KR20170082824A - 아민계 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자 - Google Patents

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KR20170082824A
KR20170082824A KR1020160002056A KR20160002056A KR20170082824A KR 20170082824 A KR20170082824 A KR 20170082824A KR 1020160002056 A KR1020160002056 A KR 1020160002056A KR 20160002056 A KR20160002056 A KR 20160002056A KR 20170082824 A KR20170082824 A KR 20170082824A
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Abstract

본 명세서는 아민계 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.

Description

아민계 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자{AMINE-BASED COMPOUND AND ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 명세서는 아민계 화합물 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.
한국 공개특허공보 제2011-0110718호
본 명세서에는 아민계 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자가 기재된다.
본 명세서의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
Ar는 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
X는 화학식 B-1 내지 화학식 B-4 중 어느 하나이며,
Y는 화학식 B-1 내지 화학식 B-6 중 어느 하나이고,
[화학식 B-1]
Figure pat00002
[화학식 B-2]
Figure pat00003
[화학식 B-3]
Figure pat00004
[화학식 B-4]
Figure pat00005
[화학식 B-5]
Figure pat00006
[화학식 B-6]
Figure pat00007
상기 화학식 B-1 내지 B-4에 있어서,
R1 내지 R18은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
a, f, o 및 p는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이며,
b, c, e, g, h, j, k, l, m 및 q는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
d, i, n 및 r은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며,
a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p 및 r이 각각 2 이상일 때, 괄호 안의 구조는 서로 같거나 상이하다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는 제1 전극; 상기 제1 전극과 대향하여 구비된 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 구비된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것인 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서에 기재된 화합물은 유기 발광 소자의 유기물층의 재료로서 사용될 수 있다. 적어도 하나의 실시상태에 따른 화합물은 유기 발광 소자에서 효율의 향상, 낮은 구동전압 및/또는 수명 특성을 향상시킬 수 있다. 특히, 본 명세서에 기재된 화합물은 정공주입, 정공수송, 정공주입과 정공수송, 전자억제, 발광, 정공억제, 전자수송, 또는 전자주입 재료로 사용될 수 있다.
도 1은 기판(1), 양극(2), 발광층(3) 및 음극(4)으로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
도 2는 기판 (1), 양극(2), 정공주입층(5), 정공수송층(6), 발광층(7), 전자수송층(8) 및 음극(4)로 이루어진 유기 발광 소자의 예를 도시한 것이다.
이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다. 상기 화학식 1의 화합물은 입체 장애가 큰 구조를 가지는 방향족 아민계 화합물로서, 이를 포함하는 유기 발광 소자의 효율을 향상시키는 효과가 있다. 또한, X 및 Y가 상기 화학식 B-1 내지 B-4 중 입체 장애가 적은 구조인 경우에는 입체 장애가 큰 구조인 경우에 비하여 유기 발광 소자의 효율이 낮아진다.
상기 치환기들의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 시클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, 아릴기로 치환된 아릴기일 수 있다. 또한, 구체적인 예로서 "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 명세서에서 카보닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 40인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00008
본 명세서에 있어서, 에스테르기는 에스테르기의 산소가 탄소수 1 내지 40의 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환될 수 있다. 구체적으로, 하기 구조식의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00009
본 명세서에 있어서, 이미드기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 25인 것이 바람직하다. 구체적으로 하기와 같은 구조의 화합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00010
본 명세서에 있어서, 실릴기는 -SiRaRbRc의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Ra, Rb 및 Rc는 각각 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 -BRaRb의 화학식으로 표시될 수 있고, 상기 Ra 및 Rb는 각각 수소; 치환 또는 비치환된 알킬기; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기일 수 있다. 상기 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알킬기의 탄소수는 1 내지 6이다. 알킬기의 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, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 상기 알콕시기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 40인 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 기재된 알킬기, 알콕시기 및 그 외 알킬기 부분을 포함하는 치환체는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함한다.
본 명세서에 있어서, 상기 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 2 내지 40인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 10이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 알케닐기의 탄소수는 2 내지 6이다. 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, 시클로알킬기는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 3 내지 60인 것이 바람직하며, 일 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 40이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 20이다. 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 시클로알킬기의 탄소수는 3 내지 6이다. 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, 알킬아민기는 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 1 내지 40인 것이 바람직하다. 알킬아민기의 구체적인 예로는 메틸아민기, 디메틸아민기, 에틸아민기, 디에틸아민기, 페닐아민기, 나프틸아민기, 비페닐아민기, 안트라세닐아민기, 9-메틸-안트라세닐아민기, 디페닐아민기, 페닐나프틸아민기, 디톨릴아민기, 페닐톨릴아민기, 트리페닐아민기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
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 2 이상의 아릴기를 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, 헤테로아릴아민기의 예로는 치환 또는 비치환된 모노헤테로아릴아민기, 치환 또는 비치환된 디헤테로아릴아민기, 또는 치환 또는 비치환된 트리헤테로아릴아민기가 있다. 상기 헤테로아릴아민기 중의 헤테로아릴기는 단환식 헤테로 고리기일 수 있고, 다환식 헤테로 고리기일 수 있다. 상기 2 이상의 헤테로 고리기를 포함하는 헤테로아릴아민기는 단환식 헤테로 고리기, 다환식 헤테로 고리기, 또는 단환식 헤테로 고리기와 다환식 헤테로 고리기를 동시에 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴헤테로아릴아민기는 아릴기 및 헤테로 고리기로 치환된 아민기를 의미한다.
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, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 플루오레닐기는 치환될 수 있고, 치환기 2개가 서로 결합하여 스피로 구조를 형성할 수 있다.
상기 플루오레닐기가 치환되는 경우,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
등의 스피로플루오레닐기,
Figure pat00013
(9,9-디메틸플루오레닐기), 및
Figure pat00014
(9,9-디페닐플루오레닐기) 등의 치환된 플루오레닐기가 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로 고리기는 이종원자로 N, O, P, S, Si 및 Se 중 1개 이상을 포함하는 헤테로 고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 1 내지 60인 것이 바람직하다. 일 실시상태에 따르면, 상기 헤테로 고리기의 탄소수는 1 내지 30이다. 헤테로 고리기의 예로는 예로는 피리딜기, 피롤기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 퓨라닐기, 티오페닐기, 이미다졸기, 피라졸기, 옥사졸기, 이소옥사졸기, 티아졸기, 이소티아졸기, 트리아졸기, 옥사디아졸기, 티아디아졸기, 디티아졸기, 테트라졸기, 피라닐기, 티오피라닐기, 피라지닐기, 옥사지닐기, 티아지닐기, 디옥시닐기, 트리아지닐기, 테트라지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴놀릴기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 나프티리디닐기, 아크리딜기, 크산테닐기, 페난트리디닐기, 디아자나프탈레닐기, 트리아자인데닐기, 인돌기, 인돌리닐기, 인돌리지닐기, 프탈라지닐기, 피리도 피리미디닐기, 피리도 피라지닐기, 피라지노 피라지닐기, 벤조티아졸기, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 디벤조티오페닐기, 디벤조퓨라닐기, 카바졸기, 벤조카바졸기, 디벤조카바졸기, 인돌로카바졸기, 인데노카바졸기, 페나지닐기, 이미다조피리딘기, 페녹사지닐기, 페난트리딘기, 페난트롤린(phenanthroline)기, 페노티아진(phenothiazine)기, 이미다조피리딘기, 이미다조페난트리딘기. 벤조이미다조퀴나졸린기, 또는 벤조이미다조페난트리딘기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는 방향족인 것을 제외하고는 전술한 헤테로 고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기, 아릴티옥시기, 아릴술폭시기, 아릴포스핀기, 아르알킬기, 아랄킬아민기, 아르알케닐기, 알킬아릴기, 아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기 중의 아릴기는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알킬티옥시기, 알킬술폭시기, 아르알킬기, 아랄킬아민기, 알킬아릴기, 알킬아민기 중 알킬기는 전술한 알킬기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기, 헤테로아릴아민기, 아릴헤테로아릴아민기 중 헤테로아릴기는 방향족인 것을 제외하고는 전술한 헤테로 고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아르알케닐기 중 알케닐기는 전술한 알케닐기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌기는 방향족의 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로 고리기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, Ar는 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, Ar는 수소; 중수소; 탄소수 6 내지 60의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, Ar는 수소; 중수소; 탄소수 6 내지 30의 단환식 또는 다환식의 치환 또는 비치환된 아릴기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, Ar는 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 페난트레닐기; 치환 또는 비치환된 트리페릴레닐기; 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐기이다.
또 하나의 일 실시상태에 있어서, Ar는 수소; 중수소; 페닐기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 바이페닐기; 터페닐기; 나프틸기; 페난트레닐기; 트리페릴레닐기; 플루오레닐기; 알킬기 및 아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 치환기로 치환된 플루오레닐기이다.
일 실시상태에 있어서, Ar는 수소; 중수소; 또는 하기 구조들 중에서 선택된 어느 하나이다.
Figure pat00015
상기 구조들은 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아민기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 시클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴헤테로아릴아민기; 아릴포스핀기; 및 헤테로 고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, Ar는 수소; 중수소; 페닐기; 나프틸기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 바이페닐기; 터페닐기; 나프틸기; 페난트레닐기; 트리페릴레닐기; 플루오레닐기; 메틸기 및 페닐기로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 치환기로 치환된 플루오레닐기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R18은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R18은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R18은 수소이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화합물들 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
상기 화학식 1의 화합물은 하기 반응에 의하여 제조될 수 있으며, 다만 제조방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00024
Figure pat00025
상기 반응식에서, Z는 하기 구조들 중에서 선택되는 어느 하나이고, A는 화학식 1에서의 X의 정의 또는 Y의 정의와 같다.
Figure pat00026
또한, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 상기 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기 발광 소자는 전술한 화합물을 이용하여 한 층 이상의 유기물층을 형성하는 것을 제외하고는, 통상의 유기 발광 소자의 제조방법 및 재료에 의하여 제조될 수 있다.
상기 화합물은 유기 발광 소자의 제조시 진공 증착법 뿐만 아니라 용액 도포법에 의하여 유기물층으로 형성될 수 있다. 여기서, 용액 도포법이라 함은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이법, 롤 코팅 등을 의미하지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 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 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 그러나, 유기 발광 소자의 구조는 이에 한정되지 않고 더 적은 수의 유기물층을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 유기 발광 소자에서, 상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 및 정공 주입과 정공 수송을 동시에 하는 층 중 1층 이상을 포함할 수 있고, 상기 층들 중 1층 이상이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기물층은 전자저지층을 포함하고, 상기 전자저지층이 상기 화합물을 포함할 수 있다.
하나의 실시 상태에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 하나의 예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층의 호스트로서 포함될 수 있다. 또 하나의 예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 발광층의 인광 호스트로서 포함될 수 있다.
또 하나의 예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 호스트로서 포함하고, 다른 유기화합물, 금속 또는 금속화합물을 도펀트로 포함할 수 있다.
또 하나의 예로서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 호스트로서 포함하고, 이리듐계(Ir) 도펀트와 함께 사용할 수 있다.
또한, 상기 유기물층은 전자 수송층, 전자 주입층, 및 전자 수송과 전자 주입을 동시에 하는 층 중 1층 이상을 포함할 수 있고, 상기 층들 중 1층 이상이 상기 화합물을 포함할 수 있다.
또 하나의 실시상태에 있어서, 상기 유기 전자 소자의 유기물층은 정공수송층을 포함하고, 상기 정공수송층이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.
이와 같은 다층 구조의 유기물층에서 상기 화합물은 발광층, 정공 주입/정공 수송과 발광을 동시에 하는 층, 정공 수송과 발광을 동시에 하는 층, 또는 전자 수송과 발광을 동시에 하는 층 등에 포함될 수 있다.
예컨대, 본 발명의 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 도 2에 나타낸 것과 같은 구조를 가질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 기판(1) 위에 양극(2), 발광층(3) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 발광층(3)에 포함될 수 있다.
도 2에는 기판(1) 위에 양극(2), 정공 주입층(5), 정공 수송층(6), 발광층(7), 전자 수송층(8) 및 음극(4)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 이와 같은 구조에 있어서, 상기 화합물은 상기 정공 주입층(5), 정공 수송층(6), 발광층(7) 또는 전자 수송층(8)에 포함될 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 유기 발광 소자는 스퍼터링(sputtering)이나 전자빔 증발(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 수도 있다.
상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층 등을 포함하는 다층 구조일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 단층 구조일 수 있다. 또한, 상기 유기물층은 다양한 고분자 소재를 사용하여 증착법이 아닌 용매 공정(solvent process), 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등의 방법에 의하여 더 적은 수의 층으로 제조할 수 있다.
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-메틸화합물의), 폴리[3,4-(에틸렌-1,2-디옥시)화합물의](PEDT), 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 낮은 전압에서 양극으로부터 정공을 잘 주입 받을 수 있는 물질로서, 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(porphyrine), 올리고티오펜, 아릴아민 계열의 유기물, 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌 계열의 유기물, 퀴나크리돈(quinacridone) 계열의 유기물, 페릴렌(perylene) 계열의 유기물, 안트라퀴논 및 폴리아닐린과 폴리화합물의 계열의 전도성 고분자 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 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 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 호스트로서 포함하고, 이리듐계(Ir) 도펀트와 함께 사용할 수 있다.
도펀트로 사용되는 이리듐계 착물은 하기와 같다.
[Ir(piq)3]　　　　　　　[Btp2Ir(acac)]
Figure pat00027
[Ir(ppy)3]　　　　　　　　　　[Ir(ppy)2(acac)]
Figure pat00028
[Ir(mpyp)3]　　　　　　　[F2Irpic]
Figure pat00029
[(F2ppy)2Ir(tmd)]　　　　　　　　　[Ir(dfppz)3]
Figure pat00030
　　　
Figure pat00031
상기 전자 수송 물질로는 음극으로부터 전자를 잘 주입 받아 발광층으로 옮겨줄 수 있는 물질로서, 전자에 대한 이동성이 큰 물질이 적합하다. 구체적인 예로는 8-히드록시퀴놀린의 Al 착물; Alq3를 포함한 착물; 유기 라디칼 화합물; 히드록시플라본-금속 착물 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유기 발광 소자는 사용되는 재료에 따라 전면 발광형, 후면 발광형 또는 양면 발광형일 수 있다.
본 발명에 따른 화합물은 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기 발광 소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
상기 화학식 1의 화합물의 제조방법 및 이들을 이용한 유기 발광 소자의 제조는 이하의 실시예에서 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 제조예 >
본 명세서의 제조예에서 사용한 중간체 A 내지 F의 구조는 하기와 같다.
Figure pat00032
Figure pat00033
제조예 1: 화합물 1의 합성
[화합물 A] [화합물 1]
Figure pat00034
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.96mmol), 아닐린(0.84g, 8.98mmol)을 자일렌 180ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide) (1.05g, 10.98mol)을 첨가하고, 비스(트리-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0))(0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 3시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 자일렌을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:12 으로 컬럼하여 상기 화합물 1 (13.35g, 수율: 71%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 936
제조예 2: 화합물 2의 합성
[화합물 B] [화합물 2]
Figure pat00035
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 B (10.0g, 19.34mmol), 아닐린(0.81g, 8.70mmol)을 자일렌 180ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide) (1.02g, 10.64mol)을 첨가하고, 비스(트리-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0))(0.10g, 0.19mmol)을 넣은 후 5시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 자일렌을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:15으로 컬럼하여 상기 화합물 2 (10.98g, 수율: 58%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 968
제조예 3: 화합물 3 내지 6의 합성
Figure pat00036
제조예 1에서 출발물질로 상기 화합물 A 대신 상기 화합물 C, D, E, F를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 하기 화합물 3 내지 6을 제조하였다.
Figure pat00037
화합물 MS[M+H]+ 수득(g) 수득율(%
3 726 8.45 60
4 932 15.54 86
5 964 13.19 71
6 722 10.22 73
제조예 4: 화합물 7의 합성
[화합물 A] [화합물 7]
Figure pat00038
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.96mmol), [1,1'-바이페닐]-4-아민([1,1'-biphenyl]-4-amine)(1.52g, 8.98mmol)을 자일렌 180ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide) (1.05g, 10.98mol)을 첨가하고, 비스(트리-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0))(0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 5시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 자일렌을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:12 으로 컬럼하여 상기 화합물 7 (16.67g, 수율: 83%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 1012
제조예 5: 화합물 8 내지 13의 합성
Figure pat00039
제조예 4에서 출발물질로 상기 화합물 A 대신 상기 화합물 B, C, D, E, F를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 하기 화합물 8 내지 12를 제조하였다.
Figure pat00040
화합물 MS[M+H]+ 수득(g) 수율(%)
8 1044 14.28 69
9 802 12.11 76
10 1008 17.85 89
11 1040 17.63 85
12 798 10.34 65
제조예 6: 화합물 13의 합성
[화합물 A] [화합물 13]
Figure pat00041
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 A (10.0g, 19.96mmol), [1,1'-바이페닐]-2-아민([1,1'-biphenyl]-2-amine)(1.52g, 8.98mmol)을 자일렌 210ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide) (1.05g, 10.98mol)을 첨가하고, 비스(트리-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0))(0.10g, 0.20mmol)을 넣은 후 2시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 자일렌을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란:헥산 = 1:8 으로 컬럼하여 상기 화합물 13 (16.67g, 수율: 83%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 1012
제조예 7: 화합물 14의 합성
[화합물 C] [화합물 14]
Figure pat00042
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 C (10.0g, 25.25mmol), 트리페닐렌-2-아민(triphenylen-2-amine)(2.76g, 11.36mmol)을 자일렌 250ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide) (1.33g, 13.89mol)을 첨가하고, 비스(트리-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0))(0.13g, 0.25mmol)을 넣은 후 7시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 자일렌을 감압농축 시키고에틸아세테이트 220ml으로 재결정하여 상기 화합물 14 (20.14g, 수율: 91%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 876
제조예 8: 화합물 15의 합성
[화합물 F] [화합물 15]
Figure pat00043
질소 분위기에서 500ml 둥근 바닥 플라스크에 화합물 F (10.0g, 25.25mmol), 9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민(9,9-dimethyl-9H-fluoren-2-amine)(2.38g, 11.36mmol)을 자일렌 250ml에 완전히 녹인 후 소듐 tert-부톡사이드(sodium tert-butoxide) (1.33g, 13.89mol)을 첨가하고, 비스(트리-tert-부틸포스핀) 팔라듐(0)(Bis(tri-tert-butylphosphine) palladium(0))(0.13g, 0.25mmol)을 넣은 후 6시간 동안 가열 교반하였다. 상온으로 온도를 낮추고 여과하여 염을 제거한 후에 자일렌을 감압농축 시키고 테트라하이드로퓨란 380ml으로 재결정하여 상기 화합물 15 (16.78g, 수율: 79%)를 제조하였다.
MS[M+H]+= 838
< 실험예 1>
실험예 1-1
ITO(indium tin oxide)가 1,000Å의 두께로 박막 코팅된 유리 기판을 세제를 녹인 증류수에 넣고 초음파로 세척하였다. 이 때, 세제로는 피셔사(Fischer Co.) 제품을 사용하였으며, 증류수로는 밀러포어사(Millipore Co.) 제품의 필터(Filter)로 2차로 걸러진 증류수를 사용하였다. ITO를 30분간 세척한 후 증류수로 2회 반복하여 초음파 세척을 10분간 진행하였다. 증류수 세척이 끝난 후, 이소프로필알콜, 아세톤, 메탄올의 용제로 초음파 세척을 하고 건조시킨 후 플라즈마 세정기로 수송시켰다. 또한, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 5 분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 화학식의 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌(hexaazatriphenylene; HAT)를 500Å의 두께로 열 진공 증착하여 정공 주입층을 형성하였다.
[HAT]
Figure pat00044
상기 정공 주입층 위에 정공을 수송하는 물질인 하기 화합물 N-([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민(N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine)(300Å)를 진공 증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
Figure pat00045
이어서, 상기 정공 수송층 위에 막 두께 100Å으로 하기 화합물 1을 진공 증착하여 전자 저지층을 형성하였다.
[화합물 1]
Figure pat00046
이어서, 상기 전자 저지층 위에 막 두께 300Å으로 아래와 같은 BH와 BD를 25:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다.
[BH] [BD]
Figure pat00047
Figure pat00048
[ET1] [LiQ]
Figure pat00049
Figure pat00050
상기 발광층 위에 상기 화합물 ET1과 상기 화합물 LiQ(Lithium Quinolate)를 1:1의 중량비로 진공증착하여 300Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 수송층 위에 순차적으로 12Å두께로 리튬플로라이드(LiF)와 2,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4내지 0.7Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플로라이드는 0.3Å/sec, 알루미늄은 2Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 2 ⅹ10-7 내지 5 ⅹ10-6 torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
실험예 1-2
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 3을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실험예 1-3
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 4를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실험예 1-4
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 6을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실험예 1-5
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 7을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실험예 1-6
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 9를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실험예 1-7
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 10을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실험예 1-8
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 12를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실험예 1-9
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 13을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실험예 1-10
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 14를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
실험예 1-11
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 상기 화합물 15를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
비교예 1-1
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 EB 1을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[EB 1]
Figure pat00051
비교예 1-2
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 EB 2를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[EB 2]
Figure pat00052
비교예 1-3
상기 실험예 1-1에서 화합물 1 대신 EB 3을 사용한 것을 제외하고는 실험예 1-1과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[EB 3]
Figure pat00053
실험예 1-1 내지 1-11 및 비교예 1-1 내지 1-3에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 표 3의 결과를 얻었다.
화합물
(전자억제층)		 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)
실험예 1-1 화합물 1 3.65 5.75 (0.137, 0.126)
실험예 1-2 화합물 3 3.62 5.78 (0.137, 0.126)
실험예 1-3 화합물 4 3.71 5.61 (0.137, 0.127)
실험예 1-4 화합물 6 3.72 5.62 (0.137, 0.126)
실험예 1-5 화합물 7 3.74 5.63 (0.137, 0.125)
실험예 1-6 화합물 9 3.76 5.67 (0.136, 0.127)
실험예 1-7 화합물 10 3.78 5.68 (0.136, 0.125)
실험예 1-8 화합물 12 3.64 5.51 (0.137, 0.125)
실험예 1-9 화합물 13 3.63 5.58 (0.138, 0.125)
실험예 1-10 화합물 14 3.68 5.52 (0.136, 0.125)
실험예 1-11 화합물 15 3.69 5.47 (0.137, 0.125)
비교예 1 EB 1 4.26 4.98 (0.138, 0.124)
비교예 2 EB 2 4.31 4.82 (0.139, 0.125)
비교예 3 EB 3 4.42 4.75 (0.139, 0.124)
상기 표 3에서 보는 바와 같이 실험예 1-1 내지 1-11의 화합물은 유기발광 소자에서 비교예 1-1 내지 1-3보다 저전압, 고효율의 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
질소 원자에 연결되는 위치가 꺽여있는 본 발명에 따른 화학식의 화합물 유도체는 질소 원자에 연결되는 위치가 본건과는 상이하게 선형으로 연결된 비교예 1-1 내지 1-3의 화합물을 사용한 유기발광 소자보다 전자 억제 능력이 우수하여 저전압 및 고효율의 특성을 보이며 유기 발광 소자에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.
< 실험예 2>
실험예 2-1 내지 실험예 2-11
상기 실험예 1에서 전자 저지층으로 EB 1(TCTA)을 사용하고, 정공 수송층으로 N-([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9-디메틸-N-(4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐)-9H-플루오렌-2-아민(N-([1,1'-biphenyl]-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine) 대신 실험예 1-1 내지 1-11의 화합물들을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
비교예 2-1
상기 실험예 2-1에서 정공 수송층으로 HT 1을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
[HT 1]
Figure pat00054
비교예 2-2
상기 실험예 2-1에서 정공 수송층으로 HT 2를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
[HT 2]
Figure pat00055
비교예 2-3
상기 실험예 2-1에서 정공 수송층으로 HT 3을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실험하였다.
[HT 3]
Figure pat00056
실험예 2-1 내지 2-11, 비교예 2-1 내지 2-3에 의해 제작된 유기 발광 소자에 전류를 인가하였을 때, 표 4의 결과를 얻었다.
화합물
(정공수송층)		 전압
(V@10mA/cm2)		 효율
(cd/A@10mA/cm2)		 색좌표
(x,y)
실험예 2-1 화합물 1 3.72 6.35 (0.137, 0.126)
실험예 2-2 화합물 3 3.79 6.28 (0.137, 0.126)
실험예 2-3 화합물 4 3.75 6.31 (0.137, 0.126)
실험예 2-4 화합물 6 3.85 6.24 (0.137, 0.126)
실험예 2-5 화합물 7 3.86 6.22 (0.136, 0.126)
실험예 2-6 화합물 9 3.84 6.13 (0.136, 0.126)
실험예 2-7 화합물 10 3.89 6.11 (0.136, 0.125)
실험예 2-8 화합물 12 3.95 6.02 (0.137, 0.125)
실험예 2-9 화합물 13 3.93 6.01 (0.137, 0.125)
실험예 2-10 화합물 14 3.98 5.92 (0.136, 0.125)
실험예 2-11 화합물 15 3.93 5.95 (0.137, 0.125)
비교예 2-1 HT 1 4.51 4.72 (0.136, 0.127)
비교예 2-2 HT 2 4.64 4.65 (0.137, 0.127)
비교예 2-3 HT 3 4.48 4.86 (0.137, 0.125)
상기 표 4에서 보는 바와 같이 실험예 2-1 내지 2-11의 화합물은 유기발광 소자에서 비교예 2-1 내지 2-3보다 저전압, 고효율의 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
질소 원자에 연결되는 위치가 꺾여있는 본 발명에 따른 화학식의 화합물 유도체는 질소 원자에 연결되는 위치가 본건과는 상이하게 선형으로 연결된 비교예 2-1 내지 2-3의 화합물을 사용한 유기발광 소자보다 정공 수송 능력이 우수하여 저전압 및 고효율의 특성을 보이며 유기 발광 소자에 적용 가능함을 확인할 수 있었다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예(전자저지층, 정공수송층)에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범주에 속한다.
1: 기판
2: 양극
3: 발광층
4: 음극
5: 정공주입층
6: 정공수송층
7: 발광층
8: 전자수송층

Claims (12)

  1. 하기 화학식 1 로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00057

    상기 화학식 1에 있어서,
    Ar는 수소; 중수소; 또는 치환 또는 비치환된 아릴기이고,
    X는 화학식 B-1 내지 화학식 B-4 중 어느 하나이며,
    Y는 화학식 B-1 내지 화학식 B-6 중 어느 하나이고,
    [화학식 B-1]
    Figure pat00058

    [화학식 B-2]
    Figure pat00059

    [화학식 B-3]
    Figure pat00060

    [화학식 B-4]
    Figure pat00061

    [화학식 B-5]
    Figure pat00062

    [화학식 B-6]
    Figure pat00063

    상기 화학식 B-1 내지 B-4에 있어서,
    R1 내지 R18은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 치환 또는 비치환된 실릴기; 치환 또는 비치환된 붕소기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 헤테로아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴아민기; 치환 또는 비치환된 아릴포스핀기; 치환 또는 비치환된 포스핀옥사이드기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
    a, f, o 및 p는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이며,
    b, c, e, g, h, j, k, l, m 및 q는 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고,
    d, i, n 및 r은 서로 같거나 상이하며, 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며,
    a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p 및 r이 각각 2 이상일 때, 괄호 안의 구조는 서로 같거나 상이하다.
  2. 청구항 1에 있어서, 화학식 1의 X와 Y는 서로 동일한 화합물.
  3. 청구항 1에 있어서, 화학식 1의 X와 Y는 서로 상이한 화합물.
  4. 청구항 1에 있어서, 화학식 1의 Ar는 수소; 중수소; 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 플루오레닐기; 치환 또는 비치환된 페난트레닐기; 또는 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기인 화합물.
  5. 청구항 1에 있어서, 화학식 1의 Ar는 수소; 중수소; 또는 하기 구조들 중에서 선택된 어느 하나인 화합물:
    Figure pat00064
    .
  6. 청구항 1에 있어서, 화학식 1의 화합물은 하기 구조들 중에서 선택된 어느 하나인 화합물:
    Figure pat00065

    Figure pat00066

    Figure pat00067

    Figure pat00068

    Figure pat00069

    Figure pat00070

    Figure pat00071
    .
  7. 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치된 1층 이상의 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자로서, 상기 유기물층 중 1층 이상은 청구항 1 내지 6 중 어느 하나의 항에 따른 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 유기물층은 전자 주입층 및 전자 수송층 중 적어도 한 층을 포함하고, 상기 전자 주입층 및 전자 수송층 중 적어도 한 층이 상기 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 유기물층은 발광층을 포함하고, 상기 발광층이 상기 화합물을 발광층의 호스트로서 포함하는 것인 유기 발광 소자.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 유기물층은 정공 주입층, 정공 수송층, 및 정공 주입과 정공 수송을 동시에 하는 층 중 1층 이상의 층을 포함하고, 상기 층 중 하나의 층이 상기 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 유기물층은 전자저지층을 포함하고, 상기 전자저지층이 상기 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  12. 청구항 7에 있어서, 상기 유기물층은 상기 화합물을 호스트로서 포함하고, 다른 유기 화합물, 금속 또는 금속 화합물을 도펀트로 포함하는 것인 유기 발광 소자.
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