KR102500597B1 - 장수명 유기 발광 재료 및 유기발광다이오드 - Google Patents

장수명 유기 발광 재료 및 유기발광다이오드 Download PDF

Info

Publication number
KR102500597B1
KR102500597B1 KR1020220094692A KR20220094692A KR102500597B1 KR 102500597 B1 KR102500597 B1 KR 102500597B1 KR 1020220094692 A KR1020220094692 A KR 1020220094692A KR 20220094692 A KR20220094692 A KR 20220094692A KR 102500597 B1 KR102500597 B1 KR 102500597B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
carbon atoms
moiety
organic light
atom
Prior art date
Application number
KR1020220094692A
Other languages
English (en)
Inventor
박부배
한가람
김영준
Original Assignee
주식회사 로오딘
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 로오딘 filed Critical 주식회사 로오딘
Priority to PCT/KR2022/011629 priority Critical patent/WO2023158037A1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102500597B1 publication Critical patent/KR102500597B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/321—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3]
    • H10K85/322—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3] comprising boron
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/342—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/346—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising platinum
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/656—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising two or more different heteroatoms per ring
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1022—Heterocyclic compounds bridged by heteroatoms, e.g. N, P, Si or B
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/104—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with other heteroatoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/18—Metal complexes
    • C09K2211/185—Metal complexes of the platinum group, i.e. Os, Ir, Pt, Ru, Rh or Pd
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/30—Highest occupied molecular orbital [HOMO], lowest unoccupied molecular orbital [LUMO] or Fermi energy values

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함하는 유기발광다이오드이고, 상기 발광층은 상세한 설명에서 기술한 조건에 맞게 설계된 복합 발광 화합물을 포함하는 유기발광다이오드를 제공한다.

Description

장수명 유기 발광 재료 및 유기발광다이오드{LONG LIFE ORGANIC LIGHT EMITTING MATERIAL AND ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 장수명 유기 발광 재료 및 유기발광다이오드에 관한 것이다.
OLED (Organic Light Emitting Diode)는 양극(Anode)에서 주입된 홀과 음극(Cathode)에서 주입된 전자가 전하 수송층을 통하여 발광층에서 결합하여 엑시톤을 형성하고 빛을 발산하는 소자로 1987년 C. W. Tang에 의해 Appl. Phys. Lett 51, 913에 최초로 보고되었다. 당시 발광층은 Alq3 단일 물질로 구성되었는데 1989년 J. Appl. Phys., Vol. 65, 3610에는 Alq3에 DCM을 적색 발광 화합물로, Coumarine 540을 녹색 발광 화합물로 소량 도핑하여 발광 파장을 조정하고 효율을 높였다.
본 발명의 목적은 발광체의 발광 안정성을 향상시켜 장시간 구동에도 빛 밝기 감소가 최소가 되도록 하는 유기발광다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예에서:
제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함하는 유기발광다이오드이고,
상기 발광층은 복합 발광 화합물을 포함하고,
상기 복합 발광 화합물은 전하 안정화 모이어티, 연결 부분 및 발광 모이어티를 포함하고,
상기 연결 부분은 상기 전하 안정화 모이어티와 상기 발광 모이어티를 연결하는 연결기 또는 스파이로 결합에 의해 형성되고,
상기 전하 안정화 모이어티는 탄소수 6 내지 50의 방향족 고리 또는 탄소수 5 내지 50의 방향족 헤테로 융합고리이고,
상기 전하 안정화 모이어티는 상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO 또는 LUMO의 파동함수에 포함되는 비공유전자쌍을 갖는 원자를 적어도 하나 포함하고,
상기 전하 안정화 모이어티는 0.00 Debye 초과의 극성을 갖고,
상기 전하 안정화 모이어티의 최장축의 길이는 7.5Å 이상이고,
상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO-LUMO 갭 에너지는 상기 발광 모이어티의 HOMO-LUMO 갭 에너지 보다 같거나 크고,
상기 연결 부분에 의한 상기 전하 안정화 모이어티와 상기 발광 모이어티의 최단 거리는 6Å 이내이고,
상기 발광 모이어티는, 상기 발광 모이어티 내 최소 공액 구조인 발광 코어;와 그 나머지 부분인 치환체로 구별되고,
상기 발광 코어는 탄소 및 수소를 포함하고, 탄소 및 수소 이외의 다른 원소를 적어도 하나 더 포함하며, 이때, 상기 수소는 수소, 중수소 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고,
단, 상기 복합 발광 화합물 중
(i) 상기 발광 코어 중 탄소 원소 이외의 원자에 상기 치환체가 연결되고, 상기 치환체와 상기 발광 코어가 함께 상기 전하 안정화 모이어티와 스파이로 결합으로 연결되어서, 상기 치환체 및 상기 발광 코어가 각각 스파이로 원자와 연결된 경우; 및
(ii) 상기 치환체가 상기 전하 안정화 모이어티와 스파이로 결합으로 연결되고, 상기 치환체 중 탄소 원소 이외의 원자에 상기 발광 코어가 연결된 경우;의 두 가지 경우가 배제되는
유기발광다이오드를 제공한다.
본 발명의 복합 발광 화합물을 포함하는 유기발광다이오드는 소자의 발광 안정성을 높여 장시간 구동에도 밝기 감소를 최소화한다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 호스트와 도펀트의 HOMO LUMO 에너지 레벨을 나타낸다.
도 2는 전하 안정화 모이어티의 파동함수를 나타낸 것이다.
도 3은 조건에 맞게 선정된 전하 안정화 화합물과 발광 화합물을 화학적으로 연결시켜 상기 복합 발광 화합물을 도출하는 과정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 4는 비교 화합물과 복합 발광 화합물의 PL 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 구현예에서,
제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함하는 유기발광다이오드이고,
상기 발광층은 복합 발광 화합물을 포함하고,
상기 복합 발광 화합물은 전하 안정화 모이어티, 연결 부분 및 발광 모이어티를 포함하고,
상기 연결 부분은 상기 전하 안정화 모이어티와 상기 발광 모이어티를 연결하는 연결기 또는 스파이로 결합에 의해 형성되고,
상기 전하 안정화 모이어티는 탄소수 6 내지 50의 방향족 고리 또는 탄소수 5 내지 50의 방향족 헤테로 융합고리이고,
상기 전하 안정화 모이어티는 상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO 또는 LUMO의 파동함수에 포함되는 비공유 전자쌍을 갖는 원자를 적어도 하나 포함하고,
상기 전하 안정화 모이어티는 0.00 Debye 초과의 극성을 갖고,
상기 전하 안정화 모이어티의 최장축의 길이는 7.5Å 이상이고,
상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO LUMO 갭 에너지는 상기 발광 모이어티의 HOMO LUMO 갭 에너지 보다 같거나 크고,
상기 연결 부분에 의한 상기 전하 안정화 모이어티와 상기 발광 모이어티의 최단 거리는 6Å 이내이고,
상기 발광 모이어티는, 상기 발광 모이어티 내 최소 공액 구조인 발광 코어와 그 나머지 부분인 치환체로 구별되고,
상기 발광 코어는 탄소 및 수소를 포함하고, 탄소 및 수소 이외의 다른 원소를 적어도 하나 더 포함하며, 이때, 상기 수소는 수소, 중수소 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고,
단, 상기 복합 발광 화합물 중
(i) 상기 발광 코어 중 탄소 원소 이외의 원자에 상기 치환체가 연결되고, 상기 치환체와 상기 발광 코어가 함께 상기 전하 안정화 모이어티와 스파이로 결합으로 연결되어서, 상기 치환체 및 상기 발광 코어가 각각 스파이로 원자와 연결된 경우; 및
(ii) 상기 치환체가 상기 전하 안정화 모이어티와 스파이로 결합으로 연결되고, 상기 치환체 중 탄소 원소 이외의 원자에 상기 발광 코어가 연결된 경우;의 두 가지 경우가 배제된
유기발광다이오드 (organic light emitting diode)를 제공한다.
상기 유기발광다이오드는 전술한 바에 따른 조건에 맞게 설계된 상기 복합 발광 화합물을 이용함으로써, 소자의 발광 안정성을 높여 장시간 구동에도 밝기 감소를 최소화하는 유기발광다이오드를 구현한다.
일반적으로, 도펀트는 유기발광다이오드의 발광 파장과 효율 이외에도 소자의 구동 시간에 따른 밝기 감소 특성에도 결정적인 역할을 한다. 상기 복합 발광 화합물은 도펀트의 열화 메커니즘 및 에너지 전이 과정을 개선함으로써 소자의 오랜 시간 구동에도 안정된 밝기를 나타낼 수 있도록 설계되어 개발된 것이다.
발광층으로 주입된 전자와 홀이 발광층의 호스트에서 결합하여 엑시톤을 형성하고 그 에너지가 도펀트로 전이되는 과정은 하기 수학식 1의 빛에 의한 방법 (FRET,
Figure 112022079769523-pat00001
)과 하기 수학식 2의 전자에 의한 방법 (Dexter Electron Transfer)으로 설명된다.
Figure 112022079769523-pat00002
[수학식 1]
Figure 112022079769523-pat00003
Dexter Electron Transfer
[수학식 2]
Figure 112022079769523-pat00004
kET : 속도 상수
r : 에너지 주개와 에너지 받개 간의 거리
τD : 에너지 주개의 PL 감쇠 시간 (PL decay time)
κ : 배향 계수 (orientation factor)
QD : 에너지 주개의 PL 양자 효율
NA : 아보가드로 수
n : 굴절율
J : 하기 수학식 3으로 정의된다.
[수학식 3]
Figure 112022079769523-pat00005
fD : 에너지 주개의 발광 스펙트럼
εA : 에너지 받개의 파장에 따른 흡광 계수
L : 반데르발스 반지름의 합 (the sum of Van der Waals radii)
λ : 파장
일단 도펀트가 호스트로부터 에너지를 받으면 들뜬 상태가 된다. 즉, 도펀트의 HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) 준위에 존재하는 두 개의 전자 중에 한 개의 전자가 LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 준위로 이동한 것과 동일한 상태다. LUMO 준위의 전자가 HOMO 준위로 내려와서 다시 안정화되기까지는 전자의 스핀 상태에 따라서 짧게는 수 나노초에서 길게는 수 밀리초가 걸린다. 분자의 진동 운동 시간이 수 피코초 단위에서 이루어지는 것을 고려하면 들뜬 상태의 도펀트는 빛으로 이완되기 전에 주변 분자와 끊임없이 상호 작용을 한다. 새로운 에너지 준위를 만들기도하고, 화학 반응을 일으키기도 하고, 분해되기도 하는데, 이러한 일련의 과정이 유기발광다이오드의 구동 시간에 따른 발광 세기 감소를 가속시킨다.
도펀트의 HOMO LUMO 갭 에너지는 호스트 물질의 HOMO LUMO 갭 에너지 보다 항상 작지만, 두 물질 간의 에너지 준위들의 위치는 항상 일정하지 않으며 도 1의 두가지 형태로 나타날 수 있다. 도 1에서, EHOMO는 각 물질의 HOMO 에너지 준위를, ELUMO는 각 물질의 LUMO 에너지 준위를 나타낸다.
Type 1은 도펀트의 HOMO 에너지 준위가 호스트의 HOMO 에너지 준위 보다 높은 경우이고, Type 2는 도펀트의 LUMO 에너지 준위가 호스트의 LUMO 에너지 준위 보다 낮은 경우이다. 홀은 홀이동층을 통하여 발광층으로 직접 주입되고, 전자는 반대편에서 전자이동층을 통하여 발광층으로 주입된다. 200~500Å 두께의 발광층의 서로 반대편에서 홀과 전자가 주입됨으로 두 전하가 만나 엑시톤을 형성하기 전에 도펀트에 홀이 트랩되거나 (Type 1), 전자가 트랩된다 (Type 2).
전하가 도펀트에 트랩되면 반대 전하가 도달하기 전까지 이온화된 도펀트는 매우 불안정한 상태이며 안정화 방법을 찾는다. 주위에 이미 형성된 다른 엑시톤과 상호 작용을 하거나, 주위 화합물과 화학 반응을 일으키거나, 분해가 일어나기도 한다. 이러한 일련의 과정이 유기발광디바이스의 구동 시간에 따른 발광 세기 감소를 가속시킨다.
상기 복합 발광 화합물은 여기 상태에 있거나 이온화 상태에 존재할 경우에 매우 가까운 거리에서 발광 모이어티를 전하 안정화 모이어티가 안정화시킴으로써 오랜 시간 유기발광디바이스를 구동하여도 안정된 밝기를 유지하게 할 수 있다.
상기 복합 발광 화합물은 전하 안정화 모이어티에 해당하는 제1 부분, 연결 부분에 해당하는 제2 부분 및 발광 모이어티에 해당하는 제3 부분을 포함하는 세 개의 영역으로 구별되는 구조일 수 있고, 하기와 같이 나타낼 수 있다.
[제1 부분]-[제2 부분]-[제 3 부분]
상기 복합 발광 화합물은 상기 제1 부분을 유도하는 전하 안정화 화합물과 상기 제3 부분을 유도하는 발광 화합물을 전술한 바와 같은 소정의 조건들이 만족되도록 선정하고, 이들이 연결되도록 상기 제2 부분에 해당하는 연결 부분을 형성함으로써 설계된다.
상기 제1 부분인 전하 안정화 모이어티의 첫번째 역할은 발광 모이어티에 전하가 트랩되어 이온화되었거나, 들뜬 상태가 되었을 경우 발광 모이어티를 안정화시켜준다.
상기 제1 부분인 전하 안정화 모이어티의 두번째 역할은 공간적으로 발광 모이어티의 일정 부분을 보호하여 들뜬 상태 또는 이온화된 발광 모이어티가 주변의 다른 분자들과 상호 작용할 확률을 줄여준다.
상기 제1 부분인 전하 안정화 모이어티의 세번째 역할은 공간적으로 발광 모이어티의 일정 부분을 보호하여 전하가 발광 모이어티에서 직접 트랩될 확률을 줄여 준다.
상기 전하 안정화 모이어티가 이러한 역할을 하기 위해서 극성 (Dipole Moment)을 띄어야 한다. 구체적으로, 상기 전하 안정화 모이어티는 0 Debye 초과하는 극성을 가진다. 예를 들면 벤젠, 바이페닐기와 같은 물질의 극성은 0 Debye가 된다. 예를 들어, 극성은 DFT를 이용한 계산을 통하여 얻을 수 있다.
또한, 상기 전하 안정화 모이어티는 비공유 전자쌍을 소유하고 있는 원소를 가진다. 이러한 원소의 예를 들면, 질소, 인, 비소, 안티몬, 산소, 황, Se, 불소, 염소, 또는 브롬 등을 포함할 수 있다. 상기 전하 안정화 모이어티에 포함된 비공유 전자쌍을 가지는 원소는 결합된 방식에 따라 전자 주개나 전자 받개로서의 역할을 하게 하거나, 또는 전하 안정화 모이어티가 극성을 띠게함으로써 상기 발광 모이어티를 안정화시킬 수 있다. 또한 비공유 전자쌍을 포함하는 원소는 반드시 HOMO 또는 LUMO의 파동함수를 구성해야 한다. 즉 HOMO와 LUMO의 전자 분포를 나타내는 파동함수에 포함되어 있어야 한다.
도 2는 전하 안정화 모이어티의 파동함수를 나타낸 것이다. 도 2에서, CS1 및 CS2는 전하 안정화 모이어티를 유도하기 위해 선정된 전하 안정화 화합물이다. CS1과 CS2의 HOMO 파동함수를 보면 질소 원자에 높은 전자 밀도가 형성됨을 볼 수 있는데 이러한 경우 발광 모이어티가 양의 전하를 가질 경우 안정화 효과를 높이게 된다. 반면 CS3의 경우는 LUMO의 파동함수에 질소가 포함되어 있음을 확인할 수 있고, 이러한 경우 발광 모이어티가 음의 전하를 띠었을 경우 안정화 효과를 기대할 수 있게 된다. 양자 계산은 DFT B3LYP 6-31G*를 베이시스 셋으로 하여 수행하였다.
일 구현예에서, 상기 전하 안정화 모이어티의 최장축의 길이는 7.5Å 이상일 수 있다. 최장축의 길이가 너무 짧은 경우 발광 모이어티와의 공간적 상호 작용이 작아서 전하 안정화에 기여하기 어려울 수 있다.
상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO-LUMO 갭 에너지는 상기 발광 모이어티의 HOMO-LUMO 갭 에너지 보다 같거나 커야 한다. 이러한 경우, 전하 안정화 모이어티가 발광 모이어티로부터 에너지를 받는 일 없이 전술한 바와 같이 발광 모이어티를 안정화시킬 수 있고, 한편, 전하 안정화 모이어티가 발광 모이어티의 에너지 갭보다 작을 경우 발광 모이어티의 에너지가 전하 안정화 모이어티로 이동하여 전하 안정화 모이어티에서 발광하는 문제가 발생할 수도 있다.
구체적으로, 상기 전하 안정화 모이어티는,
(i) 상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO 또는 LUMO의 파동함수에 포함되는 비공유전자쌍을 갖는 원자를 적어도 하나 포함하는 탄소수 8 내지 50의 방향족 융합고리이거나; 탄소수 5 내지 50의 방향족 헤테로 융합고리이거나, 또는
(ii) 상기 전하 안정화 모이어티는 하기 화학식 1 또는 화학식 2의 구조로 표시되는 치환기를 적어도 하나 가지는 탄소수 6 내지 50의 방향족 고리이거나; 하기 화학식 1 또는 화학식 2의 구조로 표시되는 치환기를 적어도 하나 가지는 탄소수 5 내지 50의 방향족 헤테로 융합고리일 수 있다.
<화학식 1>
Figure 112022079769523-pat00006
<화학식 2>
Figure 112022079769523-pat00007
상기 화학식 1 또는 화학식 2에서,
L은 단일 결합이거나, 탄소수 1 내지 20의 알킬렌, 탄소수 1 내지 20의 알킬 실릴렌, 탄소수 1 내지 20의 아릴 실릴렌, 탄소수 1 내지 20의 알킬아릴 실릴렌, 산소, 황, 탄소수 6 내지 20의 아릴 포스핀의 2가기, 탄소수 6 내지 20의 아릴 포스핀옥사이드의 2가기, 탄소수 6 내지 20의 아릴렌, 탄소수 5 내지 20의 헤테로아릴렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 2가 기이고,
Z'은 존재하지 않거나, 단일결합을 나타내거나, IIIA족, IVA족, VA족 및 VIA족 원소로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 원자이고, 상기 Z'가 원자인 경우, 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 추가 치환기가 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 20의 아릴, 추가 치환기가 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 5 내지 20의 헤테로 아릴 및 이들의 조합에서 선택된 치환기를 화학양론비에 따라 가질 수 있고,
Ar2 및 Ar3 는, 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 20의 아릴 또는 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 5 내지 20의 헤테로아릴이고,
t는 0 내지 5의 정수이고,
v는 0 또는 1이고
R"은, 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 20의 아릴, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 5 내지 20의 헤테로아릴, 탄소수 1 내지 20의 알킬아민, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 30의 아릴아민, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 7 내지 30의 알킬아릴아민, 할로겐, CN, 탄소수 1 내지 20의 알콕시, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 7 내지 30의 알킬아릴실릴, 탄소수 1 내지 20의 알킬싸이올, 탄소수 6 내지 20의 아릴싸이올, 탄소수 1 내지 20의 아릴 포스핀, 탄소수 1 내지 20의 아릴 포스핀 옥사이드 및 이들의 조합에서 선택되고, 이 때, 상기 R"은 적어도 2개가 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고,
상기 추가 치환기는 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 6 내지 20의 아릴, 탄소수 5 내지 20의 헤테로아릴, 탄소수 2 내지 20의 알킬 아민, 탄소수 7 내지 20의 알킬 아릴 아민, 탄소수 1 내지 20의 알킬 실릴, 탄소수 6 내지 20의 아릴 실릴, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴 실릴, 탄소수 7 내지 30의 알킬아릴 실릴, 탄소수 1 내지 20의 알킬싸이올, 탄소수 6 내지 20의 아릴싸이올 및 이들의 조합에서 선택되고,
Y는, 각각 독립적으로, 질소, 산소, 황 또는 탄소이고,
Figure 112022079769523-pat00008
는 연결 부위를 나타내고,
단, 상기 화학식 2에서 L 또는 R"이 상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO 또는 LUMO의 파동함수에 포함되는 비공유전자쌍을 갖는 원자를 적어도 하나 포함하거나, 또는 Y 중 적어도 하나가 질소, 산소 또는 황이다.
상기 화학식 2 중 적어도 2개의 R"이 연결되어 고리를 형성하는 경우, 그러한 고리에는 융합고리를 포함한다. 또한, 2개의 R"이 연결되는 경우는 연결되는 2개 중 어느 하나의 R"이 수소이고, 그 수소인 R"이 탈락되면서 그 수소인 R"이 연결된 Y로 상기 연결되는 2개 중 다른 하나의 R"이 직접 연결되는 경우를 포함한다.
본 명세서에서, "치환"이라는 용어는 화합물 내의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 치환됨을 의미한다. 치환이 발생하는 위치는 수소 원자가 치환된 위치를 의미한다. 상기 위치는 상기 위치에서의 수소가 치환기로 치환될 수 있는 위치라면 한정되지 않는다. 두개 이상의 치환이 발생하는 경우, 2개 이상의 치환기가 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 "치환"된 경우의 치환기는, 달리 언급되지 않는다면, 예를 들어, 중수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 할로겐, 시아노기, 카르복시기, 카르보닐기, 아민기, 탄소수 1 내지 20의 알킬 아민기, 니트로기, 탄소수 1 내지 20의 알킬 실릴기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시 실릴기, 탄소수 3 내지 30의 사이클로 알킬 실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴 실릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴아민기, 탄소수 5 내지 30의 헤테로아릴기, 탄소수 6 내지 30의 아릴 포스핀옥사이드기, 탄소수 6 내지 30의 아릴 포스피닐기, 탄소수 6 내지 30의 알킬포스핀옥사이드, 탄소수 6 내지 30의 알킬설포닐기 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 전체에서, 알킬은 싸이클로알킬 및 헤테로 싸이클로알킬을 포함한다. 예를 들어, 알킬 아민은 싸이클로알킬 아민 및 헤테로 싸이클로알킬 아민을 포함한다.
상기 (i)에서, 상기 전하 안정화 모이어티가 방향족 융합고리인 경우, 방향족 고리들을 연결하는 고리 내에 상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO 또는 LUMO의 파동함수에 포함되는 비공유전자쌍을 갖는 원자를 가진다. 또한, 상기 (i)에서, 상기 전하 안정화 모이어티가 방향족 헤테로융합고리인 경우, 헤테로원자가 상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO 또는 LUMO의 파동함수에 포함되는 비공유전자쌍을 갖는 원자에 해당한다.
상기 (ii)에서는, 상기 화학식 1 또는 화학식 2의 구조로 표시되는 치환기 내에 반드시 적어도 하나의, 상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO 또는 LUMO의 파동함수에 포함되는 비공유전자쌍을 갖는 원자를 가진다.
본 명세서에서, 별다른 언급이 없는 한, 고리는 융합고리를 포함한다.
일 구현예에서, 상기 화학식 1 또는 화학식 2의 구조로 표시되는 치환기는 하기 화학식 D-1 내지 D-38의 구조 중 어느 하나일 수 있다. 다시 말해서, 상기 전하 안정화 모이어티는 하기 화학식 D-1 내지 D-38로 표시되는 구조를 포함할 수 있다.
Figure 112022079769523-pat00009
Figure 112022079769523-pat00010
Figure 112022079769523-pat00011
Figure 112022079769523-pat00012
상기 화학식 D-1 내지 D-38에서,
Y는, 각각 독립적으로, 탄소 또는 질소이며,
X'"은, 각각 독립적으로, 산소, 질소, 황 또는 셀레늄이며,
R'"은, 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 6 내지 20의 아릴, 탄소수 5 내지 20의 헤테로아릴, 탄소수 2 내지 20의 알킬아민, 할로겐, CN기, 탄소수 4 내지 20의 알킬실릴, 탄소수 6 내지 20의 알릴실릴 및 이들의 조합에서 선택되고,
u는, 각각 독립적으로, 0 내지 20의 정수이며,
점선은 연결 부위를 나타내고,
단, 상기 화학식 D-1 내지 D-38은 상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO 또는 LUMO의 파동함수에 포함되는 비공유전자쌍을 갖는 원자를 적어도 하나 포함한다.
상기 제2 부분의 첫 번째 역할은 전하 안정화 모이어티와 발광 모이어티가 일정한 거리와 공간에 존재하도록 한다. 이와 같이, 상기 전하 안정화 모이어티가 상기 발광 모이어티와 화학적 상호 작용을 일으키지 않는 공간적 위치 및 각도를 유지하게 되면 상기 발광 모이어티의 일정 부분을 보호함으로 주위의 다른 도펀트 물질, 호스트 물질, 엑시톤들과의 화학적 상호 작용 및 쿨롱 상호 작용 확률을 현저히 줄이게 되는 잇점이 있다.
상기 제2 부분의 두번째 역할은 공간적으로 전하 안정화 모이어티와 발광 모이어티 간의 HOMO 또는 LUMO의 파동 함수 겹침이 최소가 되도록 한다. 전하 안정화 모이어티와 발광 모이어티의 공액 구조의 겹침으로 파동함수 겹침이 일어날 경우 발광 모이어티의 발광 파장을 장파장으로 이동시키거나 발광 효율을 감소시키는 문제를 일으킬 수 있기 때문이다.
상기 제2 부분은 상기 전하 안정화 모이어티와 상기 발광 모이어티가 스파이로 결합으로 연결되어 형성되거나, 또는 연결기일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 전하 안정화 모이어티와 상기 발광 모이어티가 탄소, 규소 또는 Sn을 스파이로 원자로 하는 스파이로 결합으로 연결될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 연결기는 탄소 원자, 실리콘 원자 또는 Sn 원자일 수 있다. 상기 연결기가 탄소 원자, 실리콘 원자 또는 Sn 원자일 경우에는, 상기 연결기가 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 6 내지 20의 아릴, 탄소수 5 내지 20의 헤테로 아릴 및 이들의 조합에서 선택된 치환기를 화학양론비에 따른 개수로 가질 수 있다.
상기 제2 부분을 형성하는 스파이로 결합 또는 상기 연결기는 상기 전하 안정화 모이어티 (제 1 부분)와 상기 발광 모이어티 (제3 부분) 각각의 전자 상태 (Electronic State)에 크게 영향을 주지 않도록 형성되어야 한다. 여기서 "크게 영향을 주지 않도록"이라 함은 상기 제1 부분 또는 제3 부분의 어느 한 모이어티가 다른 모이어티의 HOMO 에너지 준위, LUMO 에너지 준위 또는 HOMO-LUMO 갭 에너지를 0.2eV를 초과하여 변화시키지 않아야 함을 의미한다. 복합 발광 화합물에서 각 모이어티의 전자 상태를 정의하는 기준은 각 모이어티 (제1 부분 또는 제3 부분)에서 연결 부분 (제2 부분)이 떨어져서 연결 부분을 포함하지 않고 그 떨어진 부분이 수소 치환된 화합물로서 독립된 화합물 상태일 수 있다. 즉, 연결기 또는 스파이로 결합으로 연결된 각각의 모이어티를 떨어뜨리면서 그 자리를 수소로 치환한 독립된 화합물 상태와 비교할 수 있다. 연결기의 경우, 연결기를 대신 수소로 치환된 독립된 화합물이고, 스파이로 결합을 분리할 경우, 스파이로 원자로부터 반대 모이어티에 연결된 2개의 결합을 떨어뜨리면서 2개의 수소로 치환시켜 얻어진 독립된 화합물 상태를 비교한다. 이때, 제2 부분 (연결 부분)으로 인하여 각 화합물의 공액 정도가 변하고 이에 따라 전자 상태가 변하는 것은 상기 제2 부분 (연결 부분)에 의한 영향으로서, 반대 모이어티의 영향으로 간주하지 않는다.
상기 제2 부분에 의한 상기 제 1 부분과 상기 제 3 부분의 최단 거리는 6Å 이내이다. 상기 제 1 부분과 상기 제 3 부분의 거리가 상기 범위일 때, 전술한 바와 같은 제2 부분의 첫번째 및 두번째 역할이 효율적으로 수행될 수 있다.
상기 제3 부분인 발광 모이어티는 호스트에서 형성된 엑시톤 에너지를 받아서 빛 발광을 한다.
상기 발광 모이어티는 유기발광다이오드에서 전자의 이동에 의해 빛을 낼 수 있는 발광 재료 (본 명세서에서 발광 화합물이라 칭함)에서 유도될 수 있다.
상기 발광 화합물 (발광 재료)은 통상적으로 유기발광다이오드에서 도펀트로 사용될 수 있는 화합물일 수 있다. 원하는 색 구현을 할 수 있는 도펀트를 목적에 맞게 발광 화합물로서 선택하고, 이로부터 상기 발광 모이어티를 유도할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 발광 모이어티는 400nm 내지 700nm 가시광선 파장 영역에서 양자 효율 50% 이상의 공액 구조를 가질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 발광 모이어티는 700nm 내지 2500nm 근적외선 파장 영역에서 양자 효율 0.5% 이상의 공액 구조를 가질 수 있다.
상기 발광 모이어티의 코어 부분은 탄소와 수소(중수소, 삼중수소는 수소와 같은 원소로 정의한다)를 포함하여 세가지 종류 이상의 원소로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 발광 모이어티는 발광 코어; 및 선택적으로 치환체를 포함할 수 있다. 상기 발광 코어는 상기 발광 모이어티 내 최소 공액 구조로서, 발광 코어를 제외한 나머지가 치환체로서 구별될 수 있다. 상기 발광 모이어티는 상기 발광 코어만으로 형성될 수도 있다.
상기 발광 모이어티를 분자의 공액 구조 단위로 분리했을 경우 HOMO-LUMO 갭 에너지 (Eg)가 가장 작은 부분이 발광 코어가 된다.
일 구현예에서, 상기 발광 코어는 상기 발광 모이어티의 발광 파장 전체 에너지의 50% 이상을 차지한다. 여기서, 상기 발광 코어가 차지하는 에너지 비율은 아래와 같이 계산한다:
발광 코어가 차지하는 에너지 비율 = [Eg(발광 모이어티)/Eg(발광 코어)]×100
상기 발광 코어는 탄소 및 수소 (이때 상기 수소는 수소, 중수소 및 삼중수소를 포함하는 의미로 정의됨)를 포함하고, 탄소 및 수소 이외의 다른 원소를 적어도 하나 더 포함하기 때문에, 단일항과 삼중항의 에너지 차이를 감소시킬 수 있음으로써 삼중항을 빛으로 사용하는 시스템에 유리하게 작용할 수 있다. 상기 발광 코어가 탄소와 수소의 2가지 원소로만 이루어질 경우 HOMO의 파동 함수와 LUMO의 파동 함수의 중첩도가 커지며, 이에 따라 단일항과 삼중항 간의 에너지 차가 크게 발생한다. 이는 삼중항을 빛으로 사용하는 시스템에서 발광 효율 감소를 일으킨다. 일례로 파이렌, 안트라센, 플루오렌, 벤조플루로엔, 벤조안트라센 등과 같은 물질이 있다.
또한, 상기 복합 발광 화합물은 (i) 상기 발광 코어 중 탄소 원소 이외의 원자에 상기 치환체가 연결되고, 상기 치환체와 상기 발광 코어가 함께 상기 전하 안정화 모이어티와 스파이로 결합으로 연결되어서, 상기 치환체 및 상기 발광 코어가 각각 스파이로 원자와 연결된 경우; 및
(ii) 상기 치환체가 상기 전하 안정화 모이어티와 스파이로 결합으로 연결되고, 상기 치환체 중 탄소 원소 이외의 원자에 상기 발광 코어가 연결된 경우;의 두 가지 경우는 배제된다.
상기 (i)의 경우, 즉, 상기 치환체가 상기 발광 코어와 함께 스파이로 결합으로 상기 전하 안정화 모이어티와 연결되면, 상기 치환체가 상기 발광 코어의 공액 구조를 크게 확장시킴으로써 본래의 발광 모이어티 자체의 발광 특성 (발광 파장 및 발광 효율)을 크게 변화시키게 된다.
상기 (ii)의 경우, 즉, 상기 치환체만을 통하여 스파이로 결합으로 상기 전하 안정화 모이어티와 연결되면, 상기 전하 안정화 모이어티와 상기 발광 코어 간 거리가 멀어지게 되어 상기 발광 물질에 대한 전하 안정화 효과가 감소하게 된다.
상기 발광 화합물 (또는 발광 재료)의 구체적인 예시는 하기 화합물일 수 있고, 이에 한정되지 않는다.
Figure 112022079769523-pat00013
Figure 112022079769523-pat00014
상기 식들에서, Ar 및 R은, 각각, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 헤테로아릴, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아민일 수 있고, X는 질소, 산소, 황, 탄소, 실리콘, Ge 또는 P의 원소이다.
이와 같이, 상기 발광 화합물은 전술한 구조식의 화합물들과 같이 질소, 산소, 황, 탄소, 실리콘, Ge, P 등이 치환된 보론 화합물, 파이렌 화합물, 질소를 포함하는 공액 구조를 가지는 화합물 등이 될 수 있고, 그러나, 이에 한정되지 않는다.
이외에도, 상기 발광 화합물은 발광 물질로서 알려진 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 화합물은, 안트라센 (Anthracene), 페릴렌 (Perylene), 테트라센 (Tetracene), 크라이센 (Chrysene), 코마린 (Coumarine), 피로메테인 (Pyromethene) 등의 공액 구조를 가지는 발광체들이 될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 발광 화합물 및 상기 발광 모이어티는 보론을 포함하여 공액 구조를 가질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 발광 화합물 및 상기 발광 모이어티는 금속을 포함할 수 있다.
상기 발광 모이어티의 발광 메커니즘은 단일항에서 빛이 나오는 형광, 삼중항에서 빛이 나오는 인광, 삼중항에서 단일항으로 에너지가 전달되어 빛이 나오는 지연 형광을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 전하 안정화 화합물과 상기 발광 화합물을 화학적으로 연결하여 전술한 복합 발광 화합물을 설계할 수 있다. 이들을 화학적으로 연결하는 방법은 전술한 제2 부분에 대한 설명과 같다.
상기 전하 안정화 화합물과 상기 발광 화합물이 화학 결합하여 상기 복합 발광 화합물을 형성할 때, 이들의 화학 결합을 위해서 치환기 등이 적절히 변형되어 상기 전하 안정화 모이어티와 상기 발광 모이어티가 유도될 수 있다. 이때 화학 결합을 위해 변형된 부분이 상기 전하 안정화 화합물과 상기 발광 화합물의 각각의 고유의 발광 특성, 밴드갭 에너지, 에너지 효율 등의 특성을 유의미하게 변화시키지 않는다. 예를 들어, 상기 발광 화합물의 치환기가 화학 결합을 위해 다른 치환기로 대체되면서 상기 발광 모이어티를 형성할 수 있으나, 상기 대체된 치환기로 인해 상기 발광 모이어티의 발광 특성, 밴드갭 에너지, 에너지 효율 등의 특성에는 유의미하게 영향을 주지 않는다.
상기 "유의미하게 영향을 주지 않음"은 본 명세서에서 기술된 전하 안정화 모이어티 및 발광 모이어티에 대한 상세한 설명을 벗어나지 않음을 의미한다. 구체적으로, 상기 전하 안정화 화합물과 상기 발광 화합물의 치환기 등이 화학 결합시 "적절히" 변형된다는 것은, 생성된 상기 복합 발광 화합물이 본 명세서에서 설명한 바에 따르도록 함을 의미한다. 즉 치환기를 변형함으로 발광 화합물의 밴드갭을 변형한다든지, 양자 효율을 높이는 일반적인 치환기의 효과를 의미하며 밴드갭 에너지, 효율 등을 50%이상 감소시키는 등의 급격한 변화를 일으키지 않음을 의미한다.
일 구현예에서, 상기 전하 안정화 모이어티의 밴드갭 에너지는 1eV 내지 4.7eV이고, 상기 발광 모이어티의 밴드갭 에너지는 0.5eV 내지 3.5eV 일 수 있다.
HOMO 에너지는 순환전압전류법 (CV, Cyclic Voltammetry), 자외선 광전자 분광법 (UPS, Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy), AC2 등의 방법으로 측정할 수 있으며, LUMO 에너지는 UV 흡수 스펙트럼 또는 순환전압전류법 (CV)으로 측정하게 된다.
일 구현예에서, 상기 복합 발광 화합물은 하기 화합물 중 어느 하나일 수 있다.
Figure 112022128076956-pat00039
Figure 112022128076956-pat00040
Figure 112022079769523-pat00015
Figure 112022079769523-pat00016
Figure 112022079769523-pat00017
Figure 112022079769523-pat00018
Figure 112022079769523-pat00019
상기 복합 발광 화합물에서, 발광 화합물과 전하 안정화 화합물을 전술한 조건을 만족하도록 선정한 뒤, 이들을 화학 결합으로 연결시켜, 전하 안정화 모이어티와 발광 모이어티를 형성하고, 이들 간 화학 결합으로 인해 전하 안정화 모이어티와 발광 모이어티는 서로의 HOMO 에너지 준위, LUMO 에너지 준위 및 HOMO LUMO 갭 에너지에 큰 변화를 일으키지 않는다. 따라서 상기 복합 발광 화합물의 전하 안정화 모이어티는, 발광 모이어티의 고유한 발광 특성에 크게 영향을 미치지 않으면서, 상기 발광 모이어티에 전하가 트랩 되어 이온 상태로 존재할 경우 또는 들뜬 상태로 존재할 경우 가까운 거리에서 상기 발광 모이어티를 안정화시킨다. 또한, 상기 전하 안정화 모이어티는 상기 발광 모이어티와 화학적 상호 작용을 일으키지 않는 공간적 위치 및 각도를 유지하면서 상기 발광 모이어티의 일정 부분을 보호함으로 주위의 다른 도펀트 물질, 호스트 물질, 엑시톤들과의 화학적 상호 작용 및 쿨롱 상호 작용 확률을 현저히 줄이게 된다.
상기의 이유로 복합 발광 화합물은 유기발광다이오드 장치의 구동에 있어 발광 안정성을 증가시킬 수 있다.
상기 유기발광다이오드는 발광층의 발광 효율을 더욱 높이기 위하여 발광층에 인광 물질을 더 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 발광층은 Pt 또는 Ir을 포함하는 인광 물질을 더 포함할 수 있다.
하기 구조식들로 표시되는 화합물들은 통상적으로 인광 물질로 사용되는 유기 금속 착물을 예시로 나타내었다. 하기 식들에서, R은 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 6 내지 30의 아릴 등일 수 있다.
Figure 112022079769523-pat00020
상기 유기발광다이오드는 발광층의 발광 효율을 더욱 높이기 위하여 발광층에 지연 형광 물질을 더 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 발광층은 단일항과 삼중항의 에너지 차이가 0.3 eV 이상인 지연 형광 물질을 더 포함할 수 있다.
하기 구조식들로 표시되는 화합물들은 통상적으로 사용되는 지연 형광 물질을 예시로 나타내었다. Ar은 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 6 내지 30의 아릴 등일 수 있다.
Figure 112022079769523-pat00021
상기 유기발광다이오드는 상기 유기층으로서, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 차단층, 정공 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 유기발광다이오드는 애노드, 정공 주입층(HIL: hole injection layer), 정공 수송층(HTL: hole transport layer), 발광층(EML, light emitting layer), 전자 수송층(ETL: electron transport layer) 및 캐소드를 순차적으로 포함할 수 있다.
상기 유기발광다이오드는 복수의 유기발광유닛을 포함하는 탠덤(tandem)형 유기발광다이오드일 수 있다.
복수의 유기발광유닛은 순차적으로 적층될 수 있고, 각 유기발광유닛 사이에 전하생성층 (charge generation layer, CGL)을 포함할 수 있다. 상기 전하생성층은 유기발광유닛들 사이에 위치하여, 각 유기발광유닛의 발광층으로 전하를 원활하게 분배할 수 있도록 한다.
상기 탠덤(tandem)형 유기발광다이오드는, 적어도 하나의 유기발광유닛이 상기 복합 기능 화합물을 포함하는 발광층을 포함한다.
상기 탠덤형 유기발광다이오드에서, 상기 복합 기능 화합물에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
비교예 및 실시예에서, 아래에 표시된 비교 화합물 1, 비교 화합물 2 및 복합 발광 화합물 3을 합성하였다.
Figure 112022079769523-pat00022
비교 화합물 1에서의 L1은 t-부틸기이고, L2는 아다만틸기이다.
도 3은 조건에 맞게 선정된 전하 안정화 화합물과 발광 화합물을 화학적으로 연결시켜 상기 복합 발광 화합물을 도출하는 과정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 3에서, 전하 안정화 화합물과 발광 화합물을 화학적으로 연결시켜 얻은 복합 발광 화합물 중 전하 안정화 모이어티와 발광 모이어티 및 연결 부위를 표시했다.
상기 비교 화합물 1에서, L1과 L2의 치환기를 제외한 구조가 발광 화합물에 해당할 수 있지만, L1과 L2의 치환기가 상기 전하 안정화 모이어티의 요건을 만족하지 못하므로, 상기 복합 발광 화합물에 해당하지 않는다.
상기 비교 화합물 2의 비교 모이어티는 비공유전자쌍을 갖는 원자를 포함하지 않으므로, 상기 비교 화합물 2는 상기 복합 발광 화합물에 해당하지 않는다.
비교 화합물 1의 합성
Figure 112022079769523-pat00023
비교 화합물 1-1 비교 화합물 1
비교 화합물 1-1 8.48g (10.0mmol)과 터셔리 부틸벤젠 (32 ml)에 녹인 후 0 ℃까지 냉각하였다. 질소 분위기 하에서 2.5M n-부틸리튬 용액 (헥산 내) 8.0mL (20.0mmol)을 첨가하고 실온에서 3시간 교반하였다.
이후 다시 반응물을 0℃까지 냉각하고 보론 트리브로마이드 1.90 mL (20.0 mmol)를 첨가한 후 상온에서 0.5시간 교반하였다. 다시 반응물을 0℃까지 냉각하고 N,N-디아이소프로필에틸아민 3.51 mL (20.0mmol)를 첨가한 후 60~70℃ 에서 2시간 교반하였다.
반응액을 실온까지 냉각시키고 에틸아세테이트로 유기층을 추출하였다. 추출한 유기층의 용매를 MgSO4로 건조한 후, 여과하였다. 여액을 감압 농축시킨 후, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피 (DCM/Hexane) 방법을 이용하여 정제하였다.
이 후 DCM/아세톤 혼합 용매로 재결정 정제하여, 상기 비교 화합물 1을 12% 수율로 1.05g 얻었다.
MS(ACPI) m/z: 779[M+H]
NMR: δH (500 MHz; CDCl3; Me4Si) 8.94 (s, 1H), 8.84 (d, J = 10.0, 2.0 Hz, 1H), 7.69 (d, 2H), 7.66-7.56 (m, 2H), 7.51-7.45 (d, 1H), 7.42 (s, 1H), 7.34-7.28 (m, 3H), 7.19 (d, 1H), 7.67 (d, 2H), 6.15 (s, 1H), 6.06 (s, 1H), 1.89 (s, 3H), 1.64 (d, 4H), 1.46 (s, 20H), 1.37 (s, 11H), 1.25 (s, 3H), 1.22 (s, 10H)
비교 화합물 2의 합성
Figure 112022079769523-pat00024
비교 화합물 2-1 비교 화합물 2
출발물질 2-1 9.52g (10.0mmol)과 터셔리 부틸벤젠 (32 ml)에 녹인 후 0 ℃까지 냉각하였다. 질소 분위기 하에서 2.5M n-부틸리튬 용액 (헥산 내) 8.0mL (20.0mmol)을 첨가하고 실온에서 3시간 교반하였다.
이 후 다시 반응물을 0℃까지 냉각하고 보론 트리브로마이드 1.90 mL (20.0 mmol)를 첨가한 후 상온에서 0.5시간 교반하였다. 다시 반응물을 0℃까지 냉각하고 N,N-디아이소프로필에틸아민 3.51 mL (20.0mmol)를 첨가한 후 60~70℃ 에서 2시간 교반하였다.
반응액을 실온까지 냉각시키고 에틸아세테이트로 유기층을 추출하였다. 추출한 유기층의 용매를 MgSO4로 건조한 후, 여과하였다. 여액을 감압 농축시킨 후, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피 (DCM/Hexane) 방법을 이용하여 정제하였다.
이 후 DCM/아세톤 혼합 용매로 재결정 정제하여, 상기 비교 화합물 2를 12% 수율로 1.05g 얻었다.
MS(ACPI) m/z: 881[M+H]
NMR: δH (400 MHz; CDCl3; Me4Si) 9.13(1 H, s), 8.86-8.83 (1 H, m), 7.92-7.90 (1 H, m), 7.78 (1 H, d, J 8.0), 7.73-7.64 (4 H, m), 7.44-7.27 (8 H, m), 7.17-6.86 (11 H, m), 6.80-6.57(5 H, m), 6.49(1 H, d, J 4.0).6.37(1 H, d, J 8.0), 6.12(2 H, t), 5.89(1 H, d, J 8.0), 2.36(3 H, s), 0.96(9 H, s)
복합 발광 화합물 3 (또는 화합물 3이라 함)의 합성
Figure 112022079769523-pat00025
화합물 3-1 화합물 3
비교 화합물 1-1 대신 동일한 몰비로 화합물 3-1을 사용한 것을 제외하고는, 상기 비교 화합물 1의 합성에서와 동일한 방법으로 진행하였다. 이후 화합물 3을 9% 수율로 1.0g 얻었다.
MS(ACPI) m/z: 1046[M+H]
NMR: δH (400 MHz; CDCl3; Me4Si) 9.13(1 H, s), 8.86-8.83 (1 H, m), 7.92-7.90 (1 H, m), 7.78 (1 H, d, J 8.0), 7.73-7.64 (6 H, m), 7.44-7.27 (11 H, m), 7.17-6.86 (13 H, m), 6.80-6.57(5 H, m), 6.49(1 H, d, J 4.0).6.37(1 H, d, J 8.0), 6.12(2 H, t), 5.89(1 H, d, J 8.0), 2.36(3 H, s), 0.96(9 H, s)
화합물 3을 계산(DFT B3LYP 6-31G*)을 통하여 전하 안정화 모이어티의 최장축의 길이를 측정한 결과는 13.92Å이었으며, 전하 안정화 모이어티와 발광 모이어티간의 최단 거리는 2.55Å이었으며, 전화 안정화 모이어티의 Dipole Moment는 1.6 Debye 였음.
화합물 4의 합성
Figure 112022079769523-pat00026
화합물 4-1 화합물 4
비교 화합물 1-1 대신 동일한 몰비로 화합물 4-1을 사용한 것을 제외하고는, 상기 비교 화합물 1의 합성에서와 동일한 방법으로 진행하였다. 이후 화합물 4를 8% 수율로 0.84g 얻었다.
MS(ACPI) m/z: 1046[M+H]
NMR: δH (500 MHz; CDCl3; Me4Si) 8.92-8.82 (2 H, m), 8.11-8.04 (3 H, m), 7.97-7.95 (1 H, dd), 7.80-7.60 (8 H, m), 7.53-7.46 (5 H, m), 7.38-7.26 (5 H, m), 7.25-7.08 (7 H, m), 7.03-6.68 (12 H, m), 6.18-6.06 (1 H, M) 1.73-1.66 (3 H, d), 1.00 (9 H, s)
화합물 4를 계산(DFT B3LYP 6-31G*)을 통하여 전하 안정화 모이어티의 최장축의 길이를 측정한 결과는 13.92Å이었으며 전하 안정화 모이어티와 발광 모이어티간의 최단 거리는 3.10Å이었으며, 전화 안정화 모이어티의 Dipole Moment는 1.6 Debye 였음.
평가예 1: PL 측정
비교 화합물 1, 비교 화합물 2 및 복합 발광 화합물 3을 각각 톨루엔, 염화메틸렌 (MC), 테트라하이드로퓨란 (THF), 아세토니트릴 (Acetonitrile)에 2 마이크로몰이 되도록 용해하여 290nm 파장으로 여기시켜서 PL(Photoluminescence) 현상을 관찰하여 전하 안정화 모이어티가 발광 모이어티와 주위 분자들과의 상호 작용을 감소시킬 수 있는지 여부를 확인하였다. PL은 SHIMADZU RF5301PC, SHIMADZU UV 2550으로 측정하였다.
도 4 및 하기 표 1은 PL 측정 결과이다.
용매 비교 화합물 1 비교 화합물 2 복합 발광 화합물 3
PLmax (nm) FWHM (nm) PLmax (nm) FWHM (nm) PLmax (nm) FWHM (nm)
톨루엔 456 21.9 464 19.8 465 20.7
MC 466 30 470 26 470 26.9
THF 456 23.5 463 24 464 22
아세토니트릴 464 31 469 26.9 469 26.9
Max ΔPL 10 9.1 6 7.1 5 6.2
상기 표에서는 용매의 극성 변화에 따른 발광 파장의 변화를 나타내었다. 비교 화합물 1은 용매의 극성에 따라서 PL 파장은 10nm, 반치폭 (FWHM: Full Width at Half Maximum)은 9.1nm 변하였으며, 복합 발광 화합물 3의 경우는 PL 파장과 FWHM이 각각 5nm, 6.2nm 변화였다. 비교 화합물 2의 경우는 각각 6nm, 7.1nm의 변화로 복합 발광 화합물 3과 비교하여 큰 차이를 나타내지는 않았다. 들뜬 상태의 발광 화합물 주변에 극성이 큰 용매가 가까이 있을 수록 파장은 장파장으로 이동하게 된다. 비교 화합물 1보다는 비교 화합물 2와 복합 발광 화합물 3의 경우 극성 용매에서의 파장 변화가 작다. 이는 발광 모이어티의 일정 부분을 공간적으로 감싸고 연결 부위에 의한 전하 안정화 모이어티인 제1 부분의 역할에 기인한다. 이러한 공간적 보호가 주위 분자들과의 상호 작용을 감소시킨다는 것을 간접적으로 확인할 수 있으나 실제 OLED 소자의 구동에 따른 발광 안정성을 얼마나 증가시킬 수 있는지는 소자를 만들어 제작하는 방법으로 검증되어야 한다.
평가예 2: 소자 평가
ITO 표면은 상압에서 3분간 UV Ozone 처리하였다.
10-7 torr 진공 챔버에서 소자를 아래와 같은 순서로 공정을 진행하였다.
Figure 112022079769523-pat00027
비교예 1
홀주입 물질로 HATCN을 50Å 두께로 증착하였다.
홀이동 물질로 화합물 A를 1000Å 두께로 증착하였다.
전자 저지층으로 화합물 B를 50Å 두께로 증착하였다.
발광층으로 ADN에 비교 화합물 1을 2몰% 도핑하여 250Å 두께로 증착하였다.
전자 이동층으로 화합물 C와 LiQ를 1:1의 몰비로 300Å 두께로 증착하였다.
전자 주입층으로 LiQ를 10Å 두께로 증착하였다.
전극으로 Al을 500Å 증착하였다.
비교예 2
소자 1의 발광층에 비교 화합물 1 대신 비교 화합물 2를 2몰% 도핑한 것 외에 소자 1과 동일한 방법으로 소자 2를 제작하였다.
실시예 1
소자 1의 발광층에 비교 화합물 1 대신 화합물 3을 4몰% 도핑한 것 외에 소자 1과 동일한 방법으로 소자 3을 제작하였다.
실시예 2
소자 1의 발광층에 비교 화합물 1 대신 화합물 4를 3몰% 도핑한 것 외에 소자 1과 동일한 방법으로 소자 4를 제작하였다.
아래 각 소자에서 최대 발광 효율을 나타내는 도핑%와 이 소자에 20mA/cm2의 전류를 인가하였을 때 5% 밝기가 감소하는데 소요되는 시간 (T95)을 측정하였다. 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
소자
(10mA/cm2)		 도펀트 최대효율
도핑 (몰%)		 전압(V) EQE(%) T95
비교예 1 소자 1 비교 화합물 1 2 3.7 6.8 120
비교예 2 소자 2 비교 화합물 2 2 3.8 6.9 140
실시예 1 소자 3 화합물 3 4 3.7 7.14 240
실시예 2 소자 4 화합물 4 3 3.6 6.27 220
상기 표에서 확인할 수 있는 바와 같이 상기 복합 발광 화합물로 설계된 화합물 3 및 화합물 4를 이용한 소자 3 및 소자 4의 경우 안정된 수명 향상 특성을 보여주고 있다
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (13)

  1. 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함하는 유기발광다이오드이고,
    상기 발광층은 복합 발광 화합물을 포함하고,
    상기 복합 발광 화합물은 전하 안정화 모이어티, 연결 부분 및 발광 모이어티를 포함하고,
    상기 연결 부분은 상기 전하 안정화 모이어티와 상기 발광 모이어티를 연결하는 연결기 또는 스파이로 결합에 의해 형성되고,
    상기 전하 안정화 모이어티는 탄소수 6 내지 50의 방향족 고리 또는 탄소수 5 내지 50의 방향족 헤테로 융합고리이고,
    상기 전하 안정화 모이어티는 상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO 또는 LUMO의 파동함수에 포함되는 비공유전자쌍을 갖는 원자를 적어도 하나 포함하고,
    상기 전하 안정화 모이어티는 0.00 Debye 초과의 극성을 갖고,
    상기 전하 안정화 모이어티의 최장축의 길이는 7.5Å 이상이고,
    상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO-LUMO 갭 에너지는 상기 발광 모이어티의 HOMO-LUMO 갭 에너지 보다 같거나 크고,
    상기 연결 부분에 의한 상기 전하 안정화 모이어티와 상기 발광 모이어티의 최단 거리는 6Å 이내이고,
    상기 발광 모이어티는, 상기 발광 모이어티 내 최소 공액 구조인 발광 코어;와 그 나머지 부분인 치환체로 구별되고,
    상기 발광 코어는 탄소 및 수소를 포함하고, 탄소 및 수소 이외의 다른 원소를 적어도 하나 더 포함하며, 이때, 상기 수소는 수소, 중수소 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    단, 상기 복합 발광 화합물 중
    (i) 상기 발광 코어 중 탄소 원소 이외의 원자에 상기 치환체가 연결되고, 상기 치환체와 상기 발광 코어가 함께 상기 전하 안정화 모이어티와 스파이로 결합으로 연결되어서, 상기 치환체 및 상기 발광 코어가 각각 스파이로 원자와 연결된 경우; 및
    (ii) 상기 치환체가 상기 전하 안정화 모이어티와 스파이로 결합으로 연결되고, 상기 치환체 중 탄소 원소 이외의 원자에 상기 발광 코어가 연결된 경우;의 두 가지 경우가 배제되는
    유기발광다이오드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광 모이어티는 발광 재료로부터 유도된
    유기발광다이오드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발광 모이어티는 400nm 내지 700nm 가시광선 파장 영역에서 양자 효율 50% 이상의 공액 구조를 가지는
    유기발광다이오드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광 모이어티는 700nm 내지 2500nm 근적외선 파장 영역에서 양자 효율 0.5% 이상의 공액 구조를 가지는
    유기발광다이오드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발광 모이어티의 발광 메커니즘은 단일항에서 빛이 나오는 형광, 삼중항에서 빛이 나오는 인광, 삼중항에서 단일항으로 에너지가 전달되어 빛이 나오는 지연 형광을 포함하는
    유기발광다이오드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복합 발광 화합물은 적어도 하나의 중수소로 치환된
    유기 발광 다이오드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연결기는 탄소 원자, 실리콘 원자 또는 Sn 원자이고, 상기 연결기가 탄소 원자, 실리콘 원자 또는 Sn 원자일 경우에는, 상기 연결기가 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 6 내지 20의 아릴, 탄소수 5 내지 20의 헤테로 아릴 및 이들의 조합에서 선택된 치환기를 화학양론비에 따른 개수로 갖거나, 또는
    상기 전하 안정화 모이어티와 상기 발광 모이어티가 탄소, 실리콘 또는 Sn을 스파이로 원자로 하는 스파이로 결합으로 연결된
    유기발광다이오드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전하 안정화 모이어티와 상기 발광 모이어티는 연결기 또는 스파이로 결합에 의해 상기 연결 부분을 형성하면서 서로 간의 HOMO 에너지 준위, LUMO 에너지 준위 또는 HOMO-LUMO 밴드갭 에너지를 0.2eV를 초과하여 변화시키지 않는
    유기발광다이오드.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전하 안정화 모이어티는 (i) 상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO 또는 LUMO의 파동함수에 포함되는 비공유전자쌍을 갖는 원자를 적어도 하나 포함하는 탄소수 8 내지 50의 방향족 융합고리이거나; 탄소수 5 내지 50의 방향족 헤테로 융합고리이거나, 또는
    (ii) 상기 전하 안정화 모이어티는 하기 화학식 1 또는 화학식 2의 구조로 표시되는 치환기를 적어도 하나 가지는 탄소수 6 내지 50의 방향족 고리이거나; 하기 화학식 1 또는 화학식 2의 구조로 표시되는 치환기를 적어도 하나 가지는 탄소수 5 내지 50의 방향족 헤테로 융합고리인;
    유기발광다이오드:
    <화학식 1>
    Figure 112022128076956-pat00028

    <화학식 2>
    Figure 112022128076956-pat00029

    상기 화학식 1 또는 화학식 2에서,
    L은 단일 결합이거나, 탄소수 1 내지 20의 알킬렌, 탄소수 1 내지 20의 알킬 실릴렌, 탄소수 1 내지 20의 아릴 실릴렌, 탄소수 1 내지 20의 알킬아릴 실릴렌, 산소, 황, 탄소수 6 내지 20의 아릴 포스핀의 2가기, 탄소수 6 내지 20의 아릴 포스핀옥사이드의 2가기, 탄소수 6 내지 20의 아릴렌, 탄소수 5 내지 20의 헤테로아릴렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 2가 기이고,
    Z'은 존재하지 않거나, 단일결합을 나타내거나, IIIA족, IVA족, VA족 및 VIA족 원소로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 원자이고, 상기 Z'가 원자인 경우, 수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 추가 치환기가 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 20의 아릴, 추가 치환기가 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 5 내지 20의 헤테로 아릴 및 이들의 조합에서 선택된 치환기를 화학양론비에 따라 가질 수 있고,
    Ar2 및 Ar3 는, 각각 독립적으로, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 20의 아릴 또는 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 5 내지 20의 헤테로아릴이고,
    t는 0 내지 5의 정수이고,
    v는 0 또는 1이고
    R"은, 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 20의 아릴, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 5 내지 20의 헤테로아릴, 탄소수 1 내지 20의 알킬아민, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 30의 아릴아민, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 7 내지 30의 알킬아릴아민, 할로겐, CN, 탄소수 1 내지 20의 알콕시, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴, 추가 치환기로 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 7 내지 30의 알킬아릴실릴, 탄소수 1 내지 20의 알킬싸이올, 탄소수 6 내지 20의 아릴싸이올, 탄소수 1 내지 20의 아릴 포스핀, 탄소수 1 내지 20의 아릴 포스핀 옥사이드 및 이들의 조합에서 선택되고, 이 때, 상기 R"은 적어도 2개가 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고,
    상기 추가 치환기는 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 6 내지 20의 아릴, 탄소수 5 내지 20의 헤테로아릴, 탄소수 2 내지 20의 알킬 아민, 탄소수 7 내지 20의 알킬 아릴 아민, 탄소수 1 내지 20의 알킬 실릴, 탄소수 6 내지 20의 아릴 실릴, 탄소수 7 내지 20의 알킬아릴 실릴, 탄소수 7 내지 30의 알킬아릴 실릴, 탄소수 1 내지 20의 알킬싸이올, 탄소수 6 내지 20의 아릴싸이올 및 이들의 조합에서 선택되고,
    Y는, 각각 독립적으로, 질소, 산소, 황 또는 탄소이고,
    Figure 112022128076956-pat00030
    는 연결 부위를 나타내고,
    단, 상기 화학식 2에서 L 또는 R"이 상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO 또는 LUMO의 파동함수에 포함되는 비공유전자쌍을 갖는 원자를 적어도 하나 포함하거나, 또는 Y 중 적어도 하나가 질소, 산소 또는 황이다.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 화학식 1 또는 화학식 2의 구조로 표시되는 치환기는 하기 화학식 D-1에서 D-38의 구조 중 어느 하나로 표시되는
    유기발광다이오드.
    Figure 112022079769523-pat00031

    Figure 112022079769523-pat00032

    Figure 112022079769523-pat00033

    Figure 112022079769523-pat00034

    상기 화학식 D-1 내지 D-38에서,
    Y는, 각각 독립적으로, 탄소 또는 질소이며,
    X'"은, 각각 독립적으로, 산소, 질소, 황 또는 셀레늄이며,
    R'"은, 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 탄소수 1 내지 20의 알킬, 탄소수 6 내지 20의 아릴, 탄소수 5 내지 20의 헤테로아릴, 탄소수 2 내지 20의 알킬아민, 할로겐, CN기, 탄소수 4 내지 20의 알킬실릴, 탄소수 6 내지 20의 알릴실릴 및 이들의 조합에서 선택되고,
    u는, 각각 독립적으로, 0 내지 20의 정수이며,
    점선은 연결 부위를 나타내고,
    단, 상기 화학식 D-1 내지 D-38은 상기 전하 안정화 모이어티의 HOMO 또는 LUMO의 파동함수에 포함되는 비공유전자쌍을 갖는 원자를 적어도 하나 포함한다.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 발광층은 Ir 또는 Pt를 포함하는 인광 물질을 더 포함하는
    유기발광다이오드.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 발광층은 단일항과 삼중항의 에너지 차이가 0.3 eV 이상인 지연 형광 물질을 더 포함하는
    유기발광다이오드.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 유기발광다이오드는 복수의 유기발광유닛을 포함하는 탠덤형 유기발광다이오드이고,
    상기 복수의 유기발광유닛 중 적어도 하나는 상기 발광층을 포함하는
    유기발광다이오드.
KR1020220094692A 2022-02-15 2022-07-29 장수명 유기 발광 재료 및 유기발광다이오드 KR102500597B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2022/011629 WO2023158037A1 (ko) 2022-02-15 2022-08-05 장수명 유기 발광 재료 및 유기발광다이오드

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220019489 2022-02-15
KR20220019489 2022-02-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102500597B1 true KR102500597B1 (ko) 2023-02-20

Family

ID=85221463

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220094694A KR102494362B1 (ko) 2022-02-15 2022-07-29 장수명 유기 발광 재료 및 유기발광다이오드
KR1020220094692A KR102500597B1 (ko) 2022-02-15 2022-07-29 장수명 유기 발광 재료 및 유기발광다이오드
KR1020220094727A KR102494366B1 (ko) 2022-02-15 2022-07-29 장수명 유기 발광 재료 및 유기발광다이오드
KR1020220179203A KR20230123428A (ko) 2022-02-15 2022-12-20 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기발광다이오드

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220094694A KR102494362B1 (ko) 2022-02-15 2022-07-29 장수명 유기 발광 재료 및 유기발광다이오드

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220094727A KR102494366B1 (ko) 2022-02-15 2022-07-29 장수명 유기 발광 재료 및 유기발광다이오드
KR1020220179203A KR20230123428A (ko) 2022-02-15 2022-12-20 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기발광다이오드

Country Status (3)

Country Link
KR (4) KR102494362B1 (ko)
CN (1) CN118104417A (ko)
WO (3) WO2023158038A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101876763B1 (ko) * 2017-05-22 2018-07-11 머티어리얼사이언스 주식회사 유기화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
KR20190037176A (ko) * 2017-09-28 2019-04-05 주식회사 엘지화학 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
WO2020152043A1 (en) * 2019-01-23 2020-07-30 Cynora Gmbh Organic molecules for optoelectronic devices
KR20200132733A (ko) * 2019-05-17 2020-11-25 가꼬우 호징 관세이 가쿠잉 유기 전계 발광 소자
JP2021170644A (ja) * 2012-08-03 2021-10-28 株式会社半導体エネルギー研究所 発光装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102324963B1 (ko) * 2019-01-11 2021-11-11 주식회사 엘지화학 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR102556834B1 (ko) * 2019-10-01 2023-07-19 삼성디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 소자
KR20210059526A (ko) * 2019-11-15 2021-05-25 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치
US20220263027A1 (en) * 2019-11-29 2022-08-18 Lg Chem, Ltd. Compound and organic light emitting device comprising same
CN111647010B (zh) * 2020-06-02 2023-04-07 苏州久显新材料有限公司 多环含硼化合物及其电子器件
CN113416206B (zh) * 2021-08-23 2022-03-15 浙江华显光电科技有限公司 螺环化合物、制剂、有机电致发光二极管及显示装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021170644A (ja) * 2012-08-03 2021-10-28 株式会社半導体エネルギー研究所 発光装置
KR101876763B1 (ko) * 2017-05-22 2018-07-11 머티어리얼사이언스 주식회사 유기화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
KR20190037176A (ko) * 2017-09-28 2019-04-05 주식회사 엘지화학 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
WO2020152043A1 (en) * 2019-01-23 2020-07-30 Cynora Gmbh Organic molecules for optoelectronic devices
KR20200132733A (ko) * 2019-05-17 2020-11-25 가꼬우 호징 관세이 가쿠잉 유기 전계 발광 소자

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023158037A1 (ko) 2023-08-24
KR20230123428A (ko) 2023-08-23
KR102494362B1 (ko) 2023-02-07
KR102494366B1 (ko) 2023-02-07
WO2023158038A1 (ko) 2023-08-24
WO2023158039A1 (ko) 2023-08-24
CN118104417A (zh) 2024-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102201104B1 (ko) 고효율과 장수명을 갖는 유기 발광 소자
CN110003182B (zh) 用于pholed的新颖主体化合物以及包含其的调配物和装置
KR101788793B1 (ko) 피리딘 유도체 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
KR101996649B1 (ko) 피렌 유도체 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
EP2628362B1 (en) A spirobifluorene compound for light emitting devices
KR101809899B1 (ko) 피리딘 유도체 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
CN108250180B (zh) 有机化合物以及包含其的有机发光二极管和有机发光显示装置
KR20160132344A (ko) 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20190081529A (ko) 아릴아민 유도체 및 이를 포함한 유기 전계 발광 소자
KR20150124677A (ko) 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
TWI668202B (zh) 有機化合物及使用其的有機電激發光元件
KR102503217B1 (ko) 유기 발광 소자용 화합물 및 이를 포함하는 장수명의 유기발광소자
KR102453982B1 (ko) 다환 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
TWI662040B (zh) 多雜芳族化合物及使用其的有機電激發光元件
KR20230113120A (ko) 유기전기 소자용 화합물을 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
EP4122936A1 (en) Novel boron compound and organic light-emitting element comprising same
KR102500597B1 (ko) 장수명 유기 발광 재료 및 유기발광다이오드
KR20160045019A (ko) 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR20190129509A (ko) 다환 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20230112776A (ko) 유기전기 소자용 화합물을 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR102188262B1 (ko) 진청색 이리듐 착화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
CN112079833A (zh) 一种有机电致发光化合物及其制备方法和应用
KR101779914B1 (ko) 나프탈렌 유도체 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
KR20170055704A (ko) 안트라센 유도체 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
KR20190082052A (ko) 아릴 아민 유도체 및 이를 포함한 유기 전계 발광 소자

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant