KR20170123062A - 유기 발광 소자 - Google Patents

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KR20170123062A
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Abstract

본 명세서는 높은 발광 효율을 갖는 유기 발광 소자에 관한 것이다.

Description

유기 발광 소자 {ORGANIC LIGHT EMITTING DEVICE}
본 명세서는 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 현상은 특정 유기 분자의 내부 프로세스에 의하여 전류가 가시광으로 전환되는 예의 하나이다. 유기 발광 현상의 원리는 다음과 같다.
애노드와 캐소드 사이에 유기물층을 위치시켰을 때 두 전극 사이에 전압을 걸어주게 되면 캐소드와 애노드로부터 각각 전자와 정공이 유기물층으로 주입된다. 유기물층으로 주입된 전자와 정공은 재결합하여 엑시톤(exciton)을 형성하고, 이 엑시톤이 다시 바닥 상태로 떨어지면서 빛이 나게 된다. 이러한 원리를 이용하는 유기 발광 소자는 일반적으로 캐소드와 애노드 및 그 사이에 위치한 유기물층, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층을 포함하는 유기물층으로 구성될 수 있다.
유기 발광 소자에서 사용되는 물질로는 순수 유기 물질 또는 유기 물질과 금속이 착물을 이루는 착화합물이 대부분을 차지하고 있으며, 용도에 따라 정공주입 물질, 정공수송 물질, 발광 물질, 전자수송 물질, 전자주입 물질 등으로 구분될 수 있다. 여기서, 정공주입 물질이나 정공수송 물질로는 p 타입의 성질을 가지는 유기물질, 즉 쉽게 산화가 되고 산화시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 한편, 전자주입 물질이나 전자수송 물질로는 n-타입 성질을 가지는 유기 물질, 즉 쉽게 환원이 되고 환원시에 전기화학적으로 안정한 상태를 가지는 유기물이 주로 사용되고 있다. 발광층 물질로는 p 타입 성질과 n 타입 성질을 동시에 가진 물질, 즉 산화와 환원 상태에서 모두 안정한 형태를 갖는 물질이 바람직하며, 엑시톤이 형성되었을 때 이를 빛으로 전환하는 발광 효율이 높은 물질이 바람직하다.
당 기술분야에서는 높은 효율의 유기 발광 소자의 개발이 요구되고 있다.
한국 특허공개공보 2000-0051826
본 명세서는 높은 발광 효율 및/또는 낮은 구동전압을 갖는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 캐소드; 상기 캐소드와 대향하여 구비된 애노드; 상기 캐소드와 애노드 사이에 구비되고, 하기 화학식 2로 표시되는 안트라센 유도체를 포함하는 발광층; 및 상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 구비되고, 하기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 포함하는 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에 있어서,
Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
m 및 n은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이며,
상기 m이 2 이상인 경우, 상기 Ar1은 서로 같거나 상이하고,
상기 n이 2 이상인 경우, 상기 Ar2는 서로 같거나 상이하며,
X는 비컨쥬게이션된 기이며,
G1 및 G2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 단환 또는 다환의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, G1 및 G2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 단환 또는 다환의 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 단환 또는 다환의 헤테로고리를 형성하며,
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에 있어서,
R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐; 히드록시기; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴옥시기; 치환 또는 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이며,
L3은 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기이고,
Ar3는 하기 화학식 a이며,
Ar4는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이고,
l3은 1 내지 3의 정수이며,
상기 l3가 2 이상인 경우, 2 이상의 L3는 서로 같거나 상이하고,
[화학식 a]
Figure pat00003
상기 화학식 a에 있어서,
X1는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
R11 내지 R14 중 어느 하나는 상기 화학식 2의 L3에 결합되는 부위이며, 나머지 및 R15 내지 R18은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시기; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴옥시기; 치환 또는 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이며,
상기 R1 내지 R8, R11 내지 R18, L1 및 Ar4 중 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 낮은 구동전압 및/또는 높은 발광 효율을 제공한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자를 나타낸 도이다.
도 2는 화합물 1의 HOMO(AC3) 준위 측정 데이터 결과를 나타낸 도이다.
도 3은 화합물 36의 HOMO(AC3) 준위 측정 데이터 결과를 나타낸 도이다.
도 4는 화합물 1의 photoluminescence(PL) 측정 데이터 결과를 나타낸 도이다.
도 5는 화합물 24의 photoluminescence(PL) 측정 데이터 결과를 나타낸 도이다.
도 6는 화합물 41의 photoluminescence(PL) 측정 데이터 결과를 나타낸 도이다.
도 7는 화합물 ET-A의 photoluminescence(PL) 측정 데이터 결과를 나타낸 도이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자 내의 화합물들의 에너지 도표를 나타낸 도이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 캐소드; 상기 캐소드와 대향하여 구비된 애노드; 상기 캐소드와 애노드 사이에 구비되고, 상기 화학식 2로 표시되는 안트라센 유도체를 포함하는 발광층; 및 상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 구비되고, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 포함하는 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 포함하는 유기물층은 전자수송층, 전자주입층 또는 전자수송과 전자주입을 동시에 하는 층이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 포함하는 유기물층은 전자수송층이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 발광 소자는 청색 형광 발광을 한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 HOMO 에너지 준위는 6.1 eV 이상이다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 HOMO 에너지 준위는 6.1 eV 이상 7.0 eV 이하이다. 본 명세서의 일 실시상태에 따라 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물과 같이 깊은 HOMO 에너지 준위를 갖는 경우에는 발광층으로부터 정공을 효과적으로 차단할 수 있어, 높은 발광 효율을 제공할 수 있으며, 소자의 안정성을 향상시켜 장수명의 소자를 제공할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 호스트의 HOMO 에너지 준위와 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 HOMO 에너지 준위의 차는 0.2 eV 이상이다. 상기와 같이, 발광층의 호스트 물질과 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 HOMO 에너지 준위의 차가 0.2 eV 이상인 경우, 발광층으로부터 더욱 효과적으로 정공을 차단할 수 있어 높은 발광 효율 및 장수명의 유기 발광 소자를 제공할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 포함하는 유기물층은 발광층에 접하여 구비된다. 이 경우, 발광층의 호스트 화합물보다 더 깊은 HOMO 에너지 준위를 가짐으로써 정공의 차단을 효과적으로 할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태와 같이, 청색 형광 발광을 하는 유기 발광 소자의 경우에는 호스트 재료로 상기 화학식 2로 표시되는 안트라센 유도체를 주로 사용하며, 이 경우, 6 eV 미만의 HOMO 에너지 준위를 갖는다. 따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 포함하는 유기물층을 캐소드와 발광층 사이에 구비하는 경우에는 전자의 이동과 함께 정공의 차단역할을 동시에 할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 에너지 준위는 에너지의 크기를 의미하는 것이다. 따라서, 진공준위로부터 마이너스(-) 방향으로 에너지 준위가 표시되는 경우에도, 에너지 준위는 해당 에너지 값의 절대값을 의미하는 것으로 해석된다. 예컨대, HOMO 에너지 준위란 진공준위로부터 최고 점유 분자 오비탈(highest occupied molecular orbital)까지의 거리를 의미하고, LUMO 에너지 준위란 진공준위로부터 최저 비점유 분자 오비탈(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)까지의 거리를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 HOMO 준위는 대기하 광전자 분광장치(RIKEN KEIKI Co., Ltd. 제조: AC3)를 이용하여 측정할 수 있다. 구체적으로 재료에 광을 조사하고, 그 때 전하 분리에 의해 생기는 전자량을 측정함으로써 상기 HOMO 준위를 측정할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 삼중항 에너지는 2.6 eV 이상이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따라, 상기 다양한 범위의 삼중항 에너지를 갖는 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 포함하는 경우에는 유기 발광 소자에서 효과적으로 발광층의 삼중항 엑시톤을 효과적으로 차단하여 높은 효율 및/또는 장수명의 소자를 기대할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 호스트 및 도펀트를 포함하고, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 삼중항 에너지는 상기 호스트의 삼중항 에너지보다 크다.
발광층의 호스트 화합물의 삼중항 에너지보다 더 큰 삼중항 에너지를 갖는 경우, 발광층의 삼중항 엑시톤을 효과적으로 차단할 수 있다. 구체적으로 일반적으로 사용하는 발광층의 안트라센 호스트 유도체들은 1.9 eV 미만의 삼중항 에너지 준위를 가지며, 캐소드와 발광층 사이에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 유기물층은 2.6 eV 이상의 삼중항 에너지 준위를 갖으므로, 삼중항 엑시톤 차단효과가 높아 소자 효율이 향상될 수 있다. 이는 후술하는 비교예로서 제시된 안트라센 유도체인 하기 화합물 [ET-H] 및 [ET-J] 모두 1.9 eV 미만의 삼중항 에너지를 가지며, 이러한 낮은 삼중항 에너지를 갖는 화합물은 소자 효율이 낮은 것을 확인할 수 있다. 이는 2.6 eV 미만의 삼중항 에너지를 갖는 화합물을 사용하는 경우, 삼중항-삼중항 소멸(Triplet-Triplet Annihilation: TTA)의 효과를 감쇄시키기 때문이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 복수개의 층이 구비되는 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 포함하는 유기물층은 상대적으로 발광층에 인접하여 구비된다. 이 경우, 삼중항 엑시톤을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 삼중항 에너지(ET)는 저온 광발광(Low Temperature Photoluminescence)법을 이용하여 측정할 수 있다. λedge 값을 측정하여 하기 환산식을 이용하여 삼중항 에너지를 구할 수 있다.
ET(eV) = 1239.85 / (λedge)
상기 환산식에 있어서, "λedge"란, 종축에 인광 강도, 횡축에 파장을 취하여 인광 스펙트럼을 나타냈을 때에, 인광 스펙트럼의 단파장 측의 상승에 대하여 접선을 그어, 그 접선과 횡축의 교점의 파장치를 의미하며, 단위는 nm 이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 삼중항 에너지(ET)는 양자 화학 계산에 의해서도 구할 수 있다. 양자화학 계산은 미국 가우시안(Gaussian)사 제조의 양자 화학 계산 프로그램 가우시안 03을 이용하여 수행할 수 있다. 계산에 있어서는 밀도 범함수 이론(DFT)을 이용하는데, 범함수로서 B3LYP, 기저함수로서 6-31G*를 이용하여 최적화한 구조에 대해서 시간 의존 밀도 범함수 이론(TD-DFT)에 의해 삼중항 에너지의 계산치를 구할 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 특정한 유기 화합물에서는 인광 스펙트럼이 관측되지 않는 경우가 있는데, 이러한 유기 화합물에서는 상기에 나타낸 바와 같이 양자 화학 계산을 이용하여 구한 삼중항 에너지(ET)를 추정하여 사용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 전자 이동도는 1×10-6 cm2/Vs 이상이다.
또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 전자 이동도는 0.1 내지 0.5의 MV/cm 전계 조건에서 1×10-6 cm2/Vs 이상이다. 또 다른 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 전자 이동도는 0.1의 MV/cm 전계 조건에서 1×10-6 cm2/Vs 이상이다. 이 경우, 발광층 내에서 생성되는 엑시톤의 수를 증가시켜 높은 효율을 기대할 수 있다.
본 명세서에서 전자 이동도는 당업계에서 사용되는 방법으로 측정할 수 있다. 구체적으로 비행 시간법 (TOF; Time of Flight) 또는 공간 전하 제한된 전류 (SCLC; Space Charge Limited Current) 측정의 방법을 사용할 수 있으며 이에 한정하지 않는다.
구체적으로, 본 명세서의 하나의 실시상태에 따르면, ITO 기판 상에 바소페난트롤린(Bathophenanthroline)과 리튬(2%)를 진공 중에서 가열하여 20 nm 두께로 증착한 후, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 200 nm 증착하였다. 상기 층 위에 바소페난트롤린(Bathophenanthroline)과 리튬(2%)을 다시 진공 중에서 가열하여 다시 20 nm 두께로 증착한 후, 알루미늄 (aluminium)을 100 nm 이상 증착하여, 샘플을 제조하였다. 상기 샘플의 전압 (Voltage) 에 대한 전류밀도 (currently density: mA/cm2)를 측정하여, 공간 전하 제한된 전류 (SCLC; Space Charge Limited Current)영역에서 전자 이동도를 계산할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 유리 전이온도는 100 ℃ 이상이다. 더욱 바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 유리 전이온도는 110 ℃이다. 일반적으로 정공 차단 물질로 알려진 Bphen의 경우에는 유리 전이온도가 70 ℃ 미만의 낮은 유리 전이 온도를 가져, 70 ℃ 이상의 환경에서는 적용할 수 없는 문제가 있다. 따라서, 상기의 범위의 유리 전이 온도를 갖는 화합물을 사용하는 경우에는 열적 안정성이 우수한 유기 발광 소자를 적용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 포함하는 유기물층은 n형 도펀트를 더 포함한다.
구체적으로 본 명세서의 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 포함하는 유기물층은 하기 화학식 10으로 표시되는 n형 도펀트를 더 포함한다.
[화학식 10]
Figure pat00004
상기 화학식 10에 있어서,
A는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 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 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
곡선은 M을 갖는 5원 또는 6원 고리를 형성하는데 필요한 결합 및 2 또는 3개의 원자를 나타내고, 상기 원자는 1 또는 2 이상의 A의 정의와 동일한 치환기로 치환 또는 비치환되며,
M은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이다.
본 명세서의 하나의 실시상태에 따르면, 상기 화학식 10으로 표시되는 n형 도펀트는 하기 화학식 10-1 또는 10-2로 표시된다.
[화학식 10-1]
Figure pat00005
[화학식 10-2]
Figure pat00006
화학식 10-1 및 10-2에 따르면,
M은 화학식 10에서 정의한 바와 동일하고,
화학식 10-1 및 10-2의 구조는 각각 독립적으로 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 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 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 인접하는 치환기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 10으로 표시되는 n형 도펀트는 하기 구조 중 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00007
Figure pat00008
상기 구조는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 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 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 치환기로 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 명세서에서 n 도펀트는 호스트 물질을 n 반도체 특성을 갖도록 하는 물질을 의미한다. n 반도체 특성이란 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital)에너지 준위로 전자를 주입받거나 수송하는 특성 즉, 전자의 전도도가 큰 물질의 특성을 의미한다.
본 명세서에 따르면, 상기 n형 도펀트는 전자수송층 내에 알칼리 금속으로 대표되는 도너를 도핑함으로써 캐소드로부터의 전자의 추출을 용이하게 하기 위한 것으로서, 도너성 금속 화합물 및 도너성 금속 착체로 이루어진 군에서 선택된 1 이상을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 10으로 표시되는 유기 알칼리 금속 화합물 또는 유기 알칼리 토금속 화합물의 n형 도펀트는 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 포함하는 유기물층의 전체 중량을 기준으로 20 중량% 내지 80 중량%이고, 바람직하게는 50 중량 %이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n형 도펀트는 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 상기 발광층과 상기 캐소드 사이에 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 호스트로 포함하고, n 형 도펀트를 포함하는 전자수송층이 구비된다,
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 발광 소자는 전술한 전자수송층과 상기 발광층 사이에 정공 차단층을 더 포함할 수 있다.
본 명세서에서 치환기의 예시들은 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 이미드기; 아미드기; 히드록시기; 치환 또는 비치환된 알킬기; 치환 또는 비치환된 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 알콕시기; 치환 또는 비치환된 알케닐기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1 또는 2 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, 할로겐기는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드가 될 수 있다.
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, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 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 30이다. 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, 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, 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, 실릴기는 구체적으로 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 디페닐실릴기, 페닐실릴기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 붕소기는 구체적으로 트리메틸붕소기, 트리에틸붕소기, t-부틸디메틸붕소기, 트리페닐붕소기, 페닐붕소기 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
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, 쿼터페닐기 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 pat00009
,
Figure pat00010
및
Figure pat00011
등이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 헤테로고리기는 이종 원소로 O, N, S, Si 및 Se 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로서, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 2 내지 60인 것이 바람직하다. 헤테로고리기의 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, 벤즈옥사졸기, 벤즈이미다졸기, 벤조티아졸기, 벤조카바졸기, 벤조티오펜기, 디벤조티오펜기, 벤조퓨라닐기, 페난쓰롤린기(phenanthroline), 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페노티아지닐기 및 디벤조퓨라닐기 등이 있으나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
상기 헤테로아릴기는 단환 또는 다환일 수 있으며, 방향족, 지방족 또는 방향족과 지방족의 축합고리일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴옥시기, 아릴티옥시기, 아릴술폭시기 중의 아릴기는 전술한 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 알킬티옥시기, 알킬술폭시기 중 알킬기는 전술한 알킬기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴렌기는 헤테로아릴기에 결합 위치가 두 개 있는 것 즉 2가기를 의미한다. 이들은 각각 2가기인 것을 제외하고는 전술한 헤테로아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서에 있어서, "인접한" 기는 해당 치환기가 치환된 원자와 직접 연결된 원자에 치환된 치환기, 해당 치환기와 입체구조적으로 가장 가깝게 위치한 치환기, 또는 해당 치환기가 치환된 원자에 치환된 다른 치환기를 의미할 수 있다. 예컨대, 벤젠고리에서 오쏘(ortho)위치로 치환된 2개의 치환기 및 지방족 고리에서 동일 탄소에 치환된 2개의 치환기는 서로 "인접한"기로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 2 개의 인접한 탄화수소 또는 헤테로고리로 치환되거나 치환되지 않은 알킬렌 또는 탄화수소 또는 헤테로고리로 치환되거나 치환되지 않은 알케닐렌이 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 인접하는 기가 서로 결합하여 형성된 고리는 단환 또는 다환일 수 있으며, 지방족, 방향족 또는 지방족과 방향족의 축합고리일 수 있으며, 탄화수소고리 또는 헤테로고리를 형성할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 인접하는 기와 서로 결합하여 고리를 형성한다는 의미는 인접하는 기와 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리; 치환 또는 비치환된 지방족 헤테로고리; 치환 또는 비치환된 방향족 헤테로고리; 또는 이들의 축합고리를 형성하는 것을 의미한다.
상기 탄화수소고리는 상기 1가기가 아닌 것을 제외하고, 상기 시클로알킬기 또는 아릴기의 예시 중에서 선택될 수 있다. 상기 헤테로고리는 지방족, 방향족 또는 지방족과 방향족의 축합고리일 수 있으며, 1가기가 아닌 것을 제외하고, 상기 헤테로고리기의 예시 중에서 선택될 수 있다.
본 명세서에서 "스피로 결합" 동일 탄소 내의 치환기가 서로 결합하여, 2 개의 고리 화합물이 하나의 원자를 통하여 연결되는 구조를 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, 상기 Ar1 중 적어도 하나는 -L1-(Z1)p이며,
L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
Z1은 수소; 중수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
단, L1이 직접결합인 경우 Z1은 수소가 아니고,
p는 1 내지 3의 정수이며, 상기 p가 2 이상인 경우 상기 Z1은 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L1은 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 바이페닐릴렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 치환 또는 비치환된 피리미딜렌기; 치환 또는 비치환된 퀴놀릴렌기; 치환 또는 비치환된 퀴나졸릴렌기; 치환 또는 비치환된 피리딜렌기; 및 치환 또는 비치환된 트리아지닐렌기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L1은 직접결합; 페닐렌기; 바이페닐릴렌기; 나프틸렌기; 피리미딜렌기; 퀴놀릴렌기; 퀴나졸릴렌기; 피리딜렌기; 및 트리아지닐렌기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Z1은 수소; 중수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Z1은 수소; 중수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Z1은 수소; 중수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 티오펜기; 치환 또는 비치환된 퀴놀릴기; 및 치환 또는 비치환된 피리딜기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Z1은 수소; 중수소; 니트릴기; 페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 티오펜기; 퀴놀릴기; 피리딜기; 페닐기로 치환된 퀴놀릴기; 피리딜기로 치환된 퀴놀릴기; 및 피리딜기 및 페닐기로 치환된 퀴놀릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, 상기 Ar2 중 적어도 하나는 -L2-(Z2)q이며,
L2는 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
Z2는 수소; 중수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
단, L2가 직접결합인 경우 Z2는 수소가 아니고,
q는 1 내지 3의 정수이며, 상기 q가 2 이상인 경우 상기 Z2는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L2는 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L2는 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L2는 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 치환 또는 비치환된 바이페닐릴렌기; 치환 또는 비치환된 나프틸렌기; 치환 또는 비치환된 피리미딜렌기; 치환 또는 비치환된 퀴놀릴렌기; 치환 또는 비치환된 퀴나졸릴렌기; 치환 또는 비치환된 피리딜렌기; 및 치환 또는 비치환된 트리아지닐렌기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 L2는 직접결합; 페닐렌기; 바이페닐릴렌기; 나프틸렌기; 피리미딜렌기; 퀴놀릴렌기; 퀴나졸릴렌기; 피리딜렌기; 및 트리아지닐렌기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Z2는 수소; 중수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Z2는 수소; 중수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Z2는 수소; 중수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 티오펜기; 치환 또는 비치환된 퀴놀릴기; 및 치환 또는 비치환된 피리딜기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Z2는 수소; 중수소; 니트릴기; 페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 티오펜기; 퀴놀릴기; 피리딜기; 페닐기로 치환된 퀴놀릴기; 피리딜기로 치환된 퀴놀릴기; 및 피리딜기 및 페닐기로 치환된 퀴놀릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, 상기 X는 비컨쥬게이션된 기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 X는 탄소일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 화학식 1로 표시되는 고리 화합물은 Ar1 및 Ar2 사이에 컨쥬게이션을 억제하는 구조를 도입함으로써 종래의 유기 발광 소자에서 사용되는 유기물질보다 넓은 밴드갭을 가지는 것이 특징이며, 이로 인해 깊은 HOMO 레벨을 가질 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 밴드갭은 3.3 eV이상이며, 상기 밴드갭은 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 HOMO 에너지와 LUMO에너지의 차이의 절대값을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 LUMO에너지 준위는 3 eV이하이며, 바람직하게는 3 eV 내지 2 eV이며, 더욱 바람직하게는 3 내지 2.5 eV이다.
본 명세서에 있어서, 에너지 준위는 에너지의 크기를 의미하는 것이다. 따라서, 진공준위로부터 마이너스(-) 방향으로 에너지 준위가 표시되는 경우에도, 에너지 준위는 해당 에너지 값의 절대값을 의미하는 것으로 해석된다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1에 있어서, 상기 G1 및 G2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 단환 또는 다환의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 단환 또는 다환의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 단환 또는 다환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 10의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 치환 또는 비치환된 페닐기; 및 치환 또는 비치환된 나프틸기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 페닐기; 및 나프틸기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 메틸기; 및 치환 또는 비치환된 에틸기로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소고리를 형성할 수 있다
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 시클로헥실 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 결합하여 시클로헥실 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 6원의 헤테로고리를 포함하는 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 6원의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 6원의 헤테로고리를 포함하는 다환의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 피리딜기; 치환 또는 비치환된 피리미딜기; 또는 치환 또는 비치환된 트리아지닐기를 포함하는 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 피리딜기; 치환 또는 비치환된 피리미딜기; 치환 또는 비치환된 트리아지닐기; 치환 또는 비치환된 퀴놀릴기; 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기; 또는 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 피리딜기; 피리미딜기; 트리아지닐기; 퀴놀릴기; 또는 퀴나졸리닐기다.
상기 Ar1 및 Ar2는 니트릴기; 페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 티오펜기; 페닐기로 치환된 퀴놀릴기; 피리딜기로 치환된 퀴놀릴기; 및 피리딜기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상으로 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 메틸기; 및 치환 또는 비치환된 에틸기로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 6원의 헤테로고리를 포함하는 단환의 헤테로아릴기이다. 상기 예시한 G1, G2, Ar1 및 Ar2를 치환기로 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물은 sp3결합과 상기 Ar1 및 Ar2의 입체효과(steric effect)로 인하여 분자 내 넓은 밴드갭을 유도하고, 높은 트리플렛(triplet)을 형성하며, sp3결합하는 네 방향의 치환기 중 상기 G1 및 G2를 제외한 두 방향만이 컨쥬게이션 그룹이므로 분자 간 영향에서 π-π 오버랩이 적기 때문에 유기 발광 소자 내에서 우수한 정공이동도 및/또는 전자이동도를 나타내므로 유기 발광 소자의 효율의 향상이 가능하다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2 는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 메틸기; 및 치환 또는 비치환된 에틸기로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 피리딜기; 치환 또는 비치환된 피리미딜기; 또는 치환 또는 비치환된 트리아지닐기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기; 및 에틸기로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 피리딜기, 피리미딜기, 또는 트리아지닐기이다.
상기 Ar1 및 Ar2는 니트릴기; 페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 티오펜기; 페닐기로 치환된 퀴놀릴기; 피리딜기로 치환된 퀴놀릴기; 및 피리딜기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상으로 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소고리를 형성하고, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 6원의 헤테로고리를 포함하는 단환의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 시클로헥실 고리를 형성하고, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 6원의 헤테로고리를 포함하는 단환의 헤테로아릴기이다. 상기 예시한 G1, G2, Ar1 및 Ar2를 치환기로 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물은 sp3결합과 상기 Ar1 및 Ar2의 입체효과(steric effect)로 인하여 분자 내 넓은 밴드갭을 유도하고, 높은 트리플렛(triplet)을 형성하며, sp3결합하는 네 방향의 치환기 중 상기 G1 및 G2를 제외한 두 방향만이 컨쥬게이션 그룹이므로 분자 간 영향에서 π-π 오버랩이 적기 때문에 유기 발광 소자 내에서 우수한 정공이동도 및/또는 전자이동도를 나타내므로 유기 발광 소자의 효율의 향상이 가능하다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 시클로헥실 고리를 형성하고, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 피리딜기; 치환 또는 비치환된 피리미딜기; 또는 치환 또는 비치환된 트리아지닐기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 결합하여 시클로헥실 고리를 형성하고, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 피리딜기; 피리미딜기; 또는 트리아지닐기이다.
상기 Ar1 및 Ar2는 니트릴기; 페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 티오펜기; 페닐기로 치환된 퀴놀릴기; 피리딜기로 치환된 퀴놀릴기;및 피리딜기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상으로 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소고리를 형성하고, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 6원의 헤테로고리를 포함하는 다환의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 시클로헥실 고리를 형성하고, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 6원의 헤테로고리를 포함하는 다환의 헤테로아릴기이다. 상기 예시한 G1, G2, Ar1 및 Ar2를 치환기로 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물은 sp3결합과 상기 Ar1 및 Ar2의 입체효과(steric effect)로 인하여 분자 내 넓은 밴드갭을 유도하고, 높은 트리플렛(triplet)을 형성하며, sp3결합하는 네 방향의 치환기 중 상기 G1 및 G2를 제외한 두 방향만이 컨쥬게이션 그룹이므로 분자 간 영향에서 π-π 오버랩이 적기 때문에 유기 발광 소자 내에서 우수한 정공이동도 및/또는 전자이동도를 나타내므로 유기 발광 소자의 효율의 향상이 가능하다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 시클로헥실 고리를 형성하고, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 피리딜기; 치환 또는 비치환된 피리미딜기; 또는 치환 또는 비치환된 트리아지닐기를 포함하는 다환의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 시클로헥실 고리를 형성하고, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 퀴놀릴기; 또는 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기이다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 G1 및 G2는 서로 결합하여 시클로헥실 고리를 형성하고, 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 퀴놀릴기; 또는 퀴나졸리닐기이다.
상기 Ar1 및 Ar2는 니트릴기; 페닐기; 바이페닐기; 나프틸기; 티오펜기; 페닐기로 치환된 퀴놀릴기; 피리딜기로 치환된 퀴놀릴기; 및 피리딜기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상으로 치환 또는 비치환될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물은 하기 화합물 1 내지 209 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a는 화학식 a-1 내지 a-3 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 a-1]
Figure pat00030
[화학식 a-2]
Figure pat00031
[화학식 a-3]
Figure pat00032
화학식 a-1 내지 a-3에 있어서,
X1 및 R11 내지 R16 및 R18의 정의는 상기 화학식 a와 동일하고,
R19 내지 R26은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시기; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴옥시기; 치환 또는 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 안트라센 유도체는 하기 화학식 2-1 내지 2-4 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 2-1]
Figure pat00033
[화학식 2-2]
Figure pat00034
[화학식 2-3]
Figure pat00035
[화학식 2-4]
Figure pat00036
[화학식 2-5]
Figure pat00037
상기 화학식 2-1 내지 2-5에 있어서,
R1 내지 R8, L3, l3 및 Ar4의 정의는 상기 화학식 2와 동일하고,
X1 및 R11 내지 R18의 정의는 상기 화학식 a와 동일하며,
R19 내지 R26은서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시기; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴옥시기; 치환 또는 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 l3는 1이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 l3는 2이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L3는 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L3는 직접결합; 치환 또는 비치환된 페닐렌기; 또는 치환 또는 비치환된 2가의 디벤조퓨란기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 L3는 직접결합; 페닐렌기; 또는 2가의 디벤조퓨란기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar4는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar4는 치환 또는 비치환된 페닐기; 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 치환 또는 비치환된 터페닐기; 치환 또는 비치환된 나프틸기; 치환 또는 비치환된 페난트레닐기; 치환 또는 비치환된 파이레닐기; 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기; 치환 또는 비치환된 카바졸릴기; 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기; 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜기; 또는 치환 또는 비치환된 벤조나프토퓨라닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar4는 아릴기 또는 헤테로아릴기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 터페닐기; 나프틸기; 페난트레닐기; 파이레닐기; 트리페닐레닐기; 아릴기로 치환 또는 비치환된 카바졸릴기; 디벤조퓨라닐기; 디벤조티오펜기; 또는 벤조나프토퓨라닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar4는 페닐기, 바이페닐기, 나프틸기 또는 디벤조퓨라닐기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 페닐기로 치환 또는 비치환된 바이페닐기; 터페닐기; 나프틸기; 페난트레닐기; 파이레닐기; 트리페닐레닐기; 페닐기로 치환 또는 비치환된 카바졸릴기; 디벤조퓨라닐기; 디벤조티오펜기; 또는 벤조나프토퓨라닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R8는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R8는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 R1 내지 R8는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 또는 페닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a에 있어서, X1은 O이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a에 있어서, X1은 S이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a에 있어서, R15 및 R16은 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a에 있어서, R15 및 R16은 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a에 있어서, R15 및 R16은 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a에 있어서, R15 및 R16은 서로 결합하여 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a에 있어서, R16 및 R17은 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a에 있어서, R16 및 R17은 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a에 있어서, R16 및 R17은 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a에 있어서, R16 및 R17은 서로 결합하여 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a에 있어서, R17 및 R18은 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a에 있어서, R17 및 R18은 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a에 있어서, R17 및 R18은 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 a에 있어서, R17 및 R18은 서로 결합하여 벤젠 고리를 형성한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 안트라센 유도체는 하기 화합물 중 어느 하나로 표시된다.
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2으로 표시되는 안트라센 유도체는 발광층의 전체 중량을 기준으로 30 몰% 내지 100 몰%이다.
상기 화학식 2로 표시되는 안트라센 유도체와 함께 발광층에 사용할 수 있는 재료로서는, 예를 들어 나프탈렌, 페난트렌, 루브렌, 안트라센, 테트라센, 피렌, 페릴렌, 크리센, 데카시클렌, 코로넨, 테트라페닐시클로펜타디엔, 펜타페닐시클로펜타디엔, 플루오렌, 스피로플루오렌 등의 축합 다환 방향족 화합물 및 그들의 유도체, 트리스(8-퀴놀리놀레이트)알루미늄 등의 유기 금속 착체, 트릴아릴아민 유도체, 스티릴아민 유도체, 스틸벤 유도체, 쿠마린 유도체, 피란 유도체, 옥사존 유도체, 벤조티아졸 유도체, 벤조옥사졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 피라진 유도체, 신남산 에스테르 유도체, 디케토피롤로피롤 유도체, 아크리돈 유도체, 퀴나크리돈 유도체 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
상기 유기 발광 소자에 있어서 발광층에, 상기 발광 재료 이외에 발광성 도펀트(인광성 도펀트 및/또는 형광성 도펀트)를 함유할 수 있다. 또한, 상기 화학식 2로 표시되는 안트라센 유도체를 포함하는 발광층에 이들 도펀트를 포함하는 발광층을 적층할 수 있다.
형광성 도펀트는 일중항 여기자로부터 발광할 수 있는 화합물이다. 형광성 도펀트로서는, 아민계 화합물, 방향족 화합물, 트리스(8-퀴놀리놀레이트)알루미늄 착체 등의 킬레이트 착체, 쿠마린 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 비스스티릴아릴렌 유도체, 옥사디아졸 유도체 등으로부터, 요구되는 발광색에 맞춰서 선택되는 화합물인 것이 바람직하고, 스티릴아민 화합물, 스티릴디아민 화합물, 아릴아민 화합물, 아릴디아민 화합물이 보다 바람직하고, 아릴아민 유도체가 더욱 바람직하다. 이 형광성 도펀트는 단독으로도 또한 복수 조합하여 사용할 수도 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 안트라센 유도체는 발광층의 호스트 재료이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 발광층은 도펀트 재료를 더 함유할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 도펀트 재료는 아릴아민 화합물 또는 스티랄아민 화합물이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 도펀트 재료는 하기 화학식 3으로 표시되는 아민 유도체이다.
[화학식 3]
Figure pat00045
상기 화학식 3에 있어서,
Y1은 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 50의 다환의 1 내지 4가의 방향족 탄화수소기이고,
Ar101 및 Ar102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 50의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이며,
n1은 1 내지 4의 정수이고,
상기 n1이 2 이상인 경우, 2 이상의 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서에 있어서, 1 내지 4가의 방향족 탄화수소기는 단환 또는 다환일 수 있으며, 상기 아릴기에 결합위치가 1 내지 4개 있는 것, 즉, 1 내지 4가기를 의미한다. 이들은 각각 1 내지 4가기인 것을 제외하고는 전술한 아릴기의 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 n1은 2이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Y1은 치환 또는 비치환된 2 가의 크라이센기; 치환 또는 비치환된 2가의 파이렌기; 치환 또는 비치환된 2가의 안트라센기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1 내지 3-4 중 어느 하나로 표시되는 아민 유도체이다.
[화학식 3-1]
Figure pat00046
[화학식 3-2]
Figure pat00047
[화학식 3-3]
Figure pat00048
[화학식 3-4]
Figure pat00049
상기 화학식 3-1 내지 3-5에 있어서,
Ar201 내지 Ar206은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 50의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이며,
Q1 내지 Q5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐; 히드록시기; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴옥시기; 치환 또는 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이고,
q1은 1 내지 10의 정수이며,
q2 및 q3는 각각 1 내지 4의 정수이고,
q4는 1 내지 8의 정수이며,
q5는 1 내지 6의 정수이고,
q1 내지 q5가 각각 2 이상인 경우, 2 이상의 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar101 및 Ar102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단화 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar101 및 Ar102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단화 또는 다환의 아릴기; 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar101 및 Ar102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 알킬기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar101 및 Ar102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 t-부틸기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar201 내지 Ar206은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단화 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar201 내지 Ar206은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 단화 또는 다환의 아릴기; 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar201 내지 Ar206은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 알킬기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 알킬기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 Ar201 내지 Ar206은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기로 치환 또는 비치환된 페닐기; 또는 t-부틸기로 치환 또는 비치환된 디벤조퓨라닐기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학식 3은 하기 화합물 3-1 내지 3-6 중 어느 하나로 표시되는 것인 아민 유도체이다.
Figure pat00050
본 명세서의 일 실시상태에 따른 유기 발광 소자는 발광층에 전술한 화학식 2로 표시되는 안트라센 유도체를 포함하고, 캐소드와 발광층 사이에 전술한 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 포함하는 것을 제외하고는 당 기술분야에서 알려져 있는 재료와 방법으로 제조될 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자는 기판 상에 애노드, 유기물층 및 캐소드를 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 애노드를 형성하고, 그 위에 정공 주입층, 정공 수송층, 전자차단층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 포함하는 유기물층을 형성한 후, 그 위에 캐소드로 사용할 수 있는 물질을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 캐소드 물질부터 유기물층, 애노드 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다. 이와 같은 방법 외에도, 기판 상에 애노드 물질부터 유기물층, 캐소드 물질을 차례로 증착시켜 유기 발광 소자를 만들 수 있다.
본 명세서의 유기 발광 소자의 유기물층은 1층 이상의 유기물층이 적층된 다층 구조로 이루어질 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 정공 주입층, 정공 수송층, 전자수송층, 전자주입층, 전자차단층 및 정공 차단층으로 이루어진 군에서 선택되는 1 층 또는 2 층 이상을 더 포함할 수 있다.
예컨대, 본 명세서의 유기 발광 소자의 구조는 도 1 및 도 2에 나타난 것도 같은 구조를 가질 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 기판(101) 위에 애노드(201), 정공 수송층(301), 발광층(401), 전자수송층(501) 및 캐소드(601)이 순차적으로 적층된 유기 발광 소자의 구조가 예시되어 있다. 도 1에서 상기 전자수송층(501)에는 화학식 1로 표시되는 고리 화합물이 포함되고, 상기 발광층(401)에는 화학식 2로 표시되는 안트라센 유도체가 포함된다.
상기 도 1은 본 명세서의 실시상태에 따른 예시적인 구조이며, 다른 유기물층을 더 포함할 수 있다.
상기 유기 발광 소자가 복수개의 유기물층을 포함하는 경우, 상기 유기물층은 동일한 물질 또는 다른 물질로 형성될 수 있다.
상기 애노드 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 캐소드 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 전자수송층으로부터 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.
상기 형광 발광층은 호스트 물질로 디스티릴아릴렌(distyrylarylene; DSA), 디스티릴아릴렌 유도체, 디스티릴벤젠(distyrylbenzene; DSB), 디스티릴벤젠 유도체, DPVBi (4,4'-bis(2,2'-diphenyl vinyl) -1,1'-biphenyl), DPVBi 유도체, 스피로-DPVBi 및 스피로-6P로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상이 선택된다.
상기 형광 발광층은 도펀트 물질로 스티릴아민(styrylamine)계, 페릴렌(pherylene)계 및 DSBP(distyrylbiphenyl)계로 이루어진 군에서 1 또는 2 이상이 선택된다.
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 정공 차단층은 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.
또한, 본 명세서에 따른 유기 발광 소자는 하부 전극이 애노드이고 상부전극이 캐소드인 정구조(normal type)일 수 있고, 하부전극이 캐소드이고 상부전극이 애노드인 역구조(inverted type)일 수도 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 구조는 유기 태양 전지, 유기 감광체, 유기 트랜지스터 등을 비롯한 유기 전자 소자에서도 유기 발광 소자에 적용되는 것과 유사한 원리로 작용할 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[실시예 1]
본 명세서의 일 실시상태에 따른 화학식 1로 표시되는 고리 화합물, 하기 화합물 2-4 및 하기 화합물 ET-A, ET-H, ET-I 및 ET-J로 표시되는 화합물의 HOMO 에너지 준위 및 삼중항 에너지(ET) 값을 하기 표 1에 나타내었다.
Figure pat00051
본 명세서의 실시예에서 상기 HOMO 준위는 대기하 광전자 분광장치(RIKEN KEIKI Co., Ltd. 제조: AC3)를 이용하여 측정하였다.
본 명세서의 실시예에 에서 상기 LUMO 준위는 photoluminescence(PL)을 통하여 측정된 파장값으로 계산하였다.
또한, 상기 삼중항 에너지(ET)는 미국 가우시안(Gaussian)사 제조의 양자 화학 계산 프로그램 가우시안 03을 이용하여 수행하였으며, 밀도 범함수 이론(DFT)을 이용하여, 범함수로서 B3LYP, 기저함수로서 6-31G*를 이용하여 최적화한 구조에 대해서 시간 의존 밀도 범함수 이론(TD-DFT)에 의해 삼중항 에너지의 계산치를 구하였다.
화학식 HOMO (eV) LUMO (eV) E T (eV)
화합물 1 6.37 2.92 2.9
화합물 2 6.41 2.91 2.91
화합물 12 6.29 2.89 2.77
화합물 13 6.24 2.80 2.76
화합물 36 6.24 2.95 2.85
화합물 38 6.30 2.90 2.84
화합물 56 6.20 2.90 2.87
화합물 75 6.44 2.97 2.70
화합물 2-4 5.80 2.85 1.60
ET-A 6.17 3.10 2.57
ET-H 5.81 3.09 1.67
ET-I 6.02 3.02 2.39
ET-J 5.7 2.87 1.56
[실시예 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 5분간 세정한 후 진공 증착기로 기판을 수송시켰다.
이렇게 준비된 ITO 투명 전극 위에 하기 화합물 [HI-A]를 600Å의 두께로 열 진공증착하여 정공 주입층을 형성하였다. 상기 정공 주입층 위에 하기 화학식의 헥사니트릴 헥사아자트리페닐렌 (hexaazatriphenylene; HAT)를 50Å 및 하기 화합물 [HT-A] (600Å)를 순차적으로 진공증착하여 정공 수송층을 형성하였다.
이어서, 상기 정공 수송층 위에 막 두께 200Å으로 상기 화합물 2-4 와 화합물 3-1 를 25:1의 중량비로 진공증착하여 발광층을 형성하였다.
상기 발광층 위에 상기 화합물 1과 하기 화합물 [LiQ](Lithiumquinolate)를 1:1 중량비로 진공증착하여 350Å의 두께로 전자 주입 및 수송층을 형성하였다. 상기 전자 주입 및 전자 수송층 위에 순차적으로 10Å 두께로 리튬 플루라이드(LiF)와 1,000Å 두께로 알루미늄을 증착하여 음극을 형성하였다.
상기의 과정에서 유기물의 증착속도는 0.4 ~ 0.9 Å/sec를 유지하였고, 음극의 리튬플루오라이드는 0.3 Å/sec, 알루미늄은 2 Å/sec의 증착 속도를 유지하였으며, 증착시 진공도는 1 × 10-7~ 5 × 10- 8torr를 유지하여, 유기 발광 소자를 제작하였다.
Figure pat00052
Figure pat00053
Figure pat00054
[실시예 1-2]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 2]을 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-3]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 6]를 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-4]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 12]를 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-5]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 13]를 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-6]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 15]를 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-7]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 17]를 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-8]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 21]를 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-9]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 36]를 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-10]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 38]를 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-11]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 41]를 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-12]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 56]를 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-13]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 57]를 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-14]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 66]를 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-15]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 74]를 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-16]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 75]를 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-17]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 86]을 사용하고, [화학식 2-4] 대신 [화학식 2-19]을 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-1]와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-18]
상기 [실시예 1-17]의 [화합물 86] 대신 [화합물 89]을 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-17]와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-19]
상기 [실시예 1-17]의 [화합물 86] 대신 [화합물 93]을 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-17]와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-20]
상기 [실시예 1-17]의 [화합물 86] 대신 [화합물 100]을 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-17]와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-21]
상기 [실시예 1-17]의 [화합물 86] 대신 [화합물 104]을 사용한 것을 제외하고, [실시예 1-17]와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-22]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 [화합물 123]을 사용하고, [화학식 2-4] 대신 [화학식 2-30]을 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-1]와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-23]
상기 [실시예 1-22]의 [화합물 123] 대신 [화합물 129]을 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-22]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-24]
상기 [실시예 1-22]의 [화합물 123] 대신 [화합물 161]을 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-22]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-25]
상기 [실시예 1-22]의 [화합물 123] 대신 [화합물 176]을 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-22]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[실시예 1-26]
상기 [실시예 1-22]의 [화합물 123] 대신 [화합물 179]을 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-22]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-1]
상기 [실시예 1-1]의 [화학식 2-4] 대신 상기 화학식 [BH-1]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-2]
상기 [실시예 1-2]의 [화학식 2-4] 대신 상기 화학식 [BH-1]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-2]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-3]
상기 [실시예 1-5]의 [화학식 2-4] 대신 상기 화학식 [BH-1]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-5]와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-4]
상기 [실시예 1-11]의 [화학식 2-4] 대신 상기 화학식 [BH-1]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-11]와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-5]
상기 [실시예 1-14]의 [화학식 2-4] 대신 상기 화학식 [BH-2]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-14]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-6]
상기 [실시예 1-17]의 [화학식 2-19] 대신 상기 화학식 [BH-2]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-17]와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-7]
상기 [실시예 1-22]의 [화학식 2-30] 대신 상기 화학식 [BH-2]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-22]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-8]
상기 [실시예 1-10]의 [화학식 2-4] 대신 상기 화학식 [BH-2]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-10]와 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-9]
상기 [실시예 1-9]의 [화학식 2-4] 대신 상기 화학식 [BH-3]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-9]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-10]
상기 [실시예 1-15]의 [화학식 2-4] 대신 상기 화학식 [BH-3]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-15]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-11]
상기 [실시예 1-24]의 [화학식 2-30] 대신 상기 화학식 [BH-3]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-24]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-12]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 상기 화학식 [ET-A]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-13]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 상기 화학식 [ET-B]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-14]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 상기 화학식 [ET-C]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-15]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 상기 화학식 [ET-D]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-16]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 상기 화학식 [ET-E]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-17]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 상기 화학식 [ET-F]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-18]
상기 [실시예 1-20]의 [화합물 1] 대신 상기 화학식 [ET-G]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-20]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-19]
상기 [실시예 1-20]의 [화합물 1] 대신 상기 화학식 [ET-H]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-20]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-20]
상기 [실시예 1-20]의 [화합물 1] 대신 상기 화학식 [ET-I]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-20]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-21]
상기 [실시예 1-25]의 [화합물 1] 대신 상기 화학식 [ET-J]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-25]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-22]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 상기 화학식 [Alq3]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
[비교예 1-23]
상기 [실시예 1-1]의 [화합물 1] 대신 상기 화학식 [TPBI]를 사용한 것을 제외하고는 [실시예 1-1]과 동일한 방법으로 유기 발광 소자를 제작하였다.
전술한 방법으로 제조한 유기 발광 소자를 10 mA/cm2 의 전류밀도에서 구동전압과 발광 효율을 측정하였고, 20 mA/cm2 의 전류밀도에서 초기 휘도 대비 90%가 되는 시간(T90)을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
전압 (V) 효율 (Cd/A) 색좌표 (x,y) 수명(h)
T90 at 20mA/cm2
실시예 1-1 3.25 7.96 (0.139, 0.110) 204
실시예 1-2 3.21 8.11 (0.138, 0.111) 199
실시예 1-3 3.46 7.7 (0.138, 0.110) 227
실시예 1-4 3.22 7.64 (0.139, 0.111) 220
실시예 1-5 3.22 7.87 (0.138, 0.113) 219
실시예 1-6 3.50 7.18 (0.138, 0.109) 190
실시예 1-7 3.58 7.92 (0.138, 0.112) 200
실시예 1-8 3.55 7.67 (0.138, 0.100) 210
실시예 1-9 3.20 7.94 (0.138, 0.111) 180
실시예 1-10 3.17 8.12 (0.138, 0.109) 182
실시예 1-11 3.25 8.02 (0.138, 0.113) 215
실시예 1-12 3.70 7.54 (0.138, 0.110) 170
실시예 1-13 3.76 7.49 (0.138, 0.112) 181
실시예 1-14 3.40 7.70 (0.138, 0.111) 209
실시예 1-15 3.75 7.16 (0.138, 0.108) 290
실시예 1-16 3.81 7.24 (0.138, 0.111) 277
실시예 1-17 3.40 7.78 (0.138, 0.111) 200
실시예 1-18 3.60 7.15 (0.138, 0.111) 190
실시예 1-19 3.65 7.46 (0.138, 0.110) 187
실시예 1-20 3.30 7.91 (0.138, 0.111) 206
실시예 1-21 3.30 7.88 (0.138, 0.111) 179
실시예 1-22 3.10 8.10 (0.138, 0.111) 187
실시예 1-23 3.30 7.89 (0.138, 0.113) 170
실시예 1-24 3.22 7.80 (0.138, 0.111) 194
실시예 1-25 3.23 7.98 (0.139, 0.111) 169
실시예 1-26 3.24 7.92 (0.138, 0.110) 161
비교예 1-1 4.09 5.40 (0.138, 0.115) 113
비교예 1-2 3.94 5.67 (0.138, 0.115) 120
비교예 1-3 5.17 4.97 (0.138, 0.111) 131
비교예 1-4 5.08 5.16 (0.138, 0.110) 122
비교예 1-5 5.61 4.74 (0.138, 0.112) 111
비교예 1-6 5.57 5.41 (0.138, 0.110) 117
비교예 1-7 5.51 4.91 (0.138, 0.114) 86
비교예 1-8 5.75 5.00 (0.138, 0.109) 97
비교예 1-9 4.76 5.74 (0.138, 0.112) 110
비교예 1-10 4.72 5.91 (0.138, 0.114) 106
비교예 1-11 5.00 5.72 (0.138, 0.112) 111
비교예 1-12 4.17 4.89 (0.138, 0.110) 140
비교예 1-13 4.12 5.21 (0.138, 0.111) 97
비교예 1-14 4.23 6.01 (0.138, 0.110) 103
비교예 1-15 5.13 4.57 (0.138, 0.112) 87
비교예 1-16 4.50 5.90 (0.138, 0.110) 37
비교예 1-17 5.08 5.62 (0.138, 0.113) 108
비교예 1-18 5.99 5.34 (0.138, 0.110) 98
비교예 1-19 4.88 5.86 (0.138, 0.111) 117
비교예 1-20 4.42 3.03 (0.138, 0.110) 140
비교예 1-21 4.30 5.99 (0.138, 0.110) 110
비교예 1-22 5.91 5.22 (0.138, 0.112) 106
비교예 1-23 5.46 5.67 (0.138, 0.110) 100
상기 표 2의 결과로부터, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 화학식 1로 표시되는 고리 화합물은 유기 발광 소자의 전자주입 및 전자수송을 동시에 할 수 있는 유기층에 사용될 수 있음을 확인할 수 있다.
이를 이용한 유기 발광 소자의 경우, X가 컨쥬게이션기로 치환된 전자주입 및 전자수송을 동시에 할 수 있는 유기층에 사용한 경우보다 높은 효율, 낮은 구동전압 및 장수명을 갖는 것을 확인할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 고리 화합물은 열적 안정성이 우수하고, 6.1 eV 이상의 깊은 HOMO 준위, 높은 삼중항 에너지(ET), 및 정공 안정성을 가져 우수한 특성을 나타내었다. 전자 주입 및 전자수송을 동시에 할 수 있는 유기층에 사용할 경우, n-형 도펀트를 섞어 사용 가능하다. 이에 따른 화학식 1로 표시되는 고리 화합물은 낮은 구동전압 및 높은 효율을 가지며, 화합물의 정공 안정성에 의하여 소자의 안정성을 향상 시킬 수 있다.
표 1의 결과로, 상기 화학식 화학식 [ET-A], [ET-H], [ET-I] 및 [ET-J]로 표시되는 화합물 모두 2.6 eV 미만의 삼중항 에너지를 갖는 것을 확인할 수 있고, 표 2의 실시예 및 비교예의 결과로 2.6 eV 미만의 낮은 삼중항 에너지를 갖는 화합물은 소자 효율이 낮은 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 결과는 2.6 eV 미만의 삼중항 에너지를 갖는 화합물을 사용하는 경우, 삼중항-삼중항 소멸(Triplet-Triplet Annihilation: TTA)의 효과가 감쇄되기 때문이다.
또한, 상기 화학식 [ET-H] 및 [ET-I]로 표시되는 화합물의 경우 HOMO 준위가 6.1 eV 미만인 것을 표 1을 통하여 확인할 수 있으며, 표 2의 소자 평가의 결과로 상기 화합물을 포함하는 경우, 짧은 수명을 갖는 것을 확인할 수 있다. 상기와 같은 결과는 HOMO 에너지 준위가 6.1 eV 미만인 화합물을 포함하는 유기 발광 소자는 발광층으로부터 전달되는 정공 차단 효과가 감쇄되기 때문에 나타난다.
또한, 상기 화학식 [ET-A], [ET-H], [ET-I] 및 [ET-J] 로 표시되는 화합물 모두 밴드갭 3.3 eV 미만의 에너지를 가지므로, 3.0 eV 초과의 LUMO 에너지를 가지는 것을 확인 할 수 있고, 이중 [ET-A]는 6.17 eV의 낮은 HOMO 에너지를 가지지만 3.1 eV 의 LUMO 에너지를 가지므로 발광층으로의 전자수송능력에서의 장벽을 발생시켜 소자효율을 낮게 가지는 것을 표 2를 통하여 확인 할 수 있다.
상기 삼중항 에너지 및 HOMO 에너지 준위 값의 범위는 특히, 안트라센을 포함하는 화합물 에서 확인할 수 있으며, [ET-I] 및 [ET-J]를 적용한 비교예에서 이에 대한 효과를 확인할 수 있다.
따라서, 본원 발명의 일 실시상태에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물이고, HOMO 에너지 준위가 6.1 eV 이상이고, 밴드갭은 3.3eV이상이며, LUMO 에너지 준위는 3.0 eV 이하이고, 삼중항 에너지가 2.6 eV이상인 것이 소자의 구동전압, 효율 및/또는 수명 면에서 더욱 바람직하다.
또한, 상기 비교예 1-1 내지 1-23와 실시예 1-1 내지 1-26의 결과를 비교하면, 화학식 1로 표시되는 고리 화합물이 캐소드와 발광층 사이에 구비되고, 화학식 2으로 표시되는 안트라센 유도체가 발광층으로 구비된 유기 발광 소자는 낮은 구동 전압, 높은 발광 효율 및/또는 장수명의 유기 발광 소자를 제공할 수 있음을 확인할 수 있다.
101: 기판
201: 애노드
301: 정공 수송층
401: 발광층
501: 전자수송층
601: 캐소드

Claims (22)

  1. 캐소드;
    상기 캐소드와 대향하여 구비된 애노드;
    상기 캐소드와 애노드 사이에 구비되고, 하기 화학식 2로 표시되는 안트라센 유도체를 포함하는 발광층; 및
    상기 캐소드와 상기 발광층 사이에 구비되고, 하기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 포함하는 유기물층을 포함하는 유기 발광 소자:
    [화학식 1]
    Figure pat00055

    상기 화학식 1에 있어서,
    Ar1 및 Ar2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되며,
    m 및 n은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 1 내지 5의 정수이며,
    상기 m이 2 이상인 경우, 상기 Ar1은 서로 같거나 상이하고,
    상기 n이 2 이상인 경우, 상기 Ar2는 서로 같거나 상이하며,
    X는 비컨쥬게이션된 기이며,
    G1 및 G2는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 중수소; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 단환 또는 다환의 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되거나, G1 및 G2는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 단환 또는 다환의 탄화수소고리; 또는 치환 또는 비치환된 단환 또는 다환의 헤테로고리를 형성하며,
    [화학식 2]
    Figure pat00056

    상기 화학식 2에 있어서,
    R1 내지 R8은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐; 히드록시기; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴옥시기; 치환 또는 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이며,
    L3은 직접결합; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴렌기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴렌기이고,
    Ar3는 하기 화학식 a이며,
    Ar4는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이고,
    l3은 1 내지 3의 정수이며,
    상기 l3가 2 이상인 경우, 2 이상의 L3는 서로 같거나 상이하고,
    [화학식 a]
    Figure pat00057

    상기 화학식 a에 있어서,
    X1는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 O 또는 S이고,
    R11 내지 R14 중 어느 하나는 상기 화학식 2의 L3에 결합되는 부위이며, 나머지 및 R15 내지 R18은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시기; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴옥시기; 치환 또는 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이며,
    상기 R1 내지 R8, R11 내지 R18, L1 및 Ar4 중 인접하는 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있다.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물을 포함하는 유기물층은 전자수송층, 전자주입층 또는 전자수송과 전자주입을 동시에 하는 층인 것인 유기 발광 소자.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 HOMO 에너지 준위는 6.1 eV 이상인 것인 유기 발광 소자.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 삼중항 에너지는 2.6 eV 이상인 것인 유기 발광 소자.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 밴드갭은 3.3 eV 이상인 것인 유기 발광 소자.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 LUMO 에너지 준위는 3 eV 이하인 것인 유기 발광 소자.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물의 전자 이동도는 1×10-6 cm2/Vs 이상인 것인 유기 발광 소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 헤테로환 화합물을 포함하는 유기물층은 하기 화학식 10으로 표시되는 n형 도펀트를 더 포함하는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 10]
    Figure pat00058

    A는 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 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 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기이고,
    곡선은 M을 갖는 5원 또는 6원 고리를 형성하는데 필요한 결합 및 2 또는 3개의 원자를 나타내고, 상기 원자는 1 또는 2 이상의 A의 정의와 동일한 치환기로 치환 또는 비치환되며,
    M은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이다.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 화학식 10으로 표시되는 n형 도펀트는 하기 화학식 10-1 또는 10-2로 표시되는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 10-1]
    Figure pat00059

    [화학식 10-2]
    Figure pat00060

    화학식 10-1 및 10-2에 있어서,
    M은 화학식 10에서 정의한 바와 동일하고,
    상기 화학식 10-1 및 10-2는 각각 독립적으로 수소; 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 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 아릴기; 및 치환 또는 비치환된 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 인접하는 치환기가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소 고리 또는 치환 또는 비치환된 헤테로고리를 형성한다.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 고리 화합물은 하기 화합물 1 내지 209 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기 발광 소자:
    Figure pat00061

    Figure pat00062

    Figure pat00063

    Figure pat00064

    Figure pat00065

    Figure pat00066

    Figure pat00067

    Figure pat00068

    Figure pat00069

    Figure pat00070

    Figure pat00071

    Figure pat00072

    Figure pat00073

    Figure pat00074

    Figure pat00075

    Figure pat00076

    Figure pat00077

    Figure pat00078
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 a는 하기 화학식 a-1 내지 a-3 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 a-1]
    Figure pat00079

    [화학식 a-2]
    Figure pat00080

    [화학식 a-3]
    Figure pat00081

    화학식 a-1 내지 a-3에 있어서,
    X1 및 R11 내지 R16 및 R18의 정의는 상기 화학식 a와 동일하고,
    R19 내지 R26은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시기; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴옥시기; 치환 또는 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있다.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 안트라센 유도체는 하기 화학식 2-1 내지 2-4 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 2-1]
    Figure pat00082

    [화학식 2-2]
    Figure pat00083

    [화학식 2-3]
    Figure pat00084

    [화학식 2-4]
    Figure pat00085

    [화학식 2-5]
    Figure pat00086

    상기 화학식 2-1 내지 2-5에 있어서,
    R1 내지 R8, L3, l3 및 Ar4의 정의는 상기 화학식 2와 동일하고,
    X1 및 R11 내지 R18의 정의는 상기 화학식 a와 동일하며,
    R19 내지 R26은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시기; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴옥시기; 치환 또는 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이거나, 인접한 기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 고리를 형성할 수 있다.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 안트라센 유도체는 하기 화합물 중 어느 하나로 표시되는 것인 유기 발광 소자:
    Figure pat00087

    Figure pat00088

    Figure pat00089

    Figure pat00090

    Figure pat00091

    Figure pat00092

    Figure pat00093
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2으로 표시되는 안트라센 유도체는 발광층의 전체 중량을 기준으로 30 몰% 내지 100 몰%인 것인 유기 발광 소자.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 안트라센 유도체는 호스트 재료인 것인 유기 발광 소자.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 발광층이 도펀트 재료를 더 함유하는 것인 유기 발광 소자.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 도펀트 재료가 아릴아민 화합물인 것인 유기 발광 소자.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 도펀트 재료가 스티릴아민 화합물인 것인 유기 발광 소자.
  19. 청구항 16에 있어서, 상기 도펀트 재료가 하기 화학식 3으로 표시되는 아민 유도체인 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 3]
    Figure pat00094

    상기 화학식 3에 있어서,
    Y1은 치환 또는 비치환된 탄소수 10 내지 50의 다환의 1 내지 4가의 방향족 탄화수소기이고,
    Ar101 및 Ar102는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 50의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이며,
    n1은 1 내지 4의 정수이고,
    상기 n1이 2 이상인 경우, 2 이상의 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하다.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 화학식 3은 하기 화학식 3-1 내지 3-4 중 어느 하나로 표시되는 아민 유도체인 것인 유기 발광 소자:
    [화학식 3-1]
    Figure pat00095

    [화학식 3-2]
    Figure pat00096

    [화학식 3-3]
    Figure pat00097

    [화학식 3-4]
    Figure pat00098

    상기 화학식 3-1 내지 3-5에 있어서,
    Ar201 내지 Ar206은 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 탄소수 2 내지 50의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이며,
    Q1 내지 Q5는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 수소; 할로겐; 히드록시기; 니트릴기; 치환 또는 비치환된 아민기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알콕시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴옥시기; 치환 또는 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴티옥시기; 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 단환 또는 다환의 아릴기; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 단환 또는 다환의 헤테로아릴기이고,
    q1은 1 내지 10의 정수이며,
    q2 및 q3는 각각 1 내지 4의 정수이고,
    q4는 1 내지 8의 정수이며,
    q5는 1 내지 6의 정수이고,
    q1 내지 q5가 각각 2 이상인 경우, 2 이상의 괄호 내의 구조는 서로 같거나 상이하다.
  21. 청구항 19에 있어서, 상기 화학식 3은 하기 화합물 3-1 내지 3-6 중 어느 하로 표시되는 아민 유도체인 것인 유기 발광 소자:
    Figure pat00099
  22. 청구항 1에 있어서, 상기 유기 발광 소자는 청색 형광 발광을 하는 것인 유기 발광 소자.
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