KR102083707B1 - 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자를 제공한다.

Description

화합물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자{COMPOUND AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE USING THE SANE}
본 명세서는 신규한 화합물 및 이를 이용한 유기전계발광소자에 관한 것이다.
전계 발광 소자는 자체 발광형 표시 소자의 일종으로서, 시야각이 넓고, 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다.
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.
한국 공개특허공보 2000-0051826
본 명세서는 화합물 및 이를 이용한 유기전계발광소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시 상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112016013563414-pat00001
화학식 1에 있어서,
R1 내지 R7은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 N, O, S 중 하나 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소; 카보닐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀 옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 N, O, S 중 하나이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기 중에서 선택된 치환기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 6원 고리로 이루어진 아릴기이다.
또한, 본 명세서는 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전자 소자에 있어서, 상기 유기물층 중 1층 이상이 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것인 유기전계발광소자를 제공한다.
본 명세서에 따른 화합물은 유기전계발광소자의 유기물층 재료로서 사용될 수 있다. 상기 화합물은 유기전계발광소자에서 정공주입재료, 정공수송재료, 발광재료, 전자수송재료, 전자주입재료 등의 역할을 할 수 있다. 일 실시상태에 따른 화합물은 유기전계발광 소자의 발광 호스트 재료, 예컨대 인광 호스트 재료로 사용될 수도 있다. 또 하나의 실시상태에 따른 화합물은 유기전계발광소자의 전자수송층 재료로 사용될 수도 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기전계발광소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(3), 전자수송층(7) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기전계발광소자의 예를 도시한 것이다.
이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 명세서에서
Figure 112016013563414-pat00002
는 다른 치환기에 연결되는 부위를 의미한다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 시클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 또는 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 비페닐기일 수 있다. 즉, 비페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에서 카보닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112016013563414-pat00003
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112016013563414-pat00004
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112016013563414-pat00005
본 명세서에 있어서, 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
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, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸헥실, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 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, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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, 아민기는 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
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, 안트라센기, 페난쓰렌기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure 112016013563414-pat00006
,
Figure 112016013563414-pat00007
,
Figure 112016013563414-pat00008
, 및
Figure 112016013563414-pat00009
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종 원소로 O, N 및 S 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, 아릴옥시기, 아릴티옥시기, 아릴술폭시기, 아릴포스핀기, 아르알킬기, 아랄킬아민기, 아르알케닐기, 알킬아릴기, 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다.
본 명세서에 있어서, 알킬티옥시기, 알킬술폭시기, 아르알킬기, 아랄킬아민기, 알킬아릴기, 알킬아민기 중 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴아민기 중 헤테로아릴기는 전술한 헤테로고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R2은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R3은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R4은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R5은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R6은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R7은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R7은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소; 카보닐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀 옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 N, O, S 중 하나 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기 중에서 선택된 치환기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 6원고리로 이루어진 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소; 카보닐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀 옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 N, O, S 중 하나 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기 중에서 선택된 치환기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 6원고리로 이루어진 아릴기이고, 6원 고리로 이루어진 아릴기는 페닐기; 바이페닐기; 터페닐기; 쿼터페닐기; 나프틸기; 안트센기; 페난쓰렌기; 파이레닐기; 페릴레닐기; 크라이세닐기; 또는 트리페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소; 카보닐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀 옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 N, O, S 중 하나 이상을 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기 중에서 선택된 치환기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 6원고리로 이루어진 아릴기는 페닐기; 바이페닐기; 터페닐기; 쿼터페닐기; 나프틸기; 페난쓰렌기; 또는 트리페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소; 시아노기; 실릴기; 알킬기; 아릴기; 및 N, O, S 중 하나 이상을 포함하는 헤테로고리기 중에서 선택된 치환기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 6원고리로 이루어진 아릴기이고, 6원 고리로 이루어진 아릴기는 페닐기; 바이페닐기; 터페닐기; 쿼터페닐기; 나프틸기; 페난쓰렌기; 또는 트리페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소; 시아노기; -Si(CH3)3; -C(CH3)3; 페닐기; 나프틸기; 페난쓰렌기; 카바졸기 및 벤조카바졸기 중에서 선택된 치환기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 6원 고리로 이루어진 아릴기이고, 6원 고리로 이루어진 아릴기는 페닐기; 바이페닐기; 터페닐기; 쿼터페닐기; 나프틸기; 페난쓰렌기; 또는 트리페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 페닐기; 바이페닐기; 터페닐기; 쿼터페닐기; 카바졸기로 치환된 페닐기; 벤조카바졸기로 치환된 페닐기; 메틸기로 치환된 페닐기; 나프틸기로 치환된 페닐기; 트리페닐렌기으로 치환된 페닐기; 페난쓰렌기로 치환된 페닐기; -Si(CH3)3로 치환된 페닐기; 시아노기로 치환된 페닐기; -C(CH3)3로 치환된 페닐기; 나프틸기; 나프틸기로 치환된 바이페닐기; 페난쓰렌기로 치환된 바이페닐기; 또는 페닐기로 치환된 나프틸기로 치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 하기 구조식 중에서 선택된다.
Figure 112016013563414-pat00010
Figure 112016013563414-pat00011
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 구조식들 중에서 선택된다.
Figure 112016013563414-pat00012
Figure 112016013563414-pat00013
본 출원의 일 실시상태에 따른 화합물은 후술하는 제조방법으로 제조될 수 있다.
Figure 112016013563414-pat00014
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 다양한 치환체를 도입함으로써 유기 전계 발광 소자에서 사용되는 유기물층으로 사용되기에 적합한 특성을 가질 수 있다.
본 명세서의 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 화학식 1의 화합물을 포함하는 것인 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 유기전계발광소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기전계발광소자는 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기전계발광소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층 또는 정공 주입과 수송을 동시에 하는 층을 포함하고, 상기 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공 주입과 수송을 동시에 하는 층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자저지층을 포함하고, 상기 전자저지층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자수송층 또는 전자주입층을 포함하고, 상기 전자수송층 또는 전자주입층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전자수송층, 전자주입층 또는 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층 및 전자수송층을 포함하고, 상기 전자수송층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 2층 이상의 전자수송층을 포함하고, 상기 전자수송층 중 1층 또는 2층 이상은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기전계발광소자는 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기전계발광소자는 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기전계발광소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기전계발광소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기전계발광소자일 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 전자 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 전자 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 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 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 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 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.
본 출원의 일 실시상태에 있어서, 상기 화합물은 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
본 출원에 따른 화합물은 유기인광소자, 유기태양전지, 유기감광체, 유기트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기 발광 소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 출원의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 출원의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
< 제조예 1> 화합물 1 의 합성
[화합물 A] [화합물 1]
Figure 112016013563414-pat00015
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 1-브로모벤조퓨란 (10.0g, 40.65mmol), 디([1,1'-비페닐]-4-일)아민 (14.35g, 44.72mmol)을 자일렌(Xylene) 240ml에 완전히 녹인 후 소듐 터-부톡사이드(sodium tert-butoxide) (5.08g, 52.85mol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀)팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.21g, 0.41mmol)을 넣은 후 3 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후 에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:15 으로 컬럼하여 상기 화합물 1 (12.84g, 수율: 65%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 488
< 제조예 2> 화합물 2 의 합성
[화합물 A] [화합물 2]
Figure 112016013563414-pat00016
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 1-브로모벤조퓨란 (10.0g, 40.65mmol), 디([1,1'-비페닐]-4-일)아민(di([1,1'-biphenyl]-4-yl)amine) (14.35g, 44.72mmol)을 자일렌(Xylene) 200ml에 완전히 녹인 후 소듐 터-부톡사이드(sodium tert-butoxide) (5.08g, 52.85mol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀)팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.21g, 0.41mmol)을 넣은 후 5 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:25 으로 컬럼하여 상기 화합물 2 (10.47g, 수율: 53%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 488
< 제조예 3> 화합물 3 의 합성
[화합물 A] [화합물 3]
Figure 112016013563414-pat00017
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 1-브로모벤조퓨란 (10.0g, 40.65mmol), N-([1,1'-비페닐]-4-일)-[1,1':3',1''-터페닐]-4'-아민(N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-[1,1':3',1''-terphenyl]-4'-amine) (17.75g, 44.72mmol)을 자일렌(Xylene) 260ml에 완전히 녹인 후 소듐 터-부톡사이드(sodium tert-butoxide)(5.08g, 52.85mol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀)팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.21g, 0.41mmol)을 넣은 후 7 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후 에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 200ml으로 재결정하여 상기 화합물 3 (16.17g, 수율: 71%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 564
< 제조예 4> 화합물 4 의 합성
[화합물 A] [화합물 4]
Figure 112016013563414-pat00018
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 1-브로모벤조퓨란 (10.0g, 40.65mmol), N-([1,1'-비페닐]-4-일)-[1,1':4',1''-터페닐]-4-아민 (N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-[1,1':4',1''-terphenyl]-4-amine) (17.75g, 44.72mmol)을 자일렌(Xylene) 300ml에 완전히 녹인 후 소듐 터-부톡사이드(sodium tert-butoxide) (5.08g, 52.85mol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀)팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.21g, 0.41mmol)을 넣은 후 6 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후 에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 250ml으로 재결정하여 상기 화합물 4 (18.89g, 수율: 82%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 564
< 제조예 5> 화합물 5 의 합성
[화합물 A] [화합물 5]
Figure 112016013563414-pat00019
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 1-브로모벤조퓨란 (10.0g, 40.65mmol), N-(4-(트리페닐렌-2-일)페닐)-[1,1'-비페닐]-4-아민 (N-(4-(triphenylen-2-yl)phenyl)-[1,1'-biphenyl]-4-amine) (17.75g, 44.72mmol) 을 자일렌(Xylene) 320ml에 완전히 녹인 후 소듐 터-부톡사이드(sodium tert-butoxide) (5.08g, 52.85mol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀)팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.21g, 0.41mmol)을 넣은 후 3 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후 에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란 180ml으로 재결정하여 상기 화합물 5 (17.75g, 수율: 68%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 638
< 제조예 6> 화합물 6 의 합성
[화합물 A] [화합물 6]
Figure 112016013563414-pat00020
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 1-브로모벤조퓨란 (10.0g, 40.65mmol), 디([1,1'-비페닐]-4-일)아민(di([1,1'-biphenyl]-4-yl)amine) (18.38g, 44.72mmol)을 자일렌(Xylene) 310ml에 완전히 녹인 후 소듐 터-부톡사이드 (sodium tert-butoxide) (5.08g, 52.85mol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀)팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.21g, 0.41mmol)을 넣은 후 3 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후 에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:15 으로 컬럼하여 상기 화합물 6 (12.84g, 수율: 65%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 577
< 제조예 7> 화합물 7 의 합성
[화합물 A] [화합물 7]
Figure 112016013563414-pat00021
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 1-브로모벤조퓨란 (10.0g, 40.65mmol), N-페닐-[1,1':4',1'':4'',1'''-쿼터페닐]-4-아민 (N-phenyl-[1,1':4',1'':4'',1'''-quaterphenyl]-4-amine)(17.75g, 44.72mmol)을 자일렌(Xylene) 330ml에 완전히 녹인 후 소듐 터-부톡사이드(sodium tert-butoxide) (5.08g, 52.85mol)을 첨가하고, 비스(트리-터-부틸포스핀)팔라듐(0) (Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0)) (0.21g, 0.41mmol)을 넣은 후 6 시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후 에 자일렌(Xylene)을 감압농축 시키고 에틸아세테이트 250ml으로 재결정하여 상기 화합물 7 (18.89g, 수율: 82%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 564
<실험예 1-1>
ITO(indium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(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 5 분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 화학식의 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌 (hexaazatriphenylene; HAT)를 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다.
[HAT]
Figure 112016013563414-pat00022
상기 정공 주입층 위에 정공을 수송하는 물질인 하기 화합물 N-([1,1'-비페닐]-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민 (N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine) (300Å)를 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
[N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine]
Figure 112016013563414-pat00023
이어서, 상기 정공 수송층 위에 막 두께 100Å으로 하기 화합물 1를 진공 증착하여 전자 저지층을 형성하였다.
[화합물 1]
Figure 112016013563414-pat00024
이어서, 상기 전자 저지층 위에 막 두께 300Å으로 아래와 같은 BH와 BD를 25:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다.
[BH] [BD]
Figure 112016013563414-pat00025
Figure 112016013563414-pat00026
[ET1] [LiQ]
Figure 112016013563414-pat00027
Figure 112016013563414-pat00028
상기 발광층 위에 상기 화합물 ET1과 상기 화합물 LiQ(Lithium Quinolate)를 1:1의 중량비로 진공증착하여 300Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12Å두께로 리튬플로라이드(LiF)와 2,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4~ 0.7Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플로라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 2Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 ⅹ10-7 ~5 ⅹ10-6 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-2>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 2 를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-3>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 3 을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-4>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 4 를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-5>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 5 를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-6>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 6 을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<실험예 1-7>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 7 을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
<비교예 1>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 EB 1을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[EB 1]
Figure 112016013563414-pat00029
<비교예 2>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 EB 2를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[EB 2]
Figure 112016013563414-pat00030
<비교예 3>
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 EB 3를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[EB 3]
Figure 112016013563414-pat00031
실험예 1-1 내지 1-7, 비교예 1 내지 3 에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때 전압, 효율, 색좌표 및 수명을 측정하고 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다. T95은 휘도가 초기휘도(5000nit)에서 95%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
화합물
(전자저지층)		 전압
(V
@10mA/cm2)		 효율
(cd/A
@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)		 T95
(hr)
실험예 1-1 화합물 1 3.55 5.35 (0.139, 0.122) 170
실험예 1-2 화합물 2 3.52 5.38 (0.138, 0.126) 145
실험예 1-3 화합물 3 3.61 5.21 (0.138, 0.127) 150
실험예 1-4 화합물 4 3.62 5.22 (0.137, 0.125) 185
실험예 1-5 화합물 5 3.64 5.23 (0.136, 0.125) 175
실험예 1-6 화합물 6 3.66 5.27 (0.136, 0.127) 180
실험예 1-7 화합물 7 3.68 5.28 (0.136, 0.125) 155
비교예 1 EB 1 4.06 4.93 (0.138, 0.127) 95
비교예 2 EB 2 4.29 4.45 (0.139, 0.127) 135
비교예 3 EB 3 4.09 4.56 (0.139, 0.126) 140
상기 표 1에서 보는 바와 같이 실험예 1-1 내지 1-7의 화합물 은 유기발광 소자에서 비교예 1 내지 3 보다 저전압, 고효율, 장수명 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
플루오렌기가 연결된 비교예 1에 비해서 수명이 60~100% 이상 증가하였으며, 링커로 페닐이 연결된 비교예 2보다 전압이 10~15% 이상 떨어지며, 디벤조퓨란의 2번위치에 아민이 연결된 비교예 3보다 효율이 15~20% 이상 증가하는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 화학식의 화합물 유도체는 전자 억제 능력이 우수하여 저전압 및 고효율의 특성을 보이며 유기 발광 소자에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.
<실험예 2>
<실험예 2-1 ~실험예 2-7>
상기 실험예 1에서 전자 저지층으로 하기 EB 4(TCTA)을 사용하고, 정공 수송층으로 N-([1,1'-비페닐]-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민 대신 실험예 1-1 내지 1-7 의 전자저지층 화합물들을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
[EB 4]
Figure 112016013563414-pat00032
<비교예 4>
상기 실험예 2-1 에서 정공 수송층으로 HT 1 을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
[HT 1]
Figure 112016013563414-pat00033
<비교예 5>
상기 실험예 2-1 에서 정공 수송층으로 HT 1 을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
[HT 2]
Figure 112016013563414-pat00034
<비교예 6>
상기 실험예 2-1 에서 정공 수송층으로 HT 3 을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
[HT 3]
Figure 112016013563414-pat00035
<비교예 7>
상기 실험예 2-1 에서 정공 수송층으로 HT 4 을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
[HT 4]
Figure 112016013563414-pat00036
실험예 2-1 내지 2-7, 비교예 4 내지 7 에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 표 2의 결과를 얻었다.
화합물
(전자억제층)		 전압
(V
@10mA/cm2)		 효율
(cd/A
@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)		 T95
(hr)
실험예 2-1 화합물 1 3.55 5.35 (0.139, 0.122) 220
실험예 2-2 화합물 2 3.52 5.38 (0.138, 0.126) 195
실험예 2-3 화합물 3 3.61 5.21 (0.138, 0.127) 200
실험예 2-4 화합물 4 3.62 5.22 (0.137, 0.125) 235
실험예 2-5 화합물 5 3.64 5.23 (0.136, 0.125) 225
실험예 2-6 화합물 6 3.66 5.27 (0.136, 0.127) 230
실험예 2-7 화합물 7 3.68 5.28 (0.136, 0.125) 205
비교예 4 HT 1 4.06 4.93 (0.138, 0.127) 145
비교예 5 HT 2 4.69 4.46 (0.139, 0.126) 190
비교예 6 HT 3 4.56 4.34 (0.138, 0.127) 80
비교예 7 HT 4 4.67 4.05 (0.139, 0.126) 180
상기 표 2 에서 보는 바와 같이 실험예 2-1 내지 2-7의 화합물은 유기발광 소자에서 비교예 4 내지 7 보다 저전압, 고효율, 장수명의 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
플루오렌기가 연결된 비교예 4에 비해서 수명이 25~75% 이상 증가하였으며, 링커로 페닐이 연결된 비교예 5보다 전압이 10~12% 이상 떨어지며, 디벤조퓨란의 2번위치에 아민이 연결된 비교예 3보다 효율이 15~20% 이상 증가하는 것을 알 수 있다. 또한 할로겐이 치환된 비교예 6은 수명이 현저히 떨어지며 아민기가 치환된 아릴기를 가지는 비교예 7은 전압이 1V 이상 높게 측정 되었다. 이는 유기발광 소자에서 전자수송층으로 할로겐원소가 포함되면 수명 감소에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예(전자저지층, 정공수송층)에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범주에 속한다.
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공주입층
6: 정공수송층
7: 전자수송층

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 하기 구조식들 중에서 선택되는 어느 하나의 화합물:
    Figure 112019128874891-pat00044

    Figure 112019128874891-pat00045
  5. 제 1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 청구항 4 에 따른 화합물을 포함하는 것인 유기전계발광소자.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층 또는 정공수송층을 포함하고, 상기 정공주입층 또는 정공수송층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기전계발광소자.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기전계발광소자.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 유기물층은 전자수송층 또는 전자주입층을 포함하고, 상기 전자수송층 또는 전자주입층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기전계발광소자.
  9. 청구항 5에 있어서, 상기 유기전계발광소자는 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층, 전자주입층, 전자저지층, 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함하는 것인 유기전계발광소자.
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