KR101759237B1 - 화합물, 이를 포함하는 유기광전자소자 및 표시장치 - Google Patents

화합물, 이를 포함하는 유기광전자소자 및 표시장치 Download PDF

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Abstract

화합물, 이를 포함하는 유기광전자소자 및 상기 유기광전자소자를 포함하는 표시장치에 관한 것으로, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112013091210001-pat00039

상기 화학식 1에 대한 설명은 명세서 내에 기재된 바와 같다.

Description

화합물, 이를 포함하는 유기광전자소자 및 표시장치{COMPOUND, ORGANIC OPTOELECTRONIC DEVICE AND DISPLAY DEVICE}
화합물, 유기광전자소자 및 표시장치에 관한 것이다.
유기광전자소자(organic optoelectronic diode)는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이다.
유기광전자소자는 동작 원리에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 하나는 광 에너지에 의해 형성된 엑시톤(exciton)이 전자와 정공으로 분리되고 상기 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되면서 전기 에너지를 발생하는 광전 소자이고, 다른 하나는 전극에 전압 또는 전류를 공급하여 전기 에너지로부터 광 에너지를 발생하는 발광 소자이다.
유기광전자소자의 예로는 유기 광전 소자, 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼(organic photo conductor drum) 등을 들 수 있다.
이 중, 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)는 근래 평판 표시 장치(flat panel display device)의 수요 증가에 따라 크게 주목받고 있다. 상기 유기 발광 소자는 유기 발광 재료에 전류를 가하여 전기 에너지를 빛으로 전환시키는 소자로서, 통상 양극(anode)과 음극(cathode) 사이에 유기 층이 삽입된 구조로 이루어져 있다. 여기서 유기 층은 발광층과 선택적으로 보조층을 포함할 수 있으며, 상기 보조층은 예컨대 유기발광소자의 효율과 안정성을 높이기 위한 정공 주입 층, 정공 수송 층, 전자 차단 층, 전자 수송 층, 전자 주입 층 및 정공 차단 층에서 선택된 적어도 1층을 포함할 수 있다.
유기 발광 소자의 성능은 상기 유기 층의 특성에 의해 영향을 많이 받으며, 그 중에서도 상기 유기 층에 포함된 유기 재료에 의해 영향을 많이 받는다.
특히 상기 유기 발광 소자가 대형 평판 표시 장치에 적용되기 위해서는 정공 및 전자의 이동성을 높이는 동시에 전기화학적 안정성을 높일 수 있는 유기 재료의 개발이 필요하다.
고효율, 장수명, 열적 안정성 등의 특성을 가지는 유기광전자소자를 제공할 수 있는 화합물을 제공하는 것이다.
상기 화합물을 포함하는 유기광전자소자 및 표시장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예에서는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
X1은 N 또는 CRa, X2은 N 또는 CRb, X3은 N 또는 CRc이고,
X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고,
R1 내지 R3 및 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 실릴기이고,
R1 내지 R3 중 어느 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 실릴기이고,
X4 내지 X6은 각각 독립적으로 N 또는 CH이고,
X4 내지 X6 중 적어도 하나는 N이고,
X7 및 X8은 각각 독립적으로 O, S, SO, SO2, PORd, NRe, CRfRg, 또는 SiRhRi이고,
여기서 Rd 내지 Ri은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로사이클로티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 우레이드기, 할로겐기, 할로겐 함유기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기 또는 이들의 조합이고,
M은 Ir, Os, Pt, Pb, Re, Ru, 또는 Pd이고,
n은 1 내지 3의 정수 중 어느 하나이고,
m은 0 내지 2의 정수 중 어느 하나이고,
n + m은 3의 정수이다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 서로 마주하는 양극과 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 한 층의 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 전술한 본 발명의 일 구현예에 따른 화합물을 포함하는 유기광전자소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는, 전술한 본 발명의 일 구현예인 유기광전자소자를 포함하는 표시장치를 제공한다.
상기 화합물을 포함하는 유기광전자소자는 우수한 전기화학적 및 열적 안정성을 가지고 수명 특성이 우수하며, 낮은 구동전압에서도 높은 발광효율을 가질 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 화합물을 이용하여 제조될 수 있는 유기발광소자에 대한 다양한 구현예들을 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 "치환"이란 별도의 정의가 없는 한, 치환기 또는 화합물 중의 적어도 하나의 수소가 중수소, 할로겐기, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기로 치환된 것을 의미한다.
또한 상기 치환된 할로겐기, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아민기, 니트로기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C1 내지 C20 알콕시기, 플루오로기, 트리플루오로메틸기 등의 C1 내지 C10 트리플루오로알킬기 또는 시아노기 중 인접한 두 개의 치환기가 융합되어 고리를 형성할 수도 있다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 작용기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
본 명세서에서 "알킬(alkyl)기"이란 별도의 정의가 없는 한, 지방족 탄화수소기를 의미한다. 알킬기는 어떠한 이중결합이나 삼중결합을 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기"일 수 있다.
알킬기는 C1 내지 C20인 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로 알킬기는 C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C6 알킬기일 수도 있다. 예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자가 포함되는 것을 의미하며, 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.
상기 알킬기는 구체적인 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 의미한다.
"아릴(aryl)기"는 환형인 치환기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 치환기를 의미하고, 모노시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.
보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 아릴기는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 치환 또는 비치환된 나프타세닐기, 치환 또는 비치환된 피레닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 p-터페닐기, 치환 또는 비치환된 m-터페닐기, 치환 또는 비치환된 크리세닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐기, 치환 또는 비치환된 인데닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
"헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다. 상기 헤테로아릴기가 융합고리인 경우, 각각의 고리마다 상기 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기는, 치환 또는 비치환된 퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 티오페닐기, 치환 또는 비치환된 피롤릴기, 치환 또는 비치환된 피라졸릴기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 티아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일기, 치환 또는 비치환된 티아디아졸일기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 인돌일기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 나프티리디닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈옥사진일기, 치환 또는 비치환된 벤즈티아진일기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐기, 치환 또는 비치환된 페나진일기, 치환 또는 비치환된 페노티아진일기, 치환 또는 비치환된 페녹사진일기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 명세서에서, 정공 특성이란, HOMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 양극에서 형성된 정공의 발광층으로의 주입 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다. 보다 구체적으로, 전자를 밀어내는 특성과도 유사할 수 있다.
또한 전자 특성이란, LUMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 음극에서 형성된 전자의 발광층으로의 주입 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다. 보다 구체적으로 전자를 당기는 특성과도 유사할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112013091210001-pat00002
상기 화학식 1에서,
X1은 N 또는 CRa, X2은 N 또는 CRb, X3은 N 또는 CRc이고,
X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고,
R1 내지 R3 및 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기이고,
R1 내지 R3 중 어느 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기이고,
X4 내지 X6은 각각 독립적으로 N 또는 CH이고,
X4 내지 X6 중 적어도 하나는 N이고,
X7 및 X8은 각각 독립적으로 O, S, SO, SO2, PORd, NRe, CRfRg, 또는 SiRhRi이고,
여기서 Rd 내지 Ri은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알콕시카르보닐아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 술파모일아미노기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 실릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 아실아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 술포닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로사이클로티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 우레이드기, 할로겐기, 할로겐 함유기, 시아노기, 히드록실기, 아미노기, 니트로기, 카르복실기, 페로세닐기 또는 이들의 조합이고,
M은 Ir, Os, Pt, Pb, Re, Ru, 또는 Pd이고,
n은 1 내지 3의 정수 중 어느 하나이고,
m은 0 내지 2의 정수 중 어느 하나이고,
n + m은 3의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서 결합수 n으로 표시되는 리간드를 이하 "주 리간드", 결합수 m으로 표시되는 리간드를 이하 "보조 리간드"라고 명명한다.
상기 주 리간드는 R1 내지 R3 중 어느 하나의 위치에 치환기를 포함함으로써 내열 안정성 및 수명 특성이 우수하고 낮은 구동전압에서도 높은 발광효율을 갖는 화합물을 구현할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 화합물은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기에서 선택되는 치환체를 도입하여 유기발광다이오드(organic light emitting diode, OLED)에서 가장 문제가 되는 삼중항-삼중항 소멸 현상을 감소시킬 수 있음은 물론이고, 호스트와의 친화력을 높여 어그리게이션에 의한 삼중항-삼중항 소멸 현상을 억제시킴으로써 통상적인 페닐 피리딘계 이리듐화합물을 사용한 경우와 비교하여 발광 효율과 휘도 특성이 개선될 수 있다.
또한, 주 리간드의 X1 내지 X3 중 적어도 하나, 그리고 보조 리간드의 X4 내지 X6 중 적어도 하나에 N을 포함함으로써, 피리딘-페닐 리간드보다 더 낮은 HOMO, 즉 와이드 밴드 갭(wide band gap)을 제공함으로써 보다 단파장인 블루 도판트에 적합한 리간드를 제공할 수 있다. 또한 피리딘-피리딘 리간드는 피리딘-페닐 리간드보다 더 높은 T1 값을 제공함으로써 높은 T1 값을 요구하는 인광 블루 도판트에 적절하다.
본 발명의 일 구현예에서, R1 내지 R3 중 어느 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 실릴기일 수 있다. 이 경우 상기 화합물은 OLED 에서 가장 문제가 되는 삼중항-삼중항 소멸현상을 감소시킬 수 있음은 물론이고, 호스트와의 친화력을 높여 어그리게이션에 의한 삼중항-삼중항 소멸 현상을 억제시킴으로써 통상적인 페닐 피리딘계 이리듐화합물을 사용한 경우와 비교하여 발광 효율과 휘도 특성이 개선될 수 있다.
구체적인 예를 들어, 상기 R1 내지 R3 중 어느 하나는 치환 또는 비치환된 메틸기, 치환 또는 비치환된 에틸기, 이소프로필기, t-부틸기, 트리메틸실릴기, 또는 치환 또는 비치환된 페닐기일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에서, 상기 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 페닐기, 또는 시아노기일 수 있다.
본 발명의 화합물은 피리딘 고리에 치환기가 없는 다른 착물보다, 구체적으로는 소자의 효율 개선용 발광 물질의 광발광양자수율(PQY)이 현저하게 개선될 수 있고, 피리딘-헤테로 6각고리의 경우 피리딘-페닐 고리보다 더 넓은 밴드갭을 제공함으로써 보다 단파장인 블루 도판트에 적합한 리간드를 제공할 수 있다.
상기 X7 및 X8은 각각 독립적으로 O, S, PORd, NRe, CRfRg, 또는 SiRhRi이고,
여기서 Rd 내지 Ri은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬기일 수 있다.
Rd 내지 Ri은 비교적 분자량이 작은 수소, 중수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬기 등이 각각 독립적으로 존재함으로써, 분자량이 작은 치환체를 도입할 수 있고, 이로 인해 증착 온도를 낮추는 효과를 기대할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 X7 및 X8은 각각 독립적으로 CRfRg, 또는 SiRhRi 이고, 상기 Rd 내지 Ri은 각각 독립적으로 메틸기일 수 있다.
상기 화학식 1에서, n + m은 3일 수 있다. 이 때 n은 1 내지 3의 정수 중 어느 하나이고, m은 0 내지 2의 정수 중 어느 하나일 수 있다. 즉 화학식 1에서 m이 0인 경우, 보조 리간드가 포함되지 않는다. 이 경우 합성이 용이하고 화합물이 안정할 수 있다. 따라서 이를 적용하여 수명 및 효율 특성이 우수한 발광소자를 제조할 수 있다.
또한 상기 화학식 1에서, n 및 m은 각각 독립적으로 1 또는 2의 정수이고, n + m은 3일 수 있다. 이는 화학식 1에서 보조 리간드가 적어도 하나 포함되는 경우를 의미한다. 이 경우 화합물의 색상을 조정(color tuning)할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 화합물의 구체적인 예는 하기에 나열된 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112017009045583-pat00042
Figure 112017009045583-pat00043
Figure 112017009045583-pat00044
Figure 112017009045583-pat00045
Figure 112017009045583-pat00046
Figure 112017009045583-pat00047
Figure 112017009045583-pat00048
Figure 112017009045583-pat00049
Figure 112017009045583-pat00050
Figure 112017009045583-pat00051
이하, 상술한 화합물을 적용한 유기광전자소자를 설명한다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 서로 마주하는 양극과 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 한 층의 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 상기 화합물을 포함하는 유기광전자소자를 제공한다.
상기 유기층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 화합물은 상기 발광층의 도판트로서 포함될 수 있다.
상기 화합물은 유기층에 사용되어 유기광전자소자의 수명 특성, 효율 특성, 전기화학적 안정성 및 열적 안정성을 향상시키며, 구동전압을 낮출 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 유기광전자소자는 유기발광소자일 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 화합물을 포함하는 유기발광소자의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 유기발광소자(100 및 200)는 양극(120), 음극(110) 및 이 양극과 음극 사이에 위치하는 적어도 1층의 유기층(105)을 포함하는 구조를 갖는다.
상기 양극(120)은 양극 물질을 포함하며, 이 양극 물질로는 통상 유기박막층으로 정공주입이 원활할 수 있도록 일 함수가 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 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 양극으로 ITO(indium tin oxide)를 포함하는 투명전극을 사용할 수 있다.
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 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 음극으로 알루미늄 등과 같은 금속전극을 사용할 수 있다.
먼저 도 1을 참조하면, 도 1은 유기층(105)으로서 발광층(130)만이 존재하는 유기발광소자(100)를 나타낸 것으로, 상기 유기층(105)은 발광층(130)만으로 존재할 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 2는 유기층(105)으로서 전자수송층을 포함하는 발광층(230)과 정공수송층(140)이 존재하는 2층형 유기발광소자(200)를 나타낸 것으로, 도 2에 나타난 바와 같이, 유기층(105)은 발광층(230) 및 정공 수송층(140)을 포함하는 2층형일 수 있다. 이 경우 발광층(230)은 전자 수송층의 기능을 하며, 정공 수송층(140)은 ITO와 같은 투명전극과의 접합성 및 정공수송성을 향상시키는 기능을 한다. 도 1 및 도 2에서 유기층(105)는, 도시하지는 않았지만 전자주입층, 보조전자수송층, 전자수송층, 전공수송층, 보조전공수송층, 전공주입층등을 추가로 더 포함할 수 있다.
상기 도 1 및 도 2에서 상기 유기층(105)을 이루는 발광층(130, 230), 정공 수송층(140), 또한 도시하지는 않았지만 추가될 수 있는 전자주입층, 보조전자수송층, 전자수송층, 전공수송층, 보조전공수송층, 정공 주입층 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나는 상기 유기광전자소자용 화합물을 포함한다.
특히 상기 유기광전자소자용 화합물은 상기 발광층(130, 230)에 사용될 수 있고, 이때 발광층 내에서 블루(blue)의 인광 도펀트 재료로 사용될 수 있다.
상기에서 설명한 유기발광소자는, 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 구현예에서는, 상기 유기광전자소자를 포함하는 표시장치를 제공한다.
이하, 상술한 화합물을 적용한 유기광전자소자를 설명한다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 서로 마주하는 양극과 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 한 층의 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 전술한 화합물을 포함하는 유기광전자소자를 제공한다.
상기 유기층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함할 수 있다.
상기 화합물은 유기층에 사용되어 유기광전자소자의 수명 특성, 효율 특성, 전기화학적 안정성 및 열적 안정성을 향상시키며, 구동전압을 낮출 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 유기광전자소자는 유기발광소자일 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 화합물을 포함하는 유기발광소자의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 유기발광소자(100 및 200)는 양극(120), 음극(110) 및 이 양극과 음극 사이에 위치하는 적어도 한 층의 유기층(105)을 포함하는 구조를 갖는다.
상기 양극(120)은 양극 물질을 포함하며, 이 양극 물질로는 통상 유기박막층으로 정공주입이 원활할 수 있도록 일 함수가 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 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 양극으로 ITO(indium tin oxide)를 포함하는 투명전극을 사용할 수 있다.
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 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 음극으로 알루미늄 등과 같은 금속전극을 사용할 수 있다.
먼저 도 1을 참조하면, 도 1은 유기층(105)으로서 발광층(130)만이 존재하는 유기발광소자(100)를 나타낸 것으로, 상기 유기층(105)은 발광층(130)만으로 존재할 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 2는 유기층(105)으로서 전자수송층을 포함하는 발광층(230)과 정공수송층(140)이 존재하는 2층형 유기발광소자(200)를 나타낸 것으로, 도 2에 나타난 바와 같이, 유기층(105)은 발광층(230) 및 정공 수송층(140)을 포함하는 2층형일 수 있다. 이 경우 발광층(230)은 전자 수송층의 기능을 하며, 정공 수송층(140)은 ITO와 같은 투명전극과의 접합성 및 정공수송성을 향상시키는 기능을 한다. 도 1 및 도2에서 유기층(105)는, 도시하지는 않았지만 전자주입층, 보조전자수송층, 전자수송층, 전공수송층, 보조전공수송층, 전공주입층등을 추가로 더 포함할 수 있다.
상기 도 1 및 도 2에서 상기 유기층(105)을 이루는 발광층(130, 230), 정공 수송층(140), 또한 도시하지는 않았지만 추가될 수 있는 전자주입층, 보조전자수송층, 전자수송층, 전공수송층, 보조전공수송층, 정공 주입층 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나는 상기 유기광전자소자용 화합물을 포함한다.
특히 상기 유기광전자소자용 화합물은 상기 발광층(130, 230)에 사용될 수 있고, 이때 발광층 내에서 그린(green)의 인광 도펀트 재료로 사용될 수 있다.
상기에서 설명한 유기발광소자는, 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 구현예에서는, 상기 유기광전자소자를 포함하는 표시장치를 제공한다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
(화합물의 제조)
실시예 1: D- 1 의 제조
[반응식 1]
Figure 112017009045583-pat00065

Figure 112017009045583-pat00052
중간체 화합물 1의 제조
둥근 바닥 플라스크에 6-페닐피리딘-3-보로닉 엑시드 35.3 g (177.7 mmol), 메틸 2-클로로-5-메틸니코티네이트 30 g (161.6 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 [Pd(PPh3)4] 5.6 g (4.85 mmol), 포타슘카보네이트 44.67 g (323 mmol)을 THF 600 mL, 증류수 300 mL에 넣고 24시간 동안 가열 환류하였다. 반응이 완결되면 상온으로 냉각하고 THF 와 증류수를 분리한다. THF 에 600 mL 의 메탄올을 넣고 결정화 시킨다. 생성된 고형물을 거르고, 물과 메탄올로 씻어주었다. 진공오븐에서 고형물을 건조하여 중간체 화합물 1을 42 g (수율: 85%) 얻었다.
중간체 화합물 2의 제조
둥근 바닥 플라스크에 중간체 화합물 1 42 g (138 mmol) 을 넣고 840 mL 의 무수 THF 로 녹인다. 0℃에서 메틸마그네슘 브로마이드 용액 368 mL 를 플라스크에 적가한다. 반응 종료 후, 암모늄클로라이드를 물 200 ml에 녹여서 ??칭시킨다. 유기층과 물층을 분리한 다음 용매를 모두 제거한다. 칼럼크로마토그래피를 이용하여 화합물 2를 38 g (수율: 90%) 얻었다.
중간체 화합물 3의 제조
질소 기류하 둥근 바닥 플라스크에 MC 용액에 중간체 화합물 2 38 g (124 mmol)을 녹인 후, 보론트리플루오로 다이에틸 이써레이트 15.68 mL (124 mmol)을 적가한다. 하루 교반 후, 소듐 바이 카보네이트를 녹인 물을 넣고 ??칭시킨다. 반응 종결 후 유기층을 분리한 다음 용매를 모두 제거한다음 헥산을 이용하여 중간체 화합물 3을 27 g (수율: 75%) 얻었다.
중간체 화합물 4의 제조
둥근 바닥 플라스크에 중간체 화합물 3 19.2 g (66.9 mmol)과 이리듐클로라이드 8 g (26.7 mmol), 2-에톡시에탄올 100 mL, 증류수 30 mL를 넣고 24시간 동안 가열 환류하였다. 반응이 완결되면 상온으로 냉각하고 반응 중 생긴 고형물을 거르고, 물과 메탄올로 씻어주었다. 진공오븐에서 고형물을 건조하여 중간체 화합물 4를 35 g (수율: 81%) 얻었다.
중간체 화합물 5의 제조
둥근 바닥 플라스크에 중간체 화합물 4 35 g (21.8 mmol)을 MC 에 녹인다. 실버트리플루오로 메탄 설포네이트 12.37 g (48.1 mmol) 을 아이소프로필알코올에 녹여서 적가한다. 상온에서 하루 교반 후, 중간체 화합물 5를 얻어 정제 없이 다음 반응을 진행한다.
화합물 D- 1 의 제조
둥근 바닥 플라스크에 중간체 화합물 5 10 g (9.6 mmol)과 중간체 화합물 3 8.3 g (29 mmol)을 에탄올에 넣고 질소 조건에서 하루 환류 시킨다. 생성된 고형물을 필터한 후 에탄올과 헥산으로 3회 씻어준다. 고형물을 다이클로로메탄에 녹인 후 아이소프로필 알코올로 다시 결정화 시켜서 화합물 D-1을 7 g (수율: 68%) 얻었다.
calcd. C60H51IrN6: C, 68.74; H, 4.90; Ir, 18.34; N, 8.02; found: C, 68.82; H, 4.95; N, 8.21;
실시예 2: D- 2 의 제조
[반응식 2]
Figure 112013091210001-pat00015
Figure 112013091210001-pat00016

중간체 화합물 6의 제조
둥근 바닥 플라스크에 3-피리디닐 보로닉 엑시드 23.7g (192.3 mmol), 메틸 2-클로로 니코티네이트 30 g (174.8 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 [Pd(PPh3)4] 6.06 g (5.245 mmol), 포타슘카보네이트 48.33 g (349 mmol)을 THF 600 mL, 증류수 300 mL에 넣고 24시간 동안 가열 환류하였다. 반응이 완결되면 상온으로 냉각하고 THF 와 증류수를 분리한다. THF 에 600 mL 의 메탄올을 넣고 결정화 시킨다. 생성된 고형물을 거르고, 물과 메탄올로 씻어주었다. 진공오븐에서 고형물을 건조하여 중간체 화합물 6을 35 g (수율: 93%) 얻었다.
중간체 화합물 7의 제조
둥근 바닥 플라스크에 중간체 화합물 6 35 g (163 mmol) 을 넣고 650 mL 의 무수 THF로 녹인다. 0℃에서 메틸마그네슘 브로마이드 용액 436 mL를 플라스크에 적가한다. 반응 종료 후, 암모늄클로라이드를 물 200 ml 에 녹여서 ??칭시킨다. 유기 층과 물층을 분리한 다음 용매를 모두 제거한다. 칼럼크로마토그래피를 이용하여 중간체 화합물 7을 33 g (수율: 94%) 얻었다.
중간체 화합물 8의 제조
질소 기류하 둥근 바닥 플라스크에 MC 용액에 중간체 화합물 7 33 g (154 mmol)을 녹인 후, 보론트리플루오로 다이에틸 이써레이트 19.34 mL (154 mmol)을 적가한다. 하루 교반 후, 소듐 바이 카보네이트를 녹인 물을 넣고 ??칭시킨다. 반응 종결 후 유기층을 분리한 다음 용매를 모두 제거한 다음 헥산을 이용하여 중간체 화합물 8을 22 g (수율: 72%) 얻었다.
화합물 D- 2 의 제조
둥근 바닥 플라스크에 중간체 화합물 5 10 g (9.6 mmol)과 중간체 화합물 8 5.7 g (29 mmol)을 에탄올에 넣고 질소 조건에서 하루 환류 시킨다. 생성된 고형물을 필터한 후 에탄올과 헥산으로 3회 씻어준다. 고형물을 다이클로로메탄에 녹인 후 아이소프로필 알코올로 다시 결정화 시켜서 화합물 D-2를 5 g (수율: 53%) 얻었다.
calcd. C53H45IrN6: C, 66.43; H, 4.73; Ir, 20.06; N, 8.77; found: C, 66.52; H, 4.75; N, 8.71;
실시예 3: D- 3 의 제조
[반응식 3]
Figure 112017009045583-pat00053
중간체 화합물 9의 제조
둥근 바닥 플라스크에 중간체 화합물 8 16.4 g (83.7 mmol)과 이리듐클로라이드 10 g (33.4 mmol), 2-에톡시에탄올 100 mL, 증류수 30 mL를 넣고 24시간 동안 가열 환류하였다. 반응이 완결되면 상온으로 냉각하고 반응중 생긴 고형물을 거르고, 물과 메탄올로 씻어주었다. 진공오븐에서 고형물을 건조하여 중간체 화합물 9를 35 g (수율: 84%) 얻었다.
중간체 화합물 10의 제조
둥근 바닥 플라스크에 중간체 화합물 9 35 g (28.2 mmol)을 MC 에 녹인다. 실버트리플루오로 메탄 설포네이트 15.97 g (62.1 mmol)을 아이소프로필알코올에 녹여서 적가한다. 상온에서 하루 교반 후, 중간체 화합물 10을 얻어 정제 없이 다음 반응을 진행한다.
화합물 D-3의 제조
둥근 바닥 플라스크에 중간체 화합물 10 10 g (11.7 mmol)과 중간체 화합물 3 10.08 g (35 mmol)을 에탄올에 넣고 질소 조건에서 하루 환류 시킨다. 생성된 고형물을 필터한 후 에탄올과 헥산으로 3회 씻어준다. 고형물을 다이클로로메탄에 녹인 후 아이소프로필 알코올로 다시 결정화 시켜서 화합물 D-3을 7 g (수율: 68%) 얻었다.
calcd. C47H43IrN6: C, 63.85; H, 4.90; Ir, 21.74; N, 9.51; found: C, 63.82; H, 4.95; N, 9.45;
실시예 4: D- 4 의 제조
[반응식 4]
Figure 112013091210001-pat00018
Figure 112017009045583-pat00054
중간체 화합물 11 의 제조
둥근 바닥 플라스크에 메틸 5-브로모-2-클로로피리딘-3-카르복실레이트 30 g (119.7 mmol), 터셔리 뷰틸 보로닉 엑시드 13.43 g (131.7 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 [Pd(PPh3)4] 4.15 g (3.59 mmol), 포타슘카보네이트 33.1 g (239 mmol)을 THF 600 mL, 증류수 300 mL에 넣고 24시간 동안 가열 환류하였다. 반응이 완결되면 상온으로 냉각하고 THF 와 증류수를 분리한다. THF 에 600 mL 의 메탄올을 넣고 결정화 시킨다. 생성된 고형물을 거르고, 물과 메탄올로 씻어주었다. 진공오븐에서 고형물을 건조하여 중간체 화합물 11을 25 g (수율 : 91%) 얻었다.
중간체 화합물 12의 제조
둥근 바닥 플라스크에 6-페닐피리딘-3-보로닉 엑시드 24 g (120 mmol), 화합물-11 25 g (109.7 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 [Pd(PPh3)4] 3.8 g (3.29 mmol), 포타슘카보네이트 30.35 g (219 mmol)을 THF 500 mL, 증류수 250 mL에 넣고 24시간 동안 가열 환류하였다. 반응이 완결되면 상온으로 냉각하고 THF 와 증류수를 분리한다. THF 에 500 mL 의 메탄올을 넣고 결정화 시킨다. 생성된 고형물을 거르고, 물과 메탄올로 씻어주었다. 진공오븐에서 고형물을 건조하여 중간체 화합물 12를 32 g (수율: 84%) 얻었다.
중간체 화합물 13 의 제조
둥근 바닥 플라스크에 중간체 화합물 12 32 g (92 mmol) 을 넣고 640 mL 의 무수 THF로 녹인다. 0℃에서 메틸마그네슘 브로마이드 용액 246 mL 를 플라스크에 적가한다. 반응 종료 후, 암모늄클로라이드를 물 150 ml 에 녹여서 ??칭시킨다. 유기층과 물층을 분리한 다음 용매를 모두 제거한다. 칼럼크로마토그래피를 이용하여 중간체 화합물 13을 88 g (수율 : 87%) 얻었다.
중간체 화합물 14의 제조
질소 기류하 둥근 바닥 플라스크에 MC 용액에 중간체 화합물 13 28 g (80.8 mmol)을 녹인 후, 보론트리플루오로 다이에틸 이써레이트 10.15 mL (80.8 mmol)을 적가한다. 하루 교반 후, 소듐 바이 카보네이트를 녹인 물을 넣고 ??칭시킨다. 반응 종결 후 유기층을 분리한 다음 용매를 모두 제거한다음 헥산을 이용하여 중간체 화합물 14를 22 g (수율: 83%) 얻었다.
중간체 화합물 15의 제조
둥근 바닥 플라스크에 중간체 화합물 14 27.5 g (83.7 mmol)과 이리듐클로라이드 10 g (33.4 mmol), 2-에톡시에탄올 150 mL, 증류수 50 mL를 넣고 24시간 동안 가열 환류하였다. 반응이 완결되면 상온으로 냉각하고 반응 중 생긴 고형물을 거르고, 물과 메탄올로 씻어주었다. 진공오븐에서 고형물을 건조하여 중간체 화합물 15를 45 g (수율 : 76%) 얻었다.
중간체 화합물 16 의 제조
둥근 바닥 플라스크에 중간체 화합물 15 20 g (11.3 mmol)을 MC 에 녹인다. 실버트리플루오로 메탄 설포네이트 6.39 g (24.8 mmol)을 아이소프로필알코올에 녹여서 적가한다. 상온에서 하루 교반 후, 중간체 화합물 16을 얻어 정제 없이 다음 반응을 진행한다.
화합물 D- 4 의 제조
둥근 바닥 플라스크에 중간체 화합물 16 9g (8.1 mmol)과 중간체 화합물 14 7.94 g (24.1 mmol)을 에탄올에 넣고 질소 조건에서 하루 환류 시킨다. 생성된 고형물을 필터한 후 에탄올과 헥산으로 3회 씻어준다. 고형물을 다이클로로메탄에 녹인 후 아이소프로필 알코올로 다시 결정화 시켜서 화합물 D-4를 5 g (수율: 53%) 얻었다.
calcd. C69H69IrN6: C, 70.56; H, 5.92; Ir, 16.37; N, 7.16; found: C, 70.62; H, 5.95; N, 7.21;
실시예 5: D- 5 의 제조
[반응식 5]
Figure 112013091210001-pat00020
화합물 D- 5 의 제조
둥근 바닥 플라스크에 중간체 화합물 16 7 g (6.3 mmol)과 중간체 화합물 8 3.7 g (18.8 mmol)을 에탄올에 넣고 질소 조건에서 하루 환류 시킨다. 생성된 고형물을 필터한 후 에탄올과 헥산으로 3회 씻어준다. 고형물을 다이클로로메탄에 녹인 후 아이소프로필 알코올로 다시 결정화 시켜서 화합물 D-5를 4 g (수율: 61%) 얻었다.
calcd. C59H57IrN6: C, 67.98; H, 5.51; Ir, 18.44; N, 8.06; found: C, 67.87; H, 5.55; N, 8.01;
실시예 6: D- 6 의 제조
[반응식 6]
Figure 112013091210001-pat00021
화합물 D- 6 의 제조
둥근 바닥 플라스크에 중간체 화합물 10 7 g (8.2 mmol)과 중간체 화합물 14 8.1 g (24 mmol)을 에탄올에 넣고 질소 조건에서 하루 환류 시킨다. 생성된 고형물을 필터한 후 에탄올과 헥산으로 3회 씻어준다. 고형물을 다이클로로메탄에 녹인 후 아이소프로필 알코올로 다시 결정화 시켜서 화합물 D-6을 4.5 g (수율: 60%) 얻었다. calcd. C49H45IrN6: C, 64.66; H, 4.98; Ir, 21.12; N, 9.23; found: C, 64.82; H, 4.95; N, 9.25;
(유기발광소자의 제조)
비교예 1
ITO(Indium tin oxide)가 1500 Å두께로 박막 코팅된 유리 기판을 증류수 초음파로 세척하였다. 증류수 세척이 끝나면 이소프로필 알코올, 아세톤, 메탄올 등의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송시킨 다음 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 층착기로 기판을 이송하였다. 이렇게 준비된 ITO 투명 전극을 양극으로 사용하여 ITO 기판 상부에 하기 화학식 Z-1으로 표시되는 HTM(a-NPD(4,4′-bis[N-(1-napthyl)-N-phenyl-amino] biphenyl) 을 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
[화학식 Z-1]
Figure 112013091210001-pat00022
[화학식 Z-2]
Figure 112013091210001-pat00023
상기 정공 수송층 상부에 화학식 Z-2로 표시되는 CDBP를 호스트로 사용하고 파란색(blue)의 인광 도판트로 하기 화학식 Z-3로 표시되는 Fir6(iridium(III)bis(4,6-difluorophenylpyridinato)tetrakis(1-pyrazolyl)borate)를 10 중량%로 도핑하여 진공 증착하여 300 Å 두께의 발광층을 형성하였다.
[화학식 Z-3]
Figure 112013091210001-pat00024

그 후 상기 발광층 상부에 하기 화학식 Z-4으로 표시되는 BAlq (bis(2-methyl-8-quinolinolato-N1,O8)-(1,1'-Biphenyl-4-olato)aluminum)) 50 Å 및 하기 화학식 Z-5로 표시되는 Alq3 (tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium) 250 Å를 순차적으로 적층하여 전자수송층을 형성하였다. 상기 전자수송층 상부에 LiF 5 Å과 Al 1000 Å을 순차적으로 진공 증착하여 음극을 형성함으로써 유기발광소자를 제조하였다.
[화학식 Z-4]
Figure 112013091210001-pat00025
[화학식 Z-5]
Figure 112013091210001-pat00026

비교예 2
파란색(blue)의 인광 도판트로 상기 화학식 Z-3으로 표시되는 Fir6 대신에, 하기 화학식 T-1을 사용하여 10 중량% 도핑한 점을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
[T-1]
Figure 112013091210001-pat00027

실시예 7
파란색(blue)의 인광 도판트로 상기 화학식 Z-3으로 표시되는 Fir6 대신에, 상기 실시예 1에서 제조한 화합물 D-1을 사용하여 10 중량% 도핑한 점을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제작하였다.
실시예 8
실시예 1에 따른 도펀트 대신에 실시예 2에 따른 도펀트를 이용한 점을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시예 9
실시예 3에 따른 도펀트를 이용한 점을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시예 10
실시예 4에 따른 도펀트를 이용한 점을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시예 11
실시예 5에 따른 도펀트를 이용한 점을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
실시예 12
실시예 6에 따른 도펀트를 이용한 점을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 유기발광소자를 제조하였다.
(유기발광소자의 성능 측정)
상기 실시예 7 내지 12와, 비교예 1 및 2 에서 제조된 각각의 유기발광소자에 대하여 전압에 따른 전류밀도 변화, 휘도변화를 측정하여 이를 통해 발광효율을 평가하였고, 또한 수명 특성을 평가하였다. 구체적인 측정 방법은 다음과 같고, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 전압변화에 따른 전류밀도의 변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0 V 부터 10 V까지 상승시키면서 전류-전압계(Keithley 2400)를 이용하여 단위소자에 흐르는 전류값을 측정하고, 측정된 전류값을 면적으로 나누어 결과를 얻었다.
(2) 전압변화에 따른 휘도변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0 V 부터 10 V까지 상승시키면서 휘도계(Minolta Cs-1000A)를 이용하여 그 때의 휘도를 측정하여 결과를 얻었다.
(3) 발광효율 측정
상기(1) 및 (2)로부터 측정된 휘도와 전류밀도 및 전압을 이용하여 동일 밝기(9000 cd/m2)의 전류 효율(cd/A)을 계산하였다.
(4) 수명 평가
수명은 3% 발광효율이 감소할 때까지의 시간을 측정한 것으로 비교 예를 100%로 하여 본 발명에서 제공된 재료들의 수명을 상대적으로 나타내었다.
구분 화학식 발광효율(cd/A) 소자 수명(h)
T50(%) at 10 mA/cm2
비교예 1 Z-3 6.1 1
비교예 2 T-1 5.1 55
실시예 7 D-1 9.5 125
실시예 8 D-2 10.4 80
실시예 9 D-3 9.9 88
실시예 10 D-4 10.8 91
실시예 11 D-5 10.1 63
실시예 12 D-6 9.7 102
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제공된 재료를 사용하여 제작한 소자의 경우 발광 효율 및 수명이 훨씬 더 우수하다는 것을 알 수 있다. 이는 본 발명에서 제조된 화합물이 양호한 유기발광소자용 재료로 사용될 수 있는 가능성을 보여준다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 유기 발광 소자 200: 유기 발광 소자
105: 유기층
110: 음극
120: 양극
130: 발광층 230: 발광층
140: 정공 보조층

Claims (12)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 유기광전자소자용 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112017009045583-pat00028

    상기 화학식 1에서,
    X1은 N 또는 CRa, X2은 N 또는 CRb, X3은 N 또는 CRc이고,
    X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고,
    R1 내지 R3 및 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기이고,
    R1 내지 R3 중 어느 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기이고,
    X4 내지 X6은 각각 독립적으로 N 또는 CH이고,
    X4 내지 X6 중 적어도 하나는 N이고,
    X7 및 X8은 CRfRg이고,
    여기서 Rf 및 Rg은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고,
    M은 Ir, Os, Pt, Pb, Re, Ru, 또는 Pd이고,
    n은 1 내지 3의 정수 중 어느 하나이고,
    m은 0 내지 2의 정수 중 어느 하나이고,
    n + m은 3의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 n 및 m은 각각 독립적으로 1 또는 2의 정수이고,
    n + m은 3의 정수인 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 R1 내지 R3 중 어느 하나는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10 실릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기인 화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 R1 내지 R3 중 어느 하나는 치환 또는 비치환된 메틸기, 치환 또는 비치환된 에틸기, 이소프로필기, t-부틸기, 트리메틸실릴기, 또는 치환 또는 비치환된 페닐기인 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 페닐기, 또는 시아노기인 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Rf 및 Rg은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬기인 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 Rf 및 Rg는 각각 독립적으로 메틸기인 화합물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 그룹 1에 나열된 화합물 중 어느 하나인 화합물:
    [그룹 1]
    Figure 112017009045583-pat00055

    Figure 112017009045583-pat00056

    Figure 112017009045583-pat00057

    Figure 112017009045583-pat00058

    Figure 112017009045583-pat00059

    Figure 112017009045583-pat00060

    Figure 112017009045583-pat00061

    Figure 112017009045583-pat00062

    Figure 112017009045583-pat00064
  9. 서로 마주하는 양극과 음극, 및
    상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 한 층의 유기층을 포함하고,
    상기 유기층은 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 유기광전자소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유기층은 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 상기 화합물을 포함하는 유기광전자소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 화합물은 상기 발광층의 도판트로서 포함되는 유기광전자소자.
  12. 제9항에 따른 유기광전자소자를 포함하는 표시 장치.
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