KR20180110681A - 유기 발광 다이오드(oled)용 매트릭스 화합물 혼합물을 포함하는 전자 수송층 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 발광 다이오드(100)에 관한 것이며, 이러한 유기 발광 다이오드(100)는:
- 하나 이상의 애노드 전극(120);
- 하나 이상의 발광층(150)으로서, 여기서 발광층은 OLED(100)의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층(150);
- 2개 이상의 전자 수송층들(161/162)의 전자 수송층 스택(160):
a) 제1 전자 수송층(161)은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이(Debye) 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층(161)에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b) 제2 전자 수송층(162)은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i) 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물의 혼합물인, 전자 수송층 스택(160); 및
- 하나 이상의 캐소드 전극 층(190)
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택(160)은 발광층(160)과 캐소드 전극 층(190) 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층(161)은 제2 전자 수송층(162)과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층(161)은 발광층(150)에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층(162)은 캐소드 전극 층(190)에 더 가까이 배열된다.
- 하나 이상의 애노드 전극(120);
- 하나 이상의 발광층(150)으로서, 여기서 발광층은 OLED(100)의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층(150);
- 2개 이상의 전자 수송층들(161/162)의 전자 수송층 스택(160):
a) 제1 전자 수송층(161)은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이(Debye) 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층(161)에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b) 제2 전자 수송층(162)은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i) 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물의 혼합물인, 전자 수송층 스택(160); 및
- 하나 이상의 캐소드 전극 층(190)
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택(160)은 발광층(160)과 캐소드 전극 층(190) 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층(161)은 제2 전자 수송층(162)과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층(161)은 발광층(150)에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층(162)은 캐소드 전극 층(190)에 더 가까이 배열된다.
Description
본 발명은 매트릭스 화합물 혼합물을 포함하는 전자 수송층을 갖는 전자 수송층 스택을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED), 및 이러한 전자 수송층 스택을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드(OLED)는 자발광 디바이스(self-emitting device)로서, 넓은 시야각, 우수한 콘트라스트, 빠른 응답, 고휘도, 우수한 구동 전압 특성 및 색 재현성을 가진다. 일반적인 OLED는 기판 상에 순차적으로 스태킹된 애노드 전극, 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 발광층(EML), 전자 수송층(ETL) 및 캐소드 전극을 포함한다. 이와 관련하여, HIL, HTL, EML 및 ETL은 유기 화합물로 형성된 박막이다.
애노드 전극과 캐소드 전극에 전압이 인가되면, 애노드 전극으로부터 주입되는 정공이 HIL 및 HTL을 통해 EML로 이동하고 캐소드 전극으로부터 주입되는 전자는 ETL을 거쳐 EML로 이동한다. 정공과 전자는 EML에서 재결합하여 엑시톤을 생성한다.
WO 2016/001283 A1은 발광층, 및 2개 이상의 전자 수송층들을 포함하는 전자 수송층 스택을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)에 관한 것이며, 여기서 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층은 하나 이상의 매트릭스 화합물을 포함하고, 또한, 제1 전자 수송층은 제1 리튬 할라이드 또는 제1 리튬 유기 착화합물을 포함하고; 제2 전자 수송층은 제2 리튬 할라이드 또는 제2 리튬 유기 착화합물을 포함하며, 제1 리튬 유기 착화합물은 제2 리튬 유기 착화합물과 동일하지 않고, 제1 리튬 할라이드는 제2 리튬 할라이드와 동일하지 않다.
KR 2015 0115688 A는 캐소드와 발광층 사이에 제공된 제1 전자 수송층; 및 캐소드와 제1 전자 수송층 사이에 제공된 제2 전자 수송층을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)에 관한 것이며, 여기서 제2 전자 수송층은 호스트 물질, 및 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로부터 선택되는 하나 이상의 n-유형 도판트를 포함한다.
외부 양자 효율(EQE)을 개선하며, OLED의 수명을 개선하는 동작 전압을 감소시키며, 및/또는 OLED 제조 공정의 takt 시간(takt time)을 감소시키는 것이 여전히 요망되고 있다.
본 발명의 일 양태는 상부 및/또는 하부 방출 유기 발광 다이오드(OLED)에 대해, 개선된 외부 양자 효율(EQE) 및/또는 더 낮은 동작 전압 및/또는 개선된 수명 및/또는 증가된 takt 시간을 갖는 OLED를 제공하는 것이다.
본 발명은 유기 발광 다이오드에 관한 것이며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
-
하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
-
2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서:
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이(Debye) 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이, 바람직하게는 약 ≥ 3 내지 ≤ 5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열된다.
나아가, 본 발명은 기판, 애노드 전극, 정공 주입층, 정공 수송층, 선택적인 전자 차단층, 발광층, 선택적인 정공 차단층, 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층을 포함하는 전자 수송층 스택, 선택적인 전자 주입층 및 캐소드 전극 층을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)에 관한 것이며, 여기서 이들 층은 해당 순서로 배열된다.
나아가, 본 발명은 이러한 OLED의 제조 방법에 관한 것이다.
정의
용어 "OLED"와 "유기 발광 다이오드" 및 "유기 광-방출 다이오드"는 동시에 사용되고 동일한 의미를 갖는다.
ETL-스택이라고도 명명되는 용어 "전자 수송층 스택"은, 예를 들어 직접 접촉하여 배열된 제1 및 제2 전극층들의, 직접 접촉하여 배열된 2개 이상의 전자 수송층(ETL)들을 의미한다. "전자 수송층 스택"은 2개 이상의 전자 수송층들, 3개 이상의 전자 수송층들 또는 4개 이상의 전자 수송층들을 포함할 수 있다.
용어 "제1 유기 방향족 매트릭스 화합물"은 "i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물"에 대해 동의어로 사용된다.
용어 "극성 유기 방향족 포스핀 화합물"은 "ii) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물"에 대해 동의어로 사용된다.
본원에서, "이미터 도판트"는 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 화합물을 의미한다. 본 발명의 맥락에서, "가시광"은 약 ≥ 380 nm 내지 약 ≤ 780 nm의 파장을 갖는 광을 의미한다.
본 명세서의 맥락에서, 전자 수송층(ETL) 또는 전자 수송층 스택과 관련되어 사용되는 용어 "비-이미터 도판트"는, OLED의 작동 시 디바이스의 방출 스펙트럼에 기여하지 않는 도판트를 의미한다. 즉, 비-이미터 도판트는, 전자기 스펙트럼에서 약 ≥ 380 nm 내지 약 ≤ 780 nm의 파장인 가시 영역 내에서 필수적으로 비-방출성이다.
본 명세서의 맥락에서, 용어 "필수적으로 비-방출성"은, OLED의 작동 시 방출 스펙트럼에 대한 비-이미터 도판트의 기여도가 방출 스펙트럼을 기준으로 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만임을 의미한다.
본 명세서의 맥락에서, 용어 "OLED의 작동 시"는, 2 내지 10 V의 전압이 인가됨을 의미한다. 사용될 수 있는 OLED는 본 발명에 따른 OLED, 예를 들어 본 발명의 표 7에 따른 OLED이다.
본 명세서에서 사용되는 "중량 퍼센트", "wt%", "중량에 대한 퍼센트", "중량%" 및 이들의 변형은, 조성물, 구성성분, 성분 또는 제제에 대한 것으로서, 각각 전자 수송층의 해당 조성물, 구성성분, 성분 또는 제제의 중량을 이의 조성물의 총 중량으로 나눈 값에 100을 곱한 값을 의미한다. 각각의 전자 수송층의 모든 구성성분, 성분 또는 제제의 총 중량%는 100 중량%를 초과하지 않는 것으로 이해된다.
본 명세서에서 사용되는 "부피 퍼센트", "vol%", "부피에 대한 퍼센트", "부피%" 및 이들의 변형은, 금속 원소, 조성물, 구성성분, 성분 또는 제제에 대한 것으로서, 각각 전자 수송층의 금속 원소, 구성성분, 성분 또는 제제의 부피를 이의 각각의 전자 수송층의 총 부피로 나눈 값에 100을 곱한 값을 의미한다. 각각의 캐소드 전극 층의 모든 금속 원소, 구성성분, 성분 또는 제제의 총 부피%는 100 부피%를 초과하지 않는 것으로 이해된다.
모든 숫자 값은 명시적으로 표시되었는지 여부에 관계없이, "약"이라는 용어로 수식된 것으로 가정한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "약"은 발생할 수 있는 수치적 양의 변화를 나타낸다. "약"이라는 용어로 수식되었는지 여부에 관계없이, 청구항은 그 양과 균등한 양을 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태("a", "an"및 "the")는 내용이 명확하게 달리 지시하지 않는 한 복수 대상을 포함한다는 것으로 해석되어야 한다.
용어 "없음", "함유하지 않음", "포함하지 않음"은 증착 이전에 화합물 내에 존재하거나 또는 증착 이후에 층 내에 존재할 수 있는 불순물을 배제하지 않는다. 불순물은 본 발명에 의해 달성되는 목적과 관련하여 기술적 효과가 없다.
용어 "포스핀 화합물" 또는 "극성 유기 방향족 포스핀 화합물"은 유기 포스핀 옥사이드 화합물, 유기 티옥소포스핀 화합물 또는 유기 셀레녹소포스핀 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물을 의미하고, 포함한다.
본 명세서 및 청구항에 사용된 용어 "포스핀"은 포스폴(phosphole) 및 포스페핀(phosphepine)을 포함하여 식 Ia에 따른 화합물을 포함한다.
용어 "알킬"은 직쇄, 분지형 또는 환식 알킬기를 지칭한다.
알킬기는 메틸, 에틸 및 프로필, 부틸 또는 펜틸의 이성질체, 예를 들어, 이소프로필, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 이소펜틸 및/또는 사이크로-헥실을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다.
본원에 사용된 용어 "알칸-디-일"은 직쇄, 분지형 또는 환식 알칸-디-일 기를 지칭한다. 알칸-디-일 기는 2개의 인 원자들에 결합된 포화된 기이다.
본원에 사용된 용어 "알칸-디-일"은 단일 및 이중 탄소-탄소 결합을 포함하는 기를 지칭한다. 바람직하게는, 이중 결합 및 단일 결합은 교대하여, 인 원자와 함께 5원, 6원 또는 7원 고리를 형성한다.
용어 "아릴"은 방향족 기를 지칭한다. 본원에 사용된 용어 "아릴"은 페닐(C6-아릴), 융합된 방향족, 예컨대 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 테트라센 등을 포함해야 한다. 비페닐 및 올리고페닐 또는 폴리페닐, 예컨대 터페닐 등이 추가로 포함된다. 임의의 추가의 방향족 탄화수소 치환기, 예컨대 플루오레닐 등이 추가로 포함되어야 한다.
용어 "아릴렌"은 방향족 기를 지칭한다. 본원에 사용된 용어 "아릴렌"은 페닐렌(C6-아릴렌), 융합된 방향족, 예컨대 나프탈렌-디-일, 안트라센-디-일, 페난트렌-디-일, 테트라센-디-일, 비나프틸렌-디-일 등을 포함해야 한다. 비페닐렌 및 올리고페닐렌 또는 폴리페닐렌, 예컨대 터페닐렌 등이 추가로 포함된다. 임의의 추가의 방향족 기, 예컨대 플루오렌-디-일 등이 추가로 포함되어야 한다.
용어 "헤테로아릴렌"은 방향족 헤테로사이클을 지칭한다. 본원에 사용된 용어 "헤테로아릴렌"은 피리딘-디-일, 퀴놀론-디-일, 카르바졸-디-일, 크산텐-디-일, 페녹사진-디-일 등을 포함해야 한다.
여기서, 제1 구성이 제2 구성 "상에" 형성 또는 배열되는 것으로 언급될 때, 제1 구성은 제2 구성 상에 직접 배열될 수 있거나, 하나 이상의 다른 구성이 그 사이에 배열될 수 있다. 제1 구성이 제2 구성 "상에 직접적으로" 형성되거나 배열되는 것으로 언급될 때, 그 사이에는 다른 구성이 배열되지 않는다.
용어 "개재되어 접촉하는"은, 중간에 있는 층이 2개의 인접한 층들과 직접 접촉해 있는 3개 층들의 배열을 지칭한다.
애노드 전극은 애노드 전극 또는 애노드 전극 층으로서 기재될 수 있다.
캐소드 전극은 캐소드 전극 또는 캐소드 전극 층으로서 기재될 수 있다.
전자 주입층의 조성 및/또는 구성성분들은 전자 수송층 스택과 서로 다르다.
전자 수송층 스택은 캐소드 전극이 아닌데, 왜냐하면 이들의 조성이 서로 다르기 때문이다.
본 발명에 따른 OLED의 캐소드 전극은 극성 유기 방향족 포스핀 화합물 또는 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 OLED의 캐소드 전극은 유기 화합물을 포함하지 않거나 또는 구성되지 않을 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 캐소드 전극 층에는 유기 화합물, 유기 금속 착화합물 및 금속 할라이드가 없을 수 있다.
전자 수송층 스택, 전자 주입층/들 및 캐소드 전극 층/들은 이들의 조성에서 각각 서로 다를 수 있다.
전자 주입층/들 및 캐소드 전극 층/들은 이들의 조성에서 각각 서로 다를 수 있다.
U로도 명명되는 동작 전압은 하부 방출 디바이스에서는 1 제곱 센티미터 당 10 밀리암페어(mA/cm2) 및 상부 방출 디바이스에서는 15 mA/cm2에서 볼트(V)로 측정된다.
EQE라고도 하는 외부 양자 효율은 퍼센트(%)로 측정된다.
색 공간은 CIE-x 및 CIE-y 좌표로 설명된다(International Commission on Illumination 1931). 청색 방출의 경우 CIE-y가 특히 중요하다. CIE-y가 작을수록 더 진한 청색을 나타낸다.
HOMO라고도 하는 최고준위 점유 분자 오비탈(highest occupied molecular orbital) 및 LUMO라고도 하는 최저준위 비점유 분자 오비탈(lowest unoccupied molecular orbital)은 전자 볼트(eV)로 측정된다. HOMO 및 LUMO는 용액 내에서 사이클릭 볼타메트리(cyclic voltammetry)를 이용하여 측정된다.
쌍극자 모멘트는 양자-화학 계산을 통해 확인되고, 디바이(D)로 측정된다.
트리플렛 수준 T1은 양자-화학 계산을 통해 확인되고, 전자 볼트(eV)로 측정된다.
용어 "MW"는 몰 질량을 의미하고, 그램/몰(g/mol)로 측정된다.
다르게 언급되지 않는 한, 상대 습도(약어 RH)는 40%이고, 온도는 23℃이다.
다른 실시형태들
본 발명의 일 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
-
하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
-
2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서:
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열되고; 제2 전자 수송층은:
-
≥ 50 중량% 내지 ≤ 95 중량%, 바람직하게는 ≥ 60 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 보다 바람직하게는 ≥ 70 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 가장 바람직하게는 약 80 중량%의 i) 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
-
≥ 5 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 바람직하게는 ≥ 10 중량% 내지 ≤ 40 중량%, 보다 바람직하게는 ≥ 10 중량% 내지 ≤ 30 중량%, 가장 바람직하게는 약 20 중량%의 ii) 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
을 포함하고; 여기서 중량%는 제2 전자 수송층의 i) 및 ii)의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
-
하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
-
2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서:
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
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하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열되고; 제2 전자 수송층은 하나 이상의 비-이미터 도판트를 포함하고:
-
≥ 50 중량% 내지 ≤ 95 중량%, 바람직하게는 ≥ 60 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 보다 바람직하게는 ≥ 70 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 가장 바람직하게는 약 80 중량%의 i) 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
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≥ 5 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 바람직하게는 ≥ 10 중량% 내지 ≤ 40 중량%, 보다 바람직하게는 ≥ 10 중량% 내지 ≤ 30 중량%, 가장 바람직하게는 약 20 중량%의 ii) 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
을 포함하며; 여기서 중량%는 제2 전자 수송층의 i) 및 ii)의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
-
하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
-
2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서:
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열되고; 제2 전자 수송층은 하나 이상의 비-이미터 도판트를 포함하며, 상기 비-이미터 도판트는 금속 화합물이며, 바람직하게는 금속 화합물은 금속 할라이드, 금속 유기 착화합물 및/또는 영가 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 보다 바람직하게는 금속 유기 착화합물은 식 VII을 가지며:
여기서, M은 알칼리 금속 이온이며, A1 내지 A4는 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴 또는 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴로부터 선택되며, 보다 더 바람직하게는 M은 리튬 이온, 가장 바람직하게는 리튬 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트이고; 제2 전자 수송층은:
-
≥ 50 중량% 내지 ≤ 95 중량%, 바람직하게는 ≥ 60 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 보다 바람직하게는 ≥ 70 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 가장 바람직하게는 약 80 중량%의 i) 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
-
≥ 5 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 바람직하게는 ≥ 10 중량% 내지 ≤ 40 중량%, 보다 바람직하게는 ≥ 10 중량% 내지 ≤ 30 중량%, 가장 바람직하게는 약 20 중량%의 ii) 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
을 포함하고; 여기서 중량%는 제2 전자 수송층의 i) 및 ii)의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면 제1 전자 수송층에는 비-이미터 도판트가 없을 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면 제2 전자 수송층은 또한, 비-이미터 도판트를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 비-이미터 도판트는 금속 화합물이고, 바람직하게는 금속 화합물은 금속 할라이드, 금속 유기 착화합물 및/또는 영가 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 비-이미터 도판트는 금속 할라이드, 금속 유기 착화합물 및/또는 영가 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 비-이미터 도판트는 영가 금속이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면 제2 전자 수송층은 또한, 영가 금속인 비-이미터 도판트를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
-
하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
-
2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서:
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열되고; 제1 전자 수송층은 ≥ 90 중량% 내지 ≤ 100 중량%, 바람직하게는 ≥ 95 중량% 내지 ≤ 98 중량%의 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
-
하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
-
2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서:
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열되고; 제1 전자 수송층은 비-이미터 도판트를 포함하고, ≥ 90 중량% 내지 ≤ 100 중량%, 바람직하게는 ≥ 95 중량% 내지 ≤ 98 중량%의 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
-
하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
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2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서:
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열되고; 제1 전자 수송층은 ≥ 90 중량% 내지 ≤ 100 중량%, 바람직하게는 ≥ 95 중량% 내지 ≤ 98 중량%의 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고; 제2 전자 수송층은:
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≥ 50 중량% 내지 ≤ 95 중량%, 바람직하게는 ≥ 60 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 보다 바람직하게는 ≥ 70 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 가장 바람직하게는 약 80 중량%의 i) 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
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≥ 5 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 바람직하게는 ≥ 10 중량% 내지 ≤ 40 중량%, 보다 바람직하게는 ≥ 10 중량% 내지 ≤ 30 중량%, 가장 바람직하게는 약 20 중량%의 ii) 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
을 포함하고; 여기서 중량%는 제2 전자 수송층의 i) 및 ii)의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
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하나 이상의 애노드 전극;
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하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
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2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서:
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열되고; 제1 전자 수송층은 비-이미터 도판트를 포함하며 ≥ 90 중량% 내지 ≤ 100 중량%, 바람직하게는 ≥ 95 중량% 내지 ≤ 98 중량%의 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고; 제2 전자 수송층은 비-이미터 도판트를 포함하며:
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≥ 50 중량% 내지 ≤ 95 중량%, 바람직하게는 ≥ 60 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 보다 바람직하게는 ≥ 70 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 가장 바람직하게는 약 80 중량%의 i) 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
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≥ 5 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 바람직하게는 ≥ 10 중량% 내지 ≤ 40 중량%, 보다 바람직하게는 ≥ 10 중량% 내지 ≤ 30 중량%, 가장 바람직하게는 약 20 중량%의 ii) 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
을 포함하고; 여기서 중량%는 제2 전자 수송층의 i) 및 ii)의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
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하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
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2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서:
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물로 구성되고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
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하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
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하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
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2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서 전자 수송층 스택에는 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 이미터 도판트가 없고,
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
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하나 이상의 애노드 전극;
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하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
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2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서 전자 수송층 스택에는 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 이미터 도판트가 없고, 제1 전자 수송층에는 비-이미터 도판트가 없으며, 제2 전자 수송층은 비-이미터 도판트를 포함하고,
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
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하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
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하나 이상의 애노드 전극;
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하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
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2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서 전자 수송층 스택에는 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 이미터 도판트가 없고,
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물로 구성되고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 비-이미터 도판트 및 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하고, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
-
하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
-
2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서 전자 수송층 스택에는 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 이미터 도판트가 없고,
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물로 구성되고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 비-이미터 도판트 및 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들로 구성되고, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
-
하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
-
2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서:
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는:
-
극성 유기 방향족 포스핀 화합물, 트리플렛 수준이 2.9 eV 이상인 아릴 화합물, 페닐트리아졸, 벤즈이미다졸, 페난트롤린, 옥사디아졸, 벤조옥사졸, 옥사졸, 퀴나졸린, 벤조[h]퀴나졸린, 피리도[3,2-h]퀴나졸린, 피리미도[4,5-f]퀴나졸린, 퀴놀린, 벤조퀴놀린, 피롤로[2,1-a]이소퀴놀린 및 벤조푸로[2,3-d]피리다진
이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열된다.
나아가, 본 발명은 기판, 애노드 전극, 정공 주입층, 정공 수송층, 선택적인 전자 차단층, 발광층, 선택적인 정공 차단층, 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층을 포함하는 전자 수송층 스택, 선택적인 전자 주입층 및 캐소드 전극 층을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)를 제공하며, 여기서 이들 층들은 해당 순서로 배열된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
-
하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
-
2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서 전자 수송층 스택에는 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 이미터 도판트가 없고,
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는:
-
극성 유기 방향족 포스핀 화합물, 트리플렛 수준이 2.9 eV 이상인 아릴 화합물, 페닐트리아졸, 벤즈이미다졸, 페난트롤린, 옥사디아졸, 벤조옥사졸, 옥사졸, 퀴나졸린, 벤조[h]퀴나졸린, 피리도[3,2-h]퀴나졸린, 피리미도[4,5-f]퀴나졸린, 퀴놀린, 벤조퀴놀린, 피롤로[2,1-a]이소퀴놀린 및 벤조푸로[2,3-d]피리다진
이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
-
하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
-
2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서 전자 수송층 스택에는 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 이미터 도판트가 없고, 제1 전자 수송층에는 비-이미터 도판트가 없고, 제2 전자 수송층(162)은 비-이미터 도판트를 포함하고, 여기서
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는:
-
극성 유기 방향족 포스핀 화합물, 트리플렛 수준이 2.9 eV 이상인 아릴 화합물, 페닐트리아졸, 벤즈이미다졸, 페난트롤린, 옥사디아졸, 벤조옥사졸, 옥사졸, 퀴나졸린, 벤조[h]퀴나졸린, 피리도[3,2-h]퀴나졸린, 피리미도[4,5-f]퀴나졸린, 퀴놀린, 벤조퀴놀린, 피롤로[2,1-a]이소퀴놀린 및 벤조푸로[2,3-d]피리다진
이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
-
하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
-
2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서 전자 수송층 스택에는 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 이미터 도판트가 없고, 제1 전자 수송층에는 비-이미터 도판트가 없고, 제2 전자 수송층(162)은 비-이미터 도판트를 포함하고, 여기서
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는:
-
극성 유기 방향족 포스핀 화합물, 트리플렛 수준이 2.9 eV 이상인 아릴 화합물, 페닐트리아졸, 벤즈이미다졸, 페난트롤린, 옥사디아졸, 벤조옥사졸, 옥사졸, 퀴나졸린, 벤조[h]퀴나졸린, 피리도[3,2-h]퀴나졸린, 피리미도[4,5-f]퀴나졸린, 퀴놀린, 벤조퀴놀린, 피롤로[2,1-a]이소퀴놀린 및 벤조푸로[2,3-d]피리다진
이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열되고; 제2 전자 수송층은:
-
≥ 50 중량% 내지 ≤ 95 중량%, 바람직하게는 ≥ 60 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 보다 바람직하게는 ≥ 70 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 가장 바람직하게는 약 80 중량%의 i) 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
-
≥ 5 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 바람직하게는 ≥ 10 중량% 내지 ≤ 40 중량%, 보다 바람직하게는 ≥ 10 중량% 내지 ≤ 30 중량%, 가장 바람직하게는 약 20 중량%의 ii) 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
을 포함하고; 여기서 중량%는 제2 전자 수송층의 i) 및 ii)의 총 중량을 기준으로 한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 이러한 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
-
하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
-
2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서 전자 수송층 스택에는 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 이미터 도판트가 없고, 제1 전자 수송층에는 비-이미터 도판트가 없고, 제2 전자 수송층(162)은 비-이미터 도판트를 포함하고, 여기서
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는:
-
극성 유기 방향족 포스핀 화합물, 트리플렛 수준이 2.9 eV 이상인 아릴 화합물, 페닐트리아졸, 벤즈이미다졸, 페난트롤린, 옥사디아졸, 벤조옥사졸, 옥사졸, 퀴나졸린, 벤조[h]퀴나졸린, 피리도[3,2-h]퀴나졸린, 피리미도[4,5-f]퀴나졸린, 퀴놀린, 벤조퀴놀린, 피롤로[2,1-a]이소퀴놀린 및 벤조푸로[2,3-d]피리다진이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물인, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열되고; 제2 전자 수송층은 비-이미터 도판트를 포함하며:
-
≥ 50 중량% 내지 ≤ 95 중량%, 바람직하게는 ≥ 60 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 보다 바람직하게는 ≥ 70 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 가장 바람직하게는 약 80 중량%의 i) 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
-
≥ 5 중량% 내지 ≤ 90 중량%, 바람직하게는 ≥ 10 중량% 내지 ≤ 40 중량%, 보다 바람직하게는 ≥ 10 중량% 내지 ≤ 30 중량%, 가장 바람직하게는 약 20 중량%의 ii) 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
을 포함하고; 여기서 중량%는 제2 전자 수송층의 i) 및 ii)의 총 중량을 기준으로 한다.
전자 수송층 스택
본 발명에 따른 전자 수송층 스택은 2개 이상의 전자 수송층들을 포함하며, 여기서
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i) 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물이다.
또 다른 양태에 따르면 제2 전자 수송층은 i) 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물 및 ii) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이, 바람직하게는 약 ≥ 3 내지 ≤ 5 디바이, 보다 더 바람직하게는 ≥ 2.5 내지 ≤4 미만 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물을 포함할 수 있다.
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물 및 극성 유기 방향족 포스핀 화합물의 사용은, 진공 열적 증발 동안 증착 속도의 양오한 조절 및 제조 공정에서 높은 재현성이라는 이득을 제공한다. MW가 400보다 작으면, 증발 속도가 너무 높아서 증착 속도가 조절될 수 없다. MW가 1000보다 크면, 증발 속도가 너무 느려서 증착 속도가 조절될 수 없다.
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물의 쌍극자 모멘트가 ≥ 0 내지 ≤ 2.5 디바이인 경우, 매우 효율적인 전자 수송이 달성되고, OLED는 매우 낮은 동작 전압에서 작동될 수 있으며, 높은 외부 양자 효율 EQE 및/또는 매우 장기간의 수명이 수득된다.
약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물의 사용은 캐소드 및/또는 전자 주입층으로부터의 효율적인 전자 주입 및 제1 전자 수송층 내로의 효율적인 전자 수송의 이득을 제공한다.
본 발명에 따른 전자 수송층 스택의 또 다른 이점은, 전자의 주입 및 수송이 균형을 이룰 수 있고 정공이 효율적으로 차단될 수 있도록, 스태킹된 구조를 가지며, 바람직하게는 2개의 ETL층들의 스태킹된 구조를 가질 수 있다는 점이다. 종래의 OLED에서는, 시간에 따라 전자와 정공의 양이 달라지기 때문에, 구동이 시작된 후, 발광 영역에서 생성되는 엑시톤의 수가 줄어들 수 있다. 그 결과, 캐리어 균형이 유지되지 않아, OLED의 수명이 단축될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물의 트리플렛 수준 T1은 극성 유기 방향족 포스핀 화합물의 트리플렛 수준 T1보다 낮도록 선택되며, 바람직하게는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물의 T1은 극성 유기 방향족 포스핀 화합물의 트리플렛 수준 T1보다 적어도 0.1 eV 더 낮고, 보다 바람직하게는 적어도 0.2 eV 더 낮다.
다양한 양태들에 따르면, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물의 환원 전위는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물의 환원 전위보다 덜 음성이다.
다양한 양태들에 따르면, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물의 LUMO는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물의 LUMO보다 더 음성이다.
유기 방향족 매트릭스 화합물 및 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 이러한 범위 내에서 선택되는 경우, 매우 낮은 동작 전압 및/또는 높은 외부 양자 효율 및/또는 장기간의 수명이 수득되며, 전하 균형이 OLED의 작동 동안 유지될 수 있다.
본 발명은, VTE(진공 열적 증발) 공급원이 기판의 아래에서 앞뒤로 움직이기 때문에 층들이 신속하게 증착될 수 있으므로, takt 시간 및 수율의 측면에서 유의한 이득을 제공한다.
바람직한 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 함유하는 제1 VTE 공급원이 우선 기판의 아래에서 이동하고, 제1 전자 수송층이 발광층 상에 증착된다. 극성 유기 방향족 포스핀 화합물을 함유하는 제2 VTE 공급원의 셔터(shtter)가 밀폐된 채로 존재한다. 그런 다음, 셔터는 제2 VTE 공급원 상에서 개방되고, 제1 및 제2 VTE 공급원들이 기판의 아래에서 뒤로 이동하는 동안 제2 전자 수송층이 증착된다. 비-이미터 도판트가 극성 유기 방향족 포스핀 화합물과 동시에 증착되는 경우, 제3 VTE 공급원의 셔터가 제2 VTE 공급원의 셔터와 동시에 개방되고 밀폐된다.
또 다른 바람직한 실시형태에서, 제1, 제2 및 선택적인 제3 VTE 공급원들의 셔터는, 제3 전자 수송층(163)이 발광층 상에 증착되는 동안 개방된다. 그런 다음, 셔터는 제2 및 제3 VTE 공급원들 상에서 밀폐되고, 셔터는 제1 VTE 공급원 상에서 개방된 채로 존재하며, 이러는 동안 공급원들은 기판의 아래에서 뒤로 이동하여 제1 전자 수송층(161)을 증착시킨다. 그런 다음, 제2 및 선택적인 제3 VTE 공급원들의 셔터들은 다시 개방되고, 제1, 제2 및 제3 VTE 공급원들은 앞으로 이동하여, 제2 전자 수송층(162)을 증착시킨다. 이로써, 요망되는 층 두께가 수득될 때까지, 제1 및 제2 전자 수송층의 교대되는 층들이 신속하게 증착될 수 있다.
바람직하게는, 제1 전자 수송층 내의 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물 및 제2 전자 수송층 내의 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 동일한 화합물로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, ETL-스택의 모든 층들 내의 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 동일한 화합물인 것으로 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 전자 수송층 스택에는 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 이미터 도판트가 없다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 수송층에는 비-이미터 도판트가 없고, 제2 전자 수송층은 비-이미터 도판트를 포함하며, 여기서 비-이미터 도판트는 금속 화합물이고, 바람직하게는 금속 화합물은 금속 할라이드, 금속 유기 착화합물 및/또는 영가 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
전자 수송층 스택은 발광층과 전자 캐소드 층 사이에 배열된다. OLED가 주입층을 포함하는 경우, 전자 수송층 스택은 발광층과 전자 주입층 사이에 배열될 수 있다.
바람직하게는, ETL-스택은 발광층과 전자 주입층 사이에 개재되어 접촉한다.
또 다른 바람직한 실시형태에서, ETL-스택은 발광층과 캐소드 전극 사이에 개재되어 접촉한다.
또 다른 실시형태에서, OLED가 정공 차단층 및 주입층을 포함하는 경우, 전자 수송층은 정공 차단층과 전자 주입층 사이에 개재되어 접촉할 수 있다.
본 발명의 OLED의 다양한 실시형태들에 따르면, 전자 수송층 스택은 2개 이상의 전자 수송층들을 포함하며, 여기서
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물이다.
유기 발광 디바이스는 추가의 전자 수송층, 바람직하게는 제3 및 선택적인 제4 전자 수송층을 포함할 수 있다. 제1, 제2, 제3 및 제4 전자 수송층은 전자 수송층 스택을 형성할 수 있으며, 여기서 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있으며, 제2 전자 수송층은 제3 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제3 전자 수송층은 제4 전자 수송층과 직접 접촉해 있다. 대안적인 실시형태로서, 제1 및 제2 전자 수송층들은 개별 전자 수송층 스택을 형성하고, 제3 및 선택적인 제4 전자 수송층들은 개별 전자 수송층 스택을 형성하고 전하 발생층과 캐소드 사이에 배열될 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, OLED는 제1 전자 수송층, 제2 전자 수송층, 제3 전자 수송층 및 제4 전자 수송층의 전자 수송층 스택을 포함할 수 있으며, 여기서 제4 전자 수송층은 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제4 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없다.
바람직하게는, 제1 전자 수송층 및 제4 전자 수송층이 동일하도록 선택될 수 있고, 제2 전자 수송층 및 제3 전자 수송층이 동일하도록 선택될 수 있다.
보다 바람직한 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 여기서 유기 발광 다이오드는 제1 전자 수송층, 제2 전자 수송층 및 제3 전자 수송층의 전자 수송층 스택을 포함하며, 여기서 제3 전자 수송층은 애노드에 가장 가까이 배열되며, 제2 전자 수송층은 캐소드에 가장 가까이 배열되고, 제1 전자 수송층은 제3 전자 수송층과 제2 전자 수송층 사이에 배열된다.
보다 바람직한 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 여기서 유기 발광 다이오드는 제1 전자 수송층, 제2 전자 수송층 및 제3 전자 수송층의 전자 수송층 스택을 포함하며, 여기서 제3 전자 수송층은 애노드에 가장 가까이 배열되며, 제2 전자 수송층은 캐소드에 가장 가까이 배열되고, 제1 전자 수송층은 제3 전자 수송층과 제2 전자 수송층 사이에 배열되며, 제3 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하고, 이들 화합물은:
i)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 가지며 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물; 및
iii)
선택적인 비-이미터 도판트로서, 여기서 비-이미터 도판트는 금속 화합물이고, 바람직하게는 금속 화합물은 금속 할라이드, 금속 유기 착화합물 및/또는 영가 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 선택적인 비-이미터 도판트
의 혼합물이다.
추가의 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 여기서 유기 발광 다이오드는 제1 전자 수송층, 제2 전자 수송층, 제3 전자 수송층 및 제4 전자 수송층의 전자 수송층 스택을 포함하며, 여기서 제3 전자 수송층은 애노드에 가장 가까이 배열되며, 후속해서 제1 전자 수송층, 후속해서 제2 전자 수송층 및 후속해서 제4 전자 수송층이 배열되고, 제4 전자 수송층은 캐소드에 가장 가까이 배열되고, 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층은 제3 전자 수송층과 제4 전자 수송층 사이에 배열된다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 여기서 유기 발광 다이오드는 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층의 전자 수송층 스택 및 제3 전자 수송층 및 제4 전자 수송층의 전자 수송층 스택을 포함하며, 여기서 제3 전자 수송층은 캐소드에 가장 가까이 배열되며, 제4 전자 수송층은 제3 전자 수송층과 접촉하고 애노드에 가장 가까이 배열되고; 제2 전자 수송층은 캐소드에 가장 가까이 배열되고, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 접촉하고 애노드에 가장 가까이 배열된다.
보다 바람직한 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 여기서 유기 발광 다이오드는 제1 전자 수송층, 제2 전자 수송층, 제3 전자 수송층 및 제4 전자 수송층의 전자 수송층 스택을 포함하며, 여기서 제3 전자 수송층은 애노드에 가장 가까이 배열되며, 후속해서 제1 전자 수송층, 후속해서 제2 전자 수송층 및 후속해서 제4 전자 수송층이 배열되며, 여기서 제4 전자 수송층은 캐소드에 가장 가까이 배열되고, 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층은 제3 전자 수송층과 제4 전자 수송층 사이에 배열되고, 여기서
제3 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 가지며 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물; 및
iii)
선택적인 비-이미터 도판트로서, 여기서 비-이미터 도판트는 금속 화합물이고, 바람직하게는 금속 화합물은 금속 할라이드, 금속 유기 착화합물 및/또는 영가 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 선택적인 비-이미터 도판트
의 혼합물이고; 여기서
제4 전자 수송층은:
-
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제4 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없다.
보다 바람직한 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 여기서 유기 발광 다이오드는:
-
하나 이상의 애노드 전극;
-
하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층(100);
-
하나 이상의 캐소드 전극 층;
-
제1 전자 수송층(161), 제2 전자 수송층(162) 및 제3 전자 수송층(163)의 전자 수송층 스택으로서, 여기서 제3 전자 수송층(163)은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 가지며 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물; 및
iii)
선택적인 비-이미터 도판트로서, 여기서 비-이미터 도판트는 금속 화합물이고, 바람직하게는 금속 화합물은 금속 할라이드, 금속 유기 착화합물 및/또는 영가 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 선택적인 비-이미터 도판트
의 혼합물이다.
바람직한 실시형태에서, 제2 전자 수송층(162) 및 제3 전자 수송층(163)은 동일한 조성을 가질 수 있다.
보다 바람직한 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 여기서 유기 발광 다이오드(OLED)는 제1 전자 수송층(161), 제2 전자 수송층(162), 제3 전자 수송층(163) 및 제4 전자 수송층(164)의 전자 수송층 스택(160)을 포함하며, 여기서 제4 전자 수송층(164)은:
-
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제4 전자 수송층(161)에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없다.
또 다른 양태에서, 5개 이상의 전자 수송층들을 포함하는 전자 수송층 스택이 제공되며, 여기서 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고; 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은 i) 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및 ii) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물의 혼합물이며, 이들은 교대로 배열된다.
바람직한 실시형태에서, 제1 전자 수송층(161) 및 제4 전자 수송층(164)은 동일한 조성을 가질 수 있다.
보다 바람직한 실시형태에서, 제2 전자 수송층(162) 및 제3 전자 수송층(163)은 동일한 조성을 가질 수 있고, 제1 전자 수송층(161) 및 제4 전자 수송층(164)은 동일한 조성을 가질 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 제2 전자 수송층 및 선택적인 제3 전자 수송층은 극성 유기 방향족 포스핀 옥사이드 화합물을 포함한다.
OLED의 바람직한 실시형태에서, 전자 수송층 스택에는, OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 이미터 도판트라고도 하는 이미터 화합물이 없다.
또 다른 양태에 따르면, 전자 수송층 스택에는 금속, 금속 할라이드, 금속 염 및/또는 리튬 유기 금속 착화합물이 없을 수 있다.
제1 전자 수송층의 두께는 ≥ 2 nm 내지 약 ≤ 10 nm, 바람직하게는 ≥ 3 nm 내지 약 ≤ 5 nm의 범위일 수 있다.
제2 전자 수송층의 두께는 ≥ 20 nm 내지 약 ≤ 50 nm, 바람직하게는 ≥ 25 nm 내지 약 ≤ 40 nm의 범위일 수 있다.
본 발명의 OLED의 다양한 실시형태들에 따르면, 전자 수송층 스택의 두께는 약 ≥ 20 nm 내지 약 ≤ 100 nm, 바람직하게는 약 ≥ 30 nm 내지 약 ≤ 80 nm, 보다 바람직하게는 약 ≥ 35 nm 내지 약 ≤ 60 nm, 보다 바람직하게는 약 ≥ 33 nm 내지 약 ≤ 40 nm의 범위일 수 있다.
ETL-스택의 전자 수송층은 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅 등에 의해 EML 상에 형성될 수 있다. ETL-스택의 전자 수송층이 진공 증착 또는 스핀 코팅에 의해 형성되는 경우, 증착 및 코팅 조건들은 HIL의 형성에 대한 조건들과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅 조건들은 ETL-스택의 전자 수송층을 형성하는 데 사용되는 화합물에 따라 다를 수 있다.
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물
일 실시형태에 따르면, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물/들은 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 가진다. 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물이 이러한 범위 내에서 MW를 갖는 경우, 증발 속도는 제조에 충분한 수준까지 조절될 수 있고, 높은 재현성을 유지하면서도 높은 takt 시간이 실현될 수 있다.
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물이 ≥ 0 내지 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 경우, 특히 높은 외부 양자 효율 EQE, 낮은 동작 전압 및/또는 수명이 수득된다. 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물이 이러한 범위 내에서 쌍극자 모멘트를 갖는 경우, 이는 또한 비-극성 매트릭스 화합물로서 기재될 수 있다.
여기서, 및 은 분자 내의 원자 i의 부분 전하 및 위치이다. 쌍극자 모멘트는 반경험적 분자 궤도함수(semi-empirical molecular orbital) 방법에 의해 확인된다. 표 2의 값들은, 하기 기재된 방법을 사용하여 계산하였다. 부분 전하 및 원자 위치는 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5에서 실시되는 바와 같이 설정된 def-SV(P) 기반으로 하는 Becke 및 Perdew BP의 DFT 함수 또는 def2-TZVP 기반으로 하는 하이브리드 함수 B3LYP를 사용하여 수득된다. 1개 초과의 입체배열이 실행 가능한 경우, 최저 총 에너지를 가진 입체배열이 쌍극자 모멘트를 확인하는 데 선택된다.
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물이 0 내지 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 경우, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 인버전 I의 중심, 수평 거울면(horizontal mirror plane), 1개 초과의 Cn 축(n>1) 및/또는 Cn에 수직인 n개의 C2를 함유할 수 있다.
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 전자 수송 화합물이다. 따라서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물의 트리플렛 수준 T1은 전자 수송을 지지하는 범위 내에서 선택될 수 있다. 바람직하게는, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 트리플렛 수준이 > 1 eV 내지 < 2.9 eV, 바람직하게는 > 1.2 내지 < 2.8 eV, 보다 바람직하게는 > 1.3 내지 < 2.7 eV인 유기 방향족 매트릭스 화합물로부터 선택된다.
트리플렛 수준 T1은 양자-화학 계산을 통해 확인된다. 이를 위해, 소프트웨어 패키지 "Gaussion-03 W"가 사용된다. 우선, 기하학적 최적화(geometry optimisation)가 "바닥 상태/반경험적/디폴트 스핀/AM1/차지(Charge) 0/스핀 싱글렛" 방법을 사용하여 수행된다. 후속해서, 최적화된 기하학을 기반으로 한 에너지 계산이 수행된다. 후속해서, 최적화된 기하학을 기반으로 한 에너지 계산이 수행된다. "6-31G(d)" 베이스 세트(base set)와 함께 "TD-SFC/DFT/디폴트 스핀/B3PW91" 방법이 사용된다(차지 0, 스핀 싱글렛). 그 결과는 B3PW91을 사용하여 더 최적화될 수 있다.
다양한 양태들에 따르면, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물의 환원 전위는 동일한 조건 하에 Fc+/Fc 산화환원 커플(redox couple)에 대해 테트라하이드로푸란 내에서 사이클릭 볼타메트리에 의해 측정되는 경우, 피렌의 환원 전위보다 덜 음성이며, 바람직하게는 1,3,5-트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸-2-일)벤젠의 환원 전위보다 덜 음성이며, 보다 바람직하게는 (9-페닐-9H-카르바졸-2,7-디일)비스(디페닐포스핀 옥사이드)의 환원 전위보다 덜 음성이고, 4,4'-비스(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)비페닐의 환원 전위보다 더 음성이고, 바람직하게는 4-(나프탈렌-1-일)-2,7,9-트리페닐피리도[3,2-h]퀴나졸린의 환원 전위보다 더 음성이다.
산화환원 전위는 실온에서 정전위(potenioststic) 디바이스 Metrohm PGSTAT30 및 스프트웨어 Metrohm Autolab GPES와 함께 사이클릭 볼타메트리에 의해 확인된다. 특정한 화합물에 주어진 산화환원 전위는, 은 클로라이드에 의해 덮히고 측정되는 용액 내에 직접적으로 침지되는 은 와이어로 구성되며, 백금 작업 전극들 사이에서 Ag/AgCl 슈도-표준 전극(Metrohm 은 막대 전극)과 함께 존재하는, 0.1 M 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트 지지 전해질과 함께 아르곤 분위기 하에, 시험된 성분의 아르곤 탈기된(de-aerated), 건조 0.1 M THF 용액 내에서, 100 mV/s의 스캔 속도로 측정되었다. 제1 진행은 작업 전극 상에서 설정된 가장 넓은 전위 범위에서 수행되었으며, 그런 다음 상기 범위는 후속적인 진행 내에서 적절하게 조정되었다. 마지막 3회의 진행들은 표준으로서 페로센(0.1 M 농도)의 첨가와 함께 수행되었다. 표준 Fc+/Fc 산화화원 커플에 대해 관찰된 캐소드 및 애노드 전위들의 평균을 뺀 후, 연구된 화합물의 캐소드 및 애노드 피크에 상응하는 전위들의 평균은 마침내 상기 보고된 값들을 제공하였다. 모든 연구된 화합물들뿐만 아니라 보고된 비교 화합물들은 잘-정의된 가역적인 전기화학 거동을 보여주었다.
이들 조건 하에, 피렌의 환원 전위는 -2.64 V이며, 1,3,5-트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸-2-일)벤젠의 환원 전위는 -2.58 V이며, (9-페닐-9H-카르바졸-2,7-디일)비스(디페닐포스핀 옥사이드)의 환원 전위는 -2.51 V이며, 4,4'-비스(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)비페닐의 환원 전위는 -2.03 V이고, 4-(나프탈렌-1-일)-2,7,9-트리페닐피리도[3,2-h]퀴나졸린의 환원 전위는 -2.18 V이다.
산화환원 전위를 전자 친화성 및 이온화 전위로 전환시키기 위해 간단한 규칙이 매우 자주 사용된다: 각각 IP(eV) = 4.84 eV + e*Eox(여기서 Eox는 볼트 vs. 페로센/페로세늄(Fc/Fc+)으로 주어지고, EA(eV) = 4.84 eV + e*Ered(Ered는 볼트 vs. Fc/Fc+로 주어짐)(B.W. D'Andrade, Org. Electron. 6, 11-20 (2005) 참조), e*는 원소 전하이다. 이온화 에너지 및 전자 친화성에 대한 동의어로서 각각 용어 "HOMO의 에너지" E(HOMO) 및 "LUMO의 에너지" E(LUMO)를 사용하는 것이 정확하게 옳은 것이 아니더라도, 보편적인 관행이다(Koopmans Theorem).
이로써, 피렌의 LUMO는 -2.2 eV이며, 1,3,5-트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸-2-일)벤젠의 LUMO는 -2.26 eV이며, (9-페닐-9H-카르바졸-2,7-디일)비스(디페닐포스핀 옥사이드)의 LUMO는 -2.33 eV이며, 4,4'-비스(4,6-디페닐-1,3,5-트리아진-2-일)비페닐의 LUMO는 -2.81 eV이고, 4-(나프탈렌-1-일)-2,7,9-트리페닐피리도[3,2-h]퀴나졸린의 LUMO는 -2.66 eV이다.
보다 바람직한 양태에 따르면, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 10개 이상, 바람직하게는 14개 이상의 비편재화된 전자의 컨쥬게이트된 시스템을 포함할 수 있다.
비편재화된 전자의 컨쥬게이트된 시스템의 예로는, pi 결합 및 시그마 결합이 교대되는 시스템이 있다. 선택적으로, 구조 단위의 원자들 사이에 pi-결합을 가진 하나 이상의 2-원자 구조 단위가, 하나 이상의 고립 전자쌍을 가진 원자에 의해, 전형적으로 O, S 또는 Se로부터 선택되는 2가 원자에 의해, 또는 N 또는 P로부터 선택되는 3가 원자에 의해 대체될 수 있다. 바람직하게는, 비편재화된 전자의 컨쥬게이트된 시스템은 휴켈 규칙(Huekel rule)에 따라 하나 이상의 방향족 또는 헤테로방향족 고리를 포함한다. 또한 바람직하게는, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 공유 결합에 의해 연결되거나 또는 축합되는 적어도 2개의 방향족 또는 헤테로방향족 고리들을 포함할 수 있다.
보다 바람직한 양태에 따르면, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 벤조[k]플루오란텐, 피렌, 안트라센, 플루오렌, 스피로(비플루오렌), 페난트렌, 페릴렌, 트립티센, 스피로[플루오렌-9,9'-크산텐], 코로넨, 트리페닐렌, 크산텐, 벤조푸란, 디벤조푸란, 디나프토푸란, 아크리딘, 벤조[c]아크리딘, 디벤조[c,h]아크리딘, 디벤조[a,j]아크리딘, 트리아진, 피리딘, 피리미딘, 카르바졸, 티에노피리미딘, 디티에노티오펜, 벤조티에노피리미딘, 벤조티에노-피리미딘, 트리아릴 보란 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
보다 바람직한 양태에 따르면, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물에는 포스핀기, 페난트롤린기, 벤즈이미다졸기 또는 금속 양이온이 없다.
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물이 식 (1)의 트리아릴 보란 화합물을 포함하는 것이 더 바람직할 수 있으며:
상기 식 (1)에서, R1, R3 및 R7은 독립적으로 H, D, C1-C16 알킬 및 C1-C16 알콕시로 이루어진 군으로부터 선택되며;
R2, R4, R5 및 R6은 독립적으로 H, D, C1-C16 알킬, C1-C16 알콕시 및 C6-C20 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
Ar0은 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴로부터 선택되며, Ar0이 치환되는 경우, 치환기는 독립적으로 D, C1-C12 알킬, C1-C16 알콕시 및 C6-C20 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
Ar1은 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴렌으로부터 선택되며, Ar1이 치환되는 경우, 치환기는 독립적으로 D, C1-C12 알킬, C1-C16 알콕시 및 C6-C20 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고;
Ar2는 H, D, 치환된 또는 비치환된 C6-C40 아릴 및 C5-C40 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, Ar0은 치환된 또는 비치환된 페닐 또는 나프틸로부터 선택되며, Ar0이 치환되는 경우, 치환기는 독립적으로 D, C1-C12 알킬, C1-C16 알콕시 및 C6-C20 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
식 (1)의 트리아릴 보란 화합물:
은 WO2015049030A2 및 EP15187135.7에 개시되어 있다.
더 바람직한 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 식 (2)의 디벤조[c,h]아크리딘 화합물:
및/또는 식 (3)의 디벤조[a,j]아크리딘 화합물:
및/또는 식 (4)의 벤조[c]아크리딘 화합물:
을 포함하며,
여기서, Ar3은 독립적으로 C6-C20 아릴렌, 바람직하게는 페닐렌, 비페닐렌 또는 플루오레닐렌으로부터 선택되며;
Ar4는 독립적으로 비치환된 또는 치환된 C6-C40 아릴, 바람직하게는 페닐, 나프틸, 안트라닐, 피레닐 또는 페난트릴로부터 선택되고;
Ar4가 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기는 독립적으로 C1-C12 알킬 및 C1-C12 헤테로알킬로 이루어진 군으로부터 선택되며, 여기서 C1-C5 알킬이 바람직하다.
적합한 디벤조[c,h]아크리딘 화합물은 EP 2 395 571에 개시되어 있다. 적합한 디벤조[a,j]아크리딘은 EP 2 312 663에 개시되어 있다. 적합한 벤조[c]아크리딘 화합물은 WO 2015/083948에 개시되어 있다.
추가의 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물이 C6-C40 아릴, C5-C40 헤테로아릴 및/또는 C1-C12 알킬기로 치환된 디벤조[c,h]아크리딘 화합물, 바람직하게는 7-(나프탈렌-2-일)디벤조[c,h]아크리딘, 7-(3-(피렌-1-일)페닐)디벤조[c,h]아크리딘, 7-(3-(피리딘-4-일)페닐)디벤조[c,h]아크리딘을 포함하는 것이 바람직하다.
추가의 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물이 C6-C40 아릴, C5-C40 헤테로아릴 및/또는 C1-C12 알킬기로 치환된 디벤조[a,j]아크리딘 화합물, 바람직하게는 14-(3-(피렌-1-일)페닐)디벤조[a,j]아크리딘을 포함하는 것이 바람직하다.
추가의 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물이 C6-C40 아릴, C5-C40 헤테로아릴 및/또는 C1-C12 알킬기로 치환된 벤조[c]아크리딘 화합물, 바람직하게는 7-(3-(피렌-1-일)페닐)벤조[c]아크리딘을 포함하는 것이 바람직하다.
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물이 식 (5)의 트리아진 화합물을 포함하는 것이 더 바람직할 수 있으며:
상기 식 (5)에서, Ar5는 독립적으로, 비치환된 또는 치환된 C6-C20 아릴 또는 Ar5.1-Ar5.2로부터 선택되며,
Ar5.1은 비치환된 또는 치환된 C6-C20 아릴렌으로부터 선택되고,
Ar5,2는 비치환된 또는 치환된 C6-C20 아릴 또는 비치환된 및 치환된 C5-C20 헤테로아릴로부터 선택되며;
Ar6은 비치환된 또는 치환된 C6-C20 아릴렌, 바람직하게는 페닐렌, 비페닐렌, 터페닐렌, 플루오레닐렌으로부터 선택되며;
Ar7은 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴, 바람직하게는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 플루오레닐, 터페닐, 피리딜, 퀴놀릴, 피리미딜, 트리아지닐, 벤조[h]퀴놀리닐, 또는 벤조[4,5]티에노[3,2-d]피리미딘으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 아릴 및 상기 헤테로아릴은 6 내지 40개의 고리-형성 원자를 갖고;
x는 1 또는 2로부터 선택되며,
Ar5가 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기는 독립적으로, C1-C12 알킬 및 C1-C12 헤테로알킬, 바람직하게는 C1-C5 알킬로부터 선택될 수 있고;
Ar7이 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기는 독립적으로, C1-C12 알킬 및 C1-C12 헤테로알킬, 바람직하게는 C1-C5 알킬 및 C6-C20 아릴로부터 선택될 수 있다.
적합한 트리아진 화합물은 US 2011/284832, WO 2014/171541, WO 2015/008866, WO2015/105313, JP 2015-074649 A, JP 2015-126140, KR 2015/0088712, KR2015-012551 및 WO16171358A1에 개시되어 있다.
더욱이, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 C6-C40 아릴, C5-C40 헤테로아릴 및/또는 C1-C12 알킬기로 치환된 트리아진 화합물, 바람직하게는 3-[4-(4,6-다이-2-나프탈레닐-1,3,5-트리아진-2-일)페닐]퀴놀론, 2-[3-(6'-메틸[2,2'-비피리딘]-5-일)-5-(9-페난트레닐)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진, 2-(3-(페난트렌-9-일)-5-(피리딘-2-일)페닐)-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진, 2,4-다이페닐-6-(5'''-페닐-[1,1':3',1'':3'',1''':3''',1''''-퀸쿼페닐]-3-일)-1,3,5-트리아진, 2-([1,1'-비페닐]-3-일)-4-(3'-(4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)-6-페닐-1,3,5-트리아진 및/또는 2-(3'-(4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진-2-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)-4-페닐벤조[4,5]티에노[3,2-d]피리미딘을 포함하는 것이 바람직하다.
바람직한 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 C6-C40 아릴, C5-C40 헤테로아릴 및/또는 C1-C12 알킬기로 치환된 벤조티에노피리미딘 화합물, 바람직하게는 2-페닐-4-(4',5',6'-트리페닐-[1,1':2',1'':3'',1'''-쿼터페닐]-3'''-일)벤조[4,5]티에노[3,2-d]피리미딘을 포함한다. 적합한 벤조티에노피리미딘 화합물은 WO 2015/0105316에 개시되어 있다.
바람직한 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 C6-C40 아릴, C5-C40 헤테로아릴 및/또는 C1-C12 알킬기로 치환된 벤조[k]플루오란텐 화합물, 바람직하게는 7, 12-다이페닐벤조[k]플루오란텐을 포함한다. 적합한 벤조[k]플루오란텐 화합물은 JP10189247 A2에 개시되어 있다.
바람직한 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 C6-C40 아릴, C5-C40 헤테로아릴 및/또는 C1-C12 알킬기로 치환된 페릴렌 화합물, 바람직하게는 3,9-비스([1,1'-비페닐]-2-일)페릴렌, 3,9-다이(나프탈렌-2-일)페릴렌 또는 3,10-다이(나프탈렌-2-일)페릴렌을 포함한다. 적합한 페릴렌 화합물은 US2007202354에 개시되어 있다.
바람직한 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 피렌 화합물을 포함한다. 적합한 피렌 화합물은 US20050025993에 개시되어 있다.
바람직한 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 스피로-플루오렌 화합물을 포함한다. 적합한 스피로-플루오렌 화합물은 JP2005032686에 개시되어 있다.
바람직한 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 크산텐 화합물을 포함한다. 적합한 크산텐 화합물은 US2003168970A 및 WO 2013149958에 개시되어 있다.
바람직한 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 코로넨 화합물을 포함한다. 적합한 코로넨 화합물은 Adachi, C.; Tokito, S.; Tsutsui, T.; Saito, S., Japanese Journal of Applied Physics, Part 2: Letters (1988), 27(2), L269-L271에 개시되어 있다.
바람직한 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 트리페닐렌 화합물로부터 선택된다. 적합한 트리페닐렌 화합물은 US20050025993에 개시되어 있다.
바람직한 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 카르바졸 화합물로부터 선택된다. 적합한 카르바졸 화합물은 US2015207079에 개시되어 있다.
바람직한 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 다이티에노티오펜 화합물로부터 선택된다. 적합한 다이티에노티오펜 화합물은 KR2011085784에 개시되어 있다.
바람직한 실시형태에서, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 안트라센 화합물을 포함한다. 하기 식 400으로 표시된 안트라센 화합물이 특히 바람직하다:
식 400에서, Ar111 및 Ar112는 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C6-C60 아릴렌기일 수 있으며; Ar113 내지 Ar116은 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C1-C10 알킬기 또는 치환된 또는 비치환된 C6-C60 아릴기일 수 있고; g, h, i 및 j는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수일 수 있다.
일부 실시형태에서, 식 400에서 Ar111 및 Ar112는 각각 독립적으로,
페닐렌기, 나프틸렌기, 페난트레닐렌기, 또는 피레닐렌기; 또는
각각이 페닐기, 나프틸기 또는 안트릴기 중 하나 이상으로 치환된 페닐렌기, 나프틸렌기, 페난트레닐렌기, 플루오레닐기 또는 피레닐렌기
중 하나일 수 있다.
식 400에서, g, h, i 및 j는 각각 독립적으로 0, 1, 또는 2의 정수일 수 있다.
식 400에서, Ar113 내지 Ar116은 각각 독립적으로,
페닐기, 나프틸기 또는 안트릴기 중 하나 이상으로 치환된 C1-C10 알킬기;
페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피레닐기, 페난트레닐기 또는 플루오레닐기;
각각이 중수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 하이드라진기, 하이드라존기, 카르복실기 또는 이의 염, 설폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, C1-C60 알킬기, C2-C60 알케닐기, C2-C60 알키닐기, C1-C60 알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피레닐기, 페난트레닐기, 또는 플루오레닐기 중 하나 이상으로 치환된, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 피레닐기, 페난트레닐기, 또는 플루오레닐기; 또는 하기 구조를 갖는 구조
중 하나일 수 있다.
추가의 보다 바람직한 양태에 따르면, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 하기 표 1의 화합물들로부터 선택될 수 있다. 이들은 동작 전압, 외부 양자 효율 및/또는 수명에 특히 유익한 효과를 갖는 것으로 확인되었다.
하기 표 2는 쌍극자 모멘트가 ≥ 0 디바이 내지 ≤ 2.5 디바이인 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물의 대표적인 예들의 쌍극자 모멘트를 보여준다.
또 다른 양태에서, 제1 전자 수송층은 제2 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 제2 유기 방향족 매트릭스 화합물은 이미터 매트릭스 화합물 및/또는 정공-차단 매트릭스 화합물로부터 선택된다.
극성 유기 방향족 포스핀 화합물
극성 유기 방향족 포스핀 화합물의 예들은 주로, 공유 결합된 C, H, O, N, S, P 및 Se, 바람직하게는 C, H, O, N 및 P로 구성된 화합물이다.
보다 바람직한 양태에 따르면, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물에는 금속 양이온이 없다.
보다 바람직한 양태에 따르면, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 6개 이상, 보다 바람직하게는 10개 이상의 비편재화된 전자들의 컨쥬게이트된 시스템을 포함한다.
비편재화된 전자의 컨쥬게이트된 시스템의 예로는, pi 결합 및 시그마 결합이 교대되는 시스템이 있다. 선택적으로, 구조 단위의 원자들 사이에 pi-결합을 가진 하나 이상의 2-원자 구조 단위가, 하나 이상의 고립 전자쌍을 가진 원자에 의해, 전형적으로 O, S 또는 Se로부터 선택되는 2가 원자에 의해, 또는 N 또는 P로부터 선택되는 3가 원자에 의해 대체될 수 있다.
바람직하게는, 비편재화된 전자의 컨쥬게이트된 시스템은 휴켈 규칙에 따라 하나 이상의 방향족 또는 헤테로방향족 고리를 포함한다. 또한 바람직하게는, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 공유 결합에 의해 연결되거나 또는 축합되는 적어도 2개의 방향족 또는 헤테로방향족 고리들을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 전자 수송 화합물이다. 전자 수송을 지지하기 위해, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은, 트리플렛 수준이 > 1 eV 내지 < 2.9 eV, 바람직하게는 > 1.2 내지 < 2.8 eV, 보다 바람직하게는 > 1.3 내지 < 2.7 eV인 화합물들로부터 선택될 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 전자 수송에 참여하지 않고, 전자 수송은 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물에 의해 지지된다. 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 트리플렛 수준이 < 3.5 내지 > 2.7 eV, 보다 바람직하게는 < 3.2 내지 > 2.8 eV, 보다 더 바람직하게는 < 3.5 내지 > 2.9 eV인 화합물들로부터 선택될 수 있다.
다양한 양태들에 따르면, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물의 환원 전위는, 동일한 조건 하에 Fc+/Fc 산화환원 커플에 대해 테트라하이드로푸란 내에서 사이클릭 볼타메트리에 의해 측정되는 경우, 9-페닐-9H-카르바졸-2,7-디일비스(디페닐포스핀 옥사이드)의 환원 전위보다 더 음성이며, 바람직하게는 [1,1': 4',1''-터페닐]-3,5-디일비스(디페닐포스핀 옥사이드)의 환원 전위보다 더 음성이고, 에탄-1,2-디일비스(디페닐포스핀 옥사이드)의 환원 전위와 동일하거나 또는 덜 음성이고, 바람직하게는 트리페닐렌의 환원 전위보다 덜 음성이다.
이들 조건 하에, 9-페닐-9H-카르바졸-2,7-디일비스(디페닐포스핀 옥사이드)의 환원 전위는 -2.51 V이며, [1,1': 4',1''-터페닐]-3,5-디일비스(디페닐포스핀 옥사이드)의 환원 전위는 -2.58 V이며, 에탄-1,2-디일비스(디페닐포스핀 옥사이드)의 환원 전위는 -3.17 V이고, 트리페닐렌의 환원 전위는 -3.04 V이다.
9-페닐-9H-카르바졸-2,7-디일비스(디페닐포스핀 옥사이드)의 LUMO는 -2.33 eV이며, [1,1': 4',1''-터페닐]-3,5-디일비스(디페닐포스핀 옥사이드)의 LUMO는 -2.26 eV이며, 에탄-1,2-디일비스(디페닐포스핀 옥사이드)의 LUMO는 -1.67 eV이고, 트리페닐렌의 LUMO는 -1.8 eV이다.
또 다른 양태에 따르면, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 유기 포스핀 옥사이드 화합물/들, 유기 티옥소포스핀 화합물/들 또는 유기 셀레녹소포스핀 화합물/들로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
바람직하게는, 극성 방향족 포스핀 화합물은 포스핀 옥사이드 화합물로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 여기서 제2 전자 수송층의 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 식 Ia를 가지며:
여기서:
X는 O, S, Se로부터 선택되며;
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 치환된 또는 비치환된 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-디-일 기와 가교되고;
A1은 페닐이거나 또는 식 (II)로부터 선택되며:
여기서:
R3은 C1 내지 C8 알칸-디-일, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌, 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되거나; 또는
A1은 식 (III)으로부터 선택되며:
여기서:
n은 0 또는 1로부터 선택되며;
m은 1 또는 2로부터 선택되며;
o는 1 또는 2로부터 선택되고;
o가 2인 경우, m은 1이며;
Ar1은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며;
Ar2는 치환된 또는 비치환된 C18 내지 C40 아릴렌 및 치환된 또는 비치환된 C10 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며;
R4는 H, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 여기서 유기 발광 다이오드는
-
하나 이상의 애노드 전극;
-
하나 이상의 발광층으로서, 여기서 발광층은 OLED의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층;
-
2개 이상의 전자 수송층들의 전자 수송층 스택으로서, 여기서:
a)
제1 전자 수송층은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하며, 여기서 제1 전자 수송층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b)
제2 전자 수송층은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i)
제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii)
약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물이며, 여기서, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 식 Ia를 가지며:
여기서:
X는 O, S, Se로부터 선택되며;
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 치환된 또는 비치환된 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-디-일 기와 가교되고;
A1은 페닐이거나 또는 식 (II)로부터 선택되며:
여기서:
R3은 C1 내지 C8 알칸-디-일, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되거나; 또는
A1은 식 (III)으로부터 선택되며:
여기서:
n은 0 또는 1로부터 선택되며;
m은 1 또는 2로부터 선택되며;
o는 1 또는 2로부터 선택되고;
o가 2인 경우, m은 1이며;
Ar1은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며;
Ar2는 치환된 또는 비치환된 C18 내지 C40 아릴렌 및 치환된 또는 비치환된 C10 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며;
R4는 H, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되는, 전자 수송층 스택; 및
-
하나 이상의 캐소드 전극 층
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택은 발광층과 캐소드 전극 층 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층은 제2 전자 수송층과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층은 발광층에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극 층에 더 가까이 배열된다.
또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 여기서 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 식 Ia를 가지며:
여기서:
X는 O, S, Se로부터 선택되며;
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 치환된 또는 비치환된 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-디-일 기와 가교되고;
A1은 페닐이거나 또는 식 (II)로부터 선택되며:
여기서:
R3은 C1 내지 C8 알칸-디-일, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되거나; 또는
A1은 식 (III)으로부터 선택되며:
여기서:
n은 0 또는 1로부터 선택되며;
m은 1 또는 2로부터 선택되며;
o는 1 또는 2로부터 선택되고;
o가 2인 경우, m은 1이며;
Ar1은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며;
Ar2는 치환된 또는 비치환된 C18 내지 C40 아릴렌 및 치환된 또는 비치환된 C10 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되고;
R4는 H, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 식 Ia에서 치환기 X가 O로부터 선택되는 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공된다.
또 다른 양태에 따르면, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 o가 1 또는 2일 수 있는 일반식 Ia에 따른 것이며:
-
o = 2인 경우, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 식 Ib를 가진 화합물이거나:
-
o = 1인 경우, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 식 Ic, Id, Ie 또는 If를 가진 화합물이다:
또 다른 양태에 따르면, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 식 Ib로부터 선택될 수 있으며:
여기서:
X는 O, S, Se로부터 선택되며;
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 치환된 또는 비치환된 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-디-일 기와 가교되고;
Ar1은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며;
Ar2는 치환된 또는 비치환된 C18 내지 C40 아릴렌 및 치환된 또는 비치환된 C10 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며;
R4는 H, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 식 Ic 및/또는 Id의 극성 유기 방향족 포스핀 화합물들을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있으며:
여기서:
X는 O, S, Se로부터 선택되며;
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 치환된 또는 비치환된 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-디-일 기와 가교되고;
A1은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며;
R4는 H, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 식 Id 또는 If의 극성 유기 방향족 포스핀 화합물들을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있으며:
여기서:
X는 O, S, Se로부터 선택되며;
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 치환된 또는 비치환된 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-디-일 기와 가교되고;
A1은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며;
Ar2는 치환된 또는 비치환된 C18 내지 C40 아릴렌 및 치환된 또는 비치환된 C10 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되고;
R4는 H, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 식 Ia에 따른 극성 유기 방향족 포스핀 화합물, 바람직하게는 유기 방향족 포스핀 옥사이드 화합물의 Ar1 및 Ar2가 정의될 수 있으며, 여기서
-
Ar1은 치환된 C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며, 여기서 C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 C5 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되고;
Ar2는 치환된 C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 치환된 C10 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며, 여기서 C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 C10 내지 C40 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되거나; 또는
-
바람직하게는 Ar1은 치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌이며, 여기서 C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 C5 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C6 알킬 및/또는 C1 내지 C6 헤테로알킬기로 치환되고;
Ar2는 치환된 C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 치환된 C10 내지 C40 헤테로아릴렌이며, 여기서 C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 C10 내지 C40 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C6 알킬 및/또는 C1 내지 C6 헤테로알킬기로 치환되거나; 또는
-
보다 바람직하게는 Ar1은 치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌이며, 여기서 C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 C5 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C4 알킬 및/또는 C1 내지 C4 헤테로알킬기로 치환되고;
Ar2는 치환된 C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 치환된 C10 내지 C40 헤테로아릴렌이며, 여기서 C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 C10 내지 C40 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C4 알킬 및/또는 C1 내지 C4 헤테로알킬기로 치환된다.
또 다른 양태에 따르면, 식 Ia에 따른 극성 유기 방향족 포스핀 화합물, 바람직하게는 유기 방향족 포스핀 옥사이드 화합물의 R1 내지 R4가 정의될 수 있으며, 여기서
R1 및 R2는 독립적으로, 치환된 C6 내지 C20 아릴, 및/또는 치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되며, 여기서 C6 내지 C20 아릴, 및/또는 C5 내지 C20 헤테로아릴은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되고, 바람직하게는 R1 및 R2는 동일하게 선택되며; 및/또는
R3은 독립적으로, 치환된 C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며, 여기서 C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 C5 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되며, 및/또는
R4는 독립적으로, 치환된 C6 내지 C20 아릴, 및/또는 치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되며, 여기서 C6 내지 C20 아릴, 및/또는 C5 내지 C20 헤테로아릴은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환된다.
또 다른 양태에 따르면, 식 Ia에 따른 극성 유기 방향족 포스핀 화합물, 바람직하게는 유기 방향족 포스핀 옥사이드 화합물의 R1 내지 R4, X, n, m, Ar1 및 Ar2가 정의될 수 있으며, 여기서
R1 및 R2는 독립적으로 C1 내지 C4 알킬, 비치환된 또는 치환된 C6 내지 C10 아릴 또는 비치환된 또는 치환된 C5 내지 C10 헤테로아릴로부터 선택되며; 바람직하게는 R1 및 R2는 독립적으로 메틸, 페닐, 나프틸, 페난트릴, 피레닐 또는 피리딜로부터 선택되며; 더 바람직하게는 R1 및 R2는 독립적으로 메틸, 페닐 및 피리딜로부터 선택되고; 보다 바람직하게는 R1 및 R2는 동일하게 선택되며; 및/또는
X는 O 또는 S로부터 선택되고, 바람직하게는 O이며; 및/또는
R3은 C1 내지 C6 알칸-디-일, 비치환된 또는 치환된 C6 내지 C10 아릴렌 또는 비치환된 또는 치환된 C5 내지 C10 헤테로아릴렌으로부터 선택되고, 바람직하게는 C1 내지 C4 알칸-디-일로부터 선택되며; 및/또는
R4는 H, 페닐, 비페닐, 터페닐, 플루오레닐, 나프틸, 안트라닐, 페난트릴, 피레닐, 카르바조일, 디벤조푸라닐, 디나프토푸라닐, 바람직하게는 H, 페닐, 비페닐 또는 나프틸로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 H이며; 및/또는
n은 0 또는 1이고, 바람직하게는 n은 1이며, 바람직하게는 n = 2인 경우 Ar1은 페닐이고, 보다 바람직하게는 n = 1인 경우, R1 및 R2는 페닐이고 R4는 H이며;
n이 0 또는 1인 경우 m은 1 또는 2이고, n이 2인 경우 m은 2이며; 및/또는
Ar1은 바람직하게는 페닐렌, 비페닐렌, 터페닐렌, 나프틸렌, 플루오레닐렌, 피리딜렌, 퀴놀리닐렌 및 피리미디닐렌으로부터 선택되며; 및/또는
Ar2는 플루오레닐렌, 안트라닐렌, 피레닐렌, 페난트릴렌, 카르바조일렌, 벤조[c]아크리디닐렌, 디벤조[c,h]아크리디닐렌, 디벤조[a,j] 아크리디닐렌으로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 식 Ia에 따른 극성 유기 방향족 포스핀 화합물, 바람직하게는 유기 방향족 포스핀 옥사이드 화합물의 R1 내지 R4, Ar1 및 Ar2가 정의될 수 있으며, 여기서 R1, R2, R3, R4, Ar1 및/또는 Ar2는 비치환된다.
또 다른 양태에 따르면, 식 Ia에 따른 극성 유기 방향족 포스핀 화합물, 바람직하게는 유기 방향족 포스핀 옥사이드 화합물의 R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C12 알킬, 바람직하게는 C1 내지 C8, 보다 더 바람직하게는 C1 내지 C6으로부터 선택될 수 있고, 가장 바람직하게는 C1 내지 C4로부터 선택될 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 식 Ia에 따른 극성 유기 방향족 포스핀 화합물, 바람직하게는 유기 방향족 포스핀 옥사이드 화합물의 R4는 C1 내지 C12 알킬, 바람직하게는 C1 내지 C8, 보다 더 바람직하게는 C1 내지 C6, 가장 바람직하게는 C1 내지 C4로부터 선택될 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 식 Ia에 따른 극성 유기 방향족 포스핀 화합물, 바람직하게는 유기 방향족 포스핀 옥사이드 화합물의 Ar2가 정의될 수 있으며, 여기서 Ar2는 식 IVa 내지 IVh에 따른 화합물로부터 선택된다:
또 다른 양태에 따르면, 식 (Ia)의 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 정의되며, 여기서 A1은 식 (II)로부터 선택된다.
바람직하게는, R3은 C1 내지 C6 알칸-디-일, 비치환된 또는 치환된 C6 내지 C10 아릴렌 또는 비치환된 또는 치환된 C5 내지 C10 헤테로아릴렌으로부터 선택되고, 바람직하게는 C1 내지 C4 알칸-디-일로부터 선택된다.
바람직한 예들은 하기 표 3에 나타나 있다. 이들 화합물은 동작 전압, 외부 양자 효율(EQE) 및/또는 수명에 특히 유익한 효과를 갖는 것으로 확인되었다.
또 다른 양태에 따르면, 식 (Ia)의 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 정의되며, 여기서 A1은 식 (III)으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, o는 1이며, n은 0 또는 1이고, m은 1 또는 2이다. 이들 화합물의 분자량은, 진공 증착에 특히 적합하고 특히 낮은 동작 전압, 높은 효율 및/또는 장기간의 수명이 달성되는 범위 내에 있다. 특히 바람직한 예들은 하기 표 4에 나타나 있다.
또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, o는 2이며, n은 0 또는 1이고, m은 1이다. 이들 화합물의 결정도(crystallinity)는 감소되고, 낮은 동작 전압이 달성된다. 특히 바람직한 예들은 상기 표 4에 나타나 있다.
전자 수송층/들을 포함하는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물에 적합하게 사용될 수 있는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 식 (Ia)를 가지며, 여기서 A1은 페닐이고, R1 및 R2는 알켄-디-일 기와 가교되어 P 원자와 함께 5원 내지 7원 고리를 형성한다. 이들 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 높은 유리 전이 온도 Tg 및 특히 낮은 동작 전압, 높은 외부 양자 효율(EQE) 및/또는 장기간의 수명을 제공할 수 있다. 특히 바람직한 화합물은 표 5에 나타낸 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이다.
또 다른 양태에 따르면, 본 발명에 따른 유기 방향족 포스핀 옥사이드 화합물은 하기 식 A1 내지 A27에 따른 화합물들로부터 선택될 수 있다:
유기 방향족 포스핀 옥사이드 화합물이 C6-C40 아릴, C5-C40 헤테로아릴 및/또는 C1-C12 알킬기로 치환되는 것, 바람직하게는 (3-(디벤조[c,h]아크리딘-7-일)페닐)디페닐포스핀 옥사이드, 3-페닐-3H-벤조[b]디-나프토[2,1-d:1',2'-f]포스페핀-3-옥사이드, 페닐이디(피렌-1-일)포스핀 옥사이드, 비스(4-(안트라센-9-일)페닐)(페닐)포스핀 옥사이드, (3-(9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센-2-일)페닐)디페닐포스핀 옥사이드, 페닐이디(피렌-1-일)포스핀 옥사이드, 디페닐(5-(피렌-1-일)피리딘-2-일)포스핀 옥사이드, 디페닐(4'-(피렌-1-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)포스핀 옥사이드, 디페닐(4'-(피렌-1-일)-[1,1'-비페닐]-3-일)포스핀 옥사이드, (3'-(디벤조[c,h]아크리딘-7-일)-[1,1'-비페닐]-4-일)디페닐포스핀 옥사이드 및/또는 페닐 비스(3-(피렌-1-일)페닐)포스핀 옥사이드인 것이 더 바람직하다.
또 다른 양태에 따르면, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 이미터 도판트가 아니며, OLED의 작동 시 가시광을 방출하지 않는다.
또 다른 양태에 따르면, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 이미터 매트릭스 화합물이 아니다.
전자 수송층 스택의 또 다른 실시형태에 따르면:
-
쌍극자 모멘트 ≥ 0 디바이 내지 ≤ 2.5 디바이인 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물은 하기의 화합물들로부터 선택될 수 있으며:
-
극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 하기의 화합물일 수 있다:
비-이미터 도판트
본 발명의 OLED의 다양한 실시형태들에 따르면, 제1 전자 수송층(161)에는 비-이미터 도판트가 없고, 제2 전자 수송층(162)은 비-이미터 도판트를 포함하며, 여기서 비-이미터 도판트는 금속 화합물이고, 바람직하게는 금속 화합물은 금속 할라이드, 금속 유기 착화합물 및/또는 영가 금속으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 OLED의 다양한 실시형태들에 따르면, 금속 할라이드는 할라이드로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 여기서 상기 금속은 Li, Na, K, Cs, Mg, Ca, Ba로 이루어진 군으로부터 선택되고; 상기 할라이드는 F, Cl, Br 및 J로 이루어진 군으로부터 선택되고; 바람직하게는 리튬 할라이드이다.
리튬 할라이드는 LiF, LiCl, LiBr 또는 LiJ로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 LiF이다.
본 발명의 OLED의 다양한 실시형태들에 따르면, 금속 유기 착화합물은 금속 퀴놀레이트, 금속 보레이트, 금속 페놀레이트 및/또는 금속 시프 염기(Schiff base)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
바람직하게는, 금속 유기 착화합물은 알칼리 유기 착화합물, 바람직하게는 리튬 유기 착화합물일 수 있다.
바람직하게는, 리튬 유기 착화합물은 리튬 퀴놀레이트, 리튬 보레이트, 리튬 페놀레이트 및/또는 리튬 시프 염기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 리튬 퀴놀레이트 착화합물은 식 I, II 또는 III을 가지며:
여기서,
-
A1 내지 A6은 동일하거나, 또는 독립적으로 CH, CR, N, O로부터 선택되며,
-
R은 동일하거나, 또는 독립적으로 수소, 할로겐, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 리튬 8-하이드록시퀴놀레이트이다.
본 발명의 유기 전계발광 디바이스의 다양한 실시형태들에 따르면, 리튬 유기 착화합물의 유기 리간드는 보레이트-기반 유기 리간드일 수 있다. 바람직하게는, 리튬 유기 착화합물은 식 (VII)의 화합물이며:
여기서, M은 알칼리 금속 이온이며, A1 내지 A4는 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴 또는 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
바람직하게는, 알칼리 유기 착화합물은 식 (VIII)의 착화합물이며:
여기서, A1 내지 A4는 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴 또는 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
바람직하게는, 리튬 유기 착화합물은 리튬 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트이다. 적합하게 사용될 수 있는 보레이트-기반 유기 리간드는 WO 2013079676 A1에 개시되어 있다.
본 발명의 유기 전계발광 디바이스의 다양한 실시형태들에 따르면, 리튬 유기 착화합물의 유기 리간드는 페놀레이트 리간드일 수 있다.
본 발명의 유기 전계발광 디바이스의 다양한 실시형태들에 따르면, 리튬 유기 착화합물의 유기 리간드는 포스포릴 페놀레이트 리간드일 수 있다.
바람직하게는, 리튬 유기 착화합물은 식 (IX)의 포스포릴 페놀레이트 화합물이며:
여기서, A5는 C6-C20 아릴렌이고, A6 내지 A7은 각각 독립적으로 C6-C20 아릴로부터 선택되며, 여기서 A5, A6 및 A7은 비치환되거나, 또는 C 및 H로 이루어진 군으로부터 선택되는 기 또는 추가의 LiO기로 치환될 수 있으며, 단, 아릴기 또는 아릴렌기 내의 주어진 C 계수는 상기 기에 존재하는 모든 치환기들을 또한 포함한다. 바람직하게는, 리튬 유기 착화합물은 리튬 2-(디페닐포스포릴)페놀레이트이다. 적합하게 사용될 수 있는 페놀레이트 리간드는 WO 2013079678 A1에 개시되어 있다.
나아가, 페놀레이트 리간드는 피리딘올레이트, 바람직하게는 2-(디페닐포스포릴)피리딘-3-올레이트로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 적합하게 사용될 수 있는 피리딘 페놀레이트 리간드는 JP 2008195623에 개시되어 있다.
또한, 페놀레이트 리간드는 이미다졸 페놀레이트, 바람직하게는 2-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페놀레이트로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 적합하게 사용될 수 있는 이미다졸 페놀레이트 리간드는 JP 2001291593에 개시되어 있다.
또한, 페놀레이트 리간드는 옥사졸 페놀레이트, 바람직하게는 2-(벤조[d]옥사졸-2-일)페놀레이트로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 적합하게 사용될 수 있는 옥사졸 페놀레이트 리간드는 US 20030165711에 개시되어 있다.
본 발명의 유기 전계발광 디바이스의 다양한 실시형태들에 따르면, 리튬 유기 착화합물의 유기 리간드는 포스포릴 헤테로아릴오에이트 리간드일 수 있다.
바람직하게는, 리튬 유기 착화합물은 식 (X)의 포스포릴 헤테로아릴오에이트 화합물이며:
여기서, A8, A9 및 A10은 독립적으로 C1-C30-알킬, C3-C30-사이클로알킬, C2-C30-헤테로알킬, C6-C30-아릴, C2-C30-헤테로아릴, C1-C30-알콕시, C3-C30-사이클로알킬옥시, C6-C30-아릴옥시, 및 일반식 E-Z-를 갖는 구조 단위로부터 선택되며,
Z는 고립 전자쌍을 갖는 3가 질소 원자를 함유하는 스페이서 단위이며, 여기서 스페이서 단위는 금속 양이온과 함께 5-, 6- 또는 7-원 킬레이트 고리의 형성을 허용하는 구조를 가지며, 킬레이트 고리는 포스핀 옥사이드기의 산소 원자, 및 금속 양이온에 배위된 스페이서 단위의 3가 질소 원자를 포함하고, E는 10개 이상의 비편재화된 전자들의 컨쥬게이트된 시스템을 포함하는 전자 수송 단위이고,
A8, A9 및 A10으로부터 선택되는 하나 이상의 기는 일반식 E-Z-를 가진다.
바람직하게는, 리튬 유기 착화합물은 리튬 2-(디페닐-포스포릴)피리딘-3-올레이트이다. 적합하게 사용될 수 있는 헤테로아릴올레이트 리간드는 EP 2724388에 개시되어 있고, 원용에 의해 포함된다.
본 발명의 유기 전계발광 디바이스의 다양한 실시형태들에 따르면, 알칼리 유기 착화합물의 유기 리간드는 보레이트 리간드, 포스포릴 페놀레이트 리간드 및 헤테로아릴올레이트 리간드로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 알칼리 유기 착화합물의 유기 리간드는 보레이트 리간드 및 포스포릴 페놀레이트 리간드로부터 선택된다.
보다 바람직하게는, 리튬 유기 착화합물은 리튬 퀴놀레이트, 리튬 보레이트, 리튬 페놀레이트, 리튬 피리딘올레이트 또는 리튬 시프 염기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고; 바람직하게는
-
리튬 유기 착화합물은 리튬 퀴놀레이트, 리튬 보레이트, 리튬 페놀레이트, 리튬 피리딘올레이트 또는 리튬 시프 염기로 이루어진 군으로부터 선택되고;
-
바람직하게는, 리튬 퀴놀레이트는 식 XI, XII 또는 XIII을 가지며:
여기서,
A1 내지 A6은 동일하거나, 또는 독립적으로 CH, CR, N, O로부터 선택되며;
R은 동일하거나, 또는 독립적으로 수소, 할로겐, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴로부터 선택되고; 보다 바람직하게는 A1 내지 A6은 CH이며;
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바람직하게는, 리튬 보레이트는 리튬 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트이며;
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바람직하게는, 리튬 페놀레이트는 리튬 2-(피리딘-2-일)페놀레이트, 리튬 2-(디페닐포스포릴)페놀레이트, 리튬 이미다졸 페놀레이트 또는 리튬 2-(피리딘-2-일)페놀레이트이고, 보다 바람직하게는 리튬 2-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페놀레이트 또는 리튬 2-(벤조[d]옥사졸-2-일)페놀레이트이며;
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바람직하게는, 리튬 피리딘올레이트는 리튬 2-(디페닐포스포릴)피리딘-3-올레이트이고,
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바람직하게는, 리튬 시프 염기는 구조 100, 101, 102 또는 103을 가지고:
적합하게 사용될 수 있는 퀴놀레이트는 WO 2013079217 A1에 개시되어 있다.
본 발명의 유기 전계발광 디바이스의 다양한 실시형태들에 따르면, 리튬 유기 착화합물의 유기 리간드는 페놀레이트 리간드일 수 있으며, 바람직하게는 리튬 유기 착화합물은 리튬 2-(디페닐포스포릴)페놀레이트이다. 적합하게 사용될 수 있는 페놀레이트 리간드는 WO 2013079678 A1에 개시되어 있다.
나아가, 페놀레이트 리간드는 피리딘올레이트, 바람직하게는 2-(디페닐포스포릴)피리딘-3-올레이트로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 적합하게 사용될 수 있는 피리딘 페놀레이트 리간드는 JP 2008195623에 개시되어 있다.
또한, 페놀레이트 리간드는 이미다졸 페놀레이트, 바람직하게는 2-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페놀레이트로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 적합하게 사용될 수 있는 이미다졸 페놀레이트 리간드는 JP 2001291593에 개시되어 있다.
또한, 페놀레이트 리간드는 옥사졸 페놀레이트, 바람직하게는 2-(벤조[d]옥사졸-2-일)페놀레이트로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 적합하게 사용될 수 있는 옥사졸 페놀레이트 리간드는 US 20030165711에 개시되어 있다.
리튬 시프 염기 유기 착화합물은, 구조 100, 101, 102 또는 103을 갖는 적합하게 사용될 수 있는 리튬 시프 염기 유기 착화합물을 사용할 수 있다:
전자 주입층에 사용될 수 있는 리튬 유기 착화합물을 형성하는 데 적합한 유기 리간드는 US 2014/0048792 및 Kathirgamanathan, Poopathy; Arkley, Vincent; Surendrakumar, Sivagnanasundram; Chan, Yun F.; Ravichandran, Seenivasagam; Ganeshamurugan, Subramaniam; Kumaraverl, Muttulingam; Antipan-Lara, Juan; Paramaswara, Gnanamolly; Reddy, Vanga R., Digest of Technical Papers - Society for Information Display International Symposium (2010), 41(Bk. 1), 465-468에 개시되어 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 이례적으로 바람직한 리튬 유기 착화합물은 하기 표 6에 요약되어 있다.
본 발명의 OLED의 다양한 실시형태들에 따르면, 영가 금속은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및/또는 3족 전이 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 영가 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Yb, Sm, Eu, Nd, Tb, Gd, Ce, La, Sc 및 Y로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 바람직하게는 영가 금속은 Li, Na, Mg, Ca, Ba, Yb로 이루어진 군으로부터 선택되고, 보다 더 바람직하게는 영가 금속은 Li, Mg, Ba, Yb로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 제2 전자 수송층은 비-이미터 도판트를 포함하며, 여기서 비-이미터 도판트는 리튬 퀴놀레이트, 리튬 보레이트, 리튬 페놀레이트 및/또는 리튬 시프 염기의 금속 유기 착화합물이며, 바람직하게는 식 I, II 또는 III을 갖는 리튬 퀴놀레이트 착화합물이다.
또 다른 양태에 따르면, 제2 전자 수송층은 비-이미터 도판트를 포함하며, 여기서 비-이미터 도판트는 보레이트-기반 유기 리간드의 금속 유기 착화합물이며, 바람직하게는, 리튬 유기 착화합물은 식 (VII)의 화합물이거나:
여기서, M은 알칼리 금속 이온이며, A1 내지 A4는 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴 또는 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴로부터 선택되며; 또는 식 (VIII)의 알칼리 유기 착화합물이거나:
여기서, A1 내지 A4는 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴 또는 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴로부터 선택되며; 또는 식 (VIII)의 Li 유기 착화합물이며:
여기서, A1 내지 A4는 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴 또는 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴로부터 선택된다.
또 다른 양태에 따르면, 제2 전자 수송층은 비-이미터 도판트를 포함하며, 여기서 비-이미터 도판트는 금속 화합물이며, 바람직하게는 금속 화합물은 금속 할라이드, 금속 유기 착화합물 및/또는 영가 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 보다 바람직하게는 금속 유기 착화합물은 식 VII을 가지고:
또한 바람직하게는 금속 유기 착화합물은 리튬 보레이트이고, 가장 바람직하게는 리튬 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트이다.
또 다른 양태에 따르면, 제1 전자 수송층에는 비-이미터 도판트가 없고, 제2 전자 수송층은 비-이미터 도판트를 포함하며, 여기서 비-이미터 도판트는 금속 화합물이며, 바람직하게는 금속 화합물은 금속 할라이드, 금속 유기 착화합물 및/또는 영가 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 보다 바람직하게는 금속 유기 착화합물은 식 VII을 가지며:
여기서, M은 알칼리 금속 이온이며, A1 내지 A4는 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴 또는 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴로부터 선택되며, 보다 더 바람직하게는 M은 리튬 이온이고, 가장 바람직하게는 리튬 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트이다.
기판
기판은 유기 발광 다이오드의 제조에 보편적으로 사용되는 임의의 기판일 수 있다. 광이 기판을 통해 방출되는 경우, 기판은 우수한 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성을 가지는, 투명한 재료일 수 있으며, 예를 들어, 유리 기판 또는 투명한 플라스틱 기판일 수 있다. 광이 상부 면을 통해 방출되는 경우, 기판은 투명한 재료 또는 불투명한 재료일 수 있으며, 예를 들어, 유리 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판 또는 실리콘 기판일 수 있다.
애노드 전극
애노드 전극은 상기 애노드 전극을 형성하기 위해 사용되는 화합물을 증착 또는 스퍼터링하여 형성될 수 있다. 애노드 전극을 형성하기 위해 사용되는 화합물은 정공 주입을 용이하게 하기 위해, 일(work)-함수가 큰 화합물일 수 있다. 애노드 물질은 일함수가 낮은 물질(즉, 알루미늄)로부터 선택될 수도 있다. 애노드 전극은 투명 전극 또는 반사 전극일 수 있다. 투명 전도성 화합물, 예컨대 인듐 주석 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 주석-다이옥사이드(SnO2) 및 아연 옥사이드(ZnO)가 애노드 전극(120)을 형성하는 데 사용될 수 있다. 애노드 전극(120)은 또한, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag), 은(Ag), 금(Au) 등을 사용하여 형성될 수 있다.
애노드 전극은 전도성이 높은 금속, 예를 들어 구리(Cu) 또는 은(Ag)으로 형성될 수 있다.
HIL
본 발명의 OLED에 적합하게 사용될 수 있는 제1 및/또는 제2 정공 주입층을 포함하는 정공 주입층(HIL)은 US2002158242 AA, EP1596445A1 및 EP1988587A1에 기재되어 있다.
제1 HIL은 애노드 전극 상에 진공 증착, 스핀 코팅, 프린팅, 캐스팅, 슬롯-다이 코팅, 랭무어-블로드젯(LB; Langmuir-Blodgett) 증착 등에 의해 형성될 수 있다.
제2 HIL은 n-유형 전하 발생층 상에 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, 랭무어-블로드젯(LB) 증착 등에 의해 형성될 수 있다.
HIL이 진공 증착을 이용하여 형성될 때, 증착 조건은 HIL을 형성하는데 사용되는 화합물, 및 HIL의 원하는 구조 및 열적 특성에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 일반적으로 진공 증착을 위한 조건은 100℃ 내지 500℃의 증착 온도, 10-8 내지 10-3 torr의 압력(1 torr는 133.322 Pa과 같음) 및 0.1 내지 10 nm/sec의 증착 속도를 포함할 수 있다.
예를 들어, 코팅 조건은 약 2000 rpm 내지 약 5000 rpm의 코팅 속도, 약 80℃ 내지 약 200℃의 열처리 온도를 포함할 수 있다. 열처리는 코팅이 수행된 후에 용매를 제거한다.
HTL
본 발명의 OLED에 적합하게 사용될 수 있는 제1 및/또는 제2 정공 수송층을 포함하는 정공 수송층(HTL)은 Shirota and Kageyama, Chem. Rev. 2007, 107, 953-1010에 기재되어 있다.
제1 정공 수송층(HTL)은 HIL 상에 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, 랭무어-블로드젯(LB) 증착 등에 의해 형성될 수 있다.
제2 정공 수송층(HTL)은 제2 정공 주입층 상에 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, 랭무어-블로드젯(LB) 증착 등에 의해 형성될 수 있다.
HTL이 진공 증착 또는 스핀 코팅에 의해 형성되는 경우, 증착 및 코팅 조건은 HIL을 형성할 때의 조건과 유사할 수 있다. 그러나, 진공 또는 용액 증착 조건은 HTL을 형성하는데 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다.
전자 차단층
전자 차단층(EBL)(150)의 기능은 전자가 발광층으로부터 정공 수송층으로 이전되는 것을 방지하고, 이로써 전자를 발광층으로 국한시키는 것이다. 이로써, 효율, 동작 전압 및/또는 수명이 개선된다. 전형적으로, 전자 차단층은 트리아릴아민 화합물을 포함한다. 트리아릴아민 화합물은 정공 수송층의 LUMO 수준보다 진공 수준에 더 근접한 LUMO 수준을 가질 수 있다. 전자 차단층은 정공 수송층의 HOMO 수준과 비교하여 진공 수준으로부터 더 멀리 떨어진 HOMO 수준을 가질 수 있다. 전자 차단층의 두께는 2 nm 내지 20 nm로부터 선택된다.
전자 차단층은 하기 식 Z의 화합물을 포함할 수 있다:
식 Z에서,
CY1 및 CY2는 서로 동일하거나 또는 서로 다르고, 각각 독립적으로 벤젠 사이클 또는 나프탈렌 사이클을 나타내며,
Ar1 내지 Ar3은 서로 동일하거나 또는 서로 다르고, 각각 독립적으로 수소; 6 내지 30개의 탄소 원자를 가진 치환된 또는 비치환된 아릴기; 및 5 내지 30개의 탄소 원자를 가진 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
Ar4는 5 내지 30개의 탄소 원자를 가진 치환된 또는 비치환된 페닐기, 치환된 또는 비치환된 비페닐기, 치환된 또는 비치환된 터페닐기, 치환된 또는 비치환된 트리페닐렌기 및 치환된 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되고,
L은 6 내지 30개의 탄소 원자를 가진 치환된 또는 비치환된 아릴렌기이다.
전자 차단층이 높은 트리플렛 수준을 갖는 경우, 이는 또한 트리플렛 조절층으로서 기재될 수 있다.
트리플렛 조절층의 기능은, 인광성 녹색 또는 청색 발광층이 사용되는 경우 트리플렛의 해소(quenching)를 감소시키는 것이다. 이로써, 인광 발광층으로부터의 발광 효율이 더 높아질 수 있다. 트리플렛 조절층은, 트리플렛 수준이, 인접한 발광층 내의 인광 이미터의 트리플렛 수준보다 높은 트리아릴아민 화합물로부터 선택된다. 적합한 트리플렛 조절층, 특히 트리아릴아민 화합물은 EP 2 722 908 A1에 기재되어 있으며, 그 전체가 원용에 의해 포함된다.
발광층(EML)
EML은 HTL 상에 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, LB 등에 의해 형성될 수 있다. 진공 증착 또는 스핀 코팅을 이용하여 EML을 형성하는 경우, 증착 및 코팅 조건은 HIL을 형성하는 경우와 유사할 수 있다.
제1 발광층은 제1 정공 수송층 상에 형성될 수 있다.
제2 발광층은 제2 정공 수송층 상에 형성될 수 있다.
그러나, 증착 및 코팅 조건은 EML을 형성하는데 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다.
발광층(EML)은 호스트와 도판트의 조합으로 형성될 수 있다. 호스트의 예로는 Alq3, 4,4'-N,N'-다이카르바졸-바이페닐(CBP), 폴리(n-비닐카르바졸)(PVK), 9,10-다이(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN), 4,4',4''-트리스(카르바졸-9-일)-트리페닐-아민(TCTA), 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(TPBI), 3-tert-부틸-9,10-다이-2-나프틸안트라센(TBADN), 다이스티릴아릴렌(DSA), 비스(2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸레이트)아연(Zn(BTZ)2), 하기의 E3, AND, 하기 화합물 12 및 하기 화합물 13이 있다.
바람직한 실시형태에서, 발광층은 OLED의 동작 시, 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함한다.
도판트는 인광 이미터 또는 형광 이미터일 수 있다. 열적으로 활성화된 지연된 형광(TADF) 메커니즘을 통해 발광하는 인광 이미터 및 이미터들이 더 높은 효율 때문에 바람직하다. 이미터는 작은 분자 또는 중합체일 수 있다. 적색 도판트의 예로는 PtOEP, Ir(piq)3 및 Btp2lr(acac) 등이 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다. 이들 화합물은 인광 이미터이지만, 형광 적색 도판트가 또한 사용될 수 있을 것이다.
인광 녹색 도판트의 예로는 Ir(ppy)3(ppy = 페닐피리딘), Ir(ppy)2(acac), Ir(mpyp)3을 들 수 있다. 화합물 14는 형광 녹색 이미터의 예이고, 그 구조는 하기에 나타나 있다.
인광 청색 도판트의 예로는 F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd) 및 Ir(dfppz)3, ter-플루오렌을 들 수 있으며, 그 구조는 하기와 같다. 4.4'-비스(4-다이페닐아미오스티릴)비페닐(DPAVBi), 2,5,8,11-테트라-tert-부틸페릴렌(TBPe) 및 하기 화합물 15는 형광 청색 도판트의 예이다.
도판트의 양은 호스트 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 중량부 내지 약 50 중량부의 범위일 수 있다. 대안적으로, 발광층은 발광 중합체를 포함하거나 또는 구성될 수 있다. EML은 약 10 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어, 약 20 nm 내지 약 60 nm의 두께를 가질 수 있다. EML의 두께가 이 범위 내에 있는 경우, 구동 전압을 실질적으로 증가시키지 않으면서, 우수한 발광 특성을 가질 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 발광 중합체를 포함하거나 또는 구성하는 발광층은 전자 수송층 스택과 직접적으로 접촉해 있다.
정공 차단층(HBL)
EML이 인광 도판트를 포함하는 경우, 트리플렛 엑시톤(triplet exciton) 또는 정공이 ETL 내로 확산되는 것을 방지하기 위해, 정공 차단층(HBL)이 EML 상에 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, LB 증착 등을 이용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 OLED에 적합하게 사용될 수 있는 정공 차단층은 US2015207093A 및 US2015060794A에 기재되어 있고, 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
HBL이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 사용하여 형성되는 경우, 증착 및 코팅 조건은 HIL을 형성하는 조건과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅 조건은 HBL을 형성하는데 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다. HBL을 형성하기 위해 일반적으로 사용되는 임의의 화합물이 사용될 수 있다. HBL을 형성하기 위한 화합물의 예로는, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 트리아진 유도체, 아크리딘 유도체 및 페난트롤린 유도체 등이 있다.
정공 차단층이 높은 트리플렛 수준을 갖는 경우, 이러한 정공 차단층은 또한 트리플렛 조절층으로서 기재될 수 있다. 트리플렛 조절층의 기능은, 인광성 녹색 또는 청색 발광층이 사용되는 경우 트리플렛의 해소를 감소시키는 것이다. 이로써, 인광 발광층으로부터의 발광 효율이 더 높아질 수 있다. 트리플렛 조절층은, 트리플렛 수준이, 인접한 발광층 내의 인광 이미터의 트리플렛 수준보다 높은 헤테로아릴 화합물로부터 선택된다.
제1 정공 차단층은 제1 발광층 상에 형성될 수 있다.
제2 정공 차단층은 제2 발광층 상에 형성될 수 있다.
HBL은 약 5 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어 약 10 nm 내지 약 30 nm의 두께를 가질 수 있다. HBL의 두께가 이 범위 내에 있으면, HBL은 구동 전압을 실질적으로 증가시키지 않으면서 우수한 정공 차단성을 가질 수 있다.
전하 발생층
본 발명의 OLED에 적합하게 사용될 수 있는 전하 발생층(CGL)은 US 2012098012 A에 기재되어 있다.
전하 발생층은 일반적으로, 이중층으로 구성될 수 있다. 전하 발생층은 n-유형 전하 발생층 및 p-유형 전하 발생층을 접합(junction)시키는 pn 접합 전하 발생층일 수 있다. pn 접합 전하 발생층은 전하를 발생시키거나 또는 이들 전하를 정공 및 전자로 분리하고; 상기 전하를 개별 광 발광층으로 주입한다. 즉, n-유형 전하 발생층은 애노드 전극에 인접한 제1 광 발광층에 전자를 제공하는 한편, p-유형 전하 발생층은 캐소드 전극에 인접한 제2 광 발광층에 전자를 정고을 제공하며, 이로써 다수의 광 발광층들을 혼입하는 유기 발광 디바이스의 발광 효율은 더 개선될 수 있고, 동시에 구동 전압이 낮아질 수 있다.
p-유형 전하 발생층은 p-유형 도판트로 도핑된 금속 또는 유기 물질로 구성될 수 있다. 여기서, 금속은 Al, Cu, Fe, Pb, Zn, Au, Pt, W, In, Mo, Ni 및 Ti로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나의 금속이거나 또는 2개 이상으로 구성된 합금일 수 있다. 또한, p-유형으로 도핑된 유기 물질에 사용되는 p-유형 도판트 및 호스트는 종래의 물질을 이용할 수 있다. 예를 들어, p-유형 도판트는 테트라플루오르-7,7,8,8-테트라시아노퀴노다이메탄(F4-TCNQ), 테트라시아노-퀴노다이-메탄의 유도체, 라디알렌 유도체, 요오드, FeCl3, FeF3 및 SbC15로 이루어진 군으로부터 선택되는 도판트일 수 있다. 또한, 호스트는 N,N'-다이(나프탈렌-1-일)-N,N-다이페닐-벤지딘(NPB), N,N'-다이페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1-비페닐-4,4'-다이아민(TPD) 및 N,N',N'-테트라나프틸-벤지딘(TNB)으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
n-유형 전하 발생층은 n-유형으로 도핑된 금속 또는 유기 물질로 구성될 수 있다. 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속일 수 있다. 또한, n-유형으로 도핑된 유기 물질에 사용되는 n-유형 도판트 및 호스트는 종래의 물질을 이용할 수 있다. 예를 들어, n-유형 도판트는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속 또는 알칼리 토금속 화합물일 수 있다. 보다 구체적으로, n-유형 도판트는 Cs, K, Rb, Mg, Na, Ca, Sr, Eu 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다. 호스트 물질은 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄, 트리아진, 하이드록시퀴놀린 유도체, 벤자졸(benzazole) 유도체 및 실롤(silole) 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.
또 다른 바람직한 실시형태에서, n-유형 전하 발생층은 전자 수송층에 인접하여 배열된다. 일 실시형태에 따른 n-유형 전하 발생층은 하기 화학식 16의 화합물을 포함할 수 있다.
여기서,
A1 내지 A6은 각각 수소, 할로겐 원자, 니트릴(-CN), 니트로(-NO2), 설포닐(-SO2R), 설폭사이드(-SOR), 설폰아미드(-SO2NR), 설포네이트(-SO3R), 트리플루오로메틸(-CF3), 에스테르(-COOR), 아미드(-CONHR 또는 -CONRR'), 치환된 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C1-C12 알콕시, 치환된 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C1-C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C2-C12 알케닐, 치환된 또는 비치환된 방향족 또는 비-방향족 헤테로고리, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 모노- 또는 다이-아릴아민, 치환된 또는 비치환된 알킬아민 등일 수 있다.
본원에서, 상기 R 및 R'는 각각, 치환된 또는 비치환된 C1-C60 알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 또는 치환된 또는 비치환된 5원 내지 7원 헤테로고리 등일 수 있다.
식 (17)의 화합물을 포함하는 n-유형 전하 발생층이 특히 바람직하다:
p-유형 전하 발생층은 n-유형 전하 발생층의 상부 상에 배열된다. p-유형 전하 발생층에 대한 물질로서, 아릴 아민-기반 화합물이 사용될 수 있다. 아릴 아민-기반 화합물의 일 실시형태는 하기 화학식 18의 화합물을 포함하며:
여기서,
Ar1, Ar2 및 Ar3은 각각 독립적으로 수소 또는 탄화수소 기이다. 본원에서, 하나 이상의 Ar1, Ar2 및 Ar3은 방향족 탄화수소 치환기를 포함할 수 있고, 각각의 치환기는 동일할 수 있거나, 또는 이들은 서로 다른 치환기들로 구성될 수 있다. Ar1, Ar2 및 Ar3이 방향족 탄화수소가 아닌 경우, 이들은 수소; 직쇄, 분지쇄 또는 환식 지방족 탄화수소; 또는 N, O, S 또는 Se를 포함하는 헤테로사이클 기일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 유기 발광 다이오드(100)는 n-유형 CGL(185), p-유형 CGL(135) 및 ETL 스택(160)을 추가로 포함하며, 여기서, ETL 스택(160)은 극성 유기 방향족 포스핀 화합물로부터 선택되는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하는 제1 전자 수송층(160a), 및 제2 유기 매트릭스 화합물을 포함하는 제2 전자 수송층(160b)을 포함한다. 바람직하게는, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 유기 포스핀 옥사이드, 유기 티옥소포스핀 화합물 및/또는 유기 셀레녹소포스핀 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 제2 유기 매트릭스 화합물은 쌍극자 모멘트가 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이인 유기 화합물로부터 선택된다. 특히 바람직한 실시형태에서, 전자 주입층(180) 및 제1 전자 수송층(160)은 동일한 극성 유기 방향족 포스핀 화합물을 포함한다.
바람직한 실시형태에서, n-유형 CGL은 제1 영가 금속을 포함하거나 또는 구성된다.
전자 주입층 (EIL)
유기 발광 다이오드는 전자 주입층을 포함할 수 있다. 전자 주입층은 하나 이상의 금속 화합물로 구성될 수 있다.
금속 화합물은 금속 할라이드, 금속 유기 착화합물 및/또는 영가 금속으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
바람직하게는, 금속 화합물은 금속 할라이드, 금속 유기 착화합물 및/또는 영가 금속, 바람직하게는 알칼리 할라이드, 알칼리 유기 착화합물, 보다 바람직하게는 알칼리 할라이드, 알칼리 유기 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 리튬 플루오라이드 및 리튬 퀴놀레이트(LiQ)이다.
금속 할라이드는 할라이드로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 여기서 금속은 Li, Na, K, Cs, Mg, Ca 및 Ba로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고; 할라이드는 F, Cl, Br 및 J로 이루어진 군으로부터 선택되고; 바람직하게는 리튬 할라이드이다.
리튬 할라이드는 LiF, LiCl, LiBr 또는 LiJ로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 LiF이다.
금속 유기 착화합물은 금속 퀴놀레이트, 금속 보레이트, 금속 페놀레이트 및/또는 금속 시프 염기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
바람직하게는, 금속 유기 착화합물은 리튬 유기 착화합물일 수 있다.
바람직하게는, 리튬 유기 착화합물은 리튬 퀴놀레이트, 리튬 보레이트, 리튬 페놀레이트 및/또는 리튬 시프 염기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 리튬 퀴놀레이트 착화합물은 식 I, II 또는 III을 가지며:
여기서,
-
A1 내지 A6은 동일하거나, 또는 독립적으로 CH, CR, N, O로부터 선택되며,
-
R은 동일하거나, 또는 독립적으로 수소, 할로겐, 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 리튬 8-하이드록시퀴놀레이트이다.
영가 금속은 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및/또는 3족 전이 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 영가 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Yb, Sm, Eu, Nd, Tb, Gd, Ce, La, Sc 및 Y로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 바람직하게는 영가 금속은 Li, Na, Mg, Ca, Ba, Yb로 이루어진 군으로부터 선택되고, 보다 더 바람직하게는 영가 금속은 Li, Mg, Ba, Yb로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, 전자 주입층에는 유기 매트릭스 화합물이 없다. 따라서, 전자 주입층은 전자 수송층이 아니다.
전자 주입층은 전자 수송층 스택과 캐소드 전극 층 사이에 개재되어 위치하며, 바람직하게는 전자 주입층은e 캐소드 전극 층에 직접 접촉하여 배열된다.
EIL은 존재한다면, 전자 수송층 스택 상에 직접적으로 형성될 수 있다. EIL의 형성을 위한 증착 및 코팅 조건은 정공 주입층(HIL)의 형성과 유사하지만, 증착 및 코팅 조건은 EIL의 형성에 사용되는 물질에 따라 달라질 수 있다.
EIL의 두께는 약 1 nm 내지 10 nm의 범위일 수 있다. 바람직한 실시형태에 따르면, 전자 주입층의 두께는 ≥ 1 nm 내지 ≤ 10 nm, 바람직하게는 ≥ 2 nm 내지 ≤ 6 nm, 바람직하게는 ≥ 3 nm 내지 ≤ 5 nm 보다 바람직하게는 ≥ 3 nm 내지 ≤ 4 nm일 수 있다. EIL의 두께가 이러한 범위 내에 존재하는 경우, 본 발명에 따른 EIL은 개선된 전자-주입 특성, 특히 동작 전압의 실질적인 감소 및/또는 외부 양자 효율 EQE의 증가를 가질 수 있다.
OLED의 또 다른 양태에 따르면, 제2 전자 수송층 및/또는 제2 전자 수송층 및 제4 전자 수송층은 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물을 포함하고, 여기서 전자 주입층에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물이 없다.
바람직하게는, 제2 전자 수송층이 비-이미터 도판트를 함유하지 않는다면, 전자 주입층이 존재한다.
제2 전자 수송층이 비-이미터 도판트를 함유한다면, 전자 주입층이 존재하지 않을 수 있다.
캐소드 전극
캐소드 전극은 EIL 상에 형성된다. 캐소드 전극은 전자 주입층이다. 캐소드 전극은 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 캐소드 전극은 낮은 일함수(work function)를 가질 수 있다. 예를 들어, 캐소드는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄(Al)-리튬(Li), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 이테르븀(Yb), 마그네슘(Mg)-인듐(In), 마그네슘(Mg)-은(Ag) 등으로 형성될 수 있다. 또한, 캐소드 전극은 투명한 전도성 물질, 예컨대 ITO 또는 IZO로 형성될 수 있다.
캐소드 전극의 두께는 약 5 nm 내지 1000 nm, 예를 들어 10 nm 내지 100 nm의 범위일 수 있다. 캐소드가 5 nm 내지 50 nm의 범위로 존재한다면, 금속 또는 금속 합금이 사용되더라도 전극은 투명할 것이다.
캐소드 전극은 전자 주입층 또는 전자 수송층이 아니다.
바람직한 실시형태에서, 캐소드 전극은 전자 수송층 스택과 직접 접촉하여 존재한다. 놀랍게도, 캐소드와 직접 접촉하여 존재하는 전자 수송층이 비-이미터 도판트를 포함하는 경우, 캐소드 전극으로부터 전자 수송층 스택 내로의 매우 양호한 전자 주입이 달성될 수 있는 것으로 확인되었다. 바람직하게는, 제2 전자 수송층은 캐소드 전극과 직접 접촉하여 존재한다.
캐소드 전극 층이 전자 주입층과 직접 접촉하여 존재하는 경우, 매우 낮은 동작 전압 및 높은 외부 양자 효율 EQE가 달성된다. 이로써, 모바일 디바이스의 배터리 수명이 증가된다. 그러나, 캐소드 전극 및 전자 주입층이 존재한다면, 이들의 구성성분은 서로 다르다.
발광 다이오드(OLED)
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기판, 애노드 전극, 정공 주입층, 정공 수송층, 선택적인 전자 차단층, 발광층, 선택적인 정공 차단층, 선택적인 전자 수송층, 전자 주입층 및 제1 캐소드 전극 층을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 여기서 이들 층은 해당 순서로 배열된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기판, 애노드 전극, 제1 정공 주입층, 제1 정공 수송층, 선택적인 제1 전자 차단층, 제1 발광층, 선택적인 제1 정공 차단층, 선택적인 제1 전자 수송층, n-유형 전하 발생층, p-유형 전하 발생층, 제2 정공 수송층, 선택적인 제2 전자 차단층, 제2 발광층, 선택적인 제2 정공 차단층, 선택적인 제2 전자 수송층, 전자 주입층 및 캐소드 전극 층을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공되며, 여기서 이들 층은 해당 순서로 배열된다.
본 발명의 OLED의 다양한 실시형태들에 따르면, OLED는 전자 주입층을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 OLED의 다양한 실시형태들에 따르면, OLED는 전자 차단층을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 OLED의 다양한 실시형태들에 따르면, OLED는 정공 차단층을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 OLED의 다양한 실시형태들에 따르면, OLED는 전하 발생층을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 OLED의 다양한 실시형태들에 따르면, OLED는 제2 발광층을 포함하지 않을 수 있다.
제조 방법
본 발명의 다양한 실시형태들에 따르면, 제조 방법은 기판 상에 애노드 전극, 정공 주입층, 정공 수송층, 선택적인 전자 차단층, 발광층, 선택적인 정공 차단층, 하나 이상의 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층을 포함하는 전자 수송층 스택, 선택적인 전자 주입층 및 캐소드 전극 층의 다른 층들을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 이들 층들은 해당 순서로 증착되거나; 또는 이들 층들은 캐소드 전극 층으로 시작하여 반대 순서로 증착된다.
본 발명의 다양한 실시형태들에 따르면, 이러한 방법은, 기판 상에 애노드 전극이 증착되고, 상기 애노드 전극 상에 정공 주입층, 정공 수송층, 선택적인 전자 차단층, 발광층, 선택적인 정공 차단층, 적어도 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층을 포함하는 전자 수송층 스택, 선택적인 전자 주입층 및 캐소드 전극 층의 다른 층들이 해당 순서대로 증착되거나; 또는 이들 층들이 제1 캐소드 전극 층으로 시작하여 그 반대의 순서로 증착되는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시형태들에 따르면, 제조 방법은 기판 상에 애노드 전극, 제1 정공 주입층, 제1 정공 수송층, 선택적인 제1 전자 차단층, 제1 발광층, 선택적인 제1 정공 차단층, 제1 전자 수송층 스택, n-유형 전하 발생층, p-유형 전하 발생층, 제2 정공 수송층, 선택적인 제2 전자 차단층, 제2 발광층, 선택적인 제2 정공 차단층, 선택적인 제2 전자 수송층 스택, 선택적인 전자 주입층 및 캐소드 전극 층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 이들 층들은 해당 순서로 배열되거나; 또는 이들 층들은 캐소드 전극 층으로 시작하여 반대 순서로 증착된다.
그러나, 일 양태에 따르면, 층들은 캐소드 전극으로 시작하여 상기 캐소드 전극과 애노드 전극 사이에 개재되도록 반대 방향으로 증착된다.
애노드 전극 및/또는 캐소드 전극은 기판 상에 증착될 수 있다. 바람직하게는, 애노드는 기판 상에 증착된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 유기 발광 다이오드(OLED)의 제조 방법이 제공되며, 상기 제조 방법은
-
하나 이상의 증착 소스, 바람직하게는 2개의 증착 소스, 보다 바람직하게는 3개 이상의 증착 소스; 및/또는
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진공 열 증발을 통한 증착; 및/또는
-
용액 프로세싱(solution processing)을 통한 증착으로서, 바람직하게는 상기 프로세싱은 스핀-코팅, 프린팅, 캐스팅 및/또는 슬롯-다이 코팅으로부터 선택되는, 증착
을 사용한다.
전자 디바이스
또 다른 양태는 하나 이상의 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하는 전자 디바이스에 관한 것이다. 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하는 디바이스는 예를 들어 디스플레이 또는 라이트닝 패널(라이트닝 패널)이다.
발명의 추가적인 실시 양태 및/또는 이점은 하기의 설명 부분에서 설명될 것이며, 일부는 상세한 설명으로부터 명백해지거나, 발명의 실시예로부터 습득될 수 있다.
본 발명의 이러한 양태 및/또는 다른 양태 및 이점은, 첨부된 도면을 참조하여, 예시적인 실시형태에 대한 하기의 설명으로부터 명확해지고, 보다 용이하게 이해될 것이다:
도 1은 2개의 전자 수송층들을 포함하는, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 개략적인 단면도이다.
도 2는 3개의 전자 수송층들을 포함하는, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 전하 발생층을 포함하는 탠덤(tandem) OLED의 개략적인 단면도이다.
도 1은 2개의 전자 수송층들을 포함하는, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 개략적인 단면도이다.
도 2는 3개의 전자 수송층들을 포함하는, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 전하 발생층을 포함하는 탠덤(tandem) OLED의 개략적인 단면도이다.
이제, 본 발명의 예시적인 실시형태를 상세히 참조할 것이며, 이의 예들은 첨부된 도면에 예시되어 있고, 여기서 유사한 참조 숫자는 전반적으로 유사한 요소를 지칭한다. 예시적인 실시형태는 도면을 참조로 함으로써 본 발명의 양태를 설명하기 위해 하기에 기재되어 있다.
여기서, 제1 구성이 제2 구성 "상에" 형성 또는 배열되는 것으로 언급될 때, 제1 구성은 제2 구성 상에 직접 배열될 수 있거나, 하나 이상의 다른 구성이 그 사이에 배열될 수있다. 제1 구성이 제2 구성 "상에 직접적으로" 형성되거나 배열되는 것으로 언급될 때는, 그 사이에는 다른 구성이 배열되지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)(100)의 개략적인 단면도이다. OLED(100)는 기판(110), 애노드 전극(120), 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 발광층(EML)(150), 및 제1 전자 수송층(161)과 제2 전자 수송층(162)의 전자 수송층 스택(ETL)(160)을 포함한다. 제1 전자 수송층(161)은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 가진 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하며, 여기서, 제1 전자 수송층(161)에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고; 제2 전자 수송층(162)은 2개의 유기 방향족 매트릭스 물질들을 포함하며, 이들은:
i) 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및 ii) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 가진 극성 유기 방향족 포스핀 화합물의 혼합물이다.
극성 유기 방향족 포스핀 화합물은 유기 방향족 포스핀 옥사이드 화합물, 유기 방향족 티옥소포스핀 화합물 또는 유기 방향족 셀레녹소포스핀 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 캐소드 전극 층(190)은 제2 전자 수송층(ETL)(162) 상에 직접적으로 배치된다.
도 2는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다. 도 2는, 도 2의 OLED(100)가 제1 전자 수송층(161), 제2 전자 수송층(162) 및 제3 전자 수송층(163)의 전자 수송층 스택(160)을 포함한다는 점에서, 도 1과 서로 다르다. 제3 전자 수송층(163)은 제1 전자 수송층(161)과 동일한 조성을 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다. 도 3은, 도 3의 OLED(100)가 제1 전자 수송층(161), 제2 전자 수송층(162), 제3 전자 수송층(163) 및 제4 전자 수송층(164)의 전자 수송층 스택(160)을 포함한다는 점에서, 도 1과 서로 다르다.
도 4는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다. 도 4는, 도 4의 OLED(100)가 전자 차단층(EBL)(145) 및 전자 주입층(EIL)(180)을 포함한다는 점에서, 도 1과 서로 다르다.
도 5는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다. 도 5는, 도 5의 OLED(100)가 전자 주입층(EIL)(180)을 포함한다는 점에서, 도 2와 서로 다르다.
도 6은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시형태에 따른 OLED의 개략적인 단면도이다. 도 6은, 도 6의 OLED(100)가 전자 차단층(EBL)(145)을 포함한다는 점에서, 도 5와 서로 다르다.
도 7은 기판(110), 애노드 전극(120), 제1 정공 주입층(HIL)(130), 제1 정공 수송층(HTL)(140), 제1 전자 차단층(EBL)(145), 제1 발광층(EML)(150), 제1 정공 차단층(HBL)(155), 제1 전자 수송층(ETL)(161) 및 제2 전자 수송층(ETL)(162)의 전자 수송층 스택(160), n-유형 전하 발생층(n-유형 CGL)(185), p-유형 전하 발생층(p-유형 GCL)(186), 제2 정공 수송층(HTL)(141), 제2 전자 차단층(EBL)(146), 제2 발광층(EML)(151), 제2 정공 차단층(EBL)(156), 제4 전자 수송층(ETL)(164) 및 제3 전자 수송층(ETL)(163)의 제2 전자 수송층 스택(ETL)(160), 전자 주입층(EIL)(180), 제1 캐소드 전극 층(191) 및 제2 캐소드 전극 층(192)을 포함하는 탠덤 OLED(100)의 개략적인 단면도이다. 제2 전자 수송층(162) 및 제3 전자 수송층(163)은 유기 방향족 포스핀 옥사이드 화합물, 유기 방향족 티옥소포스핀 화합물 또는 유기 방향족 셀레녹소포스핀 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물을 포함한다.
상기 설명에서, 본 발명의 OLED(100)의 제조 방법은 기판(110)에서 시작할 수 있으며, 이러한 기판(110) 상에 애노드 전극(120)이 형성되고, 이러한 애노드 전극(120) 상에, 제1 정공 주입층(130), 제1 정공 수송층(140), 선택적인 제1 전자 차단층(145), 제1 발광층(150), 선택적인 제1 정공 차단층(155), 제1 전자 수송층(161) 및 제2 전자 수송층(162)을 포함하는 ETL-스택(160), 선택적인 n-유형 CGL(185), 선택적인 p-유형 CGL(135), 선택적인 제2 정공 수송층(141), 선택적인 제2 전자 차단층(146), 선택적인 제2 발광층(151), 선택적인 제2 정공 차단층(156), 제4 전자 수송층(164) 및 제3 전자 수송층(163)을 포함하는 선택적인 부가적인 ETL-스택(160), 선택적인 전자 주입층(180), 제1 캐소드 전극 층(191) 및 선택적인 제2 캐소드 전극 층(192)이 해당 순서로 또는 그 반대의 순서로 형성된다.
도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6 및 도 7에는 도시되지 않았지만, OLED(100)를 밀봉하기 위해, 제2 전극(190) 상에 밀봉층이 더 형성될 수 있다. 추가적으로, 다양한 다른 변형이 적용될 수 있다.
실시예
일반적인 절차
증발되는 발광층을 가진 하부 방출 디바이스
하부 방출 디바이스 - 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 2의 경우, 100 nm의 ITO를 갖는 15 Ω/cm2 유리 기판(Corning Co.로부터 입수 가능)을 50 mm x 50 mm x 0.7 mm의 크기로 절단하였고, 5분 동안 이소프로필 알코올로 초음파 세정한 후, 순수한 물로 5분 동안 세정하고, 다시 UV 오존으로 30분 동안 세정하여, 제1 전극을 제조하였다.
그런 다음, 비페닐-4-일(9,9-다이페닐-9H-플루오렌-2-일)-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-아민(CAS 1242056-42-3) 97 중량% 및 2,2',2''-(사이클로프로판-1,2,3-트리일리덴)트리스(2-(p-시아노테트라플루오로페닐)아세토니트릴) 3 중량%를 ITO 전극 상에 진공 증착시켜, 두께가 10 nm인 HIL을 형성하였다. 그런 다음, 비페닐-4-일(9,9-다이페닐-9H-플루오렌-2-일)-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-아민을 상기 HIL 상에 진공 증착시켜, 두께가 120 nm인 HTL을 형성하였다. ABH113(Sun Fine Chemicals) 97 중량%를 호스트로서, 및 NUBD370(Sun Fine Chemicals) 3 중량%를 도판트로서 상기 HTL 상에 증착시켜, 두께가 20 nm인 청색 발광 EML을 형성하였다.
그런 다음, 제1 증착 소스 유래의 화합물을 EML 상에 직접적으로 증착시킴으로써 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 29에 따른 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물 ETM1을 증착시킴으로써 제1 전자 수송층을 형성한다. 추가로, ETL1의 두께 d(nm)는 표 7, 8 및 9로부터 취할 수 있다.
그런 다음, 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 29에 따른 극성 유기 방향족 포스핀 화합물 ETM2를 제1 전자 수송층 상에 직접적으로 증착시킴으로써 제2 전자 수송층을 형성한다. 제2 전자 수송층의 조성 및 두께는 표 7, 8 및 9로부터 취할 수 있다.
전자 주입층이 존재한다면, 이러한 전자 주입층은 LiQ 또는 Yb를 제2 전자 수송층 상에 직접적으로 증착시킴으로써 형성된다. 제2 전자 수송층의 조성 및 두께는 표 7, 8 및 9로부터 취할 수 있다.
캐소드 전극 층을 10-7 bar의 초고 진공에서 증발시킨다. 따라서, 하나 또는 몇 개의 금속의 열적 단일 공동-증발을 0, 1 내지 10 nm/s(0.01 내지 1 Å/s)의 속도에서 수행하여, 두께가 5 nm 내지 1000 nm인 균질한 캐소드 전극을 발생시킨다. 100 nm 알루미늄이 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 29에서 캐소드 층으로서 사용된다.
OLED 스택은 유리 슬라이드로 디바이스를 봉지함으로써 주변 조건으로부터 보호된다. 그렇게 함으로써, 추가적인 보호를 위한 게터 물질을 포함하는 캐비티가 형성된다.
상부 방출 디바이스
상부 방출 디바이스에 대해, 애노드 전극을 유리 상의 100 nm 은으로부터 형성하였으며, 이를 상기 기재된 바와 동일한 방법에 의해 제조한다.
그런 다음, 비페닐-4-일(9,9-다이페닐-9H-플루오렌-2-일)-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-아민(CAS 1242056-42-3) 97 중량% 및 2,2',2''-(사이클로프로판-1,2,3-트리일리덴)트리스(2-(p-시아노테트라플루오로페닐)아세토니트릴) 3 중량%를 ITO 전극 상에 진공 증착시켜, 두께가 10 nm인 HIL을 형성한다. 그런 다음, 비페닐-4-일(9,9-다이페닐-9H-플루오렌-2-일)-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-아민(CAS 1242056-42-3)을 상기 HIL 상에 진공 증착시켜, 두께가 125 nm인 HTL을 형성한다. N,N-비스(4-(디벤조[b,d]푸란-4-일)페닐)-[1,1':4',1''-터페닐]-4-아민을 HTL의 상부 상에 직접 증착시켜, 두께가 5 nm인 EBL을 형성한다.
2-(10-페닐-9-안트라세닐)-벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 97 중량%를 호스트로서, 및 NUBD370(Sun Fine Chemicals) 3 중량%를 도판트로서 상기 EBL 상에 증착시켜, 두께가 20 nm인 청색 발광 EML을 형성한다.
그런 다음, 제1 및 제2 전자 수송층들 및 선택적인 전자 주입층이 상기 하부 방출 디바이스에 대해 기재된 바와 같이 EML 상에 증착된다.
캐소드 전극 층을 10-7 bar의 초고 진공에서 증발시킨다. 따라서, 하나 또는 몇 개의 금속의 열적 단일 공동-증발을 0, 1 내지 10 nm/s(0.01 내지 1 Å/s)의 속도에서 수행하여, 두께가 5 nm 내지 1000 nm인 균질한 캐소드 전극을 발생시킨다.
60 nm 비페닐-4-일(9,9-다이페닐-9H-플루오렌-2-일)-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-아민(CAS 1242056-42-3)을 제2 캐소드 전극 층의 상부 상에 직접적으로 배치한다.
OLED 스택은 유리 슬라이드로 디바이스를 봉지함으로써 주변 조건으로부터 보호된다. 그렇게 함으로써, 추가적인 보호를 위한 게터 물질을 포함하는 캐비티가 형성된다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명의 실시예의 성능을 평가하기 위해, 전류 효율은 주위 조건(20℃) 하에서 측정된다. 전류 전압 측정은 Keithley 2400 소스 미터를 사용하여 수행되고, V로 기록된다. 하부 방출 디바이스의 경우 10 mA/cm2 및 상부 방출 디바이스의 경우 10 mA/cm2에서, Instrument Systems의 교정 분광계(calibrated spectrometer) CAS140이 칸델라의 CIE 좌표 및 밝기 측정을 위해 사용된다. 하부 방출 디바이스의 수명 LT는 Keithley 2400 소스 미터를 사용하여 주변 조건(20℃) 및 10 mA/cm2에서 측정하고 몇 시간 후에 기록한다. 상부 방출 디바이스의 수명 LT는 주변 조건(20℃) 및 8 mA/cm2에서 측정한다. 디바이스의 밝기는 보정 된 포토다이오드를 사용하여 측정된다. 수명 LT는 디바이스의 밝기가 초기 값의 97%로 감소될 때까지의 시간으로 정의된다.
하부 방출 디바이스에서, 방출은 주로 램버시안(Lambertian)이고, 외부 양자 효율(EQE) 퍼센트로 정량화된다. 효율 EQE를 %로 확인하기 위해, 디바이스의 광 출력(light output)을 10 mA/cm2에서 보정된 포토다이오드를 사용하여 측정한다.
상부 방출 디바이스에서, 방출은 앞으로 향하며, 비-램버시안(non-Lambertian)이고, 또한 마이크로-캐비티에 크게 의존한다. 따라서, 효율 EQE은 하부 방출 디바이스와 비교하여 더 높을 것이다. 효율 EQE를 %로 확인하기 위해, 디바이스의 광 출력을 10 mA/cm2에서 보정된 포토다이오드를 사용하여 측정한다.
본 발명의 기술적 효과
하부 방출 디바이스의 성능에 미치는 본 발명에 따른 전자 주입층의 유익한 효과를 표 7, 8 및 9에서 알 수 있다.
표 7에, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물로 구성된 제1 전자 수송층, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물로 구성된 제2 전자 수송층, 및 리튬 유기 착화합물 LiQ(비교예 1 내지 10 및 실시예 1 내지 4) 또는 Yb(비교예 11 내지 13 및 실시예 4)로 구성된 전자 주입층을 포함하는 형광 청색 디바이스에 대한 결과가 나타나 있다.
비교예 1에서, 제1 및 제2 전자 수송층들은 극성 유기 방향족 포스핀 옥사이드 A26을 포함한다. A26의 쌍극자 모멘트는 2.68 eV이며, 환원 전위는 -2.2 V이고, LUMO는 -2.64 eV이다. 동작 전압은 4.9 V이고, 외부 양자 효율 EQE는 5.5%이다. 효율이 꽤 낮기 때문에, 수명은 측정되지 않았다. 비교예 2에서, 제1 및 제2 전자 수송층들은 상이한 극성 포스핀 옥사이드 화합물을 포함한다. A26 대신에 A18이 사용된다. A18의 쌍극자 모멘트는 4.64 eV이며, 환원 전위는 -2.62 V이고, LUMO는 -2.22 eV이다. 동작 전압이 약간 더 높고 효율이 감소되기 때문에, 성능은 더 악화된다.
비교예 3에서, 제1 전자 수송층은 극성 유기 방향족 포스핀 화합물 A26을 포함하고, 제2 전자 수송층은 극성 유기 방향족 포스핀 화합물 A26과 A18의 혼합물을 포함한다. 동작 전압 또는 효율 중 어느 것에서도 개선이 관찰되지 않는다.
비교예 4에서, 제1 전자 수송층은 극성 페난트롤린 화합물 PHEN-1을 포함하며, 구조는 하기를 참조한다. PHEN-1은 대략 3.6 디바이의 쌍극자 모멘트, -2.29 V의 환원 전위 및 -2.55 eV의 LUMO를 가진다.
제2 전자 수송층은 극성 페난트롤린 화합물 PHEN-1과 극성 유기 방향족 포스핀 화합물 A18의 혼합물을 포함한다. 효율의 작은 개선 및 동작 전압의 감소가 관찰된다.
비교예 5에서, 제1 및 제2 전자 수송층들은 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물 ETM1-1을 포함한다. ETM1-1의 쌍극자 모멘트는 0 디바이에 근접하며, 환원 전위는 -2.45 V이고, LUMO는 -2.55 eV이다. 효율은 4.6%로 낮고, 동작 전압은 7.4 V에서 높다.
비교예 6에서, 제1 전자 수송층은 비-극성 ETM1-1을 포함하고, 제2 전자 수송층은 극성 포스핀 화합물 A18을 포함한다. 효율 또는 동작 전압 중 어느 것에서도 개선이 관찰되지 않는다.
실시예 1에서, 제1 전자 수송층은 비-극성 ETM1-1을 포함하고, 제2 전자 수송층은 비-극성 ETM1-1과 극성 포스핀 화합물 A18의 혼합물을 포함한다. 효율은 7.1% EQE까지 실질적으로 개선되고, 동작 전압은 4.3 V에서 매우 낮다. 수명은 비교예 3 및 4의 15시간 및 32시간과 비교하여, 119시간까지 급격하게 개선된다. 요약하자면, 본 발명에 따른 전자 수송층 스택에 대해 실질적인 이득이 관찰된다.
실시예 2에서, 제1 전자 수송층은 비-극성 트리아진 화합물 ETM1-32를 포함하고, 제2 전자 수송층은 극성 포스핀 화합물 A18을 포함한다. 트리아진 화합물 ETM1-32는 1.03 디바이의 쌍극자 모멘트, -2.22 V의 환원 전위 및 -2.62 eV의 LUMO를 가진다. 또한, 효율은 7.2% EQE에서 매우 높고, 동작 전압은 4.5 V에서 비교적 낮다. 수명은 83시간으로 양호하다. 모든 성능 파라미터들은, 제2 전자 수송층 내에 비-극성 및 극성 매트릭스 화합물들의 혼합물을 함유하지 않는 비교예 7 내지 9를 능가하여 개선된다.
실시예 3에서, 제1 전자 수송층은 비-극성 디벤조[c,h]아크리딘 화합물 ETM1-15를 포함하고, 극성 포스핀 화합물 A18을 포함한다. 디벤조[c,h]아크리딘 화합물 ETM1-15는 1.8 디바이의 쌍극자 모멘트, -2.26 V의 환원 전위 및 -2.58 eV의 LUMO를 가진다. 효율 및 동작 전압은, 제2 전자 수송층 내에 매트릭스 화합물들의 혼합물을 함유하지 않는 비교예 10을 능가하여 개선된다.
실시예 4에서, 제1 전자 수송층은 비-극성 트리아진 화합물 ETM1-32를 포함하고, 제2 전자 수송층은 극성 포스핀 화합물 A18을 포함한다. 전자 주입층은 2 nm Yb를 포함한다. 또한, 효율은 6.9% EQE에서 매우 높고, 동작 전압은 4.7 V에서 비교적 낮다. 수명은 59시간으로 양호하다. 모든 성능 파라미터들은, 제2 전자 수송층 내에 비-극성 및 극성 매트릭스 화합물들의 혼합물을 함유하지 않는 비교예 11 내지 13을 능가하여 개선된다.
표 8에, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하는 제1 전자 수송층, 및 제1 및 제2 매트릭스 화합물들, 및 리튬 유기 착화합물 Li-1로부터 선택되는 비-이미터 도판트를 포함하는 제2 전자 수송층을 포함하는 형광 청색 하부 방출 디바이스에 대한 결과가 나타나 있다. 비교예 14 내지 18 및 실시예 5 및 6은 전자 주입층을 함유하지 않는다. 비교예 19 및 20 및 실시예 7은 1.5 nm LiQ로부터 형성된 전자 주입층을 함유한다. 비교예 21 및 22 및 실시예 8은 2 nm Yb로부터 형성된 전자 주입층을 함유한다.
비교예 14에서, 제1 전자 수송층은 극성 페난트롤린 화합물 PHEN-1을 포함하고, 제2 전자 수송층은 PHEN-1, 극성 포스핀 화합물 A18 및 리튬 유기 착화합물 Li-1의 혼합물을 포함한다. 효율은 6.4% EQE이고, 동작 전압은 5 V이다. 수명은 15시간으로 매우 짧다.
비교예 15에서, 제1 전자 수송층은 비-극성 디벤조[c,h]아크리딘 화합물 ETM1-15를 포함하고, 제2 전자 수송층은 ETM1-15 및 Li-1을 포함한다. 효율은 5.7% EQE까지 증가되고, 동작 전압은 6.6 V까지 감소된다.
비교예 16에서, 제1 전자 수송층은 비-극성 디벤조[c,h]아크리딘 화합물 ETM1-15를 포함하고, 제2 전자 수송층은 극성 포스핀 화합물 A18 및 Li-1을 포함한다. 효율은 6.3% EQE까지 증가되고, 동작 전압은 3.7 V까지 감소된다.
실시예 5에서, 제1 전자 수송층은 비-극성 디벤조[c,h]아크리딘 화합물 ETM1-15를 포함하고, 제2 전자 수송층은 ETM1-15, 극성 포스핀 화합물 A18 및 Li-1의 혼합물을 포함한다. 효율은 7% EQE까지 증가되고, 동작 전압은 4 V에서 여전히 낮다. 수명은 30시간이다. 모든 성능 파라미터들은 비교예 14 내지 16을 능가하여 개선된다.
실시예 6에서, 제1 전자 수송층은 비-극성 트리아진 화합물 ETM1-32를 포함하고, 제2 전자 수송층은 ETM1-32, 극성 포스핀 화합물 A18 및 Li-1의 혼합물을 포함한다. 효율은 9.9% EQE까지 실질적으로 증가되고, 동작 전압은 4.6 V에서 여전히 낮다. 수명은 21시간이다. 모든 성능 파라미터들은 비교예 14 내지 18을 능가하여 개선된다.
비교예 19에서, 제1 및 제2 전자 수송층들은 동일한 매트릭스 비-극성 트리아진 매트릭스 화합물 ETM1-32를 포함한다. 제2 전자 수송층은 Li-1을 부가적으로 포함한다. LiQ는 전자 주입층으로서 사용된다. 효율은 7.3% EQE에서 여전히 높지만, 동작 전압 또한 6.2 V에서 높다.
비교예 20에서, 제1 전자 수송층은 비-극성 트리아진 화합물 ETM1-32를 포함하고, 제2 전자 수송층은 극성 포스핀 화합물 A18 및 Li-1을 포함한다. 효율은 7.6% EQE에서 여전히 높고, 동작 전압은 실시예 5와 비교하여 감소되지만, 이는 실시예 5와 비교하여 부가적인 층을 증착시켜야 이루어진다.
실시예 7에서, 동일한 ETL-스택은 실시예 6에서와 동일하지만, 이 디바이스는 LiQ를 포함하는 전자 주입층을 부가적으로 함유한다. 효율은 10% EQE에서 매우 높은 채로 존재하는 한편, 동작 전압은 4.4 V까지 감소되며, 이로써 동작 전압에 미치는 EIL의 유익한 효과를 나타낸다.
실시예 8에서, 동일한 ETL-스택은 실시예 6 및 7에서와 같이 사용되지만, 이 디바이스는 Yb를 포함하는 전자 주입층을 부가적으로 함유한다. 효율은 9.7% EQE에서 여전히 높고, 전압은 4.3 V까지 추가로 개선된다. 수명은 영향을 받지 않는다. 특히, 효율은 비교예 14 내지 22와 비교하여 개선된다.
요약하자면, 매우 높은 효율 및 양호한 수명은 본 발명에 따른 ETL-스택을 이용하여 수득될 수 있다. 동작 전압에서 추가의 감소가 요망되는 경우, 이는 전자 주입층에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 전자 주입층이 없더라도, 동작 전압은 디바이스의 대량 생산에 적합한 범위 내에 존재한다.
표 9에, 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하는 제1 전자 수송층, 및 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물, 극성 유기 방향족 포스핀 화합물 및 영가 이테르븀 금속으로부터 선택되는 비-이미터 도판트의 혼합물을 포함하는 제2 전자 수송층을 포함하는 형광 청색 하부 방출 디바이스에 대한 결과가 나타나 있다.
비교예 23 내지 25 및 실시예 9는 전자 주입층을 함유하지 않는다. 비교예 26 및 27 및 실시예 10은 1.5 nm LiQ로부터 형성된 전자 주입층을 함유한다. 비교예 28 및 29 및 실시예 11은 2 nm Yb로부터 형성된 전자 주입층을 함유한다.
비교예 23에서, 제1 전자 수송층은 극성 페난트롤린 화합물 PHEN-2를 포함하고, 제2 전자 수송층은 PHEN-2, 극성 포스핀 화합물 A18 및 2.5 중량% Yb의 혼합물을 포함한다. PHEN-2의 쌍극자 모멘트는 2.53 디바이의며, 환원 전위는 -2.45 V이고, LUMO는 -2.39 eV이다. 효율은 5.7% EQE이고, 동작 전압은 3.3 V이다.
비교예 24에서, 제1 및 제2 전자 수송층들은 비-극성 디벤조[c,h]아크리딘 화합물 ETM1-15를 포함한다. 제2 전자 수송층은 5 중량% Yb를 부가적으로 포함한다. 효율은 비교예 23과 비교하여 감소되고, 동작 전압은 급격하게 증가된다.
비교예 25에서, 제1 전자 수송층은 비-극성 디벤조[c,h]아크리딘 화합물 ETM1-15를 포함하고, 제2 전자 수송층은 극성 포스핀 화합물 A18 및 5 중량% Yb를 포함한다. 효율은 6.5% EQE까지 증가되고, 동작 전압은 3.4 V에서 매우 낮다.
실시예 9에서, 제1 전자 수송층은 비-극성 디벤조[c,h]아크리딘 화합물 ETM1-15를 포함하고, 제2 전자 수송층은 ETM1-15, 극성 포스핀 화합물 A18 및 2.5 중량% Yb의 혼합물을 포함한다. 효율은 8.5% EQE까지 실질적으로 증가되고, 동작 전압은 3.6 V에서 여전히 매우 낮다. 수명은 32시간이다. 특히, 효율은 비교예 23 내지 25를 능가하여 개선된다.
실시예 10에서, ETL-스택은 실시예 9에서와 동일하지만, 이 디바이스는 1.5 nm LiQ로 형성된 전자 주입층을 부가적으로 함유한다. 효율 및 동작 전압은 실시예 9와 비교하여 변하지 않는다. 성능은, 제2 전자 수송층 내에 매트릭스 화합물들의 혼합물을 함유하지 않는 비교예 26 및 27을 능가하여 개선된다.
실시예 11에서, 동일한 ETL-스택이 실시예 9 및 10에서와 같이 사용된다. 효율, 동작 전압 및 수명은 실시예 9 및 10과 비교하여 변하지 않는다.
요약하자면, 제2 전자 수송층이 영가 금속으로부터 선택되는 비-이미터 도판트를 포함하는 경우, 전자 주입층이 없더라도 높은 성능이 달성될 수 있다.
어떠한 전자 주입층도 증착되지 않아야 하는 경우, 실질적인 시간 절약이 달성된다.
또 다른 양태는 1개 초과의 발광층(EML)(150)을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)에 관한 것이며, 예를 들어 2개, 3개 또는 4개의 발광층들이 존재할 수 있다. 1개 초과의 발광층들을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)는 또한, 탠덤 OLED 또는 스태킹된 OLED로서 기재된다.
또 다른 양태는 하나 이상의 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하는 디바이스에 관한 것이다. 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하는 디바이스는 예를 들어 디스플레이 또는 라이트닝 패널이다.
상술한 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 본 발명의 조성물 및 방법에 대해 변형 및 변경이 이루어질 수 있는 것임이 분명하다. 따라서, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 본 발명에 대한 모든 변형이, 첨부된 청구항의 범위 내에 있는 것으로 의도되었다.
Claims (15)
- 유기 발광 다이오드(100)로서,
- 하나 이상의 애노드 전극(120);
- 하나 이상의 발광층(150)으로서, 여기서 발광층은 OLED(100)의 작동 시 가시광을 방출하는 하나 이상의 이미터 도판트를 포함하는, 발광층(150);
- 2개 이상의 전자 수송층들(161/162)의 전자 수송층 스택(160):
a) 제1 전자 수송층(161)은 i) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 ≥ 0 디바이(Debye) 내지 약 ≤ 2.5 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물을 포함하고, 여기서 제1 전자 수송층(161)에는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 없고;
b) 제2 전자 수송층(162)은 2개의 유기 방향족 매트릭스 화합물들을 포함하며, 이들 화합물은:
i) 제1 유기 방향족 매트릭스 화합물; 및
ii) 약 ≥ 400 내지 약 ≤ 1000의 MW 및 약 > 2.5 디바이 내지 약 ≤ 10 디바이의 쌍극자 모멘트를 갖는 극성 유기 방향족 포스핀 화합물
의 혼합물의 혼합물인, 전자 수송층 스택(160); 및
- 하나 이상의 캐소드 전극 층(190)
을 포함하며; 여기서
전자 수송층 스택(160)은 발광층(160)과 캐소드 전극 층(190) 사이에 배열되며, 제1 전자 수송층(161)은 제2 전자 수송층(162)과 직접 접촉해 있고, 제1 전자 수송층(161)은 발광층(150)에 더 가까이 배열되고, 제2 전자 수송층(162)은 캐소드 전극 층(190)에 더 가까이 배열되는, 유기 발광 다이오드(100). - 제1항에 있어서,
상기 전자 수송층 스택(160)에, OLED(100)의 작동 시 가시광을 방출하는 이미터 도판트가 없는, 유기 발광 다이오드(100). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 전자 수송층(161)에 비-이미터 도판트가 없으며, 상기 제2 전자 수송층(162)이 비-이미터 도판트를 포함하며, 상기 비-이미터 도판트가 금속 화합물이며, 바람직하게는 상기 금속 화합물이 금속 할라이드, 금속 유기 착화합물 및/또는 영가 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되고; 보다 바람직하게는 상기 금속 유기 착화합물이 식 VII을 가지며:
여기서, M은 알칼리 금속 이온이고, A1 내지 A4는 각각 독립적으로, 치환된 또는 비치환된 C6-C20 아릴 또는 치환된 또는 비치환된 C2-C20 헤테로아릴로부터 선택되는, 유기 발광 다이오드(100). - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유기 발광 다이오드(100)가 전자 주입층(180)을 추가로 포함하며, 상기 전자 주입층(180)이 금속 화합물을 포함하며, 바람직하게는 상기 금속 화합물이 금속 할라이드, 금속 유기 착화합물 및/또는 영가 금속, 바람직하게는 알칼리 할라이드, 알칼리 유기 착화합물, 보다 바람직하게는 알칼리 할라이드, 알칼리 유기 착화합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, 가장 바람직하게는 리튬 플루오라이드 및 리튬 퀴놀레이트(LiQ)이고;
상기 전자 주입층(180)이 상기 전자 수송층 스택(160)과 상기 캐소드 전극 층(190) 사이에 개재되어 위치하며, 바람직하게는 상기 전자 주입층(180)이 상기 캐소드 전극 층(190)에 직접 접촉하여 배열되는, 유기 발광 다이오드(100). - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 영가 금속이 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및/또는 3족 전이 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 상기 영가 금속이 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Yb, Sm, Eu, Nd, Tb, Gd, Ce, La, Sc 및 Y로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 바람직하게는 상기 영가 금속이 Li, Na, Mg, Ca, Ba, Yb로 이루어진 군으로부터 선택되고, 보다 더 바람직하게는 상기 영가 금속이 Li, Mg, Ba, Yb로 이루어진 군으로부터 선택되는, 유기 발광 다이오드(100). - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 전자 수송층(162)의 극성 유기 방향족 포스핀 화합물이 식 Ia를 가진 화합물이며:
여기서:
X는 O, S, Se로부터 선택되며;
R1 및 R2는 독립적으로, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 또는 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되거나; 또는 R1 및 R2는 P 원자와 함께 치환된 또는 비치환된 5, 6 또는 7-원 고리를 형성하는 알켄-디-일 기와 가교되고;
A1은 페닐이거나 또는 식 (II)로부터 선택되며:
여기서:
R3은 C1 내지 C8 알칸-디-일, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌, 또는 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되거나; 또는
A1은 식 (III)으로부터 선택되며:
여기서:
n은 0 또는 1로부터 선택되며;
m은 1 또는 2로부터 선택되며;
o는 1 또는 2로부터 선택되며;
o가 2인 경우, m은 1이며;
Ar1은 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며;
Ar2는 치환된 또는 비치환된 C18 내지 C40 아릴렌 및 치환된 또는 비치환된 C10 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되고;
R4는 H, C1 내지 C12 알킬, 치환된 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴 및 치환된 또는 비치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되는, 유기 발광 다이오드(100) - 제6항에 있어서,
- Ar1이, 치환된 C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며, 여기서 C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 C5 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되며;
Ar2가, 치환된 C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 치환된 C10 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며, 여기서 C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 C10 내지 C40 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되며;
- 바람직하게는 Ar1이, 치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며, 여기서 C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 C5 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C6 알킬 및/또는 C1 내지 C6 헤테로알킬기로 치환되며;
Ar2가, 치환된 C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 치환된 C10 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며, 여기서 C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 C10 내지 C40 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C6 알킬 및/또는 C1 내지 C6 헤테로알킬기로 치환되고;
- 보다 바람직하게는 Ar1이, 치환된 C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며, 여기서 C6 내지 C20 아릴렌 및/또는 C5 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C4 알킬 및/또는 C1 내지 C4 헤테로알킬기로 치환되며;
Ar2가, 치환된 C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 치환된 C10 내지 C40 헤테로아릴렌으로부터 선택되며, 여기서 C18 내지 C40 아릴렌 및/또는 C10 내지 C40 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C4 알킬 및/또는 C1 내지 C4 헤테로알킬기로 치환되는, 유기 발광 다이오드(100). - 제6항 또는 제7항에 있어서,
R1 및 R2가 독립적으로, 치환된 C6 내지 C20 아릴, 또는 치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되며, 여기서 C6 내지 C20 아릴, 및/또는 C5 내지 C20 헤테로아릴은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되고, 바람직하게는 R1 및 R2가 이들로부터 선택되며; 및/또는
R3이 독립적으로, 치환된 C6 내지 C20 아릴렌, 또는 치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴렌으로부터 선택되며, 여기서 C6 내지 C20 아릴렌, 및/또는 C5 내지 C20 헤테로아릴렌은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되고; 및/또는
R4가 독립적으로, 치환된 C6 내지 C20 아릴, 또는 치환된 C5 내지 C20 헤테로아릴로부터 선택되며, 여기서 C6 내지 C20 아릴, 및/또는 C5 내지 C20 헤테로아릴은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되는, 유기 발광 다이오드(100). - 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
R2가 독립적으로, C1 내지 C4 알킬, 비치환된 또는 치환된 C6 내지 C10 아릴, 또는 비치환된 또는 치환된 C5 내지 C10 헤테로아릴로부터 선택되며, 여기서 C6 내지 C10 아릴, 및/또는 C5 내지 C10 헤테로아릴은 하나 이상의 C1 내지 C12 알킬 및/또는 하나 이상의 C1 내지 C12 헤테로알킬기로 치환되고, 바람직하게는 R1 및 R2가 이들로부터 선택되며; 바람직하게는 R1 및 R2가 독립적으로, 메틸, 페닐, 나프틸, 페난트릴, 피레닐 또는 피리딜로부터 선택되며; 더 바람직하게는 R1 및 R2가 독립적으로 메틸, 페닐 및 피리딜로부터 선택되고; 보다 바람직하게는 R1 및 R2가 이들로부터 선택되며; 및/또는
X가 O 또는 S이고, 바람직하게는 O이며; 및/또는
R3이 C1 내지 C6 알칸-디-일, 비치환된 또는 치환된 C6 내지 C10 아릴렌 또는 비치환된 또는 치환된 C5 내지 C10 헤테로아릴렌으로부터 선택되고, 바람직하게는 C1 내지 C4 알칸-디-일로부터 선택되며; 및/또는
R4가 H, 페닐, 비페닐, 터페닐, 플루오레닐, 나프틸, 안트라닐, 페난트릴, 피레닐, 카르바조일, 디벤조푸라닐, 디나프토푸라닐로부터 선택되며, 바람직하게는 H, 페닐, 비페닐 또는 나프틸로부터 선택되고, 보다 바람직하게는 H이며; 및/또는
n이 0, 1 또는 2이고, 바람직하게는 n이 1 또는 2이며, 더 바람직하게는 n이 2인 경우 Ar1은 페닐이고, 보다 바람직하게는 n이 1인 경우, R1 및 R2는 페닐이고 R4는 H이며;
m이 1 또는 2이고 n이 0 또는 1이거나, 또는 m이 2이고 n이 2이며; 및/또는
Ar1이 페닐렌, 비페닐렌, 터페닐렌, 나프틸렌, 플루오레닐렌, 피리딜렌, 퀴놀리닐렌 및 피리미디닐렌으로부터 선택되며; 및/또는
Ar2가 플루오레닐렌, 안트라닐렌, 피레닐렌, 페난트릴렌, 카르바조일렌, 벤조[c]아크리디닐렌, 디벤조[c,h]아크리디닐렌, 디벤조[a,j]아크리디닐렌으로부터 선택되는, 유기 발광 다이오드(100). - 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
R1, R2, R3, R4, Ar1 및/또는 Ar2가 비치환된 것인, 유기 발광 다이오드(100). - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 유기 발광 다이오드(100)의 제조 방법으로서,
- 기판(110) 상에 애노드 전극을 증착시키고, 상기 애노드 전극 상에 정공 주입층(130), 정공 수송층(140), 선택적인 전자 차단층(145), 발광층(150), 선택적인 정공 차단층(155), 적어도 제1 전자 수송층(161) 및 제2 전자 수송층(162)을 포함하는 전자 수송층 스택(160), 선택적인 전자 주입층(180) 및 캐소드 전극 층(191)의 다른 층들을 해당 순서로 증착시키는 단계; 또는
- 상기 층들을 제1 캐소드 전극 층(191)으로 시작하여 반대 순서로 증착시키는 단계
를 포함하는, 유기 발광 다이오드(100)의 제조 방법. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 유기 발광 다이오드(100)를 포함하는 전자 디바이스.
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