KR20170047801A - 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자 Download PDF

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Abstract

하기 화학식 a로 표시되는 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물이 제공된다.
[화학식 a]
Figure pat00031

상기 식에서, R1 내지 R6, L, Ar1 및 Ar2는 전술하여 정의된 바와 같다.

Description

2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자{2-PHENANTHRENE CARBAZOLE DERIVATIVE COMPOUND AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE INCLUDING THE SAME}
2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
전계 발광 소자(electroluminescence device: EL device)는 자체 발광형 표시 소자로서 응답 속도가 빠르고, 시야각이 넓다는 장점을 가지고 있다. 1987년 이스트만 코닥(Eastman Kodak)사는 발광층 재료로서 저분자 방향족 디아민과 알루미늄 착물을 이용한 유기EL 소자를 처음으로 개발하였다[Appl. Phys. Lett. 51, 913, 1987].
유기 전계 발광 소자에서 발광 효율을 결정하는 가장 중요한 요인은 발광 재료인데, 발광 재료 중 인광 재료는 이론적으로 형광 재료 대비 4배까지 발광 효율을 개선시킬 수 있다. 현재까지 이리듐(III)착물 계열과 카바졸 계열의 재료들이 인광 발광 재료로 널리 알려져 있으며, 최근 새로운 인광 재료들이 연구되고 있다.
유기 전계 발광 현상의 원리는, 음극과 양극 사이에 유기 박막층이 있을 때 두 전극 사이에 전압을 걸어주면 음극과 양극으로부터 각각 전자와 정공이 유기 박막층으로 주입된다. 유기 박막층으로 주입된 전자와 정공은 재결합하여 엑시톤 (exciton)을 형성하고, 이 엑시톤이 다시 바닥 상태로 떨어지면서 빛이 나게 된다. 이러한 원리를 이용하는 유기 전계 발광 소자는 일반적으로 음극과 양극 및 그 사이에 위치한 유기 박막층, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층을 포함하는 유기 박막층으로 구성될 수 있다.
유기 전계 발광 소자에서 사용되는 재료로는 순수 유기물 또는 유기물과 금속이 착물을 이루는 착화합물이 대부분을 차지하고 있으며, 용도에 따라 정공주입 재료, 정공수송 재료, 발광 재료, 전자수송 재료, 전자주입 재료 등으로 구분될 수 있다. 여기서, 정공주입 재료나 정공수송 재료로는 p-타입의 성질을 가지는 유기 재료, 즉 쉽게 산화가 되고 산화시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 한편, 전자주입 재료나 전자수송 재료로는 n-타입 성질을 가지는 유기 재료, 즉 쉽게 환원이 되고 환원시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 발광층 재료로는 p-타입 성질과 n-타입 성질을 동시에 가진 재료, 즉 산화와 환원 상태에서 모두 안정한 형태를 갖는 재료가 바람직하며, 엑시톤이 형성되었을 때 이를 빛으로 전환하는 발광 효율이 높은 재료가 바람직하다. 따라서, 당 기술 분야에서는 상기와 같은 요건을 갖춘 새로운 유기 재료의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 일 구현예는 적절한 에너지 준위, 전기화학적 안정성 및 열적 안정성을 가지는 신규한 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물을 포함하는 잉크 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 상기 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 상기 유기 전계 발광 소자를 적용한 전자 기기를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 하기 화학식 a로 표시되는 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물을 제공한다.
[화학식 a]
Figure pat00001
상기 식에서,
R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, C1~C12의 알킬기, C1-C12의 알콕시, 아미노, 니트릴, 아실, 에스테르, 페닐, 나프틸기를 나타내고,
L은 단일 결합이거나, 또는 치환 또는 비치환된 C6-C60의 아릴렌기이고,
상기 L이 치환된 경우의 치환기는 C1~C12의 알킬기, C1-C12의 알콕시기 또는 C6-C30의 아릴기이고,
상기 L이 페닐인경우, 연결위치는 1-3, 1-4 위치 연결이다.
Ar1 및 Ar2는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3-C60의 헤테로아릴기이고,
상기 Ar1 내지 Ar2 가 치환된 경우의 치환기는 C1-C30의 알킬기 또는 C6-C30의 아릴기이다.
본 발명의 다른 구현예에서, 음극과 양극 사이에 적어도 하나의 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 유기 박막층은 적어도 하나의 발광층을 포함하는 다층 구조이고, 상기 발광층 또는 상기 발광층 이외의 상기 유기 박막층 내의 적어도 하나의 층이 상기 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물을 단독 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 음극과 양극 사이에 적어도 하나의 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 유기 박막층은 적어도 하나의 발광층을 포함하는 다층 구조이고, 상기 음극의 유기 박막층이 접하는 면의 상부에 캡핑층를 더 포함하고, 상기 캡핑층은 상기 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물을 더 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
상기 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물은 유기 전계 발광 소자에서 사용 가능한 물질에 요구되는 조건, 예컨대 적절한 에너지 준위, 전기화학적 안정성 및 열적 안정성 등을 모두 우수하게 만족시킬 수 있으며, 치환기에 따라 유기 전계 발광 소자에서 요구되는 다양한 역할을 할 수 있다.
도 1은 실시예의 합성예에서 제조된 화합물 [3]의 1H-NMR 측정 결과이다.
도 2는 실시예의 합성예에서 제조된 화합물 [10]에 대한 1H-NMR 그래프이다.
도 3은 실시예의 합성예에서 제조된 화합물 [140]에 대한 1H-NMR 그래프이다.
도 4는 실시예의 합성예에서 제조된 화합물 [147]에 대한 1H-NMR 그래프이다.
도 5는 실시예 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 13, 및 비교예 1-2에서 제조된 유기 전계 발광 소자에 대한 수명 특성 평가 그래프이다.
도 6은 실시예 19 및 23 및 비교예 3에서 제조된 유기 전계 발광 소자에 대한 수명 특성 평가 그래프이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 "치환"된 경우는 별도의 정의가 없는 한, C1-C50의 알킬기, C3-C50의 시클로알킬기, C2-C50의 알케닐기, C3-C50의 시클로알케닐기, C2-C50의 알키닐기, C5-C50의 시클로알키닐기, 시아노기, C1-C20의 알콕시기, C6-C60의 아릴기 및 C7-C60의 아릴알킬기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 치환기로 치환된 경우를 포함한다.
본 명세서에서 "이들의 조합"이란 별도의 정의가 없는 한, 둘 이상의 치환기가 연결기로 결합되어 있거나, 둘 이상의 치환기가 축합하여 결합되어 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 화합물 또는 치환기 내에 헤테로 원자를 포함함을 의미하고, 상기 헤테로 원자는 N, O, S, P 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다. 예를 들어, 상기 하나의 화합물 또는 치환기 내에 헤테로 원자를 1 내지 3 포함하고, 나머지는 탄소인 경우를 의미할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 신규한 하기 화학식 a로 표시되는 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물을 제공한다.
[화학식 a]
Figure pat00002
상기 식에서,
R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, C1~C12의 알킬기, C1-C12의 알콕시, 아미노, 니트릴, 아실, 에스테르, 페닐, 나프틸기를 나타내고,
L은 단일 결합이거나, 또는 치환 또는 비치환된 C6-C60의 아릴렌기이고,
상기 L이 치환된 경우의 치환기는 C1~C12의 알킬기, C1-C12의 알콕시기 또는 C6-C30의 아릴기이고,
상기 L이 페닐인경우, 연결위치는 1-3, 1-4 위치 연결이다.
Ar1 및 Ar2는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3-C60의 헤테로아릴기이고,
상기 Ar1 내지 Ar2 가 치환된 경우의 치환기는 C1-C30의 알킬기 또는 C6-C30의 아릴기이다.
구체적으로, Ar1 및 Ar2가 적어도 하나는 하기 구조식으로 표시되는 기 중 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00003

일 구현예에서, 상기 화학식 a는 하기 화학식 b 또는 화학식 c로 표시될 수 있다.
<화학식 b> <화학식 c>
Figure pat00004
Figure pat00005
상기 화학식 b 내지 c에서,
R1 내지 R6은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 메틸, 페닐 또는 나프틸기를 나타내고,
Ar1 및 Ar2는, 각각 독립적으로, 페닐, 중수소페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 비페닐기, 페난트렌기, 플루오렌기, 스파이로플루오렌기, 디벤조퓨란기, 디벤조티오펜기 또는 터페닐기이다.
예를 들어, 상기 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물은 하기 표 1에 기재된 1 내지 148 중의 어느 하나의 화합물일 수 있다.
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013

본 발명의 또 다른 구현예에서, 음극과 양극 사이에 적어도 하나의 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 유기 박막층은 적어도 하나의 발광층을 포함하는 다층 구조이고, 상기 발광층 또는 상기 발광층 이외의 상기 유기 박막층 내의 적어도 하나의 층이 상기 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물을 단독 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
상기 유기 전계 발광 소자의 유기 박막층에 포함되는 상기 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물은 상기 화학식 a로 표시되는 화합물이고, 그에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.
일 구현예에서, 상기 유기 박막층은 필요한 용도에 따라서 적절히 정공수송층, 정공주입층, 정공차단층, 전자수송층, 전자주입층 및 전자차단층으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
다른 구현예에서, 상기 유기 박막층은 양극과 발광층 사이에 개재되며, 정공주입층, 정공수송층, 정공주입 기능 및 정공수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 버퍼층 및 전자차단층 중 적어도 하나를 포함한 정공 수송 영역을 포함할 수 있다.
상기 정공 수송 영역은 p-도펀트를 더 포함할 수 있다.
상기 정공주입층, 정공수송층, 기능층, 버퍼층, 전자차단층, 발광층 정공차단층 전자수송층, 전자주입층 등은, 각각, 공지된 물질을 사용하여 형성되거나, 상기 화학식 a로 표시되는 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물을 1종 이상 포함할 수 있다.
상기 음극의 유기 박막층이 접하는 면의 반대 쪽 상부에 캡핑층 (capping layer, CPL)를 더 포함하고, 상기 캡핑층은 상기 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 음극과 양극 사이에 적어도 하나의 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 유기 박막층은 적어도 하나의 발광층을 포함하는 다층 구조이고, 상기 음극의 유기 박막층이 접하는 면의 상부에 캡핑층를 더 포함하고, 상기 캡핑층은 상기 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물을 더 포함하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
상기 유기 박막층에 관한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
( 실시예 )
이하에서, 반응예 및 비교예를 구체적으로 예시하지만, 본 발명이 하기의 합성예 및 실시예로 한정되는 것은 아니다. 이하의 반응예에서 중간체 화합물은 최종 생성물의 번호에 일련번호를 추가하는 방식으로 표기한다. 예를 들어, 화합물 1은 화합물 [1] 로 상기 화합물의 중간체 화합물은 [1-1] 등으로 표기한다. 본 명세서에서 화합물의 번호는 상기 표 1에 기재된 화학식의 번호로서 표기한다. 예를 들어, 표 1에서 1로 표시된 화합물은 화합물 1로 표기한다.
합성예 1: 화합물 [3]의 제조
[반응식 1]
Figure pat00014

중간체 화합물 [3-1]의 제조
1L 반응플라스크에 2-브로모펜안트라센 35g(136.12mmol), [1,1'-바이페닐]-4-아민 46.1g(272.24mmol), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐 2.5g(2.72mmol), 4,5-비스(디페닐포스피노)-9,9-디메틸잔텐 3.9g(6.81mmol), 터트 부톡사이트 19.6g(204.18mmol), 톨루엔 400ml를 가하고 질소분위기에서 24시간 환류 교반하였다. 반응 종료 후 메탄올 400ml 첨가하여 결정화 후 여과하였다. 여과한 고체를 메탄올, 증류수를 이용하여 세척한 후 여과하고, 실리카겔 크로마토그라피로 분리정제하여, 흰색 고체의 중간체 화합물 [3-1] 24.1g (51wt%)을 제조하였다.
화합물 [3]의 제조
500mL 반응플라스크에 중간체 화합물 [3-1] 22.3g(64.65mmol), 3-(4-브로모페닐)-9-페닐-9H-카바졸 25g(62.77mmol), 팔라듐 아세테이트 0.14g(0.63mmol), 터트뷰틸포스핀 0.6ml in toluene 50%(1.26mmol), 톨루엔 200ml를 가하고 24시간 환류 교반하였다. 반응 종료 후 아틸하세테이트와 증류수를 이용하여 추출하고 감압증류 후 실리카겔 크로마토그라피를 이용하여 분리정제 후 메틸렌 클로라이드와 메탄올을 이용하여 재결정화 하여 미색고체의 목적화합물 [3] 12.9g (31wt%)을 제조하였다.
1H NMR (400 MHz, THF-d8): δ 8.72(d, 2H), 8.50(s, 1H), 8.27(d, 1H), 7.89(d, 1H), 7.78~7.57(m, 15H), 7.57~7.45.(m, 8H), 7.35~7.28(m, 6H)
MS/Q-TOF : 662(M+)
도 1은 상기 얻은 화합물 [3]에 대한 1H-NMR 그래프이다.
상기 합성예 1의 방법에 따라 화합물 1 내지 148을 동일한 방법으로 제조하였다.
도 2는 상기 얻은 화합물 [10]에 대한 1H-NMR 그래프이다.
도 3은 상기 얻은 화합물 [140]에 대한 1H-NMR 그래프이다.
도 4는 상기 얻은 화합물 [147]에 대한 1H-NMR 그래프이다.
비교예 1
하기 화학식 f로 표시되는 화합물 f를 형광 청색 호스트로 사용하고, 하기 화학식 g로 표시되는 화합물 g를 형광 청색 도판트로 사용하고, 2-TNATA(4,4’,4”-tris(N-naphthalen-2-yl)-N-phenylamino)-triphenylamine)을 정공주입층 물질로 사용하고, 하기 화학식 d 로 표시되는 화합물 d 를 정공수송층 물질로 사용하여, 다음과 같은 구조를 갖는 유기발광소자를 제작하였다: ITO/2-TNATA(60 nm)/[화합물 d (30 nm )]/화합물 f + 화합물 g (30 nm)/Alq3 (25 nm)/Liq (1 nm)/ Al (100 nm).
애노드는 코닝(Corning)사의 15Ω/cm2 (1000Å) ITO 유리 기판을 25 mm x 25 mm x 0.7 mm크기로 잘라서 아세톤 이소프로필 알콜과 순수한 물 속에서 각 15분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 UV 오존 세정하여 사용하였다. 상기 기판 상부에 2-TNATA를 진공 증착하여 60 nm 두께의 정공주입층을 형성하였다. 상기 정공주입층 상부에, 화합물 d 를 진공 증착하여 30 nm 두께의 정공수송층을 형성하였다. 상기 정공수송층 상부에 화학식 f로 표시되는 화합물 및 화학식 g로 표시되는 화합물(도핑율: 4wt%)를 진공 증착하여 30 nm두께의 발광층을 형성하였다. 이후, 상기 발광층 상부에 Alq3 화합물을 25 nm의 두께로 진공증착하여 전자수송층을 형성하였다. 상기 전자수송층 상부에 Liq 1 nm (전자주입층)과 Al 100 nm (캐소드)를 순차적으로 진공증착하여, 유기발광소자를 제조하였다.
<화학식 d> <화학식 e>
Figure pat00015
Figure pat00016
<화학식 f> <화학식 g>
Figure pat00017
Figure pat00018

비교예 2
상기 화학식 f로 표시되는 화합물 f를 형광 청색 호스트로 사용하고, 상기 화학식 g로 표시되는 화합물 g를 형광 청색 도판트로 사용하고, 2-TNATA(4,4’,4”-tris(N-naphthalen-2-yl)-N-phenylamino)-triphenylamine)을 정공주입층 물질로 사용하고, 상기 화학식 e로 표시되는 화합물 e를 정공수송층 물질로 사용하여, 다음과 같은 구조를 갖는 유기발광소자를 제작하였다: ITO/2-TNATA (60 nm)/[화합물 e (30 nm )]/화합물 f + 화합물 g (30 nm)/Alq3 (25 nm)/Liq (1 nm)/ Al (100 nm).
애노드는 코닝(Corning)사의 15Ω/cm2 (1000Å) ITO 유리 기판을 25 mm x 25 mm x 0.7 mm크기로 잘라서 아세톤 이소프로필 알콜과 순수한 물 속에서 각 15분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 UV 오존 세정하여 사용하였다. 상기 기판 상부에 2-TNATA를 진공 증착하여 60 nm 두께의 정공주입층을 형성하였다. 상기 정공주입층 상부에, 화합물 e를 진공 증착하여 30 nm 두께의 정공수송층을 형성하였다. 상기 정공수송층 상부에 화학식 f로 표시되는 화합물 및 화학식 g로 표시되는 화합물 (도핑율: 4wt%)를 진공 증착하여 30 nm두께의 발광층을 형성하였다. 이후, 상기 발광층 상부에 Alq3 화합물을 25 nm의 두께로 진공증착하여 전자수송층을 형성하였다. 상기 전자수송층 상부에 Liq 1 nm (전자주입층)과 Al 100 nm (캐소드)를 순차적으로 진공증착하여, 유기발광소자를 제조하였다.
실시예 1~18
상기 비교샘플 1-2에서, 전공수송층 d 및 e 대신 상기 합성예 1에서 합성된 화학식 3, 6, 10, 13, 16, 21, 33, 36, 37, 67, 96, 99, 116, 118, 130, 140, 143 및 147로 표시되는 화합물 3, 6, 10, 13, 16, 21, 33, 36, 37, 67, 96, 99, 116, 118, 130, 140, 143 및 147을 전공수송층 물질로 각각 이용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1-2와 동일한 방법으로 ITO/2-TNATA(60nm)/[화합물 3, 6, 10, 13, 16, 21, 33, 36, 37, 67, 96, 99, 116, 118, 130, 140, 143, 147 (30 nm )]/ 화합물 f + 화합물 g (30 nm)/Alq3 (25 nm)/Liq (1 nm)/ Al (100 nm)의 구조를 갖는 유기발광소자를 제조하였다. 이를 각각 실시예 1 내지 18 이라고 한다.
비교예 3
상기 비교샘플 1-2에서 정공 수송층 화합물 e와 발광층(화합물 f + 화합물 g) 사이에 화학식 d로 표시되는 화합물 d를 전자차단층 재료로 사용하여, 다음과 같은 구조를 갖는 유기발광소자를 제작하였다: ITO/2-TNATA (60 nm)/화합물 e (30 nm)/[(전 자 차단층 재료) 화합물 d (10 nm )]/화합물 f + 화합물 g (30 nm)/Alq3 (25 nm)/Liq(1 nm)/ Al(100 nm).
애노드는 코닝(Corning)사의 15Ω/cm2 (1000Å) ITO 유리 기판을 25 mm x 25 mm x 0.7 mm크기로 잘라서 아세톤 이소프로필 알콜과 순수한 물 속에서 각 15분 동안 초음파 세정한 후, 30분 동안 UV 오존 세정하여 사용하였다. 상기 기판 상부에 2-TNATA를 진공 증착하여 60 nm 두께의 정공주입층을 형성하였다. 상기 정공주입층 상부에, 화합물 e를 진공 증착하여 30 nm 두께의 정공수송층을 형성하였다. 상기 정공수송층 상부에 화학식 d로 표시되는 화합물 d를 전자차단 물질로 10nm 두께의 전자차단층을 형성하였다. 상기 전자차단층 상부에 화학식 f로 표시되는 화합물 및 화학식 g로 표시되는 화합물(도핑율: 4wt%)를 진공 증착하여 30 nm두께의 발광층을 형성하였다. 이후, 상기 발광층 상부에 Alq3 화합물을 25 nm의 두께로 진공증착하여 전자수송층을 형성하였다. 상기 전자수송층 상부에 Liq 1 nm(전자주입층)과 Al 100 nm(캐소드)를 순차적으로 진공증착하여, 표 2에 표시된 바와 같은 유기발광소자를 제조하였다.
실시예 19~23
상기 비교샘플 3 중, 전자차단층 화합물 d 대신에 개시된 화학식 3, 10, 96, 140, 147로 표시된 화합물 3, 10, 96, 140, 147을 전자차단층 재료로 각각 이용한 것을 제외하고는 상기 비교샘플 3과 동일한 ITO/2-TNATA (60 nm)/화합물 e (30 nm)/[(전 자 차단층 재료) 화합물 3, 10, 96, 140 또는 147 (10 nm )]/화합물 f + 화합물 g (30 nm)/Alq3 (25 nm)/Liq (1 nm)/ Al (100 nm)의 구조를 갖는 유기발광소자를 제조하였다. 이를 각각 실시예 19 내지 23 이라고 한다.
평가예 1: 발광 특성 평가
비교예 1-3 및 실시예 1~53에 대하여, Keithley sourcemeter" 2400", KONIKA MINOLTA "CS-2000"을 이용하여 발광휘도, 발광효율, 발광피크를 각각 평가하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 상기 샘플들은 455~463nm 범위에서 청색 발광피크값을 보여주었다.
샘플 No. 정공전달
화합물
No.		 전자차단
화합물
No.		 전압
OP. V		 휘도
[cd/m2]		 효율
[cd/A]		 발광피크
[nm]
비교예 1 d - 4.9 450 4.5 458
비교예 2 e - 5.1 460 4.6 462
실시예 1 3 - 4.6 533 5.3 456
실시예 2 6 - 4.0 503 5.0 455
실시예 3 10 - 4.0 486 4.9 455
실시예 4 13 - 4.2 524 5.2 458
실시예 5 16 - 4.7 510 5.1 455
실시예 6 21 - 4.3 504 5.0 458
실시예 7 33 - 4.1 514 5.1 463
실시예 8 36 - 4.3 462 4.6 462
실시예 9 37 - 4.3 513 5.1 456
실시예 10 67 - 4.1 544 5.4 463
실시예 11 96 - 4.6 497 5.0 455
실시예 12 99 - 4.8 540 5.4 456
실시예 13 116 - 4.3 483 4.8 459
실시예 14 118 - 4.8 490 4.9 457
실시예 15 130 - 4.6 544 5.4 462
실시예 16 140 - 4.5 525 5.3 458
실시예 17 143 - 4.4 511 5.1 463
실시예 18 147 - 4.1 494 4.9 463
비교예 3 e d 5.3 470 4.7 462
실시예 19 e 3 5.1 480 4.8 460
실시예 20 e 10 5.0 548 5.5 460
실시예 21 e 96 4.7 493 4.9 457
실시예 22 e 140 5.2 497 5.0 461
실시예 23 e 147 4.9 548 5.5 462
상기 표 2에서 보여지는 바와 같이 전공전달 화합물로 사용 시, 비교샘플1,2에 비하여 실시예 1 내지 18은 향상된 발광 특성을 보여주었다. 또한, 전자차단 화합물을 사용시, 비교샘플 3에 비하여 실시예 19~23의 발광특성이 우수하였다.
평가예 2: 수명 특성 평가
비교예 1-3 및 실시예 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 13, 19 및 23 에 대하여 맥사이언스사의 M6000S 수명측정장치를 이용하여 초기휘도 700 nit를 기준으로 휘도가 97%에 도달하는 시간(LT97)을 각각 측정하여, 그 결과를 하기 표 3, 도 5 및 도 6에 나타내었다.
샘플 No. 정공전달
화합물
No.		 전자차단
화합물
No.		 수명
[LT97]
단위: 시
비교예 1 d - 46
비교예 2 e - 40
비교예 3 e d 46
실시예 1 3 - 69
실시예 2 6 - 78
실시예 3 10 - 71
실시예 4 13 - 81
실시예 5 16 - 89
실시예 6 21 - 56
실시예 7 33 - 95
실시예 13 116 - 67
실시예 19 e 3 65
실시예 23 e 147 62
상기 표 3에 보여지는 바와 같이 실시예 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 13은 비교예 1~2 대비하여, 향상된 수명 특성을 나타내고 있고, 또한, 실시예 19 및 23 은 비교예 3에 비하여 향상된 수명 특성을 나타내었다. 이것은 질소에 치환되는 2-펜안트렌기가 평면성이 강해질수록 결합력이 강화되어 분자 구조에 있어서 더 안정한 형태로 유지되고 이에 따라 수명 특성이 우수해지는 것으로 사료된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (10)

  1. 하기 화학식 a로 표시되는 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물:
    [화학식 a]
    Figure pat00019

    상기 식에서,
    R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할라이드, C1~C12의 알킬기, C1-C12의 알콕시, 아미노, 니트릴, 아실, 에스테르, 페닐, 나프틸기를 나타내고,
    L은 단일 결합이거나, 또는 치환 또는 비치환된 C6-C60의 아릴렌기이고,
    상기 L이 치환된 경우의 치환기는 C1~C12의 알킬기, C1-C12의 알콕시기 또는 C6-C30의 아릴기이고,
    상기 L이 페닐인경우, 연결위치는 1-3, 1-4 위치 연결이다.
    Ar1 및 Ar2는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6-C60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3-C60의 헤테로아릴기이고,
    상기 Ar1 내지 Ar2 가 치환된 경우의 치환기는 C1-C30의 알킬기 또는 C6-C30의 아릴기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    Ar1 및 Ar2가 적어도 하나는 하기 구조식으로 표시되는 기 중 어느 하나인
    2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물:
    Figure pat00020

    상기 구조식 중, * 는 화학식 a 중 N과의 결합 위치를 나타낸다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 a는 하기 화학식 b 또는 화학식 c로 표시되는
    2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물:
    <화학식 b> <화학식 c>
    Figure pat00021
    Figure pat00022

    상기 화학식 b 내지 c에서,
    R1 내지 R6은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 메틸, 페닐 또는 나프틸기를 나타내고,
    Ar1 및 Ar2는, 각각 독립적으로, 페닐, 중수소페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 비페닐기, 페난트렌기, 플루오렌기, 스파이로플루오렌기, 디벤조퓨란기, 디벤조티오펜기 또는 터페닐기이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 a는 하기 1 내지 148 중의 어느 하나의 화합물인
    2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물.
    Figure pat00023

    Figure pat00024

    Figure pat00025

    Figure pat00026

    Figure pat00027

    Figure pat00028

    Figure pat00029

    Figure pat00030

  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물이 유기 전계 발광 소자용 재료인
    2-펜안트렌아민 카바졸 유도체.
  6. 음극과 양극 사이에 적어도 하나의 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 유기 박막층은 적어도 하나의 발광층을 포함하는 다층 구조이고, 상기 발광층 또는 상기 발광층 이외의 상기 유기 박막층 내의 적어도 하나의 층이 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물을 단독 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유기 박막층은 양극과 발광층 사이에 개재되며, 정공주입층, 정공수송층, 정공주입 기능 및 정공수송 기능을 동시에 갖는 기능층, 버퍼층 및 전자차단층 중 적어도 하나를 포함한 정공 수송 영역을 포함하는
    유기 전계 발광 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 정공 수송 영역은 p-도펀트를 더 포함하는
    유기 전계 발광 소자.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음극의 유기 박막층이 접하는 면의 반대 쪽 상부에 캡핑층을 더 포함하고, 상기 캡핑층은 상기 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물을 더 포함하는
    유기 전계 발광 소자.
  10. 음극과 양극 사이에 적어도 하나의 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 유기 박막층은 적어도 하나의 발광층을 포함하는 다층 구조이고, 상기 음극의 유기 박막층이 접하는 면의 상부에 캡핑층를 더 포함하고, 상기 캡핑층은 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 2-펜안트렌아민 카바졸 유도체 화합물을 더 포함하는 유기 전계 발광 소자.


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