KR101233367B1 - 신규한 유기광전소자용 화합물 및 이를 포함하는 유기광전소자 - Google Patents

신규한 유기광전소자용 화합물 및 이를 포함하는 유기광전소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정공과 전자의 수송능력 및 열적 안정성이 우수한 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 유기광전소자용 화합물을 제공할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112008089949595-pat00001
[화학식 2]
Figure 112008089949595-pat00002
[화학식 3]
Figure 112008089949595-pat00003
상기 화학식 1 내지 3에서 Ar1 내지 Ar3, 및 R1 내지 R10의 정의는 명세서에 기재된 바와 같다.
또한, 본 발명에 따른 상기 유기광전소자용 화합물은 수명 및 효율특성이 우수한 유기광전소자를 제공할 수 있다.
유기광전소자, 정공, 전자, 수송능력, 열적 안정성, 수명, 효율

Description

신규한 유기광전소자용 화합물 및 이를 포함하는 유기광전소자{Novel compound for organic photoelectric device and organic photoelectric device including the same}
본 발명은 신규한 유기광전소자용 화합물 및 이를 포함하는 유기광전소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정공과 전자의 수송능력 및 열적 안정성이 우수한 유기광전소자용 화합물을 포함하여, 수명 및 효율특성이 우수한 유기광전소자를 제공할 수 있는 유기광전소자용 화합물 및 이를 포함하는 유기광전소자에 관한 것이다.
유기광전소자(organic photoelectric device)라 함은 넓은 의미로 빛 에너지를 전기에너지로 변환하거나, 그와 반대로 전기에너지를 빛 에너지로 변환하는 소자를 의미한다. 이러한 유기광전소자 중에서도 특히 유기전기발광소자(Organic Light Emitting Diodes, OLED)는 최근 평판 디스플레이의 수요가 증가함에 따라 주목받고 있다.
유기전기발광소자는 양극(anode)과 음극(cathode) 사이에 기능성 유기 박막층이 삽입된 구조로 이루어져 있다. 이 때, 유기 박막층은 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함할 수 있고, 발광층의 발광특성상 전자 차단층 또는 정공 차단층을 추가로 포함할 수 있다.
1987년 이스트만 코닥(Eastman Kodak)사에서는 유기 박막층으로서 디아민 유도체의 정공 수송층과 트리스(8-히드록시-퀴놀레이트)알루미늄(tris(8-hydroxy-quinolate)aluminum, Alq3)의 전자 수송성 발광층을 적층한 구조를 사용한 유기전기발광소자를 처음으로 개발하였고, 1987년 C. W. Tang 등은 최초로 실용적인 성능을 가진 유기전기발광소자를 보고하였다(Appl. Phys. Lett., vol.51(12), 913, 1987). 그러나 상기 유기전기발광소자는 전기적 특성 및 수명 특성의 개선이 요구되었다.
유기전기발광소자는 양극에서 정공이 주입되고 음극에서 전자가 주입되면, 각각의 정공과 전자가 서로 상대 전극을 향해 이동하다가 재결합(recombination)하여 에너지가 높은 여기자(exciton)를 형성하게 된다. 이 때, 형성된 여기자가 기저상태(ground state)로 이동하면서 특정 파장을 가지는 빛이 발생하게 되는 것이다. 이러한 빛의 발광은 일중항 상태의 여기자를 이용하는 형광과 삼중항 상태의 여기자를 이용하는 인광으로 나뉠 수 있다. 최근에는 유기전기발광소자의 발광으로서 형광뿐 아니라 인광도 사용될 수 있음이 알려져 있다(Appl. Phys. Lett., 74(3), 442, 1999; Appl. Phys. lett., 75(1), 4, 1999).
이러한 인광을 이용하는 발광물질은 바닥상태에서 여기상태로 전자가 전이 한 후, 계간전이(intersystem crossing)를 통해 일중항 여기자가 삼중항 여기자로 비발광 전이된 다음, 삼중항 여기자가 바닥상태로 전이하면서 발광이 이루어진다. 이 때, 삼중항 여기자의 전이 시 직접 바닥상태로 전이할 수 없어(spin forbidden) 전자 스핀의 뒤바뀜(flipping)이 진행된 이후에 바닥상태로 전이되는 과정을 거치기 때문에 인광 발광물질의 경우 형광 발광물질보다 발광 지속시간이 길어지는 장점이 있다.
또한, 정공과 전자의 재결합에 의하여 발광 여기자가 형성되는 경우, 삼중항 발광 여기자가 일중항 발광 여기자 보다 3 배 가량 더 생성된다. 따라서 일중항 상태의 여기자를 이용하는 형광 발광물질의 경우 발광 효율의 한계가 존재한다. 반면에 인광 발광물질을 사용하면 삼중항 및 일중항 상태의 여기자를 모두 이용할 수 있으므로, 이론적으로는 내부 양자 효율 100 %까지 가능하다. 따라서, 인광 발광물질을 사용하는 경우 형광 발광물질에 비해 4 배 정도 높은 발광효율을 달성할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 발광층에 사용되는 호스트 재료에 따라 발광소자의 효율과 성능이 달라질 수 있다. 또한, 발광 상태의 효율과 안정성을 증가시키기 위하여 발광층에 호스트 재료와 함께 도펀트를 첨가할 수도 있다. 특히, 상기 호스트 재료로는 4,4-N,N-다이카바졸바이페닐(CBP)이 주로 사용되었는데, 상기 화합물은 열안정성이 매우 낮은 단점이 있다. 또한, 화합물의 대칭성이 높아 결정화되기 용이하여, 소자의 온도가 상승할 경우, 단락이나 화소 결함이 발생할 수 있는 단점이 있다. 또한, 상기 화합물은 정공의 이동이 전자의 이동보다 빠르기 때문에 발광층에서 여기 자가 효과적으로 형성되지 못하여 소자의 발광 효율이 감소하는 문제점이 있다.
따라서, 효율 및 수명이 우수한 유기광전소자를 구현하기 위해서는 전기적, 열적 안정성이 우수하고, 정공과 전자를 모두 잘 전달할 수 있는 바이폴라(bipolar) 특성을 가지는 인광의 호스트 재료 및 전하수송재료의 개발이 절실한 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 정공과 전자의 수송능력이 우수한 유기광전소자용 화합물을 제공한다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 유기광전소자용 화합물을 포함하여 수명 및 효율특성이 우수한 유기광전소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 구현예는 상기 유기광전소자를 포함하는 표시장치를 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예는 하기 화학식 1로 표시되는 유기광전소자용 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112008089949595-pat00004
(상기 화학식 1에서,
Ar1은 단일결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고,
Ar2 및 Ar3는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 단, Ar2 및 Ar3 중에서 선택되는 어느 하나는 정공수송성 치환기이고,
R1 내지 R9는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 고, 단, R1 내지 R5 중에서 선택되는 서로 인접한 두 개는 융합링을 형성할 수 있고, R6 내지 R9 중에서 선택되는 서로 인접한 두 개는 융합링을 형성할 수 있다.)
본 발명의 다른 일 구현예는 하기 화학식 2로 표시되는 유기광전소자용 화합물을 제공한다.
[화학식 2]
Figure 112008089949595-pat00005
(상기 화학식 2에서,
Ar1은 단일결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고,
Ar2 및 Ar3는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 단, Ar2 및 Ar3 중에서 선택되는 어느 하나는 정공수송성 치환기이고,
R1 내지 R9는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 단, R1 내지 R5 중에서 선택되는 서로 인접한 두 개는 융합링을 형성할 수 있고, R6 내지 R9 중에서 선택되는 서로 인접한 두 개는 융합링을 형성할 수 있다.)
본 발명의 또 다른 일 구현예는 하기 화학식 3으로 표시되는 유기광전소자용 화합물을 제공한다.
[화학식 3]
Figure 112008089949595-pat00006
(상기 화학식 3에서,
Ar1은 단일결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고,
Ar2 및 Ar3는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 단, Ar2 및 Ar3 중에서 선택되는 어느 하나는 정공수송성 치환기이고,
R1 내지 R10은 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 단, R1 내지 R5 중에서 선택되는 서로 인접한 두 개는 융합링을 형성할 수 있고, R6 내지 R10 중에서 선택되는 서로 인접한 두 개는 융합링을 형성할 수 있다.)
본 발명의 또 다른 일 구현예는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 적어도 한 층 이상의 유기 박막층을 포함하는 유기광전소자에 있어서, 상기 유기 박막층 중 적어도 어느 한 층은 상기 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 화합물을 포함하는 유기광전소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 구현예는 상기 유기광전소자를 포함하는 표시장치를 제공한다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 화합물은 인광성의 발광을 이용하고, 유리전이온도(Tg) 및 열분해온도(Td)가 각각 110 ℃ 이상 및 400 ℃ 이상으로 우수한 열적 안정성을 가진다. 또한, 상기 유기광전소자용 화합물은 정공과 전자를 모두 잘 전달할 수 있는 바이폴라(bipolar) 특성을 가진다. 이로써, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 유기광전소자용 화합물을 포함하여, 수명 특성이 우수하고, 낮은 구동전압에서도 높은 발광효율을 가지는 유기광전소자를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구 범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에 있어서, "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴아민기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 고리내에 N, O, S, 또는 P의 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 화합물은 우수한 전자전달특성을 가지는 벤즈이미다졸기와 1,3,5-트리아진기를 포함하고, 우수한 정공전달특성을 가지는 치환기를 동시에 포함하여, 정공과 전자를 모두 잘 전달할 수 있는 바이폴라(bipolar) 특성을 가진다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 화합물을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 구현예는 하기 화학식 1로 표시되는 유기광전소자용 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112008089949595-pat00007
(상기 화학식 1에서,
Ar1은 단일결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고,
Ar2 및 Ar3는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환 된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 단, Ar2 및 Ar3중에서 선택되는 어느 하나는 정공수송성 치환기이고,
R1 내지 R9는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 단, R1 내지 R5 중에서 선택되는 서로 인접한 두 개는 융합링을 형성할 수 있고, R6 내지 R9 중에서 선택되는 서로 인접한 두 개는 융합링을 형성할 수 있다.)
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 하기 화학식 2로 표시되는 유기광전소자용 화합물을 제공한다.
[화학식 2]
Figure 112008089949595-pat00008
(상기 화학식 2에서,
Ar1은 단일결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고,
Ar2 및 Ar3는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 단, Ar2 및 Ar3중에서 선택되는 어느 하나는 정공수송성 치환기이고,
R1 내지 R9는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 단, R1 내지 R5 중에서 선택되는 서로 인접한 두 개는 융합링을 형성할 수 있고, R6 내지 R9 중에서 선택되는 서로 인접한 두 개는 융합링을 형성할 수 있다.)
또한, 본 발명의 또 다른 일 구현예는 하기 화학식 3으로 표시되는 유기광전소자용 화합물을 제공한다.
[화학식 3]
Figure 112008089949595-pat00009
(상기 화학식 3에서,
Ar1은 단일결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고,
Ar2 및 Ar3는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 단, Ar2 및 Ar3중에서 선택되는 어느 하나는 정공수송성 치환기이고,
R1 내지 R10은 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이 고, 단, R1 내지 R5 중에서 선택되는 서로 인접한 두 개는 융합링을 형성할 수 있고, R6 내지 R10 중에서 선택되는 서로 인접한 두 개는 융합링을 형성할 수 있다.)
상기 화학식 1 내지 3에 있어서, 상기 Ar1의 아릴렌기는 페닐렌기, 바이페닐렌기, 터페닐렌기와 같은 단환식 아릴렌기; 또는 나프틸렌기, 안트라세닐렌기, 페난트레닐렌기, 파이레닐렌기, 페릴레닐렌기, 피레닐렌기 등의 다환식 아릴렌기를 사용하여 유기광전소자의 발광층으로 매우 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 상기 화학식 1 내지 3에 있어서, 상기 정공수송성 치환기라 함은 카바졸기, 아릴아민기, 플루오렌기 및 스피로-플루오렌기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기의 유도체를 의미한다. 이로써, 전기적 특성 뿐만 아니라, 보다 향상된 열적 안정성을 부여할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 정공수송성 치환기는 하기 화학식 4 내지 8로 표시되는 치환기로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
[화학식 4] [화학식 5] [화학식 6]
Figure 112008089949595-pat00010
Figure 112008089949595-pat00011
Figure 112008089949595-pat00012
[화학식 7] [화학식 8]
Figure 112008089949595-pat00013
Figure 112008089949595-pat00014
(상기 화학식 4 내지 8에서,
R'1 내지 R'7은 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 및 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고,
a, c, 및 e는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 0 또는 1 내지 2 사이의 정수이고,
b, d, 및 f는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 1 또는 2이다.)
이러한 상기 화학식 1로 표시되는 유기광전소자용 화합물은 보다 구체적으로 하기 화학식 9 내지 70로 표시되는 것을 사용할 수 있다. 단, 하기 화합물은 본 발명의 구체적인 예시일 뿐, 본 발명이 하기 화합물에 의하여 한정되지는 않는다.
[화학식 9] [화학식 10] [화학식 11]
Figure 112008089949595-pat00015
[화학식 12] [화학식 13] [화학식 14]
Figure 112008089949595-pat00016
[화학식 15] [화학식 16] [화학식 17]
Figure 112008089949595-pat00017
[화학식 18] [화학식 19] [화학식 20]
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[화학식 21] [화학식 22] [화학식 23]
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[화학식 24] [화학식 25] [화학식 26]
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[화학식 27] [화학식 28] [화학식 29]
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[화학식 30] [화학식 31] [화학식 32]
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[화학식 33] [화학식 34] [화학식 35]
Figure 112008089949595-pat00023
[화학식 36] [화학식 37] [화학식 38]
Figure 112008089949595-pat00024
[화학식 39] [화학식 40] [화학식 41]
Figure 112008089949595-pat00025
[화학식 42] [화학식 43] [화학식 44]
Figure 112008089949595-pat00026
[화학식 45] [화학식 46] [화학식 47]
Figure 112008089949595-pat00027
[화학식 48] [화학식 49] [화학식 50]
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[화학식 51] [화학식 52] [화학식 53]
Figure 112008089949595-pat00029
[화학식 54] [화학식 55] [화학식 56]
Figure 112008089949595-pat00030
[화학식 57] [화학식 58] [화학식 59]
Figure 112008089949595-pat00031
[화학식 60] [화학식 61] [화학식 62]
Figure 112008089949595-pat00032
[화학식 63] [화학식 64] [화학식 65]
Figure 112008089949595-pat00033
[화학식 66] [화학식 67] [화학식 68]
Figure 112008089949595-pat00034
[화학식 69] [화학식 70]
Figure 112008089949595-pat00035
또한, 상기 화학식 2로 표시되는 유기광전소자용 화합물은 보다 구체적으로 하기 화학식 71 내지 74로 표시되는 것을 사용할 수 있다. 단, 하기 화합물은 본 발명의 구체적인 예시일 뿐, 본 발명이 하기 화합물에 의하여 한정되지는 않는다.
[화학식 71] [화학식 72]
Figure 112008089949595-pat00036
[화학식 73] [화학식 74]
Figure 112008089949595-pat00037
또한, 상기 화학식 3으로 표시되는 유기광전소자용 화합물은 보다 구체적으로 하기 화학식 75 내지 78으로 표시되는 것을 사용할 수 있다. 단, 하기 화합물은 본 발명의 구체적인 예시일 뿐, 본 발명이 하기 화합물에 의하여 한정되지는 않 는다.
[화학식 75] [화학식 76]
Figure 112008089949595-pat00038
[화학식 77] [화학식 78]
Figure 112008089949595-pat00039
본 발명의 일구현예에 따른 유기광전소자용 화합물은 단독 또는 도펀트와 함께 호스트 재료로 사용될 수 있다. 도펀트(dopant)란 그 자체로서 발광능력이 높은 화합물을 의미하고, 호스트 재료에 미량 혼합해서 사용하기 때문에 이를 게스트(guest)라고도 한다. 상기 도펀트는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특 별히 한정하지 않으나, 보다 구체적으로 발광양자효율이 높고, 잘 응집되지 않으며, 호스트 재료 속에 균일하게(uniformly) 분포될 수 있는 형광 또는 인광의 도펀트를 사용할 수 있다.
특히, 상기 도펀트로는 삼중항 상태 이상의 다중항 여기(multiplet excitaion)에 의하여 발광할 수 있는 금속 착체(metal complex)와 같은 적색, 녹색, 청색, 및 백색으로 이루어진 군에서 선택되는 인광 도펀트 물질을 사용하는 것이 좋다. 상기 인광 도펀트는 보다 구체적으로 Ir, Pt, Os, Ti, Zr, Hf, Eu, Tb, Tm 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소를 포함하는 유기 금속화합물을 사용할 수 있다. 보다 더 구체적으로, 적색 인광 도펀트로는 백금-옥타에틸포르피린착체(PtOEP), Ir(Piq)2(acac), Ir(Piq)3, UDC사의 RD 61 등을 사용할 수 있고, 녹색 인광 도펀트로는 Ir(PPy)2(acac), Ir(PPy)3, UDC사의 GD48 등을 사용할 수 있으며, 청색 인광 도펀트로는 (4,6-F2PPy)2Irpic 등을 사용할 수 있다. 이 때, 상기 Piq는 1-페닐이소퀴놀린(1-phenylisoquinoline)을 의미하고, acac는 아세틸아세토네이트를 의미하고, F2PPy는 2-(디플루오로페닐)피리디나토를 의미하고, pic는 피콜리네이트를 의미하며, PPy는 2-페닐피리딘(2-phenylpyridine)을 의미하는 것이다.
본 발명의 일구현예에 따른 유기광전소자용 화합물은 유리전이온도(Tg)가 110 ℃ 이상이고, 열분해온도(Td)가 400 ℃ 이상이다. 보다 구체적으로는 유리전이 온도(Tg)가 110 내지 200 ℃의 범위이고, 열분해온도(Td)가 400 내지 600 ℃의 범위이다. 이로써, 열적안정성 및 전기화학적 안정성을 가지는 호스트 재료 또는 전하수송 재료로 사용될 수 있는 것이다. 특히, 상기 열분해온도(Td)는 430 ℃ 이상일 수 있다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 화합물은 유기박막층에 사용되어 유기광전소자의 효율특성을 향상시키며, 구동전압을 낮출 수 있다. 또한, 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
이에 따라 본 발명의 일 구현예는 상기 유기광전소자용 화합물을 포함하는 유기광전소자를 제공한다. 이 때, 상기 유기광전소자라 함은 유기발광소자, 유기 태양 전지, 유기 트랜지스터, 유기 감광체 드럼, 유기 메모리 소자 등을 의미한다. 특히, 유기 태양 전지의 경우에는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 화합물이 전극이나 전극 버퍼층에 포함되어 양자 효율을 증가시키며, 유기 트랜지스터의 경우에는 게이트, 소스-드레인 전극 등에서 전극 물질로 사용될 수 있다.
이하에서는 유기광전소자에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 다른 일 구현예는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 적어도 한 층 이상의 유기 박막층을 포함하는 유기광전소자에 있어서, 상기 유기 박막층 중 적어도 어느 한 층은 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 화합물을 포함하는 유기광전소자를 제공한다.
상기 유기광전소자용 화합물은 호스트 재료 또는 전하수송재료로 사용될 수 있다.
따라서, 상기 유기광전소자용 화합물을 포함할 수 있는 유기박막층으로는 발광층, 정공수송층, 정공주입층, 정공저지층, 전자수송층, 전자주입층, 전자저지층, 또는 이들이 조합된 어느 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 이 중에서 적어도 어느 하나의 층은 본 발명에 따른 유기광전소자용 화합물을 포함한다. 특히, 발광층, 정공수송층, 정공주입층, 전자수송층, 전자주입층, 및 이들이 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 층에 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 화합물을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 화합물을 포함하는 유기광전소자의 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자(100, 200, 300, 400, 및 500)는 양극(120), 음극(110), 및 이 양극과 음극 사이에 개재된 적어도 1 층의 유기박막층(105)을 포함하는 구조를 갖는다.
상기 양극(120)은 양극 물질을 포함하며, 이 양극 물질로는 통상 유기박막층으로 정공주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 상기 양극 물질의 구체적인 예로는 니켈, 백금, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금을 들 수 있고, 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 금속 산화물을 들 수 있고, ZnO와 Al 또는 SnO2와 Sb와 같은 금속과 산화물의 조합을 들 수 있고, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌- 1,2-디옥시)티오펜](polyehtylenedioxythiophene: PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등을 들 수 있다. 그러나 상기 양극 물질이 이들의 화합물에 한정되는 것은 아니다. 특히, 상기 양극 물질로서 ITO를 포함하는 투명전극을 사용하는 것이 좋다.
상기 음극(110)은 음극 물질을 포함하여, 이 음극 물질로는 통상 유기박막층으로 전자주입이 용이하도록 일 함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납, 세슘, 바륨 등과 같은 금속 또는 이들의 합금을 들 수 있고, LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Ca, LiF/Al, 및 BaF2/Ca과 같은 다층 구조 물질 등을 들 수 있다. 그러나 상기 음극 물질이 이들의 화합물에 한정되는 것은 아니다. 특히, 상기 음극 물질로서 알루미늄 등과 같은 금속전극을 사용하는 것이 좋다.
먼저 도 1을 참조하면, 도 1은 유기 박막층(105)으로서 발광층(130)만이 존재하는 유기광전소자(100)를 나타낸 것으로, 상기 유기박막층(105)은 발광층(130)만으로 존재할 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 2는 유기박막층(105)으로서 전자수송층을 포함하는 발광층(230)과 정공수송층(140)이 존재하는 2 층형 유기광전소자(200)를 나타낸 것으로서, 유기박막층(105)은 발광층(230) 및 정공 수송층(140)을 포함하는 2 층형일 수 있다. 이 경우 발광층(130)은 전자 수송층의 기능을 하며, 정공 수송층(140)은 ITO와 같은 투명전극과의 접합성 및 정공수송성을 향상시키는 기능을 한다.
도 3을 참조하면, 도 3은 유기박막층(105)으로서 전자수송층(150), 발광층(130), 및 정공수송층(140)이 존재하는 3 층형 유기광전소자(300)를 나타낸 것으로서, 상기 유기박막층(105)에서 발광층(130)은 독립된 형태로 되어 있고, 전자수송성이나 정공수송성이 우수한 막(전자수송층(150) 및 정공수송층(140))을 별도의 층으로 쌓은 형태를 나타내고 있다.
도 4를 참조하면, 도 4는 유기박막층(105)으로서 전자주입층(160), 발광층(130), 정공수송층(140), 및 정공주입층(170)이 존재하는 4 층형 유기광전소자(400)를 나타낸 것으로서, 상기 정공주입층(170)은 양극으로 사용되는 ITO와의 접합성을 향상시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 도 5는 유기박막층(105)으로서 전자주입층(160), 전자수송층(150), 발광층(130), 정공수송층(140), 및 정공주입층(170)과 같은 각기 다른 기능을 하는 5 개의 층이 존재하는 5 층형 유기광전소자(500)를 나타낸 것으로서, 상기 유기광전소자(500)는 전자주입층(160)을 별도로 형성하여 저전압화에 효과적이다.
상기 도 1 내지 도 5에서 상기 유기박막층(105)을 이루는 전자 수송층(150), 전자 주입층(160), 발광층(130, 230), 정공 수송층(140), 정공 주입층(170), 또는 이들의 조합은 상기 유기광전소자용 화합물을 포함한다. 이 때, 상기 유기광전소자용 화합물은 상기 전자 수송층(150) 또는 전자주입층(160)을 포함하는 전자수송층(150)에 사용될 수 있으며, 그 중에서도 전자수송층에 포함될 경우 정공 차단층(도시하지 않음)을 별도로 형성할 필요가 없어 보다 단순화된 구조의 유기광전소자를 제공할 수 있어 효과적이다.
상기에서 설명한 유기광전소자는, 기판에 양극을 형성한 후, 진공증착법(evaporation), 스퍼터링(sputtering), 플라즈마 도금, 및 이온도금과 같은 건식성막법; 또는 스핀코팅(spin coating), 침지법(dipping), 유동코팅법(flow coating)과 같은 습식성막법 등으로 유기박막층을 형성한 후, 그 위에 음극을 형성하여 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 유기광전소자를 포함하는 표시장치를 제공한다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
유기광전소자용 화합물의 합성
실시예 1: 화학식 10의 화합물 합성
본 발명의 유기광전소자용 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 상기 화학식 10의 화합물은 아래의 반응식 1 및 2와 같은 경로를 통하여 합성되었다.
[반응식 1]
Figure 112008089949595-pat00040
제 1 단계; 중간체 생성물(A)의 합성
환류콘덴서와 교반기가 부착된 500 mL 둥근바닥 플라스크에 4-브로모알데히드 23.7 g(0.128 mol)과 N-페닐-o-페닐렌디아민 25 g(0.136 mol)을 아세트산에 넣어 녹인 다음, 가열하여 환류하였다. 반응이 종결된 반응물을 증류수에 붓고 에틸아세테이트를 사용하여 추출하였다. 용매를 제거한 후, 크로마토그래피(컬럼: 실리카겔)를 이용하여 화합물을 정제함으로써, 중간체 생성물(A)를 얻었다.
제 2 단계; 중간체 생성물(B)의 합성
[반응식 2]
환류콘덴서와 교반기가 부착된 500 mL 둥근바닥 플라스크에 상기 1 단계에서 제조된 중간체 생성물(A) 3.5 g(10.02 mmol)과 비스(피나콜레이토)디보론 3.05 g(12.02 mmol)을 톨루엔에 녹인 후, 아세트산칼륨 2.95 g(30.06 mmol)과 [1,1'-(디페닐포스피노)페로센]디클로로팔라듐 0.33 g(0.41 mmol)을 적가한 다음, 가열하여 환류하였다. 반응이 종결된 반응물을 감압 농축한 후, 크로마토그래피(컬럼: 실리카겔)를 이용하여 화합물을 정제함으로써, 중간체 생성물(B)를 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석결과(EA)는 다음과 같다:
C, 75.77; H, 6.36; B, 2.73; N, 7.07; O, 8.07
제 3 단계; 중간체 생성물(C)의 합성
상기 2 단계에서 제조된 중간체 생성물(B) 5.0 g(12.64 mmol), 2,4,6-트리클로로트리아진 2.33 g(12.64 mmol) 및 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 0.44 g(0.38 mmol)을 테트라하이드로퓨란 110 ml, 및 톨루엔 70 ml에 현탁하고, 탄산칼륨 수용액(2 M) 120 ml를 현탁액에 가하고, 혼합물을 9 시간 동안 가열하여 환류하였다.
반응 유체를 2 층으로 분리한 후, 유기층을 염화 나트륨 포화수용액으로 세정하고, 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 유기용매를 감압 하에서 증류하여 제거한 후, 반응종결 후 반응물을 감압 농축한 후, 크로마토그래피(컬럼: 실리카겔)를 이용하여 화합물을 정제함으로써, 중간체 생성물(C)를 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석결과(EA)는 다음과 같다:
C, 63.17; H, 3.13; Cl, 16.95; N, 16.74
제 4 단계; 중간체 생성물(D)의 합성
카바졸 50.8 g(304 mmol), 1,4-디브로모벤젠 71.6 g(304 mmol), 제일염화구리 3.76 g(38 mmol), 및 탄산칼륨 83.9 g(607 mmol)을 디메틸술폭사이드(DMSO) 322 ml에 현탁하고, 질소 분위기 하에서 8 시간 동안 가열하여 환류하였다.
반응유체를 실온까지 냉각하고, 메탄올을 사용하여 재결정시켰다. 석출한 결정을 여과에 의해 분리하고, 수득한 잔류물을 크로마토그래피(컬럼: 실리카겔)를 이용하여 정제함으로써, 중간체 생성물(D)를 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석결과(EA)는 다음과 같다:
C, 67.10; H, 3.75; Br, 24.80; N, 4.35
제 5 단계; 중간체 생성물(E)의 합성
상기 4 단계에서 제조된 중간체 생성물(D) 37.8 g(117 mmol)을 테트라하이드로퓨란(THF) 378 ml에 용해하고, 아르곤 분위기하의 -70 ℃에서 n-부틸리튬(1.6M in 노말헥산 ) 100.5 ml(161 mmol)을 가하고, 수득된 용액을 -70 ℃ 에서 1 시간 동안 교반하였다. 반응 유체를 -70 ℃까지 냉각한 후, 이소프로필테트라메틸디옥사보로란 47.9 ml(235 mmol)를 서서히 적가하였다. 수득된 용액을 -70 ℃에서 1 시간 동안 교반한 후, 실온까지 승온시켜 6 시간 동안 교반하였다. 수득된 반응 용액에 물 200 ml를 첨가한 다음, 20 분 동안 교반하였다.
반응 유체를 2 층으로 분리한 후, 유기층을 염화 나트륨 포화수용액으로 세정하고, 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 유기용매를 감압 하에서 증류하여 제거한 후, 반응이 종결된 반응물을 감압 농축하고, 크로마토그래피(컬럼: 실리카겔)를 이용하여 화합물을 정제함으로써, 중간체 생성물(E)을 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석결과(EA)는 다음과 같다:
C, 78.06; H, 6.55; B, 2.93; N, 3.79; O, 8.67
제 6 단계; 화학식 10 화합물의 합성
상기 제 3 단계에서 제조된 중간체 생성물(C) 5.0 g(11.95 mmol)와 상기 제 5 단계에서 제조된 중간체 생성물(E) 9.70 g(26.29 mmol) 및 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 0.94 g(0.81 mmol)을 테트라하이드로퓨란(THF) 200 ml에 현탁하고, 탄산칼륨 수용액(1 M) 200 ml를 현탁액에 가하고, 혼합물을 12 시간 동안 가열하여 환류하였다.
반응 유체를 2 층으로 분리한 후, 유기층을 염화 나트륨 포화수용액으로 세정하고, 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 유기용매를 감압 하에서 증류하여 제거한 후, 반응이 종결된 반응물을 감압 농축하고, 크로마토그래피(컬럼: 실리카겔)를 이용하여 화합물을 정제함으로써, 화학식 10 화합물을 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석결과(EA)는 다음과 같았다:
C, 83.73; H, 4.48; N, 11.79
실시예 2: 화학식 42의 화합물 합성
본 발명의 유기광전소자용 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 상기 화학식 42의 화합물은 아래의 반응식 3과 같은 경로를 통하여 합성되었다.
[반응식 3]
Figure 112008089949595-pat00042
제 1 단계; 중간체 생성물(F)의 합성
환류콘덴서와 교반기가 부착된 500 mL 둥근바닥 플라스크에 3-브로모알데히드 23.7 g(0.128 mol)과 N-페닐-o-페닐렌디아민 25 g(0.136 mol)을 아세트산에 넣어 녹인 다음, 가열하여 환류하였다. 반응이 종결된 반응물을 증류수에 붓고 에틸아세테이트를 사용하여 추출하였다. 용매를 제거한 후, 크로마토그래피(컬럼: 실리카겔)를 이용하여 화합물을 정제함으로써, 중간체 생성물(F)를 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석결과(EA)는 다음과 같다:
C, 65.35; H, 3.75; Br, 22.88; N, 8.02
제 2 단계; 중간체 생성물(G)의 합성
환류콘덴서와 교반기가 부착된 500 mL 둥근바닥 플라스크에 상기 1 단계에서 제조된 중간체 생성물(F) 3.5 g(10.02 mmol)과 비스(피나콜레이토)디보론 3.05 g(12.02 mmol)을 톨루엔에 녹인 후, 아세트산칼륨 2.95 g(30.06 mmol)과 [1,1'-(디페닐포스피노)페로센]디클로로팔라듐 0.33 g(0.41 mmol)을 적가한 다음, 가열하여 환류하였다. 반응이 종결된 반응물을 감압 농축한 후, 크로마토그래피(컬럼: 실리카겔)를 이용하여 화합물을 정제함으로써, 중간체 생성물(G)를 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석결과(EA)는 다음과 같다:
C, 75.77; H, 6.36; B, 2.73; N, 7.07; O, 8.07
제 3 단계; 중간체 생성물(H)의 합성
상기 2 단계에서 제조된 중간체 생성물(G) 5.0 g(12.64 mmol), 2,4,6-트리클로로트리아진 2.33 g(12.64 mmol) 및 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 0.44 g(0.38 mmol)을 테트라하이드로퓨란 110 ml, 및 톨루엔 70 ml에 현탁하고, 탄산칼륨 수용액(2 M) 120 ml를 상기 현탁액에 가하고, 혼합물을 9 시간 동안 가열하여 환류하였다.
반응 유체를 2 층으로 분리한 후, 유기층을 염화 나트륨 포화수용액으로 세정하고, 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 유기용매를 감압 하에서 증류하여 제거한 후, 반응종결 후 반응물을 감압 농축한 후, 크로마토그래피(컬럼: 실리카겔)를 이용하여 화합물을 정제함으로써, 중간체 생성물(H)를 얻었다. 얻어진 화합물의 원 소분석결과(EA)는 다음과 같다:
C, 63.17; H, 3.13; Cl, 16.95; N, 16.74
제 4 단계; 화학식 42 화합물의 합성
질소 분위기에서 카바졸 7.5 g(45.0 mmol)을 테트라하이드로퓨란(THF)에 녹인 후, 온도를 0 ℃로 낮추었다. 상기 용액에 n-부틸리튬 31.0 ml(49.5 mmol)를 천천히 적가한 후, 온도를 상온(약 25 ℃)으로 올리고, 15 분 동안 교반하여 카바졸 혼합용액을 제조하였다.
상기 3 단계에서 제조된 중간체 생성물(H) 9.2 g(22.0 mmol)을 테트라하이드로퓨란에 녹인 후, 상기 카바졸 혼합용액에 천천히 적가한 다음, 가열하여 12 시간 동안 환류시켰다.
반응 유체를 2 층으로 분리한 후, 유기층을 염화 나트륨 포화수용액으로 세정하고, 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 유기용매를 감압 하에서 증류하여 제거한 후, 반응이 종결된 반응물을 감압 농축하고, 크로마토그래피(컬럼: 실리카겔)를 이용하여 화합물을 정제함으로써, 화학식 42 화합물을 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석결과(EA)는 다음과 같다:
C, 81.28; H, 4.30; N, 14.42
실시예 3: 화학식 45의 화합물 합성
본 발명의 유기광전소자용 화합물의 보다 구체적인 예로서 제시된 상기 화학식 45의 화합물은 아래의 반응식 4와 같은 경로를 통하여 합성되었다.
[반응식 4]
Figure 112008089949595-pat00043
제 1 단계; 중간체 생성물(I)의 합성
환류콘덴서와 교반기가 부착된 500 mL 둥근바닥 플라스크에 (4-브로모페닐)-다이페닐아민 12.07 g(37.25 mmol)과 비스(피나콜레이토)디보론 11.34 g(44.7 mmol)을 톨루엔에 녹인 후, 아세트산칼륨 10.96 g(111.75 mmol)과 [1,1'-(디페닐포스피노)페로센]디클로로팔라듐 1.22 g(1.49 mmol)을 적가한 다음, 가열하여 환류하였다. 반응이 종결된 반응물을 감압 농축한 후, 크로마토그래피(컬럼: 실리카겔)를 이용하여 화합물을 정제함으로써, 중간체 생성물(I)를 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석결과(EA)는 다음과 같다:
C, 77.64; H, 7.06; B, 2.91; N, 3.77; O, 8.62
제 2 단계; 화학식 45 화합물의 합성
상기 제 1 단계에서 제조된 중간체 생성물(I) 4.43 g(11.95 mmol)와 상기 제 4 단계에서 제조된 중간체 생성물(H) 9.70 g(26.29 mmol) 및 테트라키스-(트리페닐포스핀)팔라듐 0.94 g(0.81 mmol)을 테트라하이드로퓨란(THF) 200 ml에 현탁하고, 탄산칼륨 수용액(1 M) 200 ml를 현탁액에 가하고, 혼합물을 12 시간 동안 가열하여 환류하였다.
반응 유체를 2 층으로 분리한 후, 유기층을 염화 나트륨 포화수용액으로 세정하고, 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 유기용매를 감압 하에서 증류하여 제거한 후, 반응이 종결된 반응물을 감압 농축하고, 크로마토그래피(컬럼: 실리카겔)를 이용하여 화합물을 정제함으로써, 화학식 45의 화합물을 얻었다. 얻어진 화합물의 원소분석결과(EA)는 다음과 같다:
C, 83.33; H, 4.94; N, 11.73
실험예 1: 유기광전소자용 화합물의 열적안정성 평가
상기 실시예 1 내지 4에서 합성된 유기광전소자용 화합물의 유리전이온도(Tg)와 열분해온도(Td)는 시차주사열량계법(DSC: differential scanning calorimetry)과 열중량분석기(Thermogravimetry: TGA)로 측정하였다.
유기발광소자의 제조
상기 실시예 1에서 제조된 화합물을 호스트로 사용하고, Ir(PPy)3를 도판트로 사용하여 다음과 같은 구조를 갖는 유기전기발광소자를 제조하였다.
양극으로는 ITO를 1000Å의 두께로 사용하였고, 음극으로는 알루미늄(Al)을 1000 Å의 두께로 사용하였다.
유기전기발광소자는 5층구조로 되어 있으며, 구체적으로 NPD(400Å)/화학식 10의 화합물+ Ir(PPy)3(10 중량%, 300Å)/BAlq(50Å)/Alq3(200Å)/LiF(5Å)의 5층 구조로 제조하였다.
구체적으로, 유기전기발광소자의 제조방법을 설명하면, 양극은 15Ψ/cm2 의 면저항값을 가진 ITO 유리 기판을 50mm×50mm×0.7mm크기로 잘라서 아세톤과 이소프로필 알콜과 순수물 속에서 각 15 분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 UV 오존 세정하여 사용하였다.
상기 기판 상부에 진공도 650×10-7 Pa, 증착속도 0.1 내지 0.3 nm/s의 조건으로 NPD를 증착하여 막 두께 400 Å의 정공수송층을 형성하였다.
이어서, 동일한 진공 증착 조건에서 화학식 10의 화합물을 이용하여 막 두께 300 Å의 발광층을 형성하였으며, 이 때 인광 도판트인 Ir(PPy)3을 동시 증착하였다. 이 때, 인광 도판트의 증착 속도를 조절하여, 발광층의 전체량을 100 중량%로 했을 때, 인광 도판트의 배합량이 10 중량%가 되도록 증착하였다.
상기 발광층 상부에 동일한 진공 증착 조건을 이용하여 BAlq를 증착하여 막 두께 50Å의 정공저지층을 형성하였다. 이어서 동일한 진공 증착 조건에서 Alq3를 증착하여 막 두께 200 Å의 전자수송층을 형성하였다. 상기 전자수송층 상부에 LiF와 Al을 순차적으로 증착하여 유기전기발광소자를 완성하였다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 유기광전소자용 화합물을 포함하여 제조될 수 있는 유기광전소자에 대한 다양한 구현예들을 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 유기광전소자 110 : 음극
120 : 양극 105 : 유기 박막층
130 : 발광층 140 : 정공 수송층
150 : 전자수송층 160 : 전자주입층
170 : 정공주입층 230 : 발광층 + 전자수송층

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 유기광전소자용 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112012078470025-pat00044
    상기 화학식 1에서,
    Ar1은 단일결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고,
    Ar2 및 Ar3는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 단, Ar2 및 Ar3중에서 선택되는 어느 하나는 정공수송성 치환기이고,
    R1 내지 R9는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고, 단, R1 내지 R5 중에서 선택되는 서로 인접한 두 개는 융합링을 형성할 수 있고, R6 내지 R9 중에서 선택되는 서로 인접한 두 개는 융합링을 형성할 수 있고,
    상기 정공수송성 치환기는 하기 화학식 4 내지 8로 표시되는 치환기로 이루어진 군에서 선택된다.
    [화학식 4] [화학식 5] [화학식 6]
    Figure 112012078470025-pat00057
    Figure 112012078470025-pat00058
    Figure 112012078470025-pat00059
    [화학식 7] [화학식 8]
    Figure 112012078470025-pat00060
    Figure 112012078470025-pat00061
    (상기 화학식 4 내지 8에서,
    R'1 내지 R'7은 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 및 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 것이고,
    a, c, 및 e는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 0 또는 1 내지 2 사이의 정수이고,
    b, d, 및 f는 서로 같거나 다른 것으로 각각 독립적으로, 1 또는 2임.)
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유기광전소자용 화합물은 단독 또는 도펀트와 함께 호스트 재료로 사용되는 것인 유기광전소자용 화합물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 도펀트는 적색, 녹색, 청색, 및 백색으로 이루어진 군에서 선택되는 인광 도펀트인 것인 유기광전소자용 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유기광전소자용 화합물은 유리전이온도(Tg)가 110 ℃ 이상이고, 열분해온도(Td)가 400 ℃ 이상인 것인 유기광전소자용 화합물.
  8. 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 적어도 한 층 이상의 유기 박막층을 포함하는 유기광전소자에 있어서,
    상기 유기 박막층 중 적어도 어느 한 층은 상기 제1항에 따른 유기광전소자용 화합물을 포함하는 것인 유기광전소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유기광전소자용 화합물은 호스트 재료 또는 전하수송재료로 사용되는 것인 유기광전소자.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 유기 박막층은 발광층, 정공수송층, 정공주입층, 전자수송층, 전자주입층, 및 이들이 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 층인 것인 유기광전소자.
  11. 제8항의 유기광전소자를 포함하는 것인 표시장치.
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