KR102004385B1 - 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규한 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것으로서, 구체적으로 하기 [화학식 1]로 표시되는 신규한 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자인 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 하기 [화학식 1]의 발광 화합물을 포함하는 유기전계발광소자는 구동전압, 전류효율 등의 발광특성에 있어 우수한 효과가 있다.
[화학식 1]
Figure 112012025919823-pat00473

Description

신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자{New compounds and organic light-emitting diode including the same}
본 발명은 신규한 화합물 및 이를 발광물질로 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동전압, 전류효율 등의 발광 특성이 우수하고, 보다 안정적인 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
최근 표시장치의 대형화에 따라 공간 점유가 작은 평면표시소자의 요구가 증대되고 있는데, 대표적인 평면표시소자인 액정 디스플레이는 기존의 CRT (cathode ray tube)에 비해 경량화가 가능하다는 장점은 있으나, 시야각(viewing angle)이 제한되고 배면 광(back light)이 반드시 필요하다는 등의 단점을 갖고 있다. 이에 반하여, 새로운 평면표시소자인 유기전계발광소자(organic light emit ting diode, OLED)는 자기 발광 현상을 이용한 디스플레이로서, 시야각이 크고, 액정 디스플레이에 비해 경박, 단소해질 수 있으며, 빠른 응답 속도 등의 장점을 가지고 있으며, 최근에는 풀-컬러(full-color) 디스플레이 또는 조명으로의 응용이 기대되고 있다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다.
유기 발광 현상을 이용하는 유기전계발광소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기전계발광소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기전계발광소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이러한 유기전계발광소자는 자발광, 고휘도, 고효율, 낮은 구동전압, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트, 고속 응답성 등의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
유기전계발광소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광 재료와 전하수송 재료, 예컨대 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다. 상기 발광 재료는 분자량에 따라 고분자형과 저분자형으로 분류될 수 있고, 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광 재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광 재료로 분류될 수 있다. 또한, 발광 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 재료로 구분될 수 있다.
한편, 발광 재료로서 하나의 물질만 사용하는 경우 분자간 상호 작용에 의하여 최대 발광 파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄 효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 발광 재료로서 호스트-도판트 시스템을 사용할 수 있다.
그 원리는 발광층을 형성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작은 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 발광층에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는 것이다. 이때, 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
유기전계발광소자가 전술한 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자 내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되는 것이 선행되어야 하나, 아직까지 안정하고 효율적인 유기전계발광소자용 유기물층 재료의 개발이 충분히 이루어지지 않은 상태이다. 따라서, 당 기술분야에서는 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 구동전압이 낮고 발광효율이 우수한 특성을 갖는 신규한 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기 신규한 화합물을 포함하는 유기전계발광소자를 제공하는 것이다.
상기 첫 번째 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112012025919823-pat00001
상기 [화학식 1]에서,
상기 Ar1은 페닐기이고, 상기 Ar2 및 Ar3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기이며,
상기 X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 상기 R1, R2, X1 및 X2는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 실리콘기, 치환 또는 비치환된 붕소기, 치환 또는 비치환된 실란기, 카르보닐기, 포스포릴기, 아미노기, 니트릴기, 히드록시기, 니트로기, 히드록시기, 할로겐기, 아미드기 및 에스테르기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 R1, R2, X1 및 X2는 서로 인접하는 기와 지방족, 방향족, 지방족헤테로 또는 방향족헤테로의 축합고리를 형성할 수 있으며,
상기 Y1 내지 Y3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기 및 치환 또는 비치환된 실리콘기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 p는 1 또는 2의 정수이며,
상기 r은 0 또는 1의 정수이고,
상기 L은 단결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴렌기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 실리콘기, 치환 또는 비치환된 붕소기, 치환 또는 비치환된 실란기, 카르보닐기로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 n은 1 내지 3의 정수이고,
상기 n이 2 이상인 경우 복수의 R1, R2, Y1 내지 Y4는 각각 독립적으로 서로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 [화학식 1]의 화합물은 하기 [화학식 2] 내지 [화학식 16]으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112012025919823-pat00002
[화학식 3]
Figure 112012025919823-pat00003
[화학식 4]
Figure 112012025919823-pat00004
[화학식 5]
Figure 112012025919823-pat00005
[화학식 6]
Figure 112012025919823-pat00006
[화학식 7]
Figure 112012025919823-pat00007
[화학식 8]
Figure 112012025919823-pat00008
[화학식 9]
Figure 112012025919823-pat00009
[화학식 10]
Figure 112012025919823-pat00010
[화학식 11]
Figure 112012025919823-pat00011
[화학식 12]
Figure 112012025919823-pat00012
[화학식 13]
Figure 112012025919823-pat00013
[화학식 14]
Figure 112012025919823-pat00014
[화학식 15]
Figure 112012025919823-pat00015
[화학식 16]
Figure 112012025919823-pat00016
상기 [화학식 2] 내지 [화학식 16]에서,
상기 R1, R2, X1, X2 및 Y1 내지 Y3, L 및 r은 상기 [화학식 1]에서의 정의와 동일하고, 복수의 R1, R2 및 Y1 내지 Y3는 각각 독립적으로 동일하거나 상이하다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 L은 단결합 또는 하기 [구조식 1]로 표시되는 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[구조식 1]
Figure 112012025919823-pat00017
Figure 112012025919823-pat00018
Figure 112012025919823-pat00019
Figure 112012025919823-pat00020
상기 [구조식 1]에서,
상기 R5 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6 내지 18의 아릴기 및 탄소수 1 내지 6의 알킬기 중에서 선택된다.
본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,
애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 개재되며, 상기 [화학식 1]로 표시되는 신규한 화합물을 포함하는 유기전계발광소자를 제공한다.
본 발명에 따르면, [화학식 1]로 표시되는 신규한 유기 발광 화합물은 기존 물질에 비하여 안정적이고 우수한 발광 특성을 가지므로 이를 포함하는 유기전계발광소자는 저전압 구동이 가능하고 발광효율을 개선시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 유기전계발광소자의 개략도이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 유기전계소자의 발광층에 포함되는 신규한 화합물로서, 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure 112012025919823-pat00021
상기 [화학식 1]에서,
상기 Ar1은 페닐기이고, 상기 Ar2 및 Ar3는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기이며,
상기 X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이하고, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 상기 R1, R2, X1 및 X2는 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 실리콘기, 치환 또는 비치환된 붕소기, 치환 또는 비치환된 실란기, 카르보닐기, 포스포릴기, 아미노기, 니트릴기, 히드록시기, 니트로기, 히드록시기, 할로겐기, 아미드기 및 에스테르기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 R1, R2, X1 및 X2는 서로 인접하는 기와 지방족, 방향족, 지방족헤테로 또는 방향족헤테로의 축합고리를 형성할 수 있으며,
상기 Y1 내지 Y3은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 원자, 중수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기 및 치환 또는 비치환된 실리콘기로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 p는 1 또는 2의 정수이며,
상기 r은 0 또는 1의 정수이고,
상기 L은 단결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴렌기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 실리콘기, 치환 또는 비치환된 붕소기, 치환 또는 비치환된 실란기, 카르보닐기로 이루어진 군에서 선택되며,
상기 n은 1 내지 3의 정수이고,
상기 n이 2 이상인 경우 복수의 R1, R2, Y1 내지 Y4는 각각 독립적으로 서로 동일하거나 상이하다.
상기 L은 단결합이거나 하기 [구조식 1]로 표시되는 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[구조식 1]
Figure 112012025919823-pat00022
Figure 112012025919823-pat00023
Figure 112012025919823-pat00024
Figure 112012025919823-pat00025
상기 [구조식 1]에서,
상기 R5 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6 내지 18의 아릴기 및 탄소수 1 내지 6의 알킬기 중에서 선택된다.
상기 [화학식 1]의 화합물은 보다 구체적으로 하기 [화학식 2] 내지 [화학식 16]으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112012025919823-pat00026
[화학식 3]
Figure 112012025919823-pat00027
[화학식 4]
Figure 112012025919823-pat00028
[화학식 5]
Figure 112012025919823-pat00029
[화학식 6]
Figure 112012025919823-pat00030
[화학식 7]
Figure 112012025919823-pat00031
[화학식 8]
Figure 112012025919823-pat00032
[화학식 9]
Figure 112012025919823-pat00033
[화학식 10]
Figure 112012025919823-pat00034
[화학식 11]
Figure 112012025919823-pat00035
[화학식 12]
Figure 112012025919823-pat00036
[화학식 13]
Figure 112012025919823-pat00037
[화학식 14]
Figure 112012025919823-pat00038
[화학식 15]
Figure 112012025919823-pat00039
[화학식 16]
Figure 112012025919823-pat00040
상기 [화학식 2] 내지 [화학식 16]에서,
상기 R1, R2, X1, X2 및 Y1 내지 Y3, L 및 r은 상기 [화학식 1]에서의 정의와 동일하고, 복수의 R1, R2 및 Y1 내지 Y3는 각각 독립적으로 동일하거나 상이하다.
상기 [화학식 1]에 따른 유기 발광 화합물의 구체적인 예시로서, 하기 [화학식 17] 내지 [화학식 210]으로 표시되는 화합물을 들 수 있다. 그러나, 이에 의해서 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
[화학식 17] [화학식 18]
Figure 112012025919823-pat00041
Figure 112012025919823-pat00042
[화학식 19] [화학식 20]
Figure 112012025919823-pat00043
Figure 112012025919823-pat00044
[화학식 21] [화학식 22]
Figure 112012025919823-pat00045
Figure 112012025919823-pat00046
[화학식 23] [화학식 24]
Figure 112012025919823-pat00047
Figure 112012025919823-pat00048
[화학식 25] [화학식 26]
Figure 112012025919823-pat00049
Figure 112012025919823-pat00050
[화학식 27] [화학식 28]
Figure 112012025919823-pat00051
Figure 112012025919823-pat00052
[화학식 29] [화학식 30]
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또한, 본 발명은 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 개재되며, 상기 [화학식 1]로 표시되는 신규한 유기 발광 화합물을 포함하는 유기전계발광 소자를 제공한다.
이때, 상기 신규한 화합물이 포함된 층은 상기 애노드 및 캐소드 사이의 발광층인 것이 바람직하며, 애노드 및 캐소드 사이에는 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 상기 발광층의 두께는 50 내지 2,000 Å인 것이 바람직하고, 상기 발광층은 다양한 인광 호스트 물질을 추가로 포함할 수 있다.
구체적인 예로서, 정공수송층(HTL, Hole Transport Layer)이 추가로 적층되어 있고, 상기 캐소드와 상기 유기발광층 사이에 전자수송층(ETL, Electron Transport Layer)이 추가로 적층되어 있는 것일 수 있는데, 상기 정공수송층은 애노드로부터 정공을 주입하기 쉽게 하기 위하여 적층되는 것으로서, 상기 정공수송층의 재료로는 이온화 포텐셜이 작은 전자공여성 분자가 사용되는데, 주로 트리페닐아민을 기본 골격으로 하는 디아민, 트리아민 또는 테트라아민 유도체가 많이 사용되고 있다.
본 발명에서도 상기 정공수송층의 재료로서 당업계에 통상적으로 사용되는 것인 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD) 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐벤지딘 (a-NPD) 등을 사용할 수 있다.
상기 정공수송층의 하부에는 정공주입층(HIL, Hole Injecting Layer)을 추가적으로 더 적층할 수 있는데, 상기 정공주입층 재료 역시 당업계에서 통상적으로 사용되는 것인 한 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들어 CuPc(copperphthalocyanine) 또는 스타버스트형 아민류인 TCTA(4,4',4''-tri(N-carbazolyl)triphenyl-amine), m-MTDATA(4,4',4''-tris-(3-methylphenylphenyl amino)triphenylamine) 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기전계발광소자에 사용되는 상기 전자수송층은 캐소드로부터 공급된 전자를 유기발광층으로 원활히 수송하고 상기 유기발광층에서 결합하지 못한 정공의 이동을 억제함으로써 발광층 내에서 재결합할 수 있는 기회를 증가시키는 역할을 한다.
상기 전자수송층 재료로는 당 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있음은 물론이며, 예를 들어 옥사디아졸 유도체인 PBD, BMD, BND 또는 Alq3 등을 사용할 수 있다.
한편, 상기 전자수송층의 상부에는 캐소드로부터의 전자 주입을 용이하게 해주어 궁극적으로 파워효율을 개선 시키는 기능을 수행하는 전자주입층(EIL, Electron Injecting Layer)을 더 적층시킬 수도 있는데, 상기 전자주입층 재료 역시 당 기술분야에서 통상적으로 사용되는 것이면 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO 등의 물질을 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 유기전계발광소자는 표시소자, 디스플레이 소자 및 단색 또는 백색 조명용 소자 등에 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 유기전계발광소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 본 발명에 따른 유기전계발광소자는 애노드(20), 정공수송층(40), 유기발광층(50), 전자수송층(60) 및 캐소드(80)을 포함하며, 필요에 따라 정공주입층(30)과 전자주입층(70)을 더 포함할 수 있으며, 그 이외에도 1층 또는 2층의 중간층을 더 형성하는 것도 가능하며, 정공저지층 또는 전자저지층을 더 형성시킬 수도 있다.
도 1을 참조하여 본 발명의 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다. 먼저 기판(10) 상부에 애노드 전극용 물질을 코팅하여 애노드(20)를 형성한다. 여기에서 기판(10)으로는 통상적인 유기 EL 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유기 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 그리고, 애노드 전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 사용한다.
상기 애노드(20) 전극 상부에 정공 주입층 물질을 진공열 증착, 또는 스핀 코팅하여 정공주입층(30)을 형성한다. 그 다음으로 상기 정공주입층(30)의 상부에 정공수송층 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공수송층(40)을 형성한다.
이어서, 상기 정공수송층(40)의 상부에 유기발광층(50)을 적층하고 상기 유기발광층(50)의 상부에 선택적으로 정공저지층(미도시)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법으로서 박막을 형성할 수 있다. 상기 정공저지층은 정공이 유기발광층을 통과하여 캐소드로 유입되는 경우에는 소자의 수명과 효율이 감소되기 때문에 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨이 매우 낮은 물질을 사용함으로써 이러한 문제를 방지하는 역할을 한다. 이 때, 사용되는 정공 저지 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자수송능력을 가지면서 발광 화합물보다 높은 이온화 포텐셜을 가져야 하며 대표적으로 BAlq, BCP, TPBI 등이 사용될 수 있다.
이러한 정공저지층 위에 전자수송층(60)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법을 통해 증착한 후에 전자주입층(70)을 형성하고 상기 전자주입층(70)의 상부에 캐소드 형성용 금속을 진공 열증착하여 캐소드(80) 전극을 형성함으로써 유기 EL 소자가 완성된다. 여기에서 캐소드 형성용 금속으로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리듐(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 사용할 수 있으며, 전면 발광 소자를 얻기 위해서는 ITO, IZO를 사용한 투과형 캐소드를 사용할 수 있다
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 의하면, 상기 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로부터 선택된 하나 이상의 층은 단분자 증착방식 또는 용액공정에 의하여 형성될 수 있으며, 본 발명에 따른 유기전계발광소자는 표시소자, 디스플레이 소자 및 단색 또는 백색 조명용 소자에 사용될 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
<실시예>
<합성예 1> [화학식 17]의 합성
1-(1) 4-에티닐-N,N-다이페닐 아닐린의 합성
Figure 112012025919823-pat00235
1 L 둥근바닥 플라스크에 1-브로모-4-에티닐벤젠 30 g(16.6 mmol), 다이페닐아민 28 g(16.6 mmol), 팔라듐(다이벤질리덴아세톤)3 3 g(0.3 mmol), (+/-)-2,2'-비스(다이페닐포스피노)-1,1'-바이나프틸 1.9 g(0.3 mmol), 소듐-t-부톡사이드 31.86 g(33.1 mmol), 톨루엔 300 mL를 넣고 교반하면서 환류하였다. 반응이 종료되면 반응액을 식히고 컬럼 분리하고 분리액을 농축하였다.(32 g 71.7%)
1-(2) 4,4'-(2,5-다이브로모-1,4-페닐렌)비스(에티니-2,1-다일)비스(N,N-다이페닐아닐린)의 합성
Figure 112012025919823-pat00236
1 L 둥근바닥 플라스크에 1,4-다이브로모-2,5-다이아이오도벤젠 10 g(2.1 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 1.18 g(0.1 mmol), 커퍼아이오다이드 0.5 g (0.2 mmol), 트리에틸아민 400 mL를 넣고 상온에서 교반하였다. 천천히 교반하면서 4-에티닐-N,N-다이페닐아닐린 13.3 g(4.9mmol) 을 천천히 떨어트렸다. 반응이 완료되면 헥산을 부어 반응을 종료하고 실리카겔에 흡착해서 컬럼 분리하고 분리액을 농축해 결정을 잡았다.(11.0 g 69.6%)
1-(3) 4.4'-(2,5-비스(9,9-다이페틸-9H-플로렌-2-일)-1,4-페닐렌)비스(에틴-2,1-다일)비스(N,N-다이페닐아닐린)의 합성
Figure 112012025919823-pat00237
1 L 둥근바닥 플라스크에 4,4'-(2,5-다이브로모-1,4-페닐렌)비스(에틴-2,1-다일)비스(N,N다이페닐아닐린) 11.0 g(1.4 mmol), 9,9-다이메틸-9H-플로렌-2-일-보로닉에시드 8.2 g(3.4 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 0.8 g(0.1 mmol), 포타슘 카보네이트 3.9 g(2.9 mmol), 1,4-다이옥산 55 mL, 물 22 mL, 톨루엔 55 mL를 넣고 교반하면서 환류시켰다. 반응이 완료되면 반응액을 상온으로 식히고 다이메틸클로라이드와 물로 추출하고 유기층을 농축해 컬럼 분리하였다. 분리액을 농축하고 메탄올로 결정을 잡았다.(11.5 g 80.8%)
1-(4) [화학식 17]의 합성.
Figure 112012025919823-pat00238
500 mL 둥근바닥 플라스크에 4.4'-(2,5-비스(9,9-다이페틸-9H-플로렌-2-일)-1,4-페닐렌)비스(에틴-2,1-다일)비스(N,N-다이페닐아닐린) 11.5 g(1.2 mmol), 아이언(Ⅲ)트리플루오로메탄설포네이트 1.2 g(0.2 mmol), 1,2-다이클로로에탄 172.5 mL를 넣고 80 ℃에서 하루 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응액을 상온으로 식히고 여과하고 여액을 농축해 메탄올로 결정을 잡았다.(10.3 g 89.6%)
<합성예 2> [화학식 87]의 합성
2-(1) 2-브로모-7-아이오도-9,9-다이메틸-9H-플루오렌 의 합성
Figure 112012025919823-pat00239
5 L 둥근 바닥 플라스크에 2-브로모-9,9-다이메틸-9H-플루오렌 200 g(73.2 mmol), 아이오딘 73.3 g(29.3 mmol), 퍼아이오딕에시드 41.7 g(18.3 mmol), 아세틱에시드 2000 mL, 물 325.2 mL, 황산 48.8 mL를 넣고 80 ℃에서 교반하였다. 반응이 완료되면 반응액을 식히고 생성된 결정을 여과하고 아세틱에시드와 물로 씻고 다시 메탄올로 씻어내고 건조하였다.(275 g, 94.1%)
2-(2) 7-브로모-9,9-다이메틸-N,N-다이페닐-9H-플루오렌-2-아민의 합성
Figure 112012025919823-pat00240
2 L 둥근 바닥 플라스크에 2-브로모-7-아이오도-9,9-다이메틸-9H-플루오렌 70 g(17.5mmol), 다이페닐아민 118.4 g(70.0 mmol), 커퍼 파우더 16.72 g(26.3 mmol), 포타슘카보네이트 96.7 g(70.0 mmol), 18-크라운-6 13.9 g(5.26 mmol), 다이메틸설퍼옥사이드 800 mL를 넣고 교반하면서 환류시켰다. 반응이 완료되면 반응액을 식히고 메틸렌클로라이드와 물로 추출하고 유기층을 모아 농축하고 컬럼 분리해서 결정을 잡았다.(61.8 g, 80%)
2-(3) 7-(다이페닐아미노)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-yl보로닉 에시드 의 합성
Figure 112012025919823-pat00241
2 L 둥근 바닥 플라스크에 7-브로모-9,9-다이메틸-N,N-다이페닐-9H-플루오렌-2-아민 61.8 g(14.0 mmol)을 테트라하이드로퓨란 494.4 mL에 녹여 교반하면서 -78 ℃로 냉각하고 1.6 M n-부틸리튬 92.1 mL를 천천히 떨어뜨리고 같은 온도에서 2 시간 동안 교반하고 트리메틸보레이트 24 mL를 같은 온도에서 천천히 떨어뜨리고 동일한 온도에서 1 시간 교반 후 반응액을 상온으로 승온하였다. 반응이 완료되면 2 N 염산을 넣고 교반하고 에틸아세테이트와 물로 추출한 후 유기층을 모아 농축하고 헥산으로 결정을 잡아 건조하였다.(47.6 g, 83.7%)
2-(4) 2-벤즈히드릴-7-(2,5-다이브로모-4-아이오도페닐)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌 의 합성
Figure 112012025919823-pat00242
2 L 둥근 바닥 플라스크에 7-(다이페닐아미노)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일-보로닉 에시드 47.6 g(11.7 mmol), 1,4-다이브로모-2,5-다이아이오도벤젠 63 g(12.9 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 2.7 g(0.2 mmol), 포타슘카보네이트 32.5 g(23.5 mmol), 테트라하이드로퓨란 285 mL, 물 95 mL, 톨루엔 285 mL 를 넣고 교반하면서 환류시켰다. 반응이 완료되면 반응액을 식히고 메틸렌클로라이드와 물로 추출하고 유기층을 농축해 컬럼 분리하고 분리액을 농축하였다.(41 g, 48.5%)
2-(5) 7-(2,5-다이브로모-4'-(다이페닐아미노)바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N,N-다이페닐-9H-플루오렌-2-아민의 합성
Figure 112012025919823-pat00243
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 2-벤즈히드릴-7-(2,5-다이브로모-4-아이오도페닐)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌 41 g(5.7 mmol), 4-(다이페닐아미노)페닐 보로닉 에시드 15 g(5.2 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 1.2 g(0.1 mmol), 포타슘카보네이트 14.3 g(10.3 mmol), 테트라하이드로퓨란 90 mL, 물 30 mL, 톨루엔 90 mL를 넣고 교반하면서 환류시켰다. 반응이 완료되면 반응액을 식히고 메틸렌클로라이드와 물로 추출하고 유기층을 농축해 컬럼 분리하고 분리액을 농축하고 결정을 잡아 건조하였다.(36.2 g 83.5%)
2-(6) 7-(4'-(다이페닐아미노)-2,5-bis(페닐에티닐)바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N,N-다이페닐-9H-플루오렌-2-아민
Figure 112012025919823-pat00244
1 L 둥근바닥 플라스크에 7-(2,5-다이브로모-4'-(다이페닐아미노)바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N,N-다이페닐-9H-플루오렌-2-아민 36.2 g(4.3 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 2 g(0.17 mmol), 코퍼아이오다이드 0.8 g(0.4 mmol), 트리에틸아민 540 mL를 넣고 상온에서 교반하면서 페닐아세틸렌 9.7 mL(9.5 mmol) 을 천천히 떨어트렸다. 반응이 완료되면 헥산을 부어 반응을 종료하고 농축한 다음 컬럼 분리하고 분리액을 농축해 결정을 잡았다.(22.2 g, 58.4%)
2-(7) [화학식 87]의 합성
Figure 112012025919823-pat00245
1 L 둥근 바닥 플라스크에 7-(4'-(다이페닐아미노)-2,5-비스(페닐에티닐)바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N,N-다이페닐-9H-플루오렌-2-아민 22.2 g(2.5 mmol), 아이언(Ⅲ)트리플루오로메탄설포네이트 2.5 g(0.5 mmol), 1,2-다이클로로에탄 333 mL를 넣고, 80 ℃에서 하루 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응액을 상온으로 식히고 여과하고 여액을 농축해 메탄올로 결정을 잡았다.(13.6 g, 61.3%)
<합성예 3> [화학식 174]의 합성
3-(1) 4a-메틸-2,3,4,4a,9,9a-헥사하이드로-1H-카바졸 의 합성
Figure 112012025919823-pat00246
500 mL 둥근바닥 플라스크에 2-메틸사이클로헥사논 51.9 g(46.2 mmol), 아세틱에시드 170 mL를 넣고 40-60 ℃에서 교반하였다. 페닐하이드라진 50 g(46.2 mmol)을 천천히 떨어트린 후 교반하면서 하루 동안 환류시켰다. 반응이 완료되면 물 100 mL를 넣고 교반하고 수산화 나트륨을 넣고 교반하였다. 에틸아세테이트와 핵산으로 층분리를 하고 유기층을 농축하였다. 농축액을 컬럼 분리하고 분리액을 농축하고 건조하였다.(72 g, 84.1%)
3-(2) 4a,9a-다이메틸-2,3,4,4a,9,9a-헥사하이드로-1H-카바졸 의 합성
Figure 112012025919823-pat00247
2 L 둥근바닥 플라스크에 4a-메틸-2,3,4,4a,9,9a-헥사하이드로-1H-카바졸 57 g(30.8 mmol)을 넣고 톨루엔 570 mL를 넣어 모두 녹인 후 질소 분위기에서 -10 ℃ 로 냉각하였다. 냉각한 반응액에 메틸리튬을 천천히 떨어트렸다. 적가를 완료하고 온도를 상온으로 올리고 3 시간 동안 교반하였다. 반응 종료후 물을 넣어 주고, 에틸아세테이트와 물로 층분리를 하고 유기층을 농축하였다. 농축액을 컬럼 분리하고 분리액을 농축하고 건조하였다.(47 g, 75.9%)
3-(3) 4a,9a-다이메틸-9-페닐-2,3,4,4a,9,9a-헥사하이드로-1H-카바졸 의 합성
Figure 112012025919823-pat00248
1 L 둥근바닥 플라스크에 4a,9a-다이메틸-2,3,4,4a,9,9a-헥사하이드로-1H-카바졸 40 g(19.9 mmol), 아이오도벤젠 48.6 g(23.8 mmol), 팔라듐(다이벤질리덴아세톤)3 3.64 g(0.4 mmol), (+/-)-2,2'-비스(다이페닐포스피노)-1,1'-바이나프틸 2.47 g(0.4 mmol), 소듐터트부톡사이드 38.19 g(39.7 mmol), 톨루엔 400 mL를 넣고 교반하면서 환류시켰다. 반응이 종료되면 뜨거운 톨루엔으로 필터하고 여액을 농축해서 컬럼분리 하였다.(43.7 g, 79.3%)
3-(4) 6-브로모-4a,9a-다이메틸-9-페닐-2,3,4,4a,9,9a-헥사하이드로-1H-카바졸 의 합성
Figure 112012025919823-pat00249
1 L 둥근바닥 플라스크에 4a,9a-다이메틸-9-페닐-2,3,4,4a,9,9a-헥사하이드로-1H-카바졸 43.7 g(15.8 mmol), 다이메틸포름아마이드 130 mL를 넣고 녹인후 0-5 ℃에서 교반하였다. N-브로모숙시니마이드 25.2 g(14.2 mmol)을 다이메틸모름아마이드 220 mL에 녹여 천천히 떨어트렸다. 적가 완료 후 상온으로 승온하고 약 2 시간 가량 교반하였다. 반응이 종료되면 생성된 결정을 여과하고 건조하였다.(44.8 g, 79.8%)
3-(5) 4a,9a-다이메틸-9-페닐-6-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로렌-2-yl)-2,3,4,4a,9,9a-헥사하이드로-1H-카바졸 의 합성
Figure 112012025919823-pat00250
1 L 둥근바닥 플라스크에 6-브로모-4a,9a-다이메틸-9-페닐-2,3,4,4a,9,9a-헥사하이드로-1H-카바졸 39.8 g(11.2 mmol), 비스(피나콜라토)다이보론 34 g(13.4 mmol), PdCl2(dppf) 2.73 g(3 mmol), 포타슘아세테이트 32.89 g(33.5 mmol), 톨루엔을 넣어서 교반하면서 녹이고 환류시켰다. 반응이 완료되면 유기층을 분리해서 농축하고 컬럼 분리후 헥산으로 결정을 잡아 건조하였다.(26.3 g, 58.4%)
3-(6) 6,6'-(2,5-다이브로모-1,4-페닐렌)비스(4a,9a-다이메틸-9-페닐-2,3,4,4a,9,9a-헥사하이드로-1H-카바졸) 의 합성
Figure 112012025919823-pat00251
2 L 둥근바닥 플라스크에 1,4-다이브로모-2,5-다이아이오도벤젠 13.8 g(2.8 mmol), 4a,9a-다이메틸-9-페닐-6-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로렌-2-일)-2,3,4,4a,9,9a-헥사하이드로-1H-카바졸 26.3 g(6.5 mmol), PdCl2(dppf) 0.9 g(0.1 mmol), 소듐바이카보네이트 7.1 g(8.5 mmol), 테트라하이드로퓨란 276 mL, 물 138 mL를 넣고 교반하면서 환류시켰다. 반응이 종료되면 에틸아세테이트와 물로 추출하고 유기층을 농축해 컬럼 분리하고 MeOH로 결정을 잡았다. (16 g, 71.9%)
3-(7) 6,6'-(2,5-bis(페닐에티닐)-1,4-페닐렌)비스(4a,9a-다이메틸-9-페닐-2,3,4,4a,9,9a-헥사하이드로-1H-카바졸) 의 합성
Figure 112012025919823-pat00252
500mL 둥근바닥 플라스크에 6,6'-(2,5-다이브로모-1,4-페닐렌)비스(4a,9a-다이메틸-9-페닐-2,3,4,4a,9,9a-헥사하이드로-1H-카바졸) 16.8g (2.1mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 0.98g (0.04mmol), 코퍼아이오다이드 0.4g (0.2mmol) 을 넣고 상온에서 교반하면서 페닐아세틸렌을 천천히 떨어트린다. 반응이 완료되면 헥산을 부어 반응을 종료하고 농축한 다음 컬럼 분리하고 분리액을 농축해 결정을 잡았다.(13.2 g, 74.7%)
3-(8) [화학식 174]의 합성
Figure 112012025919823-pat00253
1 L 둥근 바닥 플라스크에 6,6'-(2,5-비스(페닐에티닐)-1,4-페닐렌)비스(4a,9a-다이메틸-9-페닐-2,3,4,4a,9,9a-헥사하이드로-1H-카바졸) 13.2 g(1.6 mmol), 아이언(Ⅲ)트리플루오로메탄설포네이트 1.6 g(0.3 mmol), 1,2-다이클로로에탄 198 mL를 넣고 80 ℃에서 하루 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응액을 상온으로 식히고 여과하고 여액을 농축해 메탄올로 결정을 잡았다.(11.6 g, 87.9%)
<합성예 4> [화학식 122]의 합성
4-(1) 9,9-다이페닐-9H-플루오렌-2-일 보로닉 에시드의 합성
Figure 112012025919823-pat00254
5 L 둥근 바닥 플라스크에 2-브로모-9,9-다이페닐-9H-플루오렌 100 g(25.2 mmol)을 테트라하이드로퓨란 800 mL에 녹여 교반하면서 -78 ℃로 냉각하고 1.6 M n-부틸리튬 165.2 mL를 천천히 떨어뜨리고 같은 온도에서 2 시간 동안 교반하고 트리메틸보레이트 42 mL를 같은 온도에서 천천히 떨어뜨리고 동일한 온도에서 1 시간 교반 후 반응액을 상온으로 승온하였다. 반응이 완료되면 2 N 염산을 넣고 교반하고 에틸아세테이트와 물로 추출한 후 유기층을 모아 농축하고 헥산으로 결정을 잡아 건조하였다.(78 g, 85.6%)
4-(2) 2,2'-(2,5-다이브로모-1,4-페닐렌)비스(9,9-다이페닐-9H-플루오렌)의 합성
Figure 112012025919823-pat00255
1 L 둥근 바닥 플라스크에 1,4-다이아이오도-2,5-다이브로모벤젠 30 g(6.2 mmol), 9,9-다이페닐-9H-플루오렌-2-일 보로닉 에시드 51.2 g(14.1 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 2.8 g(0.25 mmol), 포타슘카보네이트 17 g(12.3 mmol), 테트라하이드로퓨란 180 mL, 물 60 mL, 1,4-다이옥산 180 mL를 넣고 교반하면서 환류시켰다. 반응이 완료되면 반응액을 상온으로 식히고 메틸렌클로라이드와 물로 추출하고 유기층을 농축해 컬럼 분리하고 분리액을 농축해 결정을 잡았다.(41 g, 76.7%)
4-(3) 4-에티닐-N,N-다이페닐 아닐린의 합성
Figure 112012025919823-pat00256
1 L 둥근바닥 플라스크에 1-브로모-4-에티닐벤젠 30 g(16.6 mmol), 다이페닐아민 28 g(16.6 mmol), 팔라듐(다이벤질리덴아세톤)3 3 g(0.3 mmol), (+/-)-2,2'-비스(다이페닐포스피노)-1,1'-바이나프틸 1.9 g(0.3 mmol), 소듐-t-부톡사이드31.86 g(33.1 mmol), 톨루엔 300 mL를 넣고 교반하면서 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응액을 식히고 컬럼 분리하고 분리액을 농축하였다.(32 g, 71.7%)
4-(4) 4,4'-(2,5-비스(9,9-다이페닐-9H-플루오렌-2-일)-1,4-페닐렌)비스(에티니-2,1-다이일)비스(N,N-다이페닐아닐린)
Figure 112012025919823-pat00257
1 L 둥근 바닥 플라스크에 2,2'-(2,5-다이브로모-1,4-페닐렌)비스(9,9-다이페닐-9H-플루오렌) 32 g(3.7 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 1.7 g(0.15 mmol), 커퍼아이오다이드 0.7 g(0.4 mmol), 트리에틸아민 480 mL를 넣고 상온에서 교반하면서 4-에티닐-N,N-다이페닐 아닐린 21.8 g(8.1 mmol)을 천천히 떨어트렸다. 반응이 완료되면 헥산을 부어 반응을 종료하고 농축한 뒤 컬럼 분리하고, 분리액을 농축하고 결정을 잡았다.(26 g, 56.7%)
4-(5) [화학식 122]의 합성
Figure 112012025919823-pat00258
500 mL 둥근 바닥 플라스크에 4,4'-(2,5-비스(9,9-다이페닐-9H-플루오렌-2-일-1,4-페닐렌)비스(에티니-2,1-다이일)비스(N,N-다이페닐아닐린) 26 g(2.1 mmol), 아이언(Ⅲ)트리플루오로메탄설포네이트 2.1 g(0.4 mmol), 1,2-다이클로로에탄 390 mL를 넣고 80 ℃에서 하루 동안 환류시켰다. 반응이 종료되면 반응액을 상온으로 식히고 여과하고 여액을 농축해 메탄올로 결정을 잡았다.(16.0 g, 61.5%)
<실시예 1 내지 4> 상기 합성예 1 내지 4에 의해서 합성된 화합물을 포함한 유기전계발광소자의 제조
ITO 글래스의 발광면적이 2 ㎜ × 2 ㎜ 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 상기 ITO 글래스를 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1×10-6 torr가 되도록 한 후 상기 ITO 위에 DNTPD(700 Å), NPD(300 Å) 순으로 성막한 후 mCP + 본 발명에 따른 화합물(10%)를 성막(300 Å)한 다음 Alq3 (350 Å), LiF(5 Å), Al(500 Å)의 순서로 성막하여 유기전계발광소자를 제조하였다.
본 발명에 따른 상기 실시예 1 내지 4이 유기전계 발광소자에 대하여 전압, 전류밀도, 휘도, 색 좌표 및 수명을 측정하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다. T97은 휘도가 초기휘도에 비해 97%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
구분 전압 전류밀도(㎃/㎠) 휘도(Cd/㎡) CIEx CIEy T97
실시예 1
(화학식 17)		 4.08 10 507.2 0.14 0.09 34
실시예 2
(화학식 87)		 3.92 10 768.3 0.14 0.08 33
실시예 4
(화학식 122)		 3.98 10 791.7 0.14 0.11 65
실시예 3
(화학식 174)		 3.87 10 841.7 0.13 0.08 38
상기 [표 1]에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 [화학식 1]로 표시되는 화합물을 포함한 유기전계 발광소자는 구동전압이 낮고, 발광효율이 우수한 특성을 보이므로 표시소자, 디스플레이 소자 및 조명 등에 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.
10 : 기판 20 : 애노드
30 : 정공주입층 40 : 정공수송층
50 : 유기발광층 60 : 전자수송층
70 : 전자주입층 80 : 캐소드

Claims (9)

  1. 하기 [화학식 1] 내지 [화학식 16]으로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 발광 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112019025270336-pat00475

    [화학식 2]
    Figure 112019025270336-pat00476

    [화학식 3]
    Figure 112019025270336-pat00477

    [화학식 4]
    Figure 112019025270336-pat00478

    [화학식 5]
    Figure 112019025270336-pat00479

    [화학식 6]
    Figure 112019025270336-pat00480

    [화학식 7]
    Figure 112019025270336-pat00481

    [화학식 8]
    Figure 112019025270336-pat00482

    [화학식 9]
    Figure 112019025270336-pat00483

    [화학식 10]
    Figure 112019025270336-pat00484

    [화학식 11]
    Figure 112019025270336-pat00485

    [화학식 12]
    Figure 112019025270336-pat00486

    [화학식 13]
    Figure 112019025270336-pat00487

    [화학식 14]
    Figure 112019025270336-pat00488

    [화학식 15]
    Figure 112019025270336-pat00489

    [화학식 16]
    Figure 112019025270336-pat00490

    상기 [화학식 2] 내지 [화학식 16]에서,
    R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 3의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이며, 상기 R1 및 R2는 서로 인접하는 기와 지방족, 방향족, 지방족헤테로 또는 방향족헤테로의 축합고리를 형성할 수 있고,
    L은 단결합이거나, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
    r은 0 또는 1의 정수이고,
    X1 및 X2는 각각 수소이고,
    Y1 내지 Y3은 서로 동일하거나 상이하고, 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기 및 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되고,
    Y1 내지 Y3 중 적어도 하나 이상은 하기 (ⅰ) 내지 (ⅳ) 중에서 선택되는 어느 하나이고,
    (ⅰ) 수소, 할로겐기, 시아노기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 및 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기 중에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기,
    (ⅱ) 수소, 할로겐기, 시아노기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 및 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기 중에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기,
    (ⅲ) 상기 (ⅰ)의 아릴아민기 또는 상기 (ⅱ)의 알킬아민기가 치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기,
    (ⅳ) 상기 (ⅰ)의 아릴아민기 또는 상기 (ⅱ)의 알킬아민기가 치환된 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 3 내지 50의 헤테로아릴기,
    Y3가 상기 (ⅰ) 내지 (ⅳ) 중에서 선택되는 어느 하나인 경우 Y1 내지 Y2 중 적어도 하는 수소가 아니다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (ⅰ) 내지 (ⅳ)는 하기 [구조식 2] 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 발광 화합물:
    [구조식 2]
    Figure 112019025270336-pat00491
    Figure 112019025270336-pat00492
    Figure 112019025270336-pat00493

    Figure 112019025270336-pat00494
    Figure 112019025270336-pat00495

    Figure 112019025270336-pat00496
    Figure 112019025270336-pat00497

    상기 [구조식 2]에서,
    R3 및 R4는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐기, 시아노기 및 탄소수 1 내지 6의 알길기 중에서 선택되고, n은 0 내지 5의 정수이다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 L은 단결합 또는 하기 [구조식 1]로 표시되는 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 발광 화합물:
    [구조식 1]
    Figure 112012025919823-pat00275
    Figure 112012025919823-pat00276
    Figure 112012025919823-pat00277
    Figure 112012025919823-pat00278

    상기 [구조식 1]에서,
    상기 R5 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 6 내지 18의 아릴기 및 탄소수 1 내지 6의 알킬기 중에서 선택된다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 [화학식 1] 내지 [화학식 16]은 하기 화학식으로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기 발광 화합물:
    [화학식 17] [화학식 18]
    Figure 112019025270336-pat00279
    Figure 112019025270336-pat00280

    [화학식 19] [화학식 20]
    Figure 112019025270336-pat00281
    Figure 112019025270336-pat00282

    [화학식 21] [화학식 22]
    Figure 112019025270336-pat00283
    Figure 112019025270336-pat00284

    [화학식 23] [화학식 24]
    Figure 112019025270336-pat00285
    Figure 112019025270336-pat00286

    [화학식 25] [화학식 26]
    Figure 112019025270336-pat00287
    Figure 112019025270336-pat00288

    [화학식 27] [화학식 28]
    Figure 112019025270336-pat00289
    Figure 112019025270336-pat00290

    [화학식 29] [화학식 30]
    Figure 112019025270336-pat00291
    Figure 112019025270336-pat00292

    [화학식 31] [화학식 32]
    Figure 112019025270336-pat00293
    Figure 112019025270336-pat00294

    [화학식 33] [화학식 34]
    Figure 112019025270336-pat00295
    Figure 112019025270336-pat00296

    [화학식 35] [화학식 36]
    Figure 112019025270336-pat00297
    Figure 112019025270336-pat00298

    [화학식 37] [화학식 38]
    Figure 112019025270336-pat00299
    Figure 112019025270336-pat00300

    [화학식 39] [화학식 40]
    Figure 112019025270336-pat00301
    Figure 112019025270336-pat00302

    [화학식 41] [화학식 42]
    Figure 112019025270336-pat00303
    Figure 112019025270336-pat00304

    [화학식 43] [화학식 44]
    Figure 112019025270336-pat00305
    Figure 112019025270336-pat00306

    [화학식 45] [화학식 46]
    Figure 112019025270336-pat00307
    Figure 112019025270336-pat00308

    [화학식 47] [화학식 48]
    Figure 112019025270336-pat00309
    Figure 112019025270336-pat00310

    [화학식 49] [화학식 50]
    Figure 112019025270336-pat00311
    Figure 112019025270336-pat00312

    [화학식 51] [화학식 52]
    Figure 112019025270336-pat00313
    Figure 112019025270336-pat00314

    [화학식 53] [화학식 54]
    Figure 112019025270336-pat00315
    Figure 112019025270336-pat00316

    [화학식 55] [화학식 56]
    Figure 112019025270336-pat00317
    Figure 112019025270336-pat00318

    [화학식 57] [화학식 58]
    Figure 112019025270336-pat00319
    Figure 112019025270336-pat00320

    [화학식 59] [화학식 60]
    Figure 112019025270336-pat00321
    Figure 112019025270336-pat00322

    [화학식 61] [화학식 62]
    Figure 112019025270336-pat00323
    Figure 112019025270336-pat00324

    [화학식 63] [화학식 64]
    Figure 112019025270336-pat00325
    Figure 112019025270336-pat00326

    [화학식 65] [화학식 66]
    Figure 112019025270336-pat00327
    Figure 112019025270336-pat00328

    [화학식 67] [화학식 68]
    Figure 112019025270336-pat00329
    Figure 112019025270336-pat00330

    [화학식 69] [화학식 70]
    Figure 112019025270336-pat00331
    Figure 112019025270336-pat00332

    [화학식 71] [화학식 72]
    Figure 112019025270336-pat00333
    Figure 112019025270336-pat00334

    [화학식 73] [화학식 74]
    Figure 112019025270336-pat00335
    Figure 112019025270336-pat00336

    [화학식 75] [화학식 76]
    Figure 112019025270336-pat00337
    Figure 112019025270336-pat00338

    [화학식 78]
    Figure 112019025270336-pat00340

    [화학식 79] [화학식 80]
    Figure 112019025270336-pat00341
    Figure 112019025270336-pat00342

    [화학식 81]
    Figure 112019025270336-pat00343

    [화학식 83] [화학식 84]
    Figure 112019025270336-pat00345
    Figure 112019025270336-pat00346

    [화학식 85] [화학식 86]
    Figure 112019025270336-pat00347
    Figure 112019025270336-pat00348

    [화학식 87] [화학식 88]
    Figure 112019025270336-pat00349
    Figure 112019025270336-pat00350

    [화학식 89] [화학식 90]
    Figure 112019025270336-pat00351
    Figure 112019025270336-pat00352

    [화학식 91] [화학식 92]
    Figure 112019025270336-pat00353
    Figure 112019025270336-pat00354

    [화학식 93] [화학식 94]
    Figure 112019025270336-pat00355
    Figure 112019025270336-pat00356

    [화학식 95] [화학식 96]
    Figure 112019025270336-pat00357
    Figure 112019025270336-pat00358

    [화학식 97] [화학식 98]
    Figure 112019025270336-pat00359
    Figure 112019025270336-pat00360

    [화학식 99] [화학식 100]
    Figure 112019025270336-pat00361
    Figure 112019025270336-pat00362

    [화학식 101] [화학식 102]
    Figure 112019025270336-pat00363
    Figure 112019025270336-pat00364

    [화학식 103] [화학식 104]
    Figure 112019025270336-pat00365
    Figure 112019025270336-pat00366

    [화학식 105] [화학식 106]
    Figure 112019025270336-pat00367
    Figure 112019025270336-pat00368

    [화학식 107] [화학식 108]
    Figure 112019025270336-pat00369
    Figure 112019025270336-pat00370

    [화학식 109] [화학식 110]
    Figure 112019025270336-pat00371
    Figure 112019025270336-pat00372

    [화학식 111] [화학식 112]
    Figure 112019025270336-pat00373
    Figure 112019025270336-pat00374

    [화학식 113] [화학식 114]
    Figure 112019025270336-pat00375
    Figure 112019025270336-pat00376

    [화학식 115] [화학식 116]
    Figure 112019025270336-pat00377
    Figure 112019025270336-pat00378

    [화학식 117] [화학식 118]
    Figure 112019025270336-pat00379
    Figure 112019025270336-pat00380

    [화학식 119] [화학식 120]
    Figure 112019025270336-pat00381
    Figure 112019025270336-pat00382

    [화학식 121] [화학식 122]
    Figure 112019025270336-pat00383
    Figure 112019025270336-pat00384

    [화학식 123] [화학식 124]
    Figure 112019025270336-pat00385
    Figure 112019025270336-pat00386

    [화학식 125] [화학식 126]
    Figure 112019025270336-pat00387
    Figure 112019025270336-pat00388

    [화학식 127] [화학식 128]
    Figure 112019025270336-pat00389
    Figure 112019025270336-pat00390

    [화학식 129] [화학식 130]
    Figure 112019025270336-pat00391
    Figure 112019025270336-pat00392

    [화학식 131] [화학식 132]
    Figure 112019025270336-pat00393
    Figure 112019025270336-pat00394

    [화학식 133] [화학식 134]
    Figure 112019025270336-pat00395
    Figure 112019025270336-pat00396

    [화학식 135] [화학식 136]
    Figure 112019025270336-pat00397
    Figure 112019025270336-pat00398

    [화학식 137] [화학식 138]
    Figure 112019025270336-pat00399
    Figure 112019025270336-pat00400

    [화학식 139] [화학식 140]
    Figure 112019025270336-pat00401
    Figure 112019025270336-pat00402

    [화학식 141] [화학식 142]
    Figure 112019025270336-pat00403
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    [화학식 149] [화학식 150]
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    [화학식 151] [화학식 152]
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    [화학식 153] [화학식 154]
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    [화학식 157] [화학식 158]
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    [화학식 159] [화학식 160]
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    [화학식 209] [화학식 210]
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  5. 애노드;
    캐소드; 및
    상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 개재되며, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 유기 발광 화합물을 포함하는 유기전계발광소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유기 발광 화합물은 상기 애노드와 상기 캐소드 사이의 발광층 중에 포함되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 애노드 및 캐소드 사이에 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로부터 선택된 하나 이상의 층은 단분자 증착방식 또는 용액공정에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 유기전계발광소자는 표시소자, 디스플레이 소자, 또는 단색 또는 백색 조명용 소자에 사용되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
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