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WO2013051875A2 - 유기 발광 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

유기 발광 소자 및 이의 제조방법 Download PDF

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Publication number
WO2013051875A2
WO2013051875A2 PCT/KR2012/008062 KR2012008062W WO2013051875A2 WO 2013051875 A2 WO2013051875 A2 WO 2013051875A2 KR 2012008062 W KR2012008062 W KR 2012008062W WO 2013051875 A2 WO2013051875 A2 WO 2013051875A2
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WO
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group
substituted
unsubstituted
formula
compound
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/008062
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English (en)
French (fr)
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WO2013051875A3 (ko
Inventor
천민승
장준기
신창환
김성소
이형진
전상영
김창환
김동식
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
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Priority to US14/113,784 priority patent/US9887368B2/en
Priority to CN201280024976.1A priority patent/CN103548172B/zh
Priority to EP12837913.8A priority patent/EP2750214B1/en
Publication of WO2013051875A2 publication Critical patent/WO2013051875A2/ko
Publication of WO2013051875A3 publication Critical patent/WO2013051875A3/ko

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Definitions

  • the present invention relates to an organic light emitting device and a method of manufacturing the same.
  • the organic light emitting phenomenon is an example of converting an electric current into visible light by an internal process of a specific organic molecule.
  • the principle of the organic light emitting phenomenon is as follows. When the organic material layer is positioned between the anode and the cathode, a voltage is applied between the two electrodes, and electrons and holes are injected into the organic material layer from the cathode and the anode, respectively. Electrons and holes injected into the organic material layer recombine to form excitons, and the excitons fall back to the ground to shine.
  • An organic light emitting device using this principle may be generally composed of an organic material layer including a cathode and an anode and an organic material layer disposed therebetween, such as a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer.
  • the materials used in the organic light emitting device are pure organic materials or complex compounds in which organic materials and metals are complexed, and according to the purpose, hole injection materials, hole transport materials, light emitting materials, electron transport materials, electron injection materials, etc. It can be divided into.
  • the hole injection material or the hole transport material an organic material having a p-type property, that is, an organic material which is easily oxidized and has an electrochemically stable state during oxidation, is mainly used.
  • the electron injecting material or the electron transporting material an organic material having an n-type property, that is, an organic material which is easily reduced and has an electrochemically stable state at the time of reduction is mainly used.
  • the light emitting layer material a material having a p-type property and an n-type property at the same time, that is, a material having a stable form in both oxidation and reduction states, and a material having high luminous efficiency that converts it to light when excitons are formed desirable.
  • the material used in the organic light emitting device additionally have the following properties.
  • the material used in the organic light emitting device is preferably excellent in thermal stability. This is because joule heating occurs due to the movement of charges in the organic light emitting diode.
  • NPB which is mainly used as a hole transporting material, has a glass transition temperature of 100 ° C. or less, and thus, it is difficult to use in an organic light emitting device requiring a high current.
  • the material used for the organic light emitting device should have an appropriate band gap and HOMO or LUMO energy level.
  • PEDOT PSS used as a hole transporting material in an organic light emitting device manufactured by a solution coating method has a low LUMO energy level compared to the LUMO energy level of an organic material used as a light emitting layer material. There is a difficulty.
  • the material used in the organic light emitting device should be excellent in chemical stability, charge mobility, interface characteristics between the electrode and the adjacent layer. That is, the material used in the organic light emitting device should be less deformation of the material by moisture or oxygen. In addition, by having an appropriate hole or electron mobility it should be able to maximize the exciton formation by balancing the density of holes and electrons in the light emitting layer of the organic light emitting device. In addition, for the stability of the device should be able to improve the interface with the electrode containing a metal or metal oxide.
  • An object of the present invention is to provide an organic light emitting device including a compound having a structure, and a method capable of increasing the life of the organic light emitting device.
  • the present invention is an organic light emitting device comprising a first electrode, a second electrode, and one or more organic material layers disposed between the first electrode and the second electrode,
  • an organic light-emitting device comprising a compound in which an alkali metal complex is docked in at least one of a group, a thioxophosphine group, and a selenoxophosphine group.
  • the organic light emitting device includes a first electrode, a second electrode, and at least one organic layer disposed between the first electrode and the second electrode, and a dipole moment of a compound included in the organic layer.
  • FIG. 1 illustrates an organic light emitting device structure in which an anode 102, a light emitting layer 105, and a cathode 107 are sequentially stacked on a substrate 101.
  • FIG. 2 illustrates an organic light emitting device structure in which an anode 102, a hole injection / hole transport and light emitting layer 105, an electron transport layer 106, and a cathode 107 are sequentially stacked on a substrate 101.
  • FIG. 3 is an example of an organic light emitting device structure in which a substrate 101, an anode 102, a hole injection layer 103, a hole transport and light emitting layer 105, an electron transport layer 106 and a cathode 107 are sequentially stacked. .
  • FIG. 4 is an example of an organic light emitting device structure in which a substrate 101, an anode 102, a hole injection layer 103, a hole transport layer 104, an electron transporting and emitting layer 105, and a cathode 107 are sequentially stacked. .
  • FIG. 5 is a view showing the life characteristics of the organic light emitting device according to Experimental Example 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing the life characteristics of the organic light emitting device according to Experimental Example 2 of the present invention.
  • R 3 to R 10 are each independently-(L) p- (Y) q or Represented by Formula 1A, wherein at least one of R3 to R10 is represented by the following Formula 1A, wherein p is an integer of 0 to 10, q is an integer of 1 to 10, and two or more adjacent groups of R3 to R10 are Can form a cyclic or polycyclic ring,
  • L is oxygen; sulfur; Substituted or unsubstituted nitrogen; Substituted or unsubstituted phosphorus; Substituted or unsubstituted arylene group; Substituted or unsubstituted alkenylene group; A substituted or unsubstituted fluorenylene group; Substituted or unsubstituted carbazolylene group; Or a substituted or unsubstituted heteroarylene group containing one or more of N, O, S atoms,
  • Y is hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Nitrile group; Nitro group; Hydroxyl 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 or unsubstituted boron group; Substituted or unsubstituted alkylamine group; A substituted or unsubstituted aralkylamine group; Substituted or
  • R1 and R2 may be connected to each other to form a substituted or unsubstituted aliphatic, aromatic or heteroaromatic monocyclic or polycyclic ring, or if R1 and R2 do not form a ring, then R1 and R2 are the same as each other. Or different, and each independently, hydrogen, a substituted or unsubstituted C 3 to C 40 cycloalkyl group; Substituted or unsubstituted C 6 Through C 60 An aryl group; Substituted or unsubstituted C 2 Through C 40 Alkenyl group; Substituted or unsubstituted C 2 -C 60 heterocyclic group,
  • Monocyclic and polycyclic rings of R1, R2, and aromatic or heteroaromatic groups formed by connecting R1 and R2 to each other may be independently substituted with-(L) p- (Y) q,
  • L and Y are each 2 or more, they are each independently the same as or different from each other,
  • Each A is independently O, S or Se,
  • Ar 1 and Ar 2 are each independently a substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heteroring group including one or more of N, O, S atoms;
  • Ar 3 is each independently a substituted or unsubstituted arylene group; Or a substituted or unsubstituted heteroarylene group containing at least one of N, O, and S atoms.
  • X 1 to X 4 and Y 1 to Y 4 are the same as defined in Formula 1,
  • (N) n 1 to N means a nitrogen atom, indicating that the nitrogen atom can replace the carbon atom in the benzene ring,
  • n 1 is an integer from 0 to 6
  • R 11 is the same as defined in R3 to R10 of Chemical Formula 1,
  • k 1 is an integer of 0 to 4.
  • R1 and R2 when linked to form a polycyclic ring of two or more rings, they may be represented by the following Formula 3 or 4.
  • X 1 to X 4 and Y 1 to Y 4 are the same as defined in Formula 1,
  • N in (N) n 1 and (N) n 2 represents a nitrogen atom, indicating that the nitrogen atom can be substituted for a carbon atom in the benzene ring,
  • n 1 to n1 is an integer of 0 to 2
  • N2 in (N) n 2 is an integer from 0 to 2
  • R 11 and R 12 are each independently the same as the definition of R 3 to R 10 in Chemical Formula 1,
  • k 1 is an integer of 0-4, k 2 is an integer of 0-4.
  • R 1 and R 2 when R 1 and R 2 do not form a ring, R 1 and R 2 are hexagonal heteros containing a phenyl group substituted or unsubstituted with R 11 and R 12 or a substituted or unsubstituted nitrogen (N) atom. It may be an aromatic ring group.
  • Formula 1 may be represented by the following Formula 5.
  • X 1 to X 4 and Y 1 to Y 4 are the same as defined in Formula 1,
  • N in (N) n 1 and (N) n 2 represents a nitrogen atom, indicating that the nitrogen atom can be substituted for a carbon atom in the benzene ring,
  • n 1 to n1 is an integer of 0 to 2
  • N2 in (N) n 2 is an integer from 0 to 2
  • R 11 and R 12 are each independently the same as defined in R3 to R10 in Formula 1,
  • k 1 is an integer of 0-4, k 2 is an integer of 0-4.
  • Formula 1 may be represented by the following Formula 6, but is not limited thereto.
  • Ar 1 to Ar 3 and A are the same as defined in Formula 1,
  • n 1 is an integer of 0 to 4
  • m 2 is an integer of 0 to 4, except that m 1 and m 2 are 0 at the same time.
  • Ar 3 may be a substituted or unsubstituted arylene group selected from the group consisting of a phenylene group, a biphenylene group, a naphthalene group, a vinaphthalene group, an anthracene group, a fluorene group, a chrysene group and a phenanthrene group.
  • a phenylene group a biphenylene group
  • a naphthalene group a vinaphthalene group
  • an anthracene group a fluorene group
  • chrysene group a phenanthrene group
  • phenanthrene group a substituted or unsubstituted arylene group selected from the group consisting of a phenylene group, a biphenylene group, a naphthalene group, a vinaphthalene group, an anthracene group, a fluorene group, a chrysene group
  • Ar 3 may be an arylene group selected from the group consisting of the following structural formulas, but is not limited thereto.
  • R1 to R9 is represented by the following formula (8), the rest are hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Nitrile group; Nitro group; Hydroxyl 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 or unsubstituted boron group; Substituted or unsubstituted alkylamine group; A substituted or unsubstituted
  • L is a direct bond; Substituted or unsubstituted arylene group; Or a substituted or unsubstituted heteroarylene group containing one or more of N, O, S atoms,
  • Ar1 and Ar2 are each independently a substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group containing one or more of N, O, S atoms,
  • A is O, S or Se.
  • R1 is a naphthyl group or a biphenyl group
  • At least one of R2 to R10 is represented by the formula (10), the remainder is hydrogen; heavy hydrogen; Halogen group; Nitrile group; Nitro group; Hydroxyl 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 or unsubstituted boron group; Substituted or unsubstituted alkylamine group; A substituted or unsubstit
  • L is a direct bond; Substituted or unsubstituted arylene group; Or a substituted or unsubstituted heteroarylene group containing one or more of N, O, S atoms,
  • Ar1 and Ar2 are each independently a substituted or unsubstituted aryl group; Or a substituted or unsubstituted heterocyclic group containing one or more of N, O, S atoms,
  • A is O, S or Se.
  • the alkyl group may be straight or branched chain, carbon number is not particularly limited, but is preferably 1 to 12. Specific examples include, but are not limited to, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, t-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, and the like.
  • the alkenyl group may be linear or branched, and the carbon number is not particularly limited, but is preferably 2 to 12. Specific examples thereof include alkenyl groups in which aryl groups such as stylbenyl and styrenyl are connected, but are not limited thereto.
  • the alkynyl group may be linear or branched, and the carbon number is not particularly limited, but is preferably 2 to 12. Specific examples thereof include an ethynyl group and a propynyl group, but are not limited thereto.
  • the cycloalkyl group does not give a steric hindrance of 3 to 12 carbon atoms.
  • Specific examples include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, but are not limited thereto.
  • the cycloalkenyl group preferably has 3 to 12 carbon atoms, and more particularly, a cyclic compound having ethenylene in a pentagonal or hexagonal ring, and the like, but is not limited thereto.
  • the alkoxy group preferably has 1 to 12 carbon atoms, more specifically methoxy, ethoxy, isopropyloxy, and the like, but is not limited thereto.
  • the aryloxy group preferably has 6 to 20 carbon atoms, and more specifically, phenyloxy, cyclohexyloxy, naphthyloxy, diphenyloxy, etc. may be mentioned, but is not limited thereto.
  • the alkylamine group preferably has 1 to 30 carbon atoms, and more specifically, methylamine group, dimethylamine group, ethylamine group, diethylamine group, etc. may be mentioned, but is not limited thereto.
  • the said arylamine group has 5 to 30 carbon atoms. More specifically, a phenylamine group, a naphthylamine group, a biphenylamine group, anthracenylamine group, 3-methyl- phenylamine group, 4-methyl- naphthylamine group, 2-methyl- biphenylamine group, 9- And methyl-anthracenylamine groups, diphenylamine groups, phenylnaphthyl amine groups, ditolylamine groups, phenyltolylamine groups, and triphenylamine groups. It is not limited to these.
  • the aryl group may be monocyclic or polycyclic, and the carbon number is not particularly limited, but is preferably 6 to 40.
  • Examples of the monocyclic aryl group include phenyl group, biphenyl group, terphenyl group, stilbene, and the like.
  • Examples of the polycyclic aryl group include naphthyl group, anthracenyl group, phenanthrene group, pyrenyl group, perrylenyl group and cry But may be exemplified, but is not limited thereto.
  • the heteroaryl group is a ring group containing O, N, S or P as a hetero atom, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 3 to 30 carbon atoms.
  • the heterocyclic group include a carbazole group, a thiophene group, a furan group, a pyrrole group, an imidazole group, a thiazole group, an oxazole group, an oxadiazole group, a triazole group, a pyridyl group, a pyridazine group, a quinolinyl group, an isoquinoline group
  • there is an acrydyl group and the like compounds such as the following structural formula is preferable, but is not limited thereto.
  • halogen group examples include fluorine, chlorine, bromine and iodine, but are not limited thereto.
  • arylene group may include, but are not limited to, a phenylene group, a biphenylene group, a naphthalenyl group, a binaphthalene group, an anthracenylene group, a fluorenylene group, a chrysenylene group, a phenanthrenylene group, and the like. .
  • heterocycloalkyl group examples include ring groups containing heteroatoms such as N, S or O.
  • substituted or unsubstituted is deuterium, halogen, alkyl, alkenyl, alkoxy, silyl, arylalkenyl, aryl, heteroaryl, carbazole, arylamine, aryl It means that it is substituted with one or more substituents selected from the group consisting of a fluorenyl group and a nitrile group unsubstituted or substituted with a group or does not have any substituent.
  • Substituents of Formulas 1 to 10 may be further substituted with additional substituents, examples of which include a halogen group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, a silyl group, an aryl alkenyl group, an aryl group, a heteroaryl group, a carbazole group, And an arylamine group, a fluorenyl group unsubstituted or substituted with an aryl group, a nitrile group, and the like, but are not limited thereto.
  • additional substituents examples of which include a halogen group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkoxy group, a silyl group, an aryl alkenyl group, an aryl group, a heteroaryl group, a carbazole group, And an arylamine group, a fluorenyl group unsubstituted or substituted with an aryl group, a nitrile group,
  • Preferred specific examples of the compound represented by Formula 1 include the following compounds, but are not limited thereto.
  • Preferred specific examples of the compound represented by Formula 7 include the following compounds, but are not limited thereto.
  • Preferred specific examples of the compound represented by Formula 9 include the following compounds, but are not limited thereto.
  • the compounds represented by Chemical Formulas 1 to 10 may be prepared using general methods known in the art such as condensation reaction and Suzuki coupling reaction.
  • the compounds represented by Chemical Formulas 1 to 10 may have properties suitable for use as an organic material layer used in an organic light emitting device by introducing various substituents into the core structure represented by the chemical formula.
  • the compounds represented by Chemical Formulas 1 to 10 may exhibit properties in any layer of the organic light emitting device, but may exhibit the following properties.
  • the conjugation length of the compound and the energy bandgap are closely related. Specifically, the longer the conjugation length of the compound, the smaller the energy bandgap. As described above, since the cores of the compounds represented by Chemical Formulas 1 to 10 contain limited conjugation, they have properties ranging from small energy band gaps to large properties.
  • the compound which has the intrinsic property of the introduced substituent can be synthesize
  • the hole injection layer material and the hole transport layer material used in manufacturing an organic light emitting device have an energy level sufficient to transfer holes along the HOMO, and an energy level sufficient to block electrons passing along the LUMO from the light emitting layer.
  • It may be a compound which may have.
  • the core structure of the compound exhibits stable properties to the electrons and may contribute to improving the life of the device.
  • Derivatives made by introducing substituents to be used in the light emitting layer and the electron transport layer material may be manufactured to have an appropriate energy band gap in various arylamine dopants, aryl dopants, metal dopants, and the like.
  • the compounds represented by Formula 1 to 10 has a high glass transition temperature (Tg) is excellent in thermal stability. This increase in thermal stability is an important factor in providing drive stability to the device.
  • alkali metal composite may include a compound represented by the following Formula 11, but are not limited thereto.
  • Z and dashed arc together with M represent two or three atoms and bonds necessary to complete a 5- or 6-membered ring;
  • A each represents H or a substituent
  • B each represents an independently selected substituent on the Z atom, but two or more substituents may be bonded together to represent a fused ring or fused ring system;
  • j is 0 to 3 and k is 1 or 2;
  • M represents an alkali metal or alkaline earth metal
  • n and n are independently selected integers selected to provide neutral charge on the complex.
  • Formula 11 may be represented by the following formula 11-a, but is not limited thereto.
  • M represents an alkali metal or an alkaline earth metal as described above. M may be Li + , but is not limited thereto.
  • r a and r b are each independently selected substituents, but only two substituents may be combined to form a fused ring group. Examples of such substituents are methyl groups, phenyl groups, fluoro substituents and fused benzene ring groups formed by combining two substituents.
  • t is 1 to 3
  • s is 1 to 3
  • n is an integer of 1 to 6.
  • Formula 11 may be represented by the following formula 11-b, but is not limited thereto.
  • Y 1 , Y 2 and Y 3 each independently represent a substituent, provided that certain Y 1 , Y 2 and Y 3 may combine to form a ring or fused ring system.
  • M is an alkali metal or alkaline earth metal, and m and n are integers selected to provide neutral charge on the complex. M may be Li + , but is not limited thereto.
  • substituent is hydrogen and M represents Li +
  • Formula 11-b represents lithium acetylacetonate.
  • substituents include carbocyclic groups, heterocyclic groups, alkyl groups such as methyl groups, aryl groups such as phenyl groups, or naphthyl groups. Fused ring groups can be formed by combining two substituents.
  • Formula 11 may be represented by any one of the following Formula 11-1 to 11-30, but is not limited thereto.
  • the metal atom of the alkali metal composite may be docked to the hetero atom of the hetero aryl compound.
  • the metal atoms of the alkali metal composite may be additionally docked to N at the same time as O, S or Se.
  • the dipole moment (dipole moment) of the compound contained in the becomes large, as a result of which the life characteristics of the organic light emitting device is increased.
  • the dipole moment of the docked compound can be calculated by the following equation.
  • Molecular density is calculated from above to obtain the dipole value above. Molecular density is calculated using Hirshfeld Charge Analysis method to obtain charge and dipole for each atom. The dipole moment can be obtained by putting the result of the calculation into the above equation.
  • the dipole moment of the compound can be changed in comparison to the compound in which the alkali metal composite is not docked. Accordingly, the lifespan of the organic light emitting device can be increased more effectively.
  • the organic material layer may have a multilayer structure including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer and an electron transport layer, but is not limited thereto and may have a single layer structure.
  • the organic layer may be prepared by using a variety of polymer materials, and by using a method such as spin coating, dip coating, doctor blading, screen printing, inkjet printing, or thermal transfer, rather than a deposition method. It can be prepared in layers.
  • the compound in which the dipole moment is changed is more preferably included in the electron transport layer.
  • the method of manufacturing an organic light emitting device includes a step of sequentially forming a first electrode, an organic material layer and a second electrode on the substrate, at least one of the organic material layer is a hetero aryl compound, phosphine An oxide-based compound, or a compound comprising a hetero aryl group and a phosphine oxide group and an alkali metal complex is formed by co-depositing together.
  • the weight ratio of the alkali metal composite to the hetero aryl compound, the phosphine oxide compound, or the compound including the hetero aryl group and the phosphine oxide group may be 0.1 to 0.7, and may be 0.1 to 0.5, but is not limited thereto. no.
  • the organic light emitting device of the present invention may be manufactured by a conventional method and material for manufacturing an organic light emitting device, except that at least one organic material layer is formed using the above-described compounds.
  • the organic material layer of the organic electronic device of the present invention may have a single layer structure, but may have a multilayer structure in which two or more organic material layers are stacked.
  • the organic electronic device of the present invention 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 electronic device is not limited thereto and may include a smaller number of organic material layers.
  • the organic material layer may include at least one layer of a hole injection layer, a hole transport layer, and a layer for simultaneously injecting holes and transporting holes, wherein at least one layer of the layers According to the present invention.
  • the organic material layer may include a light emitting layer, and the light emitting layer may include a compound according to the present invention.
  • the organic material layer may include one or more layers of an electron transport layer, an electron injection layer, and a layer simultaneously performing electron transport and electron injection, and one or more of the layers may include a compound according to the present invention.
  • the compound according to the present invention may be included in a light emitting layer, a layer for simultaneously injecting / holes transporting and emitting light, a layer for simultaneously transporting holes and emitting light, or a layer for simultaneously transporting electrons and emitting light.
  • the structure of the organic light emitting device of the present invention may have a structure as shown in Figs. 1 to 4, but is not limited thereto.
  • FIG. 1 illustrates a structure of an organic light emitting device in which an anode 102, a light emitting layer 105, and a cathode 107 are sequentially stacked on a substrate 101.
  • the compound according to the present invention may be included in the light emitting layer 105.
  • FIG. 2 illustrates a structure of an organic light emitting device in which an anode 102, a hole injection / hole transport and emission layer 105, an electron transport layer 106, and a cathode 107 are sequentially stacked on a substrate 101.
  • the compound according to the present invention can be included in the hole injection / hole transport and the light emitting layer 105.
  • FIG. 3 illustrates a structure of an organic light emitting device in which a substrate 101, an anode 102, a hole injection layer 103, a hole transport and emission layer 105, an electron transport layer 106, and a cathode 107 are sequentially stacked. It is.
  • the compound according to the present invention can be included in the hole injection / hole transport and the light emitting layer 105.
  • FIG. 4 illustrates a structure of an organic light emitting device in which a substrate 101, an anode 102, a hole injection layer 103, a hole transport layer 104, an electron transport and light emitting layer 105, and a cathode 107 are sequentially stacked. It is.
  • the compound according to the present invention can be included in the electron transport and the light emitting layer 105.
  • the organic light emitting device uses a metal vapor deposition (PVD) method such as sputtering or e-beam evaporation, and has a metal oxide or a metal oxide or an alloy thereof on a substrate. It can be prepared by depositing an anode to form an anode, an organic material layer including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer and an electron transport layer thereon, and then depositing a material that can be used as a cathode thereon.
  • PVD metal vapor deposition
  • an organic light emitting 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 have a multilayer structure including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer, but is not limited thereto and may have a single layer structure.
  • the organic layer may be prepared by using a variety of polymer materials, and by using a method such as spin coating, dip coating, doctor blading, screen printing, inkjet printing, or thermal transfer, rather than a deposition method. It can be prepared in layers.
  • the anode material a material having a large work function is usually preferred to facilitate hole injection into the organic material layer.
  • the positive electrode material that can be used in the present invention include metals such as vanadium, chromium, copper, zinc and gold or alloys thereof; Metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO); A combination of a metal and an oxide such as ZnO: Al or SnO 2 : Sb; Conductive polymers such as poly (3-methyl compound), poly [3,4- (ethylene-1,2-dioxy) compound] (PEDT), polypyrrole and polyaniline, and the like, but are not limited thereto.
  • the cathode material is a material having a small work function to facilitate electron injection into the organic material layer.
  • the negative electrode material 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.
  • the hole injection material is a material capable of well injecting holes from the anode at a low voltage, and the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the hole injection material is preferably between the work function of the anode material and the HOMO of the surrounding organic material layer.
  • the hole injection material include metal porphyrine, oligothiophene, arylamine-based organics, hexanitrile hexaazatriphenylene-based organics, quinacridone-based organics, and perylene-based Organic compounds, anthraquinones and polyaniline and poly-compounds of conductive polymers, and the like, but are not limited thereto.
  • the hole transporting material a material capable of transporting holes from the anode or the hole injection layer to be transferred to the light emitting layer is suitable.
  • a material capable of transporting holes from the anode or the hole injection layer to be transferred to the light emitting layer 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, 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 electron transporting material is a material capable of injecting electrons well from the cathode and transferring the electrons to the light emitting layer.
  • a material having high mobility to electrons is suitable. Specific examples include Al complexes of 8-hydroxyquinoline; Complexes including Alq 3 ; Organic radical compounds; Hydroxyflavone-metal complexes and the like, but are not limited thereto.
  • the organic light emitting device according to the present invention may be a top emission type, a bottom emission type or a double-sided emission type depending on the material used.
  • the compound according to the present invention may also operate on a similar principle to that applied to organic light emitting devices in organic electronic devices including organic solar cells, organic photoconductors, organic transistors, and the like.
  • the compound represented by Formula 13 is a compound in which a phosphine oxide group is further bonded to the compound represented by Formula 12, and the compound represented by Formula 14 is an alkali metal complex at a nitrogen atom of the compound represented by Formula 13 Docked compound.
  • the compound represented by Formula 15 is a compound in which an alkali metal complex is docked with a phosphine oxide group of the compound represented by Formula 13
  • the compound represented by Formula 16 is a nitrogen atom of the compound represented by Formula 13 and It is a compound in which an alkali metal complex is docked to all phosphine oxide groups.
  • LiQ is a compound represented by Formula 11-1.
  • the dipole moment is increased in the compound in which the alkali metal complex is docked with the hetero atom and / or phosphine oxide group of the compound, as compared with the compound in which the alkali metal complex is not docked.
  • the dipole moment can be further increased, thereby improving the life characteristics of the organic invention device.
  • the organic light emitting device of the present invention having increased dipole moment of the compound included in the organic material layer has a two-fold improvement in lifespan characteristics compared to the organic light emitting device that is not. .
  • the organic light emitting device of the present invention in which the dipole moment of the compound included in the organic material layer is increased, has a 4 times longer lifespan than the organic light emitting device.
  • the organic light emitting diode according to the present invention includes a first electrode, a second electrode, and at least one organic layer disposed between the first electrode and the second electrode, and the dipole moment of the compound included in the organic layer. By changing the dipole moment, the life characteristics of the organic light emitting device can be greatly improved.

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Abstract

본 발명은 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자에 있어서, 상기 유기물층에 포함되는 화합물의 쌍극자 모멘트(dipole moment) 변화를 이용하여 수명 특성이 우수한 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

유기 발광 소자 및 이의 제조방법
본 출원은 2011년 10월 5일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2011-0101513호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 유기 발광 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
유기 발광 현상은 특정 유기 분자의 내부 프로세스에 의하여 전류가 가시광으로 전환되는 예의 하나이다. 유기 발광 현상의 원리는 다음과 같다. 양극과 음극 사이에 유기물 층을 위치시켰을 때 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 음극과 양극으로부터 각각 전자와 정공이 유기물층으로 주입된다. 유기물층으로 주입된 전자와 정공은 재결합하여 엑시톤(exciton)을 형성하고, 이 엑시톤이 다시 바닥 상태로 떨어지면서 빛이 나게 된다. 이러한 원리를 이용하는 유기 발광 소자는 일반적으로 음극과 양극 및 그 사이에 위치한 유기물층, 예컨대 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층을 포함하는 유기물층으로 구성될 수 있다.
유기 발광 소자에서 사용되는 물질로는 순수 유기 물질 또는 유기 물질과 금속이 착물을 이루는 착화합물이 대부분을 차지하고 있으며, 용도에 따라 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 발광 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등으로 구분될 수 있다. 여기서, 정공 주입 물질이나 정공 수송 물질로는 p-타입의 성질을 가지는 유기 물질, 즉 쉽게 산화가 되고 산화시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 한편, 전자 주입 물질이나 전자 수송 물질로는 n-타입 성질을 가지는 유기 물질, 즉 쉽게 환원이 되고 환원시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 발광층 물질로는 p-타입 성질과 n-타입 성질을 동시에 가진 물질, 즉 산화와 환원 상태에서 모두 안정한 형태를 갖는 물질이 바람직하며, 엑시톤이 형성되었을 때 이를 빛으로 전환하는 발광 효율이 높은 물질이 바람직하다.
위에서 언급한 외에, 유기 발광 소자에서 사용되는 물질은 다음과 같은 성질을 추가적으로 갖는 것이 바람직하다.
첫째로 유기 발광 소자에서 사용되는 물질은 열적 안정성이 우수한 것이 바람직하다. 유기 발광 소자 내에서는 전하들의 이동에 의한 줄열(joule heating)이 발생하기 때문이다. 현재, 정공 수송층 물질로 주로 사용되는 NPB는 유리 전이 온도가 100℃ 이하의 값을 가지므로, 높은 전류를 필요로 하는 유기 발광 소자에서는 사용하기 힘든 문제가 있다.
둘째로 저전압 구동 가능한 고효율의 유기 발광 소자를 얻기 위해서는 유기 발광 소자 내로 주입된 정공 또는 전자들이 원활하게 발광층으로 전달되는 동시에, 주입된 정공과 전자들이 발광층 밖으로 빠져나가지 않도록 하여야 한다. 이를 위해서 유기 발광 소자에 사용되는 물질은 적절한 밴드갭(band gap)과 HOMO 또는 LUMO 에너지 준위를 가져야 한다. 현재, 용액 도포법에 의해 제조되는 유기 발광 소자에서 정공 수송 물질로 사용되는 PEDOT : PSS의 경우, 발광층 물질로 사용되는 유기물의 LUMO 에너지 준위에 비하여 LUMO 에너지 준위가 낮기 때문에 고효율 장수명의 유기 발광 소자 제조에 어려움이 있다.
이외에도 유기 발광 소자에서 사용되는 물질은 화학적 안정성, 전하이동도, 전극이나 인접한 층과의 계면 특성 등이 우수하여야 한다. 즉, 유기 발광 소자에서 사용되는 물질은 수분이나 산소에 의한 물질의 변형이 적어야 한다. 또한, 적절한 정공 또는 전자 이동도를 가짐으로써 유기 발광 소자의 발광층에서 정공과 전자의 밀도가 균형을 이루도록 하여 엑시톤 형성을 극대화할 수 있어야 한다. 그리고, 소자의 안정성을 위해 금속 또는 금속 산화물을 포함한 전극과의 계면을 좋게 할 수 있어야 한다.
따라서, 당 기술분야에서는 상기와 같은 요건을 갖춘 유기물의 개발이 요구되고 있다.
이에 본 발명자들은 유기 발광 소자에서 사용 가능한 물질에 요구되는 조건, 예컨대 적절한 에너지 준위, 전기 화학적 안정성 및 열적 안정성 등을 만족시킬 수 있으며, 치환기에 따라 유기 발광 소자에서 요구되는 다양한 역할을 할 수 있는 화학 구조를 갖는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자와, 유기 발광 소자의 수명을 증가시킬 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서,
상기 유기물층 중 1층 이상은 헤테로 아릴계 화합물; 및 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물 중 1종 이상의 화합물의 헤테로 원자, 포스핀 옥사이드기, 티옥소포스핀기 및 셀레녹소포스핀기 중 하나 이상에 알칼리 금속 복합체가 도킹된 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은
기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하고,
상기 유기물층 중 적어도 1층은 헤테로 아릴계 화합물; 및 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물 중 1종 이상의 화합물과 알칼리 금속 복합체를 함께 공증착하여 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 내에 포함되는 화합물의 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 변화시킴으로써 유기 발광 소자의 수명 특성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 기판(101) 위에 양극(102), 발광층(105) 및 음극(107)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자 구조의 예시이다.
도 2는 기판(101) 위에 양극(102), 정공 주입/정공 수송 및 발광층(105), 전자 수송층(106) 및 음극(107)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자 구조의 예시이다.
도 3은 기판(101), 양극(102), 정공 주입층(103), 정공 수송 및 발광층(105), 전자 수송층(106) 및 음극(107)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자 구조의 예시이다.
도 4는 기판(101), 양극(102), 정공 주입층(103), 정공 수송층(104), 전자 수송 및 발광층(105) 및 음극(107)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자 구조의 예시이다.
도 5는 본 발명의 실험예 1에 따른 유기 발광 소자의 수명 특성을 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 실험예 2에 따른 유기 발광 소자의 수명 특성을 나타낸 도이다.
이하 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 중 1층 이상은 헤테로 아릴계 화합물; 및 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물 중 1종 이상의 화합물의 헤테로 원자, 포스핀 옥사이드기, 티옥소포스핀기 및 셀레녹소포스핀기 중 하나 이상에 알칼리 금속 복합체가 도킹된 화합물을 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000001
상기 화학식 1에 있어서,
X1은 N 또는 CR3이고, X2는 N 또는 CR4이고, X3은 N 또는 CR5이고, X4은 N 또는 CR6이고, Y1은 N 또는 CR7이고, Y2은 N 또는 CR8이고, Y3은 N 또는 CR9이고, Y4은 N 또는 CR10이고, X1 내지 X4와 Y1 내지 Y4 는 동시에 N은 아니며, R3 내지 R10은 각각 독립적으로 -(L)p-(Y)q 또는 하기 화학식 1A로 표시되고, 상기 R3 내지 R10 중 적어도 하나는 하기 화학식 1A로 표시되며, 여기서 p는 0 내지 10의 정수이고, q는 1 내지 10의 정수이고, R3 내지 R10 중 인접하는 2 이상의 기는 단환식 또는 다환식의 고리를 형성할 수 있고,
[화학식 1A]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000002
L은 산소; 황; 치환 또는 비치환된 질소; 치환 또는 비치환된 인; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 치환 또는 비치환된 알케닐렌기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기; 치환 또는 비치환된 카바졸릴렌기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
Y는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 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 아릴기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고;
R1 및 R2는 서로 연결되어 치환 또는 비치환의 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족의 단환식 또는 다환식 고리를 형성하거나 형성하지 않을 수 있으며, R1 및 R2가 고리를 형성하지 않는 경우, R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C3∼C40의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6∼C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2∼C40의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2∼C60의 헤테로고리기이고,
R1, R2, 및 R1과 R2가 서로 연결되어 형성된 방향족 또는 헤테로 방향족의 단환식 및 다환식 고리는 각각 독립적으로, -(L)p-(Y)q 로 치환될 수 있으며,
L과 Y가 각각 2 이상 존재하는 경우 이들은 각각 독립적으로 서로 같거나 상이하고,
A는 각각 독립적으로 O, S 또는 Se 이고,
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고;
Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이다.
상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2가 연결되어 고리 1개를 형성한 경우는 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000003
상기 화학식 2에 있어서,
X1 내지 X4, 및 Y1 내지 Y4는 상기 화학식 1에 정의한 바와 동일하며,
(N)n1에서 N은 질소원자를 의미하며, 질소원자가 벤젠고리 내의 탄소원자를 대신할 수 있음을 나타내고,
(N)n1에서 n1은 0 내지 6의 정수이며,
R11은 상기 화학식 1의 R3 내지 R10의 정의와 동일하고,
k1은 0 내지 4의 정수이다.
상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2가 연결되어 고리 2개 이상의 다환식 고리를 형성하는 경우는 하기 화학식 3 또는 4로 표시될 수 있다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000004
[화학식 4]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000005
상기 화학식 3 및 4에 있어서,
X1 내지 X4, 및 Y1 내지 Y4는 상기 화학식 1에 정의한 바와 동일하며,
(N)n1 및 (N)n2에서 N은 질소원자를 의미하며, 질소원자가 벤젠고리 내의 탄소원자를 대신할 수 있음을 나타내고,
(N)n1에서 n1은 0 내지 2의 정수이며,
(N)n2에서 n2는 0 내지 2의 정수이고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 상기 화학식 1의 R3 내지 R10의 정의와 동일하고,
k1은 0 내지 4의 정수이고, k2는 0 내지 4의 정수이다.
상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2가 고리를 형성하지 않는 경우, R1 및 R2는 R11 및 R12로 치환 또는 비치환된 페닐기 또는 치환 또는 비치환된 질소(N) 원자를 포함하는 육각형의 헤테로방향족고리기일 수 있다. 예컨대, 상기 화학식 1은 하기 화학식 5로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000006
상기 화학식 5에 있어서,
X1 내지 X4, 및 Y1 내지 Y4는 상기 화학식 1에 정의한 바와 동일하며,
(N)n1 및 (N)n2에서 N은 질소원자를 의미하며, 질소원자가 벤젠고리 내의 탄소원자를 대신할 수 있음을 나타내고,
(N)n1에서 n1은 0 내지 2의 정수이며,
(N)n2에서 n2는 0 내지 2의 정수이고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 상기 화학식 1에서 정의한 R3 내지 R10의 정의와 동일하고,
k1은 0 내지 4의 정수이고, k2는 0 내지 4의 정수이다.
본 발명에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 6으로 표시될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
[화학식 6]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000007
상기 화학식 6에 있어서,
Ar1 내지 Ar3, 및 A는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고,
m1은 0 내지 4의 정수이고, m2는 0 내지 4의 정수이며, 단 m1 및 m2가 동시에 0인 경우는 제외한다.
상기 화학식 1에서, 상기 Ar3은 페닐렌기, 비페닐렌기, 나프탈렌기, 비나프탈렌기, 안트라센기, 플루오렌기, 크라이센기 및 페난트렌기로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환 또는 비치환된 아릴렌기일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1에서, 상기 Ar3은 하기 구조식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 아릴렌기일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2012008062-appb-I000008
또한, 본 발명에 있어서, 상기 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물은 하기 화학식 7로 표시될 수 있다.
[화학식 7]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000009
상기 화학식 7에 있어서,
R1 내지 R9 중 적어도 하나는 하기 화학식 8로 표시되고, 나머지는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 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 아릴기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고;
[화학식 8]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000010
상기 화학식 8에 있어서,
L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
A는 O, S 또는 Se 이다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물은 하기 화학식 9로 표시될 수 있다.
[화학식 9]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000011
상기 화학식 9에 있어서,
R1은 나프틸기 또는 비페닐기이고,
R2 내지 R10 중 적어도 하나는 하기 화학식 10으로 표시되고, 나머지는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 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 아릴기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고;
[화학식 10]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000012
상기 화학식 10에 있어서,
L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
A는 O, S 또는 Se 이다.
본 발명에 따른 화합물에 있어서, 상기 화학식 1 내지 10의 치환기들을 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 12인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 2 내지 12인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 스틸베닐기(stylbenyl), 스티레닐기(styrenyl) 등의 아릴기가 연결된 알케닐기가 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 알키닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 2 내지 12인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 에티닐기, 프로피닐기 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 시클로알킬기는 탄소수 3 내지 12의 입체적 방해를 주지 않는 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 시클로알케닐기는 탄소수 3 내지 12인 것이 바람직하고, 보다 구체적으로는 오각형 또는 육각형 고리 내에 에테닐렌을 갖는 고리 화합물 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 알콕시기는 탄소수 1 내지 12인 것이 바람직하고, 보다 구체적으로 메톡시, 에톡시, 이소프로필옥시 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴옥시기는 탄소수 6 내지 20인 것이 바람직하고, 보다 구체적으로 페닐옥시, 시클로헥실옥시, 나프틸옥시, 디페닐옥시 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 알킬아민기는 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하고, 보다 구체적으로 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기 등을 들 수 있으나 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴아민기는 탄소수 5 내지 30인 것이 바람직하고. 보다 구체적으로 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 3-메틸-페닐아민기, 4-메틸-나프틸아민기, 2-메틸-비페닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸 아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나. 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 6 내지 40인 것이 바람직하다. 단환식 아릴기의 예로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 스틸벤 등을 들 수 있고, 다환식 아릴기의 예로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페나트렌기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 헤테로아릴기는 이종 원자로 O, N, S 또는 P를 포함하는 고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 3 내지 30인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 카바졸기, 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 피라다진기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀린기, 아크리딜기 등이 있으며, 하기 구조식과 같은 화합물들이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2012008062-appb-I000013
상기 할로겐기로는 불소, 염소, 브롬, 요오드 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴렌기의 구체적인 예로는 페닐렌기, 비페닐렌기, 나프탈렌닐기, 바이나프탈렌기, 안트라세닐렌기, 플루오레닐렌기, 크라이세닐렌기, 페난트레닐렌기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 헤테로시클로알킬기로는 N, S 또는 O와 같은 이종원소를 포함하는 고리기를 들 수 있다.
또한, 본 명세서에서 "치환 또는 비치환된"이라는 용어는 중수소, 할로겐기, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 실릴기, 아릴알케닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 카바졸기, 아릴아민기, 아릴기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐기 및 니트릴기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되었거나 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
상기 화학식 1 내지 10의 치환기들은 추가의 치환기로 더 치환될 수 있고, 이들의 예로는 할로겐기, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 실릴기, 아릴알케닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 카바졸기, 아릴아민기, 아릴기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 니트릴기 등을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 바람직한 구체적인 예로는 하기 화합물들이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2012008062-appb-I000014
Figure PCTKR2012008062-appb-I000015
Figure PCTKR2012008062-appb-I000016
Figure PCTKR2012008062-appb-I000017
Figure PCTKR2012008062-appb-I000018
상기 화학식 7로 표시되는 화합물의 바람직한 구체적인 예로는 하기 화합물들이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2012008062-appb-I000019
Figure PCTKR2012008062-appb-I000020
Figure PCTKR2012008062-appb-I000021
Figure PCTKR2012008062-appb-I000022
상기 화학식 9로 표시되는 화합물의 바람직한 구체적인 예로는 하기 화합물들이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2012008062-appb-I000023
Figure PCTKR2012008062-appb-I000024
Figure PCTKR2012008062-appb-I000025
Figure PCTKR2012008062-appb-I000026
이하, 상기 화학식 1 내지 10으로 표시되는 화합물의 제조방법에 대하여 설명한다.
상기 화학식 1 내지 10으로 표시되는 화합물은 축합반응, 스즈끼 결합 반응 등의 당 기술분야에 알려져 있는 일반적인 방법을 이용하여 제조될 수 있다.
상기 화학식 1 내지 10으로 표시되는 화합물들은 상기 화학식에 표시된 코어 구조에 다양한 치환체를 도입함으로써 유기 발광 소자에서 사용되는 유기물층으로 사용되기에 적합한 특성을 가질 수 있다. 상기 화학식 1 내지 10으로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 어느 층에 사용해도 특성을 나타낼 수 있으나, 특히 다음과 같은 특성을 띨 수 있다.
치환 또는 비치환된 아릴아민기가 도입된 화합물들은 발광층, 정공 주입 및 정공 수송층 물질로 적합하며, N을 포함하는 헤테로고리기가 도입된 화합물들은 전자 주입, 전자 전달 층 및 홀 저지층 물질로 적합하다.
화합물의 컨쥬게이션 길이와 에너지 밴드갭은 밀접한 관계가 있다. 구체적으로, 화합물의 컨쥬게이션 길이가 길수록 에너지 밴드갭이 작아진다. 전술한 바와 같이, 상기 화학식 1 내지 10으로 표시되는 화합물들의 코어는 제한된 컨쥬게이션을 포함하고 있으므로, 이는 에너지 밴드갭이 작은 성질에서부터 큰 성질을 갖는다.
또한, 상기와 같은 구조의 코어 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 도입된 치환기의 고유 특성을 갖는 화합물을 합성할 수 있다. 예컨대, 유기 발광 소자 제조시 사용되는 정공 주입층 물질, 정공 수송층 물질들은 HOMO를 따라 정공을 전달해 줄 수 있을 만큼의 에너지 준위를 갖게 하며, 발광층으로부터 LUMO를 따라 넘어오는 전자를 막아 줄 정도의 에너지 준위를 가질 수 있는 화합물이 될 수 있다. 특히, 본 화합물의 코어 구조는 전자에 안정적인 특성을 보여 소자의 수명 향상에 기여할 수 있다. 발광층 및 전자 수송층 물질에 사용되도록 치환체들을 도입하여 이루어진 유도체들은 다양한 아릴아민계 도펀트, 아릴계 도펀트, 금속을 함유한 도펀트 등에 적당한 에너지 밴드갭을 갖도록 제조가 가능하다.
또한, 상기 코어 구조에 다양한 치환기를 도입함으로써 에너지 밴드갭을 미세하게 조절이 가능하게 하며, 한편으로 유기물 사이에서의 계면에서의 특성을 향상되게 하며 물질의 용도를 다양하게 할 수 있다.
한편, 상기 화학식 1 내지 10으로 표시되는 화합물들은 유리 전이 온도(Tg)가 높아 열적 안정성이 우수하다. 이러한 열적 안정성의 증가는 소자에 구동 안정성을 제공하는 중요한 요인이 된다.
본 발명에 있어서, 상기 알칼리 금속 복합체의 구체적인 예로는 하기 화학식 11로 표시되는 화합물을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
[화학식 11]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000027
상기 화학식 11에서,
Z 및 점선 호(dashed arc)는 M과 함께 5- 또는 6-원 고리를 완성하는데 필수적인 2개 또는 3개의 원자 및 결합을 나타내고;
A는 각각 H 또는 치환체를 나타내고, B는 각각 Z 원자상의 독립적으로 선택된 치환체를 나타내나, 단 2개 이상의 치환체는 함께 결합되어 융합 고리 또는 융합 고리 시스템을 나타낼 수 있고;
j는 0 내지 3이고, k는 1 또는 2이고;
M은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 나타내고;
m 및 n은 착체 상에 중성 전하를 제공하도록 선택되는 독립적으로 선택된 정수이다.
상기 화학식 11은 하기 화학식 11-a로 표시될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
[화학식 11-a]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000028
상기 화학식 11-a에서, M은 상술된 바와 같은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 나타낸다. 상기 M은 Li+ 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. ra 및 rb는 각각 독립적으로 선택된 치환체이나, 단 2개의 치환체가 결합되어 융합 고리 기를 형성할 수 있다. 이러한 치환체의 예로는 메틸기, 페닐기, 플루오로 치환체 및 2개의 치환체가 결합되어 형성된 융합된 벤젠 고리 기가 있다. 상기 화학식 11-a에서, t는 1 내지 3이고, s는 1 내지 3이며, n은 1 내지 6의 정수이다.
상기 화학식 11은 하기 화학식 11-b로 표시될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
[화학식 11-b]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000029
상기 화학식 11-b에서,
Y1, Y2 및 Y3은 각각 독립적으로 치환체를 나타내나, 단 특정의 Y1, Y2 및 Y3이 결합하여 고리 또는 융합 고리 시스템을 형성할 수 있다. M은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이며, m 및 n은 착체 상에 중성 전하를 제공하도록 선택되는 정수이다. 상기 M은 Li+ 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 치환체가 수소이고 M이 Li+를 나타내는 경우, 화학식 11-b는 리튬 아세틸아세토네이트를 나타낸다. 수소 이외에도, 다른 치환체의 예로는 카보사이클릭기, 헤테로사이클릭기, 메틸기와 같은 알킬기, 페닐기와 같은 아릴기, 또는 나프틸기가 있다. 융합 고리 기는 2개의 치환체가 결합함으로써 형성될 수 있다.
상기 화학식 11은 하기 화학식 11-1 내지 11-30 중 어느 하나로 표시될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
Figure PCTKR2012008062-appb-I000030
Figure PCTKR2012008062-appb-I000031
Figure PCTKR2012008062-appb-I000032
본 발명에 있어서, 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 11과 같은 알칼리 금속 복합체가 헤테로 아릴계 화합물; 및 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물 중 1종 이상의 화합물의 헤테로 원자, 포스핀 옥사이드기, 티옥소포스핀기 및 셀레녹소포스핀기 중 하나 이상에 도킹된 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 알칼리 금속 복합체의 금속 원자가 헤테로 아릴계 화합물의 헤테로 원자에 도킹될 수 있다. 또한, 알칼리 금속 복합체의 금속 원자가 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물 중 1종 이상의 화합물의 O, S 또는 Se에 도킹될 수 있다.
또한, 상기 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물은 질소(N) 원자 등의 헤테로 원자를 추가로 포함하는 헤테로 아릴계 화합물일 수 있다. 이 때, 상기 알칼리 금속 복합체의 금속 원자가 O, S 또는 Se와 동시에 N에 추가적으로 도킹될 수 있다.
즉, 본 발명에 있어서, 유기 발광 소자의 유기물층 형성시, 헤테로 아릴계 화합물; 및 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물 중 1종 이상의 화합물이 알칼리 금속 복합체와 함께 공증착되는 경우에는 상기 헤테로 아릴계 화합물; 및 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물 중 1종 이상의 화합물의 헤테로 원자나 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)가 알칼리 금속 복합체와의 도킹 위치(docking site)로 역할하게 되고, 이에 따라 유기물층에 포함되는 화합물의 쌍극자 모멘트(dipole moment) 커지게 되며, 그 결과로 유기 발광 소자의 수명 특성이 증가하게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 "도킹"은 헤테로 아릴계 화합물; 및 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물 중 1종 이상의 화합물의 헤테로 원자, 포스핀 옥사이드기, 티옥소포스핀기 및 셀레녹소포스핀기 중 하나 이상과 알칼리 금속 복합체가 유산력(London dispersion force) 또는 쌍극자-유발쌍극자 힘(Dipole-induced dipole force)에 의하여 결합된 상태를 의미한다.
본 발명에 있어서, 상기 도킹된 화합물의 쌍극자 모멘트(dipole moment)는 하기 수학식으로 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2012008062-appb-I000033
위에서 분자 밀도(Molecular density)를 계산으로 구하여 위의 쌍극자(Dipole) 값을 얻으며, 분자 밀도(molecular density)는 Hirshfeld Charge Analysis라는 방법을 사용하여 각 원자별 전하(Charge) 및 쌍극자(Dipole)을 구하며 아래 식에 따라 계산 결과를 위의 식에 넣어 쌍극자 모멘트(Dipole Moment)를 구할 수 있다.
Figure PCTKR2012008062-appb-I000034
본 발명에서는 알칼리 금속 복합체가 헤테로 아릴계 화합물; 및 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물 중 1종 이상의 화합물에 도킹된 화합물을 이용함으로써, 알칼리 금속 복합체가 도킹되지 않은 화합물에 대비하여 화합물의 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 유기 발광 소자의 수명을 보다 효과적으로 증가시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층 등을 포함하는 다층 구조일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 단층 구조일 수 있다. 또한, 상기 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 용매 공정(solvent process), 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다.
특히, 본 발명에 있어서, 상기 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 변화시킨 화합물은 전자 수송층에 포함되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 유기 발광 소자의 제조방법은, 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하고, 상기 유기물층 중 적어도 1층은 헤테로 아릴계 화합물, 포스핀 옥사이드계 화합물, 또는 헤테로 아릴기와 포스핀 옥사이드기를 포함하는 화합물과 알칼리 금속 복합체를 함께 공증착하여 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 헤테로 아릴계 화합물, 포스핀 옥사이드계 화합물, 또는 헤테로 아릴기와 포스핀 옥사이드기를 포함하는 화합물에 대한 알칼리 금속 복합체의 중량비는 0.1 ~ 0.7 일 수 있고, 0.1 ~ 0.5 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유기 발광 소자는 전술한 화합물들을 이용하여 한 층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기 발광 소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
본 발명의 유기 전자 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 전자 소자는 유기물층으로서 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 유기 전자 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 유기 전자 소자에서, 상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 및 정공 주입 및 정공 수송을 동시에 하는 층 중 1층 이상을 포함할 수 있고, 상기 층들 중 1층 이상이 본 발명에 따른 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물층은 발광층을 포함할 수 있고, 상기 발광층이 본 발명에 따른 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물층은 전자 수송층, 전자 주입층, 및 전자 수송 및 전자 주입을 동시에 하는 층 중 1층 이상을 포함할 수 있고, 상기 층들 중 1층 이상이 본 발명에 따른 화합물을 포함할 수 있다.
이와 같은 다층 구조의 유기물층에서 본 발명에 따른 화합물은 발광층, 정공 주입/정공 수송과 발광을 동시에 하는 층, 정공 수송과 발광을 동시에 하는 층, 또는 전자 수송과 발광을 동시에 하는 층 등에 포함될 수 있다.
예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자의 구조는 도 1 내지 도 4에 나타낸 것과 같은 구조를 가질 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 기판(101) 위에 양극(102), 발광층(105) 및 음극(107)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 본 발명에 따른 화합물은 상기 발광층(105)에 포함될 수 있다.
도 2에는 기판(101) 위에 양극(102), 정공 주입/정공 수송 및 발광층(105), 전자 수송층(106) 및 음극(107)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 본 발명에 따른 화합물은 정공 주입/정공 수송 및 발광층(105)에 포함될 수 있다.
도 3에는 기판(101), 양극(102), 정공 주입층(103), 정공 수송 및 발광층(105), 전자 수송층(106) 및 음극(107)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 본 발명에 따른 화합물은 정공 주입/정공 수송 및 발광층(105)에 포함될 수 있다.
도 4에는 기판(101), 양극(102), 정공 주입층(103), 정공 수송층(104), 전자 수송 및 발광층(105) 및 음극(107)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 본 발명에 따른 화합물은 전자 수송 및 발광층(105)에 포함될 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 스퍼터링(sputtering)이나 전자빔 증발(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical vapor deposition) 방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수도 있다.
상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층 등을 포함하는 다층 구조일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 단층 구조일 수 있다. 또한, 상기 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 용매 공정(solvent process), 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 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-메틸화합물의), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)화합물의](PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 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 정공 주입 물질로는 낮은 전압에서 양극으로부터 정공을 잘 주입 받을 수 있는 물질로서, 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrine), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone) 계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리화합물의 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 물질로는 양극이나 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 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 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 발명에 따른 화합물은 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기 발광 소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
<실시예 1>
하기 화학식 12로 표시되는 화합물을 이용하여, 하기 화학식 12로 표시되는 화합물에 추가의 치환기 결합에 따른 쌍극자 모멘트(dipole moment) 변화를 측정하였고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[화학식 12]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000035
[화학식 13]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000036
[화학식 14]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000037
[화학식 15]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000038
[화학식 16]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000039
상기 화학식 13으로 표시되는 화합물은 상기 화학식 12로 표시되는 화합물에 포스핀 옥사이드기가 추가로 결합되는 화합물이고, 상기 화학식 14로 표시되는 화합물은 상기 화학식 13으로 표시되는 화합물의 질소 원자에 알칼리 금속 복합체가 도킹된 화합물이다. 또한, 상기 화학식 15로 표시되는 화합물은 상기 화학식 13으로 표시되는 화합물의 포스핀 옥사이드기에 알칼리 금속 복합체가 도킹된 화합물이고, 상기 화학식 16으로 표시되는 화합물은 상기 화학식 13으로 표시되는 화합물의 질소 원자 및 포스핀 옥사이드기 모두에 알칼리 금속 복합체가 도킹된 화합물이다.
상기 화학식 14 내지 16에서, 상기 LiQ는 하기 화학식 11-1로 표시되는 화합물이다.
[화학식 11-1]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000040
[표 1]
Figure PCTKR2012008062-appb-I000041
상기 결과와 같이, 알칼리 금속 복합체가 도킹되지 않은 화합물에 비하여, 화합물의 헤테로 원자 및/또는 포스핀 옥사이드기에 알칼리 금속 복합체가 도킹된 화합물은 쌍극자 모멘트(dipole moment)가 증가함을 알 수 있다.
유기 발광 소자의 전자 수송층 내에 포함되는 화합물의 쌍극자 모멘트(dipole moment)가 큰 경우에는 분자간의 배열이 규칙적이게 되어 막이 치밀해지고, 이에 따라 유기 발광 소자가 스트레스에 잘 견딜 수 있게 되어 수명 특성이 향상될 수 있다.
본 발명에서는, 분자 하나만으로는 쌍극자 모멘트(dipole moment)의 증가에 한계가 있으므로, 전술한 바와 같이 헤테로 아릴계 화합물, 포스핀 옥사이드계 화합물, 또는 헤테로 아릴기와 포스핀 옥사이드기를 포함하는 화합물과 알칼리 메탈 복합체를 혼합한 층을 전자 수송층으로 사용함으로써 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 보다 증가시킬 수 있고, 이에 따라 유기 발명 소자의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
<실험예 1>
상기 화학식 12로 표시되는 화합물 단독을 전자 수송층에 적용한 유기 발광 소자와 상기 화학식 12로 표시되는 화합물 및 알칼리 금속 복합체(LiQ)를 함께 전자 수송층에 적용한 유기 발광 소자의 수명 특성을 평가하였고, 그 결과를 하기 도 5에 나타내었다. 여기서, 전자 수송층을 구성하는 화합물을 달리한 것 이외에 유기 발광 소자의 다른 구성성분을 동일하게 진행하였다.
하기 도 5에 나타난 결과와 같이, 유기물층 내 포함되는 화합물의 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 증가시킨 본 발명의 유기 발광 소자는 그렇지 않은 유기 발광 소자에 비하여 수명 특성이 2배 정도 향상되는 것을 알 수 있다.
<실험예 2>
상기 화학식 13으로 표시되는 화합물 단독을 전자 수송층에 적용한 유기 발광 소자와 상기 화학식 13으로 표시되는 화합물 및 알칼리 금속 복합체(LiQ)를 함께 전자 수송층에 적용한 유기 발광 소자의 수명 특성을 평가하였고, 그 결과를 하기 도 6에 나타내었다.
하기 도 6에 나타난 결과와 같이 유기물층 내 포함되는 화합물의 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 증가시킨 본 발명의 유기 발광 소자는 그렇지 않은 유기 발광 소자에 비하여 수명 특성이 4배 정도 향상되는 것을 알 수 있다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 유기물층 내에 포함되는 화합물의 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 변화시킴으로써 유기 발광 소자의 수명 특성을 크게 향상시킬 수 있다.

Claims (19)

  1. 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서,
    상기 유기물층 중 1층 이상은 헤테로 아릴계 화합물; 및 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물 중 1종 이상의 화합물의 헤테로 원자, 포스핀 옥사이드기, 티옥소포스핀기 및 셀레녹소포스핀기 중 하나 이상에 알칼리 금속 복합체가 도킹된 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000042
    상기 화학식 1에 있어서,
    X1은 N 또는 CR3이고, X2는 N 또는 CR4이고, X3은 N 또는 CR5이고, X4은 N 또는 CR6이고, Y1은 N 또는 CR7이고, Y2은 N 또는 CR8이고, Y3은 N 또는 CR9이고, Y4은 N 또는 CR10이고, X1 내지 X4와 Y1 내지 Y4 는 동시에 N은 아니며, R3 내지 R10은 각각 독립적으로 -(L)p-(Y)q 또는 하기 화학식 1A로 표시되고, 상기 R3 내지 R10 중 적어도 하나는 하기 화학식 1A로 표시되며, 여기서 p는 0 내지 10의 정수이고, q는 1 내지 10의 정수이고, R3 내지 R10 중 인접하는 2 이상의 기는 단환식 또는 다환식의 고리를 형성할 수 있고,
    [화학식 1A]
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000043
    L은 산소; 황; 치환 또는 비치환된 질소; 치환 또는 비치환된 인; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 치환 또는 비치환된 알케닐렌기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기; 치환 또는 비치환된 카바졸릴렌기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
    Y는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 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 아릴기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고;
    R1 및 R2는 서로 연결되어 치환 또는 비치환의 지방족, 방향족 또는 헤테로방향족의 단환식 또는 다환식 고리를 형성하거나 형성하지 않을 수 있으며, R1 및 R2가 고리를 형성하지 않는 경우, R1 및 R2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C3∼C40의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C6∼C60의 아릴기; 치환 또는 비치환된 C2∼C40의 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2∼C60의 헤테로고리기이고,
    R1, R2, 및 R1과 R2가 서로 연결되어 형성된 방향족 또는 헤테로 방향족의 단환식 및 다환식 고리는 각각 독립적으로, -(L)p-(Y)q 로 치환될 수 있으며,
    L과 Y가 각각 2 이상 존재하는 경우 이들은 각각 독립적으로 서로 같거나 상이하고,
    A는 각각 독립적으로 O, S 또는 Se 이고,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고;
    Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이다.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000044
    상기 화학식 2에 있어서,
    X1 내지 X4, 및 Y1 내지 Y4는 상기 화학식 1에 정의한 바와 동일하며,
    (N)n1에서 N은 질소원자를 의미하며, 질소원자가 벤젠고리 내의 탄소원자를 대신할 수 있음을 나타내고,
    (N)n1에서 n1은 0 내지 6의 정수이며,
    R11은 상기 화학식 1의 R3 내지 R10의 정의와 동일하고,
    k1은 0 내지 4의 정수이다.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 3 또는 4로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000045
    [화학식 4]
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000046
    상기 화학식 3 및 4에 있어서,
    X1 내지 X4, 및 Y1 내지 Y4는 상기 화학식 1에 정의한 바와 동일하며,
    (N)n1 및 (N)n2에서 N은 질소원자를 의미하며, 질소원자가 벤젠고리 내의 탄소원자를 대신할 수 있음을 나타내고,
    (N)n1에서 n1은 0 내지 2의 정수이며,
    (N)n2에서 n2는 0 내지 2의 정수이고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 상기 화학식 1의 R3 내지 R10의 정의와 동일하고,
    k1은 0 내지 4의 정수이고, k2는 0 내지 4의 정수이다.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 5로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:
    [화학식 5]
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000047
    상기 화학식 5에 있어서,
    X1 내지 X4, 및 Y1 내지 Y4는 상기 화학식 1에 정의한 바와 동일하며,
    (N)n1 및 (N)n2에서 N은 질소원자를 의미하며, 질소원자가 벤젠고리 내의 탄소원자를 대신할 수 있음을 나타내고,
    (N)n1에서 n1은 0 내지 2의 정수이며,
    (N)n2에서 n2는 0 내지 2의 정수이고,
    R11 및 R12는 각각 독립적으로 상기 화학식 1에서 정의한 R3 내지 R10의 정의와 동일하고,
    k1은 0 내지 4의 정수이고, k2는 0 내지 4의 정수이다.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 6으로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:
    [화학식 6]
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000048
    상기 화학식 6에 있어서,
    Ar1 내지 Ar3, 및 A는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하고,
    m1은 0 내지 4의 정수이고, m2는 0 내지 4의 정수이며, 단 m1 및 m2가 동시에 0인 경우는 제외한다.
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000049
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000050
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000051
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000052
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000053
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물은 하기 화학식 7로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:
    [화학식 7]
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000054
    상기 화학식 7에 있어서,
    R1 내지 R9 중 적어도 하나는 하기 화학식 8로 표시되고, 나머지는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 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 아릴기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고;
    [화학식 8]
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000055
    상기 화학식 8에 있어서,
    L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
    A는 O, S 또는 Se 이다.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 화학식 7로 표시되는 화합물은 하기 화학식 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000056
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000057
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000058
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000059
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물은 하기 화학식 9로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:
    [화학식 9]
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000060
    상기 화학식 9에 있어서,
    R1은 나프틸기 또는 비페닐기이고,
    R2 내지 R10 중 적어도 하나는 하기 화학식 10으로 표시되고, 나머지는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 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 아릴기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고;
    [화학식 10]
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000061
    상기 화학식 10에 있어서,
    L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 N, O, S 원자 중 1개 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
    A는 O, S 또는 Se 이다.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 화학식 9로 표시되는 화합물은 하기 화학식 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000062
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000063
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000064
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000065
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 알칼리 금속 복합체는 하기 화학식 11로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:
    [화학식 11]
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000066
    상기 화학식 11에서,
    Z 및 점선 호(dashed arc)는 M과 함께 5- 또는 6-원 고리를 완성하는데 필수적인 2개 또는 3개의 원자 및 결합을 나타내고;
    A는 각각 H 또는 치환체를 나타내고, B는 각각 Z 원자상의 독립적으로 선택된 치환체를 나타내나, 단 2개 이상의 치환체는 함께 결합되어 융합 고리 또는 융합 고리 시스템을 나타낼 수 있고;
    j는 0 내지 3이고, k는 1 또는 2이고;
    M은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 나타내고;
    m 및 n은 착체 상에 중성 전하를 제공하도록 선택되는 독립적으로 선택된 정수이다.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 화학식 11로 표시되는 화합물은 하기 화학식 중 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자:
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000067
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000068
    Figure PCTKR2012008062-appb-I000069
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 알칼리 금속 복합체가 상기 헤테로 아릴계 화합물의 헤테로 원자에 도킹되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 알칼리 금속 복합체가 상기 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물의 O, S 또는 Se에 도킹되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물은 질소(N) 원자를 추가로 포함하는 헤테로 아릴계 화합물이고,
    상기 알칼리 금속 복합체가 O, S 또는 Se와 상기 질소(N) 원자에 함께 도킹되는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 헤테로 아릴계 화합물; 및 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물 중 1종 이상의 화합물의 헤테로 원자, 포스핀 옥사이드기, 티옥소포스핀기 및 셀레녹소포스핀기 중 하나 이상에 알칼리 금속 복합체가 도킹된 화합물을 포함하는 유기물층은 전자 수송층인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  18. 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 유기물층 중 적어도 1층은 헤테로 아릴계 화합물; 및 포스핀 옥사이드기(-P=O), 티옥소포스핀기(-P=S) 또는 셀레녹소포스핀기(-P=Se)를 포함하는 화합물 중 1종 이상의 화합물과 알칼리 금속 복합체를 함께 공증착하여 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 헤테로 아릴계 화합물, 포스핀 옥사이드계 화합물, 또는 헤테로 아릴기와 포스핀 옥사이드기를 포함하는 화합물에 대한 알칼리 금속 복합체의 중량비는 0.1 ~ 0.7 인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자의 제조방법.
PCT/KR2012/008062 2011-10-05 2012-10-05 유기 발광 소자 및 이의 제조방법 WO2013051875A2 (ko)

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