(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-03-23
(45)【発行日】2023-03-31
(54)【発明の名称】有機発光素子
(51)【国際特許分類】
H10K 50/18 20230101AFI20230324BHJP
H10K 50/15 20230101ALI20230324BHJP
H10K 50/16 20230101ALI20230324BHJP
H10K 50/17 20230101ALI20230324BHJP
H10K 50/12 20230101ALI20230324BHJP
H10K 85/60 20230101ALI20230324BHJP
H10K 101/40 20230101ALN20230324BHJP
【FI】
H10K50/18
H10K50/15
H10K50/16
H10K50/17
H10K50/12
H10K85/60
H10K101:40
(21)【出願番号】P 2021503866
(86)(22)【出願日】2018-11-29
(86)【国際出願番号】 KR2018015012
(87)【国際公開番号】W WO2020022580
(87)【国際公開日】2020-01-30
【審査請求日】2021-09-16
(31)【優先権主張番号】10-2018-0085381
(32)【優先日】2018-07-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】512187343
【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社
【氏名又は名称原語表記】Samsung Display Co.,Ltd.
【住所又は居所原語表記】1, Samsung-ro, Giheung-gu, Yongin-si, Gyeonggi-do, Republic of Korea
(74)【代理人】
【識別番号】110002619
【氏名又は名称】弁理士法人PORT
(72)【発明者】
【氏名】ユン,ソクギュ
(72)【発明者】
【氏名】シン,ヒョスプ
【審査官】岩井 好子
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第2013/0105777(US,A1)
【文献】特開2012-004116(JP,A)
【文献】特開2012-028726(JP,A)
【文献】特表2012-511833(JP,A)
【文献】特開2016-051901(JP,A)
【文献】特開2006-270053(JP,A)
【文献】特表2008-509537(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H10K 50/18
H10K 50/15
H10K 50/16
H10K 50/17
H10K 50/12
H10K 85/60
H10K 101/40
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
アノードと、
カソードと、
前記アノードと前記カソードとの間に介在され、発光層を含む有機層と、
前記アノードと前記発光層との間に介在され、前記発光層と直接接触する第1励起子消光層と、を含み、
前記発光層は、ホスト及びドーパントを含み、
前記第1励起子消光層は、第1消光物質を含み、
前記ホスト、前記ドーパント及び前記第1消光物質は、下記式1-1及び1-2を満足する、有機発光素子:
<式1-1>
T1(Q1)≦T1(H)
<式1-2>
T1(Q1)≦T1(D)
前記式1-1及び1-2で、
T1(Q1)は、前記第1消光物質の最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(H)は、前記ホストの最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(D)は、前記ドーパントの最低励起三重項エネルギーレベルであり、
前記第1消光物質は、下記化学式3で表される化合物である。
<化学式3>
【化1】
<化学式10>
【化2】
(前記化学式3及び10で、
X
1は、N-(L
4)
a4-(Ar
1)
b1、O及びSのうちから選択され、
Aは、置換もしくは非置換のC
6
-C
20
芳香族環であり、
L
1
~L
4
、L
31
、及びL
32
は、互いに独立して、置換もしくは非置換のC
3
-C
10
シクロアルキレン基、置換もしくは非置換のC
1
-C
10
ヘテロシクロアルキレン基、置換もしくは非置換のC
3
-C
10
シクロアルケニレン基、置換もしくは非置換のC
1
-C
10
ヘテロシクロアルケニレン基、置換もしくは非置換のC
6
-C
60
アリーレン基、置換もしくは非置換のC
1
-C
60
ヘテロアリーレン基、置換もしくは非置換の二価芳香族縮合多環基、及び置換もしくは非置換の二価芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択され、
a1~a4、a31及びa32は、互いに独立して、0、1、2及び3のうちから選択され、
Ar
1
、Ar
31
及びAr
32
は、互いに独立して、置換もしくは非置換のC
3
-C
10
シクロアルキル基、置換もしくは非置換のC
1
-C
10
ヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換のC
3
-C
10
シクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC
1
-C
10
ヘテロシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC
6
-C
60
アリール基、置換もしくは非置換のC
1
-C
60
ヘテロアリール基、置換もしくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、及び置換もしくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択され、
b1、b31及びb32は、互いに独立して、1、2、3、4及び5のうちから選択され、
Ar
31
とAr
32
は、選択的に互いに連結され、飽和環または不飽和環を形成することができ、
R
1
~R
4
は、互いに独立して、前記化学式10で表される基、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基またはその塩、スルホン酸基またはその塩、リン酸基またはその塩、置換もしくは非置換のC
1
-C
60
アルキル基、置換もしくは非置換のC
2
-C
60
アルケニル基、置換もしくは非置換のC
2
-C
60
アルキニル基、置換もしくは非置換のC
1
-C
60
アルコキシ基、置換もしくは非置換のC
3
-C
10
シクロアルキル基、置換もしくは非置換のC
2
-C
10
ヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換のC
3
-C
10
シクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC
2
-C
10
ヘテロシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC
6
-C
60
アリール基、置換もしくは非置換のC
6
-C
60
アリールオキシ基、置換もしくは非置換のC
6
-C
60
アリールチオ基、置換もしくは非置換のC
1
-C
60
ヘテロアリール基、置換もしくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、置換もしくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基、-Si(Q
1
)(Q
2
)(Q
3
)、及び-B(Q
1
)(Q
2
)のうちから選択され、
c1は、互いに独立して、1、2、3及び4のうちから選択され、c2は、1、2及び3のうちから選択され、c3及びc4は、互いに独立して、1、2、3、4及び5のうちから選択され、
c1が2以上である場合、R
1
のうち2個は、選択的に互いに連結され、飽和環または不飽和環を形成することができ、c2が2以上である場合、R
2
のうち2個は、選択的に互いに連結され、飽和環または不飽和環を形成することができ、c3が2以上である場合、R
3
のうち2個は、選択的に互いに連結され、飽和環または不飽和環を形成することができ、c4が2以上である場合、R
4
のうち2個は、選択的に互いに連結され、飽和環または不飽和環を形成することができ、
Q
1
~Q
3
は、互いに独立して、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基またはその塩、スルホン酸基またはその塩、リン酸基またはその塩、C
1
-C
60
アルキル基、C
2
-C
60
アルケニル基、C
2
-C
60
アルキニル基、C
1
-C
60
アルコキシ基、C
3
-C
10
シクロアルキル基、C
1
-C
10
ヘテロシクロアルキル基、C
3
-C
10
シクロアルケニル基、C
1
-C
10
ヘテロシクロアルケニル基、C
6
-C
60
アリール基、C
1
-C
60
ヘテロアリール基、一価非芳香族縮合多環基、及び一価非芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択される。)
【請求項2】
前記第1励起子消光層は、第1ベース物質をさらに含む、請求項1に記載の有機発光素子。
【請求項3】
前記第1励起子消光層の厚み(D
Q1)と、前記発光層の厚み(D
E)は、D
E≧D
Q1である、請求項1に記載の有機発光素子。
【請求項4】
前記ドーパントは、遅延蛍光または蛍光を放出する、請求項1に記載の有機発光素子。
【請求項5】
前記ホストは、第1ホスト及び第2ホストを含む、請求項1に記載の有機発光素子。
【請求項6】
前記第1ホストは、電子輸送性モイエティを含んでいない正孔輸送性ホストであり、
前記第2ホストは、少なくとも1つの電子輸送性モイエティを含む電子輸送性ホストである、請求項5に記載の有機発光素子。
【請求項7】
前記発光層と前記カソードとの間に電子注入層をさらに含み、
前記電子注入層の仕事関数は、3.0eV未満である、請求項1に記載の有機発光素子。
【請求項8】
前記電子注入層は、希土類金属を含む、請求項7に記載の有機発光素子。
【請求項9】
前記電子注入層は、Ybを含む、請求項7に記載の有機発光素子。
【請求項10】
前記有機層は、前記アノードと前記第1励起子消光層との間に介在された正孔輸送層を含み、
前記第1励起子消光層と前記正孔輸送層は、直接接触する、請求項1に記載の有機発光素子。
【請求項11】
前記正孔輸送層は、正孔輸送材料を含み、
前記第1励起子消光層は、第1ベース物質をさらに含み、
前記第1ベース物質は、正孔輸送材料と同一である、請求項10に記載の有機発光素子。
【請求項12】
前記有機層は、前記アノードと前記第1励起子消光層との間に介在された正孔輸送層を含み、
前記正孔輸送層と前記第1励起子消光層との間に介在された電子阻止層を含み、
前記第1励起子消光層と前記電子阻止層は、直接接触し、
前記電子阻止層と前記正孔輸送層は、直接接触する、請求項1に記載の有機発光素子。
【請求項13】
前記正孔輸送層は、正孔輸送材料を含み、
前記電子阻止層は、電子阻止材料を含み、
前記第1励起子消光層は、第1ベース物質をさらに含み、
前記第1ベース物質は、正孔輸送材料及び/または電子阻止材料と同一である、請求項12に記載の有機発光素子。
【請求項14】
前記カソードと前記発光層との間に介在され、前記発光層と直接接触する第2励起子消光層をさらに含み、
前記第2励起子消光層は、第2消光物質を含み、
前記ホスト、前記ドーパント及び前記第2消光物質は、下記式2-1及び2-2を満足する、請求項1に記載の有機発光素子:
<式2-1>
T1(Q2)≦T1(H)
<式2-2>
T1(Q2)≦T1(D)
前記式2-1及び2-2で、
T1(Q2)は、前記第2消光物質の最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(H)は、前記ホストの最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(D)は、前記ドーパントの最低励起三重項エネルギーレベルである。
【請求項15】
前記第2励起子消光層は、第2ベース物質をさらに含む、請求項14に記載の有機発光素子。
【請求項16】
前記第2励起子消光層の厚み(D
Q2)と前記発光層の厚み(D
E)は、D
E≧D
Q2である、請求項14に記載の有機発光素子。
【請求項17】
前記有機層は、前記カソードと前記第2励起子消光層との間に介在された電子輸送層を含み、
前記第2励起子消光層と前記電子輸送層は、直接接触する、請求項14に記載の有機発光素子。
【請求項18】
前記電子輸送層は、電子輸送材料を含み、
前記第2励起子消光層は、第2ベース物質をさらに含み、
前記第2ベース物質は、電子輸送材料と同一である、請求項17に記載の有機発光素子。
【請求項19】
前記有機層は、前記カソードと前記第2励起子消光層との間に介在された電子輸送層を含み、
前記電子輸送層と前記第2励起子消光層との間に介在された正孔阻止層を含み、
前記第2励起子消光層と前記正孔阻止層は、直接接触し、
前記正孔阻止層と前記電子輸送層は、直接接触する、請求項14に記載の有機発光素子。
【請求項20】
前記電子輸送層は、電子輸送材料を含み、
前記正孔阻止層は、正孔阻止材料を含み、
前記第2励起子消光層は、第2ベース物質をさらに含み、
前記第2ベース物質は、電子輸送材料及び/または正孔阻止材料と同一である、請求項19に記載の有機発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機発光素子に関する。
【背景技術】
【0002】
有機発光素子(organic light emitting device)は、自発光型素子であり、従来の素子に比べ、視野角が広く、コントラストに優れるだけではなく、応答時間が短く、輝度、駆動電圧及び応答速度の特性に優れ、多色化が可能である。
【0003】
前記有機発光素子は、基板上部に、第1電極が配置されており、前記第1電極上部に、正孔輸送領域(hole transport region)、発光層、電子輸送領域(electron transport region)及び第2電極が順次に形成されている構造を有することができる。前記第1電極から注入された正孔は、該正孔輸送領域を経由して発光層に移動し、第2電極から注入された電子は、該電子輸送領域を経由して発光層に移動する。前記正孔及び前記電子のようなキャリアは、該発光層領域で再結合し、励起(exciton)を生成する。該励起子が励起状態から基底状態に変わりながら光が生成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、励起子消光層を含む有機発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一側面によれば、アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に介在され、発光層を含む有機層と、前記アノードと前記発光層との間に介在され、前記発光層と直接接触する第1励起子消光層と、を含み、
前記発光層は、ホスト及びドーパントを含み、
前記第1励起子消光層は、第1消光物質を含み、前記ホスト、前記ドーパント及び前記第1消光物質は、下記式1-1及び1-2を満足する、有機発光素子が提供される:
<式1-1>
T1(Q1)≦T1(H)
<式1-2>
T1(Q1)≦T1(D)
前記式1-1及び1-2で、
T1(Q1)は、前記第1消光物質の最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(H)は、前記ホストの最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(D)は、前記ドーパントの最低励起三重項エネルギーレベルである。
【0006】
前記実施例において、前記第1励起子消光層は、第1ベース物質をさらに含んでもよい。
【0007】
前記実施例において、前記第1励起子消光層の厚み(DQ1)と、前記発光層の厚み(DE)は、DE≧DQ1でであってもよい。
【0008】
前記実施例において、前記ドーパントは、遅延蛍光または蛍光を放出することができる。
【0009】
前記実施例において、前記ホストは、第1ホスト及び第2ホストを含んでもよい。
【0010】
前記実施例において、前記第1ホストは、電子輸送性モイエティを含んでいない正孔輸送性ホストであり、前記第2ホストは、少なくとも1つの電子輸送性モイエティを含む電子輸送性ホストであってもよい。
【0011】
前記実施例において、前記発光層と前記カソードとの間に電子注入層をさらに含み、前記電子注入層の仕事関数(work function)は、3.0eV未満であってもよい。
【0012】
前記実施例において、前記電子注入層は、希土類金属を含んでもよい。
【0013】
前記実施例において、前記電子注入層は、Ybを含んでもよい。
【0014】
前記実施例において、前記有機層は、前記アノードと前記第1励起子消光層との間に介在された正孔輸送層を含み、前記第1励起子消光層と前記正孔輸送層は、直接接触することができる。
【0015】
前記実施例において、前記正孔輸送層は、正孔輸送材料を含み、前記第1ベース物質は、正孔輸送材料と同一であってもよい。
【0016】
前記実施例において、前記有機層は、前記アノードと前記第1励起子消光層との間に介在された正孔輸送層を含み、前記正孔輸送層と前記第1励起子消光層との間に介在された電子阻止層を含み、前記第1励起子消光層と前記電子阻止層は、直接接触し、前記電子阻止層と前記正孔輸送層は、直接接触することができる。
【0017】
前記実施例において、前記正孔輸送層は、正孔輸送材料を含み、前記電子阻止層は、電子阻止材料を含み、前記第1ベース物質は、正孔輸送材料及び/または電子阻止材料と同一であってもよい。
【0018】
前記実施例において、前記カソードと前記発光層との間に介在され、前記発光層と直接接触する第2励起子消光層をさらに含み、前記第2励起子消光層は、第2消光物質を含み、前記ホスト、前記ドーパント及び前記第2消光物質は、下記式2-1及び2-2を満足することができる:
<式2-1>
T1(Q2)≦T1(H)
<式2-2>
T1(Q2)≦T1(D)
前記式2-1及び2-2で、
T1(Q2)は、前記第2消光物質の最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(H)は、前記ホストの最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(D)は、前記ドーパントの最低励起三重項エネルギーレベルである。
【0019】
前記実施例において、前記第2励起子消光層は、第2ベース物質をさらに含んでもよい。
【0020】
前記実施例において、前記第2励起子消光層の厚み(DQ2)と、前記発光層の厚み(DE)は、DE≧DQ2であってもよい。
【0021】
前記実施例において、前記有機層は、前記カソードと前記第2励起子消光層との間に介在された電子輸送層を含み、前記第2励起子消光層と前記電子輸送層は、直接接触することができる。
【0022】
前記実施例において、前記電子輸送層は、電子輸送材料を含み、前記第2ベース物質は、電子輸送材料と同一であってもよい。
【0023】
前記実施例において、前記有機層は、前記カソードと前記第2励起子消光層との間に介在された電子輸送層を含み、前記電子輸送層と前記第2励起子消光層との間に介在された正孔阻止層を含み、前記第2励起子消光層と前記正孔阻止層は、直接接触し、前記正孔阻止層と前記電子輸送層は、直接接触することができる。
【0024】
前記実施例において、前記電子輸送層は、電子輸送材料を含み、前記正孔阻止層は、正孔阻止材料を含み、前記第2ベース物質は、電子輸送材料及び/または正孔阻止材料と同一であってもよい。
【発明の効果】
【0025】
本発明の励起子消光層を含む有機発光素子は、寿命特性が向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【
図1】本発明の一実施例による有機発光素子の構造を概略的に示した図面である。
【
図2】本発明の他の実施例による有機発光素子の構造を概略的に示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
本発明は、多様な変換を加えることができ、さまざまな実施例を有することができるが、特定の実施例を図面に例示し、詳細な説明によって詳細に説明する。本発明の効果、特徴、及びそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すれば、明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されるものではなく、多様な形態にも実現される。
【0028】
以下、添付された図面を参照し、本発明の実施例について詳細に説明するが、図面を参照して説明するとき、同一であるか、あるいは対応する構成要素は、同一の図面符号を付し、それについての重複する説明は、省略する。
【0029】
以下の実施例において、単数の表現は、文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。
【0030】
以下の実施例において、「含む」または「有する」というような用語は、明細書上に記載された特徴または構成要素が存在するということを意味するものであり、1以上の他の特徴または構成要素が付加される可能性を事前に排除するものではない。
【0031】
以下の実施例において、膜、領域、構成要素のような部分が、他部分の「上」または「上部」にあるとするとき、他の部分の真上にある場合だけではなく、その中間に、他の膜、領域、構成要素などが介在されている場合も含む。
【0032】
図面においては、説明の便宜のために、構成要素の大きさが誇張されることもあり、縮小されることもある。例えば、図面に示された各構成の大きさ及び厚みは、説明の便宜のために任意に示されているので、本発明は、必ずしも図示されたところに限定されるものではない。
【0033】
本明細書において、「最低励起三重項エネルギーレベル」は、トルエンと各化合物との混合物(トルエン3mLに各化合物1mgを溶解させる)を石英セルに入れた後、液体窒素(77K)に入れ、フォトルミネセンス測定機器を利用し、フォトルミネセンススペクトルを測定し、それを一般的な常温フォトルミネセンススペクトルと比較し、低温でしか観測されないピークのみを分析し、そこからT1エネルギーレベルを計算したものである。
【0034】
本明細書において、「仕事関数」は、CV(電解質:0.1M Bu4NClO4/溶媒:CH2Cl2/電極:3電極システム(作用電極:GC、基準電極:Ag/AgCl、補助電極:Pt))を利用し、各化合物の電位(V)・電流(A)グラフを得た後、前記グラフの還元オンセット(reduction onset)から、各化合物の仕事関数を計算したものである。
【0035】
本明細書において、「有機層」は、前記有機発光素子において、アノード極とカソード極との間に介在された単一及び/または複数の全ての層を示す用語である。前記「有機層」の層に含まれた物質は、有機物に限定されるものではない。
【0036】
本明細書において、「(有機層が)化学式1で表される化合物を含む」というのは、「(有機層が)前記化学式1の範疇に属する1種の化合物、または前記化学式1の範疇に属する互いに異なる2種以上の化合物を含んでもよい」とも解釈される。
【0037】
以下、添付された図面を参照し、本発明の実施例について説明する。
【0038】
図1は、発明の一実施例による有機発光素子1の概略的な断面図である。
【0039】
図1を参照すれば、有機発光素子1は、アノード110と、カソード120と、前記アノードと前記カソードとの間に介在され、発光層131を含む有機層130と、アノード110及び発光層131の間に介在され、発光層131と直接接触する第1励起子消光層132と、を含み、発光層131は、ホスト及びドーパントを含み、第1励起子消光層132は、第1消光物質を含み、前記ホスト、前記ドーパント及び前記第1消光物質は、下記式1-1及び1-2を満足する、有機発光素子が提供される:
<式1-1>
T1(Q1)≦T1(H)
<式1-2>
T1(Q1)≦T1(D)
前記式1-1及び1-2で、
T1(Q1)は、前記第1消光物質の最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(H)は、前記ホストの最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(D)は、前記ドーパントの最低励起三重項エネルギーレベルである。
【0040】
前記式1-1を満足する有機発光素子は、発光層のホストで生成された三重項のうち一部を第1励起子消光層に移動させることができる。それにより、前記発光層内の三重項濃度を適切に調節することができ、発光に関与せずに発光層内に存在する三重項の濃度を低くすることにより、前記有機発光素子の寿命特性を向上させることができる。
【0041】
前記式1-2を満足する有機発光素子は、発光層のホストで生成された三重項が、いずれも第1励起子消光層に移動するものではなく、前記発光層のドーパントにも移動することができるようにする。それにより、発光層内の三重項濃度が、目的とする発光効率を得ることができる程度に維持される。
【0042】
前述の効果を得るためには、必ず前記発光層と前記第1励起子消光層は、直接接触してなければならず、前記発光層と前記第1励起子消光層との間に他の層がさらに介在されていてはならない。
【0043】
具体的には、前記ホスト、前記ドーパント及び前記第1消光物質は、下記式1-11及び/または1-21をさらに満足することができるが、それらに限定されるものではない:
<式1-11>
0.1eV≦T1(Q1)-T1(H)≦1.0eV
<式1-21>
0.1eV≦T1(Q1)-T1(D)≦1.0eV
前記式1-11及び1-21で、
T1(Q1)は、前記第1消光物質の最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(H)は、前記ホストの最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(D)は、前記ドーパントの最低励起三重項エネルギーレベルである。
【0044】
前記式1-11をさらに満足する有機発光素子は、ホストから第1励起子消光層に移動する三重項対比で、ホストからドーパントに移動する三重項の比率が適切に調節されることにより、効率及び寿命特性が同時に向上しうる。
【0045】
前記式1-21をさらに満足する有機発光素子は、ホストからドーパントに移動する三重項の比率が適切に調節されることにより、効率がさらに向上しうる。
【0046】
アノード110は、例えば、基板上部に、アノード用物質を蒸着法またはスパッタリング法などを利用して提供することによっても形成される。前記アノード110は、正孔注入が容易であるように、高い仕事関数を有する物質のうちからも選択される。
【0047】
アノード110は、反射型電極、半透過型電極または透過型電極であってもよい。透過型電極を形成するために、アノード用物質は、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、及びそれら任意の組み合わせのうちからも選択されるが、それらに限定されるものではない。または、半透過型電極または反射型電極を形成するために、アノード用物質は、マグネシウム(Mg)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、アルミニウム-リチウム(Al-Li)、カルシウム(Ca)、マグネシウム-インジウム(Mg-In)、マグネシウム-銀(Mg-Ag)、及びそれら任意の組み合わせのうちからも選択されるが、それらに限定されるものではない。
【0048】
アノード110は、単一層である単層構造、または複数の層を有する多層構造を有することができる。例えば、アノード110は、ITO/Ag/ITOの3層構造を有することができるが、それに限定されるものではない。
【0049】
アノード110上部には、有機層130が配置されている。前述のように、有機層130は、発光層131及び第1励起子消光層132を含む。有機層130は、アノード110と発光層131との間に介在された正孔輸送領域(hole transport region)(図示せず)、及び発光層131とカソード120との間に介在された電子輸送領域(electron transport region)(図示せず)をさらに含んでもよい。
【0050】
前記正孔輸送領域は、i)単一物質からなる単一層からなる単層構造、ii)複数の互いに異なる物質からなる単一層からなる単層構造、またはiii)複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有することができる。
【0051】
前記正孔輸送領域は、正孔注入層(HIL)、正孔輸送層(HTL)、発光補助層及び電子阻止層(EBL)のうちから選択された少なくとも1層を含んでもよい。
【0052】
例えば、前記正孔輸送領域は、複数の互いに異なる物質からなる単一層からなる単層構造を有するか、またはアノード110から順に積層された正孔注入層/正孔輸送層、正孔注入層/正孔輸送層/発光補助層、正孔注入層/発光補助層、正孔輸送層/発光補助層または正孔注入層/正孔輸送層/電子阻止層の多層構造を有することができるが、これらに限定されるものではない。
【0053】
前記正孔輸送領域は、m-MTDATA、TDATA、2-TNATA、NPB(NPD)、β-NPB、TPD、Spiro-TPD、Spiro-NPB、メチル化された(methylated)-NPB、TAPC、HMTPD、4,4’,4”-トリス(N-カルバゾリル)トリフェニルアミン)(TCTA)、ポリアニリン/ドデシルベンゼンスルホン酸)(Pani/DBSA)、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4-スチレンスルホネート)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/カンファースルホン酸(Pani/CSA)、ポリアニリン/ポリ(4-スチレンスルホネート)(PANI/PSS)、CzSi、TCTA、下記化学式201で表される化合物、及び下記化学式202で表される化合物のうちから選択された少なくとも一つを含んでもよい:
【化1】
【化2】
【化3】
<化学式201>
【化4】
<化学式202>
【化5】
【0054】
前記化学式201及び202で、
L201~L204は、互いに独立して、置換もしくは非置換のC3-C10シクロアルキルレン基、置換もしくは非置換のC1-C10ヘテロシクロアルキレン基、置換もしくは非置換のC3-C10シクロアルケニレン基、置換もしくは非置換のC1-C10ヘテロシクロアルケニレン基、置換もしくは非置換のC6-C60アリーレン基、置換もしくは非置換のC1-C60ヘテロアリーレン基、置換もしくは非置換の二価芳香族縮合多環基、及び置換もしくは非置換の二価芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択され、
L205は、*-O-*’、*-S-*’、*-N(Q201)-*’、置換もしくは非置換のC1-C20アルキレン基、置換もしくは非置換のC2-C20アルケニレン基、置換もしくは非置換のC3-C10シクロアルキレン基、置換もしくは非置換のC1-C10ヘテロシクロアルキレン基、置換もしくは非置換のC3-C10シクロアルケニレン基、置換もしくは非置換のC1-C10ヘテロシクロアルケニレン基、置換もしくは非置換のC6-C60アリーレン基、置換もしくは非置換のC1-C60ヘテロアリーレン基、置換もしくは非置換の二価芳香族縮合多環基、及び置換もしくは非置換の二価芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択され、
xa1~xa4は、互いに独立して、0~3の整数のうちから選択され、
xa5は1~10の整数のうちから選択され、
R201~R204、及びQ201は、互いに独立して、置換もしくは非置換のC3-C10シクロアルキル基、置換もしくは非置換のC1-C10ヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換のC3-C10シクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC1-C10ヘテロシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC6-C60アリール基、置換もしくは非置換のC6-C60アリールオキシ基、置換もしくは非置換のC6-C60アリールチオ基、置換もしくは非置換のC1-C60ヘテロアリール基、置換もしくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、及び置換もしくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択されてもよい。
【0055】
例えば、前記化学式202で、R201とR202は、選択的に(optionally)、単結合、ジメチル-メチレン基またはジフェニル-メチレン基を介しても互いに連結され、R203とR204は、選択的に、単結合、ジメチル-メチレン基またはジフェニル-メチレン基を介して互いに連結されてもよい。
【0056】
一実施例によれば、前記化学式201及び202で、
L201~L205は、互いに独立して、
フェニレン基、ペンタレニレン基、インデニレン基、ナフチレン基、アズレニレン基、ヘプタレニレン基、インダセニレン基、アセナフチレン基、フルオレニレン基、スピロ-ビフルオレニレン基、ベンゾフルオレニレン基、ジベンゾフルオレニレン基、フェナレニレン基、フェナントレニレン基、アントラセニレン基、フルオランテニレン基、トリフェニレニレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、ナフタセニレン基、ピセニレン基、ペリレニレン基、ペンタフェニレン基、ヘキサセニレン基、ペンタセニレン基、ルビセニレン基、コロネニレン基、オバレニレン基、チオフェニレン基、フラニレン基、カルバゾリレン基、インドリレン基、イソインドリレン基、ベンゾフラニレン基、ベンゾチオフェニレン基、ジベンゾフラニレン基、ジベンゾチオフェニレン基、ベンゾカルバゾリレン基、ジベンゾカルバゾリレン基、ジベンゾシロリレン基及びピリジニレン基;並びに
重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C1-C20アルキル基、C1-C20アルコキシ基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、C1-C10アルキル基で置換されたフェニル基、-Fで置換されたフェニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、インダセニル基、アセナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ヘキサセニル基、ペンタセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、オバレニル基、チオフェニル基、フラニル基、カルバゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジベンゾシロリル基、ピリジニル基、-Si(Q31)(Q32)(Q33)、及び-N(Q31)(Q32)のうちから選択された少なくとも一つで置換された、フェニレン基、ペンタレニレン基、インデニレン基、ナフチレン基、アズレニレン基、ヘプタレニレン基、インダセニレン基、アセナフチレン基、フルオレニレン基、スピロ-ビフルオレニレン基、ベンゾフルオレニレン基、ジベンゾフルオレニレン基、フェナレニレン基、フェナントレニレン基、アントラセニレン基、フルオランテニレン基、トリフェニレニレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、ナフタセニレン基、ピセニレン基、ペリレニレン基、ペンタフェニレン基、ヘキサセニレン基、ペンタセニレン基、ルビセニレン基、コロネニレン基、オバレニレン基、チオフェニレン基、フラニレン基、カルバゾリレン基、インドリレン基、イソインドリレン基、ベンゾフラニレン基、ベンゾチオフェニレン基、ジベンゾフラニレン基、ジベンゾチオフェニレン基、ベンゾカルバゾリレン基、ジベンゾカルバゾリレン基、ジベンゾシロリレン基及びピリジニレン基;のうちから選択され、
前記Q31~前記Q33は、互いに独立して、C1-C10アルキル基、C1-C10アルコキシ基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基及びナフチル基のうちからも選択される。
【0057】
他の実施例によれば、xa1~xa4は、互いに独立して、0、1または2でであってもよい。
【0058】
さらに他の実施例によれば、xa5は、1、2、3または4でであってもよい。
【0059】
さらに他の実施例によれば、R201~R204、及びQ201は、互いに独立して、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、インダセニル基、アセナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ヘキサセニル基、ペンタセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、オバレニル基、チオフェニル基、フラニル基、カルバゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジベンゾシロリル基及びピリジニル基;並びに
重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C1-C20アルキル基、C1-C20アルコキシ基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、C1-C10アルキル基で置換されたフェニル基、-Fで置換されたフェニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、インダセニル基、アセナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ヘキサセニル基、ペンタセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、オバレニル基、チオフェニル基、フラニル基、カルバゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジベンゾシロリル基、ピリジニル基、-Si(Q31)(Q32)(Q33)、及び-N(Q31)(Q32)のうちから選択された少なくとも一つで置換された、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、インダセニル基、アセナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ヘキサセニル基、ペンタセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、オバレニル基、チオフェニル基、フラニル基、カルバゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジベンゾシロリル基及びピリジニル基;のうちから選択されてもよく、
前記Q31~前記Q33についての説明は、本明細書に記載されたところを参照する。
【0060】
さらに他の実施例によれば、前記化学式201で、R201~R203のうち少なくとも一つは、互いに独立して、
フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基及びジベンゾチオフェニル基;並びに
重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C1-C20アルキル基、C1-C20アルコキシ基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、C1-C10アルキル基で置換されたフェニル基、-Fで置換されたフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基及びジベンゾチオフェニル基のうちから選択された少なくとも一つで置換された、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基及びジベンゾチオフェニル基;のうちから選択されてもよく、これらに限定されるものではない。
【0061】
さらに他の実施例によれば、前記化学式202で、i)R201とR202は、単結合を介して互いに連結されてもよく、かつ/またはii)R203とR204は、単結合を介して互いに連結されてもよい。
【0062】
さらに他の実施例によれば、前記化学式202で、R201~R204のうち少なくとも一つは、
カルバゾリル基;並びに
重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C1-C20アルキル基、C1-C20アルコキシ基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、C1-C10アルキル基で置換されたフェニル基、-Fで置換されたフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基及びジベンゾチオフェニル基のうちから選択された少なくとも一つで置換されたカルバゾリル基;のうちから選択されてもよく、これらに限定されるものではない。
【0063】
前記化学式201で表される化合物は、下記化学式201Aによって表されてもよい:
<化学式201A>
【化6】
【0064】
例えば、前記化学式201で表される化合物は、下記化学式201A1によって表されてもよい:
<化学式201A(1)>
【化7】
【0065】
さらに他の例として、前記化学式201で表される化合物は、下記化学式201A-1によって表されてもよい:
<化学式201A-1>
【化8】
【0066】
一方、前記化学式202で表される化合物は、下記化学式202Aによって表されてもよい:
<化学式202A>
【化9】
【0067】
さらに他の実施例によれば、前記化学式202で表される化合物は、下記化学式202A-1によって表されてもよい:
<化学式202A-1>
【化10】
【0068】
前記化学式201A、201A(1)、201A-1、202A及び202A-1で、
L201~L203、xa1~xa3、xa5、及びR202~R204についての説明は、本明細書に記載されたところを参照し、
R211及びR212についての説明は、本明細書において、R203についての説明を参照し、
R213~R217は、互いに独立して、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C1-C20アルキル基、C1-C20アルコキシ基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、C1-C10アルキル基で置換されたフェニル基、-Fで置換されたフェニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、インダセニル基、アセナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ヘキサセニル基、ペンタセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、オバレニル基、チオフェニル基、フラニル基、カルバゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジベンゾシロリル基及びピリジニル基のうちから選択されてもよい。
【0069】
前記正孔輸送領域は、下記化合物HT1~HT39のうちから選択された少なくとも1つの化合物を含んでもよいが、これらに限定されるものではない:
【化11】
【化12】
【化13】
【化14】
【0070】
前記正孔輸送領域の厚みは、約100Å~約10,000Å、例えば、約100Å~約1,000Åでもある。前記正孔輸送領域が、正孔注入層及び正孔輸送層のうち少なくとも1層を含むならば、前記正孔注入層の厚みは、約100Å~約9,000Å、例えば、約100Å~約1,000Åであり、前記正孔輸送層の厚みは、約50Å~約2,000Å、例えば、約100Å~約1,500Åでもある。前記正孔輸送領域、前記正孔注入層及び前記正孔輸送層の厚みが前述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、満足すべき正孔輸送特性を得ることができる。
【0071】
前記正孔輸送領域は、前述のような物質以外に、導電性向上のために、電荷生成物質をさらに含んでもよい。前記電荷生成物質は、前記正孔輸送領域内に均一にも不均一にも分散されている。
【0072】
前記電荷生成物質は、例えば、p-ドーパントであってもよい。
【0073】
一実施例によれば、前記p-ドーパントのLUMOは、-3.5eV以下であってもよい。
【0074】
前記p-ドーパントは、キノン誘導体、金属酸化物及びシアノ基含有化合物のうちから選択された少なくとも一つを含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
【0075】
例えば、前記p-ドーパントは、TCNQ(テトラシアノキノジメタン)及びF4-TCNQ(2,3,5,6-テトラフルオロ-7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン)のようなキノン誘導体;
タングステン酸化物及びモリブデン酸化物のような金属酸化物;
HAT-CN(1,4,5,8,9,12-ヘキサアザトリフェニレン-ヘキサカルボニトリル);及び
下記化学式221で表される化合物;のうちから選択された少なくとも一つを含んでもよいが、これらに限定されるものではない:
<HAT-CN>
【化15】
<F4-TCNQ>
【化16】
<化学式221>
【化17】
前記化学式221で、
R
221~R
223は、互いに独立して、置換もしくは非置換のC
3-C
10シクロアルキル基、置換もしくは非置換のC
1-C
10ヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換のC
3-C
10シクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC
1-C
10ヘテロシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC
6-C
60アリール基、置換もしくは非置換のC
1-C
60ヘテロアリール基、置換もしくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、及び置換もしくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択されるものの、前記R
221~前記R
223のうち少なくとも一つは、シアノ基、-F、-Cl、-Br、-I、-Fで置換されたC
1-C
20アルキル基、-Clで置換されたC
1-C
20アルキル基、-Brで置換されたC
1-C
20アルキル基、及び-Iで置換されたC
1-C
20アルキル基のうちから選択された少なくとも1つの置換基を有する。
【0076】
前記第1消光物質は、1.0eV≦T1(Q1)≦2.5eVを満足することができるが、これに限定されるものではない。前述の範囲を満足すれば、発光層に過度に蓄積され、寿命特性を低下させる危険性がある励起子を、第1励起子消光層に分散させるのに十分である。
【0077】
前記第1消光物質は、下記化学式3で表される化合物を含んでもよいが、これに限定されるものではない:
<化学式3>
【化18】
<化学式10>
【化19】
前記化学式3及び10で、
X
1は、N-(L
4)
a4-(Ar
1)
b1、O及びSのうちから選択され、
Aは、置換もしくは非置換のC
6-C
20芳香族環であり、
L
1~L
4、L
31、及びL
32は、互いに独立して、置換もしくは非置換のC
3-C
10シクロアルキレン基、置換もしくは非置換のC
1-C
10ヘテロシクロアルキレン基、置換もしくは非置換のC
3-C
10シクロアルケニレン基、置換もしくは非置換のC
1-C
10ヘテロシクロアルケニレン基、置換もしくは非置換のC
6-C
60アリーレン基、置換もしくは非置換のC
1-C
60ヘテロアリーレン基、置換もしくは非置換の二価芳香族縮合多環基、及び置換もしくは非置換の二価芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択され、
a1~a4、a31及びa32は、互いに独立して、0、1、2及び3のうちから選択され、
Ar
1、Ar
31及びAr
32は、互いに独立して、置換もしくは非置換のC
3-C
10シクロアルキル基、置換もしくは非置換のC
1-C
10ヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換のC
3-C
10シクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC
1-C
10ヘテロシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC
6-C
60アリール基、置換もしくは非置換のC
1-C
60ヘテロアリール基、置換もしくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、及び置換もしくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択され、
b1、b31及びb32は、互いに独立して、1、2、3、4及び5のうちから選択され、
Ar
31とAr
32は、選択的に互いに連結され、飽和環または不飽和環を形成することができ、
R
1~R
4は、互いに独立して、前記化学式10で表される基、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基またはその塩、スルホン酸基またはその塩、リン酸基またはその塩、置換もしくは非置換のC
1-C
60アルキル基、置換もしくは非置換のC
2-C
60アルケニル基、置換もしくは非置換のC
2-C
60アルキニル基、置換もしくは非置換のC
1-C
60アルコキシ基、置換もしくは非置換のC
3-C
10シクロアルキル基、置換もしくは非置換のC
2-C
10ヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換のC
3-C
10シクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC
2-C
10ヘテロシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC
6-C
60アリール基、置換もしくは非置換のC
6-C
60アリールオキシ基、置換もしくは非置換のC
6-C
60アリールチオ基、置換もしくは非置換のC
1-C
60ヘテロアリール基、置換もしくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、置換もしくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基、-Si(Q
1)(Q
2)(Q
3)、及び-B(Q
1)(Q
2)のうちから選択され、
c1は、互いに独立して、1、2、3及び4のうちから選択され、c2は、1、2及び3のうちから選択され、c3及びc4は、互いに独立して、1、2、3、4及び5のうちから選択され、
c1が2以上である場合、R
1のうち2個は、選択的に互いに連結され、飽和環または不飽和環を形成することができ、c2が2以上である場合、R
2のうち2個は、選択的に互いに連結され、飽和環または不飽和環を形成することができ、c3が2以上である場合、R
3のうち2個は、選択的に互いに連結され、飽和環または不飽和環を形成することができ、c4が2以上である場合、R
4のうち2個は、選択的に互いに連結され、飽和環または不飽和環を形成することができ、
Q
1~Q
3は、互いに独立して、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基またはその塩、スルホン酸基またはその塩、リン酸基またはその塩、C
1-C
60アルキル基、C
2-C
60アルケニル基、C
2-C
60アルキニル基、C
1-C
60アルコキシ基、C
3-C
10シクロアルキル基、C
1-C
10ヘテロシクロアルキル基、C
3-C
10シクロアルケニル基、C
1-C
10ヘテロシクロアルケニル基、C
6-C
60アリール基、C
1-C
60ヘテロアリール基、一価非芳香族縮合多環基、及び一価非芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択される。
【0078】
例えば、前記第1消光物質は、下記化合物Q1~下記化合物Q36のうちから選択されるが、これらに限定されるものではない:
【化20】
【化21】
【化22】
【化23】
【化24】
【化25】
【0079】
第1励起子消光層132において、前記第1消光物質の含量は、0.01重量%~20重量%であってもよく、これに限定されるものではない。前述の範囲を満足すれば、有機発光素子の寿命特性を改善させることができるほどに十分な量の三重項が、ホストから第1励起子消光層132に移動することができる。
【0080】
第1励起子消光層132は、第1ベース物質をさらに含んでもよいが、これに限定されるものではない。前記第1ベース物質は、第1励起子消光層132の正孔輸送性を改善させることができる。
【0081】
一実施例において、前記第1ベース物質は、前記ホストと同一であってもよく、これに限定されるものではない。例えば、前記第1ベース物質は、正孔輸送性ホストと同一であってもよく、これに限定されるものではない。
【0082】
一実施例において、第1励起子消光層132は、第1消光物質及び第1ベース物質からなってもよく、これに限定されるものではない。
【0083】
第1励起子消光層132が第1ベース物質をさらに含む場合、前記第1励起子消光層において、前記第1ベース物質の含量は、99.99重量%~80重量%であってもよく、これに限定されるものではない。前述の範囲を満足すれば、第1励起子消光層132の正孔輸送性が十分に改善され、有機発光素子の駆動電圧が低くもなる。
【0084】
例えば、前記第1ベース物質は、T1(B1)≦T1(H)を満足することができ、ここで、T1(B1)は、前記第1ベース物質の最低励起三重項エネルギーレベルである。一方、前記第1ベース物質は、T1(B1)≦T1(D)を満足することができる。
【0085】
他の例として、前記第1ベース物質は、1.2eV≦T1(B1)≦2.5eVを満足することができるが、これに限定されるものではない。前述の範囲を満足すれば、発光層に過度に蓄積されて寿命特性を低下させる危険性がある励起子を、第1励起子消光層に分散させるのに十分である。
【0086】
一実施例において、第1励起子消光層132の厚み(DQ1)と、発光層131の厚み(DE)は、DE≧DQ1であってもよい。具体的には、第1励起子消光層132の厚み(DQ1)と、発光層131の厚み(DE)は、DE>DQ1であってもよく、これに限定されるものではない。前述の範囲を満足すれば、有機発光素子の駆動電圧を高めずに、所望する寿命特性向上効果を得ることができる。
【0087】
他の実施例において、第1励起子消光層132の厚みは、50Å~200Åであってもよく、これに限定されるものではない。前述の範囲を満足すれば、有機発光素子の駆動電圧を実質的に高めずに、所望する寿命特性向上効果を得ることができる。
【0088】
発光層131は、ホスト及びドーパントを含む。
【0089】
前記ドーパントは、熱活性化遅延蛍光または蛍光を放出することができる。
【0090】
具体的には、前記ドーパントは、下記式3をさらに満足することができる:
<式3>
|S1(D)-T1(D)|≦0.5eV
前記式3で、
T1(D)は、前記ドーパントの最低励起三重項エネルギーレベルであり、
S1(D)は、前記ドーパントの最低励起一重項エネルギーレベルである。
【0091】
前記式3を満足すれば、常温においても、熱活性化遅延蛍光を放出することができる。
【0092】
さらに具体的には、S1(D)-T1(D)≦0.2eVを満足することができるが、これに限定されるものではない。
【0093】
一実施例において、前記ドーパントは、下記式4及び/または式5をさらに満足することができるが、これらに限定されるものではない:
<式4>
2.65eV≦S1(D)≦2.85eV
<式5>
2.65eV≦T1(D)≦3.05eV
前記式4及び5で、
T1(D)は、前記ドーパントの最低励起三重項エネルギーレベルであり、
S1(D)は、前記ドーパントの最低励起一重項エネルギーレベルである。
【0094】
前記式4及び/または5を満足すれば、前記ドーパントは、青色を放出することができる。
【0095】
他の実施例において、前記ドーパントは、金属原子を含まなくてもよい。すなわち、前記ドーパントは、金属原子を含むリン光放出エミッタとは、明らかに区別される。
【0096】
前記発光層において、前記ドーパントの含量は、0.01重量%~30重量%であってもよく、これに限定されるものではない。
【0097】
例えば、前記ホストは、T1(H)≧T1(D)を満足することができるが、これに限定されるものではない。前記ホストが前述の範囲を満足すれば、ホストからドーパントに励起子が円滑に伝達されうる。
【0098】
一実施例において、前記ホストは、1種以上の化合物を含んでもよい。
【0099】
例えば、前記ホストは、
下記化学式1及び2のうちいずれか一つで表される化合物を含んでもよいが、これらに限定されるものではない:
<化学式1>
【化26】
<化学式2>
【化27】
前記化学式1及び2で、
X
11は、O、S、N(R
13)及びC(R
13)(R
14)のうちから選択され、
X
12は、単結合、O、S、N(R
15)及びC(R
15)(R
16)のうちから選択され、
A
11及びA
12は、互いに独立して、C
5-C
60炭素環基及びC
1-C
60ヘテロ環基のうちから選択され、
R
11~R
16は、互いに独立して、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、置換もしくは非置換のC
1-C
60アルキル基、置換もしくは非置換のC
2-C
60アルケニル基、置換もしくは非置換のC
2-C
60アルキニル基、置換もしくは非置換のC
1-C
60アルコキシ基、置換もしくは非置換のC
3-C
10シクロアルキル基、置換もしくは非置換のC
1-C
10ヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換のC
3-C
10シクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC
1-C
10ヘテロシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC
6-C
60アリール基、置換もしくは非置換のC
6-C
60アリールオキシ基、置換もしくは非置換のC
6-C
60アリールチオ基、置換もしくは非置換のC
1-C
60ヘテロアリール基、置換もしくは非置換のC
1-C
60ヘテロアリールオキシ基、置換もしくは非置換のC
1-C
60ヘテロアリールチオ基、置換もしくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、置換もしくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基、-Si(Q
1)(Q
2)(Q
3)、-B(Q
1)(Q
2)、-N(Q
1)(Q
2)、-P(Q
1)(Q
2)、-C(=O)(Q
1)、-S(=O)(Q
1)、-S(=O)
2(Q
1)、-P(=O)(Q
1)(Q
2)及び-P(=S)(Q
1)(Q
2)のうちから選択され、
b11及びb12は、互いに独立して、1、2、3、4、5及び6のうちから選択され、
Q
1~Q
3は、互いに独立して、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C
1-C
60アルキル基、C
2-C
60アルケニル基、C
2-C
60アルキニル基、C
1-C
60アルコキシ基、C
3-C
10シクロアルキル基、C
1-C
10ヘテロシクロアルキル基、C
3-C
10シクロアルケニル基、C
1-C
10ヘテロシクロアルケニル基、C
6-C
60アリール基、C
6-C
60アリールオキシ基、C
6-C
60アリールチオ基、C
1-C
60ヘテロアリール基、C
1-C
60ヘテロアリールオキシ基、C
1-C
60ヘテロアリールチオ基、一価非芳香族縮合多環基、一価非芳香族ヘテロ縮合多環基、
ビフェニリル基及び
ターフェニリル基のうちから選択され、
X
21は、NまたはC(R
21)であり、X
22は、NまたはC(R
22)であり、X
23は、NまたはC(R
23)であり、X
24は、NまたはC(R
24)であり、X
25は、NまたはC(R
25)であり、X
26は、NまたはC(R
26)であるものの、X
21~X
26のうち少なくとも一つは、Nであり、
R
21~R
26は、互いに独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC
6-C
60アリール基、置換もしくは非置換のC
1-C
60ヘテロアリール基、置換もしくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、及び置換もしくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択され、
R
21~R
26のうち少なくとも一つは、置換もしくは非置換のC
6-C
60アリール基、置換もしくは非置換のC
1-C
60ヘテロアリール基、置換もしくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、及び置換もしくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択される。具体的には、前記ホストは、下記化合物1~12、及び下記化合物21~27のうちから選択されてもよく、これらに限定されるものではない:
【化28】
【化29】
【化30】
【化31】
【化32】
【化33】
【化34】
【0100】
一実施例において、前記ホストは、第1ホスト及び第2ホストを含んでもよい。
【0101】
具体的には、前記第1ホストは、電子輸送性モイエティを含んでいない正孔輸送性ホストであり、前記第2ホストは、少なくとも1つの電子輸送性モイエティを含む電子輸送性ホストであってもよく、これらに限定されるものではない。
【0102】
本明細書において、「電子輸送性モイエティ」は、シアノ基、ホスフィンオキシド基、スルホンオキシド基、スルホネート及び/またはπ電子欠乏性含窒素環を含んでもよい。
【0103】
例えば、前記第1ホストは、前記化学式1で表され、前記第2ホストは、前記化学式2によっても表されてもよく、これらに限定されるものではない。
【0104】
具体的には、前記第1ホストは、前記化合物1~12のうちから選択されてもよく、前記第2ホストは、前記化合物21~27のうちから選択されてもよく、これらに限定されるものではない。
【0105】
一実施例において、前記第1ホストは、前記化学式1で表される化合物を含み、前記第2ホストは、下記化学式2で表される化合物を含んでもよい。
【0106】
発光層131の厚みは、約100Å~約1,000Å、例えば、約200Å~約600Åでもある。前記発光層の厚みが前述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な発光特性を示すことができる。
【0107】
前記電子輸送領域は、i)単一物質からなる単一層からなる単層構造、ii)複数の互いに異なる物質からなる単一層からなる単層構造、あるいはiii)複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有することができる。
【0108】
前記電子輸送領域は、バッファ層、正孔阻止層、電子調節層、電子輸送層(ETL)及び電子注入層のうちから選択された少なくとも1層を含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
【0109】
例えば、前記電子輸送領域は、発光層から順に積層された電子輸送層/電子注入層、正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層、電子調節層/電子輸送層/電子注入層、またはバッファ層/電子輸送層/電子注入層などの構造を有することができるが、これらに限定されるものではない。
【0110】
前記電子輸送領域(例えば、前記電子輸送領域におけるバッファ層、正孔阻止層、電子調節層または電子輸送層)は、π電子欠乏性含窒素環を少なくとも一つ含む金属非含有化合物を含んでもよい。
【0111】
前記「π電子欠乏性含窒素環」は、環形成モイエティであり、少なくとも1つの*-N=*’モイエティを有するC1-C60ヘテロ環基を意味する。
【0112】
例えば、前記「π電子欠乏性含窒素環」は、i)少なくとも1つの*-N=*’モイエティを有する5員~7員のヘテロ単環基であるか、ii)少なくとも1つの*-N=*’モイエティを有する5員~7員のヘテロ単環基のうち2以上が互いに縮合されているヘテロ多環基であるか、あるいはiii)少なくとも1つの*-N=*’モイエティを有する5員~7員のヘテロ単環基のうち少なくとも一つと、少なくとも1つのC5-C60炭素環基とが互いに縮合されているヘテロ多環基であってもよい。
【0113】
前記π電子欠乏性含窒素環の具体例としては、イミダゾール、ピラゾール、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、インダゾール、プリン(purine)、キノリン、イソキノリン、ベンゾキノリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、ベンゾイミダゾール、イソベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール、イソベンゾオキサゾール、トリアゾール、テトラゾール、オキサジアゾール、トリアジン、チアジアゾール、イミダゾピリジン、イミダゾピリミジン、アザカルバゾールなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【0114】
例えば、前記電子輸送領域は、下記化学式601で表される化合物を含んでもよい。
<化学式601>
[Ar601]xe11-[(L601)xe1-R601]xe21
前記化学式601で、
Ar601は、置換もしくは非置換のC5-C60炭素環基、または置換もしくは非置換のC1-C60ヘテロ環基であり、
xe11は、1、2または3であり、
L601は、置換もしくは非置換のC3-C10シクロアルキレン基、置換もしくは非置換のC1-C10ヘテロシクロアルキレン基、置換もしくは非置換のC3-C10シクロアルケニレン基、置換もしくは非置換のC1-C10ヘテロシクロアルケニレン基、置換もしくは非置換のC6-C60アリーレン基、置換もしくは非置換のC1-C60ヘテロアリーレン基、置換もしくは非置換の二価芳香族縮合多環基、及び置換もしくは非置換の二価芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択され、
xe1は、0~5の整数のうちから選択され、
R601は、置換もしくは非置換のC3-C10シクロアルキル基、置換もしくは非置換のC1-C10ヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換のC3-C10シクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC1-C10ヘテロシクロアルケニル基、置換もしくは非置換のC6-C60アリール基、置換もしくは非置換のC6-C60アリールオキシ基、置換もしくは非置換のC6-C60アリールチオ基、置換もしくは非置換のC1-C60ヘテロアリール基、置換もしくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、置換もしくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基、-Si(Q601)(Q602)(Q603)、-C(=O)(Q601)、-S(=O)2(Q601)及び-P(=O)(Q601)(Q602)のうちから選択され、
前記Q601~前記Q603は、互いに独立して、C1-C10アルキル基、C1-C10アルコキシ基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基またはナフチル基であり、
xe21は、1~5の整数のうちから選択される。
【0115】
一実施例によれば、前記xe11個のAr601、及びxe21個のR601のうち少なくとも一つは、前述のようなπ電子欠乏性含窒素環を含んでもよい。
【0116】
一実施例によれば、前記化学式601で環Ar601は、
ベンゼン、ナフタレン、フルオレン、スピロ-ビフルオレン、ベンゾフルオレン、ジベンゾフルオレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、インデノアントラセン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、カルバゾール、イミダゾール、ピラゾール、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、インダゾール、プリン、キノリン、イソキノリン、ベンゾキノリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、ベンゾイミダゾール、イソベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール、イソベンゾオキサゾール、トリアゾール、テトラゾール、オキサジアゾール、トリアジン、チアジアゾール、イミダゾピリジン、イミダゾピリミジン及びアザカルバゾール;並びに
重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C1-C20アルキル基、C1-C20アルコキシ基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、-Si(Q31)(Q32)(Q33)、-S(=O)2(Q31)及び-P(=O)(Q31)(Q32)のうちから選択された少なくとも一つで置換された、ベンゼン、ナフタレン、フルオレン、スピロ-ビフルオレン、ベンゾフルオレン、ジベンゾフルオレン、フェナレン、フェナントレン、アントラセン、フルオランテン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、インデノアントラセン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、カルバゾール、イミダゾール、ピラゾール、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、インダゾール、プリン、キノリン、イソキノリン、ベンゾキノリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、フェナントリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、ベンゾイミダゾール、イソベンゾチアゾール、ベンゾオキサゾール、イソベンゾオキサゾール、トリアゾール、テトラゾール、オキサジアゾール、トリアジン、チアジアゾール、イミダゾピリジン、イミダゾピリミジン及びアザカルバゾール;のうちから選択される環構造であってもよく、
前記Q31~前記Q33は、互いに独立して、C1-C10アルキル基、C1-C10アルコキシ基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基及びナフチル基のうちから選択されてもよい。
【0117】
前記化学式601で、xe11が2以上である場合、2以上のAr601は、単結合を介して互いに連結されてもよい。
【0118】
他の実施例によれば、前記化学式601でAr601は、アントラセン環であってもよい。
【0119】
さらに他の実施例によれば、前記601で表される化合物は、下記化学式601-1によって表されてもよい:
<化学式601-1>
【化35】
前記化学式601-1で、
X
614は、NまたはC(R
614)であり、X
615は、NまたはC(R
615)であり、X
616は、NまたはC(R
616)であり、X
614~X
616のうち少なくとも一つは、Nであり、
L
611~L
613は、互いに独立して、前記L
601についての説明を参照し、
xe611~xe613は、互いに独立して、前記xe1についての説明を参照し、
R
611~R
613は、互いに独立して、前記R
601についての説明を参照し、
R
614~R
616は、互いに独立して、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C
1-C
20アルキル基、C
1-C
20アルコキシ基、フェニル基、
ビフェニリル基、ターフェニリル基及びナフチル基のうちからも選択される。
【0120】
一実施例によれば、前記化学式601及び601-1で、L601、及びL611~L613は、互いに独立して、
フェニレン基、ナフチレン基、フルオレニレン基、スピロ-ビフルオレニレン基、ベンゾフルオレニレン基、ジベンゾフルオレニレン基、フェナントレニレン基、アントラセニレン基、フルオランテニレン基、トリフェニレニレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、ペリレニレン基、ペンタフェニレン基、ヘキサセニレン基、ペンタセニレン基、チオフェニレン基、フラニレン基、カルバゾリレン基、インドリレン基、イソインドリレン基、ベンゾフラニレン基、ベンゾチオフェニレン基、ジベンゾフラニレン基、ジベンゾチオフェニレン基、ベンゾカルバゾリレン基、ジベンゾカルバゾリレン基、ジベンゾシロリレン基、ピリジニレン基、イミダゾリレン基、ピラゾリレン基、チアゾリレン基、イソチアゾリレン基、オキサゾリレン基、イソキサゾリレン基、チアジアゾリレン基、オキサジアゾリレン基、ピラジニレン基、ピリミジニレン基、ピリダジニレン基、トリアジニレン基、キノリニレン基、イソキノリニレン基、ベンゾキノリニレン基、フタラジニレン基、ナフチリジニレン基、キノキサリニレン基、キナゾリニレン基、シンノリニレン基、フェナントリジニレン基、アクリジニレン基、フェナントロリニレン基、フェナジニレン基、ベンゾイミダゾリレン基、イソベンゾチアゾリレン基、ベンゾオキサゾリレン基、イソベンゾオキサゾリレン基、トリアゾリレン基、テトラゾリレン基、イミダゾピリジニレン基、イミダゾピリミジニレン基及びアザカルバゾリレン基;並びに
重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C1-C20アルキル基、C1-C20アルコキシ基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ヘキサセニル基、ペンタセニル基、チオフェニル基、フラニル基、カルバゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジベンゾシロリル基、ピリジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、チアジアゾリル基、オキサジアゾリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ベンゾキノリニル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、ベンゾイミダゾリル基、イソベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、イソベンゾオキサゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、イミダゾピリジニル基、イミダゾピリミジニル基及びアザカルバゾリル基のうちから選択された少なくとも一つで置換された、フェニレン基、ナフチレン基、フルオレニレン基、スピロ-ビフルオレニレン基、ベンゾフルオレニレン基、ジベンゾフルオレニレン基、フェナントレニレン基、アントラセニレン基、フルオランテニレン基、トリフェニレニレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、ペリレニレン基、ペンタフェニレン基、ヘキサセニレン基、ペンタセニレン基、チオフェニレン基、フラニレン基、カルバゾリレン基、インドリレン基、イソインドリレン基、ベンゾフラニレン基、ベンゾチオフェニレン基、ジベンゾフラニレン基、ジベンゾチオフェニレン基、ベンゾカルバゾリレン基、ジベンゾカルバゾリレン基、ジベンゾシロリレン基、ピリジニレン基、イミダゾリレン基、ピラゾリレン基、チアゾリレン基、イソチアゾリレン基、オキサゾリレン基、イソキサゾリレン基、チアジアゾリレン基、オキサジアゾリレン基、ピラジニレン基、ピリミジニレン基、ピリダジニレン基、トリアジニレン基、キノリニレン基、イソキノリニレン基、ベンゾキノリニレン基、フタラジニレン基、ナフチリジニレン基、キノキサリニレン基、キナゾリニレン基、シンノリニレン基、フェナントリジニレン基、アクリジニレン基、フェナントロリニレン基、フェナジニレン基、ベンゾイミダゾリレン基、イソベンゾチアゾリレン基、ベンゾオキサゾリレン基、イソベンゾオキサゾリレン基、トリアゾリレン基、テトラゾリレン基、イミダゾピリジニレン基、イミダゾピリミジニレン基及びアザカルバゾリレン基;のうちから選択されてもよく、これらに限定されるものではない。
【0121】
他の実施例によれば、前記化学式601及び601-1で、xe1及びxe611~xe613は、互いに独立して、0、1または2であってもよい。
【0122】
さらに他の実施例によれば、前記化学式601及び601-1で、R601、及びR611~R613は、互いに独立して、
フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ヘキサセニル基、ペンタセニル基、チオフェニル基、フラニル基、カルバゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジベンゾシロリル基、ピリジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、チアジアゾリル基、オキサジアゾリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ベンゾキノリニル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、ベンゾイミダゾリル基、イソベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、イソベンゾオキサゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、イミダゾピリジニル基、イミダゾピリミジニル基及びアザカルバゾリル基;
重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C1-C20アルキル基、C1-C20アルコキシ基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ヘキサセニル基、ペンタセニル基、チオフェニル基、フラニル基、カルバゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジベンゾシロリル基、ピリジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、チアジアゾリル基、オキサジアゾリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ベンゾキノリニル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、ベンゾイミダゾリル基、イソベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、イソベンゾオキサゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、イミダゾピリジニル基、イミダゾピリミジニル基及びアザカルバゾリル基のうちから選択された少なくとも一つで置換された、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ヘキサセニル基、ペンタセニル基、チオフェニル基、フラニル基、カルバゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジベンゾシロリル基、ピリジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、チアジアゾリル基、オキサジアゾリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ベンゾキノリニル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、ベンゾイミダゾリル基、イソベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、イソベンゾオキサゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、イミダゾピリジニル基、イミダゾピリミジニル基及びアザカルバゾリル基;並びに
-S(=O)2(Q601)及び-P(=O)(Q601)(Q602);のうちから選択され、
前記Q601及びQ602についての説明は、本明細書に記載されたところを参照する。
【0123】
前記電子輸送領域は、下記化合物ET1~ET36のうちから選択された少なくとも1つの化合物を含んでもよいが、これらに限定されるものではない:
【化36】
【化37】
【化38】
【化39】
【化40】
【0124】
または、前記電子輸送領域は、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(BCP)、4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(Bphen)、Alq
3、BAlq、3-(ビフェニル-4-イル)-5-(4-tert-ブチルフェニル)-4-フェニル-4H-1,2,4-トリアゾール(TAZ)、NTAZ、TSPO1(ジフェニル(4-(トリフェニルシリル)フェニル)-ホスフィンオキシド)、TPBI及びDPEPOのうちから選択された少なくとも1つの化合物を含んでもよい。
【化41】
【化42】
【0125】
前記バッファ層、正孔阻止層または電子調節層の厚みは、互いに独立して、約20Å~約1,000Å、例えば、約30Å~約300Åであってもよい。前記バッファ層、正孔阻止層または電子調節層の厚みが前述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な正孔阻止特性または電子調節特性を得ることができる。
【0126】
前記電子輸送層の厚みは、約100Å~約1,000Å、例えば、約150Å~約500Åであってもよい。前記電子輸送層の厚みが前述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、満足すべき電子輸送特性を得ることができる。
【0127】
前記電子輸送領域(例えば、前記電子輸送領域における電子輸送層)は、前述のような物質以外に、金属含有物質をさらに含んでもよい。
【0128】
前記金属含有物質は、アルカリ金属錯体及びアルカリ土類金属錯体のうちから選択された少なくとも一つを含んでもよい。前記アルカリ金属錯体の金属イオンは、Liイオン、Naイオン、Kイオン、Rbイオン及びCsイオンのうちからも選択され、前記アルカリ土類金属錯体の金属イオンは、Beイオン、Mgイオン、Caイオン、Srイオン及びBaイオンのうちから選択されてもよい。前記アルカリ金属錯体及び前記アルカリ土類金属錯体の金属イオンに配位されたリガンドは、互いに独立して、ヒドロキシキノリン、ヒドロキシイソキノリン、ヒドロキシベンゾキノリン、ヒドロキシアクリジン、ヒドロキシフェナントリジン、ヒドロキシフェニルオキサゾール、ヒドロキシフェニルチアゾール、ヒドロキシジフェニルオキサジアゾール、ヒドロキシジフェニルチアジアゾール、ヒドロキシフェニルピリジン、ヒドロキシフェニルベンゾイミダゾール、ヒドロキシフェニルベンゾチアゾール、ビピリジン、フェナントロリン及びシクロペンタジエンのうちから選択されてもよく、これらに限定されるものではない。
【0129】
例えば、前記金属含有物質は、Li錯体を含んでもよい。前記Li錯体は、例えば、下記化合物ET-D1(リチウムキノレート(LiQ))またはET-D2を含んでもよい。
【化43】
【0130】
前記電子輸送領域は、カソード120からの電子注入を容易にする電子注入層を含んでもよい。前記電子注入層の仕事関数は、3.0eV未満であってもよい。前述の範囲を満足すれば、カソード120からの電子注入が非常に迅速に起こるので、電子と正孔との再結合は、発光層中心より正孔輸送領域側に偏ることになる。それにより、第1励起子消光層132が、アノード110と発光層131との間に位置すれば、さらに効果的に有機発光素子の寿命特性を向上させることができる。
【0131】
前記電子注入層は、前記カソード120と直接接触することができる。
【0132】
前記電子注入層は、i)単一物質からなる単一層からなる単層構造、ii)複数の互いに異なる物質からなる単一層からなる単層構造、またはiii)複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有することができる。
【0133】
前記電子注入層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、希土類金属化合物、アルカリ金属錯体、アルカリ土類金属錯体、希土類金属錯体、またはそれらうちの任意の組み合わせを含んでもよい。
【0134】
前記アルカリ金属は、Li、Na、K、Rb及びCsのうちから選択されてもよい。一実施例によれば、前記アルカリ金属は、Li、NaまたはCsであってもよい。他の実施例によれば、前記アルカリ金属は、LiまたはCsであってもよく、これらに限定されるものではない。
【0135】
前記アルカリ土類金属は、Mg、Ca、Sr、及びBaのうちから選択されてもよい。
【0136】
前記希土類金属は、Sc、Y、Ce、Tb、Yb及びGdのうちから選択されてもよい。
【0137】
前記アルカリ金属化合物、前記アルカリ土類金属化合物及び前記希土類金属化合物は、前記アルカリ金属、前記アルカリ土類金属及び前記希土類金属の酸化物及びハロゲン化物(例えば、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物など)のうちから選択されてもよい。
【0138】
前記アルカリ金属化合物は、Li2O、Cs2O、K2Oのようなアルカリ金属酸化物、及びLiF、NaF、CsF、KF、LiI、NaI、CsI、KI、RbIのようなアルカリ金属ハロゲン化物のうちから選択されてもよい。一実施例によれば、前記アルカリ金属化合物は、LiF、Li2O、NaF、LiI、NaI、CsI、KIのうちから選択されてもよく、これらに限定されるものではない。
【0139】
前記アルカリ土類金属化合物は、BaO、SrO、CaO、BaxSr1-xO(0<x<1)、BaxCa1-xO(0<x<1)のようなアルカリ土類金属化合物のうちからも選択される。一実施例によれば、前記アルカリ土類金属化合物は、BaO、SrO及びCaOのうちから選択されてもよく、これらに限定されるものではない。
【0140】
前記希土類金属化合物は、YbF3、ScF3、ScO3、Y2O3、Ce2O3、GdF3及びTbF3のうちから選択されてもよい。一実施例によれば、前記希土類金属化合物は、YbF3、ScF3、TbF3、YbI3、ScI3、TbI3のうちから選択されてもよく、これらに限定されるものではない。
【0141】
前記アルカリ金属錯体、前記アルカリ土類金属錯体及び前記希土類金属錯体は、前述のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属のイオンを含み、前記アルカリ金属錯体、前記アルカリ土類金属錯体及び前記希土類金属錯体の金属イオンに配位されたリガンドは、互いに独立して、ヒドロキシキノリン、ヒドロキシイソキノリン、ヒドロキシベンゾキノリン、ヒドロキシアクリジン、ヒドロキシフェナントリジン、ヒドロキシフェニルオキサゾール、ヒドロキシフェニルチアゾール、ヒドロキシジフェニルオキサジアゾール、ヒドロキシジフェニルチアジアゾール、ヒドロキシフェニルピリジン、ヒドロキシフェニルベンゾイミダゾール、ヒドロキシフェニルベンゾチアゾール、ビピリジン、フェナントロリン及びシクロペンタジエンのうちから選択されてもよく、これらに限定されるものではない。
【0142】
前記電子注入層は、前述のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、希土類金属化合物、アルカリ金属錯体、アルカリ土類金属錯体、希土類金属錯体、またはこれらのうちの任意の組み合わせだけからなるか、あるいは前記有機物をさらに含んでもよい。前記電子注入層が有機物をさらに含む場合、前記アルカリ金属、前記アルカリ土類金属、前記希土類金属、前記アルカリ金属化合物、前記アルカリ土類金属化合物、前記希土類金属化合物、前記アルカリ金属錯体、前記アルカリ土類金属錯体、前記希土類金属錯体、またはそれらのうちの任意の組み合わせは、前記有機物からなるマトリックスに均一または不均一に分散されている。
【0143】
具体的には、前記電子注入層は、希土類金属を含んでもよいが、これに限定されるものではない。さらに具体的には、前記電子注入層は、Ybを含んでもよいが、これに限定されるものではない。Ybのような希土類金属は、仕事関数が相対的に非常に低いために、カソード120からの電子注入を非常に迅速にすることができる。
【0144】
前記電子注入層の厚みは、約1Å~約100Å、約3Å~約90Åであってもよい。前記電子注入層の厚みが前述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、満足すべき電子注入特性を得ることができる。
【0145】
前述のような有機層130上部には、カソード120が配置されている。カソード120用物質としては、低い仕事関数を有する金属、合金、電気伝導性化合物、及びそれらの組み合わせを使用することができる。
【0146】
カソード120は、リチウム(Li)、銀(Ag)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、アルミニウム-リチウム(Al-Li)、カルシウム(Ca)、マグネシウム-インジウム(Mg-In)、マグネシウム-銀(Mg-Ag)、ITO及びIZOのうちから選択された少なくとも一つを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。具体的には、カソード120は、マグネシウム-銀(Mg-Ag)を含んでもよいが、それに限定されるものではない。
【0147】
前記カソード120は、透過型電極、半透過型電極または反射型電極であってもよい。
【0148】
前記カソード120は、単一層である単層構造、または複数の層を有する多層構造を有することができる。
【0149】
一実施例において、有機層130は、アノード110と第1励起子消光層132との間に介在された正孔輸送層を含み、第1励起子消光層132と前記正孔輸送層は、直接接触することができる。その場合、第1励起子消光層132は、第1ベース物質を含み、前記第1ベース物質のHOMOレベルは、前記ホストのHOMOレベルよりも低い。それにより、第1励起子消光層132は、正孔阻止層の役割を同時に遂行することができる。
【0150】
例えば、前記正孔輸送層は、正孔輸送材料を含み、前記第1ベース物質は、正孔輸送材料と同一であってもよく、これに限定されるものではない。
【0151】
他の実施例において、有機層130は、アノード110と第1励起子消光層132との間に介在された正孔輸送層を含み、前記正孔輸送層と第1励起子消光層132との間に介在された電子阻止層を含み、第1励起子消光層132と前記電子阻止層は、直接接触し、前記電子阻止層と前記正孔輸送層は、直接接触することができる。
【0152】
例えば、前記正孔輸送層は、正孔輸送材料を含み、前記電子阻止層は、電子阻止材料を含み、前記第1ベース物質は、正孔輸送材料及び/または電子阻止材料と同一であってもよく、これに限定されるものではない。
【0153】
図1のアノード110の下部(有機層と接しない一面)、またはカソード120の上部(有機層と接しない一面)には、基板が追加しても配置される。前記基板としては、機械的強度、熱安定性、透明性、表面平滑性、取り扱い容易性及び防水性に優れるガラス基板またはプラスチック基板を使用することができる。
【0154】
有機発光素子1がフルカラー有機発光素子である場合、発光層131は、個々の副画素毎に、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層にパターニングされる。または、発光層131は、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層のうちから選択された2以上の層が接触または離隔されて積層された構造を有するか、あるいは赤色光放出物質、緑色光放出物質及び青色光放出物質のうちから選択された2以上の物質が層の区別なしに混合された構造を有し、白色光を放出することができる。
【0155】
図2は、発明の他の実施例による有機発光素子2の概略的な断面図である。
図2を参照し、他の実施例による有機発光素子2の構造について詳細に説明するが、有機発光素子1との差異を中心に説明する。
【0156】
図2を参照すると、有機発光素子2は、アノード210と、カソード220と、アノード210とカソード220との間に介在され、発光層231を含む有機層230と、を含み、アノード210と発光層231との間に介在され、発光層231と直接接触する第1励起子消光層232を含み、カソード220と発光層231との間に介在され、発光層232と直接接触する第2励起子消光層233を含み、発光層231は、ホスト及びドーパントを含み、第1励起子消光層232は、第1消光物質を含み、第2励起子消光層233は、第2消光物質を含み、前記ホスト、前記ドーパント、前記第1消光物質及び前記第2消光物質は、下記式1-1、1-2、2-1及び2-2を満足する、有機発光素子が提供される:
<式1-1>
T1(Q1)≦T1(H)
<式1-2>
T1(Q1)≦T1(D)
<式2-1>
T1(Q2)≦T1(H)
<式2-2>
T1(Q2)≦T1(D)
前記式1-1、1-2、2-1及び2-2で、
T1(Q1)は、前記第1消光物質の最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(Q2)は、前記第2消光物質の最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(H)は、前記ホストの最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(D)は、前記ドーパントの最低励起三重項エネルギーレベルである。
【0157】
前記式2-1を満足する有機発光素子は、発光層のホストで生成された三重項のうち一部を第2励起子消光層に移動させることができる。これにより、前記発光層内の三重項濃度を適切に調節することができ、発光に関与せずに発光層内に存在する三重項の濃度を低くすることにより、前記有機発光素子の寿命特性を向上させることができる。
【0158】
前記式2-2を満足する有機発光素子は、発光層のホストで生成された三重項がいずれも第1励起子消光層に移動せず、前記発光層のドーパントにも移動することができるようにする。これにより、発光層内の三重項濃度が、目的とする発光効率を得ることができる程度に維持することができる。
【0159】
具体的には、前記ホスト、前記ドーパント及び前記第2消光物質は、下記式2-11及び/または2-21をさらに満足することができるが、これらに限定されるものではない:
<式2-11>
0.01eV≦T1(Q2)-T1(H)≦2.0eV
<式2-21>
0.02eV≦T1(Q2)-T1(D)≦2.0eV
前記式2-11及び2-21で、
T1(Q2)は、前記第2消光物質の最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(H)は、前記ホストの最低励起三重項エネルギーレベルであり、
T1(D)は、前記ドーパントの最低励起三重項エネルギーレベルである。
【0160】
前記式2-11をさらに満足する有機発光素子は、ホストから第2励起子消光層に移動する三重項対比で、ホストからドーパントに移動する三重項の比率が適切に調節されることにより、効率及び寿命特性が同時に向上しうる。
【0161】
前記式2-21をさらに満足する有機発光素子は、ホストからドーパントに移動する三重項の比率が適切に調節されることにより、効率がさらに向上しうる。
【0162】
例えば、前記第1消光物質及び前記第2消光物質は、互いに同一であってもよく、これに限定されるものではない。
【0163】
前記第2消光物質は、1.0eV≦T1(Q2)≦2.5eVを満足することができるが、これに限定されるものではない。前述の範囲を満足すれば、発光層に過度に蓄積されて寿命特性を低下させる危険性がある励起子を第2励起子消光層に分散させるのに十分である。
【0164】
前記第2消光物質は、前記化学式3によっても表されるが、それに限定されるものではない。
【0165】
具体的には、前記第2消光物質は、前記化合物Q1~前記化学式Q36のうちから選択されてもよく、これらに限定されるものではない。
【0166】
第2励起子消光層233において、前記第2消光物質の含量は、0.01重量%~20重量%であってもよく、これに限定されるものではない。前述の範囲を満足すれば、有機発光素子の寿命特性を改善させることができる程度に十分な量の三重項が、ホストから第2励起子消光層233に移動することができる。
【0167】
第2励起子消光層233は、第2ベース物質をさらに含んでもよいが、これに限定されるものではない。前記第2ベース物質は、第2励起子消光層233の電子輸送性を改善させることができる。
【0168】
一実施例において、前記第2ベース物質は、前記ホストと同一であってもよく、これに限定されるものではない。例えば、前記第2ベース物質は、電子輸送性ホストと同一であってもよく、これに限定されるものではない。
【0169】
第2励起子消光層233は、第2消光物質及び前記第2ベース物質からなってもよく、これに限定されるものではない。
【0170】
第2励起子消光層233が第2ベース物質をさらに含む場合、前記第2励起子消光層において、前記第2ベース物質の含量は、99.99重量%~80重量%であってもよく、これに限定されるものではない。前述の範囲を満足すれば、第2励起子消光層233の電子輸送性が十分に改善され、有機発光素子の駆動電圧が低くなる。
【0171】
例えば、前記第2ベース物質は、T1(B2)≦T1(H)を満足することができ、ここで、T1(B2)は、前記第2ベース物質の最低励起三重項エネルギーレベルである。一方、前記第2ベース物質は、T1(B2)≦T1(D)を満足することができる。
【0172】
他の例として、前記第2ベース物質は、1.0eV≦T1(B2)≦2.5eVを満足することができるが、これに限定されるものではない。前述の範囲を満足すれば、発光層に過度に蓄積されて寿命特性を低下させる危険性がある励起子を第1励起子消光層に分散させるのに十分である。
【0173】
一実施例において、第2励起子消光層233の厚み(DQ2)と、発光層231の厚み(DE)は、DE≧DQ2でもある。具体的には、第2励起子消光層233の厚み(DQ2)と、発光層231の厚み(DE)は、DE>DQ2であってもよく、これに限定されるものではない。前述の範囲を満足すれば、有機発光素子の駆動電圧を高めずに、所望する寿命特性向上効果を得ることができる。
【0174】
他の実施例において、第2励起子消光層233の厚みは、50Å~200Åであってもよく、これに限定されるものではない。前述の範囲を満足すれば、有機発光素子の駆動電圧を実質的に高めずに、所望する寿命特性向上効果を得ることができる。
【0175】
一実施例において、有機層230は、カソード220と第2励起子消光層233との間に介在された電子輸送層を含み、第2励起子消光層233と前記電子輸送層は、直接接触することができる。この場合、第2励起子消光層233は、第2ベース物質を含み、前記第2ベース物質のLUMOレベルは、前記ホストのLUMOレベルよりも高い。これにより、第2励起子消光層233は、電子阻止層の役割を同時に遂行することができる。
【0176】
例えば、前記電子輸送層は、電子輸送材料を含み、前記第2ベース物質は、電子輸送材料と同一であってもよく、これに限定されるものではない。
【0177】
他の実施例において、有機層230は、カソード220と第2励起子消光層233との間に介在された電子輸送層を含み、前記電子輸送層と第2励起子消光層233との間に介在された正孔阻止層を含み、第2励起子消光層233と前記正孔阻止層は、直接接触し、前記正孔阻止層と前記電子輸送層は、直接接触することができる。
【0178】
例えば、前記電子輸送層は、電子輸送材料を含み、前記正孔阻止層は、正孔阻止材料を含み、前記第2ベース物質は、電子輸送材料及び/または正孔阻止材料と同一であってもよく、これに限定されるものではない。
【0179】
図2において、アノード210、カソード220及び有機層230についての説明は、
図1についての説明を参照する。
【0180】
一方、有機発光素子1及び有機発光素子2は、光が取り出される方向に位置したキャッピング層をさらに含んでもよい。該キャッピング層は、補強干渉の原理により、外部発光効率を向上させる役割を行うことができる。
【0181】
該キャッピング層は、互いに独立して、有機物からなる有機キャッピング層、無機物からなる無機キャッピング層、または有機物及び無機物を含む複合キャッピング層であってもよい。
【0182】
該キャッピング層は、炭素環化合物、ヘテロ環化合物、アミン系化合物、ポルフィン誘導体(porphine derivatives)、フタロシアニン誘導体(phthalocyanine derivatives)、ナフタロシアニン誘導体(naphthalocyanine derivatives)、アルカリ金属錯体及びアルカリ土類金属錯体のうちから選択された少なくとも1つの物質を含んでもよい。前記炭素環化合物、ヘテロ環化合物及びアミン系化合物は、選択的に、O、N、S、Se、Si、F、Cl、Br及びIのうちから選択された少なくとも1つの元素を含む置換基によって置換されてもよい。
【0183】
一実施例によれば、前記キャッピング層は、アミン系化合物を含んでもよい。
【0184】
他の実施例によれば、前記キャッピング層は、前記化学式201で表される化合物、または前記化学式202で表される化合物を含んでもよい。
【0185】
さらに他の実施例によれば、前記キャッピング層は、前記化合物HT28~前記化合物HT33、及び下記化合物CP1~下記化合物CP5のうちから選択された化合物を含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
【化44】
【化45】
【0186】
以上、前記有機発光素子について、
図1及び2を参照して説明したが、これらに限定されるものではない。
【0187】
前記正孔輸送領域に含まれた各層、発光層、及び電子輸送領域に含まれた各層はそれぞれ、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB(Langmuir-Blodgett)法、インクジェットプリンティング法、レーザプリンティング法、レーザー熱転写(LITI:laser induced thermal imaging)法のような多様な方法を利用し、所定領域にも形成される。
【0188】
真空蒸着法により、前記正孔輸送領域に含まれた各層、発光層、及び電子輸送領域に含まれた各層をそれぞれ形成する場合、蒸着条件は、例えば、約100~約500℃の蒸着温度、約10-8~約10-3torrの真空度、及び約0.01~約100Å/secの蒸着速度の範囲内において、形成する層に含まれる材料、及び形成する層の構造を考慮しても選択される。
【0189】
スピンコーティング法により、前記正孔輸送領域に含まれた各層、発光層、及び電子輸送領域に含まれた各層をそれぞれ形成する場合、コーティング条件は、例えば、約2,000rpm~約5,000rpmのコーティング速度、及び約80℃~200℃の熱処理温度の範囲内において、形成する層に含まれる材料、及び形成する層の構造を考慮して選択されてもよい。
【0190】
本明細書において、C1-C60アルキル基は、炭素数1~60の線状または分枝状の脂肪族炭化水素一価基を意味し、具体的な例には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、ter-ブチル基、ペンチル基、iso-アミル基、ヘキシル基などが含まれる。本明細書において、C1-C60アルキレン基は、前記C1-C60アルキル基と同一構造を有する二価基を意味する。
【0191】
本明細書において、C2-C60アルケニル基は、前記C2-C60アルキル基の中間または末端に、1以上の炭素二重結合を含む炭化水素基を意味し、その具体的な例には、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基などが含まれる。本明細書において、C2-C60アルケニレン基は、前記C2-C60アルケニル基と同一構造を有する二価基を意味する。
【0192】
本明細書において、C2-C60アルキニル基は、前記C2-C60アルキル基の中間または末端に、1以上の炭素三重結合を含む炭化水素基を意味し、その具体的な例には、エチニル基、プロピニル基などが含まれる。本明細書において、C2-C60アルキニレン基は、前記C2-C60アルキニル基と同一構造を有する二価基を意味する。
【0193】
本明細書において、C1-C60アルコキシ基は、-OA101(ここで、A101は、前記C1-C60アルキル基である)の化学式を有する一価基を意味し、その具体的な例には、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基などが含まれる。
【0194】
本明細書において、C3-C10シクロアルキル基は、C3-C10一価飽和炭化水素単環基を意味し、その具体例には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基などが含まれる。本明細書において、C3-C10シクロアルキレン基は、前記C3-C10シクロアルキル基と同一構造を有する二価基を意味する。
【0195】
本明細書において、C1-C10ヘテロシクロアルキル基は、N、O、Si、P及びSのうちから選択された少なくとも1つのヘテロ原子を環形成原子として含むC1-C10一価単環基を意味し、その具体例には、1,2,3,4-オキサトリアゾリジニル基、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロチオフェニル基などが含まれる。本明細書において、C1-C10ヘテロシクロアルキレン基は、前記C1-C10ヘテロシクロアルキル基と同一構造を有する二価基を意味する。
【0196】
本明細書において、C3-C10シクロアルケニル基は、C3-C10一価単環基であり、環内に少なくとも1つの二重結合を有するが、芳香族性(aromaticity)を有さない基を意味し、その具体例には、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基などが含まれる。本明細書において、C3-C10シクロアルケニレン基は、前記C3-C10シクロアルケニル基と同一構造を有する二価基を意味する。
【0197】
本明細書において、C1-C10ヘテロシクロアルケニル基は、N、O、Si、P及びSのうちから選択された少なくとも1つのヘテロ原子を環形成原子として含むC1-C10一価単環基であり、環内に少なくとも1つの二重結合を有する。前記C1-C10ヘテロシクロアルケニル基の具体例には、4,5-ジヒドロ-1,2,3,4-オキサトリアゾリル基、2,3-ジヒドロフラニル基、2,3-ジヒドロチオフェニル基などが含まれる。本明細書において、C1-C10ヘテロシクロアルケニレン基は、前記C1-C10ヘテロシクロアルケニル基と同一構造を有する二価基を意味する。
【0198】
本明細書において、C6-C60アリール基は、C6-C60炭素環芳香族系を有する一価基を意味し、C6-C60アリーレン基は、C6-C60炭素環芳香族系を有する二価基を意味する。前記C6-C60アリール基の具体例には、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、ピレニル基、クリセニル基などが含まれる。前記C6-C60アリール基及びC6-C60アリーレン基が2以上の環を含む場合、前記2以上の環は、互いに縮合されうる。
【0199】
本明細書において、C1-C60ヘテロアリール基は、N、O、Si、P及びSのうちから選択された少なくとも1つのヘテロ原子を環形成原子として含み、C1-C60ヘテロ環芳香族系を有する一価基を意味し、C1-C60ヘテロアリーレン基は、N、O、Si、P及びSのうちから選択された少なくとも1つのヘテロ原子を環形成原子として含み、C1-C60ヘテロ環芳香族系を有する二価基を意味する。前記C1-C60ヘテロアリール基の具体例には、ピリジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基などが含まれる。前記C1-C60ヘテロアリール基及びC1-C60ヘテロアリーレン基が2以上の環を含む場合、2以上の環は、互いに縮合されうる。
【0200】
本明細書において、C6-C60アリールオキシ基は、-OA102(ここで、A102は、前記C6-C60アリール基である)を示し、前記C6-C60アリールチオ基は、-SA103(ここで、A103は、前記C6-C60アリール基である)を示す。
【0201】
本明細書において、C1-C60ヘテロアリールオキシ基は、-OA104(ここで、A104は、前記C1-C60ヘテロアリール基である)を示し、前記C1-C60ヘテロアリールチオ基は-SA105(ここで、A105は、前記C1-C60ヘテロアリール基である)を示す。
本明細書において、一価非芳香族縮合多環基は、2以上の環が互いに縮合されており、環形成原子として炭素のみを含み、分子全体が非芳香族性(non-aromaticity)を有する一価基(例えば、炭素数8~60を有する)を意味する。前記一価非芳香族縮合多環基の具体例には、フルオレニル基などが含まれる。本明細書において、二価芳香族縮合多環基は、前記一価非芳香族縮合多環基と同一構造を有する二価基を意味する。
【0202】
本明細書において、一価非芳香族ヘテロ縮合多環基は、2以上の環が互いに縮合されており、環形成原子として炭素以外に、N、O、Si、P及びSのうちから選択された少なくとも1つのヘテロ原子を含み、分子全体が非芳香族性を有する一価基(例えば、炭素数1~60を有する)を意味する。前記一価非芳香族ヘテロ縮合多環基の具体例には、カルバゾリル基などが含まれる。本明細書において、二価芳香族ヘテロ縮合多環基は、前記一価非芳香族ヘテロ縮合多環基と同一構造を有する二価基を意味する。
【0203】
本明細書において、C5-C60炭素環基とは、環形成原子として炭素のみを含む、C5-C60単環基またはC5-C60多環基を意味する。前記C5-C60炭素環基は、芳香族炭素環基または非芳香族炭素環基であってもよい。前記C5-C60炭素環基は、ベンゼンのような環、フェニル基のような一価基、またはフェニレン基のような二価基であってもよい。または、前記C5-C60炭素環基に連結された置換基の個数により、前記C5-C60炭素環基は、三価基または四価基でもあるというように、多様な変形が可能である。
【0204】
本明細書において、C1-C60ヘテロ環基とは、前記C5-C60炭素環基と同一構造を有するものの、環形成原子として、炭素(炭素数は、1~60でもある)以外に、N、O、Si、P及びSのうちから選択された少なくとも1つのヘテロ原子を含む基を意味する。
【0205】
本明細書において、前述の置換されたC5-C60炭素環基、置換されたC1-C60ヘテロ環基、置換されたC3-C10シクロアルキレン基、置換されたC1-C10ヘテロシクロアルキレン基、置換されたC3-C10シクロアルケニレン基、置換されたC1-C10ヘテロシクロアルケニレン基、置換されたC6-C60アリーレン基、置換されたC1-C60ヘテロアリーレン基、置換された二価芳香族縮合多環基、置換された二価芳香族ヘテロ縮合多環基、置換されたC1-C60アルキル基、置換されたC2-C60アルケニル基、置換されたC2-C60アルキニル基、置換されたC1-C60アルコキシ基、置換されたC3-C10シクロアルキル基、置換されたC1-C10ヘテロシクロアルキル基、置換されたC3-C10シクロアルケニル基、置換されたC1-C10ヘテロシクロアルケニル基、置換されたC6-C60アリール基、置換されたC6-C60アリールオキシ基、置換されたC6-C60アリールチオ基、置換されたC1-C60ヘテロアリール基、置換されたC1-C60ヘテロアリールオキシ基、置換されたC1-C60ヘテロアリールチオ基、置換された一価非芳香族縮合多環基及び置換された一価非芳香族ヘテロ縮合多環基の置換基のうち少なくとも一つは、
重水素(-D)、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C1-C60アルキル基、C2-C60アルケニル基、C2-C60アルキニル基及びC1-C60アルコキシ基;
重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C3-C10シクロアルキル基、C1-C10ヘテロシクロアルキル基、C3-C10シクロアルケニル基、C1-C10ヘテロシクロアルケニル基、C6-C60アリール基、C6-C60アリールオキシ基、C6-C60アリールチオ基、C1-C60ヘテロアリール基、C1-C60ヘテロアリールオキシ基、C1-C60ヘテロアリールチオ基、一価非芳香族縮合多環基、一価非芳香族ヘテロ縮合多環基、-Si(Q11)(Q12)(Q13)、-N(Q11)(Q12)、-B(Q11)(Q12)、-C(=O)(Q11)、-S(=O)2(Q11)及び-P(=O)(Q11)(Q12)のうちから選択された少なくとも一つで置換された、C1-C60アルキル基、C2-C60アルケニル基、C2-C60アルキニル基及びC1-C60アルコキシ基;
C3-C10シクロアルキル基、C1-C10ヘテロシクロアルキル基、C3-C10シクロアルケニル基、C1-C10ヘテロシクロアルケニル基、C6-C60アリール基、C6-C60アリールオキシ基、C6-C60アリールチオ基、C1-C60ヘテロアリール基、C1-C60ヘテロアリールオキシ基、C1-C60ヘテロアリールチオ基、一価非芳香族縮合多環基及び一価非芳香族ヘテロ縮合多環基;
重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C1-C60アルキル基、C2-C60アルケニル基、C2-C60アルキニル基、C1-C60アルコキシ基、C3-C10シクロアルキル基、C1-C10ヘテロシクロアルキル基、C3-C10シクロアルケニル基、C1-C10ヘテロシクロアルケニル基、C6-C60アリール基、C6-C60アリールオキシ基、C6-C60アリールチオ基、C1-C60ヘテロアリール基、C1-C60ヘテロアリールオキシ基、C1-C60ヘテロアリールチオ基、一価非芳香族縮合多環基、一価非芳香族ヘテロ縮合多環基、-Si(Q21)(Q22)(Q23)、-N(Q21)(Q22)、-B(Q21)(Q22)、-C(=O)(Q21)、-S(=O)2(Q21)及び-P(=O)(Q21)(Q22)のうちから選択された少なくとも一つで置換された、C3-C10シクロアルキル基、C1-C10ヘテロシクロアルキル基、C3-C10シクロアルケニル基、C1-C10ヘテロシクロアルケニル基、C6-C60アリール基、C6-C60アリールオキシ基、C6-C60アリールチオ基、C1-C60ヘテロアリール基、C1-C60ヘテロアリールオキシ基、C1-C60ヘテロアリールチオ基、一価非芳香族縮合多環基及び一価非芳香族ヘテロ縮合多環基;並びに
-Si(Q31)(Q32)(Q33)、-N(Q31)(Q32)、-B(Q31)(Q32)、-C(=O)(Q31)、-S(=O)2(Q31)及び-P(=O)(Q31)(Q32)のうちから選択され、
前述のQ11~Q13、Q21~Q23、及びQ31~Q33は、互いに独立して、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C1-C60アルキル基、C2-C60アルケニル基、C2-C60アルキニル基、C1-C60アルコキシ基、C3-C10シクロアルキル基、C1-C10ヘテロシクロアルキル基、C3-C10シクロアルケニル基、C1-C10ヘテロシクロアルケニル基、C6-C60アリール基、C1-C60ヘテロアリール基、C1-C60ヘテロアリールオキシ基、C1-C60ヘテロアリールチオ基、一価非芳香族縮合多環基、一価非芳香族ヘテロ縮合多環基、重水素・-F及びシアノ基のうちから選択された少なくとも一つで置換されたC1-C60アルキル基、重水素・-F及びシアノ基のうちから選択された少なくとも一つで置換されたC6-C60アリール基、ビフェニリル基、及びターフェニリル基のうちからも選択される。
【0206】
本明細書において、「Ph」は、フェニル基を意味し、「Me」は、メチル基を意味し、「Et」は、エチル基を意味し、「ter-Bu」または「But」は、tert-ブチル基を意味し、「OMe」は、メトキシ基を意味する。
【0207】
本明細書において、「ビフェニリル基」は、「フェニル基で置換されたフェニル基」を意味する。前記「ビフェニリル基」は、置換基が「C6-C60アリール基」である「置換されたフェニル基」に属する。
【0208】
本明細書において、「ターフェニリル基」は、「ビフェニリル基で置換されたフェニル基」を意味する。前記「ターフェニリル基」は、置換基が「C6-C60アリール基で置換されたC6-C60アリール基」である「置換されたフェニル基」に属する。
【0209】
本明細書において、*及び*’は、他の定義がない限り、当該化学式において、隣接する原子との結合サイトを意味する。
【実施例】
【0210】
以下において、実施例を挙げ、本発明の一実施例による有機発光素子について、さらに具体的に説明する。
【0211】
評価例1:最低励起三重項エネルギーレベル(T1)の測定
実施例1、2、及び比較例1~3で使用される下記化合物に対し、T1エネルギーレベルを測定し、その結果を下記表1に示した。
【表1】
【0212】
【0213】
実施例1
コーニング(Corning)15Ω/cm2(1,200Å)ITOガラス基板(アノード)を、50mm×50mm×0.7mmサイズに切り、イソプロピルアルコールと純水とを利用し、それぞれ5分間超音波洗浄した後、30分間紫外線を照射してオゾンに露出させて洗浄し、真空蒸着装置に該ガラス基板を設けた。
【0214】
前記ガラス基板上部に、2-TNATAを600Å厚に真空蒸着し、正孔注入層を形成した後、続けて、HAT-CNを300Å厚に真空蒸着し、正孔輸送層を形成した。
【0215】
前記正孔輸送層上部に、化合物Q28及びHT7を、5:95の重量比で同時に蒸着し、10Å厚に真空蒸着し、励起子消光層を形成した。
【0216】
前記励起子消光層上部に、CBP(ホスト)と化合物T1(ドーパント)とを、95:5の重量比で同時に蒸着し、290Å厚の発光層を形成した。
【0217】
次に、前記発光層上部に、ET1を300Å厚に真空蒸着し、電子輸送層を形成した。前記電子輸送層上部に、Ybを10Å厚に真空蒸着し、電子注入層を形成し、Alを真空蒸着し、3,000Å(カソード)厚に真空蒸着し、有機発光素子を製造した。
【0218】
実施例2
前記励起子消光層の厚みを30Åにしたということを除いては、実施例1と同一方法で有機発光素子を作製した。
【0219】
比較例1
コーニング(Corning)15Ω/cm2(1,200Å)ITOガラス基板(アノード)を、50mm×50mm×0.7mmサイズに切り、イソプロピルアルコールと純水とを利用し、それぞれ5分間超音波洗浄した後、30分間紫外線を照射してオゾンに露出させて洗浄し、真空蒸着装置に該ガラス基板を設けた。
【0220】
前記ガラス基板上部に、2-TNATAを600Å厚に真空蒸着し、正孔注入層を形成した後、続けて、HAT-CNを300Å厚に真空蒸着し、正孔輸送層を形成した。
【0221】
前記正孔輸送層上部に、CBP(ホスト)と化合物T1(ドーパント)とを、95:5の重量比で同時に蒸着し、290Å厚の発光層を形成した。
【0222】
前記発光層上部に、化合物Q28及びET2を、5:95の重量比で同時に蒸着し、10Å厚の励起子消光層を形成した。
【0223】
次に、前記励起子消光層上部に、ET1を300Å厚に真空蒸着し、電子輸送層を形成した。前記電子輸送層上部に、Ybを10Å厚に真空蒸着し、電子注入層を形成し、Alを真空蒸着し、3,000Å(カソード)厚に真空蒸着し、有機発光素子を製造した。
【0224】
比較例2
下記表2の材料を使用したことを除いては、実施例1と同一方法で有機発光素子を製造した。
【0225】
比較例3
下記表2の材料を使用し、励起子消光層の厚みを30Åにしたということを除いては、実施例1と同一方法で有機発光素子を製造した。
【0226】
評価例2
前記実施例1,2、及び比較例1~3で作製された有機発光素子の駆動電圧及び寿命(LT
50)を、Keithley SMU236及び輝度計PR650を利用して測定し、その結果を表2に示した。
【表2】
【0227】
前記表1から、実施例1及び2の有機発光素子は、比較例1~3より長寿命を有するということを確認することができる。