KR20150135091A - 카바졸 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

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KR20150135091A
KR20150135091A KR1020150067654A KR20150067654A KR20150135091A KR 20150135091 A KR20150135091 A KR 20150135091A KR 1020150067654 A KR1020150067654 A KR 1020150067654A KR 20150067654 A KR20150067654 A KR 20150067654A KR 20150135091 A KR20150135091 A KR 20150135091A
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Abstract

본 명세서는 카바졸 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

카바졸 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 {CARBAZOLE DERIVATIVES AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 명세서는 2014년 5월 22일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2014-0061850 호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 카바졸 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 발광 현상이란 유기 물질을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환시켜주는 현상을 말한다. 유기 발광 현상을 이용하는 유기 발광 소자는 통상 양극과 음극 및 이 사이에 유기물층을 포함하는 구조를 가진다. 여기서 유기물층은 유기 발광 소자의 효율과 안정성을 높이기 위하여 각기 다른 물질로 구성된 다층의 구조로 이루어진 경우가 많으며, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등으로 이루어 질 수 있다. 이러한 유기 발광 소자의 구조에서 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 양극에서는 정공이, 음극에서는 전자가 유기물층에 주입되게 되고, 주입된 정공과 전자가 만났을 때 엑시톤(exciton)이 형성되며, 이 엑시톤이 다시 바닥상태로 떨어질 때 빛이 나게 된다.
상기와 같은 유기 발광 소자를 위한 새로운 재료의 개발이 계속 요구되고 있다.
국제 특허 출원 공개 제 2003-012890호
본 명세서는 카바졸 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서는 하기 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
화학식 1에 있어서,
a는 1 내지 7의 정수이고,
c는 1 내지 8의 정수이며,
b는 1 내지 3의 정수이고,
a가 2 이상인 경우, R3는 서로 동일하거나 상이하며,
b가 2 이상인 경우, R4는 서로 동일하거나 상이하고,
c가 2 이상인 경우, R5는 서로 동일하거나 상이하며,
L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 헤테로고리기이고,
R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이며,
R3 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
또한, 본 명세서는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비되는 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서,
상기 유기물층 중 1층 이상이 상기 카바졸 유도체를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에 따른 카바졸 유도체는 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있고, 이를 사용함으로써 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성의 향상이 가능하다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(3), 전자수송층(7) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 예를 도시한 것이다.
이하 본 명세서를 상세히 설명한다.
본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.
본 명세서에 있어서,
Figure pat00002
는 다른 치환기에 연결되는 부위를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 카바졸기의 2번 위치에 L2가 연결된다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 카바졸기의 3번 위치에 L2가 연결된다.
하나의 실시상태에 있어서, 카바졸기의 4번 위치에 L2가 연결된다.
본 명세어의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체는 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 2]
Figure pat00003
[화학식 3]
Figure pat00004
[화학식 4]
Figure pat00005
화학식 2 내지 4에 있어서,
a, b, c, L1, L2 및 R1 내지 R5는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 상기 "치환"이라는 용어는 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자가 다른 치환기로 바뀌는 것을 의미하며, 치환되는 위치는 수소 원자가 치환되는 위치 즉, 치환기가 치환 가능한 위치라면 한정하지 않으며, 2 이상 치환되는 경우, 2 이상의 치환기는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 히드록시기; 티올기; 알킬기; 알케닐기; 알콕시기; 시클로알킬기; 실릴기; 아릴알케닐기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 이민기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 아릴아민기; 헤테로아릴기; 카바졸기; 아릴기; 플루오레닐기; 아릴알킬기; 아릴알케닐기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되었거나 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환기로 치환되거나, 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 할로겐기의 예로는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 있다.
본 명세서에 있어서, 아미드기는 아미드기의 질소가 수소, 탄소수 1 내지 25의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기로 1 또는 2 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 50인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00007
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 50인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 구체적으로 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 3-메틸시클로펜틸, 2,3-디메틸시클로펜틸, 시클로헥실, 3-메틸시클로헥실, 4-메틸시클로헥실, 2,3-디메틸시클로헥실, 3,4,5-트리메틸시클로헥실, 4-tert-부틸시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 20인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있으며, 탄소수 1 내지 25의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 25의 알콕시기가 치환되는 경우를 포함한다. 또한, 본 명세서 내에서의 아릴기는 방향족고리를 의미할 수 있다.
상기 아릴기가 단환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 6 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기가 다환식 아릴기인 경우 탄소수는 특별히 한정되지 않으나. 탄소수 10 내지 24인 것이 바람직하다. 구체적으로 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 상기 플루오레닐기는 치환될 수 있으며, 인접한 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
및
Figure pat00011
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로 고리기는 탄소가 아닌 원자, 이종원자를 1 이상 포함하는 것으로서, 구체적으로 상기 이종 원자는 O, N, Se 및 S 등으로 이루어진 군에서 선택되는 원자를 1 이상 포함할 수 있다. 헤테로 고리기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로 고리기의 예로는 티오펜기, 퓨란기, 피롤기, 이미다졸기, 티아졸기, 옥사졸기, 옥사디아졸기, 트리아졸기, 피리딜기, 비피리딜기, 피리미딜기, 트리아진기, 트리아졸기, 아크리딜기, 피리다진기, 피라지닐기, 퀴놀리닐기, 퀴나졸린기, 퀴녹살리닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 이소퀴놀린기, 인돌기, 카바졸기, 벤조옥사졸기, 벤조이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴아민기가 있다. 상기 아릴아민기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 아릴기가 2 이상을 포함하는 아릴아민기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다.
아릴 아민기의 구체적인 예로는 페닐아민, 나프틸아민, 비페닐아민, 안트라세닐아민, 3-메틸-페닐아민, 4-메틸-나프틸아민, 2-메틸-비페닐아민, 9-메틸-안트라세닐아민, 디페닐 아민기, 페닐 나프틸 아민기, 디톨릴 아민기, 페닐 톨릴 아민기, 카바졸 및 트리페닐 아민기 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴포스핀기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노아릴포스핀기, 치환 또는 비치환된 디아릴포스핀기, 또는 치환 또는 비치환된 트리아릴포스핀기가 있다. 상기 아릴포스핀기 중의 아릴기는 단환식 아릴기일 수 있고, 다환식 아릴기일 수 있다. 상기 아릴기가 2 이상을 포함하는 아릴포스핀기는 단환식 아릴기, 다환식 아릴기, 또는 단환식 아릴기와 다환식 아릴기를 동시에 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기, 아릴티옥시기, 아릴술폭시기 및 아랄킬아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기의 예시와 같다. 구체적으로 아릴옥시기로는 페녹시, p-토릴옥시, m-토릴옥시, 3,5-디메틸-페녹시, 2,4,6-트리메틸페녹시, p-tert-부틸페녹시, 3-비페닐옥시, 4-비페닐옥시, 1-나프틸옥시, 2-나프틸옥시, 4-메틸-1-나프틸옥시, 5-메틸-2-나프틸옥시, 1-안트릴옥시, 2-안트릴옥시, 9-안트릴옥시, 1-페난트릴옥시, 3-페난트릴옥시, 9-페난트릴옥시 등이 있고, 아릴티옥시기로는 페닐티옥시기, 2－메틸페닐티옥시기, 4－tert－부틸페닐티옥시기 등이 있으며, 아릴술폭시기로는 벤젠술폭시기, p－톨루엔술폭시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 알킬티옥시기, 알킬술폭시기 중의 알킬기는 전술한 알킬기의 예시와 같다. 구체적으로 알킬티옥시기로는 메틸티옥시기, 에틸티옥시기, tert－부틸티옥시기, 헥실티옥시기, 옥틸티옥시기 등이 있고, 알킬술폭시기로는 메실, 에틸술폭시기, 프로필술폭시기, 부틸술폭시기 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L1은 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 L1은 페닐렌기이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 L1은 페닐렌기이고,
Figure pat00012
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 L1은 페닐렌기이고,
Figure pat00013
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 L2는 직접결합이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 L2는 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 L2는 페닐렌기이고,
Figure pat00014
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 L2는 페닐렌기이고,
Figure pat00015
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기; S 원자를 1 이상 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기; 또는 O 원자를 1 이상 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기; S 원자를 1 이상 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기; 또는 O 원자를 1 이상 포함하는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 헤테로고리기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1은 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 R1은 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 바이페닐기다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 R1은 바이페닐기다.
하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 바이페닐기고,
Figure pat00016
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R1은 바이페닐기고,
Figure pat00017
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R1은 바이페닐기고,
Figure pat00018
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 R1은 알킬기로 치환된 플루오레닐기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이고,
Figure pat00019
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이고,
Figure pat00020
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이고,
Figure pat00021
이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 R 및 R'는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R 및 R'는 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 R1은 디벤조퓨란기이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 R1은 디벤조퓨란기이고,
Figure pat00022
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R1은 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R1은 디벤조티오펜기이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 R1은 디벤조티오펜기이고,
Figure pat00023
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R2는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 R2는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 치환 또는 비치환된 바이페닐기다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 R2는 바이페닐기다.
하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 바이페닐기고,
Figure pat00024
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R2는 바이페닐기고,
Figure pat00025
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R2는 바이페닐기고,
Figure pat00026
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 R2는 알킬기로 치환된 플루오레닐기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R2는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이고,
Figure pat00027
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R2는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이고,
Figure pat00028
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R2는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이고,
Figure pat00029
이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 R" 및 R'"는 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R" 및 R'"는 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 R2는 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 R2는 디벤조퓨란기이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 R2는 디벤조퓨란기이고,
Figure pat00030
이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R2는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 R2는 디벤조티오펜기이다.
하나의 실시상태에 있어서, 상기 R2는 디벤조티오펜기이고,
Figure pat00031
이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R3는 수소이다.
하나의 실시상태에 있어서, R4는 수소이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, R5는 수소이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 카바졸 유도체는 하기 구조 중 어느 하나이다.
Figure pat00032
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Figure pat00047
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 3으로 표시되는 카바졸 유도체는 하기 구조 중 어느 하나이다.
Figure pat00048
Figure pat00049
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Figure pat00060
Figure pat00061
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 4로 표시되는 카바졸 유도체는 하기 구조 중 어느 하나이다.
Figure pat00062
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Figure pat00065
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Figure pat00068
Figure pat00069
Figure pat00070
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체는 후술하는 제조예로 제조될 수 있다.
할로겐기로 치환된 카바졸과 보론산으로 치환된 트리페닐렌기를 반응시킨 후, 할로겐기로 치환된 L1-NR1R2를 반응시켜 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체를 제조할 수 있다.
또한, 본 명세서는 상기 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1 층 이상은 상기 카바졸 유도체를 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 단층 구조로 이루어질 수도 있으나, 2층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자는 유기물층으로서 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기층을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 상기 유기물층은 정공수송층, 정공주입층 또는 정공주입과 정공수송을 동시에 하는 층을 포함하고,
상기 정공수송층, 정공주입층 또는 정공주입과 정공수송을 동시에 하는 층은 상기 카바졸 유도체를 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 발광층은 상기 카바졸 유도체를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자수송층, 전자주입층 또는 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층을 포함하고,
상기 전자수송층, 전자주입층 또는 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층은 상기 카바졸 유도체를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전자수송층, 전자주입층 또는 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층은 상기 카바졸 유도체만 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 상기 카바졸 유도체를 포함하는 유기물층 이외에 아릴아미노기, 카바졸기 또는 벤조카바졸기를 포함하는 화합물을 포함하는 정공주입층 또는 정공수송층을 더 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 카바졸 유도체를 포함하는 유기물층은 상기 카바졸 유도체를 호스트로서 포함하고, 다른 유기화합물, 금속 또는 금속화합물을 도펀트로 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층. 전자수송층, 전자주입층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함한다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 양극, 1층 이상의 유기물층 및 음극이 순차적으로 적층된 구조(normal type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 유기 발광 소자는 기판 상에 음극, 1층 이상의 유기물층 및 양극이 순차적으로 적층된 역방향 구조(inverted type)의 유기 발광 소자일 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 2에 예시되어 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3), 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 발광층에 포함될 수 있다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(3), 전자수송층(7) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 전자 소자의 예를 도시한 것이다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 정공주입층, 정공수송층, 발광층 및 전자수송층 중 1층 이상에 포함될 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자는 유기물층 중 1층 이상이 상기 카바졸 유도체, 즉 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 제1 전극, 유기물층 및 제2 전극을 순차적으로 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 이 때 스퍼터링법(sputtering)이나 전자빔 증발법(e-beam evaporation)과 같은 PVD(physical Vapor Deposition)방법을 이용하여, 기판 상에 금속 또는 전도성을 가지는 금속 산화물 또는 이들의 합금을 증착시켜 양극을 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 음극으로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1의 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 음극 물질로부터 유기물층, 양극 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수도 있다 (국제 특허 출원 공개 제 2003/012890호). 다만, 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극이다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이다.
상기 양극 물질로는 통상 유기물층으로 정공 주입이 원활할 수 있도록 일함수가 큰 물질이 바람직하다. 본 발명에서 사용될 수 있는 양극 물질의 구체적인 예로는 바나듐, 크롬, 구리, 아연, 금과 같은 금속 또는 이들의 합금; 아연 산화물, 인듐 산화물, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO)과 같은 금속 산화물; ZnO:Al 또는 SNO2 : Sb와 같은 금속과 산화물의 조합; 폴리(3-메틸티오펜), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)티오펜](PEDOT), 폴리피롤 및 폴리아닐린과 같은 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 음극 물질로는 통상 유기물층으로 전자 주입이 용이하도록 일함수가 작은 물질인 것이 바람직하다. 음극 물질의 구체적인 예로는 마그네슘, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 티타늄, 인듐, 이트륨, 리튬, 가돌리늄, 알루미늄, 은, 주석 및 납과 같은 금속 또는 이들의 합금; LiF/Al 또는 LiO2/Al과 같은 다층 구조 물질 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 정공 주입 물질로는 전극으로부터 정공을 주입하는 층으로, 정공 주입 물질로는 정공을 수송하는 능력을 가져 양극에서의 정공 주입효과, 발광층 또는 발광재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 갖고, 발광층에서 생성된 여기자의 전자주입층 또는 전자주입재료에의 이동을 방지하며, 또한, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 정공 주입 물질의 HOMO(highest occupied molecular orbital)가 양극 물질의 일함수와 주변 유기물층의 HOMO 사이인 것이 바람직하다. 정공 주입 물질의 구체적인 예로는 금속 포피린(porphyrin), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone)계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리티오펜 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정 되는 것은 아니다.
상기 정공수송층은 정공주입층으로부터 정공을 수취하여 발광층까지 정공을 수송하는 층으로, 정공 수송 물질로는 양극이나 정공 주입층으로부터 정공을 수송받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로 정공에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 아릴아민 계열의 유기물, 전도성 고분자, 및 공액 부분과 비공액 부분이 함께 있는 블록 공중합체 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광 물질로는 정공 수송층과 전자 수송층으로부터 정공과 전자를 각각 수송받아 결합시킴으로써 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있는 물질로서, 형광이나 인광에 대한 양자 효율이 좋은 물질이 바람직하다. 구체적인 예로는 8-히드록시-퀴놀린 알루미늄 착물(Alq3); 카르바졸 계열 화합물; 이량체화 스티릴(dimerized styryl) 화합물; BAlq; 10-히드록시벤조 퀴놀린-금속 화합물; 벤족사졸, 벤즈티아졸 및 벤즈이미다졸 계열의 화합물; 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV) 계열의 고분자; 스피로(spiro) 화합물; 폴리플루오렌, 루브렌 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 발광층은 호스트 재료 및 도펀트 재료를 포함할 수 있다. 호스트 재료는 축합 방향족환 유도체 또는 헤테로환 함유 화합물 등이 있다. 구체적으로 축합 방향족환 유도체로는 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 펜타센 유도체, 페난트렌 화합물, 플루오란텐 화합물 등이 있고, 헤테로환 함유 화합물로는 카바졸 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 래더형 퓨란 화합물, 피리미딘 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도펀트 재료로는 유기 화합물, 금속 또는 금속 화합물이 있다.
도펀트 재료로서의 유기 화합물로는 방향족 아민 유도체, 스트릴아민 화합물, 붕소 착체, 플루오란텐 화합물 등이 있다. 구체적으로 방향족 아민 유도체로는 치환 또는 비치환된 아릴아미노기를 갖는 축합 방향족환 유도체로서, 아릴아미노기를 갖는 피렌, 안트라센, 크리센, 페리플란텐 등이 있으며, 스티릴아민 화합물로는 치환 또는 비치환된 아릴아민에 적어도 1개의 아릴비닐기가 치환되어 있는 화합물로, 아릴기, 실릴기, 알킬기, 시클로알킬기 및 아릴아미노기로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상 선택되는 치환기가 치환 또는 비치환된다. 구체적으로 스티릴아민, 스티릴디아민, 스티릴트리아민, 스티릴테트라아민 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속 또는 금속 화합물로는 일반적인 금속 또는 금속 화합물을 사용할 수 있으며, 구체적으로 금속 착체를 사용할 수 있다. 상기 금속 착체로는 이리듐 착체, 백금 착체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 전자 수송 물질로는 전자주입층으로부터 전자를 수취하여 발광층까지 전자를 수송하는 층으로 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다. 전자 수송층은 종래기술에 따라 사용된 바와 같이 임의의 원하는 캐소드 물질과 함께 사용할 수 있다. 특히, 적절한 캐소드 물질의 예는 낮은 일함수를 가지고 알루미늄층 또는 실버층이 뒤따르는 통상적인 물질이다. 구체적으로 세슘, 바륨, 칼슘, 이테르븀 및 사마륨이고, 각 경우 알루미늄 층 또는 실버층이 뒤따른다.
상기 전자주입층은 전극으로부터 전자를 주입하는 층으로, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 정공 주입층에의 이동을 방지하고, 또한, 박막형성능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는 플루오레논, 안트라퀴노다이메탄, 다이페노퀴논, 티오피란 다이옥사이드, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트리아졸, 이미다졸, 페릴렌테트라카복실산, 프레오레닐리덴 메탄, 안트론 등과 그들의 유도체, 금속 착체 화합물 및 함질소 5원환 유도체 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 착체 화합물로서는 8-하이드록시퀴놀리나토 리튬, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)아연, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)구리, 비스(8-하이드록시퀴놀리나토)망간, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-하이드록시퀴놀리나토)알루미늄, 트리스(8-하이드록시퀴놀리나토)갈륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)아연, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)클로로갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(o-크레졸라토)갈륨, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(1-나프톨라토)알루미늄, 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)(2-나프톨라토)갈륨 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 정공저지층은 정공의 음극 도달을 저지하는 층으로, 일반적으로 정공주입층과 동일한 조건으로 형성될 수 있다. 구체적으로 옥사디아졸 유도체나 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, BCP, 알루미늄 착물 (aluminum complex) 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 카바졸 유도체는 유기 발광 소자 외에도 유기 태양 전지 또는 유기 트랜지스터에 포함될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체 및 이를 포함하는 유기 발광 소자의 제조는 이하 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것이며, 본 명세서의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 합성예 1>
Figure pat00071
화합물 P1의 제조: 2-브로모카바졸(20. 1, 81. 6 mmol) 과 트라이페닐렌-2-보론산(23 g, 84. 5 mmol)을 테트라하이드로퓨란(200 ml)에 녹인 후 탄산칼륨(K2CO3, potassium carbonate, 40.4 g, 292.8 mmol)을 물과 함께 반응 용액에 첨가한 뒤 한 시간 정도 질소 상태에서 가열 교반을 시켰다. 한 시간 가열 교반 후 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(2.3 g, 1.95 mmol)을 첨가한 뒤 6시간 동안 교반하면서 가열하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮추고 테트라하이드로퓨란을 감압 증류하여 제거한 후 감압 여과하였다. 여과하여 얻은 고체를 테트라하이드로퓨란과 에탄올로 재결정하여 화학식 P1 (28 g, 수율 87%)을 얻었다.
Mass: [M + H]+ = 394
< 합성예 2>
Figure pat00072
화합물 P2의 제조: 상기 합성예 1의 P1의 제조에 있어서, 화합물 2-브로모카바졸 대신 화합물 3-브로모카바졸(18.1 g, 73.5 mmol) 을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화합물 P2(22.3g, 77%)를 얻었다.
Mass: [M + H]+ = 394
< 합성예 3>
Figure pat00073
화합물 P3의 제조: 상기 합성예 1의 P1의 제조에 있어서, 화합물 2-브로모카바졸 대신 화합물 4-브로모카바졸(19.3 g, 78.4 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화합물 P3(27.1 g, 87%)를 얻었다.
Mass: [M+ H]+ = 394
< 합성예 4>
Figure pat00074
화합물 P4의 제조: 상기 합성예 1의 P1의 제조에 있어서, 화합물 트라이페닐렌-2-보론산 대신 화합물 (4-(트라이페닐렌-2-일)페닐)보론산(10.5 g, 30.1 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화합물 P4(13.1 g, 92%)를 얻었다.
Mass: [M + H]+ = 470
< 합성예 5>
Figure pat00075
화합물 2-5의 제조: 화합물 P1(10.1 g, 25.6 mmol)과 화합물 S1(12.5 g, 26.2 mmol)을 톨루엔 150ml 에 용해시키고, 나트륨-터셔리-부톡사이드(6.26 g, 65.2 mmol), 비스[(트라이-터셔리-부틸)포스핀]팔라듐(Pd[P(t-Bu)3]2, BTP) 0.5 g (0.98 mmol)을 첨가한 후, 3시간 동안 질소 기류 하에서 환류하였다. 반응 종료 후 상온으로 온도를 낮추고, 생성된 고체를 여과하였다. 여과된 고체를 클로로포름에 녹인 후 감압 증류시키고 테트라하이드로퓨란과 에탄올로 재결정하여 화학식 2-5(15.1 g, 74%)을 얻었다.
Mass: [M + H]+ = 789
< 합성예 6>
Figure pat00076
화합물 2-13의 제조: 상기 합성예 5의 2-5의 제조에 있어서, 화합물 S1 대신에 화합물 S2(10.5 g, 22.0 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화합물 2-13(15.3 g, 88%)를 얻었다.
Mass: [M + H]+ = 789
< 합성예 7>
Figure pat00077
화합물 2-21의 제조: 상기 합성예 5의 2-5의 제조에 있어서, 화합물 S1 대신에 화합물 S3(11.9 g, 23.0 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화합물 2-21(13.9 g, 72%)를 얻었다.
Mass: [M + H]+ = 830
< 합성예 8>
Figure pat00078
화합물 2-39의 제조: 상기 합성예 5의 2-5의 제조에 있어서, 화합물 P1 대신에 화합물 P4(10.5 g, 22.3 mmol)을 사용하고, 화합물 S1 대신에 화합물 S4(10.6 g, 22.3 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화합물 2-39(14.7 g, 75%)를 얻었다.
Mass: [M + H]+ = 865
< 합성예 9>
Figure pat00079
화합물 3-5의 제조: 상기 합성예 5의 2-5의 제조에 있어서, 화합물 P1 대신에 화합물 P2(12.5 g, 26.2 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화합물 3-5(13.7 g, 66%)를 얻었다.
Mass: [M + H]+ = 789
< 합성예 10>
Figure pat00080
화합물 4-6의 제조: 상기 합성예 5의 2-5의 제조에 있어서, 화합물 P1 대신에 화합물 P2(11.9 g, 30.2 mmol)을 사용하고, 화합물 S1 대신에 화합물 S5(14.4g, 30.2 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화합물 4-6(14.1 g, 59%)를 얻었다.
Mass: [M + H]+ = 789
< 합성예 11>
Figure pat00081
화합물 4-21의 제조: 상기 합성예 5의 2-5의 제조에 있어서, 화합물 P1 대신에 화합물 P3(10.8 g, 27.4 mmol)을 사용하고, 화합물 S1 대신에 화합물 S3(14.4g, 30.2 mmol)을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 제조하여 화합물 4-21(15.4 g, 67%)를 얻었다.
Mass: [M + H]+ = 829
< 실시예 1>
ITO(인듐 주석 산화물)가 1,000Å 두께로 박막 코팅된 유리 기판(corning 7059 glass)을 분산제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 세제는 피셔사(Fischer Co.)의 제품을 사용하였으며, 증류수는 밀리포어사 (Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후, 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올 용제 순서로 초음파 세척을 하고 건조시켰다. 이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 헥사니트릴 헥사아자트리페닐기렌 (hexanitrile hexaazatriphenylene)를 500 Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공주입층을 형성하였다. 그 위에 정공을 수송하는 물질인 위 합성예 5에서 합성한 화학식 2-5(400 Å)을 진공증착한 후 발광층으로 호스트 H1과 도펀트 D1 화합물을 300Å의 두께로 진공증착하였다. 그 다음에 E1 화합물 (300 Å)을 전자주입 및 수송층으로 순차적으로 열진공 증착하였다. 상기 전자 수송층 위에 순차적으로 12 Å 두께의 리튬 플루오라이드(LiF)와 2,000Å 두께의 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하여, 유기 발광 소자를 제조하였다. 상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 1 Å/sec를 유지하였고, 리튬플루라이드는 0.2 Å/sec, 알루미늄은 3 ~ 7 Å/sec의 증착속도를 유지하였다.
[헥사니트릴 헥사아자트리페닐기렌] [HT1]
Figure pat00082
Figure pat00083
[H1] [D1]
Figure pat00084
Figure pat00085
[E1] [HT2]
Figure pat00086
Figure pat00087
< 실시예 2>
상기 실시예 1에서 정공수송층으로 화학식 2-5 대신 화학식 2-13을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험하였다.
< 실시예 3>
상기 실시예 1에서 정공수송층으로 화학식 2-5 대신 화학식 2-21을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험하였다.
< 실시예 4>
상기 실시예 1에서 정공수송층으로 화학식 2-5 대신 화학식 2-39을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험하였다.
< 실시예 5>
상기 실시예 1에서 정공수송층으로 화학식 2-5 대신 화학식 3-5를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험하였다.
< 실시예 6>
상기 실시예 1에서 정공수송층으로 화학식 2-5 대신 화학식 4-6을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험하였다.
< 실시예 7>
상기 실시예 1에서 정공수송층으로 화학식 2-5 대신 화학식 4-21을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험하였다.
< 비교예 1>
상기 실시예 1에서 정공수송층으로 화학식 2-5 대신 화학식 HT1을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험하였다.
< 비교예 2>
상기 실시예 1에서 정공수송층으로 화학식 2-5 대신 화학식 HT2를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험하였다.
상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1, 2와 같이 각각의 화합물을 정공수송층 물질로 사용하여 제조한 유기 발광 소자를 50 mA/cm2의 전류밀도에서 구동전압과 발광 효율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실험예 (50mA/㎠) 정공수송물질 전압 (V) 전류효율 (cd/A)
실시예 1 2-5 6.11 6.45
실시예 2 2-13 6.15 6.89
실시예 3 2-21 6.18 6.45
실시예 4 2-39 6.11 6.77
실시예 5 3-5 6.1 6.91
실시예 6 4-6 6.21 7.41
실시예 7 4-21 6.11 7.52
비교예 1 HT1 6.13 5.85
비교예 2 HT2 6.19 6.21
상기 표 1의 결과로부터, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체는 유기 발광 소자의 정공수송물질로 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 상기 실시예와 비교예를 통하여, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 카바졸 유도체를 포함하는 유기 발광 소자는 낮은 구동전압, 높은 효율의 특성을 갖음을 확인할 수 있으며, 상기와 같은 결과는 카바졸기의 N 원자에 아민기가 치환되고, 카바졸기의 벤젠고리에 트리페닐렌기가 치환되는 구조적인 특성에서 기인되는 것을 확인할 수 있다.
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공주입층
6: 정공수송층
7: 전자수송층

Claims (12)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체:
    [화학식 1]
    Figure pat00088

    화학식 1에 있어서,
    a는 1 내지 7의 정수이고,
    c는 1 내지 8의 정수이며,
    b는 1 내지 3의 정수이고,
    a가 2 이상인 경우, R3는 서로 동일하거나 상이하며,
    b가 2 이상인 경우, R4는 서로 동일하거나 상이하고,
    c가 2 이상인 경우, R5는 서로 동일하거나 상이하며,
    L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 치환 또는 비치환된 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 헤테로고리기이고,
    R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
    R3 내지 R5는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 아릴옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬티옥시기; 치환 또는 비치환된 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 알킬술폭시기; 치환 또는 비치환된 아릴술폭시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬아민기; 치환 또는 비치환된 아랄킬아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체는 하기 화학식 2 내지 4 중 어느 하나로 표시되는 것인 카바졸 유도체:
    [화학식 2]
    Figure pat00089

    [화학식 3]
    Figure pat00090

    [화학식 4]
    Figure pat00091

    화학식 2 내지 4에 있어서,
    a, b, c, L1, L2 및 R1 내지 R5는 화학식 1에서 정의한 바와 동일하다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 직접결합; 또는 치환 또는 비치환된 페닐렌기인 것인 카바졸 유도체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란기; 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기인 것인 카바졸 유도체.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 화학식 2로 표시되는 카바졸 유도체는 하기 구조 중 어느 하나인 것인 카바졸 유도체:
    Figure pat00092

    Figure pat00093

    Figure pat00094

    Figure pat00095

    Figure pat00096

    Figure pat00097

    Figure pat00098

    Figure pat00099

    Figure pat00100

    Figure pat00101

    Figure pat00102

    Figure pat00103

    Figure pat00104

    Figure pat00105

    Figure pat00106

    Figure pat00107
    .
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 화학식 3으로 표시되는 카바졸 유도체는 하기 구조 중 어느 하나인 것인 카바졸 유도체:
    Figure pat00108

    Figure pat00109

    Figure pat00110

    Figure pat00111

    Figure pat00112

    Figure pat00113

    Figure pat00114

    Figure pat00115

    Figure pat00116

    Figure pat00117

    Figure pat00118

    Figure pat00119

    Figure pat00120

    Figure pat00121
    .
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 화학식 4로 표시되는 카바졸 유도체는 하기 구조 중 어느 하나인 것인 카바졸 유도체.
    Figure pat00122

    Figure pat00123

    Figure pat00124

    Figure pat00125

    Figure pat00126

    Figure pat00127

    Figure pat00128

    Figure pat00129

    Figure pat00130
    .
  8. 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비되는 발광층을 포함하는 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서,
    상기 유기물층 중 1층 이상이 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 카바졸 유도체를 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 유기물층은 전자수송층, 전자주입층 또는 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층을 포함하고,
    상기 전자수송층, 전자주입층 또는 전자수송 및 전자주입을 동시에 하는 층은 상기 카바졸 유도체를 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 발광층은 상기 카바졸 유도체를 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 유기물층은 정공수송층, 정공주입층 또는 정공주입과 정공수송을 동시에 하는 층을 포함하고,
    상기 정공수송층, 정공주입층 또는 정공주입과 정공수송을 동시에 하는 층은 상기 카바졸 유도체를 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 유기물층은 정공주입층, 정공수송층. 전자수송층, 전자주입층, 전자저지층 및 정공저지층으로 이루어진 군에서 선택되는 1층 또는 2층 이상을 더 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US10516114B2 (en) 2016-09-28 2019-12-24 Samsung Sdi Co., Ltd. Compound for organic optoelectric device, composition for organic optoelectric device and organic optoelectric device and display device

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