KR20210090331A - 유기 발광 소자 - Google Patents

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KR20210090331A
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김원종
김효연
박영롱
서동규
신준용
안정희
유병욱
이대호
이병석
유재진
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Abstract

제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 적층되고, 적어도 하나의 발광층을 포함한, m개의 발광 유닛들; 및 상기 m개의 발광 유닛들 중 서로 인접한 2개의 발광 유닛들 사이에 개재되고, n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층을 포함한, m-1개의 전하 생성층;을 포함하고, 상기 m은 2 이상의 정수이고, 상기 m-1개의 n형 전하 생성층 및 상기 m-1개의 p형 전하 생성층 중 적어도 하나는, 후전이 금속, 준금속(metalloid), 2 이상의 후전이 금속을 포함하는 화합물, 2 이상의 준금속을 포함하는 화합물, 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 무기 물질을 포함하고, 상기 후전이 금속은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 주석(Sn), 납(Pb), 플레로븀(Fl), 비스무트(Bi), 및 폴로늄(Po)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 상기 준금속은 붕소(B), 규소(Si), 게르마늄(Ge), 비소(As), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 및 아스타틴(At)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 단, 상기 후전이 금속이 Al, In, 및 Pb 중 선택된 하나 이상인 경우, 상기 제1 무기 물질은 상기 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물인, 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 평판 표시 장치가 개시된다.

Description

유기 발광 소자{Organic light emitting device}
유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자(organic light emitting device)는 자발광형 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다.
상기 유기 발광 소자는 기판 상부에 제1전극이 배치되어 있고, 상기 제1전극 상부에 정공 수송 영역(hole transport region), 발광층, 전자 수송 영역(electron transport region) 및 제2전극이 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가질 수 있다. 상기 제1전극으로부터 주입된 정공은 정공 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동하고, 제2전극으로부터 주입된 전자는 전자 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
저구동전압, 고효율 및 장수명을 갖는 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면, 제1전극;
상기 제1전극에 대향된 제2전극;
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 적층되고, 적어도 하나의 발광층을 포함한, m개의 발광 유닛들; 및
상기 m개의 발광 유닛들 중 서로 인접한 2개의 발광 유닛들 사이에 개재되고, n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층을 포함한, m-1개의 전하 생성층(charge generation layer);
을 포함하고,
상기 m은 2 이상의 정수이고,
상기 m-1개의 n형 전하 생성층 및 상기 m-1개의 p형 전하 생성층 중 적어도 하나는, 후전이 금속, 준금속(metalloid), 2 이상의 후전이 금속을 포함하는 화합물, 2 이상의 준금속을 포함하는 화합물, 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 무기 물질을 포함하고,
상기 후전이 금속은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 주석(Sn), 납(Pb), 플레로븀(Fl), 비스무트(Bi), 및 폴로늄(Po)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
상기 준금속은 붕소(B), 규소(Si), 게르마늄(Ge), 비소(As), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 및 아스타틴(At)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
단, 상기 후전이 금속이 Al, In, 및 Pb 중 선택된 하나 이상인 경우, 상기 제1 무기 물질은 상기 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물인, 유기 발광 소자가 제공된다.
다른 측면에 따르면, 소스 전극, 드레인 전극 및 활성층을 포함한 박막 트랜지스터 및 상술한 유기 발광 소자를 포함하고, 상기 유기 발광 소자의 제1전극이 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 중 하나와 전기적으로 연결된, 평판 표시 장치가 제공된다.
상기 유기 발광 소자는 저구동전압, 고효율 및 장수명을 갖는다.
도 1 내지 4는 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 실시예 1 내지 6 및 비교예 1에서 제작된 유기 발광 소자의 구동 전압(V)에 따른 전류 밀도(mA/cm2)를 측정한 그래프이다.
도 6은 실시예 1 내지 6 및 비교예 1에서 제작된 유기 발광 소자의 최대 발광 파장을 측정한 그래프이다.
도 7 및 8은 실시예 7 내지 13에서 제작된 유기 발광 소자의 전기 전도도를 측정한 그래프이다.
일 측면에 따르면, 제1전극;
상기 제1전극에 대향된 제2전극;
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 적층되고, 적어도 하나의 발광층을 포함한, m개의 발광 유닛들; 및
상기 m개의 발광 유닛들 중 서로 인접한 2개의 발광 유닛들 사이에 개재되고, n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층을 포함한, m-1개의 전하 생성층(charge generation layer);
을 포함하고,
상기 m은 2 이상의 정수이고,
상기 m-1개의 n형 전하 생성층 및 상기 m-1개의 p형 전하 생성층 중 적어도 하나는, 후전이 금속, 준금속(metalloid), 2 이상의 후전이 금속을 포함하는 화합물, 2 이상의 준금속을 포함하는 화합물, 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 무기 물질을 포함하고,
상기 후전이 금속은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 주석(Sn), 납(Pb), 플레로븀(Fl), 비스무트(Bi), 및 폴로늄(Po)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
상기 준금속은 붕소(B), 규소(Si), 게르마늄(Ge), 비소(As), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 및 아스타틴(At)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
단, 상기 후전이 금속이 Al, In, 및 Pb 중 선택된 하나 이상인 경우, 상기 제1 무기 물질은 상기 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물인, 유기 발광 소자가 제공된다.
도 1은 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일 구현예에 따르는 유기 발광 소자(10)는 제1전극(110), 상기 제1전극에 대향된 제2전극(190), 상기 제1전극(110)과 상기 제2전극(120) 사이에 적층된 m개의 발광 유닛들(153), 및 상기 m개의 발광 유닛들(153) 중 서로 인접한 2개의 발광 유닛들 사이에 개재되고, n형 전하 생성층(155') 및 p형 전하 생성층(155")을 포함한, m-1개의 전하 생성층(155)을 포함할 수 있다.
상기 발광 유닛이란, 발광을 할 수 있는 기능을 갖는 유닛이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 발광 유닛은 1개 이상의 발광층을 포함할 수 있다. 필요에 따라, 상기 발광 유닛은 발광층 이외의 유기층을 더 포함할 수 있다.
상기 유기 발광 소자(10)는 m개의 적층된 발광 유닛들(153)을 포함하며, 상기 m은 2 이상의 정수일 수 있다. 상기 발광 유닛들의 개수인 m은 필요에 따라 선택할 수 있으며, 그 개수의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 유기 발광 소자는 2개, 3개, 4개 또는 5개의 발광 유닛들을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 m개의 발광 유닛들 중 적어도 하나의 발광 유닛에서 방출되는 광의 최대 발광 파장은 나머지 발광 유닛들 중 적어도 하나의 발광 유닛에서 방출되는 광의 최대 발광 파장과 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1발광 유닛 및 제2발광 유닛이 적층된 유기 발광 소자에서, 상기 제1발광 유닛에서 방출되는 광의 최대 발광 파장은 상기 제2발광 유닛에서 방출되는 광의 최대 발광 파장과 상이할 수 있다. 이 때, 상기 제1발광 유닛 및 상기 제2발광 유닛에서의 발광층은 서로 독립적으로, i) 단일 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조, ii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 따라서, 상기 제1발광 유닛 또는 상기 제2발광 유닛에서 방출되는 광은 단일색광 또는 혼합색광일 수 있다. 또 다른 예를 들면, 제1발광 유닛, 제2발광 유닛 및 제3발광 유닛이 적층된 유기 발광 소자에서, 상기 제1발광 유닛에서 방출되는 광의 최대 발광 파장은 상기 제2발광 유닛에서 방출되는 광의 최대 발광 파장과 동일하지만, 상기 제3발광 유닛에서 방출되는 광의 최대 발광 파장과 상이할 수 있다. 또는, 상기 제1발광 유닛에서 방출되는 광의 최대 발광 파장, 상기 제2발광 유닛에서 방출되는 광의 최대 발광 파장, 및 상기 제3발광 유닛에서 방출되는 광의 최대 발광 파장은 각각 모두 상이할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 m개의 발광 유닛들에서 방출되는 광의 최대 발광 파장은 모두 동일할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 m개의 발광 유닛들에서 방출되는 광의 최대 발광 파장은 서로 독립적으로, 약 370 내지 약 780 nm 범위에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 m개의 발광 유닛들에서 방출되는 광의 최대 발광 파장은 서로 독립적으로, 약 370 내지 약 500 nm 범위에서 선택되거나, 약 500 내지 약 580 nm 범위에서 선택되거나, 또는 약 580 내지 약 780 nm 범위에서 선택될 수 있다.
상기 유기 발광 소자(10)는 상기 m개의 발광 유닛들(153) 중 서로 인접한 2개의 발광 유닛들(153) 사이에 전하 생성층(155)을 포함할 수 있는데, 상기 인접이란, 인접한 것으로 언급된 층들 중 가장 가까운 층들의 배치관계를 의미한다. 예를 들어, 서로 인접한 2개의 발광 유닛들이란, 복수개의 발광 유닛들 중에 가장 가깝게 배치된 2개의 발광유닛의 배치관계를 의미한다. 상기 인접이란, 경우에 따라 2개의 층들이 물리적으로 접하는 경우를 의미할 수도 있고, 2개의 층들 사이에 언급되지 않은 다른 층이 배치될 수도 있다. 예를 들어, 제2전극에 인접한 발광 유닛은 복수개의 발광 유닛들 중 상기 제2전극에 가장 가깝게 배치된 발광 유닛을 의미한다. 또한, 상기 제2전극과 상기 발광 유닛은 물리적으로 접할 수도 있지만, 상기 제2전극과 상기 발광 유닛 사이에는 발광 유닛 이외의 다른 층들이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2전극과 상기 발광 유닛 사이에 전자 수송층이 배치될 수 있다. 그러나, 서로 인접한 2개의 발광 유닛 사이에는 전하 생성층이 배치된다.
상기 전하 생성층이란, 서로 인접한 2개의 발광 유닛들 중 1개의 발광 유닛에 대해서는 전자를 생성하여 캐소드 역할을 하고, 다른 1개의 발광 유닛에 대해서는 정공을 생성하여 애노드 역할을 하는 층으로, 전극에 직접 연결되지 않고, 인접한 발광 유닛들을 분리하는 층을 의미한다. m개의 발광 유닛을 포함하는 유기 발광 소자는, m-1개의 전하 생성층을 포함하게 된다.
상기 전하 생성층(155)은 n형 전하 생성층(155') 및 p형 전하 생성층(155")을 포함할 수 있다. 이때 상기 n형 전하 생성층(155')과 p형 전하 생성층(155")은 직접(directly) 접촉하여 NP접합을 형성할 수 있다. 상기 NP접합에 의하여, n형 전하 생성층(155')과 p형 전하 생성층(155") 사이에서 전자와 정공이 동시에 생성될 수 있다. 생성된 전자는 n형 전하 생성층(155')을 통하여 서로 인접한 2개의 발광 유닛들 중 1개의 발광 유닛에 전달된다. 생성된 정공은 p형 전하 생성층(155")을 통하여 상기 서로 인접한 2개의 발광 유닛들 중 다른 1개의 발광 유닛에 전달된다. 또한, 전하 생성층들(155)은 각각 1개의 n형 전하 생성층(155') 및 1개의 p형 전하 생성층(155")을 포함하므로, m-1개의 전하 생성층(155)을 포함한 유기 발광 소자(10)는 m-1개의 n형 전하 생성층(155') 및 m-1개의 p형 전하 생성층(155")을 포함하게 된다.
상기 n형이란 n형 반도체 특성을 의미하며, 즉, 전자를 주입하거나 수송하는 특성을 의미한다. 상기 p형이란 p형 반도체 특성을 의미하며, 즉, 정공을 주입하거나 수송하는 특성을 의미한다.
상기 m-1개의 n형 전하 생성층(155') 및 상기 m-1개의 p형 전하 생성층(155") 중 적어도 하나는, 후전이 금속, 준금속(metalloid), 2 이상의 후전이 금속을 포함하는 화합물, 2 이상의 준금속을 포함하는 화합물, 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 무기 물질을 포함한다.
예를 들어, 상기 2 이상의 후전이 금속을 포함하는 화합물은 상기 2 이상의 후전이 금속을 포함하는 합금일 수 있다. 예를 들어, 상기 2 이상의 후전이 금속을 포함하는 화합물은 상기 2 이상의 후전이 금속으로 이루어진 화합물일 수 있다.
예를 들어, 상기 2 이상의 준금속을 포함하는 화합물은 상기 2 이상의 준금속을 포함하는 합금일 수 있다. 예를 들어, 상기 2 이상의 준금속을 포함하는 화합물은 상기 2 이상의 준금속으로 이루어진 화합물일 수 있다.
예를 들어, 상기 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물은 상기 후전이 금속과 준금속을 포함하는 합금일 수 있다. 예를 들어, 상기 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물은 상기 후전이 금속과 준금속으로 이루어진 화합물일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 m-1 개의 p형 전하 생성층(155") 중 적어도 하나는, 상기 제1 무기 물질을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 무기 물질은 2 이상의 준금속을 포함하는 화합물 및 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물 중 선택된 하나 이상일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 무기 물질이 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물인 경우, 후전이 금속과 준금속의 조성비는 50:1 내지 1:50일 수 있다. 예를 들어, 상기 후전이 금속과 준금속의 조성비는 20:1 내지 1:20일 수 있다. 예를 들어, 상기 후전이 금속과 준금속의 조성비는 10:1 내지 1:10일 수 있다. 예를 들어, 상기 후전이 금속과 준금속의 조성비는 5:1 내지 1:10일 수 있다. 예를 들어, 상기 후전이 금속과 준금속의 조성비는 4:1 내지 1:8일 수 있다. 예를 들어, 상기 후전이 금속과 준금속의 조성비는 3:1 내지 1:6일 수 있다. 예를 들어, 상기 후전이 금속과 준금속의 조성비는 2:1 내지 1:4일 수 있다. 예를 들어, 상기 후전이 금속과 준금속의 조성비는 2:1 내지 1:2일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 무기 물질이 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물인 경우, 상기 제1 무기 물질 중 준금속의 함량은 상기 제1 무기 물질 중 후전이 금속의 함량 이상일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 무기 물질의 일함수의 절대값은 3.0 eV 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 무기 물질의 일함수의 절대값은 3.5 eV 이상일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 무기 물질의 일함수의 절대값은 3.0 eV 이상일 수 있다.
상기 후전이 금속은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 주석(Sn), 납(Pb), 플레로븀(Fl), 비스무트(Bi), 및 폴로늄(Po)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이다.
일 구현예에 따르면, 상기 후전이 금속은 Al, Ga, In, Tl, Sn, Pb, Fl, 및 Bi 중 선택된 하나 이상일 수 있다.
예를 들어, 상기 후전이 금속은 Al, Ga, In, Tl, Sn, Pb, Fl, 및 Bi 중 선택된 임의의 2 이상의 조합일 수 있고, 선택된 임의의 조합의 후전이 금속들은 2 이상의 후전이 금속들을 포함하는 화합물 또는 상기 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물 중에 포함될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 준금속은 Si, Ge, As, Sb, 및 Te 중 선택된 하나 이상일 수 있다.
예를 들어, 상기 준금속은 Si, Ge, As, Sb, 및 Te 중 선택된 임의의 2 이상의 조합일 수 있고, 선택된 임의의 조합의 준금속들은 2 이상의 준금속들을 포함하는 화합물 또는 상기 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물 중에 포함될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 무기 물질은 Bi2Te3, Bi7Te3, Bi2Te, Bi4Te3, BiTe, Bi6Te7, Bi4Te5, BixTey(0<x<100, 0<y<100, 0<x+y≤100), Sb2Te3, In2Te3, Ga2Te2, Al2Te3, Tl2Te3, As2Te3, GeSbTe, SnTe, PbTe, SiTe, GeTe, FlTe, SiGe, AlInSb, AlGaSb, AlAsSb, GaAs, InSb, AlSb, AlAs, AlaInaSb(0<a<1), AlbIn(1-b)Sb(0<b<1), AlSb, GaSb, 및 AlInGaAs 중 선택된 하나 이상일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 무기 물질은 Bi2Te3, Bi7Te3, Bi2Te, Bi4Te3, BiTe, Bi6Te7, Bi4Te5, 및 BixTey(0<x<100, 0<y<100, 0<x+y≤100) 중 선택된 하나 이상일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 무기 물질의 열 증발(thermal evaporation) 온도는 1500℃ 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 무기 물질의 열 증발 온도는 70 내지 1500℃일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 무기 물질의 열 증발 온도는 70 내지 1000℃일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 무기 물질의 열 증발 온도는 100 내지 1000℃일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 무기 물질의 열 증발 온도는 100 내지 700℃일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 무기 물질의 열 증발 온도는 250 내지 550℃일 수 있다
일 구현예에 따르면, 상기 m-1 개의 n형 전하 생성층(155')은 n형 전하 생성층에 포함될 수 있는 화합물이라면 특별히 한정되지는 않으나, π 전자 결핍성 함질소 고리를 적어도 하나 포함한 금속-비함유 화합물, 하기 화학식 601로 표시되는 화합물, 금속, 금속 산화물, 금속 탄화물, 금속 할로겐화물, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다:
<화학식 601>
[Ar601]xe11-[(L601)xe1-R601]xe21
상기 화학식 601 중,
Ar601은 치환 또는 비치환된 C5-C60카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xe11은 1, 2 또는 3이고,
L601은, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
xe1는 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
R601은, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q601)(Q602)(Q603), -C(=O)(Q601), -S(=O)2(Q601) 및 -P(=O)(Q601)(Q602) 중에서 선택되고,
상기 Q601 내지 Q603은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 또는 나프틸기이고,
xe21는 1 내지 5의 정수 중에서 선택된다.
상기 "π 전자 결핍성 함질소 고리"에 대한 설명은 후술된 전자 수송 영역의 설명을 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 m-1개의 n형 전하 생성층(155') 중 적어도 하나가 금속을 포함할 경우, 상기 금속은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 전이 금속, 후전이 금속 및 준금속 또는 이들의 임의의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 구현예에 따르면, 상기 m-1개의 n형 전하 생성층(155') 중 적어도 하나가 상기 금속 산화물을 포함할 경우, 상기 금속 산화물은 알칼리 금속 산화물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 m-1개의 n형 전하 생성층(155') 중 적어도 하나가 상기 금속 할로겐화물을 포함할 경우, 상기 금속 할로겐화물은 알칼리 금속 할로겐화물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 m-1개의 n형 전하 생성층(155') 중 적어도 하나는 Yb, Ag, Al, Sm, Mg, Li, RbI, Ti, Rb, Na, K, Ba, Mn 및 YbSi2 중 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 구현예에 따르면, 상기 m-1개의 n형 전하 생성층(155') 중 적어도 하나는 Yb, Ag 및 Al 중 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 m-1 개의 p형 전하 생성층(155") 중 적어도 하나는, 상기 제1 무기 물질과 정공 수송 물질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 물질은 정공 수송 특성을 갖는 물질이라면 특별히 한정되지는 않으나, 하기 화학식 201, 202 및 301-2로 표시되는 그룹 중에서 선택될 수 있다:
<화학식 201>
Figure pat00001
<화학식 202>
Figure pat00002
<화학식 301-2>
Figure pat00003
상기 화학식 201, 202 및 301-2 중,
A301 내지 A304는 서로 독립적으로, 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 피리딘, 피리미딘, 인덴, 플루오렌, 스파이로-비플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 인돌, 카바졸, 벤조카바졸, 디벤조카바졸, 퓨란, 벤조퓨란, 디벤조퓨란, 나프토퓨란, 벤조나프토퓨란, 디나프토퓨란, 티오펜, 벤조티오펜, 디벤조티오펜, 나프토티오펜, 벤조나프토티오펜 및 디나프토티오펜 중에서 선택되고,
X301은 O, S 또는 N-[(L304)xb4-R304]이고,
L201 내지 L204 및 L301 내지 L303은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
L205은, *-O-*', *-S-*', *-N(Q201)-*', 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
xa1 내지 xa4는 서로 독립적으로, 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
xa5는 1 내지 10의 정수 중에서 선택되고,
xb1 내지 xb4는 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
xb22 및 xb23은 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고,
R201 내지 R204 및 Q201은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
R301 내지 R304는, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q301)(Q302)(Q303), -N(Q301)(Q302), -B(Q301)(Q302), -C(=O)(Q301), -S(=O)2(Q301) 및 -P(=O)(Q301)(Q302) 중에서 선택되고,
R311 내지 R314는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기 -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31) 및 -P(=O)(Q31)(Q32) 중에서 선택되고,
Q31 내지 Q33 및 Q301 내지 Q303는 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 p형 전하 생성층(155")에 포함된 제1 무기 물질의 함량은 정공 수송 물질 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 49.9 중량부의 범위에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 p형 전하 생성층(155")에 포함된 제1 무기 물질의 함량은 정공 수송 물질 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 49.9 중량부의 범위에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 p형 전하 생성층(155")에 포함된 제1 무기 물질의 함량은 정공 수송 물질 100 중량부에 대하여, 5 내지 20 중량부의 범위에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 n형 전하 생성층(155')의 두께 및 p형 전하 생성층(155")의 두께는 서로 독립적으로 5Å 내지 200Å일 수 있다. 예를 들어, 상기 n형 전하 생성층(155')의 두께 및 p형 전하 생성층(155")의 두께는 서로 독립적으로 20Å 내지 200Å일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 n형 전하 생성층(155')의 두께 및 p형 전하 생성층(155")의 두께는 서로 독립적으로 20Å 내지 100Å일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 n형 전하 생성층(155') 및 p형 전하 생성층(155")의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 고품위 유기 발광 소자를 구현할 수 있다.
도 2는 다른 구현예를 따르는 유기 발광 소자(20)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1과 마찬가지로, 도 2의 유기 발광 소자(20)는 제1전극(110), 상기 제1전극에 대향된 제2전극(190), 상기 제1전극(110)과 상기 제2전극(120) 사이에 적층된 m개의 발광 유닛들(153), 및 상기 m개의 발광 유닛들(153) 중 서로 인접한 2개의 발광 유닛들 사이에 개재되고, n형 전하 생성층(155') 및 p형 전하 생성층(155")을 포함한, m-1개의 전하 생성층(155)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 m-1 개의 전하 생성층(155) 중 적어도 하나는, n형 전하 생성층(155') 및 p형 전하 생성층(155") 사이에 중간층(155a)을 더 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 중간층(155a)은 상기 제1 무기 물질을 포함할 수 있다.
상기 중간층(155a)에 포함된 상기 제1 무기 물질은 전술한 상기 제1 무기 물질에 대한 설명을 참조한다.
예를 들어, 상기 m-1개의 n형 전하 생성층(155') 및 상기 m-1개의 p형 전하 생성층(155") 중 적어도 하나에 포함된 제1 무기 물질과 상기 중간층(155a)에 포함된 제1 무기 물질이 서로 동일할 수 있다.
예를 들어, 상기 m-1개의 n형 전하 생성층(155') 및 상기 m-1개의 p형 전하 생성층(155") 중 적어도 하나에 포함된 제1 무기 물질과 상기 중간층(155a)에 포함된 제1 무기 물질이 서로 상이할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 중간층(155a)의 일함수의 절대값은 상기 n형 전하 생성층(155')의 일함수의 절대값 이상이고, 상기 p형 전하 생성층(155")의 일함수의 절대값 이하일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 m-1 개의 p형 전하 생성층(155") 중 적어도 하나는, 상기 제1 무기 물질과 정공 수송 물질을 포함할 때, 상기 유기 발광 소자(20)는 상기 제1 무기 물질과 정공 수송 물질을 포함하는 p형 전하 생성층(155")과 n형 전하 생성층(155') 사이에 중간층(155a)을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자(10, 20)는 전이 금속의 할라이드 화합물, 후전이 금속의 할라이드 화합물 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인, 제2 무기 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 전이 금속은 특별히 한정되지는 않으나, 10족 내지 12족의 전이 금속일 수 있고, 예를 들어, 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 아연(Zn) 중 선택된 하나 이상일 수 있고, 상기 후전이 금속은 특별히 한정되지는 않으나, 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 주석(Sn), 납(Pb), 플레로븀(Fl), 비스무트(Bi), 및 폴로늄(Po) 중 선택된 하나 이상일 수 있다.
여기서, 상기 할라이드 화합물은 할로겐과 결합하여 형성된 물질을 의미하며, 상기 할로겐은 예를 들어, F, Cl, Br 또는 I 중 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 유기 발광 소자(10, 20)는 상기 제2 무기 물질을 더 포함함으로써, 전하 생성층 내 정공 캐리어를 추가 공급하여, 전하 생성층의 전기적 특성/전하 생성 특성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 무기 물질은 CuF, CuCl, CuBr, CuI, NiF2, NiCl2, NiBr2, NiI2, ZnF2, ZnCl2, ZnBr2, ZnI2, ZnF4 및 ZnI4 중 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 제2 무기 물질은 i) 상기 n형 전하 생성층(155') 및 p형 전하 생성층(155") 중 제1 무기 물질을 포함하는 전하 생성층에 포함되거나;
ii) 상기 제1 무기 물질을 포함하는 전하 생성층에 인접한 보조층(미도시)에 포함되거나; 또는
iii) 상기 제1 무기 물질을 포함하는 전하 생성층 및 상기 보조층(미도시)에 포함될 수 있다.
이때, 상기 보조층은 상기 제2 무기 물질로 이루어진 단일층 형태일 수 있다.
예를 들어, 상기 유기 발광 소자(20)가 제1 무기 물질을 포함하는 중간층(155a)을 포함하고, 상기 중간층과 n형 전하 생성층(155') 사이 또는 상기 중간층(155a)과 p형 전하 생성층(155") 사이에 상기 제2 무기 물질을 포함하는 보조층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 n형 전하 생성층(155') 또는 p형 전하 생성층(155") 중 제1 무기 물질을 포함하는 전하 생성층이 상기 제2 무기 물질을 더 포함할 수 있음은 물론이다.
상기 제1 무기 물질을 포함하는 전하 생성층이 상기 제2 무기 물질을 포함할 때, 상기 전하 생성층에 포함된 제2 무기 물질의 함량은 제1 무기 물질 50 중량부에 대하여, 0.1 내지 49.9 중량부의 범위에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 전하 생성층에 포함된 제2 무기 물질의 함량은 제1 무기 물질 50 중량부에 대하여, 5 내지 20 중량부의 범위에서 선택될 수 있다.
상기 유기 발광 소자 중 m은 2 또는 3일 수 있다. m은 2인 유기 발광 소자의 구현예는 하기 도 3을 참조하고, m은 3인 유기 발광 소자의 구현예는 하기 도 4를 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자 중 상기 m은 2이고,
상기 m개의 발광 유닛들은 제1발광 유닛 및 제2발광 유닛을 포함하고,
상기 m-1개의 전하 생성층은 전하 생성층을 포함하고,
상기 전하 생성층은 상기 제1발광 유닛 및 상기 제2발광 유닛 사이에 배치되어 있고,
상기 제1발광 유닛은 상기 제1전극과 상기 전하 생성층 사이에 배치되어 있고,
상기 제2발광 유닛은 상기 전하 생성층과 상기 제2전극 사이에 배치되어 있고,
상기 전하 생성층은 n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층을 포함하고, 상기 n형 전하 생성층은 상기 제1발광 유닛과 상기 제2발광 유닛 사이에 배치되어 있고, 상기 p형 전하 생성층은 상기 n형 전하 생성층과 상기 제2발광 유닛 사이에 배치되어 있고,
상기 n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층 중 적어도 하나는 상기 제1 무기 물질을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 유기 발광 소자(30)는 제1전극(110), 상기 제1전극에 대향된 제2전극(190), 상기 제1전극(110)과 제2전극(190) 사이에 적층된 제1발광 유닛(153-1)과, 제1발광 유닛(153-1)과 제2전극(190) 사이에 적층된 제2발광 유닛(153-2)을 포함하고, 상기 제1발광 유닛(153-1)과 제2발광 유닛(153-2) 사이에 전하 생성층(155)을 포함하고, 상기 제1발광 유닛(153-1)은 상기 제1전극(110)과 상기 전하 생성층(155) 사이에 배치되어 있고, 상기 제2발광 유닛(153-2)은 상기 전하 생성층(155)과 상기 제2전극(190) 사이에 배치되어 있고, 상기 전하 생성층(155)은 n형 전하 생성층(155') 및 p형 전하 생성층(155")을 포함하고, 상기 n형 전하 생성층(155')은 상기 제1발광 유닛(153-1)과 상기 제2발광 유닛(153-2) 사이에 배치되어 있고, 상기 p형 전하 생성층(155")은 상기 n형 전하 생성층(155')과 상기 제2발광 유닛(153-2) 사이에 배치되어 있다.
도 3에 도시하지는 않았으나, 상기 유기 발광 소자(30)는 상기 n형 전하 생성층(155') 및 p형 전하 생성층(155") 사이에 상술한 중간층을 더 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자 중 m은 3이고,
상기 m개의 발광 유닛들은 제1발광 유닛, 제2발광 유닛 및 제3발광 유닛을 포함하고,
상기 m-1개의 전하 생성층은 제1전하 생성층 및 제2전하 생성층을 포함하고,
상기 제1전하 생성층은 상기 제1발광 유닛 및 상기 제2발광 유닛 사이에 배치되어 있고,
상기 제2전하 생성층은 상기 제2발광 유닛 및 상기 제3발광 유닛 사이에 배치되어 있고,
상기 제1발광 유닛은 상기 제1전극과 상기 제1전하 생성층 사이에 배치되어 있고,
상기 제2발광 유닛은 상기 제1전하 생성층과 상기 제2전하 생성층 사이에 배치되어 있고,
상기 제3발광 유닛은 상기 제2전하 생성층과 상기 제2전극 사이에 배치되어 있고,
상기 제1전하 생성층은 제1n형 전하 생성층 및 제1p형 전하 생성층을 포함하고, 상기 제1n형 전하 생성층은 상기 제1발광 유닛과 상기 제2발광 유닛 사이에 배치되어 있고, 상기 제1p형 전하 생성층은 상기 제1n형 전하 생성층과 상기 제2발광 유닛 사이에 배치되어 있고,
상기 제2전하 생성층은 제2n형 전하 생성층 및 제2p형 전하 생성층을 포함하고, 상기 제2n형 전하 생성층은 상기 제2발광 유닛과 상기 제3발광 유닛 사이에 배치되어 있고, 상기 제2p형 전하 생성층은 상기 제2n형 전하 생성층과 상기 제3발광 유닛 사이에 배치되어 있고,
상기 제1n형 전하 생성층, 제2n형 전하 생성층, 상기 제1p형 전하 생성층, 및 제2p형 전하 생성층 중 적어도 하나는 상기 제1 무기 물질을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 유기 발광 소자(40)는 제1전극(110), 상기 제1전극에 대향된 제2전극(190), 상기 제1전극(110)과 제2전극(190) 사이에 적층된 제1발광 유닛(153-1), 제1발광 유닛(153-1)과 제2전극(190) 사이에 적층된 제2발광 유닛(153-2), 및 제2발광 유닛(153-2)과 제2전극(190) 사이에 적층된 제3발광 유닛(153-3)을 포함하고, 상기 제1발광 유닛(153-1)과 제2발광 유닛(153-2) 사이에 제1전하 생성층(155-1)을 포함하고, 상기 제2발광 유닛(153-2)과 제3발광 유닛(153-3) 사이에 제2전하 생성층(155-2)을 포함하고, 상기 제1발광 유닛(153-1)은 상기 제1전극(110)과 상기 제1전하 생성층(155-1) 사이에 배치되어 있고, 상기 제2발광 유닛(153-2)은 상기 제1전하 생성층(155-1)과 상기 제2전하 생성층(155-2) 사이에 배치되어 있고, 상기 제3발광 유닛(153-3)은 상기 제2전하 생성층(155-2)과 상기 제2전극(190) 사이에 배치되어 있고, 상기 제1전하 생성층(155-1)은 제1n형 전하 생성층(155'-1) 및 제1p형 전하 생성층(155"-1)을 포함하고, 상기 제1n형 전하 생성층(155'-1)은 상기 제1발광 유닛(153-1)과 상기 제2발광 유닛(153-2) 사이에 배치되어 있고, 상기 제1p형 전하 생성층(155"-1)은 상기 제1n형 전하 생성층(155'-1)과 상기 제2발광 유닛(153-2) 사이에 배치되어 있고, 상기 제2전하 생성층(155-2)은 제2n형 전하 생성층(155'-2) 및 제2p형 전하 생성층(155"-2)을 포함하고, 상기 제2n형 전하 생성층(155'-2)은 상기 제2발광 유닛(153-2)과 상기 제3발광 유닛(153-3) 사이에 배치되어 있고, 상기 제2p형 전하 생성층(155"-2)은 상기 제2n형 전하 생성층(155'-2)과 상기 제3발광 유닛(153-3) 사이에 배치되어 있다.
도 4에 도시하지는 않았으나, 상기 유기 발광 소자(40)는 상기 제1n형 전하 생성층(155'-1) 및 제1p형 전하 생성층(155"-1) 사이 및/또는 상기 제2n형 전하 생성층(155'-2) 및 제2p형 전하 생성층(155"-2) 사이에 각각 상술한 중간층을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 중간층은 상기 제1n형 전하 생성층(155'-1) 및 제1p형 전하 생성층(155"-1) 사이에만 존재하거나, 상기 제2n형 전하 생성층(155'-2) 및 제2p형 전하 생성층(155"-2) 사이에만 존재하거나, 또는 상기 제1n형 전하 생성층(155'-1) 및 제1p형 전하 생성층(155"-1) 사이에 존재하고, 상기 제2n형 전하 생성층(155'-2) 및 제2p형 전하 생성층(155"-2) 사이에 존재할 수 있다.
종래에는, 2 이상의 발광층을 차례로 적층한 구조의 소자에서 2 이상의 발광층 사이에 존재하는 전하 생성층 중에, deep LUMO 레벨을 갖는 산화물 또는 유기물을 포함하였다.
그러나, 산화물의 경우 열 증발 온도가 1000℃를 초과하여 매우 높고, 유기물의 경우 열 증발은 가능하지만, 가격이 지나치게 비싸다는 문제점이 있었다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 전하 생성층, 특히 p형 전하 생성층 중에 열 증착이 가능한 후전이 금속, 준금속 또는 후전이 금속 및/또는 준금속을 포함하는 제1 무기 물질을 포함함으로써, 저온에서 열 증발이 가능하면서도 저구동 전압, 동일 전압 대비 고 전류밀도를 갖고, 기존의 소자 대비 동등 수준 이상의 색순도와 효율을 갖는 우수한 특성의 소자를 구현할 수 있다. 상기 제1 무기 물질은 다른 금속 재료에 비해 열 증발 온도가 낮아, 열 증발 공정이 가능한 장점이 있다.
또한, 상기 제1 무기 물질이 후전이 금속과 준금속의 화합물일 경우, 후전이 금속과 준금속의 비율을 조절함으로써, 상기 제1 무기 물질의 일함수를 조절할 수 있는데, 이를 통해 n형 CGL과 p형 CGL 간의 배리어(barrier)를 조절하여 효율적으로 전하를 발생시킬 수 있다. 특히, 준금속의 비율이 증가함에 따라 제1 무기 물질의 일함수의 절대값이 증가하며, 준금속의 함량이 후전이 금속의 함량 이상인 것이 보다 유리할 수 있다.
하기 표 1은 일 구현예에 따른 제1 무기 물질로 Bi와 Te의 화합물들 중 Bi와 Te의 비율에 따른 일함수 값을 나타낸다.
전체 화합물 대비 Te의 중량비(wt%) 조성비(Bi:Te) 일함수(eV)
24% 1:0.5 -4.43
39% 1:1 -4.55
47% 1:1.4 -4.67
47.805% 1:1.5 -4.91
50% 1:1.6 -4.73
56% 1:2 -4.71
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 준금속인 Te의 비율이 증가함에 따라, 일반적으로 일함수의 절대값이 증가함을 확인할 수 있다.
또한, 상기 유기 발광 소자는 상기 제1 무기 물질을 전하 생성층 중에 단층 형태로 포함할 수도 있고, 전하 생성층 중에 상기 제1 무기 물질을 정공 수송 물질과 함께 포함하여, 상기 제1 무기 물질을 도펀트의 형태로 포함할 수도 있다.
상기와 같이 제1 무기 물질을 정공 수송 물질과 함께 포함함으로써, 정공 주입층의 전기 전도도를 증가시켜, 효율적으로 전하를 발생시키며, 인접한 발광 유닛으로의 정공 수송을 더욱 용이하도록 하여, 소자의 효율을 개선할 수 있다.
또한, 상기 유기 발광 소자는 선택적으로, n형 전하 생성층과 p형 전하 생성층 사이에 상기 제1 무기 물질을 포함한 중간층을 더 포함함으로써, NP 접합 당시 n형 전하 생성층과 p형 전하 생성층 간의 배리어를 낮춰, NP 접합을 더욱 용이하게 함으로써, 구동 전압을 낮출 수 있다.
다른 측면에 있어서, 소스 전극, 드레인 전극 및 활성층을 포함한 박막 트랜지스터 및 상술한 유기 발광 소자를 포함하고, 상기 유기 발광 소자의 제1전극이 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 중 하나와 전기적으로 연결된, 평판 표시 장치가 제공된다.
본 명세서 중 "유기층"은 상기 유기 발광 소자 중 제1전극과 제2전극 사이에 개재된 단일 및/또는 복수의 모든 층을 가리키는 용어이다. 상기 "유기층"의 층에 포함된 물질이 유기물로 한정되는 것은 아니다.
이하, 도 1 내지 4를 참조하여 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자(10, 20, 30, 40)의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
[제1전극(110)]
도 1 내지 4의 제1전극(110)의 하부 또는 제2전극(190)의 상부에는 기판이 추가로 배치될 수 있다. 상기 기판으로는, 기계적 강도, 열안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상기 제1전극(110)은, 예를 들면, 기판 상부에, 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(110)이 애노드일 경우, 정공 주입이 용이하도록, 제1전극용 물질은, 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다.
상기 제1전극(110)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 투과형 전극인 제1전극(110)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질은, 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 및 이의 임의의 조합 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 제1전극(110)을 형성하기 위하여, 제1전극용 물질은, 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 및 이의 임의의 조합 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1전극(110)은 단일층인 단층 구조 또는 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(110)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[유기층(150)]
상기 제1전극(110) 상부에는 유기층(150)이 배치되어 있다. 상기 유기층(150)은 발광 유닛(153, 153-1, 153-2, 153-3)을 포함한다.
상기 유기층(150)은, 상기 제1전극(110)과 상기 발광 유닛(153, 153-1, 153-2, 153-3) 사이에 개재된 정공 수송 영역(hole transport region) 및 상기 발광 유닛(153, 153-1, 153-2, 153-3)과 상기 제2전극(190) 사이에 개재된 전자 수송 영역(electron transport region)을 더 포함할 수 있다.
[유기층(150) 중 정공 수송 영역]
상기 정공 수송 영역은, i) 단일 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조, ii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 정공 수송 영역은, 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL)(153-2a, 153-3a), 발광 보조층 및 전자 저지층(EBL) 중에서 선택된 적어도 하나의 층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역은, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조를 갖거나, 제1전극(110)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층/정공 수송층, 정공 주입층/정공 수송층/발광 보조층, 정공 주입층/발광 보조층, 정공 수송층/발광 보조층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 다층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 영역은, m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB(NPD), β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, 메틸화된-NPB, TAPC, HMTPD, TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine (4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민)), PANI/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid (폴리아닐린/도데실벤젠술폰산)), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate) (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트))), PANI/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonic acid (폴리아닐린/캠퍼술폰산)), PANI/PSS (Polyaniline/Poly(4-styrenesulfonate) (폴리아닐린/폴리(4-스티렌술포네이트)), 하기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 202로 표시되는 화합물 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다:
Figure pat00004
Figure pat00005
<화학식 201>
Figure pat00006
<화학식 202>
Figure pat00007
상기 화학식 201 및 202 중,
L201 내지 L204는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
L205은, *-O-*', *-S-*', *-N(Q201)-*', 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
xa1 내지 xa4는 서로 독립적으로, 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
xa5는 1 내지 10의 정수 중에서 선택되고,
R201 내지 R204 및 Q201은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 202 중 R201과 R202는, 선택적으로(optionally), 단일 결합, 디메틸-메틸렌기 또는 디페닐-메틸렌기를 통하여 서로 연결될 수 있고, R203과 R204는, 선택적으로, 단일 결합, 디메틸-메틸렌기 또는 디페닐-메틸렌기를 통하여 서로 연결될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 201 및 202 중,
L201 내지 L205는 서로 독립적으로,
페닐렌기, 펜탈레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 인다세닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페날레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 루비세닐렌기, 코로네닐렌기, 오발레닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기 및 피리디닐렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, C1-C10알킬기로 치환된 페닐기, -F로 치환된 페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, -Si(Q31)(Q32)(Q33) 및 -N(Q31)(Q32) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 펜탈레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 인다세닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페날레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 루비세닐렌기, 코로네닐렌기, 오발레닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기 및 피리디닐렌기;
중에서 선택되고,
상기 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, xa1 내지 xa4는 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, xa5는 1, 2, 3 또는 4일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, R201 내지 R204 및 Q201은 서로 독립적으로, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기 및 피리디닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, C1-C10알킬기로 치환된 페닐기, -F로 치환된 페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, -Si(Q31)(Q32)(Q33) 및 -N(Q31)(Q32) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기 및 피리디닐기;
중에서 선택될 수 있고,
상기 Q31 내지 Q33에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 201 중 R201 내지 R203 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로,
플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, C1-C10알킬기로 치환된 페닐기, -F로 치환된 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기;
중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 202 중 i) R201과 R202은 단일 결합을 통하여 서로 연결될 수 있거나, 및/또는 ii) R203과 R204은 단일 결합을 통하여 서로 연결될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 202 중 R201 내지 R204 중 적어도 하나는,
카바졸일기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, C1-C10알킬기로 치환된 페닐기, -F로 치환된 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 카바졸일기;
중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A로 표시될 수 있다:
<화학식 201A>
Figure pat00008
예를 들어, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A(1)로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 201A(1)>
Figure pat00009
또 다른 예로서, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A-1로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 201A-1>
Figure pat00010
한편, 상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화학식 202A로 표시될 수 있다:
<화학식 202A>
Figure pat00011
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화학식 202A-1로 표시될 수 있다:
<화학식 202A-1>
Figure pat00012
상기 화학식 201A, 201A(1), 201A-1, 202A 및 202A-1 중,
L201 내지 L203, xa1 내지 xa3, xa5 및 R202 내지 R204에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
R211 및 R212에 대한 설명은 본 명세서 중 R203에 대한 설명을 참조하고,
R213 내지 R217은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, C1-C10알킬기로 치환된 페닐기, -F로 치환된 페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기 및 피리디닐기 중에서 선택될 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 하기 화합물 HT1 내지 HT39 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
상기 정공 수송 영역의 두께는 약 50Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역이 정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 하나를 포함한다면, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 9000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역, 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 발광 보조층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 하는 층이고, 상기 전자 저지층은 전자 수송 영역으로부터의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다. 상기 발광 보조층 및 전자 저지층에는 상술한 바와 같은 물질이 포함될 수 있다.
[p-도펀트]
상기 정공 수송 영역은 상술한 바와 같은 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하-생성 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 상기 정공 수송 영역 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 p-도펀트의 LUMO는 -3.5eV 이하일 수 있다.
상기 p-도펀트는, 퀴논 유도체, 금속 산화물 및 시아노기-함유 화합물 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 p-도펀트는,
TCNQ (Tetracyanoquinodimethane) 및 F4-TCNQ (2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane) 등과 같은 퀴논 유도체;
텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물;
HAT-CN (1,4,5,8,9,12-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile); 및
하기 화학식 221로 표시되는 화합물;
중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<HAT-CN> <F4-TCNQ>
Figure pat00020
<화학식 221>
Figure pat00021
상기 화학식 221 중,
R221 내지 R223은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되되, 상기 R221 내지 R223 중 적어도 하나는 시아노기, -F, -Cl, -Br, -I, -F로 치환된 C1-C20알킬기, -Cl로 치환된 C1-C20알킬기, -Br로 치환된 C1-C20알킬기 및 -I로 치환된 C1-C20알킬기 중에서 선택된 적어도 하나의 치환기를 갖는다.
[유기층(150) 중 발광층]
상기 유기 발광 소자(10, 20, 30, 40)에서, 발광 유닛(153, 153-1, 153-2, 153-3)은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은, 적색 발광층, 녹색 발광층, 황색 발광층 및 청색 발광층 중에서 선택된 2 이상의 층이 접촉 또는 이격되어 적층된 구조를 가질 수 있다. 또한, 적색광 방출 물질, 녹색광 방출 물질, 황색광 방출 물질 및 청색광 방출 물질 중에서 선택된 2 이상의 물질이 층구분없이 혼합된 구조를 가질 수 있다.
상기 발광층은, 상기 발광층의 상부에 형성되는 전자 수송성(ET)-보조층 및/또는 상기 발광층의 하부에 형성되는 정공 수송성(HT)-보조층을 더 포함할 수 있다. 상기 정공 수송성(HT)-보조층은 전술한 상기 정공 수송층, 발광 보조층 및 전자 저지층으로서의 역할을 수행할 수 있는 층이고, 상기 전자 수송성(ET)-보조층은 후술할 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층 및 전자 수송층으로서의 역할을 수행할 수 있는 층을 의미한다. 상기 정공 수송성(HT)-보조층 및 전자 수송성(ET)-보조층에 사용될 수 있는 재료는 전술한 정공 수송 영역 및 후술할 전자 수송 영역을 참조한다.
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 도펀트는 인광 도펀트 및 형광 도펀트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광층 중 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부에 대하여, 약 0.01 내지 약 15 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
[발광층 중 호스트]
상기 호스트는 하기 화학식 301로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 301>
[Ar301]xb11-[(L301)xb1-R301]xb21
상기 화학식 301 중,
Ar301은 치환 또는 비치환된 C5-C60카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xb11은 1, 2 또는 3이고,
L301은, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
xb1는 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
R301은, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q301)(Q302)(Q303), -N(Q301)(Q302), -B(Q301)(Q302), -C(=O)(Q301), -S(=O)2(Q301) 및 -P(=O)(Q301)(Q302) 중에서 선택되고,
xb21는 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
Q301 내지 Q303는 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 301 중 Ar301은,
나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 인데노안트라센 그룹, 디벤조퓨란 그룹 및 디벤조티오펜 그룹; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31) 및 -P(=O)(Q31)(Q32) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 인데노안트라센 그룹, 디벤조퓨란 그룹 및 디벤조티오펜 그룹;
중에서 선택되고,
Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 301 중 xb11이 2 이상일 경우, 2 이상의 Ar301은 단일 결합을 통하여 서로 연결될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 301로 표시되는 화합물은 하기 화학식 301-1 또는 301-2로 표시될 수 있다:
<화학식 301-1>
Figure pat00022
<화학식 301-2>
Figure pat00023
상기 화학식 301-1 내지 301-2 중
A301 내지 A304는 서로 독립적으로, 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 피리딘, 피리미딘, 인덴, 플루오렌, 스파이로-비플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 인돌, 카바졸, 벤조카바졸, 디벤조카바졸, 퓨란, 벤조퓨란, 디벤조퓨란, 나프토퓨란, 벤조나프토퓨란, 디나프토퓨란, 티오펜, 벤조티오펜, 디벤조티오펜, 나프토티오펜, 벤조나프토티오펜 및 디나프토티오펜 중에서 선택되고,
X301은 O, S 또는 N-[(L304)xb4-R304]이고,
R311 내지 R314는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기 -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31) 및 -P(=O)(Q31)(Q32) 중에서 선택되고,
xb22 및 xb23은 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2이고,
L301, xb1, R301 및 Q31 내지 Q33에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고,
L302 내지 L304에 대한 설명은 서로 독립적으로, 상기 L301에 대한 설명을 참조하고,
xb2 내지 xb4에 대한 설명은 서로 독립적으로, 상기 xb1에 대한 설명을 참조하고,
R302 내지 R304에 대한 설명은 서로 독립적으로, 상기 R301에 대한 설명을 참조한다.
예를 들어, 상기 화학식 301, 301-1 및 301-2 중 L301 내지 L304는 서로 독립적으로,
페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기, 피리디닐렌기, 이미다졸일렌기, 피라졸일렌기, 티아졸일렌기, 이소티아졸일렌기, 옥사졸일렌기, 이속사졸일렌기, 티아디아졸일렌기, 옥사디아졸일렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 트리아지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 벤조퀴놀리닐렌기, 프탈라지닐렌기, 나프티리디닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 시놀리닐렌기, 페난트리디닐렌기, 아크리디닐렌기, 페난트롤리닐렌기, 페나지닐렌기, 벤조이미다졸일렌기, 이소벤조티아졸일렌기, 벤조옥사졸일렌기, 이소벤조옥사졸일렌기, 트리아졸일렌기, 테트라졸일렌기, 이미다조피리디닐렌기, 이미다조피리미디닐렌기 및 아자카바졸일렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 아자카바졸일기, -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31) 및 -P(=O)(Q31)(Q32) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기, 피리디닐렌기, 이미다졸일렌기, 피라졸일렌기, 티아졸일렌기, 이소티아졸일렌기, 옥사졸일렌기, 이속사졸일렌기, 티아디아졸일렌기, 옥사디아졸일렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 트리아지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 벤조퀴놀리닐렌기, 프탈라지닐렌기, 나프티리디닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 시놀리닐렌기, 페난트리디닐렌기, 아크리디닐렌기, 페난트롤리닐렌기, 페나지닐렌기, 벤조이미다졸일렌기, 이소벤조티아졸일렌기, 벤조옥사졸일렌기, 이소벤조옥사졸일렌기, 트리아졸일렌기, 테트라졸일렌기, 이미다조피리디닐렌기, 이미다조피리미디닐렌기 및 아자카바졸일렌기;
중에서 선택되고,
상기 Q31 내지 Q33에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있다.
다른 예로서, 상기 화학식 301, 301-1 및 301-2 중 R301 내지 R304는 서로 독립적으로,
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 및 아자카바졸일기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 아자카바졸일기, -Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31) 및 -P(=O)(Q31)(Q32) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 및 아자카바졸일기;
중에서 선택되고,
상기 Q31 내지 Q33에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조할 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 호스트는 알칼리토 금속 착체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 호스트는 Be 착체 (예를 들면, 하기 화합물 H55), Mg 착체 및 Zn 착체 중에서 선택될 수 있다.
상기 호스트는 ADN (9,10-Di(2-naphthyl)anthracene), MADN (2-Methyl-9,10-bis(naphthalen-2-yl)anthracene), TBADN (9,10-di-(2-naphthyl)-2-t-butyl-anthracene), CBP (4,4'-bis(N-carbazolyl)-1,1'-biphenyl), mCP (1,3-di-9-carbazolylbenzene), TCP (1,3,5-tri(carbazol-9-yl)benzene) 및 하기 화합물 H1 내지 H55 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
[유기층(150) 중 발광층에 포함된 인광 도펀트]
상기 인광 도펀트는 하기 화학식 401로 표시되는 유기금속 착체를 포함할 수 있다:
<화학식 401>
M(L401)xc1(L402)xc2
<화학식 402>
Figure pat00030
상기 화학식 401 및 402 중,
M은 이리듐(Ir), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb), 로듐(Rh) 및 툴륨(Tm) 중에서 선택되고,
L401은 상기 화학식 402로 표시되는 리간드 중에서 선택되고, xc1은 1, 2 또는 3이고, xc1이 2 이상일 경우 2 이상의 L401은 서로 동일하거나 상이하고,
L402는 유기 리간드이고, xc2는 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고, xc2가 2 이상일 경우 2 이상의 L402는 서로 동일하거나 상이하고,
X401 내지 X404는 서로 독립적으로, 질소 또는 탄소이고,
X401과 X403은 단일 결합 또는 이중 결합을 통하여 연결되고, X402와 X404는 단일 결합 또는 이중 결합을 통하여 연결되고,
A401 및 A402는 서로 독립적으로, C5-C60카보시클릭 그룹 또는 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
X405는 단일 결합, *-O-*', *-S-*', *-C(=O)-*', *-N(Q411)-*', *-C(Q411)(Q412)-*', *-C(Q411)=C(Q412)-*', *-C(Q411)=*' 또는 *=C=*'이고, 상기 Q411 및 Q412는, 수소, 중수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 또는 나프틸기이고,
X406은 단일 결합, O 또는 S이고,
R401 및 R402는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 -Si(Q401)(Q402)(Q403), -N(Q401)(Q402), -B(Q401)(Q402), -C(=O)(Q401), -S(=O)2(Q401) 및 -P(=O)(Q401)(Q402) 중에서 선택되고, 상기 Q401 내지 Q403은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, C6-C20아릴기 및 C1-C20헤테로아릴기 중에서 선택되고,
xc11 및 xc12는 서로 독립적으로, 0 내지 10의 정수 중에서 선택되고,
상기 화학식 402 중 * 및 *'은 상기 화학식 401 중 M과의 결합 사이트이다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 402 중 A401 및 A402는 서로 독립적으로, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-바이플루오렌 그룹, 인덴 그룹, 피롤 그룹, 티오펜 그룹, 퓨란(furan) 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸(isoxazole) 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 카바졸 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 벤조퓨란(benzofuran) 그룹, 벤조티오펜 그룹, 이소벤조티오펜 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 이소벤조옥사졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 트리아진 그룹, 디벤조퓨란(dibenzofuran) 그룹 및 디벤조티오펜 그룹 중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 402 중 i) X401은 질소이고, X402는 탄소이거나, 또는 ii) X401과 X402가 모두 질소일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 402 중 R401 및 R402는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 페닐기, 나프틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 아다만타닐기, 노르보나닐기 및 노르보네닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
시클로펜틸기, 시클로헥실기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 아다만타닐기, 노르보나닐기, 노르보네닐기 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 디벤조퓨라닐기 및 디벤조티오페닐기; 및
-Si(Q401)(Q402)(Q403), -N(Q401)(Q402), -B(Q401)(Q402), -C(=O)(Q401), -S(=O)2(Q401) 및 -P(=O)(Q401)(Q402);
중에서 선택되고,
상기 Q401 내지 Q403은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 401 중 xc1이 2 이상일 경우, 2 이상의 L401 중 2개의 A401은 선택적으로(optionally), 연결기인 X407을 통하여 서로 연결되거나, 2개의 A402는 선택적으로, 연결기인 X408을 통하여 서로 연결될 수 있다 (하기 화합물 PD1 내지 PD4 및 PD7 참조). 상기 X407 및 X408은 서로 독립적으로, 단일 결합, *-O-*', *-S-*', *-C(=O)-*', *-N(Q413)-*', *-C(Q413)(Q414)-*' 또는 *-C(Q413)=C(Q414)-*' (여기서, Q413 및 Q414는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 또는 나프틸기임)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 401 중 L402는 임의의 1가, 2가 또는 3가의 유기 리간드일 수 있다. 예를 들어, 상기 L402는 할로겐, 디케톤 (예를 들면, 아세틸아세토네이트), 카르복실산(예를 들면, 피콜리네이트), -C(=O), 이소니트릴, -CN 및 포스포러스 (예를 들면, 포스핀(phosphine), 포스파이트(phosphite)) 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또는, 상기 인광 도펀트는 예를 들어, 하기 화합물 PD1 내지 PD25 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00031
Figure pat00032
[발광층 중 형광 도펀트]
상기 형광 도펀트는 아릴아민 화합물 또는 스티릴아민 화합물을 포함할 수 있다.
상기 형광 도펀트는 하기 화학식 501로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 501>
Figure pat00033
상기 화학식 501 중,
Ar501은 치환 또는 비치환된 C5-C60카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
L501 내지 L503은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
xd1 내지 xd3는 서로 독립적으로, 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
R501 및 R502는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
xd4는 1 내지 6의 정수 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 501 중 Ar501은,
나프탈렌 그룹, 헵탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 인데노안트라센 그룹 및 인데노페난트렌 그룹; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 나프탈렌 그룹, 헵탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 인데노안트라센 그룹 및 인데노페난트렌 그룹;
중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 501 중 L501 내지 L503은 서로 독립적으로,
페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기, 피리디닐렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기 및 피리디닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기, 피리디닐렌기;
중에서 선택될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 501 중 R501 및 R502는 서로 독립적으로,
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기 및 피리디닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기 및 피리디닐기;
중에서 선택되고,
상기 Q31 내지 Q33은 C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 501 중 xd4는 2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 형광 도펀트는 하기 화합물 FD1 내지 FD22 중에서 선택될 수 있다:
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
또는, 상기 형광 도펀트는 하기 화합물들 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00037
[유기층(150) 중 전자 수송 영역]
상기 전자 수송 영역은 i) 단일 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조, ii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 수송 영역은, 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층, 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층 중에서 선택된 적어도 하나의 층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역은, 발광층으로부터 차례로 적층된 전자 수송층/전자 주입층, 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층, 전자 조절층/전자 수송층/전자 주입층, 또는 버퍼층/전자 수송층/전자 주입층 등의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송 영역(예를 들면, 상기 전자 수송 영역 중 버퍼층, 정공 저지층, 전자 조절층 또는 전자 수송층)은, π 전자 결핍성 함질소 고리를 적어도 하나 포함한 금속-비함유 화합물을 포함할 수 있다.
상기 "π 전자 결핍성 함질소 고리"는, 고리-형성 모이어티로서, 적어도 하나의 *-N=*' 모이어티를 갖는 C1-C60헤테로시클릭 그룹을 의미한다.
예를 들어, 상기 "π 전자 결핍성 함질소 고리"는 i) 적어도 하나의 *-N=*' 모이어티를 갖는 5원 내지 7원 헤테로모노시클릭 그룹이거나, ii) 적어도 하나의 *-N=*' 모이어티를 갖는 5원 내지 7원 헤테로모노시클릭 그룹 중 2 이상이 서로 축합되어 있는 헤테로폴리시클릭 그룹이거나, 또는 iii) 적어도 하나의 *-N=*' 모이어티를 갖는 5원 내지 7원 헤테로모노시클릭 그룹 중 적어도 하나와, 적어도 하나의 C5-C60카보시클릭 그룹이 서로 축합되어 있는 헤테로폴리시클릭 그룹일 수 있다.
상기 π 전자 결핍성 함질소 고리의 구체예로는, 이미다졸, 피라졸, 티아졸, 이소티아졸, 옥사졸, 이속사졸, 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진, 인다졸, 푸린(purine), 퀴놀린, 이소퀴놀린, 벤조퀴놀린, 프탈라진, 나프티리딘, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 시놀린, 페난트리딘, 아크리딘, 페난트롤린, 페나진, 벤조이미다졸, 이소벤조티아졸, 벤조옥사졸, 이소벤조옥사졸, 트리아졸, 테트라졸, 옥사디아졸, 트리아진, 티아디아졸, 이미다조피리딘, 이미다조피리미딘, 아자카바졸 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역은 하기 화학식 601로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 601>
[Ar601]xe11-[(L601)xe1-R601]xe21
상기 화학식 601 중,
Ar601은 치환 또는 비치환된 C5-C60카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
xe11은 1, 2 또는 3이고,
L601은, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
xe1는 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
R601은, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q601)(Q602)(Q603), -C(=O)(Q601), -S(=O)2(Q601) 및 -P(=O)(Q601)(Q602) 중에서 선택되고,
상기 Q601 내지 Q603은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 또는 나프틸기이고,
xe21는 1 내지 5의 정수 중에서 선택된다.
일 구현예에 따르면, 상기 xe11개의 Ar601 및 xe21개의 R601 중 적어도 하나는, 상술한 바와 같은 π 전자 결핍성 함질소 고리를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 601 중 고리 Ar601은,
벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 인데노안트라센 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 카바졸 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 인다졸 그룹, 푸린 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 시놀린 그룹, 페난트리딘 그룹, 아크리딘 그룹, 페난트롤린 그룹, 페나진 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 이소벤조티아졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 이소벤조옥사졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 트리아진 그룹, 티아디아졸 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹 및 아자카바졸 그룹; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, -Si(Q31)(Q32)(Q33), -S(=O)2(Q31) 및 -P(=O)(Q31)(Q32) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 벤젠 그룹, 나프탈렌 그룹, 플루오렌 그룹, 스파이로-비플루오렌 그룹, 벤조플루오렌 그룹, 디벤조플루오렌 그룹, 페날렌 그룹, 페난트렌 그룹, 안트라센 그룹, 플루오란텐 그룹, 트리페닐렌 그룹, 파이렌 그룹, 크라이센 그룹, 나프타센 그룹, 피센 그룹, 페릴렌 그룹, 펜타펜 그룹, 인데노안트라센 그룹, 디벤조퓨란 그룹, 디벤조티오펜 그룹, 카바졸 그룹, 이미다졸 그룹, 피라졸 그룹, 티아졸 그룹, 이소티아졸 그룹, 옥사졸 그룹, 이속사졸 그룹, 피리딘 그룹, 피라진 그룹, 피리미딘 그룹, 피리다진 그룹, 인다졸 그룹, 푸린 그룹, 퀴놀린 그룹, 이소퀴놀린 그룹, 벤조퀴놀린 그룹, 프탈라진 그룹, 나프티리딘 그룹, 퀴녹살린 그룹, 퀴나졸린 그룹, 시놀린 그룹, 페난트리딘 그룹, 아크리딘 그룹, 페난트롤린 그룹, 페나진 그룹, 벤조이미다졸 그룹, 이소벤조티아졸 그룹, 벤조옥사졸 그룹, 이소벤조옥사졸 그룹, 트리아졸 그룹, 테트라졸 그룹, 옥사디아졸 그룹, 트리아진 그룹, 티아디아졸 그룹, 이미다조피리딘 그룹, 이미다조피리미딘 그룹 및 아자카바졸 그룹;
중에서 선택될 수 있고,
상기 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 601 중 xe11이 2 이상일 경우 2 이상의 Ar601은 단일 결합을 통하여 서로 연결될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 601 중 Ar601은 안트라센 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 601로 표시되는 화합물은 하기 화학식 601-1로 표시될 수 있다:
<화학식 601-1>
Figure pat00038
상기 화학식 601-1 중,
X614는 N 또는 C(R614)이고, X615는 N 또는 C(R615)이고, X616은 N 또는 C(R616)이고, X614 내지 X616 중 적어도 하나는 N이고,
L611 내지 L613은 서로 독립적으로, 상기 L601에 대한 설명을 참조하고,
xe611 내지 xe613은 서로 독립적으로, 상기 xe1에 대한 설명을 참조하고,
R611 내지 R613은 서로 독립적으로, 상기 R601에 대한 설명을 참조하고,
R614 내지 R616은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 나프틸기 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 601 및 601-1 중 L601 및 L611 내지 L613은 서로 독립적으로,
페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기, 피리디닐렌기, 이미다졸일렌기, 피라졸일렌기, 티아졸일렌기, 이소티아졸일렌기, 옥사졸일렌기, 이속사졸일렌기, 티아디아졸일렌기, 옥사디아졸일렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 트리아지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 벤조퀴놀리닐렌기, 프탈라지닐렌기, 나프티리디닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 시놀리닐렌기, 페난트리디닐렌기, 아크리디닐렌기, 페난트롤리닐렌기, 페나지닐렌기, 벤조이미다졸일렌기, 이소벤조티아졸일렌기, 벤조옥사졸일렌기, 이소벤조옥사졸일렌기, 트리아졸일렌기, 테트라졸일렌기, 이미다조피리디닐렌기, 이미다조피리미디닐렌기 및 아자카바졸일렌기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 및 아자카바졸일기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-비플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 펜타세닐렌기, 티오페닐렌기, 퓨라닐렌기, 카바졸일렌기, 인돌일렌기, 이소인돌일렌기, 벤조퓨라닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 디벤조퓨라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 벤조카바졸일렌기, 디벤조카바졸일렌기, 디벤조실롤일렌기, 피리디닐렌기, 이미다졸일렌기, 피라졸일렌기, 티아졸일렌기, 이소티아졸일렌기, 옥사졸일렌기, 이속사졸일렌기, 티아디아졸일렌기, 옥사디아졸일렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 트리아지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 벤조퀴놀리닐렌기, 프탈라지닐렌기, 나프티리디닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 시놀리닐렌기, 페난트리디닐렌기, 아크리디닐렌기, 페난트롤리닐렌기, 페나지닐렌기, 벤조이미다졸일렌기, 이소벤조티아졸일렌기, 벤조옥사졸일렌기, 이소벤조옥사졸일렌기, 트리아졸일렌기, 테트라졸일렌기, 이미다조피리디닐렌기, 이미다조피리미디닐렌기 및 아자카바졸일렌기;
중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 601 및 601-1 중 xe1 및 xe611 내지 xe613은 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 601 및 601-1 중 R601 및 R611 내지 R613은 서로 독립적으로,
페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 및 아자카바졸일기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 및 아자카바졸일기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-비플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 이소인돌일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일기, 디벤조카바졸일기, 디벤조실롤일기, 피리디닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 티아디아졸일기, 옥사디아졸일기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 및 아자카바졸일기; 및
-S(=O)2(Q601) 및 -P(=O)(Q601)(Q602);
중에서 선택되고,
상기 Q601 및 Q602에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
상기 전자 수송 영역은 하기 화합물 ET1 내지 ET36 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
또는, 상기 전자 수송 영역은 BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline), Bphen(4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline), Alq3, BAlq, TAZ(3-(Biphenyl-4-yl)-5-(4-tert-butylphenyl)-4-phenyl-4H-1,2,4-triazole) 및 NTAZ 중에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다.
Figure pat00044
상기 버퍼층, 정공 저지층 또는 전자 조절층의 두께는 서로 독립적으로, 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 상기 버퍼층, 정공 저지층 또는 전자 조절층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 정공 저지 특성 또는 전자 조절 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송 영역(예를 들면, 상기 전자 수송 영역 중 전자 수송층)은 상술한 바와 같은 물질 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 물질은 알칼리 금속 착체 및 알칼리 토금속 착체 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 알칼리 금속 착체의 금속 이온은, Li 이온, Na 이온, K 이온, Rb 이온 및 Cs 이온 중에서 선택될 수 있고, 상기 알칼리 토금속 착체의 금속 이온은 Be 이온, Mg 이온, Ca 이온, Sr 이온 및 Ba 이온 중에서 선택될 수 있다. 상기 알칼리 금속 착체 및 알칼리 토금속 착체의 금속 이온에 배위된 리간드는, 서로 독립적으로, 히드록시퀴놀린, 히드록시이소퀴놀린, 히드록시벤조퀴놀린, 히드록시아크리딘, 히드록시페난트리딘, 히드록시페닐옥사졸, 히드록시페닐티아졸, 히드록시디페닐옥사디아졸, 히드록시디페닐티아디아졸, 히드록시페닐피리딘, 히드록시페닐벤조이미다졸, 히드록시페닐벤조티아졸, 비피리딘, 페난트롤린 및 시클로펜타다이엔 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체는, 예를 들면, 하기 화합물 ET-D1(리튬 퀴놀레이트, LiQ) 또는 ET-D2을 포함할 수 있다.
Figure pat00045
상기 전자 수송 영역은, 제2전극(190)으로부터의 전자 주입을 용이하게 하는 전자 주입층을 포함할 수 있다. 상기 전자 주입층은 상기 제2전극(190)과 직접(directly) 접촉할 수 있다.
상기 전자 주입층은 i) 단일 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조, ii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층으로 이루어진 단층 구조 또는 iii) 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
상기 전자 주입층은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물, 희토류 금속 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체 또는 이들 중 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 알칼리 금속은, Li, Na, K, Rb 및 Cs 중에서 선택될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 알칼리 금속은 Li, Na 또는 Cs일 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 상기 알칼리 금속은 Li 또는 Cs일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 알칼리 토금속은, Mg, Ca, Sr 및 Ba 중에서 선택될 수 있다.
상기 희토류 금속은 Sc, Y, Ce, Yb, Gd 및 Tb 중에서 선택될 수 있다.
상기 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물 및 상기 희토류 금속 화합물은, 상기 알칼리 금속, 상기 알칼리 토금속 및 희토류 금속의 산화물 및 할로겐화물(예를 들면, 불화물, 염화물, 브롬화물, 요오드화물 등) 중에서 선택될 수 있다.
상기 알칼리 금속 화합물은, Li2O, Cs2O, K2O 등과 같은 알칼리 금속 산화물 및 LiF, NaF, CsF, KF, LiI, NaI, CsI, KI, RbI 등과 같은 알칼리 금속 할로겐화물 중에서 선택될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 알칼리 금속 화합물은, LiF, Li2O, NaF, LiI, NaI, CsI, KI 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 알칼리 토금속 화합물은, BaO, SrO, CaO, BaxSr1-xO(0<x<1), BaxCa1-xO(0<x<1) 등과 같은 알칼리 토금속 화합물 중에서 선택될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 알칼리 토금속 화합물은, BaO, SrO 및 CaO 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 희토류 금속 화합물은, YbF3, ScF3, ScO3, Y2O3, Ce2O3, GdF3, 및 TbF3 중에서 선택될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 희토류 금속 화합물은 YbF3, ScF3, TbF3, YbI3, ScI3, TbI3 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체 및 희토류 금속 착체는, 상술한 바와 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 희토류 금속의 이온을 포함하고, 상기 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체 및 희토류 금속 착체의 금속 이온에 배위된 리간드는, 서로 독립적으로, 히드록시퀴놀린, 히드록시이소퀴놀린, 히드록시벤조퀴놀린, 히드록시아크리딘, 히드록시페난트리딘, 히드록시페닐옥사졸, 히드록시페닐티아졸, 히드록시디페닐옥사디아졸, 히드록시디페닐티아디아졸, 히드록시페닐피리딘, 히드록시페닐벤조이미다졸, 히드록시페닐벤조티아졸, 비피리딘, 페난트롤린 및 시클로펜타다이엔 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 주입층은 상술한 바와 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물, 희토류 금속 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체 또는 이들 중 임의의 조합만으로 이루어져 있거나, 상기 유기물을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 주입층이 유기물을 더 포함할 경우, 상기 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 화합물, 희토류 금속 화합물, 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체 또는 이들 중 임의의 조합은 상기 유기물로 이루어진 매트릭스에 균일 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
[제2전극(190)]
상술한 바와 같은 유기층(150) 상부에는 제2전극(190)이 배치되어 있다. 상기 제2전극(190)은 전자 주입 전극인 캐소드(cathode)일 수 있는데, 이 때, 상기 제2전극(190)용 물질로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 조합(combination)을 사용할 수 있다.
상기 제2전극(190)은, 리튬(Li), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), ITO 및 IZO 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2전극(190)은 투과형 전극, 반투과형 전극 또는 반사형 전극일 수 있다.
상기 제2전극(190)은 단일층인 단층 구조 또는 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다.
한편, 상기 유기 발광 소자(10, 20, 30 40)는 제1전극의 하부에 배치되는 제1캡핑층 및 제2전극의 상부에 배치되는 제2캡핑층 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 유기 발광 소자(10, 20, 30, 40)의 유기층(150) 중 발광층에서 생성된 광은 반투과형 전극 또는 투과형 전극인 제1전극(110) 및 제1캡핑층을 지나 외부로 취출될 수 있고, 유기층(150) 중 발광층에서 생성된 광은 반투과형 전극 또는 투과형 전극인 제2전극(190) 및 제2캡핑층을 지나 외부로 취출될 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층은 보강 간섭의 원리에 의하여 외부 발광 효율을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층은 서로 독립적으로, 유기물로 이루어진 유기 캡핑층, 무기물로 이루어진 무기 캡핑층, 또는 유기물 및 무기물을 포함한 복합 캡핑층일 수 있다.
상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 카보시클릭 화합물, 헤테로시클릭 화합물, 아민계 화합물, 포르핀 유도체 (porphine derivatives), 프탈로시아닌 유도체 (phthalocyanine derivatives), 나프탈로시아닌 유도체 (naphthalocyanine derivatives), 알칼리 금속 착체 및 알칼리 토금속 착체 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 상기 카보시클릭 화합물, 헤테로시클릭 화합물 및 아민계 화합물은, 선택적으로, O, N, S, Se, Si, F, Cl, Br 및 I 중에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함한 치환기로 치환될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 아민계 화합물을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물 또는 상기 화학식 202로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 제1캡핑층 및 제2캡핑층 중 적어도 하나는, 서로 독립적으로, 상기 화합물 HT28 내지 HT33 및 하기 화합물 CP1 내지 CP5 중에서 선택된 화합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00046
이상, 상기 유기 발광 소자를 도 1 내지 4를 참조하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 영역에 포함된 각 층, 발광층 및 전자 수송 영역에 포함된 각 층은 각각, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 소정 영역에 형성될 수 있다.
진공 증착법에 의하여 상기 정공 수송 영역에 포함된 각 층, 발광층 및 전자 수송 영역에 포함된 각 층을 각각 형성할 경우, 증착 조건은, 예를 들면, 약 100 내지 약 500℃의 증착 온도, 약 10-8 내지 약 10-3 torr의 진공도 및 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 증착 속도 범위 내에서, 형성하고자 하는 층에 포함될 재료 및 형성하고자 하는 층의 구조를 고려하여 선택될 수 있다.
스핀 코팅법에 의하여 상기 정공 수송 영역에 포함된 각 층, 발광층 및 전자 수송 영역에 포함된 각 층을 각각 형성할 경우, 코팅 조건은, 예를 들면, 약 2000rpm 내지 약 5000rpm의 코팅 속도 및 약 80℃ 내지 200℃의 열처리 온도 범위 내에서, 형성하고자 하는 층에 포함될 재료 및 형성하고자 하는 층의 구조를 고려하여 선택될 수 있다.
[치환기의 일반적인 정의]
본 명세서 중 C1-C60알킬기는, 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 구체적인 예에는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, ter-부틸기, 펜틸기, iso-아밀기, 헥실기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C60알킬렌기는 상기 C1-C60알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알케닐기는, 상기 C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 이중 결합을 포함한 탄화수소 그룹을 의미하며, 이의 구체적인 예에는, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알케닐렌기는 상기 C2-C60알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C2-C60알키닐기는, 상기 C2-C60알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 삼중 결합을 포함한 탄화수소 그룹을 의미하며, 이의 구체적인 예에는, 에티닐기, 프로피닐기, 등이 포함된다. 본 명세서 중 C2-C60알키닐렌기는 상기 C2-C60알키닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C60알콕시기는, -OA101(여기서, A101은 상기 C1-C60알킬기임)의 화학식을 갖는 1가 그룹을 의미하며, 이의 구체적인 예에는, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로필옥시기 등이 포함된다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알킬기는, 탄소수 3 내지 10의 1가 포화 탄화수소 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알킬렌기는 상기 C3-C10시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬기는, N, O, Si, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 1,2,3,4-옥사트리아졸리디닐기(1,2,3,4-oxatriazolidinyl), 테트라히드로퓨라닐기(tetrahydrofuranyl), 테트라히드로티오페닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알킬렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐기는 탄소수 3 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 가지나, 방향족성(aromaticity)을 갖지 않는 그룹을 의미하며, 이의 구체예에는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C3-C10시클로알케닐렌기는 상기 C3-C10시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐기는 N, O, Si, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 탄소수 1 내지 10의 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 갖는다. 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기의 구체예에는, 4,5-디히드로-1,2,3,4-옥사트리아졸일기, 2,3-디히드로퓨라닐기, 2,3-디히드로티오페닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기는 상기 C1-C10헤테로시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C6-C60아릴기는 탄소수 6 내지 60개의 카보시클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, C6-C60아릴렌기는 탄소수 6 내지 60개의 카보시클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 C6-C60아릴기의 구체예에는, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기 등을 포함된다. 상기 C6-C60아릴기 및 C6-C60아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 상기 2 이상의 고리들은 서로 축합될 수 있다.
본 명세서 중 C1-C60헤테로아릴기는 N, O, Si, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 헤테로시클릭 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, C1-C60헤테로아릴렌기는 N, O, Si, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 탄소수 1 내지 60개의 헤테로시클릭 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 C1-C60헤테로아릴기의 구체예에는, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기 등이 포함되다. 상기 C1-C60헤테로아릴기 및 C1-C60헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 축합될 수 있다.
본 명세서 중 C6-C60아릴옥시기는 -OA102(여기서, A102는 상기 C6-C60아릴기임)를 가리키고, 상기 C6-C60아릴티오기(arylthio)는 -SA103(여기서, A103은 상기 C6-C60아릴기기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 축합다환 그룹(non-aromatic condensed polycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromaticity)을 갖는 1가 그룹(예를 들면, 탄소수 8 내지 60을 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹의 구체예에는, 플루오레닐기 등이 포함되다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹(non-aromatic condensed heteropolycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소 외에 N, O, Si, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성을 갖는 1가 그룹(예를 들면, 탄소수 1 내지 60을 가짐)을 의미한다. 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 구체예에는, 카바졸일기 등이 포함된다. 본 명세서 중 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹은 상기 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 C5-C60카보시클릭 그룹이란, 고리-형성 원자로서 탄소만을 포함한 탄소수 5 내지 60의 모노시클릭 또는 폴리시클릭 그룹을 의미한다. 상기 C5-C60카보시클릭 그룹은 방향족 카보시클릭 그룹 또는 비-방향족 카보시클릭 그룹일 수 있다. 상기 C5-C60카보시클릭 그룹은 벤젠과 같은 고리, 페닐기와 같은 1가 그룹 또는 페닐렌기와 같은 2가 그룹일 수 있다. 또는, 상기 C5-C60카보시클릭 그룹에 연결된 치환기에 개수에 따라, 상기 C5-C60카보시클릭 그룹은 3가 그룹 또는 4가 그룹일 수 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
본 명세서 중 C1-C60헤테로시클릭 그룹이란, 상기 C5-C60카보시클릭 그룹과 동일한 구조를 갖되, 고리-형성 원자로서, 탄소(탄소수는 1 내지 60일 수 있음) 외에, N, O, Si, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 포함한 그룹을 의미한다.
본 명세서 중, 상기 치환된 C5-C60카보시클릭 그룹, 치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹, 치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환된 C6-C60아릴렌기, 치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, 치환된 C1-C60알킬기, 치환된 C2-C60알케닐기, 치환된 C2-C60알키닐기, 치환된 C1-C60알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환된 C6-C60아릴티오기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹의 치환기 중 적어도 하나는,
중수소(-D), -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q11)(Q12)(Q13), -N(Q11)(Q12), -B(Q11)(Q12), -C(=O)(Q11), -S(=O)2(Q11) 및 -P(=O)(Q11)(Q12) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기;
C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹;
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q21)(Q22)(Q23), -N(Q21)(Q22), -B(Q21)(Q22), -C(=O)(Q21), -S(=O)2(Q21) 및 -P(=O)(Q21)(Q22) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹; 및
-Si(Q31)(Q32)(Q33), -N(Q31)(Q32), -B(Q31)(Q32), -C(=O)(Q31), -S(=O)2(Q31) 및 -P(=O)(Q31)(Q32);
중에서 선택되고,
상기 Q11 내지 Q13, Q21 내지 Q23 및 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C1-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C1-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C1-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, 비페닐기 및 터페닐기 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서 중 "Ph"은 페닐기를 의미하고, "Me"은 메틸기를 의미하고, "Et"은 에틸기를 의미하고, "ter-Bu" 또는 "But"은 tert-부틸기를 의미하고, "OMe"는 메톡시기를 의미한다.
본 명세서 중 "비페닐기"는 "페닐기로 치환된 페닐기"를 의미한다. 상기 "비페닐기"는, 치환기가 "C6-C60아릴기"인 "치환된 페닐기"에 속한다.
본 명세서 중 "터페닐기"는 "비페닐기로 치환된 페닐기"를 의미한다. 상기 "터페닐기"는, 치환기가 "C6-C60아릴기로 치환된 C6-C60아릴기"인 "치환된 페닐기"에 속한다.
본 명세서 중 * 및 *'은, 다른 정의가 없는 한, 해당 화학식 중 이웃한 원자와의 결합 사이트를 의미한다.
이하에서, 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예]
비교예 1
기판 및 애노드로서 코닝(corning) 15Ω/cm2 (100Å) ITO가 형성된 제1유리 기판, (1000Å) Ag가 형성된 제2유리 기판과, 코닝(corning) 15Ω/cm2 (100Å) ITO가 형성된 제3유리 기판을 각각 50mm x 50mm x 0.7mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정한 다음, 진공 증착 장치에 상기 제1 내지 3 유리 기판을 순차적으로 적층 설치하였다.
상기 애노드 상에 HT3과 F4-TCNQ를 9:1의 비율로 100Å 두께로 증착하여 정공 주입층을 형성하였다.
상기 정공 주입층 상에, HT3을 100Å 두께로 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상에, 정공 수송성(HT)-보조층으로서 HT18 (50Å)을 증착하고, 발광층으로서 H8 및 FD5 (FD5의 함량은 1%임)를 190Å의 두께로 공증착하여 제1발광 유닛을 형성하였다.
상기 제1발광 유닛 상에, 전자 수송성(ET)-보조층으로서 ET28 (50Å)를 증착하였다.
상기 전자 수송성(ET)-보조층 상에, 전자 수송층으로서 ET1 및 LiQ을 5:5의 비율로 250Å의 두께로 증착하여 형성하였다.
상기 전자 수송층 상에, n형 전하 생성층으로서 ET36과 Yb (Yb의 함량은 5 중량%임)을 150Å의 두께로 공증착하고, p형 전하 생성층으로서 F4-TCNQ (100Å)을 증착하여 제1전하 생성층을 형성하였다.
상기 제1전하 생성층 상에, HT3 (430Å)을 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상에, 정공 수송성(HT)-보조층으로서 HT18 (50Å)을 증착하고, 발광층으로서 H8 및 FD5 (FD5의 함량은 1%임)를 190Å의 두께로 공증착하여 제2발광 유닛을 형성하였다.
상기 제2발광 유닛 상에, 전자 수송성(ET)-보조층으로서 ET28 (50Å)를 증착하였다.
상기 전자 수송성(ET)-보조층 상에, 전자 수송층으로서 ET1 및 LiQ을 5:5의 비율로 250Å의 두께로 증착하여 전자 수송층을 형성하였다.
상기 전자 수송층 상에, 전자 주입층으로서 Yb (15Å)을 증착하여, 전자 수송 영역을 형성하였다.
상기 전자 수송 영역 상에 Ag 및 Mg (비율 5:5)(100Å)을 증착하여 캐소드를 형성하고, 상기 캐소드 상에 캡핑층으로 HT28(600Å)을 증착하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 1
상기 p형 전하 생성층 재료를 HT3 및 Bi2Te3 (Bi2Te3의 함량은 5 중량%임)으로 변경하고, 상기 n형 전하 생성층 상에 p형 전하 생성층을 증착하기 전, 중간층으로 Bi2Te3(5Å)을 증착하고, 상기 중간층 상에 상기 p형 전하 생성층(100Å)을 증착한 것을 제외하고는, 상기 비교예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 2
상기 p형 전하 생성층 중 Bi2Te3의 함량을 10 중량%로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 3
상기 p형 전하 생성층 중 Bi2Te3의 함량을 15 중량%로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 4
상기 중간층의 두께를 15Å로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 5
상기 중간층의 두께를 15Å로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 6
상기 중간층의 두께를 15Å로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 2
상기 p형 전하 생성층을 Yb 및 Te의 합금으로 변경(함량: 10 중량%)한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 3
상기 p형 전하 생성층을 BiI3로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 4
상기 p형 전하 생성층을 KI(함량: 10중량%)로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
평가예 1
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4에서 제작된 유기 발광 소자의 구동 전압(V), 해당 전압에서의 전류 밀도(mA/cm2), 효율(Cd/A), 백색 발광 효율(lm/W), 색좌표(CIE_x, CIE_y), 효율/(Cd/A/y)를 측정하여, 표 2에 나타내었고, 전압에 따른 전류 밀도의 변화 및 최대 발광 파장을 측정하여 각각 도 5 및 6에 도시하였다.
구동 전압(V) 전류 밀도(mA/cm2) 효율(Cd/A) 백색 발광 효율(lm/W) CIE_x CIE_y 효율/y
(Cd/A/y)
실시예 1 7.92 11.5 10.7 4.3 0.136 0.056 191.2
실시예 2 7.65 10.5 10.2 4.2 0.139 0.049 207.6
실시예 3 8.11 13.9 8.0 3.1 0.138 0.051 157.6
실시예 4 8.13 15.1 6.4 2.5 0.142 0.045 143.3
실시예 5 7.89 13.2 7.7 3.0 0.141 0.046 164.7
실시예 6 7.99 13.6 7.4 2.9 0.141 0.046 160.5
비교예 1 8.65 14.7 7.9 2.9 0.135 0.053 148.9
비교예 2 19.8 18.4 9.4 1.6 0.127 0.071 132.4
비교예 3 8.96 19.9 5.8 2.2 0.138 0.052 111.5
비교예 4 15.8 17.6 10.5 2.3 0.128 0.068 154.4
하기 도 5, 6 및 상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 6의 유기 발광 소자는 비교예 1 내지 4의 유기 발광 소자에 비하여, 구동 전압이 감소하고, 동일 전압에서 전류 밀도가 높으며, 기존 소자에 비해서 동등 수준 이상 또는 크게 저하되지 않는 수준의 색순도 및 발광 효율을 발휘할 수 있다.
특히, 도 6을 참조하면 실시예 1 내지 6의 발광 소자는 발광 파장이 기존과 비교하여 크게 달라지지 않아, 청색 발광이 가능함을 확인할 수 있다.
실시예 7
기판 및 애노드로서 코닝(corning) 15Ω/cm2 (100Å) ITO가 형성된 제1유리 기판, (1000Å) Ag가 형성된 제2유리 기판과, 코닝(corning) 15Ω/cm2 (100Å) ITO가 형성된 제3유리 기판을 각각 50mm x 50mm x 0.7mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정한 다음, 진공 증착 장치에 상기 제1 내지 3 유리 기판을 순차적으로 적층 설치하였다.
상기 애노드 상에 HT3과 F4-TCNQ를 9:1의 비율로 100Å 두께로 증착하여 정공 주입층을 형성하였다.
상기 정공 주입층 상에, HT3을 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상에, 정공 수송성(HT)-보조층으로서 HT18 (50Å)을 증착하고, 발광층으로서 H8 및 FD5 (FD5의 함량은 1%임)를 190Å의 두께로 공증착하여 제1발광 유닛을 형성하였다.
상기 제1발광 유닛 상에, 전자 수송성(ET)-보조층으로서 ET28 (50Å)를 증착하였다.
상기 전자 수송성(ET)-보조층 상에, 전자 수송층으로서 ET1을 200Å의 두께로 증착하여 형성하였다.
상기 전자 수송층 상에, n형 전하 생성층으로서 ET36과 Yb (Yb의 함량은 1 중량%임)을 150Å의 두께로 공증착하고, p형 전하 생성층으로서 HT3 및 PbTe (PbTe의 함량은 5 중량%임)을 150Å의 두께로 공증착하여 제1전하 생성층을 형성하였다.
상기 제1전하 생성층 상에, HT3 (430Å)을 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
상기 정공 수송층 상에, 정공 수송성(HT)-보조층으로서 HT18 (50Å)을 증착하고, 발광층으로서 H8 및 FD5 (FD5의 함량은 1%임)를 190Å의 두께로 공증착하여 제2발광 유닛을 형성하였다.
상기 제2발광 유닛 상에, 전자 수송성(ET)-보조층으로서 ET28 (50Å)를 증착하였다.
상기 전자 수송성(ET)-보조층 상에, 전자 수송층으로서 ET1을 250Å의 두께로 증착하여 전자 수송층을 형성하였다.
상기 전자 수송층 상에, 전자 주입층으로서 Yb (15Å)을 증착하여, 전자 수송 영역을 형성하였다.
상기 전자 수송 영역 상에 Ag 및 Mg (비율 5:5)(100Å)을 증착하여 캐소드를 형성하고, 상기 캐소드 상에 캡핑층으로 HT28(600Å)을 증착하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 8
상기 n형 전하 생성층과 p형 전하 생성층 사이에 p형 전하 생성층의 총 중량 기준 1 중량%의 CuI를 증착하여 보조층을 추가로 형성한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 9
상기 p형 전하 생성층 중 CuI를 1중량% 추가로 더 포함한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 10
상기 p형 전하 생성층 중 CuI를 3중량% 추가로 더 포함한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 11
상기 p형 전하 생성층 중 CuI를 5중량% 추가로 더 포함한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 12
상기 p형 전하 생성층 중 CuI를 7중량% 추가로 더 포함한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 13
상기 p형 전하 생성층 중 CuI를 10중량% 추가로 더 포함한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 14
3 중량%의 CuI를 증착하여 보조층을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 8과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 15
5 중량%의 CuI를 증착하여 보조층을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 8과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 16
7 중량%의 CuI를 증착하여 보조층을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 8과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 17
10 중량%의 CuI를 증착하여 보조층을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 8과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
평가예 2
상기 실시예 7 내지 13에서 제작된 유기 발광 소자의 전기 전도도 및 온도 별 전기전도도의 변화를 측정하여 각각 도 7 및 8에 도시하였다.
하기 도 7 및 8을 참조하면, CuI를 더 포함한 실시예 8 내지 13의 유기 발광 소자는 CuI를 포함하지 않는 실시예 7의 유기 발광 소자에 비하여, 전기 전도도가 우수함을 확인할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 제1전극;
    상기 제1전극에 대향된 제2전극;
    상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 적층되고, 적어도 하나의 발광층을 포함한, m개의 발광 유닛들; 및
    상기 m개의 발광 유닛들 중 서로 인접한 2개의 발광 유닛들 사이에 개재되고, n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층을 포함한, m-1개의 전하 생성층(charge generation layer);
    을 포함하고,
    상기 m은 2 이상의 정수이고,
    상기 m-1개의 n형 전하 생성층 및 상기 m-1개의 p형 전하 생성층 중 적어도 하나는, 후전이 금속, 준금속(metalloid), 2 이상의 후전이 금속을 포함하는 화합물, 2 이상의 준금속을 포함하는 화합물, 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 무기 물질을 포함하고,
    상기 후전이 금속은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 탈륨(Tl), 주석(Sn), 납(Pb), 플레로븀(Fl), 비스무트(Bi), 및 폴로늄(Po)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
    상기 준금속은 붕소(B), 규소(Si), 게르마늄(Ge), 비소(As), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 및 아스타틴(At)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
    단, 상기 후전이 금속이 Al, In, 및 Pb 중 선택된 하나 이상인 경우, 상기 제1 무기 물질은 상기 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물인, 유기 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 m-1 개의 p형 전하 생성층 중 적어도 하나는, 상기 제1 무기 물질을 포함하는, 유기 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기 물질은 2 이상의 준금속을 포함하는 화합물 및 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물 중 선택된 하나 이상인, 유기 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기 물질이 후전이 금속과 준금속을 포함하는 화합물인 경우, 후전이 금속과 준금속의 조성비는 5:1 내지 1:10인, 유기 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기 물질의 일함수의 절대값은 4.0 eV 이상인, 유기 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 후전이 금속은 Al, Ga, In, Tl, Sn, Pb, Fl, 및 Bi 중 선택된 하나 이상인, 유기 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 준금속은 Si, Ge, As, Sb, 및 Te 중 선택된 하나 이상인, 유기 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기 물질은 Bi2Te3, Bi7Te3, Bi2Te, Bi4Te3, BiTe, Bi6Te7, Bi4Te5, BixTey(0<x<100, 0<y<100, 0<x+y≤100), Sb2Te3, In2Te3, Ga2Te2, Al2Te3, Tl2Te3, As2Te3, GeSbTe, SnTe, PbTe, SiTe, GeTe, FlTe, SiGe, AlInSb, AlGaSb, AlAsSb, GaAs, InSb, AlSb, AlAs, AlaInaSb(0<a<1), AlbIn(1-b)Sb(0<b<1), AlSb, GaSb, 및 AlInGaAs 중 선택된 하나 이상인, 유기 발광 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기 물질의 열 증발(thermal evaporation) 온도는 1000℃ 이하인, 유기 발광 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 m-1 개의 n형 전하 생성층은 π 전자 결핍성 함질소 고리를 적어도 하나 포함한 금속-비함유 화합물, 하기 화학식 601로 표시되는 화합물, 금속, 금속 산화물, 금속 탄화물, 금속 할로겐화물, 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 유기 발광 소자:
    <화학식 601>
    [Ar601]xe11-[(L601)xe1-R601]xe21
    상기 화학식 601 중,
    Ar601은 치환 또는 비치환된 C5-C60카보시클릭 그룹 또는 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로시클릭 그룹이고,
    xe11은 1, 2 또는 3이고,
    L601은, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 축합다환 그룹 및 치환 또는 비치환된 2가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중에서 선택되고,
    xe1는 0 내지 5의 정수 중에서 선택되고,
    R601은, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -Si(Q601)(Q602)(Q603), -C(=O)(Q601), -S(=O)2(Q601) 및 -P(=O)(Q601)(Q602) 중에서 선택되고,
    상기 Q601 내지 Q603은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기 또는 나프틸기이고,
    xe21는 1 내지 5의 정수 중에서 선택된다.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 m-1 개의 p형 전하 생성층 중 적어도 하나는, 상기 제1 무기 물질과 정공 수송 물질을 포함하는, 유기 발광 소자.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 p형 전하 생성층에 포함된 제1 무기 물질의 함량은 정공 수송 물질 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 49.9 중량부의 범위에서 선택된, 유기 발광 소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 m-1 개의 전하 생성층 중 적어도 하나는, n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층 사이에 중간층을 더 포함한, 유기 발광 소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 중간층은 상기 제1 무기 물질을 포함하는, 유기 발광 소자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 m-1개의 n형 전하 생성층 및 상기 m-1개의 p형 전하 생성층 중 적어도 하나에 포함된 제1 무기 물질과 상기 중간층에 포함된 제1 무기 물질이 서로 동일한, 유기 발광 소자.
  16. 제1항에 있어서,
    전이 금속의 할라이드 화합물, 후전이 금속의 할라이드 화합물 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인, 제2 무기 물질을 더 포함하는, 유기 발광 소자.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 무기 물질은 CuF, CuCl, CuBr, CuI, NiF2, NiCl2, NiBr2, NiI2, ZnF2, ZnCl2, ZnBr2, ZnI2, ZnF4 및 ZnI4 중 선택된 하나 이상인, 유기 발광 소자.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제2 무기 물질은 i) 상기 n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층 중 제1 무기 물질을 포함하는 전하 생성층에 포함되거나;
    ii) 상기 제1 무기 물질을 포함하는 전하 생성층에 인접한 보조층에 포함되거나; 또는
    iii) 상기 제1 무기 물질을 포함하는 전하 생성층 및 상기 보조층에 포함되는, 유기 발광 소자.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 m은 2 또는 3인, 유기 발광 소자.
  20. 소스 전극, 드레인 전극 및 활성층을 포함한 박막 트랜지스터 및 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항의 유기 발광 소자를 포함하고, 상기 유기 발광 소자의 제1전극이 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 중 하나와 전기적으로 연결된, 평판 표시 장치.
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