KR20140106046A - 안트라센계 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 - Google Patents

안트라센계 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 Download PDF

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KR20140106046A
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김희연
양승각
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Abstract

안트라센계 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자가 개시된다.

Description

안트라센계 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자{Anthracene-based compound and organic light emitting diode comprising the same}
유기 발광 소자용 화합물 및 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자(organic light emitting diode)는 자발광형 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
일반적인 유기 발광 소자는 기판 상부에 애노드가 형성되어 있고, 이 애노드 상부에 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 캐소드가 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가질 수 있다. 여기에서 정공수송층, 발광층 및 전자수송층은 유기화합물로 이루어진 유기 박막들이다.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 유기 발광 소자의 구동 원리는 다음과 같다.
상기 애노드 및 캐소드간에 전압을 인가하면, 애노드로부터 주입된 정공은 정공수송층을 경유하여 발광층으로 이동하고, 캐소드로부터 주입된 전자는 전자수송층을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
신규 구조를 갖는 안트라센계 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자를 제공한다.
일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 안트라센계 화합물이 제공된다:
<화학식 1>
Figure pat00001
<화학식 2>
Figure pat00002
상기 화학식 1 및 2 중,
X1은 C(R6)(R7) 또는 N(R8)이고;
R1 내지 R8 및 R11 내지 R15는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기, -N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5) (여기서, Q1 내지 Q5는 서로 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기임) 및 하기 화학식 2로 표시되는 그룹 중에서 선택되되, 상기 R1, R2, b1개의 R3, b2개의 R4 및 b3개의 R5 중 적어도 하나는 하기 화학식 2로 표시되는 그룹이고;
b1 및 b3는 서로 독립적으로 1 내지 4의 정수이고;
b2는 1 또는 2이고;
L1은 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴렌기 중에서 선택되고;
a는 0 내지 5의 정수이고;
화학식 2 중 *는 화학식 1로 표시되는 그룹과의 결합 사이트이다.
다른 측면에 따르면, 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층;을 포함하고, 상기 유기층은 상기 제1전극과 상기 발광층 사이의 정공 수송 영역 및 상기 발광층과 상기 제2전극 사이의 전자 수송 영역을 포함하며, 상기 유기층이 상기 안트라센계 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자가 제공된다.
상기 안트라센계 화합물을 포함한 유기 발광 소자는 저구동 전압, 고휘도, 고효율 및 장수명을 가질 수 있다.
도 1은 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예 및 비교예에서 제작된 유기 발광 소자의 휘도-발광 효율 그래프이다.
상기 안트라센계 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다:
<화학식 1>
Figure pat00003
상기 화학식 1 중, X1은 C(R6)(R7) 또는 N(R8)이다. 예를 들어, 상기 화학식 1 중 X1은 C(R6)(R7)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, R1 내지 R5 및 R6 내지 R8(상기 화학식 1 중, X1에 대한 정의 참조)은, 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기, -N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5) (여기서, Q1 내지 Q5는 서로 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기임) 및 하기 화학식 2로 표시되는 그룹 중에서 선택되되, 상기 R1, R2, b1개의 R3, b2개의 R4 및 b3개의 R5 중 적어도 하나는 하기 화학식 2로 표시되는 그룹이다.
즉, 상기 화학식 1로 표시되는 안트라센계 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 그룹을 반드시 적어도 하나 포함한다.
b1은 R3의 개수는 나타낸 것으로서, 1 내지 4의 정수이다. b1이 2 이상일 경우, b1개의 R3는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. b2는 R4의 개수는 나타낸 것으로서, 1 또는 2이다. b2이 2일 경우, 2개의 R4는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. b3는 R5의 개수는 나타낸 것으로서, 1 내지 4의 정수이다. b3이 2 이상일 경우, b3개의 R5는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 1 중 R6 내지 R8은 서로 독립적으로,
C1-C20알킬기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나의 치환기로 치환된 C1-C20알킬기;
C6-C20아릴기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C6-C20아릴기; 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 중, R6 내지 R8은 서로 독립적으로,
메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기 및 옥틸기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나의 치환기로 치환된 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기 및 옥틸기;
페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, R1 및 R2는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기 및 C2-C60헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C6-C60아릴기 및 C2-C60헤테로아릴기; 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, R1 및 R2는 서로 독립적으로,
페닐기(phenyl), 펜타레닐기(pentalenyl), 인데닐기(indenyl), 나프틸기(naphtyl), 아줄레닐기(azulenyl), 헵타레닐기(heptalenyl), 인다세닐기(indacenyl), 아세나프틸기(acenaphtyl), 플루오레닐기(fluorenyl), 스파이로-플루오레닐기, 페날레닐기(phenalenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 안트릴기(anthryl), 플루오란테닐기(fluoranthenyl), 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 파이레닐기(pyrenyl), 크라이세닐기(chrysenyl), 나프타세닐기(naphthacenyl), 피세닐기(picenyl), 페릴레닐기(perylenyl), 펜타페닐기(pentaphenyl) 및 헥사세닐기(hexacenyl); 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기(phenyl), 펜타레닐기(pentalenyl), 인데닐기(indenyl), 나프틸기(naphtyl), 아줄레닐기(azulenyl), 헵타레닐기(heptalenyl), 인다세닐기(indacenyl), 아세나프틸기(acenaphtyl), 플루오레닐기(fluorenyl), 스파이로-플루오레닐기, 페날레닐기(phenalenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 안트릴기(anthryl), 플루오란테닐기(fluoranthenyl), 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 파이레닐기(pyrenyl), 크라이세닐기(chrysenyl), 나프타세닐기(naphthacenyl), 피세닐기(picenyl), 페릴레닐기(perylenyl), 펜타페닐기(pentaphenyl) 및 헥사세닐기(hexacenyl); 중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중, R1 및 R2는 서로 독립적으로, 페닐기(phenyl), 나프틸기(naphtyl), 플루오레닐기(fluorenyl) 및 스파이로-플루오레닐기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기(phenyl), 나프틸기(naphtyl), 플루오레닐기(fluorenyl) 및 스파이로-플루오레닐기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1 중, R3 내지 R5는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기 및 C1-C60알콕시기;
C6-C20아릴기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된 C6-C20아릴기; 및
상기 화학식 2로 표시되는 그룹; 중에서 선택되되, b1개의 R3, b2개의 R4 및 b3개의 R5 중 적어도 하나는, 상기 화학식 2로 표시되는 그룹될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중 R3 내지 R5가 서로 독립적으로,
수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기 및 C1-C60알콕시기;
페닐기, 나프틸기 및 안트릴기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 및
상기 화학식 2로 표시되는 그룹; 중에서 선택되되, b1개의 R3, b2개의 R4 및 b3개의 R5 중 적어도 하나는, 상기 화학식 2로 표시되는 그룹일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중, b3개의 R5 중 적어도 하나는 상기 화학식 2로 표시되는 그룹일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중 b3개의 R5 중 적어도 하나 및 b1개의 R3 중 적어도 하나가 상기 화학식 2로 표시되는 그룹일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 화학식 1 중 b3개의 R5 중 적어도 하나 또는 b1개의 R3 중 적어도 하나가 상기 화학식 2로 표시되는 그룹일 수 있다.
상기 화학식 2 중 L1은 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴렌기 중에서 선택된다.
예를 들어, 상기 화학식 1 중, L1은,
i) 페닐렌기(phenylene), 펜타레닐렌기(pentalenylene), 인데닐렌기(indenylene), 나프틸렌기(naphtylene), 아줄레닐렌기(azulenylene), 헵타레닐렌기(heptalenylene), 인다세닐렌기(indacenylene), 아세나프틸렌기(acenaphtylene), 플루오레닐렌기(fluorenylene), 스파이로-플루오레닐렌기, 페날레닐렌기(phenalenylene), 페난트레닐렌기(phenanthrenylene), 안트릴렌기(anthrylene), 플루오란테닐렌기(fluoranthenylene), 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 파이레닐렌기(pyrenylene), 크라이세닐렌기(chrysenylene), 나프타세닐렌기(naphthacenylene), 피세닐렌기(picenylene), 페릴레닐렌기(perylenylene), 펜타페닐렌기(pentaphenylene), 헥사세닐렌기(hexacenylene), 피롤일렌기(pyrrolylene), 이미다졸일렌기(imidazolylene), 피라졸일렌기(pyrazolylene), 피리디닐렌기(pyridinylene), 피라지닐렌기(pyrazinylene), 피리미디닐렌기(pyrimidinylene), 피리다지닐렌기(pyridazinylene), 이소인돌일렌기(isoindolylene), 인돌일렌기(indolylene), 인다졸일렌기(indazolylene), 푸리닐렌기(purinylene), 퀴놀리닐렌기(quinolinylene), 벤조퀴놀리닐렌기(benzoquinolinylene), 프탈라지닐렌기(phthalazinylene), 나프티리디닐렌기(naphthyridinylene), 퀴녹살리닐렌기(quinoxalinylene), 퀴나졸리닐렌기(quinazolinylene), 시놀리닐렌기(cinnolinylene), 카바졸일렌기(carbazolylene), 페난트리디닐렌기(phenanthridinylene), 아크리디닐렌기(acridinylene), 페난트롤리닐렌기(phenanthrolinylene), 페나지닐렌기(phenazinylene), 벤조옥사졸일렌기(benzooxazolylene), 벤조이미다졸일렌기(benzoimidazolylene), 푸라닐렌기(furanylene), 벤조푸라닐렌기(benzofuranylene), 티오페닐렌기(thiophenylene), 벤조티오페닐렌기(benzothiophenylene), 티아졸일렌기(thiazolylene), 이소티아졸일렌기(isothiazolylene), 벤조티아졸일렌기(benzothiazolylene), 이소옥사졸일렌기(isoxazolylene), 옥사졸일렌기(oxazolylene), 트리아졸일렌기, 테트라졸일렌기, 옥사디아졸일렌기(oxadiazolylene), 트리아지닐렌기(triazinylene), 벤조옥사졸일렌기(benzooxazolylene), 디벤조푸라닐렌기(dibenzofuranylene), 디벤조티오페닐렌기(dibenzothiophenylene), 및 벤조카바졸일렌기; 및
ii) 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기; C6-C20아릴기 및 C2-C20헤테로아릴기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 플루오레닐기, 디메틸플루오레닐기, 디페닐플루오레닐기, 카바졸일기, 페닐카바졸일기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀일기 및 이소퀴놀일기 중 적어도 하나로 치환된 C6-C20아릴기 및 C2-C20헤테로아릴기; 중에서 선택된 적어도 하나의 치환기로 치환된 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵타레닐렌기, 인다세닐렌기, 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 페날레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트릴렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기, 펜타페닐렌기, 헥사세닐렌기, 피롤일렌기, 이미다졸일렌기, 피라졸일렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 이소인돌일렌기, 인돌일렌기, 인다졸일렌기, 푸리닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 벤조퀴놀리닐렌기, 프탈라지닐렌기, 나프티리디닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 시놀리닐렌기, 카바졸일렌기, 페난트리디닐렌기, 아크리디닐렌기, 페난트롤리닐렌기, 페나지닐렌기, 벤조옥사졸일렌기, 벤조이미다졸일렌기, 푸라닐렌기, 벤조푸라닐렌기, 티오페닐렌기, 벤조티오페닐렌기, 티아졸일렌기, 이소티아졸일렌기, 벤조티아졸일렌기, 이소옥사졸일렌기, 옥사졸일렌기, 트리아졸일렌기, 테트라졸일렌기, 옥사디아졸일렌기, 트리아지닐렌기, 벤조옥사졸일렌기, 디벤조푸라닐렌기, 디벤조티오페닐렌기, 및 벤조카바졸일렌기; 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 2 중 L1은 페닐렌기, 나프틸렌기 및 안트릴렌기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기 중 적어도 하나로 치환된 페닐렌기, 나프틸렌기 및 안트릴렌기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 2 중 a는 L1의 개수를 나타낸 것으로서, 1 내지 5의 정수일 수 있다. a가 2 이상일 경우, a개의 L1은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, a는 1 또는 2일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 2 중, R11 내지 R15는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기, -N(Q1)(Q2) 및 -Si(Q3)(Q4)(Q5) (여기서, Q1 내지 Q5는 서로 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기임) 중에서 선택된다.
상기 화학식 2 중 R11 내지 R15는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기 및 C1-C60알콕시기;
C6-C20아릴기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된 C6-C20아릴기; 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 R11 내지 R15는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기, 페틸기, 나프틸기, 안트릴기, 디메틸플루오레닐기 및 페닐카바졸일기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 안트라센계 화합물은, 하기 화학식 1A 또는 1B로 표시될 수 있다:
<화학식 1A>
Figure pat00004
<화학식 1B>
Figure pat00005
상기 화학식 1A 및 1B 중 R1, R2, X1, L1, R11 내지 R15 및 a에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바와 동일하고, R5a에 대한 설명은 R5에 대한 설명을 참조하고, b4는 1 내지 3의 정수이다.
예를 들어, 상기 화학식 1A 및 1B 중,
i) X1은 C(R6)(R7) 또는 N(R8)이고;
ii) R6 내지 R8이 서로 독립적으로,
메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기 및 옥틸기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나의 치환기로 치환된 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기 및 옥틸기;
페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 중에서 선택되고;
iii) R1 및 R2가 서로 독립적으로, 페닐기(phenyl), 나프틸기(naphtyl), 플루오레닐기(fluorenyl) 및 스파이로-플루오레닐기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기(phenyl), 나프틸기(naphtyl), 플루오레닐기(fluorenyl) 및 스파이로-플루오레닐기; 중에서 선택되고;
iv) R5a 및 R3a는 서로 독립적으로,
수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기 및 C1-C60알콕시기;
페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 중에서 선택되고;
v) b4는 및 b5는 서로 독립적으로, 1 내지 3의 정수이고;
vi) L1은 페닐렌기, 나프틸렌기 및 안트릴렌기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기 중 적어도 하나로 치환된 페닐렌기, 나프틸렌기 및 안트릴렌기; 중에서 선택되고; vii) a는 1 또는 2이고;
viii) R11 내지 R15는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기, 페틸기, 나프틸기, 안트릴기, 디메틸플루오레닐기 및 페닐카바졸일기 중에서 선택될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 안트라센계 화합물은 하기 화학식 1A(1) 또는 화학식 1B(1)로 표시될 수 있다:
<화학식 1A(1)>
Figure pat00006
<화학식 1B(1)>
Figure pat00007
상기 화학식 1A(1) 및 1B(1) 중 R1, R2, R6, R7, L1, a 및 R11 내지 R15에 대한 설명은 화학식 1A 및 1B에 대한 설명을 각각 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 안트라센계 화합물은 하기 화합물 1 내지 24 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
상기 치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 상기 치환된 C2-C10헤테로시클로알킬렌기, 상기 치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 상기 치환된 C2-C10헤테로시클로알케닐렌기, 상기 치환된 C6-C60아릴렌기, 상기 치환된 C2-C60헤테로아릴렌기, 상기 치환된 C3-C10시클로알킬기, 상기 치환된 C2-C10헤테로시클로알킬기, 상기 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 상기 치환된 C2-C10헤테로시클로알케닐기, 상기 치환된 C6-C60아릴기, 상기 치환된 C2-C60헤테로아릴기, 상기 치환된 C1-C60알킬기, 상기 치환된 C2-C60알케닐기, 상기 치환된 C2-C60알키닐기, 상기 치환된 C1-C60알콕시기, 상기 치환된 C6-C60아릴옥시기 및 상기 치환된 C6-C60아릴싸이오기의 적어도 하나의 치환기는, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기; C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기 및 C2-C60헤테로아릴기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 플루오레닐기, 디메틸플루오레닐기, 디페닐플루오레닐기, 카바졸일기, 페닐카바졸일기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀일기, 및 이소퀴놀일기 중 적어도 하나로 치환된 C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기 및 C2-C60헤테로아릴기; 및 -N(Q11)(Q12) 및 -Si(Q13)(Q14)(Q15) (여기서, Q13 내지 Q15는 서로 독립적으로, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, C6-C60아릴기, 또는 C2-C60헤테로아릴기임); 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1은 인데노안트라센 코어와 화학식 2로 표시되는 그룹을 만드시 포함하므로, 우수한 전자 수송 특성을 가질 수 있다.
따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 안트라센계 화합물을 채용한 유기 발광 소자는 고구동 전압, 고효율, 고휘도 및 장수명의 효과를 가질 수 있다.
상기 화학식 1을 갖는 안트라센계 화합물은 공지의 유기 합성 방법을 이용하여 합성될 수 있다. 상기 안트라센계 화합물의 합성 방법은 후술하는 실시예를 참조하여 당업자에게 용이하게 인식될 수 있다.
상기 화학식 1의 안트라센계 화합물은 유기 발광 소자의 한 쌍의 전극 사이에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 안트라센계 화합물은 발광층 및/또는 발광층과 캐소드 사이의 전자 수송 영역(예를 들면, 정공 저지층, 전자 주입층, 전자 수송층 등)에 사용될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 안트라센계 화합물은 전자 수송 영역(예를 들면, 전자 수송층)에 포함될 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면, 상기 안트라센계 화합물은 발광층에 포함될 수 있다.
따라서, 제1전극, 상기 제1전극에 대향된 제2전극 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층을 포함하되, 상기 유기층은 상술한 바와 같은 화학식 1로 표시된 안트라센계 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자가 제공된다. 여기서, 상기 유기층은 상기 제1전극과 발광층 사이의 정공 수송 영역 및 상기 발광층과 상기 제2전극 사이의 전자 수송 영역을 포함한다. 상기 안트라센계 화합물은 상기 전자 수송 영역에 존재할 수 있다.
본 명세서 중 "(유기층이) 안트라센계 화합물을 1종 이상 포함한다"란, "(유기층이) 상기 화학식 1의 범주에 속하는 1종의 안트라센계 화합물 또는 상기 화학식 1의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 안트라센계 화합물을 포함할 수 있다"로 해석될 수 있다.
예를 들어, 상기 유기층은 상기 안트라센계 화합물로서, 상기 화합물 1만을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 1은 상기 유기 발광 소자의 전자 수송층에 존재할 수 있다. 또는, 상기 유기층은 상기 안트라센계 화합물로서, 상기 화합물 1과 화합물 2를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 화합물 1과 화합물 2는 동일한 층에 존재(예를 들면, 상기 화합물 1과 화합물 2는 모두 전자 수송층에 존재할 수 있음)하거나, 서로 다른 층에 존재(예를 들면, 상기 화합물 1은 전자 수송층에 존재하고 상기 화합물 2는 발광층에 존재할 수 있음)할 수 있다.
상기 유기층 중 정공 수송 영역은, 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층(이하, "H-기능층(H-functional layer)"이라 함), 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 한 층을 포함할 수 있고, 상기 전자 수송 영역은, 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 한 층을 포함할 수 있다.
본 명세서 중 "유기층"은 유기 발광 소자 중 제1전극과 제2전극 사이에 개재된 단일 및/또는 복수의 층을 가리키는 용어이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
상기 기판(11)으로는, 통상적인 유기 발광 소자에서 사용되는 기판을 사용할 수 있는데, 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상기 제1전극(13)은 기판 상부에 제1전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1전극(13)이 애노드일 경우, 정공 주입이 용이하도록 제1전극용 물질은 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1전극(13)은 반사형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 제1전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 이용할 수 있다. 또는, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 이용하면, 상기 제1전극(13)을 반사형 전극으로 형성할 수도 있다.
상기 제1전극(13)은 단일층 또는 2 이상의 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1전극(13)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1전극(13) 상부로는 유기층(15)이 구비되어 있다.
상기 유기층(15)은 정공 주입층 및 정공 수송층을 차례로 포함한 정공 수송 영역; 발광층; 및 전자 수송층 및 전자 주입층을 차례로 포함한 전자 수송 영역;을 포함할 수 있다.
정공 주입층(HIL)은 상기 제1전극(13) 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
진공 증착법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 정공 주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적으로 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성 등에 따라 다르지만, 예를 들면, 증착온도 약 100 내지 약 500℃, 진공도 약 10-8 내지 약 10-3torr, 증착 속도 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
스핀 코팅법에 의하여 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 코팅 조건은 정공주입층의 재료로서 사용하는 화합물, 목적하는 하는 정공 주입층의 구조 및 열적 특성에 따라 상이하지만, 약 2000rpm 내지 약 5000rpm의 코팅 속도, 코팅 후 용매 제거를 위한 열처리 온도는 약 80℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입층 재료로서, 상술한 바와 같은 화학식 1의 재료를 사용할 수 있다. 또는, 공지된 정공 주입 물질로는, 예를 들면, N,N′-디페닐-N,N′-비스-[4-(페닐-m-톨일-아미노)-페닐]-비페닐-4,4′-디아민(N,N′-diphenyl-N,N′-bis-[4-(phenyl-m-tolyl-amino)-phenyl]-biphenyl-4,4′-diamine: DNTPD), 구리프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물, m-MTDATA [4,4',4''-tris (3-methylphenylphenylamino) triphenylamine], NPB(N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)), TDATA, 2-TNATA, Pani/DBSA (Polyaniline/Dodecylbenzenesulfonic acid:폴리아닐린/도데실벤젠술폰산), PEDOT/PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(4-스티렌술포네이트)), Pani/CSA (Polyaniline/Camphor sulfonicacid:폴리아닐린/캠퍼술폰산) 또는 PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트))등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 정공 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압의 상승없이 만족스러운 정도의 정공 주입 특성을 얻을 수 있다.
다음으로 상기 정공 주입층 상부에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 정공 수송층(HTL)을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 팅법에 의하여 정공 수송층을 형성하는 경우, 그 증착 조건 및 코팅조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 정공 수송층 재료로서, 상술한 바와 같은 화학식 1의 안트라센계 화합물을 사용할 수 있다. 또는, 공지된 정공 수송층 재료로서, N-페닐카바졸, 폴리비닐카바졸 등의 카바졸 유도체, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), TCTA(4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine)), NPB(N,N'-디(1-나프틸)-N,N'-디페닐벤지딘(N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine)) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00017
상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1500Å일 수 있다. 상기 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
한편, 유기 발광 소자(10)는, 상기 정공 주입층 및 정공 수송층 대신, 상기 H-기능층(정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층)을 포함할 수 있다. 상기 H-기능층에는 상술한 바와 같은 정공 주입층 물질 및 정공 수송층 물질 중에서 1 이상의 물질이 포함될 수 있으며, 상기 H-기능층의 두께는 약 100Å 내지 약 10000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1000Å일 수 있다. 상기 H-기능층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압의 상승없이 만족스러운 정도의 정공 주입 및 수성 특성을 얻을 수 있다.
한편, 상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층 중 적어도 한 층은 하기 화학식 300으로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 301으로 표시되는 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
<화학식 300>
Figure pat00018
<화학식 301>
Figure pat00019
상기 화학식 300 중, Ar101 및 Ar102는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기일 수 있다.
예를 들어, Ar101 및 Ar102는 서로 독립적으로,
페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 치환 또는 비치환된 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트릴렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, C3-C10시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기 및 C2-C60헤테로아릴기 중 적어도 하나로 치환된 페닐렌기, 펜타레닐렌기, 인데닐렌기, 나프틸렌기, 아줄레닐렌기, 헵탈레닐렌기, 치환 또는 비치환된 아세나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 페나레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트릴렌기, 플루오란테닐렌기, 트리페닐레닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐레닐렌기, 나프타세닐렌기, 피세닐렌기, 페릴레닐렌기 및 펜타세닐렌기; 중 하나일 수 있다.
상기 화학식 300 중, 상기 xa 및 xb는 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수, 또는 0, 1 또는 2일 수 있다. 예를 들어, 상기 xa는 1이고, xb는 0일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 300 및 301 중, R101 내지 R108, R111 내지 R119 및 R121 내지 R124는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C60시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴옥시기, 또는 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴싸이오기일 수 있다.
예를 들어, 상기 R51 내지 R58, R61 내지 R69 및 R71 및 R72은 서로 독립적으로,
수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C10알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기 등) 및 C1-C10알콕시기(예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기 등);
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 하나 이상으로 치환된 C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 플루오레닐기 및 파이레닐기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C10알킬기 및 C1-C10알콕시기 중 하나 이상으로 치환된 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 플루오레닐기 및 파이레닐기; 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 300 중, R109는,
페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 바이페닐기 및 피리딜기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기, 및 치환 또는 비치환된 C1-C20알콕시기 중 하나 이상으로 치환된 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 바이페닐기 및 피리딜기; 중 하나일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 300으로 표시되는 화합물은 하기 화학식 300A로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 300A>
Figure pat00020
상기 화학식 300A 중, R101, R111, R112 및 R109에 대한 상세한 설명은 상술한 바를 참조한다.
예를 들어, 상기 정공 주입층, 정공 수송층 및 H-기능층 중 적어도 한 층은 하기 화합물 301 내지 320 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00021
Figure pat00022
상기 정공 수송 영역에는, 상술한 바와 같은 공지된 정공 주입 물질 및/또는 공지된 정공 수송 물질 외에, 막의 도전성 등을 향상시키기 위한 전하-생성 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 전하-생성 물질은 예를 들면, p-도펀트일 수 있다. 상기 p-도펀트는 퀴논 유도체, 금속 산화물 및 시아노기-함유 화합물 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 p-도펀트의 비제한적인 예로는, 테트라사이아노퀴논다이메테인(TCNQ) 및 2,3,5,6-테트라플루오로-테트라사이아노-1,4-벤조퀴논다이메테인(F4-TCNQ) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 200 등과 같은 시아노기-함유 화합물 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<화합물 200> <F4-TCNQ>
Figure pat00023
Figure pat00024
상기 정공 수송 영역이 전하-생성 물질을 더 포함할 경우, 상기 전하-생성 물질은 상기 정공 수송 영역에 균일하게(homogeneous) 분산되거나, 또는 불균일하게 분포될 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
상기 정공 수송 영역은, 정공 수송층과 발광층 사이(또는, H-기능층과 발광층 사이)에 버퍼층을 더 포함할 수 있다.
상기 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 효율을 증가시키는 역할을 수 있다. 상기 버퍼층은 공지된 정공 주입 재료, 정공 수송 재료를 포함할 수 있다. 또는, 상기 버퍼층은 버퍼층 하부에 형성된 정공 수송층(또는 H-기능층)에 포함된 물질 중 하나와 동일한 물질을 포함할 수 있다.
이어서, 상기 정공 수송 영역 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 발광층(EML)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 그 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 발광층은 공지의 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 호스트로서, Alq3, CBP(4,4'-N,N'-디카바졸-비페닐), PVK(폴리(n-비닐카바졸)), 9,10-디(나프탈렌-2-일)안트라센(ADN), TCTA, TPBI(1,3,5-트리스(N-페닐벤즈이미다졸-2-일)벤젠(1,3,5-tris(N-phenylbenzimidazole-2-yl)benzene)), TBADN(3-tert-부틸-9,10-디(나프트-2-일) 안트라센), E3, DSA(디스티릴아릴렌), dmCBP(하기 화학식 참조), 하기 화합물 501 내지 509 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
PVK ADN
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
또는, 상기 호스트로서, 하기 화학식 400으로 표시되는 안트라센계 화합물을 사용할 수 있다:
<화학식 400>
Figure pat00034
상기 화학식 400 중, Ar111 및 Ar112는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기이고; 상기 Ar113 내지 Ar116은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1-C10알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기이고; g, h, i 및 j는 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 400 중, Ar111 및 Ar112는 서로 독립적으로, 페닐렌기, 나프틸렌기, 페난트레닐렌기 및 파이레닐렌기; 및 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 하나 이상으로 치환된 페닐렌기, 나프틸렌기, 페난트레닐렌기, 플루오레닐기, 및 파이레닐렌기;일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 60 중 g, h, i 및 j는 서로 독립적으로, 0, 1 또는 2일 수 있다.
상기 화학식 400 중, Ar113 내지 Ar116은 서로 독립적으로,
페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 하나 이상으로 치환된 C1-C10알킬기;
페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 파이레닐기, 페난트레닐기 및 플루오레닐기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 파이레닐기, 페난트레닐기 및 플루오레닐기 중 하나 이상으로 치환된 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 파이레닐기, 페난트레닐기 및 플루오레닐기; 및
Figure pat00035
; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 화학식 400으로 표시된 안트라센계 화합물은 하기 화합물들 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
또는, 상기 호스트로서, 하기 화학식 401으로 표시되는 안트라센계 화합물을 사용할 수 있다:
<화학식 401>
Figure pat00041
상기 화학식 401 중 Ar122 내지 Ar125에 대한 상세한 설명은 상기 화학식 400의 Ar113에 대한 설명을 참조한다.
상기 화학식 401 중 Ar126 및 Ar127은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기(예를 들면, 메틸기, 에틸기 또는 프로필기)일 수 있다.
상기 화학식 401 중 k 및 l은 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수일 수 있다. 예를 들어, 상기 k 및 l은 0, 1 또는 2일 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 401로 표시된 안트라센계 화합물은 하기 화합물들 중 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00042
상기 유기 발광 소자가 풀 컬러 유기 발광 소자일 경우, 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다. 또는, 상기 발광층은 적색 발광층, 녹색 발광층 및/또는 청색 발광층이 적층되어, 백색광을 방출할 수 있는 등 다양한 변형예가 가능하다.
상기 발광층 중 도펀트는 공지의 도펀트 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층 중 적어도 하나는 하나는 하기 도펀트를 포함할 수 있다(ppy = 페닐피리딘)
에를 들어, 청색 도펀트로서는 하기 화합물들 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
DPAVBi
Figure pat00049
TBPe
에를 들어, 적색 도펀트로서는 하기 화합물들 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 상기 적색 도펀트로서, 후술한 DCM 또는 DCJTB를 사용할 수도 있다.
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
Figure pat00053
에를 들어, 녹색 도펀트로서는 하기 화합물들 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또는 녹색 도펀트로서, 하기 C545T를 사용할 수 있다.
Figure pat00054
Figure pat00055
한편, 상기 발광층에 포함될 수 있는 도펀트는 후술하는 바와 같은 착체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00056
Figure pat00057
Figure pat00058
Figure pat00059
Figure pat00060
Figure pat00061
Figure pat00062
Figure pat00063
Figure pat00064
또한, 상기 발광층에 포함될 수 있는 도펀트는 후술하는 바와 같은 Os-착체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
Figure pat00065
상기 발광층이 호스트 및 도펀트를 포함할 경우, 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부를 기준으로 하여 약 0.01 내지 약 15 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 200Å 내지 약 600Å일 수 있다. 상기 발광층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 발광 특성을 나타낼 수 있다.
다음으로 발광층 상부에 전자 수송층(ETL)을 진공증착법, 또는 스핀코팅법, 캐스트법 등의 다양한 방법을 이용하여 형성한다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 전자 수송층을 형성하는 경우, 그 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다. 상기 전자 수송층 재료로는 상술한 바와 같은 화학식 1로 표시되는 안트라센계 화합물을 이용할 수 있다.
상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 150Å 내지 약 500Å일 수 있다. 상기 전자 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 전자 수송층은 상술한 바와 같은 안트라센계 화합물 외에, 금속-함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속-함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체의 비제한적인 예로는, 리튬 퀴놀레이트(LiQ) 또는 하기 화합물 203 등을 들 수 있다:
<화합물 203>
Figure pat00066
또한 전자 수송층 상부에 음극으로부터 전자의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지는 물질인 전자 주입층(EIL)이 적층될 수 있으며 이는 특별히 재료를 제한하지 않는다.
상기 전자 주입층 형성 재료로는 LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO 등과 같은 전자주입층 형성 재료로서 공지된 임의의 물질을 이용할 수 있다. 상기 전자주입층의 증착조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 선택될 수 있다.
상기 전자 주입층의 두께는 약 1Å 내지 약 100Å, 약 3Å 내지 약 90Å일 수 있다. 상기 전자 주입층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 전자 주입 특성을 얻을 수 있다.
이와 같은 유기층(15) 상부로는 제2전극(17)이 구비되어 있다. 상기 제2전극은 전자 주입 전극인 캐소드(Cathode)일 수 있는데, 이 때, 상기 제2전극 형성용 금속으로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag)등을 박막으로 형성하여 투과형 전극을 얻을 수 있다. 한편, 전면 발광 소자를 얻기 위하여 ITO, IZO를 이용한 투과형 전극을 형성할 수 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.
이상, 상기 유기 발광 소자를 도 1을 참조하여 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 발광층에 인광 도펀트를 사용할 경우에는 삼중항 여기자 또는 정공이 전자 수송층으로 확산되는 현상을 방지하기 위하여, 상기 정공 수송층과 발광층 사이 또는 H-기능층과 발광층 사이에에 진공증착법, 스핀코팅법, 캐스트법, LB법 등과 같은 방법을 이용하여 정공 저지층(HBL)을 형성할 수 있다. 진공증착법 및 스핀코팅법에 의해 정공 저지층을 형성하는 경우, 그 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성과 거의 동일한 조건범위 중에서 될 수 있다. 공지의 정공 저지 재료도 사용할 수 있는데, 이의 예로는, 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체 등을 들 수 있다. 예를 들면, 하기와 같은 BCP를 정공 저지층 재료로 사용할 수 있다.
Figure pat00067
상기 정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1000Å, 예를 들면 약 30Å 내지 약 300Å일 수 있다. 상기 정공저지층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 우수한 정공 저지 특성을 얻을 수 있다.
본 명세서 중, 비치환된 C1-C60알킬기(또는 C1-C60알킬기)의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등과 같은 탄소수 1 내지 60의 선형 또는 분지형 알킬기를 들 수 있고, 치환된 C1-C60알킬기의 적어도 하나의 치환기는, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기 및 C1-C60알콕시기; C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기 및 C2-C60헤테로아릴기; 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C2-C60알케닐기, C2-C60알키닐기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 플루오레닐기, 디메틸플루오레닐기, 디페닐플루오레닐기, 카바졸일기, 페닐카바졸일기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀일기, 및 이소퀴놀일기 중 적어도 하나로 치환된 C3-C10시클로알킬기, C3-C10헤테로시클로알킬기, C3-C10시클로알케닐기, C3-C10헤테로시클로알케닐기, C6-C60아릴기, C6-C60아릴옥시기, C6-C60아릴싸이오기 및 C2-C60헤테로아릴기; 및 -N(Q11)(Q12); 및 -Si(Q11)(Q12)(Q13) (여기서, 상기 Q11 및 Q12는 서로 독립적으로, C6-C60아릴기, 또는 C2-C60헤테로아릴기이고, Q13 내지 Q15는 서로 독립적으로, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, C6-C60아릴기, 또는 C2-C60헤테로아릴기임); 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 중 비치환된 C1-C60알콕시기(또는 C1-C60알콕시기)는 -OA(단, A는 상술한 바와 같은 비치환된 C1-C60알킬기임)의 화학식을 가지며, 이의 구체적인 예로서, 메톡시, 에톡시, 이소프로필옥시, 등이 있고, 이들 알콕시기 중 적어도 하나 이상의 수소원자는 상술한 치환된 C1-C60알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환 가능하다.
본 명세서 중 비치환된 C2-C60알케닐기(또는 C2-C60알케닐기)는 상기 비치환된 C2-C60알킬기의 중간이나 맨 끝단에 하나 이상의 탄소 이중결합을 함유하고 있는 것을 의미한다. 예로서는 에테닐, 프로페닐, 부테닐 등이 있다. 이들 비치환된 C2-C60알케닐기 중 적어도 하나 이상의 수소원자는 상술한 치환된 C1-C60알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 명세서 중 비치환된 C2-C60알키닐기(또는 C2-C60알키닐기)는 상기 정의된 바와 같은 C2-C60알킬기의 중간이나 맨 끝단에 하나 이상의 탄소 삼중결합을 함유하고 있는 것을 의미한다. 예로서는 에티닐(ethynyl), 프로피닐(propynyl), 등이 있다. 이들 알키닐기 중 적어도 하나 이상의 수소원자는 상술한 치환된 C1-C60알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
본 명세서 중 비치환된 C6-C60아릴기는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 비치환된 C6-C60아릴렌기는 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 탄소 원자수 6 내지 60개의 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 아릴기 및 아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다. 상기 아릴기 및 아릴렌기 중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 치환된 C1-C60알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기의 예로는 페닐기, C1-C10알킬페닐기(예를 들면, 에틸페닐기), C1-C10알킬비페닐기(예를 들면, 에틸비페닐기), 할로페닐기(예를 들면, o-, m- 및 p-플루오로페닐기, 디클로로페닐기), 디시아노페닐기, 트리플루오로메톡시페닐기, o-, m-, 및 p-토릴기, o-, m- 및 p-쿠메닐기, 메시틸기, 페녹시페닐기, (α,α-디메틸벤젠)페닐기, (N,N'-디메틸)아미노페닐기, (N,N'-디페닐)아미노페닐기, 펜타레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 할로나프틸기(예를 들면, 플루오로나프틸기), C1-C10알킬나프틸기(예를 들면, 메틸나프틸기), C1-C10알콕시나프틸기(예를 들면, 메톡시나프틸기), 안트라세닐기, 아즈레닐기, 헵타레닐기, 아세나프틸레닐기, 페나레닐기, 플루오레닐기, 안트라퀴놀일기, 메틸안트릴기, 페난트릴기, 트리페닐레닐기, 피레닐기, 크리세닐기, 에틸-크리세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 클로로페릴레닐기, 펜타페닐기, 펜타세닐기, 테트라페닐레닐기, 헥사페닐기, 헥사세닐기, 루비세닐기, 코로네릴기, 트리나프틸레닐기, 헵타페닐기, 헵타세닐기, 피란트레닐기, 오바레닐기 등을 들 수 있으며, 치환된 C6-C60아릴기의 예는 상술한 바와 같은 비치환된 C6-C60아릴기의 예와 상기 치환된 C1-C60알킬기의 치환기를 참조하여 용이하게 인식할 수 있다. 상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기의 예는 상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기의 예를 참조하여 용이하게 인식될 수 있다.
본 명세서 중 비치환된 C2-C60헤테로아릴기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 1 개 이상의 헤테로원자를 포함하고 나머지 고리원자가 C인 하나 이상의 방향족 고리로 이루어진 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, 비치환된 C2-C60헤테로아릴렌기는 N, O, P 또는 S 중에서 선택된 1 개 이상의 헤테로원자를 포함하고 나머지 고리원자가 C인 하나 이상의 방향족 고리로 이루어진 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 여기서, 상기 헤테로아릴기 및 헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리는 서로 융합될 수 있다. 상기 헤테로아릴기 및 헤테로아릴렌기 중 하나 이상의 수소원자는 상술한 C1-C60알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환가능하다.
상기 비치환된 C2-C60헤테로아릴기의 예에는, 피라졸일기, 이미다졸일기, 옥사졸일기, 티아졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 피리디닐기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 카바졸일기, 인돌일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조이미다졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기 등을 들 수 있다. 상기 비치환된 C2-C60헤테로아릴렌기의 예는 상기 치환 또는 비치환된 C2-C60아릴렌기의 예를 참조하여 용이하게 인식될 수 있다.
상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기는 -OA2(여기서, A2는 상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기임)를 가리키고, 상기 치환 또는 비치환된 C5-C60아릴싸이오기는 -SA3(여기서, A3는 상기 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기임)를 가리킨다.
이하에서, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명이 하기의 합성예 및 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
합성예 1 : 화합물 1의 합성
하기 반응식 1에 따라 화합물 1을 합성하였다:
<반응식 1>
Figure pat00068
Figure pat00069
Figure pat00070
중간체 A의 합성
에탄올 150ml에 2-아미노피리딘 3.39g과 2,4-디브로모아세토페논 10g을 녹이고 12시간동안 환류하였다. 상온으로 냉각하여 생성된 흰색 고체를 NaHCO3 포화 수용액으로 세정하고, 디클로로메탄/헥산 용액으로 재결정하여 중간체 A(8.02g, 수율 82%의 수율)를 수득하였다.
중간체 C의 합성
질소 분위기 하에서 건조된 THF 100ml에 출발물질 B을 넣고 -78℃로 온도를 낮춘 후 2-나프틸마그네슘브로마이드(0.5M, 10mmol)를 천천히 첨가하였다. 상온으로 온도를 올리고 3시간 동안 교반하였다. 이로부터 얻은 반응 혼합물에 염화암모늄수용액을 첨가한 후 메틸렌클로라이드로 추출하였다. 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조하고 용매를 제거하였다. 이로부터 얻은 혼합물을 에틸에테르 소량으로 녹인 후, 석유에테르를 첨가하여 수 시간동안 교반하여, 고체 화합물을 얻었다. 이를 여과한 후 진공 건조하여 디나프틸디알콜 중간체 C를 수득하였다.
중간체 D의 합성
질소 분위기 하에서 상기 중간체 C (21.3g, 32.4mmol)를 아세트산에 분산시킨 후 요오드화칼륨 (53.4g, 330mmol), 나트륨 하이포 포스파이트 하이드레이트(58g, 660mmol)를 첨가한 다음 3시간 동안 교반 환류하였다.　 이를 상온으로 냉각한 후 여과하고 물과 메탄올로 씻은 후 진공 건조하여 중간체 D(17g)를 수득하였다.
중간체 E의 합성
상기 중간체 D (17g, 27.2mmol)를 THF에 녹이고, -78℃에서 부틸리튬 (14.5ml, 32.6mmol)을 적가하고 한 시간 후 트리메틸보레이트 (3.2ml, 42.3mmol)를 첨가하였다. 상온으로 온도를 올리고 1시간 후 2N 염산 수용액을 첨가하고 3시간 동안 교반하였다. 생성된 고체 화합물을 톨루엔으로 세정하면서 여과하여 중간체 E (13.6g)를 수득하였다.
화합물 1의 합성
상기 중간체 A(6.3g, 23.1mmol)와 중간체 E(13.6g, 23.1mmol)를 탄산칼륨(17g, 115.5mmol) 수용액과 THF의 혼합 용매에 넣고 교반하면서　Pd(PPh3)4 (1.4g, 1.16mmol)를 넣고 8시간 동안 환류하였다. 상온으로 냉각한 후생성된 고체 화합물을 물과 에탄올, THF로 씻어 주면서 여과하여 화합물 1 (12.6g, 74%의 수율)을 수득하였다.
1H NMR (300MHz, CDCl3) 8.37-8.33 (2H), 8.30 (2H), 8.15-8.10 (2H), 8.03 (4H), 7.95-7.91 (4H), 7.86-7.82 (3H), 7.75-7.70 (4H), 7.63-7.57 (6H), 7.47 (1H), 7.36 (2H), 7.24 (1H), 6.91 (1H), 1.75 (6H)
합성예 2 : 화합물 7의 합성
하기 반응식 2에 따라 화합물 7을 합성하였다:
<반응식 2>
Figure pat00071
중간체 A(1)의 합성
중간체 A 5g(18.3mmol)와 NIS(N-요오드화숙신산) 4.12g(18.3mmol)을 아세토니트릴 용매에 녹여 상온에서 1시간 동안 교반한 후 클로로포름 100ml을 가하고 10% 수산화나트륨 수용액으로 씻어 준 다음 소듐 티오설페이트(sodium thiosulfate) 포화 수용액과 물로 씻어준 후 무수 황산마그네슘으로 건조 하여 여과한후 용매를 제거하였다. 이로부터 수득한 고체를 메탄올로 씻고 여과하여 중간체 A(1) (5.8g, 79%의 수율))얻었다.
중간체 A-7의 합성
중간체 A(1)과 페닐보론산 1.76g(14.5mmol)을 탄산칼륨(10g) 수용액과 THF의 혼합 용매에 넣고 교반하면서 Pd(PPh3)4(335mg)을 넣고 24시간 동안 환류하였다. 이로부터 수득한 반응용액을 디클로로메탄으로 추출하고 유기층의 잔류 수분을 무수 황산마그네숨으로 제거한 후 감압하여 건조한 다음, 칼럼크로마토그래피로 분리(에틸아세테이트:노르말헥산)하여 중간체 A-7(2.93g, 58%의 수율)를 수득하였다.
화합물 7의 합성
중간체 A 대신 중간체 A-7을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1의 화합물 1의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 7 (72%의 수율)을 합성하였다.
1H NMR (300MHz, CDCl3) 8.39-8.33 (3H), 8.13-8.08 (2H), 8.01 (4H), 7.96-7.91 (4H), 7.89-7.83 (3H), 7.79-7.70 (4H), 7.62-7.53 (10H), 7.47-7.38 (4H), 7.24 (1H), 6.91 (1H), 1.75 (6H)
합성예 3 : 화합물 13의 합성
하기 반응식 3에 따라 화합물 13을 합성하였다:
<반응식 3>
Figure pat00072
중간체 G의 합성
출발물질 B 대신 출발물질 F를 사용하였다는 점을 제외하고는 합성예 1의 중간체 C의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 G를 합성하였다.
중간체 H의 합성
중간체 C 대신 중간체 G를 사용하였다는 점을 제외하고는 합성예 1의 중간체 D의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 H를 합성하였다.
중간체 I의 합성
중간체 D 대신 중간체 H를 사용하였다는 점을 제외하고는 합성예 1의 중간체 E의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 중간체 I를 합성하였다.
화합물 13의 합성
중간체 E 대신 중간체 I를 사용하였다는 점을 제외하고는 합성예 1의 화합물 1의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 13(78%의 수율)을 합성하였다.
1H NMR (300MHz, CDCl3) 8.41 (1H), 8.37-8.32 (3H), 8.13 (1H), 8.08-8.02 (3H), 7.97-7.91 (3H), 7.84 (2H), 7.76-7.71 (7H), 7.63-7.58 (2H), 7.53-7.48 (6H), 7.38-7.24 (4H), 1.75 (6H)
합성예 4 : 화합물 19의 합성
하기 반응식 4에 따라 화합물 19를 합성하였다:
<반응식 4>
Figure pat00073
중간체 E 및 중간체 A 대신 중간체 I 및 중간체 A-7을 각각 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 합성예 1의 화합물 1의 합성 방법과 동일한 방법을 이용하여 화합물 19를 합성(67%의 수율)하였다.
1H NMR (300MHz, CDCl3) 8.38 (1H), 8.29 (2H), 8.18-8.02 (6H), 7.96-7.87 (5H), 7.82-7.74 (5H), 7.68-7.54 (9H), 7.56-7.43 (4H), 7.38-7.21 (4H), 1.75 (6H)
실시예 1
애노드로서 코닝 15Ω/cm2 (1200Å) ITO 유리 기판을 50mm x 50mm x 0.7mm크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정하고 진공증착장치에 이 유리기판을 설치하였다.
상기 ITO층(애노드) 상부에 2-TNATA를 증착하여 600Å 두께의 정공 주입층을 형성한 후, 상기 정공 주입층 상부에 NPB를 증착하여 300Å 두께의 정공 수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 정공 수송층 상부에 9,10-디-나프탈렌-2-일-안트라센(AND, 호스트) 및 BDAVBi(4,4'-Bis[4-(diphenylamino)styryl]biphenyl, 도판트)를 중량비 97:3으로 공증착하여 300Å 두께의 발광층을 형성하였다.
이 후, 상기 발광층 상부에 화합물 1을 증착하여 300Å 두께의 전자 수송층을 형성하고, 상기 전자 수송층 상부에 LiF를 증착하여 10Å 두께의 전자 주입층을 형성하고, 상기 전자 주입층 상부에 Al을 증착하여 3000Å 두께의 제2전극(캐소드)을 형성함으로써 유기 발광 소자를 제조하였다.
Figure pat00074

실시예 2
전자 수송층 형성시 상기 화합물 1 대신 화합물 7을 이용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 3
전자 수송층 형성시 상기 화합물 1 대신 화합물 13을 이용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예 4
전자 수송층 형성시 상기 화합물 1 대신 화합물 19를 이용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 1
전자 수송층 형성시 상기 화합물 1 대신 Alq3를 이용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 2
전자 수송층 형성시 상기 화합물 1 대신 하기 화합물 A를 이용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
<화합물 A>
Figure pat00075

비교예 3
전자 수송층 형성시 상기 화합물 1 대신 하기 화합물 B를 이용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
<화합물 B>
Figure pat00076

비교예 4
전자 수송층 형성시 상기 화합물 1 대신 하기 화합물 C를 이용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
<화합물 C>
Figure pat00077

비교예 5
전자 수송층 형성시 상기 화합물 1 대신 하기 화합물 D를 이용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
<화합물 D>
Figure pat00078

비교예 6
전자 수송층 형성시 상기 화합물 1 대신 하기 화합물 E를 이용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
<화합물 E>
Figure pat00079

평가예 1
실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 6의 유기 발광 소자의 구동 전압 및 발광 효율을 PR650 Spectroscan Source Measurement Unit.(PhotoResearch사 제품임)을 이용하여 평가하여, 그 결과를 표 1 및 도 2에 나타내었다:
전자 수송층 구동 전압(V) 발광 효율(cd/A)
@ 400nit
실시예 1 화합물 1 4.4 3.77
실시예 2 화합물 7 4.2 3.64
실시예 3 화합물 13 4.2 3.42
실시예 4 화합물 19 4.3 3.59
비교예 1 Alq3 4.7 2.73
비교예 2 화합물 A 7.1 2.64
비교예 3 화합물 B 6.4 1.42
비교예 4 화합물 C 4.4 3.03
비교예 5 화합물 D 4.9 2.47
비교예 6 화합물 E 5.2 2.29
표 1 및 도 2로부터, 실시예 1 내지 4의 유기 발광 소자는 비교예 1 내지 6의 유기 발광 소자에 비하여 낮은 구동 전압 및 높은 발광 효율을 가짐을 확인할 수 있다.
10: 유기 발광 소자
11: 기판
13: 제1전극
15: 유기층
17: 제2전극

Claims (20)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 안트라센계 화합물:
    <화학식 1>
    Figure pat00080

    <화학식 2>
    Figure pat00081

    상기 화학식 1 및 2 중,
    X1은 C(R6)(R7) 또는 N(R8)이고;
    R1 내지 R8 및 R11 내지 R15는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C60알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기, -N(Q1)(Q2), -Si(Q3)(Q4)(Q5) (여기서, Q1 내지 Q5는 서로 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C60알킬기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴기임) 및 하기 화학식 2로 표시되는 그룹 중에서 선택되되, 상기 R1, R2, b1개의 R3, b2개의 R4 및 b3개의 R5 중 적어도 하나는 상기 화학식 2로 표시되는 그룹이고;
    b1 및 b3는 서로 독립적으로 1 내지 4의 정수이고;
    b2는 1 또는 2이고;
    L1은 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기 및 치환 또는 비치환된 C2-C60헤테로아릴렌기 중에서 선택되고;
    a는 0 내지 5의 정수이고;
    화학식 2 중 *는 화학식 1로 표시되는 그룹과의 결합 사이트이다.
  2. 제1항에 있어서,
    X1이 C(R6)(R7)인, 안트라센계 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    R6 내지 R8이 서로 독립적으로,
    메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기 및 옥틸기;
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나의 치환기로 치환된 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기 및 옥틸기;
    페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 및
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 중에서 선택된, 안트라센계 화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    R1 및 R2가 서로 독립적으로,
    페닐기(phenyl), 펜타레닐기(pentalenyl), 인데닐기(indenyl), 나프틸기(naphtyl), 아줄레닐기(azulenyl), 헵타레닐기(heptalenyl), 인다세닐기(indacenyl), 아세나프틸기(acenaphtyl), 플루오레닐기(fluorenyl), 스파이로-플루오레닐기, 페날레닐기(phenalenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 안트릴기(anthryl), 플루오란테닐기(fluoranthenyl), 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 파이레닐기(pyrenyl), 크라이세닐기(chrysenyl), 나프타세닐기(naphthacenyl), 피세닐기(picenyl), 페릴레닐기(perylenyl), 펜타페닐기(pentaphenyl) 및 헥사세닐기(hexacenyl); 및
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기(phenyl), 펜타레닐기(pentalenyl), 인데닐기(indenyl), 나프틸기(naphtyl), 아줄레닐기(azulenyl), 헵타레닐기(heptalenyl), 인다세닐기(indacenyl), 아세나프틸기(acenaphtyl), 플루오레닐기(fluorenyl), 스파이로-플루오레닐기, 페날레닐기(phenalenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 안트릴기(anthryl), 플루오란테닐기(fluoranthenyl), 트리페닐레닐렌기(triphenylenylene), 파이레닐기(pyrenyl), 크라이세닐기(chrysenyl), 나프타세닐기(naphthacenyl), 피세닐기(picenyl), 페릴레닐기(perylenyl), 펜타페닐기(pentaphenyl) 및 헥사세닐기(hexacenyl); 중에서 선택된, 안트라센계 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    R1 및 R2가 서로 독립적으로, 페닐기(phenyl), 나프틸기(naphtyl), 플루오레닐기(fluorenyl) 및 스파이로-플루오레닐기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기(phenyl), 나프틸기(naphtyl), 플루오레닐기(fluorenyl) 및 스파이로-플루오레닐기; 중에서 선택된, 안트라센계 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1 중 R3 내지 R5가 서로 독립적으로,
    수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기 및 C1-C60알콕시기;
    C6-C20아릴기;
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된 C6-C20아릴기; 및
    상기 화학식 2로 표시되는 그룹; 중에서 선택되되,
    b1개의 R3, b2개의 R4 및 b3개의 R5 중 적어도 하나는, 상기 화학식 2로 표시되는 그룹인, 안트라센계 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1 중 R3 내지 R5가 서로 독립적으로,
    수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기 및 C1-C60알콕시기;
    페닐기, 나프틸기 및 안트릴기;
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 및
    상기 화학식 2로 표시되는 그룹; 중에서 선택되되,
    b1개의 R3, b2개의 R4 및 b3개의 R5 중 적어도 하나는, 상기 화학식 2로 표시되는 그룹인, 안트라센계 화합물.
  8. 제1항에 있어서,
    b1개의 R3 중 적어도 하나가 상기 화학식 2로 표시되는 그룹이거나, b3개의 R5 중 적어도 하나가 상기 화학식 2로 표시되는 그룹인, 안트라센계 화합물.
  9. 제1항에 있어서,
    화학식 2 중 L1이, 페닐렌기, 나프틸렌기 및 안트릴렌기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기 중 적어도 하나로 치환된 페닐렌기, 나프틸렌기 및 안트릴렌기; 중에서 선택된, 안트라센계 화합물.
  10. 제1항에 있어서,
    화학식 2 중, a가 1 또는 2인, 안트라센계 화합물.
  11. 제1항에 있어서,
    화학식 2 중, R11 내지 R15가 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기, 페틸기, 나프틸기, 안트릴기, 디메틸플루오레닐기 및 페닐카바졸일기 중에서 선택된, 안트라센계 화합물.
  12. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 1A 또는 1B로 표시되는, 안트라센계 화합물:
    <화학식 1A>
    Figure pat00082

    <화학식 1B>
    Figure pat00083

    상기 화학식 1A 및 1B 중,
    X1은 C(R6)(R7) 또는 N(R8)이고;
    R6 내지 R8이 서로 독립적으로,
    메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기 및 옥틸기;
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나의 치환기로 치환된 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기 및 옥틸기;
    페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 및
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 중에서 선택되고;
    R1 및 R2가 서로 독립적으로, 페닐기(phenyl), 나프틸기(naphtyl), 플루오레닐기(fluorenyl) 및 스파이로-플루오레닐기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 및 디메틸플루오레닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기(phenyl), 나프틸기(naphtyl), 플루오레닐기(fluorenyl) 및 스파이로-플루오레닐기; 중에서 선택되고;
    R5a 및 R3a는 서로 독립적으로,
    수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기;
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염 중 적어도 하나로 치환된 C1-C60알킬기 및 C1-C60알콕시기;
    페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 및
    중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염 및 인산이나 이의 염, C1-C60알킬기, C1-C60알콕시기, 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기 중 적어도 하나로 치환된 페닐기, 나프틸기 및 안트릴기; 중에서 선택되고;
    b4는 및 b5는 서로 독립적으로, 1 내지 3의 정수이고;
    L1은 페닐렌기, 나프틸렌기 및 안트릴렌기; 및 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C20알킬기 및 C1-C20알콕시기 중 적어도 하나로 치환된 페닐렌기, 나프틸렌기 및 안트릴렌기; 중에서 선택되고;
    a는 1 또는 2이고;
    R11 내지 R15는 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진, 히드라존, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜톡시기, 페틸기, 나프틸기, 안트릴기, 디메틸플루오레닐기 및 페닐카바졸일기 중에서 선택된다.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 안트라센계 화합물이 하기 화학식 1A(1) 또는 화학식 1B(1)로 표시되는, 안트라센계 화합물:
    <화학식 1A(1)>
    Figure pat00084

    <화학식 1B(1)>
    Figure pat00085

    상기 화학식 1A(1) 및 1B(1) 중 R1, R2, R6, R7, L1, a 및 R11 내지 R15에 대한 설명은 제12항에 기재된 바와 동일하다.
  14. 제1항에 있어서,
    하기 화합물 1 내지 24 중 하나인, 안트라센계 화합물:
    Figure pat00086

    Figure pat00087

    Figure pat00088

    Figure pat00089

    Figure pat00090

    Figure pat00091
  15. 제1전극; 상기 제1전극에 대향된 제2전극; 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층;을 포함하고, 상기 유기층은 상기 제1전극과 상기 발광층 사이의 정공 수송 영역 및 상기 발광층과 상기 제2전극 사이의 전자 수송 영역을 포함하며, 상기 유기층이 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 안트라센계 화합물을 1종 이상 포함한, 유기 발광 소자.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 정공 수송 영역이 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 주입 기능 및 정공 수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 버퍼층 및 전자 저지층 중 적어도 하나의 층을 포함하고, 상기 전자 수송 영역이 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나의 층을 포함한, 유기 발광 소자.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 전자 수송 영역에 상기 안트라센계 화합물이 포함되어 있는, 유기 발광 소자.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전자 수송 영역이 전자 수송층을 포함하고, 상기 전자 수송층에 상기 안트라센계 화합물이 포함되어 있는, 유기 발광 소자.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 발광층에 상기 안트라센계 화합물이 포함되어 있는, 유기 발광 소자.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 정공 수송 영역이 p-도펀트를 포함한, 유기 발광 소자.
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