KR20200012780A - 전자 소자, 디스플레이 소자, 이를 제조하는 방법 및 화합물 - Google Patents

전자 소자, 디스플레이 소자, 이를 제조하는 방법 및 화합물 Download PDF

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KR20200012780A
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노발레드 게엠베하
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Abstract

본 발명은 정공 주입층 및/또는 정공 수송층 및/또는 정공 발생층을 포함하는 전자 소자로서, 정공 주입층, 정공 수송층 및 정공 발생층 중 적어도 하나가 적어도 하나의 양전성 원자 M 및 하기 화학식 (I)로 표현되는 적어도 하나의 음이온성 메티드 리간드 L을 포함하는 배위 착물을 포함하는 전자 소자, 이를 포함하는 디스플레이 소자, 이를 제조하는 방법, 및 화합물에 관한 것이다:
Figure pat00042

상기 식에서, A1, A2 및 A3은 독립적으로,
(i) 일부 또는 전부 할로겐화된 C4 내지 C30 3차 지방족 또는 지환족 하이드로카르빌,
(ii) C6 내지 C30 아릴,
(iii) C2 내지 C30 헤테로아릴,
(iv) H,
(v) CN,
(vi) C2 내지 C30 아실,
(vii) C1 내지 C30 설포닐, 및
(viii) C2 내지 C30 포스포릴로 이루어진 군으로부터 선택되며,
단, A1, A2 및 A3 중 단지 하나는 H일 수 있으며,
M은
a) 각각 산화 상태 (I)의 Li, Na, K, Rb, Cs,
b) 각각 산화 상태 (II)의 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Cd, Sn, Pb,
c) 각각 산화 상태 (III)의 Al, Ga, In, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, V, Cr, Sb, Bi, 및
d) 각각 산화 상태 (IV)의 Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Hf, Th로 이루어진 군으로부터 선택된다.

Description

전자 소자, 디스플레이 소자, 이를 제조하는 방법 및 화합물{ELECTRONIC DEVICE, A DISPLAY DEVICE, METHOD FOR PREPARING THE SAME AND A COMPOUND}
본 발명은 전자 소자, 전자 소자를 포함하는 디스플레이 소자, 전자 소자, 디스플레이 소자를 각각 제조하는 방법, 반도전성 물질 및 화합물에 관한 것이다.
자가-방출 소자인 유기 발광 다이오드(OLED)는 넓은 시야각, 우수한 콘트라스트, 빠른 반응, 높은 휘도, 우수한 구동 전압 특징, 및 칼라 재현을 갖는다. 통상적인 OLED는 애노드, 정공 수송층(HTL), 방출층(EML), 전자 수송층(ETL), 및 캐소드를 포함하며, 이러한 것들은 기판 상에 순차적으로 적층되어 있다. 이와 관련하여, HTL, EML, 및 ETL은 유기 및/또는 유기금속성 화합물로부터 형성된 박막이다.
전압이 애노드 및 캐소드에 인가될 때, 애노드 전극으로부터 주입된 정공은 HTL을 통해 EML로 이동하며, 캐소드 전극으로부터 주입된 전자는 ETL을 통해 EML로 이동한다. 정공 및 전자는 EML에서 재결합하여 여기자를 생성시킨다. 여기자가 여기된 상태에서 바닥 상태로 떨어질 때, 광이 방출된다. 정공 및 전자의 주입 및 흐름은 상술된 구조를 갖는 OLED가 우수한 효율을 갖도록, 균형을 이루어야 한다.
WO 2017/029370 A1호 및 WO 2007/029366 A1호에는 정공 주입 물질로서 설포닐 이미드 금속 착물의 사용이 개시되어 있다.
US 2013/037753 A1호에는 암모늄-, 포스포늄-, 카보늄-, 설포늄-, 또는 요오도늄-포함 메티드 염을 포함하는 폴리머 정공 수송 반도전성 물질이 개시되어 있다.
그러나, 특히, 유기 전하 수송 물질을 포함하는 광전자 소자, 예를 들어, 유기 발광 다이오드(OLED) 또는 유기 광전변환(OPV) 소자에서 및 OLED 디스플레이와 같은, 상기 광전자 소자를 포함하는 복잡한 소자에서, 전자 소자 및/또는 광전자 소자의 성능을 개선시키는 것이 여전히 요구되고 있다.
이에 따라, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하는 전자 소자 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이고, 특히, 소자의 성능을 개선시키기 위한, 특히, 이의 전압, 효율 또는 수명을 개선시키기 위한 정공 수송 물질, 정공 주입 물질, 정공 생성 물질, 또는 이들 중 둘 이상을 포함하는 전자 소자를 제공하는 것이다.
상기 목적은 정공 주입층 및/또는 정공 수송층 및/또는 정공 생성층을 포함하는 전자 소자로서, 정공 주입층, 정공 수송층 및 정공 생성층 중 적어도 하나가 적어도 하나의 양전성 원자 M 및 적어도 하나의 하기 화학식 (I)로 표현되는 음이온성 메티드 리간드 L을 포함하는 배위 착물을 포함하는 전자 소자에 의해 달성된다:
Figure pat00001
상기 식에서, A1, A2 및 A3은 독립적으로,
(i) 일부 또는 전부 할로겐화된 C4 내지 C30, 대안적으로, C4 내지 C12, 3차 지방족 또는 지환족 하이드로카르빌,
(ii) C6 내지 C30, 대안적으로, C4 내지 C12, 아릴,
(iii) C2 내지 C30, 대안적으로, C4 내지 C12, 헤테로아릴,
(iv) H,
(v) CN,
(vi) C2 내지 C30, 대안적으로, C4 내지 C12, 아실,
(vii) C1 내지 C30, 대안적으로, C1 내지 C12, 설포닐, 및
(viii) C2 내지 C30, 대안적으로, C2 내지 C12, 포스포릴로 이루어진 군으로부터 선택되며,
단, A1, A2 및 A3 중 단지 하나는 H일 수 있으며;
M은
a) 각각 산화 상태 (I)의 Li, Na, K, Rb, Cs,
b) 각각 산화 상태 (II)의 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Cd, Sn, Pb,
c) 각각 산화 상태 (III)의 Al, Ga, In, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, V, Cr, Sb, Bi, 및
d) 각각 산화 상태 (IV)의 Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Hf, Th로 이루어진 군으로부터 선택된다.
놀랍게도, 본 발명자에 의해, 상기에 규정된 바와 같은 배위 착물이, 전자 소자의 정공 주입층, 정공 수송층 또는 정공 생성층에서 사용될 때, 특히 이의 구동 전압, 양자 효율 및 수명과 관련하여, 이의 성능을 개선시키는 데 도움을 줄 수 있다는 것이 밝혀졌다. 마찬가지로, 놀랍게도, 본 발명자에 의해, 본원에서 규정된 배위 착물이 본원에 기술된 전자 소자, 특히 반도전성 소자를 제조하기 위한 대체 물질로서 성공적으로 사용될 수 있고, 이에 따라, 유기 반도전성 물질, (유기) 전자 소자, 등의 설계에 추가 자유도를 제공함으로써 광범위한 가능성을 제공할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
이와 관련하여 용어 "반도전성(semiconducting)"이 전도도의 전자 메커니즘을 갖는 물질 및/또는 소자와 관련이 있는 것으로 이해되어야 한다. 반도체에서 전류는 이동 전자의 흐름에 의해 해석될 수 있다. 이는 이온 전도도를 이용하는 전기 소자와의 두드러진 차이이다. 이러한 소자(본 발명에 따른 것이 아님), 예를 들어, 갈바니 전지(galvanic cell)는 이동 이온을 갖는 전해질을 포함하며, 여기에서의 전류는 전해질을 통한 이온 흐름을 수반한다.
용어 "전기적 성질"은 본원에서 규정된 바와 같은 소자에 포함된 반도전성 물질 및 층에서 전자의 주입 및/또는 수송을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 전자 소자는 적어도 하나의 유기 반도체 층, 일반적으로, 다양한 유기 반도체 층을 포함하는 유기 전자 소자이다. 이러한 층은 예를 들어, 화학적 화합물(chemical compound)을 증발시키고 기판(또는 이전 층(foregoing layer)) 상에 이를 증착시켜 층을 형성시킴으로써 제조될 수 있다. 본 발명에 따르면, 소자의 층들 중 적어도 하나는 정공 주입층, 정공 수송층 또는 정공 생성층이고, 본원에서 규정된 바와 같은 배위 착물을 포함한다. 이와 관련하여, 다른 물질 이외에, 예를 들어, 배위 착물이 적합한 매트릭스 화합물과 함께 층에 포함되는 도펀트인 경우에, 배위 착물이 층에 포함되는 것이 제공될 수 있다. 마찬가지로, 개개 층이 배위 착물로 이루어지며, 즉, 층이 (통상적인 기술적 수단에 의해 피할 수 없는 불순물을 제외하고) 임의의 추가 구성성분들을 포함하지 않는다는 것이 제공될 수 있다. 이러한 배위 착물로 이루어진 층의 경우에, 개개 층은 정공 주입층일 수 있다.
배위 착물이 전기 도펀트인 경우에, 전기 도펀트(전하 수송 매트릭스 화합물에 임베딩될 수 있음)는 매트릭스 물질의 전기 전도도 및/또는 그 안에 전기 전하의 주입을 개선시킬 수 있다. 이러한 층에서 매트릭스 물질은 주요 물질(predominant material)이다.
본원에서 사용되는 용어 "전기 도펀트(electrical dopant)"는 반도전성 물질 및/또는 층의 전기적 성질을 개선시키는 화합물을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 결과적으로, 도핑된 반도전성 물질 및/또는 층을 포함하는 소자의 전도도, 작동 전압, 시간에 따른 전압 상승, 효율 및/또는 수명은 개선될 수 있다. 전기 도펀트는 비-방출성일 수 있다.
전자 소자에서, 배위 착물을 포함하는 적어도 하나의 층은 고체일 수 있다.
전자 소자에서, 배위 착물을 포함하는 적어도 하나의 층은 비정질일 수 있다. 이와 관련하여, 표준 절차에 의해 측정한 경우 실온 초과의 유리전이온도를 갖는 벌크 물질(bulk material)은 층이 벌크 물질과 동일한 절차(예를 들어, 진공 증착 또는 특정 용매 중의 물질의 용액의 증발에 의함)에 의해 제공되는 경우 비정질 층을 형성하는 것으로 가정된다. 표준 절차는 실험부에 기술된다.
배위 착물을 포함하는 층은 비-방출성일 수 있다.
본 발명의 전자 소자에서, 배위 착물은 하기 일반 화학식 (II)를 가질 수 있다:
Figure pat00002
상기 식에서, M 및 L은 상기에서 규정된 바와 같으며;
Q는 L과는 다른 리간드이며;
n은 1 내지 4이며;
m은 1 내지 6이며;
p는 0 내지 6이며;
l은 0 또는 1이다.
이러한 방식으로, 특히, 이의 작동 전압, 효율 및/또는 수명과 관련하여, 전자 소자의 성질을 추가로 개선시키는 것이 가능하다.
본 발명의 전자 소자에서, M은
a) 각각 산화 상태 (I)의 Li, Na, K, Rb, Cs, 및
b) 각각 산화 상태 (II)의 Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Zn,
c) 각각 산화 상태 (III)의 Al, Ga, In, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Cr로부터 선택될 수 있으며, 대안적으로, 산화 상태 (I)의 Li, 각각 산화 상태 (II)의 Mg, Ca, Sr, Mn, Zn, 각각 산화 상태 (III)의 Al, Ga, In, Sc, Y, La, Ce, Eu, Yb로부터 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 특히, 이의 작동 전압, 효율 및/또는 수명과 관련하여, 전자 소자의 성질을 추가로 개선시키는 것이 가능하다.
전자 소자에서, A1, A2 및 A3 중 하나 이상은 CN, F, Cl, Br, 및 I로 이루어진 군으로부터 선택된 치환체로 치환될 수 있다. 일 구체예에서, A1, A2 및 A3 중 적어도 하나에서 치환체:수소의 수 비율은 1 이상이다. 이러한 방식으로, 특히, 이의 작동 전압, 효율 및/또는 수명과 관련하여, 전자 소자의 성질을 추가로 개선시키는 것이 가능하다.
본 발명의 전자 소자에서, m은 2 내지 4일 수 있다. 이러한 방식으로, 특히, 이의 작동 전압, 효율 및/또는 수명과 관련하여, 전자 소자의 성질을 추가로 개선시키는 것이 가능하다.
본 발명의 전자 소자에서, A1, A2 및 A3 중 적어도 하나 이상은 C1 내지 C30 설포닐로부터; 대안적으로, C1 내지 C12 설포닐로부터; 대안적으로, C1 내지 C30 설포닐 및 CN으로부터 선택될 수 있다. 대안적으로, A1, A2 및 A3 중 하나 또는 두 개는 C1 내지 C30 설포닐이며, 대안적으로, A1, A2 및 A3 중 하나 또는 두 개는 C1 내지 C12 설포닐이다. 설포닐은 일부 또는 전부 할로겐화될 수 있고, 대안적으로, 일부 또는 전부 플루오르화될 수 있고, 대안적으로, 퍼플루오르화될 수 있다. 이러한 방식으로, 특히, 이의 작동 전압, 효율 및/또는 수명과 관련하여, 전자 소자의 성질을 추가로 개선시키는 것이 가능하다.
본 발명의 전자 소자에서, A1, A2 및 A3 중 적어도 하나는 C6 내지 C30 아릴 및 C2 내지 C30 헤테로아릴로부터 선택될 수 있으며, 여기서, 아릴 또는 헤테로아릴은 CN, F, Cl, Br 및 I로 이루어진 군으로부터 선택된 치환체로 치환될 수 있으며; 이러한 경우에, 아릴 또는 헤테로아릴에서 치환체:수소의 비율은 1 이상일 수 있다. 이러한 방식으로, 특히, 이의 작동 전압, 효율 및/또는 수명과 관련하여, 전자 소자의 성질을 추가로 개선시키는 것이 가능하다.
본 발명의 전자 소자에서, 정공 주입층 및/또는 정공 생성층은 중량 및/또는 부피 기준으로, 50% 초과의 배위 착물을 포함할 수 있으며, 대안적으로, 정공 주입층 및/또는 정공 생성층은 중량 및/또는 부피 기준으로, 80% 초과, 대안적으로, 90% 초과, 대안적으로, 95% 초과, 대안적으로, 98% 초과, 대안적으로, 99% 초과의 배위 착물을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 특히, 이의 작동 전압, 효율 및/또는 수명과 관련하여, 전자 소자의 성질을 추가로 개선시키는 것이 가능하다.
본 발명의 전자 소자에서, A1, A2 및 A3은 독립적으로, CF3SO2, C6F5, C6H5, C4F9SO2, C6F4CF3, C5NF4로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 특히, 이의 작동 전압, 효율 및/또는 수명과 관련하여, 전자 소자의 성질을 추가로 개선시키는 것이 가능하다.
본 발명의 전자 소자에서, 배위 착물은 하기 화학식 E1 내지 E31 중 하나 이상일 수 있다:
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
예시적인 화학식과 관련하여, 특히, 금속 원자에 대한 리간드의 결합과 관련하여, 도시된 화학식이 실제 결합 모드를 정확하게 반영할 수 있는 것이 아니고 오히려 본 발명의 예시적인 구체예를 가능하게 하는 착물에서 적용할 수 있는 금속-리간드 비율의 예시로서 고려되어야 하는 것으로 이해되어야 한다.
예시적인 착물을 사용하여, 특히, 이의 작동 전압, 효율 및/또는 수명과 관련하여, 전자 소자의 성질을 추가로 개선시키는 것이 가능하다.
본 발명의 전자 소자는 유기 전자 소자일 수 있고, 특히, 유기 전자발광 소자, 유기 트랜지스터 또는 유기 광전변환 소자일 수 있다.
전자 소자에서, 적어도 하나의 발광층 또는 적어도 하나의 광흡수층은 제1 전극과 제2 전극 사이에 배열될 수 있으며, 여기서, 제1 전극은 애노드이며, 배위 착물을 포함하는 층은 애노드와 발광층 사이에, 애노드와 광흡수층 사이에 각각 배열된다.
전자 소자에서, 배위 착물을 포함하는 층은 애노드에 인접할 수 있다.
상기 목적은 적어도 2개의 본 발명의 소자를 포함하는 디스플레이 소자에 의해 추가로 달성되며, 여기서, 본 발명의 소자는 전자발광 소자이다.
디스플레이 소자에서, 적어도 2개의 전자발광 소자는 배위 착물을 포함하는 적어도 하나의 반도전성 층을 공유할 수 있다.
본 목적은 본원에서 규정된 바와 같은 전자 소자 또는 디스플레이 소자를 제조하는 방법으로서,
(1) 본원에서 규정된 바와 같은 배위 착물을 기화시키는 단계; 및
(2) 고체 지지체 상에 배위 착물의 증기를 증착시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 추가로 달성된다.
본 발명의 방법에서, 기화 및 증착은 각각 배위 착물을 매트릭스 물질과 함께 동시-기화시키고 동시-증착시키는 것을 포함할 수 있다.
본 목적은 정공 수송 매트릭스 물질 및 p-도펀트를 포함하는 반도전성 물질에 의해 추가로 달성되며, 여기서, p-도펀트는 본원에 규정된 바와 같은 배위 착물이다.
마지막으로, 본 목적은 적어도 하나의 양전성 원자 M 및 하기 화학식 (I)로 표현되는 적어도 하나의 음이온성 메티드 리간드 L을 포함하는 배위 착물에 의해 달성된다:
Figure pat00012
상기 식에서, A1 및 A2는 독립적으로, C1 내지 C30 퍼플루오르화 설포닐로부터 선택되며,
A3은 C6 내지 C30 퍼플루오르화 아릴로부터 선택되며,
M은
a) 산화 상태 (II)의 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Cd, Sn, Pb;
b) 각각 산화 상태 (III)의 Al, Ga, In, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, V, Cr, Sb, Bi; 및
c) 각각 산화 상태 (IV)의 Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Hf, Th로 이루어진 군으로부터 선택된다.
특정 구체예에서, 이러한 배위 착물은 이의 하나 이상의 양태와 관련하여 상기에서 규정된 바와 같이 한정될 수 있다.
본원에서 규정된 바와 같은 배위 착물과 관련하여, 트리스(트리플루오로메틸설포닐)메티드를 포함하는 리튬 착물, 즉, 화합물 E1이 이의 범위로부터 배제된다는 것이 제공될 수 있다.
추가 층들
본 발명에 따르면, 전자 소자는 이미 상기에서 언급된 층들 이외에, 추가의 층들을 포함할 수 있다. 개개 층들의 예시적인 구체예는 하기에 기술된다:
기판
기판은 유기 발광 다이오드와 같은, 전자 소자의 제작에서 일반적으로 사용되는 임의의 기판일 수 있다. 광이 기판을 통해 방출되는 경우에, 기판은 투명 또는 반투명 물질, 예를 들어, 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판이어야 한다. 광이 상부 표면을 통해 방출되는 경우에, 기판은 투명 물질뿐만 아니라 비-투명 물질 둘 모두, 예를 들어, 유리 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판 또는 실리콘 기판일 수 있다.
애노드 전극
제1 전극 또는 제2 전극 중 어느 하나는 애노드 전극일 수 있다. 애노드 전극은 애노드 전극을 형성하기 위해 사용되는 물질을 증착시키거나 스퍼터링함으로써 형성될 수 있다. 애노드 전극을 형성하기 위해 사용되는 물질은 정공 주입을 용이하게 하기 위해, 높은 일-함수 물질일 수 있다. 애노드 물질은 또한, 낮은 일 함수 물질(즉, 알루미늄)로부터 선택될 수 있다. 애노드 전극은 투명 또는 반사 전극일 수 있다. 투명 전도성 옥사이드, 예를 들어, 인듐 주석 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 주석-디옥사이드(SnO2), 알루미늄 아연 옥사이드(AlZO) 및 아연 옥사이드(ZnO)는 애노드 전극을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 애노드 전극은 또한, 금속, 통상적으로, 은(Ag), 금(Au), 또는 금속 합금을 사용하여 형성될 수 있다.
정공 주입층
본 발명에 따르면, 정공 주입층은 상기에서 매우 상세히 기술된 바와 같은 배위 착물을 포함할 수 있다. 정공 주입층(HIL)은 진공 증착, 스핀 코팅, 프린팅, 캐스팅, 슬롯-다이 코팅, 랭뮤어-블라젯(LB) 증착, 등에 의해 애노드 전극 상에 형성될 수 있다. HIL이 진공 증착을 이용하여 형성될 때, 증착 조건은 HIL을 형성하기 위해 사용되는 화합물, 및 HIL의 요망되는 구조 및 열적 성질에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 일반적으로, 진공 증착을 위한 조건은 100℃ 내지 500℃의 증착 온도, 10-8 내지 10-3 Torr(1 Torr는 133.322 Pa임)의 압력, 및 0.1 내지 10 nm/초의 증착률을 포함할 수 있다.
HIL이 스핀 코팅 또는 프린팅을 이용하여 형성될 때, 코팅 조건은 HIL을 형성하기 위해 사용되는 화합물, 및 HIL의 요망되는 구조 및 열적 성질에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 코팅 조건은 약 2000 rpm 내지 약 5000 rpm의 코팅 속도, 및 약 80℃ 내지 약 200℃의 열처리 온도를 포함할 수 있다. 열처리는 코팅이 수행된 후에 용매를 제거한다.
HIL은 특히, 전자 소자가 배위 착물을 포함하는 다른 층을 포함하는 경우에, HIL을 형성하기 위해 일반적으로 사용되는 임의의 화합물로 형성될 수 있다. HIL을 형성하기 위해 사용될 수 있는 화합물의 예는 프탈로시아닌 화합물, 예를 들어, 구리 프탈로시아닌(CuPc), 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), TDATA, 2T-NATA, 폴리아닐린/도데실벤젠설폰산(Pani/DBSA), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜/폴리(4-스티렌설포네이트)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/캄포르 설폰산(Pani/CSA), 및 폴리아닐린/폴리(4-스티렌설포네이트)(PANI/PSS)를 포함한다.
이러한 경우에, HIL은 순수한 p-도펀트 층일 수 있거나, p-도펀트가 도핑된 정공-수송 매트릭스 화합물로부터 선택될 수 있다. 공지된 레독스 도핑된 정공 수송 물질의 통상적인 예에는 LUMO 수준이 약 -5.2 eV인 테트라플루오로-테트라시아노퀴논디메탄(F4TCNQ)이 도핑된, HOMO 수준이 대략 -5.2 eV인 구리 프탈로시아닌(CuPc); F4TCNQ가 도핑된 아연 프탈로시아닌(ZnPc)(HOMO = -5.2 eV); F4TCNQ가 도핑된 α-NPD(N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘); 2,2'-(퍼플루오로나프탈렌-2,6-디일리덴)디말로노니트릴(PD1)이 도핑된 α-NPD; 2,2',2"-(사이클로프로판-1,2,3-트리일리덴)트리스(2-(p-시아노테트라플루오로페닐)아세토니트릴)(PD2)이 도핑된 α-NPD가 있다. 도펀트 농도는 1 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게, 3 중량% 내지 10 중량%로부터 선택될 수 있다.
HIL의 두께는 약 1 nm 내지 약 100 nm, 및 예를 들어, 약 1 nm 내지 약 25 nm 범위일 수 있다. HIL의 두께가 이러한 범위 내일 때, HIL은 구동 전압의 실질적인 불이익 없이, 우수한 정공 주입 특징을 가질 수 있다.
정공 수송층
본 발명에 따르면, 정공 수송층은 상기에서 상세히 기술된 바와 같은 배위 착물로서 포함할 수 있다.
정공 수송층(HTL)은 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, 랭뮤어-블라젯(LB) 증착, 등에 의해 HIL 상에 형성될 수 있다. HTL이 진공 증착 또는 스핀 코팅에 의해 형성될 때, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HIL의 형성을 위한 조건과 유사할 수 있다. 그러나, 진공 또는 용액 증착을 위한 조건은 HTL을 형성하기 위해 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다.
HTL이 본 발명에 따른 배위 착물을 포함하지 않고 배위 착물이 다른 층에 포함되는 경우에, HTL은 HTL을 형성하기 위해 일반적으로 사용되는 임의의 화합물에 의해 형성될 수 있다. 적합하게 사용될 수 있는 화합물은 예를 들어, 문헌[Yasuhiko Shirota and Hiroshi Kageyama, Chem. Rev. 2007, 107, 953-1010]에 개시되어 있으며, 이러한 문헌은 참고로 포함된다. HTL을 형성하기 위해 사용될 수 있는 화합물의 예에는 카르바졸 유도체, 예를 들어, N-페닐카르바졸 또는 폴리비닐카르바졸; 벤지딘 유도체, 예를 들어, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-바이페닐]-4,4'-디아민(TPD), 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐 벤지딘(알파-NPD); 및 트리페닐아민-기반 화합물, 예를 들어, 4,4',4"-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민(TCTA)이 있다. 이러한 화합물들 중에서, TCTA는 정공을 수송하고 여기자가 EML 내로 확산되는 것을 억제할 수 있다.
HTL의 두께는 약 5 nm 내지 약 250 nm, 바람직하게, 약 10 nm 내지 약 200 nm, 또한 약 20 nm 내지 약 190 nm, 또한 약 40 nm 내지 약 180 nm, 또한 약 60 nm 내지 약 170 nm, 또한 약 80 nm 내지 약 160 nm, 또한 약 100 nm 내지 약 160 nm, 또한 약 120 nm 내지 약 140 nm의 범위일 수 있다. HTL의 바람직한 두께는 170 nm 내지 200 nm일 수 있다.
HTL의 두께가 이러한 범위 내일 때, HTL은 구동 전압의 실질적인 불이익 없이, 우수한 정공 수송 특징을 가질 수 있다.
전자 차단층
전자 차단층(EBL)의 기능은 전자가 방출층에서 정공 수송층으로 전달되는 것을 막고 이에 의해 전자를 방출층으로 한정하는 것이다. 이에 의해, 효율, 작동 전압 및/또는 수명이 개선된다. 통상적으로, 전자 차단층은 트리아릴아민 화합물을 포함한다. 트리아릴아민 화합물은 정공 수송층의 LUMO 수준보다 진공 수준에 더 가까운 LUMO 수준을 가질 수 있다. 전자 차단층은 정공 수송층의 HOMO 수준과 비교하여 진공 수준에서 더 먼 HOMO 수준을 가질 수 있다. 전자 차단층의 두께는 2 내지 20 nm에서 선택될 수 있다.
전자 차단층은 하기 (Z)의 화학식 Z의 화합물을 포함할 수 있다:
Figure pat00013
화학식 Z에서, CY1 및 CY2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각은 독립적으로, 벤젠 사이클 또는 나프탈렌 사이클을 나타내며, Ar1 내지 Ar3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각은 독립적으로, 수소; 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환되거나 비치환된 아릴 기; 및 5 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환되거나 비치환된 헤테로아릴 기로 이루어진 군으로부터 선택되며, Ar4는 치환되거나 비치환된 페닐 기, 치환되거나 비치환된 바이페닐 기, 치환되거나 비치환된 테르페닐 기, 치환되거나 비치환된 트리페닐렌 기, 및 5 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환되거나 비치환된 헤테로아릴 기로 이루어진 군으로부터 선택되며, L은 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환되거나 비치환된 아릴렌 기이다.
전자 차단층이 높은 트리플렛 수준(triplet level)을 갖는 경우에, 이는 또한, 트리플렛 제어층으로서 기술될 수 있다.
트리플렛 제어층의 기능은 인광 녹색 또는 청색 방출층이 사용되는 경우에, 트리플렛의 켄칭(quenching)을 감소시키는 것이다. 이에 의해, 인광 방출층으로부터 더 높은 발광 효율이 달성될 수 있다. 트리플렛 제어층은 인접한 방출층에서 인광 이미터의 트리플렛 수준 초과의 트리플렛 수준을 갖는 트리아릴아민 화합물로부터 선택된다. 트리플렛 제어층을 위한 적합한 화합물, 특히, 트리아릴아민 화합물은 EP 2 722 908 A1호에 기술되어 있다.
방출층(EML)
EML은 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, LB 증착, 등에 의해 HTL 상에 형성될 수 있다. EML이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 이용하여 형성될 때, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HIL의 형성을 위한 조건과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅을 위한 조건은 EML을 형성하기 위해 사용되는 화합물에 따라, 달라질 수 있다.
방출층(EML)은 호스트 및 이미터 도펀트의 조합으로 형성될 수 있다. 호스트의 예에는 Alq3, 4,4'-N,N'-디카르바졸-바이페닐(CBP), 폴리(n-비닐카르바졸)(PVK), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN), 4,4',4"-트리스(카르바졸-9-일)-트리페닐아민(TCTA), 1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(TPBI), 3-3차-부틸-9,10-디-2-나프틸안트라센(TBADN), 디스티릴아릴렌(DSA), 비스(2-(2-하이드록시페닐)벤조-티아졸레이트)아연(Zn(BTZ)2), 하기 G3, 하기 화합물 1, 및 하기 화합물 2가 있다.
Figure pat00014
이미터 도펀트는 인광 또는 형광 이미터일 수 있다. 인광 이미터 및 열적으로 활성화된 지연 형광(thermally activated delayed fluorescence; TADF) 메커니즘을 통해 광을 방출시키는 이미터가 이의 더 높은 효율로 인해 바람직할 수 있다. 이미터는 소분자 또는 폴리머일 수 있다.
적색 이미터 도펀트의 예에는 PtOEP, Ir(piq)3, 및 Btp2lr(acac)가 있으나, 이로 제한되지 않는다. 이러한 화합물은 인광 이미터이지만, 형광 적색 이미터 도펀트가 또한 사용될 수 있다.
Figure pat00015
인광 녹색 도펀트의 예에는 하기에 나타낸 바와 같은 Ir(ppy)3(ppy = 페닐피리딘), Ir(ppy)2(acac), Ir(mpyp)3이 있다. 화합물 3은 형광 녹색 이미터의 일 예이며, 구조는 하기에 나타낸 바와 같다.
Figure pat00016
인광 청색 이미터 도펀트의 예에는 F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd) 및 Ir(dfppz)3, 테르-플루오렌이 있으며, 이의 구조는 하기에 나타낸 바와 같다. 4.4'-비스(4-디페닐 아미오스티릴)바이페닐(DPAVBi), 2,5,8,11-테트라-3차-부틸 페릴렌(TBPe), 및 하기 화합물 4는 형광 청색 이미터 도펀트의 예들이다.
Figure pat00017
이미터 도펀트의 양은 호스트 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.01 내지 약 50 중량부의 범위일 수 있다. 대안적으로, 방출층은 발광 폴리머로 이루어질 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 이러한 범위 내일 때, EML은 구동 전압의 실질적인 불이익 없이, 우수한 발광을 가질 수 있다.
정공 차단층(HBL)
정공 차단층(HBL)은 ETL내로의 정공의 확산을 방지하기 위해, 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, LB 증착, 등을 이용하여 EML 상에 형성될 수 있다. EML이 인광 도펀트를 포함할 때, HBL은 또한, 트리플렛 여기자 차단 기능을 가질 수 있다.
HBL이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 이용하여 형성될 때, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HIL의 형성을 위한 조건과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HBL을 형성하기 위해 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다. HBL을 형성하기 위해 일반적으로 사용되는 임의의 화합물이 사용될 수 있다. HBL을 형성하기 위한 화합물의 예는 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 및 페난트롤린 유도체를 포함한다.
HBL은 약 5 내지 약 100 nm, 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 30 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. HBL의 두께가 이러한 범위 내일 때, HBL은 구동 전압의 실질적인 불이익 없이, 우수한 정공-차단 성질을 가질 수 있다.
전자 수송층(ETL)
본 발명에 따른 OLED는 전자 수송층(ETL)을 함유할 수 있다.
다양한 구체예에 따르면, OLED는 전자 수송층 또는 적어도 제1 전자 수송 하위층 및 적어도 제2 전자 수송 하위층을 포함하는 전자 수송층 스택을 포함할 수 있다.
ETL의 특정 층의 에너지 수준을 적합하게 조정함으로써, 전자의 주입 및 수송은 조절될 수 있으며, 정공은 효율적으로 차단될 수 있다. 이에 따라, OLED는 긴 수명을 가질 수 있다.
전자 소자의 전자 수송층은 유기 전자 수송 매트릭스(ETM) 물질을 포함할 수 있다. 또한, 전자 수송층은 하나 이상의 n-도펀트를 포함할 수 있다. ETM을 위한 적합한 화합물은 특별히 제한되지 않는다. 일 구체예에서, 전자 수송 매트릭스 화합물은 공유 결합된 원자로 이루어진다. 바람직하게, 전자 수송 매트릭스 화합물은 적어도 6개, 더욱 바람직하게, 적어도 10개의 비편재화된 전자의 컨쥬게이션된 시스템을 포함한다. 일 구체예에서, 비편재화된 전자의 컨쥬게이션된 시스템은 예를 들어, 문헌 EP 1 970 371 A1호 또는 WO 2013/079217 A1호에 개시된 바와 같이, 방향족 또는 헤테로방향족 구조적 모이어티에 포함될 수 있다.
일 구체예에서, 전자 수송층은 전기적 n-도펀트로 전기적으로 도핑될 수 있다. 다른 구체예에서, 전자 수송층은 제1 전자 수송 하위층보다 캐소드에 더 가깝게 배열된 제2 전자 수송 하위층을 포함할 수 있으며, 단지 제2 전자 수송 하위층은 전기적 n-도펀트를 포함할 수 있다.
전기적 n-도펀트는 전기양성 원소 금속으로부터 및/또는 양전성 금속의 금속 염 및 금속 착물로부터, 특히, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 희토류 금속으로부터 선택된 금속의 원소 형태, 염, 및/또는 착물로부터 선택될 수 있다.
전자 주입층(EIL)
캐소드로부터 전자의 주입을 용이하게 할 수 있는, 임의적 EIL은 ETL 상에, 바람직하게, 전자 수송층 상에 직접적으로 형성될 수 있다. EIL을 형성하기 위한 물질의 예는 당해 분야에 공지된, 리튬 8-하이드록시퀴놀리놀레이트(LiQ), LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO, Ca, Ba, Yb, Mg를 포함한다. EIL을 형성하기 위한 증착 및 코팅 조건은 HIL의 형성을 위한 조건과 유사하지만, 증착 및 코팅 조건은 EIL을 형성하기 위해 사용되는 물질에 따라 달라질 수 있다.
EIL의 두께는 약 0.1 nm 내지 약 10 nm의 범위, 예를 들어, 약 0.5 nm 내지 약 9 nm의 범위일 수 있다. EIL의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, EIL은 구동 전압의 실질적인 불이익 없이, 만족스러운 전자-주입 성질을 가질 수 있다.
캐소드 전극
캐소드 전극은 존재하는 경우에 EIL 상에 형성된다. 캐소드 전극은 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 캐소드 전극은 낮은 일 함수를 가질 수 있다. 예를 들어, 캐소드 전극은 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄(Al)-리튬(Li), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 이터븀(Yb), 마그네슘(Mg)-인듐(In), 마그네슘(Mg)-은(Ag), 등으로 형성될 수 있다. 대안적으로, 캐소드 전극은 투명 전도성 옥사이드, 예를 들어, ITO 또는 IZO로 형성될 수 있다.
캐소드 전극의 두께는 약 5 nm 내지 약 1000 nm의 범위, 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 100 nm의 범위일 수 있다. 캐소드 전극의 두께가 약 5 nm 내지 약 50 nm의 범위일 때, 캐소드 전극은 금속 또는 금속 합금으로부터 형성된 경우에도 투명하거나 반투명할 수 있다.
캐소드 전극이 전자 주입층 또는 전자 수송층의 일부가 아닌 것으로 이해되어야 한다.
전하 생성층/정공 생성층
전하 생성층(CGL)은 이중층으로 구성될 수 있다. 전하 생성층이 p-타입 전하 생성층(정공 생성층)인 경우에, 이는 본원에서 규정된 바와 같은 배위 착물을 포함할 수 있다.
통상적으로, 전하 생성층은 n-타입 전하 생성층(전자 생성층)과 정공 생성층을 접합시키는 pn 접합이다. pn 접합의 n-측면은 전자를 생성시키고, 애노드 방향으로 인접한 층 내로 이를 주입한다. 유사하게, p-n 접합의 p-측면은 정공을 생성시키고, 캐소드 방향으로 인접한 층 내로 이를 주입한다.
전하 생성층은 탠덤 소자에서, 예를 들어, 2개의 전극들 사이에 2개 이상의 방출층을 포함하는 탠덤 OLED에서 사용된다. 2개의 방출층을 포함하는 탠덤 OLED에서, n-타입 전하 생성층은 애노드 부근에 배열된 제1 발광층을 위해 전자를 제공하며, 정공 생성층은 제1 방출층과 캐소드 사이에 배열된 제2 발광층에 정공을 제공한다.
본 발명에 따르면, 전자 소자가 정공 주입층뿐만 아니라 정공 생성층을 포함하는 것이 제공될 수 있다. 정공 생성층 이외의 다른 층이 본원에서 규정된 바와 같은 배위 착물을 포함하는 경우에, 또한, 정공 생성층이 본원에서 규정된 바와 같은 배위 착물을 포함할 필요가 없다. 이러한 경우에, 정공 생성층은 p-타입 도펀트가 도핑된 유기 매트릭스 물질로 이루어질 수 있다. 정공 생성층을 위한 적합한 매트릭스 물질은 정공 주입 및/또는 정공 수송 매트릭스 물질로서 일반적으로 사용되는 물질일 수 있다. 또한, 정공 생성층을 위해 사용되는 p-타입 도펀트는 일반적인 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, p-타입 도펀트는 테트라플루오로-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 테트라시아노퀴노디메탄의 유도체, 라디알렌 유도체, 요오드, FeCl3, FeF3, 및 SbCl5로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 또한, 호스트는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N-디페닐-벤지딘(NPB), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1-바이페닐-4,4'-디아민(TPD) 및 N,N',N'-테트라나프틸-벤지딘(TNB)으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
일 구체예에서, 정공 생성층은 상기에서 상세히 규정된 바와 같이 본원에서 규정된 배위 착물을 포함한다.
n-타입 전하 생성층은 순 n-도펀트, 예를 들어, 양전성 금속의 층일 수 있거나, n-도펀트가 도핑된 유기 매트릭스 물질로 이루어질 수 있다. 일 구체예에서, n-타입 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속, 또는 알칼리 토금속 화합물일 수 있다. 다른 구체예에서, 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy, 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 보다 상세하게, n-타입 도펀트는 Cs, K, Rb, Mg, Na, Ca, Sr, Eu 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 전자 생성층을 위한 적합한 매트릭스 물질은 전자 주입층 또는 전자 수송층을 위한 매트릭스 물질로서 일반적으로 사용되는 물질일 수 있다. 매트릭스 물질은 예를 들어, 트리아진 화합물, 하이드록시퀴놀린 유도체, 예를 들어, 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄, 벤즈아졸 유도체, 및 실롤 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
일 구체예에서, n-타입 전하 생성층은 하기 화학식 X의 화합물을 포함할 수 있다:
Figure pat00018
상기 식에서, A1 내지 A6 각각은 수소, 할로겐 원자, 니트릴(-CN), 니트로(-NO2), 설포닐(-SO2R), 설폭사이드(-SOR), 설폰아미드(-SO2NR), 설포네이트(-SO3R), 트리플루오로메틸(-CF3), 에스테르(-COOR), 아미드(-CONHR 또는 -CONRR'), 치환되거나 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C1-C12 알콕시, 치환되거나 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C1-C12 알킬, 치환되거나 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C2-C12 알케닐, 치환되거나 비치환된 방향족 또는 비-방향족 헤테로고리, 치환되거나 비치환된 아릴, 치환되거나 비치환된 모노- 또는 디-아릴아민, 치환되거나 비치환된 아르알킬아민, 등일 수 있다. 본원에서, 상기 R 및 R' 각각은 치환되거나 비치환된 C1-C60 알킬, 치환되거나 비치환된 아릴, 또는 치환되거나 비치환된 5원 내지 7원 헤테로고리, 등일 수 있다.
이러한 n-타입 전하 생성층의 예는 하기 CNHAT를 포함하는 층일 수 있다:
Figure pat00019
정공 생성층은 n-타입 전하 생성층의 상부 상에 배열된다.
유기 발광 다이오드(OLED)
본 발명의 일 양태에 따르면, 기판; 기판 상에 형성된 애노드 전극; 정공 주입층, 정공 수송층, 방출층, 및 캐소드 전극을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLED)가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 기판; 기판 상에 형성된 애노드 전극; 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 방출층, 정공 차단층 및 캐소드 전극을 포함하는 OLED가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 기판; 기판 상에 형성된 애노드 전극; 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 방출층, 정공 차단층, 전자 수송층, 및 캐소드 전극을 포함하는 OLED가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 기판; 기판 상에 형성된 애노드 전극; 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 방출층, 정공 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층, 및 캐소드 전극을 포함하는 OLED가 제공된다.
본 발명의 다양한 구체예에 따르면, 기판 상에 또는 상부 전극 상에서, 상기 언급된 층들 사이에 배열된 층들을 포함하는 OLED가 제공될 수 있다.
일 양태에 따르면, OLED는 애노드 전극에 인접하여 배열된 기판의 층 구조를 포함할 수 있으며, 애노드 전극은 제1 정공 주입층에 인접하여 배열되며, 제1 정공 주입층은 제1 정공 수송층에 인접하여 배열되며, 제1 정공 수송층은 제1 전자 차단층에 인접하여 배열되며, 제1 전자 차단층은 제1 방출층에 인접하여 배열되며, 제1 방출층은 제1 전자 수송층에 인접하여 배열되며, 제1 전자 수송층은 n-타입 전하 생성층에 인접하여 배열되며, n-타입 전하 생성층은 정공 생성층에 인접하여 배열되며, 정공 생성층은 제2 정공 수송층에 인접하여 배열되며, 제2 정공 수송층은 제2 전자 차단층에 인접하여 배열되며, 제2 전자 차단층은 제2 방출층에 인접하여 배열되며, 제2 방출층과 캐소드 전극 사이에, 임의적 전자 수송층 및/또는 임의적 주입층이 배열된다.
예를 들어, 도 2에 따른 OLED는 기판(110) 상에 애노드(120), 정공 주입층(130), 정공 수송층(140), 전자 차단층(145), 방출층(150), 정공 차단층(155), 전자 수송층(160), 전자 주입층(180) 및 캐소드 전극(190)이 그러한 순서대로 순차적으로 형성되는 공정에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 세부사항 및 정의
본 발명의 전자 소자는 전하 수송 매트릭스 화합물 및 배위 착물을 포함할 수 있는 적어도 하나의 (반도전성) 층을 포함한다. 배위 착물은 매트릭스 물질에 임베딩될 수 있으며, 즉, 매트릭스 물질은 이러한 층에서 주요 물질이다. 마찬가지로, 매트릭스 물질 및 도펀트가 매트릭스 물질을 포함하는 제1 하위층 및 도펀트를 포함하는 제2 하위층, 또는 바람직한 구체예에서, 각각이 이러한 것으로 이루어진 제1 하위층 및 제2 하위층에서 반도전성 층에서 서로 분리되어 있는 것이 제공될 수 있다. 마찬가지로, 층이 배위 착물로 이루어진다는 것이 제공될 수 있다.
배위 착물은 증착 후에 인접한 층들 내로 확산할 수 있으며, 특히, 배위 착물은 위에 증착되는 층 내로 확산할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 본 발명의 배위 착물은 다른 음이온성 리간드, 및/또는 전기적 중성 리간드를 포함할 수 있다.
본원에 기술되는 전자 소자는 반도전성 층을 기초로 한 전자 소자일 수 있다. 특히, 정공 주입층, 정공 수송층 및 정공 생성층은 반도전성 층이다.
배위 착물에서, 적어도 하나의 리간드가 적어도 하나의 배위 결합에 의해 금속 양이온에 결합되는 것으로 이해되어야 한다. 이와 관련하여, 배위 결합이 일반적으로 공유 특징을 갖는 것으로 이해되어야 한다. 금속 양이온에 배위 결합을 형성하는 리간드는 음이온성 리간드일 수 있다.
본 발명에 관하여 "메티드"는 일반식 CR3 -를 갖는 탄소음이온(carbanion)이다.
본원에서 사용되는 용어 "하이드로카르빌 기"는 탄소 원자를 포함하는 임의의 유기 기, 특히, 유기 기, 예를 들어, 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알킬, 특히, 유기 전자기기에서 일반적인 치환체인 이러한 기를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본원에서 사용되는 용어 "알킬"은 선형뿐만 아니라, 분지형 및 환형 알킬을 포함할 것이다. 예를 들어, C3-알킬은 n-프로필 및 이소-프로필로부터 선택될 수 있다. 마찬가지로, C4-알킬은 n-부틸, 2차-부틸 및 t-부틸을 포함한다. 마찬가지로, C6-알킬은 n-헥실 및 사이클로헥실을 포함한다.
Cn에서 아래첨자 숫자 n은 개개 알킬, 아릴렌, 헤테로아릴렌, 또는 아릴 기에서 탄소 원자들의 총수에 관한 것이다.
본원에서 사용되는 용어 "아릴"은 페닐(C6-아릴), 융합된 방향족 화합물(fused aromatics), 예를 들어, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 테트라센, 등을 포함할 것이다. 또한, 바이페닐 및 올리고- 또는 폴리페닐, 예를 들어, 테르페닐, 등이 포함된다. 또한, 임의의 추가 방향족 탄화수소 치환체들, 예를 들어, 플루오레닐, 등이 포함될 것이다. 아릴렌, 헤테로아릴렌 각각은 2개의 추가 모이어티들이 부착되어 있는 기들을 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "헤테로아릴"은 적어도 하나의 탄소 원자가 헤테로원자에 의해, 바람직하게, N, O, S, B 또는 Si로부터 선택된 헤테로원자에 의해 치환된 아릴 기를 지칭한다.
용어 "할로겐화"는 이의 하나의 수소 원자가 할로겐 원자에 의해 대체된 유기 화합물을 지칭한다. 용어 "퍼할로겐화"는 이의 모든 수소 원자가 할로겐 원자에 의해 대체된 유기 화합물을 지칭한다. 용어 "플루오르화" 및 "퍼플루오르화"의 의미는 유사하게 이해되어야 한다.
본원에서 사용되는 용어 "아실"은 일반 구조 R-(C=O)-를 갖는 작용기를 지칭하며, 여기서, R은 알킬, 아릴, 또는 개개 헤테로원자 함유 기이다.
본원에서 사용되는 용어 "설포닐"은 일반 구조 R'-(SO2)-를 갖는 작용기를 지칭하며, 여기서, R'는 알킬, 아릴 또는 개개 헤테로원자 함유 기이다.
본원에서 사용되는 용어 "포스포릴"은 일반 구조 R"1R"2(P=O)-를 갖는 작용기를 지칭하며, 여기서, R"1 및 R"2는 독립적으로, 알킬, 아릴 또는 개개 헤테로원자 함유 기이다.
Cn-헤테로아릴에서 아래첨자 숫자 n은 단지, 헤테로원자들의 수를 제외한 탄소 원자의 수를 지칭한다. 이러한 문맥에서, C3 헤테로아릴렌 기가 3개의 탄소 원자를 포함한 방향족 화합물, 예를 들어, 피라졸, 이미다졸, 옥사졸, 티아졸, 등이라는 것이 분명하다.
본 발명에 관하여, 2개의 다른 층들 사이에 있는 하나의 층과 관련하여 표현 "사이(between)"는 하나의 층과 2개의 다른 층들 중 하나 사이에 배열될 수 있는 추가의 층의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명에 관하여, 서로 직접 접촉하는 2개의 층과 관련하여 표현 "직접 접촉하는"은 그러한 2개의 층들 사이에 추가의 층이 배열되지 않음을 의미한다. 다른 층의 상부 상에 증착된 하나의 층은 이러한 층과 직접 접촉한 것으로 간주된다.
본 명세서의 문맥에서, 용어 "본질적으로 비-방출성(essentially non-emissive)" 또는 "비-방출성(non-emissive)"은 소자로부터 가시광 방출 스펙트럼에 대한 화합물 또는 층의 기여가 가시광 방출 스펙트럼에 대해 10% 미만, 바람직하게, 5% 미만임을 의미한다. 가시광 방출 스펙트럼은 약 ≥ 380 nm 내지 약 ≤ 780 nm의 파장을 갖는 방출 스펙트럼이다.
바람직하게, 적어도 하나의 전기 도펀트를 포함하는 유기 반도전성 층은 본질적으로 비-방출성 또는 비-방사성(non-emitting)이다.
본 발명의 전자 소자와 관련하여, 실험부에서 언급되는 화합물이 가장 바람직할 수 있다.
본 발명의 전자 소자는 유기 전자발광 소자(OLED), 유기 광전변환 소자(OPV) 또는 유기 전계-효과 트랜지스터(OFET)일 수 있다.
다른 양태에 따르면, 본 발명에 따른 유기 전계발광 소자는 1개 초과의 방출층, 바람직하게, 2개 또는 3개의 방출층을 포함할 수 있다. 1개 초과의 방출층을 포함하는 OLED는 또한 탠덤 OLED 또는 적층형 OLED로서 기술된다.
유기 전계발광 소자(OLED)는 하부-발광 소자 또는 상부-발광 소자(top-emission device)일 수 있다.
다른 양태는 적어도 하나의 유기 전계발광 소자(OLED)를 포함하는 소자(device)에 관한 것이다. 유기 발광 다이오드를 포함하는 소자는 예를 들어, 디스플레이 또는 조명 패널이다.
본 발명에서, 청구항에서 또는 본 명세서의 다른 곳에서 상이한 정의가 제공되지 않는 한, 하기 정의된 용어들, 이러한 정의들이 적용될 것이다.
본 명세서의 문맥에서, 매트릭스 물질과 관련하여 용어 "상이한" 또는 "상이하다"는 매트릭스 물질이 이의 구조식에 있어서 상이함을 의미한다.
HOMO로도 명명되는 최고 점유 분자 궤도 및 LUMO로도 명명되는 최저 비점유 분자 궤도의 에너지 수준은 전자 볼트(eV)로 측정된다.
용어 "OLED" 및 "유기 발광 다이오드"는 동시에 사용되고, 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 사용되는 용어 "유기 전자발광 소자"는 유기 발광 다이오드뿐만 아니라 유기 발광 트랜지스터(OLET) 둘 모두를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 "중량 퍼센트(weight percent, percent by weight)," "wt.-%," "wt%", "중량%(% by weight)", 및 이들의 변형예는 개개 전자 수송층의 그러한 성분, 물질 또는 제제의 중량을 이들의 개개의 전자 수송층의 총 중량으로 나누고 100을 곱한 것으로서의 조성물, 성분, 물질 또는 제제를 지칭한다. 개개 전자 수송층 및 전자 주입층의 모든 성분들, 물질들, 및 제제들의 총 중량% 양이 100 중량%를 초과하지 않도록 선택되는 것으로 이해된다.
본원에서 사용되는 "부피 퍼센트(volume percent, percent by volume)," "vol.-%", "부피%(% by volume)" 및 이들의 변형예는 개개 전자 수송층의 그러한 성분, 물질, 또는 시약의 부피를 이의 개개 전자 수송층의 총 부피로 나누고 100을 곱한 것으로서의, 조성물, 성분, 물질 또는 제제를 지칭한다. 캐소드층의 모든 성분들, 물질들, 및 제제들의 총 부피% 양이 100 부피%를 초과하지 않도록 선택되는 것으로 이해된다.
모든 수치들은 본원에서, 명시적으로 지시되는 지와는 무관하게, 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 추정된다. 본원에서 사용되는 용어 "약"은 발생할 수 있는 수량(numerical quantity)의 편차를 지칭한다. 용어 "약"에 의해 수식되는 지와는 무관하게, 청구항들은 양에 대한 균등물을 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 단수 형태("a", "an", 및 "the")는 문맥이 달리 명확하게 기술하지 않는 한 복수 지시대상을 포함하는 것으로 주지되어야 한다.
용어 "존재하지 않는," "함유하지 않는," "포함하지 않는"은 불순물을 배제하지 않는다. 불순물은 본 발명에 의해 달성된 목적과 관련하여 기술적 효과가 없다.
본 발명의 이러한 양태 및 장점 및/또는 다른 양태 및 장점은 첨부된 도면과 관련하여 취해진, 하기 예시적인 구체예의 설명으로부터 명백해지고 더욱 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 구체예에 따른 유기 발광 다이오드(OLED)의 개략적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 구체예에 따른, OLED의 개략적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 구체예에 따른, 전하 생성층을 포함하는 탠덤 OLED의 개략적 단면도이다.
본 발명의 소자의 구체예
하기에는 본 발명의 예시적인 구체예에 대해 상세히 설명될 것이며, 이의 예는 첨부된 도면에 예시되어 있으며, 이러한 도면에서, 유사 참조 번호는 전반에 걸쳐 유사 구성요소를 지칭한다. 예시적인 구체예는 본 발명의 양태를 설명하기 위해 도면을 참조로 하여, 하기에서 설명된다.
본원에서, 제1 구성요소가 제2 구성요소 "상"에 형성되거나 배치되는 것으로서 지칭될 때, 제1 구성요소는 제2 구성요소 상에 직접적으로 배치될 수 있거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 이들 사이에 배치될 수 있다. 제1 구성요소가 제2 구성요소 "상에 직접적으로" 형성되거나 배치되는 것으로 지칭될 때, 다른 구성요소가 이들 사이에 배치되어 있지 않다.
도 1은 본 발명의 예시적인 구체예에 따른, 유기 발광 다이오드(OLED)(100)의 개략적 단면도이다. OLED(100)는 기판(110), 애노드(120), 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 방출층(EML)(150), 전자 수송층(ETL)(160)을 포함한다. 전자 수송층(ETL)(160)은 EML(150) 상에 직접적으로 형성된다. 전자 수송층(ETL)(160) 상에, 전자 주입층(EIL)(180)이 배치된다. 캐소드(190)는 전자 주입층(EIL)(180) 상에 직접적으로 배치된다.
단일 전자 수송층(160) 대신에, 임의적으로, 전자 수송층 스택(ETL)이 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 예시적인 구체예에 따른, OLED(100)의 개략적 단면도이다. 도 2는 도 2의 OLED(100)가 전자 차단층(EBL)(145) 및 정공 차단층(HBL)(155)을 포함한다는 점에서 도 1과 상이하다.
도 2를 참조하면, OLED(100)는 기판(110), 애노드(120), 정공 주입층(HIL)(130), 정공 수송층(HTL)(140), 전자 차단층(EBL)(145), 방출층(EML)(150), 정공 차단층(HBL)(155), 전자 수송층(ETL)(160), 전자 주입층(EIL)(180) 및 캐소드 전극(190)을 포함한다.
도 3은 본 발명의 다른 예시적인 구체예에 따른, 탠덤 OLED(200)의 개략적 단면도이다. 도 3은 도 3의 OLED(100)가 전하 생성층 및 제2 방출층을 추가로 포함한다는 점에서 도 2와는 상이하다.
도 3을 참조하면, OLED(200)는 기판(110), 애노드(120), 제1 정공 주입층(HIL)(130), 제1 정공 수송층(HTL)(140), 제1 전자 차단층(EBL)(145), 제1 방출층(EML)(150), 제1 정공 차단층(HBL)(155), 제1 전자 수송층(ETL)(160), n-타입 전하 생성층(n-타입 CGL)(185), 정공 생성층(p-타입 전하 생성층; p-타입 GCL)(135), 제2 정공 수송층(HTL)(141), 제2 전자 차단층(EBL)(146), 제2 방출층(EML)(151), 제2 정공 차단층(EBL)(156), 제2 전자 수송층(ETL)(161), 제2 전자 주입층(EIL)(181) 및 캐소드(190)를 포함한다.
도 1, 도 2 및 도 3에 도시되어 있지는 않지만, 시일링 층(sealing layer)은 OLED(100 및 200)를 시일링하기 위하여, 캐소드 전극(190) 상에 추가로 형성될 수 있다. 또한, 다양한 다른 변형이 여기에 적용될 수 있다.
하기에, 본 발명의 하나 이상의 예시적인 구체예는 하기 실시예를 참조로 하여, 상세히 기술될 것이다. 그러나, 이러한 실시예는 본 발명의 하나 이상의 예시적인 구체예의 목적 및 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
실험부
A. 메타니드 배위 착물의 제조
소자에서 시험하기 위한 메타니드 착물은 하기 문헌에 기술된 공지된 일반적인 절차를 이용하여 상업적으로 입수 가능한 컨쥬게이션된 산으로부터 제조될 수 있다: EP 1 344 772 A1 (D1); Inorganic Chemistry 1988, 27, 2135-2137 (D2); Journal of Organic Chemistry 1998, 64, 2910-2913 (D3); Synlett 1999 (12), 1990-1992 (D4); Tetrahedron 2002, 58, 3835-3840 (D5).
화합물 E9, E13, E14 및 E15의 제조를 위한 출발 물질로서 역할을 하는 신규한 산인, 1-(비스((트리플루오로메틸)설포닐)메틸)-2,3,5,6-테트라플루오로-4-(트리플루오로메틸)벤젠을 2 단계로 제조하였다:
a) 1,2,4,5-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-6-(((트리플루오로메틸)설포닐)메틸)벤젠
-80℃에서 유지된 냉각 배쓰에서 N2 하에 교반된, 80 mL Et2O 중 2.9 mL 메틸 트리플론의 용액에, 19 mL(32 mmol)의, 펜탄 중 1.7 M t-BuLi-용액을 서서히 첨가하였다. 30분의 연속 교반 후에, 4.1 mL(6.8 g/29 mmol)의 1,2,3,4,5-펜타플루오로-6-(트리플루오로메틸)벤젠(퍼플루오로톨루엔)을 첨가하고, 혼합물을 RT에서 밤새 교반하였다.
100 mL의 물을 첨가하고 30분 동안 교반하여 반응을 켄칭시키고, 유기상을 분리하고, 세척하고, MgSO4로 건조시켰다. 진공 중에서 용매를 제거하여 4.51 g(43%)의 생성물을 백색 결정으로서 수득하였다.
b) 1-(비스((트리플루오로메틸)설포닐)메틸)-2,3,5,6-테트라플루오로-4-(트리플루오로메틸)벤젠
-80℃에서 유지된 냉각 배쓰에서 200 mL Et2O 중에 용해되고 N2 하에 교반된, 이전 단계에서 제조된 4.5 g의 중간체에, 7.3 mL의, 펜탄 중 1.7 M t-BuLi를 첨가하고, 혼합물을 1시간 동안 교반하고, 다시 냉각시켰다. 이후에, 2.26 mL의 트리플루오로메탄설폰산 무수물을 서서히 첨가하고, -80℃에서 30분의 연속 교반 후에, 7.3 mL의, 펜탄 중 1.7 M t-BuLi를 연속 냉각하면서 교반 혼합물에 서서히 첨가하고, 혼합물을 밤새 교반하고 가온시켰다.
100 mL의 물을 첨가하고 30분 동안 교반하여 반응을 켄칭시키고, 유기상을 분리하고, 세척하고, Na2SO4로 건조시켰다. 왁스 형태로 얻어진 미가공 생성물을 120℃에서 짧은 경로 승화(short path sublimation)에 의해 정제하여, 3.2 g(55%)의 무색 결정을 수득하였다.
놀랍게도, 착물 E9, E13, E14 및 E15, 및 유사한 착물 E4, E23, E24 및 E25가 또한, 예비 승화(preparative sublimation)에 의해 정제될 수 있고, 이러한 화합물은 VTE에 의해 소자 제조를 위해 적합하다는 것이 발견되었다.
배위 착물의 예시적인 제조
(트리스((트리플루오로메틸)설포닐)메틸)리튬(E1)
15 mL의 MTBE 중 2.72 g(6.6 mmol)의 CH-산(Synquest Labs로부터 구매함)의 교반된 용액에, 55.4 mg(1.05 당량)의 LiH를 첨가하였다. 수소 방출이 중지된 후에, 혼합물을 증발 건조시키고, 톨루엔을 첨가하고 적어도 1회 진공 증발을 반복함으로써 추가로 건조시켰다.
수율: 2.29 g(84%)
((퍼플루오로페닐)비스(트리플루오로메틸)설포닐)메틸)리튬(E4)
MTBE(10 mL) 중 1.465 g의 CH-산(Manchester Organics로부터 구매함)의 교반된 용액에, 정확하게 계량된 양의 LiH(26.3 mg/1 당량)를 첨가하였다. 수소 방출이 중지된 후에, 얻어진 투명한 용액을 증발 건조시켰다. 잔류물을 진공 중, 50℃에서 추가로 건조시켰다.
수율: 1.25 g(84%)의 백색 분말
B. 소자 실험
하기에 언급되는 지지 물질의 화학식은 하기와 같다:
VTE-가공된 층에서 정공 수송 매트릭스로서 사용되는 F1은 하기와 같다:
Figure pat00020
바이페닐-4-일(9,9-디페닐-9H-플루오렌-2-일)-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-아민, CAS 1242056-42-3;
용액-가공된 층에서 정공 수송 매트릭스로서 사용되는 F2는 하기와 같다:
Figure pat00021
(폴리[(9,9-디옥틸플루오레닐-2,7-디일)-코-(4,4'-(N-(4-2차-부틸페닐)디페닐아민)](Solaris Chem Inc로부터 상업적으로 입수 가능함);
F3은 하기와 같다:
Figure pat00022
(3-(디벤조[c,h]아크리딘-7-일)페닐)디페닐포스핀 옥사이드, CAS 1440545-22-1;
F4는 하기와 같다:
Figure pat00023
N,N-비스(4-(디벤조[b,d]푸란-4-일)페닐)-[1,1':4',1"-테르페닐]-4-아민, CAS 1198399-61-9;
F5는 하기와 같다:
Figure pat00024
2,4-디페닐-6-(4',5',6'-트리페닐-[1,1':2',1":3",1"':3"',1""-퀸케페닐]-3""-일)-1,3,5-트리아진, CAS 2032364-64-8;
F6은 하기와 같다:
Figure pat00025
디페닐(3'-(10-페닐안트라센-9-일)-[1,1'-바이페닐]-4-일)포스핀 옥사이드, CAS 2138371-45-4;
F7은 하기와 같다:
Figure pat00026
8-(4-(4,6-디(나프탈렌-2-일)-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)퀴놀론, CAS 1312928-44-1;
ND2는 하기와 같다:
Figure pat00027
리튬 테트라(1H-피라졸-1-일)보레이트, CAS 14728-62-2;
LiQ는 리튬 8-하이드록시퀴놀리놀레이트, CAS 850918-68-2이다;
ABH-113 및 H09는 이미터 호스트(emitter host)이며, NUBD-370 및 BD-200은 청색 형광 이미터 도펀트이며, 이들 모두는 SFC(Korea)로부터 상업적으로 입수 가능하다.
ITO는 인듐 주석 옥사이드이다.
실험에서, WO2017/029370호 및 WO2017/029366호에서 정공 주입 물질 및/또는 p-도펀트로서 개시된 LiTFSI
Figure pat00028
(화합물 B2, CAS 90076-65-6)는 기준 물질로서 사용되었다.
표준 절차
전압 안정성
OLED는 일정 전압 회로에 의해 구동된다. 그러한 회로는 제공된 전압 범위에 걸쳐 일정 전류를 공급할 수 있다. 전압 범위가 넓을 수록, 이러한 소자의 전력 손실이 더 넓어진다. 이에 따라, 구동 시에 구동 전압의 변화는 최소화되어야 한다.
OLED의 구동 전압은 온도 의존적이다. 이에 따라, 전압 안정성은 열 평형(thermal equilibrium)에서 판단되어야 한다. 열 평형은 1시간의 구동 후에 도달한다.
전압 안정성은 일정 전류 밀도에서 50시간 후 및 1시간 구동 후 구동 전압 차이를 구함으로써 측정된다. 여기에서, 30 mA/㎠의 전류 밀도가 사용된다. 측정은 실온에서 이루어진다.
dU [V] = U(50 h, 30 mA/㎠) - U(1 h, 30 mA/㎠)
효율 평가
종래 기술과 비교하여 본 발명의 실시예의 성능을 평가하기 위하여, 전류 효율은 20℃에서 측정된다. 전류-전압 특징은 Keithley 2635 소스 측정 유닛을 이용하여, 전압(V)을 소싱(sourcing)하고 시험하는 소자를 통해 흐르는 전류(mA)를 측정함으로써 결정된다. 소자에 인가된 전압은 0 V 내지 10 V 범위에서 0.1 V 단차(step)로 변경된다. 마찬가지로, 휘도-전압 특징 및 CIE 좌표는 Deutsche Akkreditierungsstelle(DAkkS)에 의해 보정된 Instrument Systems CAS-140CT 어레이 분광계를 이용하여 각 전압 값에 대해, cd/㎡ 단위로 휘도를 측정함으로써 결정된다. 10 mA/㎠에서의 cd/A 효율은 휘도-전압 및 전류-전압 특징을 각각 내삽함으로써 결정된다.
유리전이온도
유리전이온도는 질소 하에서 그리고 DIN EN ISO 11357(2010년 3월에 출판됨)에 기술된 바와 같은 Mettler Toledo DSC 822e 시차주사열량계에서 분당 10 K의 가열속도를 이용하여 측정된다.
실시예
1) 청색 OLED에서 순 정공 주입층으로서 메티드 배위 착물의 사용
표 1a는 모델 소자를 개략적으로 기술한 것이다.
표 1a
Figure pat00029
결과는 표 1b에 제공된다.
표 1b
Figure pat00030
순 HIL로서, 메티드 착물이 LiTFSI에 대한 대안을 나타낸다고 결론지을 수 있다.
2) 청색 OLED에 포함된 정공 주입층에서 p-도펀트로서 메티드 배위 착물의 사용
표 2a는 모델 소자를 개략적으로 기술한 것이다.
표 2a
Figure pat00031
결과는 표 2b에 제공된다.
표 2b
Figure pat00032
모델 소자의 작동 전압과 관련하여, 메티드는 LiTFSI보다 상당히 더 양호한 p-도펀트로서 입증되었다.
3) 청색 OLED에 포함된 정공 주입층에서 p-도펀트로서 메티드 배위 착물의 사용
표 3a는 모델 소자를 개략적으로 기술한 것이다.
표 3a
Figure pat00033
결과는 표 3b에 제공된다.
표 3b
Figure pat00034
4) 청색 OLED에 포함된 용액 가공된 정공 주입층에서 p-도펀트로서 메티드 배위 착물의 사용
표 4a는 모델 소자를 개략적으로 기술한 것이다.
표 4a
Figure pat00035
결과는 표 4b에 제공된다.
표 4b
Figure pat00036
상기 설명에 그리고 종속항에 개시된 특징들은 별도로 및 이들의 임의의 조합 둘 모두로, 독립항에서 이루어진 개시내용의 양태를 이의 다양한 형태로 실현하기 위해 중요할 수 있다.
본 출원 전반에 걸쳐 사용되는 주요 기호 및 약어:
CV 순환 전압전류법
DSC 시차주사열량법
EBL 전자 차단층
EIL 전자 주입층
EML 방출층
eq. 당량
ETL 전자 수송층
ETM 전자 수송 매트릭스
Fc 페로센
Fc+ 페리세늄
HBL 정공 차단층
HIL 정공 주입층
HOMO 최고 점유 분자 궤도
HPLC 고성능 액체 크로마토그래피
HTL 정공 수송층
p-HTL p-도핑된 정공 수송층
HTM 정공 수송 매트릭스
ITO 인듐 주석 옥사이드
LUMO 최저 비점유 분자 궤도
mol% 몰 퍼센트
NMR 핵자기공명
OLED 유기 발광 다이오드
OPV 유기 광전변환
PTFE 폴리테트라플루오로에틸렌
QE 양자 효율
Rf TLC에서 지연 인자
RGB 적색-녹색-청색
TCO 투명 전도성 옥사이드
TFT 박막 트랜지스터
Tg 유리전이온도
TLC 박층 크로마토그래피
VTE 진공 열증발
wt% 중량 퍼센트

Claims (10)

  1. 정공 주입층 및/또는 정공 수송층 및/또는 정공 생성층을 포함하는 전자 소자(electronic device)로서, 상기 정공 주입층, 상기 정공 수송층 및 상기 정공 생성층 중 적어도 하나는 적어도 하나의 양전성 원자 M 및 하기 화학식 (I)로 표현되는 적어도 하나의 음이온성 메티드 리간드 L을 포함하는 배위 착물을 포함하는, 전자 소자:
    Figure pat00037

    상기 식에서, A1, A2 및 A3은 독립적으로,
    (i) 일부 또는 전부 할로겐화된 C4 내지 C30 3차 지방족 또는 지환족 하이드로카르빌,
    (ii) C6 내지 C30 아릴,
    (iii) C2 내지 C30 헤테로아릴,
    (iv) H,
    (v) CN,
    (vi) C2 내지 C30 아실,
    (vii) C1 내지 C30 설포닐, 및
    (viii) C2 내지 C30 포스포릴로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    단, A1, A2 및 A3 중 단지 하나는 H일 수 있으며;
    M은
    a) 각각 산화 상태 (I)의 Li, Na, K, Rb, Cs,
    b) 각각 산화 상태 (II)의 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Cd, Sn, Pb,
    c) 각각 산화 상태 (III)의 Al, Ga, In, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, V, Cr, Sb, Bi, 및
    d) 각각 산화 상태 (IV)의 Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Hf, Th로 이루어진 군으로부터 선택된다.
  2. 제1항에 있어서, M이
    a) 각각 산화 상태 (I)의 Li, Na, K, Rb, Cs,
    b) 각각 산화 상태 (II)의 Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, 및
    c) 각각 산화 상태 (III)의 Al, Ga, In, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Cr로부터 선택된, 전자 소자.
  3. 제1항에 있어서, A1, A2 및 A3 중 하나 이상이 CN, F, Cl, Br, 및 I로 이루어진 군으로부터 선택된 치환체로 치환되며, A1, A2 및 A3 중 적어도 하나에서, 치환체:수소의 수 비율(number ratio)이 1 이상인, 전자 소자.
  4. 제1항에 있어서, A1, A2 및 A3 중 적어도 하나가 C1 내지 C30 설포닐 및 CN으로부터 선택된, 전자 소자.
  5. 제1항에 있어서, A1, A2 및 A3 중 적어도 하나가 C6 내지 C30 아릴 및 C2 내지 C30 헤테로아릴로부터 선택되며, 여기서, 상기 아릴 또는 헤테로아릴은 CN, F, Cl, Br 및 I로 이루어진 군으로부터 선택된 치환체로 치환될 수 있으며, 이러한 경우에, 상기 아릴 또는 헤테로아릴에서 치환체:수소의 비율은 1 이상일 수 있는, 전자 소자.
  6. 제1항에 있어서, 유기 전자발광 소자, 유기 트랜지스터, 및 유기 광전변환 소자(photovoltaic device)로부터 선택된, 전자 소자.
  7. 적어도 2개의 제6항에 따른 전자발광 소자를 포함하는 디스플레이 소자.
  8. 제1항에 따른 전자 소자 또는 제7항의 디스플레이 소자를 제조하는 방법으로서,
    (1) 제1항에서 규정된 바와 같은 배위 착물을 기화시키는 단계, 및
    (2) 고체 지지체 상에 상기 배위 착물의 증기를 증착시키는 단계를 포함하는 방법.
  9. 정공 수송 매트릭스 물질 및 p-도펀트를 포함하는 반도전성 물질로서, 상기 p-도펀트는 제1항에서 규정된 바와 같은 배위 착물인, 반도전성 물질.
  10. 적어도 하나의 양전성 원자 M 및 하기 화학식 (I)로 표현되는 적어도 하나의 음이온성 메티드 리간드 L을 포함하는 배위 착물:
    Figure pat00038

    상기 식에서, A1 및 A2는 독립적으로, C1 내지 C30 퍼플루오르화 설포닐로부터 선택되며,
    A3은 C6 내지 C30 퍼플루오르화 아릴로부터 선택되며,
    M은
    a) 각각 산화 상태 (II)의 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Cd, Sn, Pb;
    b) 각각 산화 상태 (III)의 Al, Ga, In, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, V, Cr, Sb, Bi; 및
    c) 각각 산화 상태 (IV)의 Si, Ge, Sn, Ti, Zr, Hf, Th로 이루어진 군으로부터 선택된다.
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