KR20170065282A - 유기전계발광소자용 화합물 및 그를 포함하는 유기전계발광소자 - Google Patents

유기전계발광소자용 화합물 및 그를 포함하는 유기전계발광소자 Download PDF

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KR20170065282A
KR20170065282A KR1020150171529A KR20150171529A KR20170065282A KR 20170065282 A KR20170065282 A KR 20170065282A KR 1020150171529 A KR1020150171529 A KR 1020150171529A KR 20150171529 A KR20150171529 A KR 20150171529A KR 20170065282 A KR20170065282 A KR 20170065282A
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양남철
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Abstract

본 발명은 유기전계발광소자용 화합물 및 그를 포함하는 유기전계발광소자를 제공한다. 이에 의하여 인광발광재료의 발광효율을 향상 시킬 수 있는 발광층의 호스트로서 사용할 수 있는 유기전계발광소자용 화합물 및 그를 포함하는 유기전계발광소자를 제공할 수 있다.

Description

유기전계발광소자용 화합물 및 그를 포함하는 유기전계발광소자{COMPOUND FOR ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 유기전계발광소자용 화합물 및 그를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기전계발광소자의 발광효율을 향상시킬 수 있는 유기전계발광소자용 화합물 및 그를 포함하는 유기전계발광소자에 관한 것이다.
유기전계발광소자는 기존 액정 표시 장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 그리고 전계 방출 디스플레이 (FED)등의 타 평판 표시 소자에 비해 구조가 간단하고, 제조 공정상 다양한 장점이 있으며 높은 휘도 및 시야각 특성이 우수하며, 응답속도가 빠르고 구동전압이 낮아 벽걸이 TV등의 평판 디스플레이 또는 디스플레이의 배면광, 조명, 광고판 등의 광원으로서 사용되도록 활발하게 개발이 진행되고 있다.
유기전계발광소자는 일반적으로 직류 전압을 인가하였을 때 양극으로부터 주입된 정공과 음극으로부터 주입된 전자가 재결합하여 전자-정공 쌍인 엑시톤을 형성하며 이 엑시톤이 안정한 바닥 상태로 돌아오면서 그에 해당하는 에너지를 발광 재료에 전달함에 의해 빛으로 변환된다.
유기전계발광소자의 효율과 안정성을 높이기 위해 이스트만 코닥사의 탕(C. W. Tang) 등에 의해 두 개의 반대 전극 사이에 적층형 유기물 박막을 구성하여 저전압 구동 유기전계발광소자가 보고(C. W. Tang, S. A. Vanslyke, Applied Physics Letters, 51권 913페이지, 1987년)된 이래, 다층 박막 구조형 유기전계발광소자용 유기 재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 적층형 유기전계발광소자의 효율과 수명은 박막을 구성하는 재료의 분자구조와 관련이 깊다. 예컨대, 박막을 구성하는 재료 중 발광재료, 정공수송층 물질, 또는 전자수송층 물질 등의 구조에 따라 양자효율이 크게 영향을 받으며, 열안정성이 떨어질 경우 고온 또는 구동온도에서 재료의 결정화가 이루어져 소자의 수명을 단축시키는 원인이 되고 있다.
특히 상기 유기전계발광소자의 박막 구성 재료 중 크게 호스트물질과 발광물질(도펀트)로 나눌 수 있는 발광재료의 경우, 발광 기작에 따라 형광과 인광으로 구별되는데, 인광 발광재료를 사용하는 경우 기존의 물질보다 높은 효율과 장수명을 만족시킬 수 있는 인광 호스트 물질이 필요한 실정이다.
본 발명은 전기적 안정성이 우수하며, 고효율 및 장수명을 구현할 수 있고, 순청 발광을 보이며, 호스트로서 인광 발광층에 사용될 수 있는 유기발광소자용 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 하나의 측면에 따르면, 하기 구조식 1로 표시되는 유기전계발광소자용 화합물이 제공될 수 있다.
[구조식 1]
Figure pat00001
구조식 1에서,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 다르고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고, Ar1 및 Ar2는 동시에 모두 수소원자 또는 중수소원자는 아니고,
Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 다르고, Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
X1은 질소원자 또는
Figure pat00002
이고,
R4는 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
R1 내지 R3은 서로 같거나 다르고, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이다.
바람직하게는, Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 다르고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자,
Figure pat00003
, 또는
Figure pat00004
이고, Ar1 및 Ar2는 동시에 모두 수소원자 또는 중수소원자는 아니고,
Ar5는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
R5 및 R6은 서로 같거나 다르고, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
Ar6은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
R7 내지 R10은 서로 같거나 다르고, R7 내지 R10은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기일 수 있다.
더욱 바람직하게는, Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 다르고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자,
Figure pat00005
, 또는
Figure pat00006
이고, Ar1 및 Ar2는 동시에 모두 수소원자 또는 중수소원자는 아니고,
R5 및 R6은 서로 같거나 다르고, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고,
R11 및 R12는 서로 같거나 다르고, R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고,
R7 내지 R10은 서로 같거나 다르고, R7 내지 R10은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고,
R13 및 R14는 서로 같거나 다르고, R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기일 수 있다.
또한 바람직하게는, R1 내지 R3은 서로 같거나 다르고, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자 또는 중수소원자일 수 있다.
또한 바람직하게는, Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 다르고, Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로
Figure pat00007
, 또는
Figure pat00008
이고,
R15 내지 R18은 서로 같거나 다르고, R15 내지 R18은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고,
R19 및 R20은 서로 같거나 다르고, R19 및 R20은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기일 수 있다.
또한 바람직하게는, X1은 질소원자 또는
Figure pat00009
이고,
R4는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기일 수 있다.
상기 유기전계발광소자용 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 화합물 1 내지 8 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 여기에 한정되지 않는다.
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 유기전계발광소자용 화합물을 포함하는 유기전계발광소자가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제1전극, 제2전극 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 단수 또는 복수의 유기물층을 포함하는 유기전계발광소자에 있어서, 상기 단수 또는 복수의 유기물층 중에서 선택된 1종 이상의 유기물층은 상기 유기전계발광소자용 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자가 제공될 수 있다.
상기 단수 또는 복수의 유기물층은 발광층을 포함할 수 있다.
상기 복수의 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 복수의 유기물층은 전자주입층, 전자수송층, 정공차단층, 전자차단층, 정공수송층 및 정공주입층 중에서 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 발광층은 호스트와 도펀트를 포함할 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 호스트는 상기 유기전계발광소자용 화합물; 및 mCBP, mCP, CzSi, mCPPO1 및 mCPPO2로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상;을 포함할 수 있다.
본 발명은 안정성이 우수하며, 인광발광재료의 발광효율, 수명을 크게 향상 시킬 수 있고, 호스트로서 순청 발광을 보이는 발광층에 사용될 수 있는 유기전계발광소자용 화합물 및 이를 포함하는 유기전기발광소자를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광소자의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유기전계발광소자의 단면을 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 "원자가결합"이란 별도의 정의가 없는 한, 단일결합, 이중결합 또는 삼중결합을 의미한다.
상기 "치환된"이란 적어도 하나의 수소원자가 중수소, C1 내지 C30 알킬기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C2 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C1 내지 C30 할로겐화알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C1 내지 C30 헤테로아릴기, C1 내지 C30 알콕시기, C2 내지 C30 알케닐기, C2 내지 C30 알키닐기, C6 내지 C30 아릴옥시기, 실릴옥시기(-OSiR1R2R3: R1, R2, 및 R3는 각각 독립적으로 수소원자, C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), C1 내지 C30 아실기, C2 내지 C30 아실옥시기, C2 내지 C30 헤테로아릴옥시기, C1 내지 C30 술포닐기, C1 내지 C30 알킬티올기, C6 내지 C30 아릴티올기, C1 내지 C30 헤테로시클로티올기, C1 내지 C30 인산아마이드기, 실릴기(-SiR1R2R3: R1, R2, 및 R3는 각각 독립적으로 수소원자, C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), 아민기-NRR'(여기에서, R 및 R'은 각각 독립적으로, 수소 원자, C1 내지 C30 알킬기, 및 C6 내지 C30 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기임), 카르복실기, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아조기, 및 하이드록시기로 이루어진 군에서 선택되는　치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한 상기 치환기 중 인접한 두 개의 치환기가 융합되어 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수도 있다.
또한, 상기 "치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기" 또는 "치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기" 등에서의 상기 알킬기 또는 아릴기의 탄소수 범위는 상기 치환기가 치환된 부분을 고려하지 않고 비치환된 것으로 보았을 때의 알킬 부분 또는 아릴 부분을 구성하는 전체 탄소수를 의미하는 것이다. 예컨대, 파라 위치에 부틸기가 치환된 페닐기는 탄소수 4의 부틸기로 치환된 탄소수 6의 아릴기에 해당하는 것을 의미한다.
또한, 상기 "치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 융합된 아릴기" 등에서 상기 융합된 아릴기의 탄소수 범위는 상기 치환기가 치환된 부분을 고려하지 않고 비치환된 것으로 보았을 때 융합되어 부가적으로 새롭게 형성된 아릴 부분을 구성하는 전체 탄소수를 의미하는 것이다.
본 명세서에서 "헤테로"란 별도의 정의가 없는 한, 하나의 작용기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원자를 1 내지 4개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다.
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 "수소"란 별도의 정의가 없는 한, 일중수소, 이중수소, 또는 삼중수소를 의미한다.
본 명세서에서 "알킬(alkyl)기", "알케닐(alkenyl)기" 또는 "알키닐(alkynyl)기" 란 별도의 정의가 없는 한, 지방족 탄화수소기를 의미한다.
알킬기는 어떠한 이중결합이나 삼중결합을 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기" 일 수 있다.
"알케닐(alkenyl)기"는 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합으로 이루어진 작용기를 의미하며, "알키닐(alkynyl)기" 는 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중 결합으로 이루어진 작용기를 의미한다.
"알케닐렌(alkenylene)기"는 상기 알케닐기의 말단 탄소에 결합된 수소 중 어느 하나가 원자가 결합으로 치환된 작용기를 의미하고, "알키닐렌(alkynylene)기" 는 상기 알키닐기의 말단 탄소에 결합된 수소 중 어느 하나가 원자가 결합으로 치환된 작용기를 의미한다.
포화이든 불포화이든 간에 알킬기, 알케닐기, 또는 알키닐기는 분지형, 직쇄형 또는 환형일 수 있다.
알킬기는 C1 내지 C30 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로 C1 내지 C20 알킬기, C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C6 알킬기일 수도 있다.
예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자, 즉, 알킬쇄는 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.
구체적인 예를 들어 상기 알킬기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 의미한다.
“아민기”는 아미노기, 아릴아민기, 알킬아민기, 아릴알킬아민기, 또는 알킬아릴아민기를 포함하고, -NRR'로 표현될 수 있고, 여기에서 R 및 R'은 각각 독립적으로, 수소 원자, C1 내지 C30 알킬기, 및 C6 내지 C30 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기이다.
"시클로알킬(cycloalkyl)기"는 모노시클릭 또는 융합고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.
"헤테로시클로알킬(heterocycloalkyl)기"는 시클로알킬기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로원자를 1 내지 4개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다. 상기 헤테로시클로알킬기가 융합된 고리(fused ring)인 경우, 융합된 고리 중 적어도 하나의 고리가 상기 헤테로 원자를 1 내지 4개 포함할 수 있다.
"방향족(aromatic)기"는 고리 형태인 작용기의 모든 원소가 p-오비탈을 가지고 있으며, 이들 p-오비탈이 공액(conjugation)을 형성하고 있는 작용기를 의미한다. 구체적인 예로 아릴기와 헤테로아릴기가 있다.
"아릴(aryl)기"는 모노시클릭 또는 융합 고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.
"헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로원자를 1 내지 4개 함유하고, 나머지는 탄소인 것을 의미한다. 상기 헤테로아릴기가 융합된 고리(fused ring)인 경우, 융합된 고리 중 적어도 하나의 고리가 상기 헤테로 원자를 1 내지 4개 포함할 수 있다.
아릴기 및 헤테로아릴기에서 고리의 원자수는 탄소수 및 비탄소원자수의 합이다.
"알킬아릴기" 또는 "아릴알킬기"와 같이 조합하여 사용할 때, 상기에 든 각각의 알킬 및 아릴의 용어는 상기 나타낸 의미와 내용을 가진다.
"아릴알킬기"이란 용어는 벤질과 같은 아릴 치환된 알킬 라디칼을 의미하며 알킬기에 포함된다.
"알킬아릴기"이란 용어는 알킬 치환된 아릴 라디칼을 의미하며 아릴기에 포함된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 하나의 측면에 따르면, 하기 구조식 1로 표시되는 유기전계발광소자용 화합물이 제공될 수 있다.
[구조식 1]
Figure pat00014
구조식 1에서,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 다르고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고, Ar1 및 Ar2는 동시에 모두 수소원자 또는 중수소원자는 아니고,
Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 다르고, Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
X1은 질소원자 또는
Figure pat00015
이고,
R4는 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
R1 내지 R3은 서로 같거나 다르고, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이다.
바람직하게는, Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 다르고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자,
Figure pat00016
, 또는
Figure pat00017
이고, Ar1 및 Ar2는 동시에 모두 수소원자 또는 중수소원자는 아니고,
Ar5는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
R5 및 R6은 서로 같거나 다르고, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
Ar6은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
R7 내지 R10은 서로 같거나 다르고, R7 내지 R10은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기일 수 있다.
더욱 바람직하게는, Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 다르고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자,
Figure pat00018
, 또는
Figure pat00019
이고, Ar1 및 Ar2는 동시에 모두 수소원자 또는 중수소원자는 아니고,
R5 및 R6은 서로 같거나 다르고, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고,
R11 및 R12는 서로 같거나 다르고, R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고,
R7 내지 R10은 서로 같거나 다르고, R7 내지 R10은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고,
R13 및 R14는 서로 같거나 다르고, R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기일 수 있다.
또한 바람직하게는, R1 내지 R3은 서로 같거나 다르고, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자 또는 중수소원자일 수 있다.
또한 바람직하게는, Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 다르고, Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로
Figure pat00020
, 또는
Figure pat00021
이고,
R15 내지 R18은 서로 같거나 다르고, R15 내지 R18은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고,
R19 및 R20은 서로 같거나 다르고, R19 및 R20은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기일 수 있다.
또한 바람직하게는, X1은 질소원자 또는
Figure pat00022
이고,
R4는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기일 수 있다.
상기 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기의 예는 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 싸이오페닐기, 치환 또는 비치환된 피롤릴기, 치환 또는 비치환된 벤조싸이오페닐기, 치환 또는 비치환된 인돌릴기, 치환 또는 비치환된 이미다조[1,2-a]피리디닐기, 치환 또는 비치환된 벤지이미다졸릴기, 치환 또는 비치환된 인다졸릴기, 치환 또는 비치환된 페노티아지닐기, 치환 또는 비치환된 페나지닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴기, 치환 또는 비치환된 디벤조싸이오페닐기, 치환 또는 비치환된 이미다졸릴기, 치환 또는 비치환된 트리아졸릴기, 치환 또는 비치환된 테트라졸릴기, 치환 또는 비치환된 옥사다이아졸릴기, 치환 또는 비치환된 옥사트리아졸릴기, 치환 또는 비치환된 싸이아트리아졸릴기, 치환 또는 비치환된 벤조트리아졸릴기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 피리다지닐기, 치환 또는 비치환된 퓨리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 프탈라지닐기, 치환 또는 비치환된 나프피리디닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐기, 또는 치환 또는 비치환된 페난트롤리닐기, 바람직하게는 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 싸이오페닐기, 치환 또는 비치환된 피롤릴기, 치환 또는 비치환된 벤조싸이오페닐기, 치환 또는 비치환된 인돌릴기, 치환 또는 비치환된 이미다조[1,2-a]피리디닐기, 치환 또는 비치환된 벤지이미다졸릴기, 치환 또는 비치환된 인다졸릴기, 치환 또는 비치환된 페노티아지닐기, 치환 또는 비치환된 페나지닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조싸이오페닐기일 수 있다.
상기 유기전계발광소자용 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 화합물 1 내지 8 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 여기에 한정되지 않는다.
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
도 1 및 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광소자용 화합물을 포함하는 유기전계발광소자(1)가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 유기전계발광소자는 제1전극(110); 제2전극(150); 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 단수 또는 복수의 유기물층(130)을 포함하며, 상기 단수 또는 복수의 유기물층(130) 중에서 선택된 1종 이상의 유기물층은 본 발명에 따른 유기발광소자용 화합물을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단수 또는 복수의 유기물층(130)은 발광층(134)을 포함할 수 있다.
또한 상기 복수의 유기물층(130)은 발광층(134)을 포함하고, 상기 복수의 유기물층은 전자주입층(131), 전자수송층(132), 정공차단층(133), 전자차단층(135), 정공수송층(136) 및 정공주입층(137) 중에서 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.
상기 발광층(134)은 호스트와 도펀트를 포함할 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 호스트는 상기 유기전계발광소자용 화합물; 및 mCBP, mCP, CzSi, mCPPO1 및 mCPPO2로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상;을 포함할 수 있다.
상기 유기전계발광소자는 바람직하게는 투명기판에 의하여 지지된다. 투명기판의 재료로는 양호한 기계적 강도, 열안정성 및 투명성을 갖는 한 특별한 제한은 없다. 구체적인 예를 들면, 유리, 투명 플라스틱 필름 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 유기전계발광소자의 양극재료로서는 4eV 이상의 일함수를 갖는 금속, 합금, 전기전도성 화합물 또는 이의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는 금속인 Au 또는 CuI, ITO(인듐 주석 산화물), SnO2 및 ZnO와 같은 투명 전도성 재료를 들 수 있다. 양극 필름의 두께는 10 내지 200nm 가 바람직하다.
본 발명의 유기전계발광소자의 음극 재료로서는 4eV 미만의 일함수를 갖는 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 이의 혼합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, Na, Na-K 합금, 칼슘, 마그네슘, 리튬, 리튬 합금, 인듐, 알루미늄, 마그네슘 합금, 알루미늄 합금을 들 수 있다. 이외에, 알루미늄/AlO2, 알루미늄/리튬, 마그네슘/은 또는 마그네슘/인듐 등도 사용될 수 있다. 음극필름의 두께는 10 내지 200nm 가 바람직하다.
유기 EL 소자의 발광효율을 높이기 위해서는 하나 이상의 전극은 바람직하게는 10% 이상의 광투과율을 가지는 것이 바람직하다. 전극의 쉬트저항은 바람직하게는 수백 Ω/mm 이하이다. 전극의 두께는 10nm 내지 1㎛, 보다 바람직하게는 10 내지 400nm 이다. 이러한 전극은 화학적 기상증착(CVD), 물리적 기상증착(PVD) 등의 기상증착법 또는 스퍼터링법을 통하여 상기한 전극 재료를 박막으로 형성하여 제조할 수 있다.
또한 본 발명의 목적에 적합하게 본 발명의 유기전계발광소자용 화합물이 사용될 때, 공지된 정공수송 물질, 정공주입 물질, 발광층 물질, 발광층의 호스트 물질, 전자수송 물질, 및 전자주입 물질이 상기 각각의 유기물층에서 단독으로 사용되거나 또는 본 발명의 유기전계발광소자용 화합물과 선택적으로 병행하여 사용될 수 있다.
정공 수송 물질로서 N,N-dicarbazolyl-3,5-benzene(mCP), poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrenesulfonate (PEDOT:PSS), N, N’-di(1-naphthyl)-N,N’-diphenylbenzidine(NPD), N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디아미노비페닐(TPD), N,N'-디페닐-N,N'-디나프틸-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N'N'-테트라-p-톨릴-4,4'-디아미노비페닐, N,N,N'N'-테트라페닐-4,4'-디아미노비페닐, 코퍼(II)1,10,15,20-테트라페닐-21H,23H-포피린 등과 같은 포피린(porphyrin)화합물 유도체, 주쇄 또는 측쇄내에 방향족 3차아민을 갖는 중합체, 1,1-비스(4-디-p-톨릴아미노페닐)시클로헥산, N,N,N-트리(p-톨릴)아민, 4, 4', 4'-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민과 같은 트리아릴아민 유도체, N-페닐카르바졸 및 폴리비닐카르바졸과 같은 카르바졸 유도체, 무금속 프탈로시아닌, 구리프탈로시아닌과 같은 프탈로시아닌 유도체, 스타버스트 아민 유도체, 엔아민스틸벤계 유도체, 방향족 삼급아민과 스티릴 아민 화합물의 유도체, 및 폴리실란 등을 들 수 있다.
전자 수송 물질로서 diphenylphosphine oxide-4-(triphenylsilyl)phenyl (TSPO1), Alq3, 2,5-디아릴 실롤 유도체(PyPySPyPy), 퍼플루오리네이티드 화합물(PF-6P), Octasubstituted cyclooctatetraene 화합물(COTs)을 들 수 있다.
본 발명의 유기전계발광소자에 있어서, 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층 및 정공 주입층은 상기한 화합물의 하나 이상의 종류를 함유하는 단일 층으로 형성되거나, 또는 상호 적층된, 상이한 종류의 화합물을 함유하는 복수의 층으로 구성될 수 있다.
발광재료로서 예를 들면 축광 형광재료, 형광증백제, 레이저 색소, 유기 신틸레이터 및 형광 분석용 시약을 들 수 있다. 구체적으로는, 카바졸계 화합물, 포스핀옥사이드계 화합물, 카바졸계 포스핀옥사이드 화합물, bis((3,5-difluoro-4-cyanophenyl)pyridine) iridium picolinate(FCNIrpic), tris(8-hydroxyquinoline) aluminum(Alq3), 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 페릴렌, 코로넨, 루브렌 및 퀴나크리돈과 같은 폴리아로마틱 화합물, 퀴터페닐과 같은 올리고페닐렌 화합물, 1,4-비스 (2-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(4-메틸스티릴)벤젠, 1,4-비스(4-메틸-5-페닐-2-옥사졸릴)벤젠, 1,4-비스(5-페닐-2-옥사졸릴)벤젠, 2,5-비스(5-t-부틸-2-벤즈옥사졸릴)사이오펜, 1,4-디페닐-1,3-부타디엔, 1,6-디페닐-1,3,5-헥사트리엔,1,1,4,4-테트라페닐-1,3-부타디엔과 같은 액체신틸레이션용 신틸레이터, 옥신 유도체의 금속착체, 쿠마린 색소, 디시아노메틸렌피란 색소, 디시아노메틸렌사이오피란 색소, 폴리메틴 색소, 옥소벤즈안트라센 색소, 크산텐 색소, 카르보스티릴 색소, 페릴렌 색소, 옥사진 화합물, 스틸벤 유도체, 스피로 화합물, 옥사디아졸 화합물 등을 들 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자를 구성하는 각 층은 진공 증착, 스핀 코팅 또는 캐스팅과 같은 공지된 방법을 통하여 박막으로 형성시키거나, 각 층에서 사용되는 재료를 이용하여 제조할 수 있다. 이들 각층의 막두께에 대해서는 특별한 제한은 없으며, 재료의 특성에 따라 알맞게 선택할 수 있으나, 보통 2nm 내지 5,000nm의 범위에서 결정될 수 있다.
본 발명의 따른 유기전계발광소자용 화합물은 진공 증착법에 의하여 형성될 수 있으므로, 박막 형성 공정이 간편하고, 핀홀(pin hole)이 거의 없는 균질한 박막으로 용이하게 얻을 수 있는 장점이 있다.
[실시예]
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 따른 유기전계발광소자용 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.
제조예 1: 중간체(1) 2-(2,6- 디클로로페닐 )-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진의 합성
Figure pat00027
질소 분위기 하의 500ml 둥근바닥 3구 플라스크에 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 17g, (2,6-디클로로페닐)보로닉산 13.4g, 테트라키스 트리페닐포스핀 팔라듐(0) 3.7g, 탄산칼륨 26.3g 및 디에틸렌글리콜디메틸에터 300ml을 넣고 온도를 150℃로 유지시켜주며 16시간 동안 교반 및 환류시켜 주었다. 반응액을 냉각 후 디클로로메탄과 물로 추출하고, 추출된 용액을 농축하였다. 디클로로메탄과 n-헥산 혼합용매로 컬럼크로마토그래피 실시한 용액을 농축하여 2-(2,6-디클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 4g을 얻었다. (수율 17%)
MS (ESI) : [M+H]+ 379
제조예 2: 중간체(2) 2-페닐-1-(4-(4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 디옥사보란 -2-일)페닐)-1H-벤조[d]이미다졸의 합성
Figure pat00028
질소 분위기 하의 500ml 둥근바닥 3구 플라스크에 1-(4-브로모페닐)-2-페닐-1H-벤조[d]이미다졸 25g, 비스피나콜레이트디보론 20g, 아세트산 칼륨 21.1g, [1,1'-비스(다이페닐포스피노페로센)다이클로로팔라듐(II) 1.6g, 및 1,4-다이옥산 400ml를 넣고 80℃로 16시간 교반하였다. 반응액을 냉각 후 디클로로메탄과 물로 추출하고, 추출된 용액을 농축하였다. 초산 에틸과 n-헥산 혼합용매로 컬럼크로마토그래피 실시한 용액을 농축하여 2-페닐-1-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보란-2-일)페닐)-1H-벤조[d]이미다졸 28g을 얻었다. (수율 99%)
MS (ESI) : [M+H]+ 397
제조예 3: 중간체(3) 2-(2- 클로로페닐 )-4,4,5,5- 테트라메틸 -1,3,2- 디옥사보레인의 합성
Figure pat00029
질소 분위기 하의 250ml 둥근바닥 3구 플라스크에 1-브로모-2-클로로벤젠 9.6g, 비스피나콜레이트디보론 15.4g, 아세트산 칼륨 14.8g, [1,1'-비스(다이페닐포스피노페로센)다이클로로팔라듐(II) 1.1g, 및 1,4-다이옥산 200ml를 넣고 80℃로 16시간 교반하였다. 반응액을 냉각 후 디클로로메탄과 물로 추출하고, 추출된 용액을 농축하였다. 디클로로메탄과 n-헥산 혼합용매로 컬럼크로마토그래피 실시한 용액을 농축하여 2-(2-클로로페닐)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보레인 6.3g을 얻었다. (수율 52%)
MS (ESI) : [M+H]+ 239
제조예 4: 중간체(4) 2-(2- 클로로페닐 )-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진의 합성
Figure pat00030
질소 분위기 하의 250ml 둥근바닥 3구 플라스크에 제조예 3에서 제조한 2-(2-클로로페닐)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보레인 6.3g, 플라스크에 2-클로로-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 7.7g, 테트라키스 트리페닐포스핀 팔라듐(0) 1.5g, 탄산칼륨 10.9g 및 디에틸렌글리콜디메틸에터 200ml을 넣고 온도를 150로 유지시켜주며 16시간 동안 교반 및 환류시켜 주었다. 반응액을 냉각 후 디클로로메탄과 물로 추출하고, 추출된 용액을 농축하였다. 디클로로메탄과 n-헥산 혼합용매로 컬럼크로마토그래피 실시한 용액을 농축하여 2-(2-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 7.4g을 얻었다. (수율 83%)
MS (ESI) : [M+H]+ 344
실시예 1: 화합물(1)의 합성
Figure pat00031
질소 분위기 하의 100ml 둥근바닥 3구 플라스크에 제조예 1에서 제조한 2-(2,6-디클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 2.9g, 제조예 2에서 제조한 2-페닐-1-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보란-2-일)페닐)-1H-벤조[d]이미다졸 9.2g, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 0.9g, 2-디사이클로헥실포스피노-2',4,6'-트리이소프로필바이페닐 0.8g, 탄산칼륨 5.3g을 디에틸렌글리콜디메틸에터 75ml을 넣고 온도를 150℃로 유지시켜주며 16시 간동안 교반 및 환류시켜 주었다. 반응액을 냉각 후 디클로로메탄과 물로 추출하고 추출된 용액을 농축하였다. 초산 에틸과 n-헥산 혼합용매로 컬럼크로마토그래피 실시한 용액을 농축하고 디클로로메탄과 메탄올을 이용한 재결정을 통해 화합물(1)을 4.2g 얻었다. (수율 65%)
MS (ESI) : [M+H]+ 847
1H NMR(600MHz, CDCl3): δ 8.41 (d, 4H), 7.80 (d, 2H), 7.73 (t, 1H), 7.65 (d, 2H), 7.56 (t, 2H), 7.48 (t, 4H), 7.41 (t, 8H), 7.24 (t, 2H), 7.20 (t, 2H), 7.16 (d, 4H), 7.03 (t, 4H), 6.97 (t, 2H), 6.68 (d, 2H)
실시예 2: 화합물(2)의 합성
Figure pat00032
질소 분위기 하의 100ml 둥근바닥 3구 플라스크에 제조예 4에서 제조한 2-(2-클로로페닐)-4,6-디페닐-1,3,5-트리아진 6g, 제조예 2에서 제조한 2-페닐-1-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보란-2-일)페닐)-1H-벤조[d]이미다졸 10.4g, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 1.6g, 2-디사이클로헥실포스피노-2',4,6'-트리이소프로필바이페닐 1.3g, 탄산칼륨 7.5g을 디에틸렌글리콜디메틸에터 75ml을 넣고 온도를 150℃로 유지시켜주며 16시간 동안 교반 및 환류시켜 주었다. 반응액을 냉각 후 디클로로메탄과 물로 추출하고 추출된 용액을 농축하였다. 초산에틸과 n-헥산 혼합용매로 컬럼크로마토그래피 실시한 용액을 농축하여 화합물(2)를 7.3g 얻었다. (수율 73%)
MS (ESI) : [M+H]+ 578
1H NMR(600MHz, CDCl3): δ 8.52 (d, 4H), 8.28 (d, 1H), 7.83 (d, 1H), 7.70~7.60 (m, 2H), 7.58~7.53 (m, 3H), 7.51~7.45 (m, 8H), 7.28~7.24 (m, 4H), 7.10 (t, 2H), 6.99 (t, 1H), 6.79 (d, 1H)
소자실시예 1: 화합물 ( 1)과 mCBP를 호스트로 포함하는 유기전계발광소자 제조
ITO (Indium tin oxide)가 150nm 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 이소프로필 알코올 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송시켜 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
ITO (Indium tin oxide)가 150nm 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 이소프로필 알코올 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 이송 시켜 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5분간 세정하고 진공 증착기로 기판을 이송하였다.
이와 같이 준비된 ITO 투명 전극을 양극으로 사용하여 ITO 기판 상에 DNTPD를 진공 증착하여 60nm 두께의 정공 주입층을 형성하였다. 이어서 제1 정공수송층으로서 NPB를 증착하여 10nm 두께의 제1 정공수송층을 형성하였으며, 이어서 제2 정공수송 층으로서 mCBP를 증착하여 10nm 두께의 제2 정공수송층을 형성하였다. 이어서 화합물 (1)과 mCBP를 호스트로 하여 증착속도를 0.1nm/sec, FIr6의 증착속도를 0.01nm/sec로 증착하고, 증착속도 비율이 10%가 되도록 FIr6를 도핑하여 정공수송층 위에 발광층을 40nm 두께로 형성하였다. 여기서, 화합물(1)과 mCBP는 1:1의 부피비를 갖도록 발광층을 형성하였다. 그 위에 엑시톤 차단층으로서 TSPO1을 증착하여 15nm 두께의 엑시톤 차단층을 형성하였으며, 그 위에 TmPyPB를 증착하여 15nm 두께의 전자수송층을 형성하였으며, 상기 전자수송층 상부에 LiQ를 2nm 두께, 알루미늄[Al]을 50nm 두께로 순차적으로 진공 증착하여 음극을 형성함으로써 유기전계발광소자를 제조하였다.
이때, 각 물질의 증착속도는 유기물질인 DNTPD, NPB, mCBP, TSPO1, TmPyPB는 0.1 nm/sec, LiQ는 0.02 nm/sec, 알루미늄은 0.2 nm/sec로 하였다.
소자실시예 2: 화합물 ( 2)와 mCBP를 호스트로 포함하는 유기전계발광소자 제조
발광층의 호스트로 화합물(1) 대신에 화합물(2)를 사용한 점을 제외하고는 소자실시예 1과 동일한 방법으로 유기전계발광소자를 제조하였다.
소자실시예 3: 화합물 ( 2)를 호스트로 포함하는 유기전계발광소자 제조
발광층의 호스트로 화합물(1)과 mCBP를 사용한 대신에 화합물(2)를 사용한 점을 제외하고는 소자실시예 1과 동일한 방법으로 유기전계발광소자를 제조하였다.
소자비교예 1: mCBP를 호스트로 포함하는 유기전계발광소자 제조
발광층의 호스트로 화합물(1)과 mCBP를 동시에 사용한 점을 대신해 mCBP를 단독으로 사용한 점을 제외하고는 소자실시예1과 동일한 방법으로 유기전계발광소자를 제조하였다.
상기 소자실시예에서 사용하거나, 본 발명의 화합물과 함께 호스트로 사용될 수 있는 화합물들의 구조식은 아래와 같다.
Figure pat00033
Figure pat00034
유기전계발광소자의 특성 분석
이하, 소자실시예 1, 2 및, 소자비교예 1에 따라 제조된 유기전계발광소자를 1000 cd/m2 휘도에서 특성을 비교하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 호스트 재료 1000 cd/m2에서
구동전압 (V)		 1000 cd/m2에서 휘도효율
(cd/A)
소자실시예 1 화합물 (1) + mCBP 6.4 26.1
소자실시예 2 화합물 (2) + mCBP 6.1 24.6
소자실시예 3 화합물 (2) 7.5 11.1
소자비교예 1 mCBP 7.7 20.2
휘도효율은 전압을 0 V 부터 10 V까지 상승시키면서 휘도계(Minolta CS-2000)를 이용하여 그때의 휘도를 측정하고, 측정된 휘도값을 전류값으로 나누어 결과를 얻었다.
상기 표 1에 따르면, 본 발명에 의한 화합물 1 또는 2를 호스트로 포함하는 유기전계발광소자에 사용한 결과, mCBP를 단독으로 호스트로 사용한 것과 비교하여 휘도효율이 향상되고, 구동전압이 감소되어 우수한 성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (13)

  1. 하기 구조식 1로 표시되는 유기전계발광소자용 화합물.
    [구조식 1]
    Figure pat00035

    구조식 1에서,
    Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 다르고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고, Ar1 및 Ar2는 동시에 모두 수소원자 또는 중수소원자는 아니고,
    Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 다르고, Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
    X1은 질소원자 또는
    Figure pat00036
    이고,
    R4는 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
    R1 내지 R3은 서로 같거나 다르고, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 다르고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자,
    Figure pat00037
    , 또는
    Figure pat00038
    이고, Ar1 및 Ar2는 동시에 모두 수소원자 또는 중수소원자는 아니고,
    Ar5는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
    R5 및 R6은 서로 같거나 다르고, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
    Ar6은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기이고,
    R7 내지 R10은 서로 같거나 다르고, R7 내지 R10은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로아릴기인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자용 화합물.
  3. 제2항에 있어서,
    Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 다르고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자,
    Figure pat00039
    , 또는
    Figure pat00040
    이고, Ar1 및 Ar2는 동시에 모두 수소원자 또는 중수소원자는 아니고,
    R5 및 R6은 서로 같거나 다르고, R5 및 R6은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고,
    R11 및 R12는 서로 같거나 다르고, R11 및 R12는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고,
    R7 내지 R10은 서로 같거나 다르고, R7 내지 R10은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고,
    R13 및 R14는 서로 같거나 다르고, R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자용 화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    R1 내지 R3은 서로 같거나 다르고, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소원자 또는 중수소원자인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자용 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    Ar3 및 Ar4는 서로 같거나 다르고, Ar3 및 Ar4는 각각 독립적으로
    Figure pat00041
    , 또는
    Figure pat00042
    이고,
    R15 내지 R18은 서로 같거나 다르고, R15 내지 R18은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고,
    R19 및 R20은 서로 같거나 다르고, R19 및 R20은 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자용 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    X1은 질소원자 또는
    Figure pat00043
    이고,
    R4는 각각 독립적으로 수소원자, 중수소원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자용 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유기전계발광소자용 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 화합물 1 내지 8 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자용 화합물.
    Figure pat00044

    Figure pat00045

    Figure pat00046

    Figure pat00047
  8. 제1항에 따른 유기전계발광소자용 화합물을 포함하는 유기전계발광소자.
  9. 제1전극, 제2전극 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 단수 또는 복수의 유기물층을 포함하는 유기전계발광소자에 있어서,
    상기 단수 또는 복수의 유기물층 중에서 선택된 1종 이상의 유기물층은 제1항에 따른 유기전계발광소자용 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단수 또는 복수의 유기물층은 발광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 복수의 유기물층은 전자주입층, 전자수송층, 정공차단층, 전자차단층, 정공수송층 및 정공주입층 중에서 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 발광층은 호스트와 도펀트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
  13. 제12항에 있어서, 상기 호스트는
    제1항의 유기전계발광소자용 화합물; 및
    mCBP, mCP, CzSi, mCPPO1 및 mCPPO2로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상;을
    포함하는 것을 특징으로 하는 유기전계발광소자.
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