KR102235973B1 - 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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Abstract

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

Description

헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 {HETEROCYCLIC COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 2018년 07월 13일 한국 특허청에 제출된 한국 특허 제 10-2018-0081632호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 헤테로고리 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 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어 질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 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.
상기와 같은 유기 발광 소자를 위한 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다.
미국 특허 출원 공개 제2004-0251816호
본 명세서는 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면 하기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112019071603315-pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
L은 치환 또는 비치환된 N, O 및 S 중에서 선택되는 헤테로 원자를 2 이상 포함하는 3환 이상의 2가 헤테로고리기이고,
Ar은 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
R1 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로, 수소, 니트릴기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 기와 서로 결합하여 적어도 하나의 치환 또는 비치환된 방향족고리를 형성한다.
또한, 본 명세서는 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 1층 또는 2층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 헤테로고리 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있고, 이를 사용함으로써 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성의 향상이 가능하다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따르는 유기 발광 소자를 도시한 것이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따르는 유기 발광 소자를 도시한 것이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 헤테로고리 화합물을 제공한다.
본 명세서에 있어서, 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 명세서에 있어서, 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 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; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 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 아릴기로 치환된 아릴기, 헤테로아릴기로 치환된 아릴기, 아릴기로 치환된 헤테로고리기, 알킬기로 치환된 아릴기 등일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 30인 것이 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, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 30인 것이 바람직하며, 상기 아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있다.
상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 트리페닐기, 파이레닐기, 페날레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 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. 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 30인 것이 바람직하며, 상기 헤테로고리기는 단환식 또는 다환식일 수 있다. 헤테로고리기의 예로는 티오펜기, 퓨라닐기, 피롤기, 이미다졸릴기, 티아졸릴기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 피리딜기, 바이피리딜기, 피리미딜기, 트리아지닐기, 트리아졸릴기, 아크리딜기, 피리다지닐기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미딜기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀리닐기, 인돌릴기, 카바졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티아졸릴기, 벤조카바졸릴기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤리닐기(phenanthroline), 이소옥사졸릴기, 티아디아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R4는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소이거나, 인접한 치환기와 결합하여 방향족 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R4는 인접한 기와 서로 결합하여 적어도 하나의 치환 또는 비치환된 방향족고리를 형성하고, 고리를 형성하지 않는 치환기는 수소이다.
본 명세서에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 1-3 중 어느 하나로 표시된다.
Figure 112019071603315-pat00002
상기 화학식 1-1 내지 1-3에 있어서, 상기 R1 내지 R14, L 및 Ar의 정의는 상기 화학식 1과 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은 하기 화학식 3 또는 화학식 4이다.
[화학식 3]
Figure 112019071603315-pat00003
[화학식 4]ㅣ
Figure 112019071603315-pat00004
상기 화학식 3 및 화학식 4에서,
X11 내지 X14 및 X21 내지 X24는 서로 같거나 상이하고 각각 N 또는 C-Ar이고,
X11 내지 X14 중 하나는 화학식 1의 N과 결합하고,
X21 내지 X24 중 하나는 화학식 1의 N과 결합하고,
X11 내지 X14 중 2 이상은 N이고,
X21 내지 X24 중 2 이상은 N이고,
Y는 O, S, 또는 C(CH3)2이고,
Ar은 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
n 및 m은 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1 내지 화학식 3-4 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
[화학식 3-1]
Figure 112019071603315-pat00005
[화학식 3-2]
Figure 112019071603315-pat00006
[화학식 3-3]
Figure 112019071603315-pat00007
[화학식 3-4]
Figure 112019071603315-pat00008
상기 화학식 3-1 내지 3-4에 있어서, 상기 X11 내지 X14의 정의는 상기 화학식 3에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 4는 하기 화학식 4-1 또는 화학식 4-2로 표시될 수 있다.
[화학식 4-1]
Figure 112019071603315-pat00009
[화학식 4-2]
Figure 112019071603315-pat00010
상기 화학식 4-1 및 4-2에 있어서, 상기 X21 내지 X24 및 Y의 정의는 상기 화학식 4에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L은 하기 치환기들 중 선택되는 어느 하나이다.
Figure 112019071603315-pat00011
상기 점선 중 하나는 화학식 1의 N과 결합하고, 나머지는 Ar과 결합한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
상기 점선 중 하나는 화학식 1의 N과 결합하고, 나머지는 Ar과 결합한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 아릴기로 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 페닐기; 비페닐기; 나프틸기; 페난트렌기; 트리페닐렌기; 디벤조퓨란기; 디벤조티오펜기; 또는 카바졸기이고,
상기 페닐기; 비페닐기; 나프틸기; 페난트렌기; 트리페닐렌기; 디벤조퓨란기; 디벤조티오펜기; 또는 카바졸기는 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 또는 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar은 페닐기; 비페닐기; 나프틸기; 페난트렌기; 트리페닐렌기; 디벤조퓨란기; 디벤조티오펜기; 또는 카바졸기이고,
상기 페닐기; 비페닐기; 나프틸기; 페난트렌기; 트리페닐렌기; 디벤조퓨란기; 디벤조티오펜기; 또는 카바졸기는 페닐기 또는 나프틸기로 치환 또는 비치환된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물은 하기 구조식들 중 어느 하나로 표시될 수 있다.
Figure 112019071603315-pat00012
Figure 112019071603315-pat00013
Figure 112019071603315-pat00014
Figure 112019071603315-pat00015
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Figure 112019071603315-pat00017
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Figure 112019071603315-pat00019
Figure 112019071603315-pat00020
Figure 112019071603315-pat00021
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Figure 112019071603315-pat00027
본 명세서는 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 1층 또는 2층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 헤테로고리 화합물을 호스트로 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 헤테로고리 화합물을 적색 호스트로 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 도펀트를 추가로 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 도펀트로 금속착체를 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 도펀트로 이리듐계 착체를 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 도펀트로 하기 화합물 중 어느 하나를 포함한다.
Figure 112019071603315-pat00028
Figure 112019071603315-pat00029
Figure 112019071603315-pat00030
Figure 112019071603315-pat00031
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 호스트와 도펀트를 1:99 내지 99:1의 중량비로 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 호스트와 도펀트를 50:50 내지 99:1의 중량비로 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 호스트와 도펀트를 80:20 내지 99:1의 중량비로 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 호스트와 도펀트를 90:10 내지 99:1의 중량비로 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 전자주입층, 전자수송층, 또는 전자 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 전자주입층, 전자수송층, 또는 전자 주입 및 수송층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공주입 및 수송층을 포함하고, 상기 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공주입 및 수송층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기물층은 전자저지층 또는 정공저지층을 포함하고, 상기 전자저지층 또는 정공저지층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함한다.
예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 나타낸 것과 같은 구조를 가질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 기판(1) 위에 제1 전극(2), 유기물층(3), 및 제2 전극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다.
도 2에는 기판(1) 위에 제1 전극(2), 정공주입층(5), 정공수송층 (6), 전자억제층(7), 발광층 (8), 정공저지층(9), 전자주입 및 수송층(10) 및 제2 전극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다.
상기 도 2는 유기 발광 소자를 예시한 것이며, 이에 한정되지 않고, 각층 사이에 추가의 유기물층을 더 포함할 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 스퍼터링(sputtering)이나 전자빔 증발(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, 전자 수송층을 포함하는 유기물층 및 상기 화학식 1의 헤테로고리 화합물을 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 수도 있다.
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; 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 정공주입물질로는 낮은 전압에서 양극으로부터 정공을 잘 주입 받을 수 있는 물질로서, 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(porphyrine), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone) 계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리화합물의 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공수송물질로는 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, 루브렌등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 상기 헤테로고리 화합물을 이용하여 형성되는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
도펀트 재료로는 방향족 헤테로고리 화합물, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 헤테로고리 화합물로는 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 2이상 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; Alq3을 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 정공저지층은 정공의 캐소드 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 발명의 화합물은 대표적인 반응으로 Buchwald-Hartwig 커플링 반응, Suzuki 커플링 반응 등을 이용하여 제조되었다.
하기는 본 명세서의 발명 중 대표적인 구조에 대한 제조예이며, 치환기를 달리하여 본 명세서의 모든 화합물을 제조할 수 있다.
제조예 1.
Figure 112019071603315-pat00032
2-니트로나프탈렌-1-일 트리플루오로메테인술포네이트 100.0g (1.0 eq), 트리페닐렌-1-일보론산 93.17 g (1.1 eq)을 THF(테트라히드로퓨란) 1000ml 에 녹인 후 물 300ml 에 녹인 K2CO3 86.05 g (2.0 eq)을 같이 넣어 주었다. Pd(t-Bu3P)2 1.59 g (0.005 eq) 을 넣어 주고 환류하여 교반했다. 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거하였다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 무수황산마그네슘으로 처리하여 다시 감압하여 용매를 제거하고 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 A-1 88.28 g (수율 71 %) 얻었다. [M+H]=400
화학식 A-1 88.28g (1.0 eq) 트리에틸포스파이트(Triethylphosphite) 200 mL에 넣고 환류하여 교반했다. 2시간 후 반응 종결하고 에탄올 2L에 반응물을 부어서 고체를 떨어트렸다. 이 고체를 CHCl3에 완전히 녹인 후 물로 씻어주고 무수황산마그네슘으로 처리하여 용액을 감압 농축하고 컬럼크로마토그래피를 이용하여 정제하였다. 화합물 A 49.37g (수율 61 %)을 얻었다. [M+H]=218
제조예 2.
Figure 112019071603315-pat00033
제조예1에서 2-니트로나프탈렌-1-일 트리플루오로메테인술포네이트 대신 3-니트로나프탈렌-2-일 트리플루오로메테인술포네이트 을 사용하여 화학식 A의 제조 방법과 같은 방법으로 화학식 B 를 합성했다.
제조예 3.
Figure 112019071603315-pat00034
제조예1에서 2-니트로나프탈렌-1-일 트리플루오로메테인술포네이트 대신 3- 1-니트로나프탈렌-2-일 트리플루오로메테인술포네이트 을 사용하여 화학식 A의 제조 방법과 같은 방법으로 화학식 C 를 합성했다.
<합성예>
합성예 1
Figure 112019071603315-pat00035
화합물 A 10.0 g (1.0 eq), 2-클로로-4-페닐벤조[h]퀴나졸린 8.73 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 1을 12.35 g (수율 73 %) 얻었다. [M+H]=622
합성예 2
Figure 112019071603315-pat00036
화합물 A 10.0 g (1.0 eq), 2-클로로-4-페닐벤조[4,5]티에노[3,2-d]피리미딘 8.88 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 2 를 10.42 g (수율 61 %) 얻었다. [M+H]=628
합성예 3
Figure 112019071603315-pat00037
화합물 A 10.0 g (1.0 eq), 2-([1,1'-비페닐]-4-일)-3-클로로-9,9-디메틸-9H-인데노[1,2-b]피라진 11.46 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 3을 13.98 g (수율 72 %) 얻었다. [M+H]=714
합성예 4
Figure 112019071603315-pat00038
화합물 A 10.0 g (1.0 eq), 3-클로로-1-(디벤조[b,d]퓨란-1-일)벤조[f]퀴나졸린 11.40 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 4를 13.17 g (수율 68 %) 얻었다. [M+H]=712
합성예 5
Figure 112019071603315-pat00039
화합물 A 10.0 g (1.0 eq), 2-클로로-4-(디벤조[b,d]퓨란-3-일)-9,9-디메틸-9H-인데노[2,1-d]피리미딘 11.88 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 5를 12.87 g (수율 65 %) 얻었다. [M+H]=728
합성예 6
Figure 112019071603315-pat00040
화합물 A 10.0 g (1.0 eq), 2-클로로-4-(디벤조[b,d]티오펜-3-일)벤조퓨로[3,2-d]피리미딘 11.58 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 6을 13.08 g (수율 67 %) 얻었다. [M+H]=718
합성예 7
Figure 112019071603315-pat00041
화합물 A 10.0 g (1.0 eq), 2-클로로-3-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)벤조퓨로[2,3-b]피라진 13.34 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 7을 14.58 g (수율 69 %) 얻었다. [M+H]=777
합성예 8
Figure 112019071603315-pat00042
화합물 B 10.0 g (1.0 eq), 2-클로로-3-(4-페닐나프탈렌-1-일)벤조퓨로[2,3-b]피라진 12.18 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 8을 13.45 g (수율 67 %) 얻었다. [M+H]=738
합성예 9
Figure 112019071603315-pat00043
화합물 B 10.0 g (1.0 eq), 2-클로로-4-(4-(나프탈렌-1-일)페닐)벤조[h]퀴나졸린 12.48 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 9를 13.63 g (수율 61 %) 얻었다. [M+H]=748
합성예 10
Figure 112019071603315-pat00044
화합물 B 10.0 g (1.0 eq), 2-클로로-3-(나프탈렌-2-일)벤조[f]퀴녹살린 26.49 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 10을 13.34 g (수율 74 %) 얻었다. [M+H]=672
합성예 11
Figure 112019071603315-pat00045
화합물 B 10.0 g (1.0 eq), 2-클로로-3-(페난트렌-9-일)벤조[4,5]티에노[2,3-b]피라진 11.88 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 11을 14.46 g (수율 71 %) 얻었다. [M+H]=728
합성예 12
Figure 112019071603315-pat00046
화합물 B 10.0 g (1.0 eq), 2-클로로-4-(디벤조[b,d]퓨란-3-일)벤조[4,5]티에노[3,2-d]피리미딘 11.58 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 12을 14.45 g (수율 74 %) 얻었다. [M+H]=718
합성예 13
Figure 112019071603315-pat00047
화합물 B 10.0 g (1.0 eq), 2-클로로-4-(디벤조[b,d]티오펜-3-일)-5,5-디메틸-5H-인데노[1,2-d]피리미딘 12.36 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 13을 14.77 g (수율 73 %) 얻었다. [M+H]=744
합성예 14
Figure 112019071603315-pat00048
화합물 B 10.0 g (1.0 eq), 3-클로로-2-(디벤조[b,d]티오펜-2-일)-9,9-디메틸-9H-인데노[1,2-b]피라진 12.36 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 14를 14.17 g (수율 70 %) 얻었다. [M+H]=744
합성예 15
Figure 112019071603315-pat00049
화합물 B 10.0 g (1.0 eq), 2-클로로-4-(디벤조[b,d]티오펜-4-일)벤조퓨로[3,2-d]피리미딘 11.58 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 15를 14.26 g (수율 73 %) 얻었다. [M+H]=718
합성예 16
Figure 112019071603315-pat00050
화합물 B 10.0 g (1.0 eq), 2-클로로-5,5-디메틸-4-(트리페닐렌-2-일)-5H-인데노[1,2-d]피리미딘 13.67 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 16을 15.65 g (수율 73 %) 얻었다. [M+H]=788
합성예 17
Figure 112019071603315-pat00051
화합물 C 10.0 g (1.0 eq), 4-([1,1':4',1''-터페닐]-4-일)-2-클로로-9,9-디메틸-9H-인데노[2,1-d]피리미딘 13.74 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 17을 15.26 g (수율 71 %) 얻었다. [M+H]=790
합성예 18
Figure 112019071603315-pat00052
화합물 C 10.0 g (1.0 eq), 2-클로로-4-(디벤조[b,d]퓨란-4-일)벤조[4,5]티에노[2,3-d]피리미딘 11.58 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 18을 12.11 g (수율 62 %) 얻었다. [M+H]=718
합성예 19
Figure 112019071603315-pat00053
화합물 C 10.0 g (1.0 eq), 4-([1,1':3',1''-터페닐]-5'-일)-2-클로로벤조퓨로[2,3-d]피리미딘 12.95 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 19을 15.17 g (수율 73 %) 얻었다. [M+H]=764
합성예 20
Figure 112019071603315-pat00054
화합물 C 10.0 g (1.0 eq), 3-클로로-1-(9-페닐-9H-카바졸-4-일)벤조[f]퀴나졸린 13.64 g (1.1 eq), Pd(t-Bu3P)2 0.13 g (0.01 eq), K3PO4 11.55 g (2.0 eq)를 자일렌 250ml에 넣어서 환류하여 교반했다. 2 시간 후 반응이 종료되면 감압하여 용매를 제거했다. 이 후 CHCl3에 완전히 녹여 물로 씻어주고 다시 감압하여 용매를 50% 정도 제거했다. 다시 환류 상태에서 에틸아세테이트를 넣어주며 결정을 떨어트려 식힌 후 여과했다. 이를 컬럼크로마토그래피하여 화합물 20을 14.99 g (수율 70 %) 얻었다. [M+H]=787
<실험예>
비교예 1
ITO(indium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이때, 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 정공주입층으로 하기 HI-1 화합물을 1150Å의 두께로 형성하되 하기 A-1 화합물을 1.5% 농도로 p-도핑 하였다. 상기 정공주입층 위에 하기 HT-1 화합물을 진공 증착하여 막 두께 800Å 의 정공수송층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공수송층 위에 막 두께 150Å으로 하기 EB-1 화합물을 진공 증착하여 전자억제층을 형성하였다. 이어서, 상기 EB-1 증착막 위에 하기 RH-1 화합물과 하기 Dp-7 화합물을 98:2의 중량비로 진공 증착하여 400Å 두께의 적색 발광층을 형성하였다. 상기 발광층 위에 막 두께 30Å으로 하기 HB-1 화합물을 진공 증착하여 정공저지층을 형성하였다. 이어서, 상기 정공저지층 위에 하기 ET-1 화합물과 하기 LiQ 화합물을 2:1의 중량비로 진공 증착하여 300Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12Å 두께로 리튬플로라이드(LiF)와 1,000Å 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 2ⅹ10-7 ~ 5ⅹ10-6 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다
Figure 112019071603315-pat00055
비교예 화합물
Figure 112019071603315-pat00056
실시예 1 내지 실시예 20
비교예 1의 유기 발광 소자에서 RH-1 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
비교예 2 내지 비교예 16
비교예 1의 유기 발광 소자에서 RH-1 대신 하기 표 1에 기재된 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 실시예 20, 비교예 1 내지 비교예 16 에서 제조한 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 전압, 효율, 수명을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. T95은 휘도가 초기 휘도(10,000 nit)에서 95%로 감소되는데 소요되는 시간을 의미한다.
구분 물질 구동전압(V) 효율(cd/A) 수명 T95(hr) 발광색
비교예 1 RH-1 4.48 34.7 174 적색
실시예 1 화합물 1 3.95 37.5 213 적색
실시예 2 화합물 2 3.93 43.1 295 적색
실시예 3 화합물 3 4.23 38.8 191 적색
실시예 4 화합물 4 4.17 39.7 234 적색
실시예 5 화합물 5 4.03 37.6 217 적색
실시예 6 화합물 6 4.05 39.9 203 적색
실시예 7 화합물 7 3.97 38.5 199 적색
실시예 8 화합물 8 4.17 42.1 223 적색
실시예 9 화합물 9 4.10 38.9 221 적색
실시예 10 화합물 10 4.27 34.3 195 적색
실시예 11 화합물 11 4.15 38.0 190 적색
실시예 12 화합물 12 4.01 37.5 214 적색
실시예 13 화합물 13 3.92 39.4 199 적색
실시예 14 화합물 14 3.84 37.5 205 적색
실시예 15 화합물 15 4.13 38.1 239 적색
실시예 16 화합물 16 3.85 38.5 193 적색
실시예 17 화합물 17 4.31 37.3 229 적색
실시예 18 화합물 18 4.21 36.5 231 적색
실시예 19 화합물 19 3.93 36.7 251 적색
실시예 20 화합물 20 4.04 37.0 217 적색
비교예 2 C-1 4.61 31.7 197 적색
비교예 3 C-2 4.23 34.5 79 적색
비교예 4 C-3 4.35 33.5 188 적색
비교예 5 C-4 4.53 32.8 134 적색
비교예 6 C-5 4.50 32.1 142 적색
비교예 7 C-6 4.64 33.1 195 적색
비교예 8 C-7 4.59 34.7 177 적색
비교예 9 C-8 4.69 31.5 181 적색
비교예 10 C-9 4.30 33.9 61 적색
비교예 11 C-10 4.35 33.5 93 적색
비교예 12 C-11 4.55 29.4 47 적색
비교예 13 C-12 4.15 31.5 53 적색
비교예 14 C-13 4.04 34.5 73 적색
비교예 15 C-14 4.37 32.3 67 적색
비교예 16 C-15 4.55 23.1 31 적색
실시예 1 내지 20 및 비교예 1 내지 16에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 상기 표 1의 결과를 얻었다. 상기 비교예 1의 적색 유기 발광 소자는 종래 널리 사용되고 있는 물질을 사용하였다. 비교예 2 내지 16은 RH-1 대신 C-1 내지 C-10을 사용하여 유기 발광 소자를 제조하였다. 상기 표 1의 결과를 보면 본 발명의 화합물이 적색 발광층의 호스트로 사용 했을 때 비교예 물질에 비해서 구동전압이 크게는 20% 가까이 낮아졌으며, 효율 측면에서도 20% 이상 상승했다. 이를 토대로 호스트에서 적색 도판트로의 에너지 전달이 잘 이뤄진다는 것을 알 수 있었다. 또한 높은 효율을 유지하면서도 수명 특성을 1.5배 이상 크게 개선 시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
이것은 결국 비교예 화합물 보다 본 발명의 화합물이 전자와 정공에 대한 안정도가 높으며 OLED Red 소자내에서 전자와 정공 이동의 균형이 잘 맞기 때문이라 판단 할 수 있다. 결론적으로 본 발명의 화합물을 적색 발광층의 호스트로 사용하였을 때 유기 발광 소자의 구동전압, 발광 효율 및 수명 특성을 개선할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
1 : 기판
2 : 제1 전극
3 : 유기물층
4 : 제2 전극
5 : 정공주입층
6 : 정공수송층
7 : 전자억제층
8 : 발광층
9 : 정공저지층
10 : 전자주입 및 수송층

Claims (7)

  1. 하기 화학식 1-1 내지 1-3 중 어느 하나로 표시되는 헤테로고리 화합물:
    Figure 112021018331104-pat00077

    상기 화학식 1-1 내지 1-3에 있어서,
    L은 치환 또는 비치환된 N, O 및 S 중에서 선택되는 헤테로 원자를 2 이상 포함하는 3환 이상의 2가 헤테로고리기이고,
    Ar은 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이며,
    R1 내지 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로, 수소, 니트릴기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 인접한 기와 서로 결합하여 적어도 하나의 치환 또는 비치환된 방향족고리를 형성한다.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기인 것인 헤테로고리 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나인 것인 헤테로고리 화합물:
    Figure 112019071603315-pat00059

    Figure 112019071603315-pat00060

    Figure 112019071603315-pat00061

    Figure 112019071603315-pat00062

    Figure 112019071603315-pat00063

    Figure 112019071603315-pat00064

    Figure 112019071603315-pat00065

    Figure 112019071603315-pat00066

    Figure 112019071603315-pat00067

    Figure 112019071603315-pat00068

    Figure 112019071603315-pat00069

    Figure 112019071603315-pat00070

    Figure 112019071603315-pat00071

    Figure 112019071603315-pat00072

    Figure 112019071603315-pat00073

    Figure 112019071603315-pat00074
  5. 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 구비된 1층 또는 2층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 청구항 1, 3 및 4 중 어느 한 항의 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 헤테로고리 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 헤테로고리 화합물을 호스트로 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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