WO2020262884A1 - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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WO2020262884A1
WO2020262884A1 PCT/KR2020/007901 KR2020007901W WO2020262884A1 WO 2020262884 A1 WO2020262884 A1 WO 2020262884A1 KR 2020007901 W KR2020007901 W KR 2020007901W WO 2020262884 A1 WO2020262884 A1 WO 2020262884A1
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hole transport
aryl
energy level
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한송이
박호철
김영모
송효범
정승은
김근형
김태형
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두산솔루스 주식회사
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Definitions

  • the present invention is an organic electroluminescent device that simultaneously exhibits high luminous efficiency, low driving voltage, and long life, by separately providing an organic functional layer in which the hole transport auxiliary layer material and the light emitting layer material are mixed between the hole transport auxiliary layer and the light emitting layer. Can provide.
  • the introduction of a multi-layered structure improves the performance of organic EL devices to the commercialization characteristics, and is trying to expand its application range to portable information display devices and TV display devices, starting with radio display products for vehicles in 1997.
  • the organic EL device when a current or voltage is applied to two electrodes, holes are injected into the organic material layer from the anode and electrons are injected into the organic material layer from the cathode. When the injected holes and electrons meet, excitons are formed, and these excitons fall to the ground state to emit light.
  • the organic EL device may be classified into a fluorescent EL device in which singlet excitons contribute to light emission and a phosphorescent EL device in which triplet excitons contribute to light emission according to the type of electron spin of the formed excitons.
  • the electron spin of excitons which is formed by recombination of electrons and holes, generates singlet excitons and triplet excitons at a rate of 25% and 75%.
  • Fluorescent EL devices that emit light by singlet excitons theoretically cannot exceed 25% of the internal quantum efficiency depending on the generation rate, and 5% of the external quantum efficiency is accepted as a limit.
  • Phosphorescent EL devices that emit light by triplet excitons improve luminous efficiency up to 4 times compared to fluorescence when a metal complex compound containing heavy atoms of transition metals such as Ir and Pt is used as a phosphorescent dopant. I can make it.
  • phosphorescent EL devices exhibit higher luminous efficiency than fluorescence in terms of luminous efficiency based on theoretical facts, but in blue phosphorescent devices excluding green and red, a phosphorescent dopant with deep blue color purity and high efficiency and a wide energy satisfying the same Blue phosphorescent devices have not yet been commercialized due to insufficient development level for Gap hosts, and blue phosphorescent devices are being used in products.
  • the present invention was devised to solve the above problems, and by separately providing an organic functional layer in which a hole transport auxiliary layer material and a light emitting layer material are mixed in a predetermined ratio between the hole transport auxiliary layer and the light emitting layer, high efficiency, low voltage and long life are achieved. It is an object of the present invention to provide an organic EL device exhibited at the same time.
  • the present invention is a positive electrode; Hole transport area; Light-emitting layer; It has a structure in which an electron transport region and a cathode are sequentially stacked, the hole transport region includes a hole injection layer, a hole transport layer, and a hole transport auxiliary layer, and at least one disposed between the hole transport auxiliary layer and the light emitting layer Further comprising an organic functional layer, wherein the organic functional layer, the material of the light emitting layer; And it provides an organic electroluminescent device comprising a mixture of the material of the hole transport auxiliary layer.
  • the HOMO (highest occupied molecular orbital, HOMO) energy level of the hole transport auxiliary layer may be higher than the HOMO energy level of the hole transport layer and lower than the HOMO energy level of the light emitting layer.
  • the difference between the HOMO energy level of the hole transport auxiliary layer and the HOMO energy level of the hole transport layer may be greater than 0 eV and less than 1.0 eV.
  • the difference between the HOMO energy level of the hole transport auxiliary layer and the HOMO energy level of the light emitting layer is higher than the difference between the HOMO energy level of the hole transport auxiliary layer and the hole transport layer, and may be 1.0 eV or less. .
  • the LUMO (lowest unoccupied molecular orbital, LUMO) energy level of the hole transport auxiliary layer may be less than the LUMO energy level of the emission layer.
  • a difference between the LUMO energy level of the hole transport auxiliary layer and the LUMO energy level of the light emitting layer may be greater than 0 eV and less than or equal to 1.0 eV.
  • the triplet energy (T1) of the hole transport auxiliary layer may be 2.0 eV or more.
  • the organic functional layer is a material of the auxiliary hole transport layer; And it may be formed by co-deposition (co-deposition) the material of the light emitting layer.
  • the organic functional layer includes a compound of Formula 1 contained in the hole transport auxiliary layer, a host material and a dopant material contained in the light-emitting layer, wherein the compound of Formula 1 and the The mixing ratio of the host material is 5 to 95: 95 to 5 weight ratio, and the dopant material may be included in an amount of 0.5 to 30 parts by weight based on the total weight of the compound of Formula 1 and the host material.
  • the electron transport region may include at least one of an electron transport auxiliary layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
  • an organic electroluminescent device having a low driving voltage and high luminous efficiency can be provided by disposing an organic functional layer in which these materials are mixed in a predetermined ratio between the hole transport auxiliary layer and the light emitting layer.
  • an organic electroluminescent device of the present invention to a display panel, it is possible to provide a display panel with improved performance and lifespan.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of an organic electroluminescent device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship of the highest occupied molecular orbital (HOMO) energy level between a hole transport layer, a hole transport auxiliary layer, and a light emitting layer according to an embodiment of the present invention.
  • HOMO highest occupied molecular orbital
  • FIG 4 is a graph showing a relationship between a lower unoccupied molecular orbital (LUMO) energy level between a hole transport auxiliary layer and a light emitting layer according to an embodiment of the present invention.
  • LUMO lower unoccupied molecular orbital
  • An organic electroluminescent device includes: an anode; A negative electrode disposed opposite to the positive electrode; And one or more organic material layers interposed between the anode and the cathode and including a hole transport region, a light emitting layer, and an electron transport region, and between the auxiliary hole transport layer and the light emitting layer included in the hole transport region.
  • the material of the mixture includes an organic functional layer mixed with each other.
  • these organic functional layers are co-depositioned by mixing two adjacent organic material layers, that is, the material of the hole transport auxiliary layer and the material of the light emitting layer, hole transport due to the barrier-free effect of the use of the same material. Holes injected from the auxiliary layer can be smoothly supplied to the emission layer, thereby improving the luminous efficiency of the organic electroluminescent device and significantly improving the lifetime characteristics.
  • FIG. 1 is a diagram showing the structure of an organic electroluminescent device according to an embodiment of the present invention.
  • the organic electroluminescent device 100 includes an anode 10; A hole transport region 30; A light emitting layer 40; An electron transport region 50 and a cathode 20 are sequentially stacked, and the hole transport region 30 includes a hole injection layer 31, a hole transport layer 32, and a hole transport auxiliary layer 33. Including, disposed between the hole transport auxiliary layer 33 and the light emitting layer 40, the material of the hole transport auxiliary layer 33 and the light emitting layer 40 are mixed at a predetermined ratio, at least one organic function It has a structure including a layer 60.
  • the electron transport region 50 may include at least one of the electron transport layer 51 and the electron injection layer 52.
  • the anode 10 serves to inject holes into the organic material layer (A).
  • the material constituting the anode 10 is not particularly limited, and a conventional material known in the art may be used.
  • Non-limiting examples thereof include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, and gold; Alloys thereof; Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), and indium zinc oxide (IZO); Combinations of metals and oxides such as ZnO:Al and SnO 2 :Sb; Conductive polymers such as polythiophene, poly(3-methylthiophene), poly[3,4-(ethylene-1,2-dioxy)thiophene] (PEDT), polypyrrole, and polyaniline; And carbon black.
  • metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, and gold
  • Alloys thereof Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), and indium zinc oxide (IZO); Combinations of metals and oxides such as ZnO:Al and S
  • the method of manufacturing the positive electrode 10 is also not particularly limited, and may be manufactured according to a conventional method known in the art. For example, a method of coating an anode material on a substrate made of a silicon wafer, quartz, glass plate, metal plate, or plastic film may be mentioned.
  • the cathode 20 serves to inject electrons into the organic material layer (A).
  • the material forming the negative electrode 20 is not particularly limited, and a conventional material known in the art may be used. Non-limiting examples thereof include metals such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin, and lead; Alloys thereof; And multi-layered materials such as LiF/Al and LiO 2 /Al.
  • a method of manufacturing the negative electrode 20 is also not particularly limited, and may be manufactured according to a method known in the art.
  • the organic material layer (A) included in the organic electroluminescent device according to the present invention can be used without limitation in a conventional configuration used as an organic material layer of an existing organic EL device.
  • a hole transport region 30, a light emitting layer 40, and an electron It may include at least one selected from the group consisting of the transport region 50.
  • the hole transport region 30 included in the organic material layer A of the present invention serves to move holes injected from the anode 10 to the emission layer 40.
  • the hole transport region 30 may include at least one selected from the group consisting of a hole injection layer 31, a hole transport layer 32, and a hole transport auxiliary layer 33.
  • the material constituting the above-described hole injection layer 31 and the hole transport layer 32 is not particularly limited as long as it is a material having a low hole injection barrier and high hole mobility, and the hole injection layer/transport layer material used in the industry is not limited. Can be used. In this case, the material forming the hole injection layer 31 and the hole transport layer 32 may be the same or different from each other.
  • hole injection material a hole injection material known in the art may be used without limitation.
  • usable hole injection materials include phthalocyanine compounds such as copper phthalocyanine; DNTPD (N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4' ,4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2TNATA(4,4',4"-tris(N,-(2 -naphthyl)-N-phenylamino ⁇ -triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA
  • hole transport material a hole transport material known in the art may be used without limitation.
  • usable hole transport materials include carbazole derivatives such as phenylcarbazole and polyvinylcarbazole, fluorene derivatives, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N, Triphenylamine derivatives such as N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine), NPB(N ,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine), TAPC(4,4'-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]), etc. These are used alone. Or, two or more types may be mixed.
  • the material forming the hole transport auxiliary layer 33 is not particularly limited as long as it is a material having a low hole injection barrier and high hole mobility, and materials known in the art may be used without limitation.
  • the hole transport auxiliary layer 33 may include a compound represented by Formula 1 below.
  • Y 1 and Y 2 are the same or different from each other, each independently selected from the group consisting of a single bond, NR 3 , O, S, and CR 4 R 5 , provided that both Y 1 and Y 2 are single bonds Are excluded,
  • R 1 to R 5 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, deuterium, halogen group, cyano group, nitro group, amino group, C 1 to C 40 alkyl group, C 2 to C 40 alkenyl group, C 2 ⁇ C 40 alkynyl group, C 3 ⁇ C 40 cycloalkyl group, 3 to 40 nuclear atoms heterocycloalkyl group, C 6 ⁇ C 60 aryl group, 5 to 60 nuclear atoms heteroaryl group, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group, C 6 ⁇ C 60 aryloxy group, C 1 ⁇ C 40 alkylsilyl group, C 6 ⁇ C 60 arylsilyl group, C 1 ⁇ C 40 alkyl boron group, C 6 ⁇ an aryl boronic of C 60, C 6 ⁇ C 60 aryl phosphine group, C 6 ⁇ C 60 aryl phosphine oxide group, and a C 6 ⁇ , or selected from the group
  • n are each independently an integer of 0 to 4,
  • a boron group, a phosphine group, a phosphine oxide group, and an arylamine group are each independently hydrogen, deuterium (D), halogen, cyano group, nitro group, C 1 to C 40 alkyl group, C 2 to C 40 alkenyl group , C 2 to C 40 alkynyl group, C 3 to C 40 cycloalkyl group, heterocycloalkyl group having 3 to 40 nuclear atoms, C 6 to C 60 aryl group, heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms, C 1 ⁇ C 40 alkyloxy group, C 6 ⁇ C 60 aryloxy group
  • the compound represented by Chemical Formula 1 is a carbazole-based or oxanthrene-based mother nucleus having a large electron donating group (EDG) property; Or dibenzo-based mother nuclei (eg, dibenzofuran, dibenzothiophene) having amphoteric physicochemical properties for holes and electrons, and various types on one or both sides of such a mother nucleus A substituent of is introduced.
  • EDG electron donor groups
  • the compound of Formula 1 when applied as a material for a hole transport layer or a hole transport auxiliary layer, holes can be well received from the anode and thus holes can be smoothly transferred to the light emitting layer, thereby lowering the driving voltage of the device and high efficiency. And it can induce long life.
  • the compound represented by Formula 1 not only has a high triplet energy, but also significantly increases the molecular weight of the compound through the control of various types of substituents introduced into the parent nucleus and the position of introduction, resulting in improved glass transition ionicity and high thermal stability. Can have.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 may be further specified as any one selected from the group of compounds represented by the following Chemical Formula. However, it is not particularly limited thereto.
  • R 1 to R 5 , m and n are each as defined in Formula 1.
  • R 1 to R 2 are the same as or different from each other, and each independently hydrogen, deuterium, halogen, cyano group, C 1 to C 40 alkyl group, C 6 to C 60 It is selected from the group consisting of an aryl group, a heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms, and an arylamine group of C 6 to C 60 , or they are combined with an adjacent group (other R 1 or R 2 ) to form a condensed ring Preferred,
  • R 3 to R 5 are the same as or different from each other, and each may be independently selected from a C 1 to C 40 alkyl group, a C 6 to C 60 aryl group, and a heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms,
  • n are each independently an integer of 0 to 4,
  • the alkyl group, aryl group, heteroaryl group, and arylamine group are each independently hydrogen, deuterium (D), halogen, cyano group, nitro group, C 1 to C 40 alkyl group, C 2 to C 40 Alkenyl group, C 2 to C 40 alkynyl group, C 3 to C 40 cycloalkyl group, heterocycloalkyl group with 3 to 40 nuclear atoms, C 6 to C 60 aryl group, hetero with 5 to 60 nuclear atoms
  • the compound represented by Formula 1 is an electron donor (EDG) moiety having a conventional electron donor known in the art on one or both sides of the parent core structure as the center. It may include at least one or more.
  • the electron donor (EDG) moiety may be embodied as any one selected from the group of substituents represented by the following structural formula, but is not particularly limited thereto.
  • X is O or S
  • Ar 1 and Ar 2 are the same as or different from each other, and each independently selected from the group consisting of hydrogen, a C 1 to C 40 alkyl group, a C 6 to C 60 aryl group, and a heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms And
  • the alkyl group, aryl group and heteroaryl group of Ar 1 and Ar 2 are each independently hydrogen, deuterium (D), halogen, cyano group, nitro group, C 1 to C 40 alkyl group, C 2 to C 40 alkenyl group, C 2 to C 40 alkynyl group, C 3 to C 40 cycloalkyl group, heterocycloalkyl group having 3 to 40 nuclear atoms, C 6 to C 60 aryl group, heteroaryl group having 5 to 60 nuclear atoms, C 1 to C 40 alkyloxy group, C 6 to C 60 aryloxy group, C 1 to C 40 alkylsilyl group, C 6 to C 60 arylsilyl group, C 1 to C 40 alkyl boron group, C group of 6 to arylboronic of C 60, C 6 to C 60 aryl phosphine group, substituted with one substituent at least one selected from the group consisting of an aryl amine of the C 6 to C 60 aryl pho
  • the hole transport region 30 may be manufactured through a conventional method known in the art. For example, there are vacuum evaporation method, spin coating method, cast method, LB method (Langmuir-Blodgett), inkjet printing method, laser printing method, laser thermal imaging method (Laser Induced Thermal Imaging, LITI), and the like, but is not limited thereto.
  • the organic functional layer 60 included in the organic material layer (A) according to the present invention is an organic layer that is additionally inserted between the hole transport auxiliary layer 33 and the light emitting layer 40.
  • the organic functional layer 60 is an organic layer in which two adjacent organic material layers, that is, the material of the hole transport auxiliary layer 33 and the material of the light emitting layer 40, are mixed with each other to be co-depositioned. Since the organic functional layer 60 uses the same material as the material of the organic layer adjacent to each other, it exhibits a barrier-free effect of lowering the barrier between adjacent organic material layers, and thus holes injected from the hole transport auxiliary layer 33 are used. A (hole) may be smoothly supplied from the organic layer to the emission layer 40. Accordingly, since the possibility of forming excitons by meeting holes and electrons in the emission layer 40 increases, the luminous efficiency of the organic electroluminescent device can be improved and lifespan characteristics can be significantly improved.
  • organic functional layer 60 In order for the organic functional layer 60 according to the present invention to smoothly exhibit the barrier-free effect described above, adjacent organic material layers, such as the hole transport layer 32, the hole transport auxiliary layer 33, and the light emitting layer 40 there is a need to adjust the physical properties between materials as follows.
  • the HOMO energy level of the hole transport auxiliary layer 33 is to be present between two adjacent organic material layers, specifically, the hole transport layer 32 and the emission layer 40.
  • the HOMO energy level of the hole transport auxiliary layer 33 may be higher than the HOMO energy level of the hole transport layer 32 and lower than the HOMO energy level of the light emitting layer 40 (see FIG. 3 below).
  • the light emitting layer may mean a host.
  • the difference between the HOMO energy level of the hole transport auxiliary layer 33 and the HOMO energy level of the hole transport layer 32 may be greater than 0 eV and less than 1.0 eV, preferably greater than 0 eV and less than 0.5 eV. I can.
  • the difference between the HOMO energy level of the hole transport auxiliary layer 33 and the HOMO energy level of the emission layer 40 is higher than the difference between the HOMO energy level of the hole transport auxiliary layer 33 and the hole transport layer 32 described above.
  • 1.0 eV or less, preferably more than 0 eV may be 0.5 eV or less.
  • the HOMO energy levels of the hole transport layer 32, the hole transport auxiliary layer 33, and the light emitting layer 40 are arranged in a stepwise manner (see FIG. 3 below). Accordingly, holes transferred through the anode 10 may be more smoothly transferred to the light emitting layer 40 through a stepwise arrangement of each layer.
  • the LUMO energy level of the hole transport auxiliary layer 33 may be smaller than the LUMO energy level of the light emitting layer 40 (see FIG. 4 below).
  • the difference between the LUMO energy level of the hole transport auxiliary layer 33 and the LUMO energy level of the light emitting layer 40 may be more than 0 eV and less than 1.0 eV, preferably more than 0 eV and less than 0.8 eV. have. That the LUMO energy value of the hole transport auxiliary layer 33 is less than the LUMO energy level value of the light emitting layer 40 means that the LUMO of the energy level hole transport auxiliary layer 33 is formed higher than the light emitting layer 40 (See Figure 4 below).
  • the LUMO energy of the hole transport auxiliary layer 33 forms an energy barrier so that electrons present in the light emitting layer 40 are not transferred to the hole transport auxiliary layer 33, Staying in the emission layer 40 may contribute to the formation of excitons.
  • the triplet energy T1 of the hole transport auxiliary layer 33 may be greater than the triplet energy T1 of the emission layer 40.
  • the triplet energy T1 of the hole transport auxiliary layer 33 may be 2.0 eV or more, and specifically 2.3 to 2.9 eV.
  • the excitons formed in the emission layer 40 move to an adjacent layer according to the triplet energy level, the luminous efficiency of the device decreases.
  • the triplet energy value of the hole transport auxiliary layer 33 at least 2.0 eV or more, it is possible to prevent excitons from moving to the hole transport auxiliary layer 33.
  • the organic functional layer 60 may be manufactured according to a method known in the art using the material of the auxiliary hole transport layer 33 and the material of the light emitting layer 40. For example, it may be formed by co-depositioning a material of the hole transport auxiliary layer 33 and a material of the light emitting layer 40 at a predetermined ratio.
  • the organic functional layer 60 is not particularly limited as long as it includes the material of the hole transport auxiliary layer 33 and the material of the light-emitting layer 40, as long as the components, structure, thickness, etc. of the organic functional layer 60 are included.
  • the organic functional layer 60 is a single layer formed by co-depositing the material of the hole transport auxiliary layer 33 and the material of the light emitting layer 40, or the material of the hole transport auxiliary layer 33 and the light emitting layer 40 )
  • a mixture of materials; and at least one heterogeneous material may be a mixture of a mono-layer.
  • it may have a multi-layer structure in which two or more different materials are stacked by forming separate layers, respectively.
  • the organic functional layer 60 includes a compound represented by Formula 1 contained in the hole transport auxiliary layer 33, and a host material and a dopant material contained in the light emitting layer 40.
  • the mixing ratio of the compound represented by Chemical Formula 1 and the host material is not particularly limited, and may be, for example, 5 to 95: 95 to 5 weight ratio, and specifically 5 to 90: 95 to 10 weight ratio.
  • the content of the dopant material may be appropriately adjusted within a conventional range known in the art.
  • the dopant may be included in an amount of 0.5 to 30 parts by weight based on the total weight (eg, 100 parts by weight) of the compound of Formula 1 and the host material, but is not particularly limited thereto.
  • the light emitting layer 40 included in the organic material layer (A) of the present invention is a layer in which holes and electrons meet to form excitons, and the color of light emitted by the organic electroluminescent device according to the material forming the light emitting layer 40 is It can be different.
  • the light emitting layer 40 may include a host and a dopant, and the mixing ratio thereof may be appropriately adjusted within a range known in the art.
  • the host in the range of 70 to 99.9% by weight and the dopant in the range of 0.1 to 30% by weight may be included.
  • the emission layer 40 when the emission layer 40 is blue fluorescence, green fluorescence, or red fluorescence, it may include 80 to 99.9% by weight of a host and 0.1 to 20% by weight of a dopant.
  • the emission layer 40 when the emission layer 40 is blue fluorescence, green fluorescence, or red phosphorescence, it may include 70 to 99% by weight of a host and 1 to 30% by weight of a dopant.
  • the host included in the light emitting layer 40 of the present invention is not particularly limited as long as it is known in the art, and non-limiting examples thereof include an alkali metal complex; Alkaline earth metal complexes; Or condensed aromatic ring derivatives.
  • aluminum complexes aluminum complexes, beryllium complexes, anthracene derivatives, pyrene derivatives, triphenylene derivatives, carbazole derivatives, dibenzofuran derivatives, and dibenzos that can increase the luminous efficiency and lifetime of organic electroluminescent devices. It is preferred to use a thiophene derivative, or a combination of one or more thereof.
  • the dopant included in the light-emitting layer 40 of the present invention is not particularly limited as long as it is known in the art, and non-limiting examples thereof include anthracene derivatives, pyrene derivatives, arylamine derivatives, iridium (Ir) or platinum (Pt ), and the like.
  • the dopant may be classified into a red dopant, a green dopant, and a blue dopant, and red dopants, green dopants and blue dopants commonly known in the art may be used without particular limitation.
  • red dopant examples include PtOEP (Pt(II) octaethylporphine: Pt(II) octaethylporphine), Ir(piq)3 (tris(2-phenylisoquinoline)iridium: tris(2-phenylisoquinoline) ) Iridium), Btp2Ir(acac) (bis(2-(2'-benzothienyl)-pyridinato-N,C3')iridium(acetylacetonate): bis(2-(2'-benzothienyl)-pyridinato-N , C3') iridium (acetylacetonate)), or a mixture of two or more thereof.
  • PtOEP Pt(II) octaethylporphine: Pt(II) octaethylporphine
  • Ir(piq)3 tri
  • non-limiting examples of the green dopant include Ir(ppy)3 (tris(2-phenylpyridine) iridium: tris(2-phenylpyridine) iridium), Ir(ppy)2(acac) (Bis(2-phenylpyridine)( Acetylacetonato)iridium(III): bis(2-phenylpyridine)(acetylaceto) iridium(III)), Ir(mppy)3 (tris(2-(4-tolyl)phenylpiridine)iridium: tris(2-(4- Tolyl)phenylpyridine) iridium), C545T (10-(2-benzothiazolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-[1]benzopyrano [6 ,7,8-ij]-quinolizin-11-one: 10-(2-benzothiazolyl)-1,1,7,7-tt
  • non-limiting examples of the blue dopant include F2Irpic (Bis[3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl](picolinato)iridium(III): bis[3,5-difluoro-2-( 2-pyridyl)phenyl(picolinato) iridium(III)), (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, DPVBi (4,4'-bis(2,2'-diphenylethen-1-yl) )biphenyl: 4,4'-bis(2,2'-diphenylethen-1-yl)biphenyl), DPAVBi (4,4'-Bis[4-(diphenylamino)styryl]biphenyl: 4,4' -Bis(4-diphenylaminostyryl)biphenyl), TBPe (2,5,8,11-tetra-tert-butyl peryl
  • the light emitting layer 40 includes a red light emitting layer comprising a red phosphorescent material; A green light-emitting layer comprising a green phosphorescent material; Alternatively, it may be a blue light-emitting layer including a blue phosphorescent material or a blue phosphorescent material. Preferably, it may be a light emitting layer including a green phosphorescent material.
  • the above-described light emitting layer 40 may be a single layer or may be formed of a plurality of layers of two or more layers.
  • the organic electroluminescent device may emit light of various colors.
  • the present invention can provide an organic electroluminescent device having a mixed color by providing a plurality of light emitting layers made of different materials in series.
  • the driving voltage of the device increases, while the current value in the organic electroluminescent device is constant, thereby providing an organic electroluminescent device having improved luminous efficiency by the number of emission layers.
  • the electron transport region 50 included in the organic material layer A serves to transfer electrons injected from the cathode 20 to the emission layer 40.
  • the electron transport region 50 may include at least one selected from the group consisting of the electron transport layer 51 and the electron injection layer 52. At this time, when considering the characteristics of the organic electroluminescent device, it is preferable to include both the electron transport layer 51 and the electron injection layer 52 described above.
  • the electron injection layer 52 may use an electron injection material having easy electron injection and high electron mobility without limitation.
  • the electron injection material that can be used include the above bipolar compounds, anthracene derivatives, heteroaromatic compounds, and alkali metal complex compounds.
  • metal halides such as RbCl and RbI, and these may be used alone or in combination of two or more.
  • the electron transport region 50 may be co-deposited with an n-type dopant to facilitate injection of electrons from the cathode.
  • an alkali metal complex compound known in the art may be used without limitation, and examples thereof include an alkali metal, an alkaline earth metal, or a rare earth metal.
  • the electron transport region 50 may be manufactured through a conventional method known in the art. For example, there are vacuum evaporation method, spin coating method, cast method, LB method (Langmuir-Blodgett), inkjet printing method, laser printing method, laser thermal imaging method (Laser Induced Thermal Imaging, LITI), and the like, but is not limited thereto.
  • the organic functional layer 53 according to the present invention is a vacuum deposition method, a spin coating method, a cast method, a LB method (Langmuir-Blodgett), an inkjet printing method, a laser printing method, a laser thermal transfer method (Laser It may be formed by Induced Thermal Imaging, LITI), etc., but is not particularly limited thereto.
  • the organic light-emitting device 100 of the present invention may further include a light-emitting auxiliary layer (not shown) disposed between the hole transport region 30 and the light-emitting layer 40.
  • a light-emitting auxiliary layer (not shown) disposed between the hole transport region 30 and the light-emitting layer 40.
  • the light-emitting auxiliary layer serves to transport the holes moved from the hole transport region 30 to the light-emitting layer 40 and controls the thickness of the organic material layer (A).
  • This light-emitting auxiliary layer has a high LUMO value to prevent electrons from moving to the hole transport layer 32, and has a high triplet energy to prevent excitons of the light-emitting layer 40 from diffusing to the hole transport layer 32.
  • This light emission auxiliary layer may include a hole transport material, and may be made of the same material as the hole transport region. Further, the auxiliary light emitting layers of the red, green, and blue organic light emitting devices may be made of the same material.
  • the material for the auxiliary layer is not particularly limited, and examples thereof include carbazole derivatives or arylamine derivatives.
  • Non-limiting examples of the light emission auxiliary layer that can be used include NPD (N, N-dinaphthyl-N, N'-diphenyl benzidine), TPD (N, N'-bis-(3-methylphenyl)-N, N'-bis ( phenyl)-benzidine), s-TAD, MTDATA(4, 4', 4′′-Tris(N-3-methylphenyl-Nphenyl-amino)-triphenylamine). These may be used alone or in combination of two or more.
  • the light emitting auxiliary layer may include a p-type dopant in addition to the above-described materials. As the p-type dopant, a known p-type dopant used in the art may be used.
  • the organic electroluminescent device 100 of the present invention may further include a capping layer (not shown) disposed on the above-described cathode 20.
  • the capping layer serves to protect the organic light emitting device and help light generated from the organic material layer to be efficiently emitted to the outside.
  • the capping layer is tris-8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3), ZnSe, 2,5-bis(6′-(2′,2′′-bipyridyl))-1,1-dimethyl-3,4-diphenylsilole, 4′-bis[N-(1-napthyl)-N-phenyl-amion] biphenyl ( ⁇ -NPD), N,N′-diphenyl-N,N′-bis(3-methylphenyl)-1,1′- It may contain at least one selected from the group consisting of biphenyl-4,4'-diamine (TPD), 1,1'-bis(di-4-tolylaminophenyl) cyclohexane (TAPC).
  • TPD biphenyl-4,4'-diamine
  • TAPC 1,1'-bis(di-4-tolylaminophenyl) cyclohexane
  • the material forming the capping layer is inexpensive compared to
  • Such a capping layer may be a single layer, but may include two or more layers having different refractive indices, so that the refractive index gradually changes while passing through the two or more layers.
  • the capping layer may be manufactured by a conventional method known in the art, and for example, various methods such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a cast method, or a Langmuir-Blodgett (LB) method may be used.
  • various methods such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a cast method, or a Langmuir-Blodgett (LB) method may be used.
  • the organic light emitting device of the present invention including the above-described configuration can be manufactured according to a conventional method known in the art. For example, after vacuum depositing an anode material on a substrate, an organic light-emitting device may be manufactured by vacuum-depositing a material of a hole transport area material, a light emitting layer material, an electron transport area material, and a cathode material on the anode in order. .
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of an organic electroluminescent device according to another embodiment of the present invention.
  • the organic electroluminescent device 200 includes an anode 10; A hole transport region 30; A light emitting layer 40; An electron transport region 50 and a cathode 20 are sequentially stacked, and the hole transport region 30 includes a hole injection layer 31, a hole transport layer 32, and a hole transport auxiliary layer 33. Including, disposed between the hole transport auxiliary layer 33 and the light emitting layer 40, the material of the hole transport auxiliary layer 33 and the light emitting layer 40 are mixed at a predetermined ratio, at least one organic function It has a structure including a layer 60.
  • the electron transport region 50 may include at least one or more of the electron transport auxiliary layer 53, the electron transport layer 51, and the electron injection layer 52, and preferably, the electron transport auxiliary layer 53, It includes both the electron transport layer 51 and the electron injection layer 52.
  • the electron transport auxiliary layer 53 may prevent excitons or holes generated in the emission layer 40 from diffusing into the electron transport region.
  • the electron transport auxiliary layer 53 may be made of a material having conventional electron transport characteristics known in the art without limitation.
  • oxadiazole derivatives, triazole derivatives, phenanthroline derivatives (eg, BCP), heterocyclic derivatives containing nitrogen, and the like may be included.
  • the electron transport auxiliary layer 53 is a vacuum evaporation method, a spin coating method, a cast method, an LB method (Langmuir-Blodgett), an inkjet printing method, a laser printing method, a laser induced thermal method, as known in the art. Imaging, LITI) or the like, but is not limited thereto.
  • each of the components 10, 20, 30-33, 40, and 51-52 of the organic electroluminescent device illustrated in FIG. 2 is the same as the configuration of FIG. 1, and thus individual descriptions thereof will be omitted.
  • the organic electroluminescent devices 100 and 200 according to the present invention have a structure in which an anode 10, an organic material layer (A, A'), and a cathode 20 are sequentially stacked, but the anode 10 and the organic material layer (A, A') or between the cathode 20 and the organic material layers (A, A') may further include an insulating layer or an adhesive layer.
  • the organic electroluminescent device according to the present invention may have excellent lifespan characteristics because, when voltage, current, or both are applied, the life time of initial brightness is increased while maintaining maximum luminous efficiency.
  • the compounds of the present invention were prepared as follows, and their HOMO, LUMO, and triplet energies were measured by methods known in the art, respectively, and are shown in Table 1 below. In addition, ADN compound and NPB compound were used as controls.
  • the glass substrate coated with ITO Indium tin oxide
  • ITO Indium tin oxide
  • a solvent such as isopropyl alcohol, acetone, methanol, etc.
  • UV OZONE cleaner Power Sonic 405, Hwashin Tech
  • DS-205 Doosan Electronics 80 nm/NPB (15 nm)/compound (A) (5 nm) in Table 1/ADN + 5% DS-405 + compound in Table 1 (A') (5nm)/ ADN + 5% DS-405 (Doosan Electronics, 25nm)/Alq 3 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) in order to form an organic EL device.
  • Table 2 Table 2 below.
  • a blue organic electroluminescent device of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the organic functional layer was not used and the emission layer was deposited at 30 nm.
  • the blue organic electric field of Comparative Example 2 was carried out in the same manner as in Example 1, except that a hole transport auxiliary layer (eg, compound 2) and a compound different from the light emitting layer material (eg, compound 14) were used as organic functional layer components.
  • a hole transport auxiliary layer eg, compound 2
  • a compound different from the light emitting layer material eg, compound 14
  • NPB, ADN, and Alq 3 used in Examples 1 to 20 and Comparative Example 1 are as follows, respectively.
  • the blue organic electroluminescent devices of Examples 1 to 20 including an organic functional layer in which materials for a hole transport auxiliary layer and a light emitting layer are mixed according to the present invention are non-organic functional layers.

Abstract

본 발명은 정공수송 보조층과 발광층 사이에, 당해 정공수송 보조층 재료와 발광층 재료가 혼합되어 공증착된 유기 기능층을 구비하여 높은 발광효율, 낮은 구동전압 및 장수명 등을 동시에 발휘하는 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.

Description

유기 전계 발광 소자
본 발명은 정공수송 보조층과 발광층 사이에, 당해 정공수송 보조층 재료와 발광층 재료가 혼합된 유기 기능층을 별도로 구비함으로써, 높은 발광효율, 낮은 구동전압 및 장수명 등을 동시에 발휘하는 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
1965년 안트라센 단결정을 이용한 청색 전기발광으로 이어진 유기 전계발광 (electroluminescent, EL) 소자 (이하, 간단히 '유기 EL 소자'로 칭함)에 대한 연구가 이어져 오다가, 1987년 탕(Tang)에 의하여 정공층(NPB)과 발광층(Alq3)으로 구성된 2층 적층 구조의 유기 EL 소자가 제안되었다. 이후 유기 EL 소자는 상용화를 위해 필요한 고효율, 장수명 특성을 구현하기 위해 소자 내에 정공주입 및 수송을 담당하는 유기층과 전자주입 및 수송을 담당하는 유기층, 정공과 전자의 결합에 의해 전계 발광이 일어나도록 유도하는 유기층 등과 같이 각각의 특징적이고, 세분화된 기능을 부여한 다층 적층 구조의 형태가 제안되었다. 다층 적층 구조의 도입은 유기 EL 소자의 성능을 상용화 특성까지 향상시켜, 1997년 차량용 라디오 디스플레이 제품을 시작으로 휴대용 정보표시기기 및 TV용 디스플레이 소자로까지 그 적용 범위를 확대시키려 하고 있다.
디스플레이의 대형화, 고해상도화의 요구는 유기 EL 소자의 고효율화, 장수명화의 과제를 부여하고 있다. 특히, 같은 면적에서 더 많은 화소 형성을 통해 구현되는 고해상도화의 경우 유기 EL 화소의 발광면적을 감소시키는 결과를 초래하여 수명을 감소시킬 수 밖에 없으며, 유기 EL 소자가 극복해야 할 가장 중요한 기술적 과제가 되었다.
유기 EL 소자는 두 전극에 전류, 또는 전압을 인가하면 양극에서는 정공이 유기물층으로 주입되고, 음극에서는 전자가 유기물층으로 주입된다. 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 바닥상태로 떨어져 빛을 내게 된다. 이때, 유기 EL 소자는 형성된 엑시톤의 전자 스핀 종류에 따라 일중항 엑시톤이 발광에 기여하는 형광 EL 소자와 삼중항 엑시톤이 발광에 기여하는 인광 EL 소자로 구분될 수 있다.
전자와 정공의 재결합에 의해 형성되는 엑시톤의 전자 스핀은 일중항 엑시톤과 삼중항 엑시톤이 25%, 75%의 비율로 생성된다. 일중항 엑시톤에 의해 발광이 이루어지는 형광 EL 소자는 생성 비율에 따라 이론적으로 내부 양자 효율이 25%를 넘을 수 없으며, 외부 양자 효율은 5%가 한계로 받아들여 지고 있다. 삼중항 엑시톤에 의해 발광이 이루어지는 인광 EL 소자는 Ir, Pt와 같은 전이금속 중원자(heavy atoms)가 포함된 금속 착체 화합물을 인광 도판트로 사용했을 경우, 형광에 비해 최고 4배까지 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 인광 EL 소자는 이론적인 사실을 근거로 발광효율 면에서 형광보다 높은 효율을 나타내지만, 녹색과 적색을 제외한 청색 인광소자에 있어서는 진청색의 색순도와 고효율의 인광 도판트 및 이를 만족시키는 넓은 에너지 갭의 호스트에 대한 개발수준이 미비하여 아직까지는 청색 인광소자가 상용화되지 못하고, 청색 형광소자가 제품에 사용되고 있다.
전술한 유기 EL 소자의 특성을 향상시키기 위해 정공이 전자 전달층으로 확산되는 것을 방지하여 소자의 안정성을 증가시키기 위한 연구 결과가 보고되고 있다. 그러나, 현재까지 만족할만한 결과를 얻지 못하는 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 정공수송 보조층 재료와 발광층 재료가 소정 비율로 혼합된 유기 기능층을 상기 정공수송 보조층과 발광층 사이에 별도로 구비함으로써 고효율, 저전압 및 장수명을 동시에 발휘하는 유기 EL 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 양극; 정공 수송 영역; 발광층; 전자 수송 영역 및 음극이 순차적으로 적층된 구조를 구비하며, 상기 정공 수송 영역은 정공 주입층, 정공 수송층 및 정공수송 보조층을 포함하고, 상기 정공수송 보조층과 상기 발광층 사이에 배치된 적어도 하나의 유기 기능층을 더 포함하되, 상기 유기 기능층은, 상기 발광층의 재료; 및 상기 정공수송 보조층의 재료의 혼합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 정공수송 보조층의 HOMO (highest occupied molecular orbital, HOMO) 에너지 준위는, 상기 정공수송층의 HOMO 에너지 준위 보다 높고, 상기 발광층의 HOMO 에너지 준위 보다 낮을 수 있다.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 정공수송 보조층의 HOMO 에너지 준위와, 상기 정공수송층의 HOMO 에너지 준위의 차이는, 0 eV 초과, 1.0 eV 이하일 수 있다.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 정공수송 보조층의 HOMO 에너지 준위와 상기 발광층의 HOMO 에너지 준위의 차이는, 상기 정공수송 보조층과 정공수송층의 HOMO 에너지 준위 차이보다 높고, 1.0 eV 이하일 수 있다.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 정공수송 보조층의 LUMO (lowest unoccupied molecular orbital, LUMO) 에너지 준위는, 상기 발광층의 LUMO 에너지 준위 보다 작은 것일 수 있다.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 정공수송 보조층의 LUMO 에너지 준위와, 상기 발광층의 LUMO 에너지 준위의 차이는 0 eV 초과, 1.0 eV 이하일 수 있다.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 정공수송 보조층의 삼중항 에너지(T1)는 2.0 eV 이상일 수 있다.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 유기 기능층은 상기 정공수송 보조층의 재료; 및 상기 발광층의 재료를 공증착(co-deposition)시켜 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 유기 기능층은, 상기 정공수송 보조층에 함유된 화학식 1의 화합물과, 상기 발광층에 함유된 호스트 재료와 도펀트 재료를 포함하되, 상기 화학식 1의 화합물과 상기 호스트 재료의 혼합 비율은 5~95 : 95~5 중량비이며, 상기 도펀트 재료는 상기 화학식 1의 화합물과 호스트 재료를 합한 전체 중량 대비 0.5 내지 30 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 구체예를 들면, 상기 전자 수송 영역은 전자수송 보조층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 정공수송 보조층과 발광층 사이에, 이들 재료가 소정 비율로 혼합된 유기 기능층을 배치함으로써, 낮은 구동전압, 및 높은 발광효율을 갖는 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 유기 전계 발광 소자를 디스플레이 패널에 적용함에 따라 성능 및 수명이 향상된 디스플레이 패널을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 보다 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 정공수송층과 정공수송 보조층과 발광층 사이의 HOMO(highest occupied molecular orbital) 에너지 준위 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 정공수송 보조층과 발광층 사이의 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital) 에너지 준위 관계를 나타내는 그래프이다.
<부호의 간단한 설명>
100, 200: 유기 전계 발광 소자
A, A': 유기층
10: 양극
20: 음극
30: 정공 수송 영역
31: 정공주입층
32: 정공수송층
33: 정공수송 보조층
40: 발광층
50: 전자 수송 영역
51: 전자수송층
52: 전자주입층
53: 전자수송 보조층
60: 유기 기능층
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
<유기 전계 발광 소자>
본 발명에 따른 일 실시형태의 유기 전계 발광 소자는, 양극; 상기 양극과 대향 배치된 음극; 및 상기 양극과 음극 사이에 개재(介在)되고, 정공 수송 영역, 발광층 및 전자 수송 영역을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 구비하되, 상기 정공 수송 영역에 포함된 정공수송 보조층과 상기 발광층 사이에 이들의 재료가 서로 혼합된 유기 기능층을 포함한다.
이러한 유기 기능층은 인접하는 2개의 유기물층, 즉 정공수송 보조층의 재료와 발광층의 재료가 서로 혼합되어 공증착(co-deposition)된 상태이므로, 동일한 재료 사용에 따른 Barrier-free 효과로 인해 정공수송 보조층에서 주입된 정공이 발광층까지 원활하게 공급될 수 있고, 이로 인해 유기 전계 발광소자의 발광효율을 개선하고, 수명 특성을 유의적으로 개선할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 바람직한 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조를 나타내는 도면이다.
상기 도 1을 참조하여 설명하면, 상기 유기 전계 발광 소자(100)는, 양극(10); 정공 수송 영역(30); 발광층(40); 전자 수송 영역(50) 및 음극(20)이 순차적으로 적층된 구조를 구비하며, 상기 정공 수송 영역(30)은 정공 주입층(31), 정공 수송층(32) 및 정공수송 보조층(33)을 포함하고, 상기 정공수송 보조층(33)과 상기 발광층(40) 사이에 배치되고, 상기 정공수송 보조층(33)과 발광층(40)의 재료가 소정의 비율로 혼합된, 적어도 하나의 유기 기능층(60)을 포함하는 구조를 갖는다.
여기서, 전자 수송 영역(50)은 전자 수송층(51) 및 전자 주입층(52) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
양극
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(100)에 있어서, 양극(10)은 정공을 유기물층(A)으로 주입하는 역할을 한다.
상기 양극(10)을 이루는 물질은 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있다. 이의 비제한적인 예로는, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금 등의 금속; 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 등의 금속 산화물; ZnO:Al, SnO2:Sb 등의 금속과 산화물의 조합; 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 폴리피롤, 폴리아닐린 등의 전도성 고분자; 및 카본블랙 등이 있다.
상기 양극(10)을 제조하는 방법도 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 일례로, 실리콘 웨이퍼, 석영, 유리판, 금속판 또는 플라스틱 필름으로 이루어진 기판 상에 양극 물질을 코팅하는 방법을 들 수 있다.
음극
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(100)에 있어서, 음극(20)은 전자를 유기물층(A)으로 주입하는 역할을 한다.
상기 음극(20)을 이루는 물질은 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있다. 이의 비제한적인 예로, 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납 등의 금속; 이들의 합금; 및 LiF/Al, LiO2/Al 등의 다층 구조 물질을 들 수 있다.
또한 상기 음극(20)을 제조하는 방법 역시 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 공지된 방법에 따라 제조될 수 있다.
유기물층
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자에 포함되는 유기물층(A)은 기존 유기 EL 소자의 유기물층으로 사용되는 통상적인 구성을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로 정공 수송 영역(30), 발광층(40), 전자 수송 영역(50)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 이때 유기 전계 발광 소자의 특성을 고려할 때, 전술한 유기물 층들을 모두 포함하는 것이 바람직하다.
정공 수송 영역
본 발명의 유기물층(A)에 포함되는 정공 수송 영역(30)은, 양극(10)에서 주입된 정공을 발광층(40)으로 이동시키는 역할을 한다. 이러한 정공 수송 영역(30)은, 정공주입층(31), 정공수송층(32) 및 정공수송 보조층(33)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 이때 유기 전계 발광 소자의 특성을 고려할 때, 전술한 정공주입층(31), 정공수송층(32)과 정공수송 보조층(33)을 모두 포함하는 것이 바람직하다.
전술한 정공주입층(31)과 정공수송층(32)을 이루는 물질은, 정공 주입 장벽이 낮고 정공 이동도가 큰 물질이라면 특별히 한정되지 않으며, 당 업계에 사용되는 정공 주입층/수송층 물질을 제한없이 사용할 수 있다. 이때 상기 정공주입층(31)과 정공수송층(32)을 이루는 물질은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
상기 정공 주입 물질은 당 분야에 공지된 정공 주입 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 정공 주입 물질의 비제한적인 예로는 구리프탈로시아닌(copper phthalocyanine) 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 화합물; DNTPD (N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine), m-MTDATA(4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamino) triphenylamine), TDATA(4,4'4"-Tris(N,N-diphenylamino)triphenylamine), 2TNATA(4,4',4"-tris{N,-(2-naphthyl)-N-phenylamino}-triphenylamine), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate)), PANI/DBSA(Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid), PANI/CSA(Polyaniline/Camphor sulfonicacid), PANI/PSS((Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate)) 등이 있다. 이들을 각각 단독으로 사용하거나, 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.
또한 정공 수송 물질은 당 분야에 공지된 정공 수송 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 정공 수송 물질의 비제한적인 예로는, 페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸계 유도체, 플루오렌(fluorene)계 유도체, TPD(N,N'-bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-[1,1-biphenyl]-4,4'-diamine), TCTA(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine) 등과 같은 트리페닐아민계 유도체, NPB(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine), TAPC(4,4'-Cyclohexylidene bis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine]) 등이 있다. 이들을 단독으로 사용되거나, 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.
또한 정공수송 보조층(33)을 이루는 물질 또한 정공 주입 장벽이 낮고 정공 이동도가 큰 물질이라면 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에 공지된 물질을 제한 없이 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예를 들면, 상기 정공수송 보조층(33)은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
Figure PCTKR2020007901-appb-C000001
상기 화학식 1에서,
Y1 및 Y2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합, NR3, O, S, 및 CR4R5로 이루어진 군에서 선택되고, 다만 Y1과 Y2가 모두 단일결합인 경우는 배제되며,
R1 내지 R5는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 이들은 인접한 기와 결합하여 축합고리를 형성할 수 있으며;
m과 n은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,
상기 R1 내지 R5의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 포스핀기, 포스핀옥사이드기, 및 아릴아민기는, 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 전자공여성이 큰 전자주게기(electron donating group: EDG) 특성을 가진 카바졸(carbazole)계 혹은 옥산트렌(oxanthrene)계 모핵이거나; 또는 정공(hole)과 전자(electron)에 대한 양쪽성의 물리화학적 성질을 가진 디벤조계 모핵(예, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜)을 포함하고, 이러한 모핵을 중심으로 일측 또는 양측에 다양한 종류의 치환체가 도입된다. 특히 상기 치환체로서 당 분야에 공지된 전자주게기(EDG)가 하나 이상 도입될 경우, 우수한 정공특성을 나타내게 된다. 이에 따라, 상기 화학식 1의 화합물을 정공수송층, 또는 정공수송 보조층의 재료로 적용시, 양극으로부터 정공을 잘 수용할 수 있어 발광층으로 정공을 원활히 전달할 수 있으며, 이에 따라 소자의 구동전압을 낮추고 고효율 및 장수명을 유도할 수 있다.
또한 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 높은 삼중항 에너지를 가질 뿐만 아니라, 모핵에 도입되는 다양한 치환체 종류 및 도입 위치 조절을 통해 화합물의 분자량이 유의적으로 증대되어, 향상된 유리전이온도와 높은 열적 안정성을 가질 수 있다. 그리고 유기물층의 결정화 억제에도 효과적이므로, 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자는 내구성 및 수명 특성이 크게 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 어느 하나로 보다 구체화될 수 있다. 그러나 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2020007901-appb-I000001
상기 화학식에서,
R1 내지 R5, m과 n은 각각 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
본 발명에 따라 바람직한 일 실시예를 들면, R1 내지 R2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 이들은 인접한 기(다른 R1 또는 R2)와 결합하여 축합고리를 형성하는 것이 바람직하며,
R3 내지 R5는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기에서 선택될 수 있으며,
m과 n은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,
상기 R1 내지 R5에서 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴아민기는 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 전술한 모핵 구조를 중심으로 하고, 이의 일측 또는 양측에 당 분야에 공지된 통상의 전자공여성을 갖는 전자주게기(EDG) 모이어티를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전자주게기(EDG) 모이어티는 하기 구조식으로 표시되는 치환체 군에서 선택되는 어느 하나로서 구체화될 수 있으나, 이에 특별히 한정되지 않는다.
Figure PCTKR2020007901-appb-I000002
상기 식에서,
*는 화학식 1과 결합이 이루어지는 부분을 의미하며,
X는 O 또는 S이며,
Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 Ar1 및 Ar2의 알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 구조식에서 구체적으로 표시되지 않았으나, 당 분야에 공지된 치환기(예컨대, R1 ~ R2의 정의부와 동일)가 적어도 하나 이상 치환될 수 있다. 또한 상기 구조식에서 화학식 1과 연결되는 부분(*)은 하나만 표시하였으나, 2개가 포함된 경우도 본 발명의 범주에 속한다.
상기 정공 수송 영역(30)은 당해 기술분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
유기 기능층
본 발명에 따른 유기물층(A)에 포함되는 유기 기능층(60)은, 정공수송 보조층(33)과 발광층(40) 사이에 추가로 삽입되는 유기층이다.
이러한 유기 기능층(60)은 인접하는 2개의 유기물층, 즉 정공수송 보조층(33)의 재료와 발광층(40)의 재료가 서로 혼합되어 공증착(co-deposition)된 유기층이다. 상기 유기 기능층(60)은 서로 인접하는 유기층의 재료와 동일한 재료를 사용하고 있기 때문에, 인접하는 유기물층들 간의 장벽이 낮아지는 Barrier-free 효과를 나타내어, 정공수송 보조층(33)에서 주입된 정공(hole)이 상기 유기층으로부터 발광층(40)까지 원활하게 공급될 수 있다. 이로 인해 발광층(40)에서 정공과 전자가 만나 엑시톤(exciton)을 형성할 가능성이 증가하게 되므로, 유기 전계 발광소자의 발광효율을 개선하고, 수명 특성을 유의적으로 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 유기 기능층(60)이 전술한 Barrier-free 효과를 원활히 나타내기 위해서는, 인접하는 유기물층, 예컨대 정공수송층(32), 정공수송 보조층(33), 및 발광층(40)을 구성하는 재료들 간의 물성을 하기와 같이 조절해야 할 필요성이 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 정공수송 보조층(33)의 HOMO 에너지 준위는, 인접하는 2개의 유기물층, 구체적으로 정공수송층(32)과 발광층(40) 사이에 존재하도록 한다. 일례로, 정공수송 보조층(33)의 HOMO 에너지 준위는, 정공수송층(32)의 HOMO 에너지 준위 보다 높고, 발광층(40)의 HOMO 에너지 준위 보다 낮은 것일 수 있다(하기 도 3 참조). 여기서, 발광층은 호스트를 의미하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 정공수송 보조층(33)의 HOMO 에너지 준위와, 상기 정공수송층(32)의 HOMO 에너지 준위의 차이는 0 eV 초과, 1.0 eV 이하일 수 있으며, 바람직하게는 0 eV 초과, 0.5 eV 이하일 수 있다. 또한 상기 정공수송 보조층(33)의 HOMO 에너지 준위와 상기 발광층(40)의 HOMO 에너지 준위의 차이는, 전술한 정공수송 보조층(33)과 정공수송층(32)의 HOMO 에너지 준위의 차이 보다 높고, 1.0 eV 이하일 수 있으며, 바람직하게는 0 eV 초과, 0.5 eV 이하일 수 있다. 전술한 HOMO 에너지 준위 차이를 만족할 경우, 정공수송층(32), 정공수송 보조층(33) 및 발광층(40)의 HOMO 에너지 준위가 계단 형식으로 배열된다(하기 도 3 참조). 이에 따라, 양극(10)을 통해 전달되는 정공이 각 층의 계단식 배열을 통해 발광층(40)으로 보다 원활하게 전달될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예를 들면, 상기 정공수송 보조층(33)의 LUMO 에너지 준위는, 상기 발광층(40)의 LUMO 에너지 준위 보다 작은 것일 수 있다(하기 도 4 참조). 구체적으로, 상기 정공수송 보조층(33)의 LUMO 에너지 준위와, 상기 발광층(40)의 LUMO 에너지 준위의 차이는 0 eV 초과, 1.0 eV 이하일 수 있으며, 바람직하게는 0 eV 초과, 0.8 eV 이하일 수 있다. 정공수송 보조층(33)의 LUMO 에너지 값이 발광층(40)의 LUMO 에너지 준위 값보다 작다는 것은 에너지 준위상 정공수송 보조층(33)의 LUMO가 발광층(40)보다 상위에 구성된다는 것을 의미한다(하기 도 4 참조). 전술한 LUMO 에너지 준위를 만족할 경우, 정공수송 보조층(33)의 LUMO 에너지가 에너지 장벽(energy barrier)을 형성하여 발광층(40)에 존재하는 전자가 정공수송 보조층(33)으로 전달되지 않고, 발광층(40)에 머물러 엑시톤 형성에 기여할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예를 들면, 상기 정공수송 보조층(33)의 삼중항 에너지(T1)는 발광층(40)의 삼중항 에너지(T1) 보다 클 수 있다. 일례로, 정공수송 보조층(33)의 삼중항 에너지(T1)는 2.0 eV 이상 일 수 있으며, 구체적으로 2.3 내지 2.9 eV일 수 있다. 발광층(40)에서 형성된 엑시톤이 삼중항 에너지 레벨에 따라 인접한 층으로 이동하게 되면, 소자의 발광 효율이 감소하게 된다. 본 발명에서는 정공수송 보조층(33)의 삼중항에너지 값을 최소 2.0 eV 이상을 유지함에 따라 엑시톤이 정공수송 보조층(33)으로 이동하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 유기 기능층(60)은 정공수송 보조층(33)의 재료와 발광층(40)의 재료를 이용하여 당 분야에 공지된 방법에 따라 제조할 수 있다. 일례로, 정공수송 보조층(33)의 재료와 발광층(40)의 재료를 소정의 비율로 공증착(co-deposition)시켜 형성될 수 있다.
이러한 유기 기능층(60)은 정공수송 보조층(33)의 재료와 발광층(40)의 재료를 포함하기만 하면, 유기 기능층(60)을 구성하는 성분, 구조, 두께 등에 특별히 제한되지 않는다. 일례로, 유기 기능층(60)은 정공수송 보조층(33)의 재료와 발광층(40)의 재료를 공증착시켜 이루어진 단일층이거나, 또는 상기 정공수송 보조층(33)의 재료와 발광층(40)의 재료가 혼합된 혼합물;과 적어도 하나의 이종(異種) 물질이 혼합된 단일층(mono-layer)일 수 있다. 또는 서로 상이한 2종 이상의 물질이 각각 별도의 층을 형성하여 적층된 2층 이상의 다층(multi-layer) 구조일 수 있다.
구체적으로, 유기 기능층(60)은 상기 정공수송 보조층(33)에 함유된 화학식 1로 표시되는 화합물과, 상기 발광층(40)에 함유된 호스트 재료와 도펀트 재료를 포함한다. 이때, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 상기 호스트 재료의 혼합 비율은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 5~95 : 95~5 중량비일 수 있고, 구체적으로 5~90 : 95~10 중량비일 수 있다.
또한 상기 도펀트 재료의 함량은 당 분야에 공지된 통상의 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다. 일례로, 상기 도펀트는 상기 화학식 1의 화합물과 호스트 재료를 합한 전체 중량(예, 100 중량부) 대비 0.5 내지 30 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
발광층
본 발명의 유기물층(A)에 포함되는 발광층(40)은, 정공과 전자가 만나 엑시톤(exciton)이 형성되는 층으로, 발광층(40)을 이루는 물질에 따라 유기 전계 발광 소자가 내는 빛의 색이 달라질 수 있다.
이러한 발광층(40)은 호스트와 도펀트를 포함할 수 있는데, 이의 혼합 비율은 당 분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다. 일례로, 발광층의 전체 중량을 기준으로 하여, 70 내지 99.9 중량% 범위의 호스트와, 0.1 내지 30 중량% 범위의 도펀트를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 발광층(40)이 청색 형광, 녹색 형광 또는 적색 형광일 경우, 80 내지 99.9 중량%의 호스트와 0.1 내지 20 중량%의 도펀트를 포함할 수 있다. 또한 상기 발광층(40)이 청색 형광, 녹색 형광 또는 적색 인광일 경우, 70 내지 99 중량%의 호스트와 1 내지 30 중량%의 도펀트를 포함할 수 있다.
본 발명의 발광층(40)에 포함되는 호스트는 당 업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 이의 비제한적인 예로는, 알칼리 금속 착화합물; 알칼리토금속 착화합물; 또는 축합 방향족환 유도체 등이 있다.
보다 구체적으로, 호스트 재료로는 유기 전계 발광 소자의 발광효율 및 수명을 높일 수 있는 알루미늄 착화합물, 베릴륨 착화합물, 안트라센 유도체, 파이렌 유도체, 트리페닐렌 유도체, 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 디벤조싸이오펜 유도체, 또는 이들의 1종 이상의 조합을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 발광층(40)에 포함되는 도펀트는 당 업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 이의 비제한적인 예로는, 안트라센 유도체, 파이렌 유도체, 아릴아민 유도체, 이리듐(Ir) 또는 백금(Pt)을 포함하는 금속 착체 화합물 등을 들 수 있다.
상기 도펀트는 적색 도펀트, 녹색 도펀트 및 청색 도펀트로 분류될 수 있는데, 당해 기술 분야에 통상적으로 공지된 적색 도펀트, 녹색 도펀트 및 청색 도펀트는 특별히 제한 없이 사용될 수 있다.
구체적으로, 적색 도펀트의 비제한적인 예로는 PtOEP(Pt(II) octaethylporphine: Pt(II) 옥타에틸포르핀), Ir(piq)3 (tris(2-phenylisoquinoline)iridium: 트리스(2-페닐이소퀴놀린)이리듐), Btp2Ir(acac) (bis(2-(2'-benzothienyl)-pyridinato-N,C3')iridium(acetylacetonate): 비스(2-(2'-벤조티에닐)-피리디나토-N,C3')이리듐(아세틸아세토네이트)), 또는 이들의 2종 이상 혼합물 등이 있다.
또한, 녹색 도펀트의 비제한적인 예로는 Ir(ppy)3 (tris(2-phenylpyridine) iridium: 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐), Ir(ppy)2(acac) (Bis(2-phenylpyridine)(Acetylacetonato)iridium(III): 비스(2-페닐피리딘)(아세틸아세토) 이리듐(III)), Ir(mppy)3 (tris(2-(4-tolyl)phenylpiridine)iridium: 트리스(2-(4-톨일)페닐피리딘) 이리듐), C545T (10-(2-benzothiazolyl)-1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-[1]benzopyrano [6,7,8-ij]-quinolizin-11-one: 10-(2-벤조티아졸일)-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7,-테트라하이드로-1H,5H,11H-[1]벤조피라노 [6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온), 또는 이들의 2종 이상 혼합물 등이 있다.
또한, 청색 도펀트의 비제한적인 예로는 F2Irpic (Bis[3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl](picolinato)iridium(III): 비스[3,5-디플루오로-2-(2-피리딜)페닐(피콜리나토) 이리듐(III)), (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, DPVBi (4,4'-bis(2,2'-diphenylethen-1-yl)biphenyl: 4,4'-비스(2,2'-디페닐에텐-1-일)비페닐), DPAVBi (4,4'-Bis[4-(diphenylamino)styryl]biphenyl: 4,4'-비스(4-디페닐아미노스티릴)비페닐), TBPe (2,5,8,11-tetra-tert-butyl perylene: 2,5,8,11-테트라-터트-부틸 페릴렌), 또는 이들의 2종 이상 혼합물 등이 있다.
본 발명에 따른 발광층(40)은 적색 인광 재료를 포함하는 적색 발광층; 녹색 인광 재료를 포함하는 녹색 발광층; 또는 청색 인광 재료 또는 청색 형광 물질을 포함하는 청색 발광층일 수 있다. 바람직하게는 녹색 인광 재료를 포함하는 발광층일 수 있다.
전술한 발광층(40)은 단일층이거나, 또는 2층 이상의 복수층으로 이루어질 수 있다. 여기서 발광층(40)이 복수 개의 층일 경우, 유기 전계 발광 소자는 다양한 색의 빛을 낼 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 이종(異種) 재료로 이루어진 발광층을 직렬로 복수 개 구비하여 혼합색을 띠는 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한 복수 개의 발광층을 포함할 경우 소자의 구동전압은 커지는 반면, 유기 전계 발광 소자 내의 전류값은 일정하게 되어 발광층의 수만큼 발광 효율이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
전자 수송 영역
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(100)에 있어서, 유기물층(A)에 포함되는 전자 수송 영역(50)은 음극(20)에서 주입된 전자를 발광층(40)으로 이동시키는 역할을 한다.
이러한 전자 수송 영역(50)은, 전자수송층(51), 및 전자주입층(52)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 이때 유기 전계 발광 소자의 특성을 고려할 때, 전술한 전자수송층(51) 및 전자주입층(52)을 모두 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 전자 수송 영역(50)에서, 전자주입층(52)은 전자 주입이 용이하고 전자 이동도가 큰 전자 주입 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 전자 주입 물질의 비제한적인 예로, 상기 양극성 화합물, 안트라센 유도체, 헤테로방향족 화합물, 알칼리 금속 착화합물 등이 있다. 구체적으로, LiF, Li2O, BaO, NaCl, CsF; Yb 등과 같은 란타넘족 금속; 또는 RbCl, RbI 등과 같은 할로겐화 금속 등이 있는데, 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 전자 수송 영역(50), 구체적으로 전자수송층(51) 및/또는 전자 주입층(52)은 음극으로부터 전자의 주입이 용이하도록 n형 도펀트와 공증착된 것을 사용할 수도 있다. 이때, n형 도펀트는 당 분야에 공지된 알칼리 금속 착화합물을 제한없이 사용할 수 있으며, 일례로 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 희토류 금속 등을 들 수 있다.
상기 전자 수송 영역(50)은 당해 기술분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 유기 기능층(53)은 당해 기술분야에서 알려진 바와 같이, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등에 의해 형성될 수 있으며, 이에 특별히 한정되지 않는다.
발광보조층
선택적으로, 본 발명의 유기 발광 소자(100)는 상기 정공 수송 영역(30)과 발광층(40) 사이에 배치된 발광보조층(미도시)을 더 포함할 수 있다.
발광 보조층은 정공 수송 영역(30)으로부터 이동되는 정공을 발광층(40)으로 수송하는 역할을 하면서, 유기물층(A)의 두께를 조절하는 역할을 한다. 이러한 발광보조층은 높은 LUMO 값을 가져 전자가 정공 수송층(32)으로 이동하는 것을 막고, 높은 삼중항 에너지를 가져 발광층(40)의 엑시톤이 정공 수송층(32)으로 확산되는 것을 방지한다.
이러한 발광 보조층은 정공 수송 물질을 포함할 수 있고, 정공 수송 영역과 동일한 물질로 만들어질 수 있다. 또한 적색, 녹색 및 청색 유기 발광 소자의 발광 보조층은 서로 동일한 재료로 만들어질 수 있다.
발광보조층 재료로는 특별히 제한되지 않으며, 일례로 카바졸 유도체 또는 아릴아민 유도체 등을 들 수 있다. 사용 가능한 발광 보조층의 비제한적인 예로는 NPD(N, N-dinaphthyl-N, N'-diphenyl benzidine), TPD(N, N'-bis-(3-methylphenyl)-N, N'-bis(phenyl)- benzidine), s-TAD, MTDATA(4, 4', 4″-Tris(N-3-methylphenyl-Nphenyl-amino)- triphenylamine) 등이 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 또한, 상기 발광 보조층은 전술한 물질 이외에, p형 도펀트를 포함할 수 있다. 상기 p형 도펀트로는 당해 기술분야에서 사용되는 공지의 p형 도펀트가 사용될 수 있다.
캡핑층
선택적으로, 본 발명의 유기 전계 발광 소자(100)는 전술한 음극(20) 상에 배치되는 캡핑층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 캡핑층은 유기 발광 소자를 보호하면서, 유기물층에서 발생된 빛이 효율적으로 외부로 방출될 수 있도록 돕는 역할을 한다.
상기 캡핑층은 트리스-8-하이드록시퀴놀린알루미늄(Alq3), ZnSe, 2,5-bis(6′-(2′,2″-bipyridyl))-1,1-dimethyl-3,4-diphenylsilole, 4′-bis[N-(1-napthyl)-N- phenyl-amion] biphenyl (α-NPD), N,N′-diphenyl-N,N′-bis(3-methylphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine (TPD), 1,1′-bis(di-4-tolylaminophenyl) cyclohexane (TAPC) 로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 캡핑층을 형성하는 물질은 유기발광소자의 다른 층의 재료들에 비하여 저렴하다.
이러한 캡핑층은 단일층일 수도 있으나, 서로 다른 굴절률을 갖는 2 이상의 층을 포함하여, 상기 2 이상의 층을 통과하면서 점점 굴절률이 변화하도록 할 수 있다.
상기 캡핑층은 당 기술분야에서 알려진 통상적인 방법을 통해 제조될 수 있으며, 일례로 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법 또는 LB(Langmuir-Blodgett)법 등과 같은 다양한 방법을 이용할 수 있다.
전술한 구성을 포함하는 본 발명의 유기 발광 소자는 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. 일례로, 기판 상에 양극 물질을 진공 증착한 다음, 상기 양극 상에 정공 수송 영역 물질, 발광층 물질, 전자 수송 영역 물질, 및 음극 물질의 재료를 순서로 진공 증착하여 유기 발광 소자를 제조할 수 있다.
도 2은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기 전계 발광 소자의 구조를 나타내는 도면이다.
상기 도 2을 참조하여 설명하면, 유기 전계 발광 소자(200)는, 양극(10); 정공 수송 영역(30); 발광층(40); 전자 수송 영역(50) 및 음극(20)이 순차적으로 적층된 구조를 구비하며, 상기 정공 수송 영역(30)은 정공 주입층(31), 정공 수송층(32) 및 정공수송 보조층(33)을 포함하고, 상기 정공수송 보조층(33)과 상기 발광층(40) 사이에 배치되고, 상기 정공수송 보조층(33)과 발광층(40)의 재료가 소정의 비율로 혼합된, 적어도 하나의 유기 기능층(60)을 포함하는 구조를 갖는다.
여기서, 전자 수송 영역(50)은 전자수송 보조층(53), 전자 수송층(51) 및 전자 주입층(52) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 전자수송 보조층(53), 전자수송층(51) 및 전자 주입층(52)을 모두 포함한다.
이러한 전자수송 보조층(53)은 발광층(40)에서 생성된 엑시톤 또는 정공이 전자 수송 영역으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
상기 전자수송 보조층(53)은 당 분야에 공지된 통상의 전자수송 특성을 가진 물질을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체(예, BCP), 질소를 포함하는 헤테로환 유도체 등을 포함할 수 있다.
상기 전자수송 보조층(53)은 당해 기술분야에서 알려진 바와 같이, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등에 의해 형성될 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.
한편 도 2에 도시된 유기 전계 발광 소자의 각 구성요소(10, 20, 30-33, 40, 51-52)는 전술한 도 1의 구성과 동일하므로, 이에 대한 개별적인 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자(100, 200)는 양극(10), 유기물층(A, A') 및 음극(20)이 순차적으로 적층된 구조를 가지되, 양극(10)과 유기물층(A, A') 사이 또는 음극(20)과 유기물층(A, A') 사이에 절연층 또는 접착층을 더 포함할 수도 있다. 이러한 본 발명의 유기 전계 발광 소자는 전압, 전류, 또는 이들 모두를 인가하는 경우 최대 발광효율을 유지하면서 초기 밝기의 반감시간(Life time)이 증가되기 때문에 수명 특성이 우수할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[준비예] 화합물 1 내지 20
본 발명의 화합물로 하기와 같이 준비하였으며, 이들의 HOMO, LUMO, 삼중항에너지를 당 업계에 공지된 방법으로 각각 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 또한 대조군으로 ADN 화합물과 NPB 화합물을 사용하였다.
1) 삼중항 에너지는 77K에서 인광스펙트럼을 측정하며, QuantaMaster 30 Spectrofluorometer (PTI社) 기기로 측정하였다. 시료를 2-methylTHF 용매에 10-4 M 농도로 녹여 준비한 후, 액체질소를 이용하여 77K 저온에서 인광 스펙트럼을 측정하였다.
2) HOMO 에너지 레벨은 CV(cyclic voltammetry) 법으로 측정하였다.
3) LUMO 에너지는 밴드갭 에너지를 UV 스펙트럼으로 구한 후, 밴드갭 에너지에서 HOMO의 값 차이로 구하였다.
참고로, 본원 실시예에서 사용되는 화합물 1 내지 20은 하기와 같다.
Figure PCTKR2020007901-appb-I000003
Figure PCTKR2020007901-appb-I000004
화합물 HOMO (eV) LUMO (eV) 삼중항 에너지 (eV)
1 5.44 2.28 2.6
2 5.47 2.26 2.7
3 5.29 2.22 2.6
4 5.39 2.26 2.8
5 5.32 2.03 2.5
6 5.65 2.17 2.7
7 5.69 2.18 2.6
8 5.58 2.14 2.7
9 5.75 2.25 2.5
10 5.59 2.24 2.7
11 5.58 2.15 2.7
12 5.73 2.27 2.6
13 5.61 2.18 2.6
14 5.66 2.22 2.7
15 5.56 2.17 2.6
16 5.52 2.26 2.5
17 5.38 2.25 2.4
18 5.49 2.21 2.2
19 5.51 2.19 2.3
20 5.43 2.24 2.4
ADN 5.80 2.62 1.73
NPB 5.03 1.45 2.5
[실시예 1 내지 20] 청색 유기 전계 발광 소자의 제작
준비예에서 준비된 화합물을 통상적으로 알려진 방법으로 고순도 승화정제를 한 후, 아래의 과정에 따라 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
먼저, ITO (Indium tin oxide)가 1500 Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면, 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후, UV OZONE 세정기(Power sonic 405, 화신테크)로 이송시킨 다음, UV를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에, DS-205 (㈜두산전자 80 nm)/NPB (15 nm)/표 1의 화합물 (A) (5 nm)/ ADN + 5 % DS-405 + 표 1의 화합물 (A') (5nm)/ ADN + 5 % DS-405 (㈜두산전자, 25nm)/Alq3 (30 nm)/LiF (1 nm)/Al (200 nm) 순으로 적층하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다(하기 표 2 참조).
화합물 두께 (nm)
정공주입층 DS-205 80
정공수송층 NPB 15
정공수송 보조층 표 1의 각 화합물 1~20 5
유기 기능층 ADN + 5% DS-405+ 표 1의 각 화합물 1~20 5
발광층 ADN + 5% DS-405 25
전자수송층 Alq3 25
전자주입층 LiF 1
음극 Al 200
[비교예 1] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
유기 기능층을 사용하지 않고, 발광층을 30 nm 로 증착한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1와 동일하게 수행하여 비교예 1의 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 2] 청색 유기 전계 발광 소자의 제조
유기 기능층 성분으로 정공수송 보조층(예, 화합물 2) 및 발광층 재료와 상이한 화합물(예, 화합물 14)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 2의 청색 유기 전계 발광 소자를 제작하였다.
참고로, 본원 실시예 1 내지 20 및 비교예 1에서 사용된 NPB, ADN 및 Alq3의 구조는 각각 하기와 같다.
Figure PCTKR2020007901-appb-I000005
[평가예 1]
실시예 1 내지 20, 및 비교예 1 내지 2에서 각각 제조된 유기 전계 발광 소자에 대하여, 전류밀도 10 mA/㎠에서의 구동전압, 발광파장, 전류효율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
샘플 정공수송 보조층 재료(a) 유기 기능층 구동전압(V) 발광피크(nm) 전류효율(cd/A)
a' 중량비(a' : ADN : DS-405)
실시예 1 1 1 50 : 50 : 5 4.2 456 7.7
실시예 2 2 2 50 : 50 : 5 4.1 452 7.6
실시예 3 3 3 50 : 50 : 5 4.1 450 7.4
실시예 4 4 4 50 : 50 : 5 3.8 452 7.4
실시예 5 5 5 50 : 50 : 5 3.7 455 7.5
실시예 6 6 6 50 : 50 : 5 4.0 452 7.8
실시예 7 7 7 50 : 50 : 5 4.0 455 7.2
실시예 8 8 8 50 : 50 : 5 3.9 455 7.9
실시예 9 9 9 50 : 50 : 5 4.1 452 7.9
실시예 10 10 10 50 : 50 : 5 4.1 455 7.8
실시예 11 11 11 50 : 50 : 5 3.7 455 7.6
실시예 12 12 12 50 : 50 : 5 3.7 458 7.4
실시예 13 13 13 50 : 50 : 5 3.8 455 7.7
실시예 14 14 14 50 : 50 : 5 4.2 456 7.7
실시예 15 15 15 50 : 50 : 5 4.2 455 7.5
실시예 16 16 16 5 : 95 : 5 4.3 458 7.5
실시예 17 17 17 20 : 80 : 5 4.1 455 7.6
실시예 18 18 18 40 : 60 : 5 4.2 456 7.4
실시예 19 19 19 70 : 30 : 5 4.0 455 7.2
실시예 20 20 20 90 : 10 : 5 4.1 458 7.6
비교예 1 - - - 4.8 458 6.2
비교예 2 2 14 50 : 50 : 5 4.5 457 6.8
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 정공수송 보조층과 발광층의 재료가 혼합된 유기 기능층을 포함하는 실시예 1 내지 20의 청색 유기 전계 발광 소자는, 유기 기능층을 비(非)포함하는 비교예 1의 청색 유기 전계 발광 소자; 및 정공수송 보조층과 유기 기능층에 서로 다른 물질을 사용한 비교예 2의 유기 전계 발광 소자에 비해 전류 효율, 발광피크 및 구동전압 면에서 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.

Claims (13)

  1. 양극; 정공 수송 영역; 발광층; 전자 수송 영역 및 음극이 순차적으로 적층된 구조를 구비하며,
    상기 정공 수송 영역은 정공 주입층, 정공 수송층 및 정공수송 보조층을 포함하고,
    상기 정공수송 보조층과 상기 발광층 사이에 배치된 적어도 하나의 유기 기능층을 더 포함하되,
    상기 유기 기능층은, 상기 발광층의 재료; 및 상기 정공수송 보조층의 재료의 혼합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정공수송 보조층의 HOMO 에너지 준위는, 상기 정공수송층의 HOMO 에너지 준위 보다 높고, 상기 발광층의 HOMO 에너지 준위 보다 낮은 유기 전계 발광 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 정공수송 보조층의 HOMO 에너지 준위와, 상기 정공수송층의 HOMO 에너지 준위의 차이는 0 eV 초과, 1.0 eV 이하인, 유기 전계 발광 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정공수송 보조층의 HOMO 에너지 준위와 상기 발광층의 HOMO 에너지 준위의 차이는, 상기 정공수송 보조층과 정공수송층의 HOMO 에너지 준위 차이보다 높고, 1.0 eV 이하인, 유기 전계 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정공수송 보조층의 LUMO 에너지 준위는, 상기 발광층의 LUMO 에너지 준위 보다 작은 유기 전계 발광 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정공수송 보조층의 LUMO 에너지 준위와, 상기 발광층의 LUMO 에너지 준위의 차이는 0 eV 초과, 1.0 eV 이하인, 유기 전계 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 정공수송 보조층의 삼중항 에너지(T1)는 2.0 eV 이상인, 유기 전계 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 정공수송 보조층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2020007901-appb-I000006
    상기 화학식 1에서,
    Y1 및 Y2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 단일결합, NR3, O, S, 및 CR4R5로 이루어진 군에서 선택되고, 다만 Y1과 Y2가 모두 단일결합인 경우는 배제되며,
    R1 내지 R5는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택되거나, 또는 이들은 인접한 기와 결합하여 축합고리를 형성할 수 있으며;
    m과 n은 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이며,
    상기 R1 내지 R5의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아릴옥시기, 알킬옥시기, 시클로알킬기, 헤테로시클로알킬기, 아릴아민기, 알킬실릴기, 알킬보론기, 아릴보론기, 포스핀기, 포스핀옥사이드기, 및 아릴아민기는, 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 화합물 군에서 선택되는 유기 전계 발광 소자:
    Figure PCTKR2020007901-appb-I000007
    상기 화학식에서,
    R1 내지 R5, m과 n은 각각 제8항에서 정의한 바와 같다.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 하기 구조식으로 표시되는 치환체 군에서 선택되는 적어도 하나의 모이어티를 포함하는 유기 전계 발광 소자:
    Figure PCTKR2020007901-appb-I000008
    상기 식에서,
    *는 화학식 1과 결합이 이루어지는 부분을 의미하며,
    X는 O 또는 S이며,
    Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 또는 상이하며, 각각 독립적으로 수소, C1~C40의 알킬기, C6~C60의 아릴기, 및 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되며,
    상기 Ar1 및 Ar2의 알킬기, 아릴기 및 헤테로아릴기는 각각 독립적으로 수소, 중수소(D), 할로겐, 시아노기, 니트로기, C1~C40의 알킬기, C2~C40의 알케닐기, C2~C40의 알키닐기, C3~C40의 시클로알킬기, 핵원자수 3 내지 40의 헤테로시클로알킬기, C6~C60의 아릴기, 핵원자수 5 내지 60의 헤테로아릴기, C1~C40의 알킬옥시기, C6~C60의 아릴옥시기, C1~C40의 알킬실릴기, C6~C60의 아릴실릴기, C1~C40의 알킬보론기, C6~C60의 아릴보론기, C6~C60의 아릴포스핀기, C6~C60의 아릴포스핀옥사이드기 및 C6~C60의 아릴아민기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환될 수 있으며, 이때 상기 치환기가 복수인 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유기 기능층은 상기 정공수송 보조층의 재료; 및 상기 발광층의 재료를 공증착시켜 형성되는 유기 전계 발광 소자.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 유기 기능층은, 상기 정공수송 보조층에 함유된 화학식 1의 화합물과, 상기 발광층에 함유된 호스트 재료와 도펀트 재료를 포함하되,
    상기 화학식 1의 화합물과 상기 호스트 재료의 혼합 비율은 5~95 : 95~5 중량비이며,
    상기 도펀트 재료는 상기 화학식 1의 화합물과 호스트 재료를 합한 전체 중량 대비 0.5 내지 30 중량부로 포함되는, 유기 전계 발광 소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전자 수송 영역은 전자수송 보조층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함하는 유기 전계 발광 소자.
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