KR20140035316A - 발광 장치에서 사용하는 벤조이미다졸 유도체 - Google Patents

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리핑 마
아마네 모치즈키
첸시 레이
사자두르 라만 칸
솅 리
브렛 티 하딩
현식 채
레베카 로메로
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

임의로 치환된 고리 시스템 1 ∼ 4를 포함하는 화합물은 발광 장치에서 호스트로 사용될 수 있다.

Description

발광 장치에서 사용하는 벤조이미다졸 유도체{BENZOIMIDAZOLE DERIVATIVES FOR USE IN LIGHT - EMITTING DEVICES}
관련 출원 상호 참조
본 출원은 2010년 12월 22일에 제출된 미국 가출원 제61/426,259호 및 2011년 2월 23일 제출된 미국 특허 출원 제13/033,473호에 기초한 우선권을 주장하며, 그 둘 모두의 전체 내용이 본원에 참고로 인용되어 있다.
기술 분야
본원의 실시양태들은 발광 장치에서 사용하는 화합물을 포함한다.
유기 발광 장치는 평판 디스플레이용으로 널리 개발되어 왔으며, 고체 조명(SSL) 분야로 빠르게 이동하고 있다. 이 장치들의 완전한 상업적 잠재성을 실현하기 위해서는, 이 장치들의 효율 및/또는 수명을 개선하기 위한 새로운 화합물들의 지속적인 개발이 필요하다.
일부 실시양태는,
Figure pct00001
및
Figure pct00002
로 이루어진 군에서 선택되는 임의로 치환된 고리 시스템을 포함하는 화합물을 포함한다.
일부 실시양태는 본원에 기술된 화합물을 포함하는 발광 장치를 포함한다.
도 1은 본원에 기술된 장치의 실시양태의 개략도이다.
도 2는 발광 장치의 실시양태의 전장발광 스펙트럼이다.
도 3은 발광 장치의 실시양태의 전류 밀도/휘도 대 전압 곡선이다.
도 4는 발광 장치의 실시양태의 전류 밀도에 대한 EQE(외부 양자 효율)를 도시한다.
도 5는 발광 장치의 실시양태의 전류 효율/전력 효율 대 전류 밀도의 플롯이다.
도 6은 발광 장치의 실시양태의 출력 전력 대 전압의 플롯이다.
도 7은 발광 장치의 한 실시양태의 전장발광 스펙트럼이다.
도 8은 발광 장치의 실시양태의 전류 밀도/휘도 대 전압 곡선이다.
도 9는 발광 장치의 실시양태의 휘도(cd/m2)에 대한 전력 효율 및 발광 효율을 도시한다.
도 10은 발광 장치의 실시양태의 전류 밀도/휘도 대 전압 곡선이다.
도 11은 발광 장치의 실시양태의 휘도(cd/m2)에 대한 전력 효율 및 발광 효율을 도시한다.
달리 명시하지 않은 한, 아릴과 같은 화학 구조적 특성기(feature)가 "임의로 치환된"이라고 일컬어지는 경우, 이는 상기 특성기가 치환기를 갖지 않을 수 있거나(즉, 비치환됨), 하나 이상의 치환기를 가질 수 있음을 의미한다. "치환된" 특성기는 하나 이상의 치환기를 갖는다. 용어 "치환기"는, 당업자에게 알려진 보통의 의미를 갖는다. 일부 실시양태에서, 치환기는 할로겐이거나, 1 ∼ 20개의 탄소 원자 또는 1 ∼ 10개의 탄소 원자를 갖거나, 분자량이 약 500, 약 300 또는 약 200 미만이다. 일부 실시양태에서, 치환기는 1개 이상의 탄소 원자 또는 1개 이상의 헤테로 원자를 가지며, 약 0 ∼ 10개의 탄소 원자와, N, O, S, F, Cl, Br, I 및 이들의 조합에서 독립적으로 선택되는 약 0 ∼ 5개의 헤테로 원자를 갖는다. 일부 실시양태에서, 각각의 치환기는 약 0 ∼ 20개의 탄소 원자, 약 0 ∼ 47개의 수소 원자, 약 0 ∼ 5개의 산소 원자, 약 0 ∼ 2개의 황 원자, 약 0 ∼ 3개의 질소 원자, 약 0 ∼ 1개의 규소 원자, 약 0 ∼ 7개의 불소 원자, 약 0 ∼ 3개의 염소 원자, 약 0 ∼ 3개의 브롬 원자 및 약 0 ∼ 3개의 요오드 원자로 구성된다. 예로는, 알킬, 알케닐, 알키닐, 카르바졸릴, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 디아릴아미노, 헤테로아릴, 헤테로알리시클릴, 아르알킬, 헤테로아르알킬, (헤테로알리시클릴)알킬, 히드록시, 보호된(protected) 히드록시, 알콕시, 아릴옥시, 아실, 에스테르, 메르캅토, 알킬티오, 아릴티오, 시아노, 할로겐, 카르보닐, 티오카르보닐, O-카르바밀, N-카르바밀, O-티오카르바밀, N-티오카르바밀, C-아미도, N-아미도, S-술폰아미도, N-술폰아미도, C-카르복시, 보호된 C-카르복시, O-카르복시, 이소시아네이토, 티오시아네이토, 이소티오시아네이토, 니트로, 실릴, 술페닐, 술피닐, 술포닐, 할로알킬, 할로알콕실, 트리할로메탄술포닐, 트리할로메탄술폰아미도, 및 단일 치환 및 2기 치환된 아미노기를 포함하는 아미노, 및 이의 보호된 유도체가 있으나 이에 한정되지는 않는다.
일부 실시양태에서, 치환기는, C1 -10 알킬, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필 이성질체(예컨대 n-프로필 밀 이소프로필), 시클로프로필, 부틸 이성질체, 시클로부틸 이성질체(예컨대 시클로부틸, 메틸시클로프로필 등), 펜틸 이성질체, 시클로펜틸 이성질체, 헥실 이성질체, 시클로헥실 이성질체, 헵틸 이성질체, 시클로헵틸 이성질체 등; 알콕시, 예컨대 -OCH3, -OC2H5, -OC3H7, -OC4H9, -OC5H11, -OC6H13, -OC7H15 등; 할로, 예컨대 F, Cl, Br, I 등; -CF3, -C2F5, -C3F7, -C4F9 등과 같은 퍼플루오로알킬을 포함하는 C1 -10 할로알킬; C1 -10 아실, 예컨대 포르밀, 아세틸, 벤조일 등; 카르보닐 또는 질소 원자에서 부착하는 C1 -10 아미드, 예컨대 -NCOCH3, -CONHCH2 등; 카르보닐 또는 산소 원자에서 부착하는 C1 -10 에스테르, 예컨대 -OCOCH3, -CO2CH2 등; 질소 원자 또는 산소 원자에서 부착하는 C1 -10 카르바메이트; 시아노; 시아네이트; 이소시아네이트; 니트로; 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
일부 실시양태에서, 치환기는 F, Cl, C1 -6 알킬, -O-C1 -6 알킬, CN, NO2 및 CF3에서 선택될 수 있다.
일부 실시양태에서, 화합물은 실질적으로: 각각 치환기를 갖지 않는 고리 시스템 1, 고리 시스템 2, 고리 시스템 3 또는 고리 시스템 4; 또는 각각 고리 시스템에 하나 이상의 치환기를 갖는 고리 시스템 1, 고리 시스템 2, 고리 시스템 3 또는 고리 시스템 4로 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 고리 시스템 1, 고리 시스템 2, 고리 시스템 3 또는 고리 시스템 4는 각각 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개 또는 10개의 치환기를 가질 수 있다.
본원에 기술된 화합물 및 조성물은 발광 장치에 다양한 방식으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 실시양태는 애노드와 캐소드 사이에 배치되는 유기 성분을 제시한다. 일부 실시양태에서, 장치는, 정공이 애노드로부터 유기 성분으로 이송될 수 있도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 장치는, 전자가 캐소드로부터 유기 성분으로 이송될 수 있도록 구성될 수 있다. 유기 성분은 본원에 기술된 화합물 및/또는 조성물을 포함할 수 있다.
애노드는 종래의 재료, 예컨대 금속, 혼합 금속, 합금, 금속 산화물 또는 혼합 금속 산화물, 전도성 폴리머 및/또는 무기 물질, 예컨대 탄소 나노튜브(CNT)를 포함하는 층일 수 있다. 적합한 금속의 예로는 1족 금속, 4족, 5족, 6족의 금속 및 8 ∼ 10족 전이 금속이 있다. 애노드층이 광 전송성(light-transmitting)이 되기 위해서는, 10족 및 11족의 금속, 예컨대 Au, Pt 및 Ag 또는 이들의 합금; 또는 12족, 13족 및 14족 금속의 혼합 금속 산화물, 예컨대 인듐-주석-산화물(ITO), 인듐-아연-산화물(IZO) 등이 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 애노드층은 유기 물질, 예컨대 폴리아닐린일 수 있다. 폴리아닐린의 사용은 문헌["Flexible light-emitting diodes made from soluble conducting polymer," Nature, vol. 357, pp. 477-479(1992년 6월 11일)]에 기술되어 있다. 적합한 높은 일함수 금속 및 금속 산화물의 예로는 Au, Pt 또는 이들의 합금; ITO; IZO 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 일부 실시양태에서, 애노드층은 약 1 nm ∼ 약 1000 nm 범위 내의 두께를 가질 수 있다.
캐소드는, 애노드층보다 낮은 일함수를 갖는 물질을 포함하는 층일 수 있다. 캐소드층에 적합한 재료의 예로는 1족의 알칼리 금속; 2족 금속; 희토류 원소, 란타나이드 및 악티니드를 포함하는 12족 금속; 알루미늄, 인듐, 칼슘, 바륨, 사마륨 및 마그네슘과 같은 물질; 및 이들의 배합물에서 선택되는 것들이 있다. 동작 전압을 낮추기 위해서, Li 함유 유기 금속 화합물, LiF 및 Li2O도 유기층과 캐소드층 사이에 배치될 수 있다. 적합한 낮은 일함수 금속에는 Al, Ag, Mg, Ca, Cu, Mg/Ag, LiF/Al, CsF, CsF/Al 또는 이들의 합금이 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 일부 실시양태에서, 캐소드층은 약 1 nm ∼ 약 1000 nm 범위 내의 두께를 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 유기 성분은, 발광 성분을 포함하는 하나 이상의 발광층, 및 경우에 따라, 호스트를 포함할 수 있다. 호스트는 본원에 기술된 화합물, 정공 수송 물질, 전자 수송 물질 및/또는 양극성(ambipolar) 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 장치는 정공이 애노드로부터 발광층으로 이송될 수 있도록 구성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 장치는 전자가 캐소드로부터 발광층으로 이송될 수 있도록 구성될 수 있다. 존재할 경우, 발광층 중의 호스트의 양은 변화할 수 있다. 한 실시양태에서, 발광층 중의 호스트의 양은 발광층의 약 1 중량% ∼ 약 99.9 중량%의 범위 내일 수 있다. 다른 실시양태에서, 발광층 중의 호스트의 양은 발광층의 약 90 중량% ∼ 약 99 중량%의 범위 내일 수 있다. 다른 실시양태에서, 발광층 중의 호스트의 양은 발광층의 약 97 중량%일 수 있다.
일부 실시양태에서, 발광 성분의 질량은 발광층 질량의 약 0.1 % ∼ 약 10 %, 약 1 % ∼ 약 5 % 또는 약 3 %일 수 있다. 일부 실시양태에서, 발광층은 순수한 발광층일 수 있는데, 이는 발광 성분이 발광층의 약 100 중량%이거나, 다르게는, 발광층이 실질적으로 발광 성분으로 구성됨을 의미한다. 발광 성분은 형광성 및/또는 인광성 화합물일 수 있다. 일부 실시양태에서, 발광 성분은 인광성 물질을 포함한다.
발광 장치에 의해 방출되는 빛의 색을 변화시키기 위해서, 발광 성분 또는 화합물이 선택될 수 있다. 예를 들면, 청색 발광 성분은, 관찰자에게 빛이 청색 특징을 갖는 것으로 보이도록 가시 광자들의 조합체를 방출할 수 있다. 일부 실시양태에서, 청색 발광 성분은 평균 파장이 약 440 nm 또는 약 460 nm 내지 약 490 nm 또는 약 500 nm 범위 내인 가시 광자를 방출할 수 있다. 가시 광자의 "평균 파장"은, 화합물의 가시 방출 스펙트럼에 관한 것일 경우, 평균 파장보다 낮은 파장을 갖는 가시 스펙트럼 부분의 곡선 아래 면적이 평균 파장보다 높은 파장을 갖는 가시 스펙트럼 부분의 곡선 아래 면적과 거의 동일한 파장을 포함할 수 있다. 청색 발광 성분의 일부 또는 전부를 구성할 수 있는 화합물의 일부 비제한 예로는 이리듐 배위 화합물, 예컨대: 비스-{2-[3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)-피콜리네이트, 비스(2-[4,6-디플루오로페닐]피리디네이토-N,C2')이리듐 (III) 피콜리네이트, 비스(2-[4,6-디플루오로페닐]피리디네이토-N,C2')이리듐(아세틸아세토네이트), 이리듐 (III) 비스(4,6-디플루오로페닐피리디네이토)-3-(트리플루오로메틸)-5-(피리딘-2-일)-1,2,4-트리아졸레이트, 이리듐 (III) 비스(4,6-디플루오로페닐피리디네이토)-5-(피리딘-2-일)-1H-테트라졸레이트, 비스[2-(4,6-디플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)테트라(1-피라졸릴)보레이트 등이 있다.
Figure pct00003

적색 발광 성분은, 관찰자에게 빛이 적색 특징을 갖는 것으로 보이도록 가시 광자의 조합체를 방출할 수 있다. 일부 실시양태에서, 적색 발광 성분은 평균 파장이 약 600 nm, 약 620 nm 또는 651 nm 내지 약 780 nm 또는 약 800 nm 범위 내인 가시 광자를 방출할 수 있다. 적색 발광 성분의 일부 또는 전부를 형성할 수 있는 화합물의 일부 비제한 예로는 이리듐 배위 화합물, 예컨대: 비스[2-(2'-벤조티에닐)-피리디네이토-N,C3'] 이리듐 (III)(아세틸아세토네이트); 비스[(2-페닐퀴놀릴)-N,C2']이리듐 (III)(아세틸아세토네이트); 비스[(1-페닐이소퀴놀리네이토-N,C2')]이리듐 (III)(아세틸아세토네이트); 비스[(디벤조[f,h]퀴녹살리노-N,C2')이리듐 (III)(아세틸아세토네이트); 트리스(2,5-비스-2'-(9',9'-디헥실플루오렌)피리딘)이리듐 (III); 트리스[1-페닐이소퀴놀리네이토-N,C2']이리듐 (III); 트리스-[2-(2'-벤조티에닐)-피리디네이토-N,C3'] 이리듐 (III); 트리스[1-티오펜-2-일이소퀴놀리네이토-N,C3']이리듐 (III); 및 트리스[1-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)이소퀴놀리네이토-(N,C3')이리듐 (III)) 등이 있다.
Figure pct00004
1. (Btp)2Ir(M)(acac); 비스[2-(2'-벤조티에닐)-피리디네이토-N,C3'] 이리듐 (III)(아세틸아세토네이트)
2. (Pq)2Ir(III)(acac); 비스[(2-페닐퀴놀릴)-N,C2']이리듐 (III)(아세틸아세토네이트)
3. (Piq)2Ir(III)(acac); 비스[(1-페닐이소퀴놀리네이토-N,C2')]이리듐 (III)(아세틸아세토네이트)
4. (DBQ)2Ir(acac); 비스[(디벤조[f,h]퀴녹살리노-N,C2')이리듐 (III)(아세틸아세토네이트)
5. [Ir(HFP)3], 트리스(2,5-비스-2'-(9',9'-디헥실플루오렌)피리딘)이리듐 (III)
6. Ir(piq)3; 트리스[1-페닐이소퀴놀리네이토-N,C2']이리듐 (III)
7. Ir(btp)3; 트리스-[2-(2'-벤조티에닐)-피리디네이토-N,C3'] 이리듐 (III)
8. Ir(tiq)3, 트리스[1-티오펜-2-일이소퀴놀리네이토-N,C3']이리듐 (III)
9. Ir(fliq)3; 트리스[1-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)이소퀴놀리네이토-(N,C3')이리듐 (III))
녹색 발광 성분은 관찰자에게 빛이 녹색 특징을 갖는 것으로 보이도록 가시 광자의 조합체를 방출할 수 있다. 일부 실시양태에서, 녹색 발광 성분은 평균 파장이 약 490 nm, 약 500 nm 또는 약 501 nm 내지 약 570 nm 또는 약 600 nm 범위 내인 가시 광자를 방출할 수 있다. 녹색 발광 성분의 일부 또는 전부를 형성할 수 있는 화합물의 일부 비제한 예로는 이리듐 배위 화합물, 예컨대: 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(아세틸아세토네이트) [Ir(ppy)2(acac)], 비스(2-(4-톨릴)피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(아세틸아세토네이트) [Ir(mppy)2(acac)], 비스(2-(4-tert-부틸)피리디네이토-N,C2')이리듐 (III)(아세틸아세토네이트) [Ir(t-Buppy)2(acac)], 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐 (III) [Ir(ppy)3], 비스(2-페닐옥사졸리네이토-N,C2')이리듐 (III)(아세틸아세토네이트) [Ir(op)2(acac)], 트리스(2-(4-톨릴)피리디네이토-N,C2')이리듐(III) [Ir(mppy)3] 등이 있다.
Figure pct00005
주황색 발광 성분은, 관찰자에게 빛이 주황색 특징을 갖는 것으로 보이도록 가시 광자의 조합체를 방출할 수 있다. 일부 실시양태에서, 주황색 발광 성분은 평균 파장이 약 570 nm, 약 585 nm 또는 약 601 nm 내지 약 620 nm 또는 약 650 nm 범위 내인 가시 광자를 방출할 수 있다. 주황색 발광 성분의 일분 또는 전부를 형성할 수 있는 화합물의 일부 비제한 예로는 이리듐 배위 화합물, 예컨대: 비스[2-페닐벤조티아졸레이토-N,C2'] 이리듐 (III)(아세틸아세토네이트), 비스[2-(4-tert-부틸페닐)벤조티아졸레이토-N,C2']이리듐(III)(아세틸아세토네이트), 비스[(2-(2'-티에닐)피리디네이토-N,C3')]이리듐 (III)(아세틸아세토네이트), 트리스[2-(9.9-디메틸플루오렌-2-일)피리디네이토-(N,C3')]이리듐 (III), 트리스[2-(9.9-디메틸플루오렌-2-일)피리디네이토-(N,C3')]이리듐 (III), 비스[5-트리플루오로메틸-2-[3-(N-페닐카르브졸릴)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)(아세틸아세토네이트), (2-PhPyCz)2Ir(III)(acac) 등이 있다.
Figure pct00006

발광층의 두께는 변화할 수 있다. 한 실시양태에서, 발광층은 약 1 nm 내지 약 150 nm 또는 약 200 nm 범위 내의 두께를 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 발광 장치는 백색광을 방출할 수 있다. 발광층은, 백색광 방사체(emitter), 또는 백색으로 보이는 조합 방출(combined emission)을 갖는 컬러 방사체의 조합을 포함하여 백색광을 방출하도록 구성될 수 있다. 다르게는, 백색광을 방출하도록 상이한 컬러 발광층의 조합이 구성될 수 있다.
일부 실시양태에서, 유기 성분은 애노드와 발광층 사이에 배치되는 정공 수송층을 더 포함할 수 있다. 정공 수송층은 하나 이상의 정공 수송 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 정공 수송 물질은 방향족 치환 아민, 카르바졸, 폴리비닐카르바졸(PVK), 예컨대 폴리(9-비닐카르바졸); 폴리플루오렌; 폴리플루오렌 공중합체; 폴리(9,9-디-n-옥틸플루오렌-alt-벤조티아디아졸); 폴리(파라페닐렌); 폴리[2-(5-시아노-5-메틸헥실옥시)-1,4-페닐렌]; 벤지딘; 페닐렌디아민; 프탈로시아닌 금속 착물; 폴리아세틸렌; 폴리티오펜; 트리페닐아민; 구리 프탈로시아닌; 1,1-비스(4-비스(4-메틸페닐) 아미노페닐) 시클로헥산; 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린; 3,5-비스(4-tert-부틸-페닐)-4-페닐[1,2,4]트리아졸; 3,4,5-트리페닐-1,2,3-트리아졸; 4,4',4'-트리스(3-메틸페닐페닐아미노)트리페닐아민(MTDATA); N,N'-비스(3-메틸페닐)N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(TPD); 4,4'-비스[N-(나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(α-NPB); 4,4',4"-트리스(카르바졸-9-일)-트리페닐아민(TCTA); 4,4'-비스[N,N'-(3-톨릴)아미노]-3,3'-디메틸비페닐(HMTPD); 4,4'-N,N'-디카르바졸-비페닐(CBP); 1,3-N,N-디카르바졸-벤젠(mCP); 비스[4-(p,p'-디톨릴-아미노)페닐]디페닐실란(DTASi); 2,2'-비스(4-카르바졸릴페닐)-1,1'-비페닐(4CzPBP); N,N'N"-1,3,5-트리카르바졸로일벤젠(tCP); N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘 등에서 하나 이상을 포함한다.
일부 실시양태에서, 유기 성분은 캐소드와 발광층 사이에 배치되는 전자 수송층을 더 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 전자 수송층은 본원에 기술된 화합물을 포함할 수 있다. 기타 전자 수송 물질에는, 예컨대 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(PBD); 1,3-비스(N,N-t-부틸-페닐)-1,3,4-옥사디아졸(OXD-7), 1,3-비스[2-(2,2'-비피리딘-6-일)-1,3,4-옥사디아조-5-일]벤젠; 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트리아졸(TAZ); 2,9-디메틸-4,7-디페닐-페난트롤린(바토쿠프로인 또는 BCP); 알루미늄 트리스(8-히드록시퀴놀레이트)(Alq3); 및 1,3,5-트리스(2-N-페닐벤즈이미다졸릴)벤젠; 1,3-비스[2-(2,2'-비피리딘-6-일)-1,3,4-옥사디아조-5-일]벤젠(BPY-OXD); 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트리아졸(TAZ), 2,9-디메틸-4,7-디페닐-페난트롤린(바토쿠프로인 또는 BCP); 및 1,3,5-트리스[2-N-페닐벤즈이미다졸-z-일]벤젠(TPBI)이 포함될 수 있다. 일부 실시양태에서, 전자 수송층은 알루미늄 퀴놀레이트(Alq3), 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(PBD), 페난트롤린, 퀴녹살린, 1,3,5-트리스[N-페닐벤즈이미다졸-z-일] 벤젠(TPBI), 또는 이들의 유도체 또는 조합물일 수 있다.
필요할 경우, 부가층이 발광 장치에 포함될 수 있다. 이들 부가층은 전자 주입층(EIL), 정공 차단층(HBL), 여기자(exciton) 차단층(EBL) 및/또는 정공 주입층(HIL)을 포함할 수 있다. 분리층 외에도, 이들 물질들의 일부가 단일층에 조합될 수 있다.
일부 실시양태에서, 발광 장치는 캐소드층과 발광층 사이에 전자 주입층을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 전자 주입 물질의 최저 비점유 분자 궤도(LUMO) 에너지 준위는, 발광층으로부터 전자를 받는 것을 방지하기에 충분히 높다. 다른 실시양태에서, 전자 주입 물질의 LUMO와 캐소드층의 일함수 간의 에너지 차이는, 전자 주입층이 전자를 캐소드로부터 발광층으로 효율적으로 주입하도록 하기에 충분히 작다. 다수의 적합한 전자 주입 물질이 당업자에게 공지되어 있다. 적합한 전자 주입 물질의 예로는, 상기 기술된 바와 같은 전자 수송 물질 또는 이의 유도체 또는 조합물로 투입되는 LiF, CsF, Cs에서 선택되는 임의로 치환된 화합물이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
일부 실시양태에서, 장치는, 예컨대 캐소드와 발광층 사이에, 정공 차단층을 포함할 수 있다. 정공 차단층에 포함될 수 있는 여러 가지 적합한 정공 차단 물질이 당업자에게 공지되어 있다. 적합한 정공 차단 물질로는, 바토쿠프로인(BCP), 3,4,5-트리페닐-1,2,4-트리아졸, 3,5-비스(4-tert-부틸-페닐)-4-페닐-[1,2,4] 트리아졸, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 및 1,1-비스(4-비스(4-메틸페닐)아미노페닐)-시클로헥산에서 선택되는 임의로 치환된 화합물이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
일부 실시양태에서, 발광 장치는, 예컨대 발광층과 애노드 사이에, 여기자 차단층을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 여기자 차단층을 포함하는 물질의 밴드 갭(band gap) 에너지는, 여기자의 확산을 실질적으로 방지하기에 충분히 클 수 있다. 여기자 차단층에 포함될 수 있는 다수의 적합한 여기자 차단 물질이 당업자에게 공지되어 있다. 여기자 차단층을 구성할 수 있는 물질의 예로는, 알루미늄 퀴놀레이트(Alq3), 4,4'-비스[N-(나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(α-NPB), 4,4'-N,N'-디카르바졸-비페닐(CBP) 및 바토쿠프로인(BCP), 및 여기자의 확산을 실질적으로 방지하기에 충분히 큰 밴드 갭을 갖는 기타 임의의 물질에서 선택되는 임의로 치환된 화합물이 있다.
일부 실시양태에서, 발광 장치는 발광층과 애노드 사이에 정공 주입층을 포함할 수 있다. 정공 주입층에 포함될 수 있는 여러 가지 적합한 정공 주입 물질이 당업자에게 공지되어 있다. 예시적 정공 주입 물질에는, 폴리티오펜 유도체, 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜(PEDOT)/폴리스티렌 술폰산(PSS), 벤지딘 유도체, 예컨대 N,N,N',N'-테트라페닐벤지딘, 폴리(N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘), 트리페닐아민 또는 페닐렌디아민 유도체, 예컨대 N,N'-비스(4-메틸페닐)-N,N'-비스(페닐)-1,4-페닐렌디아민, 4,4',4"-트리스(N-(나프틸렌-2-일)-N-페닐아미노)트리페닐아민, 옥사디아졸 유도체, 예컨대 1,3-비스(5-(4-디페닐아미노)페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)벤젠, 폴리아세틸렌 유도체, 예컨대 폴리(1,2-비스-벤질티오-아세틸렌), 및 프탈로시아닌 금속 착물 유도체, 예컨대 프탈로시아닌 구리(CuPc)에서 선택되는 임의로 치환된 화합물이 포함된다. 일부 실시양태에서, 정공 주입 물질은, 정공을 수송할 수 있으면서도, 종래의 정공 수송 물질의 정공 이동성보다 실질적으로 낮은 정공 이동성을 가질 수 있다.
본원에 기술된 화합물을 포함하는 발광 장치는, 본원에 제시된 지도 사항으로 안내된 바와 같이, 업계에 공지된 기술을 사용하여 제작할 수 있다. 예를 들어, 애노드의 역할을 할 수 있는 높은 일함수 금속, 예컨대 ITO로 유리 기판을 도포할 수 있다. 애노드층을 패턴화한 후, 정공 주입층 및/또는 정공 수송층을 그 순서대로 애노드 상에 침착할 수 있다. 발광 성분을 포함하는 발광층은 애노드, 정공 수송층 또는 정공 주입층 상에 침착할 수 있다. 발광층은 본원에 기술된 화합물을 함유할 수 있거나/있으며, 본원에 기술된 화합물은, 순서대로 침착된 전자 수송층 및/또는 전자 주입층의 일부, 또는 전자 주입층과 전자 수송층의 일부가 될 수 있다. 이어서, 낮은 일함수 금속(예컨대, Mg:Ag)을 포함하는 캐소드층이, 예컨대 증착 또는 스퍼터링에 의해 침착될 수 있다. 장치는, 적절한 기술을 사용하여 장치에 추가할 수 있는 여기자 차단층, 전자 차단층, 정공 차단층, 제2 발광층 또는 기타 층을 포함할 수도 있다.
본원에 기술된 화합물을 포함하는 장치의 구성의 예가 도 1에 도시되어 있다. 장치는 하기의 층들을 주어진 순서대로 포함한다: ITO/유리 애노드(5), PEDOT/PSS 정공 주입층(10), 정공 수송층(NPB)(15), 발광층(20), 전자 수송층(TPBI)(30) 및 LiF/Al 캐소드(35).
일부 실시양태에서, OLED는 습식 공정, 예컨대 분무, 스핀 코팅, 드롭 캐스팅(drop casting), 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄 등에서 하나 이상을 포함하는 공정으로 제조할 수 있다. 일부 실시양태는 기판 상에 침착하기에 적합한 액체일 수 있는 조성물을 제공한다. 액체는 단상이거나, 이에 분산된 하나 이상의 추가의 고체상 또는 액체상을 포함할 수 있다. 액체는 일반적으로 발광 화합물, 본원에 기술된 호스트 물질 및 용매를 포함한다.
하기는 본원에 기술된 화합물의 제조에 사용될 수 있는 몇몇 방법의 예이다.
Figure pct00007

실시예 1 : 유기 합성
실시예 1.1
Figure pct00008

실시예 1.1.1
Figure pct00009
4- 브로모 -N-(2-( 페닐아미노 ) 페닐 ) 벤즈아미드 (1): 무수 디클로로메탄(DCM)(100 ㎖) 중 4-브로모-벤조일 클로라이드(11 g, 50 mmol)의 용액에, N-페닐벤젠-1,2-디아민(10.2 g, 55 mmol)에 이어서, 트리에틸아민(TEA)(17 ㎖, 122 mmol)을 서서히 첨가하였다. 그 전체를 실온(RT)에서 하룻밤 동안 교반하였다. 여과하여 백색 고체 1(6.5 g)을 얻었다. 여과액을 물(300 ㎖)과 워크업한 다음, DCM(300㎖)으로 3회 추출하였다. 유기상을 수거하고, MgS04로 건조하고, 농축하고, DCM/헥산 중에 재결정화하여 백색 고체 1의 다른 부분(10.6 g)을 얻었다. 생성물 1의 총량은 93% 수율로 17.1 g이었다.
실시예 1.1.2
Figure pct00010
2-(4- 브로모페닐 )-1- 페닐 -1H- 벤조[d]이미다졸 (2): 무수 1,4-디옥산(100 ㎖) 중 아미드 1(9.6 g, 26 mmol)의 현탁액에 옥시염화인(POCl3)(9.2 mL, 100 mmol)을 서서히 첨가하였다. 이어서, 그 전체를 100℃에서 하룻밤 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 그 혼합물을 교반하면서 얼음(200g)에 부었다. 여과한 다음, DCM/헥산 중에 재결정화하여 연회색 고체 2(90% 수율로 8.2 g)를 얻었다.
실시예 1.1.3
Figure pct00011
1- 페닐 -2-(4-(4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 디옥사보롤란 -2-일) 페닐 )-1H- 벤조[ d]이 미다 졸 (3): 1,4-디옥산(20 ㎖) 중 화합물 2(0.70 g, 2 mmol), 비스(피나콜레이트)디보레인(0.533 g, 2.1 mmol), 비스(디페닐포스피노)페로센]디클로로팔라듐(Pd(dppf)Cl2)(0.060 g, 0.08 mmol) 및 무수 초산칼륨(KOAc)(0.393 g, 4 mmol)의 혼합물을 80℃에서 아르곤 하에 하룻밤 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 그 전체를 초산에틸(80 ㎖)로 희석한 다음 여과하였다. 그 용액을 실리카 겔에 흡수시킨 다음, 컬럼 크로마토그래피(헥산/초산에틸 5:1 ∼ 3:1)로 정제하여 백색 고체 3(81% 수율로 0.64 g)를 얻었다.
실시예 1.1.4
Figure pct00012
N-(4'- 브로모 -[1,1'-비페닐]-4-일)-N- 페닐나프탈렌 -1-아민 (4): 무수 톨루엔(100 ㎖) 중 N-페닐나프탈렌-1-아민(4.41 g, 20 mmol), 4,4'-디브로모-1,1'-비페닐(15 g, 48 mmol), 나트륨 tert-부톡시드(4.8 g, 50 mmol) 및 Pd(dppf)Cl2(0.44 g, 0.6 mmol)의 혼합물을 탈기하고 80℃에서 10 시간 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 그 혼합물을 디클로로메탄(400 ㎖)에 붓고 30 분간 교반한 다음, 염수(100 ㎖)로 세정하였다. 유기상을 수거하고 Na2S04로 건조하며, 실리카 겔에 장입하고, 플래시 컬럼(헥산 내지 헥산/초산에틸 90:1)으로 정제하여 고형분을 얻었으며, 이를 메탄올로 세정하고, 공기 중에 건조하여 백색 고체 4(62% 수율로 5.58 g)를 얻었다.
실시예 1.1.5
Figure pct00013
호스트-1: 디옥산/물(25 ㎖/5 ㎖) 중 화합물 3(0.80 g, 2 mmol), 화합물 4(0.90, 2 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(Pd(PPh3)4)(0.115 g, 0.1 mmol) 및 탄산칼륨(0.69 g, 5 mmol)의 혼합물을 탈기하고, 100℃에서 하룻밤 동안 가열하였다. 실온까지 냉각한 후, 혼합물을 물 및 초산에틸(150 ㎖ × 3)로 워크업하였다. 유기상을 수거하고 Na2S04로 건조하며, 실리카 겔에 장입하고, 플래시 컬럼(헥산/초산에틸 8:1 ∼ 6:1)으로 정제하여 회백색 고체(호스트-1)(70% 수율로 0.90 g)를 얻었다. LCMS 데이터: C47H34N3 (M+H)에 대해 계산 = 640.3; 실측치: m/e = 640.
실시예 1.2
Figure pct00014
실시예 1.2.1
Figure pct00015
N- 페닐 -N-(4'-(4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 디옥사보롤란 -2-일)-[1,1'-비페닐]-4-일)나프탈렌-1-아민 (5): 무수 디옥산(60 ㎖) 중 화합물 4(5.5 g, 12.2 mmol), 비스(피나콜레이트)디보레인(3.10 g, 12.2 mmol), Pd(dppf)Cl2(0.446 mg, 0.6 mmol) 및 KOAc(5.5 g, 56 mmol)의 혼합물을 탈기하고 80℃에서 하룻밤 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 그 혼합물을 초산에틸(200 ㎖)에 붓고, 염수(150 ㎖)로 세정하였다. 유기 용액을 Na2S04로 건조하고, 실리카 겔에 장입하고, 플래시 컬럼(헥산 내지 헥산/초산에틸 30:1)으로 정제하여 주요 분획을 수거하였다. 용매를 제거한 후, 고형분을 메탄올로 세정하고, 여과하고, 공기 중에 건조하여 백색 고체 5(90% 수율로 5.50 g)를 얻었다.
실시예 1.2.2
Figure pct00016
N-(4"- 브로모 -[1,1':4',1"- 테르페닐 ]-4-일)-N- 페닐나프탈렌 -1-아민 (6): 디옥산/물(150 ㎖/30 ㎖) 중 화합물 5(4.5 g, 9.0 mmol), 1-브로모-4-요오도벤젠(5.12 g, 18 mmol), Pd(PPh3)4(0.52 g, 0.45 mmol) 및 탄산칼륨(4.436 g, 32 mmol)의 혼합물을 탈기하고 95℃에서 하룻밤 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 혼합물을 디클로로메탄(300 ㎖)에 붓고, 염수로 세정하고, Na2S04로 건조한 다음, 실리카 겔에 장입하고, 플래시 컬럼(헥산 내지 헥산/초산에틸 20:1)으로 정제하여 밝은 황색 고체(90.7% 수율로 4.30 g)를 얻었다.
실시예 1.2.3
Figure pct00017
호스트-2: 디옥산/물(150 ㎖/30 ㎖) 중 화합물 6(4.21 g, 8.0 mmol), 화합물 3(3.166 g, 8.0 mmol), Pd(PPh3)4 및 탄산칼륨(3.31 g, 24 mmol)의 혼합물을 탈기하고, 85℃에서 18 시간 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 혼합물을 여과하였다. 고형분 및 여과액을 개별적으로 수거하였다. 여과액을 디클로로메탄(250 ㎖)으로 희석하고 염수로 세정하였다. 유기상을 Na2S04로 건조하고, 실리카 겔에 장입하고, 플래시 컬럼(헥산 내지 헥산/초산에틸 10:1 ∼ 5:1 ∼ 4:1)으로 정제하였다. 소정의 주요한 청색 형광성 분획을 수거하고, 농축하여 백색 고체(0.55 g, m/e = 표적 분자량에 상응하는 716)를 얻었다. 첫 번째 여과로 얻은 고형분을 디클로로메탄(200 ㎖)에 재용해시키고, 실리카 겔에 장입하고, 플래시 컬럼(헥산 내지 헥산/초산에틸 4:1 내지 디클로로메탄 내지 헥산/초산에틸 3:1)으로 정제하여 소정의 분획을 수거하고, 200 ㎖로 농축하고, -10℃에서 하룻밤 동안 유지하였다. 백색 침전물을 여과하고, 공기 중에 건조하여 유연한(floppy) 백색 고체, 호스트-2(3.65 g)를 얻었다. 전체 수율은 73%이다. LCMS 데이터: C53H38N3 (M+H)에 대해 계산: 716.3; 실측치 m/e = 716.
실시예 1.3
Figure pct00018

실시예 1.3.1
Figure pct00019
4'- 브로모 -N,N-디 p - 톨릴비페닐 -4-아민 (7): 디-p-톨릴아민(6.0 g, 30.4 mmol), 4,4'-디브로모비페닐(23.7 g, 76.0 mmol), 나트륨 tert-부톡시드(7.26 g, 91.2 mmol) 및 [1,1-비스(디페닐포스피노)페로센]팔라듐(II)디클로라이드(Pd(dppf)Cl2)(666 mg, 0.912 mmol, 3 mol%)를 무수 톨루엔(약 250㎖)에 첨가하고, 아르곤에서 약 30 분간 탈기하였다. 생성된 혼합물을 약 80℃까지 약 6 시간 동안 가열한 후, TLC 분석으로 대부분의 디-p-톨릴아민이 소모되었음을 확인하였다. 실온으로 냉각한 후, 그 혼합물을 포화 수성 중탄산나트륨에 붓고, 2 부의 초산에틸로 추출하였다. 유기층을 풀링하고, 물과 염수로 세정한 다음, MgS04로 건조하였다. 여과 후, 그 추출물을 회전 증발기에서 건조할 때까지 농축한 다음, 실리카 겔에 장입하였다. 플래시 컬럼(100% 헥산 대 헥산 중 1% 염화메틸렌의 구배)의 결과로, CDCl3 중 1H NMR에 의해 확인되는 백색 고체 화합물 7을 9.4 g(72%) 얻었다.
실시예 1.3.2
Figure pct00020
4'-(4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 디옥사보롤란 -2-일)-N,N-디-p- 톨릴 -[1,1'-비페닐]-4-아민 (8): 무수 디옥산(50 ㎖) 중 화합물 7(2.0 g, 4.67 mmol), 비스(피나콜레이트)디보레인(1.27 g, 5 mmol), Pd(dppf)Cl2(0.18 g, 0.25 mmol) 및 초산칼륨(0.98 g, 10 mmol)의 혼합물을 탈기하고, 80℃에서 16 시간 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 그 전체를 초산에틸(100 ㎖)에 붓고, 여과로 고형분을 분리하였다. 유기 용액을 실리카 겔에 장입하고, 플래시 컬럼(헥산/초산에틸 6:1)으로 정제하여 백색 고체 8(68% 수율로 1.5 g)을 얻었다.
실시예 1.3.3
Figure pct00021
4"- 브로모 -N,N-디-p- 톨릴 -[1,1':4',1"- 테르페닐 ]-4-아민 (9): 디옥산/물(40 ㎖/8 ㎖) 중 화합물 8(3.0 g, 6.3 mmol), 1-브로모-4-요오도벤젠(3.57 g, 12.6 mmol), Pd(PPh3)4 및 탄산칼륨(1.74 g, 12.6 mmol)의 혼합물을 탈기하고 95℃에서 24 시간 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 황색 고형분을 침전시키고, 여과로 수거하였다. 고형분을 디클로로메탄/메탄올 중에 재결정화하여 담황색 고체(2.22 g)를 얻었다. 여과액을 실리카 겔에 장입하고 플래시 컬럼으로 정제하여 추가량의 황색 고체 9(0.42 g)를 얻었다. 총량은 83% 수율로 2.64 g이다.
실시예 1.3.4
Figure pct00022
호스트-3: 디옥산/물(40 ㎖/11 ㎖) 중 화합물 9(1.50 g, 3 mmol), 화합물 3(1.18 g, 3 mmol), Pd(PPh3)4(0.173 g, 0.15 mmol) 및 탄산칼륨(1.38 g, 10 mmol)의 혼합물을 탈기하고 100℃에서 하룻밤 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 혼합물을 디클로로메탄(200 ㎖)에 부은 다음, 물(150 ㎖ × 2)로 세정하였다. 유기 용액을 Na2S04로 건조하고, 실리카 겔에 장입하고, 플래시 컬럼(헥산/디클로로메탄 2:1 내지 헥산/초산에틸 9:1 ∼ 5:1)으로 정제하여 백색 고체 호스트-3(52% 수율로 1.1 g)를 얻었다. LCMS 데이터: C51H4ON3 (M+H)에 대해 계산 = 694.3; 실측치 m/e = 694.
실시예 1.4
Figure pct00023

실시예 1.4.1
Figure pct00024

9-(4'- 브로모비페닐 -4-일)-9H- 카르바졸 (10): 카르바졸(300 mg, 1.81 mmol), 4,4'-디브로모비페닐(846 mg, 2.71 mmol), 구리(344 mg, 5.43 mmol), 18-크라운-6(187 mg, 0.71 mmol), 탄산칼륨(750 mg, 5.43 mmol) 및 무수 N,N-디메틸포름아미드(10 ㎖)의 혼합물을 30 분간 탈기하였다. 그 혼합물을 아르곤 하에 약 155℃에서 66 시간 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 혼합물을 염화메틸렌(400㎖)에 붓고, 그 이후의 혼합물을 여과하였다. 여과액을 실리카 겔에 장입하였다. 플래시 컬럼(실리카, 헥산 중 10% 염화메틸렌) 및 염화메틸렌/헥산 중에서의 재침전의 결과로 304 mg(42% 수율)의 순수 생성물 10을 얻었으며, 이를 HNMR로 확인하였다.
실시예 1.4.2
Figure pct00025
9-(4'-(4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 디옥사보롤란 -2-일)-[1,1'-비페닐]-4-일)-9H-카 르바 졸 (11): 무수 디옥산(50 ㎖) 중 화합물 10(2.0 g, 5.02 mmol), 비스(피나콜레이트)디보레인(1.276 g, 5.02 mmol), Pd(dppf)Cl2(150 mg, 0.20 mmol) 및 초산칼륨(4.0 g, 41 mmol)의 혼합물을 탈기하고, 80℃에서 하룻밤 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 그 혼합물을 염수에 붓고, 초산에틸(200 ㎖)로 추출하였다. 유기상을 수거하고 Na2S04로 건조한 다음, 실리카 겔에 장입하고, 플래시 컬럼(헥산 내지 헥산/디클로로메탄 5:1 내지 헥산/초산에틸 8:1)으로 정제하여 백색 고체 11(67% 수율로 1.50 g)을 얻었다.
실시예 1.4.3
Figure pct00026
2-(4'- 브로모 -[1,1'-비페닐]-4-일)-1- 페닐 -1H- 벤조[d]이미다졸 (12): 디옥산/물(60 ㎖/10 ㎖) 중 화합물 3(4.01 g, 10.1 mmol), 1-브로모-4-요오도벤젠(5.73 g, 20.2 mmol), Pd(PPh3)4(0.58 g, 0.5 mmol) 및 탄산칼륨(4.2 g, 30 mmol)의 혼합물을 탈기하고, 95℃에서 하룻밤 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 그 혼합물을 여과하여 침전물을 수거하고, 이를 고온의 디클로로메탄에 재용해시켰다. 디클로로메탄 용액을 여과하고, 메탄올의 존재 하에 대량의 백색 침전물이 형성될 때까지 농축하였다. 여과 및 공기 중 건조하여 백색 고체 12(60% 수율 중 2.58 g)를 얻었다.
실시예 1.4.4
Figure pct00027
호스트-4: 디옥산/물(80 ㎖/16 ㎖) 중 화합물 11(1.34 g, 3.01 mmol), 화합물 12(1.28 g, 3.01 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(Pd(PPh3)4)(0.173 g, 0.15 mmol) 및 탄산칼륨(1.38 g, 10 mmol)의 혼합물을 탈기하고, 85℃에서 하룻밤 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 그 혼합물을 디클로로메탄(30 ㎖)에 부은 다음, 염수로 2회 세정하였다. 유기상을 수거하고 농축하여 침전시켰다. 현탁액을 여과하고, 고형분 및 여과액을 개별적으로 수거하고, 실리카 겔에 장입하고, 플래시 컬럼(디클로로메탄 내지 디클로로메탄/초산에틸 10:1)으로 정제하여 백색 고체 호스트-4(70% 전체 수율로 1.40 g)를 얻었다. LCMS 데이터: C49H34N3 (M+H)에 대해 계산: 664.3; 실측치: m/e = 664.
Figure pct00028

실시예 2 : OLED 장치 구성 및 성능
실시예 2.1 (장치-A)
발광 장치의 제작:
하기와 유사한 방식으로 장치(장치 A)를 제작하였다. 시트 저항이 약 14 ohm/sq인 ITO 기판을, 세제, 물, 아세톤에 이어, 이소프로필 알콜(IPA)에서 초음파적으로 및 연속적으로 클리닝 한 다음; 주위 환경 하에, 오븐에서 80℃로 약 30 분간 건조하였다. 이어서, 주위 환경 하에, 기판을 약 200℃에서 약 1 시간 동안 소성한 다음, 약 30 분간 UV-오존 처리하였다. 이어서, PEDOT:PSS(정공 주입 물질)을 열처리 기판 상에 약 4000 rpm으로 약 30 초간 스핀코팅하였다. 이어서, 코팅된 층을 주위 환경 하에, 약 100℃에서 30 분간 소성한 다음, 글로브 박스 내(N2 환경)에서 200℃로 30 분간 소성하였다. 이어서, 4,4'-비스[N-(나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(NPB)을 약 2 × 10-7 torr의 기저 압력 하에 약 0.1 nm/s의 속도로 진공 침착하는 진공실에 기판을 옮겼다. 방출층으로서 비스(1-페닐이소퀴놀린)(아세틸아세토네이트)이리듐 (III)("Ir(piq)2acac")(10 중량%)을, 호스트-2 호스트 물질과 함께 약 0.01 nm/s 및 약 0.10 nm/s에서 각각, 공동 침착하여 적절한 두께 비율을 생성하였다.
이어서, 1,3,5-트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸-)2-일)벤젠(TPBI)을, 방출층 상에 약 0.1 nm/s 속도로 침착하였다. 불화리튬(LiF)(전자 주입 물질) 층을 약 0.005 nm/s 속도로 침착한 다음, 알루미늄(Al)으로 된 캐소드를 약 0.3 nm/s 속도로 침착하였다. 전형적인 장치 구조는: ITO(약 150 nm 두께)/PEDOT:PSS(약 30 nm 두께)/NPB(약 40 nm 두께)/호스트-2: Ir(piq)2acac(약 30 nm 두께)/TPBI(약 30 nm 두께)/LiF(약 0.5 nm 두께)/Al(약 120 nm 두께)였다.
이어서, 습기, 산화 또는 기계적 손상으로부터 보호하기 위해, 장치를 게터(getter) 부착 유리캡으로 포매하여 OLED 장치의 발광 영역을 피복하였다.
각 개개의 장치는 면적이 약 12 mm2였다.
실시예 2.2(장치 B 및 장치 C)
각각의 호스트 물질과, 600 nm에서 피크 파장을 방출하는 발광 복합체로서 Ir(piq)2acac 대신에 비스(페닐퀴놀린) 이리듐 아세틸아세토네이트(Ir(PQ)2acac)(6 중량%)를 사용하고; ITO 두께를 150 nm 대신에 55 nm로 한 것을 제외하고는, 실시예 2.1에 따라 다른 장치들을 제조하였다. 방사체 및 호스트의 침착 속도는, 각각 0.006 nm/s 및 O.1 nm/s였다.
장치 B 및 장치 C의 전형적인 장치 구조는: ITO(약 55 nm 두께)/PEDOT:PSS(약 30 nm 두께)/NPB(약 40 nm 두께)/호스트-2 또는 호스트-1/: Ir(PQ)2acac(약 30 nm 두께)/TPBI(약 40 nm 두께)/LiF(약 0.5 nm 두께)/Al(약 120 nm 두께)였다. 각 개개의 장치는, 포매 없이 질소로 충전한 글로브 박스 내에서 측정하였다.
각 개개의 장치는 면적이 약 9 mm2였다.
실시예 2.3
화합물 호스트-1(94%)과 비스(2-페닐 퀴놀릴-N,C2')아세틸아세토네이트 이리듐(III)(Ir(PQ)2acac)(6%)의 혼합물 대신에, 화합물 호스트-3(94%)와 비스(2-페닐 퀴놀릴-N,C2')아세틸아세토네이트 이리듐(III)(Ir(PQ)2acac); 화합물 호스트-4(94%)와 비스(2-페닐 퀴놀릴-N,C2')아세틸아세토네이트 이리듐(III)(Ir(PQ)2acac); 비교 화합물 X, 4"-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)-N,N-디-p-톨릴-[1,1':4',1"-테르페닐]-4-아민(94%) 및 비스(2-페닐 퀴놀릴-N,C2')아세틸아세토네이트 이리듐(III)(Ir(PQ)2acac)(6%); 및 비교 화합물 Y, 4,4'-비스[N-(나프틸)-N-페닐-아미노]비페닐(NPB)(94%)과 비스(2-페닐 퀴놀릴-N,C2')아세틸아세토네이트 이리듐(III)(Ir(PQ)2acac)(6%)의 혼합물을 각각 NPB 위에 공동 침착하여 30 nm 두께의 발광층(20)을 형성한 것을 제외하고는 실시예 2.2에 따라 다른 장치들(장치 D[호스트-3], 장치 E[호스트-4], 비교 장치 X[호스트-X] 및 비교 장치 Y[NPB])을 제조하였다.
각 개개의 장치는 면적이 약 9 mm2였다.
실시예 3: 장치 성능
실시예 3.1
모든 스펙트럼은 PR670으로 측정하였고, I-V-L 특성은 Keithley 2400 SourceMeter(미국 오하이오주 클리블랜드 소재의 Keithley Instruments, Inc.)로 확인하였다. 모든 장치는 질소 충전 글로브 박스 내에서 작동시켰다.
호스트-2:Ir(piq)2acac를 포함하고, 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제작한 장치 A(적색 발광 장치)를 시험하여, 도 2 ∼ 6에 도시된 바와 같이 구동 전압의 함수로서의 전류 밀도 및 휘도를 조사함으로써 장치의 방출 품질을 판단하였다. 장치의 켜짐(turn-on) 전압은 약 2.5 볼트였으며, 약 8 V에서 12 mm2 면적의 장치로 최대 휘도는 약 39,700 cd/m2였다. 1000 cd/m2에서 장치의 EQE(외부 양자 효율), 발광 효율 및 전력 효율은 630 nm 방출에서 약 15.5%, 12.3 cd/A 및 10.4 lm/w였다. 장치 B 및 장치 C(적색 발광 장치)는, 각각 호스트-2:Ir(PQ)2acac 및 호스트-1:Ir(PQ)2acac을 각각 포함하고, 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제작하였다. 도 7은 장치 B의 전장발광 스펙트럼이다. 장치 B 및 장치 C를 시험하여, 도 8 ∼ 13에 도시된 바와 같이 구동 전압의 함수로서의 전류 밀도 및 휘도를 조사함으로써 장치의 방출 품질을 판단하였다. 9 mm2 면적의 장치의 켜짐 전압은 약 2.5 볼트였다. 1000 cd/m2에서의 장치 B의 EQE(외부 양자 효율), 발광 효율 및 전력 효율은, 호스트-2:Ir(PQ) 2 acac(6 중량%)의 발광층을 갖는 장치에 있어서는 약 16.2%, 30.3 cd/A 및 26.6 lm/w였고, 호스트-1: Ir ( PQ ) 2 acac (6 중량%)의 발광층을 갖는 장치(장치 C)에 있어서는 EQE = 15.4%, LE = 27.8 cd/A, PE = 24 lm/w였다. 표 1은 실시예 2.1, 2.2 및 2.3에 따라 제작한 장치의, 각각의 장치 전력 효율 및 발광 효율을 제시한다.
Figure pct00029
이렇게, 유기 발광 장치 내의 호스트 물질로서의 화합물 호스트-1 및 호스트-2의 유효성이 입증되었다.
실시예 3.2
호스트-2:Ir(PQ)2acac 및 호스트-1:Ir(PQ)2acac를 각각 포함하고, 실시예 2.2에 따라 제작한 장치 B 및 장치 C(발광 장치)를 시험하여 장치의 수명(5000 nit에서 T50(h))을 구하였다. 모든 스펙트럼은 PR670으로 측정하였고, I-V-L 특성은 Keithley 2400 SourceMeter(미국 오하이오주 클리블랜 소재의 Keithley Instruments, Inc.)로 확인하였다. 모든 장치는, 포매 없이 질소 충전 글로브 박스 내에서 작동시켰다.
표 2는 실시예 2.1, 2.2 및 2.3에 따라 제작한 장치의 기기 수명을 제시한다.
Figure pct00030
이렇게, 적어도 유기 발광 장치 내에서 오래 지속되는 화합물로서의 호스트-1 및 호스트-2의 유효성이 입증되었다.
본 발명의 개념을 벗어나지 않으면서, 다양하고 수많은 변형이 이루어질 수 있음이 당업자에게 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 양식은 단지 예시이며, 본 발명의 범위를 한정하는 의도가 아님을 분명히 이해해야 한다.

Claims (10)

  1. Figure pct00031

    Figure pct00032

    으로 이루어진 군에서 선택되는 화합물.
  2. 제1항에 있어서, 화학식
    Figure pct00033

    으로 표시되는 화합물.
  3. 제1항에 있어서, 화학식
    Figure pct00034

    으로 표시되는 화합물.
  4. 제1항에 있어서, 화학식
    Figure pct00035

    으로 표시되는 화합물.
  5. 제1항에 있어서, 화학식
    Figure pct00036

    으로 표시되는 화합물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 화합물을 포함하는 발광 장치.
  7. 제6항에 있어서, 화합물이 발광층 중의 호스트인 발광 장치.
  8. 제7항에 있어서, 발광층이
    Figure pct00037
    및
    Figure pct00038

    를 더 포함하는 발광 장치.
  9. 제7항에 있어서, 발광층과 애노드 사이에 배치되는 정공 수송층을 더 포함하는 발광 장치.
  10. 제7항에 있어서, 발광층과 캐소드 사이에 배치되는 전자 수송층을 더 포함하는 발광 장치.
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