KR101962758B1 - 유기 광전자 소자용 화합물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치 - Google Patents

유기 광전자 소자용 화합물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치 Download PDF

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Abstract

화학식 Ⅰ로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물, 이를 적용한 유기 광전자 소자 및 표시 장치에 관한 것이다.
상기 화학식 Ⅰ에 대한 상세 내용은 명세서에서 정의한 바와 같다.

Description

유기 광전자 소자용 화합물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치{ORGANIC COMPOUND FOR OPTOELECTRIC DEVICE AND ORGANIC OPTOELECTRIC DEVICE AND DISPLAY DEVICE}
유기 광전자 소자용 화합물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치에 관한 것이다.
유기 광전자 소자(organic optoelectric diode)는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이다.
유기 광전자 소자는 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.
유기 광전자 소자의 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.
일 구현예는 고효율 및 장수명 유기 광전자 소자를 구현할 수 있는 유기 광전자 소자용 화합물을 제공한다.
다른 구현예는 상기 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 Ⅰ로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물을 제공한다.
[화학식 Ⅰ]
Figure 112015058658620-pat00001
상기 화학식 Ⅰ에서,
Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
R은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기, 또는 이들의 조합이고,
각각의 R은 서로 동일하거나 상이하고,
n은 2 내지 10의 정수 중 하나이다.
여기서 "치환"이란, 적어도 하나의 수소가 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐으로 치환된 C1 내지 C10 알킬기, C1 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C6 내지 C30 아릴실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C2 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, 또는 C1 내지 C20 알콕시기로 치환된 것을 의미한다.
또 다른 구현예에 따르면, 서로 마주하는 양극과 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 한 층의 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 전술한 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자를 제공한다.
또 다른 구현예에 따르면 상기 유기 광전자 소자를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
고효율 장수명 유기 광전자 소자를 구현할 수 있다.
도 1 및 도 2는 일 구현예에 따른 유기 발광 소자를 도시한 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, 시아노기, 니트로기, 할로겐으로 치환된 C1 내지 C10 알킬기, C1 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C6 내지 C30 아릴실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C2 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, 또는 C1 내지 C20 알콕시기로 치환된 것을 의미한다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 작용기 내에 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
본 명세서에서 "할로겐"이란 별도의 정의가 없는 한, F, Cl, Br, 또는 I를 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.
상기 알킬기는 C1 내지 C30인 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로 알킬기는 C1 내지 C20 알킬기 또는 C1 내지 C10 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.
본 명세서에서 "아릴(aryl)기"는 탄화수소 방향족 모이어티를 하나 이상 갖는 그룹을 총괄하는 개념으로서,
탄화수소 방향족 모이어티의 모든 원소가 p-오비탈을 가지면서, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 형태, 예컨대 페닐기, 나프틸기 등을 포함하고,
2 이상의 탄화수소 방향족 모이어티들이 시그마 결합을 통하여 연결된 형태, 예컨대 바이페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기 등을 포함하며,
2 이상의 탄화수소 방향족 모이어티들이 직접 또는 간접적으로 융합된 비방향족 융합 고리도 포함할 수 있다. 예컨대, 플루오레닐기 등을 들 수 있다.
아릴기는 모노시클릭, 폴리시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.
보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 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 o-터페닐기, 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 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 인데닐기, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 명세서에서, 정공 특성이란, 전기장(electric field)을 가했을 때 전자를 공여하여 정공을 형성할 수 있는 특성을 말하는 것으로, HOMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 양극에서 형성된 정공의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 정공의 양극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다.
또한 전자 특성이란, 전기장을 가했을 때 전자를 받을 수 있는 특성을 말하는 것으로, LUMO 준위를 따라 전도 특성을 가져 음극에서 형성된 전자의 발광층으로의 주입, 발광층에서 형성된 전자의 음극으로의 이동 및 발광층에서의 이동을 용이하게 하는 특성을 의미한다.
이하 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자용 화합물을 설명한다.
일 구현예에 따른 유기 광전자 소자용 화합물은 하기 화학식 Ⅰ로 표현된다.
[화학식 Ⅰ]
Figure 112015058658620-pat00002
상기 화학식 Ⅰ에서,
Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
R은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C40 실릴기, 또는 이들의 조합이고,
각각의 R은 서로 동일하거나 상이하고,
n은 2 내지 10의 정수 중 하나이다.
여기서 "치환"이란, 적어도 하나의 수소가 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐으로 치환된 C1 내지 C10 알킬기, C1 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C6 내지 C30 아릴실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C2 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, 또는 C1 내지 C20 알콕시기로 치환된 것을 의미한다.
n은 2 이상으로서, 모든 연결기가 메타 위치로 연결되며, 각 연결기의 치환기 R은 서로 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
상기 화학식 Ⅰ로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물은 메타 위치로 연결된 2개 이상의 페닐 링커를 중심으로 트리아지닐기가 양쪽으로 결합된 다이머 형태, 또는 다이 트리아진 형태의 재료이다.
메타 위치로 연결기가 2개 이상인 경우, 파라 위치의 연결기에 비하여 전하 이동도는 유지하면서, 결정성을 줄일 수 있고, 소자 제작 시 증착 및 용액 공정에서 우수한 공정성이 나타날 수 있으며,
트리아지닐기가 링커를 중심으로 다이머 형태로 포함됨으로써, 전자가 주입되었을 때 전하의 안정화 효과를 높일 수 있으며, 전자의 이동도를 높일 수 있다.
이 때, 각각의 트리아지닐기는 2개의 아릴 치환기를 더 포함할 수 있으며, 이로 인한 대칭/비대칭 치환기의 조절로 분자의 용해도, 필름 상에서 분자간의 상호작용을 다양화 할 수 있으므로, 이로 인해 분자 내 전기적 특성을 변화시킬 수 있다.
상기 n은 구체적으로, 2 내지 5의 정수 중 하나일 수 있고, 더욱 구체적으로, 메타 위치로 연속적으로 연결된 바이페닐렌기, 터페닐렌기, 쿼터페닐렌기 등일 수 있다.
상기 유기 광전자 소자용 화합물은 상기 링커에 포함된 페닐렌기의 개수 및 치환기의 종류에 따라 예컨대 하기 화학식 Ⅰ-1 내지 Ⅰ-10 중 어느 하나로 표현될 수 있다.
[화학식 Ⅰ-1] [화학식 Ⅰ-2]
Figure 112015058658620-pat00003
Figure 112015058658620-pat00004
[화학식 Ⅰ-3]
Figure 112015058658620-pat00005
[화학식 Ⅰ-4]
Figure 112015058658620-pat00006
[화학식 Ⅰ-5] [화학식 Ⅰ-6]
Figure 112015058658620-pat00007
Figure 112015058658620-pat00008
[화학식 Ⅰ-7] [화학식 Ⅰ-8]
Figure 112015058658620-pat00009
Figure 112015058658620-pat00010
[화학식 Ⅰ-9]
Figure 112015058658620-pat00011
[화학식 Ⅰ-10]
Figure 112015058658620-pat00012
상기 화학식 Ⅰ-1 내지 Ⅰ-10에서, Ar1 내지 Ar4는 전술한 바와 같고,
R'은 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이다.
상기 Ar1 내지 Ar4는 구체적으로, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 또는 치환 또는 비치환된 쿼터페닐기일 수 있고, 예컨대 하기 그룹 Ⅰ에 나열된 치환 또는 비치환된 기에서 선택될 수 있다.
[그룹 Ⅰ]
Figure 112015058658620-pat00013
Figure 112015058658620-pat00014
상기 그룹 Ⅰ에서, *은 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 화학식 Ⅰ로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물은 예컨대 하기 그룹 Ⅱ에 나열된 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 Ⅱ]
1 2 3
Figure 112015058658620-pat00015
4 5 6
Figure 112015058658620-pat00016
7 8 9
Figure 112015058658620-pat00017
10 11 12
Figure 112015058658620-pat00018
13 14 15
Figure 112015058658620-pat00019
16 17 18
Figure 112015058658620-pat00020
19 20 21
Figure 112015058658620-pat00021
22 23 24
Figure 112015058658620-pat00022
25 26 27
Figure 112015058658620-pat00023
28 29 30
Figure 112015058658620-pat00024
31 32 33
Figure 112015058658620-pat00025
34 35 36
Figure 112015058658620-pat00026
37 38 39
Figure 112015058658620-pat00027
40 41 42
Figure 112015058658620-pat00028
43 44 45
Figure 112015058658620-pat00029
46 47 48
Figure 112015058658620-pat00030
49 50 51
Figure 112015058658620-pat00031
52 53 54
Figure 112015058658620-pat00032
55 56 57
Figure 112015058658620-pat00033
58 59 60
Figure 112015058658620-pat00034
61 62 63
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Figure 112015058658620-pat00036
64 65 66
Figure 112015058658620-pat00037
67 68 69
Figure 112015058658620-pat00038
70 71 72
Figure 112015058658620-pat00039
73 74 75
Figure 112015058658620-pat00040
76 77 78
Figure 112015058658620-pat00041
79 80 81
Figure 112015058658620-pat00042
82 83 84
Figure 112015058658620-pat00043
85 86 87
Figure 112015058658620-pat00044
Figure 112015058658620-pat00045
88 89 90
Figure 112015058658620-pat00046
91 92 93
Figure 112015058658620-pat00047
94 95 96
Figure 112015058658620-pat00048
97 98 99
Figure 112015058658620-pat00049
97 98 99
Figure 112015058658620-pat00050
100 101 102
Figure 112015058658620-pat00051
103 104 105
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106 107 108
Figure 112015058658620-pat00053
109 110 111
Figure 112015058658620-pat00054
이하 전술한 유기 광전자 소자용 화합물을 적용한 유기 광전자 소자를 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자는 서로 마주하는 양극과 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 한 층의 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 전술한 유기 광전자 소자용 화합물을 포함한다.
상기 유기층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 전술한 유기 광전자 소자용 화합물을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 발광층의 호스트로서 포함될 수 있다. 구체적인 예로서 그린 인광 호스트로서 포함될 수 있다.
또한, 유기층은 정공저지층과 전자수송층에서 선택된 적어도 하나의 보조층을 더 포함하고 상기 보조층은 전술한 유기 광전자 소자용 화합물을 포함할 수 있다.
상기 보조층은 발광층에 인접한 전자수송보조층을 더 포함하고, 상기 전자수송보조층은 전술한 유기 광전자 소자용 화합물을 포함할 수 있다.
상기 유기 광전자 소자는 전기 에너지와 광 에너지를 상호 전환할 수 있는 소자이면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 유기 광전 소자, 유기 발광 소자, 유기 태양 전지 및 유기 감광체 드럼 등을 들 수 있다.
여기서는 유기 광전자 소자의 일 예인 유기 발광 소자를 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참고하면, 일 구현예에 따른 유기 광전자 소자는 서로 마주하는 애노드(10)와 캐소드(20), 그리고 애노드(10)와 캐소드(20) 사이에 위치하는 유기층(30)을 포함한다.
애노드(10)는 예컨대 정공 주입이 원활하도록 일 함수가 높은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 금속 산화물 및/또는 도전성 고분자로 만들어질 수 있다. 애노드(10)는 예컨대 니켈, 백금, 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연산화물, 인듐산화물, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO와 Al 또는 SnO2와 Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리(3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜)(polyehtylenedioxythiophene: PEDT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 도전성 고분자 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
캐소드(20)는 예컨대 전자 주입이 원활하도록 일 함수가 낮은 도전체로 만들어질 수 있으며, 예컨대 금속, 금속 산화물 및/또는 도전성 고분자로 만들어질 수 있다. 캐소드(20)는 예컨대 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 타이타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석, 납, 세슘, 바륨 등과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al, LiO2/Al, LiF/Ca, LiF/Al 및 BaF2/Ca과 같은 다층 구조 물질을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
유기층(30)은 정공수송층(31), 발광층(32), 그리고 정공수송층(31)과 발광층(32) 사이에 위치한 정공수송보조층(33)을 포함한다. 또한, 전자수송층(34), 그리고 전자수송층(34)과 발광층(32) 사이에 위치한 전자수송보조층(35)을 포함한다. 본 발명의 유기 광전자 소자용 화합물은 이들 유기층, 예컨대 전자수송보조층에 포함될 수 있다. 유기 발광 소자는 기판 위에 양극 또는 음극을 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 유기층을 형성한 후, 그 위에 음극 또는 양극을 형성하여 제조할 수 있다.
도 2를 참고하면, 상기 유기층(30)은 정공수송층(31)과 애노드(10) 사이에 정공주입층(37)을 더 포함할 수 있으며, 전자수송층(34)과 캐소드(20) 사이에 전자주입층(36)을 추가로 더 포함할 수 있다.
정공수송층(31)과 애노드(10) 사이에 적층되는 정공주입층(37)은 애노드로 사용되는 ITO와, 정공수송층(31)으로 사용되는 유기물질 사이의 계면 특성을 개선할 뿐만 아니라 그 표면이 평탄하지 않은 ITO의 상부에 도포되어 ITO의 표면을 부드럽게 만들어주는 기능을 한다. 예를 들어 정공주입층(37)은 애노드로 사용될 수 있는 ITO의 일함수 수준과 정공수송층(31)의 HOMO 수준의 차이를 조절하기 위하여 ITO의 일함수 수준과 정공수송층(31)의 HOMO 수준의 중간값을 가지는 물질로서, 특히 적절한 전도성을 갖는 물질을 선택한다. 본 발명과 관련하여 정공주입층(37)을 구성하는 물질로서 N4,N4'-디페닐-N4,N4'-비스(9-페닐-9H-카바졸-3-일)바이페닐-4,4'-디아민(N4,N4'-diphenyl-N4,N4'-bis(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)biphenyl-4,4'-diamine)이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 그 외에도 정공주입층(37)을 구성하는 종래의 물질과 함께 사용될 수 있는데, 예를 들어, copper phthlalocyanine(CuPc), N,N'-dinaphthyl-N,N'-phenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamine, NPD), 4,4',4"-tris[methylphenyl(phenyl)amino] triphenyl amine(m-MTDATA), 4,4',4"-tris[1-naphthyl(phenyl)amino] triphenyl amine(1-TNATA), 4,4',4"-tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenyl amine(2-TNATA), 1,3,5-tris[N-(4-diphenylaminophenyl)phenylamino] benzene(p-DPA-TDAB) 등과 같은 방향족 아민류는 물론이고, 4,4'-bis[N-[4-{N,N-bis(3-methylphenyl)amino}phenyl]-N-phenylamino]biphenyl(DNTPD), hexaazatriphenylene-hexacarbonitirile (HAT-CN) 등의 화합물, 전도성 고분자로서의 폴리티오펜 유도체인 poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrnesulfonate)(PEDOT)를 사용할 수 있다. 정공주입층(37)는 예를 들어 10 내지 300 Å의 두께로 애노드로 사용되는 ITO의 상부에 코팅될 수 있다.
전자주입층(36)은 전자수송층의 상부에 적층되어 캐소드로부터의 전자 주입을 용이하게 해주어 궁극적으로 전력효율을 개선시키는 기능을 수행하는 층으로, 당 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예컨대, LiF, Liq, NaCl, CsF, Li2O, BaO 등의 물질을 이용할 수 있다.
정공수송층(31)은 애노드(10)로부터 발광층(32)으로 정공 전달을 용이하게 하기 위한 층으로, 예컨대 아민 화합물일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아민 화합물은 예컨대 적어도 하나의 아릴기 및/또는 헤테로아릴기를 포함할 수 있다. 상기 아민 화합물은 예컨대 하기 화학식 a 또는 화학식 b로 표현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 a] [화학식 b]
Figure 112015058658620-pat00055
Figure 112015058658620-pat00056
상기 화학식 a 또는 화학식 b에서,
Ara 내지 Arg는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이고,
Ara 내지 Arc 중 적어도 하나 및 Ard 내지 Arg 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기 또는 이들의 조합이고,
Arh는 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기 또는 이들의 조합이다.
전자수송층(34)은 캐소드(20)로부터 발광층(32)으로 전자 전달을 용이하게 하기 위한 층으로, 전자 받개 작용기 (electron withdrawing group)를 보유하고 있는 유기화합물, 전자를 잘 수용할 수 있는 금속화합물, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 예컨대 전자수송층 재료로서 알루미늄 트리하이드록시퀴놀린(aluminum trihydroxyquinoline, Alq3), 1,3,4-옥사디아졸 유도체인 2-(4-바이페닐일-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸(2-(4-biphenylyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazole, PBD), 퀴녹살린 유도체인 1,3,4-트리스[(3-페닐-6-트리플루오로메틸)퀴녹살린-2-일]벤젠(1,3,4-tris[(3-penyl-6-trifluoromethyl)quinoxaline-2-yl] benzene, TPQ), 트리아졸 유도체 및 트리아진 유도체인 8-(4-(4-(나프탈렌-2-일)-6-(나프탈렌-3-일)-1,3,5-트리아진-2-일)페닐)퀴놀린(8-(4-(4-(naphthalen-2-yl)-6-(naphthalen-3-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)quinoline)등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 전자수송층은 하기 화학식 c로 표시되는 유기 금속 화합물이 단독 또는 상기 전자수송층 재료와 혼합으로 사용될 수 있다.
[화학식 c]
Figure 112015058658620-pat00057
상기 화학식 c에서,
Y는 C, N, O 및 S에서 선택되는 어느 하나가 상기 M에 직접 결합되어 단일결합을 이루는 부분과, C, N, O 및 S에서 선택되는 어느 하나가 상기 M에 배위결합을 이루는 부분을 포함하며, 상기 단일결합과 배위결합에 의해 킬레이트된 리간드이고,
상기 M은 알카리 금속, 알카리 토금속, 알루미늄(Al) 또는 붕소(B)원자이고, 상기 OA는 상기 M과 단일결합 또는 배위결합 가능한 1가의 리간드로서,
상기 O는 산소이며,
A는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기 및 치환 또는 비치환된 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기중에서 선택되는 어느 하나이고,
상기 M이 알카리 금속에서 선택되는 하나의 금속인 경우에는 m=1, n=0이고,
상기 M이 알카리 토금속에서 선택되는 하나의 금속인 경우에는 m=1, n=1이거나, 또는 m=2, n=0이고,
상기 M이 붕소 또는 알루미늄인 경우에는 m = 1 내지 3중 어느 하나이며, n은 0 내지 2 중 어느 하나로서 m +n=3을 만족하며;
상기 '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 알킬기, 알콕시기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 헤테로 아릴아미노기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 아릴옥시기, 아릴기, 헤테로아릴기, 게르마늄, 인 및 보론으로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
본 발명에서 Y는 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로 하기 화학식 c1 내지 화학식 c39 로부터 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
[화학식 c1] [화학식 c2] [화학식 c3][화학식 c4] [화학식 c5]
Figure 112015058658620-pat00058
[화학식 c6][화학식 c7] [화학식 c8] [화학식 c9] [화학식 c10]
Figure 112015058658620-pat00059
[화학식 c11] [화학식 c12] [화학식 c13][화학식 c14] [화학식 c15]
Figure 112015058658620-pat00060
[화학식 c16][화학식 c17] [화학식 c18] [화학식 c19] [화학식 c20]
Figure 112015058658620-pat00061
[화학식 c21] [화학식 c22] [화학식 c23][화학식 c24] [화학식 c25]
Figure 112015058658620-pat00062
[화학식 c26][화학식 c27] [화학식 c28] [화학식 c29] [화학식 c30]
Figure 112015058658620-pat00063
[화학식 c31] [화학식 c32] [화학식 c33][화학식 c34] [화학식 c35]
Figure 112015058658620-pat00064
[화학식 c36][화학식 c37] [화학식 c38] [화학식 c39]
Figure 112015058658620-pat00065
상기 화학식 c1 내지 화학식 c39에서,
R은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴아미노기 및 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴실릴기 중에서 선택되고, 인접한 치환체와 알킬렌 또는 알케닐렌으로 연결되어 스피로고리 또는 융합고리를 형성할 수 있다.
발광층(32)은 발광 기능을 갖는 유기층으로서, 도핑 시스템을 채용하는 경우, 호스트와 도펀트를 포함하고 있다. 이때, 호스트는, 주로 전자와 정공의 재결합을 촉진하고, 여기자를 발광층 내에 가두는 기능을 가지며, 도펀트는, 재결합으로 얻어진 여기자를 효율적으로 발광시키는 기능을 갖는다.
상술한 유기 발광 소자는 유기 발광 표시 장치에 적용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
(유기 광전자 소자용 화합물의 합성)
이하, 실시예 및 합성예에서 사용된 출발물질 및 반응물질은 특별한 언급이 없는한 Sigma-Aldrich 社 또는 TCI 社에서 구입하였다.
합성예 1: 화합물 1의 합성
중간체 1-1의 합성
Figure 112015058658620-pat00066
500 mL의 둥근 바닥 플라스크에 2-(3-브로모페닐)-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진 20g (51.51mmol)을 톨루엔 250 mL에 녹인다. 다이클로로다이페닐포스피노페로센 팔라듐 0.05 당량, 비스피나콜라도 다이보론 1.2 당량, 초산칼륨 2 당량을 넣고 질소 대기하에서 18 시간 동안 가열 환류시켰다. 반응액을 냉각시키고, 물 100 mL를 넣고 유기층을 추출한다. 유기층을 모아 활성탄소를 처리 후 실리카겔에서 여과한 후 여액을 농축한다. 농축된 잔사를 모아 톨루엔 200 mL와 아세톤 50 mL 에서 결정화하여 중간체 1-1을 19.1 g을 얻었다.
화합물 1의 합성
Figure 112015058658620-pat00067
500 mL의 둥근 바닥 플라스크에 상기 합성된 중간체 1-1 19g (43.79 mmol)을 테트라하이드로퓨란 200 mL, 증류수 50 mL를 넣고, 2-(3-브로모페닐)-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진 1 당량, 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐 0.03 당량, 탄산칼륨 2 당량을 넣고 질소 대기하에서 가열 환류한다. 18 시간 후 반응액을 냉각시키고, 석출된 고체를 여과하고, 물 500 mL로 씻는다. 고체를 모노클로로벤젠 500 mL로 재결정하여 화합물 1을 22.41 g을 얻었다.
LC/MS calculated for: C42H28N6 Exact Mass: 616.2375 found for: 617.24 [M+H]
합성예 2: 화합물 2의 합성
Figure 112015058658620-pat00068
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 상기 합성된 중간체 1-1 15 g (34.46 mmol)과, 1,3-다이브로모벤젠 0.5 당량, 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐 0.03 당량, 탄산칼륨 2 당량, 테트라하이드로퓨란 200 mL, 증류수 50 mL를 넣고 질소 대기하에서 가열 환류한다. 20 시간 후 반응액을 냉각시키고, 석출된 고체를 여과하고, 물 500 mL로 씻는다. 고체를 다이클로로벤젠 400 mL로 재결정하여 화합물 2를 9.2 g을 얻었다.
LC/MS calculated for: C48H32N6 Exact Mass: 692.2688 found for: 693.27 [M+H]
합성예 3: 화합물 3의 합성
중간체 3-1의 합성
Figure 112015058658620-pat00069
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 상기 합성된 중간체 1-1 30 g (68.92 mmol)과, 1,3-다이브로모벤젠 1.2 당량, 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐 0.03 당량, 탄산칼륨 2 당량, 테트라하이드로퓨란 300 mL, 증류수 100 mL를 넣고 질소 대기하에서 가열 환류한다. 18 시간 후 반응액을 냉각시키고, 반응액을 메탄올 1L에 현탁시키고, 교반 여과한 후 물 500 mL로 씻는다. 고체를 다이클로로벤젠 400 mL로 재결정하여 중간체 3-1을 32 g을 얻었다.
중간체 3-2의 합성
Figure 112015058658620-pat00070
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 상기 합성된 중간체 3-1 32 g (68.91 mmol)을 톨루엔 350 mL에 넣고, 다이클로로다이페닐포스피노페로센 팔라듐 0.05 당량, 비스피나콜라도 다이보론 1.2 당량, 초산칼륨 2 당량을 넣고 질소 대기하에서 18 시간 동안 가열 환류시켰다. 반응액을 냉각시키고, 물 100 mL를 넣고 유기층을 추출한다. 유기층을 모아 활성탄소를 처리 후 실리카겔에서 여과한 후 여액을 농축한다. 농축된 잔사를 모아 톨루엔 1L에 가열하여 녹이고, 활성탄소를 처리 후 실리카겔에서 여과한다. 여액에 냉각시켜 교반하여 고체를 석출시킨다. 석출된 고체를 여과하여 중간체 3-2를 29.96 g을 얻었다.
화합물 3의 합성
Figure 112015058658620-pat00071
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 상기 합성된 중간체 3-2 15 g (29.33 mmol)과, 상기 합성된 중간체 3-1 1 당량, 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐 0.03 당량, 탄산칼륨 2 당량, 테트라하이드로퓨란 200 mL, 증류수 50 mL를 넣고 질소 대기하에서 가열 환류한다. 18 시간 후 반응액을 냉각시키고, 반응액을 여과한 후 물 500 mL로 씻는다. 고체를 다이클로로벤젠 500 mL로 재결정하여 화합물 3을 16.01 g을 얻었다.
LC/MS calculated for: C54H36N6 Exact Mass: 768.3001 found for: 769.3 [M+H]
합성예 4: 화합물 100의 합성
중간체 100-1의 합성
Figure 112015058658620-pat00072
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 상기 합성된 중간체 3-2 15 g (29.33 mmol)과, 1,3-다이브로모벤젠 1.2 당량, 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐 0.03 당량, 탄산칼륨 2 당량, 테트라하이드로퓨란 300 mL, 증류수 100 mL를 넣고 질소 대기하에서 가열 환류한다. 18 시간 후 반응액을 냉각시키고, 반응액을 메탄올 1L에 현탁시키고, 교반 여과한 후 물 500 mL로 씻는다. 고체를 다이클로로벤젠 300 mL로 재결정하여 중간체 100-1을 12.84 g을 얻었다.
화합물 100의 합성
Figure 112015058658620-pat00073
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 상기 합성된 중간체 100-1 12 g (22.2 mmol)과, 상기 합성된 중간체 3-2 1.2 당량, 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐 0.03 당량, 탄산칼륨 2 당량, 테트라하이드로퓨란 150 mL, 증류수 50 mL를 넣고 질소 대기하에서 가열 환류한다. 18 시간 후 반응액을 냉각시키고, 반응액을 메탄올 1L에 현탁시키고, 교반 여과한 후 물 500 mL로 씻는다. 고체를 다이클로로벤젠 500 mL로 재결정하여 화합물 100을 13.3 g을 얻었다.
LC/MS calculated for: C60H40N6 Exact Mass: 844.3314 found for 845.34 [M+H]
합성예 5: 화합물 4의 합성
중간체 4-2의 합성
Figure 112015058658620-pat00074
500 mL 둥근바닥플라스크에 시아누릭클로라이드(Cyanuric chloride) 15 g(81.34 mmol)을 무수 테트라하이드로퓨란 200 mL에 녹이고, 질소대기하에서 4-바이페닐 마그네슘브로마이드 용액 (0.5M 테트라하이드로퓨란) 1 당량을 0 ℃에서 적가하고 서서히 상온으로 올린다. 상온에서 1 시간 동안 교반한 후, 반응액을 얼음물 500 mL에 넣고 층분리시킨다. 유기층을 분리하고 무수 황산마그네슘을 처리하고 농축한다. 농축된 잔사를 테트라하이드로퓨란과 메탄올로 재결정하여 중간체 4-2를 17.2 g을 얻었다.
중간체 4-1의 합성
Figure 112015058658620-pat00075
500 mL 둥근바닥플라스크에 상기 합성된 4-1 12 g (34.9 mmol)을 넣고, 상기 합성된 3-2 1.1 당량, 테트라키스트리페닐포스핀 팔라듐 0.03 당량, 탄산칼륨 2 당량, 테트라하이드로퓨란 150 mL, 증류수 50 mL를 넣고 질소 대기하에서 가열 환류한다. 18 시간 후 반응액을 냉각시키고, 반응액을 메탄올 1L에 현탁시키고, 교반 여과한 후 물 500 mL로 씻는다. 생성된 고체를 다이클로로벤젠 500 mL로 재결정하여 화합물 4를 17.8 g을 얻었다.
LC/MS calculated for: C48H32N6 Exact Mass: 692.2688 found for 692.27 [M+H]
합성예 6: 화합물 16의 합성
중간체 16-2의 합성
Figure 112015058658620-pat00076
3-바이페닐마그네슘브로마이드 용액 (0.5 M 테트라하이드로퓨란)을 사용하고, 상기 중간체 4-2의 합성법과 동일한 방법으로 중간체 16-2를 합성하였다.
중간체 16-1의 합성
Figure 112015058658620-pat00077
중간체 16-2를 사용하여 상기 중간체 4-1의 합성법과 동일한 방법으로 중간체 16-1을 합성하였다.
화합물 16의 합성
Figure 112015058658620-pat00078
중간체 16-1을 사용하여 상기 화합물 4의 합성법과 같은 방법으로 화합물 16을 합성하였다.
LC/MS calculated for: C48H32N6 Exact Mass: 692.2688 found for 692.27 [M+H]
(유기 발광 소자의 제작)
실시예 1
합성예 1에서 얻은 화합물 1을 호스트로 사용하고, Ir(PPy)3를 도펀트로 사용하여 유기발광소자를 제작하였다.
양극으로는 ITO를 1000Å의 두께로 사용하였고, 음극으로는 알루미늄(Al)을 1000Å의 두께로 사용하였다. 구체적으로, 유기발광소자의 제조방법을 설명하면, 양극은 15Ω/㎠의 면저항값을 가진 ITO 유리 기판을 50mm × 50 mm × 0.7 mm의 크기로 잘라서 아세톤과 이소프로필알코올과 순수물 속에서 각 15 분 동안 초음파세정한 후, 30 분 동안 UV 오존 세정하여 사용하였다.
상기 기판 상부에 진공도 650×10-7Pa, 증착속도 0.1 내지 0.3 nm/s의 조건으로 N4,N4'-di(naphthalen-1-yl)-N4,N4'-diphenylbiphenyl-4,4'-diamine (NPB) (80 nm)를 증착하여 800Å의 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 동일한 진공 증착조건에서 합성예 1에서 얻은 화합물 1을 이용하여 막 두께 300Å의 발광층을 형성하였고, 이 때, 인광 도펀트인 Ir(PPy)3을 동시에 증착하였다. 이 때, 인광 도펀트의 증착속도를 조절하여, 발광층의 전체량을 100 중량%로 하였을 때, 인광 도펀트의 배합량이 7 중량%가 되도록 증착하였다.
상기 발광층 상부에 동일한 진공 증착조건을 이용하여 Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium (BAlq)를 증착하여 막 두께 50Å의 정공저지층을 형성하였다. 이어서, 동일한 진공 증착조건에서 Alq3를 증착하여, 막 두께 200Å의 전자수송층을 형성하였다. 상기 전자수송층 상부에 음극으로서 LiF와 Al을 순차적으로 증착하여 유기광전소자를 제작하였다.
상기 유기광전소자의 구조는 ITO/ NPB (80 nm)/ EML (화합물 1 (93 중량%) + Ir(PPy)3(7 중량%), 30 nm)/ BAlq (5 nm)/ Alq3 (20 nm)/ LiF (1 nm) / Al (100 nm) 의 구조로 제작하였다.
실시예 2
합성예 2의 화합물 2를 호스트로 사용하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소자를 제작하였다.
실시예 3
합성예 3의 화합물 3을 호스트로 사용하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소자를 제작하였다.
실시예 4
합성예 4의 화합물 100을 호스트로 사용하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소자를 제작하였다.
실시예 5
합성예 5의 화합물 4를 호스트로 사용하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소자를 제작하였다.
실시예 6
합성예 6의 화합물 16을 호스트로 사용하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소자를 제작하였다.
비교예 1
비교예 1의 화합물을 호스트로 사용하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소자를 제작하였다.
비교예 2
비교예 2의 화합물을 호스트로 사용하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소자를 제작하였다.
비교예 3
비교예 3의 화합물을 호스트로 사용하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소자를 제작하였다.
비교예 4
비교예 4의 화합물을 호스트로 사용하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 소자를 제작하였다.
Figure 112015058658620-pat00079
비교예 1 비교예 2
Figure 112015058658620-pat00080
비교예 3 비교예 4
상기 유기발광소자 제작에 사용된 NPB, BAlq, 및 Ir(PPy)3의 구조는 하기와 같다.
Figure 112015058658620-pat00081
평가
실시예 1 내지 6과 비교예 1 내지 4에 따른 유기발광소자의 전압에 따른 전류밀도 변화, 휘도 변화 및 발광효율을 측정하였다.
구체적인 측정방법은 하기와 같고, 그 결과는 표 1과 같다.
(1) 전압변화에 따른 전류밀도의 변화 측정
제조된 유기발광소자에 대해, 전압을 0V 부터 10V까지 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 0V 부터 10V까지 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 전류밀도(10 mA/cm2)의 전류 효율(cd/A) 을 계산하였다.
(4) 수명 측정
휘도(cd/m2)를 5000 cd/m2 로 유지하고 전류 효율(cd/A)이 90%로 감소하는 시간을 측정하여 결과를 얻었다.
화합물 색
(EL color)		 효율
(cd/A)		 T90 수명 (h)
At 3000 cd/m2
실시예 1 화합물 1 (0.35,0.62) 41 71
실시예 2 화합물 2 (0.38,0.59) 35 80
실시예 3 화합물 3 (0.37,0.57) 38 75
실시예 4 화합물 100 (0.37,0.58) 40 77
실시예 5 화합물 4 (0.39,0.58) 37 75
실시예 6 화합물 16 (0.39,0.58) 40 77
비교예 1 비교예 1 (0.38,0.60) 33 17
비교예 2 비교예 2 (0.38,0.59) 22 20
비교예 3 비교예 3 (0.38,0.60) 32 21
비교예 4 비교예 4 (0.38,0.59) 30 17
상기 표 1의 결과에 따르면, 상기 실시예로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물은 메타 위치로 연결된 2개 이상의 페닐 링커를 중심으로 트리아지닐기가 양쪽으로 결합된 다이머 형태, 또는 다이 트리아진 형태의 재료로서, 메타 위치로 연결기가 2개 이상인 경우, 파라 위치의 연결기에 비하여 전하 이동도는 유지하며, 결정성을 줄일 수 있으며, 소자 제작 시 증착 및 용액 공정에서 우수한 공정성이 나타날 수 있으며, 결정성에 의한 소자 수명의 하락을 저해하는 효과로 장수명을 유지할 수 있다.
또한, 트리아지닐기가 링커를 중심으로 다이머 형태로 포함됨으로써, 전자가 주입되었을 때 전하의 안정화 효과를 높일 수 있으며, 전자의 이동도를 높일 수 있기 때문에 구동 전압대비 높은 효율을 나타낼 수 있다.
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.
10: 애노드 20: 캐소드
30: 유기층 31: 정공수송층
32: 발광층 33: 정공수송보조층
34: 전자수송층 35: 전자수송보조층
36: 전자주입층 37: 정공주입층

Claims (12)

  1. 하기 화학식 Ⅰ로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 Ⅰ]
    Figure 112018112147043-pat00082

    상기 화학식 Ⅰ에서,
    Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기 또는 치환 또는 비치환된 쿼터페닐기이고,
    R은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
    각각의 R은 서로 동일하거나 상이하고,
    n은 2 내지 5의 정수 중 하나이며,
    여기서 "치환"이란, 적어도 하나의 수소가 중수소, 시아노기, 니트로기, 할로겐으로 치환된 C1 내지 C10 알킬기, C1 내지 C40 실릴기, C1 내지 C30 알킬기, C1 내지 C10 알킬실릴기, C6 내지 C30 아릴실릴기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C2 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C6 내지 C30 아릴기, 또는 C1 내지 C20 알콕시기로 치환된 것을 의미한다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1은 하기 화학식 Ⅰ-1 내지 Ⅰ-10 중 어느 하나로 표현되는 유기 광전자 소자용 화합물:
    [화학식 Ⅰ-1] [화학식 Ⅰ-2]
    Figure 112018112147043-pat00083
    Figure 112018112147043-pat00084

    [화학식 Ⅰ-3]
    Figure 112018112147043-pat00085

    [화학식 Ⅰ-4]
    Figure 112018112147043-pat00086

    [화학식 Ⅰ-5] [화학식 Ⅰ-6]
    Figure 112018112147043-pat00087
    Figure 112018112147043-pat00088

    [화학식 Ⅰ-7] [화학식 Ⅰ-8]
    Figure 112018112147043-pat00089
    Figure 112018112147043-pat00090

    [화학식 Ⅰ-9]
    Figure 112018112147043-pat00091

    [화학식 Ⅰ-10]
    Figure 112018112147043-pat00092

    상기 화학식 Ⅰ-1 내지 Ⅰ-10에서,
    Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기 또는 치환 또는 비치환된 쿼터페닐기이고,
    R'은 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이고,
    여기서 "치환"이란, 상기 제1항에서 정의한 바와 같다.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Ar1 내지 Ar4은 각각 독립적으로 하기 그룹 Ⅰ에 나열된 치환 또는 비치환된 기에서 선택되는 것인 유기 광전자 소자용 화합물:
    [그룹 Ⅰ]
    Figure 112015058658620-pat00093

    Figure 112015058658620-pat00094

    상기 그룹 Ⅰ에서,
    *은 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  6. 제1항에서,
    하기 그룹 Ⅱ에 나열된 화합물 중 하나인 유기 광전자 소자용 화합물:
    [그룹 Ⅱ]
    1 2 3
    Figure 112015058658620-pat00095

    4 5 6
    Figure 112015058658620-pat00096

    7 8 9
    Figure 112015058658620-pat00097

    10 11 12
    Figure 112015058658620-pat00098

    13 14 15
    Figure 112015058658620-pat00099

    16 17 18
    Figure 112015058658620-pat00100

    19 20 21
    Figure 112015058658620-pat00101

    22 23 24
    Figure 112015058658620-pat00102

    25 26 27
    Figure 112015058658620-pat00103

    28 29 30
    Figure 112015058658620-pat00104

    31 32 33
    Figure 112015058658620-pat00105

    34 35 36
    Figure 112015058658620-pat00106

    37 38 39
    Figure 112015058658620-pat00107

    40 41 42
    Figure 112015058658620-pat00108

    43 44 45
    Figure 112015058658620-pat00109

    46 47 48
    Figure 112015058658620-pat00110

    49 50 51
    Figure 112015058658620-pat00111

    52 53 54
    Figure 112015058658620-pat00112

    55 56 57
    Figure 112015058658620-pat00113

    58 59 60
    Figure 112015058658620-pat00114

    61 62 63
    Figure 112015058658620-pat00115

    64 65 66
    Figure 112015058658620-pat00116

    67 68 69
    Figure 112015058658620-pat00117

    70 71 72
    Figure 112015058658620-pat00118

    73 74 75
    Figure 112015058658620-pat00119

    76 77 78
    Figure 112015058658620-pat00120

    Figure 112015058658620-pat00121
    79 80 81
    Figure 112015058658620-pat00122

    82 83 84
    Figure 112015058658620-pat00123

    85 86 87
    Figure 112015058658620-pat00124

    88 89 90
    Figure 112015058658620-pat00125

    91 92 93
    Figure 112015058658620-pat00126

    94 95 96
    Figure 112015058658620-pat00127

    100 101 102
    Figure 112015058658620-pat00128

    103 104 105
    Figure 112015058658620-pat00129

    106 107 108
    Figure 112015058658620-pat00130

    109 110 111
    Figure 112015058658620-pat00131
    .
  7. 서로 마주하는 양극과 음극, 및
    상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 적어도 한 층의 유기층을 포함하고,
    상기 유기층은 제1항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 따른 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유기층은 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 상기 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유기 광전자 소자용 화합물은 상기 발광층의 호스트로서 포함되는 유기 광전자 소자.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 유기층은 정공저지층과 전자수송층에서 선택된 적어도 하나의 보조층을 더 포함하고,
    상기 보조층은 상기 유기 광전자 소자용 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보조층은 발광층에 인접한 전자수송보조층을 더 포함하고,
    상기 전자수송보조층은 상기 유기광전자 소자용 화합물을 포함하는 유기 광전자 소자.
  12. 제7항에 따른 유기 광전자 소자를 포함하는 표시장치.
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