KR20150106505A - 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
하기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자가 제공된다:
<화학식 1>
상기 식 중, X1, X2, 및 R1 내지 R11 은 발명의 상세한 설명을 참조한다. 상기 축합환 화합물을 포함하는 유기층을 구비한 유기 발광 소자는 저구동 전압, 고발광 효율 및 장수명의 특성을 가진다.
<화학식 1>
상기 식 중, X1, X2, 및 R1 내지 R11 은 발명의 상세한 설명을 참조한다. 상기 축합환 화합물을 포함하는 유기층을 구비한 유기 발광 소자는 저구동 전압, 고발광 효율 및 장수명의 특성을 가진다.
Description
축합환 화합물 및 이를 포함한 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.
상기 유기 발광 소자는 기판 상부에 제1 전극이 배치되어 있고, 상기 제1 전극 상부에 정공 수송 영역(hole transport region), 발광층, 전자 수송 영역(electron transport region) 및 제2 전극이 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 전극으로부터 주입된 정공은 정공 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동하고, 제2 전극으로부터 주입된 전자는 전자 수송 영역을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저상태로 변하면서 광이 생성된다.
정공 수송을 위한 종래의 아릴 아민 계열의 정공 수송 재료는 수송 효율면에서는 우수하지만 수명면에서는 다소 취약점을 보이므로, 정공 수송 효율과 수명이 모두 우수한 재료의 개발이 요구된다.
신규 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자를 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물이 제공된다:
<화학식 1>
상기 화학식 1 중,
X1 및 X2 는 서로 독립적으로 산소(O) 원자 또는 황(S) 원자이고,
R1 은 C6-C10 아릴기 또는 C3-C10 헤테로아릴기이고,
R2 내지 R11 은 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실이나 이의 염, 술폰산이나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C10 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴티오기 및 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기 중에서 선택되되,
상기 복수의 R10 및 상기 복수의 R11 은 각각 독립적이고,
각각 독립적으로 R2 및 R3, R4 및 R5, R6 및 R7, R8 및 R9 또는 2개의 R10 이 연결되고 치환되는 몸체에 축합되어 C4-C10 고리를 형성할 수 있고;
치환된 C1-C10 알킬기, 치환된 C2-C10 알케닐기, 치환된 C2-C10 알키닐기, 치환된 C1-C10 알콕시기, 치환된 C3-C10 시클로알킬기, 치환된 C3-C10 시클로알케닐기, 치환된 C3-C10 헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10 헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C30 아릴기, 치환된 C2-C30 헤테로아릴기, 치환된 C6-C30 아릴옥시기, 및 치환된 C6-C30 아릴티오기의 치환기 중 적어도 하나는
중수소, 할로겐 원자, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실이나 이의 염, 술폰산이나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C10 알킬기, C2-C10 알케닐기, C2-C10 알키닐 및 C1-C10 알콕시기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실이나 이의 염, 술폰산이나 이의 염, 인산이나 이의 염, C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C2-C30 헤테로아릴기, C6-C30 아릴옥시기, C6-C30 아릴티오기, 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기, -N(Q11)(Q12), -Si(Q13)(Q14)(Q15) 및 -B(Q16)(Q17) 중 적어도 하나로 치환된 C1-C10 알킬기, C2-C10 알케닐기, C2-C10 알키닐기 및 C1-C10 알콕시기;
C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C2-C30 헤테로아릴기, C6-C30 아릴옥시기, C6-C30 아릴티오기 및 1가의 C2-C30 비방향족 축합다환기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실이나 이의 염, 술폰산이나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C10 알킬기, C2-C10 알케닐기, C2-C10 알키닐기, C1-C10 알콕시기, C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C2-C30 헤테로아릴기, C6-C30 아릴옥시기, C6-C30 아릴티오기, 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기, -N(Q21)(Q22), -Si(Q23)(Q24)(Q25) 및 -B(Q26)(Q27) 중 적어도 하나로 치환된 C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C2-C30 헤테로아릴기, C6-C30 아릴옥시기, 및 C6-C30 아릴티오기 및 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기; 및
-Si(Q31)(Q32)(Q33) 및 -B(Q34)(Q35) 중에서 선택되고,
상기 Q1 및 Q2, Q11 내지 Q17, Q21 내지 Q27, 및 Q31 내지 Q35 는 서로 독립적으로, 수소, C1-C10 알킬기, C2-C10 알케닐기, C2-C10 알키닐기, C1-C10 알콕시기, C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C2-C30 헤테로아릴기 및 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기 중에서 선택된다.
다른 측면에 따르면, 제1 전극; 상기 제1 전극에 대향된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재되고 발광층을 포함하는 유기층;을 포함하고, 상기 유기층이 상술한 바와 같은 축합환 화합물을 1종 이상 포함하는 유기 발광 소자가 제공된다.
상기 축합환 화합물을 포함한 유기 발광 소자는 저구동 전압, 고효율, 고휘도 및 장수명을 가질 수 있다.
도 1은 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
상기 축합환 화합물은 하기 화학식 1로 표시된다:
상기 화학식 1 중,
X1 및 X2 는 서로 독립적으로 산소(O) 원자 또는 황(S) 원자이고,
R1 은 C6-C10 아릴기 또는 C3-C10 헤테로아릴기이고,
R2 내지 R11 은 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실이나 이의 염, 술폰산이나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C10 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴티오기 및 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기 중에서 선택되되,
상기 복수의 R10 및 상기 복수의 R11 은 각각 독립적이고,
각각 독립적으로 R2 및 R3, R4 및 R5, R6 및 R7, R8 및 R9 또는 2개의 R10 이 연결되고 치환되는 몸체에 축합되어 C4-C10 고리를 형성할 수 있고;
치환된 C1-C10 알킬기, 치환된 C2-C10 알케닐기, 치환된 C2-C10 알키닐기, 치환된 C1-C10 알콕시기, 치환된 C3-C10 시클로알킬기, 치환된 C3-C10 시클로알케닐기, 치환된 C3-C10 헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10 헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C30 아릴기, 치환된 C2-C30 헤테로아릴기, 치환된 C6-C30 아릴옥시기, 및 치환된 C6-C30 아릴티오기의 치환기 중 적어도 하나는
중수소, 할로겐 원자, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실이나 이의 염, 술폰산이나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C10 알킬기, C2-C10 알케닐기, C2-C10 알키닐 및 C1-C10 알콕시기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실이나 이의 염, 술폰산이나 이의 염, 인산이나 이의 염, C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C2-C30 헤테로아릴기, C6-C30 아릴옥시기, C6-C30 아릴티오기, 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기, -N(Q11)(Q12), -Si(Q13)(Q14)(Q15) 및 -B(Q16)(Q17) 중 적어도 하나로 치환된 C1-C10 알킬기, C2-C10 알케닐기, C2-C10 알키닐기 및 C1-C10 알콕시기;
C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C2-C30 헤테로아릴기, C6-C30 아릴옥시기, C6-C30 아릴티오기 및 1가의 C2-C30 비방향족 축합다환기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실이나 이의 염, 술폰산이나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C10 알킬기, C2-C10 알케닐기, C2-C10 알키닐기, C1-C10 알콕시기, C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C2-C30 헤테로아릴기, C6-C30 아릴옥시기, C6-C30 아릴티오기, 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기, -N(Q21)(Q22), -Si(Q23)(Q24)(Q25) 및 -B(Q26)(Q27) 중 적어도 하나로 치환된 C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C2-C30 헤테로아릴기, C6-C30 아릴옥시기, 및 C6-C30 아릴티오기 및 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기; 및
-Si(Q31)(Q32)(Q33) 및 -B(Q34)(Q35) 중에서 선택되고,
상기 Q1 및 Q2, Q11 내지 Q17, Q21 내지 Q27, 및 Q31 내지 Q35 는 서로 독립적으로, 수소, C1-C10 알킬기, C2-C10 알케닐기, C2-C10 알키닐기, C1-C10 알콕시기, C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C2-C30 헤테로아릴기 및 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기 중에서 선택된다.
구체적으로, 상기 R1 은 페닐기, 나프틸기, 피리딜기 또는 트리아지닐기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 R1 은 하기 화학식 2A 내지 2E 중에서 선택될 수 있다.
상기 R2 내지 R11 은 서로 독립적으로 수소, 메틸기(methyl), 에틸기(ethyl), 프로필기(propyl), 부틸기(butyl), 펜틸기(pentyl), 헥실기(hexyl), 헵틸기(heptyl), 옥틸기(octyl), 노닐기(nonyl), 데실기(decyl), 페닐기(phenyl), 펜타레닐기(pentalenyl), 인데닐기(indenyl), 나프틸기(naphthyl), 아줄레닐기(azulenyl), 인다세닐기(indacenyl), 아세나프틸기(acenaphthyl), 비페닐기(biphenyl), 헵타레닐기(heptalenyl), 페나레닐기(phenalenyl), 플루오레닐기(fluorenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 안트릴기(anthryl), 플루오란테닐기(fluoranthenyl), 피레닐기(pyrenyl), 벤조플루오레닐기(benzofluorenyl), 나프타세닐기(naphthacenyl), 크리세닐기(chrysenyl), 트리페닐레닐기(triphenylenyl), 터페닐기(terphenyl), 페릴레닐기(perylenyl), 피세닐기(picenyl), 헥사세닐기(hexacenyl), 스피로-플루오레닐기(spiro-fluorenyl), 피롤일기(pyrrolyl), 퓨릴기(furyl), 피라졸일기(pyrazolyl), 이미다졸일기(imidazolyl), 옥사졸일기(oxazolyl), 이소옥사졸일기(isoxazolyl), 트리아졸일기(triazolyl), 테트라졸일기(tetrazolyl), 옥사디아졸일기(oxadiazolyl), 피리딜기(pyridyl), 피리미디닐기(pyrimidinyl), 피라지닐기(pyrazinyl), 피리다지닐기(pyridazinyl), 트리아지닐기(triazinyl), 피라닐기(pyranyl), 티오페닐기(thiophenyl), 티아졸일기(thiazolyl), 이소티아졸일기(isothiazolyl), 티오피란(thiopyran), 인돌일기(indolyl), 이소인돌일기(isoindolyl), 인돌리지닐기(indolizinyl), 벤조퓨릴기(benzofuryl), 이소벤조퓨릴기(isobenzofuryl), 인다졸일기(indazolyl), 벤즈이미다졸일기(benzimidazolyl), 벤즈옥사졸일기(benzoxazolyl), 벤즈이속사졸일기(benzisoxazolyl), 이미다조피리딜기(imidazopyridyl), 퓨리닐기(purinyl), 퀴놀일기(quinolyl), 이소퀴놀일기(isoquinolyl), 프탈라지닐기(phthalazinyl), 퀴나졸리닐기(quinazolinyl), 퀴녹살리닐기(quinoxalinyl), 나프티리디닐기(naphthyridinyl), 시놀리닐기(cinnolinyl), 벤조티오페닐기(benzothiophenyl), 벤조티아졸일기(benzothiazolyl), 카바졸일기(carbazolyl), 벤조카바졸일기(benzocarbazolyl), 피리도인돌일기(pyridoindolyl), 디벤조퓨릴기(dibenzofuryl), 페난트리디닐기(phenanthridinyl), 벤조퀴놀일기(benzoquinolyl), 페나지닐기(phenazinyl), 디벤조실롤일기(dibenzosilolyl), 디벤조티오페닐기(dibenzothiophenyl), 벤조카바졸기(benzocarbazolyl) 및 디벤즈아크리디닐기(dibenzacridinyl); 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기 및 아미노기 중 적어도 하나로 치환된 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기 및 데실기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C10 알킬기, C2-C!0 알케닐기, C2-C10 알키닐기, C1-C10 알콕시기, C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C4-C30 헤테로아릴기, C5-C30 아릴옥시기, C5-C30 아릴티오기 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33) (여기서, Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소, C1-C10 알킬기, C1-C10 알콕시기, C6-C20 아릴기 중에서 선택됨) 중 적어도 하나로 치환된 페닐기, 펜타레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 비페닐기, 헵타레닐기, 페나레닐기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트릴기, 플루오란테닐기, 피레닐기, 벤조플루오레닐기, 나프타세닐기, 크리세닐기, 트리페닐레닐기, 터페닐기, 페릴레닐기, 피세닐기, 헥사세닐기, 스피로-플루오레닐기, 피롤일기, 퓨릴기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 옥사졸일기, 이소옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 피리딜기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 피라닐기, 티오페닐기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 티오피란, 인돌일기, 이소인돌일기, 인돌리지닐기, 벤조퓨릴기, 이소벤조퓨릴기, 인다졸일기, 벤즈이미다졸일기, 벤즈옥사졸일기, 벤즈이속사졸일기, 이미다조피리딜기, 퓨리닐기, 퀴놀일기, 이소퀴놀일기, 프탈라지닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 나프티리디닐기, 시놀리닐기, 벤조티오페닐기, 벤조티아졸일기, 카바졸일기, 벤조카바졸일기, 피리도인돌일기, 디벤조퓨릴기, 페난트리디닐기, 벤조퀴놀일기, 페나지닐기, 디벤조실롤일기, 디벤조티오페닐기 및 벤조카바졸기 중에서 선택될 수 있다.
구체적으로, 상기 R2 내지 R11 은 서로 독립적으로 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 안트릴기, 피레닐기, 크리세닐기 및 트리페닐레닐기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기 및 아미노기 중 적어도 하나로 치환된 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 안트릴기, 피레닐기, 크리세닐기 및 트리페닐레닐기 중에서 선택될 수 있다. 이때, R2 및 R3, R4 및 R5, R6 및 R7, R8 및 R9, 또는 2개의 R10 이 각각 독립적으로 연결되고 치환되는 몸체에 축합되어 벤젠 고리를 형성할 수 있다.
상기 화학식 1 중, 점선으로 표시한 치환기 A 및 치환기 B가 서로 독립적으로 하기 화학식 3A 내지 3E 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 X1 과 X2 는 서로 동일할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3 중 하나로 표시될 수 있다:
<화학식 1-1>
<화학식 1-2>
<화학식 1-3>
상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3 중, X는 산소(O) 원자 또는 황(S) 원자이고, R1 내지 R9 에 대한 설명은 상기의 본 명세서에 기재된 바와 동일하다.
더욱 구체적으로, 상기 R1 은 페닐기, 나프틸기, 피리딜기 또는 트리아지닐기 중에서 선택될 수 있고, 예를 들어 상기 R1 은 하기 화학식 2A 내지 2E 중에서 선택될 수 있다.
상기 R2 내지 R9 는 서로 독립적이으로 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 안트릴기, 피레닐기, 크리세닐기 및 트리페닐레닐기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기 및 아미노기 중 적어도 하나로 치환된 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 안트릴기, 피레닐기, 크리세닐기 및 트리페닐레닐기 중에서 선택될 수 있다. 이때, R2 및 R3, R4 및 R5, R6 및 R7, 또는 R8 및 R9 이 각각 독립적으로 연결되고 치환되는 몸체에 축합되어 벤젠 고리를 형성할 수 있다.
화학식 1-1 내지 화학식 1-3 중, 점선으로 표시한 치환기 A1 및 치환기 B1이 서로 독립적으로 하기 화학식 3A 내지 3E 중에서 선택될 수 있다.
상기 축합환 화합물은 하기 101 내지 148 중 하나로 표시될 수 있다:
상기 화학식 1의 화합물은 카바졸의 치환체 구조로 인하여 발광층 내로의 정공 또는 전자 수송능력을 향상시켜 발광층 내부에서 전자와 정공의 결합에 의한 엑시톤 형성 비율을 높일 수 있다. 동시에 카바졸의 9번 위치의 치환체로 인하여 결정화를 막아 박막의 안정성과 효율 상승을 기대할 수 있다. 따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 채용한 유기 발광 소자는 저구동 전압, 고효율, 고휘도 및 장수명의 효과를 가질 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물은 공지의 유기 합성 방법을 이용하여 합성될 수 있다. 상기 축합환 화합물의 합성 방법은 후술하는 실시예를 참조하여 당업자가 인식할 수 있다.
상기 화학식 1의 축합환 화합물은 유기 발광 소자의 한 쌍의 전극 사이에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 축합환 화합물은 정공 수송 영역, 예를 들면, 정공 수송층에 포함될 수 있다. 따라서 제1 전극, 상기 제1 전극에 대향된 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재되고 발광층을 포함한 유기층을 포함하되, 상기 유기층은 상술한 바와 같은 화학식 1로 표시된 축합환 화합물을 1종 이상 포함하는 유기 발광 소자가 제공된다.
상기 유기층이 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이의 정공 수송 영역; 및 상기 발광층과 상기 제2 전극 사이의 전자 수송 영역을 더 포함할 수 있다. 상기 전자 수송 영역은 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 정공 수송 영역은 전자 저지층, 정공 수송층 및 정공 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서 중 "(유기층이) 축합환 화합물을 1종 이상 포함한다"란, "(유기층이) 상기 화학식 1의 범주에 속하는 1종의 축합환 화합물 또는 상기 화학식 1의 범주에 속하는 서로 다른 2종 이상의 축합환 화합물을 포함할 수 있다"로 해석될 수 있다.
예를 들어, 상기 유기층은 상기 축합환 화합물의 1종만을 포함할 수 있다. 이 때 상기 화합물은 상기 유기 발광 소자의 발광층, 전자 수송층 또는 정공 수송층의 어느 한 층에 존재할 수 있다. 또는, 예를 들어, 상기 유기층은 서로 다른 2종의 상기 축합환 화합물을 포함할 수 있다. 이 때 서로 다른 2종의 상기 축합환 화합물은 동일한 층에 존재(예를 들면, 상기 2종의 화합물들이 모두 발광층에 존재할 수 있음)하거나, 서로 다른 층에 존재(예를 들면, 상기 화합물 중 1종은 정공 수송층에 존재하고, 상기 화합물 중 다른 1종은 전자 수송층에 존재할 수 있음)할 수 있다.
상기 발광층, 상기 정공 수송 영역 또는 상기 전자 수송 영역은 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역은 상기 전자 수송층을 포함하고, 상기 전자 수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서 중 "유기층"은 상기 유기 발광 소자 중 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재된 단일 및/또는 복수의 모든 층을 가리키는 용어이다. 상기 "유기층"의 층에 포함된 물질이 유기물로 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자(10)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 상기 유기 발광 소자(10)은 기판(11), 제1 전극(13), 유기층(15) 및 제2 전극(17)을 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
상기 기판(11)은 기계적 강도, 열안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성 및 방수성이 우수한 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상기 제1 전극(13)은 예를 들면 기판 상부에 제1 전극용 물질을 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 제공함으로써 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(13)이 애노드일 경우 정공 주입이 용이하도록 제1 전극용 물질은 높은 일함수를 갖는 물질 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1 전극(13)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다. 제1 전극용 물질로는 투명하고 전도성이 우수한 산화인듐주석(ITO), 산화인듐아연(IZO), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO) 등을 이용할 수 있다. 또는 반투과형 전극 또는 반사형 전극인 제1 전극(13)을 형성하기 위하여, 제1 전극용 물질로서, 예를 들어, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 중 적어도 하나를 선택할 수 있다.
상기 제1 전극(13)은 단일층 또는 복수의 층을 갖는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(13)은 ITO/Ag/ITO의 3층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전극(13) 상부에는 유기층(15)이 배치되어 있다. 상기 유기층(15)은 발광층을 포함한다.
상기 유기층(15)은 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 개재되는 정공 수송 영역(hole transport region) 및 상기 발광층과 상기 제2 전극 사이에 개재되는 전자 수송 영역(electron transport region)을 더 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 정공 주입층(HIL), 정공 수송층(HTL), 버퍼층 및 전자 저지층(EBL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 전자 수송 영역은 정공 저지층(HBL), 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 영역은 단일 물질로 이루어진 단일층, 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층 또는 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 정공 수송 영역은 복수의 서로 다른 물질로 이루어진 단일층의 구조를 갖거나, 제1 전극(13)으로부터 차례로 적층된 정공 주입층/정공 수송층, 정공 주입층/정공 수송층/버퍼층, 정공 주입층/버퍼층, 정공 주입층/버퍼층/정공 수송층, 정공 수송층/버퍼층 또는 정공 주입층/정공 수송층/전자 저지층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 영역이 정공 주입층을 포함할 경우, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법(Langmuir-Blodgett), 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법(Laser Induced Thermal Imaging, LITI) 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 상기 제1 전극(13) 상부에 상기 정공 주입층을 형성할 수 있다.
진공 증착법에 의하여 정공 주입층을 형성할 경우, 증착 조건은 예를 들면, 약 100 내지 약 500℃의 증착 온도, 약 10-8 내지 약 10-3 Torr의 진공도 및 약 0.01 내지 약 100Å/sec의 증착 속도 범위 내에서, 증착하고자 하는 정공 주입층용 화합물 및 형성하고자 하는 정공 주입층 구조를 고려하여 선택될 수 있다.
스핀 코팅법에 의하여 정공 주입층을 형성할 경우, 코팅 조건은 예를 들어, 약 2,000rpm 내지 약 5,000rpm의 코팅 속도 및 약 80℃ 내지 200℃의 열처리 온도 범위 내에서, 증착하고자 하는 정공 주입층용 화합물 및 형성하고자 하는 정공 주입층 구조를 고려하여 선택될 수 있다.
상기 정공 수송 영역이 정공 수송층을 포함할 경우, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법, 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 제1 전극(13) 상부 또는 정공 주입층 상부에 상기 정공 수송층을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의하여 정공 수송층을 형성할 경우, 정공 수송층의 증착 조건 및 코팅 조건은 상기 정공 주입층의 증착 조건 및 코팅 조건을 참조한다.
상기 정공 수송 영역은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, m-MTDATA, TDATA, 2-TNATA, NPB, β-NPB, TPD, Spiro-TPD, Spiro-NPB, α-NPB, TAPC, HMTPD, TCTA(4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트리페닐아민(4,4',4"-tris(N-carbazolyl)triphenylamine)), 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), PANI/PSS (Polyaniline)/Poly(4-styrenesulfonate):폴리아닐린)/폴리(4-스티렌술포네이트)), 하기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 202로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
<화학식 201>
<화학식 202>
상기 화학식 201 및 202 중,
L201 내지 L205 은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C60 헤테로아릴렌 및 치환 또는 비치환된 2가의 C6-C60 비방향족 축합다환기(non-aromatic condensed polycyclic group) 중에서 선택될 수 있고;
xa1 내지 xa4는 서로 독립적으로, 0, 1, 2 및 3 중에서 선택될 수 있고;
xa5는 1, 2, 3, 4 및 5 중에서 선택될 수 있고;
R201 내지 R205 서로 독립적으로기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C60 헤테로아릴기 및 치환 또는 비치환된 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 201 및 202 중, L201 내지 L205는 서로 독립적으로,
페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 벤조플루오렌기, 디벤조플루오렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 카바졸일렌 및 트리아지닐렌기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산기나 이의 염, C1-C20 알킬기, C1-C20 알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일 및 트리아지닐 중 적어도 하나로 치환된기, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 카바졸일렌기 및 트리아지닐렌기; 중에서 선택될 수 있고;
xa1 내지 xa4는 서로 독립적으로 0, 1 또는 2이고;
xa5는 1, 2 또는 3이고;
R201 내지 R205는 서로 독립적으로,
페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실 및 이의 염기, 술폰산 및 이의 염기, 인산 및 이의 염기, C1-C20 알킬기, C1-C20 알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일 및 트리아지닐 중 적어도 하나로 치환된기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구제적으로, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A로 표시될 수 있다:
<화학식 201A>
예를 들어, 상기 화학식 201로 표시되는 화합물은 하기 화학식 201A-1로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 201A-1>
상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화학식 202A로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 202A>
상기 화학식 201A, 201A-1 및 202A 중 L201 내지 L203, xa1 내지 xa3, xa5 및 R202 내지 R204에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고, R211은 R203에 대한 설명을 참조하고, R213 내지 R216은 서로 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산기나 이의 염, C1-C60 알킬기, C2-C60 알케닐기, C2-C60 알키닐기, C1-C60 알콕시기, C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C60 아릴기, C6-C60 아릴옥시기, C6-C60 아릴티오기, C2-C60 헤테로아릴 및 C6-C60 비방향족 축합다환기 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, 상기 화학식 201A, 201A-1 및 202A 중,
L201 내지 L203은 서로 독립적으로,
페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 카바졸일렌기 및 트리아지닐렌기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실 및 이의 염기, 술폰산 및 이의 염기, 인산 및 이의 염기, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일 및 트리아지닐 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된기, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 파이레닐렌기, 크라이세닐렌기, 피리디닐렌기, 피라지닐렌기, 피리미디닐렌기, 피리다지닐렌기, 퀴놀리닐렌기, 이소퀴놀리닐렌기, 퀴녹살리닐렌기, 퀴나졸리닐렌기, 카바졸일렌기 및 트리아지닐렌기; 중에서 선택될 수 있고;
xa1 내지 xa3은 서로 독립적으로 0 또는 1일 수 있고;
R203, R211 및 R212는 서로 독립적으로
페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산기나 이의 염, C1-C20 알킬기, C1-C20 알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일 및 트리아지닐 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 중에서 선택될 수 있고;
R213 및 R214는 서로 독립적으로
C1-C20 알킬기 및 C1-C20 알콕시기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실 및 이의 염기, 술폰산 및 이의 염기, 인산 및 이의 염기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20 알킬기 및 C1-C20 알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실 및 이의 염기, 술폰산 및 이의 염기, 인산 및 이의 염기, C1-C20 알킬기, C1-C20 알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일 및 트리아지닐 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 중에서 선택되고;
R215 및 R216은 서로 독립적으로,
수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산기나 이의 염,
C1-C20 알킬기 및 C1-C20 알콕시기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실 및 이의 염기, 술폰산 및 이의 염기, 인산 및 이의 염기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20 알킬기 및 C1-C20 알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기 및 트리아지닐기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실 및 이의 염기, 술폰산 및 이의 염기, 인산 및 이의 염기, C1-C20 알킬기, C1-C20 알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일 및 트리아지닐 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 중에서 선택되고;
xa5는 1 또는 2이다.
상기 화학식 201A 및 201A-1 중 R213 및 R214는 서로 결합하여 포화 고리 또는 불포화 고리를 형성할 수 있다.
상기 화학식 201로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 202로 표시되는 화합물은 하기 화합물 HT1 내지 HT20을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 영역의 두께는 약 100Å 내지 약 10,000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1,000Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역이 정공 주입층 및 정공 수송층을 모두 포함한다면, 상기 정공 주입층의 두께는 약 100Å 내지 약 10,000Å, 예를 들면, 약 100Å 내지 약 1,000Å이고, 상기 정공 수송층의 두께는 약 50Å 내지 약 2,000Å, 예를 들면 약 100Å 내지 약 1,500Å일 수 있다. 상기 정공 수송 영역, 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께가 전술한 바와 같은 범위를 만족할 경우, 실질적인 구동 전압 상승없이 만족스러운 정도의 정공 수송 특성을 얻을 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 상술한 바와 같은 물질 외에, 도전성 향상을 위하여 전하 생성 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 전하 생성 물질은 상기 정공 수송 영역 내에 균일하게 또는 불균일하게 분산되어 있을 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, TCNQ(tetracyanoquinodimethane, 테트라시아노퀴논디메테인) 및 F4-TCNQ(tetra?uorotetracyanoquinodimethane, 테트라플루오로 테트라시아노 퀴노디메테인) 등과 같은 퀴논 유도체; 텅스텐 산화물 및 몰리브덴 산화물 등과 같은 금속 산화물; 및 하기 화합물 HATCN(1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile, 1,4,5,8,9,11-헥사아자트리페닐렌 헥사카보니트릴) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 수송 영역은 상술한 바와 같은 정공 주입층 및 정공 수송층 외에, 버퍼층(미도시) 및 전자 저지층(미도시) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 버퍼층은 발광층에서 방출되는 광의 파장에 따른 광학적 공진 거리를 보상하여 광 방출 효율을 증가시키는 역할을 수 있다. 상기 버퍼층에 포함되는 물질로는 정공 수송 영역에 포함될 수 있는 물질을 사용할 수 있다. 전자 저지층은 전자 수송 영역으로부터의 전자 주입을 방지하는 역할을 하는 층이다.
상기 제1 전극(13) 상부 또는 정공 수송 영역 상부에 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법, 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 발광층을 형성한다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 발광층을 형성할 경우, 발광층의 증착 조건 및 코팅 조건은 상기 정공 주입층의 증착 조건 및 코팅 조건을 참조한다.
상기 유기 발광 소자(10)가 풀 컬러 유기 발광 소자일 경우, 발광층이 개별 부화소별로 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층으로 패터닝될 수 있다. 또는 상기 발광층은, 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층이 적층된 구조를 갖거나, 적색광 발출 물질, 녹색광 발출 물질 및 청색광 방출 물질이 층구분없이 혼합된 구조를 가져, 백색광을 방출할 수 있다.
상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함할 수 있다.
상기 호스트는 하기 TPBi, TBADN, ADN, CBP, CDBP 및 TCP 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
또는 상기 호스트는 하기 화학식 301로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 301>
Ar301-[(L301)xb1-R301]xb2
상기 화학식 301 중,
Ar301은
나프탈렌(naphthalene), 헵탈렌(heptalene), 플루오렌(fluorenene), 스파이로-플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페날렌(phenalene), 페난트렌(phenanthrene), 안트라센(anthracene), 플루오란텐(fluoranthene), 트리페닐렌(triphenylene), 파이렌(pyrene), 크라이센(chrysene), 나프타센(naphthacene), 피센(picene), 페릴렌(perylene), 펜타펜(pentaphene) 및 인데노안트라센(indenoanthracene);
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산기나 이의 염, C1-C60 알킬기, C2-C60 알케닐기, C2-C60 알키닐기, C1-C60 알콕시기, C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C60 아릴기, C6-C60 아릴옥시기, C6-C60 아릴티오기, C2-C60 헤테로아릴기, 1가의 C2-C60 비방향족 축합다환기 및 -Si(Q301)(Q302)(Q303) (상기 Q301 내지 Q303은 서로 독립적으로 수소, C1-C60 알킬기, C2-C60 알케닐기, C6-C60 아릴기 및 C2-C60 헤테로아릴기 중에서 선택됨) 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, 나프탈렌, 헵탈렌, 플루오렌, 스파이로-플루오렌, 벤조플루오렌, 디벤조플루오렌, 페날렌, 페난트렌, 안트라센, 플루오란텐, 트리페닐렌, 파이렌, 크라이센, 나프타센, 피센, 페릴렌, 펜타펜 및 인데노안트라센; 중에서 선택되고;
L301에 대한 설명은 본 명세서 중 L201에 대한 설명을 참조하고;
R301은
C1-C20 알킬기 및 C1-C20알콕시기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산기나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 C1-C20 알킬기 및 C1-C20 알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸기 및 트리아지닐기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산기나 이의 염, C1-C20 알킬기, C1-C20 알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일 및 트리아지닐 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 중에서 선택되고;
xb1은 0, 1, 2 및 3 중에서 선택되고;
xb2는 1, 2, 3 및 4 중에서 선택된다.
예를 들어, 상기 화학식 301 중,
L301은,
페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 파이레닐렌기 및 크라이세닐렌기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산기나 이의 염, C1-C20 알킬기, C1-C20 알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오레닐렌기, 스파이로-플루오레닐렌기, 벤조플루오레닐렌기, 디벤조플루오레닐렌기, 페난트레닐렌기, 안트라세닐렌기, 파이레닐렌기 및 크라이세닐렌기; 중에서 선택되고;
R301은
C1-C20알킬 및 C1-C20알콕시;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산기나 이의 염, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된, C1-C20 알킬기 및 C1-C20 알콕시기;
페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산기나 이의 염, C1-C20 알킬기, C1-C20 알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기 중에서 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기 및 크라이세닐기; 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 호스트는 하기 화학식 301A로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:
<화학식 301A>
상기 화학식 301A 중 치환기에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
상기 화학식 301로 표시되는 화합물은 하기 화합물 H1 내지 H42 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
또는, 상기 호스트는 하기 화합물 H43 내지 H49 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
상기 도펀트로서 공지의 도펀트를 사용할 수 있다. 상기 공지의 도펀트는 형광 도펀트 및 인광 도펀트 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 인광 도펀트는, Ir, Pt, Os, Re, Ti, Zr, Hf 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함한 유기 금속 착체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 공지의 청색 도펀트로서 F2Irpic (Bis[3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl](picolinato)iridium(III), 비스[3,5-디플루오로-2-(2-피리딜)페닐(피콜리나토) 이리듐(III)), (F2ppy)2Ir(tmd), Ir(dfppz)3, DPVBi (4,4'-bis(2,2'-diphenylethen-1-yl)biphenyl, 4,4'-비스(2,2'-디페닐에텐-1-일)비페닐), DPAVBi (4,4'-Bis[4-(diphenylamino)styryl]biphenyl, 4,4'-비스(4-디페닐아미노스티릴)비페닐), TBPe (2,5,8,11-tetra-tert-butyl perylene, 2,5,8,11-테트라-터트-부틸 페릴렌)를 포함하는 하기의 화합물들을 이용할 수 있다.
또는 공지의 청색 도펀트로서 하기의 화합물들을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 공지의 적색 도펀트로서 PtOEP(Pt(II) octaethylporphine, Pt(II) 옥타에틸포르핀), Ir(piq)3 (tris(2-phenylisoquinoline)iridium, 트리스(2-페닐이소퀴놀린)이리듐) 또는 Btp2Ir(acac) (bis(2-(2'-benzothienyl)-pyridinato-N,C3')iridium(acetylacetonate), 비스(2-(2'-벤조티에닐)-피리디나토-N,C3')이리듐(아세틸아세토네이트)), DCM(4-(Dicyanomethylene)-2-methyl-6-[p-(dimethylamino)styryl]-4H-pyran, 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-[p-(디메틸아미노)스티릴]-4H-피란) 또는 DCJTB(4-(Dicyanomethylene)-2-tert-butyl-6-(1,1,7,7,-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran, 4-(디시아노메틸렌)-2-터트-부틸-6-(1,1,7,7,-테트라메틸주로리딜-9-에닐)-4H-피란)를 포함하는 하기의 화합물들을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 공지의 녹색 도펀트로서, Ir(ppy)3 (tris(2-phenylpyridine) iridium, 트리스(2-페닐피리딘) 이리듐), Ir(ppy)2(acac) (Bis(2-phenylpyridine)(Acetylacetonato)iridium(III), 비스(2-페닐피리딘)(아세틸아세토) 이리듐(III)), Ir(mppy)3 (tris(2-(4-tolyl)phenylpiridine)iridium, 트리스(2-(4-톨일)페닐피리딘) 이리듐), C545T (10-(2-benzothiazolyl)-1,1,7,7-
tetramethyl-2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H,11H-[1]benzopyrano [6,7,8-ij]-quinolizin-11-one, 10-(2-벤조티아졸일)-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7,-테트라하이드로-1H,5H,11H-[1]벤조피라노 [6,7,8-ij]-퀴놀리진-11-온) 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 발광층에 포함될 수 있는 도펀트는 후술하는 바와 같은 Pt-착체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
또한, 상기 발광층에 포함될 수 있는 도펀트는 후술하는 바와 같은 Os-착체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
상기 발광층 중 도펀트의 함량은 통상적으로 호스트 약 100 중량부에 대하여 약 0.01 내지 약 15 중량부의 범위에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층의 두께는 약 100Å 내지 약 1,000Å, 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 수송 영역이 배치될 수 있다.
상기 전자 수송 영역은 정공 저지층, 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 전자 수송 영역은 발광층으로부터 차례로 적층된 전자 수송층, 전자 수송층/전자 주입층 또는 정공 저지층/전자 수송층/전자 주입층의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 발광 소자의 유기층(15)은 발광층과 제2 전극(17) 사이에 개재된 전자 수송 영역을 포함할 수 있다.
상기 전자 수송 영역은 정공 저지층을 포함할 수 있다. 상기 정공 저지층은 발광층이 인광 도펀트를 사용할 경우, 삼중항 여기자 또는 정공이 전자 수송층으로 확산되는 현상을 방지하기 위하여 형성할 수 있다.
상기 전자 수송 영역이 정공 저지층을 포함할 경우, 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법, 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여, 상기 발광층 상부에 상기 정공 저지층을 형성할 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 정공 저지층을 형성할 경우, 정공 저지층의 증착 조건 및 코팅 조건은 상기 정공 주입층의 증착 조건 및 코팅 조건을 참조한다.
상기 정공 저지층은 예를 들면, 하기 BCP 및 Bphen 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 저지층의 두께는 약 20Å 내지 약 1,000Å, 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.
상기 전자 수송 영역은 전자 수송층을 포함할 수 있다. 상기 전자 수송층은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법, 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 상기 발광층 상부 또는 정공 저지층 상부에 형성될 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 전자 수송층을 형성할 경우, 전자 수송층의 증착 조건 및 코팅 조건은 상기 정공 주입층의 증착 조건 및 코팅 조건을 참조한다.
상기 전자 수송층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 상기 BCP, Bphen 및 하기 Alq3, Balq, TAZ 및 NTAZ 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
또는 상기 전자 수송층은 하기 화학식 601로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
<화학식 601>
Ar601-[(L601)xe1-E601]xe2
상기 화학식 601 중,
Ar601은 본 명세서 중 Ar301에 대한 설명을 참조하고;
L601에 대한 설명은 본 명세서 중 L201에 대한 설명을 참조하고;
E601은,
피롤일(pyrrolyl)기, 티오페닐(thiophenyl)기, 퓨라닐(furanyl)기, 이미다졸일(imidazolyl)기, 피라졸일(pyrazolyl)기, 티아졸일(thiazolyl)기, 이소티아졸일(isothiazolyl)기, 옥사졸일(oxazolyl)기, 이속사졸일(isooxazolyl)기, 피리디닐(pyridinyl)기, 피라지닐(pyrazinyl)기, 피리미디닐(pyrimidinyl)기, 피리다지닐(pyridazinyl)기, 이소인돌일(isoindolyl)기, 인돌일(indolyl)기, 인다졸일(indazolyl)기, 푸리닐(purinyl)기, 퀴놀리닐(quinolinyl)기, 이소퀴놀리닐(isoquinolinyl)기, 벤조퀴놀리닐(benzoquinolinyl)기, 프탈라지닐(phthalazinyl)기, 나프티리디닐(naphthyridinyl)기, 퀴녹살리닐(quinoxalinyl)기, 퀴나졸리닐(quinazolinyl)기, 시놀리닐(cinnolinyl)기, 카바졸일(carbazolyl)기, 페난트리디닐(phenanthridinyl)기, 아크리디닐(acridinyl)기, 페난트롤리닐(phenanthrolinyl)기, 페나지닐(phenazinyl)기, 벤조이미다졸일(benzoimidazolyl)기, 벤조퓨라닐(benzofuranyl)기, 벤조티오페닐(benzothiophenyl)기, 이소벤조티아졸일(isobenzothiazolyl)기, 벤조옥사졸일(benzooxazolyl)기, 이소벤조옥사졸일(isobenzooxazolyl)기, 트리아졸일(triazolyl)기, 테트라졸일(tetrazolyl)기, 옥사디아졸일(oxadiazolyl)기, 트리아지닐(triazinyl)기, 디벤조퓨라닐(dibenzofuranyl)기, 디벤조티오페닐(dibenzothiophenyl)기, 벤조카바졸일기 및 디벤조카바졸일기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산기나 이의 염, C1-C20 알킬기, C1-C20 알콕시기, 페닐기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 헵탈레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페날레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 나프타세닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 펜타페닐기, 헥사세닐기, 펜타세닐기, 루비세닐기, 코로네닐기, 오발레닐기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일 및 디벤조카바졸일 중 적어도 하나로 치환된기, 피롤일기, 티오페닐기, 퓨라닐기, 이미다졸일기, 피라졸일기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 옥사졸일기, 이속사졸일기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 이소인돌일기, 인돌일기, 인다졸일기, 푸리닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 카바졸일기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 벤조퓨라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 디벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 벤조카바졸일 및 디벤조카바졸일; 중에서 선택되고;
xe1은 0, 1, 2 및 3 중에서 선택되고;
xe2는 1, 2, 3 및 4 중에서 선택된다.
또는 상기 전자 수송층은 하기 화학식 602로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
<화학식 602>
상기 화학식 602 중,
X611은 N 또는 C-(L611)xe611-R611이고, X612는 N 또는 C-(L612)xe612-R612이고, X613은 N 또는 C-(L613)xe613-R613이고, X611 내지 X613 중 적어도 하나는 N이고;
L611 내지 L616 각각에 대한 설명은 본 명세서 중 L201에 대한 설명을 참조하고;
R611 내지 R616은 서로 독립적으로,
페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기 및 트리아지닐기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산기나 이의 염, C1-C20 알킬기, C1-C20 알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일 및 트리아지닐 중 적어도 하나로 치환된기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일 및 트리아지닐; 중에서 선택되고;
xe611 내지 xe616은 서로 독립적으로, 0, 1, 2 및 3 중에서 선택된다.
상기 화학식 601로 표시되는 화합물 및 602로 표시되는 화합물은 하기 화합물 ET1 내지 ET15 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 전자 수송층의 두께는 약 100Å 내지 약 1,000Å, 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 물질 외에, 금속 함유 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 금속 함유 물질은 Li 착체를 포함할 수 있다. 상기 Li 착체는 예를 들면, 하기 화합물 LiQ(lithium quinolate, 리튬 퀴놀레이트) 또는 LiBTz(lithium [2-(2-hydroxyphenyl)benzothiazole], 리튬 [2-(2-히드록시페닐)벤조티아졸])을 포함할 수 있다.
상기 전자 수송 영역은 제2 전극(17)으로부터의 전자 주입을 용이하게 하는 전자 주입층을 포함할 수 있다.
상기 전자 주입층은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스트법, LB법, 잉크젯 프린팅법, 레이저 프린팅법, 레이저 열전사법 등과 같은 다양한 방법을 이용하여 상기 전자 수송층 상부에 형성될 수 있다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법에 의해 전자 주입층을 형성할 경우, 전자 주입층의 증착 조건 및 코팅 조건은 상기 정공 주입층의 증착 조건 및 코팅 조건을 참조한다.
상기 전자 주입층은, 예를 들어, LiF, NaCl, CsF, Li2O, BaO 및 LiQ 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 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.
상술한 바와 같은 유기층(15) 상부에는 제2 전극(17)이 배치되어 있다. 상기 제2 전극(17)은 전자 주입 전극인 캐소드(Cathode)일 수 있는데, 이 때, 상기 제2 전극(17) 용 물질로는 낮은 일함수를 가지는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 제2 전극(17) 용 물질의 구체적인 예에는 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 알루미늄-리튬(Al-Li), 칼슘(Ca), 마그네슘-인듐(Mg-In), 마그네슘-은(Mg-Ag) 등이 포함될 수 있다. 또는, 상기 제2 전극(17) 용 물질로서 ITO 또는 IZO 등을 사용할 수 있다. 상기 제2 전극(17)은 반사형 전극, 반투과형 전극 또는 투과형 전극일 수 있다.
이상, 상기 유기 발광 소자를 도 1을 참조하여 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 1의 유기 발광 소자는 제1 전극(13)의 하부에 기판(11)이 위치하지만, 선택적으로 기판(11)이 제2 전극(17) 상부에 위치할 수도 있다.
본 명세서 중 알킬기는 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 구체적인 예에는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, ter-부틸기, 펜틸기, iso-아밀기, 헥실기 등이 포함된다. 본 명세서 중 알킬렌기는 상기 알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 알콕시기는 -OA101(여기서, A101은 상기 C1-C60 알킬기임)의 화학식을 갖는 1가 그룹을 의미하며, 이의 구체적인 예에는, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로필옥시기 등이 포함된다.
본 명세서 중 알케닐기는 상기 알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 이중 결합을 포함한 구조를 가지며, 이의 구체적인 예에는 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등이 포함된다. 본 명세서 중 알케닐렌기는 상기 알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 알키닐기는 상기 알킬기의 중간 또는 말단에 하나 이상의 탄소 삼중 결합을 포함한 구조를 가지며, 이의 구체적인 예에는 에티닐(ethynyl)기, 프로피닐(propynyl)기 등이 포함된다. 본 명세서 중 알키닐렌기는 상기 알키닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 시클로알킬기는 1가 포화 탄화수소 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기 등을 포함한다. 본 명세서 중 시클로알킬렌기는 상기 C3-C10 시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 헤테로시클로알킬기는 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리 형성 원자로서 포함한 1가 모노시클릭 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 테트라히드로퓨라닐(tetrahydrofuranyl)기, 테트라히드로티오페닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 헤테로시클로알킬렌기는 상기 헤테로시클로알킬기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 시클로알케닐기는 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 가지나, 방향족성(aromacity)을 갖지 않는 그룹을 의미하며, 이의 구체예는 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헵테닐기 등을 포함한다. 본 명세서 중 시클로알케닐렌기는 상기 시클로알케닐기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 헤테로시클로알케닐은 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함한 1가 모노시클릭 그룹으로서, 고리 내에 적어도 하나의 이중 결합을 갖는다. 상기 헤테로시클로알케닐의 구체예는 2,3-히드로퓨라닐, 2,3-히드로티오페닐 등을 포함한다. 본 명세서 중 헤테로시클로알케닐렌은 상기 헤테로시클로알케닐과 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 아릴기는 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가(monovalent) 그룹을 의미하며, 아릴렌기는 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가(divalent) 그룹을 의미한다. 상기 아릴기의 구체예는 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐 등을 포함한다. 상기 아릴기 및 아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수도 있다.
본 명세서 중 헤테로아릴기는 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리 형성 원자로서 포함하고 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 1가 그룹을 의미하고, 헤테로아릴렌기는 N, O, P 및 S 중에서 선택된 적어도 하나의 헤테로 원자를 고리-형성 원자로서 포함하고 카보사이클릭 방향족 시스템을 갖는 2가 그룹을 의미한다. 상기 헤테로아릴기의 구체예는 피리디닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기 등을 포함한다. 상기 헤테로아릴기 및 헤테로아릴렌기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수도 있다.
본 명세서 중 아릴옥시기는 -OA102(여기서, A102는 상기 아릴기임)를 가리키고, 상기 아릴티오(arylthio)기는 -SA103(여기서, A103은 상기 아릴기임)를 가리킨다.
본 명세서 중 1가 비방향족 축합다환 그룹(non-aromatic condensed polycyclic group)은 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 분자 전체가 비방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 그룹을 의미한다. 상기 1가 비방향족 축합다환 그룹은 고리 형성 원자로서, i) C(탄소)만을 포함하거나, ii) C 외에 N, O, P 및 S 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함할 수 있다. 상기 비방향족 축합다환기의 구체예는 헵타레닐기, 트리퀴나세닐(triquinacenyl)기 등을 포함한다. 본 명세서 중 2가 비방향족 축합다환기는 상기 1가 비방향족 축합다환기와 동일한 구조를 갖는 2가 그룹을 의미한다.
본 명세서 중 Cm-Cn (m<n)은 탄소수 m 내지 n을 나타낸다. 예를 들어, C1-C10 알킬기는 탄소수 1 내지 10 의 알킬기를 나타내고, C6-C30 아릴기는 탄소수 6 내지 30 의 아릴기를 나타낸다.
본 명세서 중 "Ph"은 페닐을 의미하고, "Me"은 메틸을 의미하고, "Et"은 에틸을 의미하고, "ter-Bu" 또는 "But"은 tert-부틸을 의미한다.
이하에서, 합성예 및 실시예를 들어, 본 발명의 일 구현예를 따르는 유기 발광 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 하기 합성예 중 "A 대신 B를 사용하였다"란 표현 중 A의 몰당량과 B의 몰당량은 서로 동일하다.
[합성예]
합성예
1: 화합물 101의 합성
Pd2(dba)3 357.3 mg (0.39 mmol)과 t-Bu3P 157.9 mg (0.78 mmol) 을 o-크실렌(o-xylene) 50 ml 에 녹인후 10 분간 상온에서 교반하였다. 여기에 4H-디티에노[3,2-b:2',3'-d]피롤(4H-dithieno[3,2-b:2',3'-d]pyrrole) 8.23 g (46 mmol), 2,7-디브로모-9-페닐-9H-카바졸(2,7-dibromo-9-phenyl-9H-carbazole) 7.98 g (20 mmol), 및 t-BuONa 2.25 g (23.41 mmol) 을 첨가하고 160℃에서 48시간 동안 환류시키며 교반하였다. 반응종료 후 찬 증류수 20 ml 를 첨가하고 에틸아세테이트로 유기물을 추출하였다. 마그네슘 설페이트(magnessium sulfate)로 건조시키고 필터링한 후 용매를 증발시켰다. 이후 컬럼 크로마토그래피를 통하여 화합물 101 4,4'-(9-페닐-9H-카바졸-2,7-디일)비스(4H-디티에노[3,2-b:2',3'-d]피롤)(4,4'-(9-phenyl-9H-carbazole-2,7-diyl)bis(4H-dithieno[3,2-b:2',3'-d]pyrrole)) 10.10 g (수율 85%)을 얻었다.
1H-NMR (300MHz, CDCl3): δ=8.45(1H), 8.10(1H), 7.88(2H), 7.88(d, 2H), 7.58(2H), 7.54(1H), 7.50(2H), 7.23(1H), 7.20(4H), 6.96(4H), APCI-MS (m/z): 597[M+]
합성예
2: 화합물 135의 합성
Pd2(dba)3 357.3 mg (0.39 mmol) 과 t-Bu3P 157.9 mg (0.78 mmol) 을 o-크실렌 50 ml 에 녹인후 10 분간 상온에서 교반하였다. 4H-디티에노[3,2-b:2',3'-d]피롤 8.23 g (46 mmol), 3,6-디브로모-9-페닐-9H-카바졸(3,6-dibromo-9-phenyl-9H-carbazole) 7.98 g (20 mmol), 및 t-BuONa 2.25 g (23.41 mmol) 을 첨가하고 160℃에서 48시간 동안 환류시키며 교반하였다. 반응종료 후 찬 증류수 20 ml 를 첨가하고 에틸아세테이트로 추출하였다. 마그네슘 설페이트로 건조시키고 필터링한 후 용매를 증발시켰다. 이후 컬럼 크로마토그래피를 통하여 화합물 135 4,4'-(9-페닐-9H-카바졸-3,6-디일)비스(4H-디티에노[3,2-b:2',3'-d]피롤)(4,4'-(9-phenyl-9H-carbazole-3,6-diyl)bis(4H-dithieno[3,2-b:2',3'-d]pyrrole)) 9.55 g (수율 80%)을 얻었다.
1H-NMR: 7.98(2H), 7.94(1H), 7.63(2H), 7.58(2H), 7.50(2H), 7.31(1H), 7.20(4H), 6.96(4H), APCI-MS (m/z): 597[M+]
합성예
3: 화합물 104의 합성
Pd2(dba)3 357.3 mg (0.39 mmol) 과 t-Bu3P 157.9 mg (0.78 mmol) 을 o-크실렌 50 ml 에 녹인후 10 분간 상온에서 교반하였다. 4H-디티에노[3,2-b:2',3'-d]피롤 8.23 g (46 mmol), 5,9-디브로모-7-페닐-7H-벤조[c]카바졸 8.97 g (20 mmol), 및 t-BuONa 2.25 g (23.41 mmol) 을 첨가하고 160℃에서 48시간 동안 환류시키며 교반하였다. 반응종료 후 찬 증류수 20 ml 를 첨가하고 에틸아세테이트로 추출하였다. 마그네슘 설페이트로 건조시키고 필터링한 후 용매를 증발시켰다. 이후 컬럼 크로마토그래피를 통하여 화합물 104 4,4'-(7-phenyl-7H-benzo[c]carbazole-5,9-diyl)bis(4H-dithieno[3,2-b:2',3'-d]pyrrole) 9.70 g (수율 75%)을 얻었다.
1H-NMR: 8.55(1H), 8.43(1H), 8.08(1H), 7.83(2H), 7.58(2H), 7.55(2H), 7.54(1H) 7.50(2H), 7.45(1H), 7.20(4H), 6.96(4H), APCI-MS (m/z): 647[M+]
합성예
4: 화합물 143의 합성
Pd2(dba)3 357.3 mg (0.39 mmol) 과 t-Bu3P 157.9 mg (0.78 mmol) 을 o-크실렌 50 ml 에 녹인후 10 분간 상온에서 교반하였다. 4H-디퓨로[3,2-b:2',3'-d]피롤(4H-difuro[3,2-b:2',3'-d]pyrrole) 6.76 g (46 mmol), 5,9-디브로모-7-페닐-7H-벤조[c]카바졸 10.6 g (20 mmol) 및 t-BuONa 2.25 g (23.41 mmol) 을 첨가하고 160℃에서 48시간 동안 환류시키며 교반하였다. 반응종료 후 찬 증류수 20 ml 를 첨가하고 에틸아세테이트로 추출하였다. 마그네슘 설페이트로 건조시키고 필터링한 후 용매를 증발시켰다. 이후 컬럼 크로마토그래피를 통하여 화합물 143 4,4'-(9-페닐-9H-카바졸-2,7-디일)비스(4H-디퓨로[3,2-b:2',3'-d]피롤)(4,4'-(9-phenyl-9H-carbazole-2,7-diyl)bis(4H-difuro[3,2-b:2',3'-d]pyrrole)) 8.53 g (수율 82%)을 얻었다.
1H-NMR: 8.43(1H), 8.13(4H), 8.08(1H), 7.83(2H), 7.58(2H), 7.55(1H), 7.50(2H), 7.23(1H), 6.30(4H), APCI-MS (m/z): 533[M+]
[실시예]
실시예
1
15Ω/cm2 (1200Å) ITO 층이 형성된 ITO 유리 기판(코닝(corning)사 제품)을 50mm×50mm×0.7mm 크기로 잘라서 이소프로필 알코올과 순수를 이용하여 각 5분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 자외선을 조사하고 오존에 노출시켜 세정하고 진공 증착 장치에 상기 ITO 유리 기판을 설치하였다.
상기 ITO 애노드 상부에 2-TNATA를 증착하여 600Å 두께의 정공 주입층을 형성한 후, 상기 정공 주입층 상부에 화합물 101을 증착하여 300Å 두께의 정공 수송층을 형성하였다. 상기 정공 수송층 상부에 ADN 95 중량%와 청색 도펀트로서 하기 화합물 <A-1>((E)-N,N'-(ethene-1,2-diylbis(4,1-phenylene))bis(N-(naphthalen-2-yl)naphthalen-2-amine) 5 중량%를 사용하여 200Å 두께의 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 상부에 화합물 <A-2>(2-(4-(9,10-di(naphthalen-2-yl)anthracen-2-yl)phenyl)-1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole)를 증착하여 300Å 두께의 전자 수송층을 형성하고, 상기 전자 수송층 상부에 LiF를 증착하여 10Å 두께의 전자 주입층을 형성한 다음, 상기 전자 주입층 상부에 Al을 증착하여, 3,000Å 두께의 캐소드를 형성함으로써, 유기 발광 소자를 제작하였다.
<A-1>
실시예
2
정공 수송층 형성시 화합물 101 대신 화합물 135를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예
3
정공 수송층 형성시 화합물 101 대신 화합물 104를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
실시예
4
전자 수송층 형성시 화합물 <A-2> 대신 화합물 143을 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예
1
정공 수송층 형성시 화합물 101 대신 화합물 NPB를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예
2
정공 수송층 형성시 화합물 101 대신 화합물 NPB를 이용하고, 전자 수송층 형성시 화합물 <A-2> 대신 화합물 143을 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 유기 발광 소자를 제작하였다.
[평가예]
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 유기 발광 소자의 구동 전압 및 발광 효율을 10mA/cm2 조건에서 측정하였고, 이를 표 1에 나타내었다.
| 정공 수송층 |
전자 수송층 |
구동 전압 (V) |
휘도 (cd/m2) |
발광 효율 (cd/A) |
발광색 | |
| 실시예 1 | 화합물 101 | <A-2> | 3.9 | 485 | 4.85 | 청색 |
| 실시예 2 | 화합물 135 |
<A-2> | 4.0 | 467 | 4.67 | 청색 |
| 실시예 3 | 화합물 104 |
<A-2> | 3.9 | 477 | 4.77 | 청색 |
| 실시예 4 | 화합물 101 |
화합물 143 |
3.8 | 437 | 4.37 | 청색 |
| 비교예 1 | NPB | <A-2> | 4.4 | 285 | 2.85 | 청색 |
| 비교예 2 | NPB | 화합물 143 |
4.2 | 321 | 3.21 | 청색 |
상기 표 1로부터 실시예 1 내지 4의 유기 발광 소자의 구동 전압, 휘도, 전류 효율 및 반감 수명은 비교예 1 및 2의 유기 발광 소자의 구동 전압, 휘도, 전류 효율 및 반감 수명에 비하여 우수함을 확인할 수 있다.
10: 유기 발광 소자
11: 기판
13: 제1 전극 15: 유기층
17: 제2 전극
13: 제1 전극 15: 유기층
17: 제2 전극
Claims (20)
- 하기 화학식 1로 표시되는 축합환 화합물:
<화학식 1>
상기 화학식 1 중,
X1 및 X2 는 서로 독립적으로 산소(O) 원자 또는 황(S) 원자이고,
R1 은 C6-C10 아릴기 또는 C3-C10 헤테로아릴기이고,
R2 내지 R11 은 서로 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐 원자, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실이나 이의 염, 술폰산이나 이의 염, 인산이나 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2-C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C10 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10 헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 아릴티오기 및 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기 중에서 선택되되,
상기 복수의 R10 및 상기 복수의 R11 은 각각 독립적이고,
각각 독립적으로 R2 및 R3, R4 및 R5, R6 및 R7, R8 및 R9 또는 2개의 R10 이 연결되고 치환되는 몸체에 축합되어 C4-C10 고리를 형성할 수 있고;
치환된 C1-C10 알킬기, 치환된 C2-C10 알케닐기, 치환된 C2-C10 알키닐기, 치환된 C1-C10 알콕시기, 치환된 C3-C10 시클로알킬기, 치환된 C3-C10 시클로알케닐기, 치환된 C3-C10 헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10 헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C30 아릴기, 치환된 C2-C30 헤테로아릴기, 치환된 C6-C30 아릴옥시기, 및 치환된 C6-C30 아릴티오기의 치환기 중 적어도 하나는
중수소, 할로겐 원자, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실이나 이의 염, 술폰산이나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C10 알킬기, C2-C10 알케닐기, C2-C10 알키닐 및 C1-C10 알콕시기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실이나 이의 염, 술폰산이나 이의 염, 인산이나 이의 염, C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C2-C30 헤테로아릴기, C6-C30 아릴옥시기, C6-C30 아릴티오기, 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기, -N(Q11)(Q12), -Si(Q13)(Q14)(Q15) 및 -B(Q16)(Q17) 중 적어도 하나로 치환된 C1-C10 알킬기, C2-C10 알케닐기, C2-C10 알키닐기 및 C1-C10 알콕시기;
C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C2-C30 헤테로아릴기, C6-C30 아릴옥시기, C6-C30 아릴티오기 및 1가의 C2-C30 비방향족 축합다환기;
중수소, 할로겐 원자, 히드록실, 시아노, 니트로, 아미노, 아미디노, 히드라진, 히드라존, 카르복실이나 이의 염, 술폰산이나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C10 알킬기, C2-C10 알케닐기, C2-C10 알키닐기, C1-C10 알콕시기, C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C2-C30 헤테로아릴기, C6-C30 아릴옥시기, C6-C30 아릴티오기, 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기, -N(Q21)(Q22), -Si(Q23)(Q24)(Q25) 및 -B(Q26)(Q27) 중 적어도 하나로 치환된 C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C2-C30 헤테로아릴기, C6-C30 아릴옥시기, 및 C6-C30 아릴티오기 및 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기; 및
-Si(Q31)(Q32)(Q33) 및 -B(Q34)(Q35) 중에서 선택되고,
상기 Q1 및 Q2, Q11 내지 Q17, Q21 내지 Q27, 및 Q31 내지 Q35 는 서로 독립적으로, 수소, C1-C10 알킬기, C2-C10 알케닐기, C2-C10 알키닐기, C1-C10 알콕시기, C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C2-C30 헤테로아릴기 및 1가의 C6-C30 비방향족 축합다환기 중에서 선택된다. - 제1 항에 있어서,
상기 X1 과 X2 는 서로 동일한 축합환 화합물. - 제1 항에 있어서,
상기 R1 은 페닐기, 나프틸기, 피리딜기 또는 트리아지닐기 중에서 선택되는 축합환 화합물. - 제1 항에 있어서,
상기 R1 은 하기 화학식 2A 내지 2E 중에서 선택되는 축합환 화합물:
- 제1 항에 있어서,
상기 R2 내지 R11 은 서로 독립적으로 수소, 메틸기(methyl), 에틸기(ethyl), 프로필기(propyl), 부틸기(butyl), 펜틸기(pentyl), 헥실기(hexyl), 헵틸기(heptyl), 옥틸기(octyl), 노닐기(nonyl), 데실기(decyl), 페닐기(phenyl), 펜타레닐기(pentalenyl), 인데닐기(indenyl), 나프틸기(naphthyl), 아줄레닐기(azulenyl), 인다세닐기(indacenyl), 아세나프틸기(acenaphthyl), 비페닐기(biphenyl), 헵타레닐기(heptalenyl), 페나레닐기(phenalenyl), 플루오레닐기(fluorenyl), 페난트레닐기(phenanthrenyl), 안트릴기(anthryl), 플루오란테닐기(fluoranthenyl), 피레닐기(pyrenyl), 벤조플루오레닐기(benzofluorenyl), 나프타세닐기(naphthacenyl), 크리세닐기(chrysenyl), 트리페닐레닐기(triphenylenyl), 터페닐기(terphenyl), 페릴레닐기(perylenyl), 피세닐기(picenyl), 헥사세닐기(hexacenyl), 스피로-플루오레닐기(spiro-fluorenyl), 피롤일기(pyrrolyl), 퓨릴기(furyl), 피라졸일기(pyrazolyl), 이미다졸일기(imidazolyl), 옥사졸일기(oxazolyl), 이소옥사졸일기(isoxazolyl), 트리아졸일기(triazolyl), 테트라졸일기(tetrazolyl), 옥사디아졸일기(oxadiazolyl), 피리딜기(pyridyl), 피리미디닐기(pyrimidinyl), 피라지닐기(pyrazinyl), 피리다지닐기(pyridazinyl), 트리아지닐기(triazinyl), 피라닐기(pyranyl), 티오페닐기(thiophenyl), 티아졸일기(thiazolyl), 이소티아졸일기(isothiazolyl), 티오피란(thiopyran), 인돌일기(indolyl), 이소인돌일기(isoindolyl), 인돌리지닐기(indolizinyl), 벤조퓨릴기(benzofuryl), 이소벤조퓨릴기(isobenzofuryl), 인다졸일기(indazolyl), 벤즈이미다졸일기(benzimidazolyl), 벤즈옥사졸일기(benzoxazolyl), 벤즈이속사졸일기(benzisoxazolyl), 이미다조피리딜기(imidazopyridyl), 퓨리닐기(purinyl), 퀴놀일기(quinolyl), 이소퀴놀일기(isoquinolyl), 프탈라지닐기(phthalazinyl), 퀴나졸리닐기(quinazolinyl), 퀴녹살리닐기(quinoxalinyl), 나프티리디닐기(naphthyridinyl), 시놀리닐기(cinnolinyl), 벤조티오페닐기(benzothiophenyl), 벤조티아졸일기(benzothiazolyl), 카바졸일기(carbazolyl), 벤조카바졸일기(benzocarbazolyl), 피리도인돌일기(pyridoindolyl), 디벤조퓨릴기(dibenzofuryl), 페난트리디닐기(phenanthridinyl), 벤조퀴놀일기(benzoquinolyl), 페나지닐기(phenazinyl), 디벤조실롤일기(dibenzosilolyl), 디벤조티오페닐기(dibenzothiophenyl), 벤조카바졸기(benzocarbazolyl) 및 디벤즈아크리디닐기(dibenzacridinyl); 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기 및 아미노기 중 적어도 하나로 치환된 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기 및 데실기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 카르복실기나 이의 염, 술폰산기나 이의 염, 인산이나 이의 염, C1-C10 알킬기, C2-C!0 알케닐기, C2-C10 알키닐기, C1-C10 알콕시기, C3-C10 시클로알킬기, C3-C10 헤테로시클로알킬기, C3-C10 시클로알케닐기, C3-C10 헤테로시클로알케닐기, C6-C30 아릴기, C4-C30 헤테로아릴기, C5-C30 아릴옥시기, C5-C30 아릴티오기 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33) (여기서, Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, 수소, C1-C10 알킬기, C1-C10 알콕시기, C6-C20 아릴기 중에서 선택됨) 중 적어도 하나로 치환된 페닐기, 펜타레닐기, 인데닐기, 나프틸기, 아줄레닐기, 인다세닐기, 아세나프틸기, 비페닐기, 헵타레닐기, 페나레닐기, 플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트릴기, 플루오란테닐기, 피레닐기, 벤조플루오레닐기, 나프타세닐기, 크리세닐기, 트리페닐레닐기, 터페닐기, 페릴레닐기, 피세닐기, 헥사세닐기, 스피로-플루오레닐기, 피롤일기, 퓨릴기, 피라졸일기, 이미다졸일기, 옥사졸일기, 이소옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 피리딜기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 피라닐기, 티오페닐기, 티아졸일기, 이소티아졸일기, 티오피란, 인돌일기, 이소인돌일기, 인돌리지닐기, 벤조퓨릴기, 이소벤조퓨릴기, 인다졸일기, 벤즈이미다졸일기, 벤즈옥사졸일기, 벤즈이속사졸일기, 이미다조피리딜기, 퓨리닐기, 퀴놀일기, 이소퀴놀일기, 프탈라지닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 나프티리디닐기, 시놀리닐기, 벤조티오페닐기, 벤조티아졸일기, 카바졸일기, 벤조카바졸일기, 피리도인돌일기, 디벤조퓨릴기, 페난트리디닐기, 벤조퀴놀일기, 페나지닐기, 디벤조실롤일기, 디벤조티오페닐기 및 벤조카바졸기 중에서 선택되는 축합환 화합물. - 제1 항에 있어서,
상기 R2 내지 R11 은 서로 독립적으로 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 안트릴기, 피레닐기, 크리세닐기 및 트리페닐레닐기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기 및 아미노기 중 적어도 하나로 치환된 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 안트릴기, 피레닐기, 크리세닐기 및 트리페닐레닐기 중에서 선택되되,
각각 독립적으로 R2 및 R3, R4 및 R5, R6 및 R7, R8 및 R9, 또는 2개의 R10 이 연결되고 치환되는 몸체에 축합되어 벤젠 고리를 형성할 수 있는 축합환 화합물. - 제1 항에 있어서,
상기 화학식 1 중, 점선으로 표시한 치환기 A 및 치환기 B가 서로 독립적으로 하기 화학식 3A 내지 3E 중에서 선택되는 축합환 화합물:
- 제1 항에 있어서,
하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3 중의 하나로 표시되는 축합환 화합물:
<화학식 1-1>
<화학식 1-2>
<화학식 1-3>
상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-3 중,
X 는 산소(O) 원자 또는 황(S) 원자이고,
R1 내지 R9 에 대한 설명은 제1 항에 기재된 바와 동일하다. - 제8 항에 있어서,
상기 R1 은 페닐기, 나프틸기, 피리딜기 또는 트리아지닐기 중에서 선택되는 축합환 화합물. - 제8 항에 있어서,
상기 R1 은 하기 화학식 2A 내지 2E 중에서 선택되는 축합환 화합물:
- 제8 항에 있어서,
상기 R2 내지 R9 는 서로 독립적이으로 수소, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 안트릴기, 피레닐기, 크리세닐기 및 트리페닐레닐기; 및
중수소, 할로겐 원자, 히드록실기, 시아노기, 니트로기 및 아미노기 중 적어도 하나로 치환된 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 안트릴기, 피레닐기, 크리세닐기 및 트리페닐레닐기 중에서 선택되되,
각각 독립적으로 R2 및 R3, R4 및 R5, R6 및 R7, 또는 R8 및 R9 이 연결되고 치환되는 몸체에 축합되어 벤젠 고리를 형성할 수 있는 축합환 화합물. - 제8 항에 있어서,
점선으로 표시한 치환기 A1 및 치환기 B1이 서로 독립적으로 하기 화학식 3A 내지 3E 중에서 선택되는 축합환 화합물:
- 제1 항에 있어서,
하기 화합물 101 내지 148 중 하나로 표시되는 축합환 화합물:
- 제1 항에 있어서,
하기 화합물 101, 104, 135 및 143 중 하나로 표시되는 축합환 화합물:
- 제1 전극;
상기 제1 전극에 대향된 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재되고 발광층을 포함하는 유기층; 을 포함하되,
상기 유기층이 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항의 축합환 화합물을 1종 이상 포함하는 유기 발광 소자. - 제15 항에 있어서,
상기 유기층이 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이의 정공 수송 영역; 및
상기 발광층과 상기 제2 전극 사이의 전자 수송 영역을 더 포함하는 유기 발광 소자. - 제16 항에 있어서,
상기 정공 수송 영역이 전자 저지층, 정공 수송층 및 정공 주입층 중 적어도 하나를 포함하는 유기 발광 소자. - 제16항에 있어서,
상기 전자 수송 영역이 정공 저지층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함하는 유기 발광 소자. - 제16 항에 있어서,
상기 정공 수송 대역이 상기 축합환 화합물을 포함하는 유기 발광 소자. - 제16 항에 있어서,
상기 전자 수송 대역이 상기 축합환 화합물을 포함하는 유기 발광 소자.
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