KR102054397B1 - 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents
헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 신규한 구조의 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
Description
본 발명은 신규한 구조의 헤테로 고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 넓은 시야각, 우수한 콘트라스트, 빠른 응답 시간을 가지며, 휘도, 구동 전압 및 응답 속도 특성이 우수하여 많은 연구가 진행되고 있다.
유기 발광 소자는 일반적으로 양극과 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 유기물 층을 포함하는 구조를 가진다. 상기 유기물 층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물 층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다.
상기와 같은 유기 발광 소자에 사용되는 유기물에 대하여 새로운 재료의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
본 발명은 신규한 구조의 헤테로 고리 화합물을 제공한다.
본 발명은 또한, 신규한 구조의 헤테로 고리 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
*1 및 *2는 X1=X2 또는 X2=X1에 결합되며 *3 및 *4는 X8=X7, X7-X6, X6=X5, X7=X8, X6-X7 또는 X5=X6에 결합되거나; *1 및 *2는 X2-X3 또는 X3-X2에 결합되며 *3 및 *4는 X8=X7, X6=X5, X7=X8 또는 X5=X6에 결합되거나; 혹은 *1 및 *2는 X3=X4 또는 X4=X3에 결합되며 *3 및 *4는 X8=X7, X7-X6, X6=X5, X7=X8, X6-X7 또는 X5=X6에 결합되고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 할로겐, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 40의 알킬기, 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 탄소수 1 내지 40의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이거나; 혹은 R1 및 R2는 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 지방족 또는 방향족 고리를 형성하고,
X1 내지 X16은 각각 독립적으로 N 또는 C-R3이되, X1 내지 X8 중 *1, *2, *3 및 *4와 연결되는 X는 C이고,
Y는 O 또는 S 이고,
R3는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, -R4-NR5R6, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 40의 알킬기, 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 탄소수 1 내지 40의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이거나, 혹은 이들 중에서 선택된 어느 하나가 1개 이상의 치환기로 치환된 것이고,
L 및 R4는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 40의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 탄소수 1 내지 40의 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 혹은 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴렌기이고,
R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 40의 알킬기, 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 탄소수 1 내지 40의 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 40의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이고,
Ar은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나이고,
X17 내지 X23는 각각 독립적으로 N 또는 C-H이고,
Ar1 내지 Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이다.
또한, 본 발명은 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물 층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물 층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는, 유기 발광 소자를 제공한다.
상술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 유기물 층의 재료로서 사용될 수 있으며, 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성을 향상시킬 수 있다. 특히, 상술한 화학식 1로 표시되는 화합물은 정공주입, 정공수송, 정공주입 및 수송, 발광, 전자수송, 또는 전자주입 재료로 사용될 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(7), 전자수송층(8) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(7), 전자수송층(8) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
본 명세서에서, 
는 다른 치환기에 연결되는 결합을 의미하고, 단일결합은 L로 표시되는 부분에 별도의 원자가 존재하지 않은 경우를 의미한다. 예컨대, 화학식 1에서 L이 단일 결합이면 중심 구조의 N에 Ar이 직접 연결될 수 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 Ra로 치환 또는 비치환된 것을 의미할 수 있고, Ra는 중수소, 할로겐, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 탄소수 1 내지 40의 알킬기, 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 탄소수 1 내지 40의 헤테로알킬기, 혹은 탄소수 2 내지 40의 알케닐기일 수 있다.
본 명세서에서 할로겐은 불소, 염소, 브롬 또는 요오드일 수 있다.
본 명세서에서 탄소수 1 내지 40의 알킬기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬기일 수 있다. 구체적으로, 탄소수 1 내지 40의 알킬기는 탄소수 1 내지 40의 직쇄 알킬기; 탄소수 1 내지 20의 직쇄 알킬기; 탄소수 1 내지 10의 직쇄 알킬기; 탄소수 3 내지 40의 분지쇄 또는 고리형 알킬기; 탄소수 3 내지 20의 분지쇄 또는 고리형 알킬기; 또는 탄소수 3 내지 10의 분지쇄 또는 고리형 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로, 탄소수 1 내지 40의 알킬기는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, iso-부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, iso-펜틸기, neo-펜틸기 또는 사이클로헥실기 등일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
*
본 명세서에서 탄소수 1 내지 40의 헤테로알킬기는 알킬기의 1개 이상의 탄소가 각각 독립적으로 O, N, Si 또는 S로 치환된 것일 수 있다. 예컨대, 직쇄 알킬기의 예로 n-부틸기의 1번 탄소가 O로 치환된 헤테로알킬기는 n-프로폭시기이고, N으로 치환된 헤테로알킬기는 n-프로필아미노기이며, Si로 치환된 헤테로알킬기는 n-프로필실릴기이고, S로 치환된 헤테로알킬기는 n-프로필티오기이다. 그리고, 분지쇄 알킬기의 예로 neo-펜틸기의 1번 탄소가 O로 치환된 헤테로알킬기는 t-부톡시기이고, N으로 치환된 헤테로알킬기는 t-부틸아미노기이며, Si로 치환된 헤테로알킬기는 t-부틸실릴기이고, S로 치환된 헤테로알킬기는 t-부틸티오기이다. 또한, 고리형 알킬기의 예로 사이클로헥실기의 2번 탄소가 O로 치환된 헤테로알킬기는 2-테트라히드로피라닐(2-tetrahydropyranyl)기이고, N으로 치환된 헤테로알킬기는 2-피페리디닐기이며, Si로 치환된 헤테로알킬기는 1-실라-사이클로헥실(1-sila-cyclohexyl)기이고, S로 치환된 헤테로알킬기는 2-테트라히드로티오피라닐(2-tetrahydrothiopyranyl)기이다. 구체적으로, 탄소수 1 내지 40의 헤테로알킬기는 탄소수 1 내지 40의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 히드록시알킬기; 탄소수 1 내지 40의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알콕시기; 탄소수 2 내지 40의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알콕시알킬기; 탄소수 1 내지 40의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 아미노알킬기; 탄소수 1 내지 40의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬아미노기; 탄소수 1 내지 40의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬아미노알킬기; 탄소수 1 내지 40의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 실릴알킬(옥시)기; 탄소수 1 내지 40의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬(옥시)실릴기; 탄소수 1 내지 40의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬(옥시)실릴알킬(옥시)기; 탄소수 1 내지 40의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 머캅토알킬기; 탄소수 1 내지 40의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬티오기; 혹은 탄소수 2 내지 40의 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알킬티오알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로, 탄소수 1 내지 40의 헤테로알킬기는 히드록시메틸기, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, iso-프로폭시기, t-부톡시기, 사이클로헥톡시기, 메톡시메틸기, iso-프로폭시메틸기, 사이클로헥톡시메틸기, 2-테트라히드로피라닐(2-tetrahydropyranyl)기, 아미노메틸기, 메틸아미노기, n-프로필아미노기, t-부틸아미노기, 메틸아미노프로필기, 2-피페리디닐기, n-프로필실릴기, 트리메틸실릴기, 디메틸메톡시실릴기, t-부틸실릴기, 1-실라-사이클로헥실(1-sila-cyclohexyl)기, n-프로필티오기, t-부틸티오기 또는 2-테트라히드로티오피라닐(2-tetrahydrothiopyranyl)기 등을 들 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 탄소수 2 내지 40의 알케닐기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형 알케닐기일 수 있다. 구체적으로, 탄소수 2 내지 40의 알케닐기는 탄소수 2 내지 40의 직쇄 알케닐기; 탄소수 2 내지 20의 직쇄 알케닐기; 탄소수 2 내지 10의 직쇄 알케닐기; 탄소수 3 내지 40의 분지쇄 알케닐기; 탄소수 3 내지 20의 분지쇄 알케닐기; 탄소수 3 내지 10의 분지쇄 알케닐기; 탄소수 5 내지 40의 고리형 알케닐기; 탄소수 5 내지 20의 고리형 알케닐기; 또는 탄소수 5 내지 10의 고리형 알케닐기일 수 있다. 보다 구체적으로, 탄소수 2 내지 40의 알케닐기는 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 펜테닐기 또는 사이클로헥세닐기 등일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 탄소수 6 내지 60의 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 구체적으로, 탄소수 6 내지 60의 아릴기는 탄소수 6 내지 30의 단환식 또는 다환식 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 20의 단환식 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 보다 구체적으로, 탄소수 6 내지 60의 아릴기는 단환식 아릴기로서 페닐기, 바이페닐기 또는 터페닐기 등일 수 있고, 다환식 아릴기로서 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기 또는 플루오레닐기 등일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다. 상기 플루오레닐기가 치환되는 경우, 
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기는 아릴기의 1개 이상의 탄소가 각각 독립적으로 O, N, Si 또는 S로 치환된 것일 수 있다. 예컨대, 플루오레닐기의 9번 탄소가 O로 치환된 헤테로아릴기는 디벤조퓨라닐기이고, N으로 치환된 헤테로아릴기는 카바졸리기이며, Si로 치환된 헤테로아릴기는 9-실라-플로오레닐기이고, S로 치환된 헤테로아릴기는 디벤조티오페닐기이다. 구체적으로, 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기; 또는 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기일 수 있다. 보다 구체적으로, 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기는 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, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 알킬렌기, 헤테로알킬렌기, 알케닐렌기, 아릴렌기 및 헤테로아릴렌기는 각각 상술한 알킬기, 헤테로알킬기, 알케닐기, 아릴기 및 헤테로아릴기의 어느 하나의 수소 라디칼이 제거된 2가의 유기기를 의미한다.
*본 명세서에서 2개의 치환기가 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 60의 지방족 또는 방향족 고리를 형성한다는 것은 서로 인접하는 2개의 치환기가 서로 연결되어 탄소수 5 내지 60의 상술한 고리형 알킬기 또는 아릴기를 형성하며, 상기 고리형 알킬기 또는 아릴기는 임의의 치환기에 의하여 치환될 수 있음을 의미하는 것이다. 예를 들어, 화학식 1의 R1 및 R2은 하기 구조와 같이 서로 연결되어 비치환된 지방족 고리(사이클로헥실기)를 형성할 수 있다.
상기 화학식 1에서 *1 및 *2는 X1=X2 또는 X2=X1에 결합되며 *3 및 *4는 X8=X7, X7-X6, X6=X5, X7=X8, X6-X7 또는 X5=X6에 결합되거나; *1 및 *2는 X2-X3 또는 X3-X2에 결합되며 *3 및 *4는 X8=X7, X6=X5, X7=X8 또는 X5=X6에 결합되거나; 혹은 *1 및 *2는 X3=X4 또는 X4=X3에 결합되며 *3 및 *4는 X8=X7, X7-X6, X6=X5, X7=X8, X6-X7 또는 X5=X6에 결합된다. 즉, 상기 화학식 1에서 *1 및 *2가 X2-X3 또는 X3-X2에 결합되며 *3 및 *4가 X7-X6 또는 X6-X7에 결합된 구조는 제외된다.
보다 구체적으로 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 14로 표시되는 화합물로 구성되는 군에서 선택되는 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
[화학식 12]
[화학식 13]
[화학식 14]
상기 화학식 2 내지 14에서, R1, R2, X1 내지 X16, L, Y 및 Ar은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
구체적으로, 상기 화학식 1 내지 14에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 할로겐, 시아노기, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 탄소수 1 내지 12의 헤테로알킬기, 혹은 탄소수 6 내지 18의 아릴기이거나; 혹은 R1 및 R2는 서로 연결되어 탄소수 5 내지 20의 지방족 고리 또는 방향족 고리를 형성할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 화학식 1 내지 11에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 F, Cl, 시아노기, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기, t-부틸기, 메톡시기, 에톡시기, 트리메틸실릴기, 또는 페닐기이거나; 혹은 R1 및 R2는 서로 연결되어 사이클로펜탄, 사이클로헥산 또는 플루오렌을 형성할 수 있다.
상기 화학식 1 내지 14에서 Ar은 하기로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 화학식 1 내지 14에서 L은 단일 결합 혹은 하기로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 화학식 1 내지 14에서 X1 내지 X16은 C-R3일 수 있다. 이때, R3는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, -R4-NR5R6, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴기이거나 혹은 이들 중에서 선택된 어느 하나가 1개 이상의 치환기로 치환된 것일 수 있다. 단, 상기 화학식 1에 정의되어 있듯이, X1 내지 X8 중 *1, *2, *3 및 *4와 연결되는 X는 C이다.
구체적으로, R3는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐 혹은 하기로 구성되는 군에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 1 내지 14로 표시되는 화합물은, 하기 화합물로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 예를 들면, 하기 화학식 A로 표시되는 화합물에 칼륨 카보네이트(K2CO3)등의 염기, 팔라듐 아세테이트(Pd(OAc)2) 등이 촉매 및 피발산(pivalic acid)의 산을 투입하고, 이를 산소 분위기 하에 약 140 ± 50 ℃로 가열하여 약 144 ± 50 시간 동안 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
[화학식 A]
상기 화학식 A에서 R1, R2, X1 내지 X16, L, Y 및 Ar은 상기 화학식 1의 정의와 동일하다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조 방법은 후술할 합성예에서 보다 구체화될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다. 일례로, 본 발명은 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물 층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물 층 중 1층 이상은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는, 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 유기 발광 소자의 유기물 층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물 층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물 층으로서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기물 층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물 층은 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공 주입과 수송을 동시에 하는 층을 포함할 수 있고, 상기 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공 주입과 수송을 동시에 하는 층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물 층은 발광층을 포함할 수 있고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물 층은 전자수송층, 또는 전자주입층을 포함할 수 있고, 상기 전자수송층, 또는 전자주입층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전자수송층, 전자주입층, 또는 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기물 층은 발광층 및 전자수송층을 포함하고, 상기 전자수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
특히, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 발광층에 포함되어 우수한 효율의 유기 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물 층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물 층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 예시되어 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 발광층에 포함될 수 있다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(7), 전자수송층(8) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는, 상기 유기물 층 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다. 또한, 상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물 층을 포함하는 경우, 상기 유기물 층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물 층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시켜 제조할 수 있다. 이때, 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 유기물 층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시켜 제조할 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물 층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물 층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물 층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 제조할 수 있다(WO 2003/012890). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
일례로, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이거나, 또는 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물 층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 상기 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 유기물 층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 상기 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 정공 주입 물질로는 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 유기물 층의 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 한정되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송 받아 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 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다.
특히, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 호스트 재료로 사용되어 우수한 효율을 나타내는 유기 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 상기 호스트 재료는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 다른 재료를 추가로 포함할 수 있다. 통상 호스트 재료에는 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 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도펀트 재료로는 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자 수송 물질로는 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 Al 착물; 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 전자 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공주입층에의 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 질소 함유 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.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
합성예 1: 헤테로 고리 화합물의 합성
화합물 1a (12.0 g, 3.20 mmol)에 K2CO3 (0.44 g, 3.20 mmol), Pd(OAc)2 (0.36 g, 1.60 mmol), pivalic acid (70 mL)를 투입하였다. 이렇게 얻어진 반응 혼합물을 산소 분위기 하에 140 에서 144 시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 얻어진 생성물을 감압 증류하였다. 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 1b (5.1 g, 43%)를 얻었다(MS: [M+H]+= 374).
화합물 1b (6.0 g, 16.1 mmol), 화합물 1c (6.1 g, 17.7 mmol), 소듐 부톡사이드 (t-BuONa, 2.3 g, 23.7 mmol) 및 비스(트리-tert-부틸포스핀)팔라듐 (Pd(t-Bu3P)2, 93 mg, 0.18 mmol)를 자일렌(xylene, 100 mL)에 녹인 후 20 시간 동안 환류(reflux)하였다. 반응 종류 후, 얻어진 생성물을 상온으로 냉각한 후 감압 증류하였다. 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 1d (5.1 g, 47%)를 얻었다(MS: [M+H]+= 681).
합성예 2: 헤테로 고리 화합물의 합성
화합물 1b (8.0 g, 21.4 mmol), 화합물 2c (9.9 g, 23.6 mmol), t-BuONa (3.1 g, 32.2 mmol) 및 Pd(t-Bu3P)2 (93 mg, 0.18 mmol)를 자일렌 (100 mL)에 녹인 후 20 시간 동안 환류하였다. 반응 종류 후, 얻어진 생성물을 상온으로 냉각한 후 감압 증류하였다. 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 2d (5.5g, 34%)를 얻었다(MS: [M+H]+= 757).
합성예 3: 헤테로 고리 화합물의 합성
화합물 1b (8.0 g, 21.4 mmol), 화합물 3c (9.9 g, 23.6 mmol), t-BuONa (3.1 g, 32.2 mmol) 및 Pd(t-Bu3P)2 (93 mg, 0.18 mmol)를 자일렌 (100 mL)에 녹인 후 20 시간 동안 환류하였다. 반응 종료 후, 얻어진 생성물을 상온으로 냉각한 후 감압 증류하였다. 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 3d (5.7 g, 35%)를 얻었다(MS: [M+H]+= 757).
합성예 4: 헤테로 고리 화합물의 합성
화합물 4a (30.4 g, 80.9 mmol)에 K2CO3 (1.2 g, 4.1 mmol), Pd(OAc)2 (9.1 g, 40.5 mmol), pivalic acid (500 mL)를 투입하였다. 이렇게 얻어진 반응 혼합물을 산소 분위기 하에 140 에서 144 시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 얻어진 생성물을 감압 증류하였다. 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 4b (10.9 g, 36%)를 얻었다(MS: [M+H]+= 374).
화합물 4b (10.0 g, 26.8 mmol), 화합물 1c (10.1 g, 29.5 mmol), t-BuONa (3.9 g, 40.2 mmol) 및 Pd(t-Bu3P)2 (93 mg, 0.18 mmol)를 자일렌(100 mL)자에 녹인 후 20 시간 동안 환류하였다. 반응 종류 후, 얻어진 생성물을 상온으로 냉각한 후 감압 증류하였다. 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 4d (4.7 g, 26%)를 얻었다(MS: [M+H]+= 681).
합성예 5: 헤테로 고리 화합물의 합성
화합물 5a (50 g, 133 mmol)에 K2CO3 (1.8 g, 13.3 mmol), Pd(OAc)2 (15.0 g, 66.6 mmol), pivalic acid (500 mL)를 투입하였다. 이렇게 얻어진 반응 혼합물을 산소 분위기 하에 140 에서 144 시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 얻어진 생성물을 감압 증류하였다. 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 5b (7.5 g, 15%)를 얻었다(MS: [M+H]+= 374).
화합물 5b (7.5 g, 20.1 mmol), 화합물 1c (6.9 g, 20.1 mmol), t-BuONa (2.5 g, 26.1 mmol) 및 Pd(t-Bu3P)2 (93 mg, 0.18 mmol)를 자일렌(100 mL)에 녹인 후 20 시간 동안 환류하였다. 반응 종류 후, 얻어진 생성물을 상온으로 냉각한 후 감압 증류하였다. 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 5d (2.5 g, 18%)를 얻었다(MS: [M+H]+= 681).
합성예 6: 헤테로 고리 화합물의 합성
화합물 6a (45 g, 126 mmol)에 K2CO3 (1.7 g, 12.6 mmol), Pd(OAc)2 (14.3 g, 63.3 mmol), pivalic acid (500 mL)를 투입하였다. 이렇게 얻어진 반응 혼합물을 산소 분위기 하에 140 에서 144 시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 얻어진 생성물을 감압 증류하였다. 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 6b (5.4 g, 12%)를 얻었다(MS: [M+H]+= 374).
화합물 6b (2.7 g, 7.2 mmol), 화합물 1c (2.5 g, 7.2 mmol), t-BuONa (1.0 g, 10.9 mmol) 및 Pd(t-Bu3P)2 (74 mg, 0.14 mmol)를 자일렌(30 mL)에 녹인 후 20 시간 동안 환류하였다. 반응 종류 후, 얻어진 생성물을 상온으로 냉각한 후 감압 증류하였다. 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 6d (1.1 g, 23%)를 얻었다(MS: [M+H]+= 681).
합성예 7: 헤테로 고리 화합물의 합성
화합물 6b (2.7 g, 7.2 mmol), 화합물 7c (3.0 g, 7.2 mmol), t-BuONa (1.0 g, 10.9 mmol) 및 Pd(t-Bu3P)2 (74 mg, 0.14 mmol)를 자일렌(30 mL)에 녹인 후 20 시간 동안 환류하였다. 반응 종류 후, 얻어진 생성물을 상온으로 냉각한 후 감압 증류하였다. 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 7d (1.4 g, 26%)를 얻었다(MS: [M+H]+= 757).
합성예 8: 헤테로 고리 화합물의 합성
화합물 8a (53 g, 135 mmol)에 K2CO3 (1.8 g, 13.6 mmol), Pd(OAc)2 (15.3 g, 67.7 mmol), pivalic acid (500 mL)를 투입하였다. 이렇게 얻어진 반응 혼합물을 산소 분위기 하에 140 에서 144 시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 얻어진 생성물을 감압 증류하였다. 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 8d (7.4 g, 14%)를 얻었다(MS: [M+H]+= 390).
화합물 8d (7.4 g, 19.0 mmol), 화합물 1c (6.5 g, 19.0 mmol), t-BuONa (2.7 g, 28.5 mmol) 및 Pd(t-Bu3P)2 (194 mg, 0.38 mmol)를 자일렌(100 mL)에 녹인 후 20 시간 동안 환류하였다. 반응 종류 후, 얻어진 생성물을 상온으로 냉각한 후 감압 증류하였다. 생성물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 8d (2.6 g, 20%)를 얻었다(MS: [M+H]+= 697).
실시예 1: 유기 발광 소자의 제조
ITO (indium tin oxide)가 500 Å의 두께로 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀리포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)를 이용하여 2 차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30 분간 세척한 후 증류수로 2 회 반복하여 초음파 세척을 10 분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5 분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 구조의 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(hexanitrile hexaazatriphenylene; HAT)를 500 Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다.
HAT NPB
상기 정공 주입층 위에 상기 구조의 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB) (250 Å), 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(HAT) (50 Å) 및 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노] 비페닐(NPB) (400 Å)을 순차적으로 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 정공 수송층 위에 막 두께 300 Å으로 상기 합성예 1에서 제조한 화학식 1d의 화합물과 하기 구조의 도펀트 화합물 GD를 10:1의 중량비로 진공 증착하여 발광층을 형성하였다.
GD ET-A LiQ
상기 발광층 위에 전자 수송층 물질로서 상기에 나타낸 ET-A와 LiQ (Lithium Quinalate)를 1:1의 중량비로 진공 증착하여 300 Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다.
상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 15 Å 두께로 리튬 플루라이드(LiF)와 1,000 Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착 속도는 0.4 내지 0.7 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬 플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 X 10-7 내지 5 X 10-8 torr를 유지하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 2: 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 화학식 1d의 화합물 대신, 상기 합성예 2에서 제조한 화학식 2d의 화합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 3: 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 화학식 1d의 화합물 대신, 상기 합성예 3에서 제조한 화학식 3d의 화합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 4: 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 화학식 1d의 화합물 대신, 상기 합성예 4에서 제조한 화학식 4d의 화합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 5: 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 화학식 1d의 화합물 대신, 상기 합성예 5에서 제조한 화학식 5d의 화합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 6: 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 화학식 1d의 화합물 대신, 상기 합성예 6에서 제조한 화학식 6d의 화합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 7: 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 화학식 1d의 화합물 대신, 상기 합성예 7에서 제조한 화학식 7d의 화합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 8: 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 화학식 1d의 화합물 대신, 상기 합성예 8에서 제조한 화학식 8d의 화합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 1: 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 화학식 1d의 화합물 대신, 하기 화학식 GH-A의 화합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
GH-A
비교예 2: 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 화학식 1d의 화합물 대신, 하기 화학식 P1의 화합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 3: 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 화학식 1d의 화합물 대신, 하기 화학식 P2의 화합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예
4: 유기 발광 소자의 제조
상기 실시예 1에서 화학식 1d의 화합물 대신, 하기 화학식 P3의 화합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
시험예: 유기 발광 소자의 성능 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제작된 유기 발광 소자에 전류(10 mA/cm2)를 인가하였을 때 전압 및 효율을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
| 헤테로 고리 화합물 | 전압 [단위: V] | 효율 [단위: cd/A] | |
| 실시예 1 | 화학식 1d | 3.20 | 46.77 |
| 실시예 2 | 화학식 2d | 3.10 | 45.13 |
| 실시예 3 | 화학식 3d | 3.24 | 44.26 |
| 실시예 4 | 화학식 4d | 3.07 | 47.58 |
| 실시예 5 | 화학식 5d | 3.17 | 49.35 |
| 실시예 6 | 화학식 6d | 3.23 | 48.11 |
| 실시예 7 | 화학식 7d | 3.05 | 46.22 |
| 실시예 8 | 화학식 8d | 3.11 | 46.89 |
| 비교예 1 | 화학식 GH-A | 6.12 | 15.26 |
| 비교예 2 | 화학식 P1 | 4.51 | 30.63 |
| 비교예 3 | 화학식 P2 | 4.63 | 31.44 |
| 비교예 4 | 화학식 P3 | 4.23 | 37.27 |
상기 표 1의 결과로부터, 발명의 일 구현예에 따른 신규한 구조의 헤테로 고리 화합물은 유기 발광 소자를 비롯한 유기 전자 소자의 발광층의 재료로서 사용될 수 있고, 이를 이용한 유기 발광 소자를 비롯한 유기 전자 소자는 우수한 효율, 구동전압, 안정성 등을 나타내는 것이 확인된다. 특히, 발명의 일 구현예에 따른 신규한 구조의 헤테로 고리 화합물을 유기 전자 소자 등에 적용하면 구동전압을 하강시키고, 효율 상승을 유도하여 소비전력을 개선시킬 수 있다.
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공주입층
6: 정공수송층
7: 발광층
8: 전자수송층
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공주입층
6: 정공수송층
7: 발광층
8: 전자수송층
Claims (11)
- 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
*1 및 *2는 X1=X2 또는 X2=X1에 결합되며 *3 및 *4는 X8=X7, X7-X6, X6=X5, X7=X8, X6-X7 또는 X5=X6에 결합되거나; *1 및 *2는 X2-X3 또는 X3-X2에 결합되며 *3 및 *4는 X8=X7, X6=X5, X7=X8 또는 X5=X6에 결합되거나; 혹은 *1 및 *2는 X3=X4 또는 X4=X3에 결합되며 *3 및 *4는 X8=X7, X7-X6, X6=X5, X7=X8, X6-X7 또는 X5=X6에 결합되고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 F, Cl, 시아노기, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기, t-부틸기, 메톡시기, 에톡시기, 트리메틸실릴기, 또는 페닐기이거나; 혹은 R1 및 R2는 서로 연결되어 사이클로펜탄, 사이클로헥산 또는 플루오렌을 형성하고,
X1 내지 X16은 각각 독립적으로 C-R3이되, X1 내지 X8 중 *1, *2, *3 및 *4와 연결되는 X는 C이고,
Y는 O이고,
R3는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐 혹은 하기로 구성되는 군에서 선택되고,
L은 페닐렌 또는 비페닐렌이고,
Ar은 하기로 구성되는 군으로부터 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나임:
.
- 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2 내지 14로 표시되는 화합물로 구성되는 군으로부터 선택되는, 화합물:
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
[화학식 10]
[화학식 11]
[화학식 12]
[화학식 13]
[화학식 14]
상기 화학식 2 내지 14에서, R1, R2, X1 내지 X16, L, Y 및 Ar은 상기 화학식 1의 정의와 동일하다.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 화합물은 하기 화합물로 구성되는 군으로부터 선택되는, 화합물:
.
- 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물 층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물 층 중 1층 이상은 제 1 항의 화합물을 포함하는 것인, 유기 발광 소자.
- 제 10 항에 있어서, 상기 화합물을 포함하는 유기물 층은 발광층인, 유기 발광 소자.
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-
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