.
제1 스택과 제2 스택은 각각 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 유기물층이며, 제1 스택과 제2 스택은 동일 또는 서로 다른 적층 구조로 형성될 수 있다.
제1 스택과 제2 스택의 중에서 적어도 하나는 스택은 본 발명에 따른 복수의 발광보조층을 포함한다. 즉, 정공수송층과 발광층 사이에 본 발명에 따른 복수의 발광보조층을 포함되는데, 이러한 발광보조층은 제1 스택 및/또는 제2 스택에 포함될 수 있다.
또한, 제1 스택과 제2 스택 사이에는 전하 생성층(CGL: Charge Generation Layer)이 형성될 수 있다. 전하 생성층(CGL)은 제1 전하 생성층과 제2 전하 생성층을 포함할 수 있다. 이러한 전하 생성층(CGL)은 제1 스택의 발광층과 제2 스택의 발광층 사이에 형성되어 각각의 발광층에서 발생하는 전류 효율을 증가시키고, 전하를 원활하게 분배하는 역할을 한다.
이러한 유기물층으로 된 스택은 2개 이상도 형성될 수 있는데, 예컨대 3개의 스택이 형성된 경우, 제2 스택 상에 전하 생성층(CGL)과 제3 스택이 추가적으로 더 적층될 수 있다.
이와 같이 다층의 스택 구조 방식에 의해 발광층이 복수개 형성될 경우, 각각의 발광층에서 발광된 광의 혼합 효과에 의해 백색 광이 발광되는 유기전기발광소자를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 색상의 광을 발광하는 유기전기발광소자를 제조할 수도 있다.
본 발명에 따른 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 용액 공정 또는 솔벤트 프로세스(solvent process), 예컨대 스핀코팅 공정, 노즐 프린팅 공정, 잉크젯 프린팅 공정, 슬롯코팅 공정, 딥코팅 공정, 롤투롤 공정, 닥터 블레이딩 공정, 스크린 프린팅 공정, 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 유기물층은 다양한 방법으로 형성될 수 있으므로, 그 형성방법에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전기소자는 유기전기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터, 단색 조명용 소자 및 퀀텀닷 디스플레이용 소자로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 상술한 본 발명의 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치와, 이 디스플레이장치를 제어하는 제어부를 포함하는 전자장치를 포함할 수 있다. 이때, 전자장치는 현재 또는 장래의 유무선 통신단말일 수 있으며, 휴대폰 등의 이동 통신 단말기, PDA, 전자사전, PMP, 리모콘, 네비게이션, 게임기, 각종 TV, 각종 컴퓨터 등 모든 전자장치를 포함한다.
본 발명에 따르면, 발광보조층(20)은 제1 발광보조층(21)과 제2 발광보조층(22)을 포함하며, 제1 발광보조층의 LUMO 에너지 레벨은 정공수송층(13)의 LUMO 에너지 레벨보다 높고, 제1 발광보조층 및 제2 발광보조층의 HOMO 에너지 레벨은 정공수송층(13)과 발광층(14)의 HOMO 에너지 레벨 사이의 값을 갖는다. 즉, 발광보조층(20) 각각의 HOMO 에너지 레벨은 정공수송층(13)의 HOMO 에너지 레벨보다는 낮고 발광층(14)의 HOMO 에너지 레벨보다는 높다.
이때, 유기물층을 구성하는 물질의 HOMO/LUMO 에너지 레벨을 측정하는 방법은 다양한 방법이 적용될 수 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 방법에 대해 설명한다.
에너지 레벨 측정방법
HOMO 에너지 레벨은 CV-그래프를 이용하여 측정할 수 있고, LUMO 에너지 레벨은 HOMO 레벨과 밴드갭을 이용하여 구할 수 있다.
1. HOMO 에너지 레벨 측정방법
전해질 및 측정 대상 화합물이 용해된 측정시료를 제조한다. 예시적으로, 0.1M TBAP in ACN(아세토니트릴) 전해질을 제조하고, 측정 대상 화합물 2.5mg을 용매인 클로로포름으로 용해시켜 측정시료를 제조할 수 있다.
이후, 상온에서 상기 측정시료의 순환전압전류(Cyclic Voltammetry)를 측정하는데, CV-그래프(전류-전압 그래프)를 이용하여 HOMO 에너지 레벨을 구할 수 있다. CV-그래프의 세로축은 전류를 나타내고 가로축은 전압(전위)을 나타내며, 두 개의 곡선 중에서 아래쪽 곡선을 이용하여 HOMO 에너지 레벨을 구한다. 즉, 전압을 역주사할 경우의 그래프를 이용하는데, HOMO 에너지 레벨은 두 직선의 교차점에서의 전위값으로부터 구할 수 있다. 즉 전위값의 단위를 에너지 단위인 eV로 변경하면 된다.
상기 두 직선이라 함은 의미있는 반응이 시작되기 전의 구간(전류 변화가 거의 없는 구간)에서의 그래프에 대해 그은 접선(가로선)과, 의미있는 반응이 시작되어 최대 산화전류가 흐르는 지점 사이의 곡선(전압을 가해줌에 따라 전류가 급격하게 감소하는 구간) 에 대해 그은 접선을 의미한다.
한편, 측정 대상 화합물의 HOMO 에너지 레벨을 구하기 위해서는 기준 시료의 HOMO 에너지 레벨로 보정할 필요가 있다. 즉, 하기 환산식과 같이 기준시료 고유의 HOMO 에너지 레벨에서 기준시료와 측정시료 간의 CV 값 차이인 보정값을 적용하여 측정대상 화합물의 HOMO 에너지 레벨를 산정한다.
환산식
:
측정 대상 화합물의 HOMO 에너지 레벨 = 기준시료 고유의 HOMO 에너지 레벨 + 보정값
상기 환산식에서 보정값은 다음과 같은 식에 의해 구한다.
보정값 = (기준시료의 CV-그래프에서의 HOMO 에너지 레벨) - (측정시료의 CV-그래프에서의 HOMO 레벨)
예컨대, 기준시료로 Alq3로 사용할 경우, 다음과 같은 환산식에 의해 측정 대상 화합물의 HOMO 에너지 레벨을 구할 수 있다. Alq3 고유의 HOMO 에너지 레벨은 -5.8 eV이다.
측정 대상 화합물의 HOMO 에너지 레벨 = -5.8 (eV) + 보정값
[보정값 = (Alq3의 CV-그래프에서의 HOMO 에너지 레벨) - (측정 대상 시료의 CV-그래프에서의 HOMO 에너지 레벨)]
2. Band Gap 측정방법
측정 대상 화합물을 용매에 용해시켜 시료를 제조한다. 상온에서 상기 시료의 흡수 스펙트럼을 측정한다. 구체적으로는, 측정 대상 화합물 2.5mg을 10ml의 THF에 용해시켜 마련된 용액 1ml에 10ml의 THF를 더 첨가하여 시료를 제조할 수 있다.
흡수 스펙트럼 그래프에서 세로축을 흡광도, 가로축을 파장으로 하며, 두 개의 직선을 결정하여 이들 직선의 교차점에서의 파장을 에너지 값으로 환산한 값을 밴드갭으로 한다.
상기 두 개의 직선 중 하나는 의미 있는 흡수가 일어나기 전의 파장 구간에서의 그래프에 대한 접선(가로선)이며, 다른 하나는 의미있는 흡수가 일어난 이후 최초로 흡광도가 최대가 되는 지점까지의 구간(급격하게 증가하는 구간)에서의 곡선에 대해 그은 접선이다.
두 직선의 교점에서의 파장(λ edge [nm])을 구한 후, 파장을 에너지 값으로 변환하여 밴드갭을 구할 수 있다.
E= h*(c/λ)
(h: 플랭크 상수, c: 광속, λ: 파장)
상기 식을 이용하면 아래와 같은 환산식에 의해 밴드갭을 구할 수 있다.
환산식
:
Eg = 1240/λ edge (eV)
3.
LUMO
에너지 레벨 측정방법
에너지 밴드 갭은 LUMO 에너지 레벨과 HOMO 에너지 레벨의 차이(Eg=LUMO 에너지 레벨-HOMO 에너지 레벨)이므로, LUMO 에너지 레벨은 하기 식에 의해 산출할 수 있다.
측정 대상 화합물의 LUMO 에너지 레벨 = 측정 대상 화합물 HOMO 에너지 레벨 + Eg
바람직하게는, 본 발명에 따른 발광보조층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 1>
상기 화학식 1에서, 각 기호는 아래와 같이 정의될 수 있다.
Z1 내지 Z4, Z13 내지 Z16은 서로 독립적으로 C(R') 또는 N이고, Z5 내지 Z8, Z9 내지 Z12는 서로 독립적으로 C, C(R') 또는 N이다.
상기 R'은 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C1~C30의 알킬기; C2~C30의 알켄일기; C2~C30의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -L'-N(Ra)(Rb)로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
L1 내지 L3은 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 L1은 Z5~Z8 중에서 하나, 그리고 Z9~Z12, L3 및 Ar2 중에서 하나와 결합될 수 있다.
L1 내지 L3이 아릴렌기인 경우, 바람직하게는 C6~C30의 아릴렌기, 더욱 바람직하게는 C6~C18의 아릴렌기, 예컨대, 페닐렌, 나프틸렌, 바이페닐, 터페닐 등일 수 있다.
L1 내지 L3이 헤테로고리기인 경우, 바람직하게는 C2~C30의 헤테로고리기, 더욱 바람직하게는 C2~C18의 헤테로고리기, 예컨대, 다이벤조싸이오펜, 다이벤조퓨란, 카바졸, 페닐카바졸 등일 수 있다.
Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
Ar1 및 Ar2가 아릴기인 경우, 바람직하게는 C6~C30의 아릴기, 더욱 바람직하게는 C6~C18의 아릴기, 예컨대, 페닐, 나프틸, 바이페닐, 터페닐 등일 수 있다.
Ar1 및 Ar2가 헤테로고리기인 경우, 바람직하게는 C2~C30의 헤테로고리기, 더욱 바람직하게는 C2~C18의 헤테로고리기, 예컨대, 다이벤조싸이오펜, 다이벤조퓨란, 카바졸, 페닐카바졸 등일 수 있다.
상기 L'은 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 R', L1~L3, Ar1, Ar2, 및 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성한 고리는 각각 중수소; 할로겐; C1-C20의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실란기; 실록산기; 시아노기; 니트로기; C1-C20의 알킬싸이오기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C6-C20의 아릴싸이오기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C6-C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C20의 헤테로고리기; C3-C20의 지방족고리기; C7-C20의 아릴알킬기; 및 C8-C20의 아릴알켄일기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더 치환될 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중에서 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직하게는, 상기 발광보조층은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 2>
상기 화학식 2에서, 각 기호는 아래와 같이 정의될 수 있다.
상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C1~C30의 알킬기; C2~C30의 알켄일기; C2~C30의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -L-N(Ra)(Rb)로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성된 고리는 C6~C60의 방향족고리기; 또는 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기일 수 있으며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 방향족고리를 형성할 경우, 바람직하게는 C6~C20의 방향족고리기, 더욱 바람직하게는 C6~C14의 방향족고리기, 예컨대 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌 등을 형성할 수 있다.
a 및 b는 각각 0~4의 정수이고, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우 R1 각각, R2 각각은 서로 같거나 상이하다.
R1 및 R2가 아릴기인 경우, 바람직하게는 C6~C30의 아릴기, 더욱 바람직하게는 C6~C18의 아릴기, 예컨대, 페닐, 나프틸, 바이페닐, 터페닐 등일 수 있다.
R1 및 R2가 헤테로고리기인 경우, 바람직하게는 C2~C30의 헤테로고리기, 더욱 바람직하게는 C2~C18의 헤테로고리기, 예컨대, 피리딘, 퀴놀린, 퀴나졸린, 다이벤조싸이오펜, 다이벤조퓨란, 카바졸, 페닐카바졸 등일 수 있다.
R1 및 R2가 알켄일기인 경우, 바람직하게는 C2~C10의 알켄일기, 예컨대 프로펜일 수 있다.
L', La 및 Lb는 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
L', La 및 Lb가 아릴렌기인 경우, 바람직하게는 C6~C30의 아릴렌기, 더욱 바람직하게는 C6~C18의 아릴렌기, 예컨대, 페닐렌, 나프틸렌, 바이페닐, 터페닐 등일 수 있다.
L', La 및 Lb가 헤테로고리기인 경우, 바람직하게는 C2~C30의 헤테로고리기, 더욱 바람직하게는 C2~C18의 헤테로고리기, 예컨대, 피리딘, 피리미딘, 다이벤조싸이오펜, 나프토벤조싸이오펜, 다이벤조퓨란, 나프토벤조퓨란, 카바졸, 페닐카바졸 등일 수 있다.
Ara 및 Arb는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
Ara 및 Arb가 아릴기인 경우, 바람직하게는 C6~C30의 아릴기, 더욱 바람직하게는 C6~C18의 아릴기, 예컨대, 페닐, 나프틸, 바이페닐, 터페닐, 페난트렌, 파이렌 등일 수 있다.
Ara 및 Arb가 헤테로고리기인 경우, 바람직하게는 C2~C30의 헤테로고리기, 더욱 바람직하게는 C2~C18의 헤테로고리기, 예컨대, 피리딘, 피리미딘, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 퀴나졸린, 벤조퓨로피리미딘, 벤조싸이오피리미딘, 다이벤조싸이오펜, 나프토벤조싸이오펜, 다이벤조퓨란, 나프토벤조퓨란, 카바졸, 페닐카바졸 등일 수 있다.
상기 L은 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 R1, R2, L', La, Lb, Ara, Arb 및 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성한 고리는 각각 중수소; 할로겐; C1-C20의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실란기; 실록산기; 시아노기; 니트로기; C1-C20의 알킬싸이오기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C6-C20의 아릴싸이오기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C6-C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C20의 헤테로고리기; C3-C20의 지방족고리기; C7-C20의 아릴알킬기; 및 C8-C20의 아릴알켄일기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더 치환될 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중에서 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물의 합성예에 대하여 실시예를 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
합성예
[
합성예
1] 화학식 1로 표시되는 화합물
본 발명에 따른 화학식 1표시되는 화합물(final products) 은 하기 반응식 1과 같이 Sub 1과 Sub 2를 반응시켜 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<반응식 1>
1-3의 합성예시
9-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-3-bromo-9H-carbazole (50g, 125.53mmol)를 THF에 녹였다. 이후, (9-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9H-carbazol-3-yl)boronic acid (54.72g, 150.64mmol), Pd(PPh3)4 (0.04당량), K2CO3(3당량), 물을 첨가한 후, 교반 환류시켰다. 반응이 완료되면 ether와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축하였다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 66.35g (수율: 83%)을 얻었다.
상기와 같은 합성법에 따라 제조된 화합물 1-1 내지 1-36의 FD-MS 값은 하기 표 1과 같다.
[표 1]
[
합성예
2] 화학식 2로 표시되는 화합물
본 발명에 따른 화학식 2로 표시되는 화합물(final products 2) 은 하기 반응식 2와 같이 Sub 3과 Sub 4를 반응시켜 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 ㅇ아니다.
<반응식 2>
1-3의 합성예시
9-(4'-bromo-[1,1'-biphenyl]-3-yl)-9H-carbazole (35g, 87.87 mmol)을 toluene (879ml)으로 녹인 후에, di([1,1'-biphenyl]-4-yl)amine (28.24g, 87.87mmol), Pd2(dba)3 (2.41 g, 2.64 mmol), 50% P(t-Bu)3 (1.42ml, 7.03 mmol), NaOt-Bu (25.34 g, 263.62 mmol)을 첨가하고 100℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 CH2Cl2와 물로 추출한 후 유기층을 MgSO4로 건조하고 농축하였다. 이후, 농축물을 실리카겔 칼럼으로 분리 후 재결정하여 생성물 44.35 g (수율: 79%)을 얻었다.
상기와 같은 합성법에 따라 제조된 화합물 2-1 내지 2-128의 FD-MS 값은 하기 표 2와 같다.
[표 2]
이하, 상기와 같은 합성예에 따라 제조된 화합물을 이용하여 HOMO/LUMO 에너지 레벨을 측정하는 방법에 대해 실시예를 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
에너지 레벨 측정
실시예
1. 화합물 2-43의 에너지 레벨 측정
(1) 화합물 2-43의 HOMO 에너지 레벨 측정
0.1M TBAP in ACN(아세트니트릴) 전해질을 제조하고, 화합물 2-43 2.5mg을 용매 클로로포름 1ml에 넣어 용해시켜 측정시료를 제조하였다. 이때, 기준 시료는 Alq3를 이용하였다. Alq3의 고유 HOMO 에너지 레벨은 -5.8 eV이다.
이후, 기준 시료 Alq3 및 화합물 2-43에 대한 순환전압전류(Cyclic Voltammetry)를 측정하여 각각에 대한 CV-그래프로부터 각 화합물의 HOMO 에너지 레벨을 구한다.
도 4는 Alq3에 대한 CV-그래프이고, 도 5는 화합물 2-43에 대한 CV-그래프이다.
이들 도면을 참조하면, 이미 설명한 방법에 따라 각 화합물의 HOMO 에너지 레벨을 구한 후 보정값을 산정하고, 최종적으로 환산식을 적용하여 화합물 2-43의 HOMO 에너지 레벨을 구한다.
도 4를 참조하면, Alq3의 CV-그래프에서 HOMO 에너지 레벨은 0.70706 eV이고, 도 5를 참조하면, 화합물 2-43의 CV-그래프에서 HOMO 에너지 레벨은 0.54706 eV이다.
따라서, 보정값은 0.16 eV이고, 화합물 2-43 HOMO 에너지 레벨은 -5.64 eV이다.
보정값 = (Alq3의 CV-그래프에서 HOMO 에너지 레벨)-(화합물 2-43의 CV-그래프에서 HOMO 에너지 레벨)= 0.70706-0.54706 (eV) = 0.16 eV
화합물 2-43 HOMO 에너지 레벨 = Alq3의 고유 HOMO 에너지 레벨 + 보정값 =
-5.8 (eV) + 0.16 (eV) = -5.64 eV
(2) 화합물 2-43의 밴드 갭 측정
화합물 2-43 2.5mg을 10ml의 THF에 용해시켜 마련된 용액 1ml에 THF 10ml의 를 더 첨가하여 시료를 제조한 후 파장에 따른 흡광도를 측정한다. 흡수 스펙트럼 측정시 분광광도계는 lambda 35(Perkin elmer 제조)를 사용하였다.
도 6은 화합물 2-43에 대한 흡수 스펙트럼을 도시한 그래프이다.
도 6을 참조하여 이미 설명한 방법에 따라 에너지 밴드갭 산정시 필요한 파장값을 구해보면 약 383 nm임을 알 수 있다.
따라서, 환산식을 적용하여 화합물 2-43에 대한 에너지 밴드갭(Eg)을 구해보면 3.23 eV임을 알 수 있다.
Eg= [1240 /383] (eV) = 3.23 eV
(3) 화합물 2-43의 LUMO 에너지 레벨 산출
상기에서 측정한 화합물 2-43의 HOMO 에너지 레벨과 밴드 갭을 이용하여 화합물 2-43의 LUMO 에너지 레벨을 산출하면 -2.41 eV임을 알 수 있다.
LUMO 에너지 레벨 = -5.64 + 3.23 (eV) = -2.41 eV
상기와 같은 에너지 레벨 측정 방법에 따라 측정된 본 발명의 화합물에 대한 HOMO/LUMO 에너지 레벨은 하기 표 3과 같다.
[표 3]
(단위: eV)
이하, 본 발명의 화합물을 이용한 유기전기소자의 제조 및 평가에 대하여 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
청색 유기전기발광소자 제조 및 평가
[
실시예
1] 청색 유기전기발광소자 (
발광보조층
)
유리 기판에 형성된 ITO층(양극) 상에 4,4',4''-Tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine (이하, 2-TNATA로 약기함)을 60nm 두께로 진공증착하여 정공주입층을 형성한 후, 상기 정공주입층 상에 N,N'-bis(1-naphthalenyl)-N,N'-bis-phenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine (이하, NPB로 약기함)를 60 nm 두께로 진공증착하여 정공수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 정공수송층 상에 본 발명의 화합물 1-3을 5nm의 두께로 진공증착하여 형성된 제1 발광보조층과 본 발명의 화합물 2-8을 5nm의 두께로 진공증착하여 형성된 제2 발광보조층을 포함하는 발광보조층을 형성하였다. 이때, 제1 발광보조층과 제2 발광보조층 중에서 HOMO 에너지 레벨이 높은 물질을 먼저 증착하는 것이 바람직하다.
이후, 상기 발광보조층 상에 호스트로 9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracene을, 도판트로 BD-052X(Idemitsu kosan 제조)를 사용하되 이들의 중량비가 96:4가 되도록 도펀트를 도핑하여 30 nm 두께의 발광층을 형성하였다.
다음으로, (1,1'-biphenyl-4-olato)bis(2-methyl-8-quinolinolato)aluminum (이하, BAlq로 약기함)를 10 nm 두께로 진공증착하여 정공저지층을 형성하고, 상기 정공저지층 상에 bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium (이하, BeBq2)을 40 nm 두께로 진공증착하여 전자수송층을 형성하였다.
이후, LiF를 0.2 nm 두께로 증착한 후 음극으로 Al을 150 nm의 두께로 증착하였다.
[
실시예
2] 내지 [
실시예
6]
제2 발광보조층 물질을 화합물 2-8 대신 하기 표 4에 기재된 화합물을 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제조하였다.
[
실시예
7] 내지 [
실시예
12]
제1 발광보조층 물질로 화합물 1-3 대신 화합물 2-43을 사용하고, 제2 발광보조층 물질로 하기 표 4에 기재된 화합물을 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제조하였다.
[
실시예
13] 내지 [
실시예
18]
제1 발광보조층 물질로 화합물 1-3 대신 화합물 2-125를 사용하고, 제2 발광보조층 물질로 하기 표 4에 기재된 화합물을 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제조하였다.
[비교예 1]
제1 발광보조층과 제2 발광보조층을 모두 형성하지 않은 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다.
[
비교예
2] 내지 [
비교예
10]
발광보조층을 하기 표 4와 같은 화합물을 사용하여 단일층으로 형성한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 유기전기발광소자를 제작하였다. 하기 표 4에서는 제1 발광보조층에 화합물을 기재하였으나, LUMO 에너지 레벨이 정공수송층의 LUMO 에너지 레벨보다 높을 수도 있고 낮을 수도 있다. 즉, 비교예의 발광보조층에 사용된 화합물을 표시하기 위한 것일 뿐 이웃한 유기물층과의 관계에 있어서 본 발명의 제1 발광보조층과 동일한 물성을 갖는 경우로 한정된 것은 아니다.
본 발명의 실시예 1 내지 실시예 18, 비교예 1 내지 비교예 10에 의해 제조된 유기전기발광소자에 순바이어스 직류전압을 가하여 포토리서치(photoresearch)사의 PR-650으로 전기발광(EL) 특성을 측정하였으며, 500cd/m2 기준 휘도에서 맥사이언스사에서 제조된 수명 측정 장비로 T95 수명을 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 4와 같다.
[표 4]
상기 표 4로부터, 비교예에 비해 본 발명의 실시예에 따라 청색 유기전기소자를 제작할 경우 구동전압을 낮출 수 있고 효율 및 수명을 현저히 향상시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
비교예 1은 발광보조층이 형성되지 않은 경우이며, 비교예 2~10은 단일 발광보조층이 형성된 경우이다. 따라서, 본 발명과 같이 적어도 두 개의 발광보조층이 형성될 경우 구동전압, 효율 및 수명 모든 측면에서 우수함을 알 수 있다.
비교예 2, 4, 9는 발광보조층의 LUMO 에너지 레벨이 이웃한 정공수송층보다 더 높은 경우에 해당하지만 LUMO 에너지 레벨이 이웃한 정공수송층보다 낮은 통상적인 유기전기소자와 비교하여 반드시 소자의 특성이 개선된다고 보기는 어렵다.
따라서, 정공수송층보다 더 높은 LUMO 에너지 레벨을 갖는 발광보조층이 형성된다고 하더라도 단일층인 경우에는 소자 특성이 개선된다고 보기는 어려우며, 본 발명과 같이 적어도 두 개 이상의 발광보조층이 형성된 경우라야 유기전기소자의 구동전압, 효율, 수명 등이 모두 향상된다는 것을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예 1 내지 18과 같이 복수의 발광보조층이 형성되되, 제1 발광보조층의 LUMO 에너지 레벨이 정공수송층보다 높고, 각 발광보조층의 HOMO 에너지 레벨은 정공수송층보다는 낮고 발광보조층보다는 높을 경우 유기전기소자의 특성이 현저히 향상된다는 것을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따를 경우 유기전기소자의 특성이 향상되는 이유는, 본 발명에서 한정한 조건에 따른 HOMO/LUMO 에너지 레벨 상관관계를 가지는 화합물들을 선택적으로 사용하여 제1 발광보조층 및 제2 발광보조층을 형성함으로써, 발광층으로의 전자와 정공의 주입 및 이들의 전하 균형이 개선되기 때문인 것으로 보인다. 즉, 서로 다른 에너지 레벨을 갖는 둘 이상의 발광보조층을 형성할 경우 발광층 내 전하 균형(charge balance)을 향상시켜 소자의 전기적 특성이 개선된 것으로 보인다.
보다 구체적으로는, 청색 유기발광소자에 있어서 상대적으로 빠른 전자의 이동으로 인한 전자 누출(electron leakage)이 발생하는 것을 방지하기 위한 보조층들을 형성함으로써 소자의 구동전압, 효율 및 수명이 향상된 것이다.
이러한 결과는 유기물층의 각 층을 형성하는 화합물의 에너지 레벨(HOMO, LUMO)의 상관 관계는 소자의 성능에 주요 인자로 작용할 수 있음을 시사한다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내의 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
11: 양극
12: 정공주입층
13: 정공수송층 14: 발광층
15: 전자수송층 16: 전자주입층
17: 음극 20: 발광보조층
21: 제1 발광보조층 22: 제2 발광보조층
13: 정공수송층 14: 발광층
15: 전자수송층 16: 전자주입층
17: 음극 20: 발광보조층
21: 제1 발광보조층 22: 제2 발광보조층
Claims (19)
- 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 형성된 유기물층을 포함하는 청색 유기전기소자에 있어서,
상기 유기물층은 발광층, 상기 발광층과 양극 사이에 형성된 정공수송층, 상기 발광층과 음극 사이에 형성된 전자수송층, 및 상기 발광층과 정공수송층 사이에 형성된 적어도 두 개의 발광보조층을 포함하며,
상기 발광보조층은 제1 발광보조층과 제2 발광보조층을 포함하며,
상기 제1 발광보조층의 LUMO 에너지 레벨은 상기 정공수송층의 LUMO 에너지 레벨보다 높으며,
상기 제1 및 제2 발광보조층 각각의 HOMO 에너지 레벨은 정공수송층의 HOMO 에너지 레벨보다는 낮고 발광층의 HOMO 에너지 레벨보다는 높은 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제1 발광보조층은 상기 발광층에 인접하여 형성되며,
상기 제2 발광보조층은 상기 정공수송층과 제1 발광보조층 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제1 발광보조층은 상기 정공수송층에 인접하여 형성되며,
상기 제2 발광보조층은 상기 발광층과 제1 발광보조층 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제1 발광보조층의 LUMO 에너지 레벨은 상기 정공수송층의 LUMO 에너지 레벨보다 0.03 eV 이상 높은 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제1 발광보조층의 LUMO 에너지 레벨의 절대값은 2.30~2.44 eV인 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제1 발광보조층과 상기 제2 발광보조층 중에서 상기 정공수송층에 인접한 발광보조층과 상기 정공수송층 간의 HOMO 에너지 레벨의 차이는 0.07 eV 이상이고,
상기 제1 발광보조층과 상기 제2 발광보조층 중에서 상기 발광층에 인접한 발광보조층과 상기 정공수송층에 인접한 발광보조층 간의 HOMO 에너지 레벨의 차이는 0 eV 이상인 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제1 발광보조층과 상기 제2 발광보조층 간의 HOMO 에너지 레벨의 차이는 0.35 eV 이하인 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제1 발광보조층과 상기 제2 발광보조층 중에서 상기 정공수송층에 인접한 발광보조층의 HOMO 에너지 레벨의 절대값은 5.55~5.69 eV인 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자. - 제 1항에 있어서,
상기 제1 발광보조층과 상기 제2 발광보조층 중에서 상기 발광층에 인접한 발광보조층의 HOMO 에너지 레벨의 절대값은 5.64~6.00 eV인 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자. - 제 1항에 있어서,
상기 발광보조층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자:
<화학식 1>
상기 화학식 1에서,
Z1 내지 Z4, Z13 내지 Z16은 서로 독립적으로 C(R') 또는 N이고,
Z5 내지 Z8, Z9 내지 Z12는 서로 독립적으로 C, C(R') 또는 N이며,
상기 R'은 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C1~C30의 알킬기; C2~C30의 알켄일기; C2~C30의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -L'-N(Ra)(Rb)로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
L1 내지 L3은 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며,
Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리기로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 L'은 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 R', L1~L3, Ar1, Ar2, 및 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성한 고리는 각각 중수소; 할로겐; C1-C20의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실란기; 실록산기; 시아노기; 니트로기; C1-C20의 알킬싸이오기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C6-C20의 아릴싸이오기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C6-C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C20의 헤테로고리기; C3-C20의 지방족고리기; C7-C20의 아릴알킬기; 및 C8-C20의 아릴알켄일기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더 치환될 수 있다. - 제 1항에 있어서,
상기 발광보조층은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자:
<화학식 2>
상기 화학식 2에서,
상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐; 시아노기; 니트로기; C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; C3~C60의 지방족고리기; C1~C30의 알킬기; C2~C30의 알켄일기; C2~C30의 알킨일기; C1~C30의 알콕실기; C6~C30의 아릴옥시기; 및 -L-N(Ra)(Rb)로 이루어진 군에서 선택되며, 이웃한 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있고,
a 및 b는 각각 0~4의 정수이고, 이들 각각이 2 이상의 정수인 경우 R1 각각, R2 각각은 서로 같거나 상이하며,
L', La 및 Lb는 서로 독립적으로 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되며,
Ara 및 Arb는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기; 및 C3~C60의 지방족고리기로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 L은 단일결합; C6~C60의 아릴렌기; 플루오렌일렌기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 C6~C60의 아릴기; 플루오렌일기; C3~C60의 지방족고리기; 및 O, N, S, Si 및 P 중 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2~C60의 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 R1, R2, L', La, Lb, Ara, Arb 및 이웃한 기끼리 서로 결합하여 형성한 고리는 각각 중수소; 할로겐; C1-C20의 알킬기 또는 C6-C20의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실란기; 실록산기; 시아노기; 니트로기; C1-C20의 알킬싸이오기; C1-C20의 알콕시기; C6-C20의 아릴옥시기; C6-C20의 아릴싸이오기; C1-C20의 알킬기; C2-C20의 알켄일기; C2-C20의 알킨일기; C6-C20의 아릴기; 플루오렌일기; O, N, S, Si 및 P로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 C2-C20의 헤테로고리기; C3-C20의 지방족고리기; C7-C20의 아릴알킬기; 및 C8-C20의 아릴알켄일기로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 치환기로 더 치환될 수 있다. - 제 10항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중에서 하나인 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자:
.
- 제 11항에 있어서,
상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화합물 중에서 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자:
.
- 제 1항에 있어서,
상기 제1 발광보조층과 제2 발광보조층의 두께는 1:9 내지 5:5인 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자. - 제 1항에 있어서,
상기 양극 또는 음극의 양면 중에서 상기 유기물층과 접하지 않는 일면에 형성된 광효율 개선층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자. - 제 1항에 있어서,
상기 유기물층은 상기 양극 상에 순차적으로 형성된 정공수송층, 발광층 및 전자수송층을 포함하는 스택을 둘 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자. - 제 16항에 있어서,
상기 유기물층은 상기 둘 이상의 스택 사이에 형성된 전하생성층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 청색 유기전기소자. - 제1항의 청색 유기전기소자를 포함하는 디스플레이장치; 및
상기 디스플레이장치를 구동하는 제어부;를 포함하는 전자장치. - 제 18항에 있어서,
상기 청색 유기전기소자는 유기전기발광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터, 단색 조명용 소자 또는 퀀텀닷 디스플레이용 소자인 것을 특징으로 하는 전자장치.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190127428A KR20210044391A (ko) | 2019-10-15 | 2019-10-15 | 발광보조층을 포함하는 유기전기소자 및 이를 포함하는 전자 장치 |
| PCT/KR2020/011954 WO2021075718A1 (ko) | 2019-10-15 | 2020-09-04 | 발광보조층을 포함하는 유기전기소자 및 이를 포함하는 전자 장치 |
| US17/769,482 US20240164207A1 (en) | 2019-10-15 | 2020-09-04 | Organic electric element comprising a light-emitting auxiliary layer and electronic device comprising the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190127428A KR20210044391A (ko) | 2019-10-15 | 2019-10-15 | 발광보조층을 포함하는 유기전기소자 및 이를 포함하는 전자 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210044391A true KR20210044391A (ko) | 2021-04-23 |
Family
ID=75538746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190127428A KR20210044391A (ko) | 2019-10-15 | 2019-10-15 | 발광보조층을 포함하는 유기전기소자 및 이를 포함하는 전자 장치 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240164207A1 (ko) |
| KR (1) | KR20210044391A (ko) |
| WO (1) | WO2021075718A1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113690377B (zh) * | 2021-08-24 | 2023-06-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示面板及其制作方法和显示装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101571592B1 (ko) * | 2012-12-13 | 2015-11-25 | 주식회사 두산 | 유기 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 |
| KR102318252B1 (ko) * | 2015-01-14 | 2021-10-28 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 표시 장치 |
| CN107667099A (zh) * | 2015-05-06 | 2018-02-06 | 东进世美肯株式会社 | 新颖化合物及包含其的有机发光器件 |
| KR102018682B1 (ko) * | 2016-05-26 | 2019-09-04 | 덕산네오룩스 주식회사 | 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 |
| KR102658366B1 (ko) * | 2016-07-28 | 2024-04-18 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기 발광 소자 |
| KR102502430B1 (ko) * | 2017-12-26 | 2023-02-22 | 덕산네오룩스 주식회사 | 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 |
-
2019
- 2019-10-15 KR KR1020190127428A patent/KR20210044391A/ko not_active Application Discontinuation
-
2020
- 2020-09-04 US US17/769,482 patent/US20240164207A1/en active Pending
- 2020-09-04 WO PCT/KR2020/011954 patent/WO2021075718A1/ko active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20240164207A1 (en) | 2024-05-16 |
| WO2021075718A1 (ko) | 2021-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102212965B1 (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR102178087B1 (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR102212984B1 (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR20200127628A (ko) | 유기전기 소자용 화합물을 포함하는 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR102611877B1 (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR102366721B1 (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR20200131681A (ko) | 유기전기 소자용 화합물을 포함하는 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR102428221B1 (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR102381320B1 (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR20200082112A (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR20220105245A (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR20200136122A (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR20210020447A (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR20200129336A (ko) | 유기전기 소자용 화합물을 포함하는 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR20210007782A (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR20210028500A (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR102554212B1 (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR102389212B1 (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR102381326B1 (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR20230113120A (ko) | 유기전기 소자용 화합물을 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR20210155910A (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR102623493B1 (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR20230069585A (ko) | 유기전기 소자용 화합물을 포함하는 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR20210014411A (ko) | 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치 | |
| KR20200136072A (ko) | 유기전기 소자용 화합물을 포함하는 유기전기소자 및 그 전자 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal |