KR101904669B1 - 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 - Google Patents

화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 화학식 1의 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자{COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다. 본 명세서는 2016년 11월 17일에 한국특허청에 제출된 한국특허출원 제10-2016-0153292호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용은 전부 본 명세서에 포함된다.
유기발광소자는 2개의 전극 사이에 유기박막을 배치시킨 구조를 가지고 있다. 이와 같은 구조의 유기발광소자에 전압이 인가되면, 2개의 전극으로부터 주입된 전자와 정공이 유기박막에서 결합하여 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 발하게 된다. 상기 유기박막은 필요에 따라 단층 또는 다층으로 구성될 수 있다.
유기박막의 재료는 필요에 따라 발광 기능을 가질 수 있다. 예컨대, 유기박막 재료로는 그 자체가 단독으로 발광층을 구성할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있고, 또는 호스트-도펀트계 발광층의 호스트 또는 도펀트 역할을 할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다. 그 외에도, 유기박막의 재료로서, 정공주입, 정공수송, 전자블록킹, 정공블록킹, 전자수송 또는 전자주입 등의 역할을 수행할 수 있는 화합물이 사용될 수도 있다.
유기발광소자의 성능, 수명 또는 효율을 향상시키기 위하여, 유기박막의 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
국제 특허 출원 공개 제2003-012890호
본 명세서에는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자가 기재된다.
본 명세서의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112017086929714-pat00001
화학식 1에 있어서,
X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고, 나머지는 CR5이며,
Y는 S 또는 O 이고,
Ar1 및 R1 내지 R5는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 헤테로고리기이고,
a는 0 내지 5의 정수이고, b, c 및 d는 각각 0 내지 7의 정수이며,
a 내지 d가 2 이상인 경우 괄호안의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에 기재된 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있다. 적어도 하나의 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(3), 전자수송층(7) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 3은 화합물 1의 MS 스펙트럼이다.
도 4는 화합물 2의 MS 스펙트럼이다.
도 5는 화합물 3의 MS 스펙트럼이다.
도 6은 화합물 4의 MS 스펙트럼이다.
도 7은 화합물 5의 MS 스펙트럼이다.
이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하나의 카바졸의 벤젠고리와 다른 하나의 카바졸의 N은 직접결합하고, 직접결합하는 경우 페닐렌과 같은 링커를 통해 연결되는 경우와 비교하여 HOMO가 두 카바졸에 고르게 분포되기 때문에, 정공에 대한 안정성이 높아진다. 따라서, 화합물을 유기발광소자에 적용하였을 때 수명이 증가한다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 아미노기; 알킬기; 시클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥틸메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 6이다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 30이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure 112017086929714-pat00002
,
Figure 112017086929714-pat00003
,
Figure 112017086929714-pat00004
및
Figure 112017086929714-pat00005
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종 원소로 O, N, S, Si 및 Se 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 단환 또는 다환일 수 있으며, 방향족, 지방족 또는 방향족과 지방족의 축합고리일 수 있으며, 상기 헤테로고리기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 10 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 2]
Figure 112017086929714-pat00006
[화학식 3]
Figure 112017086929714-pat00007
[화학식 4]
Figure 112017086929714-pat00008
[화학식 5]
Figure 112017086929714-pat00009
[화학식 6]
Figure 112017086929714-pat00010
[화학식 7]
Figure 112017086929714-pat00011
[화학식 8]
Figure 112017086929714-pat00012
[화학식 9]
Figure 112017086929714-pat00013
[화학식 10]
Figure 112017086929714-pat00014
상기 화학식 2 내지 10에 있어서, Ar1, X1 내지 X3, Y, R1 내지 R4, L 및 a 내지 d의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 11 내지 14 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 11]
Figure 112017086929714-pat00015
[화학식 12]
Figure 112017086929714-pat00016
[화학식 13]
Figure 112017086929714-pat00017
[화학식 14]
Figure 112017086929714-pat00018
상기 화학식 11 내지 14에 있어서, Ar1, X1 내지 X3, Y, R1 내지 R4, L 및 a 내지 d의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1은 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X2는 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X3은 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3 중 적어도 2 이상은 N이고, 나머지는 CH이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 X1 내지 X3은 모두 N이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 바이페닐릴렌기; 치환 또는 비치환된 나프탈렌기; 치환 또는 비치환된 피리딜렌기; 치환 또는 비치환된 피리미딜렌기; 치환 또는 비치환된 퓨라닐렌기; 치환 또는 비치환된 티오페닐렌기; 치환 또는 비치환된 이미다졸릴렌기; 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐렌기; 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐렌기; 치환 또는 비치환된 벤조티아졸릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 벤조옥사졸릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 페닐렌기; 바이페닐릴렌기; 나프탈렌기; 피리딜렌기; 피리미딜렌기; 퓨라닐렌기; 티오페닐렌기; 이미다졸릴렌기; 벤조티오페닐렌기; 벤조퓨라닐렌기; 벤조티아졸릴렌기; 또는 벤조옥사졸릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합, 또는 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합; 또는
Figure 112017086929714-pat00019
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L은 직접결합이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 안트라센기; 치환 또는 비치환된 페난쓰렌기; 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 또는 치환 또는 비치환된 터페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 페닐기; 바이페닐기; 또는 터페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar1은 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 구조식들 중에서 선택된다.
Figure 112017086929714-pat00020
Figure 112017086929714-pat00021
Figure 112017086929714-pat00022
Figure 112017086929714-pat00023
Figure 112017086929714-pat00024
본 출원의 일 실시 상태에 따른 화합물은 후술하는 제조방법으로 제조될 수 있다.
예컨데 상기 화학식 1의 화합물은 하기 반응식 1과 같이 코어구조가 제조될수 있다. 치환기는 당기술분야에 알려져 있는 방법에 의하여 결합될 수 있으며, 치환기의 종류, 위치 또는 개수는 당기술분야에 알려져 있는 기술에 따라 변경될 수 있다.
[반응식1]
Figure 112017086929714-pat00025
또한, 본 명세서는 상기 전술한 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 출원의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자의 대표 적인 예로서, 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물을 포함하는 유기물층의 두께는 1Å 내지 1000Å이고, 보다 바람직하게는 1Å 내지 500Å이다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 호스트물질로 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함하고, 도펀트 화합물을 더 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함하고, 인광도펀트 화합물을 더 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함하고, 이리듐계 착물을 더 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물과 도펀트 화합물을 100:1 내지 5:5 의 중량비율로 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 도펀트 화합물을 상기 화합물에 대하여 5% 내지 20%의 중량비로 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층 또는 정공수송층을 포함하고, 상기 정공주입층 또는 정공수송층은 상기 화합물을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자수송층 또는 전자주입층을 포함하고, 상기 전자수송층 또는 전자주입층은 상기 화합물을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자저지층 또는 정공저지층을 포함하고, 상기 전자저지층 또는 정공저지층은 상기 화합물을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 발광층; 상기 발광층과 상기 제1 전극 사이, 또는 상기 발광층과 상기 제2 전극 사이에 구비된 2층 이상의 유기물층을 포함하고, 상기 2층 이상의 유기물층 중 적어도 하나는 상기 화합물을 포함한다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 2층 이상의 유기물층은 전자수송층, 전자주입층, 전자 수송과 전자주입을 동시에 하는 층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 2 이상이 선택될 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 2층 이상의 전자수송층을 포함하고, 상기 2층 이상의 전자수송층 중 적어도 하나는 상기 화합물을 포함한다. 구체적으로 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물은 상기 2층 이상의 전자수송층 중 1층에 포함될 수도 있으며, 각각의 2층 이상의 전자수송층에 포함될 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물이 상기 각각의 2층 이상의 전자수송층에 포함되는 경우, 상기 화합물을 제외한 다른 재료들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 상기 화합물을 포함하는 유기물층 이외에 아릴아미노기, 카바졸릴기 또는 벤조카바졸릴기를 포함하는 화합물을 포함하는 정공주입층 또는 정공수송층을 더 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
예컨대, 본 출원의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 예시되어 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 발광층(3)에 포함될 수 있다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(3), 전자수송층(7) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서 상기 화합물은 상기 정공주입층(5), 정공 수송층(6), 발광층(3) 및 전자 수송층(7) 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
본 출원의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 본 출원의 화합물, 즉 상기 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 출원의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 상기 화합물, 즉 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 출원의 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수도 있다 (국제 특허 출원 공개 제 2003/012890호). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SnO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공주입층은 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 화합물, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자 수송층은 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로, 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공저지층은 정공의 음극 도달을 저지하는 층으로, 일반적으로 정공주입층과 동일한 조건으로 형성될 수 있다. 구체적으로 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, BCP, 알루미늄 착물 (aluminum complex) 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 본 명세서의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 제조예 >
<제조예 1> 화합물 1의 제조
Figure 112017086929714-pat00026
1) 화합물 1-1의 제조
3-클로로벤조익산(3-chlorobenzoic acid) (20 g, 128 mmol)을 티오닐 클로라이드 (thionyl chloride) (200mL)에 투입 후, 2시간동안 환류 교반하였다. 상온으로 냉각 후, 증류하여 생성된 고체를 디에틸에테르(diethyl ether)로 세척 후 건조하여 화합물 1-1을 제조하였다. (20.3 g, 수율 91%)
2) 화합물 1-2의 제조
디메틸아민 (Dimethylamine) 2.0M 용액(74.8 mL, 150 mmol) 및 트리에틸아민 (triethylamine) (37.9 mL, 272 mmol)을 디에틸에티르(diethyl ether) 500 mL에 투입한 후, 화합물 1-1(24 g, 138 mmol)을 천천히 적가한 후 30분간 교반하였다. 생성된 고체를 여과한 후, 여액을 증류하여 화합물 1-2를 제조하였다. (19.8 g, 수율 83%)
3) 화합물 1-3의 제조
N'-시아노벤즈이미다마이드 (N'-cyanobenzimidamide)(16.8 g, 115 mmol) 및 화합물 1-2 (21 g, 115mmol) 및 포스포러스 옥시클로라이드(phosphorus oxychloride) (12 mL, 128 mmol)을 아세토니트릴 (acetonitrile) 500 mL 에 투입 후 1시간 동안 교반 환류하였다. 상온으로 식힌 후 생성된 고체를 여과하고, 물과 에탄올로 세척 후 건조하여 화합물 1-3을 제조하였다. (27.6 g, 수율 80%)
4) 화합물 1-4의 제조
화합물 1-3 (21 g, 70mmol)과 디벤조[b,d]퓨란-4-일 보로닉산 (dibenzo[b,d]furan-4-ylboronic acid) (15.5 g, 73.2mmol)을 테트라히드로퓨란 200mL에 분산시키고, 탄산 칼륨(19.0g, 139mmol)을 물 50mL에 녹여서 혼합물에 투입하였다. 질소 충전 후, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0.8g, 1 mol%)을 상기 현탁액에 가하였다. 질소 하에서, 혼합물을 환류에서 약 6시간 동안 교반하였다. 실온으로 냉각 후 생성된 고체를 여과하였다. 여과된 고체를 클로로포름에 녹인 후 물로 2회 세척하고 유기층을 분리하여 무수황산마그네슘으로 건조하고, 여과하여 감압농축하고, 소량의 클로로포름이 남은 상태에서 에탄올을 투입하여 교반하였다. 이를 여과하여 흰색의 고체 화합물 1-4를 제조하였다. (26.6g, 수율 88%)
5) 화합물 1-5의 제조
화합물 1-4 (18 g, 41mmol)와 (9H-카바졸-3-일)보로닉산 ((9H-carbazol-3-yl)boronic acid) (9.2 g, 43.6mmol)을 1,4-다이옥산(150 mL)에 투입하고 포타슘포스페이트(17.6 g, 83 mmol)와 물(50 mL)을 추가로 투입한다. 환류 교반 상태에서 디벤질리덴아세톤팔라듐 0.7 g(1.2 mmol)과 트리시클로헥실포스핀 0.7g(2.5 mmol)을 첨가하고 12시간 환류 교반시켰다. 반응이 종결되면 혼합물을 실온으로 냉각하여 물층을 분리하고, 감압 하에 농축한 후 잔류물에 클로로포름을 넣고 녹인 후 물로 세척하여 유기층을 분리하였다. 분리한 유기층에 무수황산 마그네슘(Magnesium sulfate)으로 건조하여 여과하였다. 환류하에 농축하면서 에틸아세테이트를 투입하는 방법으로 재결정하여 화합물 1-5를 제조하였다. (17.1 g, 수율 73 %)
6) 화합물 1의 제조
화합물 1-5 (14g, 24.8mmol)와 2-브로모-9-페닐-9H-카바졸 (2-bromo-9-phenyl-9H-carbazole)(8.0g, 24.8mmol)을 자일렌 100mL에 분산시키고, 나트륨 터셔리-부톡사이드(4.8g, 50mmol)를 투입하여 가온하였다. 환류 하에 비스(트리 터셔리-부틸포스핀)팔라듐(0.13g 1mol%)을 투입하여 6시간 반응시켰다. 반응종결 후 상온으로 온도를 낮추고, 생성된 고체를 여과하였다. 엷은 노란색의 고체를 클로로포름으로 녹이고 황산마그네슘과 산성백토를 넣고 교반한 후 여과하여 감압 증류하였다. 클로로포름과 에틸아세테이트를 이용하여 재결정하여 흰색의 고체 화합물 1을 제조하였다. (15g, 수율 75%, MS:[M+H]+=806)
상기 화합물 1의 MS 스펙트럼을 도 3에 나타내었다.
<제조예 2> 화합물 2의 제조
Figure 112017086929714-pat00027
1) 화합물 2-1의 제조
3-클로로벤조익산 (3-chlorobenzoic acid) 대신 2-클로로벤조익산 (2-chlorobenzoic acid)를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1의 화합물 1-3의 합성방법과 동일하게 실험하여 목적 화합물 2-1을 제조하였다.
2) 화합물 2-2의 제조
화합물 2-1(20 g, 66 mmol)과 디벤조[b,d]퓨란-2-일 보로닉산 (dibenzo[b,d]furan-2-ylboronic acid)(14 g, 66 mmol)을 사용하여 화합물 1-4의 제조예와 동일하게 실험하여 목적 화합물 2-2를 제조하였다.(23.8g, 수율 83%)
3) 화합물 2-3의 제조
화합물 2-2(22 g, 51 mmol)와 (2-니트로페닐)보로닉산 ((2-nitrophenyl)boronic acid)(8.9 g, 53 mmol)을 사용하여 화합물 1-4의 제조예와 동일하게 실험하여 목적 화합물 2-3을 제조하였다.(20 g, 수율 76%)
4) 화합물 2-4의 제조
화합물 2-3(20 g, 38 mmol)에 트리에틸포스파이트(P(OEt)3)(7.7 g, 45.6 mmol)을 투입하고 가온하여 교반시켰다. 반응이 완결되면 남아있는 트리에틸포스파이트를 진공으로 증류하여 제거하고, 혼합물을 실온으로 식혀서 교반시켰다. 헥산과 에틸아세테이트를 첨가하여 생성된 고체를 여과하고, 걸러진 고체를 헥산으로 씻어주었다. 고체를 다시 클로로포름에 녹이고, 물로 2회 세척하여 분리하고, 유기층에 무수황산마그네슘을 넣어 슬러리 후 여과하여 감압 농축하였다. 화합물을 에탄올과 에틸아세테이트로 재결정하여 화합물 2-4를 제조하였다.(15.2 g, 수율 81%)
5) 화합물 2의 제조
화합물 2-4 (15g, 28.8 mmol)와 2-브로모-9-페닐-9H-카바졸 (2-bromo-9-phenyl-9H-carbazole)(9.28 g, 28.8 mmol)를 사용하여 화합물 1의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 2를 제조하였다. (14.7g, 수율 70%, MS:[M+H]+=730)
상기 화합물 2의 MS 스펙트럼을 도 4에 나타내었다.
<제조예 3> 화합물 3의 제조
Figure 112017086929714-pat00028
1) 화합물 3-1의 제조
3-클로로벤조익산 (3-chlorobenzoic acid) 대신 4-클로로벤조익산 (4-chlorobenzoic acid)를 사용한 것을 제외하고, 제조예 1의 화합물 1-3의 합성방법과 동일하게 실험하여 목적화합물 3-1을 제조하였다.
2) 화합물 3-2의 제조
화합물 3-1(25 g, 73 mmol)과 디벤조[b,d]티오펜-3-일 보로닉산 (dibenzo[b,d]thiophen-3-ylboronic acid) (20 g, 87 mmol)을 사용하여 화합물 1-4의 제조예와 동일하게 실험하여 목적 화합물 3-2를 제조하였다.(30.8g, 수율 83%)
3) 화합물 3-3의 제조
화합물 3-2(30 g, 67 mmol)와 (2-니트로페닐)보로닉산 ((2-nitrophenyl)boronic acid)(11.7 g, 70 mmol)을 사용하여 화합물 1-4의 제조예와 동일하게 실험하여 목적 화합물 3-3을 제조하였다.(29 g, 수율 80%)
4) 화합물 3-4의 제조
화합물 3-3(20 g, 37 mmol)을 사용하여 화합물 2-4의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 3-4를 제조하였다.(15.0 g, 수율 80%)
5) 화합물 3의 제조
화합물 3-4 (15g, 30 mmol)와 2-브로모-9-페닐-9H-카바졸 (2-bromo-9-phenyl-9H-carbazole)(9.58 g, 30 mmol)를 사용하여 화합물 1의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 3을 제조하였다. (17.0g, 수율 77%, MS:[M+H]+=746)
상기 화합물 3의 MS 스펙트럼을 도 5에 나타내었다.
<제조예 4> 화합물 4의 제조
Figure 112017086929714-pat00029
1) 화합물 4-1의 제조
화합물 2-1(30 g, 99 mmol)과 디벤조[b,d]퓨란-1-일 보로닉산 (dibenzo[b,d]furan-1-ylboronic acid) (21 g, 99 mmol)을 사용하여 화합물 1-4의 제조예와 동일하게 실험하여 목적화합물 4-1을 제조하였다.(34.9 g, 수율 81%)
2) 화합물 4-2의 제조
화합물 4-1(30 g, 69 mmol)과 (2-니트로페닐)보로닉산 ((2-nitrophenyl)boronic acid)(11.5 g, 69 mmol)를 사용하여 화합물 1-4의 제조예와 동일하게 실험하여 목적 화합물 4-2를 제조하였다.(29 g, 수율 80%)
3) 화합물 4-3의 제조
화합물 4-2(20 g, 38 mmol)를 사용하여 화합물 2-4의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 4-3을 제조하였다.(14.4 g, 수율 77%)
4) 화합물 4의 제조
화합물 4-3 (17g, 34.8 mmol)과 4-브로모-9-페닐-9H-카바졸 (4-bromo-9-phenyl-9H-carbazole)(11.2 g, 34.8 mmol)을 사용하여 화합물 1의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 4를 제조하였다. (17.8 g, 수율 70%, MS:[M+H]+=730)
상기 화합물 4의 MS 스펙트럼을 도 6에 나타내었다.
<제조예 5> 화합물 5의 제조
Figure 112017086929714-pat00030
1) 화합물 5-1의 제조
2,4-디클로로-6-페닐피리미딘 (2,4-dichloro-6-phenylpyrimidine)(25 g, 111 mmol)과 디벤조[b,d]퓨란-1-일 보로닉산 (dibenzo[b,d]furan-1-ylboronic acid) (24 g, 111 mmol)를 사용하여 화합물 1-4의 제조예와 동일하게 실험하여 목적 화합물 5-1을 제조하였다.(34.9 g, 수율 88%)
2) 화합물 5-2의 제조
화합물 5-1(25 g, 70 mmol)과 (9H-카바졸-3-일)보로닉산 ((9H-carbazol-3-yl)boronic acid)(15.5 g, 73.6 mmol)를 사용하여 화합물 1-5의 제조예와 동일하게 실험하여 목적화합물 5-2를 제조하였다.(29 g, 수율 80%)
3) 화합물 5의 제조
화합물 5-2 (20g, 41 mmol)와 3-브로모-9-페닐-9H-카바졸 (3-bromo-9-phenyl-9H-carbazole)(13.2 g, 43 mmol)을 사용하여 화합물 1의 제조예와 동일하게 실험하여 화합물 5를 제조하였다. (19.3 g, 수율 76%, MS:[M+H]+=729)
상기 화합물 5의 MS 스펙트럼을 도 7에 나타내었다.
< 실시예 >
실시예 1
ITO(indium tin oxide)가 1,300 Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀리포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
상기와 같이 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기와 같은 HI-1 화합물을 50Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다.
상기 정공 주입층 위에 HT-1 화합물을 250Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하고, HT-1 증착막 위에 HT-2 화합물을 50Å 두께로 진공 증착하여 전자 저지층을 형성하였다.
이어서, 상기 HT-2 증착막 위에 90%의 중량비로 상기 제조예1 에서 합성한 화합물 1을 인광호스트로, 10%의 중량비로 인광 도펀트 GD-1을 진공증착하여 발광층을 300Å 두께로 증착하였다.
상기 발광층 위에 ET-1 물질을 250Å의 두께로 진공 증착하고, 추가로 ET-2 물질을 100Å 두께로 2% 중량비의 Li과 공증착하여 전자 수송층 및 전자 주입층을 형성하였다. 상기 전자 주입층 위에 1000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4 ~ 0.7 Å/sec를 유지하였고, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 1 × 10-7 ~ 5 × 10-8 torr를 유지하였다.
실시예 2 내지 실시예 5
발광층 형성시 인광 호스트 물질 및 도펀트 함량을 하기 표 1과 같이 변경하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 실시예 2 내지 5의 유기 발광 소자를 각각 제작하였다.
< 비교예 >
비교예 1 내지 비교예 4
발광층 형성시 인광 호스트 물질 및 도펀트 함량을 하기 표 1과 같이 변경하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 비교예 1 내지 4의 유기 발광 소자를 각각 제작하였다. 이때 비교예에 사용된 호스트 물질 화합물 A 내지 D는 하기와 같다.
Figure 112017086929714-pat00031
Figure 112017086929714-pat00032
< 실험예 >
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 4에서 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하여, 전압, 효율, 색좌표 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 표 1 에 나타내었다. 이때, T95은 광밀도 20mA/cm2 에서의 초기 휘도를 100%로 하였을 때 휘도가 95%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
구분 호스트: 도펀트
(두께, Å)도펀트함량 		전압(V)
(@10mA/cm2)		 효율 (%)
(@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)		 수명(T95, h)
(@20mA/cm2)
실시예 1 화합물1:GD-1
(300)10%		 2.94 64.4 (0.318,0.631) 28.6
실시예 2 화합물2:GD-1
(300)13%		 3.09 67.2 (0.322,0.630) 32.6
실시예 3 화합물3:GD-1
(400)12%		 2.95 68.2 (0.341,0.620) 25.0
실시예 4 화합물4:GD-1
(400)12%		 3.06 69.0 (0.340,0.621) 23.1
실시예 5 화합물5:GD-1
(300)7%		 3.10 68.5 (0.319,0.631) 25.6
비교예 1 화합물A:GD-1
(300)10%		 3.22 65.4 (0.318,0.632) 14.6
비교예 2 화합물B:GD-1
(300)10%		 3.05 63.6 (0.323,0.629) 19.1
비교예 3 화합물C:GD-1
(400)10%		 3.25 65.3 (0.345,0.616) 13.4
비교예 4 화합물D:GD-1
(300)13%		 3.33 63.1 (0.334,0.625) 11.4
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공주입층
6: 정공수송층
7: 전자수송층

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112018033934094-pat00059

    화학식 1에 있어서,
    X1 내지 X3 중 적어도 하나는 N이고, 나머지는 CR5이며,
    Y는 S 또는 O 이고,
    Ar1 은 아릴기이고,
    R1 내지 R5는 수소이며,
    L은 직접결합; 또는 아릴렌기이고,
    a는 5이고, b, c 및 d는 각각 7이다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 3, 5 및 10 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    [화학식 3]
    Figure 112018033934094-pat00035

    [화학식 5]
    Figure 112018033934094-pat00037

    [화학식 10]
    Figure 112018033934094-pat00042

    상기 화학식 3, 5 및 10 있어서, Ar1, X1 내지 X3, Y, R1 내지 R4, L 및 a 내지 d의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 같다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 11 내지 14 중 어느 하나로 표시되는 화합물:
    [화학식 11]
    Figure 112018033934094-pat00060

    [화학식 12]
    Figure 112018033934094-pat00061

    [화학식 13]
    Figure 112018033934094-pat00062

    [화학식 14]
    Figure 112018033934094-pat00063

    상기 화학식 11 내지 14에 있어서, Ar1, X1 내지 X3, Y, R1 내지 R4, L 및 a 내지 d의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 같다.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 X1 내지 X3은 모두 N인 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 L은 직접결합; 페닐렌기; 바이페닐릴렌기; 또는 나프탈렌기인 화합물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 L은 직접결합 또는 페닐렌기인 화합물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 Ar1은 페닐기인 화합물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 구조식들 중에서 선택되는 것인 화합물:
    Figure 112018033934094-pat00064

    Figure 112018033934094-pat00065

    Figure 112018033934094-pat00066

    Figure 112018033934094-pat00067

    Figure 112018033934094-pat00068

    Figure 112018033934094-pat00069
  9. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 적어도 하나는 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 유기물층은 전자수송층 또는 전자주입층을 포함하고, 상기 전자수송층 또는 전자주입층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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