WO2016068585A1 - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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Definitions

  • the present specification relates to an organic electroluminescent device.
  • An organic EL device is an electric device that emits light through electric current by an applied voltage. Tang. Et al., Applied Physics Letters 51, p. 913, 1987] reported good organic electroluminescent devices. In addition, an organic EL device using a polymer material has been developed while using the structure of the organic EL device disclosed in the paper.
  • the core of the prior art as described above is to share the role for the organic electroluminescent device to emit light, that is, charge injection, charge transport, photo-exciter formation and generation of light using different organic material layers.
  • the substrate 1, the first electrode 2, the hole injection layer 3, the hole transport layer 4, the light emitting layer 5, the electron transport layer 6, and the electron injection layer are disclosed.
  • the organic electroluminescent element of the structure subdivided into the organic electroluminescent element or more layer containing the 2nd electrode 8 is used.
  • alkali metal compounds such as LiF, NaF, and LiQ
  • organic materials having a stable structure when electrons are basically used are used in the electron transport layer.
  • materials are used as electron transport layer materials having a band gap larger than the exciton energy of the light emitting layer and having a deep HOMO level to prevent holes from passing through the light emitting layer.
  • an alkali group metal and a metal compound such as Li, Ca, LiF, and LiQ may be formed together with the electron transport layer material.
  • alkali metals and metal compounds have a small amount of each atomic weight or molecular weight, which is easy to move in the device, which also adversely affects the life of the device.
  • the present specification is an anode; Cathode; An emission layer provided between the anode and the cathode; And an electron transport layer provided between the cathode and the light emitting layer.
  • the electron transport layer includes a first electron transport material and a second electron transport material
  • the first electron transport material is an organic material including a monocyclic or polycyclic ring including an N-containing six-membered ring,
  • the second electron transport material is an organic material including a 5-membered heterocyclic ring or cyano group containing at least one hetero atom of N, O, and S,
  • the dipole moment of the second electron transport material is greater than the dipole moment of the first electron transport material.
  • the dipole moment of the first electron transport material is 0 Debye to 3 Debye, and the dipole moment of the second electron transport material is 1 Debye to 7 Debye.
  • the first electron transport material is an organic material including a monocyclic or polycyclic ring including an N-containing six-membered ring.
  • the first electron transport material is an organic material containing pyridine, pyrimidine, or triazine.
  • the second electron transport material is an organic material including a 5-membered heterocycle or cyano group including at least one hetero atom of N, O, and S.
  • the second electron transport material does not include a six-membered heterocycle.
  • the second electron transport material is an organic material including imidazole, oxazole or thiazole.
  • the second electron transport material is an organic material including benzimidazole, benzoxazole or benzothiazole.
  • the first electron transport material and the second electron transport material does not contain a metal element.
  • the first electron transport material and the second electron transport material is an organic material.
  • the first electron transport material and the second electron transport material do not include a metal complex.
  • the first electron transport material and the second electron transport material have a molecular weight of 400 Da to 900 Da, respectively.
  • an electron transport layer between the electron transport layer and the cathode.
  • FIG. 1 shows a substrate 1, an anode 2, a hole injection layer 5, a hole transport layer 6, a light emitting layer 7, an electron transport layer 8, an electron injection layer 9 and a cathode 10.
  • An example of an organic electroluminescent element is shown.
  • the present specification is an anode; Cathode; An emission layer provided between the anode and the cathode; And an electron transport layer provided between the cathode and the light emitting layer, wherein the electron transport layer includes a first electron transport material and a second electron transport material, and the first electron transport material includes an N-containing six-membered ring.
  • An organic material including a monocyclic or polycyclic ring, and the second electron transport material is an organic material including a 5-membered heterocyclic or cyano group including at least one hetero atom of N, O, and S, and the second electron transporting material.
  • An organic electroluminescent device is provided wherein the dipole moment of the material is greater than the dipole moment of the first electron transport material.
  • An organic electroluminescent device is a simple manufacturing process by forming an electron transport layer comprising two types of electron transport material consisting of a first electron transport material and a second electron transport material between the cathode and the light emitting layer It is possible to provide a long life device with improved life characteristics of the device.
  • the first electron transport material and the second electron transport material is an organic material.
  • the first electron transport material is an organic material including a monocyclic or polycyclic ring including an N-containing six-membered ring
  • the second electron transport material includes at least one hetero atom of N, O, and S. It is an organic substance containing a 5-membered heterocycle or cyano group.
  • the first electron transport material and the second electron transport material do not substantially include a metal element or a metal complex.
  • the dipole moment of the second electron transport material is greater than that of the first electron transport material.
  • the dipole moment is a physical quantity representing the degree of polarity in the dipole moment (dipole moment), it can be calculated by the following equation (1).
  • the value of the dipole moment can be obtained.
  • the molecular density can be obtained by calculating charges and dipoles for each atom using a method called Hirshfeld Charge Analysis, and calculating them according to the following formula, and the dipole moment is put into the above equation 1 Obtain Dipole Moment.
  • the dipole moment of the first electron transport material is 0 Debye to 3 Debye
  • the dipole moment of the second electron transport material is 1 Debye to 7 Debye.
  • the first electron transport material having a dipole moment of 0 Debye to 3 Debye has a good effect on the life and can increase the driving voltage.
  • the second electron transport material having a dipole moment larger than the first electron transport material can provide a device having high efficiency at a low driving voltage.
  • the organic electroluminescent device simultaneously includes a first electron transport material having a dipole moment of 0 Debye to 3 Debye and a second electron transport material having a dipole moment of 1 Debye to 7 Debye, thereby providing a low driving voltage.
  • a device having a lifetime characteristic and a high efficiency of the device it is possible to provide a device having a lifetime characteristic and a high efficiency of the device.
  • the compound having a dipole moment of 0 Debye to 3 Debye includes an organic material including a monocyclic or polycyclic ring including an N-containing six-membered ring.
  • Compounds having dipole moments of 1 Debye to 7 Debye include organic compounds containing 5-membered heterocycles or cyano groups including N, O or S.
  • two or more kinds of organic substances having different dipole moment values are included in one organic substance layer.
  • the meaning of "" may mean not only the case where it is included as a core structure in the structure of organic substance, but also when it is included as a substituent.
  • the first electron transport material is an organic material including a monocyclic or polycyclic ring including an N-containing six-membered ring.
  • the N-containing six-membered ring can be represented by the following formula.
  • Adjacent monovalent organic groups may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted aliphatic ring or a substituted or unsubstituted aromatic ring.
  • the first electron transport material is an organic material including pyridine, pyrimidine, or triazine.
  • X 2 is CR 1 .
  • X 4 is CR 1 .
  • X 6 is CR 1 .
  • the first electron transport material may be represented by the following formula (2).
  • At least one of X 1 , X 3 and X 5 is N, and the others are CR 1 ,
  • R 1 and R 11 to R 13 are the same as or different from each other, and are each a monovalent organic group
  • Adjacent monovalent organic groups may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted aliphatic or substituted or unsubstituted aromatic ring.
  • Chemical Formula 2 may be represented by the following Chemical Formula 3.
  • At least one of X 1 , X 3 and X 5 is N, and the others are CR 1 ,
  • R 1 , R 11 , R 12 and R 14 are the same as or different from each other, and are each a monovalent organic group
  • L 1 is a divalent organic group
  • Adjacent monovalent organic groups or adjacent divalent organic groups may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted aliphatic ring or a substituted or unsubstituted aromatic ring.
  • Chemical Formula 2 may be represented by the following Chemical Formula 4.
  • At least one of X 1 , X 3 , X 5 and X 7 to X 9 is N, and the others are CR 1 ,
  • R 1 , R 11 , R 12 , R 15 and R 16 are the same as or different from each other, and are each a monovalent organic group
  • L 11 is the same as or different from each other, is a divalent organic group, and m is an integer of 1 to 3,
  • Adjacent monovalent organic groups or adjacent divalent organic groups may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted aliphatic ring or a substituted or unsubstituted aromatic ring.
  • the second electron transport material is an organic material including a 5-membered heterocycle or cyano group including at least one hetero atom of N, O, and S.
  • the second electron transport material does not include a six-membered heterocycle.
  • the 5-membered hetero ring may be represented by the following Formula 5.
  • Y 1 is NR 21 , O or S
  • Y 2 to Y 5 are the same as or different from each other, and are each N or CR 22 ,
  • R 21 and R 22 are the same as or different from each other, and are each a monovalent organic group
  • Adjacent monovalent organic groups may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted aliphatic ring or a substituted or unsubstituted aromatic ring.
  • the second electron transport material is an organic material including imidazole, oxazole or thiazole.
  • Y 5 is CR 22 .
  • Y 4 is CR 22 .
  • Y 5 and Y 4 are each CR 22 , and R 22 may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted aliphatic ring or a substituted or unsubstituted aromatic ring.
  • Y 5 and Y 4 are each CR 22 , and R 22 may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted aromatic ring.
  • Y 5 and Y 4 are each CR 22 , and R 22 may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted benzene ring.
  • the second electron transport material may be represented by the following formula (6).
  • Y 1 is NR 21 , O or S
  • Y 2 and Y 3 are the same as or different from each other, and are each N or CR 22 ,
  • R 2 , R 21 and R 22 are the same as or different from each other, and are each a monovalent organic group
  • n is an integer from 0 to 4,
  • Adjacent monovalent organic groups may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted aliphatic ring or a substituted or unsubstituted aromatic ring.
  • Y 2 is CR 22 .
  • Chemical Formula 6 may be represented by the following Chemical Formula 7.
  • Y 1 is NR 21 , O or S
  • Y 3 is N or CR 22 ,
  • R 2 , R 3 , R 21 and R 22 are the same as or different from each other, and are each a monovalent organic group
  • n is an integer from 0 to 4,
  • Adjacent monovalent organic groups may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted aliphatic ring or a substituted or unsubstituted aromatic ring.
  • the second electron transport material is an organic material including benzimidazole, benzoxazole or benzothiazole.
  • Y 1 is O.
  • Y 1 is S.
  • Y 1 is NR 21 .
  • Y 3 is N.
  • Chemical Formula 7 may be represented by any one of the following Chemical Formulas 8 to 10.
  • R 2 , R 3 and R 4 are the same as or different from each other and are monovalent organic groups
  • n is an integer from 0 to 4,
  • Adjacent monovalent organic groups may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted aliphatic ring or a substituted or unsubstituted aromatic ring.
  • Chemical Formula 7 may be represented by the following Chemical Formula 11.
  • Y 1 is NR 21 , O or S
  • Y 3 is N or CR 22 ,
  • R 2 , R 5 , R 21 and R 22 are the same as or different from each other, and are each a monovalent organic group
  • n is an integer from 0 to 4,
  • Adjacent monovalent organic groups may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted aliphatic ring or a substituted or unsubstituted aromatic ring.
  • Chemical Formula 7 may be represented by the following Chemical Formula 12.
  • Y 1 and Y 6 are the same as or different from each other, and are each NR 21 , O, or S,
  • Y 3 and Y 7 are the same as or different from each other, and are each N or CR 22 ,
  • R 2 , R 6 , R 21 and R 22 are the same as or different from each other, and are each a monovalent organic group
  • n and q are each an integer of 0 to 4,
  • L 22 is the same as or different from each other, is a divalent organic group, and p is an integer of 1 to 3,
  • Adjacent monovalent organic groups or adjacent divalent organic groups may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted aliphatic ring or a substituted or unsubstituted aromatic ring.
  • Chemical Formula 7 may be represented by the following Chemical Formula 13.
  • R 2 , R 7 and R 8 are the same as or different from each other, and are each a monovalent organic group
  • n, r and s are each an integer of 0 to 4,
  • Adjacent monovalent organic groups may be bonded to each other to form a substituted or unsubstituted aliphatic ring or a substituted or unsubstituted aromatic ring.
  • the compound containing a cyano group as the second electron transport material may be represented by the following formula (14).
  • L 31 is a divalent organic group
  • t is an integer from 0 to 4, when t is 2 or more, L 31 is the same as or different from each other,
  • R 31 is a monovalent organic group.
  • L 31 includes a substituted or unsubstituted anthracene.
  • Chemical Formula 14 may be represented by the following Chemical Formula 15.
  • L 32 and L 33 are divalent organic groups, R 32 and R 33 are monovalent organic groups,
  • x and y are each an integer of 0-4, z is an integer of 0-8, and when x, y or z is 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other.
  • L 32 is a phenylene group.
  • L 33 is a phenylene group.
  • Chemical Formula 15 may be represented by the following Chemical Formula 16.
  • Examples of the organic group in the present specification include hydrogen, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, a cycloalkenyl group, an aryl group, an aralkyl group, and the like.
  • This organic group may contain the bond and substituents other than hydrocarbon groups, such as a hetero atom, in the said organic group.
  • the organic group may be any of linear, branched and cyclic.
  • the monovalent organic group means a monovalent group having one bonding position in an organic compound.
  • a divalent organic group refers to a divalent group having two bonding positions in an organic compound.
  • the organic group may form a cyclic structure, may form a cyclic structure, and may include a hetero atom to form a bond as long as the effects of the invention are not impaired.
  • the bond containing hetero atoms such as an oxygen atom, a nitrogen atom, and a silicon atom, is mentioned.
  • the cyclic structure may include the aforementioned aromatic ring, aliphatic ring, and the like, and may be monocyclic or polycyclic.
  • the monovalent organic group is hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Nitrile group; Nitro group; Hydroxyl group; Carbonyl group; Ester group; Imide group; Amide group; Substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; Substituted or unsubstituted alkoxy group; Substituted or unsubstituted aryloxy group; Substituted or unsubstituted alkylthioxy group; Substituted or unsubstituted arylthioxy group; Substituted or unsubstituted alkyl sulfoxy group; Substituted or unsubstituted aryl sulfoxy group; Substituted or unsubstituted alkenyl group; Substituted or unsubstituted silyl group; Substituted
  • the monovalent organic group may be a substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted aromatic or aliphatic heterocyclic group.
  • the monovalent organic group when the monovalent organic group is substituted, is a substituted or unsubstituted aryl group; And it may be substituted with one or more substituents selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted aromatic or aliphatic heterocyclic group.
  • the monovalent organic group when the monovalent organic group is substituted, is an aryl group; Dialkyl fluorenyl group; Spirobifluorenyl group; Carbazole groups; Benzocarbazole group; And it may be substituted with one or more substituents selected from the group consisting of aromatic or aliphatic heterocyclic group.
  • the monovalent organic group is a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a dialkyl fluorenyl group, a phenanthrenyl group, a spirobifluorenyl group, an anthracenyl group or a C 1-10 It may be an alkyl group, wherein the phenyl group, naphthyl group, biphenyl group, terphenyl group, dialkyl fluorenyl group, phenanthrenyl group, spirobifluorenyl group, anthracenyl group and an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms are phenyl group, naphthyl group, bi Phenyl group, terphenyl group, dialkyl fluorenyl group, phenanthrenyl group, spirobifluorenyl group, anthracenyl group, pyridine
  • the divalent organic group may be a substituted or unsubstituted arylene group; Or a substituted or unsubstituted aromatic or aliphatic divalent heterocyclic group.
  • the divalent organic group when the divalent organic group is substituted, is a substituted or unsubstituted aryl group; And it may be substituted with one or more substituents selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted aromatic or aliphatic heterocyclic group.
  • the divalent organic group when the divalent organic group is substituted, is an aryl group; Dialkyl fluorenyl group; Spirobifluorenyl group; Carbazole groups; Benzocarbazole group; And it may be substituted with one or more substituents selected from the group consisting of aromatic or aliphatic heterocyclic group.
  • the divalent organic group is a phenylene group, naphthylene group, biphenylylene group, terphenylene group, dialkyl fluorenylene group, phenanthrenylene group, spirobifluorenylene group, or Anthracenylene group
  • the phenylene group, naphthylene group, biphenylylene group, terphenylene group, dialkyl fluorenylene group, phenanthrenylene group, spirobifluorenylene group, and anthracenylene group is a phenyl group, naphthyl group , Biphenyl group, terphenyl group, dialkyl fluorenyl group, phenanthrenyl group, spirobifluorenyl group, anthracenyl group, pyridine group, triazine group, quinoline group, carbazole group, benzocarbazole group, benzimidazole group, benzoxa Sub
  • substituted means that a hydrogen atom bonded to a carbon atom of the compound is replaced with another substituent, and the position to be substituted is not limited to a position where the hydrogen atom is substituted, that is, a position where a substituent can be substituted, if two or more substituted , Two or more substituents may be the same or different from each other.
  • substituted or unsubstituted is deuterium; Halogen group; Nitrile group; Nitro group; Imide group; Amide group; Hydroxyl group; Substituted or unsubstituted alkyl group; A substituted or unsubstituted cycloalkyl group; Substituted or unsubstituted alkoxy group; Substituted or unsubstituted alkenyl group; Substituted or unsubstituted amine group; Substituted or unsubstituted aryl group; And it is substituted with one or two or more substituents selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted heterocyclic group, or two or more of the substituents exemplified above are substituted with a substituent, or means that do not have any substituents.
  • a substituent to which two or more substituents are linked may be a biphenyl group. That is, the biphenyl group may be an aryl group or may be interpreted as a substituent to which two phenyl groups are linked.
  • examples of the halogen group include fluorine, chlorine, bromine or iodine.
  • the oxygen of the ester group may be substituted with a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 25 carbon atoms or an aryl group having 6 to 25 carbon atoms. Specifically, it may be a compound of the following structural formula, but is not limited thereto.
  • carbon number of an imide group is not specifically limited, It is preferable that it is C1-C25. Specifically, it may be a compound having a structure as follows, but is not limited thereto.
  • the amide group may be substituted with one or two of the nitrogen of the amide group is hydrogen, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 25 carbon atoms or an aryl group having 6 to 25 carbon atoms. Specifically, it may be a compound of the following structural formula, but is not limited thereto.
  • the alkyl group may be linear or branched chain, carbon number is not particularly limited, but is preferably 1 to 50.
  • Specific examples include methyl, ethyl, propyl, n-propyl, isopropyl, butyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, sec-butyl, 1-methyl-butyl, 1-ethyl-butyl, pentyl, n-pentyl , Isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, hexyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 4-methyl-2-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, 2-ethylbutyl, heptyl, n -Heptyl, 1-methylhexyl, cyclopentylmethyl, cyclohexylmethyl, octyl, n-o
  • the cycloalkyl group is not particularly limited, but preferably 3 to 60 carbon atoms, specifically, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, 3-methylcyclopentyl, 2,3-dimethylcyclopentyl, cyclohexyl, 3-methylcyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, 2,3-dimethylcyclohexyl, 3,4,5-trimethylcyclohexyl, 4-tert-butylcyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, and the like, but are not limited thereto. Do not.
  • the alkoxy group may be linear, branched or cyclic. Although carbon number of an alkoxy group is not specifically limited, It is preferable that it is C1-C20. Specifically, methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, i-propyloxy, n-butoxy, isobutoxy, tert-butoxy, sec-butoxy, n-pentyloxy, neopentyloxy, Isopentyloxy, n-hexyloxy, 3,3-dimethylbutyloxy, 2-ethylbutyloxy, n-octyloxy, n-nonyloxy, n-decyloxy, benzyloxy, p-methylbenzyloxy and the like It may be, but is not limited thereto.
  • the alkenyl group may be linear or branched chain, the carbon number is not particularly limited, but is preferably 2 to 40.
  • Specific examples include vinyl, 1-propenyl, isopropenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 3-methyl-1- Butenyl, 1,3-butadienyl, allyl, 1-phenylvinyl-1-yl, 2-phenylvinyl-1-yl, 2,2-diphenylvinyl-1-yl, 2-phenyl-2- ( Naphthyl-1-yl) vinyl-1-yl, 2,2-bis (diphenyl-1-yl) vinyl-1-yl, stilbenyl group, styrenyl group and the like, but are not limited thereto.
  • the aryl group is a monocyclic aryl group
  • carbon number is not particularly limited, but preferably 6 to 25 carbon atoms.
  • the monocyclic aryl group may be a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, etc., but is not limited thereto.
  • Carbon number is not particularly limited when the aryl group is a polycyclic aryl group. It is preferable that it is C10-24.
  • the polycyclic aryl group may be naphthyl group, anthryl group, phenanthryl group, pyrenyl group, perylenyl group, chrysenyl group, fluorenyl group, etc., but is not limited thereto.
  • the fluorenyl group may be substituted, and adjacent substituents may be bonded to each other to form a ring.
  • the silyl group includes trimethylsilyl group, triethylsilyl group, t-butyldimethylsilyl group, vinyldimethylsilyl group, propyldimethylsilyl group, triphenylsilyl group, diphenylsilyl group, phenylsilyl group, and the like.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the amine group is not particularly limited, but is preferably 1 to 30.
  • Specific examples of the amine group include methylamine group, dimethylamine group, ethylamine group, diethylamine group, phenylamine group, naphthylamine group, biphenylamine group, anthracenylamine group, and 9-methyl-anthracenylamine group.
  • examples of the arylamine group include a substituted or unsubstituted monoarylamine group, a substituted or unsubstituted diarylamine group, or a substituted or unsubstituted triarylamine group.
  • the aryl group in the arylamine group may be a monocyclic aryl group, may be a polycyclic aryl group.
  • the arylamine group including two or more aryl groups may simultaneously include a monocyclic aryl group, a polycyclic aryl group, or a monocyclic aryl group and a polycyclic aryl group.
  • aryl amine group examples include phenylamine, naphthylamine, biphenylamine, anthracenylamine, 3-methyl-phenylamine, 4-methyl-naphthylamine, 2-methyl-biphenylamine, 9-methyl-anthra Cenylamine, diphenyl amine group, phenyl naphthyl amine group, ditolyl amine group, phenyl tolyl amine group, carbazole and triphenyl amine group and the like, but are not limited thereto.
  • examples of the arylphosphine group include a substituted or unsubstituted monoarylphosphine group, a substituted or unsubstituted diarylphosphine group, or a substituted or unsubstituted triarylphosphine group.
  • the aryl group in the arylphosphine group may be a monocyclic aryl group, may be a polycyclic aryl group.
  • the arylphosphine group containing two or more aryl groups may simultaneously include a monocyclic aryl group, a polycyclic aryl group, or a monocyclic aryl group and a polycyclic aryl group.
  • the heterocyclic group includes one or more atoms other than carbon and heteroatoms, and specifically, the heteroatoms may include one or more atoms selected from the group consisting of O, N, Se, and S, and the like.
  • carbon number is not specifically limited, It is preferable that it is C2-C60.
  • heterocyclic group examples include thiophene group, furan group, pyrrole group, imidazole group, thiazole group, oxazole group, oxadiazole group, pyridyl group, bipyridyl group, pyrimidyl group, triazine group, triazole group, acridil group , Pyridazine group, pyrazinyl group, quinolinyl group, quinazoline group, quinoxalinyl group, phthalazinyl group, pyrido pyrimidinyl group, pyrido pyrazinyl group, pyrazino pyrazinyl group, isoquinoline group, indole group , Carbazole group, benzoxazole group, benzoimidazole group, benzothiazole group, benzocarbazole group, benzothiophene group, dibenzothiophene group, benzofuranyl group, phenanthro
  • the aryl group in the aryloxy group, arylthioxy group, aryl sulfoxy group and aralkylamine group is the same as the aryl group described above.
  • the aryloxy group phenoxy, p-tolyloxy, m-tolyloxy, 3,5-dimethyl-phenoxy, 2,4,6-trimethylphenoxy, p-tert-butylphenoxy, 3-biphenyl Oxy, 4-biphenyloxy, 1-naphthyloxy, 2-naphthyloxy, 4-methyl-1-naphthyloxy, 5-methyl-2-naphthyloxy, 1-anthryloxy, 2-anthryl Oxy, 9-anthryloxy, 1-phenanthryloxy, 3-phenanthryloxy, 9-phenanthryloxy, and the like.
  • arylthioxy group examples include a phenylthioxy group, 2-methylphenylthioxy group, and 4-tert-butylphenyl.
  • Thioxy groups and the like, and aryl sulfoxy groups include, but are not limited to, benzene sulfoxy groups and p-toluene sulfoxy groups.
  • the alkyl group in the alkyl thioxy group and the alkyl sulfoxy group is the same as the example of the alkyl group mentioned above.
  • the alkyl thioxy group includes a methyl thioxy group, an ethyl thioxy group, a tert-butyl thioxy group, a hexyl thioxy group, an octyl thioxy group
  • the alkyl sulfoxy group includes mesyl, ethyl sulfoxy, propyl sulfoxy and butyl sulfoxy Etc., but is not limited thereto.
  • the first electron transport material may be selected from one or two or more of the organic material represented by the formulas cp6-1 to cp6-24.
  • the second electron transport material may be selected from one or two or more of the organic material represented by the formulas cp7-1 to cp7-21.
  • the dipole moment values of some of the compounds are as follows.
  • the first electron transport material and the second electron transport material have a molecular weight of 400 Da to 900 Da, respectively.
  • the first electron transport material and the second electron transport material in the electron transport layer may be used in a volume ratio of 1:99 to 99: 1.
  • the first electron transport material and the second electron transport material in the electron transport layer may be used in a volume ratio of 1: 9 to 9: 1.
  • the first electron transport material and the second electron transport material are 1: 9, 2: 8, 3: 7, 4: 6, 5: 5, 6: 4, 7: 3, 8: 2, Or in a volume ratio of 9: 1.
  • the first electron transport material and the second electron transport material in the electron transport layer may be used in a volume ratio of 1: 9 to 5: 5.
  • the second electron transport material according to the exemplary embodiment of the present specification has better electron injection and / or electron transport characteristics than the first electron transport material. However, even when the electron injection and electron transport characteristics are excellent, the hole and the electron are balanced, that is, the closer the ratio of the electron and the hole to 1, the generation of excitons increases, thereby maximizing the efficiency characteristics of the device.
  • the amount of electrons transferred to the light emitting layer is required to adjust the amount of electrons transferred to the light emitting layer, which may be performed by adjusting the ratio of the first electron transport material and the second electron transport material as described above. Therefore, in the case of having a volume ratio of the first electron transport material and the second electron transport material according to an exemplary embodiment of the present specification, the amount of electrons transferred from the electron transport layer to the light emitting layer is appropriately adjusted to improve the high luminous efficiency of the device. You can expect
  • the organic electroluminescent device further comprises an electron injection layer provided between the electron transport layer and the cathode.
  • the organic electroluminescent device of the present specification may further include one or more organic material layers between the anode and the light emitting layer.
  • the organic electroluminescent device of the present specification may further include one or more organic material layers between the light emitting layer and the electron transport layer and / or between the electron transport layer and the cathode.
  • the organic EL device of the present specification may have a structure including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer and the like as an organic material layer.
  • the structure of the organic electroluminescent device is not limited thereto and may include a smaller number of organic layers. Although one example is illustrated in FIG. 1, the present invention is not limited thereto, and the organic EL device may include a smaller number of organic layers or may further include additional organic layers.
  • the organic EL device may be an organic EL device having a structure in which an anode, an organic material layer, and a cathode are sequentially stacked on a substrate.
  • the organic electroluminescent device may be an organic electroluminescent device of an inverted type in which a cathode, one or more organic material layers, and an anode are sequentially stacked on a substrate.
  • the organic light emitting device of the present specification may be manufactured by materials and methods known in the art, except that the electron transport layer of the organic material layer includes the first electron transport material and the second electron transport material.
  • the electron transport layer may contain additional compounds in addition to the two kinds.
  • the organic EL device of the present specification may be manufactured by sequentially stacking a first electrode, an organic material layer, and a second electrode on a substrate.
  • the anode is formed by depositing a metal or conductive metal oxide or an alloy thereof on the substrate by using a physical vapor deposition (PVD) method such as sputtering or e-beam evaporation.
  • PVD physical vapor deposition
  • an organic material layer including a hole injection layer, a hole transporting layer, a light emitting layer, and an electron transporting layer thereon, and then depositing a material that can be used as a cathode thereon.
  • an organic EL device may be manufactured by sequentially depositing a cathode material, an organic material layer, and an anode material on a substrate.
  • the organic material layer may be formed by a solution coating method as well as a vacuum deposition method in the manufacture of the organic EL device.
  • the solution coating method means spin coating, dip coating, doctor blading, inkjet printing, screen printing, spray method, roll coating, etc., but is not limited thereto.
  • the first electrode is a cathode
  • the second electrode is an anode
  • the first electrode is an anode
  • the second electrode is a cathode
  • the substrate may be selected in consideration of optical and physical properties as needed.
  • the substrate is preferably transparent.
  • the substrate may be a hard material, but may be made of a flexible material such as plastic.
  • the substrate may be made of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polypropylene (PP), polyimide (PI), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyoxymethylene (POM), and AS resin ( acrylonitrile styrene copolymer), ABS resin (acrylonitrile butadiene styrene copolymer), TAC (Triacetyl cellulose) and PAR (polyarylate) and the like, but are not limited thereto.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PP polypropylene
  • PI polyimide
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • POM polyoxymethylene
  • AS resin acrylonitrile styrene copolymer
  • ABS resin acrylonitrile butadiene styrene copolymer
  • TAC Triacetyl cellulose
  • PAR polyarylate
  • the cathode material is generally a material having a small work function to facilitate electron injection into the organic material layer.
  • Specific examples of the cathode materials include metals such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin and lead or alloys thereof; Multilayer structure materials such as LiF / Al or LiO 2 / Al, and the like, but are not limited thereto.
  • anode material a material having a large work function is generally preferred to facilitate hole injection into the organic material layer.
  • anode materials that can be used herein include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, gold or alloys thereof; Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO); ZnO: Al or SnO 2 : Combination of metals and oxides such as Sb; Conductive polymers such as poly (3-methylthiophene), poly [3,4- (ethylene-1,2-dioxy) thiophene] (PEDOT), polypyrrole and polyaniline, and the like, but are not limited thereto.
  • the hole transport layer is a layer that receives holes from the hole injection layer and transports holes to the light emitting layer.
  • the hole transport material is a material capable of transporting holes from the anode or the hole injection layer to the light emitting layer.
  • the material is suitable. Specific examples thereof include an arylamine-based organic material, a conductive polymer, and a block copolymer having a conjugated portion and a non-conjugated portion together, but are not limited thereto.
  • the hole injection layer is a layer for injecting holes from the electrode, and has a capability of transporting holes to the hole injection material, has an effect of hole injection at the anode, excellent hole injection effect to the light emitting layer or the light emitting material, and produced in the light emitting layer
  • the compound which prevents the excitons from moving to the electron injection layer or the electron injection material, and is excellent in thin film formation ability is preferable.
  • the hole injection material preferably has a higher occupied molecular orbital (HOMO) between the work function of the anode material and the HOMO of the surrounding organic material layer.
  • the hole injection material examples include metal porphyrin, oligothiophene, arylamine-based organics, phthalocyanine derivatives, hexanitrile hexaazatriphenylene-based organics, quinacridone-based organics, Perylene-based organic material, anthraquinone and polyaniline and polythiophene-based conductive polymers, but are not limited thereto.
  • the light emitting material is a material capable of emitting light in the visible region by transporting and combining holes and electrons from the hole transport layer and the electron transport layer, respectively, and a material having good quantum efficiency with respect to fluorescence or phosphorescence is preferable.
  • Specific examples thereof include 8-hydroxyquinoline aluminum complex (Alq 3 ); Carbazole series compounds; Dimerized styryl compounds; BAlq; 10-hydroxybenzoquinoline-metal compound; Benzoxazole, benzthiazole and benzimidazole series compounds; Poly (p-phenylenevinylene) (PPV) -based polymers; Spiro compounds; Polyfluorene, rubrene and the like, but are not limited thereto.
  • the light emitting layer may include a host material and a dopant material.
  • the host material is a condensed aromatic ring derivative or a heterocyclic containing compound.
  • the condensed aromatic ring derivatives include anthracene derivatives, pyrene derivatives, naphthalene derivatives, pentacene derivatives, phenanthrene compounds, and fluoranthene compounds
  • the heterocyclic containing compounds include carbazole derivatives, dibenzofuran derivatives and ladder types. Furan compounds, pyrimidine derivatives, and the like, but are not limited thereto.
  • Dopant materials include aromatic amine derivatives, styrylamine compounds, boron complexes, fluoranthene compounds, metal complexes, and the like.
  • the aromatic amine derivatives include condensed aromatic ring derivatives having a substituted or unsubstituted arylamino group, and include pyrene, anthracene, chrysene, and periplanthene having an arylamino group, and a styrylamine compound may be substituted or unsubstituted.
  • At least one arylvinyl group is substituted with the substituted arylamine, and one or two or more substituents selected from the group consisting of an aryl group, a silyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group and an arylamino group are substituted or unsubstituted.
  • substituents selected from the group consisting of an aryl group, a silyl group, an alkyl group, a cycloalkyl group and an arylamino group are substituted or unsubstituted.
  • the metal complex includes, but is not limited to, an iridium complex, a platinum complex, and the like.
  • the electron injection layer is a layer that injects electrons from an electrode, has an ability to transport electrons, has an electron injection effect from a cathode, an electron injection effect with respect to a light emitting layer or a light emitting material, and hole injection of excitons generated in the light emitting layer
  • the compound which prevents the movement to a layer and is excellent in thin film formation ability is preferable.
  • fluorenone anthraquinodimethane, diphenoquinone, thiopyran dioxide, oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, perylenetetracarboxylic acid, preorenylidene methane, anthrone and the like and derivatives thereof, metal Complex compounds, nitrogen-containing five-membered ring derivatives, and the like, but are not limited thereto.
  • a transparent electrode (Indium Tin Oxide) was deposited to a thickness of 100 nm using a hole injection electrode on a glass substrate, and oxygen plasma treatment was performed for 30 sec at 80 w at 30 mtorr pressure.
  • [Cp1] was deposited to a thickness of 30 nm by applying heat in a vacuum.
  • [Cp2] was deposited to a thickness of 800 nm as a hole injection and transport layer thereon.
  • [Cp3] was deposited to a thickness of 200 nm on the hole transport layer.
  • [Cp4] was deposited to a thickness of 20 nm with a light emitting layer and 4% doped with [cp5] by volume with a light emitting dopant.
  • An organic light emitting device was fabricated by depositing [cp6-22] at a thickness of 30 nm, depositing LiF at a thickness of 1 nm with an electron injection layer thereon, and depositing aluminum (Al) at a thickness of 150 nm with an electron injection electrode thereon. It was.
  • the dipole moments of the compounds A-1, A-2 and B-1 to B-3 are shown in Table 5 below.
  • the dipole moment values of the compounds B-1 to B-3 corresponding to the first electron transport material including the N-containing six-membered ring as in Comparative Examples 3-1 to 3-4 are N
  • the dipole moment value of the compounds A-1 and A-2 corresponding to the second electron transport material including a five-membered heterocycle including at least one hetero element of O and S is described in Table 4 of the present invention
  • Table 4 the dipole moment value of the compounds A-1 and A-2 corresponding to the second electron transport material including a five-membered heterocycle including at least one hetero element of O and S
  • the dipole moment value of the second electron transport material including a 5-membered heterocycle or cyano group including at least one hetero atom of N, O, and S is an N-containing 6-membered ring.
  • the transport capacity of the electron transport layer containing the first electron transport material and the second electron transport material is increased, Low driving voltage and high efficiency can be expected.

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Abstract

본 명세서의 일 실시상태는 애노드; 캐소드; 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비된 발광층; 및 상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 구비된 전자수송층을 포함하고, 상기 전자수송층은 제1 전자수송물질 및 제2 전자수송물질을 포함하며, 상기 제1 전자수송물질은 N 함유 6원 고리를 포함하는 단환 또는 다환의 고리를 포함하는 유기물이고, 상기 제2 전자수송물질은 N, O 및 S 중 적어도 하나의 이종원소를 포함하는 5원 헤테로고리 또는 시아노기를 포함하는 유기물이며, 상기 제2 전자수송물질의 쌍극자 모멘트(dipole moment)가 상기 제1 전자수송물질의 쌍극자 모멘트에 비하여 더 큰 것인 유기 전계 발광 소자를 제공한다.

Description

유기 전계 발광 소자
본 명세서는 2014년 10월 27일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2014-0146402호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자는 가해진 전압에 의해서 전류를 통하여 빛을 내는 전기소자이다. Tang. 등은 논문[Applied Physics Letters 51, p. 913, 1987]에서 좋은 특성의 유기 전계 발광 소자를 보고하였다. 또한, 상기 논문에 개시된 유기 전계 발광 소자의 구조를 이용하면서 고분자 물질을 이용한 유기 전계 발광 소자도 개발된 바 있다.
상기와 같은 선행 기술의 핵심은 유기 전계 발광 소자가 빛을 내기 위한 과정, 즉 전하 주입, 전하 수송, 광 여기자 형성 및 빛의 발생들을 각각 다른 유기물층을 이용하여 역할 분담을 시키는 것이다. 그리하여, 최근에는 도 1에 개시되어 있는 바와 같이 기판(1) 제 1 전극(2), 정공주입층(3), 정공수송층(4), 발광층(5), 전자수송층(6), 전자주입층(7), 및 제 2 전극(8)을 포함하는 유기 전계 발광 소자 또는 그 이상의 층으로 세분화된 구조의 유기 전계 발광 소자가 사용되고 있다.
한편으로 제2 전극에서 발광층까지 전자의 이동을 원할히 하기 위해서 전자 주입 및 수송층에 다양한 소자 제작 구조를 사용하고 있다.
예로서, 전자주입층 재료로는 LiF, NaF, LiQ 등의 알카리족 금속화합물을 많이 사용하고 있으며, 전자수송층에는 기본적으로 전자가 이동할 때 안정적인 구조를 가지는 유기물질이 많이 사용되고 있다. 보다 좋은 소자효율을 실현하기 위해서, 전자수송층 재료로서 발광층의 여기자(exiton) 에너지 보다 큰 밴드갭(Band gap)을 가지며 발광층에서 넘어 오는 정공을 막을 수 있게 깊은 HOMO Level을 가지는 물질들이 많이 쓰인다.
또한, 전자수송층의 전자 주입 특성을 향상시키기 위해서 Li, Ca, LiF, LiQ 등의 알카리족 금속 및 금속화합물을 전자수송층 물질과 같이 층을 형성하기도 한다.
하지만, 이러한 알카리족 금속 및 금속화합물은 각각의 원자량 또는 분자량이 작아서 쉽게 소자 내에서 이동할 여지가 있고, 이는 또한 소자의 수명에 있어서 나쁜 영향을 주게 된다.
[선행기술문헌]
[비특허문헌]
Applied Physics Letters 51, p. 913, 1987
전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 유기 전계 발광 소자의 전자 주입 특성을 향상시키면서도, 소자 수명을 열화시키지 않는 기술의 개발이 필요하다.
본 명세서는 애노드; 캐소드; 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비된 발광층; 및 상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 구비된 전자수송층을 포함하고,
상기 전자수송층은 제1 전자수송물질 및 제2 전자수송물질을 포함하며,
상기 제1 전자수송물질은 N 함유 6원 고리를 포함하는 단환 또는 다환의 고리를 포함하는 유기물이고,
상기 제2 전자수송물질은 N, O 및 S 중 적어도 하나의 이종원소를 포함하는 5원 헤테로고리 또는 시아노기를 포함하는 유기물이며,
상기 제2 전자수송물질의 쌍극자 모멘트(dipole moment)가 상기 제1 전자수송물질의 쌍극자 모멘트에 비하여 더 큰 것인 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 전자수송물질의 쌍극자 모멘트는 0 Debye 내지 3 Debye 이고, 상기 제2 전자수송 물질의 쌍극자 모멘트는 1 Debye 내지 7 Debye이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 전자수송물질은 N 함유 6원 고리를 포함하는 단환 또는 다환의 고리를 포함하는 유기물이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 전자수송물질은 피리딘, 피리미딘, 또는 트리아진을 포함하는 유기물이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제2 전자수송물질은 N, O 및 S 중 적어도 하나의 이종원소를 포함하는 5원 헤테로고리 또는 시아노기를 포함하는 유기물이다. 상기 제2 전자수송물질은 6원 헤테로고리를 포함하지 않는다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제2 전자수송물질은 이미다졸, 옥사졸 또는 티아졸을 포함하는 유기물이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제2 전자수송물질은 벤즈이미다졸, 벤즈옥사졸 또는 벤조티아졸을 포함하는 유기물이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 전자수송물질 및 상기 제2 전자수송물질은 금속 원소를 포함하지 아니한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 전자수송물질 및 상기 제2 전자수송물질은 유기물이다. 상기 제1 전자수송물질 및 상기 제2 전자수송물질은 금속 착체를 포함하지 아니한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 전자수송물질 및 상기 제2 전자수송물질은 각각 분자량이 400 Da 내지 900 Da이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면 상기 전자수송층과 상기 캐소드 사이에 전자수송층을 더 포함한다.
본 명세서에 기재된 실시상태들에 따르면, 고효율 및/또는 장수명 특성을 갖고, 제작공정이 단순한 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 기판(1), 애노드(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(7), 전자수송층(8), 전자주입층(9) 및 캐소드(10)로 이루어진 유기 전계 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
[부호의 설명]
(1): 기판
(2): 애노드
(5): 정공주입층
(6): 정공수송층
(7): 발광층
(8): 전자수송층
(9): 전자주입층
(10): 캐소드
이하에서 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 명세서는 애노드; 캐소드; 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비된 발광층; 및 상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 구비된 전자수송층을 포함하고, 상기 전자수송층은 제1 전자수송물질 및 제2 전자수송물질을 포함하며, 상기 제1 전자수송물질은 N 함유 6원 고리를 포함하는 단환 또는 다환의 고리를 포함하는 유기물이고, 상기 제2 전자수송물질은 N, O 및 S 중 적어도 하나의 이종원소를 포함하는 5원 헤테로고리 또는 시아노기를 포함하는 유기물이며, 상기 제2 전자수송물질의 쌍극자 모멘트(dipole moment)가 상기 제1 전자수송물질의 쌍극자 모멘트에 비하여 더 큰 것인 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 전계 발광 소자는 캐소드와 발광층 사이에 제1 전자수송물질과 제2 전자수송물질로 구성된 2종의 전자수송물질을 포함하는 전자수송층을 형성함으로써, 간단한 제조 공정으로 소자의 수명 특성이 향상된 장수명의 소자를 제공할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 전자수송물질 및 상기 제2 전자수송물질은 유기물이다. 구체적으로, 상기 제1 전자수송물질은 N 함유 6원 고리를 포함하는 단환 또는 다환의 고리를 포함하는 유기물이고, 상기 제2 전자수송물질은 N, O 및 S 중 적어도 하나의 이종원소를 포함하는 5원 헤테로고리 또는 시아노기를 포함하는 유기물이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전자수송물질 및 상기 제2 전자수송물질은 금속 원소 또는 금속 착체를 실질적으로 포함하지 아니한다. 이에 의하여, 금속 원소 또는 금속 착체가 소자의 수명을 열화시키는 문제를 방지할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 전계 발광 소자는 상기 제2 전자수송물질의 쌍극자 모멘트(dipole moment)가 상기 제1 전자수송물질의 쌍극자 모멘트에 비하여 더 크다.
본 명세서에 있어서, 상기 쌍극자 모멘트는 본 명세서에서 쌍극자 모멘트(dipole moment)는 극성의 정도를 나타내는 물리량으로서, 하기 수학식 1로 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000001
상기의 수학식 1에서 분자 밀도(Molecular density)를 계산으로 구하여, 쌍극자 모멘트의 값을 얻을 수 있다. 예컨대, 분자 밀도는 Hirshfeld Charge Analysis라는 방법을 사용하여 각 원자별 전하(Charge) 및 쌍극자(Dipole)를 구하고, 하기 식에 따라 계산하여 얻을 수 있으며, 그 계산 결과를 상기 수학식 1에 넣어 쌍극자 모멘트(Dipole Moment)를 구할 수 있다.
Figure PCTKR2015011393-appb-I000002
쌍극자 모멘트의 계산은 Hirshfeld Charge Analysis 의 논문" F. L. Hirshfeld (1977). "Bonded Atom Fragments for Describing Molecular Charge Densities". Theoret. Chim. Acta (Berl.) 44: 129-138." 을 참고할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전자수송물질의 쌍극자 모멘트는 0 Debye 내지 3 Debye 이고, 상기 제2 전자수송물질의 쌍극자 모멘트가 1 Debye 내지 7 Debye 이다. 쌍극자 모멘트가 0 Debye 내지 3 Debye 인 제1 전자수송물질은 수명에 좋은 영향을 주는 한편, 구동전압을 상승시킬 수 있다. 반면, 쌍극자 모멘트가 제1 전자수송물질보다 큰 제2 전자수송물질은 낮은 구동전압에서 효율이 우수한 소자를 제공할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 전계 발광 소자는 쌍극자 모멘트가 0 Debye 내지 3 Debye 인 제1 전자수송물질 및 쌍극자 모멘트가 1 Debye 내지 7 Debye인 제2 전자수송물질을 동시에 포함함으로써, 낮은 구동전압, 소자의 수명특성 및 높은 효율의 소자를 제공할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 쌍극자 모멘트가 0 Debye 내지 3 Debye 인 화합물로는 N 함유 6원 고리를 포함하는 단환 또는 다환의 고리를 포함하는 유기물이 있다. 쌍극자 모멘트가 1 Debye 내지 7 Debye인 화합물로는 N, O 또는 S를 포함하는 5원 헤테로고리 또는 시아노기를 포함하는 유기물이 있다. 본 실시상태에서는, 상기와 같이, 서로 다른 쌍극자 모멘트 값을 갖는 2종 이상의 유기물을 하나의 유기물층 내에 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에서 상기 "N 함유 6원 고리를 포함하는 단환 또는 다환의 고리를 포함하는 유기물" 또는 "N, O 및 S 중 적어도 하나의 이종원소를 포함하는 5원 헤테로고리 또는 시아노기를 포함하는 유기물"의 의미는 유기물의 구조 내에서 코어 구조로 포함되는 경우뿐만 아니라, 치환기로서 포함되는 경우도 의미할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 전자수송물질은 N 함유 6원 고리를 포함하는 단환 또는 다환의 고리를 포함하는 유기물이다. N 함유 6원 고리는 하기 화학식으로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000003
상기 화학식에 있어서,
X1 내지 X6 중 1 내지 3개는 N이고,
나머지는 CR1이며, R1은 1가 유기기이고,
인접한 1가 유기기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족고리 또는 치환 또는 비치환된 방향족고리를 형성할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 전자수송물질은 피리딘, 피리미딘, 또는 트리아진을 포함하는 유기물이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X2는 CR1이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 X4는 CR1이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 X6은 CR1이다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 전자수송물질은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000004
상기 화학식 2에 있어서,
X1, X3 및 X5 중 적어도 하나는 N이고, 나머지는 CR1이며,
R1 및 R11 내지 R13은 서로 같거나 상이하고, 각각 1가 유기기이며,
인접한 1가 유기기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 또는 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 형성할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000005
상기 화학식 3에 있어서,
X1, X3 및 X5 중 적어도 하나는 N이고, 나머지는 CR1이며,
R1, R11, R12 및 R14은 서로 같거나 상이하고, 각각 1가 유기기이며,
L1은 2가의 유기기이고,
인접한 1가 유기기 또는 인접한 2가 유기기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족고리 또는 치환 또는 비치환된 방향족고리를 형성할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2는 하기 화학식 4로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000006
상기 화학식 4에 있어서,
X1, X3, X5 및 X7 내지 X9 중 적어도 하나는 N이고, 나머지는 CR1이며,
R1, R11, R12, R15 및 R16은 서로 같거나 상이하고, 각각 1가 유기기이며,
L11은 서로 같거나 상이하고, 각각 2가의 유기기이고, m은 1 내지 3의 정수이며,
인접한 1가 유기기 또는 인접한 2가 유기기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족고리 또는 치환 또는 비치환된 방향족고리를 형성할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제2 전자수송물질은 N, O 및 S 중 적어도 하나의 이종원소를 포함하는 5원 헤테로고리 또는 시아노기를 포함하는 유기물이다. 상기 제2 전자수송물질은 6원 헤테로고리를 포함하지 않는다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 5원 헤테로고리는 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000007
상기 화학식 5에 있어서,
Y1은 NR21, O 또는 S이고,
Y2 내지 Y5는 서로 같거나 상이하고, 각각 N 또는 CR22이며,
R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 1가 유기기이고,
인접한 1가 유기기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족고리 또는 치환 또는 비치환된 방향족고리를 형성할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제2 전자수송물질은 이미다졸, 옥사졸 또는 티아졸을 포함하는 유기물이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Y5는 CR22이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 Y4는 CR22이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Y5 및 Y4는 각각 CR22이고, 상기 R22는 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 지방족고리 또는 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Y5 및 Y4는 각각 CR22이고, 상기 R22는 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 방향족 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Y5 및 Y4는 각각 CR22이고, 상기 R22는 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 형성할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제2 전자수송물질은 하기 화학식 6으로 표시될 수 있다.
[화학식 6]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000008
상기 화학식 6에 있어서,
Y1은 NR21, O 또는 S이고,
Y2 및 Y3는 서로 같거나 상이하고, 각각 N 또는 CR22이며,
R2, R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 1가 유기기이며,
n은 0 내지 4의 정수이고,
인접한 1가 유기기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족고리 또는 치환 또는 비치환된 방향족고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Y2는 CR22이다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 6은 하기 화학식 7로 표시될 수 있다.
[화학식 7]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000009
상기 화학식 7에 있어서,
Y1은 NR21, O 또는 S이고,
Y3는 N 또는 CR22이며,
R2, R3, R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 1가 유기기이며,
n은 0 내지 4의 정수이고,
인접한 1가 유기기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족고리 또는 치환 또는 비치환된 방향족고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제2 전자수송물질은 벤즈이미다졸, 벤즈옥사졸 또는 벤조티아졸을 포함하는 유기물이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 Y1은 O이다.
또 다른 실시상태에 있어서, 상기 Y1은 S이다.
또 다른 실시상태에 있어서, Y1은 NR21이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Y3는 N이다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 7은 하기 화학식 8 내지 10 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 8]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000010
[화학식 9]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000011
[화학식 10]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000012
상기 화학식 8 내지 10에 있어서,
R2, R3 및 R4는 서로 같거나 상이하고 각각 1가 유기기이며,
n은 0 내지 4의 정수이고,
인접한 1가 유기기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족고리 또는 치환 또는 비치환된 방향족고리를 형성할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 7은 하기 화학식 11로 표시될 수 있다.
[화학식 11]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000013
상기 화학식 11에 있어서,
Y1은 NR21, O 또는 S이고,
Y3는 N 또는 CR22이며,
R2, R5, R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 1가 유기기이며,
n은 0 내지 4의 정수이고,
인접한 1가 유기기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족고리 또는 치환 또는 비치환된 방향족고리를 형성할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 7은 하기 화학식 12로 표시될 수 있다.
[화학식 12]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000014
상기 화학식 12에 있어서,
Y1 및 Y6는 서로 같거나 상이하고, 각각 NR21, O 또는 S이며,
Y3 및 Y7은 서로 같거나 상이하고, 각각 N 또는 CR22이며,
R2, R6, R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 1가 유기기이며,
n 및 q는 각각 0 내지 4의 정수이고,
L22는 서로 같거나 상이하고, 각각 2가의 유기기이고, p는 1 내지 3의 정수이며,
인접한 1가 유기기 또는 인접한 2가 유기기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족고리 또는 치환 또는 비치환된 방향족고리를 형성할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 7은 하기 화학식 13으로 표시될 수 있다.
[화학식 13]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000015
상기 화학식 13에 있어서,
R2, R7 및 R8은 서로 같거나 상이하고 각각 1가 유기기이며,
n, r 및 s는 각각 0 내지 4의 정수이고,
인접한 1가 유기기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족고리 또는 치환 또는 비치환된 방향족고리를 형성할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제2 전자수송물질로서 시아노기를 포함하는 화합물은 하기 화학식 14로 표시될 수 있다.
[화학식 14]
CN-(L31)t-R31
상기 화학식 14에 있어서,
L31은 2가 유기기이고, t는 0 내지 4의 정수이며, t가 2 이상인 경우 L31은 서로 같거나 상이하고,
R31은 1가 유기기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L31은 치환 또는 비치환된 안트라센을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 14는 하기 화학식 15로 표시될 수 있다.
[화학식 15]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000016
상기 화학식 15에 있어서,
L32 및 L33은 2가 유기기이고, R32 및 R33은 1가 유기기이며,
x 및 y는 각각 0 내지 4의 정수이며, z는 0 내지 8의 정수이고, x, y 또는 z가 2 이상인 경우 괄호내의 구조는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L32는 페닐렌기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, L33은 페닐렌기이다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 15는 하기 화학식 16으로 표시될 수 있다.
[화학식 16]
Figure PCTKR2015011393-appb-I000017
상기 화학식 16에 있어서,
z, R32 및 R33은 화학식 15에서 정의한 바와 같다.
본 명세서에서 유기기로는 수소, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 시클로알케닐기, 아릴기, 아랄킬기 등을 들 수 있다. 이 유기기는 상기 유기기 중에 헤테로 원자 등의 탄화수소기 이외의 결합이나 치환기를 포함하고 있어도 된다. 또한, 상기 유기기는 직쇄상, 분기쇄상, 환상 중 어느 것이어도 된다.
본 명세서에서 1가의 유기기란 유기 화합물에 결합 위치가 1개 있는 1가기를 의미한다.
본 명세서에서 2가의 유기기란 유기 화합물에 결합 위치가 2개 있는 2가기를 의미한다.
또한, 상기 유기기는 환상구조를 형성할 수도 있으며, 환상 구조를 형성할 수도 있으며, 발명의 효과가 손상되지 않는 한 헤테로 원자를 포함하여 결합을 형성할 수 있다. 구체적으로 산소 원자, 질소 원자, 규소 원자 등의 헤테로 원자를 포함하는 결합을 들 수 있다. 구체예로는, 시아노 결합, 에테르 결합, 티오에테르 결합, 카르보닐 결합, 티오카르보닐 결합, 에스테르 결합, 아미드 결합, 우레탄 결합, 이미노 결합(-N=C(-A)-, -C(=NA)-: A은 수소 원자 또는 유기기를 나타낸다), 카보네이트 결합, 설포닐 결합, 설피닐 결합, 아조 결합 등을 들 수 있으며, 이를 한정하지 않는다.
상기 환상 구조로는 전술한 방향족 고리, 지방족고리 등이 있을 수 있으며, 단환 또는 다환일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 16에 있어서, 1가의 유기기는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카르보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아마이드기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 방향족 또는 지방족의 헤테로고리기이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 16에 있어서, 1가의 유기기는 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 방향족 또는 지방족의 헤테로고리기이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 1가의 유기기가 치환되는 경우, 상기 1가의 유기기는 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 방향족 또는 지방족의 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 1가의 유기기가 치환되는 경우, 상기 1가의 유기기는 아릴기; 디알킬플루오레닐기; 스피로비플루오레닐기; 카바졸기; 벤조카바졸기; 및 방향족 또는 지방족의 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 1가의 유기기는 페닐기, 나프틸기, 바이페닐기, 터페닐기, 디알킬플루오레닐기, 페난트레닐기, 스피로비플루오레닐기, 안트라세닐기 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기일 수 있고, 상기 페닐기, 나프틸기, 바이페닐기, 터페닐기, 디알킬플루오레닐기, 페난트레닐기, 스피로비플루오레닐기, 안트라세닐기 및 탄소수 1 내지 10의 알킬기는 페닐기, 나프틸기, 바이페닐기, 터페닐기, 디알킬플루오레닐기, 페난트레닐기, 스피로비플루오레닐기, 안트라세닐기, 피리딘기, 트리아진기, 퀴놀린기, 카바졸기, 벤조카바졸기, 벤즈이미다졸기, 벤즈옥사졸기, 벤조티아졸기, 스피로플루오렌인돌로아크리딘기 및 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되거나, 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환된다.
일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1 내지 16에 있어서, 2가의 유기기는 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 방향족 또는 지방족의 2가 헤테로고리기이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 2가의 유기기가 치환되는 경우, 상기 2가의 유기기는 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 방향족 또는 지방족의 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 2가의 유기기가 치환되는 경우, 상기 2가의 유기기는 아릴기; 디알킬플루오레닐기; 스피로비플루오레닐기; 카바졸기; 벤조카바졸기; 및 방향족 또는 지방족의 헤테로고리기로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 치환기로 치환될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 2가의 유기기는 페닐렌기, 나프틸렌기, 바이페닐릴렌기, 터페닐렌기, 디알킬플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 스피로비플루오레닐렌기, 또는 안트라세닐렌기이고, 상기 페닐렌기, 나프틸렌기, 바이페닐릴렌기, 터페닐렌기, 디알킬플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 스피로비플루오레닐렌기, 및 안트라세닐렌기는 페닐기, 나프틸기, 바이페닐기, 터페닐기, 디알킬플루오레닐기, 페난트레닐기, 스피로비플루오레닐기, 안트라세닐기, 피리딘기, 트리아진기, 퀴놀린기, 카바졸기, 벤조카바졸기, 벤즈이미다졸기, 벤즈옥사졸기, 벤조티아졸기, 스피로플루오렌인돌로아크리딘기 및 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되거나, 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환된다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2015011393-appb-I000018
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2015011393-appb-I000019
본 명세서에 있어서, 아미드기는 아마이드기의 질소가 수소, 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 1 또는 2 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2015011393-appb-I000020
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 50인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 24인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure PCTKR2015011393-appb-I000021
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴아민기의 예로는치환 또는 비치환된 모노아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴아민기가 있다. 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 아릴기가 2 이상을 포함하는 아릴아민기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다.
아릴 아민기의 구체적인 예로는 페닐아민, 나프틸아민, 비페닐아민, 안트라세닐아민, 3-메틸-페닐아민, 4-메틸-나프틸아민, 2-메틸-비페닐아민, 9-메틸-안트라세닐아민, 디페닐 아민기, 페닐 나프틸 아민기, 디톨릴 아민기, 페닐 톨릴 아민기, 카바졸 및 트리페닐 아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴포스핀기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴포스핀기, 치환 또는 비치환된 디아릴포스핀기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴포스핀기가 있다. 상기 아릴포스핀기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 아릴기가 2 이상을 포함하는 아릴포스핀기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식 아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로 고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기, 아릴티옥시기, 아릴술폭시기 및 아랄킬아민기중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 구체적으로 아릴옥시기로는 페녹시, p-토릴옥시, m-토릴옥시, 3,5-디메틸-페녹시, 2,4,6-트리메틸페녹시, p-tert-부틸페녹시, 3-비페닐옥시, 4-비페닐옥시, 1-나프틸옥시, 2-나프틸옥시, 4-메틸-1-나프틸옥시, 5-메틸-2-나프틸옥시, 1-안트릴옥시, 2-안트릴옥시, 9-안트릴옥시, 1-페난트릴옥시, 3-페난트릴옥시, 9-페난트릴옥시 등이 있고, 아릴티옥시기로는 페닐티옥시기, 2－메틸페닐티옥시기, 4－tert－부틸페닐티옥시기 등이 있으며, 아릴술폭시기로는 벤젠술폭시기, p－톨루엔술폭시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 알킬티옥시기, 알킬술폭시기 중의 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다. 구체적으로 알킬티옥시기로는 메틸티옥시기, 에틸티옥시기, tert－부틸티옥시기, 헥실티옥시기, 옥틸티옥시기 등이 있고, 알킬술폭시기로는 메실, 에틸술폭시기, 프로필술폭시기, 부틸술폭시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 전자수송물질은 하기 화학식 cp6-1 내지 cp6-24로 표시되는 유기물 중 1 또는 2 이상이 선택될 수 있다.
Figure PCTKR2015011393-appb-I000022
Figure PCTKR2015011393-appb-I000023
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 전자수송물질은 하기 화학식 cp7-1 내지 cp7-21로 표시되는 유기물 중 1 또는 2 이상이 선택될 수 있다.
Figure PCTKR2015011393-appb-I000024
Figure PCTKR2015011393-appb-I000025
상기 화합물들 중 일부의 쌍극자 모멘트 값은 하기와 같다.
화합물 쌍극자 모멘트 화합물 쌍극자 모멘트
cp6-1 0.44 cp7-1 3.75
cp6-2 0.45 cp7-2 3.67
cp6-3 0.32 cp7-3 1.56
cp6-4 1.43 cp7-4 4.46
Cp6-5 0.20 cp7-5 1.52
cp6-8 1.71 cp7-17 3.13
cp6-10 1.76 cp7-19 5.13
cp6-13 2.54 cp7-20 5.72
cp6-22 1.01
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 전자수송물질 및 상기 제2 전자수송물질은 각각 분자량이 400 Da 내지 900 Da이다.
일 실시상태에 따르면, 전자수송층 내에서 제1 전자수송물질과 제2 전자수송물질은 1:99 내지 99:1의 부피비로 사용될 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 전자수송층 내에서 제1 전자수송물질과 제2 전자수송물질은 1:9 내지 9:1의 부피비로 사용될 수 있다. 예컨대, 전자수송층 내에서 제1 전자수송물질과 제2 전자수송물질은 1:9, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3, 8:2, 또는 9:1의 부피비로 사용될 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 전자수송층 내에서 제1 전자수송물질과 제2 전자수송물질은 1:9 내지 5:5의 부피비로 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 제2 전자수송물질은 제1 전자수송물질보다 상대적으로 전자주입 및/또는 전자수송특성이 우수하다. 그러나, 전자주입 및 전자수송특성이 우수하더라도 정공 및 전자가 균형을 이루는 즉, 전자와 정공의 비율이 1에 가까울수록 엑시톤의 생성이 증가하여, 소자의 효율 특성이 극대화될 수 있다.
따라서, 엑시톤의 생성의 극대화를 위해서, 발광층으로 전달되는 전자의 양에 대한 조절이 요구되고, 이는 상기와 같이, 제1 전자수송물질과 제2 전자수송물질의 비율을 조절함으로써 수행될 수 있다. 따라서, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 제1 전자수송물질과 제2 전자수송물질의 부피 비율을 갖는 경우, 전자수송층으로부터 발광층으로 전달되는 전자의 전달양이 적절하게 조절하여 소자의 높은 발광 효율을 기대할 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 유기 전계 발광 소자는 상기 전자수송층과 상기 캐소드 사이에 구비된 전자주입층을 더 포함한다.
본 명세서의 유기 전계 발광 소자는 애노드와 발광층 사이에 1층 이상의 유기물층을 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 유기 전계 발광 소자는 발광층과 전자수송층 사이 및/또는 전자수송층과 캐소드 사이에 1층 이상의 유기물층을 더 포함할 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 전계 발광 소자는 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 전계 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기층을 포함할 수 있다. 도 1에 일 예를 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 본 명세서의 유기 전계 발광 소자는 더 적은 수의 유기층을 포함할 수도 있고, 추가의 유기층을 더 포함할 수도 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 전계 발광 소자는 기판 상에 애노드, 유기물층 및 캐소드가 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 전계 발광 소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 전계 발광 소자는 기판 상에 캐소드, 1층 이상의 유기물층 및 애노드가 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 전계 발광 소자일 수 있다.
본 명세서의 유기 발광소자는 유기물층 중 전자수송층이 전술한 제1 전자수송물질 및 제2 전자수송물질을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다. 상기 전자수송층은 상기 2종 이외에 추가의 화합물을 포함할 수도 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 전계 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 애노드를 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 캐소드로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 캐소드 물질부터 유기물층, 애노드 물질을 차례로 증착시켜 유기 전계 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 유기 전계 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층을 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 캐소드고, 상기 제2 전극은 애노드이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 애노드고, 상기 제2 전극은 캐소드다.
상기 기판은 필요에 따라 광학적 성질 및 물리적 성질을 고려하여 선택될 수 있다. 예컨대, 상기 기판은 투명한 것이 바람직하다. 상기 기판은 단단한 재료가 사용될 수도 있으나, 플라스틱과 같은 유연한 재료로 이루어질 수도 있다.
상기 기판의 재료로는 유리 및 석영판 이외에 PET(polyethyleneterephthalate), PEN(polyethylene naphthalate), PP(polypropylene), PI(polyimide), PC(polycarbonate), PS(polystyrene), POM(polyoxymethylene), AS 수지(acrylonitrile styrene copolymer), ABS 수지(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), TAC(Triacetyl cellulose) 및 PAR(polyarylate) 등을 들 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 캐소드 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 캐소드 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 애노드 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 명세서에서 사용될 수 있는 애노드 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 애노드나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공주입층은 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 애노드에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질은 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 애노드 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 프탈로사이아닌 유도체, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도펀트 재료로는 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 캐소드로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.
비교예 1-1 내지 1-7
유리 기판 위에 정공주입 전극으로 투명전극(Indium Tin Oxide)을 100nm의 두께로 증착하고, 산소 플라즈마 처리를 30mtorr 압력에서 80w로 30sec동안 수행하였다. 그 위에 진공 상태에서 열을 가하여 [cp1]을 30nm의 두께로 증착하였다. 그 위에 정공주입 및 수송층으로 [cp2]을 800nm의 두께로 증착하였다. 그 위에 정공 수송층으로 [cp3]을 200nm의 두께로 증착하였다. 그 위에 발광층으로 [cp4]를 20nm의 두께로 증착하며 발광 도판트로 [cp5]를 부피 비로 4% 도핑하였다. 이어서, 그 위에 전자수송 및 주입층으로 화학식 1에 속하는 [cp6-1], [cp6-2], [cp6-3], [cp6-4], [cp6-5], [cp6-13] 또는 [cp6-22]를 30nm의 두께로 증착하고, 그 위에 전자 주입층으로 LiF를 1nm의 두께로 증착하고, 그 위에 전자 주입 전극으로 알루미늄(Al)을 150nm의 두께로 증착하여 유기발광소자를 제작하였다.
Figure PCTKR2015011393-appb-I000026
위의 비교예 1-1 내지 1-7에 의한 소자의 전류 밀도 10mA/cm2 에서의 전압 및 효율 특성 및 휘도 1000nit에서 95% 수명은 아래 표 2와 같다.
화학식 V Cd/A 수명(hour)
비교예 1-1 Cp6-1 5.93 4.13 2
비교예 1-2 Cp6-2 4.86 4.02 13
비교예 1-3 Cp6-3 5.12 3.79 21
비교예 1-4 Cp6-4 5.64 3.8 25
비교예 1-5 Cp6-5 5.26 4.2 3
비교예 1-6 Cp6-13 5.38 4.01 32
비교예 1-7 Cp6-22 5.59 3.38 28
비교예 2-1 내지 2-6
비교예 1에서 사용된 전자수송 및 전자 주입 층에 포함된 물질 대신 하기 표 3과 같이 [cp7-1], [cp7-2], [cp7-3], [cp7-4], [cp7-5] 또는 [cp7-19]를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
위의 비교예 2에 의한 소자의 전류 밀도 10mA/cm2 에서의 전압 및 효율 특성 및 휘도 1000nit에서 95% 수명은 아래 표 3과 같다.
화학식 V Cd/A 수명
비교예 2-1 Cp7-1 3.6 4.2 30
비교예 2-2 Cp7-2 3.7 4.3 9
비교예 2-3 Cp7-3 3.9 3.9 4.2
비교예 2-4 Cp7-4 3.7 5.39 1.2
비교예 2-5 Cp7-5 4.0 3.9 8.4
비교예 2-6 Cp7-19 3.6 4.6 7.3
실시예 1-1 내지 1-27
비교예 1에서 사용된 전자수송 및 전자 주입 층에 포함된 물질 대신 하기 표 4와 같이 [cp6-1] 내지 [cp6-5], [cp6-13] 및 [cp6-22] 중 하나와 [cp7-1] 내지 [cp7-5] 및 [cp7-19] 중 하나를 50: 50의 부피비로 사용하여 층을 구성한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
위의 실시예 1에 의한 소자의 전류 밀도 10mA/cm2 에서의 전압 및 효율 특성 및 1000nit에서 95% 수명은 아래 표 4와 같다.
화학식 V Cd/A 수명
실시예 1-1 Cp6-1 & cp7-1 3.6 4.9 40
실시예 1-2 Cp6-1 & cp7-2 3.8 4.8 15
실시예 1-3 Cp6-1 & cp7-3 3.6 4.95 28
실시예 1-4 Cp6-1 & cp7-4 3.74 5.56 14
실시예 1-5 Cp6-1 & cp7-5 4.0 4.5 23
실시예 1-6 Cp6-2 & cp7-1 3.9 4.1 87
실시예 1-7 Cp6-2 & cp7-2 4.0 3.9 45
실시예 1-8 Cp6-2 & cp7-3 3.9 4.4 66
실시예 1-9 Cp6-2 & cp7-4 4.1 4.0 67
실시예 1-10 Cp6-2 & cp7-5 4.1 4.2 51
실시예 1-11 Cp6-3 & cp7-1 4.04 3.9 105
실시예 1-12 Cp6-3 & cp7-2 4.2 3.7 47
실시예 1-13 Cp6-3 & cp7-3 4.2 4.1 82
실시예 1-14 Cp6-3 & cp7-4 4.2 4.0 70
실시예 1-15 Cp6-3 & cp7-5 4.1 3.9 45
실시예 1-16 Cp6-4 & cp7-1 3.8 4.5 63
실시예 1-17 Cp6-4 & cp7-2 3.9 4.3 37
실시예 1-18 Cp6-4 & cp7-3 4.0 4.3 42
실시예 1-19 Cp6-4 & cp7-4 3.9 4.6 33
실시예 1-20 Cp6-4 & cp7-5 4.1 4.2 47
실시예 1-21 Cp6-5 & cp7-1 4.0 4.6 56
실시예 1-22 Cp6-5 & cp7-2 4.2 4.4 28
실시예 1-23 Cp6-5 & cp7-3 4.1 4.5 35
실시예 1-24 Cp6-5 & cp7-4 4.3 4.2 21
실시예 1-25 Cp6-5 & cp7-5 4.4 3.9 22
실시예 1-26 Cp6-22 & cp7-19 4.0 4.6 62
실시예 1-27 Cp6-13 & cp7-19 4.4 4.2 82
상기 표 2 내지 표 4의 결과를 비교하여 보면, 비교예 1-1 내지 1-7 및 비교예 2-1 내지 2-6과 같이, 1종의 유기물을 포함하는 전자수송층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 비하여, 실시예 1-1 내지 1-27과 같이, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 전자수송층을 포함하는 유기 전계 발광 소자의 경우, 낮은 구동전압, 높은 효율 및 장 수명의 유기 전계발광 소자를 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
비교예 3-1 내지 3-4
비교예 1에서 사용된 전자수송 및 전자 주입 층에 포함된 물질 대신 하기 표 6과 같이 하기 [화합물 A-1] 내지 [화합물 A-2] 중 하나와 하기 [화합물 B-1] 내지 [화합물 B-3] 중 하나를 50:50의 부피비로 사용하여 층을 구성한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
Figure PCTKR2015011393-appb-I000027
상기 화합물 A-1, A-2 및 B-1 내지 B-3의 쌍극자 모멘트의 값은 하기 표 5와 같다.
화합물 쌍극자 모멘트
A-1 2.70
A-2 2.63
B-1 3.31
B-2 3.80
B-3 4.58
위의 비교예 3-1 내지 3-4 에 의한 소자의 전류 밀도 10mA/cm2 에서의 전압 및 효율 특성 및 휘도 1000nit에서 95% 수명은 아래 표 6과 같다.
화학식 V Cd/A 수명
비교예 3-1 화합물 A-1 & 화합물 B-1 5.0 4.0 16
비교예 3-2 화합물 A-1 & 화합물 B-2 5.1 3.9 17
비교예 3-3 화합물 A-2 & 화합물 B-1 5.3 4.2 15
비교예 3-4 화합물 A-2 & 화합물 B-3 5.5 4.1 20
상기 표 6의 결과를 보면, 비교예 3-1 내지 3-4와 같이 N 함유 6원 고리를 포함하는 제1 전자수송물질에 대응하는 화합물 B-1 내지 B-3의 쌍극자 모멘트 값이 N, O 및 S 중 적어도 하나의 이종원소를 포함하는 5원 헤테로고리를 포함하는 제2 전자수송물질에 대응하는 화합물 A-1 및 A-2의 쌍극자 모멘트 값보다 큰 경우에는 본원 발명의 표 4에 기재된 실시예에 비하여, 높은 구동전압, 낮은 발광 효율 및 수명 특성이 저하되는 것을 확인할 수 있다. 상기와 같은 결과는 제2 전자수송물질의 쌍극자 모멘트 값이 제1 전자수송물질의 쌍극자 모멘트 값보다 작을수록 제1 및 제2 전자수송물질을 포함하는 전자수송층의 전자주입능력이 감소함으로써 높은 구동전압이 요구되기 때문이다.
따라서, 본원 명세서의 일 실시상태와 같이, N, O 및 S 중 적어도 하나의 이종원소를 포함하는 5원 헤테로고리 또는 시아노기를 포함하는 제2 전자수송물질의 쌍극자 모멘트 값이 N 함유 6원 고리를 포함하는 단환 또는 다환의 고리를 포함하는 제1 전자수송물질의 쌍극자 모멘트 값보다 큰 경우에는 제1 전자수송물질과 제2 전자수송물질을 포함하는 전자수송층의 전자 주입, 수송 능력이 상승하여, 낮은 구동전압, 높은 효율을 기대할 수 있다.
비교예 4-1 내지 4-4
비교예 1에서 사용된 전자수송 및 전자 주입 층에 포함된 물질 대신 하기 표 7과 같이, [cp6-1], [cp6-4], [cp7-2], 또는 [cp7-5] 중 화합물 1종을 20nm 두께로 증착한 후, [cp6-1], [cp6-4], [cp7-2], 또는 [cp7-5] 중 다른 화합물 1종을 10nm 두께로 증착하여, 2층의 전자수송층을 적층한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
위의 비교예 4에 의한 소자의 전류 밀도 10mA/cm2 에서의 전압 및 효율 특성 및 휘도 1000nit에서 95% 수명은 아래 표 7과 같다.
화학식 V Cd/A 수명
비교예 4-1 Cp6-1 (20nm) / cp7-2(10nm) 4.4 4.2 12
비교예 4-2 Cp6-4 (20nm) / cp7-5 (10nm) 4.4 3.9 16
비교예 4-3 Cp7-2 (20nm) / cp6-1 (10nm) 6.2 2.9 6
비교예 4-4 Cp7-5 (20nm) / cp6-4 (10nm) 5.9 3.1 5
상기 표 7의 결과를 보면, 본원 명세서의 일 실시상태에 따라, 제1 전자수송물질과 제2 전자수송물질을 한 층의 전자수송층에 2 종의 전자수송물질을 혼합하여 사용하는 경우가 각각 2 종의 전자수송물질을 사용하여 2층의 적층된 전자수송층을 사용하는 경우에 비하여 낮은 구동전압, 높은 발광 효율 및 장수명의 소자를 제공할 수 있는 것을 확인할 수 있다.

Claims (13)

  1. 애노드;
    캐소드;
    상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 구비된 발광층; 및
    상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 구비된 전자수송층을 포함하고,
    상기 전자수송층은 제1 전자수송물질 및 제2 전자수송물질을 포함하며,
    상기 제1 전자수송물질은 N 함유 6원 고리를 포함하는 단환 또는 다환의 고리를 포함하는 유기물이고,
    상기 제2 전자수송물질은 N, O 및 S 중 적어도 하나의 이종원소를 포함하는 5원 헤테로고리 또는 시아노기를 포함하는 유기물이며,
    상기 제2 전자수송물질의 쌍극자 모멘트(dipole moment)가 상기 제1 전자수송물질의 쌍극자 모멘트에 비하여 더 큰 것인 유기 전계 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전자수송물질의 쌍극자 모멘트는 0 Debye 내지 3 Debye 이고,
    상기 제2 전자수송물질의 쌍극자 모멘트는 1 Debye 내지 7 Debye인 것인 유기 전계 발광 소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전자수송물질은 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함하는 것인 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2015011393-appb-I000028
    상기 화학식에 있어서,
    X1 내지 X6 중 1 내지 3개는 N이고,
    나머지는 CR1이며, R1은 1가 유기기이고,
    인접한 1가 유기기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족고리 또는 치환 또는 비치환된 방향족고리를 형성할 수 있다.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전자수송물질은 피리딘, 피리미딘 또는 트리아진을 포함하는 유기물인 것인 유기 전계 발광 소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전자수송물질은 하기 화학식 5로 표시되는 구조를 포함하는 것인 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 5]
    Figure PCTKR2015011393-appb-I000029
    상기 화학식에 있어서,
    Y1은 NR21, O 또는 S이고,
    Y2 내지 Y5는 서로 같거나 상이하고, 각각 N 또는 CR22이며,
    R21 및 R22는 서로 같거나 상이하고 각각 1가 유기기이고,
    인접한 1가 유기기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족고리 또는 치환 또는 비치환된 방향족고리를 형성할 수 있다.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전자수송물질은 이미다졸, 옥사졸 또는 티아졸을 포함하는 유기물인 것인 유기 전계 발광 소자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전자수송물질은 벤즈이미다졸, 벤즈옥사졸 또는 벤조티아졸을 포함하는 유기물인 것인 유기 전계 발광 소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전자수송물질은 하기 화학식 14로 표시되는 구조를 포함하는 것인 유기 전계 발광 소자:
    [화학식 14]
    CN-(L31)t-R31
    상기 화학식 14에 있어서,
    L31은 2가 유기기이고, t는 0 내지 4의 정수이며, t가 2 이상인 경우 L31은 서로 같거나 상이하고,
    R31은 1가 유기기이다.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전자수송물질 및 상기 제2 전자수송물질은 금속 원소 또는 금속 착체를 포함하지 아니하는 것인 유기 전계 발광 소자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전자수송물질 및 상기 제2 전자수송물질은 금속 착체를 포함하지 아니하는 것인 유기 전계 발광 소자.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전자수송물질 및 상기 제2 전자수송물질은 각각 분자량이 400 Da 내지 900 Da인 것인 유기 전계 발광 소자.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전자수송물질과 제2 전자수송물질을 포함하는 전자수송층은
    상기 제1 전자수송물질과 상기 제2 전자수송물질을 1:99 내지 99:1의 부피비로 포함하는 것인 유기 전계 발광 소자.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기 전계 발광 소자는 상기 전자수송층과 상기 캐소드 사이에 구비된 전자주입층을 더 포함하는 것인 유기 전계 발광 소자.
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