KR20230167717A - 혼합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음극과 양극사이에 적어도 발광층을 포함하는 일층 또는 복수층으로 이루어지는 유기박막층이 적층되어있는 유기전계발광소자에 있어서,
상기 발광층은 2종류 이상의 재료들간의 물리적 특성, 열적 특성 등을 고려하여 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3의 재료들을 선정하고, 혼합한 재료를 발광층 재료로 사용하여 유기전계발광소자의 발광 효율 및 발광 수명을 향상시키는 신규한 유기화합물 혼합방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 2종류 이상의 재료로 구성된 발광층 재료를 동일한 한 개의 증착 소스(또는 도가니)에 넣고 가열하여 증착시키는 것을 특징으로 하며, 이에 의해 도가니 취급시 발생할 수 있는 오염원을 최소화하여, 유기막에 불순물이 개입되는 것을 방지시켜 고품질의 유기막 증착이 가능하여 유기전계발광소자의 효율 및 수명을 향상시키는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자를 제공한다.
상기 발광층은 2종류 이상의 재료들간의 물리적 특성, 열적 특성 등을 고려하여 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3의 재료들을 선정하고, 혼합한 재료를 발광층 재료로 사용하여 유기전계발광소자의 발광 효율 및 발광 수명을 향상시키는 신규한 유기화합물 혼합방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 2종류 이상의 재료로 구성된 발광층 재료를 동일한 한 개의 증착 소스(또는 도가니)에 넣고 가열하여 증착시키는 것을 특징으로 하며, 이에 의해 도가니 취급시 발생할 수 있는 오염원을 최소화하여, 유기막에 불순물이 개입되는 것을 방지시켜 고품질의 유기막 증착이 가능하여 유기전계발광소자의 효율 및 수명을 향상시키는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자를 제공한다.
Description
본 발명은 디스플레이 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이의 일종인 유기전계발광소자 제조시 이용할 수 있는 유기화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
현재까지 평판 디스플레이의 대부분을 액정 디스플레이가 차지하고 있으나, 보다 경제적이고 성능이 뛰어나면서 액정 디스플레이와 차별화된 새로운 평판 디스플레이를 개발하려는 노력이 전세계적으로 활발히 진행되고 있다. 최근 차세대 평판 디스플레이로 각광을 받고 있는 유기전계발광소자는 액정 디스플레이에 비해 낮은 구동전압, 빠른 응답속도 및 광시야각 등의 장점을 가지고 있다.
유기전계발광소자의 구조는 기판, 애노드, 애노드에서 정공을 받아들이는 정공주입층, 정공을 수송하는 정공수송층, 발광층으로부터 정공수송층으로 전자의 진입을 저지하는 전자 저지층, 정공과 전자가 결합하여 빛을 내는 발광층, 발광층에서 전자 수송층으로 정공의 진입을 저지하는 정공 저지층, 캐소드에서 전자를 받아들여 발광층으로 수송하는 전자 수송층, 캐소드에서 전자를 받아들이는 전자 주입층 및 캐소드로 구성되어 있다. 경우에 따라서 별도의 발광층 없이 전자 수송층이나 정공수송층에 소량의 형광 또는 인광성 염료를 도핑하여 발광층을 구성할 수도 있으며, 고분자를 사용할 경우에는 일반적으로 하나의 고분자가 정공수송층과 발광층 및 전자 수송층의 역할을 동시에 수행할 수 있다. 두 전극 사이의 유기물 박막층들은 진공증착법 또는 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅, 레이저 열전사법등의 방법으로 형성된다. 이렇게 유기전계발광소자를 다층 박막 구조로 제작하는 이유는 전극과 유기물 사이의 계면 안정화를 위함이며 또한 유기물질의 경우, 정공과 전자의 이동 속도 차이가 크므로 적절한 정공수송층과 전자 수송층을 사용하여 정공과 전자를 발광층으로 효과적으로 전달하여 정공과 전자의 밀도가 균형을 이루도록 하면 발광 효율을 높일 수 있기 때문이다.
유기전계발광소자의 구동 원리는 다음과 같다. 상기 애노드 및 캐소드 간에 전압을 인가하면 애노드로부터 주입된 정공은 정공주입층 및 정공수송층을 경유하여 발광층으로 이동된다. 한편, 전자는 캐소드로부터 전자 주입층 및 전자 수송층을 경유하여 발광층에 주입되고 발광층 영역에서 캐리어들이 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 변화되고, 이로 인하여 발광층의 형광성 분자가 발광함으로써 화상이 형성된다. 이때 여기 상태가 일중항 여기 상태를 통하여 기저 상태로 떨어지면서 발광하는 것을 "형광"이라고 하며, 삼중항 여기 상태를 통하여 기저 상태로 떨어지면서 발광하는 것을 "인광"이라고 한다. 형광의 경우, 일중항 여기 상태의 확률이 25%(삼중항 상태 75%)이며, 발광 효율의 한계가 있는 반면에 인광을 사용하면 삼중항 상태 75%와 일중항 여기 상태 25%까지 발광에 이용할 수 있으므로 이론적으로 내부양자 효율 100%까지 가능하다.
이러한 유기 전기 발광소자에 있어 가장 문제시되는 것은 수명과 효율인데, 디스플레이가 대면적화되면서 이러한 효율이나 수명 문제는 반드시 해결해야 되는 상황이다. 효율과 수명, 구동전압 등은 서로 연관이 있으며, 효율이 증가되면 상대적으로 구동전압이 떨어지고, 구동전압이 떨어지면서 구동시 발생되는 주울열(Joule heating)에 의한 유기물질의 결정화가 적어져 결과적으로 수명이 높아지는 경향을 나타낸다. 하지만 상기 유기물층을 단순히 개선한다고 하여 효율을 극대화시킬 수는 없다. 왜냐하면 각 유기물층 간의 에너지 level 및 T1 값, 물질의 고유특성(mobility, 계면특성 등) 등이 최적의 조합을 이루었을 때 긴 수명과 높은 효율을 동시에 달성할 수 있기 때문이다.
또한, 최근 유기 전기 발광소자에 있어 정공수송층에서의 발광 문제를 해결하기 위해서는 반드시 정공수송층과 발광층 사이에 발광보조층이 존재하여야 하며, 각각의 발광층(R, G, B)에 따른 서로 다른 발광 보조층의 개발이 필요한 시점이다. 하지만 정공수송층에 사용되는 물질의 경우 낮은 HOMO 값을 가져야 하기 때문에 대부분 낮은 T1 값을 가지며, 이로 인해 발광층에서 생성된 엑시톤(exciton)이 정공수송층으로 넘어가게 되어 결과적으로 발광층 내 전하불균형(charge unbalance)을 초래하여 정공수송층 계면에서 발광하게 된다.
정공수송층 계면에서 발광될 경우, 유기전기소자의 색순도 및 효율이 저하되고 수명이 짧아지는 문제점이 발생하게 된다. 따라서 높은 T1 값을 가지며, 정공 수송층 HOMO 에너지 level과 발광층의 HOMO 에너지 level 사이의 HOMO level를 갖는 발광보조층의 개발이 절실히 요구된다.
한편, 유기전기소자의 수명단축 원인 중 하나인 양극전극(ITO)으로부터 금속 산화물이 유기층으로 침투 확산되는 것을 지연시키며, 소자 구동시 발생되는 주울열(Joule heating)에 대해서도 안정된 특성, 즉 높은 유리 전이 온도를 갖는 정공 주입층 재료에 대한 개발이 필요하다. 또한 정공 수송층 재료의 낮은 유리전이 온도는 소자 구동시에 박막 표면의 균일도가 무너지는 특성에 따라 소자수명에 큰 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다. 또한, OLED 소자의 형성에 있어서 증착방법이 주류를 이루고 있으며, 이러한 증착방법에 오랫동안 견딜 수 있는 재료 즉 내열성 특성이 강한 재료가 필요한 실정이다.
전술한 유기전기소자가 갖는 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광보조층 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 아직까지 안정하고 효율적인 유기전기소자용 유기물층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이며, Deep Blue, Deep Green, Deep Red, TADF에 적합한 재료의 개발과 발광층내 호스트/도판트에 대한 조합 연구는 아직 부족하며, 따라서 새로운 재료의 개발 및 응용이 계속 요구되고 있다.
본 발명은 종래기술의 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출된 것으로서,
음극과 양극사이에 적어도 발광층(EML)을 포함하는 일층 또는 복수층으로 이루어지는 유기박막층이 적층되어있는 유기전계발광소자에 있어서,
상기 발광층은 2종류 이상의 재료들간의 물리적 특성, 열적 특성 등을 고려하여 재료들을 선정하고, 혼합한 재료를 발광층 재료로 사용하여 유기전계발광소자의 발광 효율 및 발광 수명을 향상시키는 신규한 유기화합물 혼합방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 2종류 이상의 재료로 구성된 발광층 재료를 760torr이하로 감압한후 혼합된 재료의 압력에 비례하는 녹는점이상으로 가열시켜 혼합하여 유기전계발광소자에 사용될 발광층 재료를 만드는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 2종류 이상의 재료로 구성된 발광층 재료를 동일한 한 개의 증착 소스(또는 도가니)에 넣고 가열하여 증착시켜 유기전계발광소자의 발광 효율 및 발광 수명이 향상된 유기전계발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 2종류 이상의 재료로 혼합된 발광층 재료를 포함함으로써, 구동전압, 발광 효율 및 발광 수명이 향상된 유기전계발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 여러 가지 재료를 혼합하여 유기전계발광소자에 사용될 혼합 발광층 재료를 만드는 방법을 제공하며, 혼합되는 재료들간의 물리적 특성, 열적 특성 등을 고려하여 재료들을 선정하는 방법을 제공한다. 또한 이러한 발광층 재료는 하기 화학식 1과 하기 화학식 2와 하기 화학식 3으로 표시되는 유기화합물을 2종류이상 동시에 사용하면 더욱 바람직하다.
[화학식 1]
상기 식에서
R1는 Pt, C, Si, Ge, 아다만탄, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이며;
Z1, Z2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이며;
R2, R3, R4, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 삼중수소, 수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 수소, 아다만탄, 할로겐, CN, CF3, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 나프타닐, 바이페닐, 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 페닐아민, 바이페닐아민, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐, 퀴놀리닐, 페닐 피리디닐, 페닐아민, 바이페닐아민, 페닐 피리미디닐, 페닐 이미다졸, 이미다조피라지닐 또는 페닐 트리아지닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, 할로겐, CN, CF3, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐, 퀴놀리닐, 페닐 피리디닐, 페닐 피리미디닐, 페닐 이미다졸, 이미다조피라지닐 또는 페닐 트리아지닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이다.
[화학식 2]
상기 식에서
R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 삼중수소, 수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이며;
X1, X2 및 X3은 각각 독립적으로 탄소 또는 질소이다.
[화학식 3]
상기 식에서
R1는 Pt, C, Si, Ge, 아다만탄, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이며;
R2, R3, R4, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3 , 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 2종류 이상의 재료를 760torr이하로 감압한후 혼합된 재료의 압력에 비례하는 녹는점이상으로 가열시켜 혼합한후 혼합한 재료를 발광층 물질로 사용하여 유기전계발광소자의 발광 효율 및 발광 수명을 향상시키기 위해 재료를 혼합하는 방법을 제공한다.
본 발명은 음극과 양극사이에 적어도 발광층을 포함하는 일층 또는 복수층으로 이루어지는 유기박막층이 적층되어있는 유기전계발광소자에 있어서,
상기 발광층은 2종류 이상의 재료들간의 물리적 특성, 열적 특성 등을 고려하여 발광층을 구성하는 재료들을 선정하고, 이러한 재료를 혼합하여 발광층 재료로 사용하여 유기전계발광소자의 발광 효율 및 발광 수명을 향상시키는 신규한 유기화합물 혼합방법을 제공한다.
또한, 2종류 이상의 재료를 760torr이하로 감압한후 혼합된 재료의 압력에 비례하는 녹는점이상으로 가열시켜 혼합된 재료를 열적 안정화시킨 후 혼합된 발광층 재료를 사용하여 유기전계발광소자의 발광 효율 및 발광 수명을 향상시키는 신규한 유기화합물의 혼합방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 2종류 이상의 재료로 구성된 발광층 재료를 동일한 한 개의 증착 소스(또는 도가니)에 넣고 가열하여 증착시키는 것을 특징으로 하며, 이러한 방법에 의해 일반적으로 2종류 이상의 발광층 재료를 사용하면서 필요한 2개이상의 증착 소스(또는 도가니) 취급시 발생할 수 있는 오염원을 최소화하여, 유기막에 불순물이 개입되는 것을 방지시켜 고품질의 유기막 증착이 가능하여 유기 발광 소자의 효율 및 수명을 향상시키는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 발광층 물질을 포함함으로써, 구동전압, 발광 효율 및 발광 수명이 향상된 유기전계발광소자를 제공한다.
음극과 양극사이에 적어도 발광층을 포함하는 일층 또는 복수층으로 이루어지는 유기박막층이 적층되어있는 유기전계발광소자에 있어서,
상기 발광층은 2가지 이상의 재료가 혼합된 혼합 발광층으로 구성되어 있으며, 각 재료의 HOMO 에너지 준위는 0.1eV이상의 차이를 가지는 것을 특징으로 하며, 이렇게 선정된 혼합 재료를 760torr이하로 감압한후 혼합된 재료의 압력에 비례하는 녹는점이상으로 가열시켜 혼합된 재료를 열적 안정화시킨 후 혼합된 발광층 재료를 진공열증착(VTE) 도구의 증착 소스(또는 도가니)에 넣고 증발시켜 발광층을 형성하는 것이 바람직하다..
또한, 이러한 발광층 재료는 하기 화학식 1과 하기 화학식 2와 하기 화학식 3으로 표시되는 유기화합물을 2가지이상 동시에 사용할 경우 더욱 바람직하다.
[화학식 1]
상기 식에서
R1는 Pt, C, Si, Ge, 아다만탄, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이며;
Z1, Z2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이며;
R2, R3, R4, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 삼중수소, 수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 수소, 아다만탄, 할로겐, CN, CF3, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 나프타닐, 바이페닐, 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 페닐아민, 바이페닐아민, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐, 퀴놀리닐, 페닐 피리디닐, 페닐아민, 바이페닐아민, 페닐 피리미디닐, 페닐 이미다졸, 이미다조피라지닐 또는 페닐 트리아지닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, 할로겐, CN, CF3, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐, 퀴놀리닐, 페닐 피리디닐, 페닐 피리미디닐, 페닐 이미다졸, 이미다조피라지닐 또는 페닐 트리아지닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이다.
[화학식 2]
상기 식에서
R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 삼중수소, 수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이며;
X1, X2 및 X3은 각각 독립적으로 탄소 또는 질소이다.
[화학식 3]
상기 식에서
R1는 Pt, C, Si, Ge, 아다만탄, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이며;
R2, R3, R4, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3 , 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이다.
이하에서, 본 발명의 유기전계발광소자에 대하여 예를 들어 설명한다. 그러나, 하기에 예시된 내용이 본 발명의 유기전계발광소자를 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 전계발광 소자의 제조방법으로는, 먼저 기판표면에 양극용 물질을 통상적인 방법으로 코팅하여 양극을 형성한다. 이때, 사용되는 기판은 투명성, 표면평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리기판 또는 투명플라스틱기판이 바람직하다. 또한, 양극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등이 사용될 수 있다.
다음으로, 상기 양극표면에 정공주입층(HIL) 물질을 통상적인 방법으로 진공열증착 또는 스핀코팅하여 정공주입층을 형성한다. 이러한 정공주입층 물질로는 구리프탈로시아닌(CuPc), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐아미노)페녹시벤젠(m-MTDAPB), 스타버스트(starburst)형아민류인 4,4',4"-트리(N-카바졸릴)트리페닐아민(TCTA), 4,4',4"-트리스(N-(2-나프틸)-N-페닐아미노)-트리페닐아민(2-TNATA) 또는 이데미츠사(Idemitsu)에서 구입가능한 IDE406을 예로 들 수 있다.
상기 정공주입층 표면에 정공수송층(HTL) 물질을 통상적인 방법으로 진공열증착 또는 스핀코팅하여 정공수송층을 형성한다. 이때, 정공수송층 물질로는 비스(N-(1-나프틸-n-페닐))벤지딘(α-NPD), N,N'-다이(나프탈렌-1-일)-N,N'-바이페닐-벤지딘(NPB) 또는 N,N'-바이페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-다이아민(TPD)을 예로 들 수 있다.
상기 정공수송층 표면에 발광층(EML) 물질을 통상적인 방법으로 진공열증착 또는 스핀코팅하여 발광층을 형성한다. 발광층은 단일물질로 이루어지거나 또는 호스트(host)/도판트(dopant)로 이루어질 수 있다.
일반적으로, 발광층으로 단일 물질의 화합물이 사용되는 경우, 분자 간 상호작용에 의해 장파장에서의 둔덕 피크가 생겨나 색순도가 떨어지고, 발광 감쇄 효과 등에 의하여 효율이 떨어지기 때문에, 호스트/도판트계 발광층이 바람직하며, 상기 도판트는 형광 도판트 또는 인광 도판트 일 수 있고 적색, 녹색 또는 청색의 도판트일 수 있다. 상기 도판트는 호스트에 비해 미량 혼합되어 발광을 일으키는 물질로, 본 발명에서는 호스트 대비 49% 또는 30% 더욱 좋기는 20%이하로 사용되는 물질일 수 있다. 이러한 도판트는 일중항 및 삼중항 여기자에 대해 형광 도판트와 인광 도판트로 분류할 수 있으며, 형광 도판트는 일중항 여기자로부터 발광할 수 있는 화합물이다. 형광 도판트로는, 아민계 화합물, 방향족 화합물, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄 착체 등의 킬레이트 착체, 쿠마린 유도체, 테트라페닐 부타디엔 유도체, 비스스티릴아릴렌 유도체, 옥사디아졸 유도체 등으로부터, 요구되는 발광색에 맞춰서 선택되는 화합물인 것이 바람직하고, 스티릴 아민 화합물, 스티릴 디아민 화합물, 아릴아민 화합물, 아릴 디아민 화합물, 플루오란텐 화합물이 보다 바람직하고, 축합 다환 아민 유도체가 더욱 바람직하다. 인광 도판트는 3중항 여기 상태로부터 발광할 수 있는 화합물이며, 3중항 여기 상태로부터 발광하는 한 특별히 한정되지 않지만, Ir, Pt, Os, Au, Cu, Re 및 Ru로부터 선택되는 적어도 하나의 금속과 배위자를 포함하는 유기 금속 착체인 것이 바람직하다. 상기 배위자는, 오쏘메탈 결합을 갖는 것이 바람직하다. 인광 양자 수율이 높고, 발광 소자의 외부 양자 효율을 보다 향상시킬 수 있다고 하는 점에서, Ir, Os 및 Pt로부터 선택되는 금속 원자를 함유하는 금속 착체가 바람직하고, 이리듐 착체, 오스뮴 착체, 백금 착체 등의 금속 착체, 특히 Ir, Os, Pt로부터 선택되는 금속 원자의 오쏘메탈화 착체가 보다 바람직하고, 이리듐 착체 및 백금 착체가 더 바람직하고, 오쏘메탈화 이리듐 착체가 특히 바람직하다.
상기 발광층을 구성하는 호스트로는, 안트라센 유도체와 그 외에 나프탈렌, 페난트렌, 루브렌, 테트라센, 피렌, 페릴렌, 크리센, 데카시클렌, 코로넨, 테트라페닐시클로펜타디엔, 펜타페닐시클로펜타디엔, 플루오렌, 스피로플루오렌 등의 축합 다환 방향족 화합물 및 그들의 유도체, 트리스(8-퀴놀리놀레이트)알루미늄 등의 유기 금속 착체, 트릴아릴아민 유도체, 스티릴아민 유도체, 스틸벤 유도체, 쿠마린 유도체, 피란 유도체, 옥사존 유도체, 벤조티아졸 유도체, 벤조옥사졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 피라진 유도체, 신남산 에스테르 유도체, 디케토피롤로피롤 유도체, 아크리돈 유도체, 퀴나크리돈 유도체 등을 사용할 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
종종, 우수한 수명 및 효율을 나타내는 OLED의 발광층은 2가지의 호스트를 사용하기도 한다. 향후 특히 인광 블루(청색, Blue) 또는 TADF는 에너지레벨의 특성상 2종류 이상의 호스트를 사용하는 것이 더욱 바람직할 수 있다. 이럴 경우, 진공열증착(VTE) 공정을 이용한 발광층의 제조는 별도의 VTE 증착 소스(또는 도가니)에서 3개의 증발 공급원 물질을 증발시키는 것이 요구되고, 이는 2개의 증발 공급원만을 필요로 하는 단일 호스트 및 도판트를 갖는 표준 2-성분 발광층(단일 호스트/단일 도판트)에 비해 매우 복잡하고 비용이 많이 든다. 둘 이상의 물질을 미리 혼합시키고 하나의 VTE 증착 소스(또는 도가니)로부터 이들을 증발시키는 것은 제조 공정의 복잡성을 감소시킬 수 있다. 하지만, 동시 증발은 안정해야 하고 증발 공정을 통해 일정하게 유지되는 조성물을 갖는 증착 필름을 생성하여야 한다. 필름의 조성물의 변동은 소자 성능에 불리하게 영향을 미친다. 진공하에서 화합물의 혼합물로부터 안정한 동시 증발을 얻기 위해, 하나는 물질이 동일한 조건 하에서 동일한 진공 온도를 가져야 한다는 것이 추정된다. 하지만, 이는 고려해야 할 하나의 파라미터만이 아닐 수도 있다. 2개의 성분이 함께 혼합되는 경우, 서로에게 상호작용할 수 있고 혼합물의 증발 특성은 각각의 특성과 상이할 수 있다. 한편, 약간 상이한 증발 온도를 갖는 물질은 안정한 동시 증발 혼합물을 형성할 수 있다. 따라서, 안정한 동시 증발 혼합물을 실현하는 것이 극도로 어렵다. 이러한 이유 때문에 지금까지, 2가지 호스트를 사용할 경우 각 호스트에 대해 각각의 증착 소스(또는 도가니)를 사용하였다.
물질의 "증발 온도"는, 증발되는 물질의 증발원, 예컨대 VTE 도구의 증착 소스(또는 도가니)로부터의 설정 거리에 위치한 표면 상에서 통상 0.5
내지 5
증착률로 1x10-6Torr 내지 1x10-8Torr의 정압의 진공 증착 도구에서 측정된다. 본 특허에 기술된 온도, 압력, 증착률 등과 같은 다양한 측정값은 당업자에게 이해되는 정량값을 생성하는 측정에서 기대된 허용치로 인해 공칭 변수를 갖는 것으로 기대된다. 온도 이외에 수많은 요인들, 예컨대 상이한 물질들의 혼화성 및 상이한 물질들의 상 전이 온도가 안정한 동시 증발을 실현하는 능력에 기여할 수 있다.
본 발명자는 2가지 이상의 재료를 혼합하여 발광층의 재료를 구성할 경우, 2가지 이상의 재료를 1x10-5Torr 내지 1x10-8Torr의 승화정제기에서 혼합된 재료의 평균 증발(증착)온도에서 녹여 혼합된 재료를 열적 안정화시킨 후 VTE 도구의 증착 소스(또는 도가니)에 넣고 증발시킬 경우 안정적인 동시 증발을 실현할 수 있다는 것을 발견하였다. 2가지 이상의 재료가 유사한 증발 온도 및 유사한 질량 손실률 또는 유사한 증기압을 갖는 경우, 2가지 이상의 재료는 안정적인 동시 증발이 가능하다는 것을 발견하였다. 물질의 "질량 손실률"은 시간 경과에 따라 손실된 질량의 백분율("백분율/분" 또는 "%/분")로 정의되고, 일정한 증발 상태에 도달한 후 제시된 물질에 대해 제시된 일정한 온도로 제시된 실험 조건 하에서 열적 중력 분석(TGA)에 의해 측정된 바와 같이 물질의 샘플의 질량의 처음 5내지 10%가 손실되는 시간을 측정함으로써 결정된다. 제시된 일정한 온도는 질량 손실률의 값이 약 0.05 내지 0.50 %/분에 있도록 선택된 하나의 온도점이다. 당업자라면 2개의 파라미터를 비교하기 위해, 실험 조건이 일관되어야 한다는 것을 알 것이다.
청색, 녹색, 적색 유기전계발광소자의 경우, 본 발명의 화학식 1의 유기화합물과 화학식 2의 유기화합물과 화학식 3의 유기화합물을 동시에 발광층으로 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
특히, 인광 블루(청색, Blue), TADF에 사용될 발광층에 대해서는 혼합되는 재료들간의 상기 물리적 특성, 열적 특성 등을 고려하여 재료들을 선정하고 가열하여 혼합하는 방법이 더욱 바람직할 수 있다.
선택적으로는, 정공수송층과 발광층사이에 전자차단층(EBL)을 추가로 형성할 수 있다.
상기 발광층표면에 전자수송층(ETL) 물질을 통상적인 방법으로 진공열증착 또는 스핀코팅하여 전자수송층을 형성한다. 이때, 사용되는 전자수송층 물질의 경우 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 트리스(8-하이드록시퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq3)을 사용할 수 있다.
선택적으로는, 발광층과 전자수송층사이에 정공차단층(HBL)을 추가로 형성하고 발광층에 인광도펀트를 함께 사용함으로써, 삼중항여기자 또는 정공이 전자수송층으로 확산되는 현상을 방지할 수 있다.
정공차단층의 형성은 정공차단층물질을 통상적인 방법으로 진공열증착 및 스핀코팅하여 실시할 수 있으며, 정공차단층 물질의 경우 특별히 제한되지는 않으나, 바람직하게는 (8-하이드록시퀴놀리놀라토)리튬(Liq), 비스(8-하이드록시-2-메틸퀴놀리놀나토)-알루미늄비페녹사이드(BAlq), 바쏘쿠프로인 (bathocuproine, BCP) 및 LiF 등을 사용할 수 있다.
상기 전자수송층 표면에 전자주입층(EIL) 물질을 통상적인 방법으로 진공열증착 또는 스핀코팅하여 전자주입층을 형성한다. 이때, 사용되는 전자주입층 물질로는 LiF, Liq, Li2O, BaO, NaCl, CsF 등의 물질이 사용될 수 있다.
상기 전자주입층표면에 음극용물질을 통상적인 방법으로 진공열증착하여 음극을 형성한다.
이때, 사용되는 음극용 물질로는 리튬(Li), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등이 사용될 수 있다. 또한, 전면발광유기 전계발광 소자의 경우 산화인듐주석(ITO) 또는 산화인듐아연(IZO)를 사용하여 빛이 투과할 수 있는 투명한 음극을 형성할 수도 있다.
상기 음극의 표면에는 본 발명의 캡핑층 형성용 조성물에 의해 캡핑층(CPL)이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 유기전계발광소자는 상술한 바와 같은 순서, 즉 양극/정공주입층/정공수송층/발광층/전자수송층/전자주입층/음극 순으로 제조하여도 되고, 그 반대로 음극/전자주입층/전자수송층/발광층/정공수송층/정공주입층/양극 순서로 제조하여도 무방하다.
이하, 유기전계발광소자의 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 이들 실시에 및 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 실험예에 제한되는 것은 아니다.
<유기전계발광소자 제조>
실시예 1
반사층이 형성된 기판 위에 ITO로 양극을 형성하고, N2 플라즈마 또는 UV-Ozone으로 표면처리 하였다. 그 위에 정공주입층(HIL)으로 HAT-CN을 10nm의 두께로 증착시켰다. 이어서 정공수송층(HTL)으로 NPD를 120nm 두께로 증착시켰다. 상기 정공수송층 위에 발광층(EML)으로 EML107를 1개의 증착 소스(또는 도가니)에 넣고 증발시켜 발광층 재료로 사용하고 도판트로 트리스(2-페닐피리딘)이리듐 [Ir(ppy)3]을 10wt% 로 도핑하여 진공 증착으로 40nm 두께의 발광층을 형성하였다. 상기 EML107은 화학식 1의 화합물 1-134 30g 및 화학식 2의 화합물 2-127 40g 및 화학식 3의 화합물 3-41 30g을 1x10-8Torr 압력의 승화정제기에서 305
로 가열하여 혼합한 후, 결정화된 것을 분쇄하여 사용하였다. 그 위에 ET-254와 LiQ를 1:1로 혼합하여 30nm의 두께로 전자 수송층(ETL)을 증착하였으며, 그 위에 전자 주입층(EIL)으로 LiQ를 10nm 두께로 증착시켰다. 그 후, 음극으로 마그네슘과 은(Ag)을 9:1로 혼합한 혼합물을 15nm의 두께로 증착시켰으며, 상기 음극 위에 캡핑층으로 N4,N4′-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N4,N4′-디페닐-[1,1′-비페닐]-4,4′-디아민(DNTPD) 을 65nm 두께로 증착시켰다. 그 위에 UV 경화형 접착제로 흡습제가 함유된 씰 캡(seal cap)을 합착하여 대기중의 O2나 수분으로부터 유기전계발광소자를 보호할 수 있게 하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
실시예 2
발광층(EML)의 재료로 EML169를 사용하고, 상기 EML169는 화학식 1의 화합물 1-159 30g 및 화학식 2의 화합물 2-138 40g 및 화학식 3의 화합물 3-41 30g을 1x10-8Torr의 승화정제기에서 305
로 가열하여 혼합한 후, 결정화된 것을 분쇄하여 발광층 재료로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
실시예 3
반사층이 형성된 기판 위에 ITO로 양극을 형성하고, N2 플라즈마 또는 UV-Ozone으로 표면처리 하였다. 그 위에 정공주입층(HIL)으로 HAT-CN을 10nm의 두께로 증착시켰다. 이어서 정공수송층(HTL)으로 NPD를 120nm 두께로 증착시켰다. 상기 정공수송층 위에 발광층(EML)으로 EML188를 1개의 증착 소스(또는 도가니)에 넣고 증발시켜 발광층 재료로 사용하여 진공 증착으로 40nm 두께의 발광층을 형성하였다. 상기 EML188는 화학식 1의 화합물 1-83 10g 및 화학식 2의 화합물 2-138 40g 및 화학식 1의 화합물 1-159 50g을 1x10-8Torr 압력의 승화정제기에서 305
로 가열하여 혼합한 후, 결정화된 것을 분쇄하여 사용하였다. 그 위에 ET-254와 LiQ를 1:1로 혼합하여 30nm의 두께로 전자 수송층(ETL)을 증착하였으며, 그 위에 전자 주입층(EIL)으로 LiQ를 10nm 두께로 증착시켰다. 그 후, 음극으로 마그네슘과 은(Ag)을 9:1로 혼합한 혼합물을 15nm의 두께로 증착시켰으며, 상기 음극 위에 캡핑층으로 N4,N4′-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N4,N4′-디페닐-[1,1′-비페닐]-4,4′-디아민(DNTPD) 을 65nm 두께로 증착시켰다. 그 위에 UV 경화형 접착제로 흡습제가 함유된 씰 캡(seal cap)을 합착하여 대기중의 O2나 수분으로부터 유기전계발광소자를 보호할 수 있게 하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
비교예 1
발광층(EML)의 재료로 화학식 1의 화합물 1-134 및 화학식 2의 화합물 2-127 및 화학식 3의 화합물 3-41를 각각 별개의 증착 소스(또는 도가니)에 넣고 3:4:3 중량비로 증발시켜 발광층 재료로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
비교예 2
발광층(EML)의 재료로 화학식 1의 화합물 1-159 및 화학식 2의 화합물 2-138 및 화학식 3의 화합물 3-41를 각각 별개의 증착 소스(또는 도가니)에 넣고 3:4:3 중량비로 증발시켜 발광층으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
비교예 3
발광층(EML)의 재료로 화학식 1의 화합물 1-83 및 화학식 2의 화합물 2-138 및 화학식 1의 화합물 1-159를 각각 별개의 증착 소스(또는 도가니)에 넣고 1:4:5 중량비로 증발시켜 발광층의 재료로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 실시하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
상기 실시예와 비교예에서 사용한 화합물을 하기에 나타내었다.
<시험예: 유기전계발광소자의 특성 평가>
| 발광층 |
Voltage
(V) |
Efficiency
(Cd/A) |
T 95 (hr) | |||
| 실시예 1 | EML107 | 3.8 | 114 | 1048 | ||
| 실시예 2 | EML169 | 3.7 | 117 | 1195 | ||
| 실시예 3 | EML188 | 3.5 | 125 | 1256 | ||
| 비교예 1 | 1-134 | 2-127 | 3-41 | 3.9 | 92 | 823 |
| 비교예 2 | 1-159 | 2-138 | 3-41 | 3.9 | 96 | 851 |
| 비교예 3 | 1-83 | 2-138 | 1-159 | 3.8 | 98 | 894 |
상기 실험 결과, 본 발명의 EML107, EML169, EML188을 발광층으로 사용한 실시예 1과 실시예 2와 실시예 3의 유기전계발광소자는 비교예 1과 비교예 2와 비교예 3의 종래의 유기전계발광소자와 비교하여 효율 및 전압 특성에서 현저히 향상된 결과를 보였다. 특히, 실시예 3의 유기전계발광소자는 전압 특성 및 발광 효율에 있어서 현저히 개선된 특성을 나타내었다.
또한, 잔상 수명(T95)을 측정한 결과에서 비교예 1과 비교예 2와 비교예 3의 유기전계발광소자는 900 시간이하의 수명을 가진 반면에, 실시예 1과 실시예 2와 실시예 3의 경우는 1000시간 이상의 장수명을 갖는 것으로 확인되었으며, 특히, 실시예 3의 유기전계발광소자는 1200시간 이상의 장수명을 가진 것으로 확인되었다. 상기와 같은 결과는 본 발명에서 혼합되는 재료들간의 HOMO 에너지 준위, 물리적 특성, 열적 특성 등을 고려하여 재료들을 선정하는 방법을 사용하여, 혼합되는 화학식 1의 화합물 1-134 및 화학식 2의 화합물 2-127 및 화학식 3의 화합물 3-41를 녹는점이상으로 가열시켜 혼합된 재료를 열적 안정화켰기 때문에 얻어진 결과라고 볼 수 있다. 그리고 이러한 혼합될 재료의 선정방법 및 혼합방법은 청색, 적색 유기전계발광소자 및 인광 블루(청색, Blue), TADF에 사용될 발광층 재료에 대해서도 동일한 결과가 나올 것이다.
또한, 본 발명에서 실시예가 비교예에 비해 우수한 결과가 얻어진 것은 3종류로 구성된 발광층 재료를 사용하면서 한 개의 증착 소스(또는 도가니)를 사용하였기 때문에 일반적으로 2종류 이상의 발광층 재료를 사용하면서 필요한 2개이상의 증착 소스(또는 도가니) 취급시 발생할 수 있는 오염원을 최소화하여 유기막에 불순물이 개입되는 것을 방지시켜 고품질의 유기막 증착이 가능하여 유기전계발광소자의 효율 및 수명을 향상시킨 것으로 보인다.
Claims (5)
- 음극과 양극사이에 적어도 발광층을 포함하는 일층 또는 복수층으로 이루어지는 유기박막층이 적층되어있는 유기전계발광소자에 있어서,
상기 발광층은 2종류 이상의 재료로 구성되어 있으며, 각 재료의 HOMO 에너지 준위는 0.1eV이상의 차이를 가지는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자. - 청구항 1에 있어서, 발광층은 하기 화학식 1과 하기 화학식 2와 하기 화학식 3으로 표시되는 유기화합물을 2가지 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 하는 유기전계발광소자.
[화학식 1]
상기 식에서
R1는 Pt, C, Si, Ge, 아다만탄, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이며;
Z1, Z2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이며;
R2, R3, R4, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 삼중수소, 수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 수소, 아다만탄, 할로겐, CN, CF3, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 나프타닐, 바이페닐, 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 페닐아민, 바이페닐아민, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐, 퀴놀리닐, 페닐 피리디닐, 페닐아민, 바이페닐아민, 페닐 피리미디닐, 페닐 이미다졸, 이미다조피라지닐 또는 페닐 트리아지닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, 할로겐, CN, CF3, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐, 퀴놀리닐, 페닐 피리디닐, 페닐 피리미디닐, 페닐 이미다졸, 이미다조피라지닐 또는 페닐 트리아지닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이다.
[화학식 2]
상기 식에서
R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 삼중수소, 수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이며;
X1, X2 및 X3은 각각 독립적으로 탄소 또는 질소이다.
[화학식 3]
상기 식에서
R1는 Pt, C, Si, Ge, 아다만탄, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이며;
R2, R3, R4, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3 , 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 또는 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~60의 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬, 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 스파이로바이플루오레닐, 카르바졸일, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 피리미디닐기, 및 퀴놀리닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 치환 또는 비치환되고, S, O, N, B, P 및 Si로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 탄소수 5 내지 70의 헤테로 방향족 탄화수소기이거나,
삼중수소, 중수소, 아다만탄, F, Cl, Br, I, CN, Si(CH3)3, B(OH)2, 탄소수 1 내지 40의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 탄소수 1 내지 40의 알콕시, 탄소수 1 내지 40의 티오알킬, 및 탄소수 3 내지 40의 시클로 알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환 또는 비치환된 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐기로 치환된 안트라세닐, 페난트렌일, 파이레닐, 9,9-디메틸플루오레닐, 카르바졸일, 퀴놀리닐, 디벤조퓨란일, 피롤, 트리아졸, 피리딘일, 피라지닐, 및 피리미디닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환된 아미노기이다. - 청구항 1에 있어서,
상기 발광층은 2종류 이상의 재료로 구성되어 있으며, 2종류 이상의 재료를 760torr이하로 감압한후 혼합된 재료의 녹는점이상으로 가열시켜 혼합시킨후 한 개의 증착 소스에 넣고 증발시켜 발광층으로 사용하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자. - 청구항 1에 있어서, 발광층을 구성하는 화합물은 화학구조내 중수소(deuterium, D)와 수소의 비율에 있어서, 중수소(deuterium, D)가 수소에 비해 5%이상인 것을 특징으로 하는 하는 유기전계발광소자.
- 청구항 1에 있어서, 발광층을 구성하는 화합물은 화학구조내 삼중 수소(Tritium, T)를 포함하고 것을 특징으로 하는 하는 유기전계발광소자,
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| KR101994238B1 (ko) | 2013-03-15 | 2019-06-28 | 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 | 안트라센 유도체를 사용한 유기 전계 발광 소자 및 전자 기기 |
| KR102342399B1 (ko) | 2013-09-06 | 2021-12-22 | 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 | 안트라센 유도체 및 그것을 사용한 유기 전계 발광 소자 |
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2023
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