KR102233654B1 - 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

Abstract

본 명세서는 화학식 1의 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.

Description

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{COMPOUND AND ORGANIC LIGHT-EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}

본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.

본 출원은 2018년 07월 23일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2018-0085395호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.

유기 발광 소자가 상용화되기 위해서는 발광재료의 효율 향상이 필요하고, 이를 위해 인광 및 지연 형광 재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 상기 인광 재료의 경우, 높은 효율을 달성할 수 있음에도 불구하고 인광을 구현하기 위해 필요한 금속착화물의 가격이 높고 수명이 짧은 문제가 있다.

지연 형광 재료의 경우, 최근 열활성화지연형광(TADF:Thermally Activated Delayed Fluorescence)의 개념을 도입하여 형광재료이면서도 외부양자효율이 높은 고효율 녹색 형광 재료를 발표하였다. 열활성화지연형광(TADF) 개념은 여기 삼중항 상태로부터 여기 단일항 상태로의 역 에너지 이동을 열 활성화에 의해서 생기게 하여 형광 발광에 이르는 현상을 나타내고, 삼중항 경유로 발광이 생기기 때문에 일반적으로 수명이 긴 발광이 생기는 점에서 지연 형광으로 부른다. 지연 형광 재료는 형광발광과 인광발광을 모두 사용할 수 있으므로, 기존의 형광재료가 가지는 외부양자효율의 문제점을 해결할 수 있고 금속 착화물을 포함하지 않아도 된다는 점에서 인광 재료의 가격 문제를 해결할 수 있다.

국제 공개 공보 제2016-015810호

Nature, 492, pp 234-238 J. Am. Chem. Soc., 2012, 134 (36), pp 14706-14709

본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

본 명세서의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에 있어서,

Ar1은 수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기이며,

R1 내지 R4, R6 및 R7은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 시아노기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소고리를 형성하고,

R5는 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이며,

r1, r4, r6 및 r7은 각각 1 내지 4의 정수이고,

r2 및 r3은 각각 1 내지 3의 정수이며,

상기 r1이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R1은 서로 같거나 상이하고,

상기 r2가 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R2는 서로 같거나 상이하며,

상기 r3가 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R3는 서로 같거나 상이하고,

상기 r4가 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R4는 서로 같거나 상이하며,

상기 r6이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R6은 서로 같거나 상이하고,

상기 r7이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R7은 서로 같거나 상이하며,

상기 Ar1이 수소인 경우,

와

는 서로 상이하고,

는 상기 화학식 1에 결합되는 부위를 의미한다.

또한, 본 명세서의 일 실시상태는 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 전술한 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 발광 소자는 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성의 향상이 가능하다.

도 1 및 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따르는 유기 발광 소자를 도시한 것이다.
도 3는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물 3의 화합물 3의 UV-vis 흡수 스펙트럼 및 광발광 스펙트럼이다.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 명세서의 일 실시상태는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 지연 형광 화합물이다.

본 명세서에서 지연 형광은 엑시톤이 삼중항 여기 상태(T1)로부터 일중항 여기 상태(S1)로 변환(converting)하여 일중항 여기 상태(S1)에서 형광을 발광하는 것을 의미한다. 지연형광은 발광스펙트럼의 피크 위치가 형광과 같지만 감쇠시간(decay time)이 길다는 점에서 형광과 구분되며, 감쇠시간은 길지만 발광스펙트럼의 피크 위치가 인광 스펙트럼과 S1-T1 에너지의 차이만큼 다르다는 점에서 인광과 구별된다.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 페닐 링커를 기준으로 두개의 CN이 메타(meta)위치로 결합하여, 전자 받개(acceptor)의 역할을 하고, 치환 또는 비치환된 카바졸 및 치환 또는 비치환된 비스카바졸이 서로 메타(meta)위치로 결합하여, 전자 주개(donor)역할을 하는 구조이다. 열활성화지연형광(TADF:Thermally Activated Delayed Fluorescence)은 전자 주개와 전자받개 사이의 전하이동(charge transfer:CT) 특성에 의하여 발현되는데, 전자 페닐링커에 결합된 주개와 전자 받개의 C-N 결합의 개수가 늘어날수록 C-N 결합이 스트레스를 받게 된다. 그러나, 상기 화학식 1의 구조는 강한 전자주개 능력을 가진 치환 또는 비치환된 비스카바졸을 도입하여, 전자주개와 전자받개 사이의 C-N 결합의 개수를 줄일 수 있다. 또한, 치환 또는 비치환된 카바졸 및 치환 또는 비치환된 비스카바졸이 서로 메타(meta)위치로 결합하여, 전자 주개의 뒤틀림이 줄어들어 결합의 안정성을 기대할 수 있다. 따라서, 이를 포함하는 유기 발광 소자는 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성의 향상이 가능하다.

본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서,

은 치환기에 연결되는 위치를 말한다.

본 명세서에 있어서 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.

본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 시아노기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.

본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬, 또는 요오드가 있다.

본 명세서에 있어서, 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 50인 것이 바람직하고, 탄소수 1 내지 30인 것이 더욱 바람직하다. 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, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에 있어서, 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다.

본 명세서에서 상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 50인 것이 바람직하고, 탄소수 6 내지 30인 것이 더욱 바람직하다. 구체적으로, 단환식 아릴기로는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 50인 것이 바람직하고, 탄소수 10 내지 30인 것이 더욱 바람직하다. 구체적으로, 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.

상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,

,

,

,

,

,

등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에 있어서, "인접한" 기는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오르토(ortho)위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 "인접한" 기로 해석될 수 있다.

본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 이종원자로 N, O, S, Si 및 Se 중 1개 이상을 포함하는 것으로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하고, 탄소수 2 내지 30인 것이 더욱 바람직하다. 헤테로아릴기의 예로는, 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 아크리딘기, 피리다진기, 피라진기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미딘기, 피리도 피라진기, 피라지노 피라진기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨란기, 페난트리딘기(phenanthridine), 페난쓰롤린기(phenanthroline), 프테리딘기(pteridine), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기 및 디벤조퓨란기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 지방족, 방향족, 또는 지방족 및 방향족의 축합고리인 것을 제외하고는 상기 헤테로아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다.

본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로아릴기의 설명이 적용될 수 있다.

본 명세서에 있어서, 인접한 기가 서로 결합하여 형성되는 치환 또는 비치환된 고리에서, "고리"는 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 의미한다.

본 명세서에 있어서, 방향족 탄화수소고리는 단환 또는 다환일 수 있으며, 1가가 아닌 것을 제외하고 상기 아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.

본 명세서에 있어서, 헤테로고리는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 상기 헤테로고리는 단환 또는 다환일 수 있으며, 방향족, 지방족 또는 방향족과 지방족의 축합고리일 수 있으며, 1가가 아닌 것을 제외하고 상기 헤테로아릴기 또는 헤테로고리기의 예시 중에서 선택될 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, Ar1은 수소이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 또는 1-2로 표시된다.

[화학식 1-1]

[화학식 1-2]

상기 화학식 1-1 및 1-2에 있어서,

Ar11은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기이고,

R1 내지 R7, r1 내지 r4, r6 및 r7의 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R5는 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R5는 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R5는 탄소수 6 내지 12의 단환 또는 다환의 아릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R5는 페닐기; 바이페닐기; 또는 나프틸기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1 내지 R4, R6 및 R7은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 방향족 탄화수소고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1 내지 R4, R6 및 R7은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 방향족 탄화수소고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1 내지 R4, R6 및 R7은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 12의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 방향족 탄화수소고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1 내지 R4, R6 및 R7은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 메틸기; 페닐기; 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 카바졸기이거나, 인접한 기는 서로 벤젠 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R2, R3 및 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 중수소이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R2, R3 및 R4는 수소이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1, R6 및 R7은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 방향족 탄화수소고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1, R6 및 R7은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 방향족 탄화수소고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1, R6 및 R7은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 12의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 방향족 탄화수소고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1, R6 및 R7은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 메틸기; 페닐기; 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 카바졸기이거나, 인접한 기는 서로 벤젠 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1은 수소; 또는 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1은 수소; 또는 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1은 수소; 또는 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 12의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R1은 수소; 또는 페닐기로 치환된 카바졸기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R6은 수소; 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 방향족 탄화수소고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R6은 수소; 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 방향족 탄화수소고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R6은 수소; 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 12의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 방향족 탄화수소고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R6은 수소; 메틸기; 페닐기; 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 카바졸기이거나, 인접한 기는 서로 벤젠 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R6은 수소; 메틸기; 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 카바졸기이거나, 인접한 기는 서로 벤젠 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R6은 수소; 메틸기; 또는

이거나, 인접한 기는 서로 벤젠 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R6은 수소; 탄소수 1 내지 6의 알킬기; 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는

이거나, 인접한 기는 서로 벤젠 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R6은 수소; 메틸기; 페닐기; 또는

이거나, 인접한 기는 서로 벤젠 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R6은 수소; 메틸기; 또는 페닐기이거나, 인접한 기는 서로 벤젠 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R7은 수소; 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 방향족 탄화수소고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R7은 수소; 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 방향족 탄화수소고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R7은 수소; 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 12의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 방향족 탄화수소고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R7은 수소; 메틸기; 페닐기; 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 카바졸기이거나, 인접한 기는 서로 벤젠 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R7은 수소; 메틸기; 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 카바졸기이거나, 인접한 기는 서로 벤젠 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R7은 수소; 메틸기; 또는

이거나, 인접한 기는 서로 벤젠 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R7은 수소; 탄소수 1 내지 6의 알킬기; 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는

이거나, 인접한 기는 서로 벤젠 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R7은 수소; 메틸기; 페닐기; 또는

이거나, 인접한 기는 서로 벤젠 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, R7은 수소; 메틸기; 또는 페닐기이거나, 인접한 기는 서로 벤젠 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, Ar1은 수소; 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 알릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, Ar1은 수소; 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 알릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, Ar1은 수소; 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 15의 단환 또는 다환의 알릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, Ar1은 수소; 탄소수 1 내지 5의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 12의 단환 또는 다환의 알릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, Ar1은 수소; 메틸기; 에틸기; t-부틸기; 페닐기; 바이페닐기; 또는 나프틸기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, Ar1은 수소; 메틸기; 페닐기; 또는 1-나프틸기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-2에 있어서, Ar11은 메틸기; 에틸기; t-부틸기; 페닐기; 바이페닐기; 또는 나프틸기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1-2에 있어서, Ar11은 수소; 메틸기; 페닐기; 또는 1-나프틸기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중에서 선택된다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 ΔE_st는 0.3eV 미만이다.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 ΔE_st가 0.3eV 미만인 경우, 삼중항에서 일중항으로의 전이가 효율적으로 일어나 소자의 외부 발광 효율과 수명이 높아지는 효과가 있으며, ΔE_st가 0.3eV 이상인 경우, 삼중항에서 일중항으로의 전이가 일어나기 어려워 효율과 수명이 낮아지는 문제점이 있다.

본 명세서의 일 실시상태는 상기 화합물을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 전술한 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 전자차단층, 발광층, 정공차단층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적거나 많은 수의 유기층을 포함할 수 있다.

예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자의 구조는 도 1에 나타난 것과 같은 구조를 가질 수 있으나 이에만 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 기판(20) 위에 제1 전극(30), 발광층(40) 및 제2 전극(50)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자(10)의 구조가 예시 되어 있다. 상기 도 1은본 명세서의 일 실시상태에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층(40)에 포함될 수 있다.

도 2에는 기판(20) 위에 제1 전극(30), 정공 주입층(60), 정공 수송층(70), 전자 저지층(80), 발광층(40), 정공 저지층(90), 전자 주입 및 수송층(100) 및 제2 전극(50)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자(10)의 구조가 예시 되어 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층(40)에 포함될 수 있다.

상기 도 1 및 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 예시적인 구조이며, 다른 유기물층을 더 포함할 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물 포함한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 발광층의 도펀트로서 포함한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 도펀트의 최대 발광 파장은 450nm 내지 650nm 이며, 구체적으로는 480nm 내지 550nm이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층의 발광 물질은 정공 수송층과 전자수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 상기 발광층은 전술한 화합물을 발광층의 도펀트로서 포함하고, 여기 홑겹항에너지 및 여기 삼중항 에너지의 적어도 어느 하나가 상기 화합물의 발광 재료보다 높은 값을 가지고, 정공 수송능, 전자 수송능을 가지며, 또한 발광의 장파장화를 방지하고, 높은 유리전이 온도를 가지는 유기 화합물을 호스트로서 포함할 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 호스트를 포함한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 축합 방향족환 유도체 및 헤테로고리 함유 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 발광층의 호스트로서 포함한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로 고리 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 발광층의 도펀트로서 포함하고, 하기 화학식 A 내지 F 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 발광층의 호스트로서 포함한다.

[화학식 A]

상기 화학식 A에 있어서,

Y11은 NR', S 또는 O이고,

q1은 0 내지 3의 정수이며,

R'는 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기이고,

[화학식 B]

상기 화학식 B에 있어서,

Y12는 O 또는 S이고,

L1은 바이페닐릴렌기; 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기; 또는 스피로비플루오레닐렌기이며,

A1은 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기, 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기로 치환된 실릴기, 또는 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 카바졸기이며,

[화학식 C]

상기 화학식 C에 있어서,

Q1 내지 Q8는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기, 또는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로고리를 형성하고,

[화학식 D]

[화학식 E]

상기 화학식 D 및 E에 있어서,

Y13 및 Y14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 O 또는 S이고,

Z1 내지 Z6은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 N 또는 CR"이며,

L2 및 L3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 또는 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기이며,

A2 및 A3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 시아노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이고,

R" 및 G1 내지 G4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 시아노기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,

g1 및 g3는 각각 1 내지 7의 정수이며,

g2는 1 내지 3의 정수이고,

g4는 1 내지 8의 정수이며,

상기 g1이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 G1은 서로 같거나 상이하고,

상기 g2가 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 G2는 서로 같거나 상이하고,

상기 g3가 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 G3는 서로 같거나 상이하며,

상기 g4가 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 G4는 서로 같거나 상이하고,

[화학식 F]

상기 화학식 F에 있어서,

L13은 치환 또는 비치환된 (b+1)가의 아릴기; 또는 (b+1)가의 헤테로아릴기이고,

G11 및 G12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 시아노기; 또는 O 또는 S를 포함하는 헤테로아릴기이며,

b13은 1 내지 3의 정수이며, b13이 2 이상이면 L13은 서로 같거나 상이하며,

b는 1 또는 2이며, b가 2이면

는 서로 같거나 상이하다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 상기 도펀트 및 상기 호스트를 1:99 내지 50:50의 중량비로 포함한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 상기 도펀트 및 상기 호스트를 20:80 내지 50:50의 중량비로 포함한다.

상기의 범위 내일 때, 호스트에서 도펀트로의 에너지 전달이 효율적으로 일어난다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 전술한 화합물을 포함하는 도펀트 및 상기 화학식 A 내지 F 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 호스트를 1:99 내지 50:50의 중량비로 포함한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 A는 하기 화합물 중에서 선택된다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 B에 있어서, L1은 하기 구조 중에서 선택되는 어느 하나이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 B에 있어서, A1은 하기 구조로 표시된다.

상기 구조에 있어서,

A2 및 A3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 알킬기; 알킬기로 치환된 실릴기; 또는 아릴기이고,

o 및 p는 각각 1 내지 4의 정수이며,

o 및 p가 각각 2 이상인 경우, 2 이상의 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하다.

본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 A2 및 A3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 메틸기; t-부틸기; 트리메틸실릴기; 페닐기; 또는 바이페닐기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 C에 있어서, Q1 내지 Q8는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 카바졸릴기 또는 디벤조퓨란기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 바이페닐기; 터페닐기; 또는 카바졸기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 C에 있어서, Q1 내지 Q8 중 인접한 기는 서로 결합하여, 아릴기, 또는 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 벤조퓨란고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 C에 있어서, Q1 내지 Q8 중 인접한 기는 서로 결합하여, 바이페닐기, 터페닐기, 또는 카바졸기로 치환 또는 비치환된 벤조퓨란고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 C는 하기 화합물 중에서 선택된다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R"는 수소이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 D에 있어서, G1 내지 G3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 시아노기; 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 D에 있어서, G1 내지 G3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 시아노기; 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기로 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 D에 있어서, G1 내지 G3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 시아노기; 페닐기; 카바졸기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 페닐기로 치환 또는 비치환된 인돌고리; 벤조티오펜 고리; 벤조퓨란 고리; 또는 메틸기로 치환 또는 비치환된 인덴 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 D에 있어서, G2 및 G3은 수소이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 D에 있어서, G1은 수소; 시아노기; 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 D에 있어서, G1은 수소; 시아노기; 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기, 또는 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기로 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 D에 있어서, G1은 수소; 시아노기; 페닐기; 카바졸기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 페닐기로 치환 또는 비치환된 인돌고리; 벤조티오펜 고리; 벤조퓨란 고리; 또는 메틸기로 치환 또는 비치환된 인덴 고리를 형성한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 D는 하기 화합물 중에서 선택된다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 E에 있어서, G4는 수소이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 E에 있어서, L2 및 L3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 페닐렌기; 2가의 디벤조퓨란기; 또는 2가의 디벤조티오펜기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 E에 있어서, A2 및 A3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 시아노기; 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 E에 있어서, A2 및 A3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 시아노기; 페닐기; 페닐기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 페닐기로 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기; 또는 페닐기로 치환 또는 비치환된 트리아진기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 E는 하기 화합물 중에서 선택된다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 F에 있어서, L13은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 16의 (b+1)가의 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 16의 (b+1)가의 헤테로아릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 F에 있어서, L13은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 (b+1)가의 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 12의 (b+1)가의 헤테로아릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 F에 있어서, L13은 치환 또는 비치환된 (b+1)가의 페닐기; 치환 또는 비치환된 (b+1)가의 바이페닐기; (b+1)가의 디벤조퓨라닐기; 또는 (b+1)가의 피리디닐기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 F에 있어서, L13이 치환된 (b+1)가의 아릴기일 때, 상기 (b+1)가의 아릴기의 치환기는 헤테로아릴기로 치환된 아릴기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 F에 있어서, G11 및 G12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 시아노기이다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 F에 있어서, b13은 1이다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 F에 있어서, b13은 2이다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 F로 표시되는 화합물은 하기의 화합물들 중에서 선택된 어느 하나이다.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 형광 이미터(emitter)를 더 포함할 수 있다.

상기 발광층에 상기 형광 이미터가 포함되는 경우, 상기 형광 이미터 및 상기 호스트를 0.5:99.5 내지 10:90의 중량비로 포함한다.

본 명세서에서 형광 이미터는 안트라센계 화합물, 파이렌계 화합물, 보론계 화합물 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서의 유기 발광 소자는 발광층의 도펀트로 본 명세서의 상기 화합물, 즉, 상기 화학식 1로 표시되는 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.

예컨대, 본 명세서의 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 물리 증착 방법(PVD: physical Vapor Deposition)을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 제1 전극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 제2 전극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 제2 전극 물질부터 유기물층, 제1 전극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 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.

본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 전극은 애노드이고, 상기 제2 전극은 캐소드이다.

본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 전극은 캐소드고, 상기 제2 전극은 애노드다.

상기 제1 전극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 제1 전극 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 제2 전극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 캐소드 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/Al, Mg/Ag과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.

상기 정공주입층은 정공 주입 물질로는 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 애노드에서의 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 애노드 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 애노드나 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 전자차단층은 전자주입층으로부터 주입된 전자가 발광층을 지나 정공주입층으로 진입하는 것을 방지하여 소자의 수명과 효율을 향상시킬 수 있는 층이고, 필요한 경우에 공지의 재료를 사용하여 발광층과 정공주입층의 사이에 적절한 부분에 형성될 수 있다.

상기 유기 발광 소자가 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 발광층 이외의 추가의 발광층을 포함하는 경우, 발광 물질은 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; 또는 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 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 아릴아민기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아민기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아민기로 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 전자수송층은 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로 전자 수송 물질로는 캐소드로부터 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, 캐소드로부터의 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 정공 차단층은 정공의 캐소드 도달을 저지하는 층으로, 일반적으로 정공 주입층과 동일한 조건으로 형성될 수 있다. 구체적으로 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 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.

이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

제조예

제조예 1. 화합물 1의 제조

1,5-디브로모-2,4-디플루오로벤젠(10g, 37.06mmol)를 디메틸포름아마이드 110ml 에 완전히 녹인 후 환류될 때까지 온도를 높이면서 교반하였다. 환류되기 시작하면 시안화구리 (6.6g, 74.11mmol)를 천천히 투입하고 6시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 4.31g (수율 71%)의 중간체 1-1을 제조하였다.

상기 중간체 1-1 (4.31g, 26.31mmol), 9H-카바졸 (4.4g, 26.31mmol) 그리고 소듐 하이드라이드 (0.7g, 28.94mmol)를 디메틸포름아마이드 90ml에 넣고 승온하여 교반한다. 10시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 5.24g (수율 64%)의 중간체 1-2를 제조하였다.

상기 중간체 1-2 (5.24g, 16.84mmol), 9-페닐-9H,9'H-3,3'-비카바졸 (6.87g, 16.84mmol) 그리고 소듐 하이드라이드 (0.44g, 18.52mmol)를 디메틸포름아마이드 50ml에 넣고 승온하여 교반한다. 10시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 8.01g (수율 68%)의 화합물 1을 제조하였다.

MS[M+H]+= 700

제조예 2. 화합물 2의 제조

4,6-디플루오로이소나프탈로니트릴 (10g, 60.97mmol), 5H-벤조 [b]카바졸 (13.24g, 60.97mmol) 그리고 소듐 하이드라이드 (1.61g, 67.06mmol)를 디메틸포름아마이드 180ml에 넣고 승온하여 교반한다. 8시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 14.53g (수율 66%)의 중간체 2-1을 제조하였다.

상기 중간체 2-1 (14.53g, 40.24mmol), 9-페닐-9H,9'H-3,3'-비카바졸 (16.42g, 40.24mmol) 그리고 소듐 하이드라이드 (1.06g, 44.26mmol)를 디메틸포름아마이드 120ml에 넣고 승온하여 교반한다. 10시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 21.11g (수율 70%)의 화합물 2를 제조하였다.

MS[M+H]+= 750

제조예 3. 화합물 3의 제조

상기 중간체 1-2 (10g, 32.14mmol), 9,9''-디페닐-9H,9'H,9''H-3,3':6',3''-터카바졸 (20.87g, 32.14mmol) 그리고 소듐 하이드라이드 (0.85g, 35.38mmol)를 디메틸포름아마이드 90ml에 넣고 승온하여 교반한다. 13시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 17.53g (수율 58%)의 화합물 3을 제조하였다.

MS[M+H]+= 941

제조예 4. 화합물 4의 제조

2,4-디브로모-1,5-디플루오로-3-메틸벤젠(10g, 35.23mmol)를 디메틸포름아마이드 100ml 에 완전히 녹인 후 환류될 때까지 온도를 높이면서 교반하였다. 환류되기 시작하면 시안화구리 (6.27g, 70.46mmol)를 천천히 투입하고 5시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 4.58g (수율 73%)의 중간체 4-1을 제조하였다.

상기 중간체 4-1 (4.58g, 25.73mmol), 9-페닐-9H,9'H-3,3'-비카바졸 (21.0g, 51.45mmol) 그리고 소듐 하이드라이드 (1.36g, 56.61mmol)를 디메틸포름아마이드 80ml에 넣고 승온하여 교반한다. 14시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 16.94g (수율 69%)의 화합물 4를 제조하였다.

MS[M+H]+= 955

제조예 5. 화합물 5의 제조

2,4-디브로모-3-클로로-1,5-디플루오로벤젠(10g, 32.92mmol)를 디메틸포름아마이드 90ml 에 완전히 녹인 후 환류될 때까지 온도를 높이면서 교반하였다. 환류되기 시작하면 시안화구리 (5.86g, 65.84mmol)를 천천히 투입하고 2시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 4.24g (수율 65%)의 중간체 5-1을 제조하였다.

상기 중간체 5-1 (4.24g, 21.40mmol), 9H-3,9'-비카바졸 (7.11g, 21.40mmol) 그리고 소듐 하이드라이드 (0.56g, 23.54mmol)를 디메틸포름아마이드 60ml에 넣고 승온하여 교반한다. 10시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 7.86g (수율 72%)의 중간체 5-2를 제조하였다.

상기 중간체 5-2 (7.86g, 15.41mmol), 9-페닐-9H,9'H-3,3'-비카바졸 (6.29g, 15.41mmol) 그리고 소듐 하이드라이드 (0.41g, 16.95mmol)를 디메틸포름아마이드 50ml에 넣고 승온하여 교반한다. 8시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 9.14g (수율 66%)의 중간체 5-3을 제조하였다.

상기 중간체 5-3 (9.14g, 10.17mmol)과 페닐보론산 (1.49g, 12.20mmol) 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 2mol%를 테트라하이드로퓨란 30ml에 넣고 포타슘 카보네이트 (4.22g, 30.51mmol) 수용액과 섞어 교반하며 환류될 때까지 온도를 높였다. 환류되기 시작하고 6시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 5.55g (수율 58%)의 화합물 5를 제조하였다.

MS[M+H]+= 941

제조예 6. 화합물 6의 제조

상기 중간체 5-3 (10g, 11.13mmol)과 나프탈렌-1-일보론산 (1.90g, 11.13mmol) 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 2mol%를 테트라하이드로퓨란 30ml에 넣고 포타슘 카보네이트 (4.60g, 33.39mmol) 수용액과 섞어 교반하며 환류될 때까지 온도를 높였다. 환류되기 시작하고 5시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 6.40g (수율 58%)의 화합물 6을 제조하였다.

MS[M+H]+= 991

제조예 7. 화합물 7의 제조

2-클로로-4,6-디플루오로이소나프탈로니트릴 (10g, 50.51mmol), 3,6-디메틸 -9H-카바졸 (9.85g, 50.51mmol) 그리고 소듐 하이드라이드 (1.33g, 55.56mmol)를 디메틸포름아마이드 150ml에 넣고 승온하여 교반한다. 7시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 12.06g (수율 64%)의 중간체 7-1을 제조하였다.

상기 중간체 7-1 (12.06g, 32.33mmol), 9,9''-디페닐-9H,9'H,9''H-3,3':6',3''-ter카바졸 (20.99g, 32.33mmol) 그리고 소듐 하이드라이드 (0.85g, 35.56mmol)를 디메틸포름아마이드 90ml에 넣고 승온하여 교반한다. 8시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 18.47g (수율 57%)의 중간체 7-2를 제조하였다.

상기 중간체 7-2 (18.47g. 18.43mmol)과 페닐 보론산 (2.25g, 18.43mmol) 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 2mol%를 테트라하이드로퓨란 60ml에 넣고 포타슘 카보네이트(7.64g, 55.29mmol) 수용액과 섞어 교반하며 환류될 때까지 온도를 높였다. 환류되기 시작하고 7시간 후 반응 종료하여 온도를 상온으로 낮추고 감압 하에서 농축한 후 컬럼 정제하여 12.32g (수율 64%)의 화합물 7을 제조하였다.

MS[M+H]+= 1045

[실시예 1]

<실험예 1-1>

본 실험예에 있어서, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화학식 1을 삼중항 값이 2.5eV 이상인 호스트 재료(m-CBP)와 함께 발광층에 포함하여 유기 발광 소자를 제조하고, 특성을 평가하였다.

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 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다. 이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 각 박막을 진공 증착법 으로 진공도 5.0 Х 10^-4㎩ 로 적층하였다.

먼저, ITO 상에 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌 (hexaazatriphenylene; HAT)를 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다.

상기 정공 주입층 위에 정공을 수송하는 물질인 하기 화합물 4-4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)(300Å)를 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.

상기 정공 수송층 위에 막 두께 100Å으로 하기 화합물 N-([1,1'-비스페닐]-4-yl)-N-(4-(11-([1,1'-비페닐]-4-yl)-11H-벤조[a]카바졸-5-yl)페닐)-[1,1'-비페닐]-4-아민(EB1)(100Å)를 진공 증착하여 전자 저지층을 형성하였다.

이어서, 상기 전자 저지층 위에 막 두께 300Å으로 아래와 같은 m-CBP와 화합물 1을 70:30의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다.

상기 발광층 위에 막 두께 100Å으로 화합물 HB1을 진공 증착하여 정공 저지층을 형성하였다.

상기 정공 저지층 위에 화합물 ET1과 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 2,000Å두께로 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 x 10^-7 ~ 5 x 10^-6 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.

<실험예 1-2>

상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 2를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.

<실험예 1-3>

상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 3을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.

<실험예 1-4>

상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 4를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.

<실험예 1-5>

상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 5를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.

<실험예 1-6>

상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 6을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.

<실험예 1-7>

상기 실험예 1-1에서 화합물1 대신 상기 화합물 7을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.

<비교예 1-1>

상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 TD 1을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.

<비교예 1-2>

상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 TD 2를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.

<비교예 1-3>

상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 TD 3을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.

<비교예 1-4>

상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 TD 4를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.

<비교예 1-5>

상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 4CzIPN를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.

실험예 1-1 내지 1-7 및 비교예 1-1 내지 1-5에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 하기 표 1의 결과를 얻었다.

구분	화합물 (발광층)	전압 (V@10mA/cm2)	효율 (cd/A@10mA/cm2)	색좌표 (x,y)
실험예 1-1	화합물 1	3.8	24.7	(0.33, 0.63)
실험예 1-2	화합물 2	4.0	23.1	(0.34, 0.62)
실험예 1-3	화합물 3	3.7	25.8	(0.33, 0.63)
실험예 1-4	화합물 4	4.1	23.9	(0.33, 0.64)
실험예 1-5	화합물 5	4.0	23.7	(0.33, 0.62)
실험예 1-6	화합물 6	3.9	24.1	(0.32, 0.63)
실험예 1-7	화합물 7	3.9	24.0	(0.33, 0.64)
비교예 1-1	TD 1	5.1	10.8	(0.25, 0.63)
비교예 1-2	TD 2	5.1	11.5	(0.29, 0.58)
비교예 1-3	TD 3	4.9	13.8	(0.44, 0.66)
비교예 1-4	TD 4	4.8	14.1	(0.53, 0.39)
비교예 1-5	4CzIPN	4.7	15.7	(0.31, 0.64)

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 화학식 1의 구조를 갖는 화합물을 사용한 실험예 1-1 내지 1-7의 소자는 비교예 1-1 내지 1-5의 물질을 사용한 소자보다 전압이 낮고, 효율이 향상되는 결과를 얻었다.

비교예 1-5에서 사용한 4CzIPN과 비교하여 본원 화합물들은 수명의 향상을 꾀할 수 있다. TADF는 도너-억셉터 사이의 CT 특성(CT character)을 통해 발현되는데, 그만큼 도너-억셉터 사이의 C-N bond가 스트레스를 받을 수 밖에 없다. 따라서 카바졸보다 더 강한 도너 힘(donor strength)를 가진 트리스카바졸 등을 도입하는 반면 도너의 개수를 4개에서 2개로 줄여 도너-억셉터 사이의 C-N bond의 개수를 줄인다.

또한 카바졸이 오르토(ortho)로 존재하는 4CzIPN에 비해 본원 화합물들은 도너가 메타형태로 존재하기 때문에 도너들의 입체장애가 적고, 따라서 C-N bond 결합의 안정성을 기대할 수 있다.

상기 표 1의 결과와 같이, 본 발명에 따른 화합물은 발광 능력이 우수하고 색순도가 높아 지연형광 유기 발광 소자에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.

[실시예 2]

하기 도 3은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화합물 3의 UV-vis 흡수 스펙트럼, 고체(soild) 상태에서의 광발광 스펙트럼 및 저온(Low-Temperature)상태에서의 광발광 스펙트럼이며, UV-vis 흡수 스펙트럼은 JASCO사의 V-730을 이용하여 측정하였으며, 흡수 스펙트럼은 200nm에서 700nm이다. 용매로는 HPLC grade 테트라하이드로퓨란(THF)를 사용하였고, 상기 화합물 3의 함량은 10^-5M이다. 저온(Low-Temperature) 상태에서의 광발광 스펙트럼은 Perkin Elmer사의 LS-55를 이용하여 측정하였으며, excitation 파장이 445nm에서의 발광 스펙트럼은 400nm 내지 700nm이다. 용매로는 HPLC grade THF를 사용하였으며 액체 질소 하에 측정하였다.

도 3에 따른 상기 화합물 3의 물성은 하기 표 2와 같다.

UV edge(nm)		460
UV gap(eV)		2.70
Fluorescent PL(nm)	Onset	444
	Max	495
Phosphorescent PL(nm)	Onset	464
	Max	512
Singlet energy(eV)	Onset	2.79
	Max	2.51
Triplet energy(eV)	Onset	2.67
	Max	2.42
S1-T1(onset)	0.12	0.12

본원 실시예 중 하나인 화합물 3은 △Est가 0.2eV 이하로 지연 형광 화합물로 적합한 것을 알 수 있다.

10: 유기 발광 소자
20: 기판
30: 제1 전극
40: 발광층
50: 제2 전극
60: 정공 주입층
70: 정공 수송층
80: 전자 저지층
90: 정공 저지층
100: 전자 주입 및 수송층

Claims (13)

1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
   [화학식 1]
   

   

   
   상기 화학식 1에 있어서,
   Ar1은 수소; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기이며,
   R1 내지 R4, R6 및 R7은 서로 같거나 상이하고 각각 독립적으로 수소; 중수소; 시아노기; 할로겐기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 방향족 탄화수소고리를 형성하고,
   R5는 페닐기; 바이페닐기; 또는 나프틸기이며,
   r1, r4, r6 및 r7은 각각 1 내지 4의 정수이고,
   r2 및 r3은 각각 1 내지 3의 정수이며,
   상기 r1이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R1은 서로 같거나 상이하고,
   상기 r2가 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R2는 서로 같거나 상이하며,
   상기 r3가 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R3는 서로 같거나 상이하고,
   상기 r4가 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R4는 서로 같거나 상이하며,
   상기 r6이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R6은 서로 같거나 상이하고,
   상기 r7이 2 이상인 경우, 상기 2 이상의 R7은 서로 같거나 상이하며,
   상기 Ar1이 수소인 경우,

   

   와

   

   는 서로 상이하고,
   

   

   는 상기 화학식 1에 결합되는 부위를 의미한다.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 또는 1-2로 표시되는 것인 화합물:
   [화학식 1-1]
   

   

   
   [화학식 1-2]
   

   

   
   상기 화학식 1-1 및 1-2에 있어서,
   Ar11은 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기이고,
   R1 내지 R7, r1 내지 r4, r6 및 r7의 정의는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 R1, R6 및 R7은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 방향족 탄화수소고리를 형성하는 것인 화합물.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 Ar1은 수소; 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 또는 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기인 것인 화합물.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중에서 선택되는 것인 화합물:
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   

   

   .
7. 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 청구항 1, 2 및 4 내지 6 중 어느 한 항의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
9. 청구항 7에 있어서, 상기 발광층은 상기 화합물을 발광층의 도펀트로서 포함하는 것인 유기 발광 소자.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 도펀트의 최대 발광 파장은 450nm 내지 650nm인 것인 유기 발광 소자.
11. 청구항 7에 있어서, 상기 발광층은 호스트를 포함하는 것인 유기 발광 소자.
12. 청구항 7에 있어서, 상기 발광층은 상기 화합물을 발광층의 도펀트로서 포함하고, 하기 화학식 F를 발광층의 호스트로서 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 F]
    

    

    
    상기 화학식 F에 있어서,
    G11 및 G12는 각각 수소이고,
    L13은 단환의 아릴렌기이며,
    b는 1이고,
    b13은 1 또는 2의 정수이며, b13이 2 이상이면 L13은 서로 같거나 상이하다.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 발광층은 상기 도펀트 및 상기 호스트를 1: 99 내지 50: 50의 중량비로 포함하는 것인 유기 발광 소자.

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