(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024077010
(43)【公開日】2024-06-06
(54)【発明の名称】有機金属化合物及び複数種のホスト材料を含む有機発光素子
(51)【国際特許分類】
H10K 50/12 20230101AFI20240530BHJP
H10K 85/30 20230101ALI20240530BHJP
H10K 85/60 20230101ALI20240530BHJP
H10K 59/35 20230101ALI20240530BHJP
H10K 50/13 20230101ALI20240530BHJP
H10K 59/12 20230101ALI20240530BHJP
H10K 59/17 20230101ALI20240530BHJP
C09K 11/06 20060101ALI20240530BHJP
H10K 101/10 20230101ALN20240530BHJP
【FI】
H10K50/12
H10K85/30
H10K85/60
H10K59/35
H10K50/13
H10K59/12
H10K59/17
C09K11/06 660
C09K11/06 690
H10K101:10
【審査請求】有
【請求項の数】18
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023199503
(22)【出願日】2023-11-24
(31)【優先権主張番号】10-2022-0160623
(32)【優先日】2022-11-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】501426046
【氏名又は名称】エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ソン, インボム
(72)【発明者】
【氏名】キム, ドハン
(72)【発明者】
【氏名】パク, ソンジン
(72)【発明者】
【氏名】ムン, ジェミン
(72)【発明者】
【氏名】カン, ソグ
(72)【発明者】
【氏名】キム, ビョンゴル
【テーマコード(参考)】
3K107
【Fターム(参考)】
3K107AA01
3K107BB01
3K107BB02
3K107CC04
3K107CC06
3K107CC12
3K107CC22
3K107DD53
3K107DD59
3K107DD64
3K107DD67
3K107DD68
3K107DD69
3K107DD71
3K107DD74
3K107DD78
3K107EE02
3K107EE03
(57)【要約】 (修正有)
【解決手段】本発明は、下記式で表される有機金属化合物を含むドーパント物質と、それぞれ特定の構造を有する二つの化合物と、を含むホスト物質を含む発光層、を含む有機発光素子。
【効果】本発明による有機発光素子は、発光効率及び寿命などが向上した優れた特性を奏することができる。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
exigua
第1電極;
前記第1電極と向かい合う第2電極;並びに
前記第1電極と第2電極との間に配置される有機層
を含む有機発光素子であって、
前記有機層は、発光層を含み、前記発光層は、ドーパント物質及びホスト物質を含み、
前記ドーパント物質は、下記の化1で表される有機金属化合物を含み、
前記ホスト物質は、下記の化2で表される化合物及び下記の化3で表される化合物を含む、有機発光素子。
【化1】
上記化1において、
Mは、中心配位金属であって、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、レニウム(Re)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、及び金(Au)からなる群から選択される1つであり;
Rは、X
1及びX
2に連結して形成された融合環(fused ring)の構造であり、X
1及びX
2は、それぞれ炭素であり;
R
1及びR
2は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択される1つであり;
任意選択的に、R
1及びR
2が共にC5-C6の炭素環、C3-C6のヘテロ環(heterocylclic ring)またはC5-C10のアリールアルキル基を形成することができ;
Yは、BR
3、CR
3R
4、C=O、CNR
3、SiR
3R
4、NR
3、PR
3、AsR
3、SbR
3、P(O)R
3、P(S)R
3、P(Se)R
3、As(O)R
3、As(S)R
3、As(Se)R
3、Sb(O)R
3、Sb(S)R
3、Sb(Se)R
3、O、S、Se、Te、SO、SO
2、SeO、SeO
2、TeO、及びTeO
2からなる群から選択される1つであり;
R
3及びR
4は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択される1つであり;
X
3~X
6は、それぞれ独立してCR
5及びNのうちから選択される1つであり;
X
3~X
6の隣接する置換基は、任意選択的に、互いに融合して環を形成することができ、前記環は、C5-C6の炭素環(carbon ring)又はC3-C6のヘテロ環(heterocylclic ring)であり;
X
7~X
10は、それぞれ独立してCR
6及びNのうちから選択される1つであり;
R
5及びR
6は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択される1つであり;
は、二座配位子(bidentate ligand)であり;
mは、1、2又は3の定数、nは、0、1又は2の定数、m+nは、金属Mの酸化数であり;
【化2】
上記化2において、
Arは、それぞれ独立してベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、フルオレン、スピロビフルオレン、ジベンゾフラン、及びジベンゾチオフェンからなる群から誘導される置換又は非置換された芳香族環基であり;
Ar
1及びAr
2は、それぞれ独立して置換又は非置換されたC6-C60のアリール基、又は置換又は非置換されたC3-C60のヘテロアリール基であり;
R
7は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択される1つであり;
oは、0、1、2又は3の定数、pは、それぞれ独立して0、1、2、3又は4の定数、qは、0、1又は2の定数、rは、0又は1の定数であり;
リンカーLは、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、及び置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基からなる群から選択される1つであり;
【化3】
上記化3において、
A環は、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基であり;
X
11及びX
12は、それぞれ独立してN又はCR’であり;
L
1は、単一結合、置換又は非置換されたC6-C30のアリレン基、置換又は非置換されたC2-C30のヘテロアリレン基、及び置換又は非置換されたC3-C30のシクロアルキレン基からなる群から選択される1つであり;
Ar
3は、水素、重水素、ハロゲン、置換又は非置換されたC1-C30のアルキル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC2-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C30のシリルアルキル基、及び置換又は非置換されたC6-C30のシリルアリール基からなる群から選択される1つであり;
前記Ar
3であるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、シリルアルキル基、又はシリルアリール基の水素のうち1つ以上は、任意選択的に、重水素及びハロゲン原子のうち1つ以上に置換され;
Zは、下記の構造からなる群から選択される1つであり;
Wは、O、S、NR
17、CR
17R
18、及びSiR
17R
18からなる群から選択される1つであり;
R
8~R
18及びR’は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択される1つであり;
a、c、e、及びiは、それぞれ独立して1、2、3又は4の定数であり、b、d、gは、それぞれ独立して1、2又は3の定数であり、fは、1、2、3、4、5又は6の定数であり、hは、1、2、3、4又は5の定数である。
【請求項2】
上記化1のnは、2である、請求項1に記載の有機発光素子。
【請求項3】
上記化1のYは、O、S及びCR3R4からなる群から選択される1つである、請求項1に記載の有機発光素子。
【請求項4】
上記化1で表される有機金属化合物は、下記の化合物RD-1~化合物RD-20からなる群から選択される1つである、請求項1に記載の有機発光素子。
【請求項5】
上記化2において、Ar1及びAr2は、それぞれ独立してベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、フルオレン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、及びスピロビフルオレンからなる群から誘導された1つであり、前記Ar1及びAr2のそれぞれの水素のうち1つ以上は、任意選択的に、重水素、ハロゲン原子、C1-C10のアルキル基、シアノ基、及びシリル基からなる群から選択される1つ以上に置換される、請求項1に記載の有機発光素子。
【請求項6】
上記化2で表される化合物は、下記の化合物RHH-1~化合物RHH-20からなる群から選択される1つである、請求項1に記載の有機発光素子。
及び
。
【請求項7】
上記化3におけるX11及びX12は、それぞれNである、請求項1に記載の有機発光素子。
【請求項8】
上記化3で表される化合物は、下記の化合物REH-1~化合物REH-20からなる群から選択される1つである、請求項1に記載の有機発光素子。
【請求項9】
前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層からなる群から選択されるいずれか1つ以上をさらに含むものである、請求項1に記載の有機発光素子。
【請求項10】
第1電極;
前記第1電極と向かい合う第2電極;並びに
前記第1電極と第2電極との間に位置する第1発光部及び第2発光部
を含む有機発光素子であって、
前記第1発光部及び第2発光部は、それぞれ1つ以上の発光層を含み、
前記発光層のうち少なくとも1つは、赤色燐光発光層であり、
前記赤色燐光発光層は、ドーパント物質及びホスト物質を含み、
前記ドーパント物質は、下記の化1で表される有機金属化合物を含み、
前記ホスト物質は、下記の化2で表される化合物及び下記の化3で表される化合物を含む、有機発光素子。
【化1】
上記化1において、
Mは、中心配位金属であって、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、レニウム(Re)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、及び金(Au)からなる群から選択される1つであり;
Rは、X
1及びX
2に連結して形成された融合環(fused ring)の構造であり、X
1及びX
2は、それぞれ炭素であり;
R
1及びR
2は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択される1つであり;
任意選択的に、R
1及びR
2が共にC5-C6の炭素環、C3-C6のヘテロ環(heterocylclic ring)またはC5-C10のアリールアルキル基を形成することができ;
Yは、BR
3、CR
3R
4、C=O、CNR
3、SiR
3R
4、NR
3、PR
3、AsR
3、SbR
3、P(O)R
3、P(S)R
3、P(Se)R
3、As(O)R
3、As(S)R
3、As(Se)R
3、Sb(O)R
3、Sb(S)R
3、Sb(Se)R
3、O、S、Se、Te、SO、SO
2、SeO、SeO
2、TeO、及びTeO
2からなる群から選択される1つであり;
R
3及びR
4は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択される1つであり;
X
3~X
6は、それぞれ独立してCR
5及びNのうちから選択される1つであり;
X
3~X
6の隣接する置換基は、任意選択的に、互いに融合して環を形成することができ、前記環は、C5-C6の炭素環(carbon ring)又はC3-C6のヘテロ環(heterocylclic ring)であり;
X
7~X
10は、それぞれ独立してCR
6及びNのうちから選択される1つであり;
R
5及びR
6は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択される1つであり;
は、二座配位子(bidentate ligand)であり;
mは、1、2又は3の定数、nは、0、1又は2の定数、m+nは、金属Mの酸化数であり;
【化2】
上記化2において、
Arは、それぞれ独立してベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、フルオレン、スピロビフルオレン、ジベンゾフラン、及びジベンゾチオフェンからなる群から誘導される置換又は非置換された芳香族環基であり;
Ar
1及びAr
2は、それぞれ独立して置換又は非置換されたC6-C60のアリール基、又は置換又は非置換されたC3-C60のヘテロアリール基であり;
R
7は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択される1つであり;
oは、0、1、2又は3の定数、pは、それぞれ独立して0、1、2、3又は4の定数、qは、0、1又は2の定数、rは、0又は1の定数であり;
リンカーLは、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、及び置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基からなる群から選択される1つであり;
【化3】
上記化3において、
A環は、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基であり;
X
11及びX
12は、それぞれ独立してN又はCR’であり;
L
1は、単一結合、置換又は非置換されたC6-C30のアリレン基、置換又は非置換されたC2-C30のヘテロアリレン基、及び置換又は非置換されたC3-C30のシクロアルキレン基からなる群から選択される1つであり;
Ar
3は、水素、重水素、ハロゲン、置換又は非置換されたC1-C30のアルキル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC2-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C30のシリルアルキル基、及び置換又は非置換されたC6-C30のシリルアリール基からなる群から選択される1つであり;
前記Ar
3であるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、シリルアルキル基、又はシリルアリール基の水素のうち1つ以上は、任意選択的に、重水素及びハロゲン原子のうち1つ以上に置換され;
Zは、下記の構造からなる群から選択される1つであり;
Wは、O、S、NR
17、CR
17R
18、及びSiR
17R
18からなる群から選択される1つであり;
R
8~R
18及びR’は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択される1つであり;
a、c、e、及びiは、それぞれ独立して1、2、3又は4の定数であり、b、d、gは、それぞれ独立して1、2又は3の定数であり、fは、1、2、3、4、5又は6の定数であり、hは、1、2、3、4又は5の定数である。
【請求項11】
上記化1で表される有機金属化合物は、下記の化合物RD-1~化合物RD-20からなる群から選択される1つである、請求項10に記載の有機発光素子。
【請求項12】
上記化2で表される有機金属化合物は、下記の化合物RHH-1~化合物RHH-20からなる群から選択される1つである、請求項10に記載の有機発光素子。
及び
。
【請求項13】
上記化3で表される有機金属化合物は、下記の化合物REH-1~化合物REH-20からなる群から選択される1つである、請求項10に記載の有機発光素子。
【請求項14】
第1電極;
前記第1電極と向かい合う第2電極;並びに
前記第1電極と第2電極との間に位置する第1発光部、第2発光部及び第3発光部
を含む有機発光素子であって、
前記第1発光部、第2発光部及び第3発光部は、それぞれ1つ以上の発光層を含み、
前記発光層のうち少なくとも1つは、赤色燐光発光層であり、
前記赤色燐光発光層は、ドーパント物質及びホスト物質を含み、
前記ドーパント物質は、下記の化1で表される有機金属化合物を含み、
前記ホスト物質は、下記の化2で表される化合物及び下記の化3で表される化合物を含む、有機発光素子。
【化1】
上記化1において、
Mは、中心配位金属であって、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、レニウム(Re)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、及び金(Au)からなる群から選択される1つであり;
Rは、X
1及びX
2に連結して形成された融合環(fused ring)の構造であり、X
1及びX
2は、それぞれ炭素であり;
R
1及びR
2は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択される1つであり;
任意選択的に、R
1及びR
2が共にC5-C6の炭素環、C3-C6のヘテロ環(heterocylclic ring)またはC5-C10のアリールアルキル基を形成することができ;
Yは、BR
3、CR
3R
4、C=O、CNR
3、SiR
3R
4、NR
3、PR
3、AsR
3、SbR
3、P(O)R
3、P(S)R
3、P(Se)R
3、As(O)R
3、As(S)R
3、As(Se)R
3、Sb(O)R
3、Sb(S)R
3、Sb(Se)R
3、O、S、Se、Te、SO、SO
2、SeO、SeO
2、TeO、及びTeO
2からなる群から選択される1つであり;
R
3及びR
4は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択される1つであり;
X
3~X
6は、それぞれ独立してCR
5及びNのうちから選択される1つであり;
X
3~X
6の隣接する置換基は、任意選択的に、互いに融合して環を形成することができ、前記環は、C5-C6の炭素環(carbon ring)又はC3-C6のヘテロ環(heterocylclic ring)であってもよく;
X
7~X
10は、それぞれ独立してCR
6及びNのうちから選択される1つであり;
R
5及びR
6は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択される1つであり;
は、二座配位子(bidentate ligand)であり;
mは、1、2又は3の定数、nは、0、1又は2の定数、m+nは、金属Mの酸化数であり;
【化2】
上記化2において、
Arは、それぞれ独立してベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、フルオレン、スピロビフルオレン、ジベンゾフラン、及びジベンゾチオフェンからなる群から誘導される置換又は非置換された芳香族環基であり;
Ar
1及びAr
2は、それぞれ独立して置換又は非置換されたC6-C60のアリール基、又は置換又は非置換されたC3-C60のヘテロアリール基であり;
R
7は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択される1つであり;
oは、0、1、2又は3の定数、pは、それぞれ独立して0、1、2、3又は4の定数、qは、0、1又は2の定数、rは、0又は1の定数であり;
リンカーLは、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、及び置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基からなる群から選択される1つであり;
【化3】
上記化3において、
A環は、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基であり;
X
11及びX
12は、それぞれ独立してN又はCR’であり;
L
1は、単一結合、置換又は非置換されたC6-C30のアリレン基、置換又は非置換されたC2-C30のヘテロアリレン基、及び置換又は非置換されたC3-C30のシクロアルキレン基からなる群から選択される1つであり;
Ar
3は、水素、重水素、ハロゲン、置換又は非置換されたC1-C30のアルキル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC2-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C30のシリルアルキル基、及び置換又は非置換されたC6-C30のシリルアリール基からなる群から選択される1つであり;
前記Ar
3であるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、シリルアルキル基、又はシリルアリール基の水素のうち1つ以上は、任意選択的に、重水素及びハロゲン原子のうち1つ以上に置換することができ;
Zは、下記の構造からなる群から選択される1つであり;
Wは、O、S、NR
17、CR
17R
18、及びSiR
17R
18からなる群から選択される1つであり;
R
8~R
18及びR’は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択される1つであり;
a、c、e、及びiは、それぞれ独立して1、2、3又は4の定数であり、b、d、gは、それぞれ独立して1、2又は3の定数であり、fは、1、2、3、4、5又は6の定数であり、hは、1、2、3、4又は5の定数である。
【請求項15】
上記化1で表される有機金属化合物は、下記の化合物RD-1~化合物RD-20からなる群から選択される1つである、請求項14に記載の有機発光素子。
【請求項16】
上記化2で表される有機金属化合物は、下記の化合物RHH-1~化合物RHH-20からなる群から選択される1つである、請求項14に記載の有機発光素子。
及び
。
【請求項17】
上記化3で表される有機金属化合物は、下記の化合物REH-1~化合物REH-20からなる群から選択される1つである、請求項14に記載の有機発光素子。
【請求項18】
基板;
前記基板に位置する駆動素子;及び
前記基板に位置して、前記駆動素子に連結される請求項1~17のいずれか一項に記載の有機発光素子
を含む、有機発光表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機金属化合物及び複数種のホスト材料を含む有機発光素子に関する。
【背景技術】
【0002】
表示装置は、様々な分野に適用されるにつれて関心が高まっている。これら表示素子の1つとして、有機発光素子(organic light emitting diode,OLED)を含む有機発光表示装置の技術が急速で発展している。
【0003】
有機発光素子は、正極と負極との間に形成された発光層に電荷を注入すると、電子と正孔とが双を成して、励起子(エキシトン)を形成した後、励起子のエネルギーを光に放出する素子である。有機発光ダイオードは、既存のディスプレイ技術に比べて、低電圧駆動が可能であり、電力消耗が比較的に少なくて、優れた色感を有するだけでなく、フレキシブルな基板の適用が可能であるため、様々な活用が可能であり、表示装置の大きさを自在に調節することができるという長所を有している。
【0004】
有機発光素子(organic light emitting diode,OLED)は、液晶ディスプレイ(liquid crystal display,LCD)に比べて視野角、明暗比などに優れ、バックライトが不要であり、軽量及び超薄型が可能である。有機発光素子は、負極(電子注入電極;cathode)と正極(正孔注入電極;anode)との間に複数の有機物層、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、正孔輸送補助層、電子遮断層、発光層、電子伝達層などが配置して形成される。
【0005】
これら有機発光素子の構造において、両電極の間に電圧をかけると、負極と正極からそれぞれ電子と正孔が注入され、発光層で生成された励起子(exciton)が基底状態に落ちながら発光することになる。
【0006】
有機発光素子に用いられる有機材料は、大きく発光材料と電荷輸送材料に区分することができる。発光材料は、有機発光素子の発光効率を決定する重要な要因であって、発光材料は、量子効率が高く、電子と正孔の移動度に優れる必要があり、発光層に均一かつ安定的に存在していなければならない。発光材料は、発色光によって青色、赤色、緑色などの発光材料に区分され、発色材料として、色純度の増加と、エネルギー転移による発光効率を増加させるために、ホスト(host)、ドーパント(dopant)として用いる。
【0007】
蛍光物質の場合、発光層で形成される励起子のうち、約25%の一重項(singlet)のみが光を作るのに用いられ、75%の三重項(triplet)は、ほとんど熱に消失する反面、燐光物質は、一重項と三重項をいずれも光に転換させる発光メカニズムを有している。
【0008】
従来、有機発光素子に用いられる燐光発光材料は、有機金属化合物が用いられている。既存の有機発光素子に対し素子の効率及び寿命の改善のため、高効率の燐光ドーパント材料の導出及び最適な光物理的特性のホストの適用により、有機発光素子の性能を改善しようとする技術的要求が依然として存在している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
よって、本発明の目的は、駆動電圧、効率及び寿命を改善することができる、有機金属化合物と複数種のホスト材料を有機発光層に適用した有機発光素子を提供することである。
【0010】
本発明の目的は、以上で言及した目的に限らず、言及していない本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解することができ、本発明の実施例によってより明らかに理解することができる。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示した手段及びその組み合わせによって実現できることが容易に理解できる。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決するために、本発明の一態様によれば、第1電極;前記第1電極と向かい合う第2電極;及び前記第1電極と第2電極との間に配置される有機層;を含み、前記有機層は、発光層を含み、前記発光層は、ドーパント物質及びホスト物質を含み、前記ドーパント物質は、下記の化1で表される有機金属化合物を含み、前記ホスト物質は、下記の化2で表される化合物及び下記の化3で表される化合物を含む、有機発光素子を提供することができる。
【0012】
【0013】
上記化1において、
Mは、中心配位金属であって、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、レニウム(Re)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、及び金(Au)からなる群から選択された1つであってもよく;
Rは、X
1及びX
2に連結して形成された融合環(fused ring)の構造であってもよく、 X
1及びX
2は、それぞれ炭素であり;
R
1及びR
2は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択された1つであってもよく、選択的に、R
1及びR
2が共にC5-C6の炭素環、C3-C6のヘテロ環(heterocylclic ring)またはC7-C10のアリールアルキル基を形成することができ;
Yは、BR
3、CR
3R
4、C=O、CNR
3、SiR
3R
4、NR
3、PR
3、AsR
3、SbR
3、P(O)R
3、P(S)R
3、P(Se)R
3、As(O)R
3、As(S)R
3、As(Se)R
3、Sb(O)R
3、Sb(S)R
3、Sb(Se)R
3、O、S、Se、Te、SO、SO
2、SeO、SeO
2、TeO、及びTeO
2からなる群から選択された1つであってもよく;
R
3及びR
4は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択された1つであってもよく;
X
3~X
6は、それぞれ独立してCR
5及びNのうちから選択される1つであってもよく;
X
3~X
6の隣接する置換基は、融合して環を形成することができ、前記環は、C5-C6の炭素環(carbon ring)又はC3-C6のヘテロ環(heterocylclic ring)であってもよく;
X
7~X
10は、それぞれ独立してCR
6及びNのうちから選択される1つであってもよく;
R
5及びR
6は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択された1つであってもよく;
は、二座配位子(bidentate ligand)であってもよく;
mは、1、2又は3の定数、nは、0、1又は2の定数、m+nは、金属Mの酸化数であってもよく;
【0014】
【0015】
上記化2において、
Arは、それぞれ独立してベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、フルオレン、スピロビフルオレン、ジベンゾフラン、及びジベンゾチオフェンからなる群から誘導される置換又は非置換された芳香族環基であってもよく;
Ar1及びAr2は、それぞれ独立して置換又は非置換されたC6-C60のアリール基、又は置換又は非置換されたC3-C60のヘテロアリール基であってもよく;
R7は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択された1つであってもよく;
oは、0、1、2又は3の定数、pは、それぞれ独立して0、1、2、3又は4の定数、qは、0、1又は2の定数、rは、0又は1の定数であってもよく;
前記リンカーLは、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、及び置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基からなる群から選択される1つであってもよく;
【0016】
【0017】
上記化3において、
A環は、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基であってもよく;
X11及びX12は、それぞれ独立してN又はCR’であってもよく;
L1は、単一結合、置換又は非置換されたC6-C30のアリレン基、置換又は非置換されたC2-C30のヘテロアリレン基、及び置換又は非置換されたC3-C30のシクロアルキレン基からなる群から選択される1つであってもよく;
Ar3は、水素、重水素、ハロゲン、置換又は非置換されたC1-C30のアルキル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC2-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C30のシリルアルキル基、及び置換又は非置換されたC6-C30のシリルアリール基からなる群から選択される1つであってもよく;
前記Ar3であるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、シリルアルキル基、又はシリルアリール基の水素のうち1つ以上は、重水素及びハロゲン原子のうち1つ以上に置換することができ;
Zは、下記の構造からなる群から選択される1つであってもよく;
【0018】
【0019】
Wは、O、S、NR17、CR17R18、及びSiR17R18からなる群から選択された1つであってもよく;
R8~R18及びR’は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択された1つであってもよく;
a、c、e、及びiは、それぞれ独立して1、2、3又は4の定数であり、b、d、gは、それぞれ独立して1、2又は3の定数であり、fは、1、2、3、4、5又は6の定数であり、hは、1、2、3、4又は5の定数であってもよい。
【0020】
本発明の他の一態様によれば、本発明の一態様による有機発光素子を含む有機発光表示装置を提供することができる。
【0021】
本発明による有機発光素子は、化1で表される有機金属化合物を燐光ドーパントとして適用し、化2で表される化合物及び化3で表される化合物を混合して、燐光ホストとして適用することにより、有機発光素子の駆動電圧、効率及び寿命の特性を向上させることができる。
【0022】
本明細書の効果は、以上で言及した効果に限らず、言及していないさらに他の効果は、下記の記載から本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって明確に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【
図1】本発明の一実施例による有機発光素子を概略的に示した断面図である。
【
図2】本発明の一実施例による2つの発光部を備えるタンデム(tandem)構造の有機発光素子を概略的に示した断面図である。
【
図3】本発明の一実施例による3つの発光部を備えるタンデム構造の有機発光素子を概略的に示した断面図である。
【
図4】本発明の例示的な実施形態による有機発光素子が適用された有機発光表示装置を概略的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
前述した目的、特徴及び長所は、添付の図面を参照して詳細に後述され、これによって、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想を容易に実施することができる。本発明を説明するにあたり、本発明に係る公知の技術に関する具体的な説明が、本発明の要旨を曖昧にすると判断される場合には詳細な説明を省略する。以下では、添付の図面を参照して、本発明による好ましい実施例を詳説することとする。図面における同じ参照符号は、同一又は類似の構成要素を示すために使われる。
【0025】
本明細書を説明するにあたり、関連する公知の技術に関する具体的な説明が、本明細書の要旨を曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【0026】
本明細書において、構成要素を「含む」、「有する」、「なる」、「配置する」、「備える」などが使われる場合、「のみ」が使われていない限り、他の部分を加えることができる。構成要素を単数で示した場合、特に明示的な記載事項がない限り、複数を含む場合を含む。
【0027】
本明細書における構成要素を解釈するにあたり、別途明示的記載がないとしても、誤差範囲を含むものと解釈する。
【0028】
本明細書において、構成要素の「上部(又は下部)」又は構成要素の「上(又は下)」に任意の構成が配されるということは、任意の構成が上記構成要素の上面(又は下面)に接して配されるだけでなく、上記構成要素と、上記構成要素上に(又は下に)配された任意の構成との間に他の構成が介在し得ることを意味する。
【0029】
本明細書で使われた用語「ハロ」又は「ハロゲン」は、フッ素、塩素、ブローム、及びヨードを含む。
【0030】
本明細書における化1で表される有機金属化合物、化2で表される化合物、及び上記化3で表される化合物のそれぞれの水素は、一部又は全部が重水素に置換される場合をいずれも含むことができる。
【0031】
本明細書で使われた用語「アルキル基」は、直鎖アルキル基及び分枝鎖アルキル基をいずれも意味する。特に限定がなければ、アルキル基は、1~20個の炭素原子を含有するものであり、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、tert-ブチルなどを含み、さらにアルキル基は、任意に置換することができる。
【0032】
本明細書で使われた用語「シクロアルキル基」は、環状アルキル基を意味する。特に限定がなければ、シクロアルキル基は、3~20個の炭素原子を含有するものであり、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどを含み、さらにシクロアルキル基は、任意に置換することができる。
【0033】
本明細書で使われた用語「アルケニル基」は、直鎖アルケン基及び分枝鎖アルケン基をいずれも意味する。特に限定がなければ、アルケニル基は、2~20個の炭素原子を含有するものであり、さらにアルケニル基は、任意に置換することができる。
【0034】
本明細書で使われた用語「アルキニル基」は、直鎖アルキン基及び分枝鎖アルキン基をいずれも意味する。特に限定がなければ、アルキニル基は、2~20個の炭素原子を含有するものである。さらに、アルキニル基は、任意に置換することができる。
【0035】
本明細書で使われた用語「アラルキル基」又は「アリールアルキル基」は、互いに混用し、置換基として芳香族基を有するアルキル基を意味し、さらにアルキルアリール基は、任意に置換することができる。
【0036】
本明細書で使われた用語「アリール基」又は「芳香族基」は、同様の意味に使われ、アリール基は、単環基及び多環基をいずれも含む。多環は、2個の炭素が隣接する両環に共通した2個以上の環である「縮合環」を含むものであってもよい。特に限定がなければ、アリール基は、6~60個の炭素原子を含有するものであり、さらにアリール基は、任意に置換することができる。
【0037】
本明細書で使われた用語「ヘテロ環基」は、アリール基、シクロアルキル基、アラルキル基(アリールアルキル基)を構成する炭素原子のうち1つ以上が酸素(O)、窒素(N)、硫黄(S)などのヘテロ原子(heteroatom)に置換されたものを意味し、さらにヘテロ環は、任意に置換することができる。
【0038】
本明細書で使われた用語「炭素環(carbon ring)」は、特に限定がない限り、指環族環基の「シクロアルキル基」及び芳香族環基の「アリール基(芳香族基)」をいずれも含む用語として用いることができる。
【0039】
本明細書で使われた用語「ヘテロアルキル基」、「ヘテロアルケニル基」は、これを構成する炭素原子のうち1つ以上が酸素(O)、窒素(N)、硫黄(S)などのヘテロ原子に置換されたものを意味し、さらにヘテロアルキル基、ヘテロアルケニル基は、任意に置換することができる。
【0040】
本明細書で使われた用語「置換された」は、水素(H)のほかの置換基が当該炭素に結合されることを意味する。本明細書において、他に定義しない限り、「置換された」における置換基は、例えば、重水素、三重水素、置換されていないかハロゲンに置換されたC1-C20のアルキル基、置換されていないかハロゲンに置換されたC1-C20のアルコキシ基、ハロゲン、カルボキシル基、アミン基、C1-C20のアルキルアミン基、ニトロ基、C1-C20のアルキルシリル基、C1-C20のアルコキシシリル基、C3-C30のシクロアルキルシリル基、C6-C30のアリールシリル基、C6-C30のアリール基、C6-C30のアリールアミン基、C3-C30のヘテロアリール基、及びこれらの組み合わせからなる群より選択された1つであってもよいものの、本発明は、これに限定されるものではない。
【0041】
本明細書で定義される各対象及び置換基は、特に言及しない限り、同一であるか相異していてもよい。
【0042】
以下では、本発明による有機金属化合物の構造、及びこれを含む有機発光素子について詳説することとする。
【0043】
従来は、燐光発光層のドーパントとして有機金属化合物が用いられてきており、例えば、有機金属化合物の主なリガンド構造として、2-フェニルピリジン(2-phenylpyridine)などの構造が知られている。しかし、これら従来の発光ドーパントは、有機発光素子への効率及び寿命を向上させるのに限界点があり、新規な発光ドーパント物質を開発することが必要であった。前記ドーパント物質と共に、ホスト物質として正孔輸送型(hole transport type)ホスト及び電子輸送型(electron transport type)ホストを混合することにより、有機発光素子の効率及び寿命をさらに増加させ、駆動電圧は、減少させて、有機発光素子の特性を向上させることができることを実験から確認して、本発明を完成した。
【0044】
具体的に、本発明の一具現例による
図1を参照すると、第1電極110;前記第1電極110と向かい合う第2電極120;及び前記第1電極110と第2電極120との間に配置される有機層130;を含む有機発光素子100を提供することができる。前記有機層130は、発光層160を含むことができ、前記発光層160は、ドーパント物質160’及びホスト物質160’’,160’’’を含むことができ、前記ドーパント物質として、下記の化1で表される有機金属化合物160’を含むことができ、前記ホスト物質は、正孔輸送型ホストとして、下記の化2で表される化合物160’’、及び電子輸送型ホストとして、下記の化3で表される化合物160’’’の2種ホスト混合物を含むことができる。
【0045】
【0046】
上記化1において、
Mは、中心配位金属であって、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、レニウム(Re)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、及び金(Au)からなる群から選択された1つであってもよく;
Rは、X
1及びX
2に連結して形成された融合環(fused ring)の構造であってもよく、 X
1及びX
2は、それぞれ炭素であり;
R
1及びR
2は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択された1つであってもよく、選択的に、R
1及びR
2が共にC5-C6の炭素環、C3-C6のヘテロ環(heterocylclic ring)またはC5-C10のアリールアルキル基を形成することができ;
Yは、BR
3、CR
3R
4、C=O、CNR
3、SiR
3R
4、NR
3、PR
3、AsR
3、SbR
3、P(O)R
3、P(S)R
3、P(Se)R
3、As(O)R
3、As(S)R
3、As(Se)R
3、Sb(O)R
3、Sb(S)R
3、Sb(Se)R
3、O、S、Se、Te、SO、SO
2、SeO、SeO
2、TeO、及びTeO
2からなる群から選択された1つであってもよく;
R
3及びR
4は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択された1つであってもよく;
X
3~X
6は、それぞれ独立してCR
5及びNのうちから選択される1つであってもよく;
X
3~X
6の隣接する置換基は、融合して環を形成することができ、前記環は、C5-C6の炭素環(carbon ring)又はC3-C6のヘテロ環(heterocylclic ring)であってもよく;
X
7~X
10は、それぞれ独立してCR
6及びNのうちから選択される1つであってもよく;
R
5及びR
6は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択された1つであってもよく;
は、二座配位子(bidentate ligand)であってもよく;
mは、1、2又は3の定数、nは、0、1又は2の定数、m+nは、金属Mの酸化数であってもよく;
【0047】
【0048】
上記化2において、
Arは、それぞれ独立してベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、フルオレン、スピロビフルオレン、ジベンゾフラン、及びジベンゾチオフェンからなる群から誘導される置換又は非置換された芳香族環基であってもよく;
Ar1及びAr2は、それぞれ独立して置換又は非置換されたC6-C60のアリール基、又は置換又は非置換されたC3-C60のヘテロアリール基であってもよく;
R7は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択された1つであってもよく;
oは、0、1、2又は3の定数、pは、それぞれ独立して0、1、2、3又は4の定数、qは、0、1又は2の定数、rは、0又は1の定数であってもよく;
前記リンカーLは、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、及び置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基からなる群から選択される1つであってもよく;
【0049】
【0050】
上記化3において、
A環は、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基であってもよく;
X11及びX12は、それぞれ独立してN又はCR’であってもよく;
L1は、単一結合、置換又は非置換されたC6-C30のアリレン基、置換又は非置換されたC2-C30のヘテロアリレン基、及び置換又は非置換されたC3-C30のシクロアルキレン基からなる群から選択される1つであってもよく;
Ar3は、水素、重水素、ハロゲン、置換又は非置換されたC1-C30のアルキル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC2-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C30のシリルアルキル基、及び置換又は非置換されたC6-C30のシリルアリール基からなる群から選択される1つであってもよく;
前記Ar3であるアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、シリルアルキル基、又はシリルアリール基の水素のうち1つ以上は、重水素及びハロゲン原子のうち1つ以上に置換することができ;
Zは、下記の構造からなる群から選択される1つであってもよく;
【0051】
【0052】
Wは、O、S、NR17、CR17R18、及びSiR17R18からなる群から選択された1つであってもよく;
R8~R18及びR’は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、置換又は非置換されたC1-C20のアルキル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルキル基、置換又は非置換されたC1-C20のヘテロアルキル基、置換又は非置換されたC7-C20のアリールアルキル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルケニル基、置換又は非置換されたC3-C20のシクロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のヘテロアルケニル基、置換又は非置換されたC2-C20のアルキニル基、置換又は非置換されたC6-C30のアリール基、置換又は非置換されたC3-C30のヘテロアリール基、置換又は非置換されたC1-C20のアルコキシ基、アミノ基、シリル基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルホニル基、及びホスフィノ基からなる群から選択された1つであってもよく;
a、c、e、及びiは、それぞれ独立して1、2、3又は4の定数であり、b、d、gは、それぞれ独立して1、2又は3の定数であり、fは、1、2、3、4、5又は6の定数であり、hは、1、2、3、4又は5の定数であってもよい。
【0053】
本発明の一具現例によれば、上記化1において、R1及びR2は、選択的に重水素及び/又はハロゲンに置換することができる。
【0054】
本発明の一具現例によれば、上記化1において、R5及びR6は、選択的に重水素及び/又はハロゲンに置換することができる。
【0055】
本発明の一具現例によれば、上記化3において、R8~R18及びR’は、選択的に重水素及び/又はハロゲンのうち少なくとも1つに置換することができる。
【0056】
本発明の一具現例によれば、上記化1で表される有機金属化合物は、ホモレプティック(homoleptic)又はヘテロレプティック(heteroleptic)構造であってもよく、例えば、上記化1におけるnは、0であるホモレプティック構造;nは、1であるヘテロレプティック構造;又はnは、2であるヘテロレプティック構造;であってもよく、例えば、nは、2であってもよい。
【0057】
本発明の一具現例によれば、上記化1のYは、O、S、及びCR3R4からなる群から選択された1つであってもよい。
【0058】
本発明の一具現例によれば、上記化1で表される有機金属化合物は、下記の化合物RD-1~化合物RD-20からなる群から選択された1つであってもよいものの、上記化1の定義に属するものであれば、これに限定されるものではない。
【0059】
【0060】
本発明の一具現例によれば、上記化2において、Ar1及びAr2は、それぞれ独立してベンゼン、ナフタレン、フェナントレン、フルオレン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、及びスピロビフルオレンからなる群から誘導された1つであってもよく、このとき、前記Ar1及びAr2は、それぞれ独立して前記Ar1及びAr2の水素のうち1つ以上は、重水素、ハロゲン原子、C1-C10のアルキル基、シアノ基、及びシリル基からなる群から選択される1つ以上に置換することができる。
【0061】
本発明の一具現例によれば、上記化2で表示される有機金属化合物は、下記の化合物RHH-1~化合物RHH-20からなる群から選択された1つであってもよいものの、上記化2の定義に属するものであれば、これに限定されるものではない。
【0062】
【0063】
本発明の一具現例によれば、上記化3におけるX11及びX12は、それぞれNに選択することができる。
【0064】
本発明の一具現例によれば、上記化3で表される有機金属化合物は、下記の化合物REH-1~化合物REH-20からなる群から選択された1つであってもよいものの、上記化3の定義に属するものであれば、これに限定されるものではない。
【0065】
【0066】
また、有機発光素子100において、第1電極110と第2電極120との間に配置される有機層130は、第1電極110から順次に正孔注入層140(hole injection layer;HIL)、正孔輸送層150(hole transfer layer;HTL)、発光層160(emission material layer;EML)、電子輸送層170(electron transfer layer;ETL)、及び電子注入層180(electron injection layer;EIL)を含む構造であってもよい。前記電子注入層180上に第2電極120を形成し、その上に保護膜(不図示)を形成することができる。
【0067】
また、
図1に示されてはいないものの、前記正孔輸送層150と発光層160との間に正孔輸送補助層をさらに追加することができる。正孔輸送補助層は、正孔輸送特性の良い化合物を含み、正孔輸送層150と発光層160との間のHOMOエネルギーレベル差を減らすことにより、正孔の注入特性を調節して、正孔輸送補助層と発光層160との界面に正孔が蓄積することを減少させて、界面におけるポーラロン(polaron)による励起子が消滅する消光現象(quenching)を減少させることができる。これによって、素子の劣化現象が減少し、素子が安定化して、効率及び寿命を改善することができる。
【0068】
第1電極110は、正極であってもよく、仕事関数値が比較的に大きい導電性物質であるITO(インジウムスズ酸化物)、IZO(インジウム亜鉛酸化物)、スズ酸化物、又は亜鉛酸化物からなっていてもよいものの、これに限定されるものではない。
【0069】
第2電極120は、負極であってもよく、仕事関数値が比較的に小さい導電性物質であるAl、Mg、Ca、Ag、又はこれらの合金や組み合わせを含むことができるものの、これに限定されるものではない。
【0070】
正孔注入層140は、第1電極110と正孔輸送層150との間に位置していてもよい。正孔注入層140は、第1電極110と正孔輸送層150との間の界面特性を改善する機能があり、適宜な伝導性を有する物質から選択することができる。正孔注入層140は、mMTDATA(4,4’、4’’-tris[phenyl(m-tolyl)amino]triphenylamine)、CuPc(copper(II)phthalocyanine)、TCTA(tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine)、HATCN(1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylenehexacarbonitrile)、TDAPB(1,3,5-tris(4-(2,2’-dipyridylamino)phenyl)benzene)、PEDOT/PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)polystyrene sulfonate)、N1,N1’-([1,1’-biphenyl]-4,4’-diyl)bis(N1,N4,N4-triphenylbenzene-1,4-diamine)などの化合物を含むことができ、好ましくは、N1,N1’-([1,1’-biphenyl]-4,4’-diyl)bis(N1,N4,N4-triphenylbenzene-1,4-diamine)を含むことができるものの、これに限定されるものではない。
【0071】
正孔輸送層150は、第1電極110と発光層160との間で発光層に隣接して位置する。正孔輸送層150は、TPD(N,N’-Bis(3-methylphenyl)-N,N’-diphenylbenzidine)、NPB(N,N’-di(1-naphthyl)-N,N’-diphenyl-(1,1’-biphenyl)-4,4’-diamine)、CBP(carbazole biphenyl)、N-(ビフェニル-4-イル)-9,9-ジメチル-N-(4-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)フェニル)-9H-フルオレン-2-アミン、N-(ビフェニル-4-イル)-N-(4-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)フェニル)ビフェニル)-4-アミンなどの化合物を含むことができ、好ましくは、NPBを含むことができるものの、これに限定されるものではない。
【0072】
本発明の一具現例によれば、発光層160は、ホスト160’’,160’’’と素子の発光効率などを向上させるために、化1で表される有機金属化合物がドーパント160’でドープして形成されていてもよく、前記ドーパント160’は、緑色又は赤色に発光する物質で用いることができ、好ましくは、緑色燐光物質で用いることができる。
【0073】
本発明の一具現例によれば、ドーパント160’のドープ濃度は、2種ホスト160’’,160’’’の総重量を基準に、1~30重量%の範囲内で調節することができ、これに制限されるものではないものの、例えば、前記ドープ濃度は、2~20重量%であってもよく、例えば、3~15重量%であってもよく、例えば、5~10重量%であってもよく、例えば、3~8重量%であってもよく、例えば、2~7重量%であってもよく、例えば、5~7重量%であってもよく、例えば、5~6重量%であってもよい。
【0074】
本発明の一具現例によれば、前記2種ホスト160’’,160’’’の混合の割合は、特に限定されず、化2で表される化合物であるホスト160’’は、正孔輸送特性を有し、化3で表される化合物であるホスト160’’は、電子輸送特性を有するため、前記2種のホストを混合すると、効率及び寿命の特性が増加するという利点を奏することができ、2種ホストの混合の割合は、適宜調節することができる。そのため、化2で表される化合物及び化3で表される化合物を混合した2種ホストの混合の割合は、特に限定されるものではなく、化2で表される化合物:化3で表される化合物の割合(重量基準)は、例えば、1:9~9:1であってもよく、例えば、2:8であってもよく、例えば、3:7であってもよく、例えば、4:6であってもよく、例えば、5:5であってもよく、例えば、6:4であってもよく、例えば、7:3であってもよく、例えば、8:2であってもよい。
【0075】
また、発光層160と第2電極120との間には、電子輸送層170と電子注入層180が順次積層されていてもよい。電子輸送層170の材料は、高い電子移動度が求められるが、円滑な電子輸送によって発光層に電子を安定的に供給することができる。
【0076】
例えば、電子輸送層170の材料は、本技術分野で用いられるものであって、例えば、Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)、Liq(8-hydroxyquinolinolatolithium)、PBD(2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4oxadiazole)、TAZ(3-(4-biphenyl)4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole)、spiro-PBD、BAlq(bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium)、SAlq、TPBi(2,2’,2-(1,3,5-benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)、オキサジアゾール(oxadiazole)、トリアゾール(triazole)、フェナントロリン(phenanthroline)、ベンゾオキサゾール(benzoxazole)、ベンゾチアゾール(benzthiazole)、2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo[d]imidazoleなどの化合物を含むことができ、好ましくは、2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo[d]imidazoleを含むことができるものの、これに限定されるものではない。
【0077】
電子注入層180は、電子の注入を円滑にする役割を担い、電子注入層の材料は、本技術分野で用いられるものであり、例えば、Alq3(tris(8-hydroxyquinolino)aluminum)、PBD、TAZ、spiro-PBD、BAlq、SAlqなどの化合物を含むことができるものの、これに限定されるものではない。または、電子注入層180は、金属化合物からなっていてもよく、金属化合物は、例えば、Liq、LiF、NaF、KF、RbF、CsF、FrF、BeF2、MgF2、CaF2、SrF2、BaF2、RaF2等を含むことができるものの、これに限定されるものではない。
【0078】
本発明の有機発光素子は、タンデム(tandem)構造を有する白色有機発光素子であってもよい。本発明の一具現例によるタンデム有機発光素子の場合、単一発光スタック(又は発光部)は、電荷生成層(CGL,Charge Generation Layer)によって2つ以上が連結された構造から形成することができる。前記有機発光素子は、基板上に互いに対向した第1電極及び第2電極と、前記第1及び第2電極の間に積層されて、特定の波長帯の光を放射する発光層を有する、2つ以上の複数の発光スタック(stack;発光部)を含むことができる。複数の発光スタック(発光部)は、互いに同じ色を発光するか、異なる色を発光するように適用することができる。また、1つの発光スタック(発光部)にも発光層を1つ以上含むことができ、複数の発光層は、互いに同一であるか異なる色の発光層であってもよい。
【0079】
このとき、複数の発光部に含まれる発光層のうち1つ以上は、本発明による化1で表される有機金属化合物をドーパント物質として含むことができる。タンデム構造における複数個の発光部は、N型(N-type)電荷生成層及びP型(P-type)電荷生成層からなる電荷生成層(CGL)と連結されていてもよい。
【0080】
本発明の例示的な具現例である
図2及び
図3は、それぞれ2つの発光部及び3つの発光部を有するタンデム構造の有機発光素子を概略的に示した断面図である。
【0081】
図2に示したように、本発明の有機発光素子100は、互いに向い合う第1電極110及び第2電極120と、第1電極110と第2電極120との間に位置する有機層230とを含む。前記有機層230は、第1電極110と第2電極120との間に位置して、第1発光層261を含む第1発光部(ST1)と、第1発光部(ST1)と第2電極120との間に位置して、第2発光層262を含む第2発光部(ST2)と、第1及び第2発光部(ST1及びST2)の間に位置する電荷生成層(CGL)と、を含む。前記電荷生成層(CGL)は、N型電荷生成層291及びP型電荷生成層292を含むことができる。前記第1発光層261及び第2発光層262のうち1つ以上は、本発明による化1で表される有機金属化合物をドーパント262’として含むことができる。例えば、
図2に示されたように、第2発光部(ST2)の第2発光層262にはドーパントとして、化1で表される化合物262’と、正孔輸送型ホストとして、化2で表される化合物262’’と、電子輸送型ホストとして、化3で表される化合物262’’’と、を含むことができる。
図2に示されてはいないものの、第1及び第2発光部(ST1及びST2)のそれぞれには第1発光層261及び第2発光層262のほか、追加発光層をさらに含むことができる。
【0082】
図3に示したように、本発明の有機発光素子100は、互いに向い合う第1電極110及び第2電極120と、第1電極110と第2電極120との間に位置する有機層330とを含む。前記有機層330は、第1電極110と第2電極120との間に位置して、第1発光層261を含む第1発光部(ST1);第2発光層262を含む第2発光部(ST2);第3発光層263を含む第3発光部(ST3);第1及び第2発光部(ST1及びST2)の間に位置する第1電荷生成層(CGL1);及び第2及び第3発光部(ST2及びST3)の間に位置する第2電荷生成層(CGL2)を含む。前記第1及び第2電荷生成層(CGL1及びCGL2)は、それぞれN型電荷生成層291,293及びP型電荷生成層292,294を含むことができる。前記第1発光層261、第2発光層262、及び第3発光層263のうち1つ以上は、本発明による化1で表される有機金属化合物をドーパントとして含むことができる。例えば、
図3に示されたように、第2発光部(ST2)の第2発光層262にはドーパントとして、化1で表される化合物262’と、正孔輸送型ホストとして、化2で表される化合物262’’と、電子輸送型ホストとして、化3で表される化合物262’’’と、を含むことができる。
図3に示されてはいないものの、第1、第2及び第3発光部(ST1、ST2及びST3)のそれぞれには第1発光層261、第2発光層262及び第3発光層263のほか、追加発光層をさらに含み、複数の発光層で形成することができる。
【0083】
さらに、本発明の一具現例による有機発光素子は、第1電極と第2電極との間に、4つ以上の発光部と3つ以上の電荷生成層が配置されたタンデム構造を含むことができる。
【0084】
本発明による有機発光素子は、有機発光表示装置及び有機発光素子を適用した照明装置などに活用することができる。一具現例として、
図4は、本発明の例示的な実施形態による有機発光素子が適用された有機発光表示装置を概略的に示した断面図である。
【0085】
図4に示されたように、有機発光表示装置3000は、基板3010と、有機発光素子4000と、有機発光素子4000を覆うカプセル化フィルム3900と、を含むことができる。基板3010上には駆動素子である駆動薄膜トランジスタ(Td)と、駆動薄膜トランジスタ(Td)に連結される有機発光素子4000とが位置する。
【0086】
図4に明示的に示してはいないものの、基板3010上には、互いに交差して、画素領域を定義するゲート配線とデータ配線と、ゲート配線及びデータ配線のうちいずれかと平行に離隔して延在するパワー配線と、ゲート配線及びデータ配線に連結されるスイッチング薄膜トランジスタと、パワー配線及びスイッチング薄膜トランジスタの一電極に連結されるストーレジキャパシタと、がさらに形成される。
【0087】
駆動薄膜トランジスタ(Td)は、スイッチング薄膜トランジスタに連結され、半導体層3100と、ゲート電極3300と、ソース電極3520と、ドレイン電極3540と、を含む。
【0088】
半導体層3100は、基板3010上に形成され、酸化物半導体物質からなるか、多結晶シリコンからなっていてもよい。半導体層3100が酸化物半導体物質からなる場合、半導体層3100の下部には遮光パターン(不図示)が形成されていてもよく、遮光パターンは、半導体層3100に光が入射することを防止して、半導体層3100が光によって劣化することを防止する。これと違って、半導体層3100は、多結晶シリコンからなっていてもよく、この場合、半導体層3100の両縁に不純物がドープしていてもよい。
【0089】
半導体層3100の上部には、絶縁物質からなるゲート絶縁膜3200が基板3010の前面に形成される。ゲート絶縁膜3200は、シリコン酸化物又はシリコン窒化物のような無機絶縁物質からなっていてもよい。
【0090】
ゲート絶縁膜3200の上部には、金属のような導電性物質からなるゲート電極3300が、半導体層3100の中心に対応して形成される。ゲート電極3300は、スイッチング薄膜トランジスタに連結される。
【0091】
ゲート電極3300の上部には、絶縁物質からなる層間絶縁膜3400が、基板3010の前面に形成される。層間絶縁膜3400は、シリコン酸化物やシリコン窒化物のような無機絶縁物質から形成されるか、ベンゾシクロブテン(benzocyclobutene)やフォトアクリル(photo-acryl)のような有機絶縁物質から形成されていてもよい。
【0092】
層間絶縁膜3400は、半導体層3100の両側を露出する第1及び第2半導体層コンタクト孔3420,3440を有する。第1及び第2半導体層コンタクト孔3420,3440は、ゲート電極3300の両側にゲート電極3300と離隔して位置する。
【0093】
層間絶縁膜3400上には、金属のような導電性物質からなるソース電極3520とドレイン電極3540が形成される。ソース電極3520とドレイン電極3540は、ゲート電極3300を中心に離隔して位置し、それぞれ第1及び第2半導体層コンタクト孔3420,3440を介して半導体層3100の両側と接触する。ソース電極3520は、パワー配線(不図示)に連結される。
【0094】
半導体層3100と、ゲート電極3300、ソース電極3520、ドレイン電極3540は、駆動薄膜トランジスタ(Td)を構成し、駆動薄膜トランジスタ(Td)は、半導体層3100の上部にゲート電極3300、ソース電極3520及びドレイン電極3540が位置するコプレーナ(coplanar)構造を有する。
【0095】
これと違って、駆動薄膜トランジスタ(Td)は、半導体層の下部にゲート電極が位置し、半導体層の上部にソース電極とドレイン電極とが位置する逆スタガード(inverted staggered)構造を有することができる。この場合、半導体層は、非晶質シリコンからなっていてもよい。一方、スイッチング薄膜トランジスタ(不図示)は、駆動薄膜トランジスタ(Td)と実質的に同じ構造を有することができる。
【0096】
一方、有機発光表示装置3000は、有機発光素子4000で生成された光を吸収するカラーフィルター3600を含むことができる。例えば、カラーフィルター3600は、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、及び白色(W)の光を吸収することができる。この場合、光を吸収する赤色、緑色及び青色のカラーフィルターパターンは、各々の画素領域別に分離して形成されていてもよく、これら各々のカラーフィルターパターンは、吸収しようとする波長帯域の光を放出する有機発光素子4000のうち、有機層4300とそれぞれ重畳して配置されていてもよい。カラーフィルター3600を採用することで、有機発光表示装置3000は、フルカラー(full-color)を具現することができる。
【0097】
例えば、有機発光表示装置3000が下部発光方式(bottom-emission type)である場合、有機発光素子4000に対応する層間絶縁膜3400の上部に光を吸収するカラーフィルター3600が位置していてもよい。例示的な実施形態において、有機発光表示装置3000が上部発光方式(top-emission type)である場合、カラーフィルターは、有機発光素子4000の上部、つまり第2電極4200の上部に位置していてもよい。一例として、カラーフィルター3600は、2~5μmの厚さに形成することができる。
【0098】
一方、駆動薄膜トランジスタ(Td)のドレイン電極3540を露出するドレインコンタクト孔3720を有する平坦化層3700は、駆動薄膜トランジスタ(Td)を覆って形成される。
【0099】
平坦化層3700上には、ドレインコンタクト孔3720を介して駆動薄膜トランジスタ(Td)のドレイン電極3540に連結される第1電極4100が、各画素領域別に分離して形成される。
【0100】
第1電極4100は、正極(anode)であってもよく、仕事関数値が比較的に大きい導電性物質からなっていてもよい。例えば、第1電極4100は、ITO、IZO又はZnOのような透明な導電性物質からなっていてもよい。
【0101】
一方、有機発光表示装置3000が上部発光方式(top-emission type)である場合、第1電極4100の下部には反射電極又は反射層がさらに形成されていてもよい。例えば、反射電極又は反射層は、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、アルミニウム-パラジウム-銅(aluminum-paladium-copper:APC)合金のいずれかからなっていてもよい。
【0102】
平坦化層3700上には、第1電極4100の縁を覆うバンク層3800が形成される。バンク層3800は、画素領域に対応して、第1電極4100の中心を露出させる。
【0103】
第1電極4100上には有機層4300が形成され、必要に応じて、有機発光素子4000は、タンデム(tandem)構造を有することができ、タンデム構造については、本発明の例示的な実施形態を示す
図2~
図4と、これに関する上記説明を参照する。
【0104】
有機層4300が形成された基板3010の上部に第2電極4200が形成される。第2電極4200は、表示領域の前面に位置し、仕事関数値が比較的に小さい導電性物質からなり、負極(cathode)として用いることができる。例えば、第2電極4200は、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム-マグネシウム合金(Al-Mg)のいずれかからなっていてもよい。
【0105】
第1電極4100、有機層4300及び第2電極4200は、有機発光素子4000を形成する。
【0106】
第2電極4200上には、外部の水分が有機発光素子4000に浸透することを防止するために、カプセル化フィルム(encapsulation film)3900が形成される。
図4に明示的に示してはいないものの、カプセル化フィルム3900は、第1無機層と有機層と無機層とが順次積層された三重層構造を有することができ、これに限定されるものではない。
【0107】
以下では、本発明の実施例を説明する。しかし、下記の実施例は、本発明の一例示だけであり、これに限定されるものではない。
【0108】
実施例1
ITO基板は、使用の前に、UVオゾンで洗浄した後、これを蒸発システムに積載した。その次、前記基板は、基板の上部に他のあらゆる層の蒸着のため、真空蒸着チャンバ内に移送された。約10-7Torr真空下で、加熱ボートから蒸発によって、以下の層を、下記の厚さ及び材料で蒸着させた。
【0109】
(a)正孔注入層(HIL):100Å、HATCN
(b)正孔輸送層(HTL):700Å、HTL
(c)発光層(EML):300Å、ホスト(RHH:REH1:1)/ドーパント(10%)
(e)電子輸送層(ETL):300Å、Alq3
(f)電子注入層(EIL):10Å、LiF
(h)負極(Cathode):1000Å、Al(アルミニウム)
【0110】
前記発光層は、RHH及びREHを1:1の重量比で混合してホストとして使用し、前記ホスト100重量%に対しドーパントを10重量%にドープして製造しており、各実施例で用いたホスト物質(RHH、REH)とドーパント物質は、下記の表1~8に示した。
【0111】
前記ITO上にHIL/HTL/EML/ETL/EIL/Cathodeの順に蒸着させて、有機電界発光素子を形成しており、前記層を蒸着させた後、被膜の形成のため、蒸着チャンバにおける乾燥ボックス内に移し、後続してUV硬化エポキシ及び水分吸湿剤(getter)を用いて、カプセル化(encapsulation)を行った。前記製造された有機電界発光素子は、9mm2の放出領域を有する。
【0112】
上記実施例1で用いた材料は、次のとおりである。
【0113】
【0114】
比較例1~4及び実施例2~144
ドーパント材料及びホスト材料を下記の表1~8に記載したものを用いることを除いては、実施例1と同じ方法により、比較例1~4及び実施例2~144の有機発光素子を製作した。但し、比較例1~4は、上記実施例1におけるホストとして、下記の構造の「CBP」の1種を用いた。
【0115】
【0116】
実験例
実施例1~144及び比較例1~4でそれぞれ製造された有機発光素子を外部電力供給源に連結しており、一定の電流供給源(KEITHLEY)及び光度計PR650を使用して、室温で素子特性を評価した。
【0117】
具体的には、前記有機発光素子の電流密度10mA/cm2基準の7駆動電圧(V)、外部量子効率(EQE、相対値)と、40℃及び40mA/cm2基準で、100%から95%まで落ちる寿命時間の結果(LT95、相対値)を下記の表1~8に示した。
【0118】
LT95寿命とは、ディスプレイ要素が最初明るさの5%を失うのにかかる時間を言う。LT95は、最も充足しにくい顧客仕様であり、ディスプレイのイメージ焼き付き(burn in)現象の発生有無を決定する。
【0119】
【0120】
【0121】
【0122】
【0123】
【0124】
【0125】
【0126】
【0127】
上記表1~8の結果から分かるように、実施例1~144において用いた、本発明の化1で表される構造を満足する有機金属化合物を発光層のドーパントとして適用しつつ、化2で表される化合物及び化3で表される化合物の混合材料のホストとして適用した有機発光素子は、単一材料のホストとして用いた比較例1~4の有機発光素子に比べて、駆動電圧が低くなり、外部量子効率(EQE)及び寿命(LT95)が向上したことが分かった。
【0128】
以上、添付の図面を参照して、本明細書の実施例をさらに詳説したが、本明細書は、必ずしもこれら実施例に限るものではなく、本明細書の技術思想を外れない範囲内における様々な変形実施を行うことができる。よって、本明細書で開示の実施例は、本明細書の技術思想を限定するためではない、説明するためのものであり、これら実施例によって本明細書の技術思想の範囲が限定されるものではない。よって、上述した実施例は、すべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。本明細書の保護範囲は、請求の範囲によって解釈しなければならず、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は、本明細書の権利範囲に含まれるものと解釈しれなければならない。
【符号の説明】
【0129】
100,4000 有機発光素子
110,4100 第1電極
120,4200 第2電極
130,230,330,4300 有機層
140 正孔注入層
150 正孔輸送層
251 第1正孔輸送層
252 第2正孔輸送層
253 第3正孔輸送層
160 発光層
261 第1発光層
262 第2発光層
263 第3発光層
160’,262’ ドーパント物質
160’’,262’’ 正孔輸送型ホスト
160’’’,262’’’ 電子輸送型ホスト
170 電子輸送層
271 第1正孔輸送層
272 第2正孔輸送層
273 第3正孔輸送層
180 電子注入層
3000 有機発光表示装置
3010 基板
3100 半導体層
3200 ゲート絶縁膜
3300 ゲート電極
3400 層間絶縁膜
3420 第1半導体層コンタクト孔
3440 第2半導体層コンタクト孔
3520 ソース電極
3540 ドレイン電極
3600 カラーフィルター
3700 平坦化層
3720 ドレインコンタクト孔
3800 バンク層
3900 カプセル化フィルム