KR101846436B1 - 전자수송보조층용 조성물, 전자수송보조층을 포함하는 유기 광전자 소자 및 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
하기 화학식 1로 표현되는 화합물과 하기 화학식 2로 표현되는 화합물을 포함하고 유기광전자소자의 전자수송보조층에 사용되는 조성물, 상기 조성물을 적용한 전자수송보조층을 포함하는 유기 광전자 소자 및 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
Description
전자수송보조층용 조성물, 전자수송보조층을 포함하는 유기 광전자 소자 및 표시 장치에 관한 것이다.
유기 광전자 소자(organic optoelectric diode)는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이다.
유기 광전자 소자는 동작 원리에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 하나는 광 에너지에 의해 형성된 엑시톤(exciton)이 전자와 정공으로 분리되고 상기 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되면서 전기 에너지를 발생하는 광전 소자이고, 다른 하나는 전극에 전압 또는 전류를 공급하여 전기 에너지로부터 광 에너지를 발생하는 발광 소자이다.
유기 광전자 소자의 예로는 유기 광전 소자, 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼(organic photo conductor drum) 등을 들 수 있다.
이 중, 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)는 근래 평판 표시 장치(flat panel display device)의 수요 증가에 따라 크게 주목받고 있다. 상기 유기 발광 소자는 유기 발광 재료에 전류를 가하여 전기 에너지를 빛으로 전환시키는 소자로서, 통상 양극(anode)과 음극(cathode) 사이에 유기층이 삽입된 구조로 이루어져 있다.
유기 발광 소자는 장수명 풀 컬러 디스플레이를 구현하는 것이 중요하며, 상기 장수명 풀 컬러 디스플레이를 구현하기 위해서는 청색 유기 발광 소자의 수명을 확보하는 것이 중요하다.
일 구현예는 장수명 특성을 구현할 수 있는 유기 광전자 소자의 전자수송보조층에 사용되는 조성물을 제공한다.
다른 구현예는 상기 전자수송보조층을 포함함으로써 장수명 특성을 구현할 수 있는 유기 광전자 소자를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 화합물과 하기 화학식 2로 표현되는 화합물을 포함하고 유기광전자소자의 전자수송보조층에 사용되는 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Z는 각각 독립적으로 N, C 또는 CRa이고,
Z 중 적어도 하나는 N 이고,
X는 각각 독립적으로 N, C 또는 CRb이고,
R1 내지 R4, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기 또는 이들의 조합이고,
L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기 또는 치환 또는 비치환된 터페닐렌기이고,
n1 내지 n3는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
n1+n2+n3≥1이고,
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
Y1은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기 또는 이들의 조합이고,
Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이고,
R5 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C50 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이고,
R5 내지 R8 및 Ar1 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기 또는 치환 또는 비치환된 카바졸기를 포함한다.
다른 구현예에 따르면, 서로 마주하는 애노드와 캐소드, 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치하는 발광층, 상기 캐소드와 발광층 사이에 위치하는 전자 수송층, 그리고 상기 전자 수송층과 상기 발광층 사이에 위치하고 상기 조성물을 포함하는 전자수송보조층을 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
장수명 유기 광전자 소자를 구현할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 할로겐기, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C2 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C2 내지 C30 헤테로아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다.
또한 상기 치환된 할로겐기, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C2 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C2 내지 C30 헤테로아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기 중 인접한 두 개의 치환기가 융합되어 고리를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 상기 치환된 C6 내지 C30 아릴기는 인접한 또다른 치환된 C6 내지 C30 아릴기와 융합되어 치환 또는 비치환된 플루오렌 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 작용기 내에 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
본 명세서에서 "알킬(alkyl)기"란 별도의 정의가 없는 한, 지방족 탄화수소기를 의미한다. 알킬기는 어떠한 이중결합이나 삼중결합을 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기"일 수 있다.
상기 알킬기는 C1 내지 C30인 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로 알킬기는 C1 내지 C20 알킬기 또는 C1 내지 C10 알킬기일 수도 있다. 예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자가 포함되는 것을 의미하며, 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.
상기 알킬기는 구체적인 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 의미한다.
본 명세서에서 "아릴(aryl)기"는 환형인 치환기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 치환기를 의미하고 모노시클릭, 폴리시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함하며, 아릴기가 직접 여러 개 결합된 형태인 바이페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기 등 뿐만 아니라, 플루오렌기와 같은 구조를 포함한다.
본 명세서에서 "헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다. 상기 헤테로아릴기가 융합고리인 경우, 각각의 고리마다 상기 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함할 수 있으며, 카바졸기, 디벤조퓨란일기, 디벤조티오페닐기와 같은 구조를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 및/또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기는, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 치환 또는 비치환된 나프타세닐기, 치환 또는 비치환된 피레닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 p-터페닐기, 치환 또는 비치환된 m-터페닐기, 치환 또는 비치환된 크리세닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐기, 치환 또는 비치환된 인데닐기, 치환 또는 비치환된 퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 티오페닐기, 치환 또는 비치환된 피롤릴기, 치환 또는 비치환된 피라졸릴기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 티아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일기, 치환 또는 비치환된 티아디아졸일기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 인돌일기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 나프티리디닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈옥사진일기, 치환 또는 비치환된 벤즈티아진일기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐기, 치환 또는 비치환된 페나진일기, 치환 또는 비치환된 페노티아진일기, 치환 또는 비치환된 페녹사진일기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸기, 이들의 조합 또는 이들의 조합이 융합된 형태일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 명세서에서, 정공 특성이란, 전기장(electric field)을 가했을 때 전자를 공여하여 정공을 형성할 수 있는 특성을 말하는 것으로, HOMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 양극에서 형성된 정공의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 정공의 양극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다.
또한 전자 특성이란, 전기장을 가했을 때 전자를 받을 수 있는 특성을 말하는 것으로, LUMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 음극에서 형성된 전자의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 전자의 음극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다.
이하 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자용 조성물을 포함한다.
일 구현예에 따른 유기 광전자 소자용 조성물은 유기 광전자 소자의 전자수송보조층에 사용되는 조성물로서, 전자 특성이 상대적으로 강한 제1 화합물과 정공 특성이 상대적으로 강한 제2 화합물을 포함한다.
상기 제1 화합물은 전자 특성이 상대적으로 강한 화합물로, 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Z는 각각 독립적으로 N, C 또는 CRa이고,
Z 중 적어도 하나는 N 이고,
X는 각각 독립적으로 N, C 또는 CRb이고,
R1 내지 R4, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기 또는 이들의 조합이고,
L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기 또는 치환 또는 비치환된 터페닐렌기이고,
n1 내지 n3는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
n1+n2+n3≥1이다.
상기 제1 화합물은 결합 위치에 따라 예컨대 하기 화학식 1-I 또는 화학식 1-II로 표현될 수 있다.
[화학식 1-I] [화학식 1-II]
상기 화학식 1-I 또는 1-II에서, X, Z, R1 내지 R4, L1 및 n1 내지 n3는 전술한 바와 같다.
상기 화학식 1로 표현되는 화합물은 아릴렌기 및/또는 헤테로아릴렌기를 중심으로 적어도 하나의 꺾임(kink) 구조를 가질 수 있다.
상기 꺾임 구조는 아릴렌 기 및/또는 헤테로아릴렌기의 두 개의 연결 부분들이 직선 구조를 이루지 않는 구조를 말한다. 예컨대 페닐렌의 경우 연결 부분들이 직선 구조를 이루지 않는 올쏘 페닐렌(o-phenylene)과 메타 페닐렌(m-phenylene)이 상기 꺾임 구조를 가지며, 연결 부분들이 직선 구조를 이루는 파라 페닐렌(p-phenylene)은 상기 꺾임 구조를 가지지 않는다.
상기 화학식 1에서, 상기 꺾임 구조는 연결기(L1) 및/또는 아릴렌기/헤테로아릴렌기를 중심으로 형성될 수 있다.
예컨대 상기 화학식 1의 n1이 0인 경우, 즉 연결기(L1)가 없는 구조에서는 아릴렌기/헤테로아릴렌기를 중심으로 꺾임 구조를 형성할 수 있고, 예컨대 하기 화학식 1a 또는 1b로 표현되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1a] [화학식 1b]
상기 화학식 1a 또는 1b에서, X, Z, R1 내지 R4 및 L1은 전술한 바와 같다.
예컨대 상기 화학식 1의 n1이 1인 경우에는 연결기(L1)를 중심으로 꺾임 구조를 형성할 수 있고, 예컨대 L1은 꺾임 구조의 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 꺾임 구조의 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기 또는 꺾임 구조의 치환 또는 비치환된 터페닐렌기일 수 있다. 상기 L1은 예컨대 하기 그룹 1에 나열된 치환 또는 비치환된 기에서 선택된 하나일 수 있다.
[그룹 1]
상기 그룹 1에서,
R17 내지 R44는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 헤테로아릴아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 할로겐기, 할로겐 함유기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기 또는 이들의 조합이다.
상기 화학식 1로 표현되는 화합물은 바람직하게는 적어도 두 개의 꺾임 구조를 가질 수 있으며, 예컨대 두 개 내지 네 개의 꺾임 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 화합물은 예컨대 하기 화학식 1c 내지 1t 중 어느 하나로 표현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 1c] [화학식 1d]
[화학식 1e] [화학식 1f]
[화학식 1g] [화학식 1h]
[화학식 1i] [화학식 1j]
[화학식 1k] [화학식 1l]
[화학식 1m] [화학식 1n]
[화학식 1o] [화학식 1p]
[화학식 1q] [화학식 1r]
[화학식 1s] [화학식 1t]
상기 화학식 1a 내지 1t에서,
X, Z 및 R1 내지 R4는 각각 전술한 바와 같고,
R45 내지 R62는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 헤테로아릴아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 할로겐기, 할로겐 함유기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기 또는 이들의 조합이다.
상기 화학식 1의 X 중 질소(N)의 개수는 예컨대 0 내지 2개일 수 있다.
상기 제1 화합물은 예컨대 하기 그룹 2에 나열된 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 2]
상기 제2 화합물은 정공 특성이 상대적으로 강한 화합물로, 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
Y1은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기 또는 이들의 조합이고,
Ar1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이고,
R5 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C50 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이고,
R5 내지 R8 및 Ar1 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기 또는 치환 또는 비치환된 카바졸기를 포함한다.
상기 제2 화합물은 예컨대 하기 화학식 2-I 내지 화학식 2-III 중 적어도 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 2-I] [화학식 2-II]
[화학식 2-III]
상기 화학식 2-I 내지 2-III에서,
Y1 내지 Y3는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기 또는 이들의 조합이고,
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이고,
R5 내지 R8 및 는 R43 내지 R54는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C50 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이다.
상기 화학식 2-I로 표현되는 화합물은 치환기를 가진 두 개의 카바졸 기가 연결되어 있는 구조이다.
상기 화학식 2-I의 Ar1 및 Ar2는 정공 특성 또는 전자 특성을 가지는 치환기로, 각각 독립적으로 예컨대 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기 또는 이들의 조합일 수 있다.
일 예로, 상기 화학식 2-I의 Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나는 전자 특성을 가지는 치환기일 수 있으며, 예컨대 하기 화학식 A로 표현되는 치환기일 수 있다.
[화학식 A]
상기 화학식 A에서,
Z는 각각 독립적으로 N 또는 CRb 이고,
A1 및 A2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이고,
상기 Z, A1 및 A2 중 적어도 하나는 N을 포함하고,
a 및 b는 각각 독립적으로 0 또는 1이다.
상기 화학식 A로 표현되는 치환기는 예컨대 하기 그룹 3에 나열된 작용기 중 하나일 수 있다.
[그룹 3]
일 예로, 상기 화학식 2-I의 Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나는 정공 특성을 가지는 치환기일 수 있으며, 예컨대 하기 그룹 4에 나열된 치환기일 수 있다.
[그룹 4]
상기 화학식 2-I로 표현되는 화합물은 예컨대 하기 그룹 5에 나열된 화합물에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 5]
상기 화학식 2-II 또는 2-III으로 표현되는 화합물은 치환 또는 비치환된 카바졸 기와 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기가 결합된 구조이다.
상기 화학식 2-II의 Ar1 은 정공 또는 전자 특성을 가지는 치환기로, 예컨대 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 화학식 2-II로 표현되는 화합물은 예컨대 하기 그룹 6에 나열된 화합물에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 6]
상기 화학식 2-III로 표현되는 화합물은 예컨대 하기 그룹 7에 나열된 화합물에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 7]
상기 제2 화합물은 정공 특성이 강한 카바졸 기 또는 바이카바졸기를 가진 화합물로서, 발광층과 전자수송층 사이에 위치하는 전자수송보조층에 적용됨으로써 발광층에서 생성된 정공 및/또는 엑시톤이 전자수송층으로 이동하는 것을 효과적으로 흡수 및/또는 차단할 수 있다. 이에 따라 발광층과 전자수송층의 계면에 정공이 축적되는 것을 방지하는 동시에 발광층의 정공 및/또는 엑시톤으로부터 전자수송층을 효과적으로 보호할 수 있고, 이에 따라 유기 광전자 소자의 수명을 개선할 수 있다.
전술한 바와 같이 상기 제1 화합물은 전자 특성이 상대적으로 강한 화합물이고 상기 제2 화합물은 정공 특성이 상대적으로 강한 화합물이다. 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물을 함께 전자수송보조층에 적용함으로써 전자수송층으로부터 주입된 전자를 발광층으로 효과적으로 전달하는 동시에 발광층을 통과한 정공 및/또는 엑시톤이 전자수송층으로 이동하는 것을 효과적으로 흡수 및/또는 차단함으로써 유기 광전자 소자의 수명을 개선할 수 있다.
상술한 제1 화합물과 제2 화합물은 다양한 조합에 의해 다양한 조성물을 준비할 수 있다. 상기 조성물은 1종 이상의 제1 화합물과 1종 이상의 제2 화합물을 포함할 수 있으며, 상술한 제1 화합물과 제2 화합물 외의 다른 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물은 다양한 비율로 조합되어 전자수송보조층에 적용됨으로써 전자수송층으로부터 발광층으로 이동하는 전자수송능력을 조절할 수 있고 이를 발광층의 전자수송능력과 균형을 맞춤으로써 발광층의 계면에 전자가 축적되는 것을 방지할 수 있다. 또한 전자수송보조층은 애노드로부터 발광층으로 이동된 정공 및/또는 발광층에서 생성된 엑시톤이 발광층의 엑시톤의 에너지보다 더 낮은 에너지의 엑시톤으로 변환시킴으로써 정공 및/또는 엑시톤이 발광층을 통과하여 전자수송층으로 이동하는 것을 효과적으로 차단할 수 있다. 이에 따라 유기 광전자 소자의 수명을 개선할 수 있다. 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물은 예컨대 1:99 내지 99:1의 중량비로 포함될 수 있다.
이하 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자에 대하여 설명한다.
상기 유기 광전자 소자는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 유기 광전 소자, 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼 등을 들 수 있다.
여기서는 유기 광전자 소자의 일 예인 유기 발광 소자를 예시적으로 설명하지만, 이에 한정되지 않고 다른 유기 광전자 소자에도 동일하게 적용될 수 있다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도 1은 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자는 서로 마주하는 캐소드(10)와 애노드(20), 그리고 캐소드(10)와 애노드(20) 사이에 위치하는 유기층(30)을 포함한다.
캐소드(10)는 예컨대 전자 주입이 원활하도록 일 함수가 낮은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 금속 산화물 및/또는 도전성 고분자로 만들어질 수 있다. 캐소드(20)는 예컨대 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납, 세슘, 바륨 등과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Ca, LiF/Al 및 BaF2/Ca과 같은 다층 구조 물질을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
애노드(20)는 예컨대 정공 주입이 원활하도록 일 함수가 높은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 금속 산화물 및/또는 도전성 고분자로 만들어질 수 있다. 애노드(10)는 예컨대 니켈, 백금, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO와 Al 또는 SnO2와 Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리(3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜)(polyehtylenedioxythiophene: PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 도전성 고분자 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기층(30)은 정공수송영역(34), 발광층(32), 전자수송영역(31) 및 전자수송보조층(33)을 포함할 수 있다.
정공수송영역(34)은 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층 및 버퍼층 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 전자수송영역은 예컨대 전자주입층, 전자수송층, 정공저지층 및 전자수송보조층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 구현예에서 제공되는 조성물은 애노드(10)와 캐소드(20) 사이의 유기층(30)에 적용될 수 있으며 그 중에서 전자수송보조층(33)에 적용될 수 있다.
정공 수송 영역(34)은, 예컨대 하기 그룹 8에 나열된 m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB, β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, α-NPB, TAPC, HMTPD, TCTA(4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine)), Pani/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonicacid:폴리아닐린/캠퍼술폰산), PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트)), 하기 화학식 201로 표현되는 화합물 및 하기 화학식 202로 표현되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
[그룹 8]
[화학식 201] [화학식 202]
상기 화학식 201에서,
Ar101 및 Ar102는 서로 독립적으로 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 또는 펜타세닐렌기; 또는 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C2-C10헤테로시클로알킬기, C2-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴티오기, C2-C60헤테로아릴기, 1가 비-방향족 축합다환 그룹 및 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹 중 적어도 하나로 치환된 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 또는 펜타세닐렌기; 일 수 있다.
상기 화학식 201 중, 상기 xa 및 xb는 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수, 또는 0, 1 또는 2 일 수 있다. 예컨대 상기 xa는 1일 수 있고 xb는 0일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 201 및 202 중, 상기 R101 내지 R108, R111 내지 R119 및 R121 내지 R124는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10 알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등) 또는 C1-C10 알콕시기(예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기 등);
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염 및 인산기 또는 이의 염 중 하나 이상으로 치환된, C1-C10알킬기 또는 C1-C10알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 플루오레닐기 또는 파이레닐기; 또는
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기 중 하나 이상으로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 플루오레닐기 또는 파이레닐기; 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 201 중, R109는,
페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 또는 피리디닐기; 또는
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C20 알킬기 및 C1-C20 알콕시기 중 하나 이상으로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기 또는 피리디닐기; 일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
[화학식 201A]
예를 들어, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화합물 HT1 내지 HT20을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
정공 수송 영역(34)의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 정공 수송 영역(34)이 정공 주입층 및 정공 수송층을 모두 포함한다면, 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å이고, 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역, 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
정공 수송 영역(34)은 상술한 물질 외에, 도전성 개선을 위하여 전하-생성 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 전하-생성 물질은 정공 수송 영역(34) 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p형 도펀트일 수 있다. 상기 p형 도펀트는 퀴논 유도체, 금속 산화물 및 시아노기 함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 p형 도펀트의 비제한적인 예로는, 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ) 및 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴논다이메테인(F4-TCNQ) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 HT-D1 등과 같은 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화합물 HT-D1] [F4-TCNQ]
정공 수송 영역(34)은 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있다.
전자 수송 영역(31)은 전자수송층을 포함하고 전자주입층 및 정공저지층에서 선택된 적어도 하나를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송 영역(31)은 전자수송층/전자주입층, 정공저지층/전자수송층/전자주입층 또는 전자수송층/전자주입층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 수송 영역(31)이 정공 저지층을 포함할 경우, 상기 정공 저지층은 예를 들면, 하기 BCP 및 Bphen 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 상기 정공 저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송층은 BCP, Bphen 및 하기 Alq3, Balq, TAZ 및 NTAZ 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
또는, 상기 전자 수송층은 하기 화합물 ET1 및 ET2 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송층은 상술한 바와 같은 물질 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체는, 예를 들면, 하기 화합물 ET-D1(리튬 퀴놀레이트, LiQ) 또는 ET-D2을 포함할 수 있다.
전자 수송 영역(31)이 전자 주입층을 포함할 경우, 상기 전자 주입층은 LiF, NaCl, CsF, Li2O 및 BaO 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
발광층(32)은 호스트(host)와 도펀트(dopant)를 포함한다.
발광층(32)은 단일 호스트 또는 두 종류 이상의 호스트를 포함할 수 있고, 상기 호스트는 전자 및 정공특성이 둘 다 우수한 바이폴라 특성을 가지는 호스트 이거나 전자특성이 우수한 단일 호스트를 사용할 수 있고, 또는 전자 특성이 상대적으로 강한 바이폴라 특성을 가지는 제1 호스트 화합물과 정공 특성이 상대적으로 강한 바이폴라 특성을 가지는 제2 호스트 화합물을 사용하여 두 가지 이상의 호스트를 동시에 사용하는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 호스트 화합물과 상기 제2 호스트 화합물의 중량비는 약 1 : 99 내지 99 : 1의 범위, 예를 들면 10 : 90 내지 90 : 10의 범위 내에서 선택될 수 있다. 상기 제1 호스트 화합물과 상기 제2 호스트 화합물의 중량비 범위가 상술한 바를 만족할 경우, 발광층으로의 정공 및 전자 주입 균형이 효과적으로 제어될 수 있다.
상기 도펀트는 형광 방출 메커니즘에 따라 광을 방출하는 형광 도펀트 또는 인광 방출 메커니즘에 따라 광을 방출하는 인광 도펀트를 포함할 수 있다.
일 예로, 도펀트는 인광 도펀트일 수 있고, 상기 인광 도펀트는 하기 화학식 81로 표시되는 유기금속 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 81>
상기 화학식 81에서,
M은 이리듐(Ir), 백금(Pt), 오스뮴(Os), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 유로퓸(Eu), 테르븀(Tb) 또는 톨륨(Tm)이고;
Y1 내지 Y4는 서로 독립적으로, 탄소(C) 또는 질소(N)이고;
Y1과 Y2는 단일 결합 또는 이중 결합을 통하여 연결되어 있고, Y3와 Y4는 단일 결합 또는 이중 결합을 통하여 연결되어 있고;
CY1 및 CY2는 서로 독립적으로, 벤젠, 나프탈렌, 플루오렌, 스파이로-플루오렌, 인덴, 피롤, 티오펜, 퓨란(furan), 이미다졸, 피라졸, 티아졸, 이소티아졸, 옥사졸, 이속사졸(isooxazole), 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 벤조퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 카바졸, 벤조이미다졸, 벤조퓨란(benzofuran), 벤조티오펜, 이소벤조티오펜, 벤조옥사졸, 이소벤조옥사졸, 트리아졸, 테트라졸, 옥사디아졸, 트리아진, 디벤조퓨란(dibenzofuran) 또는 디벤조티오펜이고, CY1과 CY2는 선택적으로(optionally), 단일 결합 또는 유기 연결기(organic linking group)를 통하여 서로 결합되고;
R81 및 R82는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, -SF5, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴티오기, 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 축합다환 그룹, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹, -N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5) 또는 -B(Q6)(Q7) 이고;
a81 및 a82는 서로 독립적으로, 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
n81은 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고;
n82는 1, 2 또는 3이고;
L81은 1가 유기 리간드, 2가 유기 리간드 또는 3가 유기 리간드이다.
상기 R81 및 R82에 대한 설명은 본 명세서 중 R41에 대한 설명을 참조한다.
상기 인광 도펀트는 하기 화합물 PD1 내지 PD78 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
또는, 상기 인광 도펀트는 하기 PtOEP 또는 화합물 PhGD를 포함할 수 있다:
상기 형광 도펀트는 하기 DPAVBi, BDAVBi, TBPe, DCM, DCJTB, Coumarin 6 및 C545T 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
발광층(32)이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광층(32)의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승 없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
발광층(32)은 예컨대 청색 발광층, 적색 발광층 및 녹색 발광층을 포함할 수 있다.
전자수송보조층(33)은 발광층(32)과 전자 수송 영역(31) 사이에 위치하고 예컨대 발광층(32)과 전자 수송층 사이에 위치할 수 있다. 전자수송보조층(33)은 발광층(32)과 전자 수송층에 각각 접해있을 수 있다. 전자수송보조층(33)은 전술한 조성물을 사용하여 형성될 수 있으며, 상기 조성물에 대한 설명은 생략한다.
전자수송보조층(33)은 예컨대 청색 발광층과 전자 수송 영역(31) 사이에 위치할 수 있으며, 청색 발광층과 인접하게 위치하여 청색 유기 발광 소자의 수명을 개선할 수 있다. 이에 따라 청색 유기 발광 소자의 수명 약점을 극복하고 장수명 풀 컬러 디스플레이를 구현할 수 있다.
전자수송보조층(33)은 전술한 조성물을 진공증착법(ecaporation), 스퍼터링(sputtering), 플라즈마 도금 및 이온도금과 같은 건식성막법 등으로 형성할 수 있으며, 두 개 이상의 화합물을 동시에 성막하거나, 증착 온도가 같은 화합물을 섞어서 같이 성막할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
또한, 실시예 및 합성예에서 사용된 출발물질 및 반응물질은 특별한 언급이 없는 한, Sigma-Aldrich 사, TCI 사, UMT사, Beijing pure chem 사 에서 구입하였다.
제1 화합물의 합성
합성예
1: 화합물 A-15의 합성
화합물 A-15는 하기와 같은 방법으로 합성하였다.
1) 중간체 I-2의 합성
질소 환경에서 2-브로모트리페닐렌 32.7 g (107 mmol)을 테트라하이드로퓨란 300ml에 녹인 후, 여기에 3-클로로페닐보론산 20g (128mmol)과 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 1.23 g (1.07 mmol)을 넣고 교반시켰다. 물에 포화된 포타슘카보네이트 36.8 g (267 mmol)을 넣고 80℃에서 24시간 동안 가열하여 환류 시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 디클로로메탄으로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 상기 중간체 I-2 22.6 g (63 %)을 얻었다.
2) 중간체 I-3의 합성
질소 환경에서 상기 중간체 I-2 22.6g(66.7 mmol)을 디메틸포름아미드(DMF) 300 ml에 녹인 후, 비스(피나콜라토)디보론 25.4 g(100 mmol), (1,1'-비스(디페닐포스핀)페로센)디클로로팔라듐(II) 0.54g(0.67 mmol) 및 포타슘 아세테이트 16.4g(167 mmol)을 넣고 150℃에서 48시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 혼합물을 필터한 후, 진공오븐에서 건조하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 중간체 I-3 18.6 g(65 %)을 얻었다.
3) 화합물 A-15의 합성
질소 환경에서 상기 중간체 1-3 17.216 g (40.01 mmol) 과 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) 11.781 g (44.01 mmol)을 사용하여 중간체 I-2와 동일한 방법으로 합성하여 화합물 A-15 16g (75%)을 얻었다.
LC Mass (이론치: 535.64g/mol, 측정치: M+H+ = 536.62g/mol)
합성예
2: 화합물 A-33의 합성
화합물 A-33은 하기와 같은 방법으로 합성하였다.
1) 중간체 I-6의 합성
질소 환경에서 상기 중간체 I-3 50 g (116 mmol)과 1-브로모-3-아이오도벤젠 39.4 g (139 mmol)을 사용하여 중간체 I-2와 동일한 방법으로 합성하여 중간체 I-6 42.6 g (80 %)을 얻었다.
2) 중간체 I-7의 합성
질소 환경에서 상기 중간체 I-6 40 g (87.1 mmol)과 비스(피나콜라토)디보론 26.5 g (104 mmol)을 사용하여 중간체 I-3과 동일한 방법으로 합성하여 중간체 I-7 34 g (77 %)을 얻었다.
3) 화합물 A-33의 합성
질소 환경에서 상기 중간체 1-7 16.5 g (32.69 mmol)과 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 9.63 g (35.96 mmol)을 사용하여 중간체 I-2와 동일한 방법으로 합성하여 화합물 A-33 16g(80%)을 얻었다.
LC Mass (이론치: 611.73g/mol, 측정치: M+H+ = 612.71g/mol)
합성예
3: 화합물 A-69의 합성
화합물 A-69는 하기와 같은 방법으로 합성하였다.
1) 중간체 I-4의 합성
질소 환경에서 상기 화합물 I-1(2-bromotriphenylene을 중간체 I-3의 합성법과 동일한 방법으로 합성하여 제조함) 100 g (282 mmol)과 1-브로모-2-아이오도벤젠(1-bromo-2-iodobenzene) 95.9 g (339 mmol)을 사용하여 중간체 I-2와 동일한 방법으로 합성하여 중간체 I-4 95.1 g(88 %)를 얻었다.
2) 중간체 I-5의 합성
질소 환경에서 상기 중간체 I-4 90g (235 mmol)과 비스(피나콜라토)디보론(bis(pinacolato)diboron) 71.6 g (282 mmol)을 사용하여 중간체 I-3과 동일한 방법으로 합성하여 중간체 I-5 74.8 g(74 %)을 얻었다.
3) 중간체 I-8 합성
질소 환경에서 상기 중간체 I-5 70g (163 mmol)과 1-브로모-2-아이오도벤젠(1-bromo-2-iodobenzene) 55.2 g (195 mmol)을 사용하여 중간체 I-2와 동일한 방법으로 합성하여 중간체 I-8 68.1 g(91 %)을 얻었다.
4) 중간체 I-9 합성
질소 환경에서 상기 중간체 I-8 40g (87.1 mmol)과 비스(피나콜라토)디보론(bis(pinacolato)diboron) 26.5 g (104 mmol)을 사용하여 중간체 I-3과 동일한 방법으로 합성하여 중간체 I-9 30.4 g(69 %)을 얻었다.
5) 화합물 A-69의 합성
질소 환경에서 상기 중간체 1-9 17.7 g (35.03 mmol)과 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(2-chloro-4,6-diphenyl-1,3,5-triazine) 10.3g (38.5 mmol)을 사용하여 중간체 I-2와 동일한 방법으로 합성하여 화합물 A-69 16.5 g(77%)를 얻었다.
LC Mass (이론치: 611.73g/mol, 측정치: M+H+ = 612.72g/mol)
제2 화합물의 합성
합성예
4: 화합물 B-43의 합성
화합물 B-43은 하기와 같은 방법으로 합성하였다.
4-바이페닐카바졸릴 브로마이드 17.88g (44.9 mmol), 3-바이페닐카바졸릴 보론산 13g (49.4 mmol), 탄산칼륨 18.6g (134.61 mmol) 및 테트라키스-(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 1.55 g (1.35 mmmol)을 톨루엔 180 ml, 증류수 70 ml에 현탁 시킨 후 12 시간 동안 환류 교반하였다. 이어서 디클로로메탄과 증류수로 추출하고 유기층을 실리카겔 필터한다. 이어서 유기 용액을 제거하고 생성물 고체를 디클로로메탄과 n-헥산으로 재결정하여 화합물 B-43 21.3 g (수율: 75 %)을 얻었다.
LC Mass (이론치: 636.78g/mol, 측정치: M+H+ = 637.77g/mol)
합성예
5: 화합물 B-10의 합성
화합물 B-10은 하기와 같은 방법으로 합성하였다.
1) 중간체 J의 합성
질소 환경에서 상기 화합물 9-phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)-9H-carbazole 38.7 g(104.9 mmol)과 3-bromo-9H-carbazole 28.4 g(115.41 mmol)을 사용하여 중간체 I-2와 동일한 방법으로 합성하여 중간체 (J) 35.7 g(83%)을 얻었다.
2) 화합물 B-10 의 합성
질소 환경에서 상기 중간체 (J) 15.5 g(38.1 mmol)을 톨루엔 200 mL에 녹인 후, 여기에 2-bromo-4,6-diphenylpyridine 13 g(42 mmol)과 Sodium-t-butoxide 5.5 g(57.12 mmol), Tris(dibenzylideneacetone)dipalladium(0) 1.74 g(1.9 mmol) 및 Tri-tert-butylphosphine(50% in xylene) 3.695 g(7.62 mmol)을 넣고 120℃에서 12시간 동안 가열하여 환류시켰다. 반응 완료 후 반응액에 물을 넣고 dichloromethane(DCM)로 추출한 다음 무수 MgSO4로 수분을 제거한 후, 필터하고 감압 농축하였다. 이렇게 얻어진 잔사를 플래시 컬럼 크로마토그래피로 분리 정제하여 상기 화합물 B-10 18.5 g(76%)을 얻었다.
LC Mass (이론치: 637.77g/mol, 측정치: M+H+ = 638.75g/mol)
합성예
6: 화합물 B-170의 합성
화합물 B-43은 하기와 같은 방법으로 합성하였다.
질소 환경에서 4-bromo-1,1':4',1''-terphenyl 15.26 g(49.36 mmol)과 중간체 (J) 18.3 g(44.87 mmol)을 사용하여 화합물 B-10과 동일한 방법으로 합성하여 화합물 B-170 21.3g(75%)을 얻었다.
LC Mass (이론치: 636.78g/mol, 측정치: M+H+ = 637.76g/mol)
합성예
7: 화합물 B-158의 합성
화합물 B-158은 하기와 같은 방법으로 합성하였다.
1) 중간체 1의 합성
3-bromo-N-phenyl carbazole 43.2g(134.2mmol)과 phenylboronic acid 18g(147.6mmol)을 사용하여 중간체 I-2와 동일한 방법으로 합성하여 중간체 1 32g(75%)을 얻었다.
2) 중간체 2의 합성
중간체 1, 34.4g (107.6mmol)을 500 mL의 Dichloromethane에 녹인 다음 N-Bromosuccinimide 19.2g(107.6 mmol)을 넣은 다음 상온에서 8시간 동안 교반시켜 중간체 2 35g(82%)를 얻었다.
3) 중간체 3의 합성
3-Bromocarbazole 17.65g(71.74 mmol)과 4-Iodobiphenyl 22g(78.91 mmol)을 사용하여 화합물 B-10과 동일한 방법으로 합성하여 중간체 3을 15g(53%) 얻었다.
4) 중간체 4의 합성
중간체 3 20.1g(50.5 mmol)과 Bis(pinacolato)diboron 19.2g(75.8 mmol)을 사용하여 중간체 1-3과 동일한 방법으로 합성하여 중간체 4를 20g(89%) 얻었다.
5) 화합물 B-158의 합성
중간체 2 13g(33.1 mmol)과 중간체 4 16.2g(36.4 mmol)을 사용하여 중간체 I-2과 동일한 방법으로 합성하여 화합물 B-158을 18g(84%) 얻었다.
LC Mass (이론치: 636.78g/mol, 측정치: M+H+ = 637.77g/mol)
합성예
8: 화합물 B-160의 합성
화합물 B-160은 하기와 같은 방법으로 합성하였다.
1) 중간체 5의 합성
중간체 3, 43.2g(108.4 mmol)과 Phenylboronic acid 14.5g(119 mmol)을 사용하여 중간체 I-2와 동일한 방법으로 합성하여 중간체 5 33g(77%)을 얻었다.
2) 중간체 6의 합성
중간체 5 29.8g(75.28mmol)과 N-Bromosuccinimide 14g(75.28 mmol)을 사용하여 중간체 2와 동일한 방법으로 합성하여 중간체 6 29g(81%)을 얻었다.
3) 화합물 B-160의 합성
N-Phenylcarbazoe-3-yl-boronic acid 9.7g(33.65 mmol)과 중간체 6 16g(33.65 mmol)을 사용하여 중간체 I-2와 동일한 방법으로 합성하여 화합물 B-160 17g(79%)를 얻었다.
LC Mass (이론치: 636.78g/mol, 측정치: M+H+ = 637.77g/mol)
합성예
9: 화합물 C-10의 합성
질소 환경에서 phenylcarbazolyl boronic acid 10 g(34.83 mmol)과 2-bromotriphenylene 11.77 g(38.31 mmol)을 사용하여 중간체 I-2와 동일한 방법으로 합성하여 화합물 C-10 14.4 g(88 %)을 얻었다.
LC Mass (이론치: 469.57g/mol, 측정치: M+H+ = 470.55g/mol)
유기 발광 소자의 제작 - 1
실시예
1
ITO (Indium tin oxide)가 1500Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송시킨 다음 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 10분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 이송하였다. 이렇게 준비된 ITO 투명 전극을 양극으로 사용하여 ITO 기판 상부에 화합물 A을 진공 증착하여 700Å 두께의 정공 주입층을 형성하고 상기 주입층 상부에 화합물 B를 50Å 두께로 증착한 후, 화합물 C를 1020Å 두께로 증착하여 정공수송층을 형성하였다. 그 위에 청색형광 발광 호스트 및 도판트로 BH113 및 BD370 (구입처: SFC사)을 도판트 농도 5wt%로 도핑하여 진공 증착으로 200Å 두께의 발광층을 형성하였다. 이후 상기 발광층 상부에 화합물 A-15 및 화합물 B-10을 50:50(wt:wt)로 진공증착하여 50Å 두께의 전자수송보조층을 형성하였다. 상기 전자수송보조층 상부에 화합물 D와 Liq를 동시에 1:1 비율로 진공 증착하여 300Å 두께의 전자수송층을 형성하고 상기 전자수송층 상부에 Liq 15Å과 Al 1200Å을 순차적으로 진공 증착하여 음극을 형성함으로써 유기발광소자를 제작하였다.
상기 유기발광소자는 5층의 유기 박막층을 가지는 구조로 되어 있으며, 구체적으로 ITO/화합물 A(700Å)/화합물 B(50Å)/ 화합물 C(1020Å)/EML[BH113:BD370 = 95:5(wt:wt)](200Å)/화합물 A-15:화합물 B-10 = 50:50(wt:wt) (50Å)/ 화합물D:Liq(300Å)/Liq(15Å)/Al(1200Å)의 구조로 제작하였다.
화합물 A: N4,N4'-diphenyl-N4,N4'-bis(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)biphenyl-4,4'-diamine
화합물 B: 1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile (HAT-CN),
화합물 C:N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine
화합물 D: 8-(4-(4,6-di(naphthalen-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)quinoline
실시예
2
화합물 A-15와 화합물 B-10을 70:30(wt:wt)으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예
3
화합물 A-15와 화합물 B-43을 50:50(wt:wt)으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예
4
화합물 A-33과 화합물 B-158을 50:50(wt:wt)으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예
5
화합물 A-33과 화합물 B-10을 50:50(wt:wt)으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예
6
화합물 A-33과 화합물 B-10을 70:30(wt:wt)으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예
7
화합물 A-33과 화합물 B-43을 50:50(wt:wt)으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예
8
화합물 A-33과 화합물 B-43을 70:30(wt:wt)으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예
9
화합물 A-33과 화합물 B-160을 50:50(wt:wt)으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예
10
화합물 A-69과 화합물 B-43을 50:50(wt:wt)으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예
11
화합물 A-69과 화합물 B-158을 50:50(wt:wt)으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예
12
화합물 A-69과 화합물 B-158을 70:30(wt:wt)으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예
13
화합물 A-69과 화합물 B-170을 50:50(wt:wt)으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예
14
화합물 A-69과 화합물 C-10을 50:50(wt:wt)으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
비교예
1
전자수송보조층을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유기발광 소자를 제조하였다.
평가 1
실시예 1 내지 14 및 비교예 1에서 제조된 유기발광소자에 대하여 전압에 따른 전류밀도 변화, 휘도변화 및 발광효율을 측정하였다.
구체적인 측정방법은 하기와 같고, 그 결과는 표 1과 같다.
(1) 전압변화에 따른 전류밀도의 변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V까지 상승시키면서 전류-전압계(Keithley 2400)를 이용하여 단위소자에 흐르는 전류값을 측정하고, 측정된 전류값을 면적으로 나누어 결과를 얻었다.
(2) 전압변화에 따른 휘도변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V까지 상승시키면서 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 이용하여 그 때의 휘도를 측정하여 결과를 얻었다.
(3) 발광효율 측정
상기(1) 및 (2)로부터 측정된 휘도와 전류밀도 및 전압을 이용하여 동일 전류밀도(10 mA/cm2)의 전류 효율(cd/A) 을 계산하였다.
(5) 수명 측정
제조된 유기발광소자에 대해 폴라로닉스 수명측정 시스템을 사용하여 실시예 1 내지 14 및 비교예 1의 소자를 초기휘도(cd/m2)를 750 cd/m2 로 발광시키고 시간경과에 따른 휘도의 감소를 측정하여 초기 휘도 대비 97%로 휘도가 감소된 시점을 T97 수명으로 측정하였다.
| 소자 | 전자수송보조층(중량비) | 발광 효율 (cd/A) |
색좌표 (x, y) |
T97(h) @750nit |
| 실시예1 | A-15:B-10(50:50) | 6.3 | (0.133, 0.150) | 68 |
| 실시예2 | A-15:B-10(70:30) | 6.8 | (0.133, 0.150) | 51 |
| 실시예3 | A-15:B-43(50:50) | 7.4 | (0.132, 0.150) | 43 |
| 실시예4 | A-33:B-158(50:50) | 7.3 | (0.133, 0.151) | 42 |
| 실시예5 | A-33:B-10(50:50) | 6.1 | (0.133, 0.152) | 53 |
| 실시예6 | A-33:B-10(70:30) | 6.4 | (0.135, 0.147) | 64 |
| 실시예7 | A-33:B-43(50:50) | 6.2 | (0.135, 0.151) | 72 |
| 실시예8 | A-33:B-43(70:30) | 6.3 | (0.136, 0.151) | 71 |
| 실시예9 | A-33:B-160(50:50) | 6.4 | (0.133, 0.152) | 71 |
| 실시예10 | A-69:B-43(50:50) | 7.0 | (0.133, 0.149) | 57 |
| 실시예11 | A-69:B-158(50:50) | 6.9 | (0.133, 0.151) | 54 |
| 실시예12 | A-69:B-158(70:30) | 6.9 | (0.134, 0.152) | 45 |
| 실시예13 | A-69:B-170(50:50) | 6.2 | (0.135, 0.150) | 65 |
| 실시예14 | A-69:C-10(50:50) | 6.2 | (0.133, 0.147) | 58 |
| 비교예1 | 사용안함 | 5.8 | (0.135, 0.147) | 25 |
표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 14에 따른 유기발광소자는 비교예 1에 따른 유기발광소자와 각각 비교하여 발광 효율 및 수명 특성이 동시에 개선된 것을 확인할 수 있다.
유기 발광 소자의 제작 -2
실시예
15
ITO (Indium tin oxide)가 1500Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송시킨 다음 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 10분간 세정 한 후 진공 층착기로 기판을 이송하였다. 이렇게 준비된 ITO 투명 전극을 양극으로 사용하여 ITO 기판 상부에 HT13을 진공 증착하여 1400Å 두께의 정공 주입 및 수송층을 형성하였다. 그 위에 청색형광 발광 호스트 및 도판트로 9,10-디(2-나프틸)안트라센(ADN)과 BD01을 5wt%로 도핑하여 진공증착으로 200Å 두께의 발광층을 형성하였다. ADN과 BD01의 구조는 하기에 나타내었다. 그 후 상기 발광층 상부에 합성예 2 및 합성예 4의 화합물을 1:1(wt/wt)로 진공증착하여 50Å 두께의 전자수송보조층을 형성하였다. 상기 전자수송보조층 상부에 트리스(8-히드록시퀴놀린)알루미늄(Alq3)을 진공증착하여 310 Å 두께의 전자수송층을 형성하고 상기 전자수송층 상부에 Liq 15Å과 Al 1200Å을 순차적으로 진공 증착하여 음극을 형성함으로써 유기발광소자를 제작하였다.
상기 유기발광소자는 5층의 유기 박막층을 가지는 구조로 되어 있으며, 구체적으로
ITO/HT13(1400Å)//EML[ADN:BD01 = 95:5wt%](200Å)/화합물B-43:화합물A-33 = 1:1(50 Å)/Alq3(310 Å)/Liq(15Å)/Al(1200Å)의 구조로 제작하였다.
비교예
2
전자수송보조층을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 15와 동일한 방법으로 유기발광 소자를 제조하였다.
평가 2
실시예 15 및 비교예 2 에서 제조된 유기발광소자에 대하여 전압에 따른 전류밀도 변화, 휘도변화 및 발광효율을 "평가 1"의 측정방법과 동일하게 측정하였다.
그 결과는 표 2와 같다.
| 소자 | 전자수송보조층 | 색 좌표(x, y) | T97 수명(h) @750nit |
| 실시예 15 | 화합물A-33:화합물B-43 | (0.133, 0.149) | 200 |
| 비교예 2 | 사용 안함 | (0.133, 0.146) | 120 |
표 2에 따르면, 실시예 15에 따른 유기발광소자는 비교예 2에 따른 유기발광소자와 비교하여 수명이 약 1.7배 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이로부터 전자수송보조층에 의해 유기발광소자의 수명 특성이 개선될 수 있음을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 캐소드 20: 애노드
30: 유기층 31: 전자수송영역
32: 발광층 33: 전자수송보조층
34: 정공수송영역
30: 유기층 31: 전자수송영역
32: 발광층 33: 전자수송보조층
34: 정공수송영역
Claims (18)
- 서로 마주하는 애노드와 캐소드,
상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치하는 발광층,
상기 캐소드와 발광층 사이에 위치하는 전자 수송층, 그리고
상기 전자 수송층과 상기 발광층 사이에 위치하는 전자수송보조층
을 포함하고,
상기 전자수송보조층은 하기 화학식 1로 표현되는 화합물과 하기 화학식 2-I로 표현되는 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
Z는 각각 독립적으로 N, C 또는 CRa이고,
Z 중 적어도 하나는 N 이고,
X는 각각 독립적으로 N, C 또는 CRb이고,
R1 내지 R4, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기 또는 이들의 조합이고,
L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기 또는 치환 또는 비치환된 터페닐렌기이고,
n1 내지 n3는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
n1+n2+n3≥1이고,
여기서 치환은 적어도 하나의 수소가 중수소, C1 내지 C30 알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C2 내지 C30 헤테로아릴기 또는 시아노기로 치환된 것이고,
[화학식 2-I]
상기 화학식 2-I에서,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기이고,
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이고,
R5 내지 R7, R43 및 R44는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C50 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이고,
여기서 치환은 적어도 하나의 수소가 중수소, C1 내지 C30 알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C2 내지 C30 헤테로아릴기 또는 시아노기로 치환된 것이다.
- 제1항에서,
상기 화학식 1로 표현되는 화합물은 하기 화학식 1-I 또는 화학식 1-II로 표현되는 유기 광전자 소자:
[화학식 1-I] [화학식 1-II]
상기 화학식 1-I 또는 1-II에서,
Z는 각각 독립적으로 N, C 또는 CRa이고,
Z 중 적어도 하나는 N 이고,
X는 각각 독립적으로 N 또는 CRb이고,
R1 내지 R4, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기 또는 이들의 조합이고,
L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기 또는 치환 또는 비치환된 터페닐렌기이고,
n1 내지 n3는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
n1+n2+n3≥1이고,
여기서 치환은 적어도 하나의 수소가 중수소, C1 내지 C30 알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C2 내지 C30 헤테로아릴기 또는 시아노기로 치환된 것이다.
- 삭제
- 제1항에서,
상기 화학식 1의 L1은 하기 그룹 1에 나열된 치환 또는 비치환된 기에서 선택된 하나인 유기 광전자 소자:
[그룹 1]
상기 그룹 1에서,
R17 내지 R44는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 시아노기 또는 이들의 조합이다.
- 삭제
- 제1항에서,
상기 화학식 1로 표현되는 화합물은 하기 화학식 1a 내지 1t로 표현되는 화합물 중 하나인 유기 광전자 소자.
[화학식 1a] [화학식 1b]
[화학식 1c] [화학식 1d]
[화학식 1e] [화학식 1f]
[화학식 1g] [화학식 1h]
[화학식 1i] [화학식 1j]
[화학식 1k] [화학식 1l]
[화학식 1m] [화학식 1n]
[화학식 1o] [화학식 1p]
[화학식 1q] [화학식 1r]
[화학식 1s] [화학식 1t]
상기 화학식 1a 내지 1t에서,
Z는 각각 독립적으로 N, C 또는 CRa이고,
Z 중 적어도 하나는 N 이고,
X는 각각 독립적으로 N, C 또는 CRb이고,
R1 내지 R4, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C12 아릴기 또는 이들의 조합이고,
R45 내지 R62 은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 시아노기 또는 이들의 조합이다.
- 제1항에서,
상기 화학식 1의 X 중 질소(N)의 개수는 0 내지 2개인 유기 광전자 소자.
- 제1항에서,
상기 화학식 1로 표현되는 화합물은 하기 그룹 2에 나열된 화합물 중 하나인 유기 광전자 소자.
[그룹 2]
- 삭제
- 제1항에서,
상기 화학식 2-I의 Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기 또는 이들의 조합이고,
여기서 치환은 적어도 하나의 수소가 중수소, C1 내지 C30 알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C2 내지 C30 헤테로아릴기 또는 시아노기로 치환된 것인
유기 광전자 소자.
- 제1항에서,
상기 화학식 2-I의 Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나는 하기 [그룹 3] 또는 [그룹 4]에 나열된 것 중 하나인 유기 광전자 소자:
[그룹 3]
[그룹 4]
- 삭제
- 삭제
- 제1항에서,
상기 화학식 1로 표현되는 화합물과 상기 화학식 2-I로 표현되는 화합물은 1:99 내지 99:1의 중량비로 포함되어 있는 유기 광전자 소자.
- 삭제
- 제1항에서,
상기 전자수송보조층은 상기 전자 수송층과 상기 발광층에 각각 접해있는 유기 광전자 소자.
- 제1항에서,
상기 발광층은 청색 도판트를 포함하고,
상기 전자수송보조층은 상기 발광층에 접해있는
유기 광전자 소자.
- 제1항, 제2항, 제4항, 제6항 내지 제8항, 제10항, 제11항, 제14항, 제16항 및 제17항 중 어느 한 항에 따른 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치.
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