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KR20240126043A - 유기 발광 다이오드, 이를 포함하는 디스플레이, 및 화합물 - Google Patents

유기 발광 다이오드, 이를 포함하는 디스플레이, 및 화합물 Download PDF

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Publication number
KR20240126043A
KR20240126043A KR1020247023225A KR20247023225A KR20240126043A KR 20240126043 A KR20240126043 A KR 20240126043A KR 1020247023225 A KR1020247023225 A KR 1020247023225A KR 20247023225 A KR20247023225 A KR 20247023225A KR 20240126043 A KR20240126043 A KR 20240126043A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
alkyl
heteroaryl
partially
substituted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020247023225A
Other languages
English (en)
Inventor
제롬 가르니에
엘레나 갈란 가르시아
벤자민 슐츠
레지나 루슈티네츠
치앙 황
마우로 푸르노
스테펜 룽게
Original Assignee
노발레드 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 노발레드 게엠베하 filed Critical 노발레드 게엠베하
Publication of KR20240126043A publication Critical patent/KR20240126043A/ko
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

본 발명은 유기 발광 디바이스, 이를 포함하는 디스플레이 디바이스 및 화합물에 관한 것이다.

Description

유기 발광 다이오드, 이를 포함하는 디스플레이, 및 화합물
본 발명은 유기 발광 다이오드 및 이를 포함하는 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 화합물에 관한 것이다.
자체 발광 디바이스인 유기 발광 다이오드(OLED)는 광시야각, 우수한 콘트라스트(contrast), 빠른 응답, 높은 밝기, 우수한 구동 전압 특성 및 색 재현성을 갖는다. 통상적인 OLED는 기판 상에 순차적으로 적층된, 애노드(anode), 정공 수송층(HTL), 방출층(emission layer: EML), 전자 수송층(ETL), 및 캐소드(cathode)를 포함한다. 이와 관련하여, HTL, EML, 및 ETL은 유기 및/또는 유기금속 화합물로부터 형성된 박막이다.
애노드 및 캐소드에 전압이 인가되면, 애노드 전극으로부터 주입된 정공은 HTL을 통해 EML로 이동하고, 캐소드 전극으로부터 주입된 전자는 ETL을 통해 EML로 이동한다. 정공 및 전자는 EML에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성한다. 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 떨어질 때, 광이 방출된다. 상기와 같은 구조를 갖는 유기 발광 다이오드가 우수한 효율을 가지려면, 정공 및 전자의 주입 및 흐름이 균형을 이루어야 한다.
2개의 전극 사이에 2개 이상의 방출층을 포함하는 OLED가 당 분야에 추가로 공지되어 있다. 이러한 OLED는 탠덤 OLED(tandem OLED)로 지칭된다. 이러한 탠덤 OLED에서, 전하 생성층은 2개의 방출층 사이에 포함되며, 여기서 n-타입 전하 생성층은 애노드에 더 가깝게 배열된 발광층에 전자를 제공하는 반면, p-타입 생성층은 캐소드 근처에 배열된 발광층에 정공을 제공한다. 이러한 전하 생성층을 제조하기 위한 다양한 물질이 당 분야에 공지되어 있다.
그러나, 특히 작동 전압, 효율 및/또는 전압 안정성과 관련하여 전하 생성층을 포함하는 (탠덤) 유기 발광 다이오드의 성능을 개선시키기 위해, 유기 발광 다이오드 또는 이에 포함된 물질의 성능을 개선할 필요가 여전히 존재한다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하는 유기 발광 디바이스를 제공하는, 특히, 감소된 작동 전압 및/또는 개선된 효율 및/또는 개선된 전압 안정성을 갖는, 유기 발광 디바이스를 제공하는 것이다.
상기 목적은 애노드, 캐소드, 제1 방출층, 제2 방출층, 전하 생성층 및 제1 전자 수송층을 포함하는, 유기 발광 디바이스로서,
- 전하 생성층은 제1 방출층과 제2 방출층 사이에 배열되고;
- 전하 생성층은 n-도핑된 서브층을 포함하고;
- n-도핑된 서브층은 금속 및 n-도핑된 서브층 매트릭스 물질을 포함하고;
- n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은,
- 제1 구조적 모이어티 Ra ― Ra는 포스핀 옥사이드 및 치환 또는 비치환된 피리딘으로 구성된 군으로부터 선택됨 ―, 및
- 제2 구조적 모이어티 Rb ― Rb는 이의 하나의 고리에 2개의 질소 원자를 포함하는 헤테로아릴 기임 ―를 포함하고;
- 제1 전자 수송층은 n-도핑된 서브층에 인접하게 배열되고 이와 직접 접촉하고;
- 제1 전자 수송층은 비발광성(non-emissive)이며;
- 제1 전자 수송층은 제1 전자 수송층 매트릭스 물질로 구성되고;
- 제1 전자 수송층 매트릭스 물질은 n-도펀트를 포함하지 않고;
- 제1 전자 수송층 매트릭스 물질은 n-도핑된 서브층 매트릭스 물질을 포함하지 않는, 유기 발광 디바이스에 의해 달성된다.
상기 목적은 본 발명에 따른 유기 발광 디바이스를 포함하는 디스플레이 디바이스에 의해 추가로 달성된다.
마지막으로, 목적은 E2, G2 내지 G5, G7, 및 G9 내지 G11로부터 선택된 화학식을 갖는 화합물에 의해 달성된다:
유기 발광 디바이스
본 발명에 따른 유기 발광 디바이스는 제1 방출층, 제2 방출층, 전하 생성층 및 제1 전자 수송층을 포함한다. 개개의 층을 언급하는 것은 단지 본 개시의 관점에서 유기 발광 디바이스가 적어도 이러한 층, 즉, 개개의 층 중 적어도 하나를 포함하는 것을 의미한다. 동일한 종류의 추가 층의 존재는 배제되지 않는다. 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본원에 언급된 유기 발광 디바이스의 추가의 가능한 층에 대해서도 동일하게 적용된다. 추가의 층 및 가능한 층 배열은 하기에 상세히 개시되어 있다.
전하 생성층
전하 생성층은 제1 방출층과 제2 방출층 사이에 배치된다. 전하 생성층은 n-도핑된 서브층(n-타입 서브층; n-타입 전하 생성층)을 포함한다. 전하 생성층은 p-도핑된 서브층(p-타입 서브층)을 추가로 포함할 수 있다. n-도핑된 서브층은 애노드에 더 가깝게 배열된 발광층에 전자를 제공하는 반면, p-도핑된 서브층은 캐소드 근처에 배열된 발광층에 정공을 제공한다.
n-도핑된 서브층은 금속을 포함한다. 금속은 전기양성 금속일 수 있다. 금속은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 주기율표의 제3 주기의 전이 금속, 및 희토류 금속, 예컨대, Li, Na, Mg, Ca, Sr, Ba, Eu 및 Yb, 특히 Li, Na, Mg, Ca, Sr 및 Yb, 대안적으로 Li, Na 및 Yb, 특히 Yb, 또는 이들 중 둘 이상의 혼합물로부터 선택될 수 있다. n-도핑된 서브층에 포함된 금속은 n-도펀트, 즉, 서브층에서 전자의 수송을 개선하는 전기적 도펀트이다.
n-도핑된 서브층은 n-도핑된 서브층 매트릭스 물질을 추가로 포함한다. n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 n-도핑된 서브층의 우세한 물질일 수 있으며, 즉, n-도핑된 서브층 매트릭스 물질의 총 중량에 대해 각각 적어도 50 wt.%, 적어도 60 wt.%, 적어도 70 wt.%, 적어도 80 wt.%, 적어도 90 wt.%, 적어도 95 wt.%, 적어도 98 wt.%, 적어도 99 wt.%로 구성된 군으로부터 선택된 양으로 포함될 수 있다.
n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 유기 화합물과 같은 단일 화합물 또는 2개 또는 3개의 화합물과 같은 2개 이상의 화합물의 혼합물일 수 있다. n-도핑된 서브층 매트릭스 물질을 형성하는 화합물은 본원에서 제1 n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물, 제2 n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물 등과 같은 n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물로서 지칭된다. n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 단일 n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물로 구성될 수 있거나 또는 2개 이상, 예컨대, 2개 또는 3개의 n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물의 혼합물로 구성될 수 있다. n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 (단일) n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물로 구성될 수 있으며, n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물은 Ra, Rb 및, 존재하는 경우, Rc를 포함하거나, 특히 이로 구성된다. 이와 관련하여 "존재하는 경우"는 이러한 기가 Rc 기가 예상되는 구현예에서 화합물의 일부임을 의미한다.
n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 제1 구조적 모이어티 Ra를 포함하고, 여기서 Ra는 포스핀 옥사이드 및 치환 또는 비치환된 피리딘으로 구성된 군으로부터 선택된다. n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 제2 구조적 모이어티 Rb를 추가로 포함하고, 여기서 Rb는 이의 하나의 고리에 2개의 질소 원자를 포함하는 헤테로아릴 기이다. 2개의 구조적 모이어티 Ra 및 Rb는 n-도핑된 서브층 매트릭스 물질에 포함되거나 이를 형성하는 단지 하나의 단일 n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물에 포함될 수 있다. n-도핑된 서브층 매트릭스 물질이 2개 이상, 예컨대, 2개 또는 3개의 n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물의 혼합물을 포함하거나 또는 이로 형성되는 경우, 2개의 구조적 모이어티 Ra 및 Rb는 혼합물을 형성하는 n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물 중 하나에만 포함될 수 있거나, 또는 제1 구조적 모이어티 Ra는 제1 n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물에 포함되고, 제2 구조적 모이어티 Rb는 제2 n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물에 포함된다.
n-도핑된 서브층 매트릭스 물질에서 포스핀 옥사이드 기는 아릴-함유 포스핀 옥사이드, 헤테로아릴-함유 포스핀 옥사이드, 알킬-함유 포스핀 옥사이드 및 알킬아릴-함유 포스핀 옥사이드로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 포스핀 옥사이드 기는 2개의 sp3 하이브리드화된 C 원자가 직접 연결된 구조적 단편 P=O를 포함하는 기, 예컨대, 디알킬포스핀 옥사이드 또는 디알킬아릴포스핀 옥사이드, 특히 디알킬포스핀 옥사이드일 수 있다. 포스핀 옥사이드 기는 디-C1 내지 C10-알킬포스핀 옥사이드, 디-C1 내지 C8-알킬포스핀 옥사이드, 디-C1 내지 C6-알킬포스핀 옥사이드, 디-C1 내지 C4-알킬포스핀 옥사이드, 디-C1 내지 C4-알킬포스핀 옥사이드, C1 내지 C3-알킬포스핀 옥사이드, 디-C1 내지 C2-알킬포스핀 옥사이드로 구성된 기로부터 선택될 수 있으며, 특히 디메틸포스핀 옥사이드일 수 있다.
n-도핑된 서브층 매트릭스 물질에서 피리딘 기는 비축합 피리딘 기이다. 축합("융합"으로도 지칭됨) 바이사이클릭 화합물(또는 바이사이클릭 모이어티)에서, 2개의 고리는 2개의 인접한 원자를 공유한다. 즉, n-도핑된 서브층 매트릭스 물질에서 피리딘 기는 퀴놀린, 아크리딘 등과 같은 축합 고리 시스템의 일부가 아니다.
피리딘은 치환 또는 비치환될 수 있다. 피리딘이 치환되는 경우, 치환기는 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C11 헤테로아릴, 및 C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 또는 PY(R10)2으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되며, 여기서 Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고; 여기서 Ar1 상의 각각의 C6 내지 C12 아릴 치환기 및 Ar1 상의 각각의 C3 내지 C11 헤테로아릴 치환기는 C1 내지 C4 알킬 또는 할로겐으로 치환될 수 있다. 치환기가 피리딘 고리에 축합된 또 다른 방향족 고리를 형성하는 것은 배제된다.
제2 구조적 모이어티 Rb, 즉, 이의 하나의 고리에 2개의 질소 원자를 포함하는 헤테로아릴 기는 이의 하나의 고리에 2개의 질소 원자를 포함하는 C2 내지 C42 헤테로아릴, 이의 하나의 고리에 2개의 질소 원자를 포함하는 C2 내지 C40 헤테로아릴, 이의 하나의 고리에 2개의 질소 원자를 포함하는 C2 내지 C36 헤테로아릴, 이의 하나의 고리에 2개의 질소 원자를 포함하는 C2 내지 C30 헤테로아릴, 및 이의 하나의 고리에 2개의 질소 원자를 포함하는 C2 내지 C24 헤테로아릴로 구성된 기로부터 선택될 수 있으며, 기는 각각 치환 또는 비치환될 수 있다. 하나의 고리에 2개의 질소 원자를 포함하는 헤테로아릴 기가 치환되는 경우, 치환기는 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C11 헤테로아릴, 및 C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 또는 PY(R10)2으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되며, 여기서 Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고; 여기서 Ar1 상의 각각의 C6 내지 C12 아릴 치환기 및 Ar1 상의 각각의 C3 내지 C11 헤테로아릴 치환기는 C1 내지 C4 알킬 또는 할로겐으로 치환될 수 있다.
제2 구조적 모이어티 Rb, 즉, 이의 하나의 고리에 2개의 질소 원자를 포함하는 헤테로아릴 기는 디아진, 특히 비축합 디아진, 디아졸, 특히 비축합 디아졸, 벤즈이미다졸, 이미다조피리딘, 퀴나졸린 및 퀴녹살린으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있으며, 이들은 각각 제2 구조적 모이어티 Rb에 대해 상기 주어진 치환기 중 하나 이상으로 치환 또는 비치환될 수 있다.
n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 제3 구조적 모이어티 Rc를 포함할 수 있으며, 여기서 Rc는 C6 내지 C60 아릴 또는 C2 내지 C42 헤테로아릴, 대안적으로 C6 내지 C54 아릴 또는 C2 내지 C39 헤테로아릴, 대안적으로 C6 내지 C48 아릴 또는 C2 내지 C36 헤테로아릴, 대안적으로 C6 내지 C42 아릴 또는 C2 내지 C36 헤테로아릴, 대안적으로 C6 내지 C36 아릴 또는 C2 내지 C30 헤테로아릴, 대안적으로 C6 내지 C30 아릴 또는 C2 내지 C24 헤테로아릴로 구성된 군으로부터 선택된다.
n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 제3 구조적 모이어티 Rc를 포함할 수 있으며, 여기서 Rc는
- C6 내지 C60이고 2 내지 6개의 축합 방향족 고리를 포함하거나;
- C2 내지 C42 헤테로아릴이고, 하기 화학식 (IIb)로 표시된다:
[상기 식에서, R6 내지 R9는 H, C6 내지 C12 아릴 및 C4 내지 C10 헤테로아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택됨].
n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 제3 구조적 모이어티 Rc를 포함할 수 있으며, 여기서 Rc는 안트라센, 페난트렌, 피렌 및 하기 화학식 (IIb)의 기로 구성된 군으로부터 선택된 기를 포함한다:
[상기 식에서, R6 내지 R9는 페닐임].
Rc는 치환 또는 비치환될 수 있다. Rc가 치환되는 경우, 치환기는 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C11 헤테로아릴, 및 C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 또는 PY(R10)2 으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되며, 여기서 Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고; 여기서 Ar1 상의 각각의 C6 내지 C12 아릴 치환기 및 Ar1 상의 각각의 C3 내지 C11 헤테로아릴 치환기는 C1 내지 C4 알킬 또는 할로겐으로 치환될 수 있다. 특히, Rc가 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기는 C6 내지 C12 아릴, C1 내지 C6 알킬, C3 내지 C11 헤테로아릴, PO(R10)2(R10은 C1 내지 C4 알킬 또는 C6 아릴임), 및 CN으로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 (개개의 분자 당) 하나 이하의 포스핀 옥사이드 기를 포함하는 것이 제공될 수 있다.
n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물을 포함할 수 있고, n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물은 Ra, Rb 및, 존재하는 경우, Rc를 포함한다.
n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물은 하기 화학식 (III) 또는 화학식 (IV)로 표시될 수 있다:
Ra-Rb-Rc (III);
Ra-Rc-Rb (IV).
이와 관련하여, 모이어티는 화학식에 "-"로 표시된 바와 같이 단일 결합을 통해 서로 연결된다. 개개의 기 Ra, Rb 및 Rc는 비치환될 수 있거나 상기 열거된 하나 이상의 치환기(들)로 치환될 수 있다.
n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물은 하기 구조식 E1 내지 E3으로부터 선택될 수 있다:
n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 페난트롤린 구조적 모이어티를 포함하지 않고, 특히 금속 킬레이팅 페난트롤린 구조적 모이어티를 포함하지 않는 것이 제공될 수 있다.
n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 피리도[3,2-h]퀴나졸린 구조적 모이어티를 포함하지 않고, 특히 금속 킬레이팅 피리도[3,2-h]퀴나졸린 구조적 모이어티를 포함하지 않는 것이 제공될 수 있다.
n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 테르피리딜 구조적 모이어티를 포함하지 않고, 특히 금속 킬레이팅 테르피리딜 구조적 모이어티를 포함하지 않는 것이 제공될 수 있다.
n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 바이피리딜 구조적 모이어티를 포함하지 않고, 특히 금속 킬레이팅 바이피리딜 구조적 모이어티를 포함하지 않는 것이 제공될 수 있다.
n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은 피리딜-이미다조피리딘 구조적 모이어티를 포함하지 않고, 특히 금속 킬레이트 피리딜-이미다조피리딘 구조적 모이어티를 포함하지 않는 것이 제공될 수 있다.
n-도핑된 서브층 매트릭스 물질이 단지 하나의 단일 n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물로 구성되는 경우, n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물은 단지 하나의 비축합 피리딘 기를 포함할 수 있다.
제1 전자 수송층
본 발명에 따른 유기 발광 디바이스는 제1 전자 수송층을 포함한다. 제1 전자 수송층은 n-도핑된 서브층에 인접하여 직접 접촉할 수 있다.
제1 전자 수송층은 비발광성이다. 이러한 맥락에서, 비발광성은 "본질적으로 비발광성(essentially non-emissive)"일 수 있다. 이러한 맥락에서, "본질적으로 비발광성" 또는 "비발광성"은 디바이스로부터의 가시광선 방출 스펙트럼에 대한 화합물 또는 층의 기여가 가시광선 방출 스펙트럼에 대해 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만임을 의미한다. 가시광선 방출 스펙트럼은 약 ≥ 380 nm 내지 약 ≤ 780 nm의 파장을 갖는 방출 스펙트럼이다.
제1 전자 수송층 매트릭스 물질은 n-도핑된 서브층 매트릭스 물질을 포함하지 않으며, 즉, 그 안에 포함된 하나 이상의 전자 수송층 매트릭스 화합물(들)을 포함하지 않는다. 또한, 제1 전자 수송층 매트릭스 물질은 n-도펀트를 포함하지 않는다. 용어 "포함하지 않는다"는 불순물을 배제하지 않는다. 불순물은 본 발명에 의해 달성되는 목적과 관련하여 기술적 효과가 없다.
특히, 제1 전자 수송층에는 전기적 도펀트를 함유하지 않는다. 이와 관련하여, "함유하지 않는"은 개개의 화합물(전기적 도펀트)이 개개의 층의 제조 동안 표준 정제 방법 및 일반적인 기술 수단에 의해 피할 수 없는 개개의 층에만 함유됨을 의미한다. 이와 관련하여, 전기적 도펀트는 특히 전기적 n-도펀트이지만, 이에 제한되지 않는다. 전기적 n-도펀트는 금속, 대안적으로 알칼리 금속, 금속 염 대안적으로 알칼리 토금속 염 및/또는 희토류 금속 염, 또는 유기 알칼리 금속 착물, 대안적으로 알칼리 금속 착물, 대안적으로 LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiQ, 금속 보레이트, 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 특히, 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층은 전기적 n-도펀트를 함유하지 않을 수 있다. 전기적 n-도펀트는 적어도 하나의 금속 양이온 및 적어도 하나의 음이온을 포함하는 금속 염일 수 있다. 금속 염의 금속 양이온은 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 희토류 금속으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있고, 대안적으로 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, 및 Ba로 구성된 군으로부터; 대안적으로 Li, Mg, Ca, 및 Sr로부터 선택될 수 있다. 금속 염의 음이온은 퀴놀리놀레이트, 포스핀 옥사이드 페놀레이트 및 보레이트로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
이와 관련하여, 전기적 n-도펀트는 특히, 원소 금속, 대안적으로 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및 전이 금속, 전이 금속으로부터 선택된 전기양성 금속; 금속 염, 대안적으로 알칼리 금속 염, 알칼리 토금속 염 및/또는 희토류 금속 염, 또는 금속 착물, 대안적으로 알칼리 금속 착물, 알칼리 토금속 착물, 전이 금속 착물 및/또는 희토류 금속 착물이지만, 이에 제한되지 않는다. n-도핑 금속 염의 예는 LiF, LiCl, LiBr, LiI, 금속 보레이트, 금속 퀴놀리놀레이트 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 전기적 n-도펀트의 추가 예는 강한 화학적 환원제이다. 이러한 부류의 "레독스(redox)" n-도펀트는 일반적으로 통상적인 OLED 수송 물질에서 약 -3.0 eV 이하인, 상응하는 전자 수송 매트릭스의 최저 비점유 분자 궤도 에너지 수준과 유사한 최고 점유 분자 궤도(HOMO)의 에너지 수준을 특징으로 할 수 있다. 용어 "약 -3.0 eV 이하"는 -3.0 eV 미만의 음의 값, 예를 들어, -2.8 eV, -2.5 eV, -2.3 eV, -2.1 eV 또는 -2.0 eV 미만의 음의 값을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
전기적 n-도펀트는 EP1837926A1, WO07107306A1 또는 WO07107356A1에 개시된 바와 같은 유기 화합물일 수 있다.
제1 전자 수송층 매트릭스 물질은 유기 화합물과 같은 단일 화합물 또는 2개 또는 3개의 화합물과 같은 2개 이상의 화합물의 혼합물일 수 있다. 제1 전자 수송층 매트릭스 물질을 형성하는 화합물은 본원에서 제1 전자 수송층 매트릭스 화합물, 제2 전자 수송층 매트릭스 화합물 등과 같은 전자 수송층 매트릭스 화합물로서 지칭된다. 제1 전자 수송층 매트릭스 물질은 제1 전자 수송층 매트릭스 화합물로 구성될 수 있거나, 또는 2개 이상, 예컨대, 2 또는 3개의 제1 전자 수송층 매트릭스 화합물의 혼합물로 구성될 수 있다.
제1 전자 수송층 매트릭스 물질은 하기 화학식 (I)의 제1 전자 수송층 매트릭스 화합물을 포함할 수 있다(또는 이로 구성될 수 있다):
(Ar1-Ac)a-Xb (I);
[상기 식에서,
- a 및 b는 독립적으로 1 또는 2이고;
- c는 독립적으로 0 또는 1이고;
- Ar1은 C6 내지 C60 아릴 또는 C2 내지 C42 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고,
- 여기서, 각각의 Ar1은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C11 헤테로아릴, 및 C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 또는 PY(R10)2으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 1 또는 2개의 치환기로 치환될 수 있으며, 여기서 Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고;
- 여기서, Ar1 상의 각각의 C6 내지 C12 아릴 치환기 및 Ar1 상의 각각의 C3 내지 C11 헤테로아릴 치환기는 C1 내지 C4 알킬 또는 할로겐으로 치환될 수 있고;
- A는 C6 내지 C30 아릴로부터 독립적으로 선택되고,
- 여기서 각각의 A는 C6 내지 C12 아릴 및 C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 또는 PY(R10)2으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 1 또는 2개의 치환기로 치환될 수 있으며, 여기서, Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 또는 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고;
- 여기서 A 상의 각각의 C6 내지 C12 아릴 치환기는 C1 내지 C4 알킬 또는 할로겐으로 치환될 수 있고;
- X는 C2 내지 C42 헤테로아릴 및 C6 내지 C60 아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고,
- 여기서 각각의 X는 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C11 헤테로아릴, 및 C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 또는 PY(R10)2으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 1 또는 2개의 치환기로 치환될 수 있으며, 여기서 Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 부분적으로 또는 과불화된 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고;
- 여기서 X 상의 각각의 C6 내지 C12 아릴 치환기 및 X 상의 각각의 C3 내지 C11 헤테로아릴 치환기는 C1 내지 C4 알킬 또는 할로겐으로 치환될 수 있음].
화학식 (I)의 화합물에서, 기 "A"는 기 Ar1 및 X를 연결하는(존재하는 경우, 즉, c ≥ 1인 경우) 스페이서 모이어티이다. 화학식 (I)의 화합물이 하나 초과의 기(Ar1-Ac)를 포함하는 경우, 기는 독립적으로 스페이서 A를 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있다.
화학식 (I)의 화합물에서, a 및 b는 독립적으로 1 또는 2이다. 대안적으로, a 및 b는 둘 모두 1일 수 있다.
화학식 (I)의 화합물에서, c는 독립적으로 0 또는 1이다.
Ar1은 C6 내지 C60 아릴 또는 C2 내지 C42 헤테로아릴, 대안적으로 C6 내지 C54 아릴 또는 C2 내지 C39 헤테로아릴, 대안적으로 C6 내지 C48 아릴 또는 C2 내지 C36 헤테로아릴, 대안적으로 C6 내지 C42 아릴 또는 C2 내지 C36 헤테로아릴, 대안적으로 C6 내지 C36 아릴 또는 C2 내지 C30 헤테로아릴, 대안적으로 C6 내지 C30 아릴 또는 C2 내지 C24 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고, 이들은 치환 또는 비치환될 수 있으며, 여기서 개개의 Ar1 기가 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기(들)는 Ar1에 대해 상기 열거된 치환기로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
Ar1은 독립적으로 C6 내지 C54 아릴, 선택적으로 C6 내지 C48 아릴, 선택적으로 C6 내지 C42 아릴, 선택적으로 C6 내지 C36 아릴, 선택적으로 C6 내지 C30 아릴, 및 선택적으로 C6 내지 C24 아릴일 수 있으며, 이들은 치환 또는 비치환될 수 있으며, 여기서 개개의 Ar1 기가 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기(들)는 Ar1에 대해 상기 열거된 치환기로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
Ar1은 독립적으로 C2 내지 C42 헤테로아릴, 선택적으로 C2 내지 C40 헤테로아릴, 선택적으로 C2 내지 C36 헤테로아릴, 선택적으로 C2 내지 C30 헤테로아릴, 및 선택적으로 C2 내지 C24 헤테로아릴일 수 있고, 이들은 치환 또는 비치환될 수 있으며, 여기서 개개의 Ar1 기가 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기(들)는 Ar1에 대해 상기 열거된 치환기로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
Ar1은 2개 이상의 아넬레이트화된(anellated) 방향족 고리, 바람직하게는 3개 이상의 아넬레이트화된 방향족 고리의 시스템을 포함할 수 있다.
Ar1은 적어도 하나의 sp3-하이브리드화된 탄소 원자를 포함할 수 있다.
Ar1은 방향족 고리 구조로 통합되지 않은 적어도 하나의 탄소-탄소 sp2 알켄 결합을 포함할 수 있다. Ar1이 비치환된 C2 내지 C42 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되는 구현예에서, 헤테로원자는 단일 결합에 의해 Ar1의 분자 구조에 결합된다.
Ar1은 페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페닐안트라세닐 페닐-페나트롤리닐, 페나트롤리닐, 플루오란테닐, 잔테닐, 디벤조푸라닐, 디벤조아크리디닐, 페닐디벤조아크리디닐, 피리미디닐 피라지닐, 스피로-잔테닐, 플루오레닐, 스피로-플루오레닐, 트리페닐실릴, 테트라페닐실릴, 테트라페닐에틸렌, 또는 화학식 (IIa) 또는 (IIb)를 갖는 기로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다:
[상기 식에서,
- 별표 기호 "*"는 화학식 (IIa)의 기를 A에 결합시키기 위한 결합 위치를 나타내고;
- R1 내지 R9는 H, C6 내지 C12 아릴 및 C4 내지 C10 헤테로라일로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되며,
이는 치환 또는 비치환될 수 있으며, 여기서 개개의 Ar1 기가 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기(들)는 Ar1에 대해 상기 열거된 치환기로부터 독립적으로 선택될 수 있음].
Ar1은 페닐안트라세닐 디벤조아크리디닐, 페닐-페나트롤리닐, 9,9'-디메틸플루오레닐, 및 하기 화학식 (IIa) 또는 (IIb)를 갖는 기로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다:
[상기 식에서,
- 별표 기호 "*"는 화학식 (IIa)의 기를 A에 결합시키기 위한 결합 위치를 나타내고;
- R1은 H이고, R2 내지 R5는 독립적으로 페닐이거나;
- R1, R3 및 R5는 페닐이고, R2 및 R4는 H이거나;
- R2, R3 및 R4는 페닐이고, R1 및 R5는 H이거나;
- R6 내지 R9는 페닐이거나;
- R6 내지 R8은 페닐이고, R9는 바이페닐이고,
이는 치환 또는 비치환될 수 있으며, 여기서 개개의 Ar1 기가 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기(들)는 Ar1에 대해 상기 열거된 치환기로부터 독립적으로 선택될 수 있음].
Ar1이 화학식 (IIb)를 갖는 기인 경우, A에 대한(또는 c = 0인 경우 A가 존재하지 않을 경우, X에 대한) 화학식 (IIb)의 기의 결합은 기 R6 내지 R9 중 임의의 기를 통해 이루어질 수 있으며, 여기서 (형식적으로) A(각각 X)는 개개의 R6 내지 R9의 말단 수소 원자를 대체한다.
화학식 (IIa)의 기에서, H가 아닌 R1 내지 R5 중 적어도 2개는 서로에 대해 오르토-위치에 있을 수 있다. H가 아닌 R1 내지 R5 중 적어도 하나는 *-위치에 대해 오르토-위치에 있을 수 있다. 이와 관련하여, 2개의 기는 각각 화학식 (IIa)에서 벤젠 고리의 인접한 탄소 원자에 결합되는 경우 서로에 대해 오르토-위치에 있다. 즉, R1 및 R5 중 적어도 하나는 페닐이고; 그리고/또는 R1 및 R2는 둘 모두 페닐이고; 그리고/또는 R2 및 R3은 둘 모두 페닐이고; 그리고/또는 R3 및 R4는 둘 모두 페닐이고; 그리고/또는 R4 및 R5는 둘 모두 페닐인 것이 제공될 수 있다.
A는 페닐렌, 나프틸렌, 페닐-나프틸렌, 바이페닐렌, 페닐-페난트렌 및 테르페닐렌으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있으며, 이들은 각각 치환 또는 비치환될 수 있으며, 여기서 개개의 A 기가 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기는 (들)은 A에 대해 상기 열거된 치환기로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
A는 하기 기 중 하나로부터 독립적으로 선택될 수 있다:
[상기 식에서, 별표 기호 "*"는 Ar1 및 X에 각각 결합하기 위한 결합 위치를 나타내고, 이는 각각 치환 또는 비치환될 수 있으며, 여기서 개개의 A 기가 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기(들)는 A에 대해 상기 열거된 치환기로부터 독립적으로 선택됨].
X는 C2 내지 C39 헤테로아릴 및 C6 내지 C54 아릴, 선택적으로 C2 내지 C36 헤테로아릴 및 C6 내지 C48 아릴, 선택적으로 C3 내지 C30 헤테로아릴 및 C6 내지 C42 아릴, 선택적으로 C3 내지 C27 헤테로아릴 및 C6 내지 C36 아릴, 선택적으로 C3 내지 C24 헤테로아릴 및 C6 내지 C30 아릴, 및 선택적으로 C3 내지 C21 헤테로아릴 및 C6 내지 C24 아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있으며, 여기서 개개의 기는 치환 또는 비치환될 수 있으며, 개개의 X 기가 치환되는 경우, 하나 또는 더 많은 치환기(들)는 X에 대해 상기 열거된 치환기로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
X는 C2 내지 C39 N-함유 헤테로아릴, C2 내지 C39 O-함유 헤테로아릴 및 C6 내지 C54 아릴, 선택적으로 C2 내지 C36 N-함유 헤테로아릴, C2 내지 C36 O-함유 헤테로아릴 및 C6 내지 C48 아릴, 선택적으로 C3 내지 C30 N-함유 헤테로아릴, C3 내지 C30 O-함유 헤테로아릴 및 C6 내지 C42 아릴, 선택적으로 C3 내지 C27 N-함유 헤테로아릴, C3 내지 C27 O-함유 헤테로아릴 및 C6 내지 C36 아릴, 선택적으로 C3 내지 C24 N-함유 헤테로아릴, C3 내지 C24 O-함유 헤테로아릴 및 C6 내지 C30 아릴, 및 선택적으로 C3 내지 C21 N-함유 헤테로아릴, C3 내지 C21 O-함유 헤테로아릴 및 C6 내지 C24 아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있으며, 여기서 개개의 기는 치환 또는 비치환될 수 있으며, 개개의 X 기가 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기(들)는 X에 대해 상기 열거된 치환기로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
X는 C2 내지 C39 N-함유 헤테로아릴 및 C6 내지 C54 아릴, 선택적으로 C2 내지 C36 N-함유 헤테로아릴 및 C6 내지 C48 아릴, 선택적으로 C3 내지 C30 N-함유 헤테로아릴 및 C6 내지 C42 아릴, 선택적으로 C3 내지 C27 N-함유 헤테로아릴 및 C6 내지 C36 아릴, 선택적으로 C3 내지 C24 N-함유 헤테로아릴 및 C6 내지 C30 아릴, 및 선택적으로 C3 내지 C21 N-함유 헤테로아릴 및 C6 내지 C24 아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 이와 관련하여, 개개의 N-함유 헤테로아릴은 유일한 헤테로원자(들)로서 하나 이상의 N-원자를 포함하는 것이 제공될 수 있으며, 여기서 개개의 기는 치환 또는 비치환될 수 있고, 개개의 X 기가 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기(들)는 X에 대해 상기 열거된 치환기로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
X는 트리아지닐, 1,2-디아지닐, 1,3-디아지닐, 1,4-디아지닐, 피리디닐, 바이피리디닐, 페나트롤리닐, 페닐-페나트롤리닐, 퀴나졸리닐, 벤조퀴나졸리닐, 벤즈이미다졸릴, 벤조퀴놀리닐, 벤조퀴놀리닐, 디벤조아크리디닐, 플루오란테닐, 안트라세닐, 나프틸, 트리페닐레닐, 페나프롤리닐, 및 디나프토푸라닐로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있으며, 이들은 각각 치환 또는 비치환될 수 있으며, 여기서 개개의 X 기가 치환되는 경우, 하나 이상의 치환기(들)는 X에 대해 상기 열거된 치환기로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
X는 트리아지닐, 1,3-디아지닐, 1,4-디아지닐, 바이피리디닐, 페나트롤리닐, 페닐-페나트롤리닐, 디벤조아크리디닐로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있으며, 이들은 각각 치환 또는 비치환될 수 있고, 여기서 하나 이상의 치환기는 페닐, 페닐-피리디닐, 바이페닐, 피리디닐, 및 메틸-치환된 바이페닐로부터 독립적으로 선택된다.
X는 하기 기 중 하나로부터 독립적으로 선택될 수 있다:
[상기 식에서, 별표 기호 "*"는 기를 A에 각각 결합시키기 위한 결합 위치를 나타내고; 기는 특히 페닐, 페닐-피리디닐, 바이페닐, 피리디닐, 및 메틸-치환된 바이페닐로 각각 치환 또는 비치환될 수 있음].
한 구현예에서, 제1 전자 수송 화합물은 하기 화학식 (II)를 갖는 화합물일 수 있다:
E-A1-A2-A3 (II),
[상기 화학식 (II)에서
- E는 디아진 기를 포함하는 치환 또는 비치환된 C4-C70 헤테로아릴, 트리아진 기를 포함하는 치환 또는 비치환된 C3-C70 헤테로아릴, 적어도 2개의 축합 벤젠 고리를 포함하는 C10-C70 아릴, 및 적어도 2개의 축합 방향족 고리를 포함하는 C4-C70 헤테로아릴로 구성된 군으로부터 선택되고;
- 여기서 E가 디아진 기를 포함하는 치환 또는 비치환된 C4-C70 헤테로아릴인 경우, E는 A1과 디아진 기 사이의 직접 결합을 통해 A1에 결합되고;
- 여기서 E가 트리아진 기를 포함하는 치환 또는 비치환된 C4-C70 헤테로아릴인 경우, E는 A1과 트리아진 기 사이의 직접 결합을 통해 A1에 결합되고;
- 여기서 E가 적어도 2개의 축합 벤젠 고리를 포함하는 C10-C70 아릴인 경우, E는 A1과 축합 벤젠 고리 중 하나 사이의 직접 결합을 통해 A1에 결합되고;
- 여기서 E가 적어도 2개의 축합 방향족 고리를 포함하는 C4-C70 헤테로아릴인 경우, E는 A1과 축합 방향족 고리 중 하나 사이의 직접 결합을 통해 A1에 결합되고;
- A1은 2 또는 3개의 축합 고리를 포함하는 치환 또는 비치환된 C10-C70 아릴렌 및 2 또는 3개의 축합 고리를 포함하는 치환 또는 비치환된 C2-C70 헤테로아릴렌으로 구성된 군으로부터 선택되고; 여기서 A1은 축합 고리 중 하나와 E 사이의 직접 결합을 통해 E에 결합되고; A1은 축합 고리 중 하나와 A2 사이의 직접 결합을 통해 A2에 결합되고;
- A2는 치환 또는 비치환된 카르보사이클릭 방향족 고리, 치환 또는 비치환된 헤테로사이클릭 방향족 고리, 치환 또는 비치환된 축합 바이사이클릭 방향족 시스템 및 치환 또는 비치환된 축합 바이사이클릭 헤테로방향족 시스템으로 구성된 군으로부터 선택되고; 여기서 A2는 방향족 또는 헤테로방향족 고리 중 하나와 A3 사이의 직접 결합을 통해 A3에 결합되고;
- A3은 모노사이클릭 아릴 및 모노사이클릭 헤테로아릴로 구성된 군으로부터 선택되고, 여기서 A3은 치환 또는 비치환된 C6-C18 아릴 및 C2-C18 헤테로아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 적어도 3개의 기로 치환됨].
화학식 (II)에서, E는 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 나프탈렌 및 이의 아자-유사체, 특히 퀴나졸린, 안트라센 및 이의 아자-유사체, 페난트렌 및 이의 아자-유사체, 특히 벤조퀴나졸린, 플루오렌 및 이의 아자-유사체, 벤조플루오렌 및 이의 아자-유사체, 디벤조플루오렌 및 이의 아자-유사체, 나프토플루오렌 및 이의 아자-유사체, 벤조-나프토플루오렌 및 이의 아자-유사체, 디나프토플루오렌 및 이의 아자-유사체, 벤즈이미다졸 및 이의 아자 유사체, 벤즈옥사졸 및 이의 아자 유사체, 벤조티아졸 및 이의 아자 유사체, 피리도-이미다졸 및 이의 아자 유사체, 벤조푸란 및 이의 아자-유사체, 벤조티오펜 및 이의 아자-유사체, 디벤조푸란 및 이의 아자-유사체, 디벤조티오펜 및 이의 아자-유사체, 나프토푸란 및 이의 아자-유사체, 나프토티오펜 및 이의 아자-유사체, 나프토벤조푸란 및 이의 아자-유사체, 나프토벤조티오펜 및 이의 아자-유사체, 디나프토푸란 및 이의 아자-유사체, 디나프토티오펜 및 이의 아자-유사체, 4, 5, 6 또는 7개의 축합 고리로 구성된 아릴 및 이의 아자-유사체, 및 3, 4, 5, 6 또는 7개의 축합 고리로 구성되고 O 및 S로부터 독립적으로 선택된 1, 2 또는 3개의 고리 원자를 포함하는 헤테로아릴, 및 3, 4, 5, 6 또는 7개의 축합 고리로 구성되고 O 및 S로부터 독립적으로 선택된 1, 2 또는 3개의 고리 원자를 포함하는 헤테로아릴의 아자-유사체로 구성된 군으로부터 선택될 수 있으며, 여기서 기는 특히 하나 이상의 페닐 및/또는 피리딜 기로 각각 치환 또는 비치환될 수 있으며, 페닐 및/또는 피리딜 기는 치환 또는 비치환될 수 있다.
한 구현예에서, 화학식 (II)의 E는 피리미딘, 피라진, 신놀린, 퀴놀린, 프탈라진, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 벤조퀴나졸린, 피리도-이미다졸, 벤즈이미다졸, 피리도-벤즈이미다졸 및 1,3,5-트리아진으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있으며, 여기서 기는 각각 치환 또는 비치환될 수 있고, 특히 하나 이상의 비치환된 페닐로 치환될 수 있다.
한 구현예에서, 화학식 (II)의 A1은 나프탈렌-디일 및 이의 아자-유사체, 안트라센-디일 및 이의 아자-유사체, 페난트렌-디일 및 이의 아자-유사체, 플루오렌-디일 및 이의 아자-유사체, 벤조티오펜-디일 및 이의 아자-유사체, 벤조푸란-디일 및 이의 아자-유사체, 나프토푸란-디일 및 이의 아자-유사체, 나프토티오펜-디일 및 이의 아자-유사체, 디벤조푸란-디일 및 이의 아자-유사체, 및 디벤조티오펜-디일 및 이의 아자-유사체로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
한 구현예에서, 화학식 (II)의 A1은 나프탈렌-1,2-디일, 나프탈렌-1,3-디일, 나프탈렌-1,4-디일, 나프탈렌-1,5-디일, 나프탈렌-1,6-디일, 나프탈렌-1,7-디일, 나프탈렌-1,8-디일, 나프탈렌-2,3-디일, 및 나프탈렌-2,6-디일, 나프탈렌-2,7-디일, 및 페난트렌-9,10-디일로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
한 구현예에서, 화학식 (II)의 A2는 페닐렌, 티오페닐렌, 푸라닐렌, 피라졸릴렌, 이미다졸릴렌, 트리아졸릴렌, 피리디닐렌, 피리미디닐렌, 피리다지닐렌, 피라지닐렌 및 트리아지닐렌으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
한 구현예에서, 화학식 (II)의 A2는 o-페닐렌, m-페닐렌, p-페닐렌, 및 피리딘-3,5-일렌으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
한 구현예에서, 화학식 (II)의 A3은 페닐, 티오페닐, 푸라닐, 피리디닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 및 피라지닐로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
한 구현예에서, 화학식 (II)의 A3은 페닐렌, 피리디닐, 피리미디닐 및 피라지닐로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
다양한 구현예에서, 화학식 (II)에서 A3을 치환시키는 적어도 3개의 기는 비치환된 페닐, 하나 이상의 하이드로카르빌 기로 치환된 페닐(여기서, 하나 이상의 하이드로카르빌 기로 치환된 페닐에서 탄소 원자의 총 수는 7 내지 18임), 피디닐, 하나 이상의 하이드로카르빌 기로 치환된 피리딜(여기서, 하나 이상의 하이드로카르빌 기로 치환된 페닐에서 탄소 원자의 총 수는 7 내지 18임), 및 CN-치환된 페닐, 특히 하나의 CN으로 치환된 페닐로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
제1 전자 수송층 매트릭스 화합물은 하기 구조식 G1 내지 G28로부터 선택될 수 있다:
제1 전자 수송층 매트릭스 물질은 제1 전자 수송층 매트릭스 화합물 및 제2 전자 수송층 매트릭스 화합물을 포함할 수 있다. 제1 전자 수송층 매트릭스 화합물 및 제2 전자 수송층 매트릭스 화합물은 서로 독립적으로 선택된다. 제2 전자 수송층 매트릭스 화합물은 제1 전자 수송층 매트릭스 화합물 또는 이들의 조합을 정의하는 상기 구현예 중 하나 이상으로부터 독립적으로 선택될 수 있다.
제2 전자 수송층
유기 발광 디바이스는 제2 전자 수송층을 추가로 포함할 수 있다. 제2 전자 수송층은 제2 방출층과 캐소드 사이에 배치될 수 있다. 제2 전자 수송층은 제2 전자 수송 물질을 포함한다. 제2 방출층은 제1 방출층보다 캐소드에 더 가깝게 배열된다.
제1 전자 수송 물질 및 제2 전자 수송 물질은 동일한 전자 수송 매트릭스 화합물 또는 전자 매트릭스 화합물의 혼합물, 특히 제1 전자 수송 매트릭스 화합물에 대한 하나 이상의 구현예에서 상기 정의된 바와 같은 하나 이상의 전자 수송 매트릭스 화합물 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
제2 전자 수송층은 전기적 도펀트를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 전기적 도펀트는 특히 전기적 n-도펀트이지만, 이에 제한되지 않는다. 전기적 n-도펀트는 금속, 대안적으로 알칼리 금속, 금속 염, 대안적으로 알칼리 토금속 염 및/또는 희토류 금속 염, 또는 유기 알칼리 금속 착물, 대안적으로 알칼리 금속 착물, 대안적으로 LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiQ, 금속 보레이트, 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 특히, 제1 전자 수송층 및 제2 전자 수송층은 전기적 n-도펀트를 함유하지 않을 수 있다. 전기적 n-도펀트는 적어도 하나의 금속 양이온 및 적어도 하나의 음이온을 포함하는 금속 염일 수 있다. 금속 염의 금속 양이온은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 희토류 금속으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있고, 대안적으로 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, 및 Ba로 구성된 군으로부터; 대안적으로 Li, Mg, Ca, 및 Sr로부터 선택될 수 있다. 금속 염의 음이온은 퀴놀리놀레이트, 포스핀 옥사이드 페놀레이트 및 보레이트로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 특히, 전기적 도펀트는 LiQ일 수 있다.
이와 관련하여, 전기적 n-도펀트는 특히, 원소 금속, 대안적으로 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및 전이 금속, 전이 금속으로부터 선택된 전기양성 금속; 금속 염, 대안적으로 알칼리 금속 염, 알칼리 토금속 염 및/또는 희토류 금속 염, 또는 금속 착물, 대안적으로 알칼리 금속 착물, 알칼리 토금속 착물, 전이 금속 착물 및/또는 희토류 금속 착물이며, 그러나 이에 제한되지 않는다. n-도핑 금속 염의 예는 LiF, LiCl, LiBr, LiI, 금속 보레이트, 금속 퀴놀리놀레이트 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 전기적 n-도펀트의 추가 예는 강한 화학적 환원제이다. 이러한 부류의 "레독스(redox)" n-도펀트는 일반적으로 통상적인 OLED 수송 물질에서 약 -3.0 eV 이하인, 상응하는 전자 수송 매트릭스의 최저 비점유 분자 궤도 에너지 수준과 유사한 최고 점유 분자 궤도(HOMO)의 에너지 수준을 특징으로 할 수 있다. 용어 "약 -3.0 eV 이하"는 -3.0 eV 미만의 음의 값, 예를 들어, -2.8 eV, -2.5 eV, -2.3 eV, -2.1 eV 또는 -2.0 eV 미만의 음의 값을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
전기적 n-도펀트는 EP1837926A1, WO07107306A1 또는 WO07107356A1에 개시된 바와 같은 유기 화합물일 수 있다.
전자 주입층
유기 발광 디바이스는 전자 주입층을 추가로 포함할 수 있고, 전자 주입층은 제2 전자 수송층과 캐소드 사이에 배열될 수 있다.
제2 전자 수송층은 전자 주입층과 직접 접촉할 수 있다. 제2 전자 수송층은 캐소드와 직접 접촉할 수 있다. 전자 주입층은 제2 전자 수송층과 캐소드 사이에 샌드위칭되게 접촉될 수 있다.
전자 주입층은 금속, 대안적으로 알칼리 금속, 금속 염, 대안적으로 알칼리 토금속 염 및/또는 희토류 금속 염, 또는 유기 알칼리 금속 착물, 대안적으로 알칼리 금속 착물, 대안적으로 LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiQ, 금속 보레이트, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 특히, 전자 주입층은 Yb를 포함할 수 있다.
전자 주입층은 금속, 대안적으로 알칼리 금속, 금속 염, 대안적으로 알칼리 토금속 염 및/또는 희토류 금속 염, 또는 유기 알칼리 금속 착물, 대안적으로 알칼리 금속 착물, 대안적으로 LiF, LiCl, LiBr, LiI, LiQ, 금속 보레이트, 또는 이들의 혼합물로 구성될 수 있다. 특히, 전자 주입층은 Yb로 구성될 수 있다.
추가 층
본 발명에 따르면, 유기 발광 디바이스는 상기 이미 언급된 층 외에 추가의 층을 포함할 수 있다. 개개의 층의 예시적인 구현예는 하기에 기술된다:
기판
기판은 유기 발광 디바이스를 제조하는데 통상적으로 사용되는 임의의 기판일 수 있다. 광이 기판을 통해 방출되는 경우, 기판은 투명 또는 반투명 물질, 예를 들어, 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판일 것이다. 광이 상부 표면을 통해 방출되는 경우, 기판은 투명할 뿐만 아니라 불투명한 물질 둘 모두, 예를 들어, 유리 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판 또는 실리콘 기판일 수 있다.
애노드 전극
제1 전극 또는 제2 전극은 애노드 전극일 수 있다. 애노드 전극은 애노드 전극을 형성하는 데 사용되는 물질을 증착 또는 스퍼터링함으로써 형성될 수 있다. 애노드 전극을 형성하는 데 사용되는 물질은 정공 주입을 용이하게 하기 위해 높은 일-함수 물질일 수 있다. 애노드 물질은 또한 낮은 일함수 물질(즉, 알루미늄)로부터 선택될 수 있다. 애노드 전극은 투명 또는 반사성 전극일 수 있다. 인듐 주석 옥사이드(ITO), 인듐 아연 옥사이드(IZO), 주석-디옥사이드(SnO2), 알루미늄 아연 옥사이드(AlZO) 및 아연 옥사이드(ZnO)와 같은 투명한 전도성 옥사이드가 애노드 전극을 형성하는 데 사용될 수 있다. 애노드 전극은 또한 금속, 통상적으로 은(Ag), 금(Au), 또는 금속 합금을 사용하여 형성될 수 있다.
정공 주입층
정공 주입층(HIL)은 진공 증착, 스핀 코팅, 프린팅, 캐스팅, 슬롯-다이 코팅, Langmuir-Blodgett(LB) 증착 등에 의해 애노드 전극 상에 형성될 수 있다. HIL이 진공 증착을 사용하여 형성될 때, 증착 조건은 HIL을 형성하는 데 사용되는 화합물, 및 HIL의 요망되는 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 Torr은 133.322 Pa와 동일), 및 0.1 내지 10 nm/초의 증착 레이트(rate)를 포함할 수 있다.
HIL이 스핀 코팅 또는 프린팅을 사용하여 형성될 때, 코팅 조건은 HIL을 형성하는 데 사용되는 화합물, 및 HIL의 요망되는 구조 및 열적 특성에 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 후 용매를 제거한다.
HIL은 HIL을 형성하는 데 통상적으로 사용되는 임의의 화합물로 형성될 수 있다. HIL을 형성하는 데 사용될 수 있는 화합물의 예는 프탈로시아닌 화합물, 예컨대, 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/캠퍼 설폰산(Pani/CSA), 및 폴리아닐린)/폴리(4-스티렌설포네이트)(PANI/PSS)를 포함한다.
이러한 경우에, HIL은 p-도펀트의 순수한 층일 수 있거나, p-도펀트로 도핑된 정공-수송 매트릭스 화합물로부터 선택될 수 있다. 공지된 레독스 도핑된 정공 수송 물질의 전형적인 예는 다음과 같다: LUMO 수준이 약 -5.2 eV인 테트라플루오로-테트라시아노퀴논디메탄(F4TCNQ)으로 도핑된 HOMO 수준이 대략 -5.2 eV인 구리 프탈로시아닌(CuPc); F4TCNQ로 도핑된 아연 프탈로시아닌(ZnPc)(HOMO = -5.2 eV); F4TCNQ로 도핑된 α-NPD(N,N'-비스(나프탈렌-1-일)-N,N'-비스(페닐)-벤지딘). 2,2'-(퍼플루오로나프탈렌-2,6-디일리덴) 디말로노니트릴(PD1)로 도핑된 α-NPD. 2,2',2''-(사이클로프로판-1,2,3-트리일리덴)트리스(2-(p-시아노테트라플루오로페닐)아세토니트릴)(PD2)로 도핑된 α-NPD. 도펀트 농도는 1 내지 20 wt.-%, 보다 바람직하게는 3 wt.-% 내지 10 wt.-%로부터 선택될 수 있다.
HIL의 두께는 약 1 nm 내지 약 100 nm, 및, 예를 들어, 약 1 nm 내지 약 25 nm의 범위일 수 있다. HIL의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, HIL은 구동 전압의 실질적인 저하(penalty) 없이 우수한 정공 주입 특성을 가질 수 있다.
정공 수송층
정공 수송층(HTL)은 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, Langmuir-Blodgett(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 형성하는 데 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다.
HTL은 HTL을 형성하는데 통상적으로 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; 이는 참고문헌으로 포함됨]에 기재되어 있다. HTL을 형성하는 데 사용될 수 있는 화합물의 예는 다음과 같다: 카르바졸 유도체, 예컨대, N-페닐카르바졸 또는 폴리비닐카르바졸; 벤지딘 유도체, 예컨대, 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, 예컨대, 4,4',4"-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민(TCTA). 이러한 화합물 중에서, TCTA는 정공을 수송하고 여기자가 EML로 확산되는 것을 억제할 수 있다.
HTL의 두께는 약 5 nm 내지 약 250 nm, 바람직하게는, 약 10 nm 내지 약 200 nm, 추가로 약 20 nm 내지 약 190 nm, 추가로 약 40 nm 내지 약 180 nm, 추가로 약 60 nm 내지 약 170 nm, 추가로 약 80 nm 내지 약 160 nm, 추가로 약 100 nm 내지 약 160 nm, 추가로 약 120 nm 내지 약 140 nm의 범위일 수 있다. HTL의 바람직한 두께는 170 nm 내지 200 nm일 수 있다.
HTL의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, HTL은 구동 전압의 실질적인 저하 없이 우수한 정공 수송 특성을 가질 수 있다.
전자 차단층
전자 차단층(EBL)의 기능은 전자가 방출층으로부터 정공 수송층으로 전달되는 것을 방지하여 전자를 방출층에 가두는 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 멀리 떨어진 HOMO 수준을 가질 수 있다. 전자 차단층의 두께는 2 내지 20 nm에서 선택될 수 있다.
전자 차단층은 하기 화학식 Z의 화합물(Z)을 포함할 수 있다.
화학식 Z에서, CY1 및 CY2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 벤젠 고리 또는 나프탈렌 고리를 나타내고, Ar1 내지 Ar3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴 기; 및 5 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 기로 구성된 군으로부터 선택되고, Ar4는 치환 또는 비치환된 페닐 기, 치환 또는 비치환된 바이페닐 기, 치환 또는 비치환된 테르페닐 기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌 기, 및 5 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴 기로 구성된 군으로부터 선택되고, L은 6 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환된 아릴렌 기이다.
전자 차단층이 높은 삼중항 수준을 갖는 경우, 이는 또한 삼중항 제어층으로 기술될 수 있다.
삼중항 제어층의 기능은 인광 녹색 또는 청색 방출층이 사용되는 경우 삼중항의 켄칭을 감소시키는 것이다. 이에 의해, 인광 방출층으로부터의 더 높은 발광 효율이 달성될 수 있다. 삼중항 제어층은 인접한 방출층에서 인광 이미터의 삼중항 수준보다 높은 삼중항 수준을 갖는 트리아릴아민 화합물로부터 선택된다. 삼중항 제어층에 적합한 화합물, 특히 트리아릴아민 화합물은 EP 2 722 908 A1호에 기재되어 있다.
방출층(EML)
적어도 2개의 EML은 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, LB 증착 등에 의해 HTL 상에 독립적으로 형성될 수 있다. EML이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 사용하여 형성될 때, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HIL의 형성을 위한 조건과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅을 위한 조건은 EML을 형성하는 데 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다.
개개의 방출층(EML)은 호스트 및 에미터 도펀트의 조합으로 형성될 수 있다. 호스트의 예는 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) 및 비스(2-(2-하이드록시페닐)벤조-티아졸레이트)아연(Zn(BTZ)2), 하기 EML3, 하기 화합물 1, 및 하기 화합물 2이다:
EML3
ADN
화합물 1
화합물 2
이미터 도펀트는 인광 또는 형광 이미터일 수 있다. 인광 이미터 및 열 활성화 지연 형광(TADF) 메카니즘을 통해 광을 방출하는 이미터는 이들의 더 높은 효율로 인해 바람직할 수 있다. 이미터는 소분자 또는 폴리머일 수 있다.
적색 이미터 도펀트의 예는 PtOEP, Ir(piq)3, 및 Btp2lr(acac)이지만, 이로 제한되지 않는다. 이러한 화합물은 인광 이미터이지만, 형광 적색 이미터 도펀트가 또한 사용될 수 있다:
인광 녹색 이미터 도펀트의 예는 Ir(ppy)3(ppy = 페닐피리딘), Ir(ppy)2(acac), Ir(mpyp)3이며, 하기에 제시되어 있다. 화합물 3은 형광 녹색 이미터의 예이고, 구조식이 하기에 제시되어 있다:
화합물 3
인광 청색 이미터 도펀트의 예는 F2Irpic, (F2ppy)2Ir(tmd) 및 Ir(dfppz)3, 테르-플루오렌이며, 구조식이 하기에 제시되어 있다. 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 예이다:
이미터 도펀트의 양은 호스트 100 중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 50 중량부의 범위일 수 있다. 대안적으로, 방출층은 발광 폴리머로 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 이러한 범위 내에 있을 때, EML은 구동 전압의 실질적인 저하 없이 우수한 발광성을 가질 수 있다.
정공 차단층(HBL)
정공 차단층(HBL)은 ETL로의 정공 확산을 방지하기 위해 진공 증착, 스핀 코팅, 슬롯-다이 코팅, 프린팅, 캐스팅, LB 증착 등을 사용함으로써 EML 상에 형성될 수 있다. EML이 인광 도펀트를 포함하는 경우, HBL은 또한 삼중항 여기자 차단 기능을 가질 수 있다.
HBL이 진공 증착 또는 스핀 코팅을 사용하여 형성될 때, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HIL의 형성을 위한 조건과 유사할 수 있다. 그러나, 증착 및 코팅을 위한 조건은 HBL을 형성하는 데 사용되는 화합물에 따라 달라질 수 있다. HBL을 형성하기 위해 통상적으로 사용되는 임의의 화합물이 사용될 수 있다. HBL을 형성하기 위한 화합물의 예는 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 및 페난트롤린 유도체를 포함한다.
HBL은 약 5 nm 내지 약 100 nm, 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 30 nm의 범위의 두께를 가질 수 있다. HBL의 두께가 이러한 범위 내에 있을 때, HBL은 구동 전압의 실질적인 저하 없이 우수한 정공-차단 특성을 가질 수 있다.
전자 수송층(ETL)
본 발명에 따른 OLED는 전자 수송층(ETL)을 함유할 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, OLED는 전자 수송층 또는 적어도 제1 전자 수송 서브층 및 적어도 제2 전자 수송 서브층을 포함하는 전자 수송층 스택을 포함할 수 있다.
ETL의 특정 층의 에너지 수준을 적합하게 조정함으로써, 전자의 주입 및 수송이 제어될 수 있고, 정공이 효율적으로 차단될 수 있다. 따라서, OLED는 긴 수명을 가질 수 있다.
유기 발광 디바이스의 전자 수송층은 유기 전자 수송 매트릭스(ETM) 물질을 포함할 수 있다. 또한, 전자 수송층은 하나 이상의 n-도펀트를 포함할 수 있다. ETM에 적합한 화합물은 특별히 제한되지 않는다. 한 구현예에서, 전자 수송 매트릭스 화합물은 공유 결합된 원자로 구성된다. 바람직하게는, 전자 수송 매트릭스 화합물은 적어도 6개, 더욱 바람직하게는 적어도 10개의 비편재화된 전자의 컨쥬게이션된 시스템을 포함한다. 한 구현예에서, 비편재화된 전자의 컨쥬게이션된 시스템은, 예를 들어, 문헌 EP 1 970 371 A1호 또는 WO 2013/079217 A1호에 개시된 바와 같이 방향족 또는 헤테로방향족의 구조적 모이어티에 포함될 수 있다.
한 구현예에서, 전자 수송층은 전기적 n-도펀트로 전기적으로 도핑될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 전자 수송층은 제1 전자 수송 서브층보다 캐소드에 더 가깝게 배열된 제2 전자 수송 서브층을 포함할 수 있고, 제2 전자 수송 서브층만이 전기적 n-도펀트를 포함할 수 있다.
전기적 n-도펀트는 전기양성 원소 금속, 및/또는 전기양성 금속의 금속 염 및 금속 착물, 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 임의의 EIL은 ETL 상에, 바람직하게는 전자 수송층 상에 직접 형성될 수 있다. EIL을 형성하기 위한 물질의 예는 당 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 형성하는 데 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 저하 없이 만족스러운 전자-주입 특성을 가질 수 있다.
캐소드 전극
캐소드 전극은 존재하는 경우 EIL 상에 형성된다. 캐소드 전극은 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 캐소드 전극은 낮은 일함수를 가질 수 있다. 예를 들어, 캐소드 전극은 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. 대안적으로, 캐소드 전극은 ITO 또는 IZO와 같은 투명한 전도성 옥사이드로 형성될 수 있다. 캐소드는 Ag 및 Au로부터 선택된 금속을 50 부피% 초과로 포함할 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 형성되더라도 투명하거나 반투명할 수 있다.
캐소드는 20 nm 미만, 바람직하게는 15 nm 미만, 더욱 더 바람직하게는 12 nm 미만의 두께를 갖는 반투명 금속 캐소드일 수 있다.
캐소드 전극은 전자 주입층 또는 전자 수송층의 일부가 아님이 이해되어야 한다.
전하 생성층/정공 생성층
전하 생성층(CGL)은 이중층을 포함한다.
전하 생성층은 n-타입 전하 생성층(전자 생성층) 및 p-타입 전하 생성층(정공 생성층)을 연결하는 pn 접합체이다. pn 접합체의 n-측은 전자를 생성하고 이를 애노드 방향으로 인접한 층에 주입한다. 유사하게, pn 접합체의 p-측은 정공을 생성하고 이를 캐소드 방향으로 인접한 층에 주입한다.
전하 생성층은 탠덤 디바이스, 예를 들어, 2개의 전극 사이에 2개 이상의 방출층을 포함하는 탠덤 OLED에서 사용된다. 2개의 방출층을 포함하는 탠덤 OLED에서, n-타입 전하 생성층은 애노드 근처에 배열된 제1 발광층에 전자를 제공하는 반면, p-타입 전하 생성층은 제1 발광층과 캐소드 사이에 배열된 제2 발광층에 정공을 제공한다.
정공 생성층은 p-타입 도펀트로 도핑된 유기 매트릭스 물질을 포함할 수 있다. 정공 생성층에 적합한 매트릭스 물질은 정공 주입 및/또는 정공 수송 매트릭스 물질로서 통상적으로 사용되는 물질일 수 있다. 또한, 정공 생성층에 사용되는 p-타입 도펀트는 통상적인 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, p-타입 도펀트는 테트라플루오르-7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 테트라시아노퀴노디메탄의 유도체, 라디알렌 유도체, 요오드, FeCl3, FeF3, 및 SbCl5로 구성된 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 구성된 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 유기 발광 디바이스에 포함된 적어도 하나의 n-타입 전하 생성층은 본원에 정의된 n-타입 서브층이다. 유기 발광 디바이스가 하나 초과의 n-타입 전하 생성층(= n-타입 서브층)을 포함하는 경우, 단지 이러한 n-타입 전하 생성층 중 적어도 하나는 본원에 정의된 바와 같은 것으로 제공된다.
바람직한 구현예에서, n-타입 전하 생성층은 a) 제1 유기 화합물, b) 제2 유기 화합물, 및 c) 0가 금속 도펀트를 포함하고, 여기서 0가 금속 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 3족 전이 금속 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 금속이다. 대안적으로, a) 제1 유기 화합물(제1 유기 화합물은 적어도 하나의 P=X 기를 포함하는 화합물이고, 여기서 X는 O, S 또는 Se로부터 선택됨); b) 제2 유기 화합물(제2 유기 화합물은 적어도 하나의 금속 착화 기, 대안적으로 2개의 금속 착화 기를 포함함) 및 c) 0가 금속 도펀트(0가 금속 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 3족 전이 금속 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 금속임)을 포함한다.
바람직한 구현예에서, n-타입 전하 생성층은, a) 제1 유기 화합물, b) 제2 유기 화합물, 및 c) 0가 금속 도펀트로 구성되고, 여기서 0가 금속 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 3족 전이 금속 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 금속이다. 대안적으로는 a) 제1 유기 화합물(제1 유기 화합물은 적어도 하나의 P=X 기를 포함하는 화합물이고, X는 O, S 또는 Se로부터 선택됨); b) 제2 유기 화합물(제2 유기 화합물은 적어도 하나의 금속 착화 기, 대안적으로 2개의 금속 착화 기를 포함함) 및 c) 0가 금속 도펀트(0가 금속 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 3족 전이 금속 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 금속임)로 구성된다.
바람직한 구현예에서, n-타입 전하 생성층은 제1 유기 화합물 및 제2 유기 화합물을 05:95 내지 50:50, 10:90 내지 50:50, 20:80 내지 50:50 또는 30:70 내지 50:50, 바람직하게는 10:90 내지 50:50, 20:80 내지 50:50 또는 30:70 내지 50:50의 중량% 비로 포함할 수 있다.
바람직한 구현예에서, n-타입 전하 생성층은 제1 유기 화합물 및 제2 유기 화합물을 95:05 내지 50:50, 90:10 내지 50:50, 80:20 내지 50:50 또는 70:30 내지 50:50, 바람직하게는 90:10 내지 50:50, 80:20 내지 50:50 또는 70:30 내지 50:50의 wt.-% 비로 포함할 수 있다.
대안적으로, (적어도 하나 외에) 다른 n-타입 전하 생성층들이 상이하게 형성되는 것이 제공될 수 있다. n-타입 전하 생성층이 본원에 정의된 바와 같은 n-타입 서브층이 아닌 경우, n-타입 전하 생성층은 순수한 n-도펀트, 예를 들어, 전기양성 금속의 층일 수 있거나, n-도펀트로 도핑된 유기 매트릭스 물질로 구성될 수 있다. 한 구현예에서, n-타입 도펀트는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속, 또는 알칼리 토금속 화합물일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm, Eu, Tb, Dy, 및 Yb로 구성된 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 보다 구체적으로, n-타입 도펀트는 Cs, K, Rb, Mg, Na, Ca, Sr, Eu 및 Yb로 구성된 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 전자 생성층에 적합한 매트릭스 물질은 전자 주입 또는 전자 수송층을 위한 매트릭스 물질로서 통상적으로 사용되는 물질일 수 있다. 매트릭스 물질은, 예를 들어, 트리아진 화합물, 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄과 같은 하이드록시퀴놀린 유도체, 벤즈아졸 유도체, 및 실롤 유도체로 구성된 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
한 구현예에서, p-타입 전하 생성층은 하기 화학식 X의 화합물을 포함할 수 있다:
[상기 식에서, 각각의 A1 내지 A6은 수소, 할로겐 원자, 니트릴(-CN), 니트로(-NO2), 설포닐(-SO2R), 설폭사이드(-SOR), 설폰아미드(-SO2NR), 설포네이트(-SO3R), 트리플루오로메틸(-CF3), 에스테르(-COOR), 아미드(-CONHR 또는 -CONRR'), 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지형 C1-C12 알콕시, 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지형 C1-C12 알킬, 치환 또는 비치환된 직쇄 또는 분지쇄 C2-C12 알케닐, 치환 또는 비치환 방향족 또는 비방향족 헤테로고리, 치환 또는 비치환된 아릴, 치환 또는 비치환된 모노- 또는 디-아릴아민, 치환 또는 비치환된 아랄킬아민 등일 수 있다. 여기서, 상기 R 및 R' 각각은 치환 또는 비치환된 C1-C60 알킬, 치환 또는 비치환된 아릴, 또는 치환 또는 비치환된 5- 내지 7-원 헤테로고리 등일 수 있음].
이러한 p-타입 전하 생성층의 예는 CNHAT를 포함하는 층일 수 있다:
정공 생성층은 n-타입 전하 생성층의 상부에 배열될 수 있다.
유기 전자 디바이스를 제조하기 위한 방법과 관련하여, 상기 약술된 대안적인 구현예가 준용될 수 있다. 예를 들어, 전하 생성층은 n-타입 서브층과 p-타입 서브층 사이에 제공된 중간층으로 생성될 수 있다.
유기 발광 다이오드(OLED)
한 양태에 따르면, 본 발명에 따른 OLED는 애노드 전극에 인접하게 배열된 기판의 층 구조를 포함할 수 있고, 애노드 전극은 제1 정공 주입층에 인접하게 배열되고, 제1 정공 주입층은 제1 정공 수송층에 인접하게 배열되고, 제1 정공 수송층은 제1 전자 차단층에 인접하게 배열되고, 제1 전자 차단층은 제1 방출층에 인접하게 배열되고, 제1 방출층은 제1 전자 수송층에 인접하게 배열되고, 제1 전자 수송층은 n-타입 전하 생성층(n-타입 서브층)에 인접하게 배열되고, n-타입 전하 생성층은 정공 생성층(p-타입 서브층)에 인접하게 배열되고, 중간층은 n-타입 서브층과 p-타입 서브층 사이에 제공될 수 있고, 정공 생성층은 제2 정공 수송층에 인접하게 배열되고, 제2 정공 수송층은 제2 전자 차단층에 인접하게 배열되고, 제2 전자 차단층은 제2 방출층에 인접하게 배열되고, 제2 방출층과 캐소드 전극 사이에 선택적 전자 수송층 및/또는 선택적 주입층이 배열된다.
층의 스택은 그 자체로 당 분야에 공지된 기술에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 스택의 하나 이상의 층은 진공 열 증발에 의해 생성될 수 있다.
유기 전자 디바이스를 제조하는 방법과 관련하여, 복수의 층을 증착시키는 것은 p-타입 서브층을 증착시키는 단계를 포함할 수 있고, 증착은 진공에서 풀러렌 화합물의 증발 및 증착을 포함한다. 바람직하게는, 모든 층은 진공에서 증착된다.
본 발명의 세부사항 및 정의
본원에서 언급되는 유기 화합물은 일반적으로 탄소를 함유하는 임의의 화합물이다(카르보네이트, 시아나이드, 이산화탄소, 다이아몬드 등과 같이 일반적으로 무기물로 언급되는 일부 화합물 제외). 본원에서 사용되는 용어 유기 화합물은 또한 유기금속 화합물, 예를 들어, 메탈로센 등과 같은 화합물을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "0가"는 산화 상태 0의 금속, 즉, 특히 전자가 제거되지 않은 금속을 지칭한다. 0가 금속은 0가 원자, 순수 금속, 합금 등의 형태로 존재할 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "3가"는 단일 결합 및 이중 결합을 갖고 고립 전자쌍을 함유하는 질소 원자를 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "금속 착화 기"는 금속 이온과 결합을 형성할 수 있는 기를 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "하이드로카르빌 기"는 탄소 원자를 포함하는 임의의 유기 기, 특히 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알킬과 같은 유기 기, 특히 유기 전자공학에서 통상적인 치환기인 이러한 기를 포함하는 것으로 이해될 것이다.
본원에서 사용되는 용어 "컨쥬게이션된 시스템"은 π- 결합과 σ-결합이 교대하는 시스템 또는 단일 결합과 다중 결합, 즉 이중 결합이 교대로 있는 분자를 지칭하거나, 또는 원자 사이에 π-결합을 갖는 하나 이상의 2원자 구조 단위를 갖는 시스템은 적어도 하나의 고립 전자쌍을 갖는 원자, 전형적으로 2가 O 또는 S 원자로 대체될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "알킬"은 선형 뿐만 아니라 분지형 및 사이클릭 알킬을 포함할 것이다. 예를 들어, C3-알킬은 n-프로필 및 이소-프로필로부터 선택될 수 있다. 마찬가지로, C4-알킬은 n-부틸, sec-부틸 및 t-부틸을 포함한다. 마찬가지로, C6-알킬은 n-헥실 및 사이클로-헥실을 포함한다.
Cn에서 기재된 수 n은 개개의 알킬, 아릴렌, 헤테로아릴렌 또는 아릴 기에서 탄소 원자의 총 수에 관한 것이다.
본원에서 사용되는 용어 "아릴"은 페닐(C6-아릴), 융합 방향족, 예를 들어, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 테트라센 등을 포함할 것이다. 추가로 포함되는 것은 바이페닐 및 올리고- 또는 폴리페닐, 예를 들어, 테르페닐 등이다. 추가로 플루오레닐 등과 같은 임의의 추가의 방향족 탄화수소 치환기가 포함될 것이다. 아릴렌, 헤테로아릴렌은 각각 2개의 추가 모이어티가 부착된 기를 지칭한다.
본원에서 사용되는 용어 "헤테로아릴"은 적어도 하나의 탄소 원자가 바람직하게는 N, O, S, B 또는 Si로부터 선택된 헤테로원자에 의해 치환된 아릴 기를 지칭한다.
용어 "할로겐화된"은 유기 화합물의 하나의 수소 원자가 할로겐 원자로 대체된 유기 화합물을 지칭한다. 용어 "과할로겐화된"은 유기 화합물의 모든 수소 원자가 할로겐 원자로 대체된 유기 화합물을 지칭한다. 용어 "불화된" 및 "과불화된"의 의미는 유사하게 이해되어야 한다.
Cn-헤테로아릴에서 아래 첨자 숫자 n은 단지 헤테로원자의 수를 배제한 탄소 원자의 수를 지칭한다. 이러한 맥락에서, C3 헤테로아릴렌 기는 피라졸, 이미다졸, 옥사졸, 티아졸 등과 같은 3개의 탄소 원자를 포함하는 방향족 화합물인 것이 명백하다.
본 발명과 관련하여, 하나의 층이 2개의 다른 층 사이에 있다는 표현 "사이에"는 하나의 층과 2개의 다른 층 중 하나 사이에 배열될 수 있는 추가 층의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명과 관련하여, 서로 직접 접촉하는 2개의 층과 관련하여 "직접 접촉하는"이라는 표현은 이들 2개의 층 사이에 추가의 층이 배열되지 않음을 의미한다. 다른 층의 상부에 증착된 하나의 층은 이러한 층과 직접 접촉하는 것으로 간주된다.
본 명세서의 맥락에서, 용어 "본질적으로 비발광성" 또는 "비발광성"은 디바이스로부터의 가시광선 방출 스펙트럼에 대한 화합물 또는 층의 기여가 가시광선 방출 스펙트럼에 대해 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만임의 의미한다. 가시광선 방출 스펙트럼은 약 ≥ 380 nm 내지 약 ≤ 780 nm의 파장을 갖는 방출 스펙트럼이다.
본 발명의 유기 발광 디바이스와 관련하여, 실험 부분에서 언급된 화합물이 가장 바람직할 수 있다.
유기 전계발광 디바이스(OLED)는 배면- 또는 전면-발광 디바이스일 수 있다.
또 다른 양태는 적어도 하나의 유기 전계발광 디바이스(OLED)를 포함하는 디바이스에 관한 것이다. 유기 발광 다이오드를 포함하는 디바이스는, 예를 들어, 디스플레이 또는 조명 패널이다.
본 발명에서, 하기 정의된 용어, 이러한 정의는 청구범위 또는 본 명세서의 다른 곳에서 상이한 정의가 제공되지 않는 한 적용되어야 한다.
본 명세서의 맥락에서, 매트릭스 물질과 관련하여 용어 "상이한" 또는 "상이하다"는 매트릭스 물질이 이들의 구조식에서 상이함을 의미한다.
HOMO로도 명명되는 가장 높은 점유 분자 궤도 및 LUMO로도 명명되는 가장 낮은 비점유 분자 궤도의 에너지 수준은 전자 볼트(eV)로 측정된다.
용어 "OLED" 및 "유기 발광 다이오드"는 동시에 사용되며 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 사용되는 용어 "유기 전계발광 디바이스"는 유기 발광 다이오드 뿐만 아니라 유기 발광 트랜지스터(OLET) 둘 모두를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 "중량 퍼센트, "wt.-%", "wt%", "중량 기준 퍼센트(percent by weight)", "중량%(% by weight)" 및 이들의 변형은 조성물, 성분, 물질 또는 제제를 개개의 전자 수송층의 그러한 성분, 물질 또는 제제의 중량을 이의 개개의 전자 수송층의 총 중량으로 나누고 100을 곱한 것으로서 지칭한다. 개개의 전자 수송층 및 전자 주입층의 모든 성분, 물질 및 제제의 총 중량 퍼센트 양은 100 wt.-%를 초과하지 않도록 선택되는 것으로 이해된다.
본원에서 사용되는 "부피 퍼센트", "vol.-%", "부피 기준 백분율", "부피%" 및 이들의 변형은 조성물, 성분, 물질 또는 제제를 개개의 전자 수송층의 그러한 성분, 물질 또는 제제의 부피를 이의 개개의 전자 수송층의 총 부피로 나누고 100을 곱한 것으로서 지칭한다. 캐소드 층의 모든 성분, 물질 및 제제의 총 부피 퍼센트 양은 100 vol.-%를 초과하지 않도록 선택되는 것으로 이해된다.
모든 수치 값은 본원에서 명시적으로 명시되는지 여부에 관계없이 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 가정된다. 본원에서 사용되는 용어 "약"은 발생할 수 있는 수치적 양의 변동을 지칭한다. "약"이라는 용어에 의해 수식되었는지 여부에 관계없이, 청구범위는 양에 대한 등가물을 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an", 및 "the")는 내용이 달리 명백하게 지시하지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다는 점에 유의해야 한다.
용어 "비함유", "함유하지 않음", "포함하지 않음"은 불순물을 배제하지 않는다. 불순물은 본 발명에 의해 달성되는 목적과 관련하여 기술적 효과가 없다.
본 발명의 이러한 및/또는 다른 양태 및 이점은 첨부된 도면과 함께 취해진 하기 예시적인 구현예의 설명으로부터 명백하고 더욱 용이하게 이해될 것이다:
도 1은 탠덤 유기 발광 다이오드 디바이스의 층 스택의 개략도이다.
도 2는 또 다른 탠덤 유기 발광 다이오드 디바이스의 층 스택의 개략도이다.
도 3은 추가의 탠덤 유기 발광 다이오드 디바이스의 층 스택의 개략도이다.
이제 본 발명의 예시적인 구현예가 상세히 참조될 것이며, 이의 예는 첨부된 도면에 예시되어 있으며, 여기서 유사한 참조 번호는 전반에 걸쳐 유사한 요소를 지칭한다. 예시적인 구현예는 본 발명의 양태를 설명하기 위해 도면을 참조하여 하기에 기술된다.
본원에서, 제1 요소가 제2 요소 "상에" 형성되거나 배치되는 것으로 언급될 때, 제1 요소는 제2 요소 상에 직접 배치될 수 있거나, 또는 하나 이상의 다른 요소가 그 사이에 배치될 수 있다. 제1 요소가 제2 요소 "상에 직접(directly on)" 형성되거나 배치되는 것으로 언급될 때, 그 사이에 다른 요소는 배치되지 않는다.
도 1에서, 제1 정공 주입층(6), 제1 정공 수송층(7), 및 제1 전자 차단층(8)이 애노드(3)와 제1 방출층(9) 사이에 제공된다. 제1 전자 수송층(10)은 제1 방출층(9)과 전하 생성층(5)(n-타입 서브층(5a) 및 p-타입 서브층(5b)) 사이에 제공된다. 제2 정공 주입층(11), 제2 정공 수송층(12), 및 제2 전자 차단층(13)은 전하 생성층(5)과 제2 방출층(14) 사이에 제공된다. 제2 전자 수송층(15)은 제2 방출층(14)과 캐소드(4) 사이에 제공된다.
도 2는 또 다른 탠덤 OLED의 개략도를 나타낸다. 또한, 기판(2) 상에 제공된 층(1)의 스택은 n-타입 서브층(5a)과 p-타입 서브층(5b) 사이에 중간층(16)을 포함한다.
도 3은 추가의 탠덤 OLED의 개략도를 나타낸다. 기판(2) 상에 제공된 층(1)의 스택에서, 전하 생성층(5)의 n-타입 서브층(5a)은 제1 n-타입 서브층(5a1) 및 제2 n-타입 서브층(5a2)을 포함한다. 대안적인 구현예(도시되지 않음)에서, 도 5의 탠덤 OLED의 전하 생성층(5)은 중간층(16)을 포함할 수 있다.
이하, 하기 실시예를 참조하여 본 발명의 하나 이상의 예시적인 구현예가 상세히 기재될 것이다. 그러나, 이러한 실시예는 본 발명의 하나 이상의 예시적인 구현예의 목적 및 범위를 제한하려는 것은 아니다.
쌍극자 모멘트(Dipole moment)
N 원자를 함유하는 분자의 쌍극자 모멘트 는 하기 수학식으로 제공된다:
[상기 식에서, 및 는 분자에서 원자 i의 부분 전하 및 위치임].
쌍극자 모멘트는 반-경험적 분자 궤도법에 의해 결정된다.
분자 구조의 기하학적 구조는 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5(TURBOMOLE GmbH, Litzenhardtstrasse 19, 76135 Karlsruhe, Germany)에서 구현되는 바와 같이 기상(gas phase)에서 6-31G* 기본 설정으로 하이브리드 작용성 B3LYP를 사용하여 최적화된다. 하나 초과의 입체형태가 실행 가능한 경우, 분자의 결합 길이를 결정하기 위해 가장 낮은 총 에너지를 갖는 입체형태가 선택된다.
계산된 HOMO 및 LUMO
HOMO 및 LUMO는 프로그램 패키지 TURBOMOLE V6.5(TURBOMOLE GmbH, Litzenhardtstrasse 19, 76135 Karlsruhe, Germany)로 계산된다. 분자 구조의 최적화된 기하학적 구조 및 HOMO 및 LUMO 에너지 수준은 기상에서 6-31G* 기본 설정으로 하이브리드 함수 B3LYP를 적용함으로써 결정된다. 하나 초과의 입체형태가 실행 가능한 경우, 가장 낮은 총 에너지를 갖는 입체형태가 선택된다.
융점
융점(mp)은 상기 TGA-DSC 측정의 DSC 곡선으로부터 또는 별도의 DSC 측정으로부터 얻은 피크 온도로 결정된다(Mettler Toledo DSC822e, 순수 질소 흐름 하에서 가열 레이트 10 K/min로 샘플을 실온에서 완전히 녹을 때까지 가열함. 4 내지 6 mg의 양의 샘플을 뚜껑이 있는 40 μL Mettler Toledo 알루미늄 팬에 넣고, <1 mm의 구멍을 뚜껑에 피어싱함).
유리 전이 온도
유리 전이 온도(Tg)는 2010년 3월에 공개된 DIN EN ISO 11357에 기재된 바와 같이 Mettler Toledo DSC 822e 시차 주사 열량계에서 분당 10 K의 가열 레이트를 사용하여 질소 하에 측정된다.
레이트 개시 온도(Rate onset temperature)
레이트 개시 온도(TRO)는 100 mg의 화합물을 VTE 공급원에 로딩함으로써 결정된다. VTE 공급원으로서, 유기 물질에 대한 포인트 소스(point source)는 Kurt J. Lesker Company(www.lesker.com) 또는 CreaPhys GmbH(http://www.creaphys.com)에 의해 공급되는 바와 같이 사용될 수 있다. VTE 공급원은 10-5 mbar 미만의 압력에서 15 K/분의 일정한 레이트로 가열되고 공급원 내부의 온도는 열전대로 측정된다. 화합물의 증발은 검출기의 석영 결정 상의 화합물의 증착을 검출하는 QCM 검출기로 검출된다. 석영 결정 상의 증착 레이트는 초당 옹스트롬으로 측정된다. 레이트 개시 온도를 결정하기 위해, 증착 레이트는 VTE 공급원 온도에 대해 플롯팅된다. 레이트 개시 온도는 QCM 검출기에서 눈에 띄는 증착이 일어나는 온도이다. 정확한 결과를 위해, VTE 공급원은 3회 가열 및 냉각되고, 제2 및 제3 실행의 결과만이 레이트 개시 온도를 결정하는 데 사용된다.
유기 화합물의 증발 레이트에 대한 우수한 제어를 달성하기 위해, 레이트 개시 온도는 200℃ 내지 255℃의 범위일 수 있다. 레이트 개시 온도가 200℃ 미만인 경우, 증발이 너무 빨라서 제어하기 어려울 수 있다. 레이트 개시 온도가 255℃ 초과인 경우, 증발 레이트가 너무 낮아서 택트 시간(tact time)이 짧아질 수 있고, 상승된 온도에서 장기간 노출로 인해 VTE 공급원에서 유기 화합물의 분해가 발생할 수 있다.
레이트 개시 온도는 화합물의 휘발성의 간접적인 척도이다. 레이트 개시 온도가 높을수록 화합물의 휘발성은 낮아진다.
환원 전위
환원 전위는 실온에서 전위차 디바이스 Metrohm PGSTAT30 및 소프트웨어 Metrohm Autolab GPES를 사용하는 순환 전압전류법에 의해 결정된다. 특정 화합물에 주어진 레독스 전위를, 아르곤 분위기 하에, 백금 작업 전극들 사이 0.1M 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트 지지 전해질을 사용하여, 그리고 염화은으로 덮이고 측정되는 용액에 직접 침지된 와이어로 구성된, Ag/AgCl 유사-표준 전극(Metrohm Silver 막대 전극)을 사용하여, 시험 물질의 아르곤 탈기된 건조 0.1M THF 용액에서 스캔 레이트 100 mV/s로 측정하였다. 작업 전극에 설정된 전위의 가장 넓은 범위에서 첫 번째 실행을 수행하고, 이후 범위는 후속 실행 내에서 적절하게 조정하였다. 표준으로서 페로센(0.1M 농도)을 첨가하여 최종 3회의 실행을 수행하였다. 표준 Fc+/Fc 산화환원 커플에 대해 관찰된 캐소드 및 애노드 전위의 평균을 뺀 후, 연구 화합물의 캐소드 및 애노드 피크에 상응하는 전위의 평균은 상기 보고된 값을 최종적으로 제공하였다. 모든 연구된 화합물 뿐만 아니라 보고된 비교 화합물은 잘 정의된 가역적 전기화학적 거동을 나타내었다.
OLED 성능의 측정
OLED 디바이스의 성능을 평가하기 위해, 전류 효율이 20℃에서 측정된다. 전류-전압 특성은 V 단위의 전압을 소싱(sourcing)하고 시험 중인 디바이스를 통해 흐르는 전류를 mA 단위로 측정함으로써 Keithley 2635 소스 측정 유닛을 사용하여 결정된다. 디바이스에 인가된 전압은 0 V 내지 10 V의 범위에서 0.1 V 스텝으로 변화한다. 마찬가지로, 휘도-전압 특성 및 CIE 좌표는 각각의 전압 값에 대해 Instrument Systems CAS-140CT 어레이 분광계(Deutsche Akkreditierungsstelle(DAkkS)에 의해 보정됨)를 사용하여 cd/㎡로 휘도를 측정함으로써 결정된다. 10 mA/㎠에서의 cd/A 효율은 휘도-전압 및 전류-전압 특성을 각각 보간(interpolating)함으로써 결정된다.
적용 가능한 경우, 디바이스의 수명 LT는 Keithley 2400 소스미터를 사용하여 주변 조건(20℃) 및 30 mA/㎠에서 측정될 수 있고, 시간 단위로 기록될 수 있다.
디바이스의 밝기는 보정된 포토 다이오드를 사용하여 측정된다. 수명 LT는 디바이스의 밝기가 초기 값의 97%로 감소될 때까지의 시간으로 정의된다.
전압 안정성
OLED는 정전류 회로에 의해 구동된다. 이러한 회로는 주어진 전압 범위에 걸쳐 일정한 전류를 공급할 수 있다. 전압 범위가 넓을수록 이러한 디바이스의 전력 손실은 더 커진다. 따라서, 구동시 구동 전압의 변화를 최소화할 필요가 있다.
OLED의 구동 전압은 온도 의존적이다. 따라서, 전압 안정성은 열평형에서 판단될 필요가 있다. 1시간의 구동 후에 열 평형에 도달한다.
전압 안정성은 정전류 밀도에서 50시간 구동 후와 1시간 구동 후 구동 전압의 차이로 측정된다. 여기서, 30 mA/㎠의 전류 밀도가 사용된다. 측정은 실온에서 수행된다.
일반적인 합성 절차
플라스크를 질소로 플러싱하고, 둘 모두의 출발 물질을 1:1 또는 유사한 비로 충전하였다. 유기 용매를 첨가하고 혼합물을 탈기시켰다. 제2 플라스크에 염기 및 물로 충전하고 또한 탈기시켰다. 수성 염기를 질소 하에 출발 물질에 첨가하고, 촉매의 첨가에 의해 반응을 개시하였다. TLC가 완전한 전환을 나타낼 때까지 반응 혼합물을 주어진 온도로 가열하였다. 이어서, 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 생성물을 표에 제공된 방법에 따라 정제하였다. 정제에 따라 수득된 각각의 고체 분획을 오븐에서 감압 하에 건조시켰다. 새로운 화합물에 대한 유도체, 합성 세부사항 및 수율은 표 1에 보고되어 있다.
실험 부분 전반에 걸쳐 사용된 화학 물질 및 방법에 대한 머리문자 및 약어
CAS Chemical Abstract Service 등록 번호
DCM 디클로로메탄
EtOH 에탄올
Hex. n-헥산
MeOH 메탄올
THF 테트라하이드로푸란
VTE 진공 열 증발
LC/MS 액체 크로마토그래피/질량 분석
표 1
화학식 (II)의 예시적인 화합물의 제조
2,4-디페닐-6-(1-(3',4',5'-트리페닐-[1,1':2',1''-테르페닐]-3-일)나프탈렌-2-일)-1,3,5-트리아진(G23)
3-구 둥근바닥 플라스크를 질소로 플러싱하고, 2-(1-브로모나프탈렌-2-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(CAS 1642848-97-2, 1 eq, 15.0 g), 4,4,5,5-테트라메틸-2-(3',4',5'-트리페닐-[1,1':2',1''-테르페닐]-3-일)-1,3,2-디옥사보롤란 (CAS 872118-08-6, 1 eq, 20 g), [1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센]디클로로팔라듐(II) (CAS 72287-26-4, 0.02 eq, 0.50 g), 탄산칼륨(CAS 584-08-7, 2 eq, 9.44 g)을 충전하였다. 170 ml의 디옥산 및 34 ml의 물의 탈기된 혼합물을 첨가하였다. 반응을 질소 대기 하에 55℃에서 밤새 진행시켰다. 다음날, 진한 황색 현탁액이 형성되었다. 반응 혼합물을 냉각시키고, 침전물을 여과하고, 메탄올 및 물로 세척하고, 저압에서 건조시켰다. 미가공 생성물을 승온에서 300 ml의 클로로벤젠에 용해시키고 실리카 패드를 통해 고온 여과하였다. 용매를 약 200 mL의 용액의 잔류 부피로 회전 증발시키고, 형성된 침전물을 여과하였다. 담황색 결정질 분말을 수득하였다. 수율: 22.5 g(81%).
2,4-디페닐-6-(1-(3-(3,5,6-트리페닐피라진-2-일)페닐)나프탈렌-2-일)-1,3,5-트리아진 (G24)
3-구 둥근바닥 플라스크를 질소로 플러싱하고, 2-(1-브로모나프탈렌-2-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(CAS 1642848-97-2, 1 eq, 15.0 g), 2,3,5-트리페닐-6-(3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐)피라진 (CAS 2396743-64-7, 1 eq, 18.34 g), [1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센]디클로로팔라듐(II) (CAS 72287-26-4, 0.02 eq, 0.5 g), 탄산칼륨(CAS 584-08-7, 2 eq, 9.44 g)을 충전하였다. 170 mL 디옥산 및 34 mL 물의 탈기된 혼합물을 첨가하였다. 반응을 질소 대기 하에 55℃에서 밤새 진행시켰다. 이후, 반응 혼합물을 냉각시키고 클로로포름으로 추출하고, 추출물을 물로 세척하고 실리카 패드를 통해 여과하였다. 용매를 증발시키고 생성물을 클로로벤젠으로부터 재결정화하였다. 담황색 분말. 수율: 14.94 g(59%).
2,4-디페닐-6-(1-(3',4',5'-트리페닐-[1,1':2',1''-테르페닐]-4-일)나프탈렌-2-일)-1,3,5-트리아진(G25)
3-구 둥근바닥 플라스크를 질소로 플러싱하고, 4,4,5,5-테트라메틸-2-(3',4',5'-트리페닐-[1,1':2',1'')-테르페닐]-4-일)-1,3,2-디옥사보롤란 (CAS 2122311-15-1, 1 eq, 25.0 g), 2-(1-브로모나프탈렌-2-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(CAS 1642848-97-2, 1 eq, 18.75 g), [1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센]디클로로팔라듐(II) (CAS 72287-26-4, 0.02 eq, 0.63 g), 탄산칼륨(CAS 584-08-7, 2 eq, 11.8 g)을 충전하였다. 214 mL 디옥산 및 43 mL 물의 탈기된 혼합물을 첨가하였다. 반응을 질소 대기 하에 55℃에서 밤새 진행시켰다. 진한 황색 현탁액이 형성되었고, 반응 혼합물을 냉각시키고; 침전물을 여과하고 물 및 메탄올로 세척하였다. 미가공 생성물을 승온에서 500 mL 클로로벤젠에 용해시키고 실리카 패드를 통해 고온 여과하였다. 용매를 증발시키고 생성물을 6:4 부피비의 톨루엔/클로로벤젠 혼합물 240 mL로부터 재결정화하였다. 백색 결정질 고체를 수득하였다. 수율: 25.41 g(73%).
2-(1-(3',5'-디페닐-[1,1':4',1''-테르페닐]-4-일)나프탈렌-2-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(G26)
3-구 둥근바닥 플라스크를 질소로 플러싱하고, 2-(1-브로모나프탈렌-2-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(CAS 1642848-97-2, 1 eq, 20.0 g), 2-(3',5'-디페닐-[1,1':4',1''-테르페닐]-4-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란(CAS 2358709-40-5, 1.05 eq, 24.36 g), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (CAS 14221-01-3, 0.02 eq, 1.05 g) 및 탄산칼륨(CAS 584-08-7, 2 eq, 12.6 g)을 충전하였다. 280 mL THF 및 46 mL 물의 탈기된 혼합물을 첨가하였다. 반응을 질소 대기 하에 55℃에서 밤새 진행시켰다. 진한 오렌지색 현탁액이 형성되었다. 반응 혼합물을 냉각시키고; 침전물을 여과하고 물 및 메탄올로 세척하였다. 미가공 생성물을 승온에서 1300 mL 클로로벤젠에 용해시키고 실리카 패드를 통해 고온 여과하였다. 용액을 증발시키고, 생성물을 클로로벤젠으로부터 재결정화하여 백색 분말로서 수득하였다. 수율: 11.32 g(46%).
2,4-디페닐-6-(4-(3',4',5'-트리페닐-[1,1':2',1''-테르페닐]-3-일)나프탈렌-1-일)-1,3,5-트리아진(G27)
3-구 둥근바닥 플라스크를 질소로 플러싱하고, 2-(4-브로모나프탈렌-1-일)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진(CAS 1800228-86-7, 1 eq, 20.0 g), 4,4,5,5-테트라메틸-2-(3',4',5'-트리페닐-[1,1':2',1''-테르페닐]-3-일)-1,3,2-디옥사보롤란 (CAS 872118-08-6, 1.05 eq, 28.0 g), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) (CAS 14221-01-3, 0.02 eq. 1.06 g), 탄산칼륨(CAS 584-08-7, 2 eq, 12.62 g)을 충전하였다. 340 mL THF 및 47 mL 물의 탈기된 혼합물을 첨가하였다. 반응을 질소 분위기 하에 60℃에서 밤새 진행시켰다. 이후, 반응 혼합물을 냉각시키고 디클로로메탄으로 추출하였다. 유기 상을 실리카 패드를 통해 여과하고, 용매를 증발시키고, 미가공 생성물을 부피비 2:1의 이소프로판올/사이클로헥산의 혼합물로부터 재결정화하여 백색 분말로서 수득하였다. 수율: 18.5 g(50%).
디바이스 실험
청색 탠덤 OLED
표 2a는 모델 디바이스를 개략적으로 설명한다.
표 2a
F1은
CAS 1242056-42-3이다.
F2는
CAS 1464822-27-2이다.
F3은
CAS 1607480-22-7이다.
F4는
CAS 1955543-57-3이다.
F5는
CAS 721969-94-4이다.
PD1은
CAS 1224447-88-4이다.
H09는 에미터 호스트이고 BD200은 청색 형광 에미터 도펀트이며, 둘 모두 한국 SFC로부터 상업적으로 입수 가능하다.
디바이스 실험의 결과는 표 2b에 제공된다
표 2b
n-CGL 매트릭스로서 F5를 포함하는 최신 디바이스와 비교해 보면, 본 발명의 디바이스는, 작동 전압(U)의 실질적인 손상 및/또는 상대 전류 효율(CEff/CIEy)의 실질적인 손상 없이, ETL1에 대해 광범위한 여러 매트릭스 물질에 걸쳐 향상된 전압 안정성을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
전술한 설명 및 종속항에 개시된 특징은 개별적으로 및 이들의 임의의 조합 둘 모두에서, 독립항에서 이루어진 개시의 양태를 이의 다양한 형태로 실현하기 위해 중요할 수 있다.

Claims (15)

  1. 애노드, 캐소드, 제1 방출층, 제2 방출층, 전하 생성층 및 제1 전자 수송층을 포함하는 유기 발광 디바이스로서,
    - 상기 전하 생성층은 상기 제1 방출층과 상기 제2 방출층 사이에 배열되고;
    - 상기 전하 생성층은 n-도핑된 서브층을 포함하고;
    - 상기 n-도핑된 서브층은 금속 및 n-도핑된 서브층 매트릭스 물질을 포함하고;
    - 상기 n-도핑된 서브층 매트릭스 물질은,
    - 제1 구조적 모이어티 Ra ― Ra는 포스핀 옥사이드 및 치환 또는 비치환된 피리딘으로 구성된 군으로부터 선택됨 ―, 및
    - 제2 구조적 모이어티 Rb ― Rb는 이의 하나의 고리에 2개의 질소 원자를 포함하는 헤테로아릴 기임 ―를 포함하고;
    - 상기 제1 전자 수송층은 n-도핑된 서브층에 인접하게 배열되고 이와 직접 접촉하고;
    - 상기 제1 전자 수송층은 비발광성(non-emissive)이며;
    - 상기 제1 전자 수송층은 제1 전자 수송층 매트릭스 물질로 구성되고;
    - 상기 제1 전자 수송층 매트릭스 물질은 n-도펀트를 포함하지 않고;
    - 상기 제1 전자 수송층 매트릭스 물질은 상기 n-도핑된 서브층 매트릭스 물질을 포함하지 않는, 유기 발광 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 포스핀 옥사이드가 디알킬포스핀 옥사이드인, 유기 발광 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 하나의 고리에 2개의 질소 원자를 포함하는 헤테로아릴 기가 디아진, 디아졸, 벤즈이미다졸, 이미다조피리딘, 퀴나졸린 및 퀴녹살린으로 구성된 군으로부터 선택되는, 유기 발광 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, n-도핑된 서브층 매트릭스 물질이 제3 구조적 모이어티 Rc를 포함하고, Rc가 C6 내지 C60 아릴 또는 C2 내지 C42 헤테로아릴로부터 선택되는, 유기 발광 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, Rc가,
    - C6 내지 C60이고, 2 내지 6개의 축합 방향족 고리를 포함하거나;
    - C2 내지 C42 헤테로아릴이고, 하기 화학식 (IIb)로 표시되는, 유기 발광 디바이스:

    [상기 식에서, R6 내지 R9는 H, C6 내지 C12 아릴 및 C4 내지 C10 헤테로아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택됨].
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, Rc가 안트라센, 페난트렌, 피렌 및 하기 화학식 (IIb)의 기로 구성된 군으로부터 선택된 기를 포함하는, 유기 발광 디바이스:

    [상기 식에서, R6 내지 R9는 페닐임].
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, n-도핑된 서브층 매트릭스 물질이 n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물을 포함하고, 상기 n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물이 Ra, Rb 및, 존재하는 경우, Rc를 포함하는, 유기 발광 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물이 하기 화학식 (III) 또는 화학식 (IV)로 표시되는, 유기 발광 디바이스:
    - Ra-Rb-Rc (III);
    - Ra-Rc-Rb (IV).
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, n-도핑된 서브층 매트릭스 화합물이 하기 구조식 E1 내지 E3으로부터 선택되는, 유기 발광 디바이스:
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전자 수송층 매트릭스 물질이,
    (i) 화학식 (I)
    (Ar1-Ac)a-Xb (I);
    [상기 식에서,
    - a 및 b는 독립적으로 1 또는 2이고;
    - c는 독립적으로 0 또는 1이고;
    - Ar1은 C6 내지 C60 아릴 또는 C2 내지 C42 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고,
    - 여기서, 각각의 Ar1은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C11 헤테로아릴, 및 C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 또는 PY(R10)2으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 1 또는 2개의 치환기로 치환될 수 있으며, 여기서 Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고;
    - 여기서, Ar1 상의 각각의 C6 내지 C12 아릴 치환기 및 Ar1 상의 각각의 C3 내지 C11 헤테로아릴 치환기는 C1 내지 C4 알킬 또는 할로겐으로 치환될 수 있고;
    - A는 C6 내지 C30 아릴로부터 독립적으로 선택되고,
    - 여기서 각각의 A는 C6 내지 C12 아릴 및 C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 또는 PY(R10)2으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 1 또는 2개의 치환기로 치환될 수 있으며, 여기서, Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 또는 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고;
    - 여기서 A 상의 각각의 C6 내지 C12 아릴 치환기는 C1 내지 C4 알킬 또는 할로겐으로 치환될 수 있고;
    - X는 C2 내지 C42 헤테로아릴 및 C6 내지 C60 아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택되고,
    - 여기서 각각의 X는 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C11 헤테로아릴, 및 C1 내지 C6 알킬, D, C1 내지 C6 알콕시, C3 내지 C6 분지형 알킬, C3 내지 C6 사이클릭 알킬, C3 내지 C6 분지형 알콕시, C3 내지 C6 사이클릭 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시, 할로겐, CN 또는 PY(R10)2으로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 1 또는 2개의 치환기로 치환될 수 있으며, 여기서 Y는 O, S 또는 Se로부터 선택되고, 바람직하게는 O이고, R10은 부분적으로 또는 과불화된 C6 내지 C12 아릴, C3 내지 C12 헤테로아릴, C1 내지 C6 알킬, C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과불화된 C1 내지 C6 알콕시, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알킬, 부분적으로 또는 과중수소화된 C1 내지 C6 알콕시로부터 독립적으로 선택되고;
    - 여기서, X 상의 각각의 C6 내지 C12 아릴 치환기 및 X 상의 각각의 C3 내지 C11 헤테로아릴 치환기는 C1 내지 C4 알킬 또는 할로겐으로 치환될 수 있음],
    및/또는
    (ii) 화학식 (II)
    E-A1-A2-A3 (II),
    [상기 화학식 (II)에서
    - E는 디아진 기를 포함하는 치환 또는 비치환된 C4-C70 헤테로아릴, 트리아진 기를 포함하는 치환 또는 비치환된 C3-C70 헤테로아릴, 적어도 2개의 축합 벤젠 고리를 포함하는 C10-C70 아릴, 및 적어도 2개의 축합 방향족 고리를 포함하는 C4-C70 헤테로아릴로 구성된 군으로부터 선택되고;
    - 여기서 E가 디아진 기를 포함하는 치환 또는 비치환된 C4-C70 헤테로아릴인 경우, E는 A1과 디아진 기 사이의 직접 결합을 통해 A1에 결합되고;
    - 여기서 E가 트리아진 기를 포함하는 치환 또는 비치환된 C4-C70 헤테로아릴인 경우, E는 A1과 트리아진 기 사이의 직접 결합을 통해 A1에 결합되고;
    - 여기서 E가 적어도 2개의 축합 벤젠 고리를 포함하는 C10-C70 아릴인 경우, E는 A1과 축합 벤젠 고리 중 하나 사이의 직접 결합을 통해 A1에 결합되고;
    - 여기서 E가 적어도 2개의 축합 방향족 고리를 포함하는 C4-C70 헤테로아릴인 경우, E는 A1과 축합 방향족 고리 중 하나 사이의 직접 결합을 통해 A1에 결합되고;
    - A1은 2 또는 3개의 축합 고리를 포함하는 치환 또는 비치환된 C10-C70 아릴렌 및 2 또는 3개의 축합 고리를 포함하는 치환 또는 비치환된 C2-C70 헤테로아릴렌으로 구성된 군으로부터 선택되고; 여기서 A1은 축합 고리 중 하나와 E 사이의 직접 결합을 통해 E에 결합되고; A1은 축합 고리 중 하나와 A2 사이의 직접 결합을 통해 A2에 결합되고;
    - A2는 치환 또는 비치환된 카르보사이클릭 방향족 고리, 치환 또는 비치환된 헤테로사이클릭 방향족 고리, 치환 또는 비치환된 축합 바이사이클릭 방향족 시스템 및 치환 또는 비치환된 축합 바이사이클릭 헤테로방향족 시스템으로 구성된 군으로부터 선택되고; 여기서 A2는 방향족 또는 헤테로방향족 고리 중 하나와 A3 사이의 직접 결합을 통해 A3에 결합되고;
    - A3은 모노사이클릭 아릴 및 모노사이클릭 헤테로아릴로 구성된 군으로부터 선택되고, 여기서 A3은 치환 또는 비치환된 C6-C18 아릴 및 C2-C18 헤테로아릴로 구성된 군으로부터 독립적으로 선택된 적어도 3개의 기로 치환됨]
    의 제1 전자 수송층 매트릭스 화합물을 포함하는, 유기 발광 디바이스.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전자 수송층 매트릭스 화합물이 하기 구조식 G1 내지 G28로부터 선택되는, 유기 발광 디바이스:





  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전자 수송층 매트릭스 물질이 제1 전자 수송층 매트릭스 화합물 및 제2 전자 수송층 매트릭스 화합물을 포함하는, 유기 발광 디바이스.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 금속이 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 주기율표의 제3 주기의 전이 금속, 및 희토류 금속으로부터 선택되는, 유기 발광 디바이스.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 유기 발광 디바이스를 포함하는 디스플레이 디바이스.
  15. 하기 E2, G2 내지 G5, G7, 및 G9 내지 G11로부터 선택된 화학식을 갖는 화합물:



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