KR20140000640A - 방향족 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]으로 표시되는 방향족 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 방향족 화합물을 포함하는 유기전계발광 소자는 구동전압이 낮고 발광효율이 우수함과 동시에 장수명 특성의 구현이 가능하다.
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
Description
본 발명은 방향족 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
유기 발광 현상을 이용하는 유기전계발광소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기전계발광소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 유기전계발광소자의 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 유기전계발광소자는 자발광, 고휘도, 고효율, 낮은 구동전압, 넓은 시야각, 높은 콘트라스트, 고속 응답성 등의 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.
유기전계발광소자에서 유기물층으로 사용되는 재료는 기능에 따라, 발광 재료와 전하수송 재료, 예컨대 정공주입 재료, 정공수송 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 분류될 수 있다. 상기 발광 재료는 분자량에 따라 고분자형과 저분자형으로 분류될 수 있고, 발광 메커니즘에 따라 전자의 일중항 여기상태로부터 유래되는 형광 재료와 전자의 삼중항 여기상태로부터 유래되는 인광 재료로 분류될 수 있다. 또한, 발광 재료는 발광색에 따라 청색, 녹색, 적색 발광 재료와 보다 나은 천연색을 구현하기 위해 필요한 노란색 및 주황색 발광 재료로 구분될 수 있다.
한편, 발광 재료로서 하나의 물질만 사용하는 경우 분자간 상호 작용에 의하여 최대 발광 파장이 장파장으로 이동하고 색순도가 떨어지거나 발광 감쇄 효과로 소자의 효율이 감소되는 문제가 발생하므로, 색순도의 증가와 에너지 전이를 통한 발광 효율을 증가시키기 위하여 발광 재료로서 호스트-도판트 시스템을 사용할 수 있다.
그 원리는 발광층을 형성하는 호스트보다 에너지 대역 간극이 작은 도판트를 발광층에 소량 혼합하면, 발광층에서 발생한 엑시톤이 도판트로 수송되어 효율이 높은 빛을 내는 것이다. 이때, 호스트의 파장이 도판트의 파장대로 이동하므로, 이용하는 도판트의 종류에 따라 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있다.
유기전계발광소자는 다양한 전자 제품의 디스플레이 및 조명분야로 그 적용 분야를 점차 확대해 가고 있지만, 효율 및 수명 특성이 응용분야 확대를 제약하고 있는 상황이며, 효율 및 수명 특성 개선을 위해서 소자뿐만 아니라 재료 측면에서 많은 연구가 진행되고 있다. 재료 측면에서 발광효율 극대화를 위한 방법으로 주로 호스트-도판트 시스템을 채용하고, 발광물질인 도판트는 인광 재료를, 그리고 도판트의 발광특성을 극대화할 수 있는 호스트로는 CBP(4,4'-N,N'-dicarbazolbiphenyl) 및 카바졸에 다양한 치환기가 도입된 물질들이 알려져 있지만, 효율 및 수명 특성 측면에서 추가적인 개선이 요구되고 있는 상황이다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
일본 특허공개 2008-214244
일본 특허공개 2003-133075
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유기전계발광소자에 채용되는 유기발광화합물로서, 저전압 구동이 가능하고, 수명 특성 및 발광효율이 우수한 방향족 화합물과 이를 포함하는 유기전계발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 하기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]으로 표시되는 방향족 화합물을 제공한다.
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
또한, 본 발명은 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되는 유기물층에 상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]으로 표시되는 방향족 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자를 제공한다.
상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]의 구체적인 치환기에 대해서는 후술한다.
본 발명에 따른 방향족 화합물을 포함하는 유기전계발광소자는 종래 알려진 인광 발광 물질을 포함하는 소자에 비하여 보다 저전압 구동이 가능하여 전력효율이 우수함과 동시에 장수명 특성 및 우수한 휘도를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자의 단면도이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 향상된 전력효율, 장수명 특성 및 우수한 휘도를 구현할 수 있는 유기발광 화합물에 관한 것으로서, 상기 유기발광 화합물은 하기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]으로 표시되는 방향족 화합물인 것을 특징으로 한다.
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]에서,
Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되는 어느 하나이고, n은 0 내지 3의 정수이며, 상기 n이 2 이상인 경우, 복수의 Ar은 각각 동일하거나 상이할 수 있다.
R1은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N, S 또는 P를 갖는 탄소수 2 내지 40의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴실릴기, 시아노기, 히드록실기, 니트로기 및 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
Y는 CR2R3, NR4, O, S, SiR5R6 이며, l은 0 내지 3의 정수이고, m은 1 내지 3의 정수이며, l 및 m이 2 이상인 경우, 복수의 Y는 각각 동일하거나 상이할 수 있다.
R2 내지 R6, X1 내지 X10은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N, S 또는 P를 갖는 탄소수 2 내지 40의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴실릴기, 시아노기, 히드록실기, 니트로기 및 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
또한, 상기 Ar, R1 내지 R6, X1 및 X10 및 이들의 치환기는 서로 또는 인접한 치환기와 결합하여 포화 혹은 불포화 고리를 형성할 수 있으며, 펜던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합(fused)될 수 있다.
또한, 상기 Ar, R1 내지 R6, X1 및 X10은 각각 독립적으로 중수소 원자, 시아노기, 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 40의 알킬기, 탄소수 3 내지 40의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 40의 알키닐기, 탄소수 1 내지 40의 알콕시기, 탄소수 1 내지 40의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 40의 아릴아미노기, 탄소수 3 내지 40의 헤테로아릴아미노기, 탄소수 1 내지 40의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 40의 아릴실릴기, 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 탄소수 3 내지 40의 아릴옥시기, 탄소수 3 내지 40의 헤테로아릴기, 게르마늄기, 인 및 보론으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환될 수 있으며, 상기 치환기는 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성하거나 펜던트 방법으로 함께 부착 또는 융합(fused)할 수 있다.
또한, 상기 "치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기", "치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 40의 아릴기" 등에서의 상기 알킬기 또는 아릴기의 탄소수 범위는 상기 치환기가 치환된 부분을 고려하지 않고 비치환된 것으로 보았을 때의 알킬 부분 또는 아릴 부분을 구성하는 전체 탄소수를 의미하는 것이다. 예컨대, 파라위치에 부틸기가 치환된 페닐기는 탄소수 4의 부틸기로 치환된 탄소수 6의 아릴기에 해당하는 것을 의미한다.
본 발명의 바람직한 구현예 의하면, 상기 n이 1인 경우에 상기 Ar은 하기 [구조식 A1] 내지 [구조식 A8] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[구조식 A1] [구조식 A2] [구조식 A3] [구조식 A4]
[구조식 A5] [구조식 A6] [구조식 A7] [구조식 A8]
상기 [구조식 A1] 내지 [구조식 A8]에서, 상기 [*]은 상기 Ar이 상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]에서 연결되는 사이트를 표시한 것이다.
또한, 상기 [구조식 A1] 내지 [구조식 A8] 내의 방향족 고리의 탄소에는 수소 또는 중수소가 결합될 수 있고, 수소 또는 중수소 이외의 치환기일 경우 인접하는 치환기와 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 n이 2인 경우에 상기 Ar은 하기 [구조식 B] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[구조식 B]
상기 [구조식 B]에서, 상기 [*]은 상기 Ar이 상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]에서 연결되는 사이트를 표시한 것이다.
또한, 상기 [구조식 B] 내의 방향족 고리의 탄소에는 수소 또는 중수소가 결합될 수 있고, 수소 또는 중수소 이외의 치환기일 경우 인접하는 치환기와 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 방향족 화합물에 포함된 아릴기는 하나의 수소 제거에 의해서 방향족 탄화수소로부터 유도된 유기 라디칼로서, 5 내지 7원, 바람직하게는 5 또는 6원을 포함하는 단일 또는 융합 고리계를 포함하며, 또한 상기 아릴기에 치환기가 있는 경우 이웃하는 치환기와 서로 융합 (fused)되어 고리를 추가로 형성할 수 있다.
이러한 아릴기의 구체적인 예로 페닐기, 2-메틸페닐기, 3-메틸페닐기, 4-메틸페닐기, 4-에틸페닐기, o-비페닐기, m-비페닐기, p-비페닐기, 4-메틸비페닐기, 4-에틸비페닐기, o-터페닐기, m-터페닐기, p-터페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-메틸나프틸기, 2-메틸나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 피레닐기, 인데닐, 플루오레닐기, 테트라히드로나프틸기, 피렌일, 페릴렌일, 크라이세닐, 나프타세닐, 플루오란텐일 등과 같은 방향족 그룹을 들 수 있다.
또한, 상기 아릴기 중 하나 이상의 수소 원자는 중수소 원자, 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 실릴기, 아미노기 (-NH2, -NH(R), -N(R')(R"), R'과 R"은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, 이 경우 "알킬아미노기"라 함), 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 알케닐기, 탄소수 1 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 6 내지 24의 아릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴기 또는 탄소수 2 내지 24의 헤테로아릴알킬기로 치환될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 치환기인 헤테로아릴기, 특히 상기 R1이 헤테로아릴기인 경우에 하기 [구조식 1] 내지 [구조식 6] 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[구조식 1] [구조식 2] [구조식 3]
[구조식 4] [구조식 5] [구조식 6]
상기 [구조식 1] 내지 [구조식 6]에서,
T1 내지 T8은 서로 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로, C(R41), C(R42)(R43), N, N(R44), O 및 S 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있고, 상기 R31 내지 R44은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N, S 및 P 중에서 선택되는 1종 이상을 갖는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 각각의 [구조식 1] 내지 [구조식 6]에서 상기 R31 내지 R44 중 하나는 상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]의 질소원자 및 Ar과 결합하여 단일결합을 이룰 수 있다.
또한, 상기 [구조식 3]은 전자의 이동에 따른 공명구조에 의해 하기 [구조식 3-1]로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[구조식 3-1]
상기 [구조식 3-1]에서, T1 내지 T5와 R33 및 R34는 앞서 정의한 바와 동일하다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 [구조식 1] 내지 [구조식 6]으로 표시되는 헤테로아릴기는 하기 [구조식 7] 중에서 선택될 수 있다.
[구조식 7]
상기 [구조식 7]에서,
X는 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 치환 도는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 도는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 도는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 대의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N, S 및 P 중에서 선택된 1종 이상을 갖는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 시아노기, 니트로기 및 할로겐기로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
m 은 1 내지 11의 정수이며, m이 2 이상인 경우 복수 개의 X는 서로 동일하거나 상이하고, 상기 하나 이상의 X 중 어느 하나는 상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]의 질소원자 및 Ar과 결합하여 단일결합을 이룰 수 있다.
본 발명에서 사용되는 치환기인 알킬기의 구체적인 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, iso-아밀기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 스테아릴기, 트리클로로메틸기, 트리플루오르메틸기 등을 들 수 있으며, 상기 알킬기 중 하나 이상의 수소 원자는 중수소 원자, 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 실릴기(이 경우 "알킬실릴기"라 함), 치환 또는 비치환된 아미노기(-NH2, -NH(R), -N(R')(R"), 여기서 R, R' 및 R"은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 24의 알킬기임(이 경우 "알킬아미노기"라 함)), 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 탄소수 1 내지 24의 알킬기, 탄소수 1 내지 24의 할로겐화된 알킬기, 탄소수 2 내지 24의 알케닐기, 탄소수 2 내지 24의 알키닐기, 탄소수 1 내지 24의 헤테로알킬기, 탄소수 5 내지 24의 아릴기, 탄소수 6 내지 24의 아릴알킬기, 탄소수 3 내지 24의 헤테로아릴기 또는 탄소수 3 내지 24의 헤테로아릴알킬기로 치환될 수 있다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 알콕시기의 구체적인 예로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소부틸옥시기, sec-부틸옥시기, 펜틸옥시기, iso-아밀옥시기, 헥실옥시기 등을 들 수 있으며, 상기 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 발명의 화합물에서 사용되는 치환기인 할로겐기의 구체적인 예로는 플루오르(F), 클로린(Cl), 브롬(Br) 등을 들 수 있다.
본 발명에 사용되는 아릴옥시기는 -O- 아릴 라디칼을 의미하며, 이때 아릴기는 상기에서 정의된 바와 같고, 구체적인 예로서 페녹시, 나프톡시, 안트라세닐옥시, 페난트레닐옥시, 플루오레닐옥시, 인데닐옥시 등을 들 수 있고, 아릴옥시기에 포함되어 있는 하나 이상의 수소 원자는 추가로 치환가능하다.
본 발명에 사용되는 치환기인 실릴기의 구체적인 예로는 트리메틸실릴, 트리에틸실릴, 트리페닐실릴, 트리메톡시실릴, 디메톡시페닐실릴, 디페닐메틸실릴, 실릴, 디페닐비닐실릴, 메틸사이클로뷰틸실릴, 디메틸퓨릴실릴 등을 들 수 있다.
본 발명에 사용되는 알케닐기의 구체적인 예로는 직쇄상 또는 분지쇄상의 알케닐기를 나타내고, 3-펜테닐기, 4-헥세닐기, 5-헵테닐기, 4-메틸-3-펜테닐기, 2,4-디메틸-펜테닐기, 6-메틸-5-헵테닐기, 2,6-디메틸-5-헵테닐기 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 [화학식 1] 내지 [화학식 3]으로 표시되는 방향족 화합물의 구체적인 예시로는 하기 화학식으로 표시되는 화합물로 이루어진 군중에서 선택된 어느 하나의 화합물을 들 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 4] [화학식 5] [화학식 6] [화학식 7]
[화학식 8] [화학식 9] [화학식 10] [화학식 11]
[화학식 12] [화학식 13] [화학식 14] [화학식 15]
[화학식 16] [화학식 17] [화학식 18] [화학식 19]
[화학식 20] [화학식 21] [화학식 22] [화학식 23]
[화학식 24] [화학식 25] [화학식 26] [화학식 27]
[화학식 28] [화학식 29] [화학식 30] [화학식 31]
[화학식 32] [화학식 33] [화학식 34] [화학식 35]
[화학식 36] [화학식 37] [화학식 38] [화학식 39]
[화학식 40] [화학식 41] [화학식 42] [화학식 43]
[화학식 44] [화학식 45] [화학식 46] [화학식 47]
[화학식 48] [화학식 49] [화학식 50] [화학식 51]
[화학식 52] [화학식 53] [화학식 54] [화학식 55]
[화학식 56] [화학식 57] [화학식 58] [화학식 59]
[화학식 60] [화학식 61] [화학식 62] [화학식 63]
[화학식 64] [화학식 65] [화학식 66] [화학식 67]
[화학식 68] [화학식 69] [화학식 70] [화학식 71]
[화학식 72] [화학식 73] [화학식 74] [화학식 75]
[화학식 76] [화학식 77] [화학식 78] [화학식 79]
[화학식 80] [화학식 81] [화학식 82] [화학식 83]
[화학식 84] [화학식 85] [화학식 86] [화학식 87]
[화학식 88] [화학식 89] [화학식 90] [화학식 91]
[화학식 92] [화학식 93] [화학식 94] [화학식 95]
[화학식 96] [화학식 97] [화학식 98]
[화학식 99] [화학식 100] [화학식 101] [화학식 102]
[화학식 103] [화학식 104] [화학식 105] [화학식 106]
[화학식 107] [화학식 108] [화학식 109] [화학식 110]
[화학식 111] [화학식 112] [화학식 113] [화학식 114]
[화학식 115] [화학식 116] [화학식 117] [화학식 118]
[화학식 119] [화학식 120] [화학식 121] [화학식 122]
[화학식 123] [화학식 124] [화학식 125] [화학식 126]
[화학식 127] [화학식 128] [화학식 129] [화학식 130]
[화학식 131] [화학식 132] [화학식 133] [화학식 134]
[화학식 135] [화학식 136] [화학식 137] [화학식 138]
[화학식 139] [화학식 140] [화학식 141] [화학식 142]
[화학식 143] [화학식 144] [화학식 145] [화학식 146]
[화학식 147] [화학식 148] [화학식 149] [화학식 150]
[화학식 151] [화학식 152] [화학식 153] [화학식 154]
[화학식 155] [화학식 156] [화학식 157] [화학식 158]
[화학식 159] [화학식 160] [화학식 161] [화학식 162]
[화학식 163] [화학식 164] [화학식 165] [화학식 166]
[화학식 167] [화학식 168] [화학식 169] [화학식 170]
또한, 본 발명은 애노드 및 캐소드 사이에 상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]으로 표시되는 방향족 화합물을 포함하는 층을 구비한 유기전계발광소자를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 애노드 및 캐소드 사이에 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 더 포함할 수 있으며, 상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]의 화합물은 상기 애노드 및 캐소드 사이의 발광층 중에 포함되는 것이 바람직하고, 상기 발광층의 두께는 50 내지 2,000 Å이 바람직하다.
이하, 본 발명의 유기전계발광소자를 하기 도 1을 통해 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 유기전계발광소자의 구조를 나타내는 단면도이고, 본 발명에 따른 유기전계발광소자는 애노드(20), 정공수송층(40), 유기발광층(50), 전자수송층(60) 및 캐소드(80)을 포함하며, 필요에 따라 정공주입층(30)과 전자주입층(70)을 더 포함할 수 있으며, 그 이외에도 1층 또는 2층의 중간층을 더 형성하는 것도 가능하며, 정공저지층 또는 전자저지층을 더 형성시킬 수도 있다.
도 1을 참조하여 본 발명의 유기전계발광소자 및 그 제조방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저 기판(10) 상부에 애노드 전극용 물질을 코팅하여 애노드(20)를 형성한다. 여기에서 기판(10)으로는 통상적인 유기 EL 소자에서 사용되는 기판을 사용하는데 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유기 기판 또는 투명 플라스틱 기판이 바람직하다. 그리고, 애노드 전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 사용한다.
상기 애노드(20) 전극 상부에 정공 주입층 물질을 진공열 증착, 또는 스핀 코팅하여 정공주입층(30)을 형성한다. 그 다음으로 상기 정공주입층(30)의 상부에 정공수송층 물질을 진공 열증착 또는 스핀 코팅하여 정공수송층(40)을 형성한다.
상기 정공주입층 재료는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것인 한 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있으며, 예를 들어 2-TNATA[4,4',4"-tris(2-naphthylphenyl-phenylamino)-triphenylamine], NPD[N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)], TPD[N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine], DNTPD[N,N'-diphenyl-N,N'-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4'-diamine] 등을 사용할 수 있다.
또한 상기 정공수송층의 재료로서 당업계에 통상적으로 사용되는 것인 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD) 또는 N,N'-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐벤지딘(α-NPD) 등을 사용할 수 있다.
이어서, 상기 정공수송층(40)의 상부에 유기발광층(50)을 적층하고 상기 유기발광층(50)의 상부에 선택적으로 정공저지층(미도시)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법으로서 박막을 형성할 수 있다. 상기 정공저지층은 정공이 유기발광층을 통과하여 캐소드로 유입되는 경우에는 소자의 수명과 효율이 감소되기 때문에 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 레벨이 매우 낮은 물질을 사용함으로써 이러한 문제를 방지하는 역할을 한다. 이때, 사용되는 정공 저지 물질은 특별히 제한되지는 않으나 전자수송능력을 가지면서 발광 화합물보다 높은 이온화 포텐셜을 가져야 하며 대표적으로 BAlq, BCP, TPBI 등이 사용될 수 있다.
상기 정공저지층에 사용되는 물질로써, BAlq, BCP, Bphen, TPBI, NTAZ, BeBq2, OXD-7, Liq 및 [화학식 501] 내지 [화학식 507] 중에서 선택되는 어느 하나가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
BAlq BCP Bphen
PBI NTAZ BeBq2
OXD-7 Liq
화학식 501 화학식 502 화학식 503
화학식 504 화학식 505 화학식 506
화학식 507
이러한 정공저지층 위에 전자수송층(60)을 진공 증착 방법, 또는 스핀 코팅 방법을 통해 증착한 후에 전자주입층(70)을 형성하고 상기 전자주입층(70)의 상부에 캐소드 형성용 금속을 진공 열증착하여 캐소드(80) 전극을 형성함으로써 유기 EL 소자가 완성된다. 여기에서 캐소드 형성용 금속으로는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리듐(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등을 사용할 수 있으며, 전면 발광 소자를 얻기 위해서는 ITO, IZO를 사용한 투과형 캐소드를 사용할 수 있다.
상기 전자 수송층 재료로는 전자주입전극(Cathode)로부터 주입된 전자를 안정하게 수송하는 기능을 하는 것으로서 공지의 전자 수송 물질을 이용할 수 있다. 공지의 전자 수송 물질의 예로는, 퀴놀린 유도체, 특히 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(Alq3), TAZ, Balq, 베릴륨 비스(벤조퀴놀리-10-노에이트)(beryllium bis(benzoquinolin-10-olate: Bebq2), ADN, [화합물 201], [화합물 202], 옥사디아졸 유도체인 PBD, BMD, BND 등과 같은 재료를 사용할 수도 있다.
TAZ BAlq
[화합물 201] [화합물 202] BCP
또한, 본 발명에서 사용되는 전자 수송층은 하기 [화학식 C]로 표시되는 유기 금속 화합물이 단독 또는 상기 전자수송층 재료와 혼합으로 사용될 수 있다.
[화학식 C]
상기 [화학식 C]에서,
Y는 C, N, O 및 S에서 선택되는 어느 하나가 상기 M에 직접 결합되어 단일결합을 이루는 부분과, C, N, O 및 S에서 선택되는 어느 하나가 상기 M에 배위결합을 이루는 부분을 포함하며, 상기 단일결합과 배위결합에 의해 킬레이트된 리간드이다.
M은 알카리 금속, 알카리 토금속, 알루미늄(Al) 또는 붕소(B)원자이다.
OA는 상기 M과 단일결합 또는 배위결합 가능한 1가의 리간드로서, 상기 O는 산소이며, 상기 A는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기 및 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N 또는 S를 갖는 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이다.
또한, 상기 M이 알카리 금속에서 선택되는 하나의 금속인 경우에는 m=1, n=0이고, 상기 M이 알카리 토금속에서 선택되는 하나의 금속인 경우에는 m=1, n=1이거나, 또는 m=2, n=0이고, 상기 M이 붕소 또는 알루미늄인 경우에는 m = 1 내지 3중 어느 하나이며, n은 0 내지 2 중 어느 하나로서 m +n=3을 만족한다.
상기 '치환 또는 비치환된'에서의 '치환'은 중수소, 시아노기, 할로겐기, 히드록시기, 니트로기, 알킬기, 알콕시기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 헤테로 아릴아미노기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 아릴옥시기, 아릴기, 헤테로아릴기, 게르마늄, 인 및 보론으로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되는 것을 의미한다.
또한, 상기 Y는 각각 동일하거나 상이하며, 서로 독립적으로 하기 [구조식 C1] 내지 [구조식 C39]부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[구조식 C1] [구조식 C2] [구조식 C3]
[구조식 C4] [구조식 C5] [구조식 C6]
[구조식 C7] [구조식 C8] [구조식 C9] [구조식 C10]
[구조식 C11] [구조식 C12] [구조식 C13]
[구조식 C14] [구조식 C15] [구조식 C16]
[구조식 C17] [구조식 C18] [구조식 C19] [구조식 C20]
[구조식 C21] [구조식 C22] [구조식 C23]
[구조식 C24] [구조식 C25] [구조식 C26]
[구조식 C27] [구조식 C28] [구조식 C29] [구조식 C30]
[구조식 C31] [구조식 C32] [구조식 C33]
[구조식 C34] [구조식 C35] [구조식 C36]
[구조식 C37] [구조식 C38] [구조식 C39]
상기 [구조식 C1] 내지 [구조식 C39]에서,
R은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30이 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 중에서 선택되고, 인접한 치환체와 알킬렌 또는 알케닐렌으로 연결되어 스피로고리 또는 융합고리를 형성할 수 있다.
L은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 헤테로아릴기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알킬기 중에서 선택되고, 상기 L은 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소 중에서 선택되는 1종 이상의 치환기로 더 치환되며, 인접한 치환체와 알킬렌 또는 알케닐렌으로 연결되어 스피로고리 또는 융합고리를 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 유기전계발광소자는 상기 유기층이 발광층을 포함하며, 상기 발광층은 상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]으로 표시되는 하나 이상의 방향족 화합물 이외에 하나 이상의 인광 도펀트를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 유기전계발광소자에 적용되는 발광 도펀트는 특별히 제한되지는 않으나, 하기 [일반식 A-1] 내지 [일반식 J-1]으로 표시되는 화합물 중에서 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있다.
[일반식 A-1]
mL1L2L3
상기 M은 7족, 8족, 9족, 10족, 11족, 13족, 14족, 15족 및 16족의 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 Ir, Pt, Pd, Rh, Re, Os, Tl, Pb, Bi, In, Sn, Sb, Te, Au 및 Ag로부터 선택된다. 또한, 상기 L1, L2 및 L3은 리간드로 서로 동일하거나 상이하고 각각 독립적으로 하기 [구조식 D]에서 선택되는 어느 하나를 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 하기 [구조식 D]내 *은 금속 이온 M에 배위하는 사이트(site)를 표현한다.
[구조식 D]
상기 [구조식 D]에서,
상기 R은 서로 상이하거나 동일하며 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐, 시아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴아미노기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴실릴기 중에서 선택되는 어느 하나일수 있다.
상기 R은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 탄소수 3 내지 20의 헤테로아릴기, 시아노기, 할로겐기, 중수소 및 수소 중에서 선택되는 1종 이상의 치환기로 더 치환될 수 있다.
또한 상기 R은 각각의 인접한 치환기와 알킬렌 또는 알케닐렌으로 연결되어 지환족 고리 및 단일환 또는 다환의 방향족 고리를 형성할 수 있다.
상기 L은 인접한 치환체와 알킬렌 또는 알케닐렌으로 연결되어 스피로고리 또는 융합고리를 형성할 수 있다.
일 예로서, 상기 [일반식 A-1]으로 표시되는 도펀트는 하기 화합물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
[일반식 B-1]
상기 [일반식 B-1]에서,
MA1은 [일반식 A-1]에서 정의한 바와 동일한 금속 이온을 나타내며, 또한, YA11, YA14, YA15 및 YA18 은 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내며, YA12, YA13, YA16 및 YA17은 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 탄소 원자, 치환 또는 무치환의 질소원자, 산소원자, 황원자를 나타내고, LA11, LA12, LA13, LA14는 각각 앞서 정의한 바와 같은 연결기를 나타내며, QA11, QA12는 MA1에 결합하는 원자를 함유하는 부분 구조를 나타낸다.
상기 [일반식 B-1]으로 표시되는 화합물의 예시적인 구조는 아래와 같으나, 이에 제한되지 않는다.
[일반식 C-1]
상기 [일반식 C-1]에서,
MB1은 [일반식 A-1]에서 정의한 바와 동일한 금속 이온을 나타내며, YB11, YB14, YB15 및 YB18은 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, YB12, YB13, YB16 및 YB17은 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 탄소 원자, 치환 또는 무치환의 질소원자, 산소원자, 황원자를 나타내며, LB11, LB12, LB13, LB14는 연결기를 나타내고, QB11, QB12는 MB1에 결합하는 원자를 함유하는 부분 구조를 나타낸다.
상기 [일반식 C-1]으로 표시되는 화합물의 예시적인 구조는 아래와 같으나, 이에 제한되지 않는다.
[일반식 D-1]
상기 [일반식 D-1]에서,
MC1은 금속 이온을 [일반식 A-1]에서 정의한 바와 동일한 금속 이온을 나타내며, RC11, RC12는 각각 독립적으로 수소 원자, 서로 연결하고 5 원 고리를 형성하는 치환기, 서로 연결하는 것의 없는 치환기를 나타내며, RC13, RC14는 각각 독립에 수소 원자, 서로 연결하고 5 원 고리를 형성하는 치환기, 서로 연결하는 것의 것이 없는 치환기를 나타내며, GC11, GC12는 각각 독립에 질소 원자, 치환 또는 무치환의 탄소 원자를 나타내며, LC11, LC12는 연결기를 나타내며, QC11, QC12는 MC1에 결합하는 원자를 함유하는 부분 구조를 나타낸다.
상기 [일반식 D-1]으로 표시되는 화합물의 예시적인 구조는 아래와 같으나, 이에 제한되지 않는다.
[일반식 E-1]
상기 [일반식 E-1]에서,
MD1은 [일반식 A-1]에서 정의한 바와 동일한 금속 이온을 나타내며, GD11, GD12는 각각 독립적으로 질소 원자, 치환 또는 무치환의 탄소 원자를 나타내며, JD11, JD12, JD13 및 JD14는 각각 독립에 5 원 고리를 형성하는데도 필요한 원자군을 나타내며, LD11, LD12는 연결기를 나타낸다.
상기 [일반식 E-1]으로 표시되는 화합물의 예시적인 구조는 아래와 같으나, 이에 제한되지 않는다.
[일반식 F-1]
상기 [일반식 F-1]에서,
ME1은 [일반식 A-1]에서 정의한 바와 동일한 금속 이온을 나타내며, JE11, JE12는 각각 독립적으로 5 원 고리를 형성하는데도 필요한 원자군을 나타내며, GE11, GE12, GE13 및 GE14는 각각 독립적으로 질소 원자, 치환 또는 무치환의 탄소 원자를 나타내며, YE11, YE12, YE13 및 YE14는 각각 독립적으로 질소 원자, 치환 또는 무치환의 탄소원자를 나타낸다.
상기 [일반식 F-1]으로 표시되는 화합물의 예시적인 구조는 아래와 같으나, 이에 제한되지 않는다.
[일반식 G-1]
상기 [일반식 G-1]에서,
MF1은 [일반식 A-1]에서 정의한 바와 동일한 금속 이온을 나타낸다.
LF11, LF12 및 LF13은 연결기를 나타내며, RF11, RF12, RF13 및 RF14는 치환기를 나타내고, RF11과 RF12, RF12 와 RF13, RF13과 RF14는 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있고, 이때 RF1과 RF12, RF13과 RF14가 형성하는 고리는 5 원환이다. 또한 QF11, QF12는 MF1에 결합하는 원자를 함유하는 부분 구조를 나타낸다.
상기 [일반식 G-1]으로 표시되는 화합물의 예시적인 구조는 아래와 같으나, 이에 제한되지 않는다.
[일반식 H-1] [일반식 H-2] [일반식 H-3]
상기 [일반식 H-1]에서,
R11, R12는 알킬, 아릴 또는 헤테로아릴의 치환기이며; 또한 서로 인접한 치환기와 융합고리를 형성할 수 있고, q11, q12는 0 내지 4의 정수로서, 바람직하게는 0 내지 2가 될 수 있다.
또한, q11, q12가 2 내지 4인 경우, 복수 개의 R11 및 R12는 각각 동일하거나 상이할 수 있다.
L1은 백금에 결합하는 리간드로서, 오르토 메탈(ortho metal)화 백금 착체를 형성할수 있는 리간드, 함질소헤테로환 리간드, 디케톤 리간드, 할로겐 리간드가 바람직하고, 보다 바람직하게는 오르토 메탈(ortho metal)화 백금 착체를 형성하는 리간드, 비피리딜 리간드, 또는 페난트로린 리간드이다.
n1은 0 내지 3의 정수이며, 바람직하게는 0이고, m1은 1 또는 2이고 바람직하게는 2이다.
또한, 상기 n1, m1 은 상기 일반식 H-1로 나타나는 금속 착체가 중성 착체가 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 일반식 H-2에서, R21, R22, n2, m2, q22, L2는 각각 상기 R11, R12, n1, m1, q12, L1과 동일하고, q21은 0 내지 2의 정수이며, 0이 바람직하다.
상기 일반식 H-3에서, R31, n3, m3, L3 은 각각 상기 R11, n1, m1, L1과 동일하고, q31은 0 내지 8의 정수를 나타내고, 0 내지 2가 바람직하고, 0이 보다 바람직하다.
상기 일반식 H-1 내지 H-3의 구체적인 화합물의 예는 다음과 같으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[일반식 I-1]
상기 [일반식 I-1]에서,
고리 A, 고리 B, 고리 C 및 고리 D는 상기 고리 A 내지 고리 D중의 어느 2개의 고리는 치환기를 가질 수 있는 질소 함유 헤테로고리를 나타내고, 나머지 2개의 환은 고리는 치환기를 가질 수 있는 아릴고리 또는 헤테로아릴고리를 나타내고, 나타내며, 고리 A와 고리 B, 고리 A와 고리 C 및/또는 고리 B와 고리 D로 축합환을 형성할 수 있다. X1, X2, X3 및 X4는 이 중의 어느 2개가 백금 원자에 배위결합하는 질소원자를 나타내고, 나머지 2개는 탄소원자 또는 질소원자를 나타낸다. Q1, Q2 및 Q3은 각각 독립적으로 2가의 원자(단) 또는 결합을 나타내지만, Q1, Q2 및 Q3이 동시에 결합을 나타내지는 않는다. Z1, Z2, Z3 및 Z4는 어느 2개가 배위결합을 나타내고, 나머지 2개는 공유결합, 산소원자 또는 황원자를 나타낸다.
상기 [일반식 I-1]의 구체적인 화합물의 예는 다음과 같으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[일반식 J-1]
상기 [일반식 J-1]에 있어서,
M은 [일반식 A-1]에서 정의한 바와 동일한 금속 이온을 나타내며, Ar1은 치환 또는 비치환의 고리구조를 표현하고, 상기 M에 결합하는 2개의 아조메틴(azomethine) 결합(-C=N-)에 있어서, 질소원자(N)는 각각 상기 M에 결합하고, 전체로서 상기 M에 3좌에서 결합되는 3좌 배위자를 형성하고 있다.
또한, Ar1에 있어서 C는 Ar1으로 표시되는 고리구조를 구성하는 탄소원자를 나타낸다. 또한 상기 R1 및 R2는, 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 치환 또는 비치환의 알킬기 또는 아릴기를 나타내며, L은 1좌 배위자를 표현한다.
상기 [일반식J-1]에 있어서, 상기 M은 Pt인 것이 바람직하다. 또한, 상기 Ar1으로서는, 5원환, 6원환 및 이들의 축합환기부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 [일반식 J-1]의 구체적인 화합물의 예는 다음과 같으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 발광층은 상기 도판트와 호스트 이외에도 다양한 호스트와 다양한 도펀트 물질을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로부터 선택된 하나 이상의 층은 단분자 증착방식 또는 용액공정에 의하여 형성될 수 있으며, 여기서 상기 증착 방식은 상기 각각의 층을 형성하기 위한 재료로 사용되는 물질을 진공 또는 저압상태에서 가열 등을 통해 증발시켜 박막을 형성하는 방법을 의미하고, 상기 용액공정은 상기 각각의 층을 형성하기 위한 재료로 사용되는 물질을 용매와 혼합하고 이를 잉크젯 인쇄, 롤투롤 코팅, 스크린 인쇄, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅 등과 같은 방법을 통하여 박막을 형성하는 방법을 의미한다.
또한, 본 발명에 따른 유기전계발광소자는 평판 디스플레이 장치, 플렉시블 디스플레이 장치, 단색 또는 백색의 평판 조명용 장치 및 단색 또는 백색의 플렉시블 조명용 장치에서 선택되는 장치에 사용될 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
[
합성예
1] <화학식 4>의 합성
1-(1) 1-a의 합성
하기 반응식 1에 의하여 <1-a>를 합성하였다.
[반응식 1]
둥근 바닥 플라스크에 싸이안트렌 (95.0 g, 439 mmol), 아세트산 1520 mL을 넣고 교반 후 브로민 (140.4 g, 878 mmol)을 천천히 적가한다. 모두 적가 후 플라스크 내부온도를 80-90 ℃로 맞춘다. 환류된지 4시간 후 HPLC로 반응이 약 70% 진행된 것을 확인 후 반응을 종료하고 상온으로 온도를 내린다. 소듐 싸이오설페이트 포화 수용액을 넣어주고 메틸렌 클로라이드로 추출한다.
유기층을 감압농축하여 농축액을 메탄올로 결정화하여 연한 갈색의 고체 <1-a>를 114.2g (수율 88.1%)을 얻었다.
1-(2) 1-b의 합성
하기 반응식 2에 의하여 <1-b>를 합성하였다.
[반응식 2]
둥근 바닥 플라스크에 반응식 1로부터 얻은 <1-a> (114.2 g, 387 mmol), 비스피나콜라토 다이보론 (117.9 g, 464 mmol), 팔라듐(Ⅱ) 염화-1,1'-비스(다이페닐포스피노)페로센 (6.3 g, 8 mmol), 칼륨아세테이트 (75.9 g, 774 mmol), 톨루엔 1140 mL를 넣고 12시간 동안 환류한다. 반응종료 후 필터 후 여액을 감압하여 농축한 후 톨루엔에 녹여 메탄올로 재결정하여 갈색의 고체 <1-b>를 90.6g (수율 68.4%)을 얻었다.
1-(3) 1-c의 합성
하기 반응식 3에 의하여 <1-c>를 합성하였다.
[반응식 3]
둥근 바닥 플라스크에 반응식 2로부터 얻은 <1-b> (90.6 g, 264.7 mmol), 2-브로모나이트로벤젠 (80.2 g, 397.0 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 6.1 g (5.3 mmol), 탄산칼륨 73.2 g (529.4mmol), 물 180 mL, 톨루엔 450 mL 및 1,4-다이옥산 450 mL를 투입하고 12시간 동안 환류시켰다. 반응 종결 후 반응물을 층 분리하여 유기층을 감압 농축 후, 헥산을 가지고 재결정을 한 후 필터하여 건조한 결과, <1-c> 59.4g(수율 66.5%)을 얻었다.
1-(4) 1-d의 합성
하기 반응식 4에 의하여 <1-d>를 합성하였다.
[반응식 4]
둥근 바닥 플라스크에 반응식 3으로부터 얻은 <1-c> (59.4 g, 176 mmol), 트리페닐포스핀(138.5 g, 528 mmol), 1,2-다이클로로벤젠 600 mL를 넣고 환류한다. 반응종료 후 1,2-다이클로로벤젠을 어느 정도 제거 후 과량의 메탄올을 넣어준 다음 걸러주어 <1-d> 12.0 g (수율 22.3%)를 얻었다.
1-(5) <화학식 4>의 합성
하기 반응식 5에 의하여 <화학식 4>를 합성하였다.
[반응식 5]
둥근바닥 플라스크에 반응식 4로부터 얻은 <1-d> (6.0 g, 20 mmol)과 다이메틸포름아마이드 90 mL를 넣고 교반한 후 60% 수소화 나트륨 (1.3 g, 33 mmol)을 넣고 1시간 동안 교반해 준다. 2-클로로-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진(6.8 g, 26 mmol)을 다이메틸포름아마이드 60 mL에 녹인 후 반응액에 적가해준 후 1시간 교반한다. 반응이 종료되면 물을 붓고 걸러낸 후 1,2-다이클로로벤젠으로 재결정하여 <화학식 4> 5.0 g (수율 47.6%)를 얻어낸다.
MS [M]+ 537
[
합성예
2] <화학식 8>의 합성
2-(1) <화학식 8>의 합성
하기 반응식 6에 의하여 <화학식 8>을 합성하였다.
[반응식 6]
반응식 5에서 사용된 2-클로로-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진 대신 4-클로로-2,6-다이페닐피리미딘을 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 합성하여 <화학식 8> 2.6 g (수율 45.2%) 얻었다.
MS [M]+ 536
[
합성예
3] <화학식 14>의 합성
3-(1) <화학식 14>의 합성
하기 반응식 7에 의하여 <화학식 14>를 합성하였다.
[반응식 7]
반응식 5에서 사용된 2-클로로-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진 대신 2-클로로-4-페닐피리미딘을 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 합성하여 <화학식 14> 3.1g (수율 48.5%) 얻었다.
MS [M]+ 459
[
합성예
4] <화학식 20>의 합성
4-(1) 4-a의 합성
하기 반응식 8에 의하여 <4-a>를 합성하였다.
[반응식 8]
둥근바닥 플라스크에 1-브로모-3-아이오도벤젠 (60.0 g, 212 mmol)와 테트라하이드로퓨란 480 mL를 넣어준 후 질소상태하에서 온도를 -78 ℃까지 내린다. 30분 후 1.6 M 노르말 부틸리튬 126 mL(202 mmol)을 천천히 적가해준다. 1시간 후 2-클로로-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진 62.4 g(233 mmol)을 테트라하이드로퓨란 250 mL에 녹인 용액을 천천히 적가한 후 30분간 교반 후 상온으로 온도를 올린다. 상온에서 약 1 시간 정도 교반 후 2N 염산 수용액을 산이 될 때까지 반응용액에 적가해 준다. 추출하여 유기층을 모아 농축한 후 컬럼크로마토그래피로 분리하여, <4-a> 24.7g (수율 30%)를 얻어낸다.
4-(2) <화학식 20>의 합성
하기 반응식 9에 의하여 <화학식 20>를 합성하였다.
[반응식 9]
둥근바닥 플라스크에 반응식 4로부터 얻은 <1-d> (3.0 g, 10 mmol)와 반응식 8 로부터 얻은 <4-a> (7.1 g, 18.4 mmol), 구리 (1.9 g, 30 mmol), 탄산칼륨 (6.9 g, 50 mmol), 18-크라운-6 (0.5 g, 2 mmol), 1,2-다이클로로벤젠 100 mL를 넣고 72시간 동안 환류시킨다. 반응종료 후 필터하고, 1,2-다이클로로벤젠을 농축한다. 상온으로 냉각한 후 노르말 헥산을 넣어주어 고체를 생성한 후 걸러주고 테트라하이드로퓨란과 아세톤으로 재결정하여 건조한 결과, <화학식 20> 1.0g (수율 16.7%)를 얻었다.
MS [M]+ 613
[
합성예
5] <화학식 96>의 합성
5-(1) 5-a의 합성
하기 반응식 10에 의하여 <5-a>를 합성하였다.
[반응식 10]
반응식 4에서 합성한 <1-d> 60.0 g (196 mmol)을 다이메틸포름아마이드 400 mL에 녹인 후 0 ℃에서 교반시킨다. 그 후 N-브로모쑥신이미드 35.0 g (196 mmol)을 다이메틸포름아마이드 200 mL에 녹여서 0 ℃를 유지하면서 1시간 동안 천천히 적가 시킨다. 적가가 완료되면 상온으로 올린 후 12시간 동안 교반시킨다.
반응이 종료되면 증류수를 상온에서 적가 한 후 결정이 생기면 결정을 여과한 후 톨루엔, 메탄올로 재결정하여 <5-a> 46 g (수율 60.9%) 얻었다.
5-(2) 5-b의 합성
하기 반응식 11에 의하여 <5-b>를 합성하였다.
[반응식 11]
둥근 바닥 플라스크에 반응식 10으로부터 얻은 <5-a> (46 g, 120 mmol), 페닐 보로닉에시드 (19.0 g, 156 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 2.8 g (2 mmol), 탄산칼륨 33.1 g (239 mmol), 물 90 mL, 톨루엔 230 mL 및 1,4-다이옥산 230 mL를 투입하고 12시간 동안 환류시켰다. 반응 종결 후 반응물을 층 분리하여 유기층을 감압 농축 후, 헥산을 가지고 재결정을 한 후 필터하여 건조한 결과, <5-b> 28g(수율 55.2%)을 얻었다.
5-(3) <화학식 94>의 합성
하기 반응식 12에 의하여 <화학식 94>를 합성하였다.
[반응식 12]
반응식 7에서 사용된 <1-d> 대신 반응식 11에서 합성한 <5-b>를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 합성하여 <화학식 94> 4.5 g (수율 43.5 %) 얻었다.
MS [M]+ 535
[
합성예
6] <화학식 5>의 합성
6-(1) <6-a>의 합성
하기 반응식 13에 의하여 <6-a>를 합성하였다.
[반응식 13]
둥근 바닥 플라스크에 반응식 1에서 합성한 <1-a> (100 g, 339 mmol), 메틸 아미노벤조에이트 (61.4 g, 406 mmol), 팔라듐 아세테이트 (1.5 g, 7 mmol), 잔트포스 (7.8 g, 14 mmol), 탄산세슘 (154.5 g, 474 mmol), 톨루엔 1000 mL을 넣고 24시간 환류시켜준다. 반응이 끝나면 상온으로 냉각시켜 여과하고 톨루엔을 감압 농축하여 용매를 제거하고 상기 농축액을 에틸아세테이트와 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피를 한 결과 <6-a> 71g (수율 57.4%)을 얻었다.
6-(2) <6-b>의 합성
하기 반응식 14에 의하여 <6-b>를 합성하였다.
[반응식 14]
둥근 바닥 플라스크에 반응식 13로부터 얻은 <6-a> (71 g, 194 mmol), 아이소 프로필 에테르 700 mL를 넣고 10 ℃로 냉각한 다음 메틸 마그네슘브로마이드(3.0 M in 디에틸에테르 227 mL, 680 mmol) 을 1시간 동안 적가한 후 2시간 동안 환류 한 후 반응종료 한다. 상온으로 냉각한 후 10% 암모늄 클로라이드 수용액 300 mL를 넣고 2시간 동안 교반 한 후 층분리 하여 유기층을 얻고 감압 농축하여 <6-b> 45g (수율 63.4%)을 얻었다.
6-(3) <6-c>의 합성
하기 반응식 15에 의하여 <6-c>를 합성하였다.
[반응식 15]
둥근 바닥 플라스크에 반응식 14로부터 얻은 <6-b> (45 g, 123 mol)을 인산 90 mL에 녹인 후 약 6시간 동안 반응한다. 반응종료 후 반응액을 과량의 물에 붓고 층분리 하여 유기층을 얻고 감압 농축한다. 상기 농축액을 에틸아세테이트와 헥산을 전개용매로 하여 컬럼크로마토그래피를 한 결과 <6-c> 11g (수율 24%)을 얻었다.
6-(4) <화학식 5>의 합성
하기 반응식 16에 의하여 <화학식 5>를 합성하였다.
[반응식 16]
반응식 5에서 사용된 <1-d> 대신 반응식 15에서 합성한 <6-c>를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 합성하여 <화학식 5> 3.5g (수율 19.1 %) 얻었다.
MS [M]+ 579
[
합성예
7] <화학식 36>의 합성
7-(1) 7-a의 합성
하기 반응식 17에 의하여 <7-a>를 합성하였다.
[반응식 17]
둥근바닥 플라스크에 카바졸 (26.0 g, 155 mmol)과 다이메틸포름아마이드 390 mL를 넣고 교반한 후 60% 수소화 나트륨 (9.6 g, 239 mmol)을 넣고 1시간 동안 교반해 준다. 사이아누릭 클로라이드 (31.5 g, 171 mmol)을 다이메틸포름아마이드 260 mL에 녹인 후 반응액에 1시간 동안 넣어준 후 2시간 교반한다. 반응이 종료되면 물 500 mL에 반응액을 붓고 걸러낸 후 테트라하이드로퓨란에 녹여 아세톤으로 재결정하여 <7-a> 32.4g (수율 66.1%)를 얻어낸다.
7-(2) <7-b>의 합성
하기 반응식 18에 의하여 <7-b>를 합성하였다.
[반응식 18]
둥근 바닥 플라스크에 반응식 17로부터 얻은 <7-a> (13.0 g, 41 mmol), 페닐보로닉에시드 (5.5 g, 45 mmol), 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 1.0 g (1 mmol), 탄산칼륨 11.4 g (82 mmol), 물 25 mL, 톨루엔 65 mL 및 1,4-다이옥산 65 mL를 투입하고 12시간 동안 환류시켰다. 반응 종결 후 반응물을 층 분리하여 유기층을 감압 농축 후, 헥산을 가지고 재결정을 한 후 필터하여 건조한 결과, <7-b> 10.6g(72%)을 얻었다.
7-(3) <화학식 36>의 합성
하기 반응식 19에 의하여 <화학식 36>를 합성하였다.
[반응식 19]
반응식 16에서 사용된 2-클로로-4,6-다이페닐트리아진 대신 반응식 18에서 얻은 <7-b>를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 합성하여 <화학식 36> 5.2 g (수율 33.8 %) 얻었다.
MS [M]+ 668
[
합성예
8] <화학식 38>의 합성
8-(1) 8-a의 합성
하기 반응식 20에 의하여 <8-a>를 합성하였다.
[반응식 20]
둥근바닥 플라스크에 2,4-다이클로로-6-페닐-1,3,5-트리아진 20.7 g(91.6 mmol), 벤조싸이오펜-4-보로닉 산 20.9 g (91.6 mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 2.1 g(1.8 mmol), 탄산칼륨 25.3 g(183 mmol)을 테트라히드라퓨란 100 mL와 톨루엔 100 mL, 증류수 40 mL의 혼합용매에 넣고 12시간 동안 교반, 환류시킨다.
반응 종결 후 반응물을 층 분리하여 유기층을 감압 농축 후, 헥산을 가지고 재결정을 한 후 필터하여 건조한 결과, <8-a> 22.1g(65%)을 얻었다.
8-(2) <화학식 38>의 합성
하기 반응식 21에 의하여 <화학식 38>를 합성하였다.
[반응식 21]
반응식 19에서 사용된 <7-b> 대신 반응식 20에서 합성한 <8-a>를 사용한 것을 제외하고는, 동일한 방법으로 합성하여 <화학식 38> 12 g (수율 38.5 %) 얻었다.
MS [M]+ 685
[
합성예
9] <화학식 119>의 합성
9-(1) 9-a의 합성
하기 반응식 21에 의하여 <9-a>를 합성하였다.
[반응식 21]
<9-a>
1-니트로나프탈렌 97 g(0.56 mol), 메틸 시아노아세테이트 166.5 g(1.68 mol), 시안화칼륨 40.1 g(0.62 mol), 수산화칼륨 62.9 g(1.12 mol)을 넣고 교반하였다. 다음 디메틸포름아마이드 970 mL를 넣고 60 ℃에서 밤새 교반하였다. 상온에서 감압농축 하여 용매를 제거한 뒤 10% 수산화나트륨수용액 500 mL을 넣고 약 1시간 동안 환류시켰다. 에틸 아세테이트로 추출한 뒤 컬럼 크로마토그래피로 분리한 후 톨루엔과 헵탄으로 재결정하여 <9-a>를 50.8 g (수율 54%) 얻었다.
9-(2) 9-b의 합성
하기 반응식 22에 의하여 <9-b>를 합성하였다.
[반응식 22]
<9-b>
반응식 21로부터 얻은 <9-a> 25.0 g(149 mmol)를 테트라하이드로퓨란 200 mL에 넣고 교반하였다. 페닐 마그네슘브로마이드 (3.0 M in Et2O) 87.4 mL(297 mmol)를 적하하고 0 ℃에서 약 1시간 동안 환류시켰다. 에틸 클로로포메이트 19.4 g(179 mmol)를 적하한 후 약 1시간 정도 환류시켰다. 암모늄클로라이드수용액을 약산성이 될 때까지 투입하고 물과 헵탄으로 씻어주어 <9-b>를 32.4 g(수율 80%) 얻었다.
9-(3) 9-c의 합성
하기 반응식 23에 의하여 <9-c>를 합성하였다.
[반응식 23]
<9-c>
반응식 22로부터 얻은 <9-b> 30 g(110 mmol)를 옥시염화인 약 80 mL에 넣고 밤새 환류시켰다. 온도를 -20 ℃로 냉각한 후 증류수를 약 400 mL를 천천히 넣었다. 물, 메탄올, 헵탄으로 씻어주고 톨루엔과 헵탄으로 재결정하여 <9-c>를 14.1 g(수율 44%) 얻었다.
9-(4) <화합물 119>의 합성
하기 반응식 24에 의하여 <화합물 119>를 합성하였다.
[반응식 24]
<화합물 119>
반응식 5에서 사용된 2-클로로-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진 대신 [반응식 23]으로부터 얻은 <9-c>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 119>를 (수율 47%) 얻었다.
MS [M]+ 559.12
[
합성예
10] <화학식 120>의 합성
10-(1) 10-a의 합성
하기 반응식 25에 의하여 <10-a>를 합성하였다.
[반응식 25]
<10-a>
반응식 22에서 사용된 <9-a> 대신 3-아미노나프탈렌-2-카보나이트릴을 사용한 것을 제외하고는 반응식 22 내지 반응식 23과 같은 방법으로 합성하여 <10-a>를 (수율 71%) 얻었다.
10-(2) 10-b의 합성
하기 반응식 26에 의하여 <10-b>를 합성하였다.
[반응식 26]
<10-b>
반응식 3에서 사용된 <1-b> 대신 4-아이오도페닐보론산을 사용하고, 2-브로모나이트로벤젠 대신 <10-a>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <10-b>를 (수율 77%) 얻었다.
10-(3) <화합물 120>의 합성
하기 반응식 27에 의하여 <화합물 120>을 합성하였다.
[반응식 27]
<화합물 120>
반응식 5에서 사용된 <1-d> 대신 반응식 15에서 합성한 <6-c>를 사용하고, 2-클로로-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진 대신 반응식 26에서 합성한 <10-b>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 120>을 (수율 46%) 얻었다.
MS [M]+ 677.20
[
합성예
11] <화학식 121>의 합성
11-(1) 11-a의 합성
하기 반응식 28에 의하여 <11-a>를 합성하였다.
[반응식 28]
<11-a>
반응식 21에서 사용된 1-니트로나프탈렌 대신 9-니트로페난트렌을 사용하고, 반응식 22에서 페닐마그네슘브로마이드 대신 펜타듀테레오페닐마그네슘브로마이드를 사용한 것을 제외하고는 반응식 21 내지 반응식 23과 같은 방법으로 합성하여 <11-a>를 (수율 56%) 얻었다.
11-(2) 11-b의 합성
하기 반응식 29에 의하여 <11-b>를 합성하였다.
[반응식 29]
<11-b>
반응식 10에서 사용된 <1-d> 대신 반응식 15에서 합성한 <6-c>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <11-b>를 (수율 60%) 얻었다.
11-(3) 11-c의 합성
하기 반응식 30에 의하여 <11-c>를 합성하였다.
[반응식 30]
<11-c>
반응식 5에서 사용된 2-클로로-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진 대신 반응식 29에서 합성한 <11-c>를 사용하고, 반응식 4로부터 얻은 <1-d> 대신 카바졸을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <11-c>를 (수율 77%) 얻었다.
11-(4) <화합물 121>의 합성
하기 반응식 31에 의하여 <화합물 121>을 합성하였다.
[반응식 31]
<화합물 121>
반응식 5에서 사용된 <1-d> 대신 반응식 30에서 합성한 <11-c>를 사용하고, 2-클로로-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진 대신 반응식 28에서 합성한 <11-a>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 121>을 (수율 47%) 얻었다.
MS [M]+ 821.27
[
합성예
12] <화학식 122>의 합성
12-(1) 12-a의 합성
하기 반응식 32에 의하여 <12-a>를 합성하였다.
[반응식 32]
<12-a>
반응식 21에서 사용된 1-니트로나프탈렌 대신 2-니트로나프탈렌을 사용한 것을 제외하고는 반응식 21 내지 반응식 23과 같은 방법으로 합성하여 <12-a>를 (수율 44%) 얻었다.
12-(2) 12-b의 합성
하기 반응식 33에 의하여 <12-b>를 합성하였다.
[반응식 33]
<12-b>
둥근 바닥 플라스크에 반응식 3으로부터 얻은 <1-c> (59.4 g, 176 mmol), 트리페닐포스핀 (138.5 g, 528 mmol), 1,2-다이클로로벤젠 600 mL를 넣고 환류한다. 반응종료 후 1,2-다이클로로벤젠을 어느 정도 제거 후 과량의 메탄올을 넣어준 다음 걸러주어 <12-b> 8.1g (수율 15%)를 얻었다.
12-(3) <화합물 122>의 합성
하기 반응식 34에 의하여 <화합물 122>를 합성하였다.
[반응식 34]
<화합물 122>
반응식 5에서 사용된 <1-d> 대신 반응식 33에서 합성한 <12-b>를 사용하고, 2-클로로-4,6-다이페닐-1,3,5-트리아진 대신 반응식 32에서 합성한 <12-a>를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 합성하여 <화합물 122>를 (수율 48%) 얻었다.
MS [M]+ 559.12
실시예
1 내지 41 : 유기 발광다이오드의 제조
ITO 글래스의 발광 면적이 2 mm × 2 mm 크기가 되도록 패터닝한 후 세정하였다. 기판을 진공 챔버에 장착한 후 베이스 압력이 1 × 10-6 torr가 되도록 한 후 유기물을 상기 ITO위에 DNTPD(700Å), NPD(300Å), 상기 합성예에서 제조된 화합물 + Ir(ppy)3 (10%)(300Å), Alq3 (350Å, LiF(5Å), Al(1,000Å)의 순서로 성막하였으며, 0.4 mA에서 측정을 하였다.
[DNTPD]
[NPD]
[Ir(ppy)3]
[Alq3]
비교예
1
비교예를 위한 유기발광다이오드 소자는 상기 실시예의 소자구조에서 발명에 의해 제조된 화합물 대신 일반적으로 인광호스트 물질로 많이 사용되고 있는 CBP를 사용한 점을 제외하고 동일하게 제작하였으며 상기 CBP의 구조는 아래와 같다.
<CBP>
실시예
42 내지 45
실시예 42 내지 45를 위한 유기발광다이오드 소자는 상기 실시예 1 내지 41의 소자구조에서 발광층에 [화합물 119] 내지 [화합물 122]를 사용하였으며, [Ir(ppy)3] 대신 [(piq)2Ir(acac)]를 사용한 점을 제외하고 동일하게 제작하였으며, [(pic)2Ir(acac)]의 구조는 아래와 같다.
[(pic)2Ir(acac)]
비교예
2
비교예 2를 위한 유기발광다이오드 소자는 비교예 1의 소자구조에서 발광층에 [Ir(ppy)3] 대신 [(piq)2Ir(acac)]을 사용한 점을 제외하고 비교예 1과 동일하게 제작하였다.
| 구분 | 호스트 | 도펀트 | 도핑농도(%) | V | Cd/㎡ | CIEx | CIEy | T80(Hr) |
| 실시예42 | 화학식119 | [(pic)2Ir(acac)] | 10 | 3.99 | 5005 | 0.665 | 0.332 | 158 |
| 실시예43 | 화학식120 | [(pic)2Ir(acac)] | 10 | 3.86 | 4987 | 0.673 | 0.324 | 178 |
| 실시예44 | 화학식121 | [(pic)2Ir(acac)] | 10 | 4.06 | 4982 | 0.672 | 0.329 | 167 |
| 실시예45 | 화학식122 | [(pic)2Ir(acac)] | 10 | 3.98 | 4838 | 0.656 | 0.330 | 146 |
| 비교예2 | CBP | [(pic)2Ir(acac)] | 10 | 7.91 | 3655 | 0.667 | 0.324 | 50 |
상기 표 1 및 표 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 의하여 확보된 유기화합물은 인광 발광성 호스트 재료로 많이 쓰이는 호스트물질 중 CBP에 비하여 낮은 구동전압과 높은 발광효율 그리고 장수명을 가진다
Claims (11)
- 하기 [화학식 1] 내지 [화학식 3] 중 어느 하나로 표시되는 방향족 화합물:
[화학식 1] [화학식 2] [화학식 3]
상기 [화학식1] 내지 [화학식 3]에서,
Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 헤테로아릴렌기 중에서 선택되는 어느 하나이고, n은 0 내지 3의 정수이며, 상기 n이 2 이상인 경우, 복수의 Ar은 각각 동일하거나 상이하고,
R1은 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N, S 또는 P를 갖는 탄소수 2 내지 40의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴실릴기, 시아노기, 히드록실기, 니트로기 및 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이고,
Y는 CR2R3, NR4, O, S 또는 SiR5R6이며, l은 0 내지 3의 정수이고, m은 1 내지 3의 정수이며, l 및 m이 2 이상인 경우, 복수의 Y는 각각 동일하거나 상이하고,
R2 내지 R6, X1 내지 X10은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 40의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N, S 또는 P를 갖는 탄소수 2 내지 40의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴실릴기, 시아노기, 히드록실기, 니트로기 및 할로겐기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 Ar, R1 내지 R6 및 X1 내지 X10은 서로 결합하여 포화 혹은 불포화 고리를 형성할 수 있으며, 펜던트 방법으로 함께 부착되거나 또는 융합(fused)될 수 있다. - 제1항에 있어서,
상기 Ar, R1 내지 R6 및 X1 내지 X10은 각각 독립적으로 중수소 원자, 시아노기, 할로겐 원자, 히드록시기, 니트로기, 탄소수 1 내지 40의 알킬기, 탄소수 3 내지 40의 시클로알킬기, 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 탄소수 2 내지 40의 알키닐기, 탄소수 1 내지 40의 알콕시기, 탄소수 1 내지 40의 알킬아미노기, 탄소수 6 내지 40의 아릴아미노기, 탄소수 3 내지 40의 헤테로아릴아미노기, 탄소수 1 내지 40의 알킬실릴기, 탄소수 6 내지 40의 아릴실릴기, 탄소수 6 내지 40의 아릴기, 탄소수 3 내지 40의 아릴옥시기, 탄소수 3 내지 40의 헤테로아릴기, 게르마늄기, 인 및 보론으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 치환되고,
상기 치환기는 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성하거나 펜던트 방법으로 함께 부착 또는 융합(fused)하는 것을 특징으로 하는 방향족 화합물. - 제1항에 있어서,
상기 n이 1인 경우 상기 Ar은 단일결합이거나 하기 [구조식A1] 내지 [구조식 A8] 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방향족 화합물:
[구조식 A1] [구조식 A2] [구조식 A3] [구조식 A4]
[구조식 A5] [구조식 A6] [구조식 A7] [구조식 A8]
상기 [구조식 A1] 내지 [구조식 A8]에서,
상기 [*]은 상기 Ar이 상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]에서 연결되는 사이트를 표시한 것이고,
상기 [구조식 A1] 내지 [구조식 A8]의 각 구조식 내의 방향족 고리의 탄소에는 수소 또는 중수소가 결합될 수 있고, 수소 또는 중수소 이외의 치환기일 경우 인접하는 치환기와 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다. - 제1항에 있어서,
상기 n이 2인 경우에 상기 Ar은 하기 [구조식 B] 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방향족 화합물:
[구조식 B]
상기 [구조식 B]에서,
상기 [*]은 상기 Ar이 상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]에서 연결되는 사이트를 표시한 것이고,
상기 [구조식 B] 내의 방향족 고리의 탄소에는 수소 또는 중수소가 결합될 수 있고, 수소 또는 중수소 이외의 치환기일 경우 인접하는 치환기와 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다. - 제1항에 있어서,
상기 R1은 하기 [구조식 1] 내지 [구조식 6] 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방향족 화합물:
[구조식 1] [구조식 2] [구조식 3]
[구조식 4] [구조식 5] [구조식 6]
상기 [구조식 1] 내지 [구조식 6]에서,
T1 내지 T8은 서로 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로, C(R41), C(R42)(R43), N, N(R44), O 및 S 중에서 선택되는 어느 하나이고,
상기 R31 내지 R44은 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴기 및 치환 또는 비치환되고 이종 원자로 O, N S 및 P 중에서 선택된 1종 이상을 갖는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기 중에서 선택되는 어느 하나이며,
상기 R31 내지 R44 중 하나는 상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]의 질소원자 또는 Ar과 결합하여 단일결합을 이룰 수 있다. - 제5항에 있어서,
상기 [구조식 1] 내지 [구조식 6]은 하기 [구조식 7] 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방향족 화합물:
[구조식 7]
상기 [구조식 7]에서,
X는 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴기, 치환 도는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 도는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 도는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 아릴티옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 대의 아릴기, 치환 또는 비치환되고 이종원자로 O, N, S 또는 P를 갖는 탄소수 2 내지 30의 헤테로아릴기, 시아노기, 니트로기 및 할로겐기로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나이고,
m 은 1 내지 11의 정수이며, m이 2 이상인 경우 복수 개의 X는 서로 동일하거나 상이하고, 상기 하나 이상의 X 중 어느 하나는 상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]의 질소원자 또는 Ar과 결합하여 단일결합을 이룰 수 있다. - 제1항에 있어서,
상기 [화학식 1] 내지 [화학식 3]은 하기 [화학식 4] 내지 [화학식 170]으로 표시되는 화합물 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방향족 화합물:
[화학식 4] [화학식 5] [화학식 6] [화학식 7]
[화학식 8] [화학식 9] [화학식 10] [화학식 11]
[화학식 12] [화학식 13] [화학식 14] [화학식 15]
[화학식 16] [화학식 17] [화학식 18] [화학식 19]
[화학식 20] [화학식 21] [화학식 22] [화학식 23]
[화학식 24] [화학식 25] [화학식 26] [화학식 27]
[화학식 28] [화학식 29] [화학식 30] [화학식 31]
[화학식 32] [화학식 33] [화학식 34] [화학식 35]
[화학식 36] [화학식 37] [화학식 38] [화학식 39]
[화학식 40] [화학식 41] [화학식 42] [화학식 43]
[화학식 44] [화학식 45] [화학식 46] [화학식 47]
[화학식 48] [화학식 49] [화학식 50] [화학식 51]
[화학식 52] [화학식 53] [화학식 54] [화학식 55]
[화학식 56] [화학식 57] [화학식 58] [화학식 59]
[화학식 60] [화학식 61] [화학식 62] [화학식 63]
[화학식 64] [화학식 65] [화학식 66] [화학식 67]
[화학식 68] [화학식 69] [화학식 70] [화학식 71]
[화학식 72] [화학식 73] [화학식 74] [화학식 75]
[화학식 76] [화학식 77] [화학식 78] [화학식 79]
[화학식 80] [화학식 81] [화학식 82] [화학식 83]
[화학식 84] [화학식 85] [화학식 86] [화학식 87]
[화학식 88] [화학식 89] [화학식 90] [화학식 91]
[화학식 92] [화학식 93] [화학식 94] [화학식 95]
[화학식 96] [화학식 97] [화학식 98]
[화학식 99] [화학식 100] [화학식 101] [화학식 102]
[화학식 103] [화학식 104] [화학식 105] [화학식 106]
[화학식 107] [화학식 108] [화학식 109] [화학식 110]
[화학식 111] [화학식 112] [화학식 113] [화학식 114]
[화학식 115] [화학식 116] [화학식 117] [화학식 118]
[화학식 119] [화학식 120] [화학식 121] [화학식 122]
[화학식 123] [화학식 124] [화학식 125] [화학식 126]
[화학식 127] [화학식 128] [화학식 129] [화학식 130]
[화학식 131] [화학식 132] [화학식 133] [화학식 134]
[화학식 135] [화학식 136] [화학식 137] [화학식 138]
[화학식 139] [화학식 140] [화학식 141] [화학식 142]
[화학식 143] [화학식 144] [화학식 145] [화학식 146]
[화학식 147] [화학식 148] [화학식 149] [화학식 150]
[화학식 151] [화학식 152] [화학식 153] [화학식 154]
[화학식 155] [화학식 156] [화학식 157] [화학식 158]
[화학식 159] [화학식 160] [화학식 161] [화학식 162]
[화학식 163] [화학식 164] [화학식 165] [화학식 166]
[화학식 167] [화학식 168] [화학식 169] [화학식 170] - 제1전극; 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 제1항에 따른 방향족 화합물을 포함하는 유기물층을 구비한 유기전계발광소자.
- 제8항에 있어서,
상기 방향족 화합물은 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 발광층에 포함되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자. - 제8항에 있어서,
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층. 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자. - 제8항에 있어서,
표시소자, 디스플레이 소자 및 단색 또는 백색 조명용 소자에 사용되는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
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