KR102413260B1 - 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 Download PDF

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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 발명은 2019년 7월 19일 한국 특허청에 제출된 한국 특허 제 10-2019-0087642 호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기발광소자란 유기 반도체 물질을 이용한 발광소자로서, 전극과 유기 반도체 물질 사이에서의 정공 및/또는 전자의 교류를 필요로 한다. 유기발광소자는 동작 원리에 따라 하기와 같이 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째는 외부의 광원으로부터 소자로 유입된 광자에 의하여 유기물층에서 엑시톤(exiton)이 형성되고, 이 엑시톤이 전자와 정공으로 분리되고, 이 전자와 정공이 각각 다른 전극으로 전달되어 전류원(전압원)으로 사용되는 형태의 발광소자이다. 둘째는 2개 이상의 전극에 전압 또는 전류를 가하여 전극과 계면을 이루는 유기 반도체 물질층에 정공 및/또는 전자를 주입하고, 주입된 전자와 정공에 의하여 작동하는 형태의 발광소자이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기발광소자는 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, 전자억제층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어 질 수 있다. 이러한 유기발광소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다. 이러한 유기 발광 소자는 자발광, 고휘도, 고효율, 낮은 구동 전압, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트 등의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
유기발광소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광 재료와 전하 수송 재료, 예컨대 정공 주입 재료, 정공 수송 재료, 전자 억제 물질, 전자 수송 재료, 전자 주입 재료 등으로 분류될 수 있다. 발광 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 재료가 있다.
또한, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여, 발광 재료로서 호스트/도펀트 계를 사용할 수 있다. 그 원리는 발광층을 주로 구성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작고 발광 효율이 우수한 도펀트를 발광층에 소량 혼합하면, 호스트에서 발생한 엑시톤이 도펀트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는 것이다. 이 때 호스트의 파장이 도펀트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도펀트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
전술한 유기발광소자가 갖는 우수한 특징들을 충분히 발휘하기 위해서는 소자 내 유기물층을 이루는 물질, 예컨대 정공 주입 물질, 정공 수송 물질, 발광 물질, 전자 억제 물질, 전자 수송 물질, 전자 주입 물질 등이 안정하고 효율적인 재료에 의하여 뒷받침되므로 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다.
미국 특허 출원 공개 제2004-0251816호
본 명세서는 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112020074790698-pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
X는 CR11R12 또는 C=C R13R14이고,
R11 및 R12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
R13 및 R14은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이거나, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성하고,
R2 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 니트릴기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 또는 치환 또는 비치환된 아민기이거나, 인접하는 기와 결합하여 치환 또는 비치환된 고리 형성하고,
l 및 m 은 각각 0 내지 4의 정수이고,
n은 0 내지 5의 정수이고,
o은 0 내지 3의 정수이며,
l 내지 o가 각각 복수일 때, 괄호안의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
또한, 본 발명은 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 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층 재료로 사용하는 경우, 구동 전압이 낮고, 효율 및 수명특성이 우수한 유기 발광 소자를 제조할 수 있다. 특히, 본 발명의 화합물을 발광층의 도펀트로 사용하는 경우, 높은 수명과 우수한 성능을 갖는 유기 발광 소자를 제조할 수 있다.
도 1 및 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 화합물을 제공한다.
본 화합물은 기존에 알려진 물질들에 비해 구조적 안정성을 띄고 있고, 입체성을 가지고 있기 때문에 분자간의 빛 상쇄를 저감할 수 있다.
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 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 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, 할로겐기는 F, Cl, Br, I 등이 될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 더 구체적으로는 탄소수 1 내지 10인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸기; 에틸기; 프로필기; n-프로필기; 이소프로필기; 부틸기; n-부틸기; 이소부틸기; tert-부틸기; sec-부틸기; 1-메틸부틸기; 1-에틸부틸기; 펜틸기; n-펜틸기; 이소펜틸기; 네오펜틸기; tert-펜틸기; 헥실기; n-헥실기; 1-메틸펜틸기; 2-메틸펜틸기; 4-메틸-2-펜틸기; 3,3-디메틸부틸기; 2-에틸부틸기; 헵틸기; n-헵틸기; 1-메틸헥실기; 시클로펜틸메틸기; 시클로헥실메틸기; 옥틸기; n-옥틸기; tert-옥틸기; 1-메틸헵틸기; 2-에틸헥실기; 2-프로필펜틸기; n-노닐기; 2,2-디메틸헵틸기; 1-에틸프로필기; 1,1-디메틸프로필기; 이소헥실기; 2-메틸펜틸기; 4-메틸헥실기; 5-메틸헥실기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 30인 것이 바람직하며, 탄소수 3 내지 20인 것이 더 바람직하다. 구체적으로 시클로프로필기; 시클로부틸기; 시클로펜틸기; 3-메틸시클로펜틸기; 2,3-디메틸시클로펜틸기; 시클로헥실기; 3-메틸시클로헥실기; 4-메틸시클로헥실기; 2,3-디메틸시클로헥실기; 3,4,5-트리메틸시클로헥실기; 4-tert-부틸시클로헥실기; 시클로헵틸기; 시클로옥틸기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 더 구체적으로 탄소수 1 내지 10인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시기; 에톡시기; n-프로폭시기; 이소프로폭시기; i-프로필옥시기; n-부톡시기; 이소부톡시기; tert-부톡시기; sec-부톡시기; n-펜틸옥시기; 네오펜틸옥시기; 이소펜틸옥시기; n-헥실옥시기; 3,3-디메틸부틸옥시기; 2-에틸부틸옥시기; n-옥틸옥시기; n-노닐옥시기; n-데실옥시기; 벤질옥시기; p-메틸벤질옥시기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 30인 것이 바람직하다. 더 구체적으로는 탄소수 2 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 비닐기; 1-프로페닐기; 이소프로페닐기; 1-부테닐기; 2-부테닐기; 3-부테닐기; 1-펜테닐기; 2-펜테닐기; 3-펜테닐기; 3-메틸-1-부테닐기; 1,3-부타디에닐기; 알릴기; 1-페닐비닐-1-일기; 2-페닐비닐-1-일기; 2,2-디페닐비닐-1-일기; 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일기; 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일기; 스틸베닐기; 스티레닐기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 알키닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 30인 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 아민기는 -NH2; 알킬아민기; N-알킬아릴아민기; 아릴아민기; N-아릴헤테로아릴아민기; N-알킬헤테로아릴아민기 및 헤테로아릴아민기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 30인 것이 바람직하다. 아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기; 디메틸아민기; 에틸아민기; 디에틸아민기; 페닐아민기; 나프틸아민기; 바이페닐아민기; 안트라세닐아민기; 9-메틸안트라세닐아민기; 디페닐아민기; N-페닐나프틸아민기; 디톨릴아민기; N-페닐톨릴아민기; 트리페닐아민기; N-페닐바이페닐아민기; N-페닐나프틸아민기; N-바이페닐나프틸아민기; N-나프틸플루오레닐아민기; N-페닐페난트레닐아민기; N-바이페닐페난트레닐아민기; N-페닐플루오레닐아민기; N-페닐터페닐아민기; N-페난트레닐플루오레닐아민기; N-바이페닐플루오레닐아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 ―SiRaRbRc의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Ra, Rb 및 Rc는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 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, 탄소수 6 내지 20인 것이 더 바람직하다. 상기 아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 30인 것이 바람직하다. 더 구체적으로는 탄소수 6 내지 20인 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 바람직하고 더 구체적으로 탄소수 10 내지 20인 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, "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, 아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴아민기가 있다. 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 아릴기가 2 이상을 포함하는 아릴아민기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식 아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 탄소가 아닌 원자, 즉 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종원자는 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, 탄소수 2 내지 20인 것이 더 바람직하고, 상기 헤테로아릴기는 단환식 또는 다환식일 수 있다. 헤테로아릴기의 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 명세서에 있어서, '고리를 형성'하는 것은 지환족고리, 방향족고리, 또는 헤테로고리를 형성하는 것을 의미한다.
상기 지환족 고리는 1가기가 아닌 것을 제외하고, 상기 시클로알킬기의 정의를 따른다.
상기 방향족고리는 1가기가 아닌 것을 제외하고, 상기 아릴기의 정의를 따른다.
상기 헤테로고리는 1가기가 아닌 것을 제외하고, 상기 헤테로아릴기의 정의를 따른다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시된다.
[화학식 2]
Figure 112020074790698-pat00002
[화학식 3]
Figure 112020074790698-pat00003
상기 화학식 2 및 3에 있어서, 상기 R2 내지 R5, R11 내지 R14 및 l 내지 o는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 1-4 중 선택되는 어느 하나로 표시된다.
[화학식 1-1]
Figure 112020074790698-pat00004
[화학식 1-2]
Figure 112020074790698-pat00005
[화학식 1-3]
Figure 112020074790698-pat00006
[화학식 1-4]
Figure 112020074790698-pat00007
상기 화학식 1-1 내지 1-4에 있어서, 상기 X, R2 내지 R5, 및 l 내지 m은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2-1 내지 2-7 중 선택되는 어느 하나로 표시된다.
[화학식 2-1]
Figure 112020074790698-pat00008
[화학식 2-2]
Figure 112020074790698-pat00009
[화학식 2-3]
Figure 112020074790698-pat00010
[화학식 2-4]
Figure 112020074790698-pat00011
[화학식 2-5]
Figure 112020074790698-pat00012
[화학식 2-6]
Figure 112020074790698-pat00013
[화학식 2-7]
Figure 112020074790698-pat00014
상기 화학식 2-1 내지 2-7에 있어서, X, R2, R3, R5, l, m, 및 o는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
R04는 중수소, 니트릴기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 또는 치환 또는 비치환된 아민기이고,
n1 은 1 또는 2이고,
X2는 O 또는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 3-1 또는 화학식 3-2로 표시된다.
[화학식 3-1]
Figure 112020074790698-pat00015
[화학식 3-2]
Figure 112020074790698-pat00016
상기 화학식 3-1 및 3-2에 있어서, X, R4, R5, m, 및 o는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고,
R20, R21, R30 및 R31은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 니트릴기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 또는 치환 또는 비치환된 아민기이거나, 인접하는 기와 결합하여 고리 형성하고,
X11 및 X12 중 어느 하나는 직접결합이고, 다른 하나는 O 또는 S이고,
X13 및 X14 중 어느 하나는 직접결합이고, 다른 하나는 O 또는 S이고,
l1, l2, m1 및 m2은 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X11은 직접결합이고, X12는 O 또는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X12는 직접결합이고, X11은 O 또는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X13은 직접결합이고, X14는 O 또는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, X14는 직접결합이고, X13은 O 또는 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, l1 및 m1은 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, l1 및 m1은 0이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, l1은 0이고, m1은 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, l1은 1이고, m1은 0이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, l2 및 m2는 0이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, l2 및 m2는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, l2는 0이고, m2는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, l2는 1이고, m2는 0이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 4-1로 표시된다.
[화학식 4-1]
Figure 112020074790698-pat00017
상기 화학식 4-1에 있어서, X, R2 내지 R4, l 내지 n은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고, o1은 0 또는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환 또는 비치환된 나프틸기; 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환 또는 비치환된 비페닐기; 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환 또는 비치환된 안트라센기; 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환 또는 비치환된 페난트렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기로 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 결합하여 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 결합하여 지환족고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 결합하여 방향족고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 결합하여 헤테로고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 결합하여 탄소수 6 내지 30의 방향족고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 결합하여 탄소수 3 내지 30의 헤테로고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 결합하여 플루오렌 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 결합하여 잔텐(xathene) 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기이거나, 서로 결합하여 탄소수 6 내지 30의 방향족고리, 또는 탄소수 3 내지 30의 헤테로고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환 또는 비치환된 나프틸기; 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환 또는 비치환된 비페닐기; 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환 또는 비치환된 안트라센기; 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환 또는 비치환된 페난트렌기이거나, 서로 결합하여 플루오렌 고리, 또는 잔텐(xathene) 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R13 및 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R13 및 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R13 및 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R13 및 R14는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기, 또는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2 및 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 알킬기; 아릴기; 헤테로아릴기; 할로겐기, 알킬기, 할로알킬기, 아릴기, 또는 헤테로아릴기로 치환된 아민기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2 및 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기; 할로겐기, 알킬기, 할로알킬기, 아릴기, 또는 헤테로아릴기로 치환된 아민기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2 및 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 메틸기; 터부틸기; 페닐기; 피리미딘기; 또는 F, 메틸기, 트리플루오로메틸기, 페닐기, 나프틸기, 벤즈옥사졸기, 디벤조퓨란기, 또는 디벤조티오펜기로 치환된 아민기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2 및 R3는 인접하는 결합하여 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2 및 R3는 인접하는 기와 결합하여 지환족 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2 및 R3는 인접하는 기와 결합하여 방향족고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2 및 R3는 인접하는 기와 결합하여 헤테로고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2 및 R3는 인접하는 기와 결합하여 벤젠고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2 및 R3는 인접하는 기와 결합하여 벤조퓨란고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2 및 R3는 인접하는 기와 결합하여 벤조티오펜고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 인접하는 기와 결합하여 지환족 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 인접하는 기와 결합하여 방향족고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 인접하는 기와 결합하여 헤테로고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 인접하는 기와 결합하여 벤젠고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 인접하는 기와 결합하여 벤조티오펜고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 인접하는 기와 결합하여 벤조퓨란고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 수소, 중수소, 할로겐기, 알킬기, 실릴기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 아민기이고,
상기 알킬기, 실릴기, 아릴기, 헤테로아릴기, 또는 아민기는 중수소, 할로겐기, 니트릴기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 및 치환 또는 비치환된 시클로알킬기로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 아릴기 또는 알킬기로 치환된 실릴기; 아릴기; 할로겐기로 치환된 아릴기'; 헤테로아릴기; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 아릴기로 치환된 아민기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 수소; 중수소; 할로겐기; 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 아릴기 또는 알킬기로 치환된 실릴기; 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 할로겐기로 치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환된 아민기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 수소; 중수소; F; Cl; Br; I; 페닐기; 메틸기; 에틸기; 프로필기; 이소프로필기; 터부틸기; 비페닐기; 안트라센기; 나프틸기; 트리페닐렌기; 페난트렌기; 메틸기 또는 페닐기로 치환된 실릴기; 피리미딘기; 피리딘기; 트리아진기; 디벤조티오펜기; 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 페닐기로 치환된 아민기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R4는 수소; 중수소; F; 페닐기; 메틸기; 터부틸기; 메틸기 또는 페닐기로 치환된 실릴기; 피리미딘기; 피리딘기; 트리아진기; 디벤조티오펜기; 또는 F로 치환 또는 비치환된 페닐기로 치환된 아민기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 o는 0이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 o는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 o는 2이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R5는 인접하는 기와 결합하여 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R5는 인접하는 기와 결합하여 지환족 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R5는 인접하는 기와 결합하여 방향족고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R5는 인접하는 기와 결합하여 헤테로고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R5는 인접하는 기와 결합하여 벤젠고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R5는 수소; 중수소; 할로겐기; 알킬기; 아릴기; 헤테로아릴기; 아릴기로 치환된 아민기; 또는 알킬기 또는 아릴기로 치환된 실릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R5는 수소; 중수소; 할로겐기; 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기; 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환된 아민기; 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환된 실릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R5는 수소; 중수소; F; 메틸기; 트리플루오로메틸기; 터부틸기; 트리페닐실릴기; 트리메틸실릴기; 페난트렌기; 디벤조퓨란기; 디벤조티오펜기; 피리미딘기; 또는 페닐기, 나프틸기, 또는 비페닐기로 치환된 아민기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure 112020074790698-pat00018
Figure 112020074790698-pat00019
Figure 112020074790698-pat00020
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure 112020074790698-pat00021
Figure 112020074790698-pat00022
Figure 112020074790698-pat00023
Figure 112020074790698-pat00024
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Figure 112020074790698-pat00025
Figure 112020074790698-pat00026
Figure 112020074790698-pat00027
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 발명의 유기 발광 소자는 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 전술한 화합물을 포함할 수 있다.
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 양극(2), 발광층(3), 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다.
도 2에는 기판(1) 위에 양극(2), 정공주입층(5), 제1 정공수송층(6), 제2 정공수송층(7), 발광층(3), 전자주입 및 수송층(8) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 본 발명의 화합물은 바람직하게는 발광층에 포함된다.
상기 도 1 및 도 2는 유기 발광 소자를 예시한 것이며 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 도펀트와 호스트를 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 도펀트와 호스트를 1:99 내지 5:95의 질량비로 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 도펀트로 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 상기 화학식 1의 화합물을 청색 도펀트로 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 호스트를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 H로 표시되는 화합물을 포함한다.
[화학식 H]
Figure 112020074790698-pat00028
상기 화학식 H에 있어서,
L21 및 L22는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴렌기이고,
R21은 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
Ar21 및 Ar22는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고,
k1은 0 내지 8이고, k1이 2 이상일 때 R21는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L21 내지 L22는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환되고 N, O, 또는 S를 포함하는 C2-C30의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L21 내지 L22는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; C6-C30의 아릴렌기; 또는 N, O, 또는 S를 포함하는 C2-C30의 헤테로아릴렌기이고, 상기 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기는 C1-C10의 알킬기, C6-C30의 아릴기 또는 C2-C30의 헤테로아릴기로 치환되거나 비치환된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L21 내지 L22는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 비페닐렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 치환 또는 비치환된 2가의 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar21 및 Ar22는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar21 및 Ar22는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 중수소로 치환 또는 비치환된 C6-C30의 아릴기; 또는 중수소로 치환 또는 비치환된 C2-C30의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar21 및 Ar22는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 단환 내지 4환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 단환 내지 4환의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar21 및 Ar22는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 중수소로 단환 내지 4환의 아릴기; 또는 중수소로 치환 또는 비치환된 단환 내지 4환의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar21 및 Ar22는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 비페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 안트라센기; 치환 또는 비치환된 페난트릴기; 치환 또는 비치환된 페날렌기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 벤조플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 퓨란기; 치환 또는 비치환된 티오펜기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 치환 또는 비치환된 나프토벤조퓨란기; 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기; 또는 치환 또는 비치환된 나프토벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar21 및 Ar22는 서로 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar21은 치환 또는 비치환된 아릴기이고, Ar22는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar21은 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이고, Ar22는 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar21은 중수소로 치환 또는 비치환된 아릴기이고, Ar22는 중수소로 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar21은 중수소로 치환 또는 비치환된 아릴기이고, Ar22는 중수소로 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R21은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소 또는 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R21은 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R21은 중수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar21은 비치환된 헤테로아릴기이고, Ar22는 비치환된 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 Ar21은 디벤조퓨란기이고, Ar22는 페닐기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공 주입 및 수송층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자주입층, 전자수송층, 또는 전자 주입 및 수송층을 포함하고, 상기 전자주입층, 전자수송층, 또는 전자 주입 및 수송층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자저지층, 또는 정공저지층을 포함하고, 상기 전자저지층, 또는 정공저지층은 상기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
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 화합물을 이용하여 형성되는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
본 명세서는 또한, 상기 화합물을 이용하여 형성된 유기 발광 소자의 제조 방법을 제공한다.
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 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; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDT), 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 폴리티오펜 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.
도펀트 재료로는 방향족 화합물, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물, 금속 착체 등이 있다. 구체적으로 방향족 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 전자 수송층은 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 전자 주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 캐소드로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자 주입 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 유기 발광 소자는 전술한 화합물을 이용하여 한 층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기 발광 소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물의 제조방법 및 이들을 이용한 유기 발광 소자의 제조는 이하의 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
하기 반응식에 있어서, 치환기의 종류 및 개수는 당업자가 공지된 출발물질을 적절히 선택함에 따라 다양한 종류의 중간체를 합성할 수 있다. 반응 종류 및 반응 조건은 당기술분야에 알려져 있는 것들이 이용될 수 있다.
제조예 1: 중간체 1-1 의 합성
Figure 112020074790698-pat00029
1-브로모-2,3-디클로로-5-메틸벤젠 (27.88 g, 116.2 mmol)을 THF(322 ml)에 녹였다. -78 ℃를 유지하며, n-BuLi 2.5M in hexane (46.5 ml, 116.2 mmol)을 천천히 적가하였다. 약 1시간 경과 후 N-메톡시-N-메틸벤즈아미드 (16 g, 96.9 mmol)을 넣고 교반하였다. 반응이 종결되면 반응이 종결되면 상온으로 식힌 후에 반응물을 분액깔때기에 옮긴 후 추출하였다. MgSO4로 건조 및 여과, 농축 하고 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 중간체 1-1 (21 g, 수율 82%)을 수득 하였다.
MS:[M+H]+= 266
제조예 2: 중간체 1-2 의 합성
Figure 112020074790698-pat00030
중간체 1-1(21 g, 79.2 mmol), 디페닐아민 (13.4 g, 79.2 mmol), Pd(Pt-Bu3)2(0.81 g, 1.6 mmol), NaOt-Bu(15.22 g, 158.4 mmol)를 톨루엔(264 ml)에 녹여 환류하며 교반하였다. 반응이 종결되면 상온으로 식힌 후에 반응물을 분액깔때기에 옮긴 후 추출하였다. MgSO4로 건조 및 여과, 농축 하고 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 중간체 1-2 (23.95 g, 수율 76%)을 수득 하였다.
MS:[M+H]+= 398
제조예 3: 중간체 1-3 의 합성
Figure 112020074790698-pat00031
출발물질로 상기 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1의 중간체 1-1의 합성예와 같은 방법으로 중간체 1-3을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 477
제조예 4: 중간체 1-4 의 합성
Figure 112020074790698-pat00032
중간체 1-3 (20 g, 42.0 mmol)을 벤젠 (700 ml)에 녹이고, 아세틸클로라이드 (8.4 ml)을 넣고 가열 교반하였다. 반응이 종결되면 상온으로 식힌 후에 반응물을 분액깔때기에 옮긴 후 추출하였다. MgSO4로 건조 및 여과, 농축 하고 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 중간체 1-4 (17.66 g, 수율 85%)을 수득 하였다.
MS:[M+H]+= 495
제조예 5: 중간체 1-5 의 합성
Figure 112020074790698-pat00033
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1의 중간체 1-1의 합성예와 같은 방법으로 중간체 1-5을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 537
제조예 6: 화합물 1의 합성
Figure 112020074790698-pat00034
중간체 1-5 (13.78 g, 25.7 mmol)을 톨루엔 (86 ml)에 녹였다. -78 ℃를 유지하며 t-BuLi (26.7 ml)를 천천히 적가한 뒤 온도를 올려 (약 60℃) 3시간 교반하였다. 그 후 쿨링하고 -78 ℃로 온도를 내린 후 BBr3 (10.7 g, 42.9 mmol)을 적가하고 상온으로 올리고 교반하였다. 반응이 종결되면 반응물을 분액깔때기에 옮긴 후 추출하였다. MgSO4로 건조 및 여과, 농축 하고 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 화합물 1 (4.19 g, 수율 32%)을 수득 하였다.
MS:[M+H]+= 510
제조예 7: 중간체 2-1의 합성
Figure 112020074790698-pat00035
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1의 중간체 1-1의 합성예와 같은 방법으로 중간체 2-1을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 308
제조예 8: 중간체 2-2의 합성
Figure 112020074790698-pat00036
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 2의 중간체 1-2의 합성예와 같은 방법으로 중간체 2-2을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 497
제조예 9: 중간체 2-3의 합성
Figure 112020074790698-pat00037
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 3의 중간체 1-3의 합성예와 같은 방법으로 중간체 2-3을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 575
제조예 10: 중간체 2-4의 합성
Figure 112020074790698-pat00038
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 4의 중간체 1-4의 합성예와 같은 방법으로 중간체 2-4을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 593
제조예 11: 중간체 2-5의 합성
Figure 112020074790698-pat00039
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 5의 중간체 1-5의 합성예와 같은 방법으로 중간체 2-5을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 635
제조예 12: 화합물 2의 합성
Figure 112020074790698-pat00040
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 6의 화합물 1의 합성예와 같은 방법으로 화합물 2을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 608
제조예 13: 중간체 3-1의 합성
Figure 112020074790698-pat00041
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1의 중간체 1-1의 합성예와 같은 방법으로 중간체 3-1을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 433
제조예 14: 중간체 3-2의 합성
Figure 112020074790698-pat00042
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 2의 중간체 1-2의 합성예와 같은 방법으로 중간체 3-2을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 733
제조예 15: 중간체 3-3의 합성
Figure 112020074790698-pat00043
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 3의 중간체 1-3의 합성예와 같은 방법으로 중간체 3-3을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 811
제조예 16: 중간체 3-4의 합성
Figure 112020074790698-pat00044
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 4의 중간체 1-4의 합성예와 같은 방법으로 중간체 3-4을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 829
제조예 17: 중간체 3-5의 합성
Figure 112020074790698-pat00045
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 5의 중간체 1-5의 합성예와 같은 방법으로 중간체 3-5을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 871
제조예 18: 화합물 3의 합성
Figure 112020074790698-pat00046
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 6의 화합물 1의 합성예와 같은 방법으로 화합물 3을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 844
제조예 18: 중간체 4-1의 합성
Figure 112020074790698-pat00047
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1의 중간체 1-1의 합성예와 같은 방법으로 중간체 4-1을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 308
제조예 19: 중간체 4-2의 합성
Figure 112020074790698-pat00048
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 2의 중간체 1-2의 합성예와 같은 방법으로 중간체 4-2을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 440
제조예 20: 중간체 4-3의 합성
Figure 112020074790698-pat00049
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 3의 중간체 1-3의 합성예와 같은 방법으로 중간체 4-3을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 595
제조예 21: 중간체 4-4의 합성
Figure 112020074790698-pat00050
중간체 4-3(25 g, 42.1 mmol)을 acetic acid (140 ml)에 녹이고 환류 교반하였다. 반응이 종결되면 상온으로 식힌 후에 반응물을 분액깔때기에 옮긴 후 추출하였다. MgSO4로 건조 및 여과, 농축 하고 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 중간체 4-4 (19.39 g, 수율 80%)을 수득 하였다.
MS:[M+H]+= 577
제조예 22: 화합물 4의 합성
Figure 112020074790698-pat00051
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 6의 화합물 1의 합성예와 같은 방법으로 화합물 4을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 550
제조예 23: 중간체 5-1의 합성
Figure 112020074790698-pat00052
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1의 중간체 1-1의 합성예와 같은 방법으로 중간체 5-1을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 324
제조예 24: 중간체 5-2의 합성
Figure 112020074790698-pat00053
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 2의 중간체 1-2의 합성예와 같은 방법으로 중간체 5-2을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 623
제조예 25: 중간체 5-3의 합성
Figure 112020074790698-pat00054
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 3의 중간체 1-3의 합성예와 같은 방법으로 중간체 5-3을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 777
제조예 26: 중간체 5-4의 합성
Figure 112020074790698-pat00055
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 21의 중간체 4-4의 합성예와 같은 방법으로 중간체 5-4을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 759
제조예 27: 화합물 5의 합성
Figure 112020074790698-pat00056
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 6의 화합물 1의 합성예와 같은 방법으로 화합물 5을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 732
제조예 28: 중간체 6-1의 합성
Figure 112020074790698-pat00057
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1의 중간체 1-1의 합성예와 같은 방법으로 중간체 6-1을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 428
제조예 29: 중간체 6-2의 합성
Figure 112020074790698-pat00058
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 2의 중간체 1-2의 합성예와 같은 방법으로 중간체 6-2을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 561
제조예 30: 중간체 6-3의 합성
Figure 112020074790698-pat00059
중간체 6-2 (12 g, 21.4 mmol) 를 THF (71 ml)에 녹이고 (2-페녹시페닐)마그네슘 아이오다이드 (8.23 g, 25.7 mmol)을 천천히 적가하고, 환류 교반하였다. 반응이 종결되면 상온으로 식힌 후에 HCl 용액을 가하였다. 반응물을 분액깔때기에 옮긴 후 추출하였다. MgSO4로 건조 및 여과, 농축 하고 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 중간체 6-3 (9.07 g, 수율 58 %)을 수득 하였다.
MS:[M+H]+= 731
제조예 31: 중간체 6-4의 합성
Figure 112020074790698-pat00060
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 21의 중간체 4-4의 합성예와 같은 방법으로 중간체 6-4을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 713
제조예 32: 화합물 6의 합성
Figure 112020074790698-pat00061
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 6의 화합물 1의 합성예와 같은 방법으로 화합물 6을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 686
제조예 33: 중간체 7-1의 합성
Figure 112020074790698-pat00062
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 2의 중간체 1-2의 합성예와 같은 방법으로 중간체 7-1을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 673
제조예 34: 중간체 7-2의 합성
Figure 112020074790698-pat00063
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 30의 중간체 6-3의 합성예와 같은 방법으로 중간체 7-2을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 843
제조예 35: 중간체 7-3의 합성
Figure 112020074790698-pat00064
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 21의 중간체 4-4의 합성예와 같은 방법으로 중간체 7-3을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 825
제조예 36: 화합물 7의 합성
Figure 112020074790698-pat00065
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 6의 화합물 1의 합성예와 같은 방법으로 화합물 7을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 798
제조예 37: 중간체 8-1의 합성
Figure 112020074790698-pat00066
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1의 중간체 1-1의 합성예와 같은 방법으로 중간체 8-1을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 252
제조예 38: 중간체 8-2의 합성
Figure 112020074790698-pat00067
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 2의 중간체 1-2의 합성예와 같은 방법으로 중간체 8-2을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 461
제조예 39: 중간체 8-3의 합성
Figure 112020074790698-pat00068
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 30의 중간체 6-3의 합성예와 같은 방법으로 중간체 8-3을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 506
제조예 40: 중간체 8-4의 합성
Figure 112020074790698-pat00069
중간체 8-3 (32 g, 63.4 mmol), p-톨루엔 설폰산 (2.4 g, 12.7 mmol) 을 톨루엔 (630 ml)에 녹여 교반 환류 하였다.
반응이 종결되면 분액깔때기에 옮긴 후 추출하였다. MgSO4로 건조 및 여과, 농축 하고 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 중간체 8-4 (21.6 g, 수율 70 %)을 수득 하였다.
MS:[M+H]+= 488
제조예 41: 화합물 8의 합성
Figure 112020074790698-pat00070
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 6의 화합물 1의 합성예와 같은 방법으로 화합물 8을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 461
제조예 42: 중간체 9-1의 합성
Figure 112020074790698-pat00071
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1의 중간체 1-1의 합성예와 같은 방법으로 중간체 9-1을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 315
제조예 43: 중간체 9-2의 합성
Figure 112020074790698-pat00072
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 2의 중간체 1-2의 합성예와 같은 방법으로 중간체 9-2을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 513
제조예 44: 중간체 9-3의 합성
Figure 112020074790698-pat00073
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 30의 중간체 6-3의 합성예와 같은 방법으로 중간체 9-3을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 557
제조예 45: 중간체 9-4의 합성
Figure 112020074790698-pat00074
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 40의 중간체 8-4의 합성예와 같은 방법으로 중간체 9-4을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 539
제조예 46: 화합물 9의 합성
Figure 112020074790698-pat00075
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 6의 화합물 1의 합성예와 같은 방법으로 화합물 9을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 510
제조예 47: 중간체 10-1의 합성
Figure 112020074790698-pat00076
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1의 중간체 1-1의 합성예와 같은 방법으로 중간체 10-1을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 358
제조예 47: 중간체 10-2의 합성
Figure 112020074790698-pat00077
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 2의 중간체 1-2의 합성예와 같은 방법으로 중간체 10-2을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 597
제조예 48: 중간체 10-3의 합성
Figure 112020074790698-pat00078
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 1의 중간체 1-1의 합성예와 같은 방법으로 중간체 10-3을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 765
제조예 49: 중간체 10-4의 합성
Figure 112020074790698-pat00079
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 40의 중간체 8-4의 합성예와 같은 방법으로 중간체 10-4을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 747
제조예 50: 화합물 10의 합성
Figure 112020074790698-pat00080
출발물질로 상기의 화합물을 사용한 것을 제외하고, 상기 제조예 6의 화합물 1의 합성예와 같은 방법으로 화합물 10을 합성하였다.
MS:[M+H]+= 720
< 소자예 >
ITO(인듐 주석 산화물)가 1,000Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판(corning 7059 glass)을, 분산제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 세제는 Fischer Co.의 제품을 사용하였으며, 증류수는 Millipore Co. 제품의 필터(Filter)로 2차 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후, 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올 용제 순서로 초음파 세척을 하고 건조시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 화합물 HAT를 50Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공주입층을 형성하였다. 그 위에 제1 정공수송층으로 하기 화합물 HT-A 1000Å을 진공 증착하고, 연이어 제2 정공수송층으로 하기 화합물 HT-B 100Å을 증착하였다. 호스트인 BH-1와 도펀트인 상기 화합물 1을 98:2의 중량비로 진공 증착하여 200Å두께의 발광층을 형성하였다.
그 다음에 전자 주입 및 수송층으로 하기 화합물 ET-A 와 하기 화합물 Liq를 1:1 비율로 300Å을 증착하였고, 이 위에 순차적으로 150Å 두께의 은(Ag) 10중량% 도핑된 마그네슘(Mg) 그리고 1,000Å 두께의 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하여, 유기 발광 소자를 제조하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 1 Å/sec를 유지하였고, LiF는 0.2 Å/sec, 알루미늄은 3Å/sec 내지 7Å/sec의 증착속도를 유지하였다.
Figure 112020074790698-pat00081
실험예 1-2 내지 1-10
상기 실험예 1-1에서 발광층의 도펀트로 상기 화합물 1 대신 하기 화합물 2 내지 10을 각각 사용한 것을 제외하고는 동일하게 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure 112020074790698-pat00082
비교예 1-1
상기 실험예 1-1에서 발광층의 도펀트로 상기 화합물 1 대신 하기 화합물 D-1을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 유기 발광 소자를 제작하였다
Figure 112020074790698-pat00083
하기 표 1에 실험예 1-1 내지 1-10, 및 비교예 1-1의 유기 발광 소자의 구동전압, 발광 효율, 색좌표 및 수명의 측정결과를 나타내었다.
구체적으로, 10mA/cm2의 전류밀도에서 구동전압, 발광효율 및 색좌표(CIEy)를 측정하였고, 20mA/cm2의 전류밀도에서 초기 휘도 대비 95%가 되는 시간(LT95)을 측정하였다.
호스트 도펀트 10mA/cm2 20mA/cm2
구동전압 (V) 효율 (cd/A) CIEy 수명 (hr)
실험예 1-1 BH-1 화합물 1 3.7 6.3 0.100 219
실험예 1-2 BH-1 화합물 2 3.6 6.3 0.099 207
실험예 1-3 BH-1 화합물 3 3.6 6.4 0.099 213
실험예 1-4 BH-1 화합물 4 3.8 6.2 0.098 212
실험예 1-5 BH-1 화합물 5 3.7 6.5 0.097 223
실험예 1-6 BH-1 화합물 6 3.5 6.3 0.097 193
실험예 1-7 BH-1 화합물 7 3.4 6.6 0.098 226
실험예 1-8 BH-1 화합물 8 3.5 6.6 0.098 228
실험예 1-9 BH-1 화합물 9 3.7 6.2 0.097 200
실험예 1-10 BH-1 화합물10 3.8 6.3 0.099 202
비교예 1-1 BH-1 D-1 3.8 6.0 0.096 181
상기 표 1에서 알 수 있듯, 본 발명의 화합물을 사용한 실험예 1-1 내지 1-10은 비교예 1-1보다 고효율, 장수명의 특성을 가지는 것을 알 수 있다.
구체적으로, 본 명세서 화학식 1의 X가 CR11R12이고, R11 및 R12가 아릴기인 화합물 1 내지 3을 사용하거나, X가 CR11R12, R11 및 R12이 고리를 형성하는 화합물 4 내지 7을 사용하거나, X가 C=CR13R14인 화합물 8 내지 10을 이용한 유기발광소자의 경우, 비교예 1-1의 화합물 D-1과 같이 X가 CR11R12이고, R11 및 R12가 아릴기인 화합물과 비교하여, 고효율, 장수명의 특성을 가진다.
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공주입층
6: 제1 정공수송층
7: 제2 정공수송층
8: 전자주입 및 수송층

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112022016277034-pat00084

    상기 화학식 1에 있어서,
    X는 CR11R12 또는 C=C R13R14이고,
    R11 및 R12는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환 또는 비치환된 페닐기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기로 치환 또는 비치환된 나프틸기이거나, 서로 결합하여 플루오렌고리 또는 쟌텐고리를 형성하고,
    R13 및 R14은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고,
    R2 내지 R5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 탄소수 1 내지 10의 알킬기; 탄소수 6 내지 30의 아릴기; 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기; 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환 또는 비치환된 실릴기; 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 할로겐기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기로 치환된 아민기이거나, 인접하는 기와 결합하여 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소고리, 또는 탄소수 3 내지 20의 O 또는 S를 포함하는 헤테로고리 형성하고,
    l 및 m 은 각각 0 내지 4의 정수이고,
    n은 0 내지 5의 정수이고,
    o은 0 내지 3의 정수이며,
    l 내지 o가 각각 복수일 때, 괄호안의 치환기는 서로 같거나 상이하다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 것인 화합물:
    [화학식 2]
    Figure 112020074790698-pat00085

    [화학식 3]
    Figure 112020074790698-pat00086

    상기 화학식 2 및 3에 있어서, 상기 R2 내지 R5, R11 내지 R14 및 l 내지 o는 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 R11 및 R12는 서로 결합하여 플루오렌 고리 또는 쟌텐고리를 형성하는 것인 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure 112020074790698-pat00087

    Figure 112020074790698-pat00088

    Figure 112020074790698-pat00089
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure 112020074790698-pat00090

    Figure 112020074790698-pat00091

    Figure 112020074790698-pat00092

    Figure 112020074790698-pat00093
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화합물 중에서 선택되는 어느 하나인 것인 화합물:
    Figure 112020074790698-pat00094

    Figure 112020074790698-pat00095

    Figure 112020074790698-pat00096
  7. 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 내지 6 중 어느 한 항의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공주입 및 수송층을 포함하고, 상기 정공주입층, 정공수송층, 또는 정공주입 및 수송층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 유기물층은 전자주입층, 전자수송층, 또는 전자주입 및 수송층을 포함하고, 상기 전자주입층, 전자수송층, 또는 전자주입 및 수송층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 유기물층은 전자저지층 또는 정공저지층을 포함하고, 상기 전자저지층 또는 정공저지층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층은 상기 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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